KR101984820B1 - 연질성과 투명성이 우수한 의료용 필름 - Google Patents
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Abstract
우수한 투명성 및 높은 연질 특성을 갖는 폴리프로필렌 수지를 이용한 의료용 다층 필름이 개시된다. 본 발명은 호모 폴리프로필렌(A)을 포함하는 외층; 메탈로센 촉매로 중합된 비결정성 폴리프로필렌(B) 40~60중량% 및 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머(C)의 혼합물 40~60중량%를 포함하는 중간층; 및 상기 (B) 성분 5~25중량% 및 상기 (C) 성분 75~95중량%를 포함하는 내층;을 포함하는 의료용 필름을 제공한다.
Description
본 발명은 의료용 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연질성과 투명성이 우수한 의료용 필름에 관한 것이다.
기존에 사용되는 의료용 필름의 경우, 높은 연질 특성 및 투명성을 요구한다. 이에 따라 많은 업체들은 스티렌계 엘라스토머 및 에틸렌계 엘라스토머를 혼합하여 필름의 연질성 및 투명성을 개선하는 방법으로 제품을 개발 및 적용을 진행하였다. 하지만 이러한 엘라스토머 제품은 사용되는 폴리프로필렌 수지와 상용성이 다소 떨어지는 결과, 제품 사용 과정에서 투명성 및 필름 품질의 균일성이 다소 저하되는 문제가 발생한다.
한국등록특허 제1273049호는 의료용 다층 필름에 관한 것으로, 3층으로 구성되어 있으며, 폴리프로필렌 및 프로필렌과 알파 올레핀 공중합체를 사용하고 중간층은 플로필렌/알파 올레핀 고무 공중합체를 사용한 기술이다. 해당 기술의 구성은 우수한 투명성을 가지지만, 필름의 내충격성 부족 및 고온 살균 후 투명성이 저하되는 문제가 있다.
한국등록특허 제1104197호는 의료용으로 사용되는 필름과 유사한 구성을 갖는 튜브 제조에 관한 것으로, 해당 기술에 사용된 엘라스토머는 ENGAGE 제품으로 에틸렌 베이스를 기반으로 하는 제품으로 사용되는 폴리프로필렌 제품과의 상용성 저하에 따른 투명성 저하 및 물성 균일성 저하가 발생한다.
한국공개특허 제2015-0076208호는 의료용 튜브 및 백에 관한 것으로, 폴리프로필렌, 스티렌계 엘라스토머 및 올레핀계 엘라스토머의 혼합물로 구성된 기술을 개하여, 높은 연질 특성을 가지고 있지만, 투명성 및 충격성이 매우 낮아 추가적인 물성의 개선이 필요하다.
본 발명은 우수한 투명성 및 높은 연질 특성을 갖는 폴리프로필렌 수지를 이용한 의료용 다층 필름을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 호모 폴리프로필렌(A)을 포함하는 외층; 메탈로센 촉매로 중합된 비결정성 폴리프로필렌(B) 40~60중량% 및 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머(C)의 혼합물 40~60중량%를 포함하는 중간층; 및 상기 (B) 성분 5~25중량% 및 상기 (C) 성분 75~95중량%를 포함하는 내층;을 포함하는 의료용 필름을 제공한다.
또한 상기 호모 폴리프로필렌은 지글러-나타 촉매를 이용하여 중합되고, 용융온도가 167℃ 이상, 결정화도가 55% 이상 및 용융지수(230℃, 2.16kg 하중)가 2~10g/10min인 것을 특징으로 하는 의료용 필름을 제공한다.
또한 상기 비결정성 폴리프로필렌은 하기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매하에 중합된 것을 특징으로 하는 의료용 필름을 제공한다.
