KR20010085448A

KR20010085448A - 감소된 마찰 계수를 갖는 폴리-α-올레핀 제품 및 필름

Info

Publication number: KR20010085448A
Application number: KR1020010008780A
Authority: KR
Inventors: 리쿠오 선; 에드워 샴쇼움; 윌리암 휘트
Original assignee: 치어즈 엠. 노우드; 피나 테크놀러지, 인코포레이티드
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2001-09-07
Also published as: DE60113742D1; ATE305952T1; EP1127919A1; US6630245B2; TW583250B; DE60113742T2; CN1211425C; JP2001233967A; US20030134965A1; EP1127919B1; CN1310198A

Abstract

a) 신디오택틱 폴리-α-올레핀 이외의 폴리올레핀;

b) 약 0.1%에서 70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

c) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 포함하는, 감소된 마찰계수를 갖는 제품을 제공하는 폴리올레핀계 화합물, 수지, 혼합이나 이들의 조합물을 제공한다..

Description

감소된 마찰 계수를 갖는 폴리-α-올레핀 제품 및 필름{ARTICLES AND FILMS OF POLY-α-OLEFIN HAVING REDUCED COEFFICIENT OF FRICTION}

본 발명은 신디오택틱 및 이소택틱 폴리-α-올레핀의 블렌드(blend)의 용도에 관한 것으로써 이 블렌드로 제조된 필름의 마찰계수를 전체적으로 감소시키기 위한 것이다. 이것은 또한 폴리머, 그것의 필름, 또는 다른 폴리머 다른 제품에 이외에 폴리-α-올레핀 이외에 과량의 첨가제를 함유 시키지 않고 필름의 마찰 특성의 감소 또는 "슬립(slip)" 성질의 향상(enhancement)으로 나타낼 수 있다.

폴리올레핀 필름들은 그것 자체에 고착하거나 원하는 것 보다 높은 마찰계수를 나타내는 경향을 가질 수 있다고 알려져 있다. 그것에 고착하거나 낮은 마찰계수를 갖는 이러한 경향때문에 그러한 필름들은 사용하고 취급하기 어려울 수 있다. 슬립제(slip agent)는 시장에서 입수가능한데, 이들은 에루카마이드와 같은 지방성 아미드, 바이톤(Viton)을 포함하는 플루오로폴리머 및 필름 또는 물질들의 명백한 슬립 또는 마찰계수를 강화하는데 도움을 주는 어떤 항차단제를 포함하는 다양한 다른 제제들을 포함한다. 이러한 첨가제들이 폴리머 필름에 있어서 마찰계수를 감소시키는 데 있어서는 이점이 있지만 합성자들은 경비의 견지에서 뿐만 아니라 필름 특성에 역효과를 줄 수 있기 때문에 폴리머에 또는 필름 제조 중에 많은 첨가제를 첨가하지 않는 것을 선호한다. 또한 많은 양의 그러한 첨가제를 포함하는 것은 필름 제품내에 포장되는 상품들, 특히 식품 또는 의약품에 첨가제의 냄새 또는 맛이 전달되는 것과 같은 다른 불리한 성질들을 갖는 필름을 생산할 수 있다.

본 발명자들은 이러한 첨가제들이 입체규칙적(stereoregular)인 배열을 달리 하는 폴리머의 블렌딩을 통해 우수한 마찰계수를 가진 필름을 제공하면서 상당한 레벨을 유지할 수 있다는 것을 발견하였다. 이것으로부터, 슬립 첨가제와 폴리올레핀 사이에 상승 효과를 나타내는 것이 이득을 제공한다.

