KR102600684B1 - Functional polyethylene masterbatch including inorganic-based nano barrier and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치에 에 관한 것으로서, 특히, 무기물을 코어(core)로 하고 탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하는 코어-쉘(core-shell)구조의 나노 배리어(Nano Barrier)를 폴리에틸렌 베이스 레진에 분산시켜 펠릿(Pellet) 형태로 제조되는 것을 요지으로 한다.
이에 의해, 본 발명에 따라 제조된 마스터배치를 이용하여 시트형태 제품에 적용할 경우, 내구성을 증가시키고 기체 투과도를 감소시켜 시트 횡단면을 통과하는 공기분자의 확산현상을 저해하여 스테인레스 강판 등의 부식을 최소화할 수 있으며, 시트형태의 제품에 적용할 때 마스터배치의 중량조절이 가능하므로 나노 배리어와 폴리에틸렌 베이스 레진의 혼합비율의 제어가 용이하고, 펠릿 형태의 마스터배치를 통해 보존기간을 연장시키고, 보관 및 사용이 매우 간편하여 사용성을 극대화할 수 있다.
The present invention relates to a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier, and in particular, to a nano-structured polyethylene masterbatch with an inorganic material as the core and a hydrocarbon-based polymer as the shell. The idea is to disperse the barrier (Nano Barrier) into polyethylene base resin and manufacture it in the form of pellets.
As a result, when applying the masterbatch manufactured according to the present invention to a sheet-type product, durability is increased and gas permeability is reduced, thereby inhibiting the diffusion of air molecules passing through the cross section of the sheet, thereby preventing corrosion of stainless steel plates, etc. It can be minimized and the weight of the masterbatch can be adjusted when applied to a sheet-type product, so it is easy to control the mixing ratio of the nano barrier and polyethylene base resin, and the shelf life can be extended and stored through the masterbatch in the form of a pellet. And it is very easy to use, maximizing usability.

Description

무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법{Functional polyethylene masterbatch including inorganic-based nano barrier and manufacturing method thereof}Functional polyethylene masterbatch including inorganic-based nano barrier and manufacturing method thereof}

본 발명은 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 무기물 기반 나노 배리어를 폴리에틸렌 베이스 레진에 첨가함으로써 이를 이용하여 시트형태의 소재의 제작시 내구성을 증가시키고 기체투과도를 저하시켜 시트를 통과하는 기체로 인한 강판의 부식을 최소화할 수 있는 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polyethylene masterbatch and a method for manufacturing the same. In particular, the invention relates to a polyethylene masterbatch and a method for manufacturing the same. In particular, by adding an inorganic nano-barrier to a polyethylene base resin, durability is increased when manufacturing a sheet-shaped material, and gas permeability is reduced to allow gas to pass through the sheet. It relates to a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier that can minimize corrosion of steel sheets due to gases and a method of manufacturing the same.

내부에 액체 또는 기체를 저장하는 저장탱크는 정적인 상태로 유지되며, 저장탱크 내부에 액체 또는 기체와 마주하는 부분에 부식이 발생하여 저장탱크의 수명을 감소시키고 파손을 야기하는 문제 있다. A storage tank that stores liquid or gas inside is maintained in a static state, and corrosion occurs on the part inside the storage tank that faces the liquid or gas, reducing the lifespan of the storage tank and causing damage.

예를 들어, 물을 저장하는 저장탱크의 경우, 저장성 및 구조적 안정성 뿐 아니라 위생성까지 요구되므로, 기존 콘크리트나 고분자를 이용한 플라스틱 저장탱크를 부식성에 강한 스테인레스 재질로 변경하는 추세가 점차 증가하고 있다. 그러나, 스테인레스의 경우 용접부위에 녹이 발생하고 염소가스에 의한 부식이 일어날 수 있는 단점이 존재하며, 이를 위해 에폭시 계열을 라이닝(lining)으로 이용할 경우 피막분리 및 부식에 의한 환경오염물질이 용출될 수 있다는 문제가 있다. For example, in the case of storage tanks that store water, not only storability and structural stability but also hygiene is required, so there is an increasing trend to change existing plastic storage tanks using concrete or polymers to stainless steel materials that are resistant to corrosion. However, in the case of stainless steel, there are disadvantages in that rust may occur at the weld area and corrosion due to chlorine gas may occur, and for this purpose, if epoxy series is used as a lining, environmental pollutants may be eluted due to film separation and corrosion. there is a problem.

한편, 스테인레스 강판에 폴리에틸렌을 시트형태의 라이닝으로 접합하여 물저장탱크에 이용하는 경우, 압축 및 충격강도가 우수하고 이중패널 형태이므로 폴리에틸렌 시트의 손상이 발생하여도 스테인레스의 보조 방수효과를 유지할 수 있는 장점이 존재한다. On the other hand, when polyethylene is bonded to a stainless steel plate as a sheet-shaped lining and used in a water storage tank, it has excellent compression and impact strength, and because it is a double panel type, the auxiliary waterproofing effect of stainless steel can be maintained even if the polyethylene sheet is damaged. This exists.

그러나, 폴리에틸렌은 염소 및 불소가스에 내식성이 강하고 유해물질의 발생이 거의 없어 위생적인 장점이 존재하나, 장기간동안 높은 압력이 가해지는 저장탱크의 특성상 내구성이 저하되고 기체투과도가 증가하여 파손 발생 및 부식이 발생하게 되는 문제가 있다. However, polyethylene has strong corrosion resistance to chlorine and fluorine gases and has hygienic advantages as it rarely generates harmful substances. However, due to the nature of storage tanks where high pressure is applied for a long period of time, durability is reduced and gas permeability increases, causing damage and corrosion. There is a problem that arises.

따라서, 본 발명의 목적은, 무기물 기반 나노 배리어를 폴리에틸렌 베이스 레진에 첨가하여 펠릿형태의 마스터배치를 제조함으로써, 다음 단계의 시트형태 제품의 제작에 적용하는 경우 내구성을 증가시키고 기체투과도를 감소시켜 이로 인한 강판의 부식을 최소화할 수 있는 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. Therefore, the purpose of the present invention is to manufacture a masterbatch in the form of a pellet by adding an inorganic nano-barrier to a polyethylene base resin, thereby increasing durability and reducing gas permeability when applied to the production of a sheet-type product in the next step. The aim is to provide a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier that can minimize corrosion of steel sheets and a manufacturing method thereof.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 마스터배치를 통해 시트형태의 제품에 적용할 때 나노 배리어와 폴리에틸렌 베이스 레진의 혼합비율의 제어가 용이하며, 폴리에틸렌 시트의 고유 물성에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. In addition, another object of the present invention is to easily control the mixing ratio of the nano barrier and polyethylene base resin when applied to a sheet-type product through a masterbatch, and to provide an inorganic material that can minimize the impact on the inherent physical properties of the polyethylene sheet. The purpose is to provide a functional polyethylene masterbatch containing a base nano-barrier and a method for manufacturing the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 펠릿 형태의 마스터배치를 통해 보존기간을 연장시키고, 보관 및 사용이 매우 간편하여 사용성을 극대화할 수 있는 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier that can extend the shelf life through a masterbatch in the form of a pellet and maximize usability by being very easy to store and use, and a method for manufacturing the same. It is to provide.

상기 목적은, 본 발명의 일실시예에 따라, 무기물을 코어(core)로 하고 탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하는 코어-쉘(core-shell)구조의 나노 배리어(Nano Barrier)를 폴리에틸렌 베이스 레진에 분산시켜 펠릿(Pellet) 형태로 제조된, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치에 의해 달성된다. The above object is, according to an embodiment of the present invention, a nano barrier of a core-shell structure with an inorganic material as the core and a hydrocarbon polymer as the shell is formed on a polyethylene base. This is achieved by using a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier dispersed in resin and manufactured in the form of pellets.

여기서, 상기 코어는 실리카(Si), 알루미늄(Al) 및 철(Fe) 계열 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 무기물로 이루어지고, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진은 HDPE(High density polyethylene), LDPE(Low density polyethylene) , LLDPE(Linear low density polyethylene) 또는 ULDPE(Ultra low density polyethylene) 중 어느 하나로 마련되며, 상기 나노 배리어의 수력학적 지름은 350 ± 50 nm의 범위로 마련될 수 있다. Here, the core is made of an inorganic material selected from the silica (Si), aluminum (Al), and iron (Fe) series or a group containing them, and the polyethylene base resin is high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE). , it is prepared from either linear low density polyethylene (LLDPE) or ultra low density polyethylene (ULDPE), and the hydraulic diameter of the nano barrier can be in the range of 350 ± 50 nm.

