KR102520483B1 - 양호한 난연성을 갖는 고주파 용접가능한 에틸렌계 폴리머 조성물 - Google Patents

양호한 난연성을 갖는 고주파 용접가능한 에틸렌계 폴리머 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하기 성분을 포함하는 조성물을 제공한다:
A) 제1 에틸렌계 인터폴리머를 포함하는 제1 조성물로서, 0.91 g/cc 이하의 밀도, 및 6.0 내지 20.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는, 제1 조성물;
B) 임의로, 10 MHz 이상의 주파수에서 교류 전자기장에 의해 여기될 수 있는 적어도 1종의 충전제;
C) 하기로부터 선택된 적어도 1종의 난연제:
i) 상기 조성물의 중량을 기준으로 30.0 내지 50.0 wt%의 1종 이상의 비-할로겐, 무기 난연제 화합물; 또는
ii) 상기 조성물의 중량을 기준으로 8.0 내지 30.0 wt%의 1종 이상의 할로겐-함유 난연제 화합물; 및
D) 적어도 1종의 극성 폴리머.

Description

양호한 난연성을 갖는 고주파 용접가능한 에틸렌계 폴리머 조성물{HIGH FREQUENCY WELDABLE ETHYLENE-BASED POLYMER COMPOSITIONS WITH GOOD FLAME RETARDANCY}
관련 출원에 대한 참조
본원은 본 명세서에서 참고로 편입된 미국 가출원 번호 62/058,970(2014년 10월 2일 출원)을 우선권으로 주장한다.
폴리머-코팅된 직물은 특정 코팅 공정을 통해 함께 부착된 코팅(폴리머 층) 및 기질(직물 층)을 포함하는 가요성 복합 물질이다. 폴리머 코팅은 그래픽의 인쇄, 분진 입자, 액체, 및 가스에 대한 불투과성과 같은 특성을 직물에 부여한다. 폴리머 코팅은 또한 인열 및 내마모성과 같은 기존의 물리적 특성을 개선할 수 있다. 직물 성분은 일반적으로 인열 및 인장 강도, 연신 및 치수 안정성을 결정한다. 그러나, 많은 특성은 이들 두 성분의 조합에 의해 결정된다. 기재 직물 및 폴리머는 완성된 물품에 요구되는 특성을 철저히 고려하여 신중하게 선택되어야 한다.
많은 코팅된 직물 적용을 위해 무선 주파수(RF) 용접성 및 탁월한 난연성이 요구된다. 가요성 PVC(폴리염화비닐)는 탁월한 RF 용접성 및 고유의 난연성으로 인해 코팅된 직물 적용을 위한 일반적인 코팅 물질이다. 비닐(PVC) 코팅된 폴리에스테르는 다양한 적용을 위해 현재 시장에서 사용되는 가장 일반적인 물질이다. 다른 조성물이 하기와 같이 기재되어 있다.
국제공개 WO2013/096705는 (a) 고주파 전자기장에 의해 여기될 수 있는 충전제를 폴리올레핀 제형 내로 혼입시키는 단계; (b) 상기 폴리올레핀 제형으로부터 적어도 하나의 표면을 갖는 기질을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 폴리올레핀 기질이 상기 폴리올레핀 기질의 제2 표면에, 또는 제2 폴리올레핀 기질의 표면에 용접되도록 하는 조건하에, 상기 폴리올레핀 기질의 표면을 고주파수 전자기장에 두어 폴리올레핀계 물품을 형성하는 단계를 포함하는, 폴리올레핀계 물품을 형성하는 방법을 개시한다. 상기 폴리올레핀 제형은 폴리올레핀 제형의 중량을 기준으로 적어도 5 중량 퍼센트의 양으로 나트륨, 칼슘, 또는 칼륨으로 이온 교환된 제올라이트; 및 (a) 입방 센티미터 당 0.865 내지 0.905 그램의 밀도, 및 10분당 0.5 내지 30 그램의 용융 지수(2.13 킬로그램으로 190에서 측정됨)를 갖는 균질한 분지형, 선형 또는 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, (b) 입방 센티미터 당 0.863 내지 0.885 그램의 밀도, 및 10분당 2 내지 30 그램의 용융 흐름 속도(2.13 킬로그램으로 230에서 측정됨)를 갖는 균질한 분지형 프로필렌/α-올레핀 코폴리머, 또는 (c) 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 기재 폴리머를 포함하고; 상기 기재 폴리머는 100 미만의 용융 온도를 갖는다. 상기 폴리올레핀 기질은 폴리올레핀계 물품을 형성하기 위해, 6초 이하의 용접 시간에서, 10 mil(0.254 밀리미터) 두께에 대해 인치당 7파운드(밀리리터 당 1.23 뉴튼)보다 큰 용접 강도 및 점착성 용접 실패를 나타낸다.
U.S. 특허 3336173는 전자-용접가능한 직물을 형성하기 위한 폴리올레핀 및 섬유-형성 폴리머성 카본아미드의 블렌드를 개시한다. U.S. 특허 5627223는 고주파-용접된 물품을 생산하기 위해 폴리올레핀, 열가소성 전분, 및 커플링제(예를 들면, 이온성 화합물)를 포함하는 조성물을 개시한다. U.S. 특허 6100335는 고주파 용접가능한 시트에 사용하기 위한, 프로필렌 폴리머, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 및 유기 과산화물의 블렌드에 기초한 폴리머성 조성물을 개시한다.
U.S. 공보 2004/0077791은 하기: (A) (i) 고무; 및 (ii) 열가소성 폴리올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 열가소성 고무; 및 (B) 극성-조절제를, 열가소성 고무 조성물에 고주파수 용접가능성을 부여하는데 유효한 양으로 포함하는 고주파수 용접가능한, 열가소성 고무 조성물을 개시하고, 상기 극성 조절제는 하기로 구성된 군으로부터 선택된다: (i) 적어도 약 25 wt%의 양의 열가소성 폴리우레탄 수지, (ii) 염소화된 폴리올레핀 수지, (iii) 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머, (iv) 스티렌, 부타디엔 및 아크릴로니트릴의 삼원중합체, 또는 (v) 이들의 혼합물.
U.S. 특허 5399396은 배리어 층 및 밀봉 층을 가지고 있는 RF-용접가능한 다중-층상 필름을 개시한다. 밀봉 폴리머 층의 조성물은 에틸렌 및 에틸렌성 불포화 에스테르(비닐 아세테이트(VA) 또는 아크릴레이트)로 유도된 폴리머이다. 밀봉 층은 항-블록 무광택 표면을 갖는다. U.S. 특허 5135785는 폴리올레핀의 적어도 1개의 배리어 층, 및 에틸렌-비닐 아세테이트의 적어도 1개의 밀봉 층을 함유하는 필름 및 파우치를 개시한다. 밀봉 층은 무선 주파수 용접을 사용하여 용접 가능한 것으로서 개시되어 있다.
국제공개 번호 WO 93/24568은 하기의 단계들을 포함하는 공정으로 제조된 폴리머 물품을 개시한다: (1) 하기를 포함하는 폴리머 조성물을 블렌딩하는 단계: (A) 적어도 1종의 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머, (B) 적어도 1종의 프로필렌 에틸렌 코폴리머, 및 (C) (1) 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 가교결합제, (2) 하기: (i) 적어도 1종의 비닐 방향족 화합물의 적어도 1종의 공-, 또는 삼원중합체, (ii) 알파-올레핀과, 아크릴산, 아크릴 에스테르, 비닐 실란, 및 비닐 알코올로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종의 모노머의 적어도 1종의 공-, 또는 삼원중합체, (iii) 프로필렌 호모폴리머 또는 프로필렌-에틸렌 코폴리머 이외의 적어도 1종의 폴리올레핀, (iv) 적어도 1종의 폴리에테르아미드 블록 코폴리머, (v) 적어도 1종의 이오노머, (vi) 적어도 1종의 산화된 폴리올레핀 왁스로부터 선택된 약 0.1 중량% 내지 약 35 중량%의 1종 이상의 폴리머, 또는 (1) 또는 (2)의 혼합물; 및 상기 폴리머 조성물을 상기 물품으로 형성하는 단계. 폴리머 물품은 무선 주파수 용접가능한 것으로서 개시되어 있다.
JP10219048A(영문 요약)는 하기를 포함하는 폴리프로필렌 조성물을 개시한다: (A) 0.1 내지 5 중량부의 산화금속 입자, (B) 0.1 내지 5 중량부의 이온-치환된 제올라이트 및 (C) 100 중량부의 폴리프로필렌. 본 조성물은 초미세 제올라이트 입자 및 초미세 산화금속 입자를 결정 핵-형성제로서 폴리프로필렌 수지에 부가하여 고주파수 용접 특성, 항균 특성, 및 UV 차광 특성을 가지며 탁월한 광 투과율을 나타내는 것으로 개시되어 있다.
WO2002/088229는 하기를 포함하는 HF 반응성 조성물을 개시한다: (A) 분자체 물질, 및 (B) 하기를 포함하는 적어도 1종의 인터폴리머: (i) 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 적어도 1종의 지방족 올레핀 모노머로부터 유도된 폴리머 단위; 및 (ii) (a) 적어도 1종의 비닐 또는 비닐리덴 방향족 모노머, 또는 (b) 적어도 1종의 입체 장애 지방족 또는 지환족 비닐 또는 비닐리덴 모노머, 또는 (c) 적어도 1종의 비닐 또는 비닐리덴 방향족 모노머와 적어도 1종의 입체 장애 지방족 또는 지환족 비닐 또는 비닐리덴 모노머의 조합물로부터 유도된 폴리머 단위, 및 임의로 (d) (a), (b) 또는 (c)로부터 유도된 것 이외의, 적어도 1종의 에틸렌성 불포화 중합성 모노머로부터 유도된 폴리머 단위.
PVC와 같이 덜 "환경적으로 안전한" 것으로 여겨지는 물질을 더 "환경적으로 안전한" 것들, 예컨대, 올레핀계 폴리머로 대체할 필요가 증가하고 있다. 그러나, 올레핀계 폴리머는 전형적으로 무극성 폴리머이고, 따라서, 무선 주파수 활성이 없다. 또한 올레핀계 폴리머는 전형적으로, 매우 가연성으로 만드는 높은 연료가(fuel number)를 갖는다. RF 용접가능하고 양호한 난연성을 갖는(예를 들면, 엄격한 난연성 시험 예컨대 NFPA 701을 통과할 수 있는) 올레핀계 조성물을 개발할 필요가 추가로 있다. 이들 필요성은 하기 발명에 의해 충족되었다.
