KR20150008088A - 개선된 기계적 특성 및 밀봉 특성을 갖는 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법 - Google Patents

개선된 기계적 특성 및 밀봉 특성을 갖는 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개의 스킨(skin) 층 및 적어도 1개의 코어(core) 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하며, 여기서 적어도 1개의 코어 층 및/또는 적어도 1개의 스킨 층은 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 용융 온도 (Tm)를 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP 및 hPP로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 중합체 블렌드를 포함하고, 특정 기계적 강도 및/또는 밀봉 강도를 특징으로 하는 폴리프로필렌-기재 필름을 제공한다. 또한, 폴리프로필렌-기재 필름의 제조 방법을 제공한다.

Description

개선된 기계적 특성 및 밀봉 특성을 갖는 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법 {POLYPROPYLENE-BASED FILM WITH IMPROVED MECHANICAL AND SEALING PROPERTIES AND METHOD OF MAKING SAME}
본 발명은 폴리프로필렌-기재 필름, 및 그러한 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
스킨(skin), 즉, 최외곽 층에 랜덤 폴리프로필렌 (rPP) 및/또는 프로필렌 단독중합체 (hPP)를 사용한 종래의 다층 필름은 공지되어 있다. 이러한 종래의 필름은 기계적 신장 동안 rPP 및 hPP의 인열 경향성으로 인해서 파괴되기 쉽다.
개선된 인성(toughness), 내인열성(tear resistance) 및 내파괴성(puncture resistance)을 갖는 필름은 제품 파손, 오프 그레이드(off grade), 및 생산 중단 (정지 시간)을 감소시킴으로써 제조자(converter)에게 유용할 것이다. 브랜드 소유자는 또한 필름 및 적층물을 사용하여 물품을 제조하는 동안 감소된 중단을 기반으로 개선된 필름뿐만 아니라 개선된 밀봉(sealing) 특성으로부터 이득을 볼 것이다. 결국, 소비자는 최종 사용에서 감소된 물품 파손을 기반으로 그러한 필름으로부터 이득을 볼 것이다.
본 발명은 폴리프로필렌-기재 필름, 및 그러한 필름의 제조 방법이다.
일 실시양태에서, 본 발명은 2개의 스킨(skin) 층 및 적어도 1개의 코어(core) 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하며, 여기서 적어도 1개의 코어 층은 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 용융 온도 (Tm)를 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP 및 hPP로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 블렌드를 포함하는, 폴리프로필렌-기재 필름을 제공하며, 여기서 필름은 (a) 기계 방향 엘멘도르프 인열(Elmendorf tear) (엘멘도르프 MD)이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징, b) 다트 충격 저항성(dart impact resistance)이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징, (c) 2％ 시컨트 모듈러스(secant modulus)가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, (d) 내파괴성(puncture resistance)이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징, (e) 정규화된(normalized) 엘멘도르프 MD가 25 g/밀(mil) 이상인 특징, (f) 다트 충격 저항성이 400 g 이상인 특징, (g) 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)가 적어도 20000 psi인 특징, 및 (h) 파괴성(puncture)이 140 ft-lb/in3 이상인 특징 중 적어도 하나를 나타낸다.
본 발명을 설명하려는 목적으로, 도면에 예시 형태가 도시되어 있지만, 본 발명은 도시된 정확한 배열 및 수단으로 제한되지 않음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 3 각각의 정규화된 엘멘도르프 MD 및 CD 인열 강도, 다트 충격 저항성, 파괴성 및 MD 2％ 시컨트 모듈러스에 대한 코어 층 내의 버시파이(VERSIFY)의 에틸렌 함량 (중량％)의 증가 효과를 나타내는 그래프이고,
도 2는 본 발명의 실시예 4 내지 7 각각의 정규화된 엘멘도르프 MD 및 CD 인열 강도, 다트 충격 저항성, 파괴성 및 MD 2％ 시컨트 모듈러스에 대한 스킨 층 내의 DE 3300의 중량％의 증가 효과를 나타내는 그래프이고,
도 3은 본 발명의 실시예 4 내지 7의 가열 밀봉 특성에 대한 스킨 층 내의 버시파이 3300의 증가 효과를 나타내는 그래프이고,
도 4는 본 발명의 실시예 4 내지 7의 고온 점착 강도(hot tack strength)에 대한 스킨 층 내의 버시파이 3300의 함량 증가 효과를 나타내는 그래프이고,
도 5a 및 5b는 코어 층에서 사용된 버시파이의 유형만 서로 상이한 3층 필름 (A/B/A)에서 기계 방향 (도 5a) 및 교차 방향(cross-direction) (도 5b)에서의 엘멘도르프 인열에 대한 노화(aging) 효과를 나타내는 그래프이고,
도 6a 및 6b는 스킨 층 내의 버시파이 DE 3300의 백분율이 서로 상이한 3층 필름에서 기계 방향 (도 6a) 및 교차 방향 (도 6b)에서의 엘멘도르프 인열에 대한 노화의 효과를 나타내는 그래프이고,
도 7a는 hPP 또는 rPP에 50％ 이하의 버시파이를 첨가할 경우 기계 방향에서의 정규화된 엘멘도르프 인열에 대한 효과를 나타내는 그래프이고,
도 7b는 hPP 또는 rPP에 버시파이를 첨가할 경우 교차 방향에서의 엘멘도르프 인열에 대한 효과를 나타내는 그래프이고,
도 8은 폴리프로필렌 캐스트 필름의 내파괴성에 대한 버시파이의 첨가 효과를 나타내는 그래프이고,
도 9는 다트 저항성에 대한 hPP 또는 rPP 중의 버시파이 함량의 증가 효과를 나타내는 그래프이고,
도 10은 기계 방향에서의 2％ 시컨트 모듈러스에 대한 버시파이의 첨가 효과를 나타내는 그래프이고,
도 11은 PP/버시파이™ 단층 캐스트 필름의 광학 특성을 나타내는 그래프이고,
도 12 및 13은 각각 버시파이/hPP 블렌드 및 버시파이/rPP 블렌드의 엘멘도르프 인열에 대한 노화의 효과를 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가열 밀봉 개시 온도(heat seal initiation temperature)"는 2 lb/in (8.8 N/2.54 mm)의 가열 밀봉 강도가 성취되는 온도를 의미한다.
본 발명은 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법이다.
제1 실시양태에서, 본 발명은 2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하며, 여기서 적어도 1개의 코어 층은 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 용융 온도 (Tm)를 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 중합체 블렌드를 포함하는, 폴리프로필렌-기재 필름을 제공하며, 여기서 필름은 (a) 엘멘도르프 인열 MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징, b) 다트 충격 저항성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징, (c) 2％ 시컨트 모듈러스가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, (d) 내파괴성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징, (e) 정규화된 엘멘도르프 MD가 25 g/밀(mil) 이상인 특징, (f) 다트 충격 저항성이 400 g 이상인 특징, (g) 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)가 적어도 20000 psi인 특징, 및 (h) 파괴성이 140 ft-lb/in3 이상인 특징 중 적어도 하나를 나타낸다.
본 발명의 대안의 실시양태는 2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하며, 여기서 2개의 스킨 층 중 적어도 하나는 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 용융 온도 (Tm)를 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 중합체 블렌드를 포함하는, 폴리프로필렌-기재 필름을 추가로 제공하며, 여기서 필름은 (a) 엘멘도르프 인열 MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징, b) 다트 충격 저항성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징, (c) 2％ 시컨트 모듈러스가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, (d) 내파괴성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징, (e) 가열 밀봉 개시 온도가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 10℃ 이상 감소되는 특징, 및 (f) 고온 점착 개시 온도가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 20℃ 이상 감소되는 특징, (g) 정규화된 엘멘도르프 MD가 25 g/밀 이상인 특징, (h) 다트 충격 저항성이 400 g 이상인 특징, (i) 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)가 적어도 20000 psi인 특징, 및 (j) 파괴성이 140 ft-lb/in3 이상인 특징, (k) 가열 밀봉 개시 온도가 130℃ 미만인 특징, (l) 고온 점착 개시 온도가 130℃ 미만인 특징, 및 (m) 고온 점착 강도가 2 N/in를 초과하는 특징 중 적어도 하나를 나타낸다.
