KR101593619B1 - 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물에 대한 것이다. 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물은 분자량 분포가 7 미만인 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 분자량 분포가 7 내지 25인 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함한다. 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물에 따르면, 넥-인 현상 개선 및 고속 가공성을 모두 만족시킬 수 있다.
Description
본 발명은 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 넥-인(neck-in) 현상이 개선되며 고속 가공성을 만족하는 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물에 대한 것이다.
에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinyl acetate, EVA) 수지는 폴리에틸렌계 극성 수지 중의 하나로, 에틸렌 단량체와 비닐아세테이트 단량체를 중합하여 생산하는 공중합체 수지이다. 에틸렌비닐아세테이트 수지는 유연성, 광학성, 접착성이 좋아 필름, 시트, 성형품 등의 플라스틱 용도 이외에도 석유왁스의 개질제, 핫멜트(hot melt) 접착제의 원료로 사용되고 있다.
특히, 에틸렌비닐아세테이트 수지는 기재와의 접착 강도가 우수하여 초고속 압출 코팅용으로 사용되는 경우가 많다. 압출 코팅법이란, 코팅 대상이 되는 OPP(Oriented Polypropylene), PET(Polyethylene Terephthalate), 종이 등과 같은 기재위에 코팅하고자 하는 수지를 압출하여 코팅하므로써, 기재를 보호할 뿐만 아니라 새로운 기능성을 부여하는 방법이다.
상기 압출 코팅에 사용되기 위해서는 기재와의 우수한 접착력 및 빠른 압출코팅 속도를 나타내는 것이 중요하다. 일반적으로 압출코팅은 100m/분 이상의 매우 빠른 속도로 작업되므로 에틸렌비닐아세테이트 수지가 고속 가공에 적합하지 않으면, 압출기 T-다이(die)에서 필름의 폭이 줄어드는 현상인 넥-인(neck-in)이 발생하거나, 또한 T-다이 출구에서 필름이 절단되는 문제점이 있다. 이러한 넥-인 현상은 기재의 폭이나 T-다이의 사이즈 등을 고려하여 조절이 가능하지만, T-다이 출구에서 필름이 절단되는 현상은 고속가공을 위해 꼭 해결해야 하는 어려운 문제이다.
한편, 압출 코팅용으로 사용되는 에틸렌비닐아세테이트 수지는 제조 공정에 따라, 크게 튜블러(tubular) 공정으로 생산된 에틸렌비닐아세테이트 수지와 오토클레이브(autoclave) 공정으로 생산된 에틸렌비닐아세테이트 수지로 분류될 수 있다.
오토클레이브 공정으로 생산된 에틸렌비닐아세테이트 수지는 튜블러 공정에서 생산된 수지에 비해 넥-인이 적게 발생하는 반면 고속 가공성은 다소 감소하는 특성이 있다. 반대로 튜블러 공정으로 생산된 에틸렌비닐아세테이트 수지는 넥-인은 크게 발생하지만 고속 가공성은 증가하여 상호 보완적인 성질을 나타낸다.
대한민국 특허공개 제 2002-0052017호에서는 우수한 고속가공성을 만족시키기 위해 튜블러 공정시 2종 이상의 퍼옥사이드 개시제를 사용하여 가공성을 향상시킨 기술이 공개되어 있으나, 충분한 넥-인 특성을 나타내지 못하는 단점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 이에, 본 발명의 목적은 넥-인 현상 개선 및 고속 가공성을 모두 만족하는 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분자량 분포가 7 미만인 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 분자량 분포가 7 내지 25인 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하는, 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 의한 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물은 넥-인 현상 개선 및 고속 가공성을 모두 만족할 수 있다.
본 발명에서, 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물은 분자량 분포가 7 미만인 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 분자량 분포가 7 내지 25인 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함한다.
에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinyl acetate, EVA) 수지는 폴리에틸렌계 극성 수지 중의 하나로, 에틸렌 단량체와 비닐아세테이트 단량체를 중합하여 생산하는 공중합체 수지로써, 유연성, 광학성, 접착성이 좋아 필름, 시트, 성형품 등의 플라스틱 용도 이외에도 석유왁스의 개질제, 접착제의 원료 등으로 널리 사용되고 있다.
특히, 에틸렌비닐아세테이트 수지는 기재와의 접착 강도가 우수하여 초고속 압출 코팅용으로 사용되는 경우가 많다.
