KR101871072B1 - 이지필 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

이지필 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개봉 용이성이 우수하면서, 동시에 별도의 상용성 및 분산성을 향상시키기 위한 에틸렌·α-올레핀 랜덤 공중합 블랜드 없이 분산성이 우수하면서 피시아이와 같은 외관 불량이 억제된 식품포장재로 적용 가능한 이지필 필름용 수지 조성물에 관한 것으로, 블록폴리프로필렌 50~95중량%; 및 폴리에틸렌 5~50중량%; 를 포함하며, 상기 블록폴리프로필렌은 호모프로필렌 중합체 및 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하고, 상기 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체는 자일렌 용제 추출물 기준(자일렌 용제, 135℃)으로 상기 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 3~15중량%로 포함되는 이지필(easy peel) 필름용 수지 조성물이다.

Description

이지필 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{Polypropylene resin composition for easy peel film and article produced with the same}
본 발명은 블록폴리프로필렌(block polypropylene)과 폴리에틸렌이 적정 비율로 구성된 이지필 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 이지필(easy peel) 필름은 접착기제로부터 인위적 제거가 용이하며 외관 및 기체 차단성이 우수하다.
과거 식품 포장용 필름 제품은 접착력이 강한 제품이 각광을 받아왔으나 최근 들어 인스턴트 산업의 발달과 더불어 개봉 용이성 측면이 강조됨에 따라 그 일환으로 등장한 것이 개봉이 용이한 이지필(Easy peel) 필름이다. 일반적으로 이지필 필름은 상용성이 다른 고분자들로 구성되어 접착기재와 필름간의 상용성-비상용성 특성의 적절한 분포에 의해 접착강도를 조절함으로써 이지필 특성을 구현한다. 이때 상용성이 다른 고분자의 선정 및 혼합 비율 그리고 분산성을 조절하는 것이 핵심기술이라 할 수 있다. 혼합비가 적절하지 않을 경우 접착강도가 너무 강하거나 낮아 제대로 제품포장이 안될 수 있으며, 분산성이 안 좋을 경우 겔이 발생하고 이는 피시아이를 증가시키게 되어 외관 불량이 발생할 수 있다. 또한 피시아이가 많을 경우 열융착 시 접착면에 균일성을 떨어뜨려 접착강도가 균일하지 못하며 기체투과도가 증가하여 밀봉성이 안 좋아지게 된다.
종래의 기술을 살펴보면, 일본국 특허 공개 JP2000-355358호는 폴리프로필렌계 수지/ 폴리에틸렌/에틸렌·α-올레핀 랜덤 공중합 수지를 블랜드한 이지필용 수지 조성물에 대해 기재하고 있으며, 대한민국 특허 10-1473330에서는 폴리프로필렌계 수지/폴리에틸렌/에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 수지를 블랜드한 이지필용 수지조성물이 제안되어 있다. 이러한 종래의 기술은 상용성이 폴리프로필렌계 수지로 호모폴리프로필렌 또는 랜덤폴리프로필렌을 이용하고 있으며 폴리에틸렌계 수지로는 저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌 또는 선형저밀도폴리에틸렌을 이용하고 있다. 그러나 이들 두 고분자만을 블랜드 할 경우 상용성 및 분산성이 안 좋아 균일한 조성물을 만들 수 없고 개봉성/밀봉성의 밸런스가 안 좋아 에틸렌·α-올레핀 랜덤 공중합체의 블랜드를 제안하고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은
개봉 용이성이 우수하면서, 동시에 별도의 상용성 및 분산성을 향상시키기 위한 에틸렌·α-올레핀 랜덤 공중합체와 블랜드 없이 분산성이 우수하면서 피시아이와 같은 외관 불량이 억제된 식품 포장재로 적용 가능한 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양상은
블록폴리프로필렌 50~95중량%; 및 폴리에틸렌 5~50중량%; 를 포함하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 상기 블록폴리프로필렌은 호모프로필렌 중합체 및 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하고, 상기 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준(자일렌 용제, 135℃)으로 상기 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 3~15중량%로 포함되는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 상기 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물은 압출 필름 제품의 열접착 시 개봉 용이성이 우수할 뿐 아니라 별도의 상용화제를 넣지 않아도 우수한 분산성을 가지고 있으며 피시아이에 의한 외관 불량이 억제되며 동시에 우수한 기계적 물성을 나타내므로 개봉 용이성을 요구하는 식품 포장용 필름, 의약품 포장용 필름 등에 효과적으로 적용 가능하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 블록폴리프로필렌 50~95중량%; 및 폴리에틸렌 5~50중량%; 를 포함하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서,
상기 블록폴리프로필렌은 호모프로필렌 중합체 및 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하고,
상기 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준(자일렌 용제, 135℃)으로 상기 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 3~15중량%로 포함되는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서 상기 블록폴리프로필렌의 함량은 50~95중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 60~85중량%이고, 더욱 바람직하게는 65~75중량%이다.
