KR20210124966A - 불균일한 두께를 갖는 사일로 백 및 이의 제조 방법 - Google Patents

불균일한 두께를 갖는 사일로 백 및 이의 제조 방법 Download PDF

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아쉬쉬쿠마르 에스. 로칸드
파반 쿠마르 발라발라
조세 에듀아르도 루이즈
맥시밀리아노 자네티
쿠르트 에이. 코피
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

본 개시내용의 실시형태는 적어도 2개의 층을 포함하는 튜브로서, 제1 개방 단부, 제2 개방 단부, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 튜브를 포함할 수 있는 다층 사일로 백에 관한 것이다. 적어도 3개의 층 중 하나 이상은 0.90 g/cc 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 6.0 g/10분의 I2를 갖는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체, 0.917 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 2.0 g/10분의 I2를 갖는 저밀도 에틸렌계 중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 제1 영역은 제2 영역의 두께보다 적어도 10% 더 큰 두께를 가질 수 있다. 제1 영역은 다층 사일로 백의 전체 표면적의 적어도 50%인 표면적을 가질 수 있다.

Description

불균일한 두께를 갖는 사일로 백 및 이의 제조 방법
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2018년 12월 11일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/777,978호에 우선권의 이익을 주장하며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
기술분야
본원에 기재된 실시형태들은 일반적으로 사일로 백에 관한 것이고, 특히 불균일한 두께를 갖는 사일로 백에 관한 것이다.
사일로 백("사일리지 백"으로 지칭될 수 있음)은 중합체 필름으로 제조될 수 있는, 저장 용액에 사용되는 백을 포함할 수 있다. 사일로 백은 종종 농업 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 사일로 백은 곡물의 대량 저장 또는 농지의 "사일리지"에 사용될 수 있다.
사용하는 동안, 사일로 백은 예를 들어 사일로 백을 사일리지로 채움으로써 변형될 수 있다. 이러한 사일로 백의 변형은 사일로 백에 변형률을 줄 수 있다. 어떤 경우에는 사일로 백에 가해진 변형률이 사일로 백의 특정 영역에 국소화될 수 있다. 이 국소화된 변형률은 "네킹(necking)"으로 지칭될 수 있다.
이러한 네킹 영역에서, 중합체 필름의 종 방향 박화가 발생할 수 있다. 종 방향 박화는 과도한 변형으로 인해 사일로 백의 길이를 따라 발생하는 국소화된 박화를 의미할 수 있다. 일부 예에서, 종 방향 박화에 의해 영향을 받는 구역은 50%보다 큰 두께 감소를 가질 수 있다. 또한, 종 방향 박화는 사일로 백에 대한 다양한 다른 성능 문제로 이어질 수 있다. 예를 들어, 종 방향 박화는 사일로 백의 천공 저항을 감소시킬 수 있다.
따라서, 국소화된 변형률에 대한 저항성이 개선되고 종 방향 박화에 대한 내성이 개선된 사일로 백이 필요하다.
본 개시내용의 실시형태는 불균일한 두께를 갖는 사일로 백을 제공함으로써 이러한 요구를 충족시킨다. 현재 공개된 사일로 백의 불균일한 두께는 균일한 두께를 갖는 사일로 백에 비해 사일로 백의 성능을 향상시킬 수 있다. 불균일한 두께를 갖는 본원에 기재된 사일로 백의 실시형태는 추가 재료를 요구하지 않으면서 사일로 백의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 사일로 백의 두께는 스트레스에 가장 민감할 수 있는 사일로 백의 영역에서 증가될 수 있다. 추가로, 일부 실시형태에서, 사일로 백의 두께는 스트레스에 덜 민감할 수 있는 사일로 백의 영역에서 감소될 수 있다. 이와 같이, 본 개시내용의 실시형태들에서, 불균일한 사일로 백을 만드는 데 사용되는 재료의 양은 일정하게 유지될 수 있다.
본 개시내용의 적어도 하나의 실시형태에 따르면, 다층 사일로 백이 제공된다. 다층 사일로 백의 실시형태는 적어도 2개의 층을 포함하는 튜브를 포함할 수 있는데, 튜브는 제1 개방 단부, 제2 개방 단부, 제1 개방 단부와 제2 개방 단부 사이에 배치된 제1 영역, 및 제1 개방 단부와 제2 개방 단부 사이에 배치된 제2 영역을 포함한다. 적어도 2개의 층 각각은 ASTM D792에 따라 측정할 때 0.90 그램/입방센티미터(cc) 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 ASTM D1238에 따라 측정시 0.1 내지 6.0 그램(g)/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체, 0.917 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 2.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 저밀도 에틸렌계 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제1 영역은 제2 영역의 두께보다 적어도 10% 더 큰 두께를 가질 수 있다. 제1 영역은 다층 사일로 백의 전체 표면적의 적어도 50%인 표면적을 가질 수 있다. 튜브의 전체 두께는 50 마이크로미터(μm) 내지 350 마이크로미터(μm)일 수 있다.
본 개시내용의 적어도 또 다른 실시형태에 따르면, 다층 사일로 백을 제조하는 방법이 제공된다. 방법의 실시형태는 다층 층 블로운 필름 버블을 형성하는 단계 및 다층 블로운 필름 버블을 절단하여 다층 사일로 백을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다층 블로운 필름 버블은 적어도 3개의 층을 포함할 수 있다. 적어도 3개의 층 각각은 0.90 g/cc 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 6.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체, 0.917 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 2.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 저밀도 에틸렌계 중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 다층 사일로 백은 제1 개방 단부, 제2 개방 단부, 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 튜브를 포함할 수 있다. 제1 영역은 제2 영역의 두께보다 적어도 10% 더 큰 두께를 가질 수 있다. 제1 영역은 다층 사일로 백의 전체 표면적의 50%인 표면적을 가질 수 있다. 튜브의 전체 두께는 50 μm 내지 350 μm일 수 있다.
이와 같이, 본 개시내용의 실시형태는 추가의 재료를 요구하지 않으면서 균일한 두께를 갖는 종래의 사일로 백에 비해 향상된 성능을 갖는 사일로 백을 제공할 수 있다.
이들 및 다른 실시형태는 첨부된 도면과 함께 하기 상세한 설명에서 더 상세히 설명된다.
