KR20060066713A - 폴리올레핀의 제조공정에서 사용하기 위한 첨가제의 농축물 - Google Patents

Abstract

폴리부텐-1 및 폴리프로필렌의 배합물 및 60 중량% 이하의 하나 이상의 첨가제를 함유하고, 특히 벌크 착색 및 폴리올레핀의 방사 공정에 사용하기에 적절한 농축물.

폴리올레핀, 폴리부텐-1, 폴리프로필렌, 농축물, 첨가제, 벌크 착색, 방사

Description

폴리올레핀의 제조공정에서 사용하기 위한 첨가제의 농축물 {CONCENTRATES OF ADDITIVES FOR USE IN THE PROCESSING OF POLYOLEFINS}

본 발명은 폴리부텐-1 및 폴리프로필렌의 혼합물 및 하나 이상의 첨가제를 함유하고, 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리프로필렌의 벌크 착색 (bulk colouring) 에 특히 적절한 농축물 (concentrates) 에 관한 것이다.

폴리올레핀에 적용되는 공정의 다양한 형태는 사출 또는 블로우 성형, 및 방사 (spinning) 를 포함한다. 상세하게는, 주로 연속적으로 수행되는 폴리올레핀 수지 섬유의 제조에서, 착색 단계는 현재 상당히 중요한 단계이다: 이는 한편으로, 섬유 생산자 자체의 필요에 따라, 데니어 또는 직경으로 정의된 섬유의 매우 작은 횡단면 때문이며, 다른 한편으로, 오늘날의 방사 공정에 이르는 빠른 속도 때문이다.

"마스터배치" 로서 더 잘 알려진 상기 농축물은 다양한 폴리올레핀에 첨가제를 도입하기 위해 첨가되는 생성물을 구성요소로 한다. 따라서, 상기 마스터배치는 통상적으로 중합성 담체에 고농도로 분산 및/또는 분포된 하나 이상의 안료/염료, 충전제 또는 다른 첨가제의 혼합물로 이루어진다. 마스터배치 중 안료의, 또한 이에 따른 착색될 수지 덩어리 중의 마스터배치의 부족한 분산은 생성된 착색물에서의 불균일을, 또한 섬유 제조에서는, 안료에 의해 야기되는 필라멘트의 빈번한 파손으로 인한 낮은 생산 수율을 발생시킬 수 있다.

상기에서 언급된 문제점이 존재하는 폴리프로필렌의 벌크 착색의 특정 경우, 시판되는 제제는 왁스 및 분산제, 예컨대 스테아레이트 또는 파라핀을 이용함으로써, 동일한 폴리프로필렌 또는 유리하게는 폴리에틸렌일 수 있는, 담체 중의 안료를 분산시킬 수 있다. 분산제의 사용이 필수인데, 이는 폴리올레핀이 그들의 비극성 특성으로 인해 (극성) 유기 안료에 대한 매우 낮은 친화성으로 특정지워지기 때문이다. 그러나, 왁스 (스테아레이트 및/또는 파라핀) 의 사용은, 피할 수 없음에도 불구하고, 교란 요소인데, 이는 특정 적용 (예컨대, 섬유의 압출)을 위하여, 그들의 존재가 최종 생성물의 품질에 손상을 줄 수 있기 때문이다.

담체 중에서의 안료의 분산을 위한 중요한 파라미터는 안료의 결정성 정도임이 공지되어 있다. 사실상, 착색제 또는 안료는 결정 영역의 층상 (lamellae) 사이로는 가져 올 수 없으나, 담체의 무정형 영역 중에 더욱 용이하게 삽입될 수 있다.

폴리올레핀 섬유의 압출 공정의 특정 경우에 있어서, 또한 상기 공정동안 무정형 영역에서 신장 응력이 경감된다는 것이 공지되어 있다: 사슬의 연장은 결정성 배열 내의 경화 (stiffened) 되지 않은 영역 내에서, 중합체의 결정성 분획에 비례하는 정도로 허용된다. 소위 무정형 영역이 응답할 수 없는 과잉의 응력은 중합체 자체의 결정성 분획 상에서 경감되는데, 이로써 이는 특히 스피닝 공정에 존재하는 임계 조건에서 물질의 강도를 위한 기본적 중요성을 갖는 것이다.

