KR100629769B1 - 의료백용 다층 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 의료백용 다층 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 투명성, 유연성 및 열접착성이 우수하고, 경제적인 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지를 사용하여 제조되는 의료백용 다층 필름에 관한 것이다.
의료백, 다층, 필름, 프로필렌-에틸렌, 랜덤-블록, 공중합체

Description

의료백용 다층 필름{MULTI LAYER FILM FOR MEDICAL BAG}
본 발명은 의료백용 다층 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 투명성, 유연성 및 열접착성이 우수하고, 경제적인 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지를 사용하여 제조되는 의료백용 다층 필름에 관한 것이다.
종래 의료용 수액용기의 재질로는 유리 또는 폴리염화비닐 수지(PVC)가 주로 이용되었다. 그러나, 유리병은 깨지기 쉽고, PVC 백의 경우, 가소제가 용출되어 인체에 안좋은 영향을 미칠 수 있으며, 소각시 다이옥신 등과 같은 환경호르몬을 발생시키는 문제가 존재하였다. 이에 따라 비-PVC계(non-PVC) 의료백의 개발 필요성이 대두되었는데, 비-PVC계 수액용기는 크게 폴리에스테르(폴리아세테이트 포함) 계열과 폴리올레핀 계열로 구분될 수 있으며, 의료용 재료이므로, 살균시 내열성, 인체 무해성, 유연성, 성형성 등이 요구된다.
이러한 비-PVC계 폴리올레핀 수액용기용 재질로서, 종래의 기술들에서는, 에틸렌-알파올레핀 공중합체를 포함하는 내부층, 신디오택틱 폴리프로필렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-알파올레핀 공중합체로 구성된 중간층, 및 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 코폴리에스테르로 구성되는 외부층으로 이루어지는 다층 필름을 사용하였다. 그러나, 상기와 같이 구성된 다층 필름은, 그 유연성에서는 우수하나, 취약한 내열성으로 인하여 살균 후 투명성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
미합중국 특허 제6,017,598호에는, 폴리프로필렌계 수지 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 3원공중합체를 포함하는 내부층, 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE) 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 조성물을 포함하는 중간층, 및 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 외부층으로 이루어지는 수지 조성물로 이루어진 3층 필름이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허 제2003-46120호에는, 프로필렌-알파올레핀 공중합체 50~100중량부 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(이하 SEBS) 삼원공중합체 1~50중량부로 이루어지는 내부층, 프로필렌-알파올레핀 공중합체 30~80중량부 및 SEBS 삼원공중합체 20~70중량부로 이루어지는 중간층, 및 프로필렌 단독중합체, 프로필렌-알파올레핀 공중합체 또는 그 블렌드 50~100중량부 및 SEBS 삼원공중합체 1~50중량부로 구성되는 외부층을 포함하는 다층 필름이 개시되어 있다. 그러나 이 다층 필름은 저온/고속 열접착성이 취약하며, 유연성을 확보하기 위하여 고가의 SEBS 삼원공중합체를 다량 사용하기 때문에, 경제성이 떨어진다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 본 발명의 목적은, 투명성, 유연성 및 열접착성이 우수하고, 경제적인 의료백용 다층 필름을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼원공중합체 80~99중량% 및 메탈로센계 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 1~20중량%를 포함하여 이루어지는 내부층; 에틸렌 함량이 0.5~15.0중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분 65~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분 5~35중량%로 이루어지는 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지를 포함하여 이루어지는 중간층; 및 프로필렌계 수지를 포함하여 이루어지는 외부층으로 구성되는 의료백용 다층 필름이 제공된다.
본 발명에 따른 다층 필름에 있어서, 상기 내부층에 포함되는 상기 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼원공중합체는 용이한 열접착을 위하여 비교적 용융온도가 낮은 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼원공중합체는 상기 내부층에 80~99중량%가 포함되는데, 그 함량이 80중량% 미만이면 내열성이 저하되고, 99중량%를 초과하면 열접착성이 저하된다.
또한, 상기 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼원공중합체 중의 에틸렌 함량은 0.5~15.0중량%이고, 부틸렌 함량은 0.5~15.0중량%인 것이 바람직하다. 공중합체 내의 에틸렌 및 부틸렌 성분의 함량이 각각 0.5중량% 미만이면 공중합체의 결정화도가 필요 이상으로 높아져서 생성된 조성물의 투명성을 저하시키게 되며, 각각 15.0중량%를 초과하면 내열성이 떨어지므로 의료용 용기의 재질로는 부적합하게 된다.
