KR100759352B1 - 초고속 공압출 코팅 방법 및 그에 의해 형성되는 2층공압출 코팅 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고속 공압출 코팅 방법 및 그에 의해 형성되는 2층 공압출 코팅 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기본 기재 상에 에틸렌비닐아세테이트 수지를 압출 코팅하는 방법에 있어서, 용융지수(MI)가 20~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 12~18중량%인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와, 용융지수(MI)가 15~22g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 16~25중량%이며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와는 다른 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 공압출 코팅하여, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지가 상기 기본 기재와 직접 접촉하도록 하고, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 50~80%가 되도록 하며, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 20~50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공압출 코팅 방법 및 그에 의해 형성되는 2층 공압출 코팅 필름에 관한 것이다.

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Description

초고속 공압출 코팅 방법 및 그에 의해 형성되는 2층 공압출 코팅 필름{METHOD FOR HIGH SPEED CO-EXTRUSION COATING AND 2-LAYERED CO-EXTRUSION COATING FILM FORMED BY THE SAME}

본 발명은 초고속 공압출 코팅 방법 및 그에 의해 형성되는 2층 공압출 코팅 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기본 기재 상에 에틸렌비닐아세테이트 수지를 압출 코팅하는 방법에 있어서, 용융지수(MI)가 20~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 12~18중량%인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와, 용융지수(MI)가 15~22g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 16~25중량%이며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와는 다른 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 공압출 코팅하여, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지가 상기 기본 기재와 직접 접촉하도록 하고, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 50~80%가 되도록 하며, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 20~50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공압출 코팅 방법 및 그에 의해 형성되는 2층 공압출 코팅 필름에 관한 것이다.

압출 코팅법이란, 코팅대상이 되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 배향 폴리프로필렌(oriented polypropylene, OPP), 종이 등과 같은 기재 위에 코팅하고자 하는 수지를 압출하여 코팅하므로써, 기재를 보호할 뿐만 아니라 새로운 기능성을 부여하는 방법이다.

상기 압출 코팅을 위한 우수한 수지의 조건은, 기재와의 우수한 접착력 이외에 압출 코팅속도가 매우 중요하다. 일반적으로 압출 코팅은 100m/분 이상의 매우 빠른 속도로 작업되므로 수지가 고속가공에 적합하지 않으면, 압출기 T-다이(die)에서 필름의 폭이 줄어드는 현상(네크인:Neck-in)이 발생하거나, 또한 T-다이 출구에서 필름이 절단되는 문제점이 있다. 이러한 네크인 현상은 기재의 폭이나 T-다이의 사이즈 등을 고려하여 조절이 가능하지만, T-다이 출구에서 필름이 절단되는 현상은 고속가공을 위해 꼭 해결해야 하는 어려운 문제이다.

종래의 기술로서, 대한민국 특허공개 제2003-0052547호, 특허공개 제2002-0046388호, 특허공개 제2003-0055478호 등에서는, LDPE(Low Density Polyethylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), EVA 등을 포함하는 혼합물을 이용하여 코팅 수지와 기재와의 접착성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술에서는 코팅 수지와 기재와의 접착성은 향상되었으나, 압출 코팅속도를 250m/분 이상 유지하기 힘들다는 단점이 있었다. 뿐만 아니라, 압출 코팅한 후, 타 기재(주로, 종이나 책 겉 표지)의 보호가 최종 목적인 경우에 열 라미네이션(heat lamination)을 통해 보호될 타 기재와 접착할 때, 접착성이 약하여 박리가 되는 단점을 극복할 수가 없었다.

또한, 대한민국 특허공개 제2002-0052017호에서는 우수한 네크인 특성을 유 지하기 위해 기존에 오토클레이브 공정에서 제조된 EVA를 사용하는 대신, 튜블러 공정시 2종 이상의 퍼옥사이드 개시제를 사용하여 가공성을 향상시킨 기술이 공개되어 있으나, 이것 역시 250m/분 이상의 고속가공을 하기에는 적합하지 않았으며, 최종용도인 종이와의 열 접착시 접착 강도를 향상시킬 수가 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 종이 등과 같은 추가 기재와의 열 접착 강도를 높일 수 있는 2층 공압출 코팅 필름을 기본 기재 상에 형성할 수 있는 고속 공압출 코팅 방법 및 그에 의해 형성되는 2층 공압출 코팅 필름을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 기본 기재 상에 에틸렌비닐아세테이트 수지를 압출 코팅하는 방법에 있어서, 용융지수(MI)가 20~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 12~18중량%인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와, 용융지수(MI)가 15~22g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 16~25중량%이며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와는 다른 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지를, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지가 상기 기본 기재와 직접 접촉하도록 공압출 코팅하는 것을 특징으로 하는 공압출 코팅 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 50~80%가 되도록 하고, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 20~50%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 공압출된 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 코팅 필름 전체 두께의 50% 미만이면, 즉, 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 코팅 필름 전체 두께의 50%를 초과하면, 전체 압출 코팅속도가 저하되고, 공압출된 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 코팅 필름 전체 두께의 80%를 초과하면, 즉, 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 코팅 필름 전체 두께의 20% 미만이면, 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층과 다른 추가 기재와의 열 접착 강도가 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 기본 기재는, 본 발명에 따라 공압출 코팅 필름이 그 표면 위에 형성되는 대상으로서, 그 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 또는 배향 폴리프로필렌(oriented polypropylene, OPP)인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 용융지수(MI)는 20~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량은 12~18중량%이다. 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 용융지수가 20g/10분 미만이면 압출 흐름성에 문제가 있고, 30g/10분을 초과하면 네크인(neck-in)성이 심해지거나, 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지와의 용융지수 차이가 너무 커서 공압출 코팅의 가공성이 안정화되지 않는 문제가 발생한다. 또한, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 비닐아세테이트의 함량이 12중량% 미만이면 에틸렌비닐아세테이트와 상기 기본 기재와의 접착성에 문제가 있어서 사용이 곤란하고, 18중량%를 초과하면 최종용도로의 사용시 블로킹 문제로 인해 실제로는 사용이 거의 불가하다.