본 개시내용의 특정 실시형태에 대한 하기 상세한 설명은 하기 도면과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있으며, 여기서 유사한 구조는 유사한 참조 번호로 표시되며:
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시형태에 따른 불균일한 두께를 갖는 사일로 백의 개략도이며;
도 2a는 변형 전 균일한 두께를 갖는 모델링된 사일로 백이며;
도 2b는 변형 후 원래 균일한 두께를 갖는 모델링된 사일로 백이며;
도 2c는 변형 후 원래 균일한 두께를 갖는 모델링된 사일로 백이며;
도 3a는 변형 전 불균일한 두께를 갖는 모델링된 사일로 백이며;
도 3b는 두께 감소를 나타내는, 변형 후 불균일 두께의 모델링된 사일로 백의 절반도이며;
도 4a는 변형 전 불균일한 두께를 갖는 모델링된 사일로 백이며;
도 4b는 두께 감소를 나타내는, 변형 후 불균일한 두께의 모델링된 사일로 백이며;
도 4c는 변형 장을 나타내는, 변형 후 불균일한 두께의 모델링된 사일로 백이며;
도 5a는 변형 전 불균일한 두께를 갖는 절반도 모델링된 사일로 백이며;
도 5b는 두께 감소를 나타내는, 변형 후 불균일한 두께의 절반도 모델링된 사일로 백이며;
도 6a는 변형 전에 불균일한 두께를 갖는 모델링된 사일로 백이며;
도 6b는 두께 감소를 나타내는, 변형 후 불균일한 두께의 절반도 모델링된 사일로 백이며;
도 7a는 변형 전 불균일한 두께를 갖는 모델링된 사일로 백이며; 그리고
도 7b는 두께 감소를 나타내는, 변형 후 불균일한 두께의 절반도 모델링된 사일로 백이다.
본 출원의 특정 실시형태가 이제 설명될 것이다. 이들 실시형태는 본 개시내용이 철저하고 완전하고, 당업자에게 주제의 범위를 완전히 전달할 수 있도록 제공된다.
용어 "중합체"는 동일하거나 상이한 유형의 단량체를 중합시켜 제조된 중합체 화합물을 지칭한다. 따라서, 일반 용어 중합체는 일반적으로 단 하나의 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는 용어 "단일중합체" 뿐만 아니라 2개 이상의 상이한 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는 "공중합체"를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "혼성중합체"는 적어도 2개의 상이한 유형의 단량체의 중합에 의해 제조된 중합체를 지칭한다. 따라서, 일반적인 용어 혼성중합체는 삼원 공중합체와 같은 2개 이상의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 공중합체 또는 중합체를 포함한다.
"폴리에틸렌" 또는 "에틸렌계 중합체"는 에틸렌 단량체로부터 유래된 단위의 50 몰% 초과를 포함하는 중합체를 의미한다. 여기에는 에틸렌계 단일중합체 또는 공중합체(2개 이상의 공단량체에서 유래된 단위를 의미)가 포함된다. 당 업계에 알려진 에틸렌계 중합체의 일반적인 형태는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE); 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE); 초 저밀도 폴리에틸렌(ULDPE); 초 저밀도 폴리에틸렌(VLDPE); 선형 및 실질적으로 선형인 저밀도 수지(m-LLDPE)를 모두 포함하는 단일-부위 촉매 선형 저밀도 폴리에틸렌; 중밀도 폴리에틸렌(MDPE); 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.
용어 "LDPE"는 또한 "고압 에틸렌 중합체" 또는 "고분지형 폴리에틸렌"으로 지칭될 수 있으며, 중합체가 과산화물과 같은 자유-라디칼 개시제를 사용하여 14,500 psi(100 MPa) 이상의 압력에서 오토클레이브 또는 관형 반응기에서 부분적으로 또는 전체적으로 단일중합되거나 공중합됨을 의미하는 것으로 정의된다(예를 들어, 미국 특허 번호 제4,599,392호(본원에 참고로 포함됨) 참조). LDPE 수지는 전형적으로 0.916 내지 0.940 g/cc 범위의 밀도를 갖는다.
용어 "LLDPE"는 지글러-나타 촉매 시스템을 사용하여 제조된 수지뿐만 아니라 비스-메탈로센 촉매(때때로 "m-LLDPE"로 지칭됨), 포스피니민 및 구속된 기하학 촉매를 포함하지만 이들로 한정되지 않는 단일-부위 촉매를 사용하여 제조된 수지, 및 후-메탈로센, 비스(비페닐페녹시) 촉매(다가 아릴옥시에테르 촉매로도 지칭됨)를 포함하지만 이들로 한정되지 않는 분자 촉매를 사용하여 제조된 수지를 포함한다. LLDPE는 선형, 실질적으로 선형 또는 이종 에틸렌계 공중합체 또는 단일중합체를 포함한다. LLDPE는 LDPE보다 장쇄 분지를 적게 함유하고, 미국 특허 번호 제5,272,236호, 미국 특허 번호 제5,278,272호, 미국 특허 번호 제5,582,923호 및 미국 특허 번호 제5,733,155호에 추가로 정의되어 있는 실질적으로 선형인 에틸렌 중합체; 미국 특허 제3,645,992호의 것과 같은 균일 분지형 선형 에틸렌 중합체 조성물; 미국 특허 번호 제4,076,698호에 개시된 방법에 따라 제조된 것과 같은 불균질 분지형 에틸렌 중합체; 및 이들의 블렌드(예컨대, 미국 특허 번호 제3,914,342호 및 미국 특허 번호 제5,854,045호에 개시된 것들)를 포함한다. LLDPE 수지는 당 업계에 공지된 임의의 유형의 반응기 또는 반응기 구성을 사용하여 기체 상, 용액 상, 또는 슬러리 중합 또는 이들의 임의 조합을 통해 제조될 수 있다.
"다층 구조체"는 하나 이상의 층을 갖는 임의의 구조체를 의미한다. 예를 들어, 다층 구조체(예를 들어, 필름)는 2, 3, 4, 5개 또는 그 이상의 층을 가질 수 있다. 다층 구조체는 문자로 지정된 층을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 예를 들어, A/B/C로 지정된 3층 구조체는 코어 층 B와 2개의 외부 층 A와 C를 가질 수 있다. 마찬가지로, 2개의 코어 층 B와 C, 및 2개의 외부 층 A와 D를 갖는 구조체는 A/B/C/D로 지정된다. 일부 실시형태에서, 본 개시내용의 다층 필름은 13개 이하의 층을 포함한다.
이제 본 명세서에 기재된 바와 같이 불균일한 두께를 갖는 사일로 백의 실시형태에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이다. 본원에 기재된 사일로 백의 실시형태는 본 명세서에서 "튜브"로 지칭될 수 있는 2개의 개방 단부를 갖는 관형 구조체를 형성하는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 튜브는 제1 개방 단부, 제2 개방 단부를 가질 수 있으며, 여기서 제1 개방 단부와 제2 개방 단부 사이에 제1 영역 및 제2 영역이 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 사일로 백은 단일 층 필름이 튜브를 형성할 수 있는 사일로 백을 지칭하는 "단층 사일로 백"일 수 있다. 일부 실시형태에서, 사일로 백은 "다층 사일로 백"일 수 있으며, 이는 필름이 튜브를 형성하는 다중 층을 갖는 사일로 백을 지칭한다. 튜브를 형성하는 데 사용되는 필름은 하나 이상의 층, 2개 이상의 층, 3개 이상의 층, 또는 최대 15개의 층을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 다층 사일로 백은 본 개시내용에서 후속적으로 설명되는 바와 같이 압출 공정을 통해 형성될 수 있다.