본 발명은 적어도 하기 성분을 포함하는 조성물을 제공한다:
A) 제1 에틸렌계 인터폴리머를 포함하는 제1 조성물로서, 0.91 g/cc 이하의 밀도, 및 6.0 내지 20.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는, 상기 제1 조성물;
B) 임의로, 10 MHz 이상의 주파수에서 교류 전자기장에 의해 여기될 수 있는 적어도 1종의 충전제;
C) 하기로부터 선택된 적어도 1종의 난연제:
i) 상기 조성물의 중량을 기준으로 30.0 내지 50.0 wt%의 1종 이상의 비-할로겐, 무기 난연제 화합물; 또는
ii) 상기 조성물의 중량을 기준으로 8.0 내지 30.0 wt%의 1종 이상의 할로겐-함유 난연제 화합물; 및
D) 적어도 1종의 극성 폴리머.
상기에서 논의된 바와 같이, 본 발명은 적어도 하기 성분을 포함하는 조성물을 제공한다:
A) 제1 에틸렌계 인터폴리머를 포함하는 제1 조성물로서, 0.91 g/cc 이하의 밀도, 및 6.0 내지 20.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는, 상기 제1 조성물;
B) 임의로, 10 MHz 이상의 주파수에서 교류 전자기장에 의해 여기될 수 있는 적어도 1종의 충전제;
C) 하기로부터 선택된 적어도 1종의 난연제:
i) 상기 조성물의 중량을 기준으로 30.0 내지 50.0 wt%, 추가로 32.0 내지 48.0 wt%, 추가로 35.0 내지 46.0 wt%의 1종 이상의 비-할로겐, 무기 난연제 화합물; 또는
ii) 상기 조성물의 중량을 기준으로 8.0 내지 30.0 wt%, 추가로 8.5 내지 25.0 wt%, 추가로 9.0 내지 20.0 wt%의 1종 이상의 할로겐-함유 난연제 화합물; 및
D) 적어도 1종의 극성 폴리머.
본 발명의 조성물은 본원에서 기재된 바와 같은 2개 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
성분 A는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
성분 B는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
성분 C는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
성분 D는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "극성 폴리머"는 적어도 1종의 헤테로원자를 포함하는 화학 기를 포함하는 폴리머를 의미한다. 헤테로원자의 일부 예는 O, N 및 Cl를 포함한다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 하기로부터 선택된다: 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머, 염소화된 폴리에틸렌, 말레산 무수물 작용화된 올레핀계 폴리머(예를 들면, 말레산 무수물 작용화된 에틸렌계 폴리머, 및 추가로 말레산 무수물 그라프팅된 에틸렌계 폴리머), 에틸렌 아크릴산 코폴리머, 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머(예를 들면, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 코폴리머), 에틸렌 비닐 아세테이트 일산화탄소 삼원중합체, 에틸렌 아크릴레이트 일산화탄소 삼원중합체(예를 들면, 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 일산화탄소 삼원중합체), 또는 이들의 조합물. 추가 구현예에서, 성분 D는 상기 조성물의 중량을 기준으로 10 내지 50 wt%, 추가로 12 내지 45 wt%, 추가로 15 내지 40 wt%의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 하기로부터 선택된다: 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 염소화된 에틸렌계 폴리머; 말레산 무수물 작용화된 올레핀계 폴리머(예를 들면, 말레산 무수물 작용화된 에틸렌계 폴리머, 및 추가로 말레산 무수물 그라프팅된 에틸렌계 폴리머), 에틸렌 아크릴산 코폴리머; 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머, 또는 이들의 조합물. 추가 구현예에서, 성분 D는 상기 조성물의 중량을 기준으로 10 내지 50 wt%, 추가로 12 내지 45 wt%, 추가로 15 내지 40 wt%의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 하기로부터 선택된다: 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 염소화된 에틸렌계 폴리머; 말레산 무수물 작용화된 올레핀계 폴리머(예를 들면, 말레산 무수물 작용화된 에틸렌계 폴리머, 및 추가로 말레산 무수물 그라프팅된 에틸렌계 폴리머), 또는 이들의 조합물. 추가 구현예에서, 성분 D는 상기 조성물의 중량을 기준으로 10 내지 50 wt%, 추가로 12 내지 45 wt%, 추가로 15 내지 40 wt%의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 성분 D는 상기 조성물의 중량을 기준으로 10 내지 50 wt%, 추가로 12 내지 45 wt%, 추가로 15 내지 40 wt%의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 하기로부터 선택된다: a) 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머, 및 말레산 무수물 작용화된 에틸렌계 폴리머, 및 추가로 말레산 무수물 그라프팅된 에틸렌계 폴리머, 또는 염소화된 에틸렌계 폴리머. 추가 구현예에서, 말레산 무수물 작용화된 에틸렌계 폴리머 대 에틸렌 비닐 아세테이트의 중량비는 0.40 내지 0.80, 추가로 0.50 내지 0.70이다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 6.0 내지 18.0 g/10 min, 또는 6.0 내지 15.0 g/10 min, 또는 6.0 내지 12.0 g/10 min, 또는 6.0 내지 10.0 g/10 min, 또는 6.5 내지 10.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 7.0 내지 20.0 g/10 min, 또는 7.0 내지 15.0 g/10 min, 또는 7.0 내지 12.0 g/10 min, 또는 7.0 내지 10.0 g/10 min, 또는 7.5 내지 10.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 6.0 내지 20.0 g/10 min, 추가로 6.2 내지 20.0 g/10 min, 추가로 6.4 내지 20.0 g/10 min, 추가로 7.0 내지 20.0 g/10 min; 추가로 6.0 내지 15.0 g/10 min, 추가로 6.2 내지 12.0 g/10 min, 추가로 6.4 내지 10.0 g/10 min, 추가로 7.0 내지 10.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 0.91 g/cc 이하, 추가로 0.86 내지 0.91 g/cc, 추가로 0.86 내지 0.90 g/cc, 추가로 0.87 내지 0.90 g/cc의 밀도를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 0.91 g/cc 이하, 추가로 0.86 내지 0.91 g/cc, 추가로 0.86 내지 0.90 g/cc, 추가로 0.87 내지 0.90 g/cc의 밀도; 및 6.0 내지 20.0 g/10 min, 추가로 6.2 내지 20.0 g/10 min, 추가로 6.4 내지 20.0 g/10 min, 추가로 7.0 내지 20.0 g/10 min; 추가로 6.0 내지 15.0 g/10 min, 추가로 6.2 내지 12.0 g/10 min, 추가로 6.4 내지 10.0 g/10 min, 추가로 7.0 내지 10.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 0.91 g/cc 이하, 추가로 0.86 내지 0.91 g/cc, 추가로 0.86 내지 0.90 g/cc, 추가로 0.87 내지 0.90 g/cc의 밀도; 및 6.0 내지 20.0 g/10 min, 추가로 6.2 내지 20.0 g/10 min, 추가로 6.3 내지 20.0 g/10 min, 추가로 6.4 내지 20.0 g/10 min, 추가로 7.0 내지 20.0 g/10 min, 추가로 7.5 내지 15.0 g/10 min, 추가로 8.0 내지 12.0 g/10 min, 추가로 8.2 내지 10.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 에틸렌/α-올레핀 코폴리머 또는 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머이다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머이다. 적합한 α-올레핀은 C3-C20 α-올레핀, 추가로 C3-C10 α-올레핀, 추가로 C4-C8 α-올레핀을 포함한다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 에틸렌/α-올레핀 코폴리머이다. 적합한 α-올레핀은 C3-C20 α-올레핀, 추가로 C3-C10 α-올레핀, 추가로 C4-C8 α-올레핀을 포함한다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 0.860 내지 0.910 g/cc, 추가로 0.865 내지 0.908 g/cc, 추가로 0.870 내지 0.905 g/cc(1 cc = 1 cm3)의 밀도를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 0.1 내지 30.0 g/10 min, 추가로 0.5 내지 20.0 g/10 min, 추가로 1 내지 10.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 상기 조성물의 중량을 기준으로 5.0 내지 35.0 wt%, 추가로 7.0 내지 30.0 wt%, 추가로 9.0 내지 25.0 wt%의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 본 조성물은 성분 B를 포함한다.
일 구현예에서, 성분 B의 충전제는 제올라이트이다.
일 구현예에서, 충전제는 10 MHz 내지 50 MHz의 주파수에서 교류 전자기장에 의해 여기된다. 추가 구현예에서, 충전제는 제올라이트이다.
일 구현예에서, 성분 B는 상기 조성물의 중량을 기준으로 10 내지 30 wt%, 추가로 12 내지 25 wt%, 추가로 15 내지 22 wt%의 양으로 존재한다. 추가 구현예에서, 충전제는 제올라이트이다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 추가로, 제2 에틸렌계 인터폴리머를 포함한다. 추가 구현예에서, 제2 에틸렌계 인터폴리머는 에틸렌/α-올레핀 코폴리머 또는 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머이다.
일 구현예에서, 제2 에틸렌계 인터폴리머는 0.860 내지 0.910 g/cc, 추가로 0.865 내지 0.905 g/cc, 추가로 0.870 내지 0.900 g/cc의 밀도를 갖는다.
일 구현예에서, 제2 에틸렌계 인터폴리머는 7.0 내지 30.0 g/10 min, 추가로 10.0 내지 25.0 g/10 min, 추가로 12.0 내지 20.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제2 에틸렌계 인터폴리머는 상기 조성물의 중량을 기준으로 5.0 내지 35.0 wt%, 추가로 7.0 내지 30.0 wt%, 추가로 9.0 내지 25.0 wt%의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 상기 제1 에틸렌계 인터폴리머 대 상기 제2 에틸렌계 인터폴리머의 중량비는 0.8 내지 1.2, 추가로 0.9 내지 1.1이다.
일 구현예에서, 상기 제1 에틸렌계 인터폴리머 대 상기 제2 에틸렌계 인터폴리머의 밀도 비는 0.8 내지 1.2, 추가로 0.9 내지 1.1이다.
일 구현예에서, 상기 제1 에틸렌계 인터폴리머 대 상기 제2 에틸렌계 폴리머의 I2 비는 0.10 내지 0.60, 추가로 0.15 내지 0.40이다.
일 구현예에서, 상기 제1 에틸렌계 인터폴리머 대 상기 제2 에틸렌계 폴리머의 용융점(Tm) 비는 1.00 내지 1.35, 추가로 1.01 내지 1.30이다.
상기 제1 에틸렌계 인터폴리머는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제2 에틸렌계 인터폴리머는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 성분 A의 제1 조성물은 0.860 내지 0.890 g/cc, 추가로 0.865 내지 0.885 g/cc, 추가로 0.870 내지 0.880 g/cc의 밀도를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 상기 조성물의 중량을 기준으로 90 wt% 이상, 추가로 95 wt% 이상, 추가로 0.98 wt% 이상의 상기 제1 에틸렌계 인터폴리머를 포함한다.