적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 프로필렌으로부터 유래된 단위 적어도 60 중량％의 모든 개별 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되며, 예를 들어, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 프로필렌으로부터 유래된 단위의 양은 하한이 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95 중량％일 수 있다. 예를 들어, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 프로필렌으로부터 유래된 단위의 양은 적어도 60 중량％일 수 있거나, 대안에서, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 프로필렌으로부터 유래된 단위의 양은 적어도 75 중량％일 수 있거나, 또는 대안에서, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 프로필렌으로부터 유래된 단위의 양은 적어도 80 중량％일 수 있다.
적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위 5 내지 40 중량％의 모든 개별 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되며, 예를 들어, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 5, 10, 15, 20, 25, 30 또는 35 중량％의 하한 내지 10, 15, 20, 25, 30, 35 내지 40 중량％의 상한일 수 있다. 예를 들어, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 5 내지 40 중량％일 수 있거나, 또는 대안에서, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 15 내지 35 중량％일 수 있거나, 또는 대안에서, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 20 내지 40 중량％일 수 있다.
적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체의 110℃ 이하의 Tm의 모든 개별 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되며, 예를 들어, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체의 Tm은 상한이 110, 109, 108, 107 또는 106℃일 수 있다. 예를 들어, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체의 Tm은 110℃ 이하일 수 있거나, 또는 대안에서, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체의 Tm은 108℃ 이하일 수 있거나, 또는 대안에서, 적어도 1개의 코어 층의 제1 프로필렌-기재 중합체의 Tm은 106℃ 이하일 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상의 엘멘도르프 인열 MD 변화를 나타내는 실시양태에서, 100％ 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 엘멘도르프 인열 MD의 변화는 상한이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％, 110％, 130％, 150％, 170％, 또는 190％일 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상의 다트 충격 저항성 변화를 나타내는 실시양태에서, 60％ 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 다트 충격 저항성 변화는 하한이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％, 65％, 70％, 80％, 85％, 또는 90％일 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상의 2％ 시컨트 모듈러스 변화를 나타내는 실시양태에서, 15％ 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 2％ 시컨트 모듈러스의 변화는 하한이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％, 20％, 30％, 35％, 또는 50％일 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상의 내파괴성 변화를 나타내는 실시양태에서, 40％ 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 엘멘도르프 인열 MD 변화는 하한이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％, 50％, 55％, 60％, 70％, 또는 75％일 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 25 g/밀 이상의 정규화된 엘멘도르프 MD를 나타내는 실시양태에서, 25 g/밀 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 폴리프로필렌-기재 필름은 50 g/밀 이상의 정규화된 엘멘도르프 MD를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 75 g/밀 이상의 정규화된 엘멘도르프 MD를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 100 g/밀 이상의 정규화된 엘멘도르프 MD를 나타낼 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 400 g 이상의 다트 충격 저항성을 나타내는 실시양태에서, 400 g 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 폴리프로필렌-기재 필름은 400 g 이상의 다트 충격성을 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 450 g 이상의 다트 충격성을 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 500 g 이상의 다트 충격성을 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 550 g 이상의 다트 충격성을 나타낼 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 적어도 20000 psi의 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)를 나타내는 실시양태에서, 20000 psi 이상의 모든 값이 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 폴리프로필렌-기재 필름은 20000 psi 이상의 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 25000 psi 이상의 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 30000 psi 이상의 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 35000 psi 이상의 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)를 나타낼 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 140 ft-lb/in3 이상의 파괴성을 나타내는 실시양태에서, 140 ft-lb/in3 이상의 모든 값이 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 폴리프로필렌-기재 필름은 140 ft-lb/in3 이상의 파괴성을 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 160 ft-lb/in3 이상의 파괴성을 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 180 ft-lb/in3 이상의 파괴성을 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 200 ft-lb/in3 이상의 파괴성을 나타낼 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 10℃ 이상의 가열 밀봉 개시 온도 감소를 나타내는 실시양태에서, 10℃ 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 가열 밀봉 개시 온도 감소는 하한이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 10, 14, 18, 또는 20℃일 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 20℃ 이상의 고온 점착 개시 온도 감소를 나타내는 실시양태에서, 20℃ 이상의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 고온 점착 개시 온도의 감소는 하한이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 20, 24, 28, 또는 30℃일 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 130℃ 미만의 가열 밀봉 개시 온도를 나타내는 실시양태에서, 130℃ 미만의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 폴리프로필렌-기재 필름은 130℃ 미만의 가열 밀봉 개시 온도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 120℃ 미만의 가열 밀봉 개시 온도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 115℃ 미만의 가열 밀봉 개시 온도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 112℃ 미만의 가열 밀봉 개시 온도를 나타낼 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 130℃ 미만의 고온 점착 개시 온도를 나타내는 실시양태에서, 130℃ 미만의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 폴리프로필렌-기재 필름은 130℃ 미만의 고온 점착 개시 온도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 120℃ 미만의 고온 점착 개시 온도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 115℃ 미만의 고온 점착 개시 온도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 112℃ 미만의 고온 점착 개시 온도를 나타낼 수 있다.
폴리프로필렌-기재 필름이 2 N/in를 초과하는 고온 점착 강도를 나타내는 실시양태에서, 2N/in를 초과하는 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다. 예를 들어, 폴리프로필렌-기재 필름은 2 N/in를 초과하는 고온 점착 강도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 3 N/in를 초과하는 고온 점착 강도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 4 N/in를 초과하는 고온 점착 강도를 나타낼 수 있거나, 또는 대안에서, 폴리프로필렌-기재 필름은 5 N/in를 초과하는 고온 점착 강도를 나타낼 수 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 제1 프로필렌-기재 중합체를 선택하는 단계, 제2 프로필렌-기재 중합체를 선택하는 단계, 제1 프로필렌-기재 중합체 및 제2 프로필렌-기재 중합체를 블렌딩하여 중합체 블렌드를 형성하는 단계, 및 적어도 1개의 층은 블렌드를 포함하는 폴리프로필렌-기재 필름을 형성하는 단계를 포함하고, 여기서 제1 프로필렌-기재 중합체는 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 제2 프로필렌-기재 중합체는 rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리프로필렌-기재 필름의 제조 방법을 추가로 제공한다.
본 발명의 다양한 실시양태에서 유용한 예시적인 중합체 블렌드는 제품명 버시파이 (더 다우 케미컬 컴퍼니(The Dow Chemical Company)로부터 입수가능함), 비스타맥스(VISTAMAXX) (엑손모빌 케미컬 코.(ExxonMobil Chemical Co.)로부터 입수가능함), 타프머(TAFMER) XM 및 노티오(NOTIO) (미츠이 케미컬 컴퍼니(Mitsui Chemical Company)로부터 입수가능함), 및 LMPP (이데미츠 코산 컴퍼니(Idemitsu Kosan Company)로부터 입수가능함) 하에 상업적으로 입수가능하다.
