WO2025110554A1 - 이축배향 필름용 고밀도 폴리에틸렌 수지 조성물 - Google Patents

이축배향 필름용 고밀도 폴리에틸렌 수지 조성물 Download PDF

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biaxially oriented
polyethylene resin
copolymer
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김용빈
조진주
오선형
최병두
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Definitions

  • the present invention relates to a polyethylene resin composition, and more particularly, to a high-density polyethylene resin composition for a biaxially oriented film.
  • the 3R movement is a representative global response to plastic environmental issues.
  • 3R consists of reducing usage (Reduce), using alternatives (Replace), and recycling and reuse (Recycle, Reuse).
  • BOPE bi-oriented polyethylene
  • BOPE can respond to plastic environmental issues related to single materials within recycling and reuse. Since BOPE is stretched biaxially in the MD (machine direction) and TD (transverse direction), it has superior transparency compared to general PE films, and the mechanical strength and impact resistance of the film are superior through orientation. In addition, since the thickness is reduced through biaxial stretching, there is also an advantage in that the amount of plastic products used can be reduced.
  • Korean Patent No. 0746253 discloses a polyethylene-based stretched film having excellent Elmendorf tear strength and being able to be stretched uniformly. However, it is difficult to obtain satisfactory stretching characteristics when biaxially stretched with the actually presented composition.
  • the present invention aims to provide a polyethylene resin composition for a biaxially oriented film which can be molded by a biaxial stretching machine and exhibits excellent stretching characteristics.
  • the present invention provides a polyethylene resin composition for a biaxially oriented film, comprising: (A) 60 to 95 wt% of a copolymer of ethylene and an olefin having 4 to 10 carbon atoms and having a density of 0.950 to 0.970 g/cm3; and (B) 5 to 40 wt% of a copolymer of ethylene and an olefin having 4 to 10 carbon atoms and having a density of 0.870 to 0.920 g/cm3; wherein the resin composition has a melt index (190°C, 2.16 kg load) of 0.5 to 3 g/10 min and a density of 0.925 to 0.955 g/cm3.
  • the resin composition provides a polyethylene resin composition for a biaxially oriented film, characterized in that the longitudinal and transverse tensile strengths measured by the following methods are 700 kgf/cm2 or more and 1,500 kgf/cm2 or more, respectively, the heat shrinkage rate is 5% or less, and the modulus of elasticity is 300 MPa or more and 600 MPa or more, respectively.
  • a biaxially stretched film having a thickness of 30 ⁇ m was manufactured under the conditions of a longitudinal stretch ratio of 5 to 6.5 times (preheating temperature of 114 to 118°C, stretching temperature of 105 to 116°C, and annealing temperature of 110°C) and a transverse stretch ratio of 9 times (preheating temperature of 134 to 156°C, stretching temperature of 116 to 130°C, and annealing temperature of 120 to 125°C) for a sheet molded with the above resin composition, and a biaxially stretched film specimen (10 x 10 cm) was heat treated in a convection oven at 100°C for 1 minute, and the reduced lengths in the longitudinal and transverse directions were measured to measure the shrinkage rate, and the specimen was tested using a tensile tester (model name: Instron4466) according to the regulations of ASTM D882 at a load cell of 100 N and a test speed of 500 mm/min. The tensile strength was measured as a condition, and the value corresponding to
  • a polyethylene resin composition having a specific level of melting index and density which is a mixture of a copolymer of ethylene and an olefin having 4 to 10 carbon atoms and having different densities within a certain range, can be provided as a polyethylene resin composition for a biaxially oriented film which can be molded by a biaxial stretching machine and has excellent stretching properties.
  • a polyethylene resin composition which is a mixture of a copolymer of ethylene and an olefin having 4 to 10 carbon atoms and different densities within a certain range but has a specific melting index and density, can be molded with a biaxial stretching machine and exhibits excellent stretching properties, in a situation where a composition exhibiting excellent stretching properties has not yet been suggested for replacing the layer previously used with BOPA or BOPET with BOPE and forming a single material, and this has led to the invention.
