KR19980019083A - 실리콘 재료로 개질된 유기 중합체(Organic polymers modified with silicone materials) - Google Patents

실리콘 재료로 개질된 유기 중합체(Organic polymers modified with silicone materials) Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지(A) 100중량부와 수평균 분자량이 10,000 이상인 상호작용성 디오가노폴리실록산 가공 보조제(B) 1중량부 이상을 포함하며, 비교적 빠른 속도로 압출되어 소수성이 개선된 압출물을 제공하는 폴리올레핀 조성물에 관한 것이다.

Description

실리콘 재료로 개질된 유기 중합체
본 발명은 상호작용성 디오가노폴리실록산을 열가소성 수지에 첨가하여 소수성을 증진시킨 열가소성 조성물에 관한 것이다.
본 발명자들은 소량의 상호작용성 디오가노폴리실록산을 열가소성 수지에 가하는 경우 특성이 크게 개선됨을 발견하였다.
그러므로, 본 발명은 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리이소프렌, 에틸렌 공중합체, 폴리아미드, 폴리아민 및 폴리에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택된 열가소성 수지(A) 100중량부와 수평균 분자량이 10,000 이상인 상호작용성 디오가노폴리실록산(B) 1중량부 이상을 포함하는 조성물이다.
이들 조성물은 개선된 소수성, 보다 우수한 가공성, 보다 우수한 유동성 및 개선된 촉감과 같은 놀라운 특성을 나타낸다.
본 발명의 성분(A)를 구성하는 열가소성 수지는 고밀도 폴리올레핀이 바람직하지만, 나일론, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리우레탄 및 아크릴 수지와 같은 기타 열가소성 수지 또한 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 열가소성 수지는 열에 노출되는 경우 연화되고 실온으로 다시 냉각되는 경우 원래의 상태로 회복되는 중합체를 포함한다. 열가소성 수지가 폴리올레핀인 경우, 올레핀의 단독중합체와, 하나 이상의 올레핀 및/또는 이러한 올레핀과 공중합 가능한 40몰% 이하의 하나 이상의 단량체의 공중합체 중에서 선택된다. 적합한 폴리올레핀의 예는 프로필렌, 부텐-1, 이소부틸렌, 헥센, 1,4-메틸펜텐-1, 펜텐-1, 옥텐-1, 노넨-1 및 데센-1의 단독중합체이다. 이들 올레핀 중의 둘 이상의 공중합체가 또한 성분(A)로서 사용될 수 있다. 더욱이, 이들은 비닐 화합물, 디엔 화합물 또는 기타 올레핀과 공중합 가능한 임의의 화합물과 공중합될 수 있다.
적합한 공중합체의 특정예로는 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-1 공중합체, 에틸렌-헥센-1 공중합체, 에틸렌-옥텐-1 공중합체 및 에틸렌-부텐-1 공중합체와 같은 에틸렌계 공중합체와, 에틸렌과 상기 올레핀 중의 둘 이상과의 공중합체가 있다.
성분(A)는 또한 상기 단독중합체 또는 공중합체 중의 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 예를 들면, 이러한 혼합물은 상기 시스템 중의 하나와 다음 중합체 중의 하나 이상과의 균질한 혼합물일 수 있다 : 폴리프로필렌, 고압 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리부텐-1, 및 극성 단량체 함유 올레핀 공중합체(예: 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산/에틸 아크릴레이트 삼원공중합체 및 에틸렌/아크릴산/비닐 아세테이트 삼원공중합체).
통상적으로, 이들 시스템의 밀도는 0.85 내지 0.97g/cc, 바람직하게는 0.875 내지 0.930g/cc이고, 중량 평균 분자량(Mw)는 60,000 내지 200,000이다.
상기 중합체는 당 분야에 널리 공지되어 있으므로 이에 대한 추가 설명은 불필요한 것으로 사료된다.
