KR20040089205A - 플라스틱 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 플라스틱 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물은 (A) 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부; 및 (B) 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산) 0.05 내지 0.50 중량부로 이루어진다. 본 발명의 수지 조성물에 의해 제조된 병뚜껑은 높은 밀봉토크와 적정한 열림토크를 가지며, 저취기 특성을 갖는다.
Description
발명의 분야
본 발명은 플라스틱 병뚜껑용 폴리에틸렌 저취기 수지조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 고밀도 폴리에틸렌에 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산)가 물성 발현에 필요한 최적한 함량으로 도입되어 우수한 밀봉토크와 열림토크를 발현시키는 저취기 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.
발명의 배경
최근 포장용기의 다양화와 환경측면의 분리수거 확대로 유리병, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 음료용기에 사용되는 병뚜껑 소재의 플라스틱화가 증가되고 있다. 플라스틱 병뚜껑 소재로는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 주로 사용되고 있는데 이러한 소재를 기재로 한 병뚜껑은 기존의 알루미늄 소재의 병뚜껑에 비해 가볍고 부식성이 없으며, 성형성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 디자인의 성형이 가능한 장점을 가지고 있어서 그 사용량이 늘어나고 있다. 특히, 고밀도 폴리에틸렌의 경우 폴리프로필렌 에 비하여 유연한 특성을 지니고 있어 음료용기 내용물의 밀봉성 부여를 위해 별도의 라이너가 필요한 폴리프로필렌 소재의 병뚜껑과 달리 라이너를 사용하지 않고도 내용물의 밀봉성 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다.
일반적인 스크루 방식의 병뚜껑을 고온 살균 음료 생산 공정에 적용할 경우, 중요한 요구물성중의 하나는 고온 음료가 담긴 병에 병뚜껑이 닫혀진 후 냉각 공정 중 병뚜껑이 음료의 맛, 냄새 등에 영향을 주지 않아야 한다.
또한, 밀봉성이 우수하여야 하며, 뚜껑의 개폐가 용이하여야 한다. 밀봉토크는 더 이상 돌아가지 않을 때의 힘 이상으로 힘을 가하여 측정되며, 밀봉토크가 높은 것은 밀봉성이 우수하다는 것을 의미한다. 열림토크는 사람이 음료를 마시기 위해 병뚜껑을 회전하여 열기까지의 힘으로서, 열림 토크가 과다할 경우 노약자 및 어린이가 음료를 개봉할 경우 어려움이 있으며, 열림토크가 너무 약할경우 내용물 보관의 문제점이 있다.
상기 밀봉토크와 열림토크는 유리병 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트등의 용기의 병구와 병뚜껑 간의 마찰력이 주된 요인으로, 이에 관련하여 미국특허 제4,710,409호에서는 병뚜껑의 마찰력 감소를 위해 오일류의 활제를 과량 첨가하여 열림토크를 감소시킨 기술이 제시되어 있고, 또한 미국특허 제4,463,116호, 제4,256,234호에서는 병뚜껑의 라이너 소재에 지방산 아마이드를 첨가한 기술이 소개되어 있다.
그러나, 상기 종래의 기술은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 수지보다 저분자량의 오일류 및 지방산 아마이드등 활제를 본 발명품 대비 과량 첨가하기 때문에 저분자 물질이 병뚜껑 표면으로 침출되어 내용물의 맛의 변화를 유발하는 문제점이 있다. 특히 필요에 따라 고온살균 공정이 필요할 경우 내용물의 맛에 심각한 영향을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명자들은 상기의 문제점을 극복하기 위하여, 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산)를 물성 발현에 최적화된 함량만큼 고밀도 폴리에틸렌과 용융 혼련함으로써 마찰계수 감소에 의한 높은 밀봉토크와 적정한 병뚜껑 열림토크를 나타내고 내용물의 맛의 변화를 유발하지 않는 저취기 병뚜껑용 고밀도 폴리에틸렌 수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 높은 밀봉토크를 발현하는 저취기 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적정한 병뚜껑 열림토크를 나타내는 저취기 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내용물의 맛의 변화를 유발하지 않는 저취기 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의해 모두 달성될 수 있다.