  • the present invention discloses a polyethylene resin composition for a biaxially oriented film, comprising: (A) 60 to 95 wt% of a copolymer of ethylene and an olefin having 4 to 10 carbon atoms and having a density of 0.950 to 0.970 g/cm3; and (B) 5 to 40 wt% of a copolymer of ethylene and an olefin having 4 to 10 carbon atoms and having a density of 0.870 to 0.920 g/cm3; wherein the resin composition is characterized in that it has a melt index (190°C, 2.16 kg load) of 0.5 to 3 g/10 min and a density of 0.925 to 0.955 g/cm3.
  • a melt index 190°C, 2.16 kg load
  • the (A) copolymer is a high-density polyethylene having a density of 0.950 to 0.970 g/cm3, preferably 0.955 to 0.960 g/cm3. If the density is outside the above range, biaxial stretching molding is difficult.
  • the above (A) copolymer may be a copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin such as propylene, 1-butene, 1-hexene, or 1-octene, and preferably, a copolymer of ethylene and 1-butene may be used, and the melt index (190° C., 2.16 kg load) may be 0.5 to 3 g/10 min, and preferably 0.6 to 1.5 g/10 min.
  • the polymerization method of the (A) copolymer is not particularly limited, and may be manufactured by any method such as a vapor phase method, a solution method, or a slurry method.
  • the above (A) copolymer may be included in an amount of 60 to 95 wt%, and preferably 70 to 90 wt%, of the entire resin composition. If the (A) copolymer content is outside the above range, the elongation properties may not be improved.
  • the (B) copolymer is a low-density polyethylene having a density of 0.870 to 0.920 g/cm3, preferably 0.880 to 0.910 g/cm3. If the density is outside the above range, biaxial stretching molding is difficult.
  • the above (B) copolymer may be a copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin such as propylene, 1-butene, 1-hexene, or 1-octene, and preferably a copolymer of ethylene and 1-butene or 1-octene may be used, and the melt index (190° C., 2.16 kg load) may be 3 to 30 g/10 min, and preferably 4 to 20 g/10 min.
  • the polymerization method of the (B) copolymer is not particularly limited, and may be manufactured by any method such as a vapor phase method, a solution method, or a slurry method.
  • the above (B) copolymer may be included in an amount of 5 to 40 wt% of the total resin composition, and preferably 10 to 30 wt%. If the (B) copolymer content is outside the above range, transparency and low-shrinkage properties are not improved, or surface properties deteriorate during sheet molding.
  • the melting index (190°C, 2.16 kg load) of the final resin composition may be 0.5 to 3 g/10 min, preferably 1 to 1.3 g/10 min, and the density may be 0.925 to 0.955 g/cm3, preferably 0.950 to 0.955 g/cm3.
  • the elongation characteristics can be improved by mixing a copolymer of ethylene and an olefin having 4 to 10 carbon atoms with different densities within a certain range and controlling the melting index and density of the final resin composition, and specifically, a polyethylene resin composition for a biaxially oriented film can be provided, wherein the tensile strengths in the longitudinal and transverse directions measured by the following methods are respectively 700 kgf/cm2 or more and 1,500 kgf/cm2 or more, preferably 1,000 kgf/cm2 or more and 2,000 kgf/cm2 or more, the heat shrinkage rate is respectively 5% or less and preferably 3% or less, and the modulus of elasticity is respectively 300 MPa or more and 600 MPa or more, preferably 800 MPa or more and 1,000 MPa or more.
  • a biaxially stretched film having a thickness of 30 ⁇ m was manufactured under the conditions of a longitudinal stretch ratio of 5 to 6.5 times (preheating temperature of 114 to 118°C, stretching temperature of 105 to 116°C, and annealing temperature of 110°C) and a transverse stretch ratio of 9 times (preheating temperature of 134 to 156°C, stretching temperature of 116 to 130°C, and annealing temperature of 120 to 125°C) for a sheet molded with the above resin composition, and a biaxially stretched film specimen (10 x 10 cm) was heat treated in a convection oven at 100°C for 1 minute, and the reduced lengths in the longitudinal and transverse directions were measured to measure the shrinkage rate, and the specimen was tested using a tensile tester (model name: Instron4466) according to the regulations of ASTM D882 at a load cell of 100 N and a test speed of 500 mm/min. The tensile strength was measured as a condition, and the value corresponding to
  • the polyethylene resin composition for a biaxially oriented film according to the present invention may contain general polyethylene additives for application to various purposes, and for example, an antioxidant, a heat and light stabilizer, an antistatic agent, a lubricant, an antiblocking agent, a preservative, a processing aid, a slip agent, an anti-adhesive agent, a pigment, a flame retardant, a foaming agent, etc. may be added in appropriate amounts and used.
