KR101132924B1 - 워터백 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 98 : 2 내지 92 : 8의 중량비율로 포함하고, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 3.5g/10분, 밀도가 0.910 ~ 0.930 g/cm3, TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ~ 100 ℃, 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ~ 110 ℃, 90 ~ 100℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이하, 중량평균분자량(Mw)이 50,000 ~ 500,000이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 5g/10분, 밀도가 0.918 ~ 0.928 g/cm3, 중량평균분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000인 것을 특징으로 하는 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기의 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 이용하여 제조된 폴리에틸렌 수지 조성물은 투명성, 천공강도 및 필름 성형성이 우수하며, 음용수에 용출되는 저분자가 적은 특성을 갖는다. 따라서, 상기의 폴리에틸렌 수지 조성물을 포함하는 워터백(waterbag)용 폴리에틸렌 필름으로 사용될 수 있다.
선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 수지, 워터백
Description
선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 98 : 2 내지 92 : 8의 중량비율로 포함하고, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 3.5g/10분, 밀도가 0.910 ~ 0.930 g/cm3, TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ~ 100 ℃, 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ~ 110 ℃, 90 ~ 100℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이하, 중량평균분자량(Mw)이 50,000 ~ 500,000이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 5g/10분, 밀도가 0.918 ~ 0.928 g/cm3, 중량평균분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000인 것을 특징으로 하는 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 음용수를 보관 또는 음용하기 위해 PET병을 사용하나, 아프리카 지역에서는 상기 용도로 폴리에틸렌 필름으로 만든 워터백(waterbag)을 사용한다. 워터백용 필름은 음용수를 보관해야 하므로 다른 농업용 필름이나 공업용 필름보다 천공강도가 좋아야 하고, 투명성이 우수해야 한다. 또한, 워터백용 필름내 성분이 음용수에 용출되어서는 안된다. 그러나, 현재 사용되고 있는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름은 천공강도 및 투명성이 나쁘고, 폴리에틸렌 필름내 저분자 등이 용출되는 문제점이 있다.
최근, 이와 관련된 연구가 지속적으로 진행되고 있으나 여러 문제점은 아직 남아있는 실정이다. 대한민국 특허공고 10-0610964는 선형 저밀도 폴리에틸렌과 오토클레이브에서 중합한 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 투명성이 우수한 수지 조성물을 제공하나, 투명성 개선효과가 미흡하며, 대한민국 특허공고 10-0563482는 선형 저밀도 폴리에틸렌 조성물을 제조하는 방법을 제공하나 필름의 저분자 용출량이 많은 문제가 있다. 또한, 대한민국 특허공개 10-2008-0114334는 선형 저밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 수지 조성물을 제공하나 천공강도가 나쁜 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 본 발명에 따른 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 경우 투명성, 천공강도 및 필름 성형성이 우수하며, 음용수에 용출되는 저분자가 적은 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 투명성, 천공강도 및 필름 성형성이 우수하 며, 음용수에 용출되는 저분자가 적은 특성을 갖는 워터백 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용한 폴리에틸렌 필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 98 : 2 내지 92 : 8의 중량비율로 포함하고, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 3.5g/10분, 밀도가 0.910 ~ 0.930 g/cm3, TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ~ 100 ℃, 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ~ 110 ℃, 90 ~ 100℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이하, 중량평균분자량(Mw)이 50,000 ~ 500,000이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 5g/10분, 밀도가 0.918 ~ 0.928 g/cm3, 중량평균분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000인 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물이고, 상기 수지 조성물을 용융압출하여 얻어지는 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물의 ASTM D5227법에 따른 저분자 추출량이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물은 92 ~ 98 중량비율의 LLDPE를 포함한다. 상기 LLDPE의 비율이 92 중량% 미만이면 폴리에틸렌 필름의 천공강도가 떨어지므로 바람직하지 않으며, 98 중량%를 넘으면 폴리에틸렌 필름의 투명성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 상기 조성물은 2 내지 8 중량비율의 LDPE를 포함한다. 상기 LDPE의 비율이 2 중량% 미만이면 폴리에틸렌 필름의 투명성이 떨어지며, 8 중량%를 넘는 것은 필름의 천공강도가 떨어지므로 바람직하지 않다.
