KR101634456B1 - 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 제조하는 방법과 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 필름 - Google Patents

폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 제조하는 방법과 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 필름 Download PDF

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Abstract

연포장 필름의 내층 필름으로 실런트로서의 필름 성형 안정성이 우수하고, 저온 열봉합성과 투명도가 뛰어나며, 필름 생산 시 압출기의 모터 압력이 낮아 생산성이 우수한 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물이 개시된다. 본 발명은 (A) 하기 (a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 (b) 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어진 혼합 수지 50~90중량%; 및 (B) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~3g/10분 및 밀도가 0.870~0.900g/㎤인 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지 10~50중량%;를 포함하는 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
(a) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.7~1.9g/10분, 밀도가 0.910~0.930g/㎤, TREF 분획도표에서 40℃ 이하의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 60개(C4/1000CH2) 이하, 70~80℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 25~5개(C4/1000CH2) 및 80~90℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5개(C4/1000CH2) 이상인 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 70~90중량%.
(b) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5g/10분, 밀도가 0.918~0.928g/㎤ 및 단봉분자량 분포를 가지고 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 10~30중량%.

Description

폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 제조하는 방법과 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 필름{POLYETHYLENE COMPOSITIONS AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND POLYETHYLENE FILM HAVING THE SAME COMPOSITIONS}
본 발명은 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 제조하는 방법과 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연포장 필름의 내층 필름으로 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 제조하는 방법과 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 필름에 관한 것이다.
폴리에틸렌은 포장용 필름, 파이프, 병, 용기 등 다양한 용도에 널리 사용되는 범용 고분자로서 밀도에 따라 크게 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)으로 분류된다.
연포장 제품에 사용되는 필름은 포장되는 내용물에 따라 열접착 적합성, 방습성, 가스차단성, 내한성, 내열성, 인쇄 적합성 등의 목적에 부합할 수 있도록 적층 필름으로 구성되어 있다.
연포장 필름은 용도에 따라 폴리에틸렌 필름과 알루미늄박, 종이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 나일론 필름 등과 적층 필름을 형성하여 목적에 부합하는 최종 필름을 만들며, 이때 폴리에틸렌 필름은 내측면에 사용하여 실런트로서 사용되고 있다.
종래 저밀도 폴리에틸렌을 사용하여 실런트로서 양호한 특성을 가지고 있지만, 열접착 강도가 떨어지고 열접착 온도를 낮추는데 한계가 있으며, 고밀도 폴리에틸렌을 사용 시에는 양호한 열접착 강도를 가지지만 저밀도 폴리에틸렌보다 필름의 투명성이 떨어지고 열접착 온도가 높아 가공 시 문제가 발생한다.
선형 저밀도 폴리에틸렌 또한 열접착 온도를 낮추는데 한계가 있고 필름의 투명성이 좋지 않고, 필름 성형, 특히 인플레이션 성형의 경우 선형 저밀도 폴리에틸렌 구조 특성으로 인해 압출기 모터 부하가 저밀도 폴리에틸렌보다 높고 광폭의 필름 성형 시 버블이 불안정한 문제가 있다.
일본공개특허 제1996-269257호는 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE)과 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌의 혼합 조성물을 이용하여 제조되는 적층 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물에 관해 언급하고 있으나, 필름 성형성, 안정성, 저온 열봉합성 특성 및 필름의 투명성 개선에 한계가 있다.
한국등록특허 제0203444호는 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 촉매로 제조된 폴리에틸렌으로 제조되는 필름에 관해 개시하고 있으나, 수축 필름용 수지 조성물로서 수축 필름 제조에 주안점을 두고 있고, 실런트 필름으로의 용도에 관해서는 언급하지 않고 있다.
한국등록특허 제0996419호는 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌의 혼합 조성물 및 조성물로 제조된 필름에 관해 개시하고 있으나, 저온 열봉합 특성에 문제가 있다.
한국공개특허 제2003-0019454호는 선형 저밀도 폴리에틸렌와 메탈로센 촉매로 제조된 초저밀도 폴리에틸렌의 혼합 조성물 및 조성물로 제조된 필름에 관해 개시하고 있으나, 필름 성형 안정성 및 필름의 투명도 개선에 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 연포장 필름의 내층 필름으로 실런트로서의 필름 성형 안정성이 우수하고, 저온 열봉합성과 투명도가 뛰어나며, 필름 생산 시 압출기의 모터 압력이 낮아 생산성이 우수한 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공하고자 한다.