이제 불균일한 두께를 갖는 다양한 사일로 백의 실시형태를 상세히 참조할 것이다. 도 1을 참조하면, 다층 사일로 백(100)은 적어도 2개의 층을 포함하는 튜브를 포함할 수 있는데, 튜브는 제1 개방 단부(110), 제2 개방 단부(120), 및 제1 개방 단부(110)와 제2 개방 단부(120) 사이에 배치된 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)을 갖는다. 적어도 2개의 층 각각은 ASTM D792에 따라 측정했을 때 0.905 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도 및 ASTM D1238에 따라 측정했을 때 0.1 내지 2.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 층 각각은 또한 0.917 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 2.0 g/10분의 용융 지수(I2), 또는 이들의 조합을 갖는 저밀도 에틸렌계 중합체를 또한 포함할 수 있다. 제1 영역(101)은 제2 영역(102)의 두께보다 적어도 10% 더 큰 두께를 가질 수 있다. 제1 영역(101)은 다층 사일로 백(100)의 전체 표면적의 적어도 50%인 표면적을 가질 수 있다. 튜브의 전체 두께는 50 μm 내지 350 μm일 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 층 각각은 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 ASTM D792에 따라 측정할 때 약 0.860 g/cc 내지 약 0.965 g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 약 0.860 g/cc 내지 약 0.940 g/cc, 약 0.860 g/cc 내지 약 0.930 g/cc, 약 0.905 g/cc 내지 약 0.965 g/cc, 약 0.905 g/cc 내지 약 0.940 g/cc, 약 0.905 g/cc 내지 약 0.930 g/cc, 약 0.910 g/cc 내지 약 0.965 g/cc, 약 0.910 g/cc 내지 약 0.940 g/cc, 또는 약 0.910 g/cc 내지 약 0.930 g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 ASTM D1238에 따라 측정할 때 약 0.1 내지 약 2.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 약 0.1 내지 약 1.5 g/10분의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 선형 저밀도 에틸렌계 중합체(LLDPE)일 수 있다.
에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체를 제조하기 위한 다양한 방법들이 고려된다. 예를 들어, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 일반적으로 지글러-나타 촉매, 크롬 촉매, 또는 비스-메탈로센 촉매 및 구속된 기하학 촉매를 포함하지만 이들로 한정되지 않는 단일-부위 촉매를 사용하여 제조된다.
하나 이상의 층 각각은 실시형태에서, ASTM D792에 따라 측정할 때 0.917 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도를 가질 수 있는 저밀도 에틸렌계 중합체(LDPE)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 저밀도 에틸렌계 중합체(LDPE)는 약 0.917 g/cc 내지 약 0.93 g/cc, 약 0.917 g/cc 내지 약 0.920 g/cc, 약 0.917 g/cc 내지 약 0.910 g/cc, 약 0.920 g/cc 내지 약 0.935 g/cc, 약 0.920 g/cc 내지 약 0.930 g/cc, 약 0.930 g/cc 내지 약 0.935 g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 실시형태에서, 저밀도 에틸렌계 중합체(LDPE)는 ASTM D1238에 따라 측정할 때 약 0.1 내지 약 6.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 저밀도 에틸렌계 중합체(LDPE)는 약 0.1 내지 약 5.0 g/10분, 약 0.1 내지 약 4.0 g/10분, 약 0.1 내지 약 3.0 g/10분 또는 약 0.1 내지 약 2.0 g/10분 또는 약 0.1 내지 약 1.5 g/10분의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, LDPE 조성물은 항블록제, 슬립제 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 다양한 상업용 LDPE 제품이 하나 이상의 층에 사용하기에 적합한 것으로 간주된다. 이러한 상업용 LDPE 제품은 AGILITYTM EC7000, AGILITYTM EC7220, DOW™ LDPE 7008 및 DOW™ LDPE 7004를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 The Dow Chemical Company(Midland, MI)에서 입수할 수 있다.
블로운 또는 캐스트 필름을 포함할 수 있는 단층 및 다층 필름에서, 필름이 가공성, 강성 및 인성을 갖는 것이 유리할 수 있다. 실시형태에서, LDPE는 용융 강도를 향상시키고 이에 따라 가공성을 향상시킬 수 있으므로, LDPE는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체와 블렌딩될 수 있다.
하나 이상의 층은 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체, 저밀도 에틸렌계 중합체(LDPE) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 것으로 고려된다.
상기 언급된 바와 같이, 사일로 백의 하나 이상의 층은 하나 이상의 층의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체를 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 층은 하나 이상의 층의 총 중량을 기준으로 약 40 중량% 내지 약 95 중량%, 약 40 중량% 내지 약 80 중량%, 약 40 중량% 내지 약 70 중량%, 약 40 중량% 내지 약 60 중량%, 약 40 중량% 내지 약 50 중량%, 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 약 50 중량% 내지 약 80 중량%, 약 50 중량% 내지 약 70 중량%, 약 50 중량% 내지 약 60 중량%, 약 60 중량% 내지 약 95 중량%, 약 60 중량% 내지 약 80 중량%, 약 60 중량% 내지 약 70 중량%, 약 70 중량% 내지 약 95 중량%, 약 70 중량% 내지 약 80 중량%, 또는 약 80 중량% 내지 약 95 중량%의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 선형 저밀도 에틸렌계 중합체(LLDPE)일 수 있다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 층은 약 40 중량% 내지 약 95 중량% LLDPE를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 층이 저밀도 에틸렌계 중합체를 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 하나 이상의 층은 하나 이상의 층의 총 중량을 기준으로 적어도 10 중량%의 저밀도 에틸렌계 중합체를 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 층은 하나 이상의 층의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 60 중량%, 약 10중량% 내지 약 50 중량%, 약 10중량% 내지 약 40 중량%, 약 10 중량% 내지 약 30 중량%, 약 10중량% 내지 약 20 중량%, 약 20중량% 내지 약 60 중량%, 약 20중량% 내지 약 50 중량%, 약 20중량% 내지 약 40 중량%, 약 20중량% 내지 약 30 중량%, 약 30중량% 내지 약 60 중량%, 약 30중량% 내지 약 50 중량%, 약 30중량% 내지 약 40 중량%, 약 40중량% 내지 약 60 중량%, 약 40중량% 내지 약 50 중량%, 또는 약 50중량% 내지 약 60중량%의 저밀도 에틸렌계 중합체를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 사일로 백의 실시형태는 제1 개방 단부와 제2 개방 단부 사이에 배치된 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 튜브를 포함할 수 있다. 실시형태들에서, 제1 영역은 제2 영역의 두께와 상이한 두께를 가질 수 있다. 따라서, 사일로 백의 두께는 "불균일"한 것으로 간주될 수 있다.
