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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft die Verwendung von Gemischen syndiotaktischen
und isotaktischen Poly-α-Olefins
zur Erzielung einer Gesamtverringerung des Reibungskoeffizienten
von aus solchen Gemischen hergestellten Folien. Dies kann auch als
eine Verringerung von Merkmalen oder Verbesserung von "Gleit"-Merkmalen der Filme
ohne Einschluss übermäßiger Additive,
außer
Poly-α-Olefinen,
in das Polymer, seine Folien oder andere Gegenstände aus dem Polymer angesehen
werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
ist bekannt, dass Folien aus Polyolefinen Tendenzen haben können, an
sich selbst zu haften oder Reibungskoeffizienten aufzuweisen, die
höher sind
als wünschenswert.
Mit diesen Tendenzen, an sich selbst zu haften oder einen niedrigen
Reibungskoeffizienten zu haben, können solche Folien schwierig
anzuwenden und zu handhaben werden. Auf dem Markt sind Gleitmittel
erhältlich,
die Fettamide wie etwa Erucamid, fluorhaltige Kunststoffe einschließlich Viton®,
und verschiedene andere Mittel enthalten, einschließlich einiger
Antiblockmittel, die bei der Verbesserung des offensichtlichen Schlupfs
oder Reibungskoeffizienten von Folien oder Gegenständen helfen
können.
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Während diese
Additive nützlich
sind bei der Verringerung des Reibungskoeffizienten für Polymerfolien,
werden die Kunststoffmischer es angesichts der Kosten und da die
Folienmerkmale beeinträchtigt
werden könnten,
bevorzugen, dem Polymer oder während
der Folienproduktion nicht zuviel davon zuzusetzen. Auch kann der
Einschluss großer
Mengen solcher Additive Folien mit anderen nachteiligen Merkmalen,
wie etwa Übertragung
von Additivgerüchen
oder -geschmack in innerhalb der Folienprodukte eingeschlossene
Waren, insbesondere Lebensmittel oder Medikamente, ergeben.
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Wir
haben festgestellt, dass diese Additive durch Mischen von Polymeren
unterschiedlicher stereoregulärer
Konfigurationen auf vernünftigen
Niveaus gehalten werden können,
während
Folien mit guten Reibungskoeffizienten verschafft werden. Hieraus
verschafft das, was ein synergetischer Effekt zwischen dem Gleitadditiv
und dem syndiotaktischen Polyolefin zu sein scheint, einen Vorteil.
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Andere
haben einen Nutzen beim Mischen von Polymeren zur Verbesserung verschiedener
Merkmale gefunden. U.S. 4,857,409, erteilt am 15. August 1989 an
Hazelton und Shulman, beschreibt eine Kompositfolienzusammensetzung,
die eine Kautschukkernschicht umfasst, wobei besagte Schicht aus
etwa 50 bis 85 Gewichtsprozent Kautschuk und 15 bis 40 Gewichtsprozent
eines Polyolefins und einem Minimum von einer auf besagte Kernschicht
extrudierten Polyolefinharzaußenschicht
besteht. Die Kautschukkomponente der Kernschicht ist aus einer Gruppe
spezifischer Möglichkeiten
gewählt.
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Das
am 19. Februar 1985 an Shulman erteilte US-Patent 4,500,681 beschreibt
eine Zusammensetzung von Material, die aus einem thermoplastischen
Elastomergemisch aus einer Polyolefinkomponente, einer Isobutylen-Rückgrat-Elastomerkomponente
und einer Copolymerkomponente aus Ethylen und einem ungesättigten
Ester einer niedrigeren Carboxylsäure besteht. Die Polyolefinkomponente
umfasst von etwa 20 bis etwa 65 Gewichtsprozent der Zusammensetzung
und ist aus isotaktischem Polypropylen oder Polypropylenreaktorcopolymer,
das etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent eines Alpha-Olefincomonomers enthält, oder
Mischungen davon gewählt.
Die Isobutylen-Rückgratelastomerkomponente
umfasst 20 bis 60 Gewicht der Verbindung und die Copolymerkomponente
umfasst etwa 7 bis etwa 40 Gewichtsprozent der Zusammensetzung.
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US-A-
5,981,047 offenbart biaxial orientierte Mattglanz-Polypropylenfolien
mit guten Kaltsiegelablöseeigenschaften.