여기서, 상기 나노 배리어는 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총 중량의 0.5±0.05 wt% 또는 1.0±0.05 wt% 의 범위로 마련될 수 있다. Here, the nano-barrier may be provided in the range of 0.5 ± 0.05 wt% or 1.0 ± 0.05 wt% of the total weight of the nano-barrier and the polyethylene base resin.

여기서, 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 1,000ppm 이하로 첨가되는 분산제를 더 포함하고, 상기 분산제는 스테린산 계열, 아연 스테아레이트(Zinc strearate), 칼슘 스테라레이트(Calcium strearate) 및 마그네슘 스테아레이트(magnesium strearast) 중 어느 하나 또는 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. Here, it further includes a dispersant added in an amount of 1,000 ppm or less of the total weight of the nano barrier and the polyethylene base resin, and the dispersant is a steric acid series, zinc stearate, calcium stearate, and magnesium. It may be selected from the group consisting of any one of stearates (magnesium strearast) or a mixture thereof.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, (1) 무기물 기반 나노 배리어 분말을 제조하는 단계; (2) 상기 나노 배리어 분말과, 폴리에틸렌 베이스 레진 및 분산제를 압출기에 투입하여 혼합하는 단계; 및 (3) 용융된 혼합물을 압출하여 펠릿(Pellet) 형태의 마스터배치를 얻는 단계;를 포함하는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법에 의해서도 달성된다. Meanwhile, the above object, according to another embodiment of the present invention, includes (1) manufacturing an inorganic-based nano-barrier powder; (2) mixing the nano-barrier powder, polyethylene base resin, and dispersant into an extruder; and (3) extruding the molten mixture to obtain a masterbatch in the form of a pellet.

여기서, 상기 단계(1)은, (1-1) 탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하고, 실리카(Si), 알루미늄(Al) 및 철(Fe) 계열 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 무기물을 코어(core)로 하여 중합하는 단계를 포함하고, 제조된 상기 나노 배리어의 수력학적 지름은 350 ± 50 nm의 범위로 마련될 수 있다. Here, in step (1), (1-1) a hydrocarbon-based polymer is used as the shell, and an inorganic material selected from silica (Si), aluminum (Al), and iron (Fe) series or a group containing these is used as the core. (core), and the hydrodynamic diameter of the manufactured nano-barrier may be in the range of 350 ± 50 nm.

상기 단계 (2)는, 상기 나노 배리어 분말을 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 0.5±0.05 wt% 또는 1.0±0.05 wt% 중 어느 하나의 범위로 혼합되며, 상기 분산제는 1,000ppm 이하로 첨가될 수 있다. In step (2), the nano-barrier powder is mixed in an amount of either 0.5 ± 0.05 wt% or 1.0 ± 0.05 wt% of the total weight of the nano-barrier and the polyethylene base resin, and the dispersant is mixed at 1,000 ppm or less. may be added.

여기서, 상기 나노 배리어 분말이 0.5±0.05 wt%로 마련되는 경우, 상기 단계(2)는, (2-1a) 상기 나노 배리어, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진 및 상기 분산제의 혼합물을 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 녹는점 이상에서 190±2.5℃까지 복수의 단계에 걸쳐 점진적으로 용융온도를 증가시키는 단계;를 포함하고, 상기 단계(3)은, (3-1a) 상기 혼합물을 압출하는 압출하는 단계를 더 포함하고, 상기 혼합물이 상기 압출기 선단의 압출구에서 외부로 압출될 때의 압출온도는 192±1.5℃로 마련될 수 있다. Here, when the nano-barrier powder is prepared at 0.5 ± 0.05 wt%, step (2) is (2-1a) a mixture of the nano-barrier, the polyethylene base resin, and the dispersant at the melting point of the polyethylene base resin. A step of gradually increasing the melt temperature over a plurality of steps from the above to 190 ± 2.5° C., wherein step (3) further includes the step of extruding (3-1a) the mixture, The extrusion temperature when the mixture is extruded outward from the extrusion port at the tip of the extruder can be set to 192 ± 1.5°C.

상기 실시예에서, 상기 단계 (3-1a)은, 130±2.5℃(1단계), 140± 2.5℃(2단계) , 150 ± 2.5℃(3단계), 160 ± 2.5℃(4단계), 170 ± 2.5℃(5-6단계), 180 ± 2.5℃(7-8단계), 190± 2.5℃(9단계)의 9단계로 상기 혼합물의 용융온도를 점진적으로 증가시키도록 마련되고, 상기 압출기는, 이축스크류 압출기(modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder)로 마련되고, L/D비율(length/diameter ratio)은 40:1로 마련되며, 용융속도는 380~400rpm 의 범위로 마련된다. In the above example, the step (3-1a) is 130 ± 2.5 ℃ (step 1), 140 ± 2.5 ℃ (step 2), 150 ± 2.5 ℃ (step 3), 160 ± 2.5 ℃ (step 4), It is provided to gradually increase the melt temperature of the mixture in 9 steps: 170 ± 2.5 ℃ (step 5-6), 180 ± 2.5 ℃ (step 7-8), and 190 ± 2.5 ℃ (step 9), and the extruder is prepared with a twin screw extruder (modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder), the L/D ratio (length/diameter ratio) is provided at 40:1, and the melt speed is provided in the range of 380 to 400 rpm.

한편, 상기 나노 배리어 분말이 1.0±0.05 wt%로 마련되는 경우, 상기 단계(2)는, (2-1b) 상기 나노 배리어, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진 및 상기 분산제의 혼합물을 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 녹는점 이상에서 180±2.5℃까지 복수의 단계에 걸쳐 점진적으로 용융온도를 증가시키는 단계;를 포함하고, 상기 단계(3)은, (3-1b) 상기 혼합물을 압출하는 압출하는 단계를 더 포함하고, 상기 혼합물이 상기 압출기 선단의 압출구에서 외부로 압출될 때의 압출온도는 183±1.5℃로 마련될 수 있다. On the other hand, when the nano-barrier powder is prepared at 1.0 ± 0.05 wt%, step (2) is (2-1b) a mixture of the nano-barrier, the polyethylene base resin, and the dispersant at the melting point of the polyethylene base resin. A step of gradually increasing the melt temperature over a plurality of steps from the above to 180 ± 2.5° C., wherein step (3) further includes the step of extruding (3-1b) the mixture, The extrusion temperature when the mixture is extruded out from the extrusion port at the tip of the extruder can be set to 183 ± 1.5°C.

상기 실시예에서, 상기 단계 (3-1b)은, 130±2.5℃(1단계), 140± 2.5℃(2단계) , 150 ± 2.5℃(3,4단계), 160 ± 3.5℃(5,6단계), 170 ± 3.5℃(7,8단계), 180 ± 2.5℃(9단계)의 9단계로 상기 혼합물의 용융온도를 점진적으로 증가시키도록 마련되고, 상기 압출기는, 이축스크류 압출기(modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder)로 마련되고, L/D비율(length/diameter ratio)은 40:1로 마련되며, 용융속도는 380~400rpm 의 범위로 마련된다. In the above example, the step (3-1b) is 130 ± 2.5 ℃ (step 1), 140 ± 2.5 ℃ (step 2), 150 ± 2.5 ℃ (steps 3 and 4), 160 ± 3.5 ℃ (step 5, It is provided to gradually increase the melting temperature of the mixture in 9 steps: 6 steps), 170 ± 3.5 ℃ (steps 7 and 8), and 180 ± 2.5 ℃ (step 9), and the extruder is a twin screw extruder (modular) It is prepared with an intermeshing co-rotating twin-screw extruder, the L/D ratio (length/diameter ratio) is 40:1, and the melting speed is in the range of 380 to 400 rpm.

한편, 전술한 각 실시예에서, 상기 단계(3)은, (3-2) 압출된 상기 혼합물을 15±2.5℃ 범위에서 급냉하는 단계를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, in each of the above-described embodiments, step (3) may further include (3-2) quenching the extruded mixture in the range of 15 ± 2.5°C.