제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위 5 내지 40 중량％의 모든 개별 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되고, 예를 들어, 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 또는 35 중량％의 하한 내지 10, 15, 20, 25, 30, 35, 또는 40 중량％의 상한일 수 있다. 예를 들어, 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 5 내지 40 중량％ 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 5 내지 25 중량％ 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 제1 프로필렌-기재 중합체 내의 에틸렌으로부터 유래된 단위의 양은 20 내지 40 중량％ 범위일 수 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 압출(extrusion) 코팅이고, 제1 폴리프로필렌-기재 중합체가 8 내지 40 g/10 분의 MFR을 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
압출 코팅 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 8 내지 40 g/10 분의 MFR의 모든 개별 값 및 하위 범위는 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되고, 예를 들어, 압출 코팅 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 8, 10, 14, 18, 24, 28, 32, 또는 36 g/10 분의 하한 내지 9, 13, 19, 29, 33 또는 40 g/10 분의 상한일 수 있다. 예를 들어, 압출 코팅 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 8 내지 40 g/10 분 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 압출 코팅 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 15 내지 35 g/10 분 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 압출 코팅 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 8 내지 25 g/10 분 범위일 수 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 캐스트 필름이고, 제1 폴리프로필렌-기재 중합체가 3 내지 40 g/10 분의 MFR을 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
캐스트 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 3 내지 40 g/10 분의 MFR의 모든 개별 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되고, 예를 들어, 캐스트 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 3, 5, 8, 10, 14, 18, 24, 28, 32, 또는 36 g/10 분의 하한 내지 9, 13, 19, 29, 33 또는 40 g/10 분의 상한일 수 있다. 예를 들어, 캐스트 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 3 내지 40 g/10 분 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 캐스트 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 5 내지 35 g/10 분 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 캐스트 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 20 내지 40 g/10 분 범위일 수 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 취입(blown) 필름이고, 제1 폴리프로필렌-기재 중합체가 0.3 내지 10 g/10 분의 MFR을 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
취입 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 0.3 내지 10 g/10 분의 MFR의 모든 개별 값 및 하위범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되고, 예를 들어, 취입 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 0.3, 1, 2. 3.2, 4.4, 5, 6, 7.5, 8, 7, 또는 9 g/10 분의 하한 내지 1, 3, 5, 7, 또는 10 g/10 분의 상한일 수 있다. 예를 들어, 취입 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 0.3 내지 10 g/10 분 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 취입 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 1,5 내지 7 g/10 분 범위일 수 있거나, 또는 대안에서 취입 필름에서 사용되는 제1 프로필렌-기재 중합체의 MFR은 5 내지 9 g/10 분 범위일 수 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 2개의 스킨 층 및 1개의 코어 층을 특징으로 하는 3개의 층을 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 2개의 스킨 층 및 2개의 코어 층을 특징으로 하는 4개의 층을 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 2개의 스킨 층 및 각각 3개, 5개 또는 7개의 코어 층을 특징으로 하는 5개의 층, 7개의 층 또는 9개의 층을 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다. 추가 실시양태에서, 본 발명은 2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 포함하는 다층 필름을 제공한다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 적어도 1개의 스킨 층과 적어도 1개의 코어 층 사이에 배치된 적어도 1개의 타이 층을 추가로 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "타이 층"은 다층 필름의 중간 층을 나타내며, 여기서 중간 층은 중간 층과 인접한 두 층들 간의 접착을 촉진할 수 있다.
타이 층은 그와 인접한 두 층들 간의 접착을 촉진할 수 있는 임의의 층일 수 있다. 타이 층에 적합한 중합체의 일부 비제한적인 예에는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/부틸 아크릴레이트 공중합체, 및 극성 관능화 중합체가 포함된다. 일부 실시양태에서, 타이 층의 두께는 총 필름 두께의 약 1 내지 20％이다. 총 필름 두께의 약 1 내지 20％의 모든 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시된다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 총 스킨 두께가 필름의 총 두께의 4 내지 40％를 차지하는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
4 내지 40 ％의 모든 개별 값 및 하위 범위가 본 명세서에 포함되고, 본 명세서에 개시되고, 예를 들어, 총 스킨 두께는 필름의 총 두께의 4, 10, 15, 20, 25, 30, 또는 35％의 하한 내지 필름의 총 두께의 5, 11, 16, 21, 26, 31, 36 또는 40％의 상한일 수 있다. 예를 들어, 총 스킨 두께는 총 필름 두께의 4 내지 40％ 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 총 스킨 두께는 총 필름 두께의 14 내지 26％ 범위일 수 있거나, 또는 대안에서, 총 스킨 두께는 총 필름 두께의 4 내지 16％ 범위일 수 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 캐스트 압출, 취입 필름 압출 및 압출 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 공-압출(co-extrusion) 방법에 의해서 형성된 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 열 적층, 초음파 적층 및 접착제 적층으로 이루어진 군으로부터 선택된 적층 방법에 의해서 형성된 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시양태에서 사용되는 중합체 블렌드는 임의의 적절한 방법, 예컨대 건식 블렌딩, 컴파운딩 또는 용융 혼련(kneading), 용융 블렌딩 및 용매 블렌딩에 의해서 제조될 수 있다.
본 발명의 필름의 실시양태는 종래의 제조 기술, 예를 들어 단순한 버블 압출(simple bubble extrusion), 이축 배향 방법 (예컨대, 텐터 프레임(tenter frame) 또는 더블 버블 방법(double bubble processe)), 단순한 캐스트/시트 압출, 공압출 및 적층에 의해서 제조될 수 있다. 종래의 단순한 버블 압출 방법 (또한 고온 취입(hot blow) 필름 방법으로도 공지됨)은 예를 들어, 문헌 [The Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, Third Edition, John Wiley & Sons, New York, 1981, Vol. 16, pp. 416-417 및 Vol. 18, pp. 191-192]에 기재되어 있으며, 그의 개시내용은 본 발명에 참고로 포함된다. 미국 특허 3,456,044 (팔크(Pahlke))의 "더블 버블" 방법 및 미국 특허 4,352,849 (뮐러(Mueller)), 미국 특허 4,820,557 (와렌(Warren)) 및 미국 특허 4,837,084 (와렌), 미국 특허 4,865,902 (골리크(Golike) 등), 미국 특허 4,927,708 (헤란(Herran) 등), 미국 특허 4,952,451 (뮐러), 및 미국 특허 4,963,419 (루스티그(Lustig) 등) 및 미국 특허 5,059,481 (루스티그 등)에 기재된 방법과 같은 이축 배향 필름 제조 방법을 또한 사용하여 본 발명의 신규한 필름 구조물을 제조할 수 있고, 이들의 개시 내용은 본 발명에 참고로 포함된다. 이축 배향 필름 구조물은 또한 배향 폴리프로필렌을 위해서 사용되는 바와 같은 텐터-프레임 기술에 의해서 제조될 수 있다.
식품 포장재 응용을 위한 다른 다층 필름 제조 기술은 문헌 [Packaging Foods With Plastics by Wilmer A. Jenkins and James P. Harrington (1991), pp. 19-27] 및 ["Coextrusion Basics" by Thomas I. Butler, Film Extrusion Manual Process, Materials, Properties. pp. 31-80 (published by TAPPI Press (1992)]에 기재되어 있고, 이들의 개시내용은 본 발명에 참고로 포함된다.
다층 필름은 3개 이상의 단층 필름으로부터 수득될 수 있으며, 이들 각각은 예를 들어, 문헌 [K. R. Osborn and W. A. Jenkins in "Plastic Films, Technology and Packaging Applications" (Technomic Publishing Co., Inc. (1992))]에 기재된 바와 같은 평탄한 다이 (즉, 캐스트 필름) 또는 관형 필름 (즉, 취입 필름 기술)을 통해서 별도로 제조될 수 있으며, 그의 개시내용은 본 발명에 참고로 포함되며, 여기서, 개별 필름은 예를 들어, 사후-압출(post-extrusion) 적층에 의해서 다층 필름으로 형성된다.
압출 코팅은 필름을 제조하기 위한 또 다른 기술이다. 캐스트 필름과 유사하게, 압출 코팅은 평탄한 다이 기술이다. 본 발명의 필름은 예를 들어, 본 발명에 참고로 포함된 미국 특허 4,339,507에 기재된 방법에 따라서 공압출된 압출물의 형태로 기재 상에 압출 코팅될 수 있다. 다수의 압출기를 사용하거나 또는 다양한 기재를 압출 코팅 시스템에 여러 번 통과시킴으로써 다수의 중합체 층이 생성될 수 있다. 적층 기술이 또한 공압출 단계에 부가하여 또는 공압출 단계와 조합되어 사용될 수 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 본 발명의 필름의 하나 이상의 층이 슬립제(slip agent), 안료, 섬유, 카본 블랙, 광유, 증량제(extender), 정전기 방지제, 염료, 가소제, 오일, 왁스, 산화방지제, UV 안정제, 착색제, 충전제, 유동 보조제, 커플링제, 가교제, 계면활성제, 용매, 블로킹방지제, 윤활제, 김서림방지제, 핵화제(nucleating agent), 난연제, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름이 배향 전 또는 후에, 가교 촉매를 사용하거나 또는 가교 촉매를 사용하지 않으면서 전자 빔 조사, 베타 조사, 감마 조사, 코로나 조사, 실란, 퍼옥시드, 알릴 화합물 및 UV 방사선이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 본 기술 분야에 공지된 임의의 수단에 의해서 가교된 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다. 미국 특허 6,803,014 및 6,667,351에는 본 발명의 실시양태에서 사용될 수 있는 전자 빔 조사가 개시되어 있다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 필름 중 하나 이상의 층 또는 전체로서의 필름이 필름을 예를 들어 단축으로 또는 이축으로 배향시키는 처리에 적용될 수 있는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리프로필렌-기재 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 폴리올레핀-기재 필름이 스티렌-이소프렌-스티렌 중합체, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 중합체, 스티렌-에틸렌프로필렌-스티렌, 스티렌-에틸렌프로필렌-스티렌-에틸렌프로필렌, 수소화 폴리부타디엔 중합체 및 수소화 폴리이소프렌/부타디엔 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 포함하는 적어도 1개의 코어 층을 추가로 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시양태 중 임의의 실시양태에 따른 폴리올레핀-기재 탄성 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 필름을 위한 일부 전형적인 최종 용도 응용에는 식품 및 가정용 포장재, 코팅된 직물, 위생 필름 (즉, 기저귀 백시트, 생리대(feminine napkin) 백시트, 성인 실금제품(adult incontinence) 백시트 필름, 개인 물품 포장재 필름), 탄성 필름, 및 탄성 필름 및 섬유를 갖는 적층물 내의 층이 포함된다.
