KR100814984B1 - 폴리에틸렌 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우수한 투명성과 낮은 기계방향 인열강도를 갖는 수액백 포장 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 고밀도 폴리에틸렌 수지, 중화제, 산화방지제 및 디카르복실레이트 솔트계 핵제를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 우수한 투명성과 낮은 기계방향 인열강도를 갖는 수액백 포장 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.
고투명, 인열강도, 폴리에틸렌, 수지 조성물

Description

폴리에틸렌 수지 조성물{Polyethylene resin composition}
본 발명은 우수한 투명성과 낮은 기계방향 인열강도를 갖는 수액백 포장 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 고밀도 폴리에틸렌 수지, 중화제, 산화방지제 및 디카르복실레이트 솔트계 핵제를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 우수한 투명성과 낮은 기계방향 인열강도를 갖는 수액백 포장 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.
현재 수액제 포장재는 유리병이 시장의 대부분을 점유하고 있으나 유리병은 무겁고 이동시 깨지기 쉬운 단점이 있어 최근 필름으로 제조된 수액백을 이용한 수액제 포장이 증가되고 있으며, 특히, 환경측면에서 폴리올레핀계 수액백의 사용이 급속도로 확대되고 있다.
이러한 수액백으로 포장된 수액제는 오염방지 등을 위해 외장 포장필름으로 한번 더 포장을 하게 되는데, 이러한 포장재로는 고밀도 폴리에틸렌으로 제조된 필름이 대부분 적용되고 있다. 그러나, 이러한 고밀도 폴리에틸렌 포장필름은 불투명하여 수액제의 검사시 내용물이 잘 보이지 않는 문제점이 있으며, 또한 기계방향의 인열강도가 높아 개봉시 잘 찢어지지 않는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분자량분포가 좁은 고밀도 폴리에틸렌 수지에 중화제, 산화방지제 및 디카르복실레이트 솔트계 핵제를 첨가함으로써 우수한 투명성과 낮은 기계방향의 인열강도 특성을 갖는 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 우수한 투명성과 낮은 기계방향 인열강도를 갖는 수액백 포장 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물은 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 중화제 0.02~0.2중량부, 산화방지제 0.1~0.3중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.03~0.3중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 고밀도 폴리에틸렌 수지는 기상공정 또는 슬러리 공정에서 중합된 것으로 GPC(Gel Permeation Chromatography)에 의해 측정된 분자량 분포가 5 이하이며, ASTM D1238에 따른 2.16kgf/㎠ 하중 조건하 190℃에서 측정했을 때의 용융지수가 0.1~4g/10분, ASTM D1505에 의한 23℃에서의 밀도가 0.950g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 상기 분자량분포가 5를 초과하는 경우에는 투명성이 저하되는 단점이 있어 바람직하지 않고, 상기 용융지수가 4g/10분을 초과하는 경우에는 블로운 필름 성형시 버블이 불안정한 문제점이 발생하고, 0.1g/10분 미만인 경우에는 수지압이 과다하게 형성되어 성형이 어려운 문제가 발생하여 바람직하지 않고, 상기 밀도가 0.950g/㎤ 미만인 경우에는 기계방향의 인열강도가 높아지는 문제점이 발생하게 되어 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 중화제는 공지의 것을 사용할 수 있으며, 스테아린산칼슘(Ca-St), 스테아린산아연(Zn-St), 마그네슘 옥사이드(MgO), 칼슘옥사이드(CaO) 또는 하이드로탈사이트(DHT-4a)가 바람직하다. 상기 중화제의 사용량은 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 0.02~0.2중량부가 바람직한데, 상기 사용량이 0.2중량부를 초과하는 경우에는 효과의 상승 없이 제조비용이 높아지는 문제점이 발생하고, 0.02중량부 미만인 경우에는 첨가효과가 나타나지 않아 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 산화방지제는 통상적으로 사용되는 페놀계 및 인계 산화방지제 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 페놀계 산화방지제의 구체적인 예로는 펜타에리스리톨 테트라키스(3-(3,5-디테트라부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트), 옥타데실(3-(3,5-디테트라부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트), 트리스(3,4-디테트라부틸-4-하이드록실벤질)아이소시아네이트, 트리에틸렌글리콜-비스(3-(테트라부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트) 등을 들 수 있고, 상기 인계 산화방지제로는 트리(2,4-디테트라부틸페닐)포스파이트, 테트라키스(2,4-디터셔리부틸페닐)-4, 4-디페닐 디포스포네이트, 디스테아릴 펜타에리스리톨 디포스파이트, 2,4-디노닐페닐 디(4-모노노닐페닐)포스파이트 등을 들 수 있다.
