KR100375663B1 - 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10~30g/10분인 프로필렌계 수지 70~90중량% 및 프로필렌계 아이오노머 수지 10~30중량%를 포함하며, 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 20∼35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 의해 고속가공성, 네크인성 및 열접착성이 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로필렌계 수지 및 프로필렌계 아이오노머 수지를 포함하는, 고속가공성, 네크인성 및 열접착성이 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 OPP 필름을 식품포장용으로 적용시 열접착강도 및 필름의 강성을 향상시키기 위해 폴리올레핀계 수지로 압출코팅하여 사용한다. 이러한 압출코팅용 제품으로 사용되는 폴리올레핀계 수지로는 밀도 0.920g/㎤ 이하의 가지상 저밀도 폴리에틸렌이 많이 사용된다. 그러나 저밀도 폴리에틸렌은 강도가 약하여 높은 강도를 요구하는 경우에는 적용이 어렵다. 이러한 단점을 해결하기 위해서는 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있으나 폴리프로필렌 수지는 네크인성 및 열접착성이 열세하다는 단점이 있다.
폴리프로필렌 수지의 열접착성을 개선하기 위하여 프로필렌-에틸렌-부텐-1공중합체와 저밀도 폴리에틸렌을 혼합한 다음 가교분해제를 이용하여 사슬 분해반응을 일으켜 분자량 및 분자량 분포를 조절하여 압출코팅 제품으로 사용한 예도 있으나(참조: 특허출원 제 1997-009423호), 이 경우에도 열접착성의 개선이 충분하지 못하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고속가공성, 네크인성 및 열접착성이 모두 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공함을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10~30g/10분인 프로필렌계 수지 70~90중량% 및 프로필렌계 아이오노머 수지 10~30중량%를 포함하며, 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 20∼35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 프로필렌계 수지와 프로필렌계 아이오노머 수지를 혼련하여 폴리프로필렌 수지의 열접착성, 네크인성 및 고속가공성을 보완하고 있다.
본 발명에서 프로필렌계 수지로는 폴리프로필렌 단독중합체, 또는 프로필렌, 에틸렌 및 부텐의 이원 혹은 삼원 공중합체를 사용할 수 있으나, 열접착온도를 낮추기 위해서는 용융온도가 낮은 이원 혹은 삼원 공중합체를 사용하는 것이 유리하며, 특히 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10~30g/10분인 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 프로필렌계 수지의 함량은 전체 조성물에 대해서 70~90중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에서 프로필렌계 아이오노머 수지로는 용융온도가 90~110℃이고, 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238규격에 따른 용융지수가 10~30g/10분인, 프로필렌, 산성 코모노머 및 아크릴레이트계 코모노머의 공중합체를 사용한다. 상기 산성 코모노머는 아크릴산 또는 메타크릴산 단량체인 것이 바람직하고, 상기 아크릴레이트계 코모노머는 프로필, 부틸, 옥틸, 2-에틸헥실 또는 2-메톡시에틸 아크릴레이트인 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물 제조시 상기 프로필렌계 아이오노머 수지는 용융장력을 높이기 위해서 2가 이상의 금속 이온을 사용하여 10~70% 중화시킨 후 적용되는데, 이때 사용되는 금속 이온은 아연, 칼슘, 마그네슘 또는 알루미늄 이온인 것이 바람직하다.
상기 프로필렌계 아이오노머 수지의 함량은 전체 조성물에 대해서 10~30중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 30중량%를 초과하면 고속가공성이 저하되고, 10%중량 미만이면 열접착성 및 용융장력의 개선이 불충분하여 열접착성, 네크인성 및 가공성이 저하된다.
본 발명의 수지 조성물에는 이외에도 내열안정제, 슬립제, 중화제 등과 같은통상의 압출코팅 수지 조성물용 각종 첨가제를 본 발명의 특징에 어긋나지 않는 범위내에서 첨가할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한이 없고 보편적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물 제조방법을 이용할 수 있다. 즉, 상기 폴리프로필렌 수지, 프로필렌계 아이오노머 수지 및 각 첨가제 성분들을 원하는 순서에 따라 자유롭게 선택하여, 니더, 롤, 반바리 믹서 등의 혼련기와 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 혼련함으로써 본 발명의 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은 압출코팅용 재료로 사용된다. 본 발명의 수지 조성물을 이용하는 압출코팅은 통상의 T-다이법에 의해 성형되며 고속가공성, 네크인성이 우수하고 강도가 뛰어나며, 가공성을 사용자에 맞게 용이하게 조절할 수 있어 BOPP 열접착용, BOPP/CPP 합지용 및 컨테이너 코팅용으로 응용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1:
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 75중량% 및 염화아연으로 45% 중화시킨 프로필렌계 아이오노머 수지 A 25중량%를 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 물성을 평가하고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 2:
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 85중량% 및 염화아연으로 45% 중화시킨 프로필렌계 아이오노머 수지 A 15중량%를 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 물성을 평가하고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 1:
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 65중량% 및 염화아연으로 45% 중화시킨 프로필렌계 아이오노머 수지 A 35중량%를 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 물성을 평가하고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 고속가공성이 열세함을 알 수 있다.
비교예 2:
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체만을 사용하여 물성을 평가하고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 열접착온도가 높고 위빙현상이 발생하며, 고속가공성 및 필름폭이 열세함을 알 수 있다.
