KR20020006982A - 무광특성을 갖는 블로운 필름용 폴리올레핀 수지 조성물및 이를 이용하여 제조된 무광택 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무광특성을 갖는 블로운 필름용 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 무광택 필름에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 용융지수가 0.01∼0.4g/10min이고 밀도가 0.930∼0.970g/cm3이며 탄소수가 1 내지 10의 알파올레핀과 에틸렌의 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지 30∼70중량%; 및 용융지수가 0.1∼10g/10min이며 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 임팩트 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌 및/또는 부텐-1을 포함하는 랜덤 폴리프로필렌 수지 70∼30중량%로 이루어진 수지 조성물, 및 상기 조성물을 블로운 필름 성형방법을 이용하여 제조된 무광택 필름에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 무광택 필름은, 우수한 무광특성을 가지며 필름의 표면광택을 줄임으로써 우수하고 고급스러운 느낌을 주어 소재의 상품성을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 무광특성을 갖는 블로운 필름용 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 무광택 필름에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 블로운 필름 성형방법으로 필름제조가 가능하며 무광특성이 우수한 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 블로운 필름 성형방법을 이용하여 제조하는 무광택 필름에 관한 것이다.
폴리올레핀 수지는 경제적인 면과 기능적인 면에서 균형을 이루는 수지로서, 이러한 폴리올레핀 수지로 제조된 필름은 기계적, 열적, 전기적 특성이 우수하고, 내약품성 및 성형성이 뛰어나 식품포장, 상품포장 및 종이 등의 다른 소재의 코팅재료로서 전세계적으로 광범위하게 사용되고 있다. 그 중에서도 근래에는 표면 광택이 적고 필름에 부드러운 감촉을 부여하여 포장된 소재의 상품성을 높여주는 무광택 필름(matt film)이 고부가가치 상품으로 널리 사용되고 있는데, 이러한 무광택 필름은 통상적으로 폴리올레핀 수지를 캐스팅 방법을 이용하여 제조하고 있다.
무광택 현상은 반사 표면의 요철에 의한 난반사 현상에 기인하는 것으로, 필름의 표면에 무광특성을 부여하기 위해서는 하기 기재된 방법을 사용할 수 있다.
첫째, 일반 필름의 표면을 코팅 및 에칭 등의 방법으로 표면처리하는 방법,
둘째, 비상용성을 갖는 수지 혼합물의 특징인, 혼합된 수지간의 흐름성, 수축율 및 굴절율 차이를 이용하는 방법,
셋째, 무기물을 활용하여 표면에 요철을 부여하는 방법, 및
넷째, 냉각롤에 요철을 주어 엠보싱 처리하는 방법.
일반적으로, 상기 첫번째 방법은 코팅 및 건조 설비 등의 후가공 설비가 별도로 필요하여 흔히 이용되지 않고, 상업적으로는 상기 둘째, 셋째, 넷째의 방법, 및 이들의 혼합방법을 사용하고 있다.
또한, 폴리올레핀 필름의 제조방법은 크게 세 가지로 나누어 볼 수 있는데, 혼합수지의 용융지수(meld index, MI) 차이가 클수록 유리한 무광특성을 얻기 위해 통상적으로 많이 사용하지만, 일반적으로 연신공정을 필요로 하기 때문에 연신공정에서 가공안정성이 일정 수준이상이 되도록 조정해야 하는 한계가 있는 일자형 다이(T-die)를 이용하는 캐스팅 성형방법; 제조설비가 저렴하고 인열강도의 발란스가 양호하여 충격강도 및 인열강도가 우수하기 때문에 많이 사용되는, 둥근 다이를 사용하는 블로운 필름(blown film) 성형방법 및 연신과정이 필요 없고 버블 안정성이 비교적 양호하며 또한 가공기기도 다른 방법의 기기들에 비해 상대적으로 저렴한 인플레이션 필름(inflation film) 성형방법이 있다.
그 중 상기 블로운 필름 성형방법은 버블(bubble)의 연신을 통하여 필름을 제조하기 때문에 사용되는 수지의 버블 안정성이 일정 수준이상이 되어야 하는 한계가 있었다.