본 발명의 디오가노폴리실록산(B)는 수 평균 분자량(Mn)이 10,000 내지 1,000,000인 상호작용성 디오가노실록산이다. 바람직하게는, 성분(B)의 Mn은 40,000 내지 400,000, 보다 바람직하게는 75,000 내지 400,000이다.
본 발명의 조성물의 다수는 통상적인 압출 장치에서 가공될 수 있다. 이들 조성물이 압출되는 경우, 성분(B)의 분자량은 조성물의 가공 특성에 영향을 미칠 것이다. Mn 중량이 10,000 미만인 경우, 이 조성물은 소정의 압출기에서 예측되는 수치보다 낮은 출력의 분당 회전수(RPM)를 나타내는 경우와 같이 과도한 스크류 슬립을 나타내는 경향이 있다. 또한, 저분자량에서, 상기 조성물이 두 번 압출되는 경우 압출기 출력이 크게 감소된다. 이러한 제2의 압출은 대규모 처리시 종종 요구된다. 예를 들면, 잘못된 압출기 셋팅 또는 주요 성분의 생략/함량 미달과 같은 제조상의 실수로 인해 규격외 재료의 재압출이 요구된다. 마찬가지로, 막 취입 성형 공정에서, 편평화된 기포의 가장자리 부분을 정리하여 압출기로 재순환시킨다. 또한, 재압출은 자투리 조각들을 회수하여 재생시키는 경우 이용되며, 이러한 공정은 당 분야에서 소비후 재생공정으로 공지되어 있다. 한편, Mn이 1,000,000 이상인 경우, 디오가노폴리실록산을 사용할 수 있기는 하지만 이러한 실록산과 열가소성 수지를 혼합하기는 어렵다.
또한, 본 발명의 실시에 있어서 압출공정에서 사용되는 다이의 형태도 중요하다. 종종, 금속 다이를 통해 조성물을 압출하거나 사출할 필요가 있다. 바람직한 다이는 스테인레스 스틸로부터 제조된 것이지만, 크롬, 니켈 및 백금 다이 또한 사용될 수 있다. 다이가 도금될 수도 있으므로 이러한 금속이 반드시 고체 크롬 또는 백금일 필요는 없다. 금속 다이는 폴리디오가노실록산의 상호반응성 그룹을 유인하여 폴리디오가노실록산이 다이를 향해 이동하도록 유도한다. 결과적으로, 폴리디오가노실록산이 집합하여 냉각된 열가소성 수지의 표면에 집중되어, 막에 우수한 소수성, 보다 우수한 유동성 및 보다 우수한 촉감과 같은 개선된 특성을 부여한다.
바람직하게는, 성분(B)는 Mn이 100,000 내지 1,000,000, 가장 바람직하게는 75,000 내지 450,000의 범위인 검(gum)이다. 성분(B)는 유기 그룹이 메틸 또는 페닐 라디칼 중에서 독립적으로 선택되는 직쇄 또는 측쇄 중합체 또는 공중합체일 수 있다.
적합한 디오가노폴리실록산은 폴리디메틸실록산 단독중합체, 디메틸실록산 단위와 메틸페닐실록산 단위를 기본으로 하여 이루어진 공중합체, 디메틸실록산 단위와 디페닐실록산 단위를 기본으로 하여 이루어진 공중합체, 디페닐실록산 단위와 메틸페닐실록산 단위를 기본으로 하여 이루어진 공중합체, 및 메틸페닐실록산 단위의 단독중합체이다. 이러한 중합체와 공중합체 중의 둘 이상의 혼합물이 또한 성분(B)로서 사용될 수 있다.
