KR100497592B1 - 선형의 동일배열 중합체를 함유하는 코팅 물질 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중합 물질의 구조가 나노-결정의 자가 배열된 결정질 도메인으로 보강된 나노-규모-크기의 탄성 비결정질 영역을 포함하는 중합 물질로 적어도 부분적으로 코팅된 요소를 함유하는 물품에 관한 것이다. 요소, 및 상기 요소의 표면의 적어도 부분을 커버하는 중합체성 코팅 물질을 함유하는 물품으로서, 상기 코팅 물질이 60 % 미만의 mmmm 펜타드 농도의 동일배열성을 갖는 폴리올레핀계 동종중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 물품이 청구된다.

Description

선형의 동일배열 중합체를 함유하는 코팅 물질 {COATING MATERIAL COMPRISING LINEAR, ISOTACTIC POLYMERS}

본 발명은 예를 들면 절연, 쇼크 흡수, 쿠셔닝, 패키징에 사용되는 코팅 물질에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 탄성 코팅 물질에 관한 것이다.

올레핀계 중합체를 함유하는 코팅된 물품, 특히 코팅 물질은 당업계에 주지되어 있고, 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다. 상기 코팅 물질의 사용의 전형적인 영역은 위생 물품, 특히 1회용 흡수 물품, 패키팅 물질을 포함한다.

PP, PE, PS, PIB 와 같은 통상적으로 사용되는 폴리올레핀으로부터 제조된 코팅 물질은 많은 유용한 특성을 갖는다. 이들은 생-상용성 (bio-compatible) 및 식품 상용성의, 화학적으로 안정한, 불활성, 비독성 물질이다. 그러나, 이들 대부분은 강성을 갖고, 불충분한 강도/인열 저항성, 불충분한 신장성/탄성 등을 포함하는 불량한 기계적 특성을 갖는다.

상기 중합체성 코팅 물질에 탄성을 제공하기 위한 종래 당업계에 몇 가지 접근법이 제안되었다. 가장 통상적으로 사용되는 접근법은 힌지 (hinged) 결합부/부분을 중합체의 주쇄에 도입함으로써 중합체의 화학 구조를 변화시키는 것을 토대로 한다. 상기 힌지는 중합체의 결정화를 방지하고, 유리 전이 온도 (Tg) 를 낮추고, 생성된 물질의 탄성을 개선시키는 유연성을 중합체성 골격에 더욱 부여한다. 통상적으로, 힌지 기는 주쇄 또는 벌크 (bulk) 측기에 위치한 산소, 질소 또는 염소와 같은, 유연성을 부여하는 헤테로 원자를 포함한다. 또 다른 접근법은 특정 가소제와 블렌딩함으로써 중합체를 저작하는 것이다. 그러나, 두 접근법 모두 분자 또는 코팅 물질의 벌크에 도입될 헤테로 원자를 필요로 한다.

본 발명에 더욱 근접한, 상기 코팅 물질에 탄성을 제공하기 위하여 당업계에 제안된 세 번째 접근법은, 물리적 네트 (net) 를 형성함으로써 벌크 물질을 보강하는 헤테로-상의 형성을 활용하는 것이다. 이를 위하여, 둘 이상의 상이한 단량체의 블록 공중합을 사용하여 상이한 Tg 를 갖는 블록을 포함하는 중합체성 골격을 유도하였다. 이는 제 2 공중합체의 유연성 사슬에 의해 서로 연결된 하나의 공중합체의 보강 결정질 도메인의 형성과 함께 벌크 중의 마이크로-상 분리를 일으킨다.

본질적으로, 염소와 같은 헤테로 원자를 포함하는 통상적인 중합체성 코팅 물질은 불충분한 강도/인열 저항성, 불충분한 신장성/탄성, 비생-상용성 및 비 식품-상용성을 포함하는, 그러나 이에 한정되지 않는 매우 다양한 고유의 단점을 가져서, 연소시 독성 잔류물 등을 유도한다.