  • general polyethylene additives for application to various purposes, and for example, an antioxidant, a heat and light stabilizer, an antistatic agent, a lubricant, an antiblocking agent, a preservative, a processing aid, a slip agent, an anti-adhesive agent, a pigment, a flame retardant, a foaming agent, etc.
  • the polyethylene resin composition for a biaxially oriented film according to the present invention can be manufactured by mixing and extruding the above components according to a conventional method known in the art.
  • the polyethylene resin composition for a biaxially oriented film can be manufactured by putting the above components into a twin-screw extruder and melt-mixing them.
  • copolymers shown in Table 1 below were mixed and placed in a twin-screw extruder, melt-mixed at 180 to 220°C, and a pellet-shaped polyethylene resin composition having the properties shown in Table 1 was prepared.
  • commercial products were prepared.
  • a biaxially stretched film having a thickness of 30 ⁇ m is manufactured under the conditions of a longitudinal stretching ratio of 5 to 6.5 times (preheating temperature 114 to 118°C, stretching temperature 105 to 116°C, and annealing temperature 110°C) and a transverse stretching ratio of 9 times (preheating temperature 134 to 156°C, stretching temperature 116 to 130°C, and annealing temperature 120 to 125°C), and the maximum stretching ratio of the film is confirmed by controlling the Stretching Ratio in the biaxial stretching machine, and the shrinkage ratio is measured by measuring the reduced lengths in the longitudinal and transverse directions after heat treatment for 1 minute in a convection oven at 100°C for a biaxially stretched film specimen (10 x 10 cm), and the specimen is subjected to a heat treatment according to the regulations of ASTM D882.
  • the tensile strength was measured using a tensile tester (model name: Instron4466) with a load cell of 100 N and a test speed of 500 mm/min. The value corresponding to the tangent slope within the initial linear region was extracted from the stress-strain curve obtained through the above measurement method and digitized as the elastic modulus.

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Abstract

이축연신기로 성형 가능하고 우수한 연신 특성을 나타내는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물이 개시된다. 본 발명은 (A) 밀도가 0.950 내지 0.970 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 60 내지 95 중량%; 및 (B) 밀도가 0.870 내지 0.920 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 5 내지 40 중량%;를 포함하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로서, 상기 수지 조성물은 용융지수(190℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 3 g/10min이고, 밀도가 0.925 내지 0.955 g/㎤인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.

Description

이축배향 필름용 고밀도 폴리에틸렌 수지 조성물
본 발명은 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이축배향 필름용 고밀도 폴리에틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.
본 출원은 2023년 11월 21일자로 출원된 대한민국 특허출원 제10-2023-0162633호에 대한　우선권　및 이익을 주장하며, 이 출원은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
플라스틱 사용으로 발생하는 환경 문제는 단연 어제 오늘의 일이 아니며 지속적인 관심을 가지고 해결해야 할 문제로 여겨지고 있다. 특히 COVID-19 팬데믹 사태를 겪은 이후 무분별한 포장용기 사용으로 인해 더욱 더 부각된 환경 문제는 기업을 넘어 일반 소비자들에게도 경각심을 불러 일으켰다. 관련하여 플라스틱 제조 업종은 해양 플라스틱 문제를 비롯하여 새로운 환경 문제가 등장함에 따라 관련된 시장 환경에 예민하게 반응하고 있다. 그 중 사용량이 많은 용기 포장 소재도 예외는 아니며, 단순히 생산에만 그치지 않고 플라스틱 폐기물과 온실가스 감출 등 환경 문제에 대한 대응이 요구되고 있다. 이러한 요구에 플라스틱 제조 관련 기업들은 환경 부담을 줄일 수 있는 소재 개발 필요성을 인지하고, 전 세계적으로 리사이클을 전제로 단일소재(Uni-Material) 관련 제품과 이산화탄소(CO2) 감축에 기여하는 바이오 플라스틱 개발 움직임이 활발해지고 있다.