본 발명의 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear low density poly ethylene; LLDPE)과 저밀도 폴리에틸렌(Low density poly ethylene; LDPE)은 폴리에틸렌(poly ethylene)에 속하는 물질로써, 제조방법에 따라 밀도가 서로 다른 폴리에틸렌을 제조할 수 있다.
선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 전이 금속계 촉매를 이용하여 중 . 저압에서 중합하여 제조된다. 결정성이 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)보다 좋기 때문에 강성이나 내스트레스크랙성도 좋고, 인열저항이 크며, 표면경도도 비교적 크므로 광택이 좋은 성형품을 얻을 수 있다. 이러한 LLDPE는 일반 포장용(General Purpose), 농업용(Agricultural) 및 중포장용(Heavy Duty)의 필름용으로 사용되고있다. 반면, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 고압라디칼중합방식에 의해 제조되므로 장쇄 분지가 많으며, 이로 인해 다른 폴리에틸렌과 달리 독특한 특성을 지니고 있다. LDPE가 갖는 가장 대표적인 특성들은 내충격성, 내저온취화성, 유연성, 가공성, 필름의 투명성, 내화학성, 내수성, 전기절연성 등을 들을 수 있는데, 이러한 특성들은 근본적으로 LDPE가 갖는 분자구조적 특성과 분자들이 모여진 3차원적 구조에 의한 것이다. LDPE가 나타내는 각종 특성들은 분자량, 분자량분포(Molecular weight distribution; MWD) 및 밀도에 의해 크게 좌우되며 용융장력, 탄성 등이 중요한 변수가 되는 상황에서는 장쇄 및 단쇄 분지의 수나 형태가 중요한 영향을 미치기도 한다.
본 발명에 사용된 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 지글러-나타(Ziegler- Natta) 촉매를 사용하고, 에틸렌 단독 중합, 에틸렌과 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 등의 알파-올레핀과의 공중합반응에 의해 얻을 수 있으며, 중합방법은 기상법, 솔류션법 또는 슬러리법 등의 방법을 이용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 상기 LLDPE의 용융지수는 0.5 ~ 3.5g/10분이며, 바람직하게는 0.7 ~ 2.7g/10분이다. 상기 LLDPE의 용융지수가 0.5g/10분 미만일 경우 성형성이 떨어지며, 3.5g/10분을 넘을 경우 필름 성형 후 버블안정성이 떨어지는 문제로 바람직하지 않다. LLDPE의 밀도는 0.910 ~ 0.930 g/cm3이며, 바람직하게는 0.915 ~ 0.925 g/cm3이다. LLDPE의 밀도가 0.910 g/cm3이하인 제품은 저분자 용출량이 많으며, 0.930 g/cm3이상인 경우는 필름의 천공강도가 떨어지는 문제가 있다. 또한 LLDPE의 TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ℃보다 작으면 필름의 저분자가 음용수 보관시 음용수에 용출되므로 바람직하지 않으며, 100 ℃보다 크면 필름의 천공강도가 떨어진다. 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ℃보다 작으면 필름의 저분자가 음용수 보관시 음용수에 용출되며, 110 ℃보다 크면 필름의 천공강도가 떨어지므로 바람직하지 않다. 90 ~ 100 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃보다 크면 필름의 천공강도가 떨어지는 단점이 있다.
또한 본 발명의 조성물에서, LDPE의 용융지수가 0.5g/10분 미만에서는 필름 성형기의 압출부하가 너무 커지므로 바람직하지 않으며, 5g/10분을 넘을 경우 필름 의 버블안정성이 떨어진다. LDPE의 밀도가 0.918 g/cm3 이하인 제품은 저분자 용출량이 많으며, 0.928 g/cm3 보다 크면 필름의 투명성이 떨어지므로 바람직하지 않다. 또한 LDPE의 중량평균분자량(Mw)이 70,000 이하인 제품은 필름의 천공강도가 떨어지며, 120,000 이상인 제품은 필름의 성형성이 떨어지므로 바람직하지 않다.