[화학식 1]
(화학식 1에서, M은 4족 전이금속이고; Q1 및 Q2는 각각 독립적으로 할로겐; (C1-C20)알킬; (C2-C20)알케닐; (C2-C20)알키닐; (C6-C20)아릴; (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; (C1-C20)알킬아미도; (C6-C20)아릴아미도; 또는 (C1-C20)알킬리덴이고;
R1 ~ R10은 각각 독립적으로 수소; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C2-C20)알케닐; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; 또는 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)실릴이고; 상기 R1은 R2와 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, R6 내지 R10 중에서 2 이상이 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며, 다만 R3 및 R4 중 적어도 하나는 메틸이고;
R5는 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬이고;
R11, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C2-C20)알케닐; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)실릴; (C1-C20)알콕시; 또는 (C6-C20)아릴옥시이고; 상기 R11와 R12 또는 R12와 R13가 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.)
또한 상기 비결정성 폴리프로필렌은 중량평균분자량이 200,000~300,000g/mol이고, 밀도가 0.8~0.9g/ml이고, 입체규칙도(isotactisity, Pentad I.I, mmmm)가 5~20%인 것을 특징으로 하는 의료용 필름을 제공한다.
또한 상기 혼합물은 상기 랜덤 공중합체와 상기 엘라스토머가 동일한 중합 반응기에서 제조된 것을 특징으로 하는 의료용 필름을 제공한다.
또한 상기 외층은 상기 (B) 성분을 0.1~10중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 필름을 제공한다.
종래 의료용 필름의 투명성을 개선하기 위해 에틸렌 및 스티렌계의 다른 성분의 엘라스토머 제품을 사용하여 폴리프로필렌의 제품과 상용성이 떨어지게 되어 살균 후, 투명성 및 연질성이 감소하는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 매트릭스가 되는 폴리프로필렌과 동일 소재의 연질소재 및 삼원랜덤 공중합체 엘라스토머로 구성되어 상용성이 극대화됨으로써 투명성 및 연질성이 유지되면서 충격강도 및 열접착 성능이 우수한 의료용 필름을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 호모 폴리프로필렌(A)을 포함하는 외층; 메탈로센 촉매로 중합된 비결정성 폴리프로필렌(B) 40~60중량% 및 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머(C)의 혼합물 40~60중량%를 포함하는 중간층; 및 상기 (B) 성분 5~25중량% 및 상기 (C) 성분 75~95중량%를 포함하는 내층;을 포함하는 의료용 필름을 개시한다.
본 발명에서 외층을 구성하는 호모 폴리프로필렌은 지글러-나타 촉매를 활용하여 중합된 것으로 촉매의 생산과정에서 낮은 활성점을 제거 및 프탈레이트(phthalate) 계통 물질이 전자공여체로 사용되지 않은 것이 바람직하며, 이 경우, 높은 입체규칙성으로 내열성이 높아 용융온도가 167℃ 이상인 것이 바람직하고, 높은 강도 및 내열 특성으로 인해 열접착 시, 필름 표면이 고른 현상을 보이도록 하게 된다. 이러한 호모 폴리프로필렌은 바람직하게는 결정화도가 55% 이상이고, 용융지수(230℃, 2.16kg 하중)는 2~10 g/10min일 수 있다.
상기 외층은 호모 폴리프로필렌 이외에 선택적으로 메탈로센 촉매로 중합된 비결정성 폴리프로필렌을 0.1~10중량% 포함할 수 있으며, 해당 성분에 대한 상세한 설명은 후술한다.
본 발명에서 중간층은 메탈로센 촉매로 중합된 비결정성 폴리프로필렌(B) 40~60중량% 및 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머(C)의 혼합물 40~60중량%를 포함한다.
본 발명에서 비결정성 폴리프로필렌은 유리전이 온도가 결정성 폴리프로필렌에 비해 매우 낮은 -20℃ 이하로 후술하는 특정 전이금속 화합물을 포함하는 촉매하에 중합될 수 있다.