플라스틱 환경 이슈에 대한 전세계적인 대응 방안에는 3R 움직임이 대표적이다. 3R이란, 사용량 저감(Reduce), 대체재 사용(Replace), 재활용 및 재사용(Recycle, Reuse)으로 구성되어 있고, BOPE(bi-oriented polyethylene)는 그 중 재활용, 재사용 내에서 단일소재 관련하여 플라스틱 환경 이슈에 대응할 수 있다. BOPE는 MD(machine direction) 및 TD(transverse direction) 방향으로 이축 연신되기 때문에 일반 PE 필름에 비해서 투명성이 우수하고, 배향을 통해 필름의 기계적 강도 및 내충격성이 우수하다. 또한 이축 연신을 통해 두께가 얇아지기 때문에 플라스틱 제품의 사용량을 저감할 수 있다는 이점도 있다. 한편, 이축 배향용 필름에 있어서도 종래 BOPA(biaxially oriented polyamide)나 BOPET(biaxially oriented polyethylene terephthalate)로 사용하던 층을 BOPE(biaxially oriented polyethylene)로 대체하여 단일소재화 할 경우 이러한 개발 동향에 부합할 수 있으나, 아직까지 이축연신기로 성형 가능하고, 재활용이 용이하도록 1급지(인쇄면)로 사용할 수 있는 폴리에틸렌으로서 만족스러운 연신 특성을 나타낸 사례는 제시되지 않고 있다.
한국 등록특허 제0746253호는 엘먼도르프 인열 강도가 우수하고, 균일하게 연신하는 것이 가능한 폴리에틸렌계 연신 필름을 개시하고 있으나, 실제 제시된 조성으로 이축연신 시 만족스러운 연신 특성을 얻기 어렵다.
본 발명은 이축연신기로 성형 가능하고 우수한 연신 특성을 나타내는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (A) 밀도가 0.950 내지 0.970 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 60 내지 95 중량%; 및 (B) 밀도가 0.870 내지 0.920 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 5 내지 40 중량%;를 포함하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로서, 상기 수지 조성물은 용융지수(190℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 3 g/10min이고, 밀도가 0.925 내지 0.955 g/㎤인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 수지 조성물은 하기 방법으로 측정된 종방향 및 횡방향의 인장강도가 각각 700 kgf/㎠ 이상 및 1,500 kgf/㎠ 이상이고, 열수축률이 각각 5% 이하이고, 탄성계수(Modulus of Elasticity)가 각각 300 MPa 이상 및 600 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
[측정방법]
상기 수지 조성물로 성형된 시트에 대하여 종방향 연신비 5 내지 6.5배(예열 온도 114 내지 118℃, 연신 온도 105 내지 116℃ 및 어닐링 온도 110℃), 횡방향 연신비 9배(예열 온도 134 내지 156℃, 연신 온도 116 내지 130℃ 및 어닐링 온도 120 내지 125℃) 조건으로 두께 30 ㎛의 이축연신 필름을 제조하고, 이축연신 필름 시편(10 x 10 cm)에 대하여 100℃의 컨벡션 오븐(Convection Oven)에서 열처리 1분 후 종방향 및 횡방향의 줄어든 길이를 측정하여 수축률을 측정하고, 상기 시편에 대하여 ASTM D882의 규정에 따라 인장시험기(모델명 : Instron4466)를 이용하여 로드 셀(Load cell) 100 N 및 시험속도 500 mm/min 조건으로 인장강도를 측정하고, 상기 측정 방법을 통해 얻어진 Stress-strain curve에서 초기 선형 영역 내 탄젠트 기울기에 해당하는 값을 추출하여 이를 탄성계수로 수치화하였다.