본 발명의 목적은 종래 당업계의 코팅 물질의 단점을 극복하는 코팅 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 탄성 코팅 물질을 함유하는 물품을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 본 발명의 코팅된 물품의 제조 방법을 제공하는 것이다.

발명의 개요

본 발명은 중합체성 코팅으로 요소의 표면의 적어도 한 부분을 커버하기 위한 코팅 조성물로서, 60 % 미만의 [mmmm] 펜타드 농도의 동일배열성을 갖는 폴리올레핀계 동종중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한 요소, 및 상기 요소의 표면의 적어도 부분을 커버하는 상기 언급된 중합체성 코팅 물질을 포함하는 물품을 제공한다.

본 발명은 또한 침지 (dip) 코팅, 분무 코팅, 에멀션 코팅, 및 그의 조합으로부터 선택되는 단계를 포함하는, 상기 언급된 중합체성 코팅 물질로 요소를 코팅하는 방법을 제공한다.

본 발명은 폴리올레핀계 동종중합체를 함유하는 코팅 물질을 제공한다.

본원에서 사용된 용어 "폴리올레핀계 동종중합체(polyolefinic homopolymer)" 는 모두 유사한 입체화학적 구조를 나타내는, 단지 한 상의 분자를 함유하는 폴리올레핀을 의미한다. 예를 들어, 상기 용어가 사용될 경우, 두 상이 동시에 중합된 혼성 배열(atctic) 및 동일배열(isotactic) 중합체의 블렌드는 제외된다. 용어 동종중합체는 모든 분자가 유사한 입체화학적 구조를 나타내는 공중합체를 포함한다.

본 발명의 폴리올레핀계 동종중합체는 하나 이상의 C₃ 내지 C₂₀ 올레핀계 단량체의 구조를 갖고, 60 % 미만, 바람직하게는 55 % 미만, 더욱 바람직하게는 50 % 미만, 가장 바람직하게는 45 % 미만의 [mmmm] 펜타드 농도의 동일배열을 갖고, 15 % 초과, 더욱 바람직하게는 20 % 초과, 더욱 바람직하게는 25 % 초과의 [mmmm] 펜타드 농도의 선형의 동일배열 중합체를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 폴리올레핀계 동종중합체는 폴리프로필렌이다.

동종중합체의 동일배열성은 중합체 사슬 중 입체경 오차의 통계 분포로 인하여, 종래 당업계의 동일배열 폴리프로필렌과 비교하여 감소될 수 있다. "입체경 오차(stereoscopic error)" 라는 용어는 [mrrm] 펜타드를 특징으로 하는 입체경 서열을 의미한다. 상기 경우에서, 중심 단량체는 상기 펜타드 중 다른 4 개 단량체에 반대되는 입체 구조를 갖는다. 그러므로, 상기 중합체의 [mrrm] 펜타드 농도는 p²(1-p)² {식중, p = [m] 이고, 따라서 1-p = [r] 이고 p⁴ = [mmmm] 임} 의 통계적 가능성을 초과한다. 바람직하게는, 펜타드 농도는 [p(1-p)]^qp(1-p) {식 중, q 는 0.8, 더욱 바람직하게는 q 는 0.6 이지만, 보다 더욱 바람직하게는 q 는 0.4 이고, 그보다 더욱 바람직하게는 q 는 0.2 이고, 가장 바람직하게는 q 는 0.1 임} 이상이다.

동종중합체의 몇 가지 구현예, 특히 결정성이 단일 입체 오차에 의해 감소되는 구현예의 경우, 저함량의 혼성 서열(atactic sequences)은 본 발명의 코팅의 성질에 이로운 것으로 증명되었다. 바람직하게는, [rmrm] 펜타드 농도는 6 % 미만, 더욱 바람직하게는 5 % 미만, 보다 더욱 바람직하게는 4 % 미만, 그 보다 더욱 바람직하게는 3 % 미만, 가장 바람직하게는 2.5 % 미만이다.

