KR20100014908A

KR20100014908A - 신장된 폴리올레핀 물질 및 그로부터 제조된 물품

Info

Publication number: KR20100014908A
Application number: KR20097018487A
Authority: KR
Inventors: 요하네스 안토니우스 요세프 야콥스
Original assignee: 랑크호르스트 푸레 콤파지테스 베.파우.
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2010-02-11
Also published as: EP2117834B1; CA2677422A1; CA2677422C; EP2117834A1; DE602008006032D1; KR101582360B1; JP2010517812A; SI2117834T1; US20100178477A1; WO2008097086A1; IL200220A0; MX2009008321A; AR065187A1; EA020316B1; NZ578847A; DK2117834T3; HRP20110493T1; RS51735B; AU2008213211A1; ATE504441T1

Abstract

본 발명은 E-모듈러스가 17 GPa 이상, 바람직하게는 20 GPa 이상이고, 강도가 400 MPa 이상이고, 폴리올레핀 및 기핵제와 같은 나노물질을 포함하고, 물질을 16 이상의 신장 비율로 신장시키는 신장 단계를 포함하는 공정에 의해 수득가능한 신장된 폴리올레핀 물질에 관한 것이다. 본 발명의 물질은 나노물질이 바람직하게는 분자 규모로 폴리올레핀 물질 중에 분산된 폴리올레핀 물질과 나노물질, 예를 들면 기핵제의 컴파운드를 제공하는 단계, 상기 컴파운드를 압출하는 단계, 및 이어서 물질을 16 이상의 총 신장 비율로 신장시키는 신장 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

신장된 폴리올레핀 물질, 폴리올레핀, 나노물질, 기핵제

Description

신장된 폴리올레핀 물질 및 그로부터 제조된 물품 {STRETCHED POLYOLEFIN MATERIALS AND OBJECTS PRODUCED THEREFROM}

본 발명은 기계적 특성, 특히 강도 및 강성도(stiffness) (E-모듈러스)가 개선된 신장된 폴리올레핀 물질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 신장된 폴리올레핀 물질로부터 제조된 물품 (직물, 판 및 3차원 구조체)에 관한 것이다.

국제 특허 제WO-A-03/08190호에는 강도 및 강성도가 매우 높은 공압출된 폴리올레핀 물질 (테이프, 필름 또는 실)이 이러한 물질을 높은 (즉, 12보다 큰) 신장 비율로 신장시킴으로써 제조될 수 있음이 공지되어 있다. 이러한 물질의 E-모듈러스는 10 GPa 이상만큼 높을 수 있으며, 인장 강도는 용이하게 250 MPa 이상일 수 있다. 국제 특허 제WO-A-03/08190호에 따른 바람직한 신장 방법은 바람직하게는 상이한 온도에서의 다단계 신장을 포함한다.

미국 특허 제US-A-2007/0007688호에는 겔 방사에 의해 수득된 중합체가 개시되어 있다.

미국 특허 제US-A-5 118 566호에는 스티렌 중합체와 같은 수지를 첨가함으로써 기계적 특성이 개선된 2축 배향 폴리올레핀 물질이 개시되어 있다. 상기 문헌에는 높은 신장 비율이 개시되거나 제안되지 않았다.

국제 특허 제WO-A-2004/101660호에는 미세다공성인 2축 배향 폴리올레핀 필름이 기재되어 있다.

미국 특허 제US-A-2007/0007688호, 미국 특허 제US-A-5 118 566호 및 국제 특허 제WO-A-2004/101660호에는 폴리올레핀 물질을 높은 강성도 값이 수득되도록 단일축으로 신장하는 것이 개시되거나 제안되지 않았다.

본 발명은 공압출된 물질에 제한되지 않으면서 기계적 특성이 국제 특허 제WO-A-03/08190호에 따라 수득되는 것에 필적하거나 심지어 그에 비해 개선된, 신장된 폴리올레핀 물질을 제공하는 것을 추구한다.

