KR101489022B1 - 횡방향 구획을 갖는 이성분 필름, 필름 적층체, 및 그의 제조를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

공압출 필름은 서로에 대해 나란한 횡방향 구획화된 다중 성분을 제공한다. 시스템 및 방법은 그러한 필름의 공압출에 관련된다. 공압출시 제1 중합체는 제1 및 제2 중합체 사이의 온도 차이가 유지된 상태에서 제2 중합체와 접합된다. 이 온도 차이는 제1 및 제2 중합체의 점도 차이를 감소시켜 제1 중합체의 점도가 공압출시 분리를 피하기에 충분할 정도로 제2 중합체의 점도에 가까워지게 한다. 또한, 필름은 다른 재료 층에의 후속 적층시에 하나의 층을 형성할 수 있다.

Description

횡방향 구획을 갖는 이성분 필름, 필름 적층체, 및 그의 제조를 위한 시스템 및 방법{CROSS DIRECTIONAL ZONED BICOMPONENT FILMS, FILM LAMINATES, AND SYSTEMS AND METHOD FOR MANUFACTURE OF THE SAME}
2종 이상의 상이한 중합체나 중합체 조성물의 공압출은 각각의 압출된 재료에 대응하는 구분되는 층들 또는 구획들에 의해 정의되는 성분을 가지는 복합체 시트 또는 필름 제품의 형성을 가능하게 한다. 조성물이 압출되는 방식에 따라, 각각의 재료는 필름 전체에 걸쳐 서로의 위에 적층되고/거나 필름 전체에 걸쳐 서로에 대해 나란히 배치될 수 있다. 일부 공압출 기술은 열적으로 구분되는 가공 요건을 갖는 층들을 수용하기 위해서나 각각의 재료를 필름 전체에 걸쳐 서로의 위에 적층시킬 경우 층 두께를 균등화하기 위해서 상이한 중합체들과 연관된 독립적 온도 제어를 포함한다. 특히 필름 내의 중합체들의 나란한 접촉과 관련하여 발생하는 또 하나의 문제는 상이한 중합체들이 연결되는 곳에서의 기계적 안정성을 포함한다. 상이한 중합체들이 나란히 있는 경우, 엣지 접합선에 의해 제공되는 적층을 성립하기 위한 표면적은 중합체들이 필름 전체에 걸쳐 서로의 위에 적층되는 경우에 비해 비교적 작다.
상이한 중합체들이 엣지 적층되는 필름은 가공시 상용성이 보장되도록 상이한 중합체들을 선택하는 것이 필요하다. 상이한 중합체들이 상용성을 결여하는 경우, 성분들이 압출시에 분리되어, 필름 전체에 걸쳐 상이한 중합체들 각각의 구역을 포함하는 단일화된 필름을 형성하지 못한다. 이 요건으로 인해, 어떤 중합체를 선택할 수 있을지에 대해 바람직하지 않은 한계가 주어진다. 따라서, 상용성 요건은 효과적으로 사용될 수 있는 상이한 중합체들을 좌우하며, 이에 의해 비용, 물성, 또는 기타 실제 상업적 이익의 특성과 같은 다른 기준에 의거한 상이한 중합체들의 선택이 제한되거나 방해를 받는다.
따라서, 횡방향 구획을 가지는 개선된 다성분 필름, 이 필름을 사용한 적층체, 및 이 필름의 공압출을 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
한 실시양태에서, 중합체들을 엣지 적층 필름으로 공압출하는 방법은, 제1 온도의 제1 중합체 용융물 스트림을 공압출기 본체의 제1 유입구에 공급하고, 제1 온도와 상이한 제2 온도의 제2 중합체 용융물 스트림을 공압출기 본체의 제2 유입구에 공급하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 제1 및 제2 용융물 스트림을 본체를 통과하는 제1 및 제2 유동 통로를 통하여 스트림 수렴 배출구로 보내며, 이때 제1 유동 통로는 수렴 배출구에서 제2 유동 통로에 대해 측면으로 배향된 횡방향 확장(diverging) 챔버를 포함하는 것인 단계를 포함한다. 본체로부터 수렴된 배출물을 배출시킴으로써, 필름의 전체 폭에 걸쳐 연속적인 엣지 적층 필름이 형성된다.
한 실시양태에서, 중합체들을 엣지 적층 필름으로 공압출하기 위한 압출 시스템은, 본체를 통해 각각 제1 및 제2 유입구로 이어지는 제1 및 제2 유동 통로로부터 수렴되는 배출구를 가지며, 이때 제1 유동 통로는 배출구 이전의 제2 유동 통로 부분에 대해 측면으로 배향된 횡방향 확장 챔버를 포함하는 것인 공압출기 본체를 포함한다. 제1 용융물 스트림 투입구는 제1 유입구에 결합되고, 제2 용융물 스트림 투입구는 제2 유입구에 결합된다. 제2 용융물 스트림 투입구는 제1 용융물 스트림 투입구로부터 열적으로 단리되며, 제1 용융물 스트림 투입구와 다른 온도로 조절 가능하다.
한 실시양태에 따라, 엣지 적층 필름은 평면 형태로 성형된 제1 중합체를 포함한다. 평면 형태는 평면 형태의 두께에 의해 형성되는 제1 중합체의 엣지를 따라 적층되는 제2 중합체에 의해 연속적으로 연장된다. 제1 중합체는 500 1/s, 1000 1/s 및 1500 1/s의 전단 속도에서 측정한 그의 점도 대 온도 곡선이 각각의 중합체의 용융물 온도 범위 전체에 걸쳐 제2 중합체보다 10 퍼센트 이상 상이하며, 이때 점도는 10:1의 길이 대 직경 비 및 60°의 유입각을 사용하는 1 mm 다이가 장착된 모세관 점도계에 의해 측정된다. 용융물 온도 범위는 질소 또는 산소의 존재 하에 20℃/분으로 가열되고 10℃/분으로 냉각되는 각각의 중합체의 5.5 mg 샘플에 대해 획득한 시차 주사 열량계 (DSC) 곡선에 의해 결정시, 최소로는 각각의 중합체의 초기 연화 온도 내지 최대로는 분해 피크보다 25 내지 50℃ 더 낮은 온도로서 정의된다.
상기 언급한 실시양태의 특징을 보다 상세히 이해할 수 있도록, 상기 간단히 요약된 실시양태를 첨부 도면에 일부 도시된 실시양태를 참고로 하여 보다 구체적으로 설명할 수 있다. 그러나, 첨부 도면은 본 발명의 전형적인 실시양태만을 예시한 것이고, 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 이는 본 발명이 다른 동등하게 효과적인 실시양태들을 수용할 수 있기 때문임을 알아야 한다.
도 1은 한 실시양태에 따른, 상이한 중합체들을 엣지 적층 필름으로 공압출하기 위한 시스템의 평면도이다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 시스템의 측면도이며, 본 발명에 따른 시스템의 공압출기에의 분리된 공급구들을 도시한다.