예컨대, 문헌 JP 2000178361 에는 폴리프로필렌, 안료 및 폴리에틸렌성 왁스를 함유하는 플라스틱을 착색하기 위한 마스터배치가 기재되어 있다.

문헌 JP 5179009 에는 폴리에틸렌 과립과 같은 열가소성 물질, 폴리부텐과 같은 액체 개질제, 및 저밀도 폴리에틸렌과 같은 제 2 열가소성 물질을 함유하는, 양호한 분산능을 갖는 개질된 열가소성 마스터배치 제제가 기재되어 있다.

따라서, 마스터배치용 담체의 선택은 첨가제의 효과적인 분산을 달성하기 위하여 필수적인 것임이 명백하다.

상기에서 알 수 있듯이, 폴리프로필렌은 또한 담체로서 공지되어 있으며, 이 경우 착색 및 방사 공정에 있어서의 많은 문제점을 피하기 위하여는, 안료가 용융 덩어리 중에 쉽게 혼입되는 것을 허용하기에 충분히 높은 정도의 핫(hot) 유동성을 가지나, 방사 공정동안 높은 신축력을 견딜 수 있는 반결정 폴리프로필렌을 사용하는 것이 필요하다.

담체로서 작용하는 중합체의 무정형 분획에 대한 결정성의 비는 중합체 섬유용 마스터배치로 이루어진 제제에서는 필수적인 요소임이 명백하다. 방사의 특정 경우, 더욱 분명한 것은 수많은 인자가 균일하게 착색된 필라멘트의 생성에 기여한다는 것이고, 상기 공정 요건 및 필라멘트 (데니어) 상에서의 요건은 제작자가 착색 단계의 조건을 항상 조심스럽게 평가하고 결정하여야 한다는 것을 의미하는 것이다.

따라서, 중합성 담체는, 분해 및 분산되기 어렵고, 특히 섬유 압출 공정에서 상기 언급된 임계점을 갖는 착색제 및/또는 안료를 포함하는 공정에서 폴리올레핀 의 벌크 착색에 사용하기 위한 마스터배치를 제조하기 위해 사용될 수 있는 것이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 그의 효능이 공정 조건의 변화성에 크게 영향받지 않는, 폴리올레핀에 첨가제를 첨가하기 위한 담체 및 이에 유래하는 마스터배치에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 낮은 데니어의 연속 얀을 제조하기 위한 방사 공정에서 사용될 수 있고, 이로써 안료의 "분산" 및 "분산능"을 촉진하는, 담체 및 이에 유래하는 마스터배치에 관한 것으로, 상기 첫 번째 용어 "분산" 은 미세입자 내에서 분해되고, 담체 내에서 균일하게 분산되도록 하는 착색제 및/또는 안료의 능력을 의미하고, 상기 두 번째 용어 "분산능" 은 고농도에서 혼입될 때 착색되어질 벌크 내에서 균일하게 분산되도록 하는 착색제 및/또는 안료를 함유하는 마스터배치의 능력, 및 상기 벌크 내에서 착색제 및/또는 안료를 분산하는 능력을 의미한다.

상기 언급된 목적들은 특허청구범위에 정의된 바와 같은 1-부텐의 중합체 (축약하여 "폴리부텐-1" 로도 칭함) 및 프로필렌의 중합체 ("폴리프로필렌") 를 함유하는 조성물을 사용함으로써 달성되어왔다.

문헌 US 3455871 에는 올레핀계 중합체의 착색 공정에서 첨가제의 분산을 촉진하기 위한 담체로서의 1-부텐의 동종중합체 및 공중합체의 용도가 기재되어 있다. 그러나, 폴리프로필렌과의 배합물은 상기 문헌에는 인용되어 있지 않다.