본 발명자들은 폴리올레핀과 조합된 특정 첨가제, 특히 기핵제와 같은 나노물질의 사용이 훨씬 높은 폴리올레핀의 신장 비율로 신장될 수 있는 생성물에 도달하게 하여, 최종 기계적 특성이 매우 바람직한, 특히 강성도 및/또는 강도가 우수한 폴리올레핀 물질을 제공할 수 있음을 발견하였다. 이에 따라, 제1 양태에서, 본 발명은 E-모듈러스가 17 GPa 이상, 바람직하게는 20 GPa 이상이고, 강도가 400 MPa 이상이고, 폴리올레핀 및 1종 이상의 나노물질을 포함하고, 물질을 16 이상의 신장 비율로 신장시키는 신장 단계를 포함하는 공정에 의해 수득가능한, 신장된 폴리올레핀 물질에 관한 것이다.

본 발명의 신장된 폴리올레핀 물질은 E-모듈러스가 바람직하게는 24 GPa 이상, 더 바람직하게는 26 GPa 이상, 더욱 더 바람직하게는 29 GPa 이상이다.

본 발명의 신장된 폴리올레핀 물질은 강도가 바람직하게는 500 MPa 이상, 더 바람직하게는 750 MPa 이상, 더욱 더 바람직하게는 860 MPa 이상이다.

본 발명의 생성물은 나노물질이 바람직하게는 분자 규모로 폴리올레핀 물질 중에 분산된 폴리올레핀 물질과 나노물질의 컴파운드를 제공하는 단계, 상기 컴파운드를 압출하는 단계, 및 이어서 물질을 16 이상의 총 신장 비율로 신장시키는 신장 단계를 포함하는 방법에 의해 적합하게 제조된다. 기핵제와 같은 나노물질의 분산은, 압출 단계 전에, 나노물질을 폴리올레핀 물질의 제1 부분과 블렌딩하여, 마스터배치 (예를 들면, 기핵제와 같은 나노물질의 함량이 50 중량％ 이하임)를 제조한 후, 상기 마스터배치를 나머지 폴리올레핀 물질과 혼합하는 별도의 단계에서 달성될 수 있다. 이러한 방식에서는, 나노물질을 폴리올레핀 물질 전반에 양호하게 분산시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 문맥에서, 물질은 최소 수준의 총 신장 비율 (TSR)을 충족시키는 것으로서 정의된다. TSR은 등방성 용융물로부터 최종 테이프 또는 필름으로 (단일축) 신장하는 정도로서 정의된다. 이는 일반적으로 신장 롤러들 간의 속도의 차이에 의해 정해진다. TSR의 실제 값은 (신장 방향에서의) 최종 필름, 테이프 또는 실의 복굴절률(birefringence) 및/또는 E-모듈러스로부터 결정될 수 있다.

상기한 방법에 의해 수득될 수 있는 본 발명의 폴리올레핀 물질은 공압출된 폴리올레핀 물질, 및 또한 단일 조성의 물질, 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 단일물질일 수 있다. 또한, 본 발명은 공압출된 섬유 또는 단일물질 섬유를 기재로 하는 멀티필라멘트 섬유를 포함한다. 국제 특허 제WO-A-03/08190호의 공압출된 물질을 본 발명에 따라 사용하는 경우, 강성도 및/또는 기계적 강도의 값이 훨씬 개선된 생성물을 수득할 수 있다.

본 발명의 폴리올레핀 물질은 그 자체로서 신규하며, 특히 강성도 (E-모듈러스)가 17 GPa 이상, 바람직하게는 20 GPa 이상으로 높다는 점에서 종래 기술의 물질과 상이한 것으로 여겨진다. 강성도는 ISO 527에 의해 적합하게 결정될 수 있다.