도 3은 한 실시양태에 따른 공압출기의 다이 본체 제1 단편의 도면이다.
도 4는 한 실시양태에 따른, 엣지 적층 필름을 배출하는 공압출기의 정면도이다.
도 5는 한 실시양태에 따른, 2개의 추가 재료 층들의 사이에 후속 적층되는 엣지 적층 필름을 배출하는 공압출기의 측면도이다.
도 6은 분리된 필름을 배출하며, 이때 각각의 필름은 점도 조작 없이 가공되는 제1 및 제2 중합체 각각에 기초한 단성분 필름인 공압출기의 부분 정면도이다.
도 7은, 도 6에 나타낸 제1 중합체 및 제2 중합체로 제조되지만 점도 조작과 함께 가공되는, 도 4에 표시된 바와 같은 엣지 적층 필름을 배출하는 공압출기의 부분 정면도이다.
실시양태들은 하나의 공통된 용융물 온도에서 서로 다른 점도를 갖지만 공압출시에는 상이한 온도에서 가공되는 2종 이상의 재료의 공압출에 관한 것이다. 재료들은 일정 두께의 필름을 이등분하고 "기계 방향"으로 연장되는 엣지 접합부를 따라 적층이 일어나도록 나란하게 압출되는 2종의 상이한 중합체를 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 "기계 방향" 또는 "MD"라는 용어는 필름이 생성되는 방향의 필름 길이를 가리킨다. "횡기계 방향" 또는 "CD"라는 용어는 필름의 폭, 즉, MD에 대해 일반적으로 수직인 방향의 필름 최대 치수를 의미한다. 예를 들어, 제1 중합체는 필름 폭의 제1 부분에 유지될 수 있고, 제2 중합체는 제1 부분과 구분되게 필름 폭의 제2 부분에 유지될 수 있다. 일부 실시양태에서, 중합체들 간의 다중 엣지 적층은 CD에서 임의의 간격으로 필름을 가로지르는 중합체의 다수의 스트립을 제공하는 CD 구획을 형성할 수 있다. 엣지 적층은 필름의 중앙 영역 내에서 일어날 수도 있고, 반드시 필름의 CD 측면에서 또는 그에 근접해서 일어나야 하는 것은 아니다.
도 1은 한 실시양태에 따라, 상이한 중합체들을 엣지 적층 필름으로 공압출하기 위한 시스템 (100)을 도시한다. 시스템 (100)은 제1 및 제2 중합체 (104, 106)(화살표로 표시)이 각각 제1 및 제2 도관 (105, 107)을 통해 분배 공급되는 공압출기 (102)를 포함한다. 제2 도관 (107)은 공압출기 (102)로 들어가는 제1 및 제2 투입구 (112, 114)에의 결합을 가능하게 하는 제2 도관 (107)의 분기 이전에, 압출기 (108)로부터 유출되는 용융된 제2 중합체 (106)을 함유한다. 공압출기 (102)를 따라 이격된 위치에 있는 제1 및 제2 투입구 (112, 114)는 필름 제조시 제2 중합체 (106)이 배출되는 대략적인 위치와 일치할 수 있다. 이 배열은 이하 추가로 설명되는 이유에 의해, 공압출기 (102)에서의 제2 중합체 (106)의 체류 시간을 제한하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 각각의 투입구, 예를 들어 제1 및 제2 투입구 (112, 114)를 통해 공압출기 (102)에 들어가는 제2 중합체 (106)의 분리된 스트림들의 위치 및 수는 구체적 적용에 따라 변할 수 있고, 제2 중합체 (107)에 의해 형성되는 필름 내의 줄무늬(stripe)의 양 및 위치에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시양태는 2개 이상의 투입구에 대해 하나의 공동 용융물 펌프를 사용할 수도 있으나, 제1 투입구 (112)와 연통되는 제1 용융물 펌프 (113)과, 제2 투입구 (112)와 연통되는 제2 용융물 펌프 (115)는 제2 중합체 (106)의 공압출기 (102)에의 공급을 독립적으로 조절한다. 대응하는 모터들 (116)이 각각의 기어 박스 (118)을 통해 결합되어 제1 및 제2 펌프 (113, 115)를 구동한다. 제2 도관 가열기 (110)은 압출기 (108)에서 나온 후 제2 중합체 (106)을 확인된 제2 온도로 유지한다.
제2 중합체 (106)에 관해 기재된 것과 유사한 배열이 제1 중합체 (104)의 공압출기 (102)에의 압출 및 펌핑을 제공할 수 있다. 제1 도관 (105)는 예를 들어 공압출기 (102)의 단일 중앙 투입구 (120)에 결합되지만, 예를 들어, 생성되는 필름을 가로지르는 제1 중합체 (104)의 배치에 따라 복수의 추가 투입구들에 결합되거나 또는 다른 위치에서 결합될 수도 있다. 바람직하게는, 제1 도관 가열기 (122)는 제1 중합체 (104)를 공압출기 (102)에의 유입 전에, 제2 온도와 상이한, 확인된 제1 온도로 유지한다. 일부 실시양태에서, 공압출기 (102)의 약 제1 온도로의 가열에 의해, 시스템 (100)의 제2 열 구획 (B)와 단리되고 상이한, 시스템 (100)의 제1 열 구획 (A)이 확립된다. 따라서, 제2 열 구획 (B)는 제2 중합체 (106)의 공압출기 (102)에의 공급에 해당하고, 제1 중합체 (104)의 온도는 제1 열 구획 (A)와 관련된다.
제어기 (124)는 구획 (A)와 구획 (B) 간의 열적 구분이 달성되도록 시스템 (100)의 가열을 조절한다. 이를 위해, 제어기 (124)는 시스템 (100)의 다양한 성분들에 대한 하나 이상의 온도 설정점으로 프로그램되거나 프로그램 가능하다. 제어기 (124)는 범용 컴퓨터(예: 운영 체제의 제어 하에 작동되는 워크스테이션) 또는 프로그램 가능한 논리 제어기(PLC)와 같은 특수 목적의 프로그램 가능한 장치일 수 있다. 작동시, 제어기 (124)는 전달 라인 또는 경로 (126)을 따라, 예를 들어 압출기 (108), 제1 및 제2 도관 가열기 (122, 110), 및 공압출기 (102)에 적당한 제어 신호를 보내어 그의 가열을 조정하고 예정된 온도 설정점을 달성한다. 일부 실시양태에서, 제어기 (124)는 제2 온도 구획 (B)와 25℃ 이상, 또는 50℃ 이상, 또는 100℃ 이상 상이한 용융물 온도를 갖는 제1 열 구획 (A)를 제공한다.