다른 특허에서는 다른 특성들을 강화시키기 위해 폴리머들을 블렌딩하는데서 이점을 찾아냈다. 1989년 8월 15일, 하젤톤(Hazelton)과 슐만(Shulman)에게 허여된 미국 특허 제 4,857,409호는 약 50~85 중량% 고무와 15~40 중량%의 폴리올레핀으로 구성된 고무 코어(core)층 및 상기 코어층 위에 압출성형된 최소한 하나의 폴리올레핀 수지 표피층을 포함하는 복합 필름 조성물을 기술하고 있다. 코어 층의 고무성분은 특정 가능성(possibility) 그룹으로부터 선택되어진다.

1985년 2월 19일, 슐만에게 허여된 미국 특허 제4,500,681호는 폴리올레핀 성분의 열가소성 엘라스토머 블렌드, 이소부틸렌-골격 엘라스토머 성분, 및 저급 카르복실산의 불포화 에스테르의 에틸렌의 코폴리머 성분으로 이루어진 물질의 조성물을 기술하고 있다. 폴리올레핀 성분은 조성물의 약 20~65 중량%를 포함하고 약 1~20 중량%의 알파-올레핀 코폴리머를 함유하는 이소택틱 폴리플로필렌 또는 폴리프로필렌 반응기 코폴리머또는 이들의 혼합물로부터 선택되어진다. 이소부틸렌-골격 엘라스토머 성분은 조성물의 약 20~60 중량%를 포함하고, 코폴리머 성분은 조성물의 약 7~40중량%를 포함한다.

이러한 블렌딩된 폴리머 수지들은 본 발명에 의해 다뤄진 것과 같이 터프 필름(tough film)에 감소된 마찰계수를 제공하지 않는다.

본 발명은, 적어도, 슬립제의 높은 충전(loading) 또는 신디오택틱 폴리-α-올레핀 첨가제 없는 유사 충전을 함유하는 유사 필름에 비해 감소된 마찰계수를 갖는 필름을 생산하는 폴리머 블렌드를 제공한다. 또한 감소된 마찰계수를 갖고 필름들 및 그러한 혼합물과 필름들을 생산하기 위한 방법들을 제공한다.

도 1은 필름을 생산하기 위해 사용된 일반 슬립제(slip agent) 0.15%와 합성된 수지에서 농도 sPP(iPP에서)에 대한 필름의 마찰계수의 1일과 3일 값(plot)들을 도시한 도면.

도 2는 필름을 생산하기 위해 사용된 일반 슬립제(slip agent) 0.05%와 합성된 수지에서 농도 sPP(iPP에서)에 대한 필름의 마찰계수의 1일과 3일 값(plot)들을 도시한 도면.

본 발명은 감소된 마찰계수를 갖는 폴리프로필렌 필름에 관련한 본 발명의 실시예들을 제공한다.

본 발명의 한가지 실시예는 :

a) 신디오택틱 폴리-α-올레핀 이외의 폴리올레핀;

b) 약 0.1%에서 70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

c) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 포함하는 감소된 마찰계수를 가진 제품을 제공하는, 폴리올레핀계 화합물, 수지, 혼합물 또는 이들의 조합을 제공한다.

다른 실시예는, 합성, 성형 도는 이들의 조합 중 또는 후에:

a) 신디오택틱 폴리-α-올레핀 이외의 폴리올레핀;

b) 약 0.1%에서 70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

c) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 포함하는, 합성,폴리올레핀계 화합물, 수지, 혼합물 또는 이들의 조합을 포함하는 필름을 제공한다.

또 다른 실시예는 필름 형성 1일후 23℃에서 측정했는때 0.50이하의 마찰계수를 갖는, 폴리-4-메틸펜텐을 제외한 폴리올레핀을 포함하는 필름을 제공한다. 주어진 마찰계수는 마찰력에 대한 서로 접촉하고 있는 두 표면에 수직으로 작용하는 힘의 비율이다.

특히 유용한 실시예는:

a) 약 0.1%에서 70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

b) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 포함하는, 형성 1일후 23℃에서 측정했을 때 0.50이하의 마찰계수를 갖는 폴리프로필렌 필름을 제공한다.