더욱이, 문헌 US 4960820 에는 이소택틱 폴리부텐-1 (100 내지 1000 의 용융지수를 갖고, 10 중량% 이하의 양으로 첨가됨), 90 중량% 내지 그 이상 함량의 폴리프로필렌, 및 0.1 내지 1 중량% 의 농도로서 존재하는 첨가제의 혼합물을 함유하는 중합체 조성물이 기재되어 있으며, 이는 섬유 뿐만 아니라, 양호한 광학 특성 및 양호한 공정성으로 특징지워지는 필름의 제조를 위해 사용될 수 있다. 그러나, 상기 문헌에는 첨가제의 분산을 위한 마스터배치의 제조 및 용도는 기재되어 있지 않다.

본 출원인은 놀랍게도 농축물을 위한 담체로서, 폴리부텐-1 이 바람직하게는 10 중량% 이상의 함량으로 존재하는, 폴리부텐-1 및 폴리프로필렌을 함유하는 조성물을 사용함으로써, 폴리올레핀과 배합하는 단계에서 첨가제의 분산 및 분산능이 더욱 촉진되는 것을 발견하였다.

특히, 본 발명은 안료가 담체 중에 잘 분산되도록 하여 이로써 중합체의 방사 공정 동안, 압력을 상당히 증가시키는 압출 헤드의 하류에 위치한 필터를 막히게 하여, 폴리프로필렌 섬유의 압출 공정 중의 착색 단계를 용이하게 한다.

임의 이론에 연결시키고자 하는 소망없이, 2 성분 혼합물의 사용에 대한 가능성이 폴리부텐-1 이 폴리프로필렌과 유사한 구조적 특징을 갖는다는 관찰로부터 발생하였다.

첨부된 도면을 참고하여 추후에 나타내는 바와 같이, 담체 혼합물 중에서의 폴리부텐-1 및 폴리프로필렌의 특정 비율이 적어도 약간의 안료의 분산능을 제공한다는 것을 발견하였다.

보다 상세하게는, 본 발명은 10 내지 35 중량% 의 폴리부텐-1 및 90 내지 65 중량% 의 폴리프로필렌을 함유하는, 안료의 분산 및 분산능을 위한 담체 조성물의 용도에 관한 것이다. 보다 더 바람직하게는, 본 발명은 30 내지 35 중량% 의 폴리부텐-1 및 70 내지 65 중량% 의 폴리프로필렌을 함유하는 담체 조성물의 용도에 관한 것이다.

폴리프로필렌의 방사 공정의 경우에 있어서는, 본 발명은 25 내지 35 중량% 의 폴리부텐-1 및 75 내지 65 중량% 의 폴리프로필렌을 함유하는 담체 조성물의 용도에 관한 것으로, 25 중량% 미만의 폴리부텐-1 에서 수득된 마스터배치는 섬유용의 양호한 제품으로 간주될 수 없으며, 한편 35 중량% 초과의 농도에서 안료의 분산능의 증가는, 무엇보다도 폴리부텐-1 의 비용을 만회하지 못하므로 무시할 정도이다.

본 발명은 그것이 속하는 화학적 범주의 제한없이 임의의 첨가제의 분산 및 분산능을 위해 적절하다.

폴리부텐-1 의 용융 유속이 첨가제의 양호한 분산을 제공하는데 도움을 줄 수 있는 인자임을 알게 되었고, 높은 값의 용융 유속은 담체 내에서 첨가제의 더 나은 분산을 제공하는 것으로 추측된다. 바람직하게는, 약 100 내지 1000 g/10분, 보다 바람직하게는 100 내지 400 g/10분의 용융 유속이 폴리부텐-1 을 위해 유리함이 판명되었다 (ASTM D1238, 조건 E 에 따라, 190℃/2.16kg에서 측정함).

본 발명의 농축물용으로 바람직하게 사용되는 폴리부텐-1 은, 반결정이고 높은 이소택틱 (특히 96 내지 99% 의 입체규칙도 (isotacticity)를 가지고, 이는 NMR을 이용한 mmmm 펜타드/총 펜타드 및 0℃에서 자일렌에 용해되는 물질의 중량으로 측정됨)를 기지고 부텐-1 및 입체특이성 촉매를 중합하여 수득된 선형 동종중합체이고, 폴리프로필렌을 갖는 2 성분 혼합물은 이미 언급된 바와 같이 본문에 기재되어 있다. 부텐-1 의 공중합체가 사용된 경우, 입체규칙도 지수는 0℃에서 여전히 자일렌에 불용성인 물질로서 표현될 수 있으며, 바람직하게는 60% 이상이다. 바람직하게는, 본 발명의 담체에 사용된 폴리부텐-1 은 81 내지 109 ℃ 의 결정성 형태 2 (우선 형성, 동역학적으로 선호됨) 의 용융점을 갖는다.