위생 백시트 필름의 경우, 그 기능은 "장치로 흡수된 유체가 사용자의 의복을 통과하여 적시는 것"을 방지하려는 목적을 위해서 미국 특허 출원 공개 20050192549에 기재된 바와 같은 액체 불투과성 층으로서 작용하는 것이다. 액체 불투과성 필름으로 제조되는 경우 본 발명의 필름은 종래의 폴리에틸렌 필름과 비교할 때 더 높은 모듈러스의 이점을 갖는다. 이것은 동일한 기능을 여전히 충족시키면서, 더 얇은 필름 (또한 게이지를 감소시키거나 또는 기본 중량을 감소시키는 것으로도 공지됨)의 치환을 가능하게 한다. 문헌 [Keith Brechtelsbauer of Berry Plastics in his paper "Innovation Trends in Film-Based Outer Cover Designs for Absorbent Hygiene Products" at INSIGHT 2010 (Charlotte NC)]에 기재된 바와 같은 폴리프로필렌 백시트와 비교할 때, 모서리 손상은 덜 회복성인데, 그 이유는 더 약한 내스크래치성 및 내인열성 때문이다. 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 내인열성, 내파괴성, 및 다트 충격 저항성, 및 모듈러스와 조합된 본 발명의 필름은 브레흐텔스바우어(Brechtelsbauer)에 의해서 인지된 문제를 완화시킨다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 특징으로 하는 3개의 층으로 본질적으로 이루어지고, 여기서 적어도 1개의 코어 층은 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 용융 온도 (Tm)를 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 중합체 블렌드를 포함하는, 폴리프로필렌-기재 필름을 제공하고, 여기서 필름은 (a) 엘멘도르프 인열 MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징, (b) 다트 충격 저항성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징, (c) 2％ 시컨트 모듈러스가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, d) 내파괴성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징, (e) 정규화된 엘멘도르프 MD가 25 g/밀 이상인 특징, (f) 다트 충격 저항성이 400 g 이상인 특징, (g) 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)가 적어도 20000 psi인 특징, 및 (h) 파괴성이 140 ft-lb/in3 이상인 특징 중 적어도 하나를 나타낸다.
대안의 실시양태에서, 본 발명은 2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하고, 여기서, 적어도 1개의 코어 층은 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 용융 온도 (Tm)를 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 중합체 블렌드로 본질적으로 이루어진, 폴리프로필렌-기재 필름을 제공하고, 여기서 필름은 (a) 엘멘도르프 인열 MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징, (b) 다트 충격 저항성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징, (c) 2％ 시컨트 모듈러스가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, (d) 내파괴성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징, (e) 정규화된 엘멘도르프 MD가 25 g/밀 이상인 특징, (f) 다트 충격 저항성이 400 g 이상인 특징, (g) 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)가 적어도 20000 psi인 특징, 및 (h) 파괴성이 140 ft-lb/in3 이상인 특징 중 적어도 하나를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 대안의 실시양태는 2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 특징으로 하는 3개의 층으로 본질적으로 이루어지고, 여기서 2개의 스킨 층 중 적어도 하나는 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 Tm을 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 중합체 블렌드를 포함하는, 폴리프로필렌-기재 필름을 추가로 제공하고, 여기서 필름은 (a) 엘멘도르프 인열 MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징, (b) 다트 충격 저항성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징, (c) 2％ 시컨트 모듈러스가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, (d) 내파괴성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징, (e) 가열 밀봉 개시 온도가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 10℃ 이상 감소되는 특징, (f) 고온 점착 개시 온도가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 20℃ 이상 감소되는 특징, (g) 정규화된 엘멘도르프 MD가 25 g/밀 이상인 특징, (h) 다트 충격 저항성이 400 g 이상인 특징, (i) 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)가 적어도 20000 psi인 특징, 및 (j) 파괴성이 140 ft-lb/in3 이상인 특징, (k) 가열 밀봉 개시 온도가 130℃ 미만인 특징, (l) 고온 점착 개시 온도가 130℃ 미만인 특징, 및 (m) 고온 점착 강도가 2 N/in를 초과하는 특징 중 적어도 하나를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 대안의 실시양태는 2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하고, 여기서 2개의 스킨 층 중 적어도 하나는 (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 Tm을 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및 (ii) rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체의 중합체 블렌드로 본질적으로 이루어진, 폴리프로필렌-기재 필름을 추가로 제공하고, 여기서 필름은 (a) 엘멘도르프 인열 MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징, (b) 다트 충격 저항성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징, (c) 2％ 시컨트 모듈러스가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, (d) 내파괴성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징, (e) 가열 밀봉 개시 온도가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 10℃ 이상 감소되는 특징, (f) 고온 점착 개시 온도가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 20℃ 이상 감소되는 특징, (g) 정규화된 엘멘도르프 MD가 25 g/밀 이상인 특징, (h) 다트 충격 저항성이 400 g 이상인 특징, (i) 2％ 시컨트 모듈러스 (MD)가 적어도 20000 psi인 특징, 및 (j) 파괴성이 140 ft-lb/in3 이상인 특징, (k) 가열 밀봉 개시 온도가 130℃ 미만인 특징, (l) 고온 점착 개시 온도가 130℃ 미만인 특징, 및 (m) 고온 점착 강도가 2 N/in를 초과하는 특징 중 적어도 하나를 나타낸다.
또 다른 대안의 실시양태에서, 본 발명은 제1 프로필렌-기재 중합체를 선택하는 단계, 제2 프로필렌-기재 중합체를 선택하는 단계, 제1 프로필렌-기재 중합체 및 제2 프로필렌-기재 중합체를 블렌딩하여 중합체 블렌드를 형성하는 단계, 및 적어도 1개의 층은 블렌드를 포함하는 폴리프로필렌-기재 필름을 형성하는 단계로 본질적으로 이루어지고, 여기서 제1 프로필렌-기재 중합체는 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 제2 프로필렌-기재 중합체는 rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리프로필렌-기재 필름의 제조 방법을 추가로 제공한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 예시하지만, 본 발명의 범주를 제한하고자 함이 아니다. 본 발명의 실시예는 본 발명의 필름이 투명도, 강도, 스티프니스(stiffness), 충분한 파단 연신율(elongation to break), 고온 점착 강도, 및 가열 밀봉 강도가 포함되지만 이에 제한되지 않는 다른 바람직한 필름 특징을 유지시키면서, 100％ rPP 및/또는 hPP로 제조된 필름과 비교할 때 개선된 인성을 나타낸다는 것을 예증한다.