또한 상기 수지 조성물을 이용하여 제조되는 연포장 실런트 필름을 제공하고자 한다.
또한 상기 우수한 특성을 갖는 수지 조성물을 제조할 수 있는 최적의 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제 해결을 위하여 본 발명은, (A) 하기 (a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 (b) 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어진 혼합 수지 50~90중량%; 및 (B) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~3g/10분 및 밀도가 0.870~0.900g/㎤인 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지 10~50중량%;를 포함하는 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
(a) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.7~1.9g/10분, 밀도가 0.910~0.930g/㎤, TREF 분획도표에서 40℃ 이하의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 60개(C4/1000CH2) 이하, 70~80℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 25~5개(C4/1000CH2) 및 80~90℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5개(C4/1000CH2) 이상인 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 70~90중량%.
(b) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5g/10분, 밀도가 0.918~0.928g/㎤ 및 단봉분자량 분포를 가지고 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 10~30중량%.
또한 상기 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 8% 이하이고, 열봉합 특성이 95℃(압력 2㎏/㎤, 시간 1초) 이하에서 1kgf 이상의 열접착 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
상기 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 조성물로부터 제조된 폴리에틸렌의 실런트 필름을 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 (a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 압출기에 투입하는 단계; 상기 (b) 저밀도 폴리에틸렌 수지를 상기 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 투입하는 단계; 상기 (B) 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지를 상기 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 투입하는 단계; 및 상기 압출기에서 150~230℃ 온도에서 용융상태로 혼합하여 펠렛상의 실런트 필름용 폴리에틸렌 조성물을 제조하는 단계;를 포함하여, 상기 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 8% 이하이고, 열봉합 특성이 95℃(압력 2㎏/㎤, 시간 1초) 이하에서 1kgf 이상의 열접착 강도를 갖는 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 연포장 필름의 실런트 필름으로 적용 시 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지, 저밀도 폴리에틸렌 수지와 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지 조성물을 최적 조성으로 조합함으로써, 종래 실런트 필름 조성물보다 광폭 필름 성형 안정성, 투명도 및 저온 열봉합 특성이 우수한 필름을 제조할 수 있도록 한다.
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 발명에 따른 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물은 (A) 하기 (a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 (b) 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어진 혼합 수지 50~90중량%; 및 (B) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~3g/10분 및 밀도가 0.870~0.900g/㎤인 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지 10~50중량%;를 포함한다.
(a) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.7~1.9g/10분, 밀도가 0.910~0.930g/㎤, TREF 분획도표에서 40℃ 이하의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 60개(C4/1000CH2) 이하, 70~80℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 25~5개(C4/1000CH2) 및 80~90℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5개(C4/1000CH2) 이상인 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 70~90중량%.
(b) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5g/10분, 밀도가 0.918~0.928g/㎤ 및 단봉분자량 분포를 가지고 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 10~30중량%.
이하, 본 발명을 구성하는 각 성분에 대해 상세히 설명한다.
(A) (a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 (b) 저밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합 수지
(a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지
본 발명에서 선형 저밀도 폴리에틸렌은 지글러-나타 촉매를 사용하고, 에틸렌 단독 중합, 에틸렌과 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 등의 알파-올레핀과의 공중합에 의해 얻을 수 있다. 중합 방법은 특별히 한정하지 않으며, 기상법, 솔류션법, 슬러리법 등 어느 방법을 사용해서도 제조할 수 있다.
상기 선형 저밀도 폴리에틸렌은 용융지수(ASTM D1238, 온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 0.5~3.5g/10분이고, 바람직하게는 0.7~2.7g/10분일 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.5g/10분 미만일 경우 성형성이 저하될 수 있고, 용융지수가 3.5g/10분을 초과할 경우 필름 성형 후 버블안정성이 저하될 수 있다.
또한 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌의 밀도는 0.910~0.930g/㎤이고, 바람직하게는 0.915~0.925g/㎤일 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌의 밀도가 0.910g/㎤ 미만일 경우 제품의 과도한 끈적임(sticky)으로 인해 필름 성형 후 필름끼리 달라붙는 경향이 있어 마찰 특성 및 투명도가 저하될 수 있고, 밀도가 0.930g/㎤을 초과할 경우 필름의 다트(Dart) 충격강도가 저하되고, 열접착 온도가 상승될 수 있다.