일 구현예에서, 제1 조성물은 상기 조성물의 중량을 기준으로 90 wt% 이상, 추가로 95 wt% 이상, 추가로 0.98 wt% 이상의 상기 제1 에틸렌계 인터폴리머와 상기 제2 에틸렌계 인터폴리머의 합계 중량을 포함한다.
상기 성분 A의 제1 조성물은 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 조성물은 1.1 내지 1.5 g/cc, 추가로 1.2 내지 1.4 g/cc의 밀도를 갖는다.
일 구현예에서, 본 조성물은 0.05 내지 2.0 g/10 min, 추가로 0.08 내지 1.5 g/10 min, 추가로 0.10 내지 1.2 g/10 min의 I2를 갖는다.
일 구현예에서, 본 조성물은 2.0 내지 20.0, 추가로 3.0 내지 15.0 g/10 min의 I10를 갖는다.
일 구현예에서, 본 조성물은 10 내지 50, 추가로 10 내지 45, 추가로 10 내지 40의 I10/I2를 갖는다.
일 구현예에서, 본 조성물은 40 wt% 이하, 추가로 30 wt% 이하, 추가로 20 wt% 이하, 추가로 10 wt% 이하의 % 질량 손실(NFPA 701 시험 방법)을 갖는다.
일 구현예에서, 조성물은 5.0 wt% 이하, 추가로 3.0 wt% 이하, 추가로 2.0 wt% 이하의 % 질량 손실(NFPA 701 시험 방법)을 갖는다.
일 구현예에서, 조성물은 1.8 wt% 이하, 추가로 1.5 wt% 이하, 추가로 1.0 wt% 이하, 추가로 0.5 wt% 이하의 % 질량 손실(NFPA 701 시험 방법)을 갖는다.
일 구현예에서, 조성물은 110 이상, 추가로 115 이상, 추가로 120 이상의 용융점(Tm)을 갖는다.
일 구현예에서, 조성물은 135 이하, 추가로 130 이하, 추가로 125 이하의 용융점(Tm)을 갖는다.
일 구현예에서, 조성물은 10.0 내지 40.0 J/g, 추가로 12.0 내지 35.0 J/g, 추가로 15.0 내지 32.0 J/g의 델타 H 용융을 갖는다.
일 구현예에서, 조성물은 35.0 내지 60.0 , 추가로 48.0 내지 58.0 의 비캇(VICAT) 온도를 갖는다.
일 구현예에서, 조성물은 68 내지 95, 추가로 70 내지 92의 쇼어 A 경도를 갖는다.
일 구현예에서, 성분 A 대 성분 D의 중량비는 1.00 내지 1.40, 추가로 1.02 내지 1.35, 추가로 1.05 내지 1.30이다.
일 구현예에서, 본 조성물은 성분 B를 포함하고, 상기 성분 A 대 성분 B의 중량비는 1.00 내지 1.50, 추가로 1.05 내지 1.45이다.
일 구현예에서, 성분 A 대 성분 C의 중량비는 0.30 내지 0.80, 추가로 0.35 내지 0.75, 추가로 0.40 내지 0.70이다.
일 구현예에서, 본 조성물은 성분 C)로서, 30.0 내지 50.0 wt%의 1종 이상의 비-할로겐, 무기 난연제를 포함한다. 추가 구현예에서, 성분 A 대 성분 C의 중량비는 0.30 내지 0.80, 추가로 0.35 내지 0.75, 추가로 0.40 내지 0.70이다.
일 구현예에서, 본 조성물은, 성분 C로서, 상기 조성물의 중량을 기준으로 8.0 내지 30.0 wt%의 1종 이상의 할로겐-함유 난연제 화합물을 포함한다. 추가 구현예에서, 중량비는 1.50 내지 6.50, 추가로 1.70 내지 6.00, 추가로 1.90 내지 5.50이다. 추가 구현예에서, 성분 A 대 성분 C의 중량비는 1.50 내지 3.50, 추가로 1.70 내지 3.00, 추가로 1.90 내지 2.80이다.
본 발명의 조성물은 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 본 명세서에서 기재된 본 발명의 조성물로 형성된 적어도 1종의 성분을 포함하는 물품을 제공한다. 추가 구현예에서, 물품은 코팅된 기판이고, 상기 코팅은 본 발명의 조성물로 형성된다.
에틸렌계 인터폴리머(성분 A)
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 0.865 내지 0.910 g/cc, 추가로 0.870 내지 0.905 g/cc의 밀도를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 1.2 내지 4.0, 추가로 1.5 내지 3.8, 추가로 1.8 내지 3.0, 추가로 2.0 내지 2.8의 분자량 분포(MWD)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 0.5 내지 20.0 g/10 min, 추가로 1.0 내지 15.0 g/10 min, 추가로 2.0 내지 10.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 90 이상, 추가로 92 이상, 추가로 95 이상의 용융점을 갖는다.
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 135 이하, 추가로 130 이하, 추가로 125 이하의 용융점을 갖는다.
상기 제1 에틸렌계 인터폴리머는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
에틸렌/α-올레핀 인터폴리머(성분 A)
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머, 및 추가로 에틸렌/α-올레핀 코폴리머이다. 적합한 α-올레핀은 C3-C20 α-올레핀, 추가로 C3-C10 α-올레핀, 및 추가로 C3, C4, C6 및 C8 α-올레핀을 포함한다.
일 구현예에서, 에틸렌계 인터폴리머는 균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, 또는 균질한 분지형 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머이다. 적합한 α-올레핀은 C3-C20 α-올레핀, 추가로 C3-C10 α-올레핀, 및 추가로 C3, C4, C6 및 C8 α-올레핀을 포함한다.
에틸렌/α-올레핀 코폴리머를 참조하여 사용된 바와 같은 용어들 "균질한" 및 "균질한-분지형"은, α-올레핀 코모노머가 주어진 폴리머 분자 내에 무작위로 분포되고, 모든 폴리머 분자가 동일 또는 실질적으로 동일한 코모노머/에틸렌 비를 갖는 코폴리머를 의미한다. 균질한 분지형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, 및 균질한 분지형 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머를 포함한다.
균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머 중에 에틸렌 코폴리머가 포함되고, 이 코폴리머는 장쇄 분지(또는 측정가능한 양의 장쇄 분지)가 없지만, 코모노머로부터 유도되어 코폴리머로 중합된 단쇄 분지를 가지며, 상기 코모노머는 동일한 폴리머 사슬 내에, 그리고 상이한 폴리머 사슬 사이에 양쪽 모두 균질하게 분포된다. 즉, 균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 선형 저밀도 에틸렌/α-올레핀 코폴리머의 경우와 마찬가지로 장쇄 분지가 없고 예를 들면, Elston(U.S. 특허 3,645,992)에 의해 기재된 바와 같이 "균일한 분지 분포" 중합 공정을 사용하여 만들어질 수 있다. 균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머의 상업적인 예는 TAFMER 폴리머(Mitsui Chemical Company 공급), 및 EXACT 폴리머(ExxonMobil Chemical Company 공급)를 포함한다.
균질한 분지형 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 예를 들면, U.S. 특허 번호 5,272,236; 5,278,272; 6,054,544; 6,335,410 및 6,723,810에서 기재되어 있으며; 각각은 완전히 본 명세서에 참고로 편입되어 있다. 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는, 코모노머가 주어진 폴리머 분자 내에 무작위로 분포되어 있고, 모든 폴리머 분자가 동일 또는 실질적으로 동일한 코모노머/에틸렌 비를 갖는 것들이다. 또한, 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 장쇄 분지를 갖는다(사슬 분지는 하나의 코모노머의 폴리머 골격에의 편입에 의해 형성된 분지형보다 더 많은 탄소 원자를 갖는다). 장쇄 분지는 폴리머 골격과 동일한 코모노머 분포를 가지며, 폴리머 골격의 길이와 대략 동일한 길이를 가질 수 있다. "실질적으로 선형"은, 전형적으로, 1000개의 탄소당 0.01 장쇄 분지 내지 1000개의 총 탄소당 3개 장쇄 분지로 평균적으로 치환된 폴리머를 의미한다. 이러한 그룹 내의 폴리머는 ENGAGE 및 친화도(AFFINITY) 생성물(The Dow Chemical Company로부터 이용가능)을 포함한다. 균질한 분지형 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머와는 반대로, 균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 측정가능한 또는 입증할 수 있는 장쇄 분지가 없다.
균질한 분지형 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 독특한 부류의 균질한 분지형 에틸렌 폴리머를 형성한다. 이들은, Elston(U.S. 특허 3,645,992)에 의해 기재된 균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머의 부류와는 상이하고, 게다가, 예를 들면, Anderson 등(U.S. 특허 4,076,698)에 의해 개시된 기술을 사용하여 만들어진 종래의 이종, "지글러-나타 촉매 중합된" 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머(예를 들면, LLDPE, ULDPE 및 VLDPE)와 동일한 부류도 아니고; 고압, 자유 라디칼 개시된, 고도의 분지형 폴리에틸렌, 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 에틸렌-아크릴산(EAA) 코폴리머, 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머와 동일한 부류도 아니다.
균질한 분지형, 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 상대적으로 좁은 분자량 분포를 갖지만 탁월한 가공성을 갖는다. 놀랍게도, ASTM D 1238에 따른, 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머의 용융 유동비(I10/I2)는 광범위하게 달라질 수 있고, 본질적으로 분자량 분포(Mw/Mn 또는 MWD)와는 독립적이다. 이러한 놀라운 거동은 이하의 것들과는 완전히 반대이다: 종래의 균질한 분지형 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, 예컨대 Elston(U.S. 3,645,992)에 의해 기재된 것들, 및 이종의 분지형 "종래의 지글러-나타 중합된" 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, 예컨대, Anderson 등(U.S.　4,076,698)에 의해 기재될 것들. 실질적으로 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머와는 달리, 선형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머(균질의 또는 이종의 분지형이든지)는 유동학적 특성을 가지므로, 분자량 분포가 증가함에 따라 I10/I2 값 또한 증가한다.
"장쇄 분지(LCB)"는 예를 들면, Randall의 방법(Rev. Micromole. Chem. Phys., 1989, C29 (2&3), p. 285-297)을 사용하는 13C 핵자기 공명(13C NMR) 분광법과 같은 산업에서 공지된 종래의 기술에 의해 결정될 수 있다. 2개의 다른 방법은 저각도 레이저 광 산란 검출기(GPC-LALLS)와 결합된 겔 투과 크로마토그래피, 및 차별적인 점도계 검출기(GPC-DV)와 결합된 겔 투과 크로마토그래피이다. 장쇄 분지 검출에 대한 이들 방법의 사용, 및 기저 이론은, 문헌에서 문서로 잘 기록되었다. 예를 들면, 문헌]Zimm, B.H. 및 Stockmayer, W.H., J. Chem. Phys., 17, 1301(1949), 및 Rudin, A., Modern Methods of Polymer Characterization, John Wiley & Sons, New York (1991) pp. 103-112] 참조.
