KR101812887B1 - 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 필름 - Google Patents

일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 필름 Download PDF

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Abstract

일반 공업용 필름 제조 시 지글러-나타계 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지, 메탈로센계 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 튜블라 프로세스에서 제조한 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 수지 조성물로서, 우수한 인장강도, 인열강도, 다트(Dart) 충격강도 등 기계적 물성과 높은 투명도를 가지면서 필름 성형성이 뛰어난 수지 조성물이 개시된다. 본 발명은 (A) 밀도가 0.910~0.930g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 지글러-나타 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 45~93중량%; (B) 밀도가 0.910~0.930g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 2~30중량%; 및 (C) 밀도가 0.915~0.930g/㎤, 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5.0g/10분 및 단봉분자량 분포를 가지고 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 5~25중량%;를 포함하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.

Description

일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 필름{RESIN COMPOSITIONS OF POLYETHYLENE USED GENERAL PURPOSE FILM AND FILM MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 발명은 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 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)을 분류된다.
일반 공업용 제품에 사용되는 필름의 경우 쓰레기 봉투, 쇼핑백, 음식물 포장용 필름 등으로 사용되며, 이에 따라 뛰어난 기계적 물성 및 투명도를 요구한다. 특히 선형 저밀도 폴리에틸렌에서 필름의 기계적 강도를 증가시키기 위해 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE)이 적용된 필름이 사용되고 있다.
그러나 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌을 단독 사용하는 경우 필름 성형에 있어서 압출기의 부하 상승 및 필름 표면의 멜트 프랙쳐(melt fracture)가 증가됨에 따라 압출량 및 필름 평활도가 저하되는 문제가 발생한다.
일본 공개특허공보 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.
한국 등록특허공보 제1019656호는 엘라스토머, 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 지글러-나타 촉매로 제조된 에틸렌 공중합체 등을 포함하는 필름용 폴리올레핀 수지 조성물을 개시하고 있으나, 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌을 40~60중량% 포함하여 흐름성 및 필름 평활도에 문제가 발생할 수 있다.
한국 등록특허공보 제0203444호는 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌으로 제조되는 필름에 관해 개시하고 있으나, 수축 필름용 수지 조성물로서 수축 필름 제조에 주안점을 두고 있고, 일반 공업용 필름으로의 용도에 관해서는 언급하지 않고 있다.
한국 공개특허공보 제2003-0019454호는 선형 저밀도 폴리에틸렌과 메탈로센 촉매로 제조된 초저밀도 폴리에틸렌의 혼합 조성물 및 조성물로 제조된 필름에 관해 개시하고 있으나, 필름 성형 안정성 및 필름의 투명도 개선에 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 일반 공업용 필름 제조 시 지글러-나타계 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지, 메탈로센계 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 튜블라 프로세스에서 제조한 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 수지 조성물로서, 우수한 인장강도, 인열강도, 다트(Dart) 충격강도 등 기계적 물성과 높은 투명도를 가지면서 필름 성형성이 뛰어난 수지 조성물을 제공하고자 한다.
또한 상기 수지 조성물을 이용하여 제조되는 일반 공업용 필름을 제공하고자 한다.
또한 상기 우수한 특성을 갖는 수지 조성물을 제조할 수 있는 최적의 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제 해결을 위하여 본 발명은, (A) 밀도가 0.910~0.930g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 지글러-나타 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 45~93중량%; (B) 밀도가 0.910~0.930g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 2~30중량%; 및 (C) 밀도가 0.915~0.930g/㎤, 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5.0g/10분 및 단봉분자량 분포를 가지고 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 5~25중량%;를 포함하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물은 밀도가 0.915~0.930g/㎤ 및 용융지수(190℃, 2.16㎏)가 0.2~2.0g/10분인 것을 특징으로 하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1.0m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 15% 이하이고, 엘멘도르프 인열강도가 기계방향(MD) 220g 이상 및 횡방향(TD) 800g 이상이고, 다트(Dart) 충격강도가 130g 이상인 것을 특징으로 하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제공한다.
상기 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 조성물로부터 제조된 일반 공업용 폴리에틸렌 필름을 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 (A) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 압출기에 투입하는 단계; 상기 (B) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 상기 (C) 저밀도 폴리에틸렌 수지를 상기 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 투입하는 단계; 및 상기 압출기에서 150~230℃ 온도에서 용융상태로 혼합하여 펠렛상의 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 단계;를 포함하여, 상기 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1.0m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 15% 이하이고, 엘멘도르프 인열강도가 기계방향(MD) 220g 이상 및 횡방향(TD) 800g 이상이고, 다트(Dart) 충격강도가 130g 이상인 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 일반 공업용 필름으로 적용 시 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지, 메탈로센 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 저밀도 폴리에틸렌 수지를 최적 조성으로 조합함으로써, 종래 공업용 필름 조성물보다 인장강도, 인열강도, 다트(Dart) 충격강도 등 기계적 물성과 높은 투명도를 가지면서 필름 성형성이 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 발명자들은 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 이용하여 일반 공업용 필름으로 제조 시 우수한 기계적 물성과 투명도를 가지면서 필름 성형성이 우수한 수지 조성물을 제공하고자 하는 종래기술들에서, 상기 특성들이 모두 만족시키기 어려운 사실에 직시하고 예의 연구를 거듭한 결과, 특정의 물성 및 함량을 갖는 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물의 경우, 우수한 인장강도, 인열강도, 다트(Dart) 충격강도 등 기계적 물성과 높은 투명도를 가지면서 필름 성형성이 극적으로 향상됨을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명의 한 양태에 따르면, (A) 밀도가 0.910~0.930g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 지글러-나타 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 45~93중량%; (B) 밀도가 0.910~0.930g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 2~30중량%; 및 (C) 밀도가 0.915~0.930g/㎤, 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5.0g/10분 및 단봉분자량 분포를 가지고 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 5~25중량%;를 포함하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 개시한다.