또 다른 실시예는:

a) 소정의 폴리-α-올레핀과:

i) 약 0.1%에서 70% 의 신디오택틱 폴리-α-올레핀 및

ii) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조함불을 블렌딩, 합성, 혼합 하거나 이들을 조합하는 단계; 및

b) 최종 수지의 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 감소된 마찰계수를 갖는 폴리-α-올레핀 필름 제조 방법을 제공한다.

각각의 이러한 실시예에서 신디오택틱 조성물의 매우 바람직한 상위 범위 레벨은 약 50%에서 30%이다. 매우 바람직한 하위 범위 레벨은 약 1%에서 5%이다. 슬립제의 매우 바람직한 상위 범위는 약 1%에서 0.2%이다. 바람직한 하위 범위는 0.05%이다.

본 발명을 명백히 하기 위한 노력으로 여기에 실시예들이 제공된다. 이러한 실시예들은 본 발명을 예시화 하지만 이들이 본 발명의 범위(scope)와 넓이(breadth)를 충분히 한정하지는 않는다. 폴리올레핀의 기술분야에서 숙련된 자들은 이러한 실시예들을 검토하므로써, 본 발명의 다른 기술되지 않은 실시예들을 알수 있을 것이다.본 발명자들은. 이것들이 본 발명의 청구된 발명의 범위안에 존재하는 사항들을 명백히 하는 것으로 간주한다.

실시예

실시예 1

약 3%의 에틸렌을 가지며, 미쓰이 토아쓰(Mitsui Toatsu)부터 입수 가능한에틸렌과 프로필렌의 랜덤 코폴리머, MTC EFL-560을 압출로 캐스팅하여 0.03mm 필름으로 성형하여 실험하였다. 이러한 필름들의 마찰계수(COF)를 ASTM-D-1894에 따라, 3일후 23℃, 1일후 35℃, 3일후 35℃에서 실험하였다. 이와 동일한 랜덤 코폴리머(RCP)를 미국, 텍사스, 디어 파크, 피나 오일 & 케미칼 컴패니로부터 입수가능한 EOD 93-06라는 10%, 20%, 30% 신디오택틱 폴리프로필렌과 블렌딩 및 컴파운딩하였다. 최종 컴파운딩된 수지를 유사한 0.03mm 캐스트 필름으로 압출 성형했다. 각 최종 필름의 마찰계수(COF)를 동일한 시간 간격과 동일한 온도에서 측정했다. 모든 샘플들을 같은 첨가제 패키지(package)로 했다. RCP(EFL-560)을 (수지중량 기준으로) 약 300ppm IrgafosP-EPQFF, 800ppm Irganox 168, 800ppm Irganox 1010(시바-가이기(Ciba-Geigy)로부터 입수 가능), 300ppm Hydrotalcite(미쓰이 페트로케미탈(Mitsui Petrochemical)로부터 입수 가능), 600 ppm Neutron-S 및 2,000ppm Syloid 66(더블유.알. 그레이스 케미칼 컴패니(W.R.Grace Chemical Company)로부터 입수 가능)과 컴파운딩했다. 신디오택틱 폴리프로필렌을 약 300ppm IrgafosP-EPQFF, 800ppm Irganox 168, 1.000ppm Irganox 1010(시바-가이기로부터 입수 가능), 200ppm talc(미국 니크론(Nicron)에서 입수 가능), 1,000 ppm Neutron-S 및 1,500ppm Syloid 66(더블유.알. 그레이스 케미칼 컴패니에서 입수 가능)과 컴파운딩하였다. RCP 필름 및 그 블렌드로 이루어진 필름에 대한 COF 측정 결과들을 표 1에 도시하였다.