균질한 분지형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 바람직하게는, 이종의 분지형 폴리머의 넓은 단쇄 분지화 분포로 인해 2종 이상의 용융 피크를 갖는 이종의 분지형 에틸렌/α-올레핀 코폴리머와는 반대로, 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 측정된 바와 같이 단일 용융 피크를 가질 것이다.
일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머, 및 추가로 코폴리머는, 0.1 내지 30g/10 min, 추가로 0.2 내지 15g/10 min, 추가로 0.5 내지 10g/10 min, 추가로 1 내지 6g/10 min(190 / 2.16 kg에서)의 용융 지수(I2)를 갖는다. 0.1 내지 30g/10분의 모든 개별적인 값 및 하위범위는 본 명세서에서 포함되고 개시되어 있고; 예를 들면, 용융 흐름 지수는 0.1g/10분, 0.2 g/10분, 0.3g/10분, 0.4g/10분, 0.5g/10분, 0.7g/10분, 0.8g/10분, 또는 1.0g/10분의 하한 내지 30g/10분, 25g/10분, 20g/10분, 15g/10분, 10g/10분, 또는 6g/10분의 상한일 수 있다. 예를 들면, 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머, 및 추가로 코폴리머는, 0.1 내지 25g/10분; 또는 0.2 내지 20g/10분; 또는 0.3 내지 15g/10분; 또는 0.4 내지 12 g/10분; 또는 0.5 내지 10g/10분; 또는 0.5 내지 5g/10분 범위의 용융 흐름 지수를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 적어도 10 중량 퍼센트 내지 38 중량 퍼센트의 결정도를 갖는다. 10 중량 퍼센트 내지 38 중량 퍼센트의 모든 개별적인 값 및 하위범위는 명세서에서 포함되고 개시되어 있고; 예를 들면, 결정도는 10 중량 퍼센트, 13 퍼센트, 또는 18 중량 퍼센트의 하한 내지 38 중량 퍼센트, 34 중량 퍼센트, 31 중량 퍼센트의 상한일 수 있다. 예를 들면, 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는 적어도 13 중량 퍼센트 내지 36 중량 퍼센트; 또는 대안적으로, 적어도 16 중량 퍼센트 내지 34 중량 퍼센트 범위의 결정도를 가질 수 있다.
에틸렌/α-올레핀 인터폴리머, 및 추가로 코폴리머는, 에틸렌으로부터 유도된 단위 및 α-올레핀 코모노머로부터 유도된 폴리머 단위를 포함한다. 적합한 α-올레핀은 C3 내지 C10 α-올레핀; 및 추가로 C3, C4, C6 및 C8 α-올레핀을 포함한다.
에틸렌/α-올레핀 인터폴리머, 및 추가로 에틸렌/α-올레핀 코폴리머는, 본원에서 기재된 바와 같은 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머(성분 A)
일 구현예에서, 제1 에틸렌계 인터폴리머는 아래에서 기재된 바와 같은 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어들 "에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머," "에틸렌/올레핀 블록 코폴리머," 또는 "OBC"는, 에틸렌/α-올레핀 다중-블록 코폴리머를 의미하고, 에틸렌 및 1종 이상의 공중합가능한 α-올레핀 코모노머를, 화학 또는 물리적 특성이 상이한 2종 이상의 중합된 모노머 단위의 다중 블록 또는 분절을 특징으로 하는 중합 형태로 포함한다. 용어들 "인터폴리머" 및 "코폴리머"는, 용어 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머, 및 이 단락에서 논의된 유사한 용어들에서 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다. 코폴리머 중 "에틸렌" 또는 "코모노머"의 양을 언급할 때, 이것은 그것의 중합 단위를 의미하는 것으로 이해된다. 일부 구현예에서, 다중-블록 코폴리머는 하기 식으로 나타낼 수 있다:
(AB)n
여기서 n은 적어도 1, 바람직하게는 1 초과, 예컨대 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 또는 그 초과의 정수이고; "A"는 경질 블록 또는 분절을 나타내고; 그리고 "B"는 연질 블록 또는 분절을 나타낸다. 바람직하게는, A 및 B는 실질적으로 분지형 또는 실질적으로 별 모양의 방식과는 대조적으로 실질적으로 선형 방식으로 연결된다. 다른 구현예에서, A 블록 및 B 블록은 폴리머 사슬을 따라 무작위로 분포된다. 환언하면, 블록 코폴리머는 보통 다음과 같은 구조를 갖지 않는다: AAA-AA-BBB-BB.
또 다른 구현예에서, 블록 코폴리머는 보통 상이한 코모노머(들)을 포함하는 제3 유형의 블록을 갖지 않는다. 또 다른 구현예에서, 각각의 블록 A 및 블록 B는 블록 내에 실질적으로 무작위로 분포된 모노머 또는 코모노머를 갖는다. 환언하면, 블록 A도 블록 B도 상이한 조성, 예컨대, 블록의 나머지와 실질적으로 상이한 조성물을 갖는 팁(tip) 분절의 2종 이상의 하위-분절(또는 하위-블록)을 포함하지 않는다.
바람직하게는, 에틸렌은 전체의 블록 코폴리머의 다수 몰 분율을 포함하고, 즉, 에틸렌은 전체의 폴리머의 적어도 50 몰 퍼센트를 포함한다. 더 바람직하게는 에틸렌은 적어도 60 몰 퍼센트, 적어도 70 몰 퍼센트, 또는 적어도 80 몰 퍼센트를 포함하고, 전체의 폴리머의 실직적인 나머지는 바람직하게는 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 α-올레핀인 적어도 1종의 다른 코모노머를 포함한다. 적합한 α-올레핀은 상기에 기재되어 있다. 일부 구현예에서, 올레핀 블록 코폴리머는 50 mol% 내지 90 mol%의 에틸렌, 바람직하게는 60 mol% 내지 85 mol%의 에틸렌, 더 바람직하게는 65 mol% 내지 80 mol%의 에틸렌을 포함할 수 있다. 많은 에틸렌/옥텐 블록 코폴리머에 대해, 바람직한 조성물은 전체 폴리머의 80 몰 퍼센트 초과의 에틸렌 함량 및 전체 폴리머의 10 내지 15, 바람직하게는 15 내지 20 몰 퍼센트의 옥텐 함량을 포함한다.
위에서 논의된 바와 같이, 올레핀 블록 코폴리머(OBC)는 다양한 양의 "경질" 및 "연질" 분절을 포함한다. "경질" 분절은 중합 단위의 블록이고, 여기서 에틸렌는 폴리머의 중량을 기준으로 95 중량 퍼센트 초과, 또는 98 중량 퍼센트 초과, 최대 100 중량 퍼센트의 양으로 존재한다. 환언하면, 경질 분절 중 코모노머 함량(에틸렌 이외의 모노머의 함량)은 상기 폴리머의 중량을 기준으로 5 중량 퍼센트 미만, 또는 2 중량 퍼센트 미만이고, 0만큼 낮을 수 있다. 일부 구현예에서, 경질 분절은 에틸렌으로부터 유도된 모든, 또는 실질적으로 모든, 단위를 포함한다. "연질" 분절은 중합 단위의 블록이고, 여기서 상기 코모노머 함량(에틸렌 이외의 모노머의 함량)은 상기 폴리머의 중량을 기준으로 5 중량 퍼센트 초과, 또는 8 중량 퍼센트 초과, 또는 10 중량 퍼센트 초과, 또는 15 중량 퍼센트 초과이다. 일부 구현예에서, 연질 분절 중 코모노머 함량은 20 중량 퍼센트 초과, 25 중량 퍼센트 초과, 30 중량 퍼센트 초과, 35 중량 퍼센트 초과, 40 중량 퍼센트 초과, 45 중량 퍼센트 초과, 50 중량 퍼센트 초과, 또는 60 중량 퍼센트 초과일 수 있고 최대 100 중량 퍼센트일 수 있다.
연질 분절은 OBC의 총 중량의 1 중량 퍼센트 내지 99 중량 퍼센트, 또는 OBC의 총 중량의 5 중량 퍼센트 내지 95 중량 퍼센트, 10 중량 퍼센트 내지 90 중량 퍼센트, 15 중량 퍼센트 내지 85 중량 퍼센트, 20 중량 퍼센트 내지 80 중량 퍼센트, 25 중량 퍼센트 내지 75 중량 퍼센트, 30 중량 퍼센트 내지 70 중량 퍼센트, 35 중량 퍼센트 내지 65 중량 퍼센트, 40 중량 퍼센트 내지 60 중량 퍼센트, 또는 45 중량 퍼센트 내지 55 중량 퍼센트로 OBC 내에 존재할 수 있다. 반대로, 경질 분절은 유사한 범위로 존재할 수 있다. 연질 분절 중량 백분율 및 경질 분절 중량 백분율은 DSC 또는 NMR로부터 수득된 데이터를 기반으로 계산될 수 있다. 그와 같은 방법 및 계산은 아래에서 개시되어 있다: 예를 들면, 미국 특허 번호 7,608,668, 명칭 "Ethylene/α-Olefin Block Interpolymers"(2006년 3월 15일 출원, Colin L. P. Shan, Lonnie Hazlitt 등의 명의, 및 Dow Global Technologies Inc.로 양도됨, 그것의 개시내용은 그 전체가 참고로 편입되어 있음). 특히, 경질 및 연질 분절 중량 백분율 및 코모노머 함량은 U.S. 7,608,668의 칼럼 57 내지 칼럼 63에서 기재된 바와 같이 결정될 수 있다.
올레핀 블록 코폴리머(OBC)는 바람직하게는 선형 방식으로 연결된 2종 이상의 화학적으로 상이한 영역 또는 분절("블록"이라 칭함)을 포함하는 폴리머, 즉, 펜던트 또는 그라프팅된 방식이 아닌 중합된 에틸렌성 작용기와 관련하여 말단간 연결된 화학적으로 차별화된 단위를 포함하는 폴리머이다. 일 구현예에서, 블록은 편입된 코모노머의 양 또는 유형, 밀도, 결정도의 양, 그와 같은 조성의 폴리머에 기인하는 결정 크기, 입체규칙성의 유형 또는 정도(아이소택틱 또는 신디오택틱), 위치-규칙성 또는 위치-불규칙성, 분지화의 양(장쇄 분지 또는 과-분지 포함), 균질성 또는 임의의 다른 화학 또는 물리적 특성이 상이하다. 순차적인 모노머 부가, 유동성 촉매, 또는 음이온성 중합 기술에 의해 생산된 인터폴리머를 포함하는 선행기술의 블록 인터폴리머와 비교하면, 본 OBC는, 일 구현예에서, 제조에 사용된 다중 촉매와 조합되는 셔틀링제(shuttling agent)(들)의 효과로 인해 폴리머 다분산도(PDI 또는 Mw/Mn 또는 MWD), 블록 길이 분포, 및/또는 블록 수 분포의 독특한 분포를 특징으로 한다.
