KR20070114125A - 수축 필름용 스티렌/부타디엔 블록 공중합체 혼합물 - Google Patents

수축 필름용 스티렌/부타디엔 블록 공중합체 혼합물 Download PDF

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Abstract

본 발명은
a) 각각 비닐방향족 단량체 65 내지 95 중량% 및 디엔 35 내지 5 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgA가 40 내지 90℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)A를 포함하는 블록 공중합체 A 5 내지 50 중량%,
b) 비닐방향족 단량체로 이루어진 하나 이상의 경질 블록 S를 포함하며, 각각 비닐방향족 단량체 20 내지 60 중량% 및 디엔 80 내지 40 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgB가 -70 내지 0℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)B를 포함하는 블록 공중합체 B 95 내지 50 중량%,
c) A 및 B와는 상이한 블록 공중합체 C 또는 폴리스티렌 0 내지 45 중량%, 및
d) 가소제 0 내지 6 중량%
를 포함하는 혼합물 및 수축 필름의 제조를 위한 이의 용도에 관한 것이다.
블록 공중합체, 스티렌, 부타디엔, 수축 필름, 유리 전이 온도

Description

수축 필름용 스티렌/부타디엔 블록 공중합체 혼합물 {Styrol/Butadiene Block Copolymer Mixtures for Shrink Films}
본 발명은
a) 각각 비닐방향족 단량체 65 내지 95 중량% 및 디엔 35 내지 5 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgA가 40 내지 90℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)A를 포함하는 블록 공중합체 A 5 내지 50 중량%,
b) 비닐방향족 단량체로 이루어진 하나 이상의 경질 블록 S를 포함하며, 각각 비닐방향족 단량체 20 내지 60 중량% 및 디엔 80 내지 40 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgB가 -70 내지 0℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)B를 포함하는 블록 공중합체 B 95 내지 50 중량%,
c) 폴리스티렌 또는 A 및 B 이외의 블록 공중합체 C 0 내지 45 중량%, 및
d) 가소제 0 내지 6 중량%
를 포함하는 혼합물 및 수축 필름의 제조를 위한 이의 용도에 관한 것이다.
열 수축성 필름으로서 스티렌-부타디엔 블록 공중합체의 용도가 예를 들어 EP-A 058 952호 또는 EP-A 436 225호에 개시되었다. 이 필름은 60 내지 100℃로 가열하여 500% 초과로 연신되고, 실온으로 냉각 후 연신 상태가 고정된다. 포드 (pod)를 생성하는 가공 후 이들은 인쇄될 수 있으며, 예를 들어 병 위에 놓이고 가열 터널에서 약 70 내지 90℃로 재수축되어 필름이 병에 밀착된다.
수축 필름은 고온 조건 하에 적용되는 경우 거의 그의 초기 치수로 수축되며 동시에 높은 저장 안정성을 갖는 것을 목적으로 한다 (이는 약 20 내지 30℃의 온도에서 수축을 나타내지 않는 것을 목적으로 함을 의미함). 또한, 수축 필름은 고 투명도뿐만 아니라 고 강성도 및 강도를 갖는 것을 목적으로 한다.
EP-A 852240호에는 고온 조건에서 배향 후 30℃에서 자발적 수축도가 감소됨을 청구하는 스티렌-부타디엔 블록 공중합체가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 고 수축력 및 고 강성도/강도를 갖는 저장-안정성, 열-수축성 필름을 생성하도록 가공될 수 있는 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 발견하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 필름이 연신 및 수축 후에도 고 투명도를 가져야 한다는 것이다.
따라서, 블록 중합체로 이루어진 상기 혼합물이 발견되었다.