즉, 상기 메탈로센 촉매로 중합된 비결정성 폴리프로필렌(B)은 본 출원인이 제시한 특허출원 제2011-0033626호를 참조하여 제조될 수 있다. 즉 본 발명에서 비결정성 폴리프로필렌은 하기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매하에 중합된 것이 사용될 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서, M은 4족 전이금속이고; Q1 및 Q2는 각각 독립적으로 할로겐; (C1-C20)알킬; (C2-C20)알케닐; (C2-C20)알키닐; (C6-C20)아릴; (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; (C1-C20)알킬아미도; (C6-C20)아릴아미도; 또는 (C1-C20)알킬리덴이고;
R1 ~ R10은 각각 독립적으로 수소; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C2-C20)알케닐; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; 또는 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)실릴이고; 상기 R1은 R2와 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, R6 내지 R10 중에서 2 이상이 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며, 다만 R3 및 R4 중 적어도 하나는 메틸이고;
R5는 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬이고;
R11, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C2-C20)알케닐; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)실릴; (C1-C20)알콕시; 또는 (C6-C20)아릴옥시이고; 상기 R11와 R12 또는 R12와 R13가 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
이때 화학식 1의 전이금속 화합물은 조촉매 화합물에 의해 활성화되어 프로필렌의 중합 반응에 활성을 부여하게 되며, 조촉매 화합물로는 화학식 1의 전이금속 화합물을 포함하는 촉매의 활성을 저하시키지 않으면서도 상기 전이금속 화합물을 활성화시킬 수 있는 화합물이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 이러한 조촉매 화합물로는 예컨대 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 2]
화학식 2에서, R31은 독립적으로 할로겐 라디칼, (C1-C20)하이드로카르빌 라디칼 또는 할로겐으로 치환된 (C1-C20)하이드로카르빌 라디칼이고; a는 2 이상의 정수이다.
[화학식 3]
화학식 3에서 D는 알루미늄 또는 보론이고; R31은 독립적으로 할로겐 라디칼, (C1-C20)하이드로카르빌 라디칼 또는 할로겐으로 치환된 (C1-C20)하이드로카르빌 라디칼이다.
[화학식 4]
화학식 4에서, L은 중성 또는 양이온성 루이스 산이고; Z는 13족 원소이고; A는 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, (C1-C20)하이드로카르빌, (C1-C20)알콕시 또는 (C6-C20)아릴옥시 라디칼로 치환된 (C6-C20)아릴 또는 (C1-C20)알킬 라디칼이다.
본 발명에서 비결정성 폴리프로필렌의 제조는 상기 촉매 화합물의 존재하에 프로필렌을 중합시켜 수행될 수 있으며, 이때 공지된 방법에 따라 슬러리상, 액상, 기상 또는 괴상에서 실시될 수 있고, 중합은 배치식, 반연속식 또는 연속식 반응으로 수행될 수 있으며, 구체적인 제조방법은 본 출원인이 제시한 특허출원 제2011-0033626호를 참조할 수 있다.
이러한 상기 비결정성 폴리프로필렌은 중량평균분자량이 200,000~300,000이고, 입체규칙도(isotactisity, Pentad I.I, mmmm)가 5~20%인 것이 바람직하다. 또한 상기 비결정성 폴리프로필렌의 밀도는 0.8~0.9g/㎖인 것이 바람직하고, 0.82~0.9g/㎖인 것이 더욱 바람직하고, 0.82~0.89g/㎖인 것이 가장 바람직하다. 이때 상기 중량평균분자량이 200,000 미만일 경우에는 상온에서도 끈적한 상태이기 때문에 사용에 한계가 있을 수 있고, 300,000을 초과할 경우에는 수지의 흐름성이 저하되어 성형성이 좋지 않을 수 있다.
상기 비결정성 폴리프로필렌으로 프로필렌 단독 중합체가 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 에틸렌 또는 탄소수 4~10개인 알파올레핀 중에서 선택된 하나 이상의 단량체와의 공중합체가 사용될 수도 있다. 이때 상기 단량체 함량은 5~30중량%인 것이 바람직하고, 15~25중량%인 것이 더욱 바람직하다.