또한, 전술한 각 실시예에서, 상기 단계(3)은, (3-2) 상기 압출구로 압출된 상기 혼합물을 800±12 rpm의 컷팅속도로 컷팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, in each of the above-described embodiments, step (3) may further include (3-2) cutting the mixture extruded through the extrusion port at a cutting speed of 800 ± 12 rpm.

따라서, 본 발명에 따른 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법에 따르면, 본 발명에 따라 제조된 마스터배치를 이용하여 시트형태 제품에 적용할 경우, 내구성을 증가시키고 기체 투과도를 감소시켜 시트 횡단면을 통과하는 공기분자의 확산현상을 저해하여 스테인레스 강판 등의 부식을 최소화할 수 있다. Therefore, according to the functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier according to the present invention and its manufacturing method, when applied to a sheet-type product using the masterbatch manufactured according to the present invention, durability is increased and gas permeability is reduced. This can minimize corrosion of stainless steel plates, etc. by inhibiting the diffusion of air molecules passing through the cross section of the sheet.

또한, 본 발명에 따른 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법에 따르면, 시트형태의 제품에 적용할 때 마스터배치의 중량조절이 가능하므로 나노 배리어와 폴리에틸렌 베이스 레진의 혼합비율의 제어가 용이하며, 폴리에틸렌 시트의 고유 물성에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. In addition, according to the functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier and its manufacturing method according to the present invention, the weight of the masterbatch can be adjusted when applied to a sheet-type product, so the mixing ratio of the nano-barrier and polyethylene base resin can be controlled. It is easy to use, and the impact on the inherent physical properties of polyethylene sheets can be minimized.

또한, 본 발명에 따른 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치 및 그 제조방법에 따르면, 펠릿 형태의 마스터배치를 통해 보존기간을 연장시키고, 보관 및 사용이 매우 간편하여 사용성을 극대화할 수 있다. In addition, according to the functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier and its manufacturing method according to the present invention, the shelf life can be extended through the masterbatch in the form of a pellet, and storage and use are very easy to maximize usability.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법의 흐름도,
도 2는, 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 분말 형태의 나노 배리어의 외관 및 주사전자현미경의 확대사진,
도 3은, 본 발명의 일실시예에 따른 마스터배치 제조를 위한 각 함량별 용융온도제어 조건표,
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 마스터배치 및 이를 제조하기 위한 폴리에틸렌 베이스 레진의 사진,
도 5는, 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 물성시험 결과 그래프이다.
1 is a flow chart of a method for producing a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an enlarged photograph of the appearance and scanning electron microscope of a nano-barrier in powder form manufactured according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a melt temperature control condition table for each content for masterbatch production according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a photograph of the masterbatch prepared according to an embodiment of the present invention and the polyethylene base resin for producing it;
Figure 5 is a graph showing the results of a physical property test of a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier manufactured according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 장점과 특징 그리고 이를 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 후술하는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 명확하고 완전하게 이해될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 제시되는 실시예들에 한정되지 않으며 다양한 다른 형태로 구체화될 수 있다. The advantages and features of the present invention and methods for achieving the same will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the embodiments described below are provided to enable a clear and complete understanding of the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the presented embodiments and may be embodied in various other forms.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '포함한다' 또는 '가진다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 제외하려는 것이 아니므로, 이러한 제외에 대하여 예외적으로 명시하지 않는 한 이들을 배제하지 않는 것으로 해석되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)들은 다르게 정의되지 않는 한, 기본적으로 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 그러나, 후술되는 각 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 용어의 명확한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 우선적으로 해석되어야 한다. The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. For example, as used herein, singular terms include plural terms unless the context clearly dictates otherwise. In addition, in this specification, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but are intended to indicate the presence of one or more other Since it is not intended to exclude the presence or possibility of addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, it should be construed as not excluding them unless an exception to such exclusion is specified. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Meanwhile, all terms (including technical and scientific terms) used, unless otherwise defined, basically have the same meaning as generally understood by those skilled in the art in the field to which the present invention pertains. However, each term described below is defined in consideration of the function in the embodiment of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator, so a clear definition of the term is based on the content throughout the specification. It must be interpreted first.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무기물 기반 나노 배리어(10)를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법은, (1) 무기물 기반 나노 배리어(10) 분말을 제조하는 단계와(S1)와, (2) 상기 나노 배리어 분말과, 폴리에틸렌 베이스 레진 및 분산제를 압출기에 투입하여 혼합하는 단계(S2)와, (3) 용융된 혼합물을 압출하여 펠릿(Pellet) 형태의 마스터배치를 얻는 단계(S3)를 포함한다. Referring to Figure 1, the method for producing a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier (10) according to an embodiment of the present invention includes the steps of (1) manufacturing an inorganic-based nano-barrier (10) powder (S1) ) and (2) mixing the nano-barrier powder, polyethylene base resin and dispersant into an extruder (S2), and (3) extruding the molten mixture to obtain a masterbatch in the form of a pellet. Includes (S3).

상기 단계(1)은 무기물 기반의 나노 배리어(10)를 제조하는 단계로서, 탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하고, 실리카(Si), 알루미늄(Al) 및 철(Fe) 계열 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 무기물을 코어(core)로 하여 중합하는 단계(1-1)를 포함할 수 있다. The step (1) is a step of manufacturing an inorganic-based nano barrier 10, using a hydrocarbon-based polymer as a shell, and silica (Si), aluminum (Al), and iron (Fe) series or containing these. It may include a step (1-1) of polymerizing an inorganic material selected from the group as a core.

일예로, 상기 단계(1-1)은, 폴리스티렌의 근간이 되는 스티렌 단량체(Styrene Monomer)와 상기 무기물 소재를 수상에서 혼합하는 단계와, 상기 혼합 후 70±10℃의 온도범위로 가열하여 수용성 개시제와 가교제를 첨가하여 중합하는 단계와, 중합 이후 코어-쉘 구조의 형성을 위해 혼합액을 600±50 rpm의 회전수로 교반하는 단계와, 중합과정이 진행되도록 18±2 시간동안 형성시간을 마련하는 단계로 마련될 수 있다. For example, step (1-1) includes mixing styrene monomer, which is the basis of polystyrene, and the inorganic material in an aqueous phase, and heating to a temperature range of 70 ± 10°C after mixing to form a water-soluble initiator. A step of polymerization by adding a cross-linking agent, a step of stirring the mixed solution at a rotation speed of 600 ± 50 rpm to form a core-shell structure after polymerization, and a formation time of 18 ± 2 hours to allow the polymerization process to proceed. It can be prepared in stages.

상기 방법으로 제조된 코어-쉘 형태의 나노 배리어(10)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 밝은 백색의 분말 형태로 회수될 수 있다. 이러한 분말형태의 나노 배리어(10)는 실온에서 장기간 보관이 가능하다는 장점이 있으며, 폴리에틸렌 베이스 레진(30)과 혼합시 원하는 중량을 손쉽게 측정하여 실온에서 혼합이 가능하다는 장점이 있다. The core-shell type nano-barrier 10 manufactured by the above method can be recovered in the form of a bright white powder, as shown in (a) of FIG. 2. This powder-type nano barrier 10 has the advantage of being able to be stored for a long period of time at room temperature, and when mixed with the polyethylene base resin 30, the desired weight can be easily measured and mixed at room temperature.