상기 혼합물은 바람직하게는 블록 공중합체 A 20 내지 40 중량%, 블록 공중합체 B 80 내지 60 중량%, 및 폴리스티렌 또는 A 및 B 이외의 블록 공중합체 C 0 내지 20 중량%를 포함한다. 블록 공중합체 A, B 및 적절한 경우 C 이외에, 혼합물은 또한 비교적 소량의 다른 열가소성 중합체 및 1 내지 6 중량%의 전형적인 보조제, 예컨대 가소제를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 가소제는 0 내지 6 중량%, 바람직하게는 2 내지 4 중량%의 균질 혼화성 오일 또는 오일 혼합물, 특히 백유 또는 디옥틸 아디페이트, 또는 이들의 혼합물이다. 특히 양호한 수축값은 혼합물의 백유 함량이 혼합물을 기준으로 2.5 내지 3.5 중량%인 경우 수득된다.
블록 공중합체 A:
혼합물은 각각 비닐방향족 단량체 65 내지 95 중량% 및 디엔 35 내지 5 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgA가 40 내지 90℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)A를 포함하는 블록 공중합체 A 5 내지 50 중량%를 포함한다.
공중합체 블록 (B/S)A의 유리 전이 온도는 바람직하게는 50 내지 70℃이다. 유리 전이 온도는 공단량체 구성에 의해 영향을 받고, 시차 주사 열량법 (DSC) 또는 시차 열 분석법 (DTA)을 통해 측정되거나 또는 폭스 (Fox) 방정식으로부터 계산될 수 있다. 공중합체 블록 (B/S)A는 바람직하게는 스티렌 80 내지 90 중량% 및 부타디엔 10 내지 20 중량%로 이루어진다.
랜덤 분포로 비닐방향족 단량체 및 디엔으로 이루어진 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)A를 포함하는 블록 공중합체 A가 바람직하다. 예를 들어, 이들은 랜덤화제, 예컨대 테트라히드로푸란 또는 칼륨 염의 존재 하에 알킬리튬 화합물을 사용한 음이온 중합을 통해 수득될 수 있다. 25:1 내지 60:1의 음이온 개시제 대 칼륨 염의 비로 칼륨 염을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 동시에 부타디엔 단위의 1,2 연결의 낮은 비율을 달성할 수 있다.
부타디엔 단위의 1,2 연결의 비율은 바람직하게는 1,2, 1,4-시스, 및 1,4-트랜스 연결 전체를 기준으로 8 내지 15%이다.
블록 공중합체 A는 단일 공중합체 블록 (B/S)A로 이루어지거나, 또는 선형 구조, 예컨대 S-(B/S)A 또는 S-(B/S)A-S (여기서, 각 경우 S는 비닐방향족 단량체로 이루어진 경질 블록임)를 갖는 것이 특히 바람직하다. 마찬가지로, n개의 별모양 분지를 갖는 별모양 중합체 [(B/S)A]n이 바람직하며, 이들은 n-관능성 커플링제를 사용한 커플링 또는 n-관능성 개시제를 사용한 개시를 통해 수득될 수 있다. 적합한 커플링제의 예는 에폭시드화 식물성유, 예컨대 에폭시드화 아마인유 또는 대두유이다. 이 경우, 생성물은 3 내지 5개의 분지를 갖는 별모양이다. 별모양 블록 공중합체 [S-(B/S)A]n이 마찬가지로 바람직하다.
그러나, 랜덤 중합체 (B/S)A가 또한 자유-라디칼 중합을 통해 제조될 수 있다.
공중합체 블록 (B/S)A의 중량평균 몰질량 Mw는 일반적으로 50,000 내지 400,000 g/mol, 바람직하게는 60,000 내지 200,000 g/mol, 특히 바람직하게는 100,000 내지 160,000 g/mol이다. S-(B/S)A 또는 S-(B/S)A-S와 같은 구조의 경우, 각 블록 S에 대한 중량평균 몰질량 Mw는 바람직하게는 15,000 내지 45,000 g/mol이다. 블록 S는 바람직하게는 스티렌 단위로 이루어져 있다. 음이온 방식으로 제조된 중합체의 분자량 조절은 단량체 양 대 개시제 양의 비를 통해 일어난다. 그러나, 또한 단량체 공급이 일어난 후 개시제가 반복적으로 첨가될 수 있으며, 그 결과 바이모달 또는 멀티보달 분포가 될 것이다. 자유-라디칼 경로로 제조된 중합체의 경우, Mw는 중합 온도 및/또는 조절제 첨가를 통해 조정된다.