상기 산화방지제의 사용량은 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 0.1~0.3중량부가 바람직한데, 상기 사용량이 0.3중량부를 초과하는 경우에는 효과의 상승 없이 제조비용이 높아지는 문제점이 발생하고, 0.1중량부 미만인 경우에는 첨가효과가 나타나지 않아 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 핵제는 디카르복실레이트 솔트계를 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로서는 밀리켄사의 HYPERFORM HPN-68을 들 수 있다. 상기 핵제의 사용량은 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 0.03~0.3중량부가 바람직한데, 상기 사용량이 0.3중량부를 초과하는 경우에는 효과의 큰 상승없이 제조비용이 높아지는 문제점이 발생하고, 0.03중량부 미만인 경우에는 충분한 투명성을 얻기 어려워 바람직하지 않다.
또한, 상기 성분 외에 필요에 따라 일반적으로 사용되고 있는 첨가제, 예를 들면 핵제, 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 난연제, 안료, 염료 등을 그 목적에 따라 배합하는 것도 가능하다.
본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물의 제조방법은 일반적인 이축압출기를 이용하여 150∼220℃의 온도에서 용융압출하여 혼합시키는 것으로 이루어진다. 조성물은 압출된 펠렛형태인 것이 바람직하다.
본 발명은 하기 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
본 발명의 실시예로 제조되는 필름은 50mm screw의 블로운 필름 성형기에서 가공온도 190℃, B.U.R. 2.0, 필름두께 0.1mm의 조건으로 성형하였다.
필름의 투명도는 ASTM D1003에 의거, Haze meter를 이용하여 측정하였으며, 기계방향의 인열강도는 ADTM D1922에 의거하여 측정하였다.
실시예 1
용융지수 1.0g/10분, 밀도 0.960g/㎤, 분자량분포 4.5를 갖는 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 중화제 0.05중량부, 산화방지제1 0.03중량부, 산화방지제2 0.2중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.05중량부를 용융 혼합하여 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 47%, 인열강도는 135g이었다.
실시예 2
디카르복실레이트 솔트계 핵제를 0.1중량부 사용한 것만을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조된 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 43%, 인열강도는 128g이었다.
실시예 3
디카르복실레이트 솔트계 핵제를 0.15중량부 사용한 것만을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조된 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 40%, 인열강도는 120g이었다.
실시예 4
디카르복실레이트 솔트계 핵제를 0.2중량부 사용한 것만을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조된 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 35%, 인열강도는 106g이었다.
실시예 5
용융지수 0.6g/10분, 밀도 0.956g/㎤, 분자량분포 4.5를 갖는 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 중화제 0.05중량부, 산화방지제1 0.03중량부, 산화방지제2 0.2중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.2중량부를 용융 혼합하여 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 40%, 인열강도는 110g이었다.
실시예 6
용융지수 3.4g/10분, 밀도 0.958g/㎤, 분자량분포 4.0을 갖는 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 중화제 0.05중량부, 산화방지제1 0.03중량부, 산화방지제2 0.2중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.2중량부를 용융 혼합하여 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 28%, 인열강도는 95g이었다.
비교예 1
용융지수 1.0g/10분, 밀도 0.960g/㎤, 분자량분포 4.5를 갖는 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 중화제 0.05중량부, 산화방지제1 0.03중량부, 산화방지제2 0.2중량부만을 이용하여 필름을 제조하여 물성을 평가한 결과, Haze는 65%, 인열강도는 150g이었다.
비교예 2
용융지수 0.045g/10분, 밀도 0.956g/㎤, 분자량분포 24를 갖는 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 중화제 0.05중량부, 산화방지제1 0.03중량부, 산화방지제2 0.2중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.2중량부를 용융 혼합하여 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 80%, 인열강도는 168g이었다.