미국특허 제5,560,885호에는, 폴리올레핀 혼합물을 이용하여 무광특성을 갖는 수지 조성물 및 이의 성형기술이 기재되어 있다. 상기 특허에 게시된 내용에 의하면, 상기 수지 조성물은 비상용성을 가지는 에틸렌-알파올레핀 코폴리머와 프로필렌-알파올레핀 코폴리머 또는 그들의 터폴리머 블렌드를 이용하고, 캐스팅 성형방법에 의한 시트 생산 이후, 이축연신하는 방법을 사용하고 있고, 이 때의 연신온도는 40∼100℃이며 연신비는 32배 내지 70배이다. 또한, 사용하는 수지의 MI(용융지수)는 1.5g/min∼12g/min이며 바람직하게는 2.5∼6g/min이라고 알려져 있다.
또한, 미국특허 제5,473,016호에는 무광특성을 갖는 필름이나 시트를 생산할 수 있는 수지 조성물에 관해 기재되어 있는데, 이러한 수지 혼합물은 1) MI가 1∼20g/min인 폴리올레핀 공중합체 10∼80중량%, 2) 밀도가 0.86∼0.91g/cm3인 수퍼 저밀도 에틸렌-알파올레핀 공중합체 5∼30중량%, 및 3) MI가 0.1∼2.0g/10min인 변형된 폴리올레핀 수지 5∼85중량%로 이루어지며, 캐스팅 방법에 의해 필름을 제조한다.
상기 종래 문헌들을 통해 볼 수 있는 캐스팅 방법으로 제조된 필름은 일축 또는 이축연신의 영향으로 인해, 인열강도 및 충격강도가 약한 단점이 있으며, 공정이 복잡하고 초기 투자비가 많이 드는 단점이 있으며, 캐스팅 방법으로 제조한 필름은 쇼핑백 등 포장용 봉투 제조시 2차 실링공정이 필요한 단점을 갖는다.
또한, 미국특허 제3,361,704호에는 무기물을 첨가하여 폴리올레핀 필름에 무광 특성을 부여하는 방법이 기재되어 있는데, 무기물을 30∼80% 첨가하는 경우는 수지와 상용성이 전혀 없는 무기물에 의한 물성 저하 현상이 나타남으로써 인열, 인장, 충격강도 등이 저하되고, 무기물 혼합을 위한 별도의 (컴파운딩) 장비가 필요한 문제점이 있다.
또한, 본출원인에 의해 출원된 한국특허출원 제2000-32370호에는 인플레이션 필름 성형방법을 이용하여 제조할 수 있는 무광택 필름의 제조방법이 기재되어 있다.
한편, 무광택 특성을 갖는 폴리올레핀 필름을 제조함에 있어서 블로운 필름을 성형하기 위해서는 수지의 융용강도가 높고, MI가 1이하인 것이 바람직하지만, 이러한 물질에 의한 블로운 성형방법에 의해 제조된 예는 찾아볼 수 없다.
이에 본 발명자들이 상술한 문제점들을 해결하기 위해 연구검토한 결과, 에틸렌-알파올레핀 공중합수지 및 랜덤폴리프로필렌 수지로 이루어진 무광특성을 갖는 폴리올레핀 수지 조성물을 발견하였으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 무광특성을 갖는 필름의 제조에 있어서 종래 다른 기술들과는 다른 방식의 블로운 필름 성형방법을 사용하여, 무광특성이 우수한 무광필름을 제조할 수 있는 폴리올레핀 수지 조성물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리올레핀 수지 조성물을 블로운 필름 성형방법을 이용하여 제조하는 무광택 필름을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무광특성을 갖는 폴리올레핀 수지 조성물은 용융지수가 0.01∼0.4g/10min이고 밀도가 0.930∼0.970g/cm3이며 탄소수가 1 내지 10의 알파올레핀과 에틸렌의 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지 30∼70중량%; 및 용융지수가 0.1∼10g/10min이며 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 임팩트 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌 및/또는 부텐-1을 포함하는 랜덤 폴리프로필렌 수지 70∼30중량%로 구성된다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무광택 필름은, 용융지수가 0.01∼0.4g/10min이고 밀도가 0.930∼0.970g/cm3이며 탄소수가 1 내지 10의 알파올레핀과 에틸렌의 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지 30∼70중량%; 및 용융지수가 0.1∼10g/10min이며 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 임팩트 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌 및/또는 부텐-1을 포함하는 랜덤 폴리프로필렌 수지 70∼30중량%로 구성되는 무광특성을 갖는 폴리올레핀 수지 조성물을 블로운 필름 성형방법을 이용하여 제조된다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 용융지수가 0.01∼0.4g/10min이고 밀도가 0.930∼0.970g/cm3이며 탄소수가 1 내지 10의 알파올레핀과 에틸렌의 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지(제1성분) 30∼70중량%; 및 용융지수가 0.1∼10g/10min이며 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 임팩트 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌 및/또는 부텐-1을 포함하는 랜덤 폴리프로필렌 수지(제2성분)70∼30중량%로 구성되고, 선택적으로 과산화물 10∼300ppm(제3성분)을 더욱 선택적으로 포함한다.