동종중합체의 몇 가지 구현예, 특히 결정성이 단일 입체 오차에 의해 감소되는 구현예의 경우, 저함량의 규칙배열 서열(syndiotactic sequences)은 본 발명의 코팅의 성질에 이로운 것으로 증명되었다. 바람직하게는, [rrrr] 펜타드 농도는 6 % 미만, 더욱 바람직하게는 5 % 미만, 더욱 바람직하게는 4 % 미만, 더욱 바람직하게는 3 % 미만, 가장 바람직하게는 2.5 % 미만이다.

대안적으로는, 본 발명의 동종중합체는 중합체의 혼성배열 및 동일배열 블록의 서열을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 중합체의 평균 분자량 Mw 은 100000 g/mol 초과, 더욱 바람직하게는 200000 g/mol 초과, 보다 더욱 바람직하게는 250000 g/mol 초과, 그 보다 더욱 바람직하게는 300000 g/mol 초과, 가장 바람직하게는 350000 g/mol 초과이다.

유리 온도 Tg 는 -50 내지 +30 ℃ 이다. 바람직하게는 유리 온도는 10 ℃ 미만, 더욱 바람직하게는 5 ℃ 미만, 보다 더욱 바람직하게는 0 ℃ 미만, 가장 바람직하게는 -6 ℃ 미만이다. 중합체의 용융 온도는 시료를 150 ℃ 로 가열한 후, 이어서 중합체를 -50 ℃ 까지 냉각하여 수득된다.

상기 이론에 구애되지 않고, 폴리올레핀계 중합체는 반-결정질 구조를 나타낸다. 구조는 나노-결정의 자가 배열된 결정질 도메인으로 보강된 나노-규모-크기의 탄성 비결정성 영역을 포함한다. 중합체로부터 깨지기 쉬운 매크로-결정질 물질의 형성은 중합체성 골격으로 결함을 도입시킴으로써 달성된다. 반대 입체 구조를 갖는 단리된 단량체 단위는 그 결함, 즉 단일 입체 오차로서 사용되어 왔다.

적당한 중합체 및 상기 중합체의 제조 방법은 본원에 참고로 포함된 PCT 특허 출원 EP99/02379 에 기재되어 있다. 상기 중합체의 제조에 적당한 결정 조합은 참고로 포함된 PCT 특허 출원 EP99/02378 에 기재되어있다. 바람직하게는, PCT 특허 출원 EP99/02378 의 방법은 30 ℃ 미만, 더욱 바람직하게는 25 ℃ 미만, 보다 더욱 바람직하게는 20 ℃ 미만, 가장 바람직하게는 15 ℃ 미만의 온도에서 수행되어, 생성되는 중합체의 분자량을 증가시킨다. 분자량을 증가시키기 위해, 중합은 바람직하게는 액체 프로펜 등의 액체 단량체 중에서 수행된다. 분자량을 증가시키기 위해서, 촉매가 바람직하게는 PCT 특허 출원 EP99/02378 에서 언급된 붕소 활성화제와의 조합으로 사용된다.

다른 적당한 중합체 및 상기 중합체의 제조 방법이 본원에 참고로 포함된 WO99/20664 에 기재되어 있다.

상이 단일 반응으로 중합되는 다중 상 중합체에 비해, 동종중합체의 제조시 배치 대 배치 변화가 매우 감소되기 때문에, 본 발명의 코팅을 위해 동종중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 본 발명의 코팅 물질의 제조에 사용되는 중합체는 그의 인장강도 곡선에서 특징적인 고무-탄성 안정기 (plateau) 를 갖는다.

본 발명의 코팅에 사용되는 중합체는 생-상용성이고, 염소 등의 헤테로 원자를 포함하지 않기 때문에, 독성 잔류물 없이 연소될 수 있다. 또한, 독성 단량체 잔류물을 포함하지 않는다.

본 발명의 코팅 물질은 보다 우수한 연성을 나타낼 수 있음이 발견되었다. 바람직하게는, 코팅 물질은 30 미만, 더욱 바람직하게는 25 미만, 보다 더욱 바람직하게는 20 미만, 그 보다 더욱 바람직하게는 15 미만, 가장 바람직하게는 10 미만의 A 스케일에 대한 쇼어 (Shore) 강도를 갖는다. 본 발명의 코팅 물질의 연성은 동일배열성 ([mmmm] 펜타드 농도) 을 감소시켜 코팅을 제조함으로써 증가될 수 있다.