Die Kaltsiegelablöseschicht
umfasst (A) zwischen 10 und 60 Gew.% eines zufallsverteilten Ethylen-Butylen-Copolymers;
(B) zwischen 40 und 90 Gew.% eines Gemischs von zumindest zwei Bauelementen,
gewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenionomeren, syndiotaktischen
Homopolymeren von Propylen, Polyethylenen mit Dichten, die sich
von 0,01 bis auf 0,965 g/cm3 belaufen, und
metallocenkatalysiertem Polyethylen, und optionsweise (C) ein nichtwanderndes
Gleitmittel in einer Menge, die ausreicht, um den Reibungskoeffizienten
zu senken.
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IP-A-10329262
beschreibt Gemische aus 55% syndiotaktischem und 45% isotaktischem
Polypropylen, die Polyacrylatgleitmittel enthalten.
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US-A-5,266,641
offenbart heißsiegelbare
Harzzusammensetzungen, umfassend: (A) 5 bis 50 Gewichtsanteile Buten-Propylen-Copolymere,
die 0,1 bis 20 Gew.% Propylen umfassen und eine im Wesentlichen
syndiotaktische Struktur haben; und (B) 96 bis 50 Gewichtsanteile
eines stereoregulären
kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymers oder Propylen-Ethylen-C4-12-Alphaolefins.
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Diese
vermischten Polymerharze verschaffen nicht die widerstandsfähige Folie
mit verringertem Reibungskoeffizienten, wie sie von unserer Erfindung
angesprochen wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Unsere
Erfindung verschafft zumindest Polymergemische, die Folien mit einem
verringerten Reibungskoeffizienten ergeben, gegenüber gleichartigen
Folien, die höhere
Beladungen von Gleitmitteln oder gleichartige Beladungen ohne syndiotaktische
Poly-Alphaolefinadditive enthalten. Auch werden Folien mit verringerten
Reibungskoeffizienten und Verfahren zur Produktion solcher Gemische
und solcher Folien verschafft.
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1 zeigt
Ein- und Dreitagegraphen des Reibungskoeffizienten für Folie
gegenüber
der sPP-Konzentration
(in iPP) für
mit 0,15% eines üblichen
Gleitmittels verbundene Harze dar, die zur Produktion der Folien
verwendet wurden.
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2 zeigt
Ein- und Dreitagegraphen des Reibungskoeffizienten für Folien
gegenüber
der sPP-Konzentration
(in iPP) für
mit 0,05% eines üblichen
Gleitmittels verbundene Harze dar, die zur Produktion der Folien
verwendet wurden.
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Detaillierte
Beschreibung
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Diese
Erfindung sieht Ausführungen
unserer Erfindung vor, die Folien aus Polypropylen mit einem verringerten
Reibungskoeffizienten betreffen.
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Es
ist möglich,
eine auf Polypropylen basierte Verbindung, Harz, Gemisch oder Kombinationen
davon zu vorzusehen, die Produkte mit einem verringerten Reibungskoeffizienten
verschaffen, umfassend:
- A) isotaktisches Polypropylen;
- B) 0,1 Gew.% bis 10 Gew.% syndiotaktisches Polypropylen; und
- C) etwa 0,01 Gew.% bis etwa 0,2 Gew.% Gleitmittel.
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Eine
Ausführung
sieht Folie vor, die eine auf Polypropylen basierte Verbindung,
Harz, Gemisch oder Kombinationen davon umfasst, die, während oder
nach dem Vermischen, Formen oder Kombinationen davon, folgendes
umfasst:
- A) isotaktisches Polypropylen;
- B) 0,1 Gew.% bis etwa 10 Gew.% syndiotaktisches Polypropylen;
und
- C) 0,01 Gew.% bis 0,2 Gew.% Gleitmittel.
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Es
ist möglich,
Polyolefin, mit Ausnahme von Poly-5-methylpenten, enthaltende Folie zu verschaffen, die
einen Reibungskoeffizienten von weniger als etwa 0,50 hat, gemessen
bei 23°C
einen Tag nach der Folienbildung. Der angegebene Reibungskoeffizient
ist das Verhältnis
von Reibungskraft zu der lotrecht zu zwei miteinander in Kontakt
befindlichen Oberflächen
wirkenden Kraft.