또한, 본 발명의 물질의 강도는 종래 기술의 물질에 비해 높다. 전형적으로, 400 MPa 초과, 심지어 500 MPa 초과의 인장 강도가 수득될 수 있다. 인장 강도는 ISO 527에 의해 적합하게 결정될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 나노물질은 기핵제, 바람직하게는 무기 기핵 물질로서 작용할 수 있다. 바람직한 무기 기핵제는 판상형 (층상) 무기 물질, 예컨대 천연 또는 합성 나노클레이, 또는 무기 기로 개질된 나노클레이; 섬유상 또는 침상형 물질, 예컨대 금속 휘스커, 탄소 휘스커 또는 나노튜브; 구상 물질; 제올라이트; 알루미나; 실리카; 및 알루미노 또는 마그네슘 실리케이트 물질로부터 선택되는 1종 이상의 성분들로부터 선택된다. 이러한 물질은 바람직하게는 매우 미분된 형태로 사용되며, 또한 통상적으로 나노물질 (예를 들면, 나노클레이)이라 칭한다. 예를 들면, 이러한 물질을 구성하는 입자는 적어도 하나의 치수가 예를 들어 1 nm 내지 100 nm인 나노분자 규모일 수 있으며, 다른 치수가 수십 내지 수백 nm, 예를 들면 10 nm 내지 1000 nm일 수 있다. 적합한 클레이는, 예를 들면 스멕타이트형의 클레이, 특히 상업적으로 입수가능한 나노코르(Nanocor™)와 같은 몬모릴로나이트, 및 또한 침상형 물질이다. 적합한 제올라이트는, 예를 들면 ZSM-5, 제올라이트 베타, 모르데나이트, 페리에라이트 및/또는 제올라이트 Y이다.

나노물질이 반드시 기핵제, 즉 중합체 물질의 기핵성에 기여하는 화합물로서 작용해야 하는 것은 아니다. 일부 다른 방식에서는, 폴리올레핀의 신장성에 기여하여, 물질의 개선된 기계적 특성, 특히 강도 및 강성도에 기여하는 것이 또한 가능하다. 예를 들면, 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 나노물질은 예를 들어 물질 중에 생성된 결정질 부분과 비결정질 상 사이의 계면의 구조를 변화시킴으로써 신장 공정을 용이하게 할 수 있는 것으로 여겨진다.

유기 기핵제를 사용하는 것이 또한 가능하다. 일반적으로, 유기 기핵제에서는 개선된 기계적 특성을 수득하기 위해 무기 기핵제에 비해 높은 신장 비율이 요구된다. 적합한 유기 기핵제는 상표명 밀라드(Millad™), 예를 들면 밀라드™ 3988 하에 상업적으로 입수가능한 1,3:2,4-디(3,4-디메틸벤질리덴)소르비톨 (DMDBS)과 같은 소르비톨 유도체이다. 다른 적합한 기핵제는 상표명 하이퍼폼(Hyperform™) 하에 입수가능한 것이다.

나노물질의 양은 최종 (신장된) 물질의 중량을 기준으로 바람직하게는 10 중량％ 미만, 더 바람직하게는 5 중량％ 미만, 보다 더 바람직하게는 3 중량％ 미만, 더욱 더 바람직하게는 2 중량％ 미만, 가장 바람직하게는 약 1 중량％이다. 첨가제의 최소 양은 변화할 수 있으나, 전형적으로는 약 0.01 중량％, 바람직하게는 약 0.05 중량％, 더 바람직하게는 약 0.1 중량％이다.