상기 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머(C)의 혼합물은 기존의 삼원 공중합체와는 달리, 기상 반응기라는 동일공정에 포함된 반응기에서 추가적인 반응을 통해 프로필렌-에틸렌-1-부텐 삼원 공중합체와 동일 성분의 엘라스토머가 생성된 혼합물인 것이 특징이다. 즉, 단일 공정에서 생산된 엘라스토머는 프로필렌-에틸렌-1-부텐으로 성분은 동일하며 결정성은 거의 없는 무정형 수지이다.
상기 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체는 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐을 원료로 하여 중합 반응기에서 제조되어 혼합기로 투입된다. 상기 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐이 각각 1~10몰% 함유되고, 나머지 80~98몰%는 프로필렌으로 이루어질 수 있다. 또한 DSC에 의한 용융온도가 135℃ 이하인 것이 바람직하고, 용융지수가 3~10g/10min(230℃, 2.16kg)인 것이 바람직하다.
이러한 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체는 폴리프로필렌 수지 조성물의 투명성을 유지하도록 하면서 후술하는 엘라스토머 성분과 우수한 광학적, 열역학적 상용성을 부여한다.
상기 엘라스토머는 상기 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와 동일한 성분의 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머로서, 상기 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체 제조에 사용되는 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐과 동일한 원료를 이용하여 동일한 중합 반응기에서 제조되어 혼합기로 투입된다.
즉 종래 결정성 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체를 이용한 압출 공정에서는 상기 결정성 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체 성분과 상이한 성분 조성으로 별도 제조된 엘라스토머 제품을 혼합시켜 압출기로 투입되도록 하였으나, 본 발명에서는 동일한 반응기를 이용하여 동일한 라인으로 공급되는 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐 원료를 이용하여 그 함량, 반응 조건 등의 조절을 통해 엘라스토머를 제조하여 혼합시킴으로써 상기 결정성 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와의 상용성을 극대화하여 높은 투명성 및 연질 특성을 부여할 수 있게 된다.
이러한 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머는 결정성이 없는 무정형 폴리프로필렌 수지 조성물로서 용융온도가 100℃ 이하, 연화점 온도가 80℃ 이하이고, 프로필렌 성분에 에틸렌 5~30몰% 및 1-부텐 5~30몰% 포함하고, 용융지수(230℃, 2.16kg 하중)가 2~10g/10min인 것이 바람직하다.
상기 에틸렌 또는 1-부텐 함량이 각각 5몰% 미만일 경우에는 엘라스토머의 연질성이 저하될 수 있고, 각각 30몰%를 초과할 경우에는 투명성이 저하되고 저분자량에 의한 점착성 블로킹을 유발할 수 있다. 또한 상기 용융지수가 2g/10min 미만일 경우에는 압출량이 저하될 수 있고, 10g/10min을 초과할 경우에는 버블이 흔들리는 문제가 발생할 수 있다. 또한 상기 용융온도가 100℃를 초과할 경우에는 공중합체의 결정화도가 필요 이상으로 높아져 생성된 조성물의 연질성을 높이게 되는 문제가 발생할 수 있다. 또한 상기 연화점 온도가 80℃를 초과할 경우에도 연질성을 높이는 문제가 발생할 수 있다.
한편 상기 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조되는 것이 바람직하며, 지글러 나타 촉매에 의해 공중합된 것보다 좁은 분자량 분포를 가지게 되어, 저분자량 폴리머의 점착성에 의한 블로킹이 적고, 낮은 용융온도를 가지게 되고 낮은 표면경도의 연질성을 가질 수 있게 된다.
본 발명에서 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머는 상기 (C) 혼합물 중 10~25중량% 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머 함량이 10중량% 미만일 경우 투명도는 양호하지만 연질성이 저하될 수 있고, 25중량%를 초과할 경우에는 필요 이상의 연질성이 나타나고 가공성이 저하될 수 있다.
상기 중간층을 구성하는 상기 비결정성 폴리프로필렌(B)과 상기 혼합물(C)의 함량비는 각각 40~60중량%인 것이 필름의 투명성 및 연질성 측면에서 바람직하다.