상기 블록폴리프로필렌의 함량이 50중량% 미만일 경우에는 폴리에틸렌의 함량 증가로 인해 모폴로지(morphology) 상에서 상 전이가 일어날 가능성이 있으며, 이로 인해 분포 및 분산성의 불균일에 의해 필름의 열접착 특성 저하 및 접착부위 불균일도가 증가 될 수 있으며, 또한 수지의 열안정성이 떨어져 필름 가공 및 최종 제품이 고온에서 변형 될 수 있고, 95중량%를 초과하는 경우에는 열접착강도가 증가하여 개봉 용이성이 떨어질 수 있다.
상기 블록폴리프로필렌은 용융지수가 ASTM D1238, 230℃, 2.16kg에서 1~30g/10분 일 수 있으며, 바람직하게는 5~20g/10분이다.
상기 용융지수가 1g/10분 미만일 경우에는, 필름 가공 시 압출부하가 높아 가공성이 떨어지며 30g/10분을 초과하면 melt strength가 낮아 필름 가공이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리에틸렌의 함량은 5~50중량%로 포함될 수 있으며, 20~40중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌의 함량이 5중량% 미만이면 밀봉성이 떨어질 수 있고, 50중량%를 초과하면 외관이 불량해질 수 있다.
상기 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 중에서 선택된 1종 이상이 바람직하고, 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 폴리에틸렌은 용융지수가 ASTM D1238, 190℃, 2.16kg에서 1g/10분 이상 일 수 있으며, 바람직하게는 3g/10분 이상이다. 상기 용융지수가 1g/10분 미만일 경우에는, 필름 가공시 가공성이 떨어지거나 피시아이 증가로 인하여 외관불량이 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 블록폴리프로필렌은 호모프로필렌 중합체 및 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 고무 성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제 추출물을 이용하여 측정될 수 있으며, 상기 용제는 자일렌 추출물일 수 있다.
상기 고무 성분으로의 에틸렌-프로필렌 공중합체는 상기 블록폴리프로필렌 전체 중량의 3~15중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 고무 성분으로의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량이 3중량% 미만에서는 폴리에틸렌과 혼합 시 분산성이 안 좋아 필름의 외관 불량이 발생할 수 있으며, 15중량%를 초과하는 경우에는 모폴로지 상에서 상전이가 일어날 가능성이 있어 분산성의 불균일에 의한 열접착특성 저하 및 접착부위 불균일도가 증가 될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌 함량이 25~75중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 30~60중량% 이고, 더욱 바람직하게는 30~50중량%이다.
상기 에틸렌 함량이 25중량% 미만이거나 또는 75중량%를 초과하면 폴리에틸렌과 혼합 시 분산성이 나빠지고 피시아이 증가로 인해 외관 불량이 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이지필 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물은 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 통상적인 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 보강재, 충진재, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 핵제, 난연제, 안료, 염료 등을 포함할 수 있으나, 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물은 내열 안정성을 증가시키기 위해서 상기 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물 100중량부에 대하여 0.01~0.5중량부의 내열안정제를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.05~0.3중량부이다.
상기 내열안정제의 함량이 0.01중량부 미만이면 장기내열 안정성을 확보하기 어렵고, 0.5중량부를 초과하면 내열안정제의 용출이 발생되거나 가격 경제성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
상기 내열안정제는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제 등이 이용될 수 있고, 구체적으로 테트라키스(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시)히드로실릴네이트), 1,3,5-트리메틸-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시 벤젠) 및 트리스(2,4-디-t-부틸페놀)포스파이트 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 의한 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물은 용융브렌딩 및 필름성형 등 통상적인 성형법을 이용하여 성형품을 제조할 수 있다.
상기 성형품은 식품 포장용기 또는 의약품 포장용기 등을 접착기제로 사용하는 포장제품 등에 사용 가능하다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로, 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 설명한다. 실시예 및 비교예에 따른 필름의 특성에 대해 필링강도, 피시아이를 다음과 같이 평가하였다.
1) 필링강도
필링강도는 230℃, 2.16kg에서 용융지수가 1g/10분인 블록폴리프로필렌을 사용하여 만든 두께 1mm의 폴리프로필렌 시트를 접착기제로 사용하여 측정하였으며 170~210℃ 범위에서 10℃ 간격으로 2bar의 압력에서 1초간 융착시켜 샘플을 준비하였다. 융착시킨 필름을 UTM에서 세로방향으로 필링시킬 때 측정되는 강도의 최고 값을 선정하였다. 이때, 접착기재인 폴리프로필렌 시트는 아래 그립에 물리고, 필링되는 필름은 윗쪽 그립에 물린 후, 200mm/min의 속도로 필링 시켰다. 필링 강도가 너무 강할 경우에는 필링되는 필름이 연신되거나 찢어지는(파단) 현상이 발생되며 필링 강도가 너무 약할 경우 제품 보관 또는 이송 중에 포장이 벗겨질 수 있어 적정수준의 필링 강도를 유지시켜 주어야 한다. 통상적으로 식품포장용 등의 포장 시 요구되는 필링 강도는 약 0.5∼1.8Kg/15mm 수준이며 포장 대상에 따라 1.5~2.5Kg/15mm 수준에 높은 필링 강도를 요구하는 경우도 있다.