본 발명의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에서, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 고압 튜블라 프로세스에서 제조되는 것이 바람직하다. 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 고압 오토클레이브 프로세스로 제조할 수 있으나, 이렇게 제조된 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 블랜드할 경우 투명성이 떨어지므로 바람직하지 않다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠렛상의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
a) 용융지수가 0.5 ~ 3.5g/10분, 밀도가 0.910 ~ 0.930 g/cm3, TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ~ 100 ℃, 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ~ 110 ℃, 90 ~ 100℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이하, 중량평균분자량(Mw)이 50,000 ~ 500,000인 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 용융지수가 0.5 ~ 5g/10분, 밀도가 0.918 ~ 0.928 g/cm3, 중량평균분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 98 : 2 내지 92 : 8의 중량비율로 혼합하는 단계;
b) 상기 혼합물을 200 내지 250 ℃에서 압출기 Side Feeder를 이용하여 용융압출물을 얻는 단계; 및
c) 상기 용융압출물을 냉각 고화하여 펠렛을 제조하는 단계를 포함하여 펠렛상의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하되, 상기 펠렛상의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물의 ASTM D5227법에 따른 저분자 추출량이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 펠렛상의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 방법.
상기 제조방법에서, 상기 폴리에틸렌 조성물을 용융 혼합할 경우 150 ~ 250 ℃의 온도에서 혼합하는 것이 좋다. 폴리에틸렌 조성물을 단순 드라이블렌드하여 필름을 제조할 경우 폴리에틸렌 조성물의 분산성이 떨어지고, 그로 인해 투명성 및 충격강도가 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.
또한 상기 제조방법에서, 일바적인 폴리에틸렌 첨가제를 본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물에 첨가할 수 있다. 예컨대, 색소 마스터배치, 산화방지제, 열 및 광 안정제, 대전방지제, 윤활제, 블록킹방지제, 방부제, 가공조제, 슬립제, 점착방지제, 안료, 난연제, 발포제 등을 첨가할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 폴리에틸렌 수지 조성물을 포함하는 폴리에틸렌 필름을 제공하다.
본 발명의 실시예에서, 본 발명에 따라 제조된 폴리에틸렌 수지 조성물은 투명성, 천공강도 및 필름 성형성이 우수하고 음용수에 용출되는 저분자가 적은 특성을 갖는다. 따라서 상기의 조성물을 이용하여 폴리에틸렌 필름을 제조할 경우 워터백(waterbag)용에 적합한 필름을 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예
1. 폴리에틸렌 수지 조성물
먼저, 본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물에 사용될 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 제조하였다. 상기 폴리에틸렌 수지 조성 물의 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, LLDPE를 제조하기 위해 반응기의 압력과 온도를 23 kg/cm3, 97 ℃로 설정한 후, 에틸렌 가스와 지글러-나타 촉매제를 함께 반응기에 투입한 후, 순환시켜면서 LLDPE를 중합하였다. 중합된 LLDPE 중합체를 2축 압출기로 25 ton/h의 속도로 압출하여 펠렛상으로 제조하였다. 또한 LDPE를 제조하기 위해 반응기의 압력과 온도를 각각 2,700 kg/cm3, 300 ℃로 설정한 후, 에틸렌 가스를 고압 튜블라 반응기에 투입하고, 중합개시제인 퍼옥사이드와 공기를 반응기의 4 부분의 주입구를 이용하여 투입하였다. 중합된 LDPE 중합체를 단축 압출기로 14 ton/h의 속도로 압출하여 펠렛상으로 제조하였다.