적절한 부텐-1 의 중합체는 동종중합체 및 공중합체 둘 모두이고, 바람직하게는 30 몰% 이하의 올레핀계 공단량체 (특히, 에틸렌 및 탄소수 5 내지 8 의 알파-올레핀)를 함유한다. 상기 중합체는 예컨대 부텐-1 의 저압 지글러-나타 중합에 의해, 예컨대 부텐-1 (및 임의의 공단량체) 과, TiCl₃ 기재의 촉매 또는 염화마그네슘상에 지지된 티탄의 할로겐화 화합물, 및 적절한 조촉매 (특히 알루미늄의 알킬 화합물) 과의 중합에 의해 수득될 수 있다. 높은 값의 용융 유속은 과산화물을 이용하여 중합체를 연속처리함으로써 수득될 수 있다. 본 발명의 담체 내에서 사용된 부텐-1 의 중합체는 실온에서 고체 중합체이다.

PB0800 폴리부텐-1 (Basell 사제) 는 본 발명의 농축물에 사용하기에 특히 적절하다. 이것은 190℃/2.16 kg에서 200g/10분의 용융 유속을 갖는 동종중합체이다.

상기 중합체의 전형적인 물리적 특성은 하기 표와 같다:

물리화학적 특성	ASTM 법	값
용융 유속	D1238	200g/10분
밀도	D1505	0.195g/cm3
항복시 인장응력	D638	13.8 MPa
파단시 인장응력	D638	29.0 MPa
파단기 신장율	D638	350 %
탄성율	D638	241 MPa
쇼어 경도	D2240	55
취성(embrittlement)온도	D746	-18 ℃
용융 범위	DSC	124~126 ℃
비켓(vicat) 연화점	D1525	116 ℃
열전도성	C177	0.00043 cal/s/cm/K

본 발명의 농축물에 사용될 수 있는 프로필렌 중합체는 구별없이 프로필렌의 이소택틱 결정성 동종중합체 또는 공중합체일 수 있다. 상기 공중합체 중에서, 85 중량% 초과의 프로필렌을 포함하는, 프로필렌과 에틸렌 및/또는 CH₂=CHR 알파-올레핀 (식 중, R 은 탄소수 2 내지 8 의 알킬 라디칼임) (예컨대, 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1) 과의 이소택틱 결정성 공중합체가 특히 적절하다. 프로필렌의 상기한 중합체의 입체규칙도 지수는 실온 (대략 25℃)에서 끓는 헵탄 중, 또는 자일렌 중에서 불용성인 분획으로 측정하여, 바람직하게는 90 이상이다.

용어 "첨가제", "안료" 및 "충전재" 는 공정동안 중합체에 추가되는 물질을 나타내기 위해 당업계에서 통상적으로 사용된다.

특히, 용어 "안료" 는 카본 블랙, 산화티탄 (TiO₂), 산화크롬 및 프탈로시아닌과 같은 유기 및 무기 물질을 나타낸다.

용어 "충전재" 는 탈크, 카보네이트 및 마이카와 같은 물질을 나타낸다.

안료 및 충전재는 모두 첨가제의 일반 정의에 포함되는 특정 예이다.

안료 및 충전재와는 별도로, 용어 "첨가제" 는 또한 통상적으로 하기에 열거된 물질의 범주에 포함된다.