수지 혼합물에 있어서, 용융지수(ASTM D1238)가 매우 낮은 에틸렌-알파올레핀 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지의 제1성분을 사용함으로써 매트릭스 상(Matrix Phase)을 구성하며 이로써 수지 혼합물의 버블 안정성을 향상 및 유지시킴으로써 가공시 블로운 필름 성형방법을 사용할 수 있게 되며, 이러한 용융지수가 0.01∼0.4g/10min이고 밀도가 0.930∼0.970g/cm3이며 탄소수가 1 내지 10의 알파올레핀과 에틸렌의 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지로부터 선택되는 수지의 사용량은 30∼70중량%이다. 상기 용융지수가 0.01g/10min 미만이면 압출기에서의 가공에 어려움이 있고, 0.4g/10min을 초과하면 무광효과 및 버블안정성에 문제가 있으며, 밀도가 0.0930g/cm3미만이면 무광효과가 감소되는 문제가 있다. 또한, 상기 제1성분의 함량이 30중량% 미만이거나 70중량%를 초과하면 무광효과가 감소한다.
또한 분산상(Dispersed Phase)으로 매트릭스 수지인 상기 제1성분과의 굴절율/흐름성/수축율의 차이로 인하여 필름 표면에 요철을 주어 무광특성을 부여하기 위해 첨가되는 제2성분은, 용융지수가 0.1∼10g/10min이며 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 임팩트 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌 및/또는 부텐-1을 포함하는 랜덤 폴리프로필렌 수지로부터 선택되는 수지이며, 이러한 수지는 70∼30중량%를 포함하는데, 이때 용융지수가 0.1g/10min 미만의 수지는 생산성이 좋지 않아 생산되지 않으며, 10g/10min을 초과하면 버블안정성이 취약하게 되며, 그 함량이 30중량% 미만이거나, 70중량%를 초과하면 무광효과가 감소하는 문제가 있다.
한편, 수지의 무광특성은 일차적으로 제1성분 및 제2성분의 용융지수의 차이가 클수록 점도 및 흐름성 차이로 인한 상분리 및 표면거침 현상이 커지기 때문에 무광특성이 더 양호하게 나타난다.
또한, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 상용화제로 작용하여 상분리된 수지상의 크기를 작게 해 주기 때문에 은은한 감촉의 시각적 특성을 부여하는 등의, 상기 수지 조성물에 무광택 필름 표면의 시각적 촉감을 조절하기 위하여 필요한 성분인 제3성분은 과산화물(Peroxide)로서 10∼300ppm을 더욱 선택적으로 포함하는데, 이 때 과산화물의 함량이 10ppm 미만이면 첨가효과가 거의 없으며, 300ppm을 초과하면 냄새 및 이물질 발생 가능성이 있다.
이렇게 상기 제1성분 내지 제3성분으로 구성된 무광특성을 갖는 폴리올레핀 수지 조성물을 무광택 필름으로 제조하기 위한 가공기기 및 가공조건은, 통상적으로 사용되고 있는 단층 또는 다층의 폴리올레핀 필름 제조용 블로운 필름 기기로서, 고밀도/중밀도/(선형)저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌비닐아세테이트 수지 등의 필름 제조용 블로운 필름기기를 사용하며, 그 가공조건은 다이에서 압출되는 수지의 온도가 180∼250℃이며, 상기 다이에서 압출되는 수지의 온도가 180℃ 미만인 경우 필름표면에 멜트 프랙션(Melt Fracture)이 발생하여 필름표면이 곱지 않으며 250℃를 초과하면 버블안정성이 낮아져 균일한 필름의 성형이 불가능하게 된다. 또한 버블의 BUR(blow up ratio)은 0.9∼3.0으로 하며, 상기 BUR은 높을수록 기계방향과 기계수지의 방향의 필름 물성의 균형이 맞아 바람직하지만, 3.0을 초과하면버블의 안정성을 해치게 된다.