여기서, 나노 배리어(10)의 수력학적 지름(Hydrodynamic Diameter)는 350±50 nm의 범위로 마련될 수 있다. 나노 배리어(10)의 크기가 수력학적 지름으로 측정되는 이유는 분말 상태의 나노 배리어(10)를 수상에 분산시킨 후에 동적 광산란법(Dynamic Light Scattering)으로 측정이 가능하기 때문이다. 도 2의 (b)는, 상기 단계(1-1)에 의해 제조된 나노 배리어(10)를 투과전자 현미경으로 측정한 것으로 그 형상이 거의 구형에 가까운 형태를 나타낸다. 도 2(b)의 투과전자 현미경에서 보이는 나노 배리어(10)의 크기가 상기 수력학적 지름크기보다 작게 보이는 이유는 건조된 분말상태이기 때문으로 이 상태에서는 수력학적 지름보다 약 20% 내외의 오차가 발생할 수 있다. 여기서, 상기 나노 배리어(10)의 수력학적 지름을 상기 범위로 한정한 것은, 상기 범위보다 큰 경우 투명도의 저하가 심한 반면 인열강도의 향상에는 효과가 미비하며, 상기 범위보다 작은 경우에는 입자의 크기가 작아 액체 또는 기체의 투과를 효과적으로 방지할 수 없어 인열강도의 향상이 어렵기 때문에, 본원 출원인의 반복적인 실험결과 최적의 범위를 도출한 것이다. Here, the hydrodynamic diameter of the nano barrier 10 may be set in the range of 350 ± 50 nm. The reason why the size of the nano barrier 10 is measured as a hydraulic diameter is because the nano barrier 10 in a powder state can be dispersed in an aqueous phase and then measured using dynamic light scattering. Figure 2(b) shows that the nano-barrier 10 prepared in step (1-1) was measured using a transmission electron microscope and had a nearly spherical shape. The reason why the size of the nano barrier 10 visible in the transmission electron microscope in FIG. 2(b) appears smaller than the hydraulic diameter is because it is in a dried powder state, and in this state, the error is about 20% compared to the hydraulic diameter. It can happen. Here, limiting the hydraulic diameter of the nano-barrier 10 to the above range means that if it is larger than the above range, the transparency is severely reduced while the effect on improving tear strength is insignificant, and if it is smaller than the above range, the effect of the particles is reduced. Because the size is small and cannot effectively prevent the penetration of liquid or gas, it is difficult to improve the tear strength, so the applicant of the present application derived the optimal range through repeated experiments.

상기 단계(2)는, 상기 나노 배리어 분말과, 폴리에틸렌 베이스 레진 및 분산제를 압출기에 투입하여 혼합한다(S2). In step (2), the nano-barrier powder, polyethylene base resin, and dispersant are added to an extruder and mixed (S2).

폴리에틸렌 베이스 레진(30)은, 폴리올레핀계(Polyolefin) 수지에 포함되며 결정구조에 따라 고밀도(HDPE, High-density polyethylene), 저밀도(LDPE, Low-density polyethylene), 선형저밀도(LLDPE, Linear low-density polyethylene) 또는 초저밀도(ULDPE, Ultra low-density polyethylene) 등 다양한 종류로 마련될 수 있다. Polyethylene base resin 30 is included in polyolefin resin and depending on the crystal structure, it can be classified into high-density (HDPE, low-density polyethylene), low-density (LDPE), or linear low-density (LLDPE). polyethylene) or ultra low-density polyethylene (ULDPE).

여기서, 나노 배리어(10)가 폴리에틸렌 베이스 레진(30)에 용융혼합될 때 분산이 용이하도록하는 분산제를 포함할 수 있다. 상기 분산제는 스테린산 계열, 아연 스테아레이트(Zinc strearate), 칼슘 스테라레이트(Calcium strearate) 및 마그네슘 스테아레이트(magnesium strearast) 중 어느 하나 또는 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 분산제는 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 1,000ppm 이하로 첨가되는 분산제를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 분산제 이외에 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)을 연결시키는 기타 케미탈 등이 사용될 수 있음은 물론이다. Here, when the nano-barrier 10 is melt-mixed with the polyethylene base resin 30, it may contain a dispersant to facilitate dispersion. The dispersant may be selected from the group consisting of any one or a mixture of stearic acid series, zinc stearate, calcium stearate, and magnesium stearate. The dispersant may further include a dispersant added in an amount of 1,000 ppm or less of the total weight of the nano barrier and the polyethylene base resin. Meanwhile, of course, other chemicals that connect the nano barrier 10 and the polyethylene base resin 30 may be used in addition to the dispersant.

여기서, 상기 단계 (2)는, 상기 나노 배리어 분말을 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 0.5±0.05 wt% 또는 1.0±0.05 wt% 중 어느 하나의 범위로 혼합되도록 할 수 있다. Here, in step (2), the nano-barrier powder may be mixed in any one of 0.5 ± 0.05 wt% or 1.0 ± 0.05 wt% of the total weight of the nano-barrier and the polyethylene base resin.

이는, 우선 나노 배리어(10)의 함량이 증가하면 시트형태 제품의 취성이 증가하여 외부 충격에 약해지는 문제가 있고, 반대로 나노 배리어(10)의 함량이 적어지면 시트형태 제품의 취성부분은 개선되나 내구성 향상 및 기체투과도 저하 효과를 기대하기 어려우므로, 취성의 증가를 제한하면서도 내구성 향상 및 기체투과도 저하 효과를 발휘할 수 있는 범위의 나노 배리어(10) 함량의 선정이 요구된다. 또한, 마스터배치(20)를 제조하지 않고 바로 시트 형태의 제품 성형 단계에서 직접 나노 배리어(20) 분말을 첨가하는 경우 나노 배리어(10) 함량의 조절이 용이하지 않을 뿐 아니라 분산율이 현저히 저하되어 내구성 향상 및 기체투과도 저하 효과를 기대할 수 없다는 문제도 있다. First of all, as the content of the nano-barrier (10) increases, the brittleness of the sheet-type product increases, making it vulnerable to external shocks. Conversely, if the content of the nano-barrier (10) decreases, the brittleness of the sheet-type product improves. Since it is difficult to expect the effect of improving durability and lowering gas permeability, it is necessary to select the content of the nano barrier 10 in a range that can exert the effect of improving durability and lowering gas permeability while limiting the increase in brittleness. In addition, if the nano-barrier (20) powder is added directly at the sheet-shaped product forming stage without manufacturing the masterbatch (20), not only is it difficult to control the content of the nano-barrier (10), but the dispersion rate is significantly lowered, resulting in durability. There is also a problem that the effect of improving or lowering gas permeability cannot be expected.

이에, 본원 출원인의 반복적인 실험결과 나노 배리어(10)의 함량이 0.5±0.05 wt% 에서 1.0±0.05 wt% 범위에서 취성의 증가를 제한하면서도 내구성 향상 및 기체투과도 저하 효과를 발휘할 수 있는 동시에, 시트 형태의 제품에 적용시 나노 배리어(10)의 함량 조절이 용이한 최적의 2가지 실시예를 선정한 것이다. 그러나, 본 발명은 전술한 목적을 달성할 수 있는 한, 상기 2가지 실시예에 한정되지 않으며, 필요에 따라 3종류 이상의 다양한 나노 배리어(10) 함량을 갖는 마스터배치(20)의 제조가 가능함은 물론이다. Accordingly, as a result of the applicant's repeated experiments, the content of the nano barrier 10 can limit the increase in brittleness in the range of 0.5 ± 0.05 wt% to 1.0 ± 0.05 wt%, while improving durability and lowering gas permeability. Two optimal examples were selected in which it is easy to control the content of the nano barrier 10 when applied to products of this type. However, the present invention is not limited to the above two embodiments as long as the above-mentioned object can be achieved, and it is possible to manufacture the masterbatch 20 with three or more various nano barrier 10 contents as needed. Of course.

도 3을 참조하여, 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 용융혼합시 혼합온도에 대하여 설명한다. Referring to FIG. 3, the mixing temperature during melt mixing of the nano barrier 10 and the polyethylene base resin 30 will be described.