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Eine
besonders nützliche
Ausführung
verschafft Polypropylenfolie mit einem Reibungskoeffizienten, gemessen
bei 23°C
einen Tag nach der Folienbildung, von weniger als 0,50, wobei solche
Folie folgendes umfasst:
- A) 0,1 Gew.% bis etwa
10 Gew.% syndiotaktisches Polypropylen; und
- B) 0,01 Gew.% bis 0,2 Gew.% Gleitmittel.
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Eine
andere Ausführung
verschafft einen Prozess zur Herstellung von Polypropylenfolie mit
einem verringerten Reibungskoeffizienten, umfassend die Schritte
des:
- A) Vermischens, Verbindens, Mischens oder
Kombinationen davon, des isotaktischen Polypropylens mit:
i)
zwischen 0,1 Gew.% und 10 Gew.% syndiotaktischem Polypropylen; und
ii)
0,01 Gew.% bis 0,2 Gew.% Gleitmittel; und
- B) Formens einer Folie aus dem resultierenden Harz.
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In
jeder dieser Ausführungen
werden progressiv bevorzugte untere Bereichsniveaus der syndiotaktischen
Komponente 1 Gew.% und 5 Gew.% sein. Progressiv bevorzugte untere
Bereiche für
das Gleitmittel werden 0,05 Gew.% sein.
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Mit
der Absicht, unsere Erfindung zu erhellen, sind hierin Beispiele
vorgesehen. Während
diese Beispiele unsere Erfindung beispielhaft darstellen, definieren
sie nicht vollständig
die Reichweite und Breite der Erfindung. Die Fachleute in der Polyolefintechnik
werden, bei Betrachtung dieser Beispiele, andere, nicht angeführte Ausführungen
unserer Erfindung erkennen. Wir erachten diese offensichtlichen
Erscheinungsformen als innerhalb der Reichweite unserer beanspruchten
Erfindung liegend.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Ein
zufallsverteiltes Copolymer von Ethylen und Propylen, MTC EFL-560,
erhältlich
von Mitsui-Toatsu, das etwa 3% Ethylen aufweist und von Mitsui Toatsu
erhältlich
ist, wurde getestet, indem es zu mittels Extrusion gegossenen Folien
von 0,03 mm geformt wurde. Der Reibungskoeffizient (COF) dieser
Folien wurde gemäß ASTM-D-1894
bei 23°C
nach drei Tagen, 35°C
nach einem Tag und 35°C
nach drei Tagen getestet. Dieses gleiche zufallsverteilte Copolymer
(RCP) wurde dann mit 10 Gew.%, 20 Gew.% und 30 Gew.% syndiotaktischem
Polypropylen, EOD 93-06, erhältlich
von Fina Oil & Chemical
Company, Deer Park, Texas, USA, vermischt und verbunden. Die resultierenden
vermischten Harze wurden dann zu gleichartigen gegossenen Folien
von 0,03 mm extrudiert. Der Reibungskoeffizient (COF) jeder resultierenden
Folie wurde dann mit gleichen Zeitintervallen auf gleichen Temperaturen
gemessen. Alle Proben hatten gleiche Additivpackungen. Das RCP (EFL-560) wurde (auf Basis
des Harzgewichts) mit etwa 300 ppm IrgafosP-EPQFF, 800 ppm Irganox
168, 800 ppm Irganox 1010 (alle erhältlich von CibaGeigy), 300
ppm Hydrotalcite (erhältlich
von Mitsui Petrochemical), 600 ppm Neutron-S und 2.000 ppm Syloid
66 (erhältlich
von W.R. Grace Chemical Company) verbunden. Das syndiotaktische
Polypropylen wurde mit 300 ppm IrgafosP-EPQFF, 800 ppm Irganox 168, 1.000 ppm
Irganox 1010 (alle erhältlich
von CibaGeigy), 200 ppm Talk (erhältlich von Nicron, USA), 1.000
ppm Neutron-S und 1.500 ppm Syloid 66 (erhältlich von W.R. Grace Chemical
Company) verbunden. Die Ergebnisse der Reibungskoeffizientmessungen
für die
Folien aus dem RCP und seinen Gemischen sind in der nachstehenden Tabelle
1 dargestellt. Tabelle
1
zum Vergleich *
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Beispiel 2
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Ein
kommerziell erhältliches
isotaktisches Polypropylen (iPP), 3500u/70366, erhältlich von
Fina Oil % Chemical Company in Deer Park, Texas, wurde rein und
in Gemischen mit Finas EOD95-95/29066, einem kommerziell erhältlichen