한편, 압출 코팅용으로 사용되는 에틸렌비닐아세테이트 수지는 제조 공정에 따라, 크게 튜블러(tubular) 공정으로 생산된 에틸렌비닐아세테이트 수지와 오토클레이브(autoclave) 공정으로 생산된 에틸렌비닐아세테이트 수지로 분류될 수 있다. 오토클레이브 에틸렌비닐아세테이트 수지는 튜블러 에틸렌비닐아세테이트 수지에 비해 넥-인이 적게 발생하는 반면 고속 가공성은 다소 감소하는 특성이 있다. 반대로 튜블러 에틸렌비닐아세테이트 수지는 넥-인은 크게 발생하지만 고속 가공성은 증가하여 상호 보완적인 성질을 나타낸다.
한편, 종래에도 튜블러 에틸렌비닐아세테이트 수지의 넥-인 현상 개선을 위하여 오토클레이브 에틸렌비닐아세테이트 수지와 튜블러 에틸렌비닐아세테이트 수지를 혼합하여 사용하는 방법이 알려져 있지만, 이들의 중량비는 50:50 정도로 오토클레이브 에틸렌비닐아세테이트 수지를 상당히 많이 혼합해야만 넥-인 현상의 개선 효과가 있었다. 또한, 두 개의 수지를 높은 비율로 혼합하기 위해서는 별도의 공정이 필요하기 때문에 생산 단가가 이중으로 높아지는 단점이 있다.
그러나 본 발명에 따르면, 분자량 분포가 7 미만인 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 분자량 분포가 7 내지 25인 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 혼합함으로써 생산 공정이나 단가의 지나친 상승 없이, 넥-인 현상을 개선하고 고속 가공성을 향상시킬 수 있는 수지 조성물을 제공한다.
즉, 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물은, 분자량 분포가 7 미만인 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 분자량 분포가 7 내지 25인 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하는 이정의 분자량 분포를 갖는다.
먼저, 상기 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지는 분자량 분포가 7 미만이며, 예를 들어 약 3 이상 내지 약 7 미만, 또는 약 3 이상 내지 약 6 미만일 수 있다.
또한, 상기 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지는 분자량 분포가 약 7 내지 약 25, 또는 약 7 내지 약 22, 또는 약 10 내지 약 20, 또는 약 15 내지 약 20일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 분자량 분포가 7 이상으로 매우 넓은 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 분자량 분포가 7 미만인 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지와 혼합하여 사용함으로써, 단일 또는 좁은 분자량 분포를 갖는 에틸렌비닐아세테이트 수지에 비하여 넥-인 개선 효과를 현저하게 증가시킬 수 있다. 상기 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지의 분자량 분포가 7 미만인 경우, 넥-인 개선 효과가 미미하며, 분자량 분포가 25를 초과하는 경우에는 생산 단가가 높아져 적절하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지는 약 90: 10 내지 약 99:1, 바람직하게는 약 93:7 내지 약 99: 1, 보다 바람직하게는 약 95:5 내지 약 99:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 상기 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지의 중량비가 99:1 미만인 경우, 넥-인 개선 효과가 미미하며, 90:10를 초과하는 경우 생산 단가가 높아져 적절하지 않다.
상기와 같이 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 상대적으로 적은 중량비로 포함하더라도 충분한 넥-인 개선 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 생산 공정시 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 상기 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지의 생산 공정에서 마스터 배치의 베이스 수지로 투입이 가능하여 생산 단가가 더욱 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지의 190℃, 2.16kg 하중에서 측정한 용융지수(MI)는 약 1 내지 약 16 g/10분, 또는 약 2 내지 약 10 g/10분일 수 있다. 상기 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지의 용융지수가 1 g/10분 미만일 경우 상기 제 1 및 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지 간의 분산 문제를 야기할 수 있으며 용융지수가 16 g/10분을 초과할 경우 넥-인 개선효과가 나타나지 않을 수 있어 바람직하지 못하다.
상기 제 1 및 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지는 상기 범위의 분자량 분포를 만족하기만 하면 그 제조방법은 크게 제한되지 않으며, 각각 튜블러 에틸렌비닐아세테이트 수지, 오토클레이브 에틸렌비닐아세테이트 수지, 또는 다른 생산 방법에 의해 제조된 수지일 수 있다.