상기의 방법으로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
| 용융지수 (g/10분) |
밀도(g/cm3) | TREF 분취온도별 용융온도 (℃) | |||
| 40 ~ 50℃ | 60 ~ 70℃ | 90 ~ 100℃ | |||
| A1 | 0.9 | 0.919 | 93 | 105 | 123 |
| A2 | 1.3 | 0.920 | 95 | 103 | 122 |
| A3 | 0.4 | 0.920 | 91 | 105 | 124 |
| A4 | 20 | 0.924 | 90 | 104 | 120 |
| A5 | 0.9 | 0.905 | 97 | 103 | 122 |
| A6 | 3.2 | 0.938 | 94 | 104 | 121 |
| A7 | 1.3 | 0.921 | 83 | 102 | 123 |
| A8 | 1.2 | 0.921 | 101 | 103 | 120 |
| A9 | 0.9 | 0.920 | 95 | 98 | 122 |
| A10 | 1.2 | 0.922 | 92 | 111 | 123 |
| A11 | 2.8 | 0.918 | 93 | 104 | 131 |
| 용융지수 (g/10분) | 밀도(g/cm3) | 중량평균분자량 (Mw) | 제조프로세스 | |
| B1 | 2.9 | 0.920 | 93,100 | 고압 튜블라 |
| B2 | 0.3 | 0.920 | 118,500 | 고압 튜블라 |
| B3 | 8.0 | 0.920 | 78,000 | 고압 튜블라 |
| B4 | 3.0 | 0.915 | 93,600 | 고압 튜블라 |
| B5 | 0.6 | 0.933 | 119,800 | 고압 튜블라 |
| B6 | 4.5 | 0.918 | 68,000 | 고압 튜블라 |
| B7 | 3.1 | 0.919 | 121,000 | 고압 튜블라 |
| B8 | 4.5 | 0.918 | 89,000 | 고압 오토클레이브 |
상기 표 1의 용융지수 0.9g/10분, 밀도 0.919g/cm3를 갖는 LLPDE(A1) 95 중량%와 상기 표 2의 용융지수 2.9g/10분, 밀도 0.920g/cm3를 갖는 LDPE(B1) 5 중량%를 헨셀 믹서로 5 분간 믹싱한 후, 40mm φ 2축 압출기로 210 ℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물(실시예 1)을 얻었다.
실시예
2. 폴리에틸렌 수지 조성물
상기 표 1의 LLPDE(A2) 95 중량%와 상기 표 2의 LDPE(B1) 5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 제조방법과 동일하게 실시하여 실시예 2의 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻었다.
비교예
1. 폴리에틸렌 수지 조성물
상기 표 1의 용융지수 0.4g/10분, 밀도 0.920g/cm3를 갖는 LLPDE(A3) 95 중량%와 상기 표 2의 용융지수 2.9g/10분, 밀도 0.920g/cm3를 갖는 LDPE(B1) 5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 제조방법과 동일하게 실시하여 비교예 1의 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻었다.
비교예
2 - 18. 폴리에틸렌 수지 조성물
하기 표 3에 나타낸 것과 같이, 상기 표 1 및 표 2의 각각의 LLPED와 LDPE를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 제조방법과 동일하게 실시하여 비교예 2 내지 18의 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻었다.
| LLDPE | LDPE | 중량비(%)(LLDPE : LDPE) | |
| 비교예 2 | A4 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 3 | A5 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 4 | A6 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 5 | A7 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 6 | A8 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 7 | A9 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 8 | A10 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 9 | A11 | B1 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 10 | A1 | B2 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 11 | A1 | B3 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 12 | A1 | B4 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 13 | A1 | B5 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 14 | A1 | B6 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 15 | A1 | B7 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 16 | A1 | B8 | 95 : 5 (%) |
| 비교예 17 | A1 | B1 | 99 : 1 (%) |
| 비교예 18 | A1 | B2 | 90 : 10 (%) |
실험예
1. 물성 평가
본 발명에 따라 제조된 하기 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 18의 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물 및 LLDPE, LDPE의 물성을 하기에 나타낸 각각의 방법을 사용하여 측정하였다.
1) 용융지수 : ASTM D1238 법으로 측정.
2) 밀도 : ASTM D792 법으로 측정.
