KR20010077333A - 펌프 패킹 조성물 및 이를 이용한 펌프 패킹 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우수한 성형성을 갖는 저탄성의 선형 저밀도 폴리에틸렌에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체를 포함시킨 펌프 패킹 조성물 및 이를 이용한 펌프 패킹에 관한 것으로서, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 1 내지 70중량%와 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 30 내지 99중량%를 포함하여 이루어지며, 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체의 사용으로 펌프 패킹의 탄성의 향상 및 복원성을 개량시켜 펌프의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

펌프 패킹 조성물 및 이를 이용한 펌프 패킹 {Pump packing composition and pump packing using the above composition}

본 발명은 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지에 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체를 포함시킨 펌프 패킹 조성물 및 이를 이용한 펌프 패킹에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 우수한 성형성을 갖는 저탄성의 선형 저밀도 폴리에틸렌에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체를 포함시킨 펌프 패킹 조성물 및 이를 이용한 펌프 패킹에 관한 것이다.

펌프 패킹이란 펌프 용기에서 펌프 또는 디스펜스 캡의 작동구 중 펌프 또는 디스펜스 캡 하단부에서 내용물을 분출시키기 위하여 용기 내부와 외부의 압력차이가 발생하도록 외부 공기와의 접촉을 차단하는 원형의 밀봉재를 지칭하며, 대개 직경 0.5 내지 3㎝, 높이 0.2 내지 1.5㎝의 원형으로 성형된다.

이러한 종래의 펌프 패킹의 제조에는 통상 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE ; Linear Low Density Polyethylene)이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용하여 제조된 펌프 패킹은 펌프 또는 디스펜스에 부착하여 사용할 때, 펌프의 작동이 불량하게 되거나, 장기간 사용시 펌프 패킹의 복원력의 약화로 펌프또는 디스펜스의 작동이 불가능 또는 불충분하게 되는 문제점이 있었다.

이와 같이 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용하여 제조한 펌프 패킹에서 탄성 복원력이 약해지는 원인으로는 선형 저밀도 폴리에틸렌 자체가 플라스틱의 기본 물성의 하나인 탄성력이 약하다는 것에 기인하는 것으로, 선형 저밀도 폴리에틸렌 자체로는 탄성력의 개선이 극히 어려우며, 탄성력의 개선을 위하여는 탄성력이 우수한 초저밀도 폴리에틸렌과 같은 다른 수지를 사용하여 이를 혼용하는 방법이 유력하다. 그러나, 선형 저밀도 폴리에틸렌과 높은 상용성을 가지면서도 높은 탄성력을 갖는 수지의 선택 및 그 혼용비 등에 대하여는 많은 연구가 이루어지기는 하였으나, 뚜렷하게 개선된 효과를 낼 수 있는 결과는 아직 얻어지지 않고 있는 실정이다.

탄성을 높이기 위하여 중합체의 밀도를 낮추는 방법이 있기는 하나, 통상의 지글러-나타 촉매를 사용하여 중합시키는 경우, 선형 저밀도 폴리에틸렌의 저밀도화에 한계가 있어 고탄성의, 초저밀도 폴리에틸렌을 상용화시키는 데에는 문제점이 있었다.

한편, 최근 싱글 사이트 촉매를 사용하여 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체를 제조하는 기술이 개발되었으며, 미합중국 특허 제 5,055,438 호에 개시되어 있다. 이 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 종래의 펌프 패킹의 제조에 사용되는 선형 저밀도 폴리에틸렌과 높은 상용성을 나타내면서도 고탄성을 나타낸다.

따라서, 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하고자 지속적으로 연구해 온 결과, 종래의 선형 저밀도 폴리에틸렌에 특정된 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체를 용융, 혼련시켜 펌프 패킹을 제조하면 복원성이 우수하여 펌프 또는 디스펜스의 작동을원활히 할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 우수한 성형성을 갖는 저탄성의 선형 저밀도 폴리에틸렌에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체를 용융, 혼련시켜 성형시킨 펌프 패킹을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 펌프 패킹 조성물은, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 1 내지 70중량%와 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 30 내지 99중량%를 포함하여 이루어진다.