본 발명에 따르면 일정 범위로 밀도가 상이한 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체를 혼합하되 특정 수준의 용융지수 및 밀도를 갖는 폴리에틸렌 수지 조성물로서, 이축연신기로 성형 가능하고 우수한 연신 특성을 갖는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명자들은 종래 BOPA나 BOPET로 사용하던 층을 BOPE로 대체하여 단일소재화함에 있어 아직까지 우수한 연신 특성을 나타내는 조성이 제시되지 않고 있는 상황에서, 일정 범위로 밀도가 상이한 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체를 혼합하되 특정 수준의 용융지수 및 밀도를 갖는 폴리에틸렌 수지 조성물의 경우 이축연신기로 성형 가능하고 우수한 연신 특성을 나타내는 것을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서, 본 발명은 (A) 밀도가 0.950 내지 0.970 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 60 내지 95 중량%; 및 (B) 밀도가 0.870 내지 0.920 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 5 내지 40 중량%;를 포함하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로서, 상기 수지 조성물은 용융지수(190℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 3 g/10min이고, 밀도가 0.925 내지 0.955 g/㎤인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 개시한다.
본 발명에서 상기 (A) 공중합체는 고밀도 폴리에틸렌으로서, 밀도가 0.950 내지 0.970 g/㎤이고, 바람직하게는 0.955 내지 0.960 g/㎤일 수 있다. 밀도가 상기 범위를 벗어날 경우 이축연신 성형이 어렵다.
또한 상기 (A) 공중합체는 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 α-올레핀과의 공중합체가 사용될 수 있고, 바람직하게는 에틸렌과 1-부텐의 공중합체가 사용될 수 있으며, 용융지수(190℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 3 g/10min일 수 있고, 바람직하게는 0.6 내지 1.5 g/10min일 수 있다. 에틸렌과의 공중합되는 공단량체로 1-부텐 이외의 α-올레핀을 사용하여 제조된 공중합체를 적용하거나, 용융지수가 상기 범위를 벗어날 경우 저수축 특성을 향상시키는 데 한계가 있거나, 이축연신 성형이 어려울 수도 있다. (A) 공중합체의 중합 방법은 특별히 한정하지 않으며, 기상법, 솔루션법, 슬러리법 등 어느 방법으로도 제조할 수 있다.
상기 (A) 공중합체는 전체 수지 조성물 중에 60 내지 95 중량% 함량으로 포함되고, 바람직하게는 70 내지 90 중량% 함량으로 포함될 수 있다. (A) 공중합체 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 연신 특성이 향상되지 않을 수 있다.
본 발명에서 상기 (B) 공중합체는 저밀도 폴리에틸렌으로서, 밀도가 0.870 내지 0.920 g/㎤이고, 바람직하게는 0.880 내지 0.910 g/㎤일 수 있다. 밀도가 상기 범위를 벗어날 경우 이축연신 성형이 어렵다.
상기 (B) 공중합체는 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 α-올레핀과의 공중합체가 사용될 수 있고, 바람직하게는 에틸렌과 1-부텐 또는 1-옥텐의 공중합체가 사용될 수 있으며, 용융지수(190℃, 2.16 kg 하중)가 3 내지 30 g/10min일 수 있고, 바람직하게는 4 내지 20 g/10min일 수 있다. 에틸렌과의 공중합되는 공단량체로 1-부텐 및 1-옥텐 이외의 α-올레핀을 사용하여 제조된 공중합체를 적용하거나, 용융지수가 상기 범위를 벗어날 경우 연신 특성을 향상시키는 데 한계가 있거나, 이축연신 성형이 어려울 수도 있다. (B) 공중합체의 중합 방법은 특별히 한정하지 않으며, 기상법, 솔루션법, 슬러리법 등 어느 방법으로도 제조할 수 있다.
상기 (B) 공중합체는 전체 수지 조성물 중에 5 내지 40 중량% 함량으로 포함되고, 바람직하게는 10 내지 30 중량% 함량으로 포함될 수 있다. (B) 공중합체 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 역시 투명성 및 저수축 특성이 향상되지 않거나, 시트 성형 시 표면 특성이 저하된다.