또한, 상기 단층 또는 다층의 폴리올레핀 필름 제조용 블로운 필름 기기를 이용하여 제조되는 필름은 단층 또는 다층구조를 이루며, 상기 조성물은 그 필름의 표면층을 구성하게 되며, 필름이 다층구조인 경우에는 적어도 하나이상의 표면층을 이룰수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 2
각 성분을 하기 표 1에 따라 포함하는 수지 조성물을 30ψ 2축 혼련기(Twin Screw Compounder)를 이용하여 200℃에서 혼련하였고, 저밀도 폴리에틸렌 블로운 필름 성형기기를 이용하여 무광택 필름을 제조하였다. 이 때 다이 온도는 200℃, BUR은 1.6이었다. 제조된 무광택 필름의 물성을 측정하기 위해, 광택도 측정기(gloss detecter)로 무광특성(gloss), 버블안정성 결과를 하기 표 1에 비교하여 나타내었다.
이 때 무광특성은 빛을 일정한 각도(45°)에서 시험재료에 비추고 반사광을 입사광과 똑같은 각도에서 빛을 받았을 때 빛의 강도를 굴절률이 1.567인 유리표면에 광택을 100으로 했을 때의 값(%)으로 표시하였다.
비교예 1
하기 표 1과 같이 구성되는 수지 조성물을 상기 실시예와 같은 방법으로 실시하여 필름을 제조하였고, 이의 분석결과를 하기 표 1에 비교분석하였다.
| 구 성 비 | 무광특성(gloss) | 버블안정성 | ||
| 제1성분 | 제2성분 | |||
| 비교예 1 | 100%밀도=0.919MI=1.0 | - | 25(하) | 중 |
| 실시예 1 | 50%밀도=0.954MI=0.047 | 50%C2=5.9%MI=0.5 | 6.8(상) | 중 |
| 실시예 2 | 50%밀도=0.945MI=0.33 | 50%C2=5.9%MI=0.5 | 7.3(상) | 중 |
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 필름이 비교예의 필름에 비해, 우수한 무광특성을 나타냄을 알 수 있다.
상기 실시예 및 비교예를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 필름은 표면에 미세한 요철이 형성되어 빛이 난반사되어 우수한 무광특성을 가지게 되며, 일반 블로운 필름 성형기기로도 가공이 가능한 고급스러운 무광필름을 제조할 수 있다.
Claims (6)
- 용융지수가 0.01∼0.4g/10min이고 밀도가 0.930∼0.970g/cm3이며 탄소수가 1 내지 10의 알파올레핀과 에틸렌의 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지 30∼70중량%; 및용융지수가 0.1∼10g/10min이며 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 임팩트 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌 및/또는 부텐-1을 포함하는 랜덤 폴리프로필렌 수지 70∼30중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 무광특성을 갖는 블로운 필름용 폴리올레핀 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물이 과산화물 10∼300ppm을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 무광특성을 갖는 블로운 필름용 폴리올레핀 수지 조성물.
- 용융지수가 0.01∼0.4g/10min이고 밀도가 0.930∼0.970g/cm3이며 탄소수가 1 내지 10의 알파올레핀과 에틸렌의 공중합수지 또는 에틸렌 단독 중합수지 30∼70중량%; 및 용융지수가 0.1∼10g/10min이며 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 임팩트 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌 및/또는 부텐-1을 포함하는 랜덤 폴리프로필렌 수지 70∼30중량%를 포함하는 무광특성을 갖는 폴리올레핀 수지 조성물이 블로운 필름 성형방법을 이용하여 표면층을 이루게 함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 무광택 필름.
- 제3항에 있어서, 상기 조성물이 과산화물 10∼300ppm을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 무광택 필름.
- 제3항에 있어서, 상기 성형방법이 다이에서 압출되는 수지의 온도가 180∼250℃이며, 버블의 BUR이 0.9∼3.0의 조건에서 수행됨을 특징으로 하는 무광택 필름.
- 제3항에 있어서, 상기 필름이 다층구조인 경우에 수지 조성물은 적어도 하나이상의 표면층을 이루는 것을 특징으로 하는 무광택 필름.
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