상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 용융지수 0.5 내지 30 및 밀도 0.870 내지 0.900의 수지를 단독 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 바람직하게는 용융지수 2 내지 20 사이의 알파올레핀계 공중합체가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 펌프 패킹은, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 1 내지 70중량%와 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 30 내지 99중량%를 용융, 혼련시켜 펌프 패킹으로 성형하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 펌프 패킹 조성물은 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 30 내지 99중량%를 선형 저밀도 폴리에틸렌 1 내지 70중량%와 용융, 혼련시켜서 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 선형 저밀도 폴리에틸렌은 통상의 지글러-나타 촉매를 이용하여 에틸렌단량체를 중합시켜 고분자량화 시킨 수지로서, 성형성이 우수하며, 기타 내한성, 내충격성, 저온특성 등이 우수한 범용 플라스틱의 하나로서 당업자에게는 극히 용이하게 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것이다. 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌의 함량은 그에 혼합, 혼련되는 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체의 함량에 따라 달라질 수 있다.

상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 특히 초저밀도를 갖는 올레핀 수지의 합성을 위하여 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합시킨 것으로서, 이 싱글 사이트 촉매에 대하여는 미합중국 특허 제 5,055,438 호에 상세히 기술되어 있으며, 본 명세서에서는 이를 참조한다.

본 발명에서 상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 수지의 밀도가 수지의 탄성력에 영향을 미친다는 것에 착안하여 상기한 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 공중합체를 선형 저밀도 폴리에틸렌과 혼련하여 펌프 패킹을 제조함으로써 이를 사용하지 않은 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 제조된 펌프 패킹에 비해 복원력이 우수하다는 이점을 제공할 수 있다. 상기한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체의 바람직한 예로는 미합중국 엑손(EXXON)사의 상품명 EXACT 수지, 동 회사의 상품명 SLP 수지 및 미합중국 다우(DOW) 사의 상품명 ENGAGE 수지를 들 수 있으며, 이는 단지 예시적으로 열거한 것으로서, 용융지수와 탄성력 등이 유사한 것은 어느 것이나 본 발명의 기술적 사상에 의거하여 사용될 수 있음은 당업자에게는 당연한 것이라 할 수 있다.

상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 용융지수 0.5 내지 30 및 밀도 0.870 내지0.900의 수지를 단독 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 이 혼합물은 전체 용융지수의 조절을 위하여 사용될 수 있으며, 용융지수는 사용되는 성형방법에 따라 적절한 수치로 선택되어 사용될 수 있는 것으로서, 당업자에게는 성형방법에 따른 용융지수의 선택 및 조절이 가능함은 당연히 이해될 수 있는 것이다.

상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체가 30중량% 미만으로 사용되는 경우, 펌프 패킹의 탄성력이 저하되어 패킹의 복원성이 약해 기존의 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용하여 제조된 펌프 패킹과 큰 차이가 없어 펌프의 기능수행이 곤란하다는 문제점이 있을 수 있으며, 99%를 초과하는 사용은 물성에서 별다른 변화가 없는 것으로 밝혀졌다.

상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 바람직하게는 용융지수 2 내지 20 사이의 알파올레핀계 공중합체가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 펌프 패킹은, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 1 내지 70중량%와 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 30 내지 99중량%를 용융, 혼련시켜 펌프 패킹으로 성형하여 이루어진다.