샘플	랜덤 코폴리머	90% RCP 10% sPP	80% RCP 20% sPP	70% RCP 30% sPP
펠렛 MFR, g/10 min	7.1	7.1	7.7	7.7
COF@23℃, 3일	0.34	0.09	0.09	0.07
COF@35℃, 1일	0.38	0.11	0.09	0.09
COF@35℃, 3일	0.32	0.11	0.09	0.07

실시예 2

텍사스, 디어 파크의 피나 오일 & 케미칼 컴패니에서 상업적으로 입수가능한 이소택틱 폴리프로필렌 (iPP), Fina 3500u/70366을 적절하게 사용하여 피나의 EOD95-05/29066와 블렌드에 사용하여, 에틸 코포레이션 (Ethyl Corporation)에서 사용되는 Ethanox 330과 시바-가이기(Ciba- Geigy)에서 입수 가능한 Irganox 168을 각각 0.1%와 0.05% 양으로 지방산 아마이드 슬립제인 에루카마이드를 0%,0.05%, 0.15% 로 변화시키면서 항산화 안정제로써 첨가한 일련의 시험용 물질을 생성하였다. 이간(Egan) 캐스트 필름 라인을 사용하여, 각각의 폴리머 또는 폴리머 블렌드의 필름을 254℃의 용융 온도 및 15.5℃의 칠(chill) 롤 온도에서 0.08mm(0.003in)의 필름 두께로 압출성형하고 압출성형 1일과 3일 후에 압출성형시의 COF를 실험하였다. 폴리머 조성은 하기의 표 2에서 기술하였다. 이러한 일련의 실험들의 COF 결과를 표 3에서 제시하였다. 도 1과 2는 각각 0.15% 및 0.05% 슬립제 레벨에 대한 이러한 실험의 결과들을 그래픽적으로 제시한 것이다.

샘플	1	2	3	4	5	6	7	8
3500u/70366플러프%	100	85	100	100	85	85	95	95
EOD95-05/29066sPP플러프%	---	15	---	---	15	15	5	5
Ethanox 330%	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
Irganox 168%	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
Erucamide%	---	---	0.15	0.05	0.15	0.05	0.15	0.05

샘플	1	2	3	4	5	6	7	8
iPP/sPP	100-0-	8515	100-0-	100-0-	8515	8515	955	955
23℃, 0시간 COF	0.53±0.11	0.69±0.02	0.53±0.05	0.58±0.11	0.62±0.02	0.70±0.03	0.52±0.08	0.64±0.07
23℃, 1일 COF	0.54±0.07	0.57±0.03	0.43±0.04	0.39±0.04	0.37±0.01	0.49±0.01	0.30±0.03	0.47±0.03
23℃, 3일 COF	0.48±0.03	0.46±0.05	0.39±0.01	0.36±0.04	0.29±0.01	0.44±0.04	0.25±0.03	0.30±0.04

표 1에서 제시된 정보를 검토해 보면 그 일련의 실험들의 폴리올레핀 sPP 포함이 변형되지 않은 상업적으로 입수 가능한 랜덤 코폴리머에 비해 마찰계수를 명백히 저하시킨다는 것을 입증한다. 약 10%의 sPP의 포함은 필름의 마찰계수를 현저하게 낮추는 것이 명백하다. 약 20%의 sPP의 사용은 더 효과를 가지는 듯하다. 효과는 30% sPP를 함유할 때도 현저함을 유지한다.

표 1과 2의 검토는 본 발명의 어떤 중요한 점을 입증한다. 표 2와 3의 실험 #1 과 #2에서 생산된 필름의 COF측정 결과를 볼때, COF의 현저한 감소가 기본 폴리머에 sPP를 단순히 포함시키므로써 일어나는지 여부에 관해 분명치 않다.

실험 #3과 #4를 서로비교하고 #1과 #2와 비교하면 슬립제를 포함시키는 것이 생산된 필름의 마찰계수를 낮추는데 분명한 효과를 가지고 있음을 명백히 입증한다. 평균 COF 측정치와 그들의 측정 범위를 볼때 sPP를 포함하지 않고 각각 0.15%, 0.05%의 슬립제를 포함하는 두 샘플들 사이에, 슬립제의 증가된 양이 더 현저한 효과를 가지는지 여부에 관한 판단이 불분명하다.