본 발명에 따른 다층 필름에 있어서, 상기 내부층에 포함되는 상기 메탈로센계 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 에틸렌 함량은 0.5~10중량%인 것이 바람직한데, 이 함량이 0.5중랑% 미만이면 공중합체의 결정화도가 필요 이상 으로 높아져 생성된 조성물의 투명성 및 유연성을 저하시키게 되며, 10중량%를 초과하면, 유연성은 급격히 향상되나, 내열성이 떨어져서 일반적인 의료용기의 재질로는 부적합하게 된다. 또한, 상기 메탈로센계 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 상기 내부층에 1~20중량%가 포함되는데, 그 함량이 1중량% 미만이면, 열접착성 및 유연성이 나빠지고, 20중량%를 초과하면, 내열성이 저하된다.
본 발명에 따른 다층 필름에 있어서, 상기 중간층에 포함되는 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분이 65중량% 미만이거나 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분이 35중량%를 초과하면, 강도 등의 기계적 물성이 떨어지고, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분이 95중량%를 초과하거나 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분이 5중량% 미만이면, 내충격 특성이 저하하게 된다.
상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분의 에틸렌 함량이 0.5중량% 미만이면 공중합체의 결정화도가 필요이상으로 높아져서, 생성된 조성물의 투명성을 저하시키게 되며, 15.0중량%를 초과하면 내열성이 떨어지므로 의료용 용기의 재질로는 부적합하게 된다.
또한, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분의 에틸렌 함량이 20중량% 미만이면, 공중합체의 탄성이 감소하여 내충격성이 저하되며, 70중량%를 초과하는 경우에는, 강도 등의 기계적 물성이 저하하게 된다.
상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지는, 중합 반응기 내에 에틸렌 과 프로필렌을 동시에 투입하므로써 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분을 먼저 형성시키고, 상기 형성된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분에 추가적으로 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분을 더 형성시키는 것과 같이, 두 가지 중합이 하나의 반응기 내에서 순차적으로 진행되므로써 제조된다. 즉, 먼저 중합 반응장치에 에틸렌과 프로필렌을 동시에 투입하므로써 에틸렌 함량이 0.5~15.0중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분을 먼저 형성시키고, 이어지는 일련의 반응에서, 상기 형성된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분에 에틸렌 함량이 20~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분을 추가적으로 더 형성시키므로써, 최종적으로 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지가 만들어진다.
상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지의 절대 점도는 0.5~2.5dl/g인 것이 바람직하다. 상기 절대점도가 0.5dl/g 미만인 경우에는, 블록 공중합체를 포함하는 조성물의 가공시, 성형직후에는 분산성이 양호하나, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분의 결정화가 진행됨에 따라, 블록 공중합체 성분이 제품 표면으로 기어 나오는 현상이 발생하여, 투명성이 저하되고 제품의 외관을 크게 해치게 된다. 한편, 절대 점도가 2.5dl/g 보다 큰 경우에는, 탄성 공중합체를 포함하는 조성물의 성형시 탄성 공중합체 성분의 분산성이 저하되어 투명성이 감소한다.
본 발명에 따른 다층 필름에 있어서, 상기 중간층에는, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지 100중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 삼원공중합체 0.1~25중량부가 더 포함될 수 있다. 상기 더 포함되는 함량이 0.1중량부 미만이면, SEBS 삼원공중합체를 추가하여 사용하므로써 기대하는 효과를 얻을 수 없고, 25중량부를 초과하면, SEBS 삼원공중합체가 고가인 이유로 경제성이 떨어지게 된다.
본 발명에 따른 다층 필름에 있어서, 상기 외부층에 포함되는 상기 프로필렌계 수지로는 프로필렌 단독중합체 또는 상기 메탈로센 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체가 기본수지로서 사용될 수 있다. 상기 외부층에는 또한, 상기 프로필렌계 수지 100중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 삼원공중합체 1~25중량부가 더 포함될 수 있다. 상기 더 포함되는 함량이 1중량부 미만이면, SEBS 삼원공중합체를 추가하여 사용하므로써 기대하는 효과를 얻을 수 없고, 25중량부를 초과하면, SEBS 삼원공중합체가 고가인 이유로 경제성이 떨어지게 된다.