본 발명의 실시예 1 내지 7
본 발명의 실시예 1 내지 3은 각각 10％ A/ 80％ B/ 10％ A의 구조를 갖는 공-압출된 3층 필름이었고, 여기서 A는 10 중량％의 버시파이 3300, 88 중량％의 다우(Dow) PP DS6E82, 및 2 중량％의 블로킹 방지제(antiblock) (AB)로 제조된 프로필렌-기제 공중합체이다. 버시파이 3300은 8 g/10 분의 MFR, 0.888 g/cm3의 밀도 및 5 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 갖는 프로필렌/에틸렌 공중합체이다. 버시파이 3300은 더 다우 케미컬 컴퍼니로부터 입수가능하다. 더 다우 케미컬 컴퍼니로부터 입수가능한 다우 PP DS6E82는 8 g/10 분의 MFR, 0.9 g/cm3의 밀도 및 3.7 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 갖는 랜덤 프로필렌/에틸렌 공중합체이다. AB는 7 g/10 분의 MFR, 0.96 g/cm3의 밀도 및 0 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 갖는, 에이. 슐만 인크.(A. Schulman Inc.)로부터 입수가능한 폴리배치(Polybatch) ABPP-10이다. 성분 B는 38 중량％의 버시파이 및 62 중량％의 다우 PP DX5E66를 포함하는 공중합체이다. 더 다우 케미컬 컴퍼니로부터 입수가능한 다우 PP DX5E66은 8 g/10 분의 MFR 및 0.9 g/cm3의 밀도를 갖는 프로필렌 단독중합체이다. 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 코어 층 내의 에틸렌의 중량％를 변화시키기 위해서 코어 층에 사용되는 버시파이의 등급을 변화시켰다. 본 발명의 실시예 1은 코어 층 내에 9 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 함유하였다. 본 발명의 실시예 2는 코어 층 내에 12 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 함유하였다. 본 발명의 실시예 3은 코어 층 내에 15 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 함유하였다.
도 1은 약 2 밀의 필름 두께를 갖는, 노화 전의 본 발명의 실시예 1 내지 3 각각에 대한 정규화된 엘멘도르프 MD 및 CD 인열 강도, 다트 충격 저항성, 파괴성 및 MD 2％ 시컨트 모듈러스를 나타낸다. 도 1에서, 표기 "DE3300"은 "버시파이 3300"을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "노화 전"은 필름을 형성한 후 십오(15)일 미만을 의미한다. 도 1에 나타내어진 바와 같이, 코어 층 내에 사용된 에틸렌 함량의 증가는 MD 엘멘도르프 인열, 다트 충격 저항성 및 MD 2％ 시컨트 모듈러스에 대해서 현저한 효과를 갖는다. 9 중량％에서 15 중량％로의 코어의 에틸렌 함량의 증가는 (a) 공압출된 필름의 MD 엘멘도르프 인열을 49 g/밀에서 181 g/밀로 300％를 초과하게 증가시키고, (b) 공압출된 필름의 다트 충격 저항성을 400 g에서 683 g으로 65％ 증가시키고, (c) 필름의 시컨트 모듈러스를 48,000 psi에서 39,000 psi으로 25％ 감소시키는 개선을 제공한다. 다른 한편, 코어 층의 에틸렌 함량 증가는 공압출된 필름의 CD 엘멘도르프 인열 (5％) 및 내파괴성 (6％)에는 현저한 효과를 갖지 않는다.
본 발명의 실시예 4 내지 7은 각각 10％ A / 80％ B / 10％ A의 구조를 갖는 공-압출된 3층 필름이었고, 여기서 층 A는 버시파이 3300, 다우 PP DS6E82, 및 블로킹 방지제 (AB)로부터 제조된 프로필렌-기제 공중합체이다. 층 B는 본 발명의 실시예 1 내지 3와 관련하여 상기에 기재된 바와 같다. 층 C 내의 버시파이 3300의 양은 32 중량％ 내지 45 중량％의 필름 내의 총 버시파이 3300 함량에 상응하게, 10 중량％ 내지 75 중량％로 달라진다. 본 발명의 실시예 4는 스킨 층 각각에서 10 중량％의 버시파이 3300으로부터 유래된 단위, 88 중량％의 다우 PP DS6E82로부터 유래된 단위, 및 2 중량％의 AB로부터 유래된 단위를 함유한다. 본 발명의 실시예 5는 스킨 층 각각에서 25 중량％의 버시파이 3300으로부터 유래된 단위, 73 중량％의 다우 PP DS6E82로부터 유래된 단위, 및 2 중량％의 AB로부터 유래된 단위를 함유한다. 본 발명의 실시예 6은 스킨 층 각각에서 50 중량％의 버시파이 3300으로부터 유래된 단위, 48 중량％의 다우 PP DS6E82로부터 유래된 단위, 및 2 중량％의 AB로부터 유래된 단위를 함유한다. 본 발명의 실시예 7은 스킨 층 각각에서 75 중량％의 버시파이 3300으로부터 유래된 단위, 23 중량％의 다우 PP DS6E82로부터 유래된 단위, 및 2 중량％의 AB로부터 유래된 단위를 함유한다.
도 2는 약 2 밀의 필름 두께를 갖는, 노화 전의 본 발명의 실시예 4 내지 7 각각에 대한 정규화된 엘멘도르프 MD 및 CD 인열 강도, 다트 충격 저항성, 파괴성 및 MD 2％ 시컨트 모듈러스를 나타낸다. 도 2에서, 표기 "DE3300"은 "버시파이 3300"을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "노화 전"은 필름을 형성한 후 십오(15)일 미만을 나타낸다. 25 중량％에서 50 중량％로의 각각의 스킨 층의 에틸렌 함량의 증가는 공압출된 필름의 MD 엘멘도르프 인열을 약 86％ 증가시킨다. 버시파이 3300으로부터 유래된 단위의 중량％가 10 중량％에서 75 중량％로 증가될 때 내파괴성은 150 ft-lb/in3에서 220 ft-lb/in3으로 증가되었다. 버시파이 3300 함량이 10 중량％에서 75 중량％로 증가하면 2％ MD 시컨트 모듈러스는 약 18％ 감소되었다. 다트 충격 저항성 및 CD 엘멘도르프 인열은 스킨 층 내의 버시파이 3300 양의 범위 전체에서 매우 약간 변화되는 것이 관찰되었다.
도 2에 나타낸 것과 동일한 조성 및 필름 두께를 갖는 본 발명의 실시예 4 내지 7의 공압출된 필름의 가열 밀봉 특성 및 고온 점착 특성에 대한, 스킨 층 내의 버시파이 3300의 함량 증가 효과가 각각 도 3 및 4에 도시되어 있다. 도 3은 10％에서 75％로의 스킨 층 내의 버시파이 3300의 함량 증가는 2 lb-f/in에서 가열 밀봉 개시 온도를 120℃에서 110℃로, 대략 10℃ 감소시키지만, 가열 밀봉 강도에서 현저한 변화가 관찰되지 않았고, 160℃에서의 평균 피크 하중(load)은 약 7 lbf/in이다. 유사하게, 도 4는 스킨 층에서 버시파이 3300 함량을 증가시키면 고온 점착 개시 온도가 대략 20℃ 감소하는 것을 나타낸다. 고온 점착 강도는 각각의 스킨 층에서 25％의 버시파이 3300을 사용하여 8 N/in에 이르는 최적의 값을 성취한다. 각각의 스킨 층 내의 버시파이 3300의 양과 독립적으로, 피크 고온 점착 강도는 130℃에서 발생한다.
본 발명의 실시예 1 내지 7 필름을 하기 표 1에 기재된 조건에 따라서 공압출한다.
Figure pct00001
예언적인 본 발명의 실시예 A 내지 G, 탄성 필름
연속 공압출을 수행하여 폴리프로필렌의 2개의 외부 층 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체 (SIS)의 코어 엘라스토머성 층을 갖는 3-층 적층물을 제조하였다. 2 인치 (5.1 cm) 축 직경의 베를린(BERLYN) 압출기를 사용하여 엘라스토머 층 (크라톤(KRATON) 1107, 크라톤 폴리머즈 인크.(Kraton Polymers Inc.)로부터 입수가능)을 공급하고, 브라벤더(BRABENDER) 1.25 인치 (3.18 cm) 축 직경의 압출기 (씨. 더블유. 브라벤더 인크.(C. W. Brabender Instruments, Inc.) (미국 뉴저지주 소재)로부터 입수가능)를 사용하여 70％의 다우 PP DX5E66 및 30％의 버시파이 3401 (8 g/10 분의 MFR, 0.858 g/cm3의 밀도 및 15 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 가짐) (모두 더 다우 케미컬 컴퍼니 (미국 미시간주 미들랜드 소재)로부터 입수가능)의 블렌드를 공급블록(feedblock) (클로에렌, 인크(CLOEREN, Inc.) 제품)에 공급하고, 단일 매니폴드(manifold) 18 인치 (46 cm) 폭의 필름 다이를 통해서 압출하였다. 필름을 표 2에 기재된 바와 같이, 가변성 총 캘리퍼(caliper)에서 14.7 ft/분 (509 cm/분)으로 60°F (16℃) 캐스트 롤 상에 캐스팅하였다. 외부 층 두께를 변화시켜서 필름을 제조하였다.
