KR20160072947A

KR20160072947A - 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 의료 용기

Info

Publication number: KR20160072947A
Application number: KR1020140180803A
Authority: KR
Inventors: 맹영재
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-06-24

Abstract

본 발명의 한 구현에에 따르면, 폴리프로필렌 90 ~ 99 중량%와 메탈로센 촉매로 제조된 폴리에틸렌 1 ~ 10 중량%가 컴파운딩 된 폴리올레핀 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기의 폴리올레핀 수지 조성물을 사출연신중공성형 공정에 의해서 제조된 의료 용기를 제공한다.

Description

폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 의료 용기{Polyolefine resin composition and a medical container prepared therefrom}

본 발명은 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 의료 용기에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 사출연신중공성형 공정에서 사이클타임을 개선시키고 연신공정의 예열효율을 향상시킬 수 있는 폴리올레핀 수지 조성물과, 이를 이용하여 제조된 멸균 후 의료용기 규격에 적합한 낮은 추출성, 투명성, 충격성을 갖는 의료 용기에 관한 것이다.

종래의 의료용 수액용기는 유리병이 주종을 이루고 있었고, 현재에도 상당량 사용되고 있으나, 취급용이성, 물류비, 폐기용이성 등의 문제로 고분자를 이용한 수액용기가 증가하고 있다. 대표적으로 가볍고 부드러운 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride: PVC) 백 형태의 포장이 사용되고 있으나, PVC 백에 첨가된 가소제로 인한 안정성의 논란 및 환경 호르몬의 문제가 대두되어 비-PVC계 수액용기의 개발이 이루어지게 되었다.

이러한 의료용 포장용기에 사용되는 수지 조성물은 취급용이성과 사용 후 폐기용이성, 내용물의 오염 여부를 확인하기 위한 투명성, 생체 무해성, 기계적 물성, 고온 멸균성, 내충격성 등 다양한 물성이 요구된다.

그 중에서, 폴리올레핀의 폴리프로필렌 중합체는 취급이 용이하고 화학적으로 안정할 뿐 아니라, 121℃의 높은 멸균온도에서도 물성이 유지되는 내열성을 가지고 있다. 또한 투명성과 가공성이 우수하여 의료용 소재로 널리 활용되고 있다.

폴리프로필렌 의료용기는 사출연신중공성형(Injection Stretch Blow Molding: ISBM) 가공을 통해 주로 제조된다. 상기 방법은 사출성형으로 예비 성형품을 제조한 후, 그 예비 성형품을 원하는 형상으로 블로우에 의해 팽창시키는 단계로 이루어진다. 사출과 블로우 두 공정이 수행되는 과정에서 동일 기기에서 일어나면 1 단계 방법(Single-Stage Process), 다른 별도의 기기에서 일어나면 2 단계 방법(Two-Stage Process)으로 구별된다. 생산성의 이유로 2 단계 방법이 널리 이용되고 있다.

최근 사출연신중공성형(ISBM)에 대한 생산성을 높이기 위한 지속적인 노력으로 원료 및 생산설비 능력이 향상되어, 사출 캐비티(Cavity) 수가 2배 이상 증가하였으며 사출 사이클 타임 감소를 통한 생산성 증가도 꾀하고 있는 실정이다

이에 본 발명은 사출연신중공성형 공정에서 사이클타임을 개선시키고 연신공정의 예열효율을 향상시킬 수 있는 폴리올레핀 수지 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 개선된 폴리올레핀 조성물에 의해서 멸균 후 의료용기 규격에 적합한 낮은 추출성, 투명성, 충격성을 갖는 의료 용기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 첫번째 구현예에 따르면, 폴리올레핀 수지 조성물은 폴리프로필렌 약 90중량% 내지 약 99중량%와 메탈로센 촉매로 제조된 폴리에틸렌 약 1중량% 내지 약 10중량%가 컴파운딩 된 것으로 이루어진다.