블록 공중합체 B:
본 발명의 혼합물은 블록 공중합체 B로서, 비닐방향족 단량체로 이루어진 하나 이상의 경질 블록 S를 포함하며, 각각 비닐방향족 단량체 20 내지 60 중량% 및 디엔 80 내지 40 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgB가 -70 내지 0℃, 바람직하게는 -65 내지 -20℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)B를 포함하는 블록 공중합체 B 95 내지 50 중량%를 포함한다.
특히 적합한 블록 공중합체 B는 전체 블록 공중합체를 기준으로 60 내지 90 중량%의 비닐방향족 단량체 및 10 내지 40 중량%의 디엔으로 이루어지고, 주로 비닐방향족 단량체, 특히 스티렌을 포함하는 경질 블록 S, 및 디엔, 예컨대 부타디엔 및 이소프렌을 포함하는 연질 블록 B 또는 B/S로 이루어진 강성 블록 공중합체이다. 70 내지 80 중량%의 스티렌 및 20 내지 30 중량%의 디엔을 갖는 블록 공중합체가 특히 바람직하다.
블록 공중합체 B의 공중합체 블록 (B/S)B는 바람직하게는 랜덤 분포로 비닐방향족 단량체 및 디엔을 갖는다.
바람직한 블록 공중합체 B는 비닐방향족 단량체로 이루어진 상이한 분자량의 둘 이상의 말단 경질 블록 S1 및 S2를 갖는 별모양 구조를 가지며, 경질 블록 S 전체의 비율이 전체 블록 공중합체 B를 기준으로 40 중량% 이상이다. (B/S)B-S2 또는 S1-(B/S)B-S2와 같은 선형 구조가 또한 가능하다. 말단 블록 S1의 수평균 몰질량 Mn은 바람직하게는 5,000 내지 30,000 g/mol이고, S2의 수평균 몰질량 Mn은 바람직하게는 35,000 내지 150,000 g/mol이다.
예를 들어, DE-A 25 50 227호 또는 EP-A 0 654 488호에 기재된, 말단 스티렌 블록을 갖는 멀티모달 스티렌-부타디엔 블록 공중합체가 바람직하다.
WO 00/58380호에 기재된 바와 같이, 비닐방향족 단량체로 이루어진 둘 이상의 경질 블록 S1 및 S2를 가지며, 이들 사이에 위치하고 비닐방향족 단량체 및 디엔으로 이루어진 하나 이상의 랜덤 연질 블록 (B/S)B를 가지며, 경질 블록의 비율이 전체 블록 공중합체를 기준으로 40 중량%를 초과하고 연질 블록 B/S 중 1,2-비닐 함량이 20% 미만인 블록 공중합체 B가 특히 바람직하다.
본 발명의 혼합물은 매우 투명하며, 수축 필름의 제조에 특히 적합하다. 이들은 저장 안정성이며, 40 내지 50℃에서 유의한 수축을 나타내지 않는다. 90 내지 100℃에서 수축도가 높으며, 이는 공정 조건에 유연하게 적응되도록 허용하고, 또한 매우 볼록한 형상의 캡슐화를 허용한다.
블록 공중합체 A
B/S 구조를 갖는 선형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 A2 내지 A10을 제조하기 위해, 시클로헥산을 초기 충전물로서 사용하고, 60℃에서 sec-부틸리튬 (BuLi)으로 각 경우 1.6 ml을 사용하여 종말점으로 적정한 다음, 표 1에 기재된 양의 개시용 sec-부틸리륨 및 랜덤화제로서의 칼륨 tert-아밀 알콜레이트 (PTA)로 처리하고, 혼합물을 40℃로 냉각시켰다. 중합을 2 분획으로 수행하였다. 각 경우, 표 1에 기재된 스티렌 및 부타디엔 양의 절반을 동시에 첨가하고, 최대 온도를 역냉각에 의해 75℃로 제한하였다. 이어서, 리빙 (living) 중합체 쇄를 이소프로판올을 첨가하여 종결시키고, 혼합물을 CO2/물로 산성화하고, 안정화제 용액을 첨가하였다. 시클로헥산을 진공 건조 캐비넷에서 증발시켰다.