한편, 본 발명에서 상기 내층은 상기 비결정성 폴리프로필렌(B) 및 상기 혼합물(C) 성분을 포함하나, 그 함량비가 상기 중간층과 다소 상이하다. 즉, 상기 내층은 상기 비결정성 폴리프로필렌(B)을 5~25중량% 및 상기 혼합물(C)을 75~95중량% 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 다층 필름의 각 층을 구성하는 수지 조성물에는 해당성분 이외에 필름의 가공을 위해서 슬립제 및 기타 첨가물이 1중량% 이내로 함유될 수 있으며, 필름간의 붙음을 방지하기 위해 실리카를 포함한 무기물 성분이 포함될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
실시예 1
(A) 성분으로 호모 폴리프로필렌(용융온도 169℃, 결정화도 58% 및 용융지수(230℃, 2.16kg 하중) 10g/10min), (B) 성분으로 하기 방법에 따라 제조된 비결정성 폴리프로필렌(용융지수 3g/10분(230℃, 2.16kg하중), 중량평균분자량(GPC 분석법으로 측정, PL-GPC220, Agilent) 240,000, 분자량분포(Mw/Mn) 5 및 I.I.(%, mmmm) 20%, 밀도 0.84g/㎖), (C) 성분으로 하기 방법에 따라 제조된 혼합물(용융지수(230℃, 2.16kg 하중) 2g/10min)을 사용하되, 외층은 (A) 성분 단독, 중간층은 (B) 및 (C) 성분을 각각 50중량%, 내층은 (C) 성분 90중량% 및 (B) 성분 10중량%로 구성하여 멀티 레이어 필름 성형기(line speed 5m/min)를 이용하여 다층 필름을 성형하였다.
[비결정성 폴리프로필렌 제조방법]
특허출원 제2011-0033626호를 참고하였다. 상온에서 고압 반응기(내부 용량: 2ℓ, 스테인레스 스틸)의 내부를 질소로 치환하였다. 상기 반응기에 메틸알루미녹산 톨루엔 용액 약 4.0㎖(톨루엔 중 메틸알루미녹산 10중량% 용액, Al 기준 6mmol, 제조사: Albemarle)를 가한 후, 프로필렌 500g을 가하였고, 70℃로 승온시켰다. 이어서, 상기 반응기에 하기 화학식 2로 표시되는 전이금속 화합물을 톨루엔에 녹인 용액(1.5㎖, 3.0μmol of Ti)을 주입하고 중합을 실시하였다. 중합 반응을 진행한 후 온도를 상온으로 낮춘 다음, 여분의 프로필렌을 제거하고, 중합체를 회수하였다. 얻어진 중합체를 진공 오븐 내에서 80℃로 가열하면서 4시간 이상 건조시켜 폴리프로필렌을 수득하였다.
[화학식 2]
[프로필렌-에틸렌-1-부텐 삼원공중합체 및 엘라스토머 혼합물 제조방법]
중합 반응기를 통해 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐 원료를 이용하여 제조된 결정성 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체(에틸렌 함량 5몰%, 1-부텐 함량 3.5몰%, 용융지수(230℃, 2.16kg 하중) 10g/10min) 80중량부, 상기 중합 반응기 및 동일한 원료를 이용하여 제조된 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머(에틸렌 함량 10몰%, 1-부텐 함량 10몰%, 용융지수(230℃, 2.16kg 하중) 5.5g/10min) 20중량부, 아마이드계 슬립제 0.5중량부 및 다공성 실리카 블로킹제 0.5중량부를 헨셀 믹서에 투입시키고, 헨셀 믹서를 500rpm 조건으로 1분, 1,500rpm 조건에서 0.5분 동안 혼합하고 다시 500rpm 조건으로 혼합하면서 샘플을 밖으로 토출하는 방법으로 총 3~5분 동안 충분히 혼합한 후, 가공 온도는 180~220℃로 L/D 35인 40㎜ 일축 압출기를 이용하여 폴리프로필렌 수지 혼합물을 제조하였다.
