KR19990047920A

KR19990047920A - 스티렌 수지계 열수축성 필름 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR19990047920A
Application number: KR1019970066491A
Authority: KR
Inventors: 박건규
Original assignee: 박건규; 주식회사 유주왕
Priority date: 1997-12-06
Filing date: 1997-12-06
Publication date: 1999-07-05

Abstract

본 발명은, (A)스티렌 함유량 99∼100중량%로 이루어진 폴리스티렌 20∼60중량%와, (B)스티렌 함유량 65∼85중량%와 부타디엔 함유량 25∼35중량%로 이루어진 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 40∼80중량%와, (C)고무부분이 4∼15중량%로 이루어진 고무 변성 폴리스티렌 1∼10중량%를 포함하며, 용도 및 필요에 따라 (D) 산화방지제, gel 생성방지제, 블로킹방지제, 활제, 가소제, 광(光)안정제, 대전방지제, 충격보강제, 충진제중에서 하나 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로하는 스티렌 수지계 열수축성 필름에 관한 것이다. 통상이 T다이방식만 인플레이션방석 및 기타 필름가공법에 의해 필름가공이 가능하며 우수한 수축성과 충격 및 인열강도를 부여하기 위해 연신조건을, 종방향(Machine Direction)으로 70℃ ∼135℃의 온도범위에서 연신배율 1∼2배로 연신하고, 횡방향(Transverse Direction)으로 70∼150℃인 온도범위에서 연신배율 2∼8배로 연신하여 제조가능하다.

본 발명에 따른 스티렌 수지계 열수축성 필름은 우수한 수축성, 투명성 및 인열강도를 갖으며, 겔 발생이 거의 없어 필름 외관, 인쇄성이 뛰어날 뿐만아니라, 저렴한 비용으로 제조 가능하여 PVC 수축필름대체 등의 다양한 포장재료 분야에서 이용가능하다.

Description

[발명의 명칭]

스티렌 수지계 열수축성 필름 조성물 및 그 제조방법

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 스티렌계 수지를 일축 또는 이축 연신하여 제조되는 열수축성 필름조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스티렌 중합체인 폴리스티렌과 스티렌-부타디엔 블록 공중합체와의 혼합물에 스티렌계 고무변성 폴리스티렌 수지를 첨가하여 제조되는, 우수한 수축성, 투명성 및 인열 강도를 갖으며, 겔 발생이 거의 없어 인쇄성이 뛰어날 뿐만아니라, 저렴한 비용으로 제조 가능한 스티렌 수지계 열수축성 필름조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

열가소성 수지를 연신하여 분자에 배향성을 부여하면, 열수축 온도 이상의 열을 받아 본래의 구조로 되돌아 오려는 성질을 갖는데, 이때의 연신 배율을 다소 높게 함으로써 수축율을 보다 크게한 필름이 열수축성 필름(Thermal Shink Film)이다. 이러한 열수축성 필름은 포장재료로서 사용될 수 있는데, 냉동·냉장 식품등의 식품포장, 잡화·완구류 등의 포장, 공업용품의 포장등 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 이와같은 용도 분야에 적합한 수축성 필름은 수축성, 투명성 및 광택, 충격 및 인열강도, 수분·향기 등의 차단특성 등이 우수하여야 하며, 특히 식품포장용으로 사용될 경우 독성이 없어야 한다. 아울러 상업적으로는 제조 비용이 저렴하고, 회수·재생이 가능할 것이 요구된다. 현재 비교적 값이 저렴하여 식품포장 용도에서 주로 사용되고 있는 PVC필름인 경우, 유해한 독성물질의 발생을 초래할 수 있으며, 또 다른 플라스틱 포장용기의 라벨용으로 사용된 경우에는 회수·재생에 어려운 점을 가지고 있었다. 이와같은 단점을 해결하고 다양한 요구에 부합하는 수축성 필름을 제조하기 위하여 스티렌-부타디엔 공중합체의 단독 또는 결정성 폴리스티렌과의 혼합물을 이용하거나, 고광택 또는 투명한 내충격성 폴리스티렌을 이용한 기술(JP A₂57025239, JP A₂58225146, JP A₂61061826, JP A₂62057453, JP A₂62148241, JP A₂63315222, JP A₂3146332, EP A₁511127등)들을 찾아볼 수 있다. 또한 각 기술중에는 적절한 수축성과 충격·인열 특성 등을 향상시키기 위하여 특정 일레스토머(elastomer)를 도입하는 경우도 있다. 그러나, 이러한 조성물로 구성되는 수축성 필름의 경우, 요구되는 물성 균형을 이루기 위해 과량의 스티렌-부타디엔계 공중합체를 사용하고, 또한 도입되는 일레스토머에 기인하여 필름 제조시 다량의 겔이 발생할 수 있어 표면외관 및 인쇄성이 저하되고, 그 제조비용도 비싼 단점을 가지고 있다. 고광택 내충격성 폴리스티렌을 사용할 경우에는 필름의 투명성이 떨어지며, 운가(Haze)가 크고, 수축성과 강도가 저하되는 단점이 있다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