중합체 물질 중 나노물질 (특히, 나노클레이)의 분산도는 층간삽입 구조체(intercalated structure) 내지 완전 박리 구조체 (즉, 나노물질을 구성하는 입자들이 중합체 물질에 의해 서로 완전히 분리되어 나노물질의 응집이 방지된 가장 높은 분산도)의 범위일 수 있다. 가장 바람직하게는, 나노물질은 거의 완전히 내지 완전히 박리되어 있다. 나노물질을 별도로 또는 중합체와 함께 액체, 분말 또는 펠릿 형태로 제공할 수 있다. 또한, 이를 (농축된) 마스터배치로서 별도로 또는 나머지 중합체 물질과 함께 제공할 수 있다. 또한, 이를 중합체 물질과 예비 혼합 및/또는 컴파운딩한 후, 이를 압출기로 제공할 수 있다.

매우 놀랍게도, 이러한 낮은 투여량의 나노물질 첨가제는 폴리올레핀 물질 신장성에 현저한 영향을 미쳐서, 신장 후의 이의 기계적 특성에 현저한 영향을 미친다 (물질이 추가로 신장될 수 있기 때문에, 이의 기계적 특성이 종래 기술의 물질에 비해 개선될 수 있음).

이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 잘 분산된 나노입자가 기핵제 또는 뉴클리에이터(nucleator), 또는 심지어 "수퍼뉴클리에이터(supernucleator)"로서 작용할 수 있어서, 중합체의 결정화 과정을 제어할 수 있는 것으로 여겨진다. 나노입자는 신장 공정을 용이하게 한다. 이는 이론적 최대값에 근접할 수 있는 높은 신장 비율을 생성한다. 미국 특허 제US-A-7 074 483호에는 압출 혼합물에 기핵제, 특히 특정 소르비톨 유도체를 첨가하는 경우 용융물의 결정화 속도에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음이 교시되어 있다.

또다른 방식으로 나노물질이 폴리올레핀의 신장을 촉진하는 것이 또한 가능하다. 본 발명의 일 양태는 매우 높은 신장 비율까지 중합체 물질의 강성도가 연신 비율에 따라 선형적으로 증가한다는 것이다. 본 발명에 따라, 21.3 초과, 바람직하게는 22 초과, 더 바람직하게는 25 초과의 총 신장 비율을 달성할 수 있다. 예를 들면, 26의 신장 비율로 신장시켜, 강성도가 22 GPa만큼 높고 강도가 800 MPa인 폴리프로필렌 물질을 제조할 수 있다. 전형적인 종래 기술의 제조 공정에서 폴리프로필렌은 일반적으로 20 또는 심지어 그 미만만큼 낮은 신장 비율에서 파단되는 경향이 있었기 때문에, 이는 놀라운 것이다.

상기 언급된 바와 같이, 유기 기핵제를 사용하는 경우, 신장 비율은 바람직하게는 22를 초과한다. 무기 기핵제에 대해서는, 예를 들어 16 또는 그 초과만큼 낮은, 보다 낮은 신장 비율 신장 비율이 충분할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 폴리올레핀 물질은 바람직하게는 폴리에틸렌 (PE) 또는 폴리프로필렌 (PP), 또는 이들의 블렌드를 포함한다. 더 바람직하게는, 중합체 물질은 폴리프로필렌을 포함한다. 폴리올레핀 필름, 테이프 및 실로부터 제조된 제품의 재생과 관련하여, 물질의 모든 성분들이 동일한 물질, 예컨대 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로서 분류될 수 있는 경우가 유리할 것이다. 용어 "폴리프로필렌"은 프로필렌 단량체 단위와 다른 단량체 단위 (특히, 에틸렌 단량체 단위)의 공중합체를 또한 포함하나, 여기서 단량체 단위의 전체 개수 중의 대부분이 프로필렌인 통상의 의미로 본원에서 사용된다. 유사하게, 용어 "폴리에틸렌"은 에틸렌과 다른 단량체 (특히, 프로필렌 단량체)의 공중합체를 포함하나, 이러한 공중합체에서 단량체의 전체 개수 중의 대부분은 에틸렌이다.