실시예
2
실시예 1에서 (A) 성분으로 용융지수가 2g/10min인 호모 폴리프로필렌을 사용하고, (B) 성분으로 중량평균분자량이 200,000 및 I.I.가 5%인 비결정성 폴리프로필렌을 사용하고, (C) 성분으로 용융지수가 10g/10min인 혼합물을 사용하되, 외층은 (A) 성분 90중량% 및 (B) 성분 10중량%, 중간층은 (B) 및 (C) 성분을 각각 50중량%, 내층은 (C) 성분 80중량% 및 (B) 성분 20중량%로 구성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 필름을 성형하였다.
실시예
3
실시예 1에서 (A) 성분으로 용융지수가 4g/10min인 호모 폴리프로필렌을 사용하고, (B) 성분으로 중량평균분자량이 300,000 및 I.I.가 15%인 비결정성 폴리프로필렌을 사용하고, (C) 성분으로 용융지수가 5.5g/10min인 혼합물을 사용하되, 외층은 (A) 성분 95중량% 및 (B) 성분 5중량%, 중간층은 (B) 및 (C) 성분을 각각 50중량%, 내층은 (C) 성분 85중량% 및 (B) 성분 15중량%로 구성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 필름을 성형하였다.
실시예
4
실시예 1에서 (A) 성분으로 용융지수가 1g/10min인 호모 폴리프로필렌을 사용하고, (B) 성분으로 중량평균분자량이 270,000 및 I.I.가 15%인 비결정성 폴리프로필렌을 사용하고, (C) 성분으로 용융지수가 5.5g/10min인 혼합물을 사용하되, 외층은 (A) 성분 85중량% 및 (B) 성분 15중량%, 중간층은 (B) 및 (C) 성분을 각각 50중량%, 내층은 (C) 성분 85중량% 및 (B) 성분 15중량%로 구성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 필름을 성형하였다.
비교예
1
실시예 1에서 (A) 성분으로 용융지수가 3g/10min인 호모 폴리프로필렌을 사용하고, (B) 성분으로 중량평균분자량이 300,000 및 I.I.가 35%인 비결정성 폴리프로필렌을 사용하고, (C) 성분으로 프로필렌-에틸렌-1-부텐 삼원 랜덤 공중합체(용융지수가 5.5g/10min)를 사용하되, 외층은 (A) 성분 95중량% 및 (B) 성분 5중량%, 중간층은 (B) 및 (C) 성분을 각각 50중량%, 내층은 (C) 성분 85중량% 및 (B) 성분 15중량%로 구성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 필름을 성형하였다.
비교예
2
실시예 1에서 (A) 성분으로 용융지수가 11g/10min인 호모 폴리프로필렌을 사용하고, (B) 성분으로 스티렌계 엘라스토머(용융지수가 1g/10min)를 사용하고, (C) 성분으로 용융지수가 5.5g/10min인 혼합물을 사용하되, 외층은 (A) 성분 95중량% 및 (B) 성분 5중량%, 중간층은 (B) 및 (C) 성분을 각각 50중량%, 내층은 (C) 성분 75중량% 및 (B) 성분 25중량%로 구성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 필름을 성형하였다.
실험예
상기 실시예 및 비교예에 따라 성형된 다층 필름에 대하여 하기 방법으로 물성을 측정 및 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 각 물성의 평가기준은 하기 표 2에 나타내었다.
[물성 측정 및 평가 방법]
1) 표면 외관 : 필름 외관의 주름 및 두께 균일성 육안으로 확인하여 그 상태를 상대적으로 평가하여 매우양호(◎), 양호(○) 및 불량(×)으로 표시하였다.
2) 필름 Blocking : 500g~1000g 의 하중으로 살균 후, 필름간의 접착강도(필름이 떨어질 때의 강도)를 측정하였다.
3) Haze(ASTM D1003) : 살균된 필름의 흐림도를 측정하였다.
4) 필름 충격강도(ASTM D1709) : 60cm 높이에서 Ball을 떨어뜨려 견디는 무게를 측정하였다.