본 발명의 두번째 구현예에 따르면, 상기의 폴리올레핀 수지 조성물을 사출연신중공성형 공정에 의해서 제조된 의료 용기를 제공하는 것으로 이루어진다.

본 발명에 따른 폴리올레핀 수지 조성물을 사용하여 의료용기를 제조할 경우, 사출연신중공성형 공정에서 사출공정의 사이클타임이 개선되며 연신공정의 예열효율이 향상된다. 또한 멸균 후 의료용기 규격에 적합한 낮은 추출성, 투명성, 충격성을 갖는 의료용기 제조가 가능하다.

이와 같은 본 발명을 다음에서 상세하게 설명하기로 하며, 다음의 실시예는 단지 예시하기 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 폴리올레핀 수지 조성물과 이를 이용하여 제조되는 의료 용기를 제공하기 위한 것으로 본 발명의 한 구현예에 따른 폴리올레핀 수지 조성물은 폴리프로필렌 약 90중량% 내지 약 99중량%와 메탈로센 촉매로 제조된 폴리에틸렌 약 1중량% 내지 약 10중량%로 이루어진다.

본 발명의 한 구현예에 따른 상기 폴리프로필렌은 프로필렌 단독 중합체 또는 프로필렌과 에틸렌, C4 ~ C10 알파올레핀의 랜덤 공중합체로부터 선택될 수 있다.

상기 폴리프로필렌은 용융지수(MI)가 1 ~ 20g/10분, 바람직하게는 2 ~ 10g/10분이다. 만일 상기 용융지수가 1 이하이면 사출 가공성이 저하되며, 20 이상이면 연신 가공성이 저하되어 적합하지 않다.

상기 폴리에틸렌은 메탈로센 촉매 하에서 제조된 중합체로, 일반적인 지글러나타 촉매 하에서 제조된 폴리에틸렌 대비 폴리프로필렌과의 상용성이 우수하여 투명성이 양호하며, 멸균 공정에서 낮은 추출특성을 보여 의료용으로 매우 적합하다.

메틸로센 촉매로는 프로필렌계 메탈로센 화합물, 및 유기 금속 화합물, 유기 알루미늄옥시 화합물 및 메탈로센 화합물과 반응하여 이온쌍을 형성할 수 있는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 화합물, 또한 필요에 따라 입자상 담체로 이루어지는 메탈로센 촉매이다.

본 발명의 한 구현예에서 적용되는 메탈로센 촉매하에서 제조된 폴리에틸렌은 C4 ~ C10 알파올레핀 중 선택되는 단량체와 에틸렌의 랜덤 공중합체로, 용융지수는 1 ~ 5g/10분, 바람직하게는 2 ~ 5g/10분이며, 밀도는 0.920 ~ 0.940g/㎤ 이다.

상기 메탈로센 촉매 하에서 제조된 폴리에틸렌의 함량이 만일 1중량% 미만이면 사출 사이클타임 개선효과가 없게 되고, 반대로 10중량%를 초과하면 내열성 및 투명성이 저하된다. 그리고, 용융지수가 1g/10분 미만이면 투명성이 저하되고, 5g/10분을 초과하면 사출 사이클타임 개선효과가 저하된다. 그리고 추가로 밀도가 0.920 g/㎤ 미만이면 사이클타임 개선효과가 없어지게 되며, 0.940g/㎤을 초과하면 투명성이 저하된다.