이하, 본 발명에 따른 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물의 각 구성에 대하여 상세히 설명한다.
(A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 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 0.2~3.0g/10분이고, 바람직하게는 0.5~1.5g/10분일 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.2g/10분 미만일 경우 성형성이 저하될 수 있고, 용융지수가 3.0g/10분을 초과할 경우 필름 성형 후 기계적 물성이 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 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 함량 비율은 전체 폴리에틸렌 수지 조성물 총 중량 기준으로 45~93중량%이고, 바람직하게는 70~87중량%일 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌의 함량 비율이 낮을 경우 폴리에틸렌 필름의 다트(Dart) 충격강도가 저하될 수 있고, 함량 비율이 과도하게 높을 경우 폴리에틸렌 필름의 투명성이 저하될 수 있다.
(B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지
본 발명에서 메탈로센 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융지수(ASTM D1238, 온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분이고, 바람직하게는 0.5~1.5g/10분일 수 있다. 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.2g/10분 미만일 경우 필름 성형기의 압출 부하가 커질 수 있고, 용융지수가 3.0g/10분을 초과할 경우 인플레이션 필름 성형 시 버블 안정성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다.
상기 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌의 밀도는 0.910~0.930g/㎤이고, 바람직하게는 0.915~0.925g/㎤일 수 있다. 밀도가 0.910g/㎤ 미만일 경우 필름의 끈적임 현상이 있을 수 있고, 밀도가 0.930g/㎤를 초과할 경우 다트(Dart) 충격강도가 저하될 수 있다.
상기 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 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, 기상법, 솔루션법 등으로 제조할 수 있다.
본 발명에서 전체 폴리에틸렌 수지 조성물 총 중량 기준으로 상기 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌의 함량 비율은 2~30중량%이고, 바람직하게는 3~20중량%일 수 있다. 상기 함량 비율이 낮을 경우 투명성 및 기계적 강도가 저하될 수 있고, 함량 비율이 과도하게 높을 경우 필름 성형 시 버블 불안정이 발생할 수 있다.
(C) 튜블라 프로세스에서 제조한 저밀도 폴리에틸렌 수지
본 발명에서 저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융지수(ASTM D1238, 온도 190℃, 하중 2.16㎏)가 0.5~5.0g/10분이고, 바람직하게는 1.0~4.0g/10분일 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.5g/10분 미만일 경우 필름 성형기의 압출 부하가 커질 수 있고, 용융지수가 5.0g/10분을 초과할 경우 저밀도 폴리에틸렌은 필름의 버블 안정성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다.
상기 저밀도 폴리에틸렌의 밀도는 0.915~0.930g/㎤이고, 바람직하게는 0.920~0.925g/㎤일 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌의 밀도가 0.915g/㎤ 미만일 경우 제품의 과도한 끈적임(sticky)으로 인해 마찰 특성이 저하될 수 있고, 0.930g/㎤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 전체 폴리에틸렌 수지 조성물 총 중량 기준으로 상기 저밀도 폴리에틸렌 함량 비율은 5~25중량%이고, 바람직하게는 10~20중량%일 수 있다. 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 인장 강도가 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물은 상기 특정 물성 및 함량을 구비한 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지, (B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 (C) 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 압출기를 이용하여 제조될 수 있다.
즉, 압출기에 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 투입하고, 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 (B) 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 (C) 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 투입하고, 압출기 내에서 용융상태로 혼합하여 펠렛상의 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 것을 통해 수행된다. 여기서, 폴리에틸렌 수지 조성물을 용융 혼합할 때의 온도는 150~230℃로 한다. 폴리에틸렌 수지 조성물을 단순 건식혼합(Dry Blend)하여 필름을 제조할 경우 폴리에틸렌 수지 조성물의 분산성이 떨어져 투명성 및 다트(Dart) 충격강도가 저하될 수 있다.
이와 같이 제조된 폴리에틸렌 수지 조성물의 밀도는 0.915~0.930g/㎤이고, 용융지수(190℃, 2.16㎏)는 0.2~2g/10분으로서, 일반 공업용으로 제조 시 매우 적합한 물성을 구비하게 된다. 이때, 상기 바람직한 밀도 및 용융지수를 갖는 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지, (B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 (C) 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 이용할 경우, 밀도 0.918~0.925g/㎤ 및 용융지수(190℃, 2.16㎏) 0.5~1.2g/10분으로서 일반 공업용으로 제조 시 보다 바람직한 물성을 갖는 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물은 본 발명의 목적을 훼손하지 않는 한, 필요에 따라 다양한 첨가제, 예컨대 색소 마스터배치, 산화방지제, 열 및 광 안정제, 대전방지제, 윤활제, 블록킹 방지제, 방부제, 가공조제, 슬립제, 점착방지제, 안료, 난연제, 발포제 등을 1종 이상 추가로 함유할 수 있다. 이러한 첨가제들의 사용량은 각각 본 발명에 따른 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물의 특성에 영향을 미치지 않고 이를 제조하는 데 사용 가능한 것으로 알려진 범위 내에서 전체 제조량 및 제조 공정 등을 고려하여 최적 범위로 조절할 수 있다. 상기 첨가제들은 상기 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 투입 단계, 또는 (B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 (C) 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 투입하는 단계에서 추가로 첨가될 수 있으며, 별도의 추가 단계에서 혼련하여 첨가될 수도 있다.
