The performance of PP/LDPE blends in extrusion coating process was investigated in the terms of neck-in and draw-down ability. It is well known that PP alone is not proper because of lower draw-down ability with severe draw resonance in elongational flow. In order to obtain high draw-down ability, PP was blended with LDPE. Strain hardening behaviors was found to be a crucial condition in good extrusion coating performance by blending with LDPE which has long chain branches in our studies.
First, PPs having different molecular weight distribution (MWD) were used in this study in order to find out the effect of MWD of PP on neck-in and draw-down ability. To obtain different MWD PP, controlled rheology technique using peroxide was used. It was observed that PP/LDPE blend with narrower MWD exhibits higher draw-down ability with a comparable neck-in value in high draw down ratio. Neck-in and draw-down ability were correlated with shear and elongational properties obtained by several rheological measurements. It is supposed that neck-in is affected mainly by elasticity and shear viscosity in low frequency, and high draw-down ability is affected by low melt strength and strong strain hardening behavior. It is believed that high molecular weight chains of PP in PP/LDPE blend mainly affect to the different result of extrusion coating performance with different MWD.
Second, the effect of type of PP on extrusion coating performances was also investigated. Two types of homo PP and two types of random PP having different composition and crystallinity were used as a base PP. They were also treated with same degree of degradation by peroxide to fit the proper MFR for extrusion coating process. PP/LDPE blend incorporated with high comonomer shows high draw-down ability. Neck-in values of four different PP/LDPE blends does not exhibit the dependency on type of PP. From our investigation with several measurements, it is supposed that incorporation with high comonomer affects mainly to high draw-down ability. Neck-in was not affected by type of PP but by elasticity and shear viscosity in low frequency as same as the former experiment. Therefore, the polymer should have high incorporation of comonomer with low crystallinity and strain hardening behavior in order to obtain good performance for extrusion coating process.
Consequently, it can be understood that the major parameters affecting extrusion performance with varying MWD and type of PP in PP/LDPE blends could be assessed. From these studies, optimum PP resin showing high draw-down ability with comparable neck-in can be designed in extrusion coating applications.
폴리프로필렌이 지닌 내유성, 내열성, 저밀도 등의 물리적 우수성에 비해 약점으로 지적되는 압출코팅 가공성의 단점을 개선하기 위해 저밀도 폴리에틸렌을 블렌드한 시료를 가지고 실제 압출코팅 실험을 진행하였다. 이러한 결과를 유변학적, 열적, 형태학적 분석을 통해 최적의 압출코팅성을 얻을 수 있는 폴리프로필렌의 특성을 얻을 수 있었다.
압출코팅성은 코팅폭과 관계되는 네트인과 고속가공성으로 구분되는데 본 연구에서는 분자량 분포가 다른 각각의 폴리프로필렌과 공중합 단량체가 다른 조성을 가지는 호모폴리프로필렌, 랜덤 공중합 폴리프로필렌을 사용하여 저밀도폴리에틸렌과의 블렌드를 통해 각각의 시료를 얻었고 실제 압출코팅장치에서 이에 대한 압출코팅성을 평가하였다.
유변 물성으로는 회전형 레오메타를 이용한 전단탄성계수, 전단점도를 측정하였고 레오텐스와 연신점도계를 사용하여 연신특성을 평가하고 연신경화 거동을 확인하였다. 시차주사 열량계를 사용하여 수지의 열적 특성을 평가하였다. 또한 전자현미경을 통한 형태학적 특성평가를 통해 수지물성과 압출코팅성과의 상관관계를 보고자 하였다.
먼저 분자량 분포의 영향으로서는 낮은 탄성과 점도를 보이는 분자량 분포가 좁은 폴리프로필렌을 사용한 시료가 높은 고속가공성을 나타내면서 적정한 네트인성을 보였다. 특히 저밀도 폴리에틸렌의 블렌드를 통한 연신경화 특성이 고속가공성을 얻을 수 있는 필수적인 인자로 파악되었다.
다음으로 공중합 조성이 다른 시료인 경우 공중합 비율이 높은 저결정성의 폴리프로필렌을 사용한 시료의 경우 높은 고속가공성을 나타내었고 네트인의 경우는 이러한 공중합 단량체의 조성이나 결정성에 관계없이 수지의 탄성과 점도에 영향을 받는 것으로 나타나 저결정성을 가지는 공중합 비율이 높고, 낮은 탄성과 점도의 폴리프로필렌을 사용한 블렌드 수지가 압출코팅성에 적합한 것으로 확인되었다.