비교예 3
용융지수 1.0g/10분, 밀도 0.960g/㎤, 분자량분포 7.8을 갖는 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 중화제 0.05중량부, 산화방지제1 0.03중량부, 산화방지제2 0.2중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.2중량부를 용융 혼합하여 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 65%, 인열강도는 120g이었다.
비교예 4
용융지수 1.0g/10분, 밀도 0.940g/㎤, 분자량분포 4.5를 갖는 폴리에틸렌 수지 100중량부에 중화제 0.05중량부, 산화방지제1 0.03중량부, 산화방지제2 0.2중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.2중량부를 용융 혼합하여 필름의 물성을 평가한 결과, Haze는 28%, 인열강도는 180g이었다.
폴리에틸렌(HDPE) 첨가제(중량부) (폴리에틸렌 수지 100중량부 기준) Haze(%) 기계방향인열강도 (g)
용융지수 (g/10분) 밀도 (g/㎤) 분자량분포 중화제1 ) 산화 방지제12 ) 산화 방지제23 ) 핵제4 )
실시예 1 1.0 0.960 4.5 0.05 0.03 0.2 0.05 47 135
실시예 2 1.0 0.960 4.5 0.05 0.03 0.2 0.10 43 128
실시예 3 1.0 0.960 4.5 0.05 0.03 0.2 0.15 40 120
실시예 4 1.0 0.960 4.5 0.05 0.03 0.2 0.2 35 106
실시예 5 0.6 0.956 4.5 0.05 0.03 0.2 0.2 40 110
실시예 6 3.4 0.958 4.0 0.05 0.03 0.2 0.2 28 95
비교예 1 1.0 0.960 4.5 0.05 0.03 0.2 - 65 150
비교예 2 0.045 0.956 24.0 0.05 0.03 0.2 0.2 80 168
비교예 3 1.0 0.960 7.8 0.05 0.03 0.2 0.2 65 120
비교예 4 1.0 0.940 4.5 0.05 0.03 0.2 0.2 28 180
(주)
1) 스테아린산 칼슘
2) 펜타에리스리톨 테트라키스(3-(3,5-디테트라부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트)
3) 트리(2,4-디테트라부틸페닐)포스파이트
4) HYPERFORM HPN-68(밀리켄사 제조)
상기 표 1의 결과로부터 분자량분포가 좁은 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 디카르복실레이트 솔트계 핵제가 0.03~0.3중량부 첨가된 수지 조성물로 제조된 실시예들은 비교예들과 비교시 현저히 낮은 인열강도와 우수한 투명성을 나타내는 수액백 포장필름으로서 적합하다는 것을 알 수 있었다.
상기 실시예 및 비교예에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 폴리에틸렌 수지 조성물은 통상적으로 사용되고 있는 고밀도 폴리에틸렌보다 우수한 투명성과 개봉성을 발현하게 된다.

Claims (6)

  1. 분자량분포가 5 이하이고, 용융지수가 0.1~4g/10분이고, 밀도가 0.950g/㎤ 이상인 고밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 중화제 0.02~0.2중량부, 산화방지제 0.1~0.3중량부, 디카르복실레이트 솔트계 핵제 0.03~0.3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 중화제는 스테아린산칼슘, 스테아린산아연, 마그네슘 옥사이드, 칼슘옥사이드 또는 하이드로탈사이트인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제 및 인계 산화방지제 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 수지 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 페놀계 산화방지제는 펜타에리스리톨 테트라키스(3-(3,5-디테트라부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트), 옥타데실(3-(3,5-디테트라부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트), 트리스(3,4-디테트라부틸-4-하이드록실벤 질)아이소시아네이트 또는 트리에틸렌글리콜-비스(3-(테트라부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트)인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 수지 조성물.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 인계 산화방지제는 트리(2,4-디테트라부틸페닐)포스파이트, 테트라키스(2,4-디터셔리부틸페닐)-4, 4-디페닐 디포스포네이트, 디스테아릴 펜타에리스리톨 디포스파이트 또는 2,4-디노닐페닐 디(4-모노노닐페닐)포스파이트인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 수지 조성물.
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