이상 설명한 본 발명에 따른 상기 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 공냉 인플레이션법에 의해 성형함으로써 기계적 물성과 높은 투명도를 가지면서 필름 성형성이 우수한 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 필름을 제조할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물은 인플레이션 필름 성형 시 1.0m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 15% 이하이고, 엘멘도르프 인열강도가 기계방향(MD) 220g 이상 및 횡방향(TD) 800g 이상이고, 다트(Dart) 충격강도가 130g 이상인 일반 공업용 폴리에틸렌 필름을 제공할 수 있으며, 바람직하게는 인플레이션 필름 성형 시 1.0m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 12% 이하이고, 엘멘도르프 인열강도가 기계방향(MD) 240g 이상 및 횡방향(TD) 830g 이상이고, 다트(Dart) 충격강도가 140g 이상인 일반 공업용 폴리에틸렌 필름을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 필름은 20~100㎛의 두께 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
(A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(용융지수(190℃, 2.16㎏) 1.0g/10분, 밀도 0.920g/㎤) 87중량부와 (B1) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(용융지수(190℃, 2.16㎏) 1.0g/10분, 밀도 0.918g/㎤) 3중량부 및 (C) 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지(용융지수(190℃, 2.16㎏) 3.0g/10분, 밀도 0.922g/㎤, 단봉분자량 분포) 10중량부를 텀블 믹서로 10분간 믹싱한 후 40㎜ 2축 압출기로 210℃에서 압출 냉각 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다. 이 조성물을 하기 방법하에서 공냉 인플레이션법으로 성형하여 필름을 제조하였다.
[폴리에틸렌 필름 제조방법]
폴리에틸렌 수지 조성물을 길이대 직경비가(L/D) 30인 60mm 블로운 필름 압출기를 사용하여 40㎛ 두께의 필름을 성형하였다. 다이 직경은 300mm이고, 다이갭은 2mm, BUR(Blow Up Ratio)은 3이고, 결빙선 높이는 30cm이다.
실시예 2
실시예 1에서 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 85중량부 및 (B1) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 5중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛상의 조성물 및 필름을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 70중량부, (B1) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 15중량부 및 (C) 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 15중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛상의 조성물 및 필름을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 75중량부, (B1) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 5중량부 및 (C) 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 20중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛상의 조성물 및 필름을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 (B1) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 사용하지 않고, (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 90중량부 및 (C) 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 10중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛상의 조성물 및 필름을 제조하였다.
비교예 2
실시예 2에서 (B1) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 대신 (B2) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(용융지수(190℃, 2.16㎏) 3.7g/10분, 밀도 0.915g/㎤)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 펠렛상의 조성물 및 필름을 제조하였다.
비교예 3
비교예 2에서 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 82중량부, (B2) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 15중량부 및 (C) 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 3중량부를 사용한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 펠렛상의 조성물 및 필름을 제조하였다.
비교예 4
실시예 1에서 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 60중량부, (B1) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 5중량부 및 (C) 고압 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 35중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛상의 조성물 및 필름을 제조하였다.
실험예
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리에틸렌 수지 조성물 및 필름에 대하여 하기 방법으로 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[평가 방법]
(1) 용융지수: ASTM 평가법 D1238에 따라 온도 190℃ 및 하중 2.16㎏ 조건으로 측정하였다.
(2) 밀도: ASTM 평가법 D792에 따라 측정하였다.
(3) 버블안정성 : 상기 폴리에틸렌 조성물 필름 제조 시 필름 버블안정성을 다음의 기준으로 평가하였다.
- ○ : 버블이 흔들리지 않고 성형상 문제 없음.
- × : 버블이 흔들려 필름 두께 및 폭이 일정치 않음.
(4) 헤이즈 : ASTM 평가법 D1003에 따라 측정하였다.
(5) 인장강도 : ASTM 평가법 D882에 따라 측정하였다.
(6) 엘멘도르프 인열강도 : ASTM 평가법 D1922에 따라 측정하였다.
(7) 다트 충격강도: ASTM 평가법 D1709A에 따라 측정하였다.
Figure 112016074238847-pat00001
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 물성을 갖는 (A) 지글러-나타계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지, (B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 (C) 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 적정 함량 포함하여 제조되고, 본 발명의 바람직한 밀도 및 용융지수를 갖는 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 필름(실시예 1 내지 4)의 경우, 버블 안정성이 양호하고, 엘멘도르프 인열강도가 기계방향(MD) 220g 이상 및 횡방향(TD) 800g 이상이고, 다트 충격강도가 136g 이상이고, 헤이즈가 12% 이하로서, 공냉 인플레이션법으로 성형 시 가공성이 우수하고, 기계적 물성과 투명도가 우수한 필름을 제공함을 알 수 있다.
이에 대하여, (B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 적정 함량으로 포함하지 않거나(비교예 1), 용융지수가 일정 범위를 초과하는 (B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 사용할 경우(비교예 2)에는 투명도, 인열강도 및 다트 충격강도가 만족스럽지 않고, 용융지수가 일정 범위를 초과하는 (B) 메탈로센계 촉매하에 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 사용하면서 (C) 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 적정 함량 포함하지 않을 경우(비교예 3)에는 버블안정성이 저하되고, (C) 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 과도하게 사용할 경우(비교예 4)에는 인장강도, 인열강도 및 다트 충격강도가 저하되는 것을 확인할 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 (5)