폴리에틸렌은 일반적으로 115~135℃ 범위의 녹는점을 가지고 밀도는 0.88 ~ 0.96 g/㎤ 범위를 갖는다. 폴리에틸렌은 결정도의 정도에 따라 분류되며 고밀도 폴리에틸렌은 밀도 0.93~0.96 g/㎤, 녹는점 120~140 ℃의 범위를 가지며, 저밀도 폴리에틸렌의 경우 밀도 0.91~0.94 g/㎤, 녹는점 105~115 ℃의 범위를 갖는다. 이러한 이유로 압출과정을 진행함에 있어 나노 크기의 무기물 기반 나노 배리어(10)가 첨가되는 경우 녹는점의 조절이 매우 중요한 인자가 된다. 즉, 나노 배리어(10)의 중량이 증가하면 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 중량이 상대적으로 감소하므로, 미량의 변화라 하더라도 이에 따른 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 녹는점을 적절히 조절해야 용융 고분자 내부에 나노 배리어(10)가 균일하게 분산되어 고농축 마스터배치(20)를 제작하는 것이 용이하다. 예를 들어, 나노 배리어(10)의 함량을 1.0±0.05 wt%로 혼합한 경우에는 함량을 0.5±0.05 wt%를 혼합한 경우보다 상대적으로 낮은 온도에서 마스터배치(20)를 제작하도록 한다. Polyethylene generally has a melting point in the range of 115 to 135°C and a density in the range of 0.88 to 0.96 g/cm3. Polyethylene is classified according to the degree of crystallinity. High-density polyethylene has a density of 0.93 to 0.96 g/cm3 and a melting point of 120 to 140 ℃. Low-density polyethylene has a density of 0.91 to 0.94 g/cm3 and a melting point of 105 to 115 ℃. It has a range. For this reason, when the nano-sized inorganic-based nano barrier 10 is added during the extrusion process, control of the melting point becomes a very important factor. That is, as the weight of the nano-barrier 10 increases, the weight of the polyethylene base resin 30 relatively decreases, so even if there is a small change, the melting point of the polyethylene base resin 30 must be appropriately adjusted to prevent the molten polymer from forming inside the molten polymer. The nano barrier 10 is uniformly dispersed, making it easy to produce a highly concentrated masterbatch 20. For example, when the nano barrier 10 is mixed at a content of 1.0 ± 0.05 wt%, the masterbatch 20 is produced at a relatively lower temperature than when the nano barrier 10 is mixed at a content of 0.5 ± 0.05 wt%.

일실시예로서, 상기 나노 배리어 분말의 함량이 0.5±0.05 wt%로 마련되는 경우, 상기 단계(2)는, 상기 나노 배리어, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진 및 상기 분산제의 혼합물을, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 녹는점 이상에서 190±2.5℃까지 복수의 단계에 걸쳐 점진적으로 용융온도를 증가시키는 단계(단계 (2-1a))를 포함할 수 있다. As an example, when the content of the nano-barrier powder is 0.5 ± 0.05 wt%, step (2) is performed by mixing a mixture of the nano-barrier, the polyethylene base resin, and the dispersant by melting the polyethylene base resin. It may include a step (step (2-1a)) of gradually increasing the melting temperature over a plurality of steps from above to 190 ± 2.5°C.

예를 들어, 본 실시예에서, 도 3을 참조하면, 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)은 시작단계(1단계)에서 130±2.5℃ 범위에서 용융 혼합을 시작하고, 차후 단계를 거듭할 수록 140± 2.5℃(2단계), 150 ± 2.5℃(3단계), 160 ± 2.5℃(4단계), 170 ± 2.5℃(5-6단계), 180 ± 2.5℃(7-8단계), 190± 2.5℃(9단계)로 9단계에 걸쳐 점진적으로 온도를 증가시키도록 할 수 있다. 상기와 같이 여러 단계를 통하여 점진적으로 용융 혼합을 진행하는 것은 나노 배리어(10)가 폴리에틸렌 베이스 레진(30) 내에서 분산을 극대화하기 위한 것으로, 시작온도와 끝온도 사이에서는 필요에 따라 다양한 온도와 단계로 구성할 수 있음은 물론이다. For example, in this embodiment, referring to FIG. 3, the nano barrier 10 and the polyethylene base resin 30 begin melt mixing in the range of 130 ± 2.5° C. in the starting stage (stage 1), and then proceed to subsequent stages. As you repeat, 140 ± 2.5℃ (step 2), 150 ± 2.5℃ (step 3), 160 ± 2.5℃ (step 4), 170 ± 2.5℃ (step 5-6), 180 ± 2.5℃ (step 7-8) ), the temperature can be gradually increased over 9 steps to 190± 2.5℃ (9 steps). The gradual melt mixing through several steps as described above is intended to maximize the dispersion of the nano barrier 10 within the polyethylene base resin 30, and various temperatures and stages are used between the start and end temperatures as needed. Of course, it can be configured as .

여기서, 상기 압출기는, 이축스크류 압출기(modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder)로 마련되고, L/D비율(length/diameter ratio)은 40:1로 마련되며, 용융속도는 380~400rpm 의 범위로 마련된다. 또한, 각 단계에서의 용융온도 유지는 시간으로 설정될 수도 있고, 전술한 바와 같이 용융속도로 설정할수 있다. Here, the extruder is provided as a modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder, the L/D ratio (length/diameter ratio) is provided at 40:1, and the melt speed is in the range of 380 to 400 rpm. It is prepared with Additionally, the melting temperature maintained at each stage may be set by time, or the melting rate may be set as described above.

전술한 용융조건은 상기 압축기의 구조에 따라 폴리에틸렌 베이스 레진(30)이 용융된 상태에서 나노 배리어(10)의 분산도 향상을 극대화하기 위한 최적의 용융조건을 설정한 것이므로, 여기서, 상기 압출기의 구성 및 상기 혼합물에 따라 용융단계의 횟수 및 용융조건은 다양하게 설정이 가능하다. The above-described melting conditions set the optimal melting conditions for maximizing the improvement of the dispersion of the nano-barrier 10 in a melted state of the polyethylene base resin 30 according to the structure of the compressor. Here, the configuration of the extruder And depending on the mixture, the number of melting steps and melting conditions can be set in various ways.

한편, 상기 단계(3)은, (3-1) 상기 혼합물을 압출하는 압출하는 단계를 더 포함한다. 여기서, 상기 혼합물이 압출될 때의 압출온도는 192±1.5℃로 마련될 수 있다. Meanwhile, step (3) further includes the step of extruding (3-1) the mixture. Here, the extrusion temperature when the mixture is extruded can be set to 192 ± 1.5°C.

상기 압출온도는 용융된 상기 혼합물이 압출구를 통과하여 외부로 토출될 때의 온도로서, 압출구에서의 급격한 온도변화는 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 원활한 혼합을 방해하여 분산도를 저하시킬 수 있다. 반면, 압출온도가 너무 높은 경우에는 압출구를 통과한 혼합액이 늘어져서 펠릿형태로 커팅이 되지 않는 문제가 발생한다. 따라서, 본원 출원인은 분산도에 영향을 미치지 않으면서 커팅이 원활히 수행될 수 있는 온도범위를 반복적인 실험을 통해 확보된 데이터에 근거하여 설정한 것이다. 압출온도 설정에 관한 상기 설명은 후술하는 다른 실시예에서도 동일하게 적용되므로 이에 대하여 중복설명은 생략하기로 한다. The extrusion temperature is the temperature when the molten mixture passes through the extrusion hole and is discharged to the outside. A sudden change in temperature at the extrusion hole prevents smooth mixing of the nano barrier 10 and the polyethylene base resin 30, causing dispersion. It can lower the degree. On the other hand, if the extrusion temperature is too high, the mixed liquid passing through the extrusion hole becomes saggy and cannot be cut into pellets. Therefore, the applicant of the present application set the temperature range in which cutting can be performed smoothly without affecting the degree of dispersion, based on data obtained through repeated experiments. Since the above description regarding the extrusion temperature setting is equally applied to other embodiments described later, redundant description thereof will be omitted.

한편, 상기 단계(3)은, (3-2) 압출된 상기 혼합물을 15±2.5℃ 범위에서 급냉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 단계는 담금질(Quenching) 단계로서, 고온으로 압출된 혼합물을 상온으로 급냉시켜 펠릿화에 유리하도록 하는 것이다. Meanwhile, step (3) may further include the step of rapidly cooling the extruded mixture (3-2) in the range of 15 ± 2.5°C. This step is a quenching step, in which the mixture extruded at high temperature is rapidly cooled to room temperature to facilitate pelletization.