또한 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌은 TREF 분획도표에서 40℃ 이하의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 60개(C4/1000CH2) 이하이고, 70~80℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5~25개(C4/1000CH2)이며, 80~90℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5개(C4/1000CH2) 이상이다. 40℃ 이하의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 60개(C4/1000CH2) 이상일 경우 필름끼리 달라붙어 마찰 특성이 저하될 될 수 있다. 또한 70~80℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5개(C4/1000CH2) 미만일 경우 다트(Dart) 충격강도가 저하될 수 있고, 25개(C4/1000CH2) 이상일 경우 선형 저밀도 폴리에틸렌의 제조단가가 높아질 수 있다. 또한 80~90℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5개(C4/1000CH2) 미만일 경우 선형 저밀도 폴리에틸렌의 과도한 끈적임(sticky)으로 인해 필름의 마찰 특성이 심해질 수 있다.
본 발명에서 (A) 혼합 수지 중량 기준으로 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 함량 비율은 70~90중량%이고, 전체 폴리에틸렌 수지 조성물 총 중량 기준으로 35~81중량%이다. 선형 저밀도 폴리에틸렌의 함량 비율이 낮을 경우 폴리에틸렌 필름의 다트(Dart) 충격강도가 저하될 수 있고, 함량 비율이 과도하게 높을 경우 폴리에틸렌 필름의 투명성이 저하되고, 열접착 온도가 상승될 수 있다.
(b) 저밀도 폴리에틸렌
본 발명에서 저밀도 폴리에틸렌은 용융지수(ASTM D1238, 온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 0.5~5g/10분이고, 바람직하게는 1~4g/10분일 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.5g/10분 미만일 경우 필름 성형기의 압출 부하가 커질 수 있고, 용융지수가 5g/10분을 초과할 경우 저밀도 폴리에틸렌은 필름의 버블안정성 및 열접착 강도가 저하될 수 있다.
상기 저밀도 폴리에틸렌의 밀도는 0.918~0.928g/㎤이고, 바람직하게는 0.920~0.925g/㎤일 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌의 밀도가 0.918g/㎤ 미만일 경우 제품의 과도한 끈적임(sticky)으로 인해 마찰 특성이 저하될 수 있고, 0.928g/㎤을 초과할 경우 필름의 투명성이 저하될 수 있다.
또한 상기 저밀도 폴리에틸렌의 분자량 분포 곡선은 단봉 분포를 가진다. 단봉분자량 분포는 본 발명의 목적상 분자량 분포가 최대치 외에 다른 변곡점이 없는 것을 의미한다. 저밀도 폴리에틸렌의 분자량 분포가 단일봉 이외의 쌍봉 혹은 삼봉 등 변곡점이 많은 분포를 가지면 선형 저밀도 폴리에틸렌과 블렌드할 경우 투명성이 저하될 수 있다.
또한 상기 저밀도 폴리에틸렌은 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 것이다. 고압 오토클레이브 프로세스로 제조된 저밀도 폴리에틸렌은 선형 저밀도 폴리에틸렌과 블렌드할 경우 투명성이 떨어질 수 있다.
본 발명에서 (A) 혼합 수지 중량 기준으로 상기 저밀도 폴리에틸렌 함량 비율은 10~30중량%이고, 전체 폴리에틸렌 수지 조성물 총 중량 기준으로 5~27중량%이다. 저밀도 폴리에틸렌의 함량 비율이 낮을 경우 폴리에틸렌 필름의 투명성이 저하되고, 인플레이션 필름 성형 시 버블 불안정이 발생할 수 있고, 함량 비율이 과도하게 높을 경우 폴리에틸렌 필름의 다트(Dart) 충격강도와 열접착 강도가 저하될 수 있다.
(B) 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지
본 발명에서 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌은 용융지수(ASTM D1238, 온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 0.5~3.0g/10분이고, 바람직하게는 0.8~1.5g/10분일 수 있다. 초저밀도 폴리에틸렌 용융지수가 0.5g/10분 미만일 경우 필름 성형기의 압출 부하가 커질 수 있고, 용융지수가 3.0g/10분을 초과할 경우 초저밀도 폴리에틸렌은 인플레이션 필름 성형 시 버블 안정성과 열접착 강도가 저하될 수 있다.
상기 초저밀도 폴리에틸렌의 밀도는 0.870~0.900g/㎤이고, 바람직하게는 0.880~0.895g/㎤일 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌의 밀도가 0.870g/㎤ 미만일 경우 제품의 열접착 강도와 다트(Dart) 충격강도가 저하 및 필름의 끈적임 현상이 나타날 수 있고, 밀도가 900g/㎤를 초과할 경우 열접착 온도가 상승할 수 있다.