재생될 수 있는 물질을 제조하는 것이 매우 유리하다. 이는 생성되는 재생된 물질이 다양한 성분들의 블렌드가 아닌 한 물질로서 간주될 수 있는 것 (오염물이 없는 것)이 요구된다. 또한, 이는 본 발명에 따라 가능하다.

신장은 단일 단계로 수행될 수 있으나, 다수의 신장 단계를 사용하는 것이 또한 가능하다. 다수의 신장 단계, 특히 제1 신장이 제2 신장보다 낮은 온도에서 수행되는 2 단계 신장을 적용함으로써 훨씬 높은 신장 비율이 수득될 수 있으며, 강성도 및/또는 강도의 값이 훨씬 높은 생성물에 도달할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 특히 제조법이 국제 특허 제WO-A-03/08190호에 상세하게 기재되어 있는 퓨어(PURE™)와 유사한 물질을 제조하기 위해, 기핵제와 같은 나노물질을 공압출된 물질의 하나 이상의 층에 첨가한다. 이에 따라, 클레이 또는 다른 나노물질을 폴리올레핀 블렌드에 첨가하여, 그로부터 공압출된 물질을 구성하는 하나 이상의 층을 제조한다. 이러한 공압출된 테이프를 기재로 하는 본 발명에 따른 물질의 신장 비율은 예를 들어 15 또는 그 초과로 매우 낮을 수 있다. 이미 이러한 낮은 신장 비율에서는, E-모듈러스가 17 GPa 이상, 바람직하게는 20 GPa 이상이고 강도가 400 MPa 이상인 (공압출된) 물질이 수득될 수 있다. 한편, 이에 따라 제조된 공압출된 테이프는 국제 특허 제WO-A-03/08190호에 기재된 것보다 훨씬 높은 신장 비율로 처리될 수 있다. 그 결과, 강성도가 매우 높은 물질이 수득될 수 있다. 이에 따라, 특정 실시양태에서, 본 발명은 신장 비율이 15를 초과하고, E-모듈러스가 17 GPa 이상, 바람직하게는 20 GPa 이상이고, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로부터 선택되는 폴리올레핀의 중심 층 (B)와 중심 층 (B)의 물질과 동일한 종류로부터의 폴리올레핀의 1개 또는 2개의 다른 층 (A)로 실질적으로 이루어지며, 상기 다른 층 (A)의 물질의 DSC 융점은 상기 중심 층 (B)의 물질의 DSC 융점보다 낮고, 중심 층 (B)는 물질의 50 중량％ 내지 99 중량％이고, 다른 층 (A)는 1 중량％ 내지 50 중량％인, 단일축으로 연신된 AB형 또는 ABA형의 폴리올레핀 다층 필름, 테이프 또는 실에 관한 것이다. 기핵제와 같은 나노물질은 상기 실시양태의 층 (A) 또는 (B) 중 임의의 하나에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 이는 (B) 층 또는 상기 두 층 모두에 존재한다. 본 발명의 신장된 폴리올레핀 물질은 염료 및 안료, 난연제, UV-안정화제, 산화방지제, 카본 블랙, 노화방지제, 가공 첨가제 및 이들의 조합물로부터 선택되는 첨가제를 함유할 수 있다. 본 발명의 물질이 상이한 층을 포함하는 경우, 상기 통상적인 첨가제는 하나 이상의 이러한 상이한 층, 바람직하게는 모든 층에 존재할 수 있다.

본 발명의 물질은 테이프, 필름, 실 및/또는 멀티필라멘트의 형태일 수 있다.

실시에서, 테이프, 필름 또는 실의 두께는 일반적으로 300 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 300 ㎛일 것이다. 이는 최초의 필름 두께 및 신장 비율, 특히 신장 롤러들의 속도의 비율에 의해 좌우된다. 테이프의 폭은, 예를 들어 25 ㎛ 내지 50 cm 이하 또는 그 초과인 넓은 범위에 걸쳐 다양할 수 있다. 필름의 폭은, 예를 들어 1 cm 내지 150 cm 이하 또는 그 초과인 넓은 범위에 걸쳐 다양할 수 있다.