본 발명가들은 이와같은 단점을 개선하고 포장용 재료로서 요구되는 제반 특성을 만족시킬 수 있는 스티렌 수지계 수축성 필름을 제공하기 위하여 다양한 스티렌-부타디엔계 공중합체와 폴리스티렌인 조합, 다른 특이 구조인 분산상을 갖는 고무변성 폴리스티렌, 산화방지제 및 활제 등의 첨가를 검토하고, 그 제조에 있어 각축 연신 비율을 적절하게 조절함으로써, 우수한 수축성, 투명성 및 인열강도를 갖으며, 겔 발생이 거의 없어 표면 외관 및 인쇄성이 향상된 스티렌수지계 열수축성 필름을 저렴한 비용으로 제조할 수 있음을 확인하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래인 PVC계 및 스티렌 수지계 수축성 필름의 단점을 개선하여 수축성이 뛰어나고 투명성 및 인열강도가 우수하며, 표면 외관 특성 및 인쇄성이 향상되고, 회수·재생이 가능한 스티렌 수지계 수축성 필름조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

[발명의 구성 및 작용]

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 (A)스티렌 함유량 99∼100중량%로 이루어진 폴리스티렌 20∼60중량%와, (B)스티렌 함유량 65∼85중량%와 부타디엔 함유량 15∼35중량%로 이루어진 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 40∼80중량%와, (C)고무부분이 4∼15중량%로 이루어진 고무변성 폴리스티렌 1∼10중량%를 포함하여 이루어지는 스티렌 수지계 수축성 필름 조성물이 제공된다. 또한, 상기 (A), (B), (C) 성분외에 (D)산화방지제, 겔생성방지제, 블로킹방지제, 활제, 가소제, 광(光)안정제, 대전방지제, 충격보강제, 유기 또는 무기 충진제로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로하는 스티렌 수지계 수축성 필름 조성물이 제공된다.

본 발명의 조성물에 사용되는 폴리스티렌은 스티렌 및 스틸렌 유도체인 호모 또는 공중합체로서, 분자량은 5,000에서 500,000, 바람직하게는 150,000에서 450,000의 범위이고, 더욱 바람직하게는 250,000∼400,000의 범위이다. 조성물중 폴리스틸렌의 함량은 20∼60중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 35∼55중량%이다. 폴리스틸렌 함유량이 20중량% 이하인 경우에는 경직성(stiffness)이 약하여 고속포장 작없이 어렵고, 60중량% 이상인 경우에는 인장력, 충격강도가 약하고 수축율이 저조하다.

또한, 스티렌(S)-부타디엔(B) 블록 공중합체는 하나 또는 두개 이상의 스티렌 블록(S)을 가지며, 그 형태는 하기 화학식인 구조를 가진다.

[화학식]

[S - B]n - S [단, n은 2∼12]

상기 스티렌 블록은 전체 폴리머 블록의 20∼60 중량%의 비율을 가지며, 분자량은 5,000에서 500,000이다.

전체 조성물중 스티렌-부타디엔 블록 공중합체인 함량은 40∼80중량%, 더욱 바람직하기로는 45∼65중량%이다.

고무변성 폴리스티렌은 고무함량 4∼15중량%를 함유하며 고무분산형태가 0.1∼4.5μM 크기인 코어-셀 구조 및 캡슐 구조를 갖는 수지로서, 분자량은 150,000에서 400,000, 바람직하게는 200,000∼350,000의 범위이다. 이의 조성물중 함량은 1∼10중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 3∼7중량%이다.

본 발명에 따른 스티렌 수지계 수축성 필름 조성물에는, 용도 및 필요에 따라 각종 첨가제가 도입될 수 있으며, 특히 겔(gel) 발생방지에 효과적인 산화방지제 0.01∼0.5중량%의 첨가가 중요하다. 그 밖에 활제, 블로킹방지제, 가소제, 광(光)안정제, 대전방지제, 충격보강제, 각종 충진제등이 첨가될 수 있다.

상기 조성물로 구성되는 스티렌 수지계 수축성필름은 통상인 T다이 방식과 인플레이션 방식 및 기타 필름가공법에 인해 필름가공이 가능하며, 우수한 수축성과 충격 및 인열강도를 부여하기 위해 연신조건을, 종방향(Machine Direction)으로 70∼135℃의 온도범위에서 연신배율 1∼2배로 연신하고, 횡방향(Transverse Direction)으로 70∼150℃의 온도범위에서 연신배율 2∼8배로 연신하여 제조한다.