코팅 물질은 종래 기술의 코팅 물질에 비해 증가된 온도 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다. 이는 부분적으로는 본 발명의 코팅에 대해 동종중합체가 사용된 사실로 인한 것이고, 부분적으로는 동종중합체의 높은 분자량으로 인한 것이다. 바람직하게는 본 발명의 코팅 물질은 100 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 110 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 120 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 130 ℃ 이상의 융점을 갖는다. 중합체의 용융 온도는 시료를 150 ℃ 로 가열한 후, 이어서 -50 ℃ 까지 중합체를 냉각시켜 수득된다. 더 높은 융점은 예를 들면 폴리프로필렌 등의 통상적인 동일배열 중합체와 동종중합체를 블렌딩함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 코팅은 탄성이 있을 뿐만 아니라, 신장성이 있음이 확인되었다. 코팅의 신장성 대 그의 탄성 거동은 본 발명의 동종중합체의 배열성에 의해 조정될 수 있다. 본 발명의 코팅 물질은 원래의 길이의 500 % 이상, 더욱 바람직하게는 원래 길이의 1000 % 이상, 보다 더욱 바람직하게는 원래 길이의 1500 % 이상, 가장 바람직하게는 원래 길이의 2000 % 이상까지 인열없이 신장가능함이 발견되었다. 부가하여, 본 발명의 코팅 물질은 바람직하게는 신장되어 1 분간 원래 길이의 500 % 까지 유지되고, 원래 길이의 300 % 미만, 바람직하게는 원래 길이의 200 % 미만, 가장 바람직하게는 원래 길이의 150 % 미만까지 되돌아 온 후 10 분내에 회복한다. 또한, 본 발명의 코팅은 낮은 압축성 세트를 나타냄이 발견되었다. 본 발명의 코팅은 1 분간 원래 두께의 50 % 까지, 바람직하게는 원래 두께의 60 % 이상까지, 더욱 바람직하게는 원래 두께의 70 % 이상까지, 보다 더욱 바람직하게는 원래 두께의 80 % 이상까지, 그 보다 더욱 바람직하게는 원래 두께의 90 % 이상까지, 가장 바람직하게는 원래 두께의 95 % 이상 까지 압축한 후, 10 분 내에 회복한다. 본 발명의 코팅의 압축성은 동종중합체의 배열성을 증가시킴으로써, 또는 폴리프로필렌 등의 통상적인 동일배열 중합체와 낮은 배열성 동종중합체를 블렌딩함으로써 조정될 수 있다.

본 발명의 코팅은 비교적 낮은 기초 중량에서 적용될 수 있음이 확인되었다. 바람직하게는 본 발명의 코팅의 기초 중량은 50 g/m² 미만, 더욱 바람직하게는 40 g/m² 미만, 보다 더욱 바람직하게는 30 g/m² 미만, 그 보다 더욱 바람직하게는 20 g/m² 미만, 가장 바람직하게는 10 g/m² 미만이다.

본 발명의 코팅은 중합체의 높은 분자량으로 인해 실온에서 비교적 낮은 점성을 나타내는 것이 발견되었다.

당업계에 주지된 다양한 첨가제가 중합체의 성질을 변화시키기 위해 본 발명의 동종중합체에 첨가될 수 있다.

본 발명의 추가적인 면은 요소를 포함하는 물품을 제공하는 것이며, 요소 표면의 적어도 한 부분이 본 발명에 따른 코팅 물질로 커버된다.

종래 기술에서, 침지 코팅, 분무 코팅, 에멀션 코팅, 및 그들의 조합 등 코팅 물품을 제조하는 매우 다양한 적당한 기술이 공지되어 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 코팅은, 코팅의 중합체가 기재 물질에 충분히 부착할 수 있는 한, 특별한 기재에 제한되는 것은 아니다. 적당한 기재는 금속, 중합체, 나무 등의 다양한 물질의 본체, 제직 및 부직 웹 물질, 필름 등을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 언급된 코팅 물품의 제조 방법은 모두 당업자에게 공지된 특별한 이점을 갖는다. 그러므로, 당업자는 코팅 물질의 각각의 적용의 특별한 요건에 따라 본 발명의 코팅 물질의 적당한 제조 방법을 선택할 수 있을 것이다.