syndiotaktischen Polypropylen (sPP), verwendet, um eine Reihe von
Materialien zum Testen zu erzeugen, worin Ethanox 330, erhältlich von
Ethyl Corporation, und Irganox 168, erhältlich von Ciba-Geigy, als
Antioxidans-Stabilisatoren
in Mengen von 0,1% beziehungsweise 0,05% zugesetzt wurden, während Erucamid,
ein Fettamidgleitmittel, zwischen 0%, 0,05 Gew.% und 0,15 Gew.%
variiert wurde. Unter Verwendung einer Egan-Gussfolienproduktionslinie wurden Folien
aus jedem Polymer oder Polymergemisch extrudiert, mit Foliendicken
von 0,08 mm (0,003 Zoll) auf 254°C
Schmelztemperatur und 15,5°C
Kühl-Roll-Temperatur,
und direkt nach der Extrusion, einen Tag und 3 Tage nach der Extrusion
auf den Reibungskoeffizienten getestet. Die Polymerzusammensetzungen
sind in der nachstehenden Tabelle 2 umrissen. Die Reibungskoeffizientergebnisse
dieser Serie von Experimenten sind in Tabelle 3 dargestellt. Die
1 und
2 stellen
graphisch Ergebnisse dieses Experiments für Gleitmittelmengen von 0,15
Gew.% beziehungsweise 0,05 Gew.% dar. Tabelle
2
zum Vergleich * Tabelle
3
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Die Übersicht
der in Tabelle 1 dargestellten Information demonstriert, dass der
Einschluss von sPP bei dem Polyolefin dieser Serie von Experimenten
den Reibungskoeffizienten gegenüber
dem unmodifizierten kommerziell erhältlichen zufallsverteilten
Copolymer deutlich senkt. Es ist deutlich, dass der Einschluss von etwa
10 Gew.% des sPP den Folien-Reibungskoeffizienten merklich senkt.
Die Verwendung von etwa 20 Gew.% sPP scheint eine weitere Wirkung
zu haben. Die Wirkung bleibt merkbar beim Einschluss von 30 Gew.%
sPP.
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Die Übersicht
der Tabellen 1 und 2 demonstriert einige wichtige Aspekte unserer
Erfindung. Bei Betrachtung der Ergebnisse der Reibungskoeffizientmessungen
der in den Experimenten Nr. 1 und Nr. 2 der Tabellen 2 und 3 produzierten
Folien ist es unbestimmt, ob eine merkliche Verringerung des Reibungskoeffizienten
mit dem einfachen Einschluss von sPP bei dem Basispolymer stattfindet.
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Der
Vergleich der Experimente Nr. 3 und 4, miteinander und mit Nr. 1
und 2, demonstriert deutlich, dass der Einschluss des Gleitmittels
einen deutlichen Effekt bei der Senkung des Reibungskoeffizienten
produzierter Folien hat. Die Betrachtung der durchschnittlichen
Reibungskoeffizientmessungen und deren Messbereiche, zwischen den
beiden Proben ohne sPP beziehungsweise mit 0,15 und 0,05% Gleitmittel,
hinterlässt eine
unklare Ermittlung dessen, ob eine erhöhte Menge Gleitmittel einen
merklichen weiteren Effekt hat.
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Der
Vergleich der Experimente Nr. 5, 6, 7 und 8 verschafft eine dramatische
Demonstration dessen, dass die Kombination des Zusatzes von Gleitmittel
und sPP mit dem Basispolymer eine bemerkenswerte Verringerung des
Reibungskoeffizienten in aus diesen Polyolefingemischen produzierten
Folien verschafft. Es ist deutlich, dass beide Additive vorhanden
sein müssen
und dass eines oder das andere nicht die Größenordnung des Effekts produzieren
wird, das die Kombination produziert.
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Wie
zuvor erwähnt,
sollen diese Beispiele eine Verdeutlichung und Anleitung bei der
Beschreibung unserer Erfindung verschaffen; sie sollen nicht erschöpfend sein.
Bei Betrachtung dieser Beispiele in Kombination mit unserer vollständigen Beschreibung
werden den Fachleuten andere Ausführungen, die innerhalb der Reichweite
unserer beanspruchten Erfindung liegen, deutlich werden. Zur weiteren
Verdeutlichung des vollen Umfangs unserer Erfindung sind die nachfolgenden
Ansprüche
vorgesehen.