본 발명에 있어서, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지는, 그 용융지수(MI)가 15~22g/10분이고, 그 비닐아세테이트의 함량이 16~25중량%이며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와는 다른 수지이다. 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 용융지수가 15g/10분 미만이면 고속 압출가공이 불가능하고, 22g/10분을 초과하면 열접착 강도가 약해지는 단점이 발생한다. 또한 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 비닐아세테이트 함량이 16중량% 미만이면, 후술하는 추가 기재와의 열 접착 강도는 약해지고, 열 접착하기 위한 온도는 높아지는 단점이 있고, 비닐아세테이트 함량이 25중량%를 초과하면, 열 접착 강도가 우수해지고 열 접착하기 위한 온도도 낮아지는 장점은 있으나, 최종적으로 블로킹 문제가 심각해져서 실제로는 사용이 불가능해진다.

본 발명에 있어서, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지 중 적어도 하나는 튜블러 공법으로 제조된 것이 바람직하다.

본 발명의 공압출 코팅 방법에 있어서는, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 상기 기본 기재 상에 공압출 코팅하며, 2층 공압출기(2-layer co-extruder)를 사용하여 동시에 공압출 코팅하는 것이, 경제성 및 압출 코팅의 속도를 초고속으로 할 수 있다는 측면에서 바람직하다. 상기 제1 및 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 하나의 단일(single) 압출기로 2회에 걸쳐 코팅하는 것은 경제적으로 적합하지 않을 뿐만 아니라, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 경우에는 비교적 용융지수가 낮아 초고속 압출 코팅에 적 합하지 않을 수도 있다. 한편 탄뎀(Tandem) 방식으로 2개의 단일 압출기를 연이어 설치하고, 그를 사용하여 2층으로 코팅을 하는 방법은, 하나의 단일 압출기로 2회에 걸쳐 코팅하는 방법보다는 양호한 방법이나, 역시 경제적으로 적합하지 않고, 또한 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 용융지수가 낮아 초고속 압출 코팅에 적합하지 않을 수도 있다.

본 발명의 공압출 코팅 방법은 초고속 압출 코팅에 매우 적합하며, 특히 압출 코팅속도가 선 속도로 350m/분 이상인 초고속 압출 코팅에 매우 적합하다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 공압출된 두개의 층인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층과 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층으로 이루어지며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은, 용융지수(MI)가 20~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 12~18중량%인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지로 이루어지고, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은, 용융지수(MI)가 15~22g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 16~25중량%이며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와는 다른 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지로 이루어지며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은 기본 기재와 직접 접촉하고, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은 추가 기재와 열 접착될 수 있는 것을 특징으로 하는 2층 공압출 코팅 필름이 제공된다.

본 발명의 2층 공압출 코팅 필름에 있어서, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께는 공압출된 코팅 필름 전체 두께의 50~80%이고, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께는 공압출된 코팅 필름 전체 두께의 20~50%인 것이 바람직한데, 그 이유는 앞서 설명한 바와 같다.

본 발명의 2층 공압출 코팅 필름에 있어서, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층과 직접 접촉하는 상기 기본 기재의 재질에는 특별한 제한이 없으나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 또는 배향 폴리프로필렌(oriented polypropylene, OPP)인 것이 바람직하다.

본 발명의 2층 공압출 코팅 필름에 있어서, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층과 열 접착될 수 있는 상기 추가 기재의 재질에는 특별한 제한이 없으나, 특히 종이인 것이 바람직하다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1~4 및 비교예 1~5

실시예 1~4 및 비교예 1~5에 대하여, 고압법 에틸렌비닐아세테이트 수지 제조공정 중에서 튜블러 공정을 이용하여 제조된 에틸렌비닐아세테이트 수지로서, 하기의 표 1에 나타난 바와 같은 물성을 갖는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 사용하여, 하기의 표 1에 나타난 바와 같은 코팅 두께를 갖도록 기본 기재인 OPP 필름 표면을 각각 공압출 코팅하였다(단, 비교예 5는 단일압출). 공압출 코팅은, 스크류 직경이 각각 4.5인치, 3.5인치이며, T-다이(die) 폭이 2300mm인 2층 공압출기에서 가공온도 120~220℃의 조건하에 수행되었다.