각각의 샘플을 먼저 일반적으로 약 650％인 그의 파단 시점 직전까지 손으로 단축 신장시키고, 샘플을 해제시키고, 임의의 회복을 관찰함으로써 필름을 이완에 대해서 시험하였다. 이어서, 초기 연신 후 회복을 즉각적인(instantaneous) 회복 (I), 시간 (T)을 갖는 느린 회복, 회복을 위해서 열이 필요함 (H) 및 영구적인 탈형 (P), 즉 거의 회복되지 않음으로 분류하였다. 예언적인 결과를 하기 표 2에 기재한다.
적층물의 텍스쳐(texture)를 회복 후에 육안으로 그리고 손으로 평가하였고, 미세함 (F), 중간임 (M), 거침 (C) 또는 매끄러움 (텍스쳐가 식별되지 않음)으로 분류하였다. 샘플의 주기성(periodicity) (폴드(fold)들 간의 거리)에 의해서 텍스쳐를 또한 샘플 B, C 및 E에서 객관적으로 측정하였다.
샘플을 샘플의 재신장 시 폭의 ％ 변화로서 표현되는 네킹(necking) 특징에 대해서 또한 시험하였다. 네킹은 이러한 샘플 중 임의의 것에 대해서 중요하지는 않았지만, 일반적으로, 스킨 두께가 감소하고, 코어-대-스킨 두께 비율이 증가되면, 네킹은 증가된다.
주기성 및 C.O.F.를 또한 샘플 B, C 및 D에 대해서 나타내었고, 이들 모두는 코어/스킨 두께 비율에 역으로 관련된다. 샘플에 대한 본래 C.O.F.가 3.8을 초과하였기 때문에, 마이크로텍스쳐링(microtexturing)이 C.O.F.의 현저한 전체적인 감소를 생성하였다.
이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 70％의 다우 PP DX5E66 및 30％의 버시파이 3401 블렌드에서 모듈러스를 감소시키는 버시파이의 능력은 100％의 DX5E66과 비교할 때 SIS의 수축(retracting) 성향에 더 낮은 저항성을 제공함으로써 신장 후 적층물의 회복성을 더 크게 한다고 생각된다. 이것은 최종 용도에서 개선된 탄성 성능, 폴드의 더 미세한 텍스쳐 (더 낮은 주기성) 및 더 낮은 마찰 계수 (C.O.F)를 유발한다고 생각된다.
Figure pct00002
시험 방법
시험 방법은 하기를 포함한다.
MFR (용융 유량)
MFR은 ASTM D1238에 따라서 230℃에서 2.16 kg을 사용하여 측정하였다.
엘멘도르프 MD 인열 강도 및 CD 인열 강도
MD 인열 강도 및 CD 인열 강도는 ASTM D1922에 따라서 측정하였다. MD는 필름의 기계에 평행한 실험 실시를 나타낸다. CD는 필름의 교차 방향에 평행한 실험 실시를 나타낸다.
투명도
투명도는 ASTM D1746에 따라서 측정하였다.
탁도(haze)
탁도는 ASTM D1003에 따라서 측정하였다.
광택
광택은 ASTM D-2457에 따라서 측정하였다.
가열 밀봉성
가열 밀봉성은 ASTM F-88에 따라서 측정하였다.
다트 충격 강도
다트 충격 강도는 ASTM D1709에 따라서 측정하였다.
MD 2％ 시컨트 모듈러스
MD 2％ 시컨트 모듈러스는 ASTM D882에 따라서 측정하였다.
파괴 강도
파괴 강도는 신테크 테스트워크스 소프트웨어(SINTECH TESTWORKS SOFTWARE) 버전 3.10이 구비된 인스트론 모델(INSTRON Model) 4201 상에서 측정하였다. 시편 크기는 "6 in x 6 in"였고, 4회 측정하여 평균 파괴값을 결정하였다. 필름을 필름 제조 후에 40시간 동안, 적어도 24시간 동안 ASTM 제어 실험실 (23℃ 및 50％ 상대 습도)에서 컨디셔닝하였다. "100 lb" 로드 셀(load cell)을 4 인치 직경의 원형 시편 고정기와 함께 사용하였다. 파괴 프로브는 "7.5 인치의 최대 이동 거리"를 갖는 (2.5" 막대 상의) "½ 인치 직경"의 연마된 스테인레스강 공이다. 표점 거리(gauge length)는 없으며, 프로브를 시편에 접촉하지 않고 가능한 가깝게 위치시켰다 (프로브가 시편에 접촉할 때까지 프로브를 들어올림으로써 프로브를 설정함). 이어서, 프로브가 시편을 접촉하지 않을 때까지 프로브를 서서히 내렸다. 이어서, 크로스헤드(crosshead)를 0으로 설정하였다. 최대 이동 거리를 고려하여, 거리는 대략 0.10 인치일 것이다. 크로스헤드 속도는 10 인치/분이었다. 시편의 중앙에서 두께를 측정하였다. 필름의 두께, 이동된 크로스헤드 거리 및 피크 하중을 사용하여 소프트웨어에 의해서 파괴성을 측정하였다. 각각의 시편 이후에 파괴 프로브를 "킴-와이프(KIM-WIPE)"를 사용하여 세척하였다.
고온 점착 강도
고온 점착 강도는 ASTM F 1921, 방법 B에 따라서 측정하였다. 시험 시편은 폭이 1 인치였고, 이를 ASTM E 171에 의해서 규정된 바와 같이 컨디셔닝하였다.
추가 도면
도 5는 도 5에 기재된 바와 같이, 코어 층 내에 사용된 버시파이의 유형만이 서로 상이한 3층 필름 (A/B/A)의 기계 방향 및 교차 방향에서의 엘멘도르프 인열에 대한 노화 효과를 나타낸다. 모든 경우에, 두 방향의 엘멘도르프 인열은 시간에 따라서 감소한다. 코어 층 내에 사용된 버시파이의 에틸렌 함량과 독립적으로, MD에서의 엘멘도르프 인열은 170일 후에 대략 40％ 감소한다 (도 5a). 섹션 1.1에서 상기에 논의된 바와 같이, 이것은 노화 후에도, 최대 에틸렌 함량의 버시파이를 사용한 공압출 구조물에 대한 더 높은 MD 인열을 나타낸다. 교차 방향의 경우, 상기에 논의된 바와 같이, 버시파이 중의 에틸렌 함량의 양은 엘멘도르프 인열에 대해서 초기 효과를 갖지 않지만, 노화 후에는 효과가 관찰된다 (도 5b). 코어 층 내에 최저 양 (9％)의 에틸렌 함량을 갖는 공압출 필름의 CD 엘멘도르프 인열은 170일 후에 그의 초기 값의 대략 70％ 상당히 감소한다. 더 높은 에틸렌 함량 값 12％ 및 15％를 갖는 필름의 경우, CD에서의 엘멘도르프 인열 감소는 170일 후에 10％ 내지 20％ 범위로 현저하지 않다. 두 방향에서의 엘멘도르프 인열은 150일 후에 일정하게 유지되는 것 같았다.
도 6은 스킨 내의 버시파이 DE 3300의 백분율이 서로 상이한 3층 필름 (백분율을 각각 DE 3300 10％에서 25％, 50％, 75％로 증가시켜서, 버시파이의 총 함량은 32％에서 45％로 증가됨)에 대한 기계 방향 및 교차 방향에서의 엘멘도르프 인열에 대한 노화 효과를 나타낸다. 예견된 바와 같이, 모든 경우에, 두 방향에서의 엘멘도르프 인열은 시간에 따라서 감소한다. 25％보다 많은 함량을 갖는 경우 시간에 따른 MD 엘멘도르프 인열의 변화는 스킨 층 내의 버시파이의 양이 증가함에 따라서 감소한다 (도 6a). 노화 후 MD 인열 변화는 스킨 내에 버시파이 함량을 10％에서 75％로 증가시킴으로써 58％에서 24％로 감소될 수 있고, 따라서, 섹션 1.1에서 상기에 논의된 바와 같이, 스킨 층 내의 버시파이 함량이 높을 수록, 더 높은 MD 인열값을 수득할 수 있다. 노화 후, 25％ 미만의 함량에서, 최종 엘멘도르프 인열값이 rPP (37 g/밀) 및 hPP (30 g/밀)의 값과 매우 유사하기 때문에, 버시파이는 폴리프로필렌을 상당히 개질시키지는 않은 것이다. 교차 방향의 경우, 엘멘도르프 인열은 또한 시간에 따라서 감소하지만, 그 변화는 기계 방향에서의 인열에 대해서 관찰된 것보다 덜 두드러졌다 (도 6b). MD 인열에 대해서 관찰된 바와 같이, 시간에 따른 CD 엘멘도르프 인열 변화는 스킨 층 내의 버시파이의 양이 증가함에 따라서 감소한다. 이러한 경우, 노화 후에 CD 인열의 변화는, 스킨 내의 버시파이 함량이 10％에서 75％로 증가함에 따라서 대략 25％에서 8％로 감소될 수 있다.