비교예 3:
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 80중량% 및 저밀도 폴리에틸렌 수지 20중량%를 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 물성을 평가하고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 열접착온도가 높고 고속가공성이 열세함을 알 수 있다.
비교예 4:
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 80중량% 및 염화아연으로 45% 중화시킨 에틸렌계 아이오노머 수지 20중량%를 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 물성을 평가하고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 열접착성 및 고속가공성이 열세함을 알 수 있다.
비교예 5:
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 80중량% 및 염화나트륨으로 45% 중화시킨 프로필렌계 아이오노머 수지 B 20중량%를 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 물성을 평가하고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 위빙현상이 발생하며 고속가공성이 열세함을 알 수 있다.
| 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 함량(중량%) | 아이오노머 수지 | ||
| 종류 | 함량(중량%) | ||
| 실시예 1 | 75 | 프로필렌계 아이오노머 수지 A | 25 |
| 실시예 2 | 85 | 프로필렌계 아이오노머 수지 A | 15 |
| 비교예 1 | 65 | 프로필렌계 아이오노머 수지 A | 35 |
| 비교예 2 | 100 | - | - |
| 비교예 3 | 80 | 저밀도 폴리에틸렌 수지 | 20 |
| 비교예 4 | 80 | 에틸렌계 아이오노머 수지 | 20 |
| 비교예 5 | 80 | 프로필렌계 아이오노머 수지 B | 20 |
[비고]
* 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체: 프로필렌:에틸렌:부텐의 중량비가 94:3:3이고, 용융지수 25g/10분(ASTM D1238, 230℃, 2.16kg), 용융온도 135℃임
* 프로필렌계 아이오노머 수지 A: 프로필렌:부틸 아크릴레이트:메타크릴산의 중량비가 69.5:22:8.5이고, 용융지수 20g/10분(ASTM D1238, 230℃, 2.16kg), 용융온도 100℃임
* 프로필렌계 아이오노머 수지 B: 프로필렌:부틸 아크릴레이트:메타크릴산의 중량비가 69.5:22:8.5이고, 용융지수 25g/10분(ASTM D1238, 230℃, 2.16kg), 용융온도 100℃임
* 에틸렌계 아이오노머 수지: 에틸렌:부틸 아크릴레이트:메타크릴산의 중량비가 69.5:22:8.5이고, 용융지수 20g/10분(ASTM D1238, 230℃, 2.16kg), 용융온도 80℃임
* 저밀도 폴리에틸렌 수지: 용융지수 5.3g/10분(190℃), 밀도 0.918g/㎤임
| 용융지수(g/10분) | 열접착 온도(℃) | 위빙 | 고속가공성(m/min) | 필름폭(%) | |
| 실시예 1 | 23 | 115 | 미발생 | 300 이상 | 80 |
| 실시예 2 | 25 | 120 | 미발생 | 300 이상 | 79 |
| 비교예 1 | 23 | 110 | 미발생 | 80 | 82 |
| 비교예 2 | 25 | 140 | 발생 | 80 | 62 |
| 비교예 3 | 25 | 140 | 미발생 | 80 | 80 |
| 비교예 4 | 25 | 130 | 발생 | 80 | 80 |
| 비교예 5 | 25 | 120 | 발생 | 150 | 65 |
[물성 평가 방법]
* 용융지수: ASTM D1238(230℃, 2.16kg)
* 열접착온도: 두장의 필름을 코팅된 면이 마주보게 위치시키고 2kgf의 하중하에 1.5초간 접착시킨 후, 접착된 필름을 폭 15mm로 재단하여 필름의 계면 박리강도를 측정하였다. 박리강도가 600g일 때의 접착온도를 열접착온도로 하였다.
* 위빙: 압출코팅시 일어나는 폭변화의 정도로 평가하였다.
* 고속가공성: 압출기를 100rpm으로 일정하게 유지하고 코팅속도를 점차 증가시켜 파단이 일어나는 속도를 측정하였다.
* 필름폭: T-다이(Die)로부터 나오는 용융수지를 OPP 필름에 코팅하여 코팅폭을 측정하여 T-다이폭에 대한 %로 결정하였다. 이때 가공온도는 290℃, T-다이폭은 30cm이었다.
상기와 같은 본 발명에 의해 고속가공성, 네크인성 및 열접착성이 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.
Claims (5)
- 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10~30g/10분인 프로필렌계 수지 70~90중량% 및 프로필렌계 아이오노머 수지 10~30중량%를 포함하며, 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 20∼35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 프로필렌계 수지는 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10~30g/10분인 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체인 것을 특징으로 하는 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 프로필렌계 아이오노머 수지는 용융온도가 90~110℃이고, 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10~30g/10분인, 프로필렌, 산성 코모노머 및 아크릴레이트계 코모노머의 공중합체인 것을 특징으로 하는 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 3항에 있어서,상기 프로필렌계 아이오노머 수지가 2가 이상의 금속이온으로 중화된 것임을특징으로 하는 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 3항에 있어서,상기 산성 코모노머가 아크릴산 또는 메타크릴산 단량체이고, 상기 아크릴레이트계 코모노머가 프로필, 부틸, 옥틸, 2-에틸헥실 또는 2-메톡시에틸 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
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