일 실시양태에서, 단일방향으로 배향된 테이프 층은 한 방향으로 완전히 신장된 테이프를 배향시킴으로써 제조되며, 그 후 물질을 열 및 압력을 인가하여 압축시킬 수 있다. 또한, 다방향성 적층물을 생성하여 소위 혼직 구조체(crossply structure)를 형성하기 위해, 통합 전에, 제1 단일방향성 층에 하나 (또는 하나 초과)의 제2 단일방향성 층을 제1 층과 다른 방향인 테이프 방향으로 부가할 수 있다. 공압출되지 않은 물질 (단일물질)의 경우에는, 열 및 압력을 인가한 후 물질들을 확실하게 함께 접합시키기 위해, 통상적으로 추가의 중합체 필름 또는 테이프를 단일방향성 테이프 층들 사이에 적용하는 것이 요구된다.

추가의 실시양태에서, 본 발명의 물질 (즉, 예를 들어 테이프, 필름, 실 및/또는 멀티필라멘트의 형태임)은 그 자체로서 공지된 공정을 사용하여 (예를 들면, 테이프를 천(cloth)으로 제직함으로써) 시트로 추가로 가공될 수 있으며, 추가의 단계 (예를 들면, 국제 특허 제WO-A-03/008190호에 기재되어 있는 것)가 이어질 수 있다. 이에 따라, 물질들을 결합시켜 제직 또는 부직 직물을 형성하고, 그 후에 열 처리 및 가압할 수 있다. 이는 상기 언급된 공압출된 물질을 사용하거나 단일물질을 사용함으로써 수행될 수 있다. 공압출되지 않은 물질 (단일물질)의 경우에는, 열 및 압력을 인가한 후 물질들을 확실하게 함께 접합시키기 위해, 통상적으로 추가의 중합체 필름 또는 테이프를 본 발명의 물질들 (예를 들면, 테이프들) 사이에 적용하는 것이 요구된다. 통상적으로, 이러한 추가의 필름 또는 테이프는 예를 들어 두께가 10 ㎛ 내지 1000 ㎛로 매우 얇다.

공압출된 또는 공압출되지 않은 물질들을 제직 또는 부직 직물의 형태로 결합시킬 수 있다. 열 처리하기 전의 이러한 직물 (제직물 또는 부직물)은 외관이 하나의 천 조각이며, 이는 가요성 및 드레이프성이어서, 주형(mould) 내에 용이하게 넣을 수 있다. 이러한 직물은 강성도 및 강도가 매우 높다는 점에서 종래 기술의 물질과 상이하다. 전형적으로, 본 발명의 제직 직물에 대해서는, 두께가 130 nm이고 면적 밀도가 0.10 kg/㎡인 균형잡힌 직물에 대해 테이프의 파단 시점에서 cm 직물 폭당 250 N 이상의 하중이 측정된다 (DIN 53857에 따름).

개별 물질들 (예를 들면, 테이프, 필름, 실 및/또는 멀티필라멘트의 형태임)을 천 조각으로 제직하지 않고, 개별 물질들을 (수동식(hand)) 적층 적용으로 또한 적용할 수 있다. 예를 들면, 테이프들을 평행한 방식으로 배치한 후, 주형에 압력 및 열을 인가한다.

열 처리에 의해, 개별 섬유들을 함께 접합시킨다. 이러한 방식에서, 천의 구조적 일체성(integrity)이 보장될 것이며, 냉각 후 강성의 시트가 형성된다. 가압 단계는 주형에서 수행될 수 있어서, 3차원 성형된 제품이 생성될 수 있고, 또한 이러한 방식으로 평판이 제조될 수 있다.