캐스트 필름에서 엘멘도르프 인열 강도는 시간에 따라서 감소하며, 이것은 또한 취입 필름에서 관찰되었다. 노화 효과는 폴리프로필렌의 느린 결정화에 의해서 설명될 수 있으며, 이러한 효과는 캐스트 필름 방법 동안 수행되는 기계 방향에서의 높은 배향으로 인해서, CD 인열보다 MD 인열에 더 영향을 미친다. PE/PP/PE 취입 필름을 대체하려는 목적을 위해서, 노화 후 MD 엘멘도르프 인열의 대등한 값은, 전체 구조 내의 버시파이 DE 3300의 함량이 적어도 45％인 경우에만 수득될 수 있다. 그러나, 9 중량％를 초과하는 에틸렌 함량을 갖는 버시파이를 사용한 경우에만, CD 엘멘도르프 인열 변화가 덜 심각하고, 시간 전체에서의 인열이 취입 필름에 대한 규격에 맞는다.
도 7a는 기계 방향에서의 정규화된 엘멘도르프 인열에 대한, hPP 또는 rPP 중에 50％ 이하의 버시파이를 첨가한 효과를 설명한다. 9 중량％ 또는 12 중량％의 에틸렌을 갖는, 50％의 버시파이를 첨가하면 hPP의 내인열성이 상당히 증가한다. 12 중량％의 에틸렌 함량을 사용하면, 기계 방향에서의 hPP 엘멘도르프 인열은 30 g/밀에서 300 g/밀로 거의 900％ 증가하지만, 9 중량％의 에틸렌 함량을 사용하면, 거의 700％ 증가가 수득된다. 유사한 경향성에 따라서, 50％의 버시파이를 rPP에 첨가하는 것은 그의 내인열성을 대략 500％ 증가시킨다. 50％를 초과하는 DP3200을 PP에 첨가하는 것은, 수득되는 최대 인열값이 DP3200 전부로 제조된 필름의 최대 인열값과 매우 유사하기 때문에 내인열성을 추가로 증가시키지는 않는 것 같다. 다른 한편, rPP가 매트릭스로서 사용되고, 더 높은 에틸렌 함량의 버시파이, DE3300이 개질제로서 사용되면, 더 낮은 백분율의 버시파이를 첨가하는 것이 보다 효과적이다. 이러한 경우, 단지 25％의 DE3300를 rPP에 첨가하면 이미 인열이 300％ 증가하는데, 이는 hPP가 매트릭스로서 사용되는 경우 단지 75％가 증가되는 것과 대조적이다. 일반적으로, 버시파이/hPP 블렌드는 rPP/hPP 블렌드와 비교할 때 더 높은 내인열값을 나타내며, 인열값의 차이는 50％의 개질제 함량에서 가장 현저하고, 버시파이를 사용한 경우 인열값은 rPP로 수득되는 것보다 거의 10배 크며, 아마도 그 이유는 시판 랜덤 폴리프로필렌 중의 더 낮은 에틸렌 함량 (5.7％)으로 인한 것일 것이다. hPP 또는 rPP에 버시파이를 첨가함으로써 수득되는 엘멘도르프 인열 최대 값은 100％ LLDPE로 수득된 값보다 더 낮다 (약 30％).
유사하게, 도 7b에서 관찰되는 바와 같이, hPP 또는 rPP에 버시파이를 첨가하는 것은 또한 교차 방향 인열을 증가시킨다. 이 경우, 45％의 버시파이를 첨가하면, hPP 인열이 60 g/밀에서 약 660 g/밀의 최대값으로 증가한다. rPP의 경우, 최대 내인열성은 단지 25％의 버시파이로 수득되며, 그 증가는 230 g/밀에서 약 700 g/밀이다. 따라서, 교차 방향에서의 높은 내인열성을 수득하기 위해서, rPP에 버시파이를 첨가하는 것이 hPP에 버시파이 첨가하는 것보다 더 효과적이다. 두 경우, 최대 교차 방향 인열값은 DP3200의 모노리쓰(monolith) 필름의 값과 매우 유사하다. 기계 방향 인열에 대해서 관찰되는 바와 같이, 버시파이는 hPP 인열을 rPP보다 더 효과적으로 증가시키는데, 그 이유는 아마도 시판 rPP 중의 낮은 에틸렌 함량 때문일 것이다. 교차 방향 인열의 경우, 버시파이를 hPP 또는 rPP에 첨가함으로써 수득되는 최대 값은 100％ LLDPE로 수득되는 값보다 40％ 더 크다.
폴리프로필렌 캐스트 필름의 내파괴성에서의 버시파이 첨가 효과가 도 8에 요약되어 있다. hPP에 50％까지의 버시파이를 첨가하는 것은 내파괴성을 120에서 140 ft-lb/in3으로 약 20％ 약간 증가시킨다.
도 9는 hPP 또는 rPP 중의 버시파이 함량 증가가 다트 저항성을 현저하게 증가시키고, 버시파이 중의 에틸렘 함량이 증가함에 따라서 더 높은 개선이 관찰된다는 것을 나타낸다. 9％의 에틸렌 함량을 갖는 버시파이 50％를 첨가하는 것은 hPP 필름의 다트 저항성을 100％ 증가시키지만, 12％의 에틸렌 함량을 갖는 버시파이를 동일한 양 첨가하는 것은 hPP의 다트 저항성을 대략 260％ 증가시킨다.
hPP에 버시파이를 첨가하는 것은 hPP의 기계 방향에서의 2％ 시컨트 모듈러스를 선형으로 감소시킨다 (도 10). hPP에 50％의 DP 3300을 첨가하는 것은 그의 2％ 시컨트 모듈러스를 89,000에서 31,000 psi으로 65％ 감소시킨다. hPP에 50％의 rPP를 첨가하는 것은 그의 모듈러스를 단지 27％ 감소시킨다. 50％ 버시파이/hPP 블렌드의 모듈러스는 LLDPE의 모듈러스보다 적어도 30％ 크다.
도 11은 PP/버시파이 단층 캐스트 필름의 광학 특성을 나타낸다. PP에 9％의 에틸렌 함량을 갖는 버시파이를 첨가하는 것은 hPP 또는 rPP의 광학 특성을 현저하게 변화시키지 않는다. hPP의 경우, 투명도 및 광택은 각각 대략 3％ 및 1％ 약간 감소하고, 탁도는 약 1％ 증가한다. 다른 한편, 더 높은, 즉 12 중량％의 에틸렌 함량을 갖는 버시파이를 첨가하면 PP의 광학 특성을 손상시킨다. hPP 블렌드의 경우, 35％의 버시파이 3300을 첨가하는 것은 단독중합체의 광학 특성을 현저히 감소시키고, 즉 투명도 및 광택을 각각 대략 14％ 및 27％ 감소시키고, 탁도를 약 10％ 증가시키고, 버시파이의 양을 50％로 추가로 증가시키면 35％를 사용한 것보다 약간 더 낮은 광학 특성이 유발된다. DP 3300 및 랜덤 폴리프로필렌의 블렌드에 대해서 유사한 성향이 관찰되지만, DP 3300 블렌드의 최상의 광학 특성은 rPP에 단지 25％를 첨가함으로써 수득된다. 대조적으로, hPP의 광학 특성은 rPP를 심지어 50％ 첨가한 경우에도 유지되는데, 그 이유는 rPP 중의 더 낮은 에틸렌 함량 때문이다. LLDPE는 rPP와 대등한 광학 특성을 갖는다.