일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 연속 공정으로 생산되고, 1.7 내지 3.5, 또는 1.8 내지 3.0, 또는 1.8 내지 2.5, 또는 1.8 내지 2.2의 다분산도 지수, PDI(또는 MWD)를 보유한다. 회분식 또는 반회분식 공정으로 생산될 때, OBC는 1.0 내지 3.5, 또는 1.3 내지 3.0, 또는 1.4 내지 2.5, 또는 1.4 내지 2.0의 PDI를 보유한다.
또한, 올레핀 블록 코폴리머는 푸와송(Poisson) 분포보다는 슐츠-플로리(Schultz-Flory) 분포에 맞는 PDI를 갖는다. 본 OBC는 다분산 블록 분포뿐만 아니라 블록 크기의 다분산 분포 모두를 갖는다. 이는 개선되고 구별가능한 물리적 특성을 가진 폴리머 생성물을 형성시킨다. 다분산 블록 분포의 이론적 이점은 앞서 모델화되었고 문헌[Potemkin, Physical Review E (1998) 57 (6), pp. 6902-6912, 및 Dobrynin, J. Chem.Phvs. (1997) 107 (21), pp 9234-9238]에서 논의되었다.
일 구현예에서, 본 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 블록 길이의 최대 확률 분포를 갖는다.
일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 하기 특성 중 적어도 하나를 갖는다:
(A) 1.7 내지 3.5의 Mw/Mn, 적어도 하나의 융점 Tm(섭씨 온도), 및 밀도 d(입방 센티미터당 그램)(여기서 Tm 및 d의 수치는 관계: Tm > -2002.9 + 4538.5(d) - 2422.2(d)2에 상응함), 및/또는
(B) 1.7 내지 3.5의 Mw/Mn, 및 융합열 ΔH(J/g), 및 최고 DSC 피크 및 최고 결정화 분석 분별("CRYSTAF") 피크 사이의 온도 차이로서 정의되는 델타 양 ΔT(섭씨 온도)를 특징으로 하며, 여기서 ΔT 및 ΔH의 수치는 하기 관계를 가짐:
0 초과 130 J/g 이하의 ΔH에 대해 ΔT > -0.1299 ΔH + 62.81
130 J/g 초과의 ΔH에 대해 ΔT ≥ 48,
(여기서 상기 CRYSTAF 피크는 적어도 5 퍼센트의 누적 폴리머를 사용하여 결정되고, 상기 폴리머 중 5 퍼센트 미만이 식별가능한 CRYSTAF 피크를 갖는 경우, CRYSTAF 온도는 30임); 및/또는
(C) 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머의 압축-성형된 필름으로 측정된 300 퍼센트 변형률 및 1회 사이클에서의 탄성 회복율 Re(퍼센트), 및 밀도 d(입방 센티미터 당 그램)를 가지고, 여기서 Re 및 d의 수치는 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머가 가교된 상이 실질적으로 없을 때 관계: Re > 1481 - 1629(d)를 만족함; 및/또는
(D) TREF를 이용하여 분획화될 때 40 내지 130에서 용출되는 분자 분획으로서, 상기 분획이 양 (-0.2013) T + 20.07 이상, 더 바람직하게는 양 (-0.2013) T+ 21.07 이상(여기서, T는 로 측정된, TREF 분획의 피크 용출 온도의 수치임)의 몰 코모노머 함량을 갖는 것을 특징으로 함; 및/또는,
(E) 25에서의 저장 모듈러스 G'(25), 및 100에서의 저장 모듈러스 G'(100)을 가지며, 여기서 G'(25) 대 G'(100)의 비는 1:1 내지 9:1의 범위임.
에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 또한 하기 특성 중 적어도 하나를 가질 수 있다:
(F) TREF를 사용하여 분획화될 때 40 내지 130에서 용출되는 분자 분획으로서, 상기 분획이 적어도 0.5 및 최대 1의 블록 지수, 및 1.3 초과의 분자량 분포 Mw/Mn을 갖는 것을 특징으로 함; 및/또는
(G) 0 초과 최대 1.0의 평균 블록 지수, 및 1.3보다 큰 분자량 분포 Mw/Mn.
에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 특성 (A) 내지 (G) 중 하나, 일부, 모두, 또는 임의의 조합을 가질 수 있는 것으로 이해된다. 블록 지수는 상기 목적을 위해 본원에 참고로 편입된 미국 특허 7,608,668에 상세히 기재된 바와 같이 결정될 수 있다. 특성 (A) 내지 (G)를 결정하기 위한 분석 방법은, 예를 들면, 상기 목적을 위해 본원에 참고로 편입된 US 특허 7,608,668, 칼럼 31, 26행 내지 칼럼 35, 44행에 개시되어 있다.
일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 상기 특성 A 내지 E 중 적어도 하나를 갖는다.
본 OBC을 제조하는데 사용되는 적합한 모노머는 에틸렌 및 에틸렌 이외의 1종 이상의 부가 중합성 모노머를 포함한다. 적합한 코모노머의 예는 하기를 포함한다: 3 내지 30, 바람직하게는 3 내지 20개의 탄소 원자의 곧은 사슬 또는 분지형 a-올레핀, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-l-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센 및 1-에이코센; 3 내지 30, 바람직하게는 3 내지 20개의 탄소 원자의 사이클로올레핀, 예컨대 사이클로펜텐, 사이클로헵텐, 노르보르넨, 5-메틸-2-노르보르넨, 테트라사이클로도데센, 및 2-메틸-1,4,5,8-디메타노-1,2,3,4,4a,5,8,8a-옥타하이드로나프탈렌; 디- 및 폴리올레핀, 예컨대 부타디엔, 이소프렌, 4-메틸-1,3-펜타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,4-펜타디엔, 1,5-헥사디엔, 1,4-헥사디엔, 1,3-헥사디엔, 1,3-옥타디엔, 1,4-옥타디엔, 1,5-옥타디엔, 1,6-옥타디엔, 1,7-옥타디엔, 에틸리덴노르보르넨, 비닐 노르보르넨, 디사이클로펜타디엔, 7-메틸-1,6-옥타디엔, 4-에틸리덴-8-메틸-1,7-노나디엔, 및 5,9-디메틸-1,4,8-데카트리엔; 및 3-페닐프로펜, 4-페닐프로펜, 1,2-디플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 및 3,3,3-트리플루오로-1-프로펜.
일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 0.850 g/cc 내지 0.900 g/cc, 또는 0.855 g/cc 내지 0.890 g/cc 또는 0.860 g/cc 내지 0.880 g/cc의 밀도를 갖는다. 추가 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 0.5 g/10 min 내지 40 g/10 min, 또는 0.8 g/10 min 내지 30 g/10 min, 또는 1.0 g/10 min 내지 20 g/10 min, 또는 1.0 g/10 min 내지 10 g/10 min의 용융 지수(MI 또는 I2)를 갖는다(ASTM D 1238(190/2.16 kg)에 의해 측정됨). 일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 중합된 에틸렌 및 하나의 α-올레핀을 유일한 모노머 유형으로서 포함한다. 추가 구현예에서, α-올레핀은 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센 또는 1-옥텐으로부터 선택된다.
일 구현예에서, 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 스티렌을 제외한다.
에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 하기 예에서 기재된 사슬 왕복 공정을 통해 생산될 수 잇다: US 특허 번호 7,858,706(이것은 참고로 본 명세서에서 편입됨). 특히, 적합한 사슬 셔틀링제 및 관련된 정보는 하기에서 열거된다: 칼럼 16, 라인 39, 내지 칼럼 19, 라인 44. 적합한 촉매는 칼럼 19, 라인 45, 내지 칼럼 46, 라인 19에서 기재되어 있고, 적합한 공촉매는 칼럼 46, 라인 20, 내지 칼럼 51 라인 28에서 기재되어 있다. 상기 공정은 문서 전체, 특히 칼럼 51, 라인 29, 내지 칼럼 54, 라인 56에서 기재되어 있다. 상기 공정은 예를 들면, 하기에서 또한 기재되어 있다: U.S. 특허 번호 7,608,668; US 7,893,166; 및 7,947,793.
에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
극성 폴리머(성분 D)
극성 폴리머는 적어도 1종의 헤테로원자, 예를 들면, O, N 또는 Cl을 포함하는 적어도 1종의 화학 기를 포함하는 폴리머이다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 극성 폴리머의 중량을 기준으로 0.5 wt% 이상, 추가로 1.0 wt% 이상, 추가로 2.0 wt% 이상, 추가로 5.0 wt% 이상의 적어도 1종의 헤테로원자를 포함하는 적어도 1종의 화학 기를 포함한다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 극성 폴리머의 중량을 기준으로 10 wt% 이상, 추가로 12 wt% 이상, 추가로 15 wt% 이상, 추가로 20 wt% 이상의 적어도 1종의 헤테로원자를 포함하는 적어도 1종의 화학 기를 포함한다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 상기 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 30 wt%, 바람직하게는 2 내지 30 wt%, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 25 wt% 초과의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 극성 폴리머는 하기로부터 선택된다: 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머, 염소화된 에틸렌계 폴리머, 말레산 무수물 작용화된 올레핀계 폴리머, 에틸렌 아크릴산 코폴리머, 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머(예를 들면, 에틸렌 에틸 아크릴레이트), 에틸렌 비닐 아세테이트 일산화탄소 삼원중합체, 에틸렌 아크릴레이트 일산화탄소 삼원중합체, 또는 이들의 조합물.
염소화된 에틸렌계 폴리머는, 예를 들면, 염소 및 에틸렌계 폴리머(예를 들면, HDPE)를 수성 슬러리에서 조합하여 생산된다. 일 구현예에서, 폴리머의 염소 함량은 염소화된 에틸렌계 폴리머의 중량을 기준으로 25 wt% 내지 50 wt%, 추가로 30 wt% 내지 40 wt%이다.
극성 폴리머는 본원에서 기재된 바와 같은 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
충전제(성분 B)
일 구현예에서, 충전제는 제올라이트이다. 추가 구현예에서, 충전제는 상기 조성물의 중량을 기준으로 5 내지 30 wt%, 추가로 10 내지 25 wt%의 양으로 존재한다. 제올라이트는 HF(고주파수; ≥ 10 MHz) 반응성을 갖는다. 그와 같은 물질은 채널 또는 기공에 의해 형성된 다공성 구조를 특징으로 하는 무기 고형 물질이다. 기공은 가변 기공 직경을 가지면 비-균일하거나 일정한 기공 직경을 가지면 균일할 수 있다. 다공성 구조는 기공에 들어갈 수 있는 분자 종, 예컨대 물 분자에 대한 흡착능을 갖는 큰 내부 표면적을 제공한다. 기공은 본질적으로 고형 물질의 전체 용적을 투과할 수 있다.