중합체는 일반적으로 불량 전도체이므로, 제2 중합체 (106)은 공압출기 (102)에 도입시 제2 중합체 (106)의 제2 온도로부터 공압출기 (102)의 제1 온도로의 실질적인 온도 변화 없이 공압출기 (102)를 통과한다. 또한, 공압출기 내부에서 제2 중합체 (106)의 경로 길이 및 이에 따른 체류 시간을 제한하면, 제2 중합체 (106)의 온도에 대한 공압출기 (102)의 열적 영향을 감소시키는데 도움이 된다. 따라서, 제1 중합체 (104)와 제2 중합체 (106) 사이의 온도 차이가 유지된 상태에서 제1 중합체 (104)가 제2 중합체 (106)과 합류한다. 약 50℃일 수 있는 이 온도 차이는 제1 및 제2 중합체가 합류하는 지점에서 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 점도를 실질적으로 일치시키도록 선택된다. 일부 실시양태에서, 공압출기 (102) 내에서의 구획화된 가열 및/또는 단열은 적어도 제1 중합체 (104)와 제2 중합체 (106) 사이의 온도 차이 확립을 용이하게 할 수 있다. 여기에서 정의된 온도 차이는 용융물 온도를 기준으로 한 것이므로, 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 용융물 온도는 공압출기 (102)에의 대응 투입구들 (112, 114, 120)에서 전형적인 용융물 탐침 열전쌍으로 측정한 각각의 중합체 스트림의 벌크 온도를 가리킨다.
온도 설정점의 선택 기준은 제1 및 제2 중합체 (104, 106) 각각에 대한 상응하는 가공 용융물 온도 범위 이내이고 제1 중합체 (104)와 제2 중합체 (106) 사이의 점도 차이를 줄이는 확인된 온도를 달성하는 것을 포함한다. 제1 중합체 (104) 및 제2 중합체 (106) 사이의 점도 차이를 줄이는 것에 의해, 제1 중합체 (104)의 점도가 제2 중합체 (106)의 점도에 충분히 가까워져서 공압출시의 분리(이하 더욱 상세히 설명되는 도 6을 참조)를 피하게 된다. 일부 실시양태에서, 제1 중합체 (104)와 제2 중합체 (106) 사이에 점도의 면밀한 근접성을 확립하는 것은, 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 공통의(즉, 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 독립적이고 상이한 온도 제어가 없는 경우의) 용융물 온도 범위 전체에 걸쳐 50 파스칼-초 이상 상이할 수 있는 점도의 차이를 50 파스칼-초 미만으로 하는 것을 가리킨다. 한 실시양태에서, 점도의 일치는 도시된 바와 같이 중합체 (104, 106)의 배출구가 되는 공압출기 (102)의 슬롯인 가공 개구의 전단 속도에서 달성된다. 일부 실시양태에서, 제1 중합체 (104) 및 제2 중합체 (106) 사이의 점도 일치는 서로에 대해 약 5 퍼센트, 약 10 퍼센트, 약 15 퍼센트 또는 약 20 퍼센트 이내의 점도를 구성하는데 비해, 일치되지 않은 점도(즉, 본원에 기재된 용융물 온도 제어가 없는 경우)는 서로에 대해 약 5 퍼센트, 약 10 퍼센트, 약 15 퍼센트, 또는 약 20 퍼센트 이내가 아니다. 예를 들어, 하나의 점도가 100 파스칼-초이면, 이 점도 및 다른 점도는, 그 다른 점도가 90 파스칼-초와 110 파스칼-초 사이의 어딘가에 있는 경우에 서로에 대해 10 퍼센트 이내가 된다.
본원에 사용되는 전단 속도는 6*Q/(W*H2)로서 계산되며, 여기에서 Q는 유속(세제곱센티미터/초; cc/sec)이고, W는 압출기 (102)에서 필름 (400)의 CD 치수에 상응하는 다이 습윤 폭(센티미터; cm)이고(도 4 참조), H는 압출기 (102)에서 필름 (400)의 두께에 상응하는 다이 간극(cm)이다(도 5 참조). 유속은 펌프 속도(들) 및 다이 간극에서 각각의 온도에서의 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 밀도로부터 계산할 수 있다. 하나의 가공 기준을 예로 들면, 다이 습윤 폭이 226 cm이고, 다이 간극이 0.0813 cm이고, 어림한 용융물 밀도가 0.95 g/cc이고 , 펌프 속도가 251 g/s라고 할 때, 전단 속도는 1062 1/s이다. 이상에 기초하면, 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 처리량 및/또는 밀도가 상이한 경우에 발생하는 것과 같이, 상이한 전단 속도가 각각의 중합체에 대해 존재할 수 있으며, 적당한 온도 프로세스 제어를 필요로 할 수 있다. 전단 속도는 처리량에 따라 변하고, 일부 중합체는 다른 중합체에 비해 처리량 변화에 더욱 민감할 수도 있으므로, 제1 및 제2 중합체 (104, 106) 중의 하나 또는 둘 다에 대한 보상적(compensatory) 온도 변화는 처리량 변화와 연관될 수 있다.
도 2는 다이 본체 제1 및 제2 단편 (200, 202)가 함께 조합된 공압출기 (102)의 측면도를 보여준다. 다른 것들과 함께 제1 및 제2 단편 (200, 202)에 매립된 예시적인 가열 카트리지 (204)는 공압출기 (102)의 온도를 예를 들어 제1 온도로 조작하는 것을 가능하게 한다. 다이 본체 제1 단편 (200)은 공압출기 (102)의 CD를 가로지르는 다이 볼트 조립체 (206)을 포함하여, 생성되는 필름의 두께 제어를 위한 립 조정을 제공할 수 있다.
다이 본체 제1 및 제2 단편 (200, 202)상에 형성된 서로 짝이 되는 오목부들은 단편들 (200, 202) 사이의 계면을 따라 제1 중합체 용융물 스트림 경로 (208), CD 확장 다기관 (210), 프리랜드(preland) (212) 및 랜드(land) (214)를 형성할 수 있다. 제1 중합체 용융물 스트림 경로 (208)은 제1 중합체 (104)를 위한 중앙 투입구 (120)을 CD 확장 다기관 (210)과 유체 연결시킨다. 다이 본체 제2 단편 (202)를 통한 구멍은, 제1 중합체 (104)가 CD 확장 다기관 (210)에서 확장된 후에 제1 중합체 용융물 스트림 경로 (208)과 수렴하는 제2 중합체 용융물 스트림 경로 (216)을 한정한다. 제2 중합체 용융물 스트림 경로 (216)은 제2 중합체 (106)을 위한 제2 투입구 (114) (및 보이지 않는 제1 투입구 (112))를 공압출기 (102)에서 제2 중합체 (106)이 제1 중합체 (104)와 수렴하는 곳과 유체 연결시킨다. 일단 수렴되면, 제1 및 제2 중합체 (104, 106)은 랜드 (214)를 통과한 후, 공압출기 (102)로부터 배출되어 필름을 생성한다.