요약하면, PP/버시파이 블렌드의 광학 특성은 9 중량％의 에틸렌 함량을 갖는 버시파이를 사용하여 최적화되며, 12 중량％의 에틸렌 함량을 갖는 버시파이의 첨가는 PP의 광학 특성을 손상시킨다. LLDPE와 유사한 광학 특성이 PP/버시파이 DP 3200을 사용하여 수득된다.
도 12 및 13은 각각 버시파이/hPP 블렌드 및 버시파이/rPP 블렌드의 엘멘도르프 인열에 대한 노화 효과를 나타낸다. 공압출 필름의 경우에서 관찰된 바와 같이, 엘멘도르프 인열은 모든 블렌드의 경우에서 시간에 따라서 감소하며, 그 변화는 교차 방향보다 기계 방향에서 더 두드러진다.
35％ 이하의 버시파이 함량을 갖는 버시파이/hPP 블렌드는 시간 전체에서 35 gr/밀 미만의 MD 인열을 나타낸다 (도 12a). 45％의 버시파이 함량을 갖는 블렌드 조차도 42일 후에 50 g/밀에 이르는 상당한 MD 인열 감소를 나타낸다. 50/50의 버시파이/hPP 블렌드는 200 g/밀을 초과하는 초기 MD 인열값을 나타내지만, 50％의 버시파이DP 3200을 가질 경우에도, 70일 전체에서 MD 인열이 70％ 변화되는 것이 관찰된다. 더 높은 에틸렌 함량의 버시파이DE 3300 (에틸렌 12 중량％)을 50％ 사용하는 것 만으로, MD 인열이 시간 전체에서 비교적 일정하게 유지되며, 100일 후에 MD 인열값을 200 gr/밀을 초과하는 값으로 유지시키면서 20％만 변화된다. 유사하게, 50％ 미만의 버시파이 함량을 갖는 hPP 블렌드는 50％의 버시파이 함량을 갖는 것보다 교차 방향에서의 인열이 보다 현저하게 감소된다 (도 12b). 시간 전체에서, 25％의 버시파이를 갖는 블렌드는 버시파이 등급에 관계없이, 100％ 단독중합체와 비교할 때 엘멘도르프 인열이 임의로 현저하게 개선되지 않으며, 모든 값은 100 g/밀 미만이다. hPP 중에 35％의 버시파이DP3200를 갖는 블렌드 및 45％의 버시파이DP3200를 갖는 블렌드는 더 높은 초기 인열값을 나타내지만, 두 경우에서, 시간에 따른 감소는 24시간 후에 각각 20％ 및 32％로 현저하다. 50/50 버시파이rPP 블렌드는 시간에 따라서 CD 인열값이 적어도 변화하며, 버시파이DE 3300을 갖는 블렌드는 대략 450 g/밀로 일정하다.
버시파이와 단독중합체 폴리프로필렌의 블렌드와 유사하게, 랜덤 폴리프로필렌을 갖는 블렌드는 시간에 따라서 엘렘도르프 인열에서 동일한 성향을 따른다 (도 13). 기계 방향에서, 랜덤 폴리프로필렌은 단독중합체에 비해서 현저한 이점을 제공하지는 않으며, 인열값이 매우 유사하다. 교차 방향에서, 25％의 버시파이를 갖는 블렌드와 50％의 버시파이를 갖는 블렌드 간의 24시간 후의 인열 변화는 이전에 논의된 모든 다른 경우에서와 같이 매우 상이하지는 않다. 50/50 블렌드의 경우, 그 감소는 10％ 범위이지만, 25/75 블렌드에서, 그 감소는 20％ 범위이다.
본 발명은 그의 사상 및 본질적인 속성으로부터 벗어나지 않으면서 다른 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 상기 명세서보다는 본 발명의 범주를 나타내는 바와 같은 첨부된 특허청구범위를 참고해야 한다.

Claims (15)

  1. 폴리프로필렌-기재 필름으로서,
    2개의 스킨(skin) 층 및 적어도 1개의 코어(core) 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하며,
    적어도 1개의 코어 층은
    (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 20 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 용융 온도 (Tm)를 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및
    (ii) rPP 및 hPP로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 프로필렌-기재 중합체
    의 중합체 블렌드를 포함하며,
    필름은
    (a) 엘멘도르프 인열(Elmendorf tear) MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징,
    (b) 다트 충격 저항성(dart impact resistance)이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징,
    (c) 2％ 시컨트 모듈러스(secant modulus)가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징, 및
    (d) 내파괴성(puncture resistance)이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징
    중 적어도 하나를 나타내는 폴리프로필렌-기재 필름.
  2. 폴리프로필렌-기재 필름으로서,
    2개의 스킨 층 및 적어도 1개의 코어 층을 특징으로 하는 적어도 3개의 층을 포함하며,
    2개의 스킨 층 중 적어도 하나는
    (i) (A) 적어도 60 중량％의 프로필렌으로부터 유래된 단위, 및 (B) 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 110℃ 이하의 Tm을 특징으로 하는 제1 프로필렌-기재 중합체, 및
    (ii) 제2 프로필렌-기재 중합체
    의 중합체 블렌드를 포함하며,
    필름은
    (a) 엘멘도르프 인열 MD가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 100％ 이상 변화되는 특징,
    (b) 다트 충격 저항성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 60％ 이상 변화되는 특징,
    (c) 2％ 시컨트 모듈러스가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 15％ 이상 변화되는 특징,
    (d) 내파괴성이 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름에 비해서 40％ 이상 변화되는 특징,
    (e) 가열 밀봉 개시 온도(heat seal initiation temperature)가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 10℃ 이상 감소되는 특징, 및
    (f) 고온 점착 개시 온도(hot tack initiation temperature)가 rPP, hPP 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 폴리프로필렌만을 포함하는 3-층 필름과 비교할 때 20℃ 이상 감소되는 특징
    중 적어도 하나를 나타내는 폴리프로필렌-기재 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필름이 압출(extrusion) 코팅이고, 제1 폴리프로필렌-기재 중합체가 8 내지 40 g/10 분의 MFR을 갖는 폴리프로필렌-기재 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 필름이 취입(blown) 필름이고, 제1 폴리프로필렌-기재 중합체가 0.3 내지 10 g/10 분의 MFR을 갖는 폴리프로필렌-기재 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 스킨 층 및 1개의 코어 층을 특징으로 하는 3개의 층을 포함하는 폴리프로필렌-기재 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 스킨 층 및 2개의 코어 층을 특징으로 하는 4개의 층을 포함하는 폴리프로필렌-기재 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 스킨 층 및 3개의 코어 층을 특징으로 하는 5개의 층을 포함하는 폴리프로필렌-기재 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1개의 스킨 층과 적어도 1개의 코어 층 사이에 배치된 적어도 1개의 타이(tie) 층을 추가로 포함하는 폴리프로필렌-기재 필름.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 총 스킨 두께가 필름의 총 두께의 4 내지 40％를 차지하는 폴리프로필렌-기재 필름.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌-기재 필름의 제조 방법으로서,
    제1 프로필렌-기재 중합체를 선택하는 단계,
    제2 프로필렌-기재 중합체를 선택하는 단계,
    제1 프로필렌-기재 중합체 및 제2 프로필렌-기재 중합체를 블렌딩하여 중합체 블렌드를 형성하는 단계, 및
    적어도 1개의 층은 블렌드를 포함하는 폴리프로필렌-기재 필름을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    제1 프로필렌-기재 중합체는 5 내지 40 중량％의 에틸렌으로부터 유래된 단위를 포함하고, 제2 프로필렌-기재 중합체는 rPP, hPP 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 필름을 캐스트(cast) 압출, 압출 취입 및 압출 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 공-압출(co-extrusion) 방법에 의해서 형성하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 필름을 열 적층, 초음파 적층 및 접착제 적층으로 이루어진 군으로부터 선택된 적층 방법에 의해서 형성하는 방법.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 프로필렌-기재 필름을 포함하는 물품.
  14. 제13항에 있어서, 식품 포장재(packaging), 가정용 포장재, 코팅된 직물, 탄성 필름 및 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 물품.
  15. 제13항에 있어서, 위생 필름인 물품.
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