일 구현예에서, 제올라이트는 합성 또는 천연 결정성 금속 알루미노실리케이트로부터 선택된다. 추가 구현예에서, 제올라이트는 1.2 나노미터(nm) 미만의 직경의 채널을 갖는다. 제올라이트가 또한, 프레임워크 알루미노실리케이트로 칭해질 수 있는 것은, 프레임워크가 (코너에서) 공유된 산소 원자에 의해 서로 연결되는 [(Al, Si)4] 사면체의 3차원 네트워크를 기반으로 하기 때문이다. 알루미늄을 실리콘으로 치환하면 전하 불균형이 생기는데, 이것은 양이온의 봉입을 필요로 한다. 수화된 형태로, 아래의 식으로 나타낸 가장 중요한 알루미노실리케이트 종의 제올라이트
Mx[(AlO2)x (SiO2)y]zH2O,
여기서 M은 원자가 n의 양이온을 나타내고, x는 단위 격자에서 알루미늄-기반 사면체 및 전하 균형 양이온의 수이고, y는 단위 격자에서 실리콘-기반 사면체의 수이고, 그리고 z는 상기 제올라이트 기공 중 물 분자의 수이다. 식 [(AlO2)x(SiO2)y]의 괄호로 묶은 부분은 음이온성 프레임워크 조성물을 나타낸다. 합계 (x + y)는 단위 격자에서 사면체의 총수이다. 비 y/x는 유형의 제올라이트에 따라 변할 수 있고, 그리고 전형적으로 구조에 따라 약 1 내지 약 6의 값을 갖는다. AlO2-음이온의 폐색은 1 미만의 비를 초래할 수 있다.
프레임워크는 양이온 M 및 물 분자에 의해 검거될 수 있는 공극 및 채널을 수용한다. 물 분자는, 예를 들면, 열의 적용에 의해 가역적으로 제거될 수 있다. 양이온 M은 IA족 원소 또는 IIA족 원소일 수 있고, 즉, 알칼리 금속 양이온 또는 알칼리성-토금속 양이온일 수 있다. 바람직하지만 비제한적인 구현예에서, 전형적으로, M은 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 스트론튬 및 바륨, 더 바람직하게는 나트륨, 칼륨, 및 칼슘으로 구성된 군으로부터 선택된다.
적합한 합성 제올라이트는 유형 X, 3A, 4A 및 5A의 계열 내의 것들을 포함한다. 구체적으로 예시된 제올라이트 등급은 약 0.3 nm 내지 약 0.8 nm 범위의 기공 크기, 및 약 2 마이크론(μm) 내지 약 16 μm 범위의 입자 크기를 갖는다. 본 발명의 목적상, 제올라이트는 유익하게는, 특히, 공급된 형태 및 수화 상태로(상업적으로) 공급되어 사용될 수 있다. 전처리 또는 활성화, 예를 들면, 흡착된 물을 제거하는 것이 필요하다고 생각되지 않는다. 유익하게는, 제올라이트는 분말 형태로 사용된다.
1 초과 개의 제올라이트가 본 발명의 조성물, 즉, 2종 이상의 상이한 제올라이트의 혼합물 내에서 사용될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내이다.
일 구현예에서, 제올라이트(또는 제올라이트의 혼합물)는 상기 조성물의 중량을 기준으로 적어도 5 중량 퍼센트(wt%), 바람직하게는 5 wt% 내지 30 wt%, 추가로 10 wt% 내지 25 wt%, 및 추가로 12 wt% 내지 20 wt%의 양으로 존재한다.
상기 제올라이트는 조성물 전체에 걸쳐 제올라이트의 균일한 분산의 형성을 보장하는데 종래에 유용한 임의의 수단을 사용하여 편입될 수 있다. 예를 들면, 임펠러 혼합, 회전식 혼합, 밴버리 혼합기, 2축 압출기 및 다른 그와 같은 디바이스. 본 발명의 조성물로 형성된 물품, 예를 들면, 시트, 필름, 또는 압축 또는 사출 성형된 물품은, 적절한 경우, 그 다음, 중간 또는 최종 제작된 물품을 제조하기 위해 물품의 하나 이상의 성분의 HF 용접 또는 HF 밀봉을 바라던 대로 포함하는 유전체 가열용 고주파수 전자기장으로 운반될 수 있다.
일 구현예에서, 물은, 상기 제올라이트의 중량을 기준으로 1 wt% 내지 21 wt%, 추가로 2 wt% 내지 19 wt%, 추가로 3 wt% 내지 18 wt%, 및 추가로 3 wt% 내지 17 wt%의 양으로 상기 제올라이트 내에 존재한다. 이러한 물은 일반적으로 공급된 바와 같이 제올라이트 내에 존재하거나 제올라이트상에 흡수되지만, 또한 상기 제올라이트를 요구된 물 수준까지 건조시켜서 보장되고 조절될 수 있다. 물의 양은 575 에서 1시간 동안 중량 손실인 점화 손실(LOI)로서 측정된다.
일 구현예에서, 제올라이트는 유형 X, 3A, 4A 또는 5A의 계열 내의 합성 제올라이트이다. 추가 구현예에서, 합성 제올라이트는 유형 4A 또는 5A의 계열 내에 있다.
난연제(성분 C)
난연성 물질은, 당해 기술에서 공지된 바와 같이 화합물, 또는 화합물의 혼합물로서, 작은 내지 중간 정도의 화재 노출 쉽게 점화되거나 화염을 전파하지 않는다. 난연제는 화재의 세기 및 확산을 감소시킨다. 난연제는 연소의 연기 및 독성 부산물을 감소시킨다.
난연제는 비제한적으로, 금속 수화물 및 산화금속을 포함하는 비-할로겐, 무기 난연제 화합물을 포함한다. 비-할로겐, 무기 난연제의 예는 알루미늄 3수화물(ATH), 수산화마그네슘(MDH)(분쇄된 또는 침전된 등급), 및 삼산화안티몬을 포함한다.
난연제는 또한, 할로겐-함유 난연제 화합물을 포함한다. 할로겐-함유 난연제 화합물은, 비제한적으로, 할로겐화된 아릴 화합물, 추가로 브롬화된 아릴 화합물을 포함한다. 그 예는 브롬화된 이미드 화합물, 브롬화된 비스-이미드 화합물, 및 브롬화된 에테르 화합물을 포함한다. 추가의 예는 브롬화된 비스-프탈이미드 화합물, 브롬화된 디페닐 에테르 화합물 및 브롬화된 비스페놀 화합물을 포함한다.
난연제는 본 명세서에서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
첨가제
본 발명의 조성물은 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는, 비제한적으로, 항산화제, 자외선 흡수제, 정전기방지제, 착색제(예를 들면, 이산화티타늄, 카본블랙 및 안료), 점도지수향상제, 항-블록 제제, 이형제, 마찰 계수(COF) 조절제, 열 안정제, 악취 조절제/흡수제, 및 이들의 임의의 조합물을 포함한다.
일 구현예에서, 본 조성물은 추가로, 항산화제, 자외선 흡수제, 안료, 열 안정제, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
일 구현예에서, 본 발명의 조성물은 추가로, 1종 이상의 추가의 폴리머를 포함한다. 추가의 폴리머는, 비제한적으로, 에틸렌계 폴리머 및 프로필렌-기반 폴리머를 포함한다.
일 구현예에서, 본 조성물은 추가로, 올레핀계 폴리머(예를 들면, PP, RCP, HDPE)를 포함한다.
물품
본 발명은 또한 본 발명의 조성물로 형성된 적어도 하나의 성분을 포함하는 물품을 제공한다. 물품은, 비제한적으로, 필름, 코팅, 사출 성형된 물품, 열 형성된 물품 및 발포물(foam)을 포함한다. 추가의 물품은 의료 기기(예를 들면, 혈압계 밴드 및 안정화 디바이스); 공기주입식 물품(예를 들면, 장난감, 선박, 완충재 및 가구), 시트(예를 들면, 차양, 배너, 간판, 텐트, 방수천, 및 수영장, 연못 또는 매립지용 라이너), 제본, 및 캐리어(예를 들면, 스포츠 가방 및 배낭)을 포함한다.
정의
반대로 언급되거나, 문맥으로부터 암시적이거나, 또는 당해 기술에서 관례적이지 않는 한, 모든 부분 및 퍼센트는 중량에 기초하고, 모든 시험 방법은 본 개시내용의 출원일부로 통용되는 것이다.
본원에서 사용된 용어 "조성물"은 상기 조성물을 포함하는 물질(들)뿐만 아니라 상기 조성물의 물질로 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 포함한다.
용어 "포함하는" 및 그의 파생어는 본원에 개시되어 있는지에 관계없이, 임의의 추가의 성분, 단계 또는 절차의 존재를 배제하고자 하는 것이 아니다. 의심의 여지를 피하기 위해, 용어 "포함하는"을 사용하여 본원에 청구된 모든 조성물은, 반대로 언급되지 않는 한, 폴리머성이든 아니든 간에, 임의의 추가의 첨가제, 보조제, 또는 화합물을 포함할 수 있다. 그에 반해서, 용어, "본질적으로 이루어지는"은 작동에 필수적이지 않은 것을 제외하고, 어떠한 후속 설명의 범위로부터 임의의 다른 성분, 단계 또는 절차를 배제한다. 용어 "이루어지는"은 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 성분, 단계 또는 절차를 배제한다.
본원에서 사용된 용어 "폴리머"는 동일하거나 상이한 유형이든 간에, 모노머를 중합함으로써 제조된 폴리머 화합물을 지칭한다. 따라서, 일반 용어 폴리머는 용어 호모폴리머(미량의 불순물이 폴리머 구조에 혼입될 수 있다는 이해와 함께, 단지 한 가지 유형의 모노머로부터 제조된 폴리머를 지칭하기 위해 이용됨), 및 이하에서 정의된 바와 같은 용어 인터폴리머를 포함한다. 미량의 불순물은 폴리머 내로 및/또는 폴리머 내에 혼입될 수 있다.
용어 "인터폴리머"는, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 적어도 2개의 상이한 유형의 모노머의 중합에 의해 제조된 폴리머를 의미한다. 일반 용어 인터폴리머는 따라서 코폴리머(2개의 상이한 유형의 모노머로부터 제조된 폴리머를 의미하도록 이용됨), 및 2개 초과의 상이한 유형의 모노머로부터 제조된 폴리머를 포함한다.