상기와 같은 (A) 공중합체 및 (B) 공중합체의 혼합에 따라 최종 수지 조성물의 용융지수(190℃, 2.16 kg 하중)는 0.5 내지 3 g/10min, 바람직하게는 1 내지 1.3 g/10min일 수 있고, 밀도는 0.925 내지 0.955 g/㎤, 바람직하게는 0.950 내지 0.955 g/㎤일 수 있다.
본 발명에서는 일정 범위로 밀도가 상이한 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체를 혼합하고, 최종 수지 조성물의 용융지수 및 밀도 조절을 통해 연신 특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였으며, 구체적으로 하기 방법으로 측정된 종방향 및 횡방향의 인장강도가 각각 700 kgf/㎠ 이상 및 1,500 kgf/㎠ 이상, 바람직하게는 1,000 kgf/㎠ 이상 및 2,000 kgf/㎠ 이상이고, 열수축률이 각각 5% 이하, 바람직하게는 3% 이하이고, 탄성계수(Modulus of Elasticity)가 각각 300 MPa 이상 및 600 MPa 이상, 바람직하게는 800 MPa 이상 및 1,000 MPa 이상인 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공할 수 있게 된다.
[측정방법]
상기 수지 조성물로 성형된 시트에 대하여 종방향 연신비 5 내지 6.5배(예열 온도 114 내지 118℃, 연신 온도 105 내지 116℃ 및 어닐링 온도 110℃), 횡방향 연신비 9배(예열 온도 134 내지 156℃, 연신 온도 116 내지 130℃ 및 어닐링 온도 120 내지 125℃) 조건으로 두께 30 ㎛의 이축연신 필름을 제조하고, 이축연신 필름 시편(10 x 10 cm)에 대하여 100℃의 컨벡션 오븐(Convection Oven)에서 열처리 1분 후 종방향 및 횡방향의 줄어든 길이를 측정하여 수축률을 측정하고, 상기 시편에 대하여 ASTM D882의 규정에 따라 인장시험기(모델명 : Instron4466)를 이용하여 로드 셀(Load cell) 100 N 및 시험속도 500 mm/min 조건으로 인장강도를 측정하고, 상기 측정 방법을 통해 얻어진 Stress-strain curve에서 초기 선형 영역 내 탄젠트 기울기에 해당하는 값을 추출하여 이를 탄성계수로 수치화하였다.
본 발명에 따른 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에는 다양한 용도로 적용되기 위해 일반적인 폴리에틸렌 첨가제를 첨가할 수 있으며, 예컨대, 산화방지제, 열 및 광 안정제, 대전방지제, 윤활제, 블로킹 방지제, 방부제, 가공조제, 슬립제, 점착방지제, 안료, 난연제, 발포제 등을 적당량 첨가하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물은 당 업계에 알려진 통상의 방법에 따라 상기 성분들을 혼합 및 압출하여 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 성분들을 2축 압출기에 투입하여 용융 혼련하여 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 실시예 및 비교예에서 밀도 및 용융지수는 하기 방법에 따라 측정되었다.
[측정 방법]
(1) 밀도(Density)
ASTM D1505에 준하여 측정하였다.
(2) 용융지수(MI, Melt Index)
ASTM D1238에 준하여 190℃ 및 2.16 kg 하중 조건에서 측정하였다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 나타낸 공중합체를 혼합하여 2축 압출기에 투입하여 180 내지 220℃ 조건에서 용융 혼련하고, 표 1에 나타낸 물성의 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하였다. 비교예의 경우 상용품을 준비하였다.