본 발명에서, 디오가노폴리실록산(B)는 분자 내에 하이드록실, 아민 또는 알킬렌일과 같은 상호작용성 그룹을 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상 함유하여야만 한다. 상호작용성이란 용어는 그룹이 압출 다이와 같은 금속 표면에 유인되는 경향을 지칭한다. 하이드록실 그룹이 가장 바람직하다. 상호작용성 그룹은 분자의 말단이나 쇄의 측면을 따라 위치하며, 양쪽 모두에 위치할 수도 있다. 바람직하게는, 상호작용성 그룹은 하이드록실 그룹의 경우 디메틸하이드록시실록시, 디페닐하이드록시실록시 및 메틸페닐하이드록시실록시와 같은 디오가노하이드록시실록시 그룹의 형태로서 분자쇄의 말단에 위치한다. 상호작용성 그룹이 쇄의 측면을 따라서만 위치하는 경우, 디오가노폴리실록산의 말단 그룹은 비반응성 잔기, 전형적으로는 디메틸비닐실록시 또는 트리메틸실록시와 같은 디- 또는 트리오가노실록시 종일 수 있다.
바람직하게는, 디오가노폴리실록산(B)는 50몰% 이하의 메틸 라디칼을 함유하는 선형 폴리디메틸실록산이다. 가장 바람직하게는, 이는 디메틸하이드록시실록시 말단 그룹을 갖는 폴리디메틸실록산 단독중합체이다.
본 발명의 조성물은 열가소성 수지(A) 100중량부에 디오가노폴리실록산(B) 1중량부 이상을 균질하게 분산시킴으로써 제조한다. 추가의 가공을 위한 조성물의 마스터뱃치를 형성하기 위해 보다 다량의 성분(B)(최대 50중량부)를 사용할 수도 있다. 가공된 생성물에서, 성분(A) 각각 100중량부에 대해 1 내지 5중량부의 성분(B)를 사용한다. 바람직하게는, 성분(A) 100중량부당 1 내지 4중량부, 보다 바람직하게는 1 내지 3중량부의 성분(B)를 사용한다. 디오가노폴리실록산을 성분(A) 100중량부당 1부 이하의 농도로 사용하는 경우, 특히 고속 압출 및 사출시 상응하는 개질되지 않은 폴리올레핀에 비해 접촉각이 거의 개선되지 않는다. 유사하게는, 성분(A) 100중량부당 10부 이상의 성분(B)의 농도에서, 냉각된 열가소성 수지의 표면 성질이 취화되기 시작한다. 또한, 성분(A) 100중량부당 10중량부 이상의 성분(B)가 사용되는 경우, 과량의 실록산이 압출물의 표면에서 관찰되어 인쇄능 및 밀봉능과 같은 특성에 악영향을 미친다. 추가로, 최종적인 압출물의 물리적 특성이 취화된다. 따라서, 바람직한 범위의 조성으로 인해 우수한 접촉각, 소수성 및 가공 도중, 특히 고속 압출기 출력하의 낮은 스크류 슬립 발생빈도가 바람직한 균형을 이룬다.
폴리올레핀(A)로의 디오가노폴리실록산(B)의 분산은 승온에서 열가소성 수지로 첨가제를 혼합하기 위한 기존의 수단 중의 하나에 의해 수행되는 것이 일반적이다. 예를 들면, 두가지 성분을 이축 압축기, 밴버리(BanberyTM) 혼합기, 2-롤 밀 또는 단축 압축기에서 혼합될 수 있으며, 이들 장치에는 혼합 헤드가 장착되어 있을 수도 있고 장착되어 있지 않을 수도 있다. 이러한 성분들을 혼합하는데 사용되는 장치들은 중요하지 않으며, 성분(A) 중에 성분(B)를 균질하게 분산시키기만 하면 된다. 바람직하게는, 분산된 입자 크기는 10μm 이하이다.
상기 성분들 이외에도, 본 발명의 조성물은 또한 다음 성분들을 각각 1중량% 이하로 함유할 수 있다: 충전재, 경화제, 윤활제, 자외선 안정화제, 산화방지제, 촉매 안정화제, 및 폴리올레핀의 개질에 통상적으로 사용되는 기타 가공 보조제. 이들 첨가제 중의 하나를 1중량% 이상으로 사용하는 경우, 본 발명의 목적이 방해를 받아 가공상의 이점 및/또는 생성된 압출물의 특성이 최적이 아니다. 이는 특히 취입 막 형성공정의 경우 중요하다. 더욱이, 본 발명의 전체 조성물의 15중량% 이하로 응집방지제를 함유할 수 있다.