용어, "올레핀계 폴리머"는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, (상기 폴리머의 중량을 기준으로) 대부분 양의 올레핀 모노머, 예를 들면 에틸렌 또는 프로필렌을 포함하고, 임의로 적어도 1종의 코모노머를 포함할 수 있는 폴리머를 의미한다.
용어, "에틸렌계 폴리머"는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, (상기 폴리머의 중량을 기준으로) 대부분 양의 에틸렌 모노머를 포함하고, 임의로 적어도 1종의 코모노머를 포함할 수 있는 폴리머를 의미한다.
용어, "에틸렌계 인터폴리머"는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, (인터폴리머의 중량을 기준으로) 대부분 양의 에틸렌 모노머, 및 적어도 1종의 코모노머를 포함하는 인터폴리머를 의미한다.
용어, "에틸렌계 코폴리머"는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, (코폴리머의 중량을 기준으로) 대부분 양의 에틸렌 모노머, 및 코모노머를, 단지 2개의 모노머 유형으로서 포함하는 코폴리머를 의미한다.
용어, "에틸렌/α-올레핀 인터폴리머"는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, (인터폴리머의 중량을 기준으로) 대부분 양의 에틸렌 모노머, 및 적어도 1종의 α-올레핀을 포함하는 인터폴리머를 의미한다. 이러한 용어는 상기에서 논의된 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머를 포함하지 않는다.
용어, "에틸렌/α-올레핀 코폴리머"는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, (코폴리머의 중량을 기준으로) 대부분 양의 에틸렌 모노머, 및 α-올레핀을, 단지 2개의 모노머 유형으로서 포함하는 코폴리머를 의미한다. 이러한 용어는 위에서 논의된 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머를 포함하지 않는다.
용어 "프로필렌-기반 폴리머"는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합된 형태로, (상기 폴리머의 중량을 기준으로) 대부분 양의 프로필렌 모노머를 포함하고, 임의로 적어도 1종의 코모노머를 포함할 수 있는 폴리머를 의미한다.
시험 방법
밀도: ASTM D792, 방법 B를 이용하여 측정한다. 5회 측정하고, 평균을 보고하였다.
에틸렌계 폴리머(펠렛 형태), 또는 에틸렌계 폴리머 블렌드(예를 들면, 제1 조성물 내에 2개의 에틸렌계 폴리머)에 대한 용융 지수(또는 I2, I2 또는 MI)는 ASTM D 1238, 조건 190/2.16 kg에 따라 측정하였고, 10분당 용출된 그램으로 보고한다. 3회 측정하였고, 평균을 보고하였다. I10(또는 I10)은 ASTM D-1238, 조건 190/10 kg 부하에 따라 측정하였고, g/10분으로 보고한다. 3회 측정하고, 평균을 보고하였다.
시차주사열량계
시차주사열량계(DSC)를 사용하여 에틸렌(PE, 또는 OBC)계 샘플 및 프로필렌(PP)계 샘플의 결정화도를 측정한다. 약 5 내지 8 밀리그램의 샘플을 칭량하고, DSC 팬에 넣는다. 폐쇄된 대기를 보장하기 위해 뚜껑을 팬 위에 압착시킨다. 샘플 팬을 DSC 셀에 넣은 다음, 대략 10/분의 속도로 PE의 경우 180(PP의 경우 230)의 온도로 가열한다. 샘플을 이 온도에서 3분간 유지시킨다. 그리고 나서, 샘플을 10/분의 속도로 PE의 경우 -60(PP의 경우 -40)로 냉각시키고, 상기 온도에 3분간 등온적으로 유지시킨다. 그 다음, 샘플을 완전히 용융될 때까지 10/분의 속도로 가열한다(2차 열). 제2 열 곡선으로부터 결정된 융합열(Hf)을 PE의 경우 292 J/g(PP의 경우 165 J/g)의 이론 융합열로 나누고, 이 양에 100을 곱하여 퍼센트 결정화도를 계산한다(예를 들면, PE의 경우, % 결정화도 = (Hf / 292 J/g) x 100; 및 PP의 경우, % 결정화도 = (Hf / 165 J/g) x 100).
다르게 언급되지 않는 한, 각 폴리머의 융점(들)(Tm)은, 위에서 기재된 바와 같이, DSC로부터 수득된 제2 열 곡선(피크 Tm)으로부터 결정한다. 결정화 온도(Tc)는 제1 냉각 곡선(피크 Tc)으로부터 결정한다.
겔 투과 크로마토그래피
겔 투과 크로마토그래피 시스템은 Polymer Laboratories 모델 PL-210 또는 Polymer Laboratories 모델 PL-220 기기 중 어느 하나로 이루어진다. 칼럼 및 캐러셀(carousel) 구획은 140에서 작동한다. 3개의 Polymer Laboratories 10-마이크론 혼합된-B 칼럼이 사용된다. 용매는 1,2,4-트리클로로벤젠이다. 샘플은 "200 ppm의 부틸화된 하이드록시톨루엔(BHT)을 함유하는 50 밀리리터의 용매 중의 0.1 그램의 폴리머"의 농도로 제조한다. 샘플은 160에서 2시간 동안 가볍게 교반하여 제조한다. 주입 용량은 100 마이크로리터이고 유속은 1.0 ml/분이다.
GPC 칼럼 세트의 보정은 개개의 분자량 사이에 적어도 10개의 분리를 갖는, 6개의 "칵테일" 혼합물로 배열된, 580 내지 8,400,000 범위의 분자량을 갖는 21개의 좁은 분자량 분포 폴리스티렌 표준으로 수행한다. 표준은 Polymer Laboratories(영국 슈롭셔주 소재)로부터 구입한다. 폴리스티렌 표준은 1,000,000 이상의 분자량의 경우 "50 밀리리터의 용매 중에 0.025 그램"으로 제조하고, 1,000,000 미만의 분자량의 경우 "50 밀리리터의 용매 중에 0.05 그램"으로 제조한다. 폴리스티렌 표준을 30분 동안 서서히 교반하면서 80에서 용해시킨다. 좁은 표준 혼합물을 먼저 진행시키고, 최고 분자량 성분을 감소시키는 순서로 진행시켜 분해를 최소화한다. 폴리스티렌 표준 피크 분자량을 하기 식(Williams 및 Ward, J. Polym. Sci., Polym. Let., 6, 621 (1968)에 기재된 바와 같음)을 이용하여 폴리에틸렌 분자량으로 전환한다: M폴리에틸렌 = 0.431(M폴리스티렌). 폴리에틸렌 등가 분자량 계산을 VISCOTEK TriSEC 소프트웨어 버전 3.0을 이용하여 수행한다.
기계적 특성
인장 특성(10% 모듈러스, 20% 모듈러스, 30% 모듈러스; 파단시 변형; 파단시 응력; 휨 모듈러스)을 사출 성형된 시험 샘플에 대해 측정하였다 - 실험 부분 참고. 인장 샘플(ASTM D 638 유형 I 인장 바)을 AXXICON 몰드 인서트로 사출 성형하였다. 시험편 치수는 165(6.5") x 13(0.5") x 3.2(0.125") mm이다. 평균 인장 특성을 ASTM D 638(508 mm/분)에 따라 5개의 시험편으로 결정하고, 평균을 보고하였다.
비캇 연화 온도
시험편을 시험 장치에 넣어 침투 바늘이 가장자리에서 적어도 1 mm 떨어진 표면에 닿도록 하였다. 시험편에 10N 또는 50N의 하중을 가하였다. 그리고 나서, 시험편을 23의 오일 배쓰 안으로 내렸다. 바늘이 1 mm를 침투할 때까지 배쓰를 시간당 120의 속도로 상승시켰다. 비캇 연화 온도는 편평한 바늘이 특정 하중 하에 1 mm의 깊이로 시험편을 침투하는 온도이다 상기 온도는 물질이 고온 적용에서 사용될 때 예상되는 연화점을 반영한다. 비캇 연화 온도를 ASTM D1525에 따라 결정하였다. 시험 샘플을 사출 성형에 의해 제조하였다 - 실험 부분 참고. 사출 성형된 샘플 치수는 다음과 같았다: 80 mm x 10 mm x 4 mm(두께). 5개의 시험 샘플을 시험하고, 평균을 보고하였다.
쇼어 A 경도
경도를 쇼어 A 유형 경도계로 측정하였다. 경도계를 사출 성형 공정에 의해 제조된 대략 0.125 인치 두께의 플라크 상에 위치시켰다. 시험 샘플을 사출 성형하였다 - 실험 부분 참고. 사출 성형된 샘플 치수는 다음과 같았다: 4 인치 x 6 인치 x ~0.125 인치(두께). 5개의 시험 샘플을 시험하고, 평균을 보고하였다.
실험
이 연구에 사용된 폴리머가 하기 표 1 및 표 2에 열거되어 있다. 난연제가 표 3에 열거되어 있다. 무기 충전제가 표 4에 열거되어 있고, 다른 첨가제가 표 5에 열거되어 있다.
표 1: 폴리머
Figure 112022110556343-pat00001
표 2: 극성 폴리머
Figure 112022110556343-pat00002
표 3: 난연제
Figure 112022110556343-pat00003
표 4: 무기 충전제
Figure 112022110556343-pat00004
표 5: 첨가제
Figure 112022110556343-pat00005
조성물
조성물을 제조하였고, 이는 표 6-9에 나타나 있다. 상기 조성물을 범용 스크류(15 배럴)를 갖는 Coperion ZSK-26 60 L/D 압출기 상에서 배합하였다. 압출기를 각 배럴에 대해 150의 온도 설정으로, 300 RPM 스크류 속도로 작동시켰다. 각 제형에 대해, 첨가제의 건조 분말 혼합물을 제조하고, 폴리머 펠렛의 혼합물을 제조하였다. 폴리머 펠렛 혼합물 및 약 60 중량%의 총 건조 분말 혼합물을 압출기의 공급로(feed throat)에 공급하였다. 남아있는 건조 분말 혼합물을 배럴 #8에서 사이드-아암을 이용하여 압출기에 공급하였다. 용융된 폴리머 조성물이 2개의 구멍 다이를 통해 빠져 나가 압출물의 2개의 스트랜드를 형성하였고, 상기 압출물 스트랜드를 수냉을 위해 16' 길이의 수조를 통과시켰다. 그리고 나서, 상기 스트랜드를 Berlyn Air Knife에 통과시켜 여분의 물을 제거하였다. 스트랜드가 냉각되고 충분히 건조되면, Lab Tech 사이드 커터를 통해 펠렛으로 세절하였다.