1) 안정화제

안정화제의 예는 하기와 같다:

A) 제산제 (antiacids), 예컨대 스테아레이트, 카르보네이트 및 합성 히드로탈시트 (hydrotalcite);

B) 광안정제, 예컨대 벤조페논, 벤조트리아졸, 카본 블랙과 같은 UV 흡수제; 통상적으로 니켈의 유기 복합물로부터 선택된 "소광제(quenchers)"; HALS (Hindered Amine Light Stabilizers);

C) 항산화제, 예컨대 페놀, 포스파이트, 포스포나이트 및 상기 항산화제에 대해 상승효과를 나타내는 화합물, 예컨대 티오에스테르 및 티오에테르.

2) 공보조제 (coadjuvants) 및 개질제.

상기 첨가제의 예는 하기와 같다:

D) 기핵제 (nucleating agents), 예컨대 디벤질리덴소르비톨, 유기 카르복실산 및 그의 염, 예컨대 아디프산, 벤조산, 벤조산나트륨 및 아디페이트;

E) 슬립제, 예컨대 에루카미드, 올레아미드;

F) 항블로킹제, 예컨대 이산화규소 (SiO₂), 합성 제올라이트;

G) 윤활제 및 대전방지제, 예컨대 글리세릴모노스테아레이트, 왁스 및 파라핀 오일, 에톡시화 아민;

H) 분자량 및 유동학적 특성의 개질제, 예컨대 퍼옥시드.

보다 상세하게는, 본 발명의 농축물은 폴리올레핀 중의 물질의 분산용으로 특히 적절하다. 따라서, 농축물 중의 첨가제가 실온에서 고체인 농축물이 바람직하다.

상기 첨가제는 본 발명의 농축물 중에, 농축물의 총 중량에 대하여 바람직하게는 5 내지 60 중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 특히 20 내지 40 중량% 의 양으로 존재한다. 이렇게 수득된 농축물은 하기를 함유한다:

A) 하기를 함유하는, 40 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 50 중량% 내지 95 중량%, 특히 60 중량% 내지 80 중량% 의 조성물 :

1) 성분 A) 에 대하여, 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 25 중량% 내지 35 중량%, 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 35 중량% 의 폴리부텐-1;

2) 성분 A) 에 대하여, 90 중량% 내지 65 중량%, 바람직하게는 75 중량% 내지 65 중량%, 보다 바람직하게는 70 중량% 내지 65 중량% 의 폴리프로필렌;

B) 5 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 50 중량%, 특히 20 중량% 내지 40 중량% 의 하나 이상의 첨가제.

A) 및 B) 의 상기 백분율은 물론 농축물의 총 중량에 관한 것이다.

본 발명의 농축물은 올레핀계 중합체의 제조 분야에서 잘 알려진 제조공정 및 장치를 이용하여, 상기 성분의 혼합에 의해 제조될 수 있다. 특히, 폴리올레핀-기재 마스터배치의 제조를 위해 가장 많이 사용되는 본질적인 두 공정은 하기이다:

1) 건식 배합;

2) 압출.

1) 배합물 중의 성분을 필요에 따라 글라인딩한 후 본질적으로 건식 혼합하는 것으로 이루어진 상기 건식 배합 공정은 하기와 같은 장치를 사용하여 수행된다:

a) 분쇄기 (절단기 또는 디스크를 이용, 극저온 설비 또는 실온에서);

b) 스크린;

c) 혼합기 (연속 또는 터보믹서)

2) 상기 압출 공정은 상기 배합물 성분의 유동상 균질화로 이루어진다. 상기 공정은 원래의 압출 단계에 앞서, 수반되는 공정이 각각 분말 또는 과립인지에 관계없이, 건식 배합 단계를 수행할 수도 수행하지 않을 수도 있다. 상기 공정의 다양한 단계 및 장치는 하기와 같다:

a) 필요에 따라, 건식 배합;

b) 공급 (질량식 또는 용량식 분배기를 사용);

c) 압출 (단일 스크류 또는 이축 스크류 압출기를 사용; 상기 트윈 스크류 압출기는 느린 또는 빠른 형태의 동방향 회전, 또는 역방향 회전일 수 있음);

d) 코일링 (수중에서 또는 냉각 벨트상에서);

e) 과립화 (절단 단위, 또는 압출기 헤드에서의 절단을 이용);

f) 균질화 (균질화 사일로에서) 및 팩킹.