상기 첨가제의 특정한 비제한적 예는 다음 물질을 포함한다. 규소토, 옥타데실-3-(3,5-디-5-부틸 4-하이드록시페닐)-프로피오네이트, 비스(2-하이드록시에틸) 우지아민, 칼슘 스테아레이트, 2,4,6-트리클로로-1,3,5-트리자인 및 2,4,6-트리클로로-1,3,5-트리자인 및 2,4,4-트리메틸 1,2-펜탄아민과의 N,N-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘닐)-1,6-헥산디아민 중합체, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올과의 디메틸 석시네이트 중합체, 2,2-티오비스(4-3급-옥틸페놀라토)n-부틸아민 니켈, 트리스(2,4-디-3급-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-3급-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 트리스노닐페닐포스파이트, 폴리에틸렌 글리콜, 에루카미드, 이산화티탄, 알루미나, 수화 알루미나, 활석, 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시-벤조페논, 이산화규소, 산화아연, 황화아연 및 아연 스테아레이트.
본 발명에 따라, 디오가노폴리실록산(B)는 열가소성 수지(A)에 첨가되며, 수지가 승온에서 압출되어 성형제품(예: 막, 리본, 막대, 고리, 섬유, 시트, 병, 쟁반 또는 단지 등과 같은 원통형 단면)을 형성하는 경우 이를 위한 가공 보조제로서 작용한다. 생성된 압출물은 디오가노폴리실록산(B)를 함유하지 않는 압출물에 비해 소수성이 개선된다. 이 방법은 특히 캐스트 막 또는 취입 성형 막의 생산시 적용될 수 있으나, 폴리올레핀 수지의 압출 취입 성형, 사출 성형, 파이프, 와이어 또는 캐이블 압출, 섬유 생산 및 유사한 고전단 용융 가공시에도 유용하다. 간단하게는, 취입성형된 막은 기포 기술에 의해 전형적으로 생성되는데, 이때 폴리올레핀 조성물(즉, 용융물)은 고리상 다이를 통해 압출되어 기포 형태의 막을 형성한다. 이러한 기포는 압출속도보다 빠른 속도로 다이로부터 회수되며, 이때 기포 내에 포지티브 기압이 유지된다. 이러한 방식으로 생성된 막은 방사상 및 축 방향으로 연신됨으로써 이축 배향되며, 일반적으로 이러한 배향은 막에 개선된 기계적 특성을 부여한다. 캐스트 막은 일반적으로 폴리올레핀을 슬롯 다이를 통해 압출시킨 다음 하나 이상의 냉각 롤에서 냉각시킴으로써 제조한다. 본 발명의 조성물을 사출 성형하는 경우, 다이가 금속이어야만 하거나, 열가소성 수지가 사출되는 주형이 스테인레스 스틸과 같은 금속이나 크롬, 니켈 또는 백금으로 도금된 금속으로 제조되어야만 한다.
폴리올레핀 펠릿을 압출기의 호퍼를 통해 공급하면서 성분(B)를 압출기의 축 부위로 사출시킴으로써 비교적 균질한 분산액을 수득할 수 있음에도 불구하고, 우선 성분(A) 부분에 성분(B)를 균질하게 분산시켜 마스터 뱃치를 형성하는 것이 바람직하다. 디오가노폴리실록산을 1 내지 50중량%, 바람직하게는 20 내지 50중량%를 함유하는 상기와 같이 형성된 마스터뱃치(또는 농축물)는 제분되거나 펠릿화될 수 있고, 생성된 입자는 추가의 열가소성 수지(매트릭스)와 함께 무수 혼합되며, 이러한 혼합물은 후속적으로 압출되거나 사출되어 적합한 본 발명의 조성물을 형성한다. 이러한 마스터뱃치 기술을 사용하면 열가소성 매트릭스 내에 디오가노폴리실록산이 보다 균질하게 분산된다.