2) 피시아이
피시아이는 Futec사의 피시아이 검출기(Fisheye detector)를 통해 0.1m×10m 크기의 필름에 있는 0.3mm 이상의 피시아이 개수를 측정하였다. 필름에 피시아이는 외관불량을 야기하며 접착부위에 불균일성을 유발할 수 있어 피시아이의 수가 적을수록 우수한 필름으로 볼 수 있다.
3) 용융지수 측정
ASTM D1238에 따라서 230℃, 2.16kg에서 폴리프로필렌의 용융지수를 측정하였고, ASTM D1238에 따라서 190℃, 2.16kg에서 폴리에틸렌의 용융지수를 측정하였다.
4) 자일렌 용제 추출물의 함량
자일렌 용제를 이용하여 135℃에서 가용된 무게를 측정하였다.
실시예 1
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 블록폴리프로필렌 80중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 20중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 12중량% 이다.
실시예 2
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 블록폴리프로필렌 95중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 5중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 12중량% 이다.
실시예 3
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 블록폴리프로필렌 60중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 40중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 12중량% 이다.
비교예 1
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 블록폴리프로필렌 97중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 3중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 12중량% 이다.
비교예 2
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 블록폴리프로필렌 45중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 55중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 12중량% 이다.
비교예 3
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 호모폴리프로필렌 80중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 20중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 3중량% 이다.
비교예 4
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 블록폴리프로필렌 80중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 20중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 2중량% 이다.
비교예 5
용융지수(230℃, 2.16kg)가 5g/10분인 블록폴리프로필렌 80중량%, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5g/10분인 선형저밀도 폴리에틸렌 20중량%를 포함하고, 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준으로(자일렌 용제, 135℃)이 55중량% 이다.
하기 표 1의 이지필(easy peel) 필름용 수지 조성물을 이축스크루 압출기에서 220℃에서 용융 블렌딩하여 펠렛화한 후, 이것을 캐스팅용 필름기에서 20㎛의 두께로 필름을 성형한 후 성형된 필름의 피시아이 개수를 측정하였다.
필링강도 측정시에는 각각 두께가 16㎛인 PET와 나일론으로 합지시킨(이지필/PET/나일론) 후 폴리프로필렌 시트를 접착기제로 사용하여 열융착 후 필링 강도를 측정하였으며 각각의 실험 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5
수지
조성		 블록폴리프로필렌 함량(중량%) 80 95 60 97 45 - 80 80
호모폴리프로필렌 함량(중량%) - - - - - 80 - -
선형저밀도폴리에틸렌 함량(중량%) 20 5 40 3 55 20 20 20
필름
물성		 필링강도(kg/15mm) 1.4 2.5 0.6 4.8 0.4 1.8 1.3 -
피시아이(개/m2) 8 5 10 5 58 62 32 -
상기 표 1과 같이 실시예 1 내지 3은 필링강도 및 피시아이가 우수한 것을 알 수 있다. 실시예 1 내지 3 대비 비교예 1은 블록폴리프로필렌의 함량 범위를 벗어나고 있어 필링강도가 너무 높아 이지필 필름의 요구 조건을 만족하지 못하고, 폴리에틸렌의 함량 범위를 벗어난 비교예 2는 피시아이 개수가 급격히 늘어 외관불량이 발생하기 쉽다는 것을 알 수 있으며, 호모폴리프로필렌을 사용한 비교예 3은 역시 피시아이 개수가 높은 것을 알 수 있다.
또한, 용제추출물 기준(자일렌 용제, 135℃) 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량을 벗어난 블록폴리프로필렌을 포함한 비교예 4는 피시아이 개수가 급격히 늘어 외관불량이 발생하기 쉽다는 것을 알 수 있으며, 비교예 5의 경우 고무 성분이 너무 높으면 가공이 어렵고, 열융착면이 불균일하여 필름의 물성을 측정 할 수 없으며, 품질에 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 이지필 필름용 수지 조성물은 필링강도 및 피시아이에 의한 외관 불량이 억제되어 우수한 기계적 물성을 가지므로 개봉 용이성을 요구하는 식품 포장용 필름, 의약품 포장용 필름 등에 효과적으로 적용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 블록폴리프로필렌 50~95중량%; 및 폴리에틸렌 5~50중량%; 를 포함하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서,
    상기 블록폴리프로필렌은 호모프로필렌 중합체 및 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하고,
    상기 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량은 용제추출물 기준(자일렌 용제, 135℃)으로 상기 블록폴리프로필렌 전체 중량에 대하여 3~15중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 선형저밀도 폴리에틸렌 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌 함량이 25~75중량%인 것을 특징으로 하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블록폴리프로필렌은 용융지수가 1~30g/10분(ASTM D1238, 230℃, 2.16kg)인 것을 특징으로 하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌은 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16kg)가 1g/10분 이상인 것을 특징으로 하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물 100중량부에 대하여 내열안정제 0.01~0.5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제5항 및 제7항 중 어느 한 항의 이지필(easy peel) 필름용 폴리프로필렌 수지 조성물을 용융블렌딩 또는 성형하여 제조된 성형품.
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