본 발명의 농축물은 유리하게는 프로필렌의 결정성 동종중합체 및 공중합체와 함께 배합될 수 있다. 특히, 본 발명의 농축물이 배합될 수 있는 올레핀계 중합체의 바람직한 예는 하기와 같다:

- 바람직하게는 93% 초과의 입체규칙도 지수를 갖는, 프로필렌의 결정성 동종중합체, 특히 이소택틱 동종중합체;

- 프로필렌과 에틸렌 및/또는 C₄-C₁₀ 알파-올레핀과의 결정성 중합체, 여기서, 공단량체 (예컨대, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 및 1-옥텐) 의 총량이 공중합체의 중량에 대하여 0.05 내지 20 중량% 임;

- 에틸렌의 중합체 및 공중합체, 예컨대 LDPE, HDPE, LLDPE;

- 1,4-헥사디엔, 1,5-헥사디엔 및 에틸리덴-l-노르보르넨과 같은, 감소된 양 (바람직하게는 1 내지 10 중량%) 의 디엔이 함유될 수 있는, 에틸렌과 프로필렌 및/또는 C₄-C₁₀ 알파-올레핀과의 탄성 공중합체;

- 상기 기재된 프로필렌의 동종중합체 또는 공중합체를 포함하는 탄성 열가소성 조성물, 및 상기 기재된 에틸렌의 탄성 공중합체를 포함하는 탄성 부분, 전형적으로 용융 상태에서 성분들을 혼합하거나 또는 순차적인 중합에 의해 공지된 방법으로 제조되고, 통상적으로 5 내지 80 중량% 의 양으로 상기 탄성 부분을 함유함;

- 본 발명의 농축물의 담체와 관련하여 이미 기재된 바와 같은 부텐-1 의 동종중합체 및 공중합체, 상기한 탄성 열가소성 조성물과 함께 배합될 수 있음.

이로한 방법으로, 폴리올레핀계 조성물은 농축물 중에 본래 존재하는 첨가제를 첨가하여 수득되고, 최종 (제작된) 생성물의 수득을 위해 요구된 공정을 위해 준비된다.

배합하는 방법은 본 발명의 농축물의 성분의 배합을 위해 이미 기재된 바와 동일할 수 있다.

본 발명은 이제 특정적, 비제한적 실시예를 참고로, 2 성분 혼합물 중의 폴리부텐-1의 비율을 증가시키면서 중합체 벌크 중의 안료의 분산 지수의 다양성을 도식화한, 첨부된 도면 (도 1)을 참고로 상세하게 기재될 것이다.

본 발명은 최종 마스터배치 (안료가 첨가된 담체) 가 그것이 섬유로 전환되는 동안 폴리프로필렌의 착색을 위해 사용될 때마다 안료 중의 분산을 평가하는 테스트를 참고로 상세하게 기재될 것이다. 사실 상, 앞서 언급된 바와 같이, 폴리프로필렌의 제조 방법들 중에 그것의 섬유로의 전환과 관련한 것이 착색 단계에 대하여 가장 중요함이 입증되었고, 따라서 상기 테스트는 마스터배치 중에 함유된 폴리프로필렌의 방사를 수반한다.

상기 2 성분 혼합물은 200 g/10 분 (189℃/2.16 kg에서 측정) 와 동등한 용융 유속 (MFR) 및 124∼125 ℃ 의 융점 (MP)을 갖는 폴리부텐-1을 사용하여 제조될 수 있다. 폴리부텐-1 은, 25 g/10 분 (ASTM D 1238 L 에 따라 측정됨) 의 MFR 및 실온에서 자일렌 중에 용해된 3.5 중량% 의 분획 함량을 갖는 동종중합성 폴리프로필렌에 0 내지 35% 의 양으로 첨가되고, 각 시간에 수득된 2 성분 혼합물은 80% 가 마스터배치, 나머지는 안료로 이루어진다.

사용된 안료는 퀴나크리돈 (quinacridone) 착색제 계열이고, 분해 및 분산되기 매우 어려운 것으로 알려진 안료인 CINQUASIA Red B RT-790-D 이다.