이하, 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명의 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물은 (A)고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 및 (B)실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자 0.05 내지 0.500 중량부로 이루어진다. 이하, 본 발명의 각 성분을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명의 고밀도 폴리에틸렌은 에틸렌 호모 중합체와 하나 이상의 단량체의 공중합체를 나타낸다. 사용될 수 있는 단량체로는 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1과 같은 4∼8개의 탄소원자를 함유하는 선형 올레핀이 사용 가능하다.
본 발명에 따른 조성물에 사용되는 고밀도 폴리에틸렌은 ASTM D1238에 따라 2.16kg의 하중으로 190℃에서 측정했을 때, 0.4 내지 20 g/10분의 용융지수를 가지며, ASTM D1505에 의한 23 ℃에서의 밀도가 0.950g/㎤ 이상인 고밀도 폴리에틸렌이 바람직하다.
상기 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자는 무기물 계열의 저취기 활제로 사용되는 것으로, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이미 잘 알려져 있는 것으로서, 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 상기의 구성성분 외에도 병뚜껑의 색상을 나타내기 위해 안료를 함유할 수 있다. 일반적으로 안료의 함량은 조성물의 2 중량부를 초과하지 못한다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌 수지 조성물의 제조방법은 일반적인 일축압출기를 이용하여 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부, 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자 0.05 내지 0.5 중량부, 내산제 0.01 내지 0.5 중량부 및 산화방지제 0.01 내지 0.5 중량부를 헨셀믹서를 이용하여 균일하게 분산후, 압출기의 주 공급부에 넣고 200∼220℃의 온도에서 용융 압출 하여 혼합시켜 제조된다. 압출된 조성물은 압출된 펠렛 형태인 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 수지 조성물은 압축 및 사출성형과 같은 일반적인 병뚜껑 제조성형 방법에 모두 사용될 수 있다. 상기 조성물에 의하여 제조된 병뚜껑은 최적 마찰 특성으로 적정한 병뚜껑 밀봉토크와 열림토크를 나타내며, 내열성이 우수하며, 동시에 음료로의 침출이 없어 맛의 변화가 없는 음료상태를 유지할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
용융지수가 2.2g/10분, 밀도가 0.952g/㎤을 갖는 고밀도 폴리에틸렌 파우더100 중량부에 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산)를 분쇄하여 0.25 중량부, 펜타에리티리톨 테트라키스(3-(3,5-디-t-부틸-4하이드록시페닐)프로피오네이트) 0.05 중량부 및 트리(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 0.1중량부를 전체 혼합물이 50 kg이 되게 하여 헨셀 믹서로 혼합한 다음, 일축압출기를 이용하여 가공온도 220℃에서 압출 가공하여 펠렛상으로 제조하였다.
실시예 2
실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산)를 0.35중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예 1
실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산) 대신에 스테아릴아마이드 화합물 0.35 중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예 2
용융지수가 0.38g/10분, 밀도가 0.958g/㎤을 갖는 고밀도 폴리에틸렌 파우더(HDPE 2)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
상기 실시예 및 비교실시예에서 제조된 조성물을 28㎜ 규격으로 32개 캐비티를 가진 압축기를 사용하여 병뚜껑 성형품을 제조하였다. 이때 성형조건은 압축온도 140-155℃, 속도 425개/분, 펌프 압력 45 bar이었다. 제조된 병뚜껑은 하기의 방법으로 평가하였다.
(1) 병뚜껑의 열림토크: 성형된 병뚜껑을 14일 상온하에서 어닐링후, 350 ml의 폴리에틸렌테레프탈레이프 18lb-in의 힘으로 병뚜껑을 잠근 후 토크메타를 이용, 상온에서 14일까지의 경시 변화를 측정하였다.
(2) 병뚜껑의 밀봉토크: 성형된 병뚜껑을 14일 상온하 어닐링후, 350ml의 폴리에틸렌테레프탈레이프 18lb-in의 힘으로 병뚜껑을 잠근 상태에서 토크 메카를 이용하여 병뚜껑 나사가 뭉개질 때까지 더 돌린 후 측정하였다.