이론에 얽매임 없이, 본 명세서에 설명된 바와 같이 불균일한 두께를 갖는 사일로 백은 네킹에 더 강할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "네킹"은 사일로 백의 특정 영역에 불균형하게 국소화되는 비교적 많은 양의 변형률을 지칭할 수 있다. 네킹 영역은 필름에서 종 방향 박화를 갖는 영역을 더 지칭할 수 있다. 종 방향 박화는 15% 초과, 25% 초과, 50% 초과 또는 75% 초과의 국소화된 두께 감소를 갖는 영역을 지칭할 수 있다. 네킹 영역은 또한 15% 초과, 25% 초과, 50% 초과 또는 75% 초과의 국소화된 변형률을 갖는 필름의 영역을 지칭할 수 있다. 사일로 백에 네킹이 포함된 경우 파손된 것으로 간주될 수 있다.
본 개시내용의 실시형태들에 따르면, 불균일한 두께를 갖는 사일로 백은 균일한 두께를 갖는 사일로 백에 비해 파손에 더 강할 수 있다. 균일한 두께를 갖는 종래의 사일로 백의 경우, 변형률은 네킹으로 알려진 사일로 백의 특정 영역에서 불균형적으로 국소화될 수 있다. 예를 들어, 균일한 두께의 사일로 백이 곡물이나 사일리지로 채워지면 곡물의 무게로 인해 채워진 백이 변형될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, "사일로 백"은 대안적으로 "사일리지 백"으로 지칭될 수 있다. 사일로 백이 사일리지로 채워지면, 중력 하에서 곡물이 이동하면 일반적으로 사일로 백이 백의 상단 부분에서 늘어난다. 채워진 백이 변형됨에 따라, 균일한 두께를 갖는 사일로 백의 상단 부분에 변형률이 국소화되어, 네킹이 발생하여 사일로 백이 파손될 수 있다.
본 개시내용의 실시형태들에서, 불균일한 두께를 갖는 사일로 백은 국소화된 응력 또는 네킹에 대해 강할 수 있다. 본 명세서에 설명된 사일로 백의 실시형태에서, 제1 영역은 변형률에 더 민감할 수 있다. 이와 같이, 실시형태들에서, 변형률이 국소화되지 않고 네킹 및 후속 파손으로 이어지는 사일로 백을 강화하기 위해 제1 영역의 두께가 증가될 수 있다. 예를 들어, 사일로 백의 상단 영역의 두께를 늘리면 채워진 사일로 백의 상단에서 사일리지의 단면이 더 커져, 국소화된 박화의 경향을 줄이고 적재 용량을 개선할 수 있다. 백이 지면에 닿는 영역(백의 바닥 영역이라고도 함)은 백을 채울 때 곡물로 인해 압축 응력을 받을 수 있다. 이 영역의 두께를 줄이면 백 성능이 크게 변하지 않는다. 사일로 백 바닥의 파손 원인 중 하나에는 돌 및 기타 파편과 같은 물체에 의한 구멍이 포함될 수 있다. 그러나, 백 아래에 돌이나 날카로운 물체가 있는 경우 바닥 영역의 두께를 약 10%에서 약 20%까지 줄이면 성능에 큰 변화가 없을 수 있다. 더욱이, 제1 영역의 두께가 더 클 수록 개선된 크리프 저항성을 제공하고, 예를 들어 사일로 백이 장기간 보관될 수 있는 경우 백의 평탄화를 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시형태들에서, 제1 영역은 제2 영역의 두께와 상이한 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 제1 영역의 두께는 제2 영역의 두께보다 약 적어도 10% 더 클 수 있다. 다른 실시형태들에서, 제1 영역의 두께는 제2 영역의 두께보다 약 10% 내지 약 50% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 10% 내지 약 40% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 10% 내지 약 30% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 10% 내지 약 20% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 20% 내지 약 50% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 20% 내지 약 40% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 20% 내지 약 30% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 30% 내지 약 50% 더 크고, 제2 영역의 두께보다 약 30% 내지 약 40% 더 크거나, 제2 영역의 두께보다 약 40% 내지 약 50% 더 클 수 있다.
실시형태들에서, 불균일한 두께를 갖는 사일로 백은 국소화된 응력 또는 네킹에 강할 수 있다. 그러나, 제1 영역의 두께가 제2 영역의 두께보다 50% 초과 큰 경우, 사일리지로 채워질 때, 중력 하의 곡물 이동으로 인해 제1 영역이 제2 영역과 접촉하는 곳에서 스트레칭이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 영역의 스트레칭은 국소화된 응력 또는 네킹을 유발할 수 있다.
제1 영역은 사일로 백의 전체 표면적의 적어도 50%인 표면적을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 영역은 사일로 백의 전체 표면적의 적어도 65%, 75%, 85% 또는 95%인 표면적을 가질 수 있다. 실시형태들에서, 제2 영역은 사일로 백의 전체 표면적의 50% 미만인 표면적을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 제2 영역은 사일로 백의 전체 표면적의 35%, 25%, 15% 또는 5% 미만인 표면적을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 영역은 약 50 μm 내지 약 350 μm의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 영역은 약 50 μm 내지 약 300 μm, 50 μm 내지 약 250 μm, 약 50 μm 내지 약 200 μm, 약 50 μm 내지 약 150 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 약 100 μm 내지 약 300 μm, 약 100 μm 내지 약 250 μm, 약 100 μm 내지 약 200 μm, 약 100 μm 내지 약 150 μm, 약 150 μm 내지 약 300 μm, 약 150 μm 내지 약 250 μm, 약 150 μm 내지 약 200 μm, 약 200 μm 내지 약 300 μm, 약 200 μm 내지 약 250 μm, 또는 약 200 μm 내지 약 250 μm의 두께를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 제2 영역은 약 50 μm 내지 약 350 μm의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 제2 영역은 약 50 μm 내지 약 300 μm, 50 μm 내지 약 250 μm, 약 50 μm 내지 약 200 μm, 약 50 μm 내지 약 150 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 약 100 μm 내지 약 300 μm, 약 100 μm 내지 약 250 μm, 약 100 μm 내지 약 200 μm, 약 100 μm 내지 약 150 μm, 약 150 μm 내지 약 300 μm, 약 150 μm 내지 약 250 μm, 약 150 μm 내지 약 200 μm, 약 200 μm 내지 약 300 μm, 약 200 μm 내지 약 250 μm, 또는 약 200 μm 내지 약 250 μm의 두께를 가질 수 있다.