3) TREF 분취 : 문헌 [Journal of Polymer Science:Polymer Physics Edition, Vol20, 441-455(1982) Wild et al]에 기술된 방법을 이용함. 상기 방법은 상이한 온도에서 특정 용매중의 공단량체 함량이 상이한 중합체 분획물의 용해도 차이를 기초로함. 본 발명에서 TREF 분획도표는 결정화를 위해 자일렌을 사용하고 용매로서 1,2,4-트리클로로벤젠을 사용하였다.
4) 용융온도 : ASTM D3417 법으로 측정.
5) 중량평균분자량(Mw) : ASTM D3536 법으로 측정.
6) 투명성(헤이즈) : ASTM D1003 법으로 측정.
7) 천공강도 : ASTM D1709 법으로 측정.
8) 필름 성형성 : 제조한 필름의 성형성은 ○(필름 버블이 흔들리지 않고 성형상 문제가 없음), ×(필름 버블이 흔들려 필름 두께 및 폭이 일정치 않음)의 기준으로 평가함.
9) 저분자량 추출 : ASTM D5227 법으로 측정하며, 평가 기준은 ○(저분자 추출량이 5% 이하), ×(저분자 추출량이 5% 초과)의 기준으로 평가함.
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 18에서 얻은 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물의 물성 평가 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
하기 표 4에 나타낸 것과 같이, 용융지수가 0.5g/10분 이하인 LLDPE를 이용한 비교예 1과 용융지수가 3.5g/10분 이상인 LLDPE를 이용한 비교예 2는 필름 성형성이 좋지 않으며, 밀도가 0.910 g/cm3 이하인 LLDPE를 이용한 비교예 3과 밀도가 0.930 g/cm3 이상인 LLDPE를 이용한 비교예 4는 저분자량의 추출이 발생하여 워터백용에 적합하지 않다. TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ℃보다 낮은 LLPDE를 이용한 비교예 5는 필름의 저분자가 용출되며, 용융온도가 100 ℃보다 높은 LLDPE를 이용한 비교예 6은 필름의 천공강도가 떨어진다. TREF 분획도표에서 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ℃이하인 LLDPE를 이용한 비교예 7은 저분자의 용출이 발생하며, 용융온도가 110 ℃이상인 LLDPE를 이용한 비교예 8은 필름의 천공강도가 떨어진다. TREF 분획도표에서 90 ~ 100 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이상인 LLDPE를 이용한 비교예 9는 필름의 천공강도가 떨어지는 단점이 있다.
또한 용융지수가 0.5g/10분 이하인 LDPE를 이용한 비교예 10과 용융지수가 5.5g/10분 이상인 LDPE를 이용한 비교예 11은 필름 성형에 어려움이 있으며, 밀도가 0.918 g/cm3 이하인 LDPE를 이용한 비교예 12와 밀도가 0.928 g/cm3 이상인 LDPE를 이용한 비교예 13은 저분자량의 추출이 생기거나 투명성이 떨어진다. 중량평균분자량의 크기가 70,000 이하인 LDPE를 이용한 비교예 14는 천공강도가 떨어지며, 중량평균분자량의 크기가 120,000 이상인 LDPE를 이용한 비교예 15는 크기가 커서 필름 성형성이 떨어진다. 비교예 16은 고압 오토클레이브에서 생산된 LDPE를 사용함으로써 투명성이 좋지 않으며, LDPE의 함량이 적은 비교예 17은 필름의 투명성이 떨어지며, 함령이 높은 비교예 18은 천공강도가 떨어짐을 확인하였다.