넥-인과 고속가공성은 스크류 직경 60 mm, 다이 폭 480 mm를 갖는 압출코팅기에서 직접 측정이 가능하다. 넥-인은 20rpm, 100m/min의 속도로 코팅되는 에틸렌비닐아세테이트의 코팅폭을 다이 폭에서 빼준 값이며, 고속가공성은 25rpm에서 에틸렌비닐아세테이트 수지를 코팅할 수 있는 최대 속도를 의미한다.
본 발명에 따라 분자량 분포가 상이한 2종의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하는 수지 조성물은, 통상의 에틸렌비닐아세테이트 수지 단독에 비해, 고속 가공성이 저하되지 않으면서 넥-인 현상 10% 이상 향상되는 효과를 나타낼 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
<실시예>
실시예
1
PDI가 5인 에틸렌비닐아세테이트 수지(제1EVA수지) 97 중량부, 및 PDI가 15, 190℃, 2.16kg 하중에서 측정한 용융지수(MI)가 8 g/10분인 에틸렌비닐아세테이트(제2EVA수지) 3 중량부를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
제조된 수지 조성물을 스크류 직경 60 mm, 다이 폭 480 mm의 갖는 압출 코팅기에서 코팅하였다. 20rpm, 100m/min의 속도로 코팅하였을 때 코팅폭을 다이 폭에서 빼준 값을 넥-인으로 하여 측정하였으며, 25rpm에서 에틸렌비닐아세테이트 수지를 코팅할 수 있는 최대 가공 속도를 측정하였다.
실시예
2
PDI가 5인 에틸렌비닐아세테이트 수지(제1EVA수지) 99 중량부, 및 PDI가 20, 190℃, 2.16kg 하중에서 측정한 용융지수(MI)가 3 g/10분인 에틸렌비닐아세테이트(제2EVA수지) 1 중량부를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
나머지 공정은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예
3
PDI가 5인 에틸렌비닐아세테이트 수지(제1EVA수지) 97 중량부, 및 PDI가 20, 190℃, 2.16kg 하중에서 측정한 용융지수(MI)가 3 g/10분인 에틸렌비닐아세테이트(제2EVA수지) 3 중량부를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
나머지 공정은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예
4
PDI가 5인 에틸렌비닐아세테이트 수지(제1EVA수지) 95 중량부, 및 PDI가 20, 190℃, 2.16kg 하중에서 측정한 용융지수(MI)가 3 g/10분인 에틸렌비닐아세테이트(제2EVA수지) 5 중량부를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
나머지 공정은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예
1
PDI가 5인 에틸렌비닐아세테이트 수지(제1EVA수지)만을 100 중량부로 하였으며, 나머지 공정은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예
2
PDI가 7, 190℃, 2.16kg 하중에서 측정한 용융지수(MI)가 16 g/10분인 에틸렌비닐아세테이트 수지(제2EVA수지)만을 100 중량부로 하였으며, 나머지 공정은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 수지 조성물의 성분, 넥-인, 및 최대 가공 속도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 제1EVA수지의 중량부 (PDI=5) |
97 | 99 | 97 | 95 | 100 | - |
| 제2EVA수지의 중량부 (PDI=7) |
- | - | - | 100 | ||
| 제2EVA수지의 중량부 (PDI=15) |
3 | - | - | - | - | |
| 제2EVA수지의 중량부 PDI=20) |
- | 1 | 3 | 5 | - | - |
| 넥-인(cm) | 17.8 | 17.2 | 16.9 | 15.5 | 18.7 | 13.6 |
| 최대가공속도 (m/min) |
175 | 170 | 165 | 165 | 165 | 165 |
* PDI는 GPC(Gel Permeation Chromatography)에서 측정된 값으로, 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나눈 수치임.
상기 표 1을 참조하면, 분자량 분포가 서로 상이한 2종의 제 1 및 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하는 본 발명의 수지 조성물은 단일 분자량 분포의 에틸렌비닐아세테이트 수지에 비하여 넥-인 및 고속가공성이 향상되는 효과를 보였다.
Claims (4)
- 분자량 분포(PDI)가 7 미만인 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 분자량 분포가 7 내지 25인 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하는, 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지는 90: 10 내지 99:1의 중량비로 포함되는, 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1 에틸렌비닐아세테이트 수지의 분자량 분포는 3 이상 7 미만인, 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 제 2 에틸렌비닐아세테이트 수지는 190℃, 2.16kg 하중에서 측정한 용융지수(MI)가 1 내지 16 g/10분인 에틸렌비닐아세테이트 수지 조성물.
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