마스터뱃치의 제조시 사용되는 열가소성 수지는 매트릭스 열가소성 수지와 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 이들 둘이 동일한 일반적인 형태이다(예: 마스터뱃치 및 매트릭스 중의 폴리프로필렌).
본 발명의 개질된 열가소성 수지는 각종 특성이 개선된다. 예를 들면, 폴리실록산의 상호작용성 그룹이 압출기의 금속 다이 또는 사출 성형 장치의 금속에 유인되어 폴리실록산을 열가소성 수지의 표면으로 이동시키는 것으로 사료된다. 이러한 이동으로 인해 열가소성 수지의 표면의 특성, 예를 들면, 소수성 및 유동성이 개선된다. 따라서, 본 발명으로부터 제조된 병 또는 콘테이너와 같은 성형품과 막은 보다 우수한 소수성 및/또는 유동성을 갖는다.
더욱이, 열가소성 수지의 표면에 실리콘이 집중되어 열가소성 물질의 촉감이 개선된다. 이러한 특성은 열가소성 수지가 폴리프로필렌이고 이들이 섬유의 감각 및 촉각 특성이 중요한 부직 섬유의 제조에 사용되는 경우 중요하다.
본 발명의 조성물은 사출 성형, 사출 취입 성형, 압출 취입 성형, 취입 막 형성 가공, 캐스트 막 형성 가공, 프로필 압출, 회전 성형, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 열성형 및 캘린더링과 같은 당 분야에 널리 공지된 또 다른 가공 단계를 추가로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리오가노실록산은 하기 실시예에 예시된 바와 같이 열가소성 수지의 가공 효율을 개선시킨다.
다음 실시예는 본 발명을 추가로 예시하기 위해 제시된 것이며, 이는 첨부된 청구범위에 보다 상세하게 정의된다. 이들 실시예에서의 모든 부 및 %는 중량 기준이며, 모든 측정치는 별도의 언급이 없는 한 25℃에서 수득된 것이다.
특정 액체의 액적과 특정 기판의 접촉각은 표면에 대한 액적 프로필의 기울기 각을 측정하는 각도계를 사용하여 측정한다. 시료는 액체이거나 기판일 수 있다. 이들 실시예에서, 증류수가 사용되며, 기판은 가변적이다. 관찰된 각도는 액체 및 기판 둘 다를 확인하면서 도(°) 단위로 기록한다. 이 방법은 ASTM D 724와 유사하다.
측정하기 위해, 각도계의 광학 벤치의 수평을 맞춘다. 특정의 기판을 지지체 위에 놓고 고정시킨다. 단계를 조절하여 기판 또는 막이 현미경 또는 비디오 카메라를 통해 분명하게 조망되도록 한다. 이어서, 액체가 표면에 직각으로 접촉하도록 액적(2.5mm 직경)을 기판위에 놓는다. 액체가 표면 상에서 떨어지거나 배치 도중 변형되지 않는다. 조명기를 조절하여 최적의 수평으로 조절하고 현미경을 보다 밝은 배경에 대해 어두운 액적의 실루엣에 초점을 맞춘다. 액적의 좌측 및 우측의 고체/액체 계면에서의 경사각을 측정하여 기록한다. 이 과정을 3회 반복하고 이러한 측정치의 평균치를 근사치로서 기록한다.
다음 재료를 실시예에서 사용한다.
HDPE = 밀도가 0.923g/cc이고 DMDHTM6147[시판원: Nova Chemical, Lemester, MA]로서 시판 중인 고밀도 폴리에틸렌.
나일론 6 = 카프론(CapronTM) 8202[시판원: Allied Signal, Mt. Morris, NY].
폴리에스테르 테레프탈레이트 = 0.64 IV PET[시판원: Wellman, Inc., Columbia, SC].
실시예 1
Mn이 400,000이고 25℃에서의 점도가 2.5 x 107mPa·s인 하이드록실 말단화된 폴리디메틸실록산을 HDPE, PET 및 나일론 6과 혼합한 다음, 패널로 사출 성형하고, 소수성을 시험한다. 다음 과정을 사용한다.