하기의 표 1에서, 압출 코팅속도란, T-다이에서의 필름 절단이 일어나기 직 전까지 일정한 코팅 두께를 유지할 수 있는 최대 코팅속도를 의미한다.

압출 코팅이 끝난 후, 코팅된 면의 외관을 육안으로 관찰하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

다음으로, 기본 기재와 접촉하지 않는 압출 코팅 필름면과 크래프트 종이를 열 접착시킨 후, 박리시킬 때의 강도를 측정하였다. 열 접착은 100℃ 온도에서 30m/분의 속도로 열 라미네이션(Heat lamination)시키므로써 수행되었고, 열 접착 강도는, 유니버셜 인장 시험기(Universal tensile tester)를 사용하여, 크로스 헤드 속도(cross head speed) 20mm/분, 온도 23℃, 상대습도 50% 및 그립(Grip)간격 25mm의 조건 하에서 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

[표 1]

* EVA-1 : 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지

* EVA-2 : 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지

* 용융지수(MI) : ASTM D1238에 의거하여 190℃, 2.16kg에서 측정

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1~4의 경우에는 모두 압출 코팅속도와 코팅면의 외관상태가 우수하였으며, 300g/cm를 넘는 우수한 열 접착 강도를 나타내었다.

반면, 비교예 1의 경우, 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 용융지수가 너무 낮아 압출 코팅속도가 낮아지는 단점이 발생되었고, 비교예 2의 경우에는 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 VA함량이 너무 낮아 열 접착 강도가 낮아지는 단점이 있었으며, 비교예 3의 경우에는 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지의 용융지수가 너무 높아 압출 코팅속도는 양호하였지만 열 접착 강도가 낮아지는 단점이 있었다.

또한, 비교예 1, 2 및 4의 경우에는 코팅속도를 충분히 높일 수 없어서 코팅된 표면이 매끄럽지 못한 단점이 있었다.

또한, 비교예 4의 경우에는 실시예 1과 단지 각 층의 코팅의 두께에 있어서만 상이한 것이었으나, 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층이 너무 두껍기 때문에 결국 전체의 압출 코팅속도를 낮추게 되는 문제점을 나타내었다.

또한, 비교예 5는, 통상의 압출 코팅 방법대로 1개의 단일 압출기만을 사용한 것으로서, 공압출기를 사용한 경우보다 느린 코팅속도를 나타내었을 뿐만 아니라 열 접착 강도도 낮은 단점을 나타내었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 350m/분 이상의 초고속으로 에틸렌비닐아세테이트 수지를 압출 코팅할 수 있을 뿐만 아니라, 종이 등과 같은 추기 기재와의 열 접착 강도도 우수한 2층 공압출 코팅 필름을 제조할 수 있다.

Claims (10)

1. 기본 기재 상에 에틸렌비닐아세테이트 수지를 압출 코팅하는 방법에 있어서, ASTM D1238에 따라 190℃, 2.16kg에서 측정한 용융지수가 20~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 12~18중량%인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와, ASTM D1238에 따라 190℃, 2.16kg에서 측정한 용융지수가 15~22g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 16~25중량%이며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와는 다른 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지를, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지가 상기 기본 기재와 직접 접촉하도록 하고, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 50~80%가 되도록 하고, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 20~50%가 되도록 공압출 코팅하고, 압출 코팅속도가 선 속도로 350m/분 이상인 것을 특징으로 하는 공압출 코팅 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 기본 기재의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 배향 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 공압출 코팅 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지 중 적어도 하나는 튜블러 공법으로 제조된 것임을 특징으로 하는 공압출 코팅 방법.
5. 제1항에 있어서, 2층 공압출기를 사용하여 동시에 공압출 코팅하는 것을 특징으로 하는 공압출 코팅 방법.
6. 삭제
7. 공압출된 두개의 층인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층과 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층으로 이루어지며,

   상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은, 용융지수가 20~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 12~18중량%인 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지로 이루어지고, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은, 용융지수가 15~22g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 16~25중량%이며, 상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지와는 다른 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지로 이루어지며,

   상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은 기본 기재와 직접 접촉하고,

   상기 제1의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 50~80%이고, 상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층의 두께가 공압출 코팅 필름 전체 두께의 20~50%이고,

   상기 제2의 에틸렌비닐아세테이트 수지층은 추가 기재와 열 접착될 수 있는 것을 특징으로 하는 2층 공압출 코팅 필름.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서, 상기 기본 기재의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 배향 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 2층 공압출 코팅 필름.
10. 제7항에 있어서, 상기 추가 기재의 재질은 종이인 것을 특징으로 하는 2층 공압출 코팅 필름.