수득된 2 성분 혼합물 중의 안료의 분산 및 분산력은 다음으로 소위 "필터 테스트"를 이용하여 평가된다. 이것은 중합체의 방사 공정동안 압출 헤드로부터 하류에 위치한 필터 상에서 유동 덩어리에 의해 생성된 압력에서의 변화량을 측정하는 것에 기초한다. 특히, 참고로서 취해진 천연 수지에 대하여, 마스터배치 또는 더욱 좋게는 필터 상에 침적된 미분산된 안료에 의해 생성된 압력의 상승분을 측정한다. 상기 압력은 압출-방사 장치를 통한 마스터배치의 통과 전후, 동일 장치를 통한 천연 대조용 수지의 통과 동안에 필터 주위에서 측정된다.

상기 테스트를 이용하여, 하기 지수를 계산함으로써 담체를 평가하는 것이 가능하다:

I = (P_최종-P_개시)/g

[식 중, P_개시 는 천연 대조용 수지의 통과의 마지막, 마스터배치의 도입 전에 측정된 압력을 나타내고, P_최종 은 마스터배치의 통과 후에 측정된 압력을 나타내며, 천연 대조용 수지의 다음 통과동안 측정되고, g 는 필터된 안료의 그램을 나타내고, I 는 하기와 같은 분산의 지수이다:

- 지수 I < 0.25 섬유용으로 우수한 제품;

- 지수 0.25 < I < 0. 35 섬유용으로 양호한 제품;

- 지수 0.35 < I < 0.5 다음 평가에 사용될 섬유용 제품;

- 지수 I > 0.5 섬유용으로 권장되지 않는 제품.

다양한 마스터배치가 담체 중에서 폴리부텐-1 의 양을 하기와 같이 변화시켜 제조되었다: 담체의 총량을 기준으로 각각 0, 10, 15, 20, 25, 25, 35%.

따라서, 이제 기재될 단계 및 측정은 폴리부텐-1 의 양 (이전 문단에서 언급된 바와 같음) 을 증가시키면서 담체를 함유하는 다양한 마스터배치에 대응하여 6 회에 달성되었고, I 의 값은 매 회 계산되었다.

따라서, 호퍼 (hopper) 는 압출에 앞서, 과립으로, 140 g 의 안료를 함유하는, 700 g 의 마스터배치 (담체+안료) 로 충전된다. 다음으로, 천연 대조물로서 사용된 동일 수지로 이루어진 담지용 수지를 1 kg 의 물질이 수득될 때까지, 즉, 300g 의 양으로 첨가하였다. 상기 수지는 마스터배치를 희석하는 작용을 하고, 그렇지 않으면, 특히 마스터배치 자체 내에서 안료의 다른 농축물을 위한 필터 상에서의 과량의 로딩분이 생길 것이다. 이렇게 하여 수득된 상기 중합성 조성물은 240℃, 270℃, 280℃ 의 다양한 압출 영역에서의 온도가 적용된 압축기 내에서 45 rpm 으로 압출된다. 다음으로, 압출기로부터 하류로 배출된 수지는 20 ㎛ 의 필터를 통해 통과된다. 천연 대조용 수지는 ASTM1238 조건 E 에 따라 측정된 2 g/10 분의 용융 유속을 갖는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 의 경우와 일치한다.

하기 표에 나타낸 결과가 수득되었다:

담체 중의 % PB-1	I (bar G)
0	0.77
10	0.52
15	0.34
20	0.45
25	0.27
35	0.21

담체 중에 100% 폴리프로필렌을 함유하는 마스터배치는 섬유를 착색하기에 적합하지 않음이 명백하다: 상기 안료는 상기 담체 중에 분산되지 않고, 필터를 막히게 하는데, 이는 압력을 상당히 증가시키는 원인이 된다.

담체 내에 오히려 작은 백분율 (15%) 의 폴리부텐-1 을 도입함으로써 필터 상의 압력 상당히 감소되어, 양호한 품질을 갖는 것으로 간주될 수 있는 제품이 생성된다.