혼합물은, 축의 직경이 18mm이고 L/D(길이/직경)이 40/1인 이축 압출기를 공회전하는 라이스트리츠(LeistritzTM) 마이크로 18이 장착된 하아케 레오코드(Haake RhecordTM) 90 시스템 이축 압출기[시판원: Haake Corporation, Paramus, New Jersey]상에서 HDPE, PET 또는 나일론 6을 실록산과 함께 철저하게 혼합시킴으로써 합성한다. 압출기의 각 챔버 영역의 온도는 다음 표 1에 제시된 바와 같이 열가소성 수지에 따라 설정된다.
HDPE PET 나일론 6
영역 1 230℃ 250℃ 250℃
영역 2 255℃ 250℃ 260℃
영역 3 255℃ 250℃ 260℃
영역 4-8 255℃ 250℃ 270℃
HDPE 실시예의 경우, 충분한 양의 실록산을 LDPE에 가하여 실리콘의 총 농도를 전체 조성물 중량의 25중량%로 조절한다. PET 및 나일론 6 실시예의 경우, 충분한 실록산을 이러한 중합체에 가하여 실리콘의 총 농도를 10중량%로 조절한다. 이러한 마스터뱃치 조성물을 스트랜드 다이를 통해 압출하여 수조내에서 냉각시켜 펠릿형으로 자른다.
상기 과정에 의해 제조된 마스터뱃치 펠릿은 후속적으로 하아케 압출기TM상에서 열가소성 수지를 가하면서 재합성하여 조성물에서 실리콘의 함량을 0.5중량%, 1.0중량% 및 2.5중량%으로 만든다. 이러한 과정을 열가소성 수지, HDPE, PET 및 나일론 6 각각에 대하여 반복 수행한다. 이로 인해 열가소성 수지, PET 및 나일론 6 각각에 대한 실리콘 함량은 0.5중량%, 1.0중량% 및 2.5중량%이고, HDPE에 대한 실리콘 함량은 1.0중량%이다. 이어서, 이들 조성물은 궁극적으로 소수성이 시험될 패널을 사출 성형하는데 사용된다.
이들 패널 101.6 x 101.6 x 3.2mm(4 x 4 x 0.125in)은 축 직경이 30mm이고 축 압축비가 2/1이며 L/D가 15/1인 일반용도의 단축을 갖는 알부르그(ArburgTM)(35톤) 31.8Mg 클램프 등급 사출 성형기에서 제조한다. 패널을 제조하기 위해서 3개의 가열영역, 가열된 노즐(팁 크기 = 2mm) 및 가열된 성형 공동이 존재한다. 노즐 온도, 성형될 플라스틱 재료의 온도 및 각 영역의 온도가 다음에 제시되어 있다.
HDPE PET 나일론 6
영역 1 230℃ 250℃ 250℃
영역 2 255℃ 250℃ 260℃
영역 3 255℃ 250℃ 260℃
노즐 온도 260℃ 250℃ 255℃
성형 온도 65.6℃ 71.1℃ 76.7℃
이들 펠릿을 사출 성형기에 가하고 소정 중량의 실리콘 및 열가소성 수지에 대해 동일한 크기의 패널로 사출성형한다. 10개의 패널을 각각의 열가소성 수지와 각 중량%의 실리콘에 대해 제조한다. 이어서, 물방울의 접촉각을 각각에 대해 측정한다.
10개의 패널의 평균 물방울 접촉각 및 표준 편차가 표 3, 4 및 5에 제시되어 있다.