도 3은 공압출기 (102)의 다이 본체 제1 단편 (202)를 도시한다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 수렴 후에, 제2 중합체 용융물 스트림 경로 (216)은 데클 로드(deckle rod) (302)의 채널링 (300)을 통해 횡으로 이어진 후, 데클 로드 (302)로부터 배출구 (304)를 통해 이어진다. 그러나, 다른 실시양태에서는, 구멍 및 채널이 있는 데클 로드의 사용을 포함하지 않을 수 있는 상이한 배열의 제2 중합체 용융물 스트림 경로 (216)이 고려된다.
도 4는 엣지 적층 필름 (400)을 배출하는 공압출기 (102)를 보여준다. 한 실시양태에서, 중합체의 배출은 중합체의 압출 및 보다 구체적으로는 공압출을 포함할 수 있다. 필름 (400)은 도 7에 도시된 바와 같이, 각 측면에서 제2 중합체 (106)으로 형성된 제2 구획들 (702)과 경계를 이루는, 제1 중합체 (104)에 의해 형성된 제1 구획 (701)을 포함한다. 필름 (400)의 각 측면 (402)에서 넥킹-인(necking-in)이 발생하여 CD 치수의 수축(예를 들어 약 2.5 미터에서 약 2.3 미터로)을 유발한다. 필름 (400)의 전체 두께는 약 25 마이크로미터 내지 약 1.5 밀리미터의 범위이거나, 또는 2 밀리미터 미만일 수 있다. 비뉴턴(non-Newtonian) 유동으로 인해, 측면 (402)는 결국 필름 (400)의 중앙 영역보다 두꺼워지므로 사용할 수 없게 된다. 필름 (400)의 폐기 영역 (404)는 측면 (402)에서의 넥킹-인으로 인해 발생하며, 이에 따라 폐기 영역 (404)의 절단 제거가 필요하다. 폐기 영역 (404)의 재사용 없이 폐기 영역 (404)를 버리는 것은 추가의 비용을 발생시키며, 폐기 영역의 전부 또는 일부를 추가 필름의 제조에 재순환(예: 제2 중합체 (106)의 일부 또는 전부로서 사용)한다면, 이러한 비용을 회피하거나 감소시킬 수 있다. 또한, 처음에 폐기 영역 (404)를 형성하는 재료(즉, 제2 중합체 (106))는 폐기 영역들 (404) 사이의 필름 (400)에서 발견되는 조성물(즉, 제1 중합체 (104))보다 덜 비싼 조성물을 포함하는 것이 유리하다.
일부 실시양태에서, 제1 중합체 (104)는 제2 중합체 (106)(이것은 엘라스토머성이 아닐 수 있음)보다 비교적 더욱 탄성인 엘라스토머성 중합체를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "탄성" 및 "엘라스토머성"이라는 용어는 섬유, 시트, 필름, 또는 포를 지칭할 때, 편향력 인가시에 그의 이완된 비신장 길이의 약 160 퍼센트 이상인 신장된 편향된 길이로 신장 가능하고, 상기 신장 편향력 제거시 약 1 분 이내에 그의 늘어난 길이의 약 55 퍼센트 이상을 회복하는 재료를 의미한다. 제1 중합체 (104)는 예를 들어 탄성 폴리에스테르, 탄성 폴리우레탄, 탄성 폴리아미드, 탄성 폴리올레핀, 메탈로센 및 탄성 A-B-A' 블록 공중합체(여기에서, A 및 A'는 동일하거나 상이한 열가소성 중합체이고, B는 엘라스토머성 중합체 블록, 예컨대 스티렌계 블록 공중합체임)일 수 있는 엘라스토머성 중합체를 포함할 수 있다.
적합한 엘라스토머성 공중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌-옥텐 공중합체, 및 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함한다. 엘라스토머성 폴리올레핀의 예는 초저밀도 엘라스토머성 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌, 예컨대 "단일자리" 또는 "메탈로센" 촉매화법에 의해 생성된 것들을 포함한다.
한 실시양태에서, 제1 중합체 (104)는 크라톤(KRATON) G2755™이며, 이것은 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌)과 폴리올레핀과 점착제 수지의 블렌드이다. 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌)과 상용성이고 높은 가공(예: 압출) 온도를 견딜 수 있는 임의의 점착제 수지가 사용될 수 있다. 예를 들어 폴리올레핀 또는 증량 오일과 같은 블렌딩 물질이 사용될 경우, 점착제 수지는 또한 이들 블렌딩 물질과도 상용성이어야 한다. 수소화 탄화수소 수지가 점착제 수지의 대표적인 예이다. 제1 중합체 (104)는 예를 들어 약 20 내지 약 99 중량 퍼센트의 엘라스토머성 중합체, 약 5 내지 약 40 퍼센트의 폴리올레핀, 및 약 5 내지 약 40 퍼센트의 점착제 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 중합체 (104)는 A-B-A'의 일반 구조식을 갖는 블록 공중합체를 포함할 수 있으며, 여기에서 A 및 A'는 각각 폴리(비닐 아렌)과 같은 스티렌계 잔기를 함유하는 열가소성 중합체 말단 블록이고, B는 공액 디엔 또는 저급 알켄 중합체와 같은 엘라스토머성 중합체 중간 블록이다. 일부 실시양태에서, 제1 중합체 (104)는 폴리에틸렌 (예: 5 용융 지수, MI)과 크라톤 G2755™(예: 70 퍼센트의 5MI 폴리에틸렌과 30 퍼센트의 크라톤 G2755™)의 블렌드이다.