이후, 펠릿화 단계에서 컷팅을 수행하는 바, 컷팅속도는 다양하게 마련될 수 있으며, 예를 들어, 800±12 rpm으로 마련할 수 있다. 여기서, 상기 컷팅속도는 전술한 압출온도 및 상기 혼합물의 조성에 따라 적절히 변경될 수 있다. 한편, 컷팅된 기능성 폴리우레탄 마스터배치(20)는 예를 들어, 원기둥 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 길이 3.0±0.5 mm, 단면은 타원형 형태로 지름방향 길이는 3.0±0.15 mm, 단축은 2.5±0.15 mm 범위에서 마련될 수 있다. Afterwards, cutting is performed in the pelletizing step, and the cutting speed can be set in various ways, for example, 800 ± 12 rpm. Here, the cutting speed can be appropriately changed depending on the above-described extrusion temperature and the composition of the mixture. Meanwhile, the cut functional polyurethane masterbatch 20 may have, for example, a cylindrical shape, in which case the length is 3.0 ± 0.5 mm and the cross-section is oval, with a radial length of 3.0 ± 0.15 mm and a minor axis of 2.5 ± 2.5 mm. It can be prepared in the range of 0.15 mm.

이에, 전술한 제조방법을 통하여 회수된 기능성 폴리에틸렌 마스터배치(20)는 도 4의 (a)에 도시된 폴리에틸렌 베이스 레진(30)과 달리 도 4의 (b)에서 도시된 바와 같이, 압출성형 과정에서 커팅 후 옆은 황색을 띄는 펠릿 형태로 회수된다. Accordingly, unlike the polyethylene base resin 30 shown in (a) of FIG. 4, the functional polyethylene masterbatch 20 recovered through the above-described manufacturing method, as shown in (b) of FIG. 4, was subjected to an extrusion molding process. After cutting, the sides are recovered in the form of yellowish pellets.

한편, 상기 나노 배리어 분말이 1.0±0.05 wt%로 마련되는 경우, 상기 단계(2)는, (2-1b) 상기 나노 배리어, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진 및 상기 분산제의 혼합물을, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 녹는점 이상에서 180±2.5℃까지 여러 단계에 걸쳐 점진적으로 용융온도를 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다. On the other hand, when the nano-barrier powder is prepared at 1.0 ± 0.05 wt%, step (2) is (2-1b) a mixture of the nano-barrier, the polyethylene base resin, and the dispersant, dissolved in the polyethylene base resin. It may include the step of gradually increasing the melt temperature over several steps from a temperature above 180 ± 2.5°C.

일예로, 도 3을 참조하면, 본 실시예에서와 같이, 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)은 시작단계(1단계)에서 130±2.5℃ 범위에서 용융 혼합을 시작하고, 차후 단계를 거듭할 수록 140± 2.5℃(2단계) , 150 ± 2.5℃(3, 4단계), 160 ± 3.5℃(5,6단계), 170 ± 3.5℃(7,8단계), 180 ± 2.5℃(9단계)로 9단계에 걸쳐 점진적으로 온도를 증가시킬 수 있다. 이는 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 나노 배리어(10)가 폴리에틸렌 베이스 레진(30) 내에서 분산을 극대화할 수 있는 한, 시작온도와 끝온도 사이에서는 필요에 따라 다양한 온도와 단계로 구성할 수 있음은 물론이다. As an example, referring to FIG. 3, as in this embodiment, the nano barrier 10 and the polyethylene base resin 30 begin to melt and mix in the range of 130 ± 2.5° C. in the starting stage (stage 1), and in subsequent stages As you repeat, 140 ± 2.5℃ (step 2), 150 ± 2.5℃ (step 3 and 4), 160 ± 3.5℃ (step 5 and 6), 170 ± 3.5℃ (step 7 and 8), 180 ± 2.5℃ (9 steps) The temperature can be gradually increased in 9 steps. As in the above-described embodiment, as long as the nano barrier 10 can maximize dispersion within the polyethylene base resin 30, it can be configured at various temperatures and stages as needed between the start temperature and end temperature. Of course.

이 경우, 상기 단계(3)은, (3-1b) 상기 혼합물을 압출하는 압출하는 단계를 더 포함하고, 상기 혼합물이 압출될 때의 압출온도는 183±1.5℃로 마련될 수 있다. 이하, 전술한 실시예에서와 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In this case, step (3) further includes the step of extruding (3-1b) the mixture, and the extrusion temperature when the mixture is extruded can be set to 183 ± 1.5°C. Hereinafter, descriptions that overlap with those in the above-described embodiment will be omitted.

이에, 전술한 바와 같이, 무기물 기반 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 조성비를 통해 제조된 마스터배치(20)는 이를 이용해 시트(예를 들어, 라이닝(Lining) 시트)를 제작하는 경우, 내구성의 증가 및 기체투과도를 저하시키는 효과가 있다. Accordingly, as described above, the masterbatch 20 manufactured through the composition ratio of the inorganic-based nano barrier 10 and the polyethylene base resin 30 can be used to produce a sheet (for example, a lining sheet). In this case, it has the effect of increasing durability and reducing gas permeability.

도 5는 폴리에틸렌 베이스 레진(30)에 나노 배리어(10)를 첨가한 것과 그렇지 않은 경우를 대비해 실험한 결과이다. 도 5를 참조하면, 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 혼합효과는 전단박화(Shewr thnning) 현상으로 확인할 수 있다. 구체적으로 고주파수 영역(~10 rad/s)에서 나노 배리어(10)와 폴리에틸렌 베이스 레진(30)과의 얽힘밀도(entanglement density)가 감소와, 복합점도값(complex viscosity)의 증가를 통해 확인이 가능하다. 즉, 나노 배리어(10)의 함량이 증가할수록 폴리에틸렌 베이스 레진(30) 내부에 분산도가 증가하므로, 나노 배리어(10)의 표면의 인력이 증가하여 복합 점도값가 증가하게 된다. Figure 5 shows the results of an experiment for cases in which the nano barrier 10 was added to the polyethylene base resin 30 and cases in which the nano barrier 10 was not added. Referring to FIG. 5, the mixing effect of the nano barrier 10 and the polyethylene base resin 30 can be confirmed by the shear thinning phenomenon. Specifically, it can be confirmed through a decrease in the entanglement density between the nano barrier (10) and the polyethylene base resin (30) in the high frequency region (~10 rad/s) and an increase in the complex viscosity. do. That is, as the content of the nano-barrier 10 increases, the degree of dispersion inside the polyethylene base resin 30 increases, so the attractive force on the surface of the nano-barrier 10 increases, thereby increasing the complex viscosity value.

한편, 나노 배리어(10)의 첨가후 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 탄성계수(G', Storage modulus, 저장탄성율)가 점성계수(G", Loss Modulus, 손실 탄성율)을 넘어서는 교차가 상기 고주파수 영역에서 나타나며, 그 값도 나노 배리어(10)를 첨가한 경우 (도 5의 범례에서 NB)가 첨가하지 않은 경우보다 높게 나타남을 알 수 있다. 이는, 폴레에틸렌 베이스 레진(30)의 물성이 액체와 같은 상태에서 고체와 같은 상태로 전이하여 내구성을 증가시키고 기체투과도를 저하시킨 것이다. Meanwhile, after addition of the nano barrier 10, the elastic modulus (G', storage modulus) of the polyethylene base resin 30 crosses the viscosity modulus (G", loss modulus) in the high frequency region. It can be seen that the value is higher when the nano barrier 10 is added (NB in the legend of Figure 5) than when it is not added. This means that the physical properties of the polyethylene base resin 30 are liquid-like. It transitions from a solid-like state to increase durability and reduce gas permeability.

기체투과도는 기체분자가 접촉하는 고분자 소재의 표면에서 용해되어 기체분자들이 고분자 소재 내부로 침투하여 확산현상을 기반으로 고분자 소재의 단면을 통과하는 것으로, 이는 고분자 소재의 구조와 결정화도 및 기체분자와의 상호인력에 크게 영향을 받기 때문이다. Gas permeability refers to gas molecules dissolving on the surface of the polymer material they come in contact with, allowing the gas molecules to penetrate into the polymer material and pass through the cross section of the polymer material based on diffusion. This is determined by the structure and crystallinity of the polymer material and the relationship between the gas molecules and the gas molecules. This is because it is greatly influenced by mutual manpower.

한편, 도 5를 참조하면, 저주파수 영역대에서는 폴리에틸렌 베이스 레진(30)의 손실탄성계수 값이우월한 상태이나 고주파수 영역(> 10 rad/s)에서는 교차가 발생하고 저장탄성계수의 값이 우월해짐을 확인할 수 있다. Meanwhile, referring to Figure 5, in the low frequency range, the loss modulus value of the polyethylene base resin 30 is superior, but in the high frequency range (> 10 rad/s), crossover occurs and the storage modulus value becomes superior. You can check it.