상기 설명한 본 발명에 따른 재질로서의 펌프 패킹을 성형 제조함에 있어서 바람직하게는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 사출성형(Injection molding)을 들 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예 1

용융지수 10, 밀도 0.92의 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 70중량%에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체로서 미합중국 소재 엑손(EXXON)사의 상품명 EXACT 수지 30중량%를 용융, 혼련시켜 통상의 사출성형법을 이용하여 직경 0.5 내지 3㎝, 높이 0.2 내지 1.5㎝의 원형의 펌프 패킹을 제조하였다. 제조된 펌프 패킹을 통상의 화장품 용기용 펌프의 정부착 위치에 부착하여 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

실시예 2

선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 50중량%와 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 50중량%를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역시 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

실시예 3

선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 30중량%와 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 70중량%를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역시 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

실시예 4

선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 20중량%와 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 80중량%를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역시 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

실시예 5

선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 10중량%와 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 90중량%를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역시 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

비교예 1

선형 저밀도 폴리에틸렌 수지만을 사용하여 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역시 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

비교예 2

선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 90중량%와 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 10중량%를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역시 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

비교예 3

선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 80중량%와 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 20중량%를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역시 화장품 용기용 펌프 50개를 제조하였다.

상기 방법에 따라 제조된 본 발명 재질 조성의 펌프 패킹이 기존 재질 조성의 펌프 패킹에 비해 탄성력에 의한 펌프 패킹의 복원성이 어느 정도 개선되었는지를 알아보기 위해 상기한 바와 같이 실시예들 및 비교예들에 따라 수득된 펌프를 가지고 신뢰성 실험을 실시하였다.

신뢰성 실험은 분사력과 분사상태를 완제품에 대한 사용상의 관능시험으로 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

정상적인 분사가 가능한지의 여부를 기준으로 판단하였으며, 분사오동작은 펌프 캡의 정 부착위치에 부착하여 펌프 캡을 약 100회 작동하였을 때, 처음부터 분사가 되지 않거나 초당 2 내지 3회로 연속 분사시 분사가 연속적으로 이루어지지 않는 것을 의미하는 것으로서, 전체 시료에 대하여 분사시험을 하여 분사오동작의 횟수를 계수하였다.

구 분	분사 상태	판 정
실시예 1	2/50	△
실시예 2	1/50	△
실시예 3	0/50	◎
실시예 4	0/50	◎
실시예 5	0/50	◎
비교예 1	6/50	X
비교예 2	6/50	X
비교예 3	5/50	X
(1) 분사상태는 (분사오동작수/시료수)로 나타내었다.(2) 평가기준은 ◎ ; 양호, △ ; 대체로 양호, X ; 불량의 3상태로 나타내었다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예들의 펌프에서는 분사상태가 양호하거나 대체로 양호하게 나타나며, 오동작의 횟수도 최대 1% 미만으로 나타남에 비하여 비교예들이 10% 또는 그 이상으로 나타나는 것과 비교하여 볼 때, 분사상태가 극히 우수하다고 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 조성의 펌프 패킹이 기존의 선형 저밀도 폴리에틸렌 만을 사용하는 종래 펌프 패킹에 비하여 복원성이 월등히 우수한 것으로 나타났음을 알 수 있었다.

한편, 본 발명에 따라 제조된 펌프 패킹은 포장 용기로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 주방용 세제류, 세탁용 세제류, 두발용 화장품류, 기초화장품류, 액상 조미료류 등의 포장용기로 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 펌프 패킹은 이와 같은 포장 용기용 펌프 또는 디스펜스 캡으로 사용하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

따라서, 본 발명에 의하면 복원성이 우수하여 펌핑효과가 우수한 펌프 패킹을 제공하며, 또한 이를 사용하는 펌프 자체의 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 1 내지 70중량%와 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체 30 내지 99중량%를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 펌프 패킹 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 용융지수 0.5 내지 30 및 밀도 0.870 내지 0.900의 수지를 단독 또는 이들의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 펌프 패킹 조성물.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 고탄성의 폴리올레핀계 공중합체는 바람직하게는 용융지수 2 내지 20 사이의 알파올레핀계 공중합체가 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 펌프 패킹 조성물.