엘라스토머성 폴리에스테르, 엘라스토머성 폴리우레탄, 엘라스토머성 폴리아미드, 엘라스토머성 공중합체 등과 같은 다양한 열가소성 엘라스토머 중의 임의의 것을 일반적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 엘라스토머는 공액 디엔 중합체의 블록에 의해 분리된 모노알케닐 아렌 중합체의 블록을 갖는 블록 공중합체일 수 있다. 특히 적합한 열가소성 엘라스토머는 미국 텍사스주 휴스턴의 크라톤 폴리머스 엘엘씨(Kraton Polymers LLC)로부터 크라톤(KRATON)®이라는 상표명으로 입수가능하다. 크라톤® 중합체는 스티렌-디엔 블록 공중합체, 예를 들어 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌, 스티렌-부타디엔-스티렌, 및 스티렌-이소프렌-스티렌을 포함한다. 크라톤® 중합체는 또한 스티렌-디엔 블록 공중합체의 선택적 수소화에 의해 형성된 스티렌-올레핀 블록 공중합체를 포함한다. 그러한 스티렌-올레핀 블록 공중합체의 예로는 스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌-(에틸렌-프로필렌), 및 스티렌-에틸렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌을 들 수 있다. 구체적인 크라톤® 블록 공중합체들로는 G 1652, G 1657, G 1730, MD6673, 및 MD6973이라는 브랜드명으로 판매되는 것들이 있다. 다양한 적합한 스티렌계 블록 공중합체가 미국 특허 제4,663,220호, 제4,323,534호, 제4,834,738호, 제5,093,422호, 및 제5,304, 599호에 기재되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해 그 전문을 참조인용한다. 상업적으로 입수가능한 다른 블록 공중합체로는 일본 오까야마의 쿠라레이 캄파니 리미티드(Kuraray Company, Ltd.)로부터 셉톤(SEPTON)®이라는 상표명으로 입수가능한 S-EP-S 엘라스토머성 공중합체가 있다. 또 다른 적합한 공중합체로는 미국 텍사스주 휴스턴의 덱스코 폴리머스, 엘피(Dexco Polymers, LP)로부터 벡터(VECTOR)™라는 상표명으로 입수가능한 S-I-S 및 S-B-S 엘라스토머성 공중합체가 있다. 미국 특허 제5,332,613호(Taylor et al.)에 논의된 것과 같은 A-B-A-B 테트라블록 공중합체로 구성된 중합체도 또한 적합하며, 이 문헌은 모든 목적을 위해 그 전문을 본원에 참조인용한다. 그러한 테트라블록 공중합체의 예는 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌) ("S-EP-S-EP") 블록 공중합체이다.
사용될 수 있는 다른 예시적인 열가소성 엘라스토머로는 예를 들어 노베온(Noveon)으로부터 상표명 에스탄(ESTANE)으로 입수가능한 것과 같은 폴리우레탄 엘라스토머성 재료, 예를 들어 미국 펜실베이니아주 필라델피아의 아토피나 케미칼스 인크.(Atofina Chemicals Inc.)로부터 상표명 페박스(PEBAX)(폴리에테르 아미드)로 입수가능한 것과 같은 폴리아미드 엘라스토머성 재료, 및 이.아이. 듀폰 드 네무아 앤드 캄파니(E.I. DuPont De Nemours ＆ Company)로부터 상표명 하이트렐(HYTREL)로 입수가능한 것과 같은 폴리에스테르 엘라스토머성 재료가 있다.
또한, 탄성 재료는 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 블렌드 및 공중합체를 함유할 수도 있다. 한 특정 실시양태에서, 에틸렌 또는 프로필렌과 α-올레핀 예컨대 C3-C20 α-올레핀 또는 C3-C12 α-올레핀의 공중합체인 폴리에틸렌이 사용된다. 적합한 α-올레핀은 선형 또는 분지형(예: 하나 이상의 C1-C3 알킬 분지, 또는 아릴기)일 수 있다. 구체적인 예로는 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환체를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환체를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환체를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환체를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환체를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸, 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌이 있다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 1-부텐; 1-헥센; 및 1-옥텐이다. 그러한 공중합체의 에틸렌 또는 프로필렌 함량은 약 60 몰％ 내지 약 99 몰％, 일부 실시양태에서는 약 80 몰％ 내지 약 98.5 몰％, 및 일부 실시양태에서는 약 87 몰％ 내지 약 97.5 몰％일 수 있다. α-올레핀 함량은 마찬가지로 약 1 몰％ 내지 약 40 몰％, 일부 실시양태에서는 약 1.5 몰％ 내지 약 15 몰％, 및 일부 실시양태에서는 약 2.5 몰％ 내지 약 13 몰％ 범위일 수 있다.
선형 올레핀 공중합체의 밀도는 α-올레핀의 길이 및 양 둘 다의 함수이다. 즉, α-올레핀의 길이가 길수록 및 존재하는 α-올레핀의 양이 많을수록, 공중합체의 밀도는 낮아진다. 반드시 필요한 것은 아니지만, 선형 "플라스토머(plastomer)"는 가소성 및 엘라스토머성 특성을 모두 나타내는 - 즉, "플라스토머" - 공중합체가 되도록 하는 α-올레핀 단쇄 분지 함량을 가진다는 점에서 특히 바람직하다. α-올레핀 공단량체와의 중합은 결정화도 및 밀도를 감소시키기 때문에, 생성되는 플라스토머는 열가소성 중합체(예: LLDPE)보다는 낮으나 엘라스토머에 근접하고/거나 중첩되는 밀도를 갖는다. 예를 들어, 플라스토머의 밀도는 약 0.91 그램/세제곱센티미터(g/㎤) 이하, 일부 실시양태에서는 약 0.85 g/㎤ 내지 약 0.89 g/㎤, 및 일부 실시양태에서는 약 0.85 g/㎤ 내지 약 0.88 g/㎤일 수 있다. 엘라스토머와 유사한 밀도를 가짐에도, 플라스토머는 일반적으로 더욱 높은 결정화도를 가지며, 비교적 비점착성이고, 비접착성이고 비교적 자유 유동성인 펠렛으로 형성될 수 있다.
그러한 폴리올레핀의 형성을 위해 다양한 공지 기술 중 임의의 것을 일반적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 올레핀 중합체는 자유 라디칼 또는 배위 촉매(예: 지글러-나타)를 사용하여 형성할 수 있다. 바람직하게는, 올레핀 중합체는 단일자리 배위 촉매, 예컨대 메탈로센 촉매로부터 형성된다. 그러한 촉매계는 공단량체가 분자쇄 내에 무작위로 분포되어 있고 상이한 분자량 분획 전체에 고르게 분포되어 있는 에틸렌 공중합체를 생성한다. 메탈로센-촉매화된 폴레올레핀은 예를 들어 미국 특허 제5,571,619호(McAlpin et al.); 제5,322,728호(Davis et al.); 제5,472,775호(Obijeski et al.); 제5,272,236호(Lai et al.); 및 제6,090,325호(Wheat, et al.)에 기재되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해 그 전문을 참조인용한다.
특히 적합한 플라스토머로는 미국 텍사스주 휴스턴의 엑손모빌 케미칼 캄파니(ExxonMobil Chemical Company)로부터 이그잭트(EXACT)™로 시판되는 에틸렌계 공중합체 플라스토머를 들 수 있다. 다른 적합한 폴리에틸렌 플라스토머는 미국 미시건주 미들랜드의 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)로부터 잉게이지(ENGAGE)™ 및 어피니티(AFFINITY)™라는 명칭으로 입수가능하다. 또 다른 적합한 에틸렌 중합체는 더 다우 케미칼 캄파니로부터 다울렉스(DOWLEX)™ (LLDPE) 및 어테인(ATTANE)™ (ULDPE)이라는 명칭으로 입수가능하다. 다른 적합한 에틸렌 중합체는 미국 특허 제4,937,299호(Ewen et al.); 제5,218,071호(Tsutsui et al.); 제5,272,236호(Lai, et al.); 및 제5,278,272호(Lai, et al.)에 기재되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해 그 전문을 참조인용한다. 적합한 프로필렌계 플라스토머는 마찬가지로 미국 텍사스주 휴스턴의 엑손모빌 케미칼 캄파니로부터 비스타맥스(VISTAMAXX)™; 벨기에 펠루이의 아토피나 케미칼스로부터 피나(FINA)™(예: 8573); 미쯔이 페트로케미칼 인더스트리즈(Mitsui Petrochemical Industries)로부터 타프머(TAFMER)™; 미국 미시건주 미들랜드의 더 다우 케미칼 캄파니로부터 버시파이(VERSIFY)™라는 명칭으로 상업적으로 입수가능하다. 적합한 프로필렌 중합체의 다른 예는 미국 특허 제6,500,563호(Datta, et al.); 제5,539,056호(Yang, et al.); 및 제5,596,052호(Resconi, et al.)에 기재되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해 그 전문을 참조인용한다.