본 발명에 따른 다층 필름을 구성하는 상기 각 층의 용융지수는 230℃, 2.16kg 하중 하에서 4~10g/10분의 범위 내인 것이 바람직한데, 이 용융지수가 4g/10분 미만이거나 10g/10분을 초과하면, 가공성이 저하되어, 다층 필름의 표면 특성 및 투명도가 나빠진다.
본 발명에 따른 다층 필름을 구성하는 상기 각 층 중에서 적어도 한 층은, 수액용기 내용물의 변질을 확인할 수 있도록 용기의 투명성을 향상시키기 위하여, 그 층을 구성하는 수지성분 100중량부에 대하여 0.01~0.5중량부의 핵제를 더 포함할 수도 있다. 상기 핵제의 함량이 0.01중량부 미만이면, 필름의 투명도가 만족스럽지 않게 되고, 1중량부를 초과하면, 필름의 기계적 물성이 저하하게 된다.
상기 핵제로는, 알루미늄 히드록시-디-t-부틸벤조에이트와 같은 알루미늄계 핵제, 소듐 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸페닐)포스페이트와 같은 나트륨계 핵제 및 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨과 같은 솔비톨계 핵제 등으로부터 선택된 것이 하나 이상 사용가능하다.
또한, 본 발명에 따른 다층 필름을 구성하는 상기 각 층에는, 가공 및 살균, 이동, 수송 중 물성저하가 일어나지 않게 하기 위하여, 상기의 성분들 이외에, 산화방지제, 촉매잔류물 중화제(이하, '촉매중화제'라고 한다), 슬립방지제, 필름 블록킹 방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이들을 첨가할 경우, 그 종류와 함량은 당분야에 공지된 바에 따라 사용할 수 있다.
예를 들어, 고온/고압 스팀 멸균에 의한 용출물 발생 및 물성저하를 방지하기 위해 사용되는 산화방지제로서는, 페놀계 산화방지제 및 포스파이트계 산화방지제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 각 층을 구성하는 수지성분 100중량부에 대하여 0.01~0.5중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 페놀계 산화방지제의 바람직한 예는 테트라키스(메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시)히드로시리네이트), 1,3,5-트리메틸-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤젠) 등을 들 수 있고, 포스파이트계 산화방지제로는 트리스(2,4-디-tert-부틸페놀)포스파이트 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 다층 필름에 사용될 수 있는 상기 촉매중화제는 폴리머 합성시 사용된 촉매가 폴리머 내에 잔류되어 촉매잔류물로 남을 경우 이것을 중화시키기 위하여 첨가하는 것으로서, 각 층을 구성하는 수지성분 100중량부에 대하여 0.01~0.5중량부를 사용하는 것이 적합하며, 수지조성물에서 일반적으로 사용되는 촉매중화제를 사용할 수 있다. 바람직한 촉매중화제로는 칼슘스테아레이트 및 합성 히드로탈사이트를 들 수 있다.
본 발명에 따른 의료백용 다층 필름은, 먼저 각 층을 구성하는 수지 조성물을 제조한 후에, 이들을 공압출 T-다이(die)법에 의해 공압출시키는 것과 같은 통상적인 다층 필름 제조방법에 의해 내부층, 중간층 및 외부층을 가지는 3층 필름으로 제조할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로서, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1~2 및 비교예 1~2
실시예 1~2 및 비교예 1~2에 대하여, 먼저 하기 표 1에 기재된 성분과 양으로 각 층의 원료 성분들을 각각 혼합한 후, 이를 2축 압출기를 통해 용융혼합하여 펠렛화하므로써, 각 층을 구성하는 수지 조성물들을 제조하였다. 제조된 펠렛을 사용하여 용융지수를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
상기에서 얻어진 각 층의 수지 조성물들을 공압출 T-die법에 의해 공압출하여, 내부층, 중간층 및 외부층을 가지는 3층 필름을 제조하였다. 필름제조시 성형성을 관찰하여 하기 표 1에 나타내었다. 제조된 필름의 총 두께는 200㎛로, 내부층 30㎛, 중간층 140㎛, 외부층 30㎛이었다.