시험예
상기 제조 또는 준비된 폴리에틸렌 수지 조성물에 대하여 하기 방법으로 연신 필름 제조 및 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[필름 물성]
상기 수지 조성물을 이용하여 최대 260℃로 설정된 압출기를 이용하여 시트를 성형한 후, 시트에 대하여 종방향 연신비 5 내지 6.5배(예열 온도 114 내지 118℃, 연신 온도 105 내지 116℃ 및 어닐링 온도 110℃), 횡방향 연신비 9배(예열 온도 134 내지 156℃, 연신 온도 116 내지 130℃ 및 어닐링 온도 120 내지 125℃) 조건으로 두께 30 ㎛의 이축연신 필름을 제조하여, 필름의 최대 연신비는 이축연신기 내 Stretching Ratio 조절을 통해 확인하고, 이축연신 필름 시편(10 x 10 cm)에 대하여 100℃의 컨벡션 오븐(Convection Oven)에서 열처리 1분 후 종방향 및 횡방향의 줄어든 길이를 측정하여 수축률을 측정하고, 상기 시편에 대하여 ASTM D882의 규정에 따라 인장시험기(모델명 : Instron4466)를 이용하여 로드 셀(Load cell) 100 N 및 시험속도 500 mm/min 조건으로 인장강도를 측정하고, 상기 측정 방법을 통해 얻어진 Stress-strain curve에서 초기 선형 영역 내 탄젠트 기울기에 해당하는 값을 추출하여 이를 탄성계수로 수치화하였다.
Figure PCTKR2024017049-appb-img-000001
표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 일정 범위로 밀도가 상이한 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체를 혼합하되 특정 수준의 용융지수 및 밀도를 갖는 폴리에틸렌 수지 조성물로 제조된 이축연신 필름의 경우(실시예 1 내지 6) 최대 연신비 MD 방향 5 내지 6.5배 및 TD 방향 9배로서 우수한 연신 특성을 가지면서도 기계적 특성 및 내열수축성이 우수하고, 특히, 밀도가 0.950 내지 0.955 g/cm3 범위 내 및 용융지수가 1 내지 1.3의 범위인 이상적인 조건일 경우(실시예 5 및 6)에는 기계적 특성 및 내열수축성의 물성 밸런스가 극적으로 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이에 대하여, 비교예에 따른 상용품의 경우 그 구체적인 조성은 알 수 없으나 밀도가 다소 낮고 용융지수가 다소 높은데, 인장강도는 우수한 편이나, 탄성계수가 낮고 열수축률이 높아 인쇄 공정에서 열세한 특성을 가지게 되는 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

  1. (A) 밀도가 0.950 내지 0.970 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 60 내지 95 중량%; 및
    (B) 밀도가 0.870 내지 0.920 g/㎤인, 에틸렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀과의 공중합체 5 내지 40 중량%;
    를 포함하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로서,
    상기 수지 조성물은 용융지수(190℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 3 g/10min이고, 밀도가 0.925 내지 0.955 g/㎤인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 하기 방법으로 측정된 종방향 및 횡방향의 인장강도가 각각 700 kgf/㎠ 이상 및 1,500 kgf/㎠ 이상이고, 열수축률이 각각 5% 이하이고, 탄성계수(Modulus of Elasticity)가 각각 300 MPa 이상 및 600 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 이축배향 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물:
    [측정방법]
    상기 수지 조성물로 성형된 시트에 대하여 종방향 연신비 5 내지 6.5배(예열 온도 114 내지 118℃, 연신 온도 105 내지 116℃ 및 어닐링 온도 110℃), 횡방향 연신비 9배(예열 온도 134 내지 156℃, 연신 온도 116 내지 130℃ 및 어닐링 온도 120 내지 125℃) 조건으로 두께 30 ㎛의 이축연신 필름을 제조하고, 이축연신 필름 시편(10 x 10 cm)에 대하여 100℃의 컨벡션 오븐(Convection Oven)에서 열처리 1분 후 종방향 및 횡방향의 줄어든 길이를 측정하여 수축률을 측정하고, 상기 시편에 대하여 ASTM D882의 규정에 따라 인장시험기(모델명 : Instron4466)를 이용하여 로드 셀(Load cell) 100 N 및 시험속도 500 mm/min 조건으로 인장강도를 측정하고, 상기 측정 방법을 통해 얻어진 Stress-strain curve에서 초기 선형 영역 내 탄젠트 기울기에 해당하는 값을 추출하여 이를 탄성계수로 수치화하였다.
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