상기 초저밀도 폴리에틸렌은 메탈로센 촉매를 사용하고, 에틸렌 단독 중합, 에틸렌과 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 등의 알파-올레핀과의 공중합에 의해 얻을 수 있다. 중합 방법은 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 솔류션법으로 제조할 수 있다.
본 발명에서 전체 폴리에틸렌 수지 조성물 총 중량 기준으로 초저밀도 폴리에틸렌의 함량 비율은 10~50중량%이다. 초저밀도 폴리에틸렌의 함량 비율이 10중량% 미만일 경우 실런트 필름의 열접착 온도가 높아질 수 있고, 50중량%를 초과할 경우 인플레이션 필름 성형 시 버블이 불안정하고 열접착 강도가 저하되며, 폴리에틸렌 조성물 가격을 상승시킬 수 있다.
본 발명에서는 다양한 폴리에틸렌 필름에 적용하기 위해 일반적인 폴리에틸렌 첨가제를 본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물에 첨가할 수 있다. 예컨대, 색소 마스터배치, 산화방지제, 열 및 광 안정제, 대전방지제, 윤활제, 블록킹 방지제, 방부제, 가공조제, 슬립제, 점착방지제, 안료, 난연제, 발포제 등을 첨가할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 특정 조성 내지 물성의 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌이 조합된 수지 조성물로부터 일반적인 필름 성형방법을 이용하여 필름의 버블안정성, 열봉합 특성, 투명성 등이 우수한 필름을 제조하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 방법은 압출기에 상기 특정의 선형 저밀도 폴리에틸렌을 투입하고, 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 상기 특정의 저밀도 폴리에틸렌과 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌을 투입하여, 압출기 내에서 용융상태로 혼합하여 펠렛상의 폴리에틸렌 조성물을 제조하는 것을 통해 수행된다. 여기서, 폴리에틸렌 조성물을 용융 혼합할 때의 온도는 150~230℃로 한다. 폴리에틸렌 조성물을 단순 드라이 블렌드하여 필름을 제조할 경우 폴리에틸렌 조성물의 분산성이 떨어져 투명성, 저온 열봉합 특성 및 충격강도가 저하될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예 및 비교예에 있어서는 하기 표 1 내지 표3에 따른 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 초저밀도 폴리에틸렌을 사용하였다.
Figure 112014111980649-pat00001
Figure 112014111980649-pat00002
Figure 112014111980649-pat00003
실시예 1
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 64중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 16중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B1) 20중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
실시예 2
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 56중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 24중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B1) 20중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
실시예 3
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 35중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 15중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B1) 50중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
비교예 1
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 72중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 20중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B1) 8중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
비교예 2
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 28중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 12중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B1) 60중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
비교예 3
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 35중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 15중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B2) 50중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
비교예 4
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 35중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 15중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B3) 50중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
비교예 5
선형 저밀도 폴리에틸렌(Aa) 35중량%, 저밀도 폴리에틸렌(Ab) 15중량% 및 초저밀도 폴리에틸렌(B4) 50중량%를 헨셀 믹서로 5분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
시험예
상기 실시예 및 비교예 따라 제조된 펠렛상의 조성물에 대하여 하기의 방법으로 평가하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
1) 용융지수: ASTM D1238법으로 측정하였다.
2) 밀도: ASTM D792법으로 측정하였다.
3) TREF 분취: 비특허문헌(Journal of Polymer Science:Polymer Physics Edition, Vol20, 441-455(1982) Wild et al)에 기술된 방법에 의해 얻을 수 있다. 이 방법은 상이한 온도에서 특정 용매중의 공단량체 함량이 상이한 중합체 분획물의 용해도 차이를 기초로 한다. 본 발명에서 TREF 분획도표는 결정화를 위해 자일렌을 사용하고 용매로서 1,2,4-트리클로로 벤젠을 사용하였다.
4) SCB(short chain branch): 400MHz NMR(Brucker, 13C)를 사용하여 시료를 150℃의 1,2,4-Trichlorobenzene에 10분간 녹인 후 Benzene-d6를 첨가하여 시료량이 2중량% 가량이 되게 한 후 Probe head의 온도를 100℃로 유지하여 폴리에틸렌의 SCB를 측정하였다.
5) 분자량 분포: ASTM D3536법으로 측정하였다.