실시형태들에서, 제1 영역의 두께는 일정한 두께를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 영역은 제1 영역의 중간 지점으로부터 제2 영역의 중간 지점을 향해 점진적으로 감소하는 두께를 가질 수 있다. 실시형태에서, 제2 영역의 두께는 일정한 두께를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 영역은 제2 영역의 중간 지점으로부터 제1 영역의 중간 지점을 향해 점진적으로 증가하는 두께를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 응력이 가장 적은 영역의 두께를 감소시킴으로써 불균일한 두께를 갖는 사일로 백의 실시형태가 추가 재료를 필요로 하지 않으면서 네킹에 더 강하도록 할 수 있다. 실시형태들에서, 불균일한 두께를 갖는 사일로 백은 제1 영역 및 제2 영역의 합한 중량을 포함하는 "전체 중량"을 가질 수 있다. 균일한 두께를 갖는 사일로 백에 비해, 균일한 두께를 갖는 사일로 백의 중량은 불균일한 두께를 갖는 사일로 백의 전체 중량과 동일할 수 있다. 실시형태들에서, 불균일한 두께를 갖는 사일로 백은 약 50 μm 내지 약 350 μm의 전체 두께를 가질 수 있는 튜브를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "전체 두께"는 제1 영역 및 제2 영역 모두를 포함하는 전체 사일로 백의 평균 두께를 지칭한다. 다른 실시형태에서, 전체 두께는 약 50 μm 내지 약 250 μm, 약 50 μm 내지 약 150 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 약 100 μm 내지 약 350 μm, 약 100 μm 내지 약 250 μm, 약 100 μm 내지 약 150 μm, 약 200 μm 내지 약 350 μm, 약 200 μm 내지 약 250 μm, 또는 약 300 μm 내지 약 350 μm일 수 있다.
사일로 백의 실시형태를 생산하는 다양한 방법은 당업자에게 친숙할 것이다. 이제 불균일한 두께를 갖는 다양한 사일로 백을 제조하는 공정의 다양한 실시형태를 상세히 참조할 것이다.
하나 이상의 실시형태에서, 사일로 백을 제조하는 방법은 블로운 필름 버블을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 블로운 필름 버블은 다층 블로운 필름 버블 일 수 있다. 또한, 이 실시형태에 따르면, 다층 블로운 필름 버블은 적어도 2개의 층을 포함할 수 있고, 적어도 2개의 층은 서로 접착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 적어도 2개의 층 각각은 본 개시내용에서 이전에 기재된 바와 같이 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체, 저밀도 에틸렌계 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 공정의 버블 크기는 대략 300 피트(ft.)(대략 91.44 미터)의 길이로 블로잉될 수 있다. 다른 실시형태에서, 기포 크기는 약 50 피트 내지 약 300 피트, 약 50 피트 내지 약 250 피트, 약 50 피트 내지 약 200 피트, 약 50 피트 내지 약 150 피트, 약 50 피트 내지 약 100 피트, 약 100 피트 내지 약 300 피트, 약 100 피트 내지 약 250 피트, 약 100 피트 내지 약 200 피트, 약 100 피트 내지 약 150 피트, 약 150 피트 내지 약 300 피트, 약 150 피트 내지 약 250 피트, 약 150 피트 내지 약 200 피트, 약 200 피트 내지 약 300 피트, 약 200 피트 내지 약 250 피트, 또는 약 250 피트 내지 약 300 피트의 길이로 블로잉될 수 있다.
블로운 필름 공정의 실시형태 동안, 압출기 다이로부터 압출된 필름이 형성(블로운)되고, 타워를 닙으로 끌어올릴 수 있다. 그 후 필름은 코어에 감길 수 있다. 필름이 코어에 감기기 전에, 필름의 끝 부분을 절단하고, 접는 장비를 사용하여 접을 수 있다. 이것은 필름의 층을 분리하기 어렵게 만들고, 이는 농업 분야, 일반적으로 또는 사일리지 백 용도에 중요할 수 있다.
추가 실시형태에서, 블로운 필름 버블은 길이 대 직경("L/D") 비율이 30 대 1인 블로운 필름 압출 라인을 통해 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 압출 라인은 약 1 내지 약 5, 약 1 내지 약 3, 약 2 내지 약 5, 또는 약 2 내지 약 3의 블로우 업 비율(blow up ratio)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 압출 라인은 내부 버블 냉각을 갖는 다이를 이용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다이 갭은 약 1 밀리미터(mm) 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 5 mm, 또는 약 2 mm 내지 약 3 mm일 수 있다. 일부 실시형태에서, 다이를 통해 다층 층 블로운 필름 버블을 압출하는 것은 압출된 필름의 두께 분포를 본질적으로 변경하도록 다이 설계를 변경하는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다이를 통해 다층 층 블로운 필름 버블을 압출하는 것은 다이의 중심을 오프셋하는 것을 포함한다. 실시형태들에서, 다이의 중심을 오프셋하면 필름이 다이를 통해 압출될 때 필름이 불균일한 두께를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 압출 라인은 필름 두께 게이지 스캐너를 이용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 압출 공정 동안, 필름 두께는 약 50 μm 내지 약 350 μm로 유지될 수 있다. 다른 실시형태에서, 필름 두께는 약 50 μm 내지 약 300 μm, 50 μm 내지 약 250 μm, 약 50 μm 내지 약 200 μm, 약 50 μm 내지 약 150 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 약 100 μm 내지 약 300 μm, 약 100 μm 내지 약 250 μm, 약 100 μm 내지 약 200 μm, 약 100 μm 내지 약 150 μm, 약 150 μm 내지 약 300 μm, 약 150 μm 내지 약 250 μm, 약 150 μm 내지 약 200 μm, 약 200 μm 내지 약 300 μm, 약 200 μm 내지 약 250 μm, 또는 약 200 μm 내지 약 250 μm일 수 있다.
일부 실시형태에서, 서리 라인 높이는 약 25 인치 내지 약 40 인치, 약 25 인치 내지 약 35 인치, 약 25 인치 내지 약 35 인치, 약 25 인치 내지 약 30 인치, 약 30 인치 내지 약 40 인치, 약 30 인치 내지 약 35 인치, 또는 약 35 인치 내지 약 40 인치일 수 있다.