열 처리는 전형적으로 외부 층 (A)의 물질의 연화점과 중심 층 (B)의 물질의 연화점 사이의 온도에서 수행된다. 열 처리된 물질의 특성은 개선된 내마모성, 및 개별 섬유의 탈층에 대한 내성이다.

이러한 실시양태의 성형된 제품 (3차원 물품 또는 판)을 구성하는 본 발명의 물질의 개선된 기계적 특성은 이러한 제품 자체의 우수한 기계적 특성에 반영된다. 본 발명의 물질 (예를 들면, 테이프, 필름, 실 및/또는 멀티필라멘트임)의 강성도 값 (E-모듈러스)은 전형적으로 그로부터 제조된 제품 (판 및 3차원 구조체)의 E-모듈러스와 상이하다는 점을 유념하기 바란다. 이는 인장 강도 값에 대해서도 적용된다. 이러한 차이는 구조의 차이로 인한 것이다.

테이프 (또는 필름, 실 또는 멀티필라멘트)의 강성도 및 인장 강도는 전형적으로 하기에 언급된 ISO 527에 따라 측정된다. 이러한 방법에서는, 테이프의 길이 방향의 양 말단에서 테이프를 클램핑한다. 클램핑된 상기 양 말단을 서로 반대 방향으로 이동시키고 (즉, 상기 양 말단을 이동시키거나 단 하나의 말단을 이동시키며, 일반적으로 한 말단을 이동시키지 않는 구성이 사용됨), 응력-변형률 곡선을 기록한다. 원점(origin)에서의 상기 응력-변형률 곡선의 접선의 기울기가 E-모듈러스를 결정한다.

이러한 물질로부터 제조된 제품 (즉, 판 및 3차원 구조체)의 강성도 및 인장 강도를 결정하는 경우에는, 전형적으로 ISO 527-4와 같은 상이한 시험 방법이 사용된다. 이러한 방법에서, 전형적으로 수 ㎠ 수치인 제품으로부터의 시험 단편을 클램핑하고, 응력-변형률을 측정한다. 실질적인 백분율 (전형적으로 균형잡힌 직물 기재 시트의 약 50％)의 테이프가 응력이 인가되는 방향과 수직인 방향으로 놓이기 때문에, 이에 따라 기록되는 값은 전형적으로 제품을 구성하는 테이프의 값보다 낮다. 그 결과, 강성도 및 인장 강도의 측정 값은 일반적으로 상응하게 더 낮을 것이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 제품의 측정 값, 특히 강성도 값은 종래 기술의 물질의 기록 값보다 여전히 매우 높다.

본 발명에 따라, ISO 527-4에 의해 측정된 E-모듈러스가 5.5 GPa 이상, 바람직하게는 7 GPa 이상, 더 바람직하게는 8 GPa 이상인 물품 (판 및 3차원 구조체)을 제조하는 것이 가능하다. 이러한 물품의 인장 강도는 200 MPa 이상, 바람직하게는 250 MPa 이상만큼 높을 수 있다.