6) 폴리에틸렌 조성물 필름 제조: 폴리에틸렌 수지 조성물을 길이대 직경비가(L/D) 30인 60㎜ 블로운 필름 압출기를 사용하여 두께 40㎛, 폭 1m의 필름을 성형하였다. 다이 직경은 300㎜이고, 다이갭은 2㎜이고, 결빙선 높이는 30㎝이다.
7) 버블안정성: 상기 폴리에틸렌 조성물 필름 제조 시 필름 버블안정성을 다음의 기준으로 평가하였다.
- ○: 버블이 흔들리지 않고 성형상 문제 없음.
- X: 버블이 흔들려 필름 두께 및 폭이 일정치 않음.
8) 헤이즈: ASTM D1003법으로 측정하였다.
9) 열접착 온도: 필름 두 장을 겹쳐서 1㎝×2㎝ 크기의 실링바로 압력 2㎏/㎠, 시간 1초의 조건에서 열접착 후 열접착된 두 장의 필름을 박리하는데 1㎏f 이상의 힘이 가해질 때의 온도를 측정하였다.
10) 열접착 강도: 열접착된 두 장의 필름을 박리하기 위하여 가해지는 힘을 측정하였다.
Figure 112014111980649-pat00004
폴리에틸렌제 수지에 있어서는 무엇보다도 필름으로 제조 시에 각 물성들의 특징이 균형을 이루는 것이 중요하다. 특히, 필름의 버블안정성, 투명성 및 저온 열봉합 특성은 연포장 필름에 사용되는 실런트 필름 용도에서 중요한 특징으로, 상기 측정 결과에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에틸렌 수지 조성물은 다른 비교예의 수지 조성물에 비하여 버블안정성이 우수하여 필름의 표면 평활도가 우수하고 헤이즈가 낮으며, 저온 열봉합 특성(열접착 온도 및 열접착 강도)이 우수한 것을 알 수 있어, 본 발명은 종래 기술에 따른 필름들보다 물성이 현저히 우수한 폴리에틸렌 필름을 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.
이에 대하여, 초저밀도 폴리에틸렌 함량이 최적 범위에 미치지 못할 경우(비교예 1)에는 열봉합 특성이 좋지 않고, 그 함량이 과도할 경우(비교예 2)에는 버블안정성 및 투명성이 저하되는 것을 알 수 있다. 또한 초저밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 최적 범위를 초과할 경우(비교예 3)에는 버블안정성 및 열봉합 특성이 떨어지는 것을 알 수 있다. 또한 초저밀도 폴리에틸렌의 밀도가 최적 범위에 미치지 못할 경우(비교예 4)와 최적 범위를 초과할 경우(비교예 5)에는 모두 열봉합 특성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (4)

  1. (A) 하기 (a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 (b) 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어진 혼합 수지 50~90중량%; 및
    (a) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.7~1.9g/10분, 밀도가 0.910~0.930g/㎤, TREF 분획도표에서 40℃ 이하의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 60개(C4/1000CH2) 이하, 70~80℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 25~5개(C4/1000CH2) 및 80~90℃의 온도에서 분취된 성분의 단쇄분지가 5개(C4/1000CH2) 이상인 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 70~90중량%.
    (b) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5g/10분, 밀도가 0.918~0.928g/㎤ 및 단봉분자량 분포를 가지고 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 10~30중량%.
    (B) 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~3g/10분 및 밀도가 0.870~0.900g/㎤인 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지 10~50중량%;
    를 포함하는 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물이고,
    상기 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 8% 이하이고, 열봉합 특성이 95℃(압력 2㎏/㎤, 시간 1초) 이하에서 1kgf 이상의 열접착 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항의 조성물로부터 제조된 폴리에틸렌의 실런트 필름.
  4. 제1항의 상기 (a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 압출기에 투입하는 단계;
    제1항의 상기 (b) 저밀도 폴리에틸렌 수지를 상기 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 투입하는 단계;
    제1항의 상기 (B) 메탈로센 촉매하에 제조된 초저밀도 폴리에틸렌 수지를 상기 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 투입하는 단계; 및
    상기 압출기에서 150~230℃ 온도에서 용융상태로 혼합하여 펠렛상의 실런트 필름용 폴리에틸렌 조성물을 제조하는 단계;
    를 포함하여,
    상기 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 8% 이하이고, 열봉합 특성이 95℃(압력 2㎏/㎤, 시간 1초) 이하에서 1kgf 이상의 열접착 강도를 갖는 실런트 필름용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 방법.
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