구조 S-(B/S)-S를 갖는 선형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 A1을 제조하기 위해, 단량체를 3 분획으로 첨가하고, 각 경우 중간 (S/B) 블록의 중합을 위한 스티렌-부타디엔을 함께 첨가하기 전 및 후에, 스티렌 400 g을 첨가하고, 말단 스티렌 블록을 형성하도록 중합을 완료하였다. 그외 절차는 표 1의 데이타에 상응하는 블록 공중합체 A2 내지 A10의 제조에 대한 것과 같다.
블록 공중합체 A1 내지 A10의 출발 물질, 구조, 및 분자량을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112007057993868-PCT00001
블록 공중합체 B
랜덤 공중합체 블록 B/S를 갖는 별모양 블록 공중합체 B1 (부타디엔 26 중량%, 스티렌 74 중량%)를 스티렌 및 부타디엔의 순차적 음이온 중합, 이어서 에폭시드화 아마인유를 사용한 커플링에 의해 제조하였다 (WO 00/58380호의 실시예 15에 기재된 바와 같음).
블록 공중합체 혼합물 B2를 표 2의 데이타에 따라, 50 내지 80℃의 온도에서 시클로헥산 중 약 30 중량%의 고체 함량으로 단계 1 또는 2에서 이중 개시제 공급원 (sec-부틸리튬 BuLi)을 사용한 순차적 음이온 중합을 통해 제조하였다. 중합이 종료되는 경우, 종결을 위해 이소프로판올을 사용하고, 산성화를 위해 CO2/물을 사용하였다. 칼륨 tert-아밀 알콜레이트 (PTA)의 존재 하에서 38/1의 리튬/칼륨 몰비로 중합을 수행하여 랜덤 S/B 공중합체 블록을 수득하였다. 블록 공중합체를 16 mm 통기 압출기에서 용매로부터 제거하였다.
생성된 블록 공중합체 혼합물은 개시제 비 I1/I2에 상응하는 몰비 (I)/(II)로 수평균 몰질량 약 150,000 g/mol의 구조 (I) S1-(B/S)a-(B/S)b-S2 및 수평균 몰질량 약 75,000 g/mol의 구조 (II) (B/S)a-(B/S)b-S3을 갖는 랜덤 공중합체 블록을 갖는 블록 공중합체를 포함한다.
Figure 112007057993868-PCT00002
성분 C
Mw 270,000 및 Mn 103,000의 표준 폴리스티렌 PS 158 K (바스프 악티엔게젤샤프트 (BASF Aktiengesellschaft))를 성분 C로서 사용하였다.
성분 D
40℃에서 점도 70 센티스토크의 의료용 백유를 성분 D1으로서 사용하고, 디옥틸 아디페이트 (바스프 악티엔게젤샤프트의 플라스토몰 DOA (Plastomoll DOA))를 성분 D2로서 사용하였다.
혼합물 M1 - M22
각각의 블록 공중합체 혼합물을 압출기에서 표 5에 기재된 중량부의 블록 공중합체 A1 - A10 및 B1 및, 각각 B2 (M12의 경우), 및 또한 성분 C (폴리스티렌 PS 158 K) 및 D (백유, 및 또한 혼합물 M9 - M11의 경우 디옥틸 아디페이트)를 용융시켜 제조한 다음, 압축하여 필름을 생성하였다.
비교 실험 c1 내지 c6
각각의 혼합물을 압출기에서 표 5에 기재된 중량부의 블록 공중합체 B1 및, 각각 B2 (c5의 경우) 및 또한 성분 C 및 D를 용융시켜 제조한 다음, 압축하여 필름을 생성하였다. 이들은 블록 공중합체 A를 포함하지 않았다.