5) 열접착성 : 필름간 열접착(TEST 조건 : 2KG / 1초) 후 열접착 부위의 박리에 의한 불량 발생을 검토하였다.
표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 매트릭스가 되는 폴리프로필렌과 동일 소재의 연질소재 및 삼원 랜덤 공중합체 엘라스토머를 이용하여 각 층을 구성하되, 특히 최적 물성의 호모 폴리프로필렌, 비결정성 폴리프로필렌 및 프로필렌-에틸렌-1-부텐 삼원 랜덤 공중합체과 엘라스토머의 혼합물을 사용할 경우(실시예 1 내지 3) 상용성이 극대화되어 투명성 및 연질성이 유지되면서 충격강도 및 열접착 성능이 우수한 의료용 필름의 구현이 가능함을 확인할 수 있다.
이에 대하여, 비결정성 폴리프로필렌이나 프로필렌-에틸렌-1-부텐 삼원 랜덤 공중합체과 엘라스토머의 혼합물을 기존 성분으로 대체할 경우(비교예 1 및 2) 외관, 투명성, 충격강도, 열접착 성능 중 2가지 이상의 물성이 현저히 저하되는 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 (6)
- 호모 폴리프로필렌(A)을 포함하는 외층;
메탈로센 촉매로 중합된 비결정성 폴리프로필렌(B) 40~60중량% 및 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체와 프로필렌-에틸렌-1-부텐 엘라스토머(C)의 혼합물 40~60중량%를 포함하는 중간층; 및
상기 (B) 성분 5~25중량% 및 상기 (C) 성분 75~95중량%를 포함하는 내층;
을 포함하는 의료용 필름이고,
상기 호모 폴리프로필렌은 지글러-나타 촉매를 이용하여 중합되고, 용융온도가 167℃ 이상, 결정화도가 55% 이상 및 용융지수(230℃, 2.16kg 하중)가 2~10g/10min이고,
상기 비결정성 폴리프로필렌은 하기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매하에 중합되고,
[화학식 1]
(화학식 1에서, M은 4족 전이금속이고; Q1 및 Q2는 각각 독립적으로 할로겐; (C1-C20)알킬; (C2-C20)알케닐; (C2-C20)알키닐; (C6-C20)아릴; (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; (C1-C20)알킬아미도; (C6-C20)아릴아미도; 또는 (C1-C20)알킬리덴이고;
R1 ~ R10은 각각 독립적으로 수소; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C2-C20)알케닐; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; 또는 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)실릴이고; 상기 R1은 R2와 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, R6 내지 R10 중에서 2 이상이 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며, 다만 R3 및 R4 중 적어도 하나는 메틸이고;
R5는 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬이고;
R11, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C2-C20)알케닐; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)알킬(C6-C20)아릴; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C6-C20)아릴(C1-C20)알킬; 아세탈, 케탈, 에테르기를 포함 또는 포함하지 않는 (C1-C20)실릴; (C1-C20)알콕시; 또는 (C6-C20)아릴옥시이고; 상기 R11와 R12 또는 R12와 R13가 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.)
상기 비결정성 폴리프로필렌은 중량평균분자량이 200,000~300,000g/mol이고, 밀도가 0.8~0.9g/ml이고, 입체규칙도(isotactisity, Pentad I.I, mmmm)가 5~20%이고,
상기 의료용 필름은 500g~1000g의 하중으로 살균 후 측정된 상기 외층, 중간증 및 내층 간의 접착강도로 평가되는 블로킹성이 50gf 미만이고, ASTM D1003에 따른 헤이즈가 5% 미만이고, ASTM D1709에 따른 필름 충격강도가 500g 이상이고, 2KG/1초의 조건으로 필름간 열접착 후 열접착 부위의 박리가 발생하는 박리강도가 700gf/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 의료용 필름. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 혼합물은 상기 랜덤 공중합체와 상기 엘라스토머가 동일한 중합 반응기에서 제조된 것을 특징으로 하는 의료용 필름. - 제1항에 있어서,
상기 외층은 상기 (B) 성분을 0.1~10중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 필름.
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