일부 실시양태에서, 제2 중합체 (106)은 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체, 및 부텐 공중합체 폴리프로필렌 중 1종 이상을 포함한다. 예를 들어, 제2 중합체 (106)은 전부 폴리프로필렌이거나 또는 약 100 퍼센트의 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 제2 중합체 (106)은 폴리프로필렌과 제1 중합체 (104)의 블렌드(예: 50 퍼센트의 폴리프로필렌과 50 퍼센트의 제1 중합체 (104))를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제2 중합체 (106)은 예를 들어 스펀본디드 웹, 멜트블로운 웹, 또는 본디드 카디드 웹과 같은 부직 재료의 시트 2개 사이에 적층(도 5에 나타냈고, 이하 더 설명됨)되는 엘라스토머성 필름의 넥킹-인으로 인한 적층 후 폐기 영역으로 인해 재순환된 재료를 포함한다. 재순환되는 재료는 약 50 퍼센트의 부직 재료(예: 폴리프로필렌) 및 약 50 퍼센트의 제1 중합체 (104)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 중합체의 다중 구획은 상이한 기능성을 갖는 영역을 교대로 제공하기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서 필름을 가로지르는 엘라스토머성 중합체 및 폴리프로필렌 영역의 다중 구획에 의해, 비엘라스토머성 재료와 결합하기에 유리하고 더욱 비싼 엘라스토머성 중합체에의 결합에 의해 초래되는 비효율성(상기 엘라스토머성 중합체가 결합에 의해 비탄성으로 될 수 있음)을 발생시키지 않는 CD 구획을 폴리프로필렌 영역에 제공할 수 있게 된다. 일부 실시양태에서, 본원에 사용되는 "중합체"라는 용어는 1종 초과의 중합체 및/또는 중합체는 아니지만 조성물의 특성을 개선하기 위해 중합체 재료와 함께 포함되는 다른 첨가제를 포함하는 조성물을 의미할 수 있다. 일례로, 제1 중합체 (104)(예: 탄산칼슘으로 함침된 엘라스토머)는 일단 필름으로 압출 및 활성화시 제2 중합체 (106)(예: 탄산칼슘이 없는 엘라스토머)에 비해 비교적 통기성인 중합체를 포함한다. 일부 적용에서, 제1 중합체 (104)는 제2 중합체 (106)으로서 선택된 비습윤성 중합체에 비해 습윤성 중합체를 포함할 수 있다. 선택된 제1 및 제2 중합체 (104, 106)의 목적 및 후속 용도에 무관하게, 임의의 주어진 단일 온도에서 제1 중합체 (104) 및 제2 중합체 (106) 사이의 점도 차이는, 제1 및 제2 중합체 (104, 106)을 모두 상기 온도에서 가공할 경우 엣지 적층을 방해할 것이다.
도 5는 공압출기가 엣지 적층된 필름 (400)을 배출하고, 이것이 이어서 제1 및 제2 추가 재료 층들 (501, 502)의 사이에 적층되는 것을 도시한다. 예를 들어, 폴리프로필렌 부직포와 같은 스펀본드 재료 및 포가 추가 재료 층들 (501, 502)를 형성할 수 있으며, 이 층들은 이에 따라 부직 섬유 층일 수 있다. 작동시, 필름 (400)은 공압출기 (102)로부터 제조되면서 자유롭게 매달리며, 이후에 필름 (400)이 부가 재료 층들 (501, 502) 사이에 도입되어 한쌍의 닙 또는 냉각 롤러 (504) 내로 도입된다. 따라서, 필름 (400)은 추가 재료 층들 (501, 502)와 결합 접촉에 의해 접합된다. 다른 결합 방법, 예를 들어 접착제, 열, 수력엉킴(hydroentangling), 초음파, 및 다른 적층법을 사용하여 필름 (400)을 추가 재료 층들 (501, 502)에 접합시킬 수 있다.
한 실시양태에서, 추가 재료 층들 (501, 502)는 예를 들어 스펀본디드 웹, 멜트블로운 웹 또는 본디드 카디드 웹과 같은 부직포 재료일 수 있다. 부직포 재료는 개별 섬유 또는 실이 직포에서와 같이 식별가능한 방식이 아닌 방식으로 교락된 구조를 가리킨다. 본원에 사용되는 스펀본드 재료 또는 스펀본디드 웹은 용융된 열가소성 물질을 복수의 가늘고 통상 원형인 방사구 모세관으로부터 필라멘트로서 압출하고, 이어서 압출된 필라멘트의 직경을 빠르게 감소시킴으로써 형성한 소직경 섬유로 이루어진 페이싱(facing)을 가리킨다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고 약 7 마이크로미터 초과, 더욱 구체적으로는 약 5 내지 40 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다. 층들 (501, 502)이 각각 멜트블로운 섬유의 웹인 경우, 층들 (501, 502)의 각각은 멜트블로운 마이크로섬유를 포함할 수 있다. 층들 (501, 502)은 예를 들어 폴리올레핀과 같은 섬유 형성 중합체로 이루어질 수 있다. 예시적인 폴리올레핀으로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체, 및 부텐 공중합체 중의 하나 이상을 들 수 있다.
한 실시양태의 경우, 재료 층들 (501, 502) 중의 하나 또는 둘 다는 예를 들어 멜트블로운 웹, 본디드 카디드 웹, 또는 다른 적합한 재료의 하나 이상의 층에 접합된 하나 이상의 스펀본디드 웹 층을 갖는 다층 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어 평량(basis weight)이 평방야드 당 물질 약 0.2 내지 약 10 온스 (osy)인 스펀본디드 웹, 또는 평량이 약 0.2 내지 약 8 osy인 멜트블로운 웹과 같은 재료의 단일 층이 재료 층들 (501, 502)의 각각을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2종 이상의 상이한 섬유들의 혼합물, 또는 섬유와 미립자의 혼합물로 이루어진 복합 재료가 재료 층들 (501, 502)의 각각을 형성할 수 있다. 그러한 혼합물은, 멜트블로운 섬유를 수집 장치 상에 수집하여 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유와 다른 물질의 응집성 웹을 형성하기 전에 멜트블로운 섬유들과 다른 재료들, 예컨대 목재 펄프, 스테이플 섬유, 및 예를 들어 하이드로콜로이드(하이드로겔)와 같은 미립자의 친밀한 엉킴 코밍글링(commingling)이 일어나도록 멜트블로운 섬유를 운반하는 기체 스트림에 섬유 및/또는 미립자를 첨가함으로써 형성할 수 있다.