HDPE - 물방울 접촉각
100 HDPE 1.0% 실리콘
평균 111.0 115.7
표준 편차 0.9 2.1
분산 0.9 4.5
PET - 물방울 접촉각
100% PET 0.5% 실리콘 1.0% 실리콘 2.5% 실리콘
평균 101.8 102.3 106.2 105.3
표준 편차 1.3 2.6 2.2 1.7
분산 1.7 6.7 4.8 2.9
나일론 6 - 물방울 접촉각
100% 나일론 0.5% 실리콘 1.0% 실리콘 2.5% 실리콘
평균 67.3 71.1 77.1 71.9
표준 편차 1.5 1.4 3.1 2.8
분산 2.2 1.9 9.9 7.7
고밀도 폴리에틸렌(표 3)의 경우, 패널은 첨가제 없는 막 시험에 비해 소수성이 4% 개선된다. 마찬가지로, PET(표 4)는 역시 첨가되는 첨가제의 함량에 따라 소수성이 최대 4%까지 개선된다. 나일론 6 패널(표 5)의 경우, 첨가제는 첨가되는 실리콘의 함량에 따라 소수성이 5 내지 13%까지 개선된다. 소수성이 3% 미만으로 개선되는 것은 개선된 것으로 간주하지 않는다.
실시예 2
다음 실시예는 본 발명의 표면 분리 현상, 즉 막 표면에 대한 하이드록실 말단 실록산이 이동하는 현상을 나타낸다.
실시예 1의 하이드록실 말단 디메틸실록산의 마스터뱃치는 승온에서 실록산을 폴리프로필렌과 철저하게 혼합함으로써 제조한다. 특정 마스터뱃치를 역시 하아케 압출기에서 제조한다. 압출기의 각 챔버의 8개의 영역의 온도를 각각 220℃로 설정한다. 각각의 경우, 마스터뱃치 조성물을 스트랜드 다이를 통해 압출하고 수조에서 냉각시켜 펠릿으로 자른다.
상기 마스터뱃치를 폴리프로필렌 매트릭스 중에 철저하게 분산시키고 펠릿을 압출에 의해 제조한다. 사용되는 마스터뱃치의 양을 계산하여 실리콘의 총 농도를 혼합물 중의 폴리프로필렌의 2.5중량%로 조절한다.
압출기에서 합성한 후, 펠릿을 220℃인 3개의 가열 영역을 가지며 L/D가 24/1인 데이비스 스탠다드(Davis StandardTM) 모델 KL-075 a 1.9cm (3/4 in) 마루형 모델 압출기로부터 취입된 막 압출기에 놓는다. 220℃로 유지시킨 원형 6.35cm(2.5 in) 직경의 스테인레스 스틸 다이를 사용하여 기포를 생성시킨다. 기포 내부의 기압은 취입비를 2로 하여 12.7cm(5 in)의 편평하게 놓인 막의 튜브가 생성되도록 설정한다. 공기 방울은 막을 냉각시키고 결정화시키기 위하여 기포 주변을 취입하기 위하여 실내의 공기를 사용한다. 붕괴 게이트 및 핀치 롤 시스템에 의해 막을 수거한다.
막을 1 x 1cm의 사각형으로 절단하여 다단계 샘플 단계에 이를 이승시킴으로써 샘플을 준비하여 전자 주사 화학 분석(ESCA)을 한다.
분석 결과가 원자% 단위로 하기에 주어진다. 표면 조성물(수소 제외)의 %를 5nm(50Å)의 깊이로 측정한다. 각각의 샘플에 대해 분석한 면적은 800 x 300μm이다. 각각의 샘플을 한 위치에서 검사한다. 실측 스펙트럼 및 다중(디테일) 산소, 탄소 및 실리콘 스펙트럼을 각각의 샘플에 대해 구한다.
순수 폴리프로필렌은 산소 0.03%, 탄소 99.97% 및 규소 0.0%이다. 본 발명의 필름은 산소 0.4%, 탄소 98.6% 및 규소 0.2%이다.
이러한 측정 결과는 개질된 폴리프로필렌 필름의 표면에 상당량의 실리콘이 존재함을 나타낸다. 더욱이, 폴리프로필렌 필름은 실크 감촉이 많이 느껴지는 우수한 촉감을 갖는다.