기계적 특성, 예컨대 탄성 계수, 인장 응력, 및 인장 변형률에 대한 값을 ISO 527에 따라 측정하고, 하기 표 3에 나타내었다.
필름을 길이 8 cm 및 폭 1 cm의 스트립으로 절단하고, 80℃의 인장기에서 예비 실험에서 측정된 거의 파단 인장 변형률로 연신하고, 연신 상태에서 23℃로 냉각시켰다. 수축값을 표 4에서와 같이 90℃의 수조에서 10초 후 측정하였다. 또한, 완전한 수축 곡선을 표 6에서와 같이 결정하였다. 이를 위해, 균일한 연신도 4.5 (c5의 경우 3.5)를 사용하여 필름을 연신하고, 이어서 수축률 S를 10도 간격으로 측정하였다.
Figure 112007057993868-PCT00003
Figure 112007057993868-PCT00004
Figure 112007057993868-PCT00005
Figure 112007057993868-PCT00006

Claims (11)

  1. a) 각각 비닐방향족 단량체 65 내지 95 중량% 및 디엔 35 내지 5 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgA가 40 내지 90℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)A를 포함하는 블록 공중합체 A 5 내지 50 중량%,
    b) 비닐방향족 단량체로 이루어진 하나 이상의 경질 블록 S를 포함하며, 각각 비닐방향족 단량체 20 내지 60 중량% 및 디엔 80 내지 40 중량%로 이루어지고 유리 전이 온도 TgB가 -70 내지 0℃인 하나 이상의 공중합체 블록 (B/S)B를 포함하는 블록 공중합체 B 95 내지 50 중량%,
    c) 폴리스티렌 또는 A 및 B 이외의 블록 공중합체 C 0 내지 45 중량%, 및
    d) 가소제 0 내지 6 중량%
    를 포함하는 혼합물.
  2. 제1항에 있어서,
    a) 블록 공중합체 A 20 내지 40 중량%,
    b) 블록 공중합체 B 80 내지 60 중량%, 및
    c) 폴리스티렌 또는 A 및 B 이외의 블록 공중합체 C 0 내지 20 중량%
    를 포함하는 혼합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 블록 공중합체 A의 공중합체 블록 (B/S)A의 수평균 몰질량 Mn이 50,000 내지 150,000 g/mol인 혼합물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 블록 공중합체 A의 공중합체 블록 (B/S)A의 유리 전이 온도가 50 내지 70℃인 혼합물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 블록 공중합체 A가 하나의 공중합체 블록 (B/S)A로 이루어진 혼합물.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 블록 공중합체 A가 구조 S-(B/S)A-S (여기서, S는 비닐방향족 단량체로 이루어진 경질 블록임)를 갖는 혼합물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 블록 공중합체 A 및 B의 공중합체 블록 (B/S)A 및 (B/S)B가 랜덤 분포로 비닐방향족 단량체 및 디엔을 갖는 혼합물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 블록 공중합체 B가 비닐방향족 단량체로 이루어진 상이한 분자량의 둘 이상의 말단 경질 블록 S1 및 S2를 갖는 별 모양 구조를 가지며, 경질 블록 S 전체의 비율이 전체 별모양 블록 공중합체 B를 기준으로 40 중량% 이상인 혼합물.
  9. 제8항에 있어서, 별모양 블록 공중합체 B가 수평균 몰질량 Mn 5,000 내지 30,000 g/mol의 말단 블록 S1 및 수평균 몰질량 Mn 35,000 내지 150,000 g/mol의 말단 블록 S2를 갖는 혼합물.
  10. 수축 필름의 제조를 위한 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 혼합물의 용도.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 혼합물로부터 제조된 수축 필름.
KR1020077018356A 2005-01-12 2005-12-31 수축 필름용 스티렌/부타디엔 블록 공중합체 혼합물 KR101235976B1 (ko)

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