  1. (A) 밀도가 0.910~0.930g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 지글러-나타 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 45~93중량%;
    (B) 밀도가 0.915~0.925g/㎤ 및 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.2~3.0g/10분인 메탈로센 촉매로 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 2~30중량%; 및
    (C) 밀도가 0.915~0.930g/㎤, 용융지수(ASTM D1238, 190℃, 2.16㎏)가 0.5~5.0g/10분 및 단봉분자량 분포를 가지고 튜블라 프로세스에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌 수지 5~25중량%;
    를 포함하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물로서,
    상기 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1.0m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 15% 이하이고, 엘멘도르프 인열강도가 기계방향(MD) 220g 이상 및 횡방향(TD) 800g 이상이고, 다트(Dart) 충격강도가 130g 이상인 것을 특징으로 하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물은 밀도가 0.915~0.930g/㎤ 및 용융지수(190℃, 2.16㎏)가 0.2~2.0g/10분인 것을 특징으로 하는 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항의 조성물로부터 제조된 일반 공업용 폴리에틸렌 필름.
  5. 제1항의 상기 (A) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 압출기에 투입하는 단계;
    제1항의 상기 (B) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지와 제1항의 상기 (C) 저밀도 폴리에틸렌 수지를 상기 압출기의 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 투입하는 단계; 및
    상기 압출기에서 150~230℃ 온도에서 용융상태로 혼합하여 펠렛상의 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 단계;
    를 포함하여,
    상기 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물로 인플레이션 필름 성형 시 1.0m 이상의 광폭 필름 성형이 가능하고, 성형된 40㎛ 두께를 갖는 필름의 헤이즈가 15% 이하이고, 엘멘도르프 인열강도가 기계방향(MD) 220g 이상 및 횡방향(TD) 800g 이상이고, 다트(Dart) 충격강도가 130g 이상인 일반 공업용 폴리에틸렌 수지 조성물을 제조하는 방법.
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KR101019656B1 (ko) 2010-12-08 2011-03-10 주식회사 동영화학 엘라스토머 및 메탈로센 폴리에틸렌을 포함한 조성물 및 이를 이용한 산업용 포장재 강화 필름
KR101504434B1 (ko) * 2013-11-28 2015-03-19 롯데케미칼 주식회사 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이를 제조하는 방법과 폴리에틸렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 필름

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