실시예 3
본 실시예는, 본 발명의 첨가제를 사용하면 소정량의 압출물에서 공정에 소요되는 단위 시간당 에너지량이 감소되어 열가소성 수지의 가공 효율이 개선됨을 나타낸다.
고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 중의 실시예 1의 하이드록실 말단 디메틸실록산의 마스터뱃치 역시 실록산을 열가소성 수지와 승온에서 철저하게 혼합함으로써 제조한다. 이러한 마스터뱃치 역시 하아케TM압출기에서 제조한다. 압출기의 각각의 챔버의 8개의 영역의 온도는 1영역에 대해서는 179℃로 설정하고 나머지 다른 영역에 대해서는 185℃로 설정한다. 마스터뱃치 조성물은 스트랜드 다이를 통해 압출하고 수조에 냉각시켜 펠릿으로 자른다.
상기 마스터뱃치를 HDPE 매트릭스 중에 균질하게 분산시킨다. 사용되는 마스터뱃치의 양을 계산하여 HDPE 중의 전체 실리콘 농도를 2%, 6% 및 10%로 한다. 개질되지 않은 순수 HDPE 또한 대조용으로서 시험한다.
사용되는 생성물 압출기는 레코(RecoTM) 공압출 시스템을 갖는 병 취입 성형기, 바텐펠트 피셔(Battenfeld FischerTM) VK 1.1이다. 라인은 두 개의 압출기, 25mm 코어, 35mm 외피, 최대 rpm이 120 및 150인 40kg/hr 출력의 케이블을 갖는다. 각각의 압출기는 혼합 페그, 마독스(MaddoxTM) 혼합기 및 나선형 다이를 갖는다.
압출 도중, 압출기 암페어수(즉, 전력 소비), 다이 주변의 압력(단위: bar) 및 압출물 출력(ft/min)을 압출기 속도(분당 회전수 = RPM)의 함수로 기록한다. 암페어수와 압력 시험의 결과는 표 6에 제시되어 있다.
표 6
실리콘 함량 압출기 암페어수 압력(bar) 압력(MPa)
0% 9.8 155.2 15.70
2% 5.6 155.5 15.75
6% 4.2 149.1 15.10
10% 4.3 145.3 14.72
상기 결과는 본 발명의 첨가제를 첨가하면 압출 압력이 감소되거나 현저하게 변화하지 않으면서 압출 효율이 약 50%까지 개선됨을 나타낸다.
본 발명의 조성물은 본 발명의 첨가제의 첨가에 의해 개질되어 소수성, 촉감 및 압출 효율이 현저하게 개선된다.

Claims (6)

  1. 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리이소프렌, 에틸렌 공중합체, 폴리아미드, 폴리아민 및 폴리에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택된 열가소성 수지(A) 100중량부와 수평균 분자량이 10,000 내지 1,000,000인 상호작용성 디오가노폴리실록산(B) 1 내지 50중량부를 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 수지(A)가 고밀도 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 열가소성 수지(A)가 폴리에틸렌과 혼합되어 있는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 성분(B)가 성분(A)의 10 내지 50중량부의 양으로 존재하고, 하이드록실 그룹, 아민 그룹 및 알킬렌일 그룹로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 측쇄 또는 말단 상호작용성 그룹을 갖는 폴리디메틸실록산인 조성물.
  5. 가공 보조제가 열가소성 수지에 첨가되는 열가소성 수지의 가공방법으로서, 가공 보조제가 열가소성 수지와의 균질한 혼합물을 형성하는 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 따르는 조성물이며, 이 조성물과 열가소성 수지가 금속 다이를 통해 가공됨으로써, 가공된 수지의 소수성이 개질되지 않은 열가소성 수지보다 개선됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 가공된 열가소성 수지가 사출 성형, 사출 취입 성형, 압출 취입 성형, 취입 막 형성 가공, 캐스트 막 형성 가공, 프로필 압출, 회전 성형, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 열성형 및 캘린더링으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 가공 단계로 추가로 처리되는 방법.
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