일부 실시형태에서, 다층 층 블로운 필름 버블 단계의 형성은 350 내지 500℉, 또는 375 내지 475℉의 온도에서 발생할 수 있다. 출력 속도는 약 5 lb/hr/in 내지 약 25 lb/hr/in, 약 5 lb/hr/in 내지 약 20 lb/hr/in, 약 5 lb/hr/in 내지 약 15 lb/hr/in, 약 5 lb/hr/in 내지 약 10 lb/hr/in, 약 10 lb/hr/in 내지 약 25 lb/hr/in, 약 10 lb/hr/in 내지 약 20 lb/hr/in, 약 10 lb/hr/in 내지 약 15 lb/hr/in, 약 15 lb/hr/in 내지 약 25 lb/hr/in, 약 15 lb/hr/in 내지 약 20 lb/hr/in, or 약 20 lb/hr/in 내지 약 25 lb/hr/in일 수 있다.
다른 실시형태에서, 다층 사일로 백을 제조하는 공정은 다층 사일로 백의 표면의 적어도 일부 상에 제2 필름을 적층하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 실시형태들에서, 제2 필름은 사일로 백이 불균일한 두께를 갖도록 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 불균일한 두께를 갖는 전술한 사일로 백 중 하나 이상이 저장 용액 용도로 사용될 수 있다. 추가 실시형태에서, 불균일한 두께를 갖는 상기 사일로 백 중 하나 이상이 농업 분야에서 사용될 수 있다.
시험 방법
시험 방법은 하기를 포함한다:
용융 지수(I 2 )
용융 지수(I2)를 시험하기 위해, 에틸렌계 중합체 샘플을 2.16 kg에서 190℃에서 ASTM D1238에 따라 측정한다. 값은 g/10분으로 보고되며, 이는 10분당 용출된 그램에 해당한다. 프로필렌계 중합체는 2.16 kg에서 230℃에서 ASTM D1238에 따라 측정한다.
밀도
밀도를 시험하기 위해, ASTM D4703에 따라 샘플을 준비하고 측정하고, 그램/입방 센티미터(g/cc 또는 g/cm3)로 보고한다. 측정은 ASTM D792, 방법 B를 사용하여 샘플 압축 후 1시간 이내에 이루어진다.
ASTM D1922 MD(기계 방향) 및 CD(교차 방향) Elmendorf 인열 타입 B
Elmendorf 인열 시험은 Elmendorf-타입 인열 시험기를 사용하여, 인열이 시작된 후 지정된 길이의 플라스틱 필름 또는 비 강성 시트를 통해 인열을 전파하는 평균 힘을 결정한다.
시험할 샘플로부터 필름을 생산한 후, ASTM 표준에 따라 필름을 23℃(+/- 2℃) 및 50% R.H(+/- 5)에서 적어도 40시간 컨디셔닝하였다. 표준 시험 조건은 ASTM 표준에 따라 23℃(+/- 2℃) 및 50% R.H(+/- 5)였다.
정밀하게 보정된 진자 장치를 사용하여, 필름 또는 시트 시편 전체에 인열을 전파하는 데 필요한 힘(그램)을 측정하였다. 시험에서, 중력에 의해 작용하는 진자는 호를 통해 회전하여 미리 절단된 슬릿에서 시편을 인열시킨다. 시편은 진자에 의해 한쪽에 고정되고, 다른 한쪽에 고정 부재에 의해 고정되었다. 진자에 의한 에너지 손실은 포인터 또는 전자 눈금으로 표시되었다. 눈금 표시는 시편을 인열시키는 데 필요한 힘의 함수였다.
Elmendorf 인열 시험에 사용된 샘플 시편 형상은 ASTM D1922에 명시된 바와 같이 '일정 반경 형상'이었다. 시험은 전형적으로 필름 MD 및 CD 방향 둘 다에서 절단된 시편에 대해 수행된다. 시험 전에, 필름 시편 두께는 샘플 중앙에서 측정하였다. 필름 방향당 총 15개의 시편이 시험되었으며, 평균 인열 강도 및 평균 두께가 보고되었다. 평균 인열 강도를 평균 두께로 표준화하였다.
ASTM D882 MD 및 CD, 1% 및 2% 시컨트 모듈러스(Secant Modulus)
필름 MD(기계 방향) 및 CD(교차 방향) 시컨트 모듈러스는 ASTM D882에 따라 결정하였다. 보고된 시컨트 모듈러스 값은 5회 측정의 평균이었다.
천공 강도
천공 시험은 표준 낮은 비율, 단일 시험 속도에서 프로브의 침투에 대한 필름의 저항을 결정한다. 천공 시험 방법은 ASTM D5748을 기반으로 한다. 필름 생산 후, ASTM 표준에 따라 필름을 23℃(+/- 2℃) 및 50% R.H(+/- 5)에서 적어도 40시간 컨디셔닝하였다. 표준 시험 조건은 ASTM 표준에 따라 23℃(+/- 2℃) 및 50% R.H(+/- 5)이다. 인장 시험기로 천공을 측정하였다. 정사각형 시편을 시트로부터 "6인치 x 6인치" 크기로 절단하였다. 시편을 "4인치 직경" 원형 시편 홀더에 고정하고, 천공 프로브를 10인치/분의 크로스 헤드 속도로, 고정된 필름의 중앙으로 밀어 넣었다. 내부 시험 방법은 1회의 변형과 함께 ASTM D5748을 따른다. 사용된 프로브는 "0.25인치" 지지 막대에 있는 "0.5인치 직경" 연마된 강철 볼이라는 점에서 ASTM D5748 방법에서 벗어났다(D5748에 지정된, 직경 0.75인치 배 모양의 프로브가 아님).
시험 고정부의 손상을 방지하기 위해 "7.7인치"의 최대 이동 길이가 있었다. 게이지 길이가 없었으며; 시험 전에, 프로브는 가능한한 가깝지만 시편에 닿지 않았다. 시편 중앙에서 단일 두께 측정이 이루어졌다. 각 시편에 대해, 최대 힘, 파단 힘, 침투 거리 및 파단 에너지를 결정하였다. 총 5개의 시편을 시험하여, 평균 천공 값을 결정하였다. 천공 프로브는 각 시편 후에 "킴-와이프(Kim-wipe)"를 사용하여 청소했다.
ASTM D882 MD 및 CD, 파단 응력, 피크 부하, 파단 변형률, 항복 변형률, 항복 응력
필름 MD(기계 방향) 및 CD(교차 방향) 인장 특성: 파단 응력, 피크 부하, 파단 및 항복 변형률, 항복 응력은 ASTM D882에 따라 결정하였다. 보고된 인장 특성은 5회 측정의 평균이었다.
실시예
하기 실시예는 본 개시내용의 특징을 예시하지만, 본 개시내용의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 하기 실험은 본원에 기재된 사일로 백의 실시형태의 성능을 분석하였다.
3D 시뮬레이션을 사용하여 균일한 두께를 갖는 곡물-충전된 사일로 백과 비교하여, 불균일한 두께를 갖는 곡물-충전된 사일로 백의 실시형태의 변형을 시험하였다. 시뮬레이션은 Abaqus Unified FEA Explicit(Dassault Systemes®의 Simulia™ 제품)을 사용하여 모델링하였다.