본 발명의 일실시예에 따른 무기물 기반 나노 배리어(Nano barrier)를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치(20)는, 무기물을 코어(core)로 하고 탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하는 코어-쉘(core-shell)구조의 나노 배리어(Nano Barrier)를 폴리에틸렌 베이스 레진에 분산시켜 펠릿(Pellet) 형태로 제조된다. The functional polyethylene masterbatch 20 including an inorganic-based nano barrier according to an embodiment of the present invention is a core-shell consisting of an inorganic material as the core and a hydrocarbon-based polymer as the shell. It is manufactured in the form of pellets by dispersing the -shell structure nano barrier into polyethylene base resin.

상기 코어는 실리카(Si), 알루미늄(Al) 및 철(Fe) 계열 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 무기물로 마련될 수 있다. The core may be made of an inorganic material selected from the group consisting of silica (Si), aluminum (Al), and iron (Fe).

상기 폴리에틸렌 베이스 레진은 HDPE(High density polyethylene), LDPE(Low density polyethylene) , LLDPE(Linear low density polyethylene) 또는 ULDPE(Ultra low density polyethylene) 중 어느 하나로 마련되며, 상기 나노 배리어의 수력학적 지름은 350 ± 50 nm의 범위로 마련될 수 있다. The polyethylene base resin is prepared from any one of high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), or ultra low density polyethylene (ULDPE), and the hydraulic diameter of the nano barrier is 350 ± It can be provided in the range of 50 nm.

상기 나노 배리어는 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총 중량의 0.5±0.05 wt% 또는 1.0±0.05 wt% 의 범위로 마련될 수 있다. The nano-barrier may be provided in the range of 0.5±0.05 wt% or 1.0±0.05 wt% of the total weight of the nano-barrier and the polyethylene base resin.

상기 분산제는 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 1,000ppm 이하로 첨가되는 분산제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제는 예를 들어, 스테린산 계열, 아연 스테아레이트(Zinc strearate), 칼슘 스테라레이트(Calcium strearate) 및 마그네슘 스테아레이트(magnesium strearast) 중 어느 하나 또는 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. The dispersant may further include a dispersant added in an amount of 1,000 ppm or less of the total weight of the nano barrier and the polyethylene base resin. The dispersant may be, for example, selected from the group consisting of any one or a mixture of stearic acid series, zinc stearate, calcium stearate, and magnesium stearate.

이상에서 본 발명을 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명하였으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적사상과 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea and scope of the patent claims can be understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equality. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a restrictive perspective. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope should be construed as being included in the present invention.

10 : 나노 배리어
20 : 마스터배치
30 : 폴리에틸렌 베이스 레진
10: Nano Barrier
20: Masterbatch
30: polyethylene base resin

Claims (13)