본 발명의 코팅을 통풍 가능하게 (breathable) 하기 위해, 중합체는 코팅 제조 전에 탄산 칼슘 등의 미립자의 충진재 물질과 혼합될 수 있고, 이어서 (기재와의 접촉 전 또는 후) 코팅 물질의 신장에 의해 포함된 충진재 물질의 위치에서 세공을 제조하기 위해 신장될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 통풍가능한 필름 물질은 1000 g/24 h/m² 이상, 더욱 바람직하게는 2000 g/24 h/m² 이상, 보다 더욱 바람직하게는 3000 g/24 h/m² 이상, 가장 바람직하게는 4000 g/24 h/m² 이상의 수증기 통과율 (MVTR) 을 갖는다. MVTR 의 측정 방법은 당업계에 주지되어 있고, 따라서 적용되어야 한다.

본 발명의 코팅된 물품은 위생 물품일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "위생 물품" 은 생체의 본체에 접촉 또는 근접하여 사용될 수 있도록 의도되는 물품을 의미한다. 상기 위생 물품은 1회용이거나, 또는 수회 또는 장기간의 사용에 의도될 수 있다. 상기 위생 물품은 가운, 외과용 드레이프, 신체 이식물, 기구사용, 지지 수단, 침대 커버, 상처 커버링, 상처 스프레이, 헤어 스프레이 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 물품에 사용되는 중합체의 특별한 이점에 대해, 상기 및 유사한 위생물품에 본 발명에 따른 중합 물질의 코팅을 적용하는 것은 숙련자에게 명백할 것이다.

본 발명에 따른 코팅 물품은 또한 물품에서의 구성 요소로서 사용될 수 있다. 그럼으로써, 코팅 물질의 기능은 열 절연, 전기 절연, 쇼크 흡수, 쿠셔닝, 음향 파동 감소, 물품의 다른 요소 보호, 부식 방지, 다른 요소의 상대적 운동에 대한 허용, 미끄러짐 감소 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 물품은 장난감, 가구, 의류, 신발, 스포츠 장비, 손잡이, 복합 구축물 예컨대 빌딩 (바닥 커버링, 누수방지, 밀폐제, 융기/틈 충진재 등), 자동차, 가전 제품 등을 포함하여, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 물품에 사용되는 중합체의 특별한 이점에 대해, 상기 및 유사한 물품에서 구성 요소로서 본 발명에 따른 코팅 물질을 적용하고 임의 변경하는 것은 숙련자들에게 명백할 것이다.

Claims (7)

1. 요소(an element), 및 상기 요소 표면의 적어도 부분을 커버하는 중합체성 코팅 물질을 함유하는 물품으로서,

   상기 코팅 물질이 60 % 미만의 [mmmm] 펜타드 농도, 3 % 미만의 [rmrm] 펜타드 농도, 6 % 미만의 [rrrr] 펜타드 농도의 동일배열성(isotacticity)을 갖는 폴리올레핀계 동종중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 물품.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체성 코팅 물질이 신장성이 있는 물품.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 코팅 물질이 탄성적으로 확장가능한 물품.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 동종중합체가 폴리프로필렌인 물품.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 물품이 위생 물품인 물품.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체성 코팅 물질이 물품의 구성 요소인 물품.
7. 침지 코팅, 분무 코팅, 에멀션 코팅, 및 그들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 단계를 포함하는 중합체성 코팅 물질로의 요소의 코팅 방법으로서,

   상기 중합체성 코팅 물질이 60 % 미만의 [mmmm] 펜타드 농도, 3 % 미만의 [rmrm] 펜타드 농도, 6 % 미만의 [rrrr] 펜타드 농도의 동일배열성(isotacticity)을 갖는 폴리올레핀계 동종중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.