사일로 백은 12 피트(대략 3.65 m) 직경과 3 피트(대략 0.91 m) 길이의 사일로 백으로 시뮬레이션되었으며, 백 부피의 대략 95%가 견고한 바닥위에서 곡물로 채워졌다(위에 설명된 특성을 가짐). 하기 실시예를 위해 모델링된 필름은 7개의 층 및 하기 조성을 가졌다: 0.919 g/cc의 밀도 및 0.53 g/10분의 용융 지수를 갖는 45 중량%의 LLDPE 수지 블렌드; 및 0.92 g/cc의 밀도 및 0.25 g/10분의 용융 지수를 갖는 55 중량%의 LDPE 수지. 모델에 사용된 블로운 필름 특성은 표 1~3에 제공된다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
상기 설명된 특성을 갖는 필름은 30/1 L/D 비율의 배럴; 배리어 나사 및 알파인 에어 링의 그루브-공급 피드 섹션이 장착된 알파인 압출기를 통해 생산되었다. 압출 라인에는 내부 버블 냉각 기능이 있는 250 mm 다이가 있다. 압출 라인에는 필름 두께 게이지 스캐너도 있다. 필름 제조 조건은 하기와 같다: 9.0 mil 필름 두께; 블로우-업 비율(BUR) 2.39; 다이 갭 2 mm; 시간당 대략 400 lbs.의 출력 속도 및 약 450도 화씨 중합체 용융 온도에서 서리선 높이(FLH) 34인치.
시뮬레이션을 사용하여 사일로 백에 곡물을 채운 후 각 사일로 백의 두께 감소 및 변형 장을 관찰하였다. Mohr-Coulomb 모델을 사용하여 준 정적하중 하에서 중력으로 인한 백의 곡물 흐름을 시뮬레이션하였다. 곡물과 백, 백과 견고한 바닥 사이의 접촉은 "일반 접촉" 상호작용 매개변수를 사용하여 모델링하였다. Mohr-Coulomb 모델의 경우, 사용된 매개변수는 응집 거동이 낮은 일반 입상 재료와 관련이 있다.
실시예 1 ― 균일한 두께의 사일로 백 설계(대조군 케이스)
실시예 1에서, 샘플 1은 230 μm의 균일한 백 두께를 갖는 사일로 백이었다. 샘플 1의 사일로 백 재료 특성 및 곡물 특성은 표 1~3에 설명된 매개변수에 따라 모델링하였다.
변형 후 샘플 1의 최종 두께 및 변형 장이 각각 도 2b 내지 도 2c에 도시되어 있다. 도 2b는 4개의 하위-영역(두께가 약 221 μm인 영역 211, 두께가 약 213 μm인 영역 221, 두께가 약 137 μm인 영역 231 및 241)에 대한 변형 후 샘플 1의 두께를 보여준다. 두께 감소 결과는 표 4에 요약되어 있다:
Figure pct00004
표 4에 제시된 결과에 나타난 바와 같이, 변형 후 샘플 1은 영역 231 및 241에서 초기 두께의 대략 40% 두께 감소를 보여주었다.
샘플 1의 변형 장은 도 3c에 도시된 바와 같이 변형 후 관찰되었다. 샘플 1에 대한 변형 장 결과는 표 5에 제공된다:
Figure pct00005
도 2c 및 표 5에 도시된 바와 같이, 샘플 1의 변형 후 백에 대한 최대 변형률은 대략 52%(영역 281)였다. 이와 같이, 샘플 1의 변형된 백에서 네킹이 관찰되었으며, 이는 변형 이전에 원래 230 μm의 균일한 두께를 가졌다.
실시예 2 ―14%의 일정한 두께 차이를 갖는 불균일 두께 사일로 백 디자인
실시예 1에서, 본원에 기재된 실시형태에 따라 불균일한 두께를 갖는 사일로 백이 모델링되었다(샘플 2). 샘플 2의 사일로 백 재료 특성 및 곡물 특성은 위에 설명된 매개변수와 표 1~3에 따라 모델링되었다. 샘플 2의 전체 질량은 샘플 1과 동일했다.
도 3a는 곡물로 채워지기 전 샘플 2(두께가 불균일한 사일로 백)를 보여준다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 샘플 1의 제1 영역(301)의 두께는 약 240 μm이고, 샘플 1의 제2 영역(302)의 두께는 약 210 μm이었다. 전반적으로, 제1 영역(301)과 제2 영역(302) 사이에 대략 14%의 두께 차이가 있었다.
변형 후 샘플 2의 최종 두께가 도 3b에 도시되어 있다. 도 3b는 7개의 하위 영역에 대한 변형 후 샘플 2의 두께를 보여준다. 두께 감소 결과는 표 6에 요약되어 있다:
Figure pct00006
표 6에 제시된 결과에 나타난 바와 같이, 변형 후 샘플 2는 영역 301에 대한 초기 두께의 대략 22%의 최대 두께 감소를 나타냈다. 따라서, 두께 감소가 30% 미만이었기 때문에 샘플 2에서는 파손이 관찰되지 않았다.
실시예 3 ― 31.5%의 일정한 두께 차이를 갖는 불균일 두께 사일로 백 디자인
실시예 3에서, 본 명세서에 기재된 실시형태들에 따라 불균일한 두께를 갖는 사일로 백이 모델링되었다(샘플 3). 샘플 3의 사일로 백 재료 특성 및 곡물 특성은 위에 설명된 매개변수와 표 1~3에 따라 모델링되었다. 샘플 3의 전체 질량은 샘플 1과 동일했다.
도 4a는 곡물로 채워지기 전 샘플 3(두께가 불균일한 사일로 백)을 보여준다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 샘플 3의 제1 영역(401)의 두께는 약 250 마이크로미터(μm)이고, 샘플 1의 제2 영역(402)의 두께는 약 193 μm이었다. 전반적으로, 제1 영역(401)과 제2 영역(402) 사이에 대략 31.5%의 두께 차이가 있었다.
변형 후 샘플 3의 최종 두께가 도 4b에 도시되어 있다. 도 4b는 6개의 하위 영역에 대한 변형 후 샘플 3의 두께를 보여준다. 두께 감소 결과는 표 7에 요약되어 있다:
Figure pct00007
표 4에 제시된 결과에 나타난 바와 같이, 변형 후 샘플 3은 영역 401의 초기 두께의 대략 9%의 최대 두께 감소를 가졌다.