분산 지수 I 의 다양성은 첨부된 도면 (도 1) 에 나타낸다. 상기 그래프는 제품이 중합성 섬유의 착색을 위해 우수한 것으로 간주될 수 있는 25∼35% 의 백분율에 이를 때까지, 담체 중의 폴리부텐-1 의 백분율 증가에 따라 어떻게 마스터배치 내에서 안료의 분산이 개선되는지를 명백히 보여준다.

첨부된 도면에서 보여준 커브의 경로에 근거할 때, 35 % 초과에서, 분산지수가 거의 일정한 값을 향하는 경향이 있음을 기대할 수 있으며, 이는 담체 혼합물 중의 폴리부텐-1 의 양의 증가를 정당화하지 못한다.

따라서, 본 발명의 바람직한 형태는 폴리프로필렌의 방사에서, 담체 중에 폴리부텐-1을 25∼35% 와 동등, 바람직하게는 30% 와 동등한 백분율로 사용하는 것으로 파악된다.

이론에 연결시키고자 하는 소망없이, 이러한 놀라운 결과는 한편으로는 폴리부텐-1 의 유동학적 특성인 담체 중에서의 안료의 분산에 유리한 고유동성 때문이며, 다른 한편으로는 폴리프로필렌의 결정화 과정 (폴리부텐-1 이 완전한 유동성 및 결정 혼화성을 나타내는 것과 함께) 에서의 그의 영향력 때문으로, 이는 무정형 분획을 증가시키고, 이로써 유동 덩어리에 더 잘 혼입된다.

따라서, 이러한 2 성분 혼합물을 사용함으로써 안료의 우수한 분산 및 분산력을 나타낸다. 더욱이, 2 성분 혼합물 중의 폴리부텐-1 의 내크리프성의 관점에서, 상기 물질은 유사한 점도를 가지나, 섬유의 스트래칭 과정 동안 파손될 가능성이 있는 다른 폴리올레핀에 비해 선호된다.

상기 주어진 실시예는 폴리프로필렌의 방사 동안, 폴리프로필렌의 벌크 착색을 위해 의도된 마스터배치의 평가를 위한 것이나, 본 발명의 농축물은 당업계에 공지된 공정 조작 동안 다른 폴리올레핀에 첨가제를 첨가하기 위해 물론 유리하게 사용될 수 있다.

Claims (8)

1. 하기를 함유하는 농축물 (concentrates) :

   a) 폴리부텐-1;

   b) 폴리프로필렌;

   c) 60 중량% 이하의 하나 이상의 첨가제.
2. 제 1 항에 있어서, 하기를 함유하는 농축물 :

   A) 하기를 함유하는, 40 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 50 중량% 내지 95 중량%, 특히 60 중량% 내지 80 중량% 의 조성물 :

   1) 성분 A) 에 대하여, 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 25 중량% 내지 35 중량%, 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 35 중량% 의 폴리부텐-1;

   2) 성분 A) 에 대하여, 90 중량% 내지 65 중량%, 바람직하게는 75 중량% 내지 65 중량%, 보다 바람직하게는 70 중량% 내지 65 중량% 의 폴리프로필렌;

   B) 5 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 50 중량%, 특히 20 중량% 내지 40 중량% 의 하나 이상의 첨가제.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리부텐-1 은 선형, 반결정 및 높은 이소택틱 동종중합체인 농축물.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 90 이상의 입체규칙도를 갖는 이소택틱 폴리프로필렌인 농축물.
5. 폴리올레핀 중에서의 첨가제의 분산을 위한, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 농축물의 용도.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 농축물과 함께 폴리올레핀을 배합하고, 이어지는 공정에 의해 제조된 폴리올레핀계 물품.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 농축물과 함께 폴리올레핀을 배합하고, 이어지는 공정에 의해 제조된 착색된 폴리프로필렌 섬유.
8. 하기를 함유하는 첨가제의 농축물의 제조를 위한 폴리올레핀계 조성물 :

   a) 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 25 중량% 내지 35 중량%, 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 35 중량% 의 폴리부텐-1;

   b) 90 중량% 내지 65 중량%, 바람직하게는 75 중량% 내지 65 중량%, 보다 바람직하게는 70 중량% 내지 65 중량% 의 폴리프로필렌.

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