무기물을 코어(core)로 하고 탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하는 코어-쉘(core-shell)구조의 나노 배리어(Nano Barrier)와, 분산제 및 폴리에틸렌 베이스 레진을 혼합 및 압출하여 펠릿(Pellet) 형태로 제조되되,
상기 나노 배리어의 수력학적 지름은 350 ± 50 nm의 범위로 마련되며,
상기 나노 배리어는 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총 중량의 0.5±0.05 wt% 또는 1.0±0.05 wt% 의 범위로 마련되되,
상기 나노 배리어의 함량이 0.5±0.05 wt% 인 경우, 상기 나노 배리어, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진 및 상기 분산제의 혼합물을 복수의 단계에 걸쳐 점진적으로 용융온도를 증가시키되 최종 상기 용융온도는 190±2.5℃로 마련되고, 상기 혼합물이 압출기 외부로 압출될 때의 압출온도는 192±1.5℃로 마련되며,
상기 나노 배리어의 함량이 1.0±0.05 wt% 인 경우, 최종 상기 용융온도는 180±2.5℃로 마련되고, 상기 혼합물이 압출기 외부로 압출될 때의 압출온도는 183±1.5℃로 마련되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치.
Pellets are made by mixing and extruding a nano barrier with a core-shell structure made of an inorganic material as a core and a hydrocarbon polymer as the shell, a dispersant, and polyethylene base resin. Manufactured in the form of
The hydraulic diameter of the nano barrier is set in the range of 350 ± 50 nm,
The nano-barrier is prepared in the range of 0.5 ± 0.05 wt% or 1.0 ± 0.05 wt% of the total weight of the nano-barrier and the polyethylene base resin,
When the content of the nano-barrier is 0.5 ± 0.05 wt%, the melt temperature of the mixture of the nano-barrier, the polyethylene base resin, and the dispersant is gradually increased over a plurality of steps, and the final melt temperature is 190 ± 2.5 ° C. The extrusion temperature when the mixture is extruded out of the extruder is set to 192 ± 1.5°C,
When the content of the nano barrier is 1.0 ± 0.05 wt%, the final melt temperature is set to 180 ± 2.5 ℃, and the extrusion temperature when the mixture is extruded out of the extruder is set to 183 ± 1.5 ℃, inorganic material-based Functional polyethylene masterbatch containing nano-barrier.
제1항에서,
상기 코어는 실리카(Si), 알루미늄(Al) 및 철(Fe) 계열 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 무기물로 이루어지고,
상기 폴리에틸렌 베이스 레진은 HDPE(High density polyethylene), LDPE(Low density polyethylene) , LLDPE(Linear low density polyethylene) 또는 ULDPE(Ultra low density polyethylene) 중 어느 하나로 마련되며, 상기 나노 배리어의 수력학적 지름은 350 ± 50 nm의 범위로 마련되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치.
In paragraph 1:
The core is made of an inorganic material selected from the silica (Si), aluminum (Al) and iron (Fe) series or a group containing these,
The polyethylene base resin is prepared from any one of high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), or ultra low density polyethylene (ULDPE), and the hydraulic diameter of the nano barrier is 350 ± Functional polyethylene masterbatch containing inorganic-based nano-barrier prepared in the 50 nm range.
제1항에서,
상기 분산제는 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 1,000ppm 이하로 첨가되며,
상기 분산제는 스테린산 계열, 아연 스테아레이트(Zinc strearate), 칼슘 스테라레이트(Calcium strearate) 및 마그네슘 스테아레이트(magnesium strearast) 중 어느 하나 또는 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치.
In paragraph 1:
The dispersant is added in an amount of 1,000 ppm or less of the total weight of the nano barrier and the polyethylene base resin,
The dispersant includes an inorganic-based nano-barrier selected from the group consisting of any one or a mixture of stearic acid series, zinc stearate, calcium stearate, and magnesium stearate. Functional polyethylene masterbatch.
(1) 무기물 기반 나노 배리어 분말을 제조하는 단계;
(2) 상기 나노 배리어 분말과, 폴리에틸렌 베이스 레진 및 분산제를 압출기에 투입하여 혼합하는 단계; 및
(3) 용융된 혼합물을 압출하여 펠릿(Pellet) 형태의 마스터배치를 얻는 단계;를 포함하되,
상기 단계 (1)은,
(1-1)탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하고, 실리카(Si), 알루미늄(Al) 및 철(Fe) 계열 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 무기물을 코어(core)로 하여 중합하는 단계를 포함하고, 제조된 상기 나노 배리어의 수력학적 지름은 350 ± 50 nm의 범위로 마련되며,
상기 단계 (2)는,
상기 나노 배리어 분말을 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 0.5±0.05 wt% 의 범위로 혼합되며,
(2-1a) 상기 나노 배리어, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진 및 상기 분산제의 혼합물을 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 녹는점 이상에서 190±2.5℃까지 복수의 단계에 걸쳐 점진적으로 용융온도를 증가시키는 단계;를 포함하고,
상기 단계 (3)은,
(3-1a) 상기 혼합물을 압출하는 단계를 더 포함하고,
상기 혼합물이 상기 압출기 선단의 압출구에서 외부로 압출될 때의 압출온도는 192±1.5℃로 마련되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법.
(1) manufacturing an inorganic-based nano-barrier powder;
(2) mixing the nano-barrier powder, polyethylene base resin, and dispersant into an extruder; and
(3) extruding the molten mixture to obtain a masterbatch in the form of a pellet;
The step (1) is,
(1-1) A step of polymerizing a hydrocarbon-based polymer as a shell and an inorganic material selected from silica (Si), aluminum (Al), and iron (Fe) series or a group containing these as the core. and the hydraulic diameter of the manufactured nano-barrier is set in the range of 350 ± 50 nm,
In step (2),
The nano-barrier powder is mixed in an amount of 0.5 ± 0.05 wt% of the total weight of the nano-barrier and the polyethylene base resin,
(2-1a) gradually increasing the melting temperature of the mixture of the nano-barrier, the polyethylene base resin, and the dispersant over a plurality of steps from the melting point of the polyethylene base resin to 190 ± 2.5 ° C. ,
In step (3),
(3-1a) further comprising the step of extruding the mixture,
A method for producing a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier, wherein the extrusion temperature when the mixture is extruded outward from the extrusion port at the tip of the extruder is set to 192 ± 1.5 ° C.
제4항에서,
상기 단계 (3-1a)은, 130±2.5℃(1단계), 140± 2.5℃(2단계) , 150 ± 2.5℃(3단계), 160 ± 2.5℃(4단계), 170 ± 2.5℃(5-6단계), 180 ± 2.5℃(7-8단계), 190± 2.5℃(9단계)의 9단계로 상기 혼합물의 용융온도를 점진적으로 증가시키도록 마련되고,
상기 압출기는, 이축스크류 압출기(modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder)로 마련되고, L/D비율(length/diameter ratio)은 40:1로 마련되며, 용융속도는 380~400rpm 의 범위로 마련되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법.
In paragraph 4,
The step (3-1a) is 130 ± 2.5 ℃ (step 1), 140 ± 2.5 ℃ (step 2), 150 ± 2.5 ℃ (step 3), 160 ± 2.5 ℃ (step 4), 170 ± 2.5 ℃ (step 4) It is provided to gradually increase the melting temperature of the mixture in 9 steps: 5-6 steps), 180 ± 2.5 ℃ (7-8 steps), 190 ± 2.5 ℃ (9 steps),
The extruder is provided as a modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder, the L/D ratio (length/diameter ratio) is set to 40:1, and the melt speed is set in the range of 380 to 400 rpm. Method for producing functional polyethylene masterbatch containing inorganic-based nano-barrier.
(1) 무기물 기반 나노 배리어 분말을 제조하는 단계;
(2) 상기 나노 배리어 분말과, 폴리에틸렌 베이스 레진 및 분산제를 압출기에 투입하여 혼합하는 단계; 및
(3) 용융된 혼합물을 압출하여 펠릿(Pellet) 형태의 마스터배치를 얻는 단계;를 포함하되,
상기 단계 (1)은,
(1-1) 탄화수소계 폴리머를 쉘(shell)로 하고, 실리카(Si), 알루미늄(Al) 및 철(Fe) 계열 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 무기물을 코어(core)로 하여 중합하는 단계를 포함하고, 제조된 상기 나노 배리어의 수력학적 지름은 350 ± 50 nm의 범위로 마련되며,
상기 단계 (2)는,
상기 나노 배리어 분말을 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 1.0±0.05 wt% 의 범위로 혼합되며
(2-1b) 상기 나노 배리어, 상기 폴리에틸렌 베이스 레진 및 상기 분산제의 혼합물을 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 녹는점 이상에서 180±2.5℃까지 복수의 단계에 걸쳐 점진적으로 용융온도를 증가시키는 단계;를 포함하고,
상기 단계 (3)은,
(3-1b) 상기 혼합물을 압출하는 압출하는 단계를 더 포함하고,
상기 혼합물이 상기 압출기 선단의 압출구에서 외부로 압출될 때의 압출온도는 183±1.5℃로 마련되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법.
(1) manufacturing an inorganic-based nano-barrier powder;
(2) mixing the nano-barrier powder, polyethylene base resin, and dispersant into an extruder; and
(3) extruding the molten mixture to obtain a masterbatch in the form of a pellet;
The step (1) is,
(1-1) A step of polymerizing a hydrocarbon-based polymer as a shell and an inorganic material selected from silica (Si), aluminum (Al), and iron (Fe) series or a group containing these as the core. and the hydraulic diameter of the manufactured nano-barrier is set in the range of 350 ± 50 nm,
In step (2),
The nano-barrier powder is mixed in an amount of 1.0 ± 0.05 wt% of the total weight of the nano-barrier and the polyethylene base resin.
(2-1b) gradually increasing the melting temperature of the mixture of the nano-barrier, the polyethylene base resin, and the dispersant over a plurality of steps from the melting point of the polyethylene base resin to 180 ± 2.5 ° C. ,
In step (3),
(3-1b) further comprising the step of extruding the mixture,
A method for producing a functional polyethylene masterbatch containing an inorganic-based nano-barrier, wherein the extrusion temperature when the mixture is extruded out from the extrusion port at the tip of the extruder is set to 183 ± 1.5 ° C.
제6항에서,
상기 단계 (3-1b)은, 130±2.5℃(1단계), 140± 2.5℃(2단계) , 150 ± 2.5℃(3,4단계), 160 ± 3.5℃(5,6단계), 170 ± 3.5℃(7,8단계), 180 ± 2.5℃(9단계)의 9단계로 상기 혼합물의 용융온도를 점진적으로 증가시키도록 마련되고,
상기 압출기는, 이축스크류 압출기(modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder)로 마련되고, L/D비율(length/diameter ratio)은 40:1로 마련되며, 용융속도는 380~400rpm 의 범위로 마련되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법.
In paragraph 6:
The step (3-1b) is 130 ± 2.5°C (step 1), 140 ± 2.5°C (step 2), 150 ± 2.5°C (steps 3 and 4), 160 ± 3.5°C (steps 5 and 6), 170°C It is provided to gradually increase the melting temperature of the mixture in 9 steps of ± 3.5℃ (steps 7 and 8) and 180 ± 2.5℃ (step 9),
The extruder is provided as a modular intermeshing co-rotating twin-screw extruder, the L/D ratio (length/diameter ratio) is set to 40:1, and the melt speed is set in the range of 380 to 400 rpm. Method for producing functional polyethylene masterbatch containing inorganic-based nano-barrier.
제4항 또는 제6항에서,
상기 단계 (3)은,
(3-2) 압출된 상기 혼합물을 15±2.5℃ 범위에서 급냉하는 단계와;
(3-3) 상기 압출구로 압출된 상기 혼합물을 800±12 rpm의 컷팅속도로 컷팅하는 단계;를 포함하는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함하는, 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법.
In paragraph 4 or 6:
In step (3),
(3-2) quenching the extruded mixture in the range of 15±2.5°C;
(3-3) cutting the mixture extruded through the extrusion port at a cutting speed of 800 ± 12 rpm. A method for producing a functional polyethylene masterbatch comprising an inorganic-based nano-barrier.
제4항 또는 제6항에서,
상기 분산제는 상기 나노 배리어와 상기 폴리에틸렌 베이스 레진의 총중량의 1,000ppm 이하로 첨가되는, 무기물 기반 나노 배리어를 포함한 기능성 폴리에틸렌 마스터배치의 제조방법.
In paragraph 4 or 6:
The dispersant is added in an amount of 1,000 ppm or less of the total weight of the nano barrier and the polyethylene base resin.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040018231A (en) * 2003-10-17 2004-03-02 정철상 Plastic composite having complex function and method for preparation thereof
JP2019511441A (en) * 2016-02-01 2019-04-25 イメリーズ ミネラルズ リミテッド Inorganic particulate matter suitable for use in polymer films
JP2021041641A (en) * 2019-09-12 2021-03-18 住友化学株式会社 Laminated film, and production method therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040018231A (en) * 2003-10-17 2004-03-02 정철상 Plastic composite having complex function and method for preparation thereof
JP2019511441A (en) * 2016-02-01 2019-04-25 イメリーズ ミネラルズ リミテッド Inorganic particulate matter suitable for use in polymer films
JP2021041641A (en) * 2019-09-12 2021-03-18 住友化学株式会社 Laminated film, and production method therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
American Journal of Nanoscience & Nanotechnology Research, Vol. 4, pp. 18-26(2016.12.20.)* *

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