재료 층들 (501, 502)가 각각 섬유의 부직 웹인 경우, 섬유는 섬유간 결합에 의해 접합되어 응집성 웹 구조를 형성할 수 있다. 개별 멜트블로운 섬유들 간의 엉킴에 의해 이 섬유간 결합이 생성될 수 있다. 섬유 엉킴은 멜트블로운 공정에 내재하는 것이지만, 예를 들어 유체 엉킴 또는 니들펀칭과 같은 공정에 의해 엉킴이 추가로 발생하거나 증가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합제에 의해 바람직한 결합을 증가시킬 수 있다.
도 6 및 7은 2개의 상이한 가공 체계 하에서, 그러나 둘 다 동일한 2종의 중합체를 제1 중합체 (104) 및 제2 중합체 (106)으로서 사용하는 가공 체계 하에서 공압출기 (102)에서 나오는 필름을 보여준다. 도 6에서, 분리된 제1 및 제2 필름 (601, 602)가 공압출기 (102)로부터 압출되며, 이때 각각의 필름은 점도 조작 없이 가공되는 제1 및 제2 중합체 (104, 106)에 각각 기초한 단성분의 것이다. 도 7은 점도 조작과 함께 가공되는 제1 중합체 (104) 및 제2 중합체 (106)으로 제조되는 엣지 적층 필름 (400)을 배출하는 공압출기를 도시한다. 제1 중합체 (104)는 필름 (400)의 제1 구획 (701)를 형성하고, 제2 중합체 (106)으로부터 형성되고 제1 구획 (701)에 나란한 제2 구획 (702)와 구조적으로 일체이다.
제1 구획 (701)은, 제1 중합체 (104)의 엣지 접합선 (703)을 따라 적층된 제2 구획 (702)에 의해 연속적으로 연장되는 평면 형태를 형성한다 (상기 엣지 접합선 (703)은 상기 평면 형태의 두께에 의해 형성됨). 제1 중합체 (104)는 3개 이상의 온도 값에서 500 1/s, 1000 1/s 또는 1500 1/s의 전단 속도로 측정하여 작성한 그의 점도 대 온도 곡선이, 중합체 (104, 106) 각각의 용융물 온도 범위 전체에 걸쳐 중합체 각각의 보다 높은 점도 값에 대해 계산시, 제2 중합체 (106)보다 10 퍼센트 이상, 15 퍼센트 이상, 또는 20 퍼센트 이상 상이하다. 그러한 측정의 예시적 수행 절차를 이하 적합한 시험 방법으로서 설명하겠다.
시험 방법:
용융물 온도 범위:
중합체의 용융물 온도 범위는 표준 시차 주사 열량계 (DSC)를 사용하여 주변 공기의 존재 하에 20℃/분으로 가열되는 각각의 중합체의 5.5 mg 샘플에 대해 획득한 DSC 곡선에 기초하여 결정하였다. 용융물 온도 범위의 제1 종말점은 DSC 곡선의 연화 피크에서의 온도이다. 용융물 온도 범위의 제2 종말점은 DSC 곡선의 분해 피크에서의 온도보다 25℃ 더 낮다.
용융물 온도 중간점:
용융물 온도 중간점은 상기 정의된 용융물 온도 범위 종말점들의 평균이다.
점도 (특정 온도 및 전단 속도에서):
점도는 사용자가 선택한 온도 및 전단 속도에서 10:1의 길이 대 직경 비 및 60°의 유입각을 사용하는 1 mm 다이가 장착된 모세관 유량계 (예: 다이니스코 듀얼 보어 캐필러리 레오미터(Dynisco Dual Bore Capillary Rheometer) 모델 #LCR7000)를 사용하여 측정하였다.
주어진 전단 속도에서 점도 대 온도 곡선의 생성:
각각의 중합체에 대해, 1/500, 1/1000, 및 1/1500 1/s의 전단 속도에서 용융물 온도 범위의 종말점들 및 용융물 온도 중간점에서 각각 점도를 측정하였다. 각각의 전단 속도에 대해, 인접 점들 간의 선형 내삽을 이용하여 점도(y 축) 대 온도(x 축)의 그래프를 작성하였다. 주어진 하나의 전단 속도에 대한 그래프 상에 두 중합체를 모두 포함시켰다. 각각의 전단 속도에 대해 독립된 그래프를 작성하였다. 곡선은 또한 필름 제조 공정 전단 속도에 대해 생성할 수도 있다.
점도 대 온도 곡선의 비교:
상기 정의된 점도 대 온도 차트를 이용하면, 두 중합체가 보다 높은 점도에 있어서 서로에 대해 주어진 퍼센트(예: 10％) 이내에 있는 어느 하나의 온도가 있는지를 쉽게 결정할 수 있다. 또한, 두 중합체의 점도를 서로 다른 온도에서 일치시킬 수 있는지를 쉽게 결정할 수 있다.
실시예 :
한 실시양태에서, 도 1 내지 4에 관하여 설명한 바와 같이 필름을 제조하였다. 70 퍼센트의 5MI 폴리에틸렌과 30 퍼센트의 크라톤 G2755™의 조성물을 제1 용융물 스트림으로서 공압출기에 도입하였다. 50 퍼센트의 제1 용융물 스트림과 동일한 조성물 및 나머지 50 퍼센트의 스펀본드 등급 폴리프로필렌으로 된 재순환 적층체를 제2 용융물 스트림으로서 공압출기에 공급하여 제1 용융물 스트림의 각각의 측면 또는 엣지를 따라 압출하였다. 제2 용융물 스트림 점도 대 용융물 온도의 관계는 제2 용융물 스트림의 스펀본드 등급 폴리프로필렌 함량으로 인해 제1 용융물 스트림과 상이하였다. 하기 표 1은 이러한 차이점을 보여준다. 표 1에 표기된 점도(파스칼-초)는 10:1의 길이 대 직경 비 및 60°의 유입각을 사용하는 1 mm 다이가 장착된 다이니스코 듀얼 보어 캐필러리 레오미터 모델 #LCR7000 점도계를 사용하여 측정하였다.