반면, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 폴리에틸렌 수지 조성물은 필름 성형성, 투명성 및 천공강도가 우수하고 저분자의 추출량이 5% 이하로 나타났다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 | 비교예 8 | |
| 필름 성형성 | ○ | ○ | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 투명성(%) | 7.1 | 7.3 | 7.4 | 7.0 | 6.8 | 7.4 | 7.2 | 7.1 | 7.0 | 6.9 |
| 천공강도(g) | 125 | 123 | 122 | 121 | 126 | 91 | 125 | 88 | 121 | 90 |
| 저분자량 추출 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | ○ | × | ○ | × | ○ |
| 비교예 9 | 비교예 10 | 비교예 11 | 비교예 12 | 비교예 13 | 비교예 14 | 비교예 15 | 비교예 16 | 비교예 17 | 비교예 18 | |
| 필름 성형성 | ○ | × | × | ○ | ○ | ○ | × | ○ | ○ | ○ |
| 투명성(%) | 6.9 | 7.1 | 7.2 | 7.0 | 10.2 | 7.2 | 6.7 | 11 | 12 | 6.9 |
| 천공강도(g) | 81 | 120 | 123 | 121 | 133 | 78 | 119 | 122 | 120 | 82 |
| 저분자량 추출 | ○ | ○ | ○ | × | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
제조예
1. 폴리에틸렌 필름 제조.
본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물을 길이 대 직경비(L/D)가 30인 60 mm 블로운 필름 압출기를 사용하여 40 μm 두께의 필름을 성형하였다. 이때 다이온도는 165 ℃로 하여 필름성형을 수행하였다. 상기 압출기의 다이 직경은 300 mm이고, 다이갭은 2 mm이고, BUR(Blow Up Ratio)은 3이고, 결빙선 높이는 30 cm이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 이용하여 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 경우 투명성, 천공강도 및 필름 성형성이 우수하며, 음용수에 용출되는 저분자가 적은 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물을 포함하는 워터백(waterbag)용 폴리에틸렌 필름의 사용이 기대된다.
Claims (5)
- 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 98 : 2 내지 92 : 8의 중량비율로 포함하고, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 3.5g/10분, 밀도가 0.910 ~ 0.930 g/cm3, TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ~ 100 ℃, 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ~ 110 ℃, 90 ~ 100℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이하, 중량평균분자량(Mw)이 50,000 ~ 500,000이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 5g/10분, 밀도가 0.918 ~ 0.928 g/cm3, 중량평균분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000인 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물이고, 상기 수지 조성물을 용융압출하여 얻어지는 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물의 ASTM D5227법에 따른 저분자 추출량이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물.
- a) 용융지수가 0.5 ~ 3.5g/10분, 밀도가 0.910 ~ 0.930 g/cm3, TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ~ 100 ℃, 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ~ 110 ℃, 90 ~ 100℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이하, 중량평균분자량(Mw)이 50,000 ~ 500,000인 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 용융지수가 0.5 ~ 5g/10분, 밀도가 0.918 ~ 0.928 g/cm3, 중량평균분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 98 : 2 내지 92 : 8의 중량비율로 혼합하는 단계;b) 상기 혼합물을 200 내지 250 ℃에서 압출기 Side Feeder를 이용하여 용융압출물을 얻는 단계; 및c) 상기 용융압출물을 냉각 고화하여 펠렛을 제조하는 단계를 포함하여 펠렛상의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하되,상기 펠렛상의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물의 ASTM D5227법에 따른 저분자 추출량이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 펠렛상의 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 방법.
- 제 1항의 폴리에틸렌 수지 조성물을 포함하는 폴리에틸렌 필름.
- 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 98 : 2 내지 92 : 8의 중량비율로 포함하고, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 3.5g/10분, 밀도가 0.910 ~ 0.930 g/cm3, TREF 분획도표에서 40 ~ 50 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 85 ~ 100 ℃, 60 ~ 70 ℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 100 ~ 110 ℃, 90 ~ 100℃의 온도에서 분취된 성분의 용융온도가 130 ℃이하, 중량평균분자량(Mw)이 50,000 ~ 500,000이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 용융지수가 0.5 ~ 5g/10분, 밀도가 0.918 ~ 0.928 g/cm3, 중량평균분자량(Mw)이 70,000 ~ 120,000인 워터백 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물이고, 상기 수지 조성물을 용융압출하여 얻어지는 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물의 ASTM D5227법에 따른 저분자 추출량이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 워터백(waterbag) 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물.
- 제 4항의 폴리에틸렌 수지 조성물을 포함하는 워터백(waterbag)용 폴리에틸렌 필름.
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