이와 같이 하여 얻어진 다층 필름에 대하여 인장강도, 신율 및 흐림도(haze)를 측정하였으며, 170℃의 온도 및 2KG의 압력에서 2초간 프레스한 후 열접착강도 를 측정하였다. 측정결과들을 하기 표 1에 나타내었다.
각 물성 측정법
1) 용융지수 : ASTM D1238에 의거하여 230℃, 2.16kg에서 측정.
2) 인장강도(MD) 및 신율(MD) : ASTM D638에 의거하여 측정
3) 흐림도(haze) : ASTM D1003에 의거하여 측정
4) 열접착강도 : ASTM D1925에 의거하여 측정
[표 1] (조성단위 : 중량%)
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
내부 중간 외부 내부 중간 외부 내부 중간 외부 내부 중간 외부
PL 단독 - - - - - 80 - - - - - 70
EL-PL 랜덤 - - 100 - - - - 60 100 - 70 -
EL-PL-BL 삼원 90 - - 90 - - 100 - - 90 - -
PL-EL 랜덤-블록 - 85 - - 85 - - - - - - -
Met-EL-PL 랜덤 10 - - 10 - - - - - - - -
SEBS - 15 - - 15 20 - 40 - 10 30 30
용융지수(g/10분) 6.5 7.0 7.5 6.5 7.0 8.1 7.3 7.1 7.5 6.0 7.0 8.3
필름성형성 우수 우수 보통 보통
인장강도(kg/㎠) 270 280 330 320
신율(%) >900 >900 >900 >900
흐림도 (%) 살균전 8 9 16 12
살균후 10 10 23 20
열접착강도 (kg/㎠) 2.5 2.9 1.0 1.2
주)
1) PL 단독 : 프로필렌 단독중합체(HF400, 삼성토탈(주))
2) EL-PL 랜덤 : 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체(RF401, 에틸렌 2.5중량%, 삼성토탈(주))
3) EL-PL-BL 삼원 : 프로필렌-에틸렌-부틸렌 삼원공중합체(TF400, 에틸렌 2.7중량%, 부틸렌 2.7중량%, 삼성토탈(주))
4) PL-EL 랜덤-블록 : 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체(CS400, 전체 에틸렌 8.3중량%(에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분 중의 에틸렌 함량 2.5중량%, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분 중의 에틸렌 함량 40중량%), 삼성토탈(주))
5) Met-EL-PL 랜덤 : 메탈로센계 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체(토탈(Total)사 제품)
6) SEBS : 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 삼원공중합체(미쓰이(Mitsui)사 제품)
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1~2의 다층 필름은 고가의 SEBS 수지를 다량으로 사용하지 않아 경제적이면서도, 필름 성형성, 인장강도, 신율 등이 우수하였으며, 특히 살균전후의 흐림도 및 열접착강도에 있어서 비교예 1~2의 다층 필름에 비하여 매우 우수하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 경제적이며, 투명하고, 유연하며, 열접착성이 우수한 특성을 가지는 의료백용 다층 필름을 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼원공중합체 80~99중량% 및 메탈로센계 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 1~20중량%를 포함하여 이루어지는 내부층; 에틸렌 함량이 0.5~15.0중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분 65~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분 5~35중량%로 이루어지는 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지를 포함하여 이루어지는 중간층; 및 프로필렌계 수지를 포함하여 이루어지는 외부층으로 구성되는 의료백용 다층 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼원공중합체 중의 에틸렌 함량은 0.5~15.0중량%이고, 부틸렌 함량은 0.5~15.0중량%인 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메탈로센계 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 에틸렌 함량은 0.5~10중량%인 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지의 절대 점도는 0.5~2.5dl/g인 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중간층에는, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합 체 수지 100중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 삼원공중합체 0.1~25중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 외부층에 포함되는 상기 프로필렌계 수지는 프로필렌 단독중합체 또는 상기 메탈로센 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체인 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 각 층의 용융지수는 230℃, 2.16kg 하중 하에서 4~10g/10분의 범위 내인 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
  8. 제1항에 있어서, 상기 각 층 중에서 적어도 한 층은, 그 층을 구성하는 수지성분 100중량부에 대하여 0.01~0.5중량부의 핵제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 핵제는 알루미늄계 핵제, 나트륨계 핵제 및 솔비톨계 핵제로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 의료백용 다층 필름.
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