온도
 전단 속도
500 (1/s) 750 (1/s) 1000 (1/s)
제1 용융물 스트림 240℃ 162 140 121
제1 용융물 스트림 190℃ 300 246 207
폴리프로필렌 190℃ 196 150 123
제2 용융물 스트림 190℃ 189 152 128
제1 용융물 스트림을 240℃에서 공압출기에 도입하고, 제2 용융물 스트림을 190℃에서 공압출기에 도입하였다. 공압출기 온도도 240℃였다. 공압출기의 배출구에서의 스트림의 전단 속도는 지금까지 기술한 예시적인 계산에 기초하여 표 1에 나타낸 1000 1/s에 근접하게 계산하였다. 압출시에 실질적으로 그의 초기 온도를 유지하는 제1 및 제2 용융물 스트림에 의해 도 7에 나타낸 바와 같은 단일 엣지 적층 필름이 얻어졌다.
비교를 위해, 또 다른 실험에서 제1 및 제2 용융물 스트림을 모두 240℃로 공압출기에 도입하였다. 공압출기 온도도 240℃였다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 압출시에 제1 용융물 스트림은 제2 용융물 스트림과 분리되었다.
본 발명을 특정 실시양태에 대해 상세히 설명하였으나, 당업계의 숙련자들은 이상을 이해한 후 이들 실시양태에 대한 변형, 변경 및 등가물을 쉽게 생각할 수 있음이 인식될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부한 청구항 및 그의 임의의 등가물로서 평가되어야 한다.

Claims (24)

  1. 제1 온도의 제1 중합체 용융물 스트림을 공압출기 본체의 제1 유입구에 공급하는 단계;
    제1 온도와 상이한 제2 온도의 제2 중합체 용융물 스트림을 공압출기 본체의 제2 유입구에 공급하는 단계 -온도 차이는 25℃ 이상이며, 온도 차이는 본체로부터 수렴된 배출물의 배출이 일어나는 곳에서 제1 용융물 스트림 및 제2 용융물 스트림의 점도들이 서로에 대해 10 퍼센트 이내가 되도록 선택됨 -;
    제1 용융물 스트림 및 제2 용융물 스트림을 본체를 통과하는 제1 유동 통로 및 제2 유동 통로를 통하여 스트림 수렴 배출구로 유동시키며, 이때 제1 유동 통로는 수렴 배출구에서 제2 유동 통로에 대해 측면으로 배향된 횡방향 확장 챔버를 포함하는 것인 단계 -제2 유입구는 공압출기 본체에서의 제2 용융물 스트림의 체류 시간을 제한하도록 필름 제조시 제2 중합체가 배출되는 위치와 일치하게 배열되고, 이에 의해 제1 용융물 스트림용의 제1 열 구획 및 제2 용융물 스트림용의 제2 열 구획이 공압출기에서 유지되며, 제1 열 구획은 제2 열 구획과 단리되고 상이함- ; 및
    본체로부터 수렴된 배출물을 배출시킴으로써, 필름의 전체 폭에 걸쳐 연속적인 엣지 적층 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 중합체를 엣지 적층 필름으로 공압출하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 공압출기 본체를 제1 온도로 유지하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 용융물 스트림을 필름 폭의 제1 부분에 유지시키고, 제2 용융물 스트림을 제1 부분과 구분되게 필름 폭의 제2 부분에 유지시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 수렴 배출구에서 제1 용융물 스트림 및 제2 용융물 스트림이 서로에 대해 온도 차이를 갖는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 온도는 240℃이고, 제2 온도는 190℃인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 단일화된 필름이 얻어지도록 제1 중합체 용융물 스트림 및 제2 중합체 용융물 스트림의 용융물 온도를 선택하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 중합체 및 제2 중합체가 공압출기 본체에서 나가는 곳에서 전단 속도를 측정하는 단계;
    상기 전단 속도에서 제1 중합체 용융물 스트림 및 제2 중합체 용융물 스트림 각각에 대해 점도 대 온도 곡선을 얻는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 제1 용융물 스트림이 폴리에틸렌 및 폴리(스티렌/에틸렌- 부틸렌/스티렌)을 포함하고, 제2 용융물 스트림이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌)을 포함하는 방법.
  9. 제1 중합체의 엣지를 따라 적층되는 제2 중합체에 의해 연속적으로 연장되는 평면 형태로 성형된 제1 중합체를 포함하며,
    이때, 제1 중합체는 500 1/s, 1000 1/s 또는 1500 1/s의 전단 속도에서 측정한 점도 대 온도 곡선의 점도가 각각의 중합체의 보다 높은 점도 값에 대해 계산시 각각의 용융물 온도 범위 전체에 걸쳐 매 공통 온도에서 제2 중합체보다 10 퍼센트 이상 상이하며, 이때 점도는 10:1의 길이 대 직경 비 및 60°의 유입각을 사용하는 1 mm 다이가 장착된 모세관 점도계에 의해 측정된 것이고, 각각의 중합체에 대한 용융물 온도 범위는, 20℃/분으로 가열되는 각각의 중합체의 5.5 mg 샘플에 대해 획득한 시차 주사 열량계 (DSC) 곡선에 의해 결정시, DSC 곡선의 연화 피크에서의 온도 내지 최대로는 DSC 곡선의 분해 피크보다 25℃ 낮은 온도로 정의되는 것인 엣지 적층 필름.
  10. 제9항에 있어서, 중합체들이 각각의 중합체의 용융물 온도 범위 전체에 걸쳐 서로 다른 온도에서 적어도 하나의 일치하는 점도를 갖는 엣지 적층 필름.
  11. 제9항에 있어서, 제1 중합체는 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌)을 포함하는 엣지 적층 필름.
  12. 제9항에 있어서, 제1 중합체의 50 중량 퍼센트 이상이 폴리에틸렌 및 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌)을 포함하고, 제2 중합체가 50 중량 퍼센트 이상의 폴리프로필렌을 포함하는 엣지 적층 필름.
  13. 제9항에 있어서, 제1 중합체가 제2 중합체보다 더욱 탄성인 엣지 적층 필름.
  14. 제9항에 있어서, 제1 중합체가 엘라스토머성이고, 제2 중합체가 비엘라스토머성인 엣지 적층 필름.
  15. 제9항에 있어서, 제1 중합체가 탄성 폴리에스테르, 탄성 폴리우레탄, 탄성 폴리아미드, 탄성 폴리올레핀, 메탈로센 및 탄성 A-B-A' 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되고, A 및 A'는 동일하거나 상이한 열가소성 중합체이고, B는 엘라스토머성 중합체 블록인 엣지 적층 필름.
  16. 제9항에 있어서, 제1 중합체 및 제2 중합체가 평면 형태의 제1 면 및 제2 면에 각각 적층되는 제1 추가 재료 층 및 제2 추가 재료 층 사이에 배치되는 엣지 적층 필름.
  17. 제9항에 있어서, 제2 중합체가 제1 중합체의 엣지를 따라 접착제를 개재함 없이 직접 적층되는 엣지 적층 필름.
  18. 삭제
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