Claims

E-모듈러스가 17 GPa 이상, 바람직하게는 20 GPa 이상이고, 강도가 400 MPa 이상이고, 폴리올레핀 및 나노첨가제(nano-additive)를 포함하고, 물질을 16 이상의 신장 비율로 신장시키는 신장 단계를 포함하는 공정에 의해 수득가능한, 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항에 있어서, 나노물질이 무기 기핵제 및 유기 기핵제로부터 선택되는 기핵제인 신장된 폴리올레핀 물질.
제2항에 있어서, 기핵제가 판상형 (층상) 무기 물질 (특히, 천연 나노클레이, 합성 나노클레이 또는 무기 기로 개질된 나노클레이); 섬유상 또는 침상형 물질 (특히, 금속 휘스커, 나노클레이, 탄소 휘스커 또는 나노튜브); 구상 물질; 제올라이트; 알루미나; 실리카; 알루미노실리케이트 물질; 및 이들의 조합물로부터 선택되는 무기 기핵제를 포함하는 것인 신장된 폴리올레핀 물질.
제2항에 있어서, 기핵제가 소르비톨 유도체로부터 선택되는 유기 기핵제를 포함하고, 바람직하게는 22를 초과하는 신장 비율로 얻어지는 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 나노물질이 적어도 하나의 치수가 1 nm 내지 100 nm인 입자를 포함하는 것인 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제가 최종 신장된 물질의 중량을 기준으로 0.01 중량％ 내지 10 중량％의 양으로 사용되는 것인 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신장 비율이 20 초과, 바람직하게는 25 초과, 더 바람직하게는 26 초과인 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 공압출된 폴리올레핀 물질인 2종의 상이한 물질, 특히 2종의 상이한 폴리프로필렌 물질을 포함하고, 상기 나노물질이 상기 상이한 물질들 중 적어도 하나 중에 존재하는 것인, 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 신장 비율이 15를 초과하고, E-모듈러스가 17 GPa 이상, 바람직하게는 20 GPa 이상이고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합물로부터 선택되는 폴리올레핀의 중심 층 (B)와 중심 층 (B)의 물질과 동일한 종류로부터의 폴리올레핀의 1개 또는 2개의 다른 층 (A)로 실질적으로 이루어지고, 상기 다른 층 (A)의 물질의 DSC 융점은 상기 중심 층 (B)의 물질의 DSC 융점보다 낮고, 중심 층 (B)는 물질의 50 중량％ 내지 99 중량％이고, 다른 층 (A)는 1 중량％ 내지 50 중량％인 단일축으로 연신된 AB형 또는 ABA형의 폴리올레핀 다층 필름, 테이프 또는 실인 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 나노물질이 중심 층 내에 존재하는 것인 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 테이프, 필름 또는 실의 형태인 신장된 폴리올레핀 물질.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 테이프 또는 필름을 포함하는 단일방향성 판 및 혼직 판(crossply plate).
나노물질이 바람직하게는 분자 규모로 폴리올레핀 물질 중에 분산된 폴리올레핀 물질과 나노물질의 컴파운드를 제공하는 단계, 상기 컴파운드를 압출하는 단계, 및 이어서 물질을 16 이상의 총 신장 비율로 신장시키는 신장 단계를 포함하는 신장된 물질의 제조 방법.
제11항에 있어서, 압출 단계 전에, 먼저 상기 나노물질을 폴리올레핀 물질의 제1 부분과 블렌딩하여, 마스터배치를 제조한 후, 상기 마스터배치를 나머지 폴리 올레핀 물질과 혼합하는 단계를 더 포함하는 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 신장 단계가 바람직하게는 상이한 온도에서 수행되는 하나를 초과하는 신장 단계인 방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 신장된 물질을 또다른 폴리올레핀 물질과 공압출하며, 또한 다른 폴리올레핀 물질은 임의로는 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 것인 방법.
신장된 폴리올레핀 물질을 포함하며, ISO 527-4에 의해 측정된 E-모듈러스가 5.5 GPa 이상, 바람직하게는 7 GPa 이상, 더 바람직하게는 8 GPa 이상이고, ISO 527-4에 의해 측정된 인장 강도가 200 MPa 이상, 바람직하게는 250 MPa 이상인 물품, 특히 판 또는 3차원 구조체.
제17항에 있어서, 상기 신장된 폴리올레핀 물질이 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 신장된 폴리올레핀 물질, 또는 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 신장된 폴리올레핀 물질인 물품.
제17항 또는 제18항에 있어서, 제직 또는 부직 천, 판 또는 3차원 구조체인 물품.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 물질을 포함하며, 파단시 하중이 두께가 130 nm이고 면적 밀도가 0.10 kg/㎡인 균형잡힌 직물의 cm 직물 폭당 250 N인 제직 또는 부직 직물.