연신온도는 필름의 끊어짐이 원만한 수축특성을 위해 상기 온도 범위에서 설정하는 것이 좋다. 또한, 필름의 배향성을 유지하여 수축성을 저하시키지 않도록 종방향의 연신온도의 설정은 횡방향의 연신온도 범위보다 낮게 하는 것이 좋다. 특히, 종방향으로의 연신은 크랙(Crack)방지 효과와, 수축에 의한 주름발생 등에 기인한 외관불량을 개선하기 위하여 상기 범위에서 설정하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 스티렌 수지계 수축성 필름 조성물 및 제조방법을 하기 실시예에 더욱 상세히 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

[실시예 및 비교예]

실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 2의 각 조성물 및 특성을 하기 표1에 각각 나타내었다. 스티렌-부탄디엔 블록 공중합체(B)로는 BASF社 Styrolux 684D(B1) 제품을, 폴리스티렌(A)으로서는 효성 BASF GPPS 165H(A1), 168N(A2) 제품과 고무 변성 폴리스티렌(C)인 HIPS 576H(C1), 476L(C2) 제품을 사용하였으며, 그 밖의 첨가제를 포함하여 각 함량은 하기 표1에 기재한 양만큼씩을 사용하였다.

상기 성분들을 사용한 필름의 제조는 출원인이 소유한 PS 수축필름전용의 일본제강소(JSW) 모델 P115-28AW 압출기에서 용융, 혼련된 후 T다이 필름가공 장치를 사용하여 필름을 제조하여, 각 조성물별 설정 조건에서 종연신기를 거쳐 종연신후 횡연신기에서 횡방향으로 연신하여 제조하였다. 제조된 필름의 특성결과를 하기 표1에 비교하여 나타내었다.

[표 1]

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 표1에 기재된 바와같이 수축성이 뛰어나고 투명성 및 인열강도가 우수하며, 표면 외관 특성 및 인쇄성이 향상된, 회수·재생할 수 있는 스티렌 수지계 수축성 필름 조성물을 얻을 수 있다.

또한, 수축성 필름 자체의 물성 향상과 더불어 제조비용이 저렴한 잇점을 가지고 있어, 종래 PVC계 필름의 라벨을 포함한 포장 재료로서의 용도에 특히 적합하게 대체 가능하다.

Claims

스티렌 수지계 수축성 필름 조성물에 있어서, (A)스티렌 함유량 99∼100중량%로 이루어진 폴리스티렌 20∼60중량%와, (B)스티렌 함유량 65∼85중량%와 부타디엔 함유량 25∼35중량%로 이루어진 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 40∼80중량%와, (C)고무 함유량 4∼15중량%로 이루어진 고무 변성 폴리스티렌 1∼10중량%를 포함하여 이루어진, 70∼150℃의 온도범위에서 종방향으로 연신배율 1∼2배, 횡방향으로 연신배율 2∼8배로 연신이 가능한 스티렌 수지계 수축성필름조성물.
1항에 있어서, 산화방지제, 블로킹방지제, 겔(gel)방지제, 활제, 가소제, 광(光)안정제, 대전방지제, 충격보강제, 각종 충진제로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 첨가제를 더욱 포함한 것을 특징으로 하는 조성물.
1항에 있어서, 고무의 분산형태가 0.1μm∼4.5μm 크기의 코어-셀 구조와 캡슐 구조와의 두 개인 구조를 갖는 고무 변성 폴리스티렌이 포함되는 것을 특징으로하는 조성물.
1항 또는 2항에 있어서, 상기 블록 공중합체가 [S-B]n-S 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 조성물.

[단, 상기식에서, S는 스티렌블록이며, B는 부타디엔블록이고, n은 2 내지 12이다.]
스티렌 수지계 수축성 필름의 제조방법에 있어서, (A)스티렌 함유량 99∼100중량%로 이루어진 폴리스티렌 20∼60중량%와, (B)스티렌 함유량 65∼85중량%와 부타디엔 함유량 25∼35중량%로 이루어진 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 40∼80중량%와, (C)고무함유량 4∼15중량%로 이루어진 고무변성 폴리스티렌 1∼10중량와, (D)필요시 산화방지제, 블로킹방지제, 겔(gel)방지제, 활제, 가소제, 광안정제, 대전방지제, 충격보강제, 각종 충진제로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 통상의 혼련 압출장치를 통한 T다이방식과 인플레이션방식 및 기타 필름 가공방식에 의해 혼련, 압출하여 스티렌 수지계 필름조성물을 제조한후, 이를 일축 또는 이축 연신하여 시트 또는 필름을 제조하는 방법.
5항에 따라 제조된 필름 성형품.