실험 #5,6,7,8의 비교는 기본 폴리머에 슬립제와 sPP의 첨가하는 조합이 이러한 폴리올레핀 블렌드로부터 생산된 필름에서 COF의 현저한 감소를 제공한다는 것을 극명하게 입증한다. 효과가 넓은 슬립제 농도 범위와 넓은 sPP의 넓은 농도 범위 안에서 발생하는 것이 명백하다. 두 첨가제가 반드시 존재해야만 하고 하나 또는 나머지 것이 조합물이 만들어내는 엄청난 효과를 만들지 않는 것이 명백하다.

상기한 바와 같이, 이러한 실시예들은 본 발명을 기술하는데 있어서 설명(clarification)과 방향을 제공하려는 것이다; 그들이 전부는 아니다. 우리의 완전한 설명과 더불어 이들 실시예들을 고려할 때, 본 발명의 청구 범위 내에 있는 다른 실시예들은 본 기술에 숙련된 사람들에게 명백할 것이다. 본 발명의 전체 범위를 보다 명확히 하기 위해, 다음의 청구항들이 제공된다.

Claims

a) 신디오택틱 폴리-α-올레핀 이외의 폴리올레핀;

b) 약 0.1%에서 70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

c) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 포함하는, 감소된 마찰계수를 갖는 제품을 제공하기 위한 폴리올레핀계 화합물, 수지, 혼합물 또는 이들의 조합.
컴파운딩, 성형 또는 이들의 조합 중 또는 후에:

a) 신디오택틱 폴리-α-올레핀 이외의 폴리올레핀;

b) 약 0.1%에서 70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

c) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 포함하는 폴리올레핀계 화합물, 수지, 혼합물 또는 이들의 조성을 포함하는 필름.
필름 형성 1일 후에 23℃에서 측정했을때 약 0.50이하의 마찰계수를 갖는, 폴리-4-메틸펜텐이외의 폴리올레핀을 포함하는 필름.
a) 약 0.1%~70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

b) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 포함하는, 필름 형성 1일 후 23℃에서 측정했을 때 약 0.50 이하의 마찰계수를 갖는 폴리프로필렌 필름.
제 1항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 1%~50% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.1% 사이 범위의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 물질.
제 5항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 5%~30% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.2% 사이 범위의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 물질.
제 2항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 1%~50% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.1% 사이 범위의 양으로 존재하는 필름.
제 7항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 5%~30% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.2% 사이 범위의 양으로 존재하는 필름.
제 3항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 1%~50% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.1% 사이 범위의 양으로 존재하는 필름.
제 9항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 5%~30% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.2% 사이 범위의 양으로 존재하는 필름.
제 4항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 1%~50% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.1% 사이 범위의 양으로 존재하는 필름.
제 11항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 5%~30% 사이 범위의 양으로 존재하고 슬립제는 약 0.05%~0.2% 사이 범위의 양으로 존재하는 필름.
마찰계수가 감소된 폴리-α-올레핀 필름을 제조하는 방법에 있어서:

a) 소정의 폴리-α-올레핀과:

i) 약 0.1%에서 70%의 신디오택틱 폴리-α-올레핀; 및

ii) 약 0.01%에서 5%의 슬립제, 항차단제 또는 이들의 조합물을 블렌딩(blending), 합성, 혼합하거나 이들을 조합하는 단계; 및

b) 최종 수지 필름을 성형하는 단계

를 포함하는 방법.
제 13항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 1%~50% 사이 범위의 양으로 첨가되고 슬립제는 약 0.05%~0.1% 사이 범위의 양으로 첨가되는 방법.
제 14항에 있어서, 신디오택틱 폴리-α-올레핀이 약 5%~30% 사이 범위의 양으로 첨가되고 슬립제는 약 0.05%~0.2% 사이 범위의 양으로 첨가되는 방법.