본 발명의 의료 용기용 폴리올레핀 수지 조성물은, 여러 가지 공지의 제조방법에 의해 얻을 수 있다. 예컨대, 미리 얻어진 상기 프로필렌계 중합체와 상기 메탈로센 촉매하에 제조된 폴리에틸렌 중합체를 상기 기재의 양으로, 필요에 따라 상기 중합체 또는 각종 첨가제를 배합하여, 예컨대, 헨쉘 믹서, 리본 블렌더, 범버리 믹서 등의 여러 가지 공지의 장치를 이용하여 컴파운딩하는 방법, 또는 컴파운딩한 후, 단축 압출기 또는 이축 압출기, 브라벤더 또는 롤 등의 여러 가지 공지의 혼련기를 사용하여, 용융 혼련하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 폴리올레핀 수지 조성물을 사용하여 의료용기를 제조할 경우, 수지의 결정화 속도가 향상되어 사출연신중공성형 공정에서 사출공정의 사이클타임이 개선되며 연신공정의 예열효율이 향상된다. 또한 메탈로센 폴리에틸렌이 폴리프로필렌 내에 미세하고 고르게 분포하여 멸균 후 의료용기 규격에 적합한 낮은 추출성, 투명성, 충격성을 갖는 의료용기를 제공할 수 있다.

이와 같은 본 발명을 다음의 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 하며, 다음의 실시예는 단지 예시하기 목적으로 본 발명이 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

MI가 7g/10분인 폴리프로필렌(PP) 95중량%, MI가 3.5 g/10분이고 밀도가 0.927 g/㎤ 인 메탈로센 촉매 하에서 제조된 폴리에틸렌(m-PE) 5중량%를 컴파운딩하여 폴리프로필렌 수지 시험원료를 준비하였다.

준비된 시험 원료를 사용하여 아래의 조건으로 프리폼 및 의료용기를 제조하였다.

- 프리폼 200 ㎖(26g, 16CVT)

- 사출온도 230 ~ 235℃

여기서 기재한 폴리프로필렌 수지의 물성, 가공성 및 그로부터 제조한 의료용기의 물성을 다음과 같은 방법으로 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.

- 헤이즈(Haze)는 두께 2t의 사출시편을 이용하여 측정하였다.

- 약전 용물물 시험(UV 흡수도)는 YBB00022002 규격에 의거하여 측정하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 폴리프로필렌을 90중량%, 메탈로센 촉매 하에서 제조된 폴리에틸렌을 10중량%를 컴파운딩하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

여기서 기재한 폴리프로필렌 수지의 물성, 가공성 및 그로부터 제조한 의료용기의 물성을 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 폴리프로필렌을 97중량%, 메탈로센 촉매 하에서 제조된 폴리에틸렌을 3중량%를 컴파운딩하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 폴리프로필렌을 100중량%를 컴파운딩하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 폴리프로필렌을 95중량%, 밀도가 0.935 g/㎤ 이고 용융지수가 5g/10분인 지글러나타 촉매로 제조된 폴리에틸렌(zn-PE)를 5중량%를 컴파운딩하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

표 1에 의하면, 실시예 1 내지 3의 수지 조성물이 투명성과 내충격성이 우수하고, 사출 사이클타임이 비교예 1과 2는 감소되었으며, 또한 약전 용출물 시험에서도 의료용기에 적합한 물성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다.

Claims

폴리올레핀 수지 조성물에 있어서,
폴리프로필렌 90중량% 내지 99 중량%와 메탈로센 촉매로 제조된 폴리에틸렌 1중량% 내지 10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 프로필렌 단독 중합체 또는 에틸렌, C4 ~ C10 알파 올레핀의 랜덤 중합체인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 용융지수가 1 ~ 20g/10분 또는 2 ~ 10g/10분인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 메탈로센 촉매로 제조된 폴리에틸렌은 C4 ~ C10 알파롤레핀 중 선택되는 단량체와 에틸렌의 랜덤 중합체인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 메탈로센 촉매로 제조된 폴리에틸렌은 용융지수가 1 ~ 5g/10분 또는 2 ~ 5g/10분이고, 밀도는 0.920 ~ 0.940 g/㎤인 것을 특징으로 하는 폴리우레핀 수지 조성물.
제1항에 따른 폴리올레핀 수지 조성물을 사출연신중공성형 공정에 의해서 제조된 것을 특징으로 하는 의료 용기.