표 6: 비교 조성물(A 내지 F)
Figure 112022110556343-pat00006
Figure 112022110556343-pat00007
Figure 112022110556343-pat00008
표 7: 본 발명(1 내지 4) 및 비교(G, H) 조성물
Figure 112022110556343-pat00009
Figure 112022110556343-pat00010
표 8: 본 발명(5 내지 9)
Figure 112022110556343-pat00011
Figure 112022110556343-pat00012
표 9: 본 발명의 조성물(9 내지 13)
Figure 112022110556343-pat00013
Figure 112022110556343-pat00014
사출 성형
단일 샷 성형 베이스(single shot mold base)가 구비된 KRAUSS MAFFEI KM 110-390/390 CL 사출 성형 기계를 이용하여 각 조성물을 성형하여 특성(밀도, 비캇, 쇼어 A 경도, 인장 특성 - "시험 방법" 부분 참고) 측정을 위한 모든 샘플 플라크를 수득하였다. 사출 성형 공정 조건이 하기 표 10에 열거되어 있다. 조성물 특성이 하기 표 11 및 표 12에 나타나 있다.
표 10: 사출 성형 조건
Figure 112022110556343-pat00015
표 11: 비교 조성물 특성(A 내지 F)
Figure 112022110556343-pat00016
표 12: 본 발명의 조성물 특성(10 내지 14)
Figure 112022110556343-pat00017
가연성
각 조성물의 가연성을 표준 NFPA 701 시험 방법 1(시험 설정을 위해 NFPA 701-2010 참고)에 따라 시험하였다. 3개의 시험편의 각 조성을 조사하고, 평균값을 보고하였다.
펠렛 형태의 각 조성물(60 그램)을 150 및 40,000 psi로 설정된 유압 PHI 고무 프레스를 이용하여 치수: 150 mm(± 5mm) x 400 mm(± 5mm) x 0.38 mm [또는 5.9 in(± 0.2in) x 15.8in(± 0.2 in) x 0.015in]의 체이스(chase)로 압축 성형하였다. 이 샘플 체이스를 가열된 플라텐(platen) 위에 놓고, 5 1/2분 동안 40,000 psi로 가압하였다. 그 다음, 체이스 내의 샘플을 프레스에서 꺼내어 랩 벤치에서 냉각시켰다. 샘플을 체이스에서 꺼내어 실험실 가위를 이용하여 샘플 플래쉬를 잘라 내었다.
각 시험편(상기 체이스 치수의 각 시험편)을 45초 동안 점화 불꽃에 노출시켰다. 45초의 연소 후, 불꽃을 제거하였다. 시료의 "잔염 시간(after flame time)"(불꽃을 제거한 후 시료의 연소 시간), 및 시험 챔버의 바닥으로 떨어진 물질의 연소 시간을 각각 측정하고 기록하였다.
상기 시험 방법 1을 통과하기 위해, 하기 기준을 만족해야 한다: (1) 연소 손상으로 인한 평균 중량 손실은 (시험편의 초기 중량을 기준으로) 40 퍼센트 이하여야 하고, (2) 시험 챔버의 바닥에 떨어지는 시험편의 잔류물의 단편은 2초 넘게 계속 연소하지 않아야 한다. 표 13 및 표 14에서 알 수 있는 바와 같이, 비교 조성물은 이 시험 방법을 통과하지 못하였고, 본 발명의 조성물은 이 시험 방법을 통과하였다.
표 13: 가연성 특성
Figure 112022110556343-pat00018
표 14: 가연성 특성
Figure 112022110556343-pat00019
테이프 압출
펠렛 형태의 각 조성물을 테이프/슬롯 다이가 구비된 HAAKE 단일 압출기(3/4" 직경 및 25 L/D; 배럴 내에 3개의 가열 구역이 있음)로 압출하였다. 하기 압출 조건을 적용하였다: 대략 50 RPM 스크류 속도, 및 140(가열 구역 1), 160(가열 구역 2), 190(가열 구역 3), 및 190(다이)로부터의 온도 프로파일. 압출물(테이프(필름 형태))을 3개의 롤 배치를 갖는 냉각 롤 시스템 위에 압출하였다. 각 냉각 롤의 온도를 약 15로 제어하였다. 완성된 테이프를 권취 시스템 상에서 수집하였고, 각 테이프의 치수는 3.5 내지 4 인치 폭, 및 10 내지 15 mil 두께였다.
유전체 특성 및 RF 용접
압출된 테이프(10-15 mil 두께)를 CALLANAN RF 용접기를 이용하여 무선-주파수 용접하였다. CALLANAN RF 용접기의 전력 출력은 2KW였고, 동작/발전기 주파수는 27.12 MHz였다. 각 조성물에 대해, "10 인치 길이"의 테이프를 절단하여 "3.5-4 인치 x 10 인치 x 10-15 mil" 테이프 섹션을 제공하였다. 2개의 테이프 섹션을 각각 다른 섹션의 위에 놓아 "3.5-4 인치 x 10 인치 x 20-30 mil" 테이프 시험 샘플을 형성하였다. 치수 "1/2 인치 x 8 인치"의 밀봉 바(seal bar)/다이를 시험 샘플의 길이에 평행한 바의 길이로, 시험 샘플의 중앙선 영역에 위치시켜, 시험 샘플의 각 말단에 1인치의 용접되지 않은 영역을 갖는, 시험 샘플의 길이를 따라 치수: 1/2 인치 x 8 인치의 RF 용접을 형성하였다. 상기 필름을 기계 방향으로 밀봉하였다.
RF 용접 공정 동안, 용접될 필름을 밀봉 바 및 하부 금속판 사이에 놓았다. 밀봉 바를 30 psi 압력에서 공압 실린더를 통해 하부 금속판까지 내리고, 무선 주파수(교류 전자기장)가 인가되었을 때 필름을 바와 플레이트 사이에서 프레스하였다. 전력 수준 설정은 0% 내지 100%로 조정될 수 있다. 이 연구에서 전형적인 설정은 80%-90%였다. 전형적인 용접 시간은 2 내지 4초였다. RF 용접기를 조정하기 위해, Clayton 설정을 조정하여 가공품의 공진 주파수를 최적화하였다. 최대 전력은 가공품의 공진 주파수가 발전기의 출력 주파수(27.12 MHz)에서 거의 공진하였을 때, 발전기 밖에서 결합될 수 있다. 이 연구에서, Clayton 설정을 20 내지 22로 설정하였다. 결과가 표 15 및 표 16에 나타나 있다. 각 시험 샘플을 용접한 후, 샘플을 주위 온도 및 대기에서 밤새 실온으로 냉각시켰다. 그리고 나서, 시험 샘플을 손으로 잡아당겨 2개의 테이프 섹션이 용접을 파손시키지 않고(또는 "밀봉 파손" 실패 없이) 분리될 수 있는지 여부를 결정하였다. 만약 상기 분리가 일어나면, 시험 샘플은 RF 용접가능하지 않았다. 만약 상기 분리가 일어나지 않으면, 시험은 RF 용접가능하였다.
표 15: 비교 조성물 - RF 용접 결과
Figure 112022110556343-pat00020
표 16: 본 발명의 조성물 - RF 용접 결과
Figure 112022110556343-pat00021
교류 전기장은 물질 내의 쌍극자를 진동시킨다. 전기장에서 극성 분자는 상기 장 방향으로 배향되는 경향이 있어서, 쌍극자의 양극(또는 음극) 말단은 전기장 내의 음극(또는 양극) 전하에 각각 정렬된다. 쌍극자 분극은 RF 용접에 사용된 고주파에서 즉각적이지 않으므로, 쌍극자가 빠른 교류 전기장과 정렬하려고 할때, 배향이 불일치하게 된다. 불완전한 정렬은 내부 분자 마찰을 유발하고, 열을 생성시킨다. 이들 본 발명의 조성물은 상기에 나타난 바와 같이 매우 양호한 RF 용접성을 나타내었다.

Claims (13)

  1. 적어도 하기 성분을 포함하는 조성물로서,
    A) 제1 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머 및 상기 제1 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머와 상이한 제2 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머를 포함하는 제1 조성물로서, 상기 제1 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머 및 상기 제2 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머 각각은 (i) 에틸렌 및 (ii) C4-C8 α-올레핀으로부터 선택되는 α-올레핀 코모노머로 이루어지고, 경질 분절 및 연질 분절을 포함하고, 상기 경질 분절은 에틸렌이 95 중량 퍼센트 초과의 양으로 존재하는 중합 단위의 블록이고, 상기 연질 분절은 α-올레핀이 5 중량 퍼센트 초과의 양으로 존재하는 중합 단위의 블록이고, 상기 제1 조성물이 0.91 g/cc 이하의 밀도, 및 6.0 내지 20.0 g/10 min의 용융 지수(I2)를 갖는, 상기 제1 조성물;
    B) 10 MHz 이상의 주파수에서 교류 전자기장에 의해 여기될 수 있는 적어도 1종의 충전제;
    C) 하기로부터 선택된 적어도 1종의 난연제:
    i) 상기 조성물의 중량을 기준으로 30.0 내지 50.0 wt%의 1종 이상의 비-할로겐, 무기 난연제 화합물; 또는
    ii) 상기 조성물의 중량을 기준으로 8.0 내지 30.0 wt%의 1종 이상의 할로겐-함유 난연제 화합물; 및
    D) 적어도 1종의 극성 폴리머,
    상기 조성물은 1.2 내지 1.4 g/cc의 밀도를 갖는, 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 극성 폴리머는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 염소화된 에틸렌계 폴리머 코폴리머, 말레산 무수물 작용화 올레핀계 폴리머, 에틸렌-아크릴산 코폴리머, 에틸렌-아크릴레이트 코폴리머, 또는 이들의 조합물로부터 선택되는, 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머 대 상기 제2 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머의 중량비는 0.8 내지 1.2인, 조성물.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머 대 상기 제2 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머의 밀도 비는 0.8 내지 1.2인, 조성물.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머 대 상기 제2 에틸렌/α-올레핀 블록 코폴리머의 I2 비는 0.10 내지 0.60인, 조성물.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 조성물은 0.1 내지 2.0 g/10 min의 I2를 갖는, 조성물.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 조성물은 2.0 내지 20 g/10 min의 I10를 갖는, 조성물.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 조성물은 10 내지 50의 I10/I2를 갖는, 조성물.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 조성물은 40 wt% 이하의 % 질량 손실(NFPA 701 시험 방법)을 갖는, 조성물.
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 조성물은 5 wt% 이하의 % 질량 손실(NFPA 701 시험 방법)을 갖는, 조성물.
  11. 청구항 1 또는 2의 조성물로 형성된 적어도 1종의 성분을 포함하는 물품.
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 조성물은 C) ii) 1종 이상의 할로겐-함유 난연제 화합물을 포함하는, 조성물.
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 극성 폴리머는 염소화된 에틸렌계 폴리머 코폴리머인, 조성물.
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