(3) 음료의 맛 테스트: 500g의 펠렛을 500ml의 플라스크에 넣고 생수로 채운 후 60℃ 오븐에서 48시간 방치, 24시간 자연 냉각한 다음 펠렛을 첨가하지 않은 생수와의 맛을 비교하였다. 맛의 평가에 대한 객관성 부여를 위해 동시험에 경험이 있는 5명의 실험자를 별도로 구성하여 평가하였다.
| 실시예 | 비교예 | ||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | ||
| 수지조성물(중량부) | HDPE 1 | 100 | 100 | 100 | - |
| HDPE 2 | - | - | - | 100 | |
| 실리카와 산화탄소 단량체를단위로 하는 고분자 | 0.25 | 0.35 | - | 0.35 | |
| 스테아릴아마이드 | - | - | 0.25 | - | |
| 페놀계 산화방지제* | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
| 포스파이트계 산화방지제** | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
| 칼슘스테아레이트 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
| 수지물성 | 용융지수(190℃, 2.16㎏) | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 0.38 |
| 밀도 | 0.952 | 0.952 | 0.952 | 0.958 | |
| 병뚜껑성능 | 밀봉토크 (lb-in) | 51 | 47 | 25 | 28 |
| 열림토크 (lb-in) | 13 | 17 | 23 | 24 | |
| 내열성 시험(89'C) | 음료 침출 없음 | 음료 침출 없음 | 음료 침출 있음 | 음료 침출 없음 | |
| 맛의 변화 | 없음 | 없음 | 없음 | 있음 |
*페놀계 산화방지제 : 펜타에리티리톨 테트라키스(3-(3,5디-t-부틸-4하이드록시페닐)프로피오네이트)
**포스파이트계 산화방지제 : 트리(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트
상기 표1의 결과로부터 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산)를 함유한 수지 조성물로부터 제조된 병뚜껑은 스테아릴아마이드를 사용한 비교예 1보다 우수한 밀봉토크와 병뚜껑을 회전하여 열때 적정한 열림토크를 유지하였다. 또한, 용융지수가 0.38g/10분, 밀도가 0.958g/㎤을 갖는 고밀도 폴리에틸렌 파우더(HDPE 2)를 사용한 비교실시예 2의 경우, 음료 침출에 의한 내용물의 맛의 변화를 확인할 수 있었다.
본 발명은 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산)를 물성 발현에 최적화된 함량만큼 고밀도 폴리에틸렌과 용융 혼련함으로써 마찰계수 감소에 의한 높은 밀봉토크와 적정한 병뚜껑 열림토크를 나타내고 내용물의 맛의 변화를 유발하지 않는 저취기 병뚜껑용 고밀도 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (4)
- (A) 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부; 및(B) 실리카와 산화탄소 단량체를 단위로 하는 고분자(실록산) 0.05 내지 0.50 중량부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 고밀도 폴리에틸렌(A)은 ASTM D1238에 따라 2.16kg의 하중으로 190℃에서 측정했을때, 0.4 내지 20 g/10분의 용융지수를 가지며, ASTM D1505에 의한 23 ℃에서의 밀도가 0.950g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 안료, 내산제, 및/또는 산화방지제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물.
- 제1항의 폴리에틸렌 수지 조성물로 제조된 병뚜껑.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030022870A KR20040089205A (ko) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 플라스틱 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| KR20040089205A true KR20040089205A (ko) | 2004-10-21 |
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ID=37370756
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| KR1020030022870A KR20040089205A (ko) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 플라스틱 병뚜껑용 폴리에틸렌 수지 조성물 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20040089205A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100723360B1 (ko) * | 2005-12-19 | 2007-05-30 | 삼성토탈 주식회사 | 외관 및 용기적재성이 우수한 고밀도 폴리에틸렌 수지조성물 |
-
2003
- 2003-04-11 KR KR1020030022870A patent/KR20040089205A/ko not_active Application Discontinuation
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