샘플 3의 변형 장은 도 4c에 도시된 바와 같이 변형 후 관찰되었다. 변형 장 결과는 표 8에 제공된다:
Figure pct00008
도 4c 및 표 8에 도시된 바와 같이, 샘플 3의 변형 후 백에 대한 최대 변형률은 대략 12%(영역 481)이고, 최소 변형률은 대략 4.3%(영역 462)였다. 이와 같이, 샘플 3의 변형된 사일로 백에서는 네킹이 관찰되지 않았다.
실시예 4 ― 36%의 가변 두께 차이를 갖는 불균일 두께 사일로 백 디자인
실시예 4에서, 본 명세서에 기재된 실시형태들에 따라 불균일한 두께를 갖는 사일로 백이 모델링되었다(샘플 4). 샘플 4의 사일로 백 재료 특성 및 곡물 특성은 위에 설명된 매개변수와 표 1~3에 따라 모델링되었다. 샘플 4의 전체 질량은 샘플 1과 동일했다.
도 5a는 곡물로 채워지기 전 샘플 4(두께가 불균일한 사일로 백)를 보여준다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 샘플 4의 두께는 제1 영역(501)에서 제10 영역(510)으로 감소한다. 변형 전에, 샘플 4의 제1 영역(501)의 두께는 약 260 μm이고, 샘플 4의 제10 영역(310)의 두께는 약 190 μm이었다. 전반적으로, 제1 영역(501)과 제10 영역(510) 사이에 대략 36%의 두께 차이가 있었다.
변형 후 샘플 4의 최종 두께가 도 5b에 도시되어 있다. 도 5b는 13개의 하위 영역에 대한 변형 후 샘플 4의 두께를 보여준다. 두께 감소 결과는 표 9에 요약되어 있다:
Figure pct00009
표 9에 제시된 결과에 나타난 바와 같이, 변형 후 샘플 4는 영역 533에서 초기 두께의 대략 13%의 두께 감소를 보여주었다.
실시예 5 ― 6.3%의 일정한 두께 차이를 갖는 불균일 두께 사일로 백 디자인
실시예 5에서, 본 명세서에 기재된 실시형태들에 따라 불균일한 두께를 갖는 사일로 백이 모델링되었다(샘플 5). 샘플 5의 사일로 백 재료 특성 및 곡물 특성은 위에 설명된 매개변수와 표 1~3에 따라 모델링되었다. 샘플 5의 전체 질량은 샘플 1과 동일했다.
도 6a는 곡물로 채워지기 전 샘플 5(두께가 불균일한 사일로 백)를 보여준다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 샘플 1의 제1 영역(601)의 두께는 약 235 μm이고, 샘플 1의 제2 영역(602)의 두께는 약 220 μm이었다. 전반적으로, 제1 영역(601)과 제2 영역(602) 사이에 대략 6.3%의 두께 차이가 있었다.
변형 후 샘플 5의 최종 두께가 도 6b에 도시되어 있다. 도 6b는 6개의 하위 영역에 대한 변형 후 샘플 5의 두께를 보여준다. 두께 감소 결과는 표 10에 요약되어 있다:
Figure pct00010
표 10에 제시된 결과에 나타난 바와 같이, 변형 후 샘플 5는 영역 611에서 초기 두께의 대략 33%의 두께 감소를 보여주었다.
실시예 6 ― 45%의 일정한 두께 차이를 갖는 불균일 두께 사일로 백 디자인
실시예 6에서, 본 명세서에 기재된 실시형태들에 따라 불균일한 두께를 갖는 사일로 백이 모델링되었다(샘플 6). 샘플 6의 사일로 백 재료 특성 및 곡물 특성은 위에 설명된 매개변수와 표 1~3에 따라 모델링되었다. 샘플 6의 전체 질량은 샘플 1과 동일했다.
도 7a는 곡물로 채워지기 전 샘플 2(두께가 불균일한 사일로 백)를 보여준다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 샘플 6의 제1 영역(701)의 두께는 약 258 μm이고, 샘플 6의 제2 영역(302)의 두께는 약 177 μm이었다.
변형 후 샘플 6의 최종 두께가 도 7b에 도시되어 있다. 도 7b는 4개의 하위 영역에 대한 변형 후 샘플 6의 두께를 보여주는, 모델링된 사일로 백의 절반도이다. 두께 감소 결과는 표 11에 요약되어 있다:
Figure pct00011
표 11에 제시된 결과에 나타난 바와 같이, 변형 후 샘플 6은 영역 712에서 초기 두께의 대략 47%의 두께 감소를 보여주었다.
실시예 7 ― 샘플 1~6에 대한 두께 감소 비교
샘플 1~6의 비교를 위해, 표 12는 실시예 1~6에 설명된 두께 감소 결과의 요약을 제공한다.
Figure pct00012
표 12에 나타낸 바와 같이, 변형 후, 균일한 두께를 갖는 샘플 1은 대략 40%의 두께 감소와 함께 심한 네킹으로 인한 파손을 보였다. 본 개시내용에서 앞서 언급한 바와 같이, 대략 30% 초과의 두께 감소를 갖는 사일로 백은 인열 및 천공 파손을 초래할 수 있다. 일반적으로, 불균일한 두께를 갖는 사일로 백(샘플 1 내지 5)이 균일한 두께를 갖는 사일로 백(샘플 1)보다 일반적으로 두께 감소가 더 적은 것으로 관찰되었다. 그러나, 샘플 5 및 6에서 관찰된 바와 같이, 제1 영역(일정한 두께를 가짐)과 제2 영역(일정한 두께를 가짐) 사이의 두께 차이가 대략 10% 미만(샘플 5) 또는 40% 초과(샘플 6)인 경우, 사일로 백이 네킹, 인열 및 천공 파손에 취약해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태를 나타내는 샘플 2~4는 비교적 두께 감소가 적은 사일로 백을 제공한다. 이와 같이, 본 개시내용의 실시예는 개선된 크리프 성능 또는 개선된 하중지지 성능을 제공할 수 있으며, 이는 다양한 용도에서의 기능에 중요할 수 있다.
실시예 8 ― 샘플 1 및 샘플 3에 대해 관찰된 변형 장 비교
샘플 1과 3을 비교하기 위해, 표 13은 실시예 1 및 3에 설명된 변형 장 결과의 요약을 제공한다.
Figure pct00013
샘플 1 및 3에 대한 변형 장에 나타난 바와 같이, 균일한 두께를 갖는 사일로 백(샘플 1)은 불균일한 두께를 갖는 사일로 백인 샘플 3에 비해 네킹 및 더 높은 변형률을 가졌다. 또한, 두 샘플의 전체 질량이 동일하더라도, 불균일한 두께를 갖는 사일로 백(샘플 3)이 균일한 두께를 갖는 사일로 백(샘플 1)에 비해 성능이 향상되었다. 이와 같이, 본 개시내용의 실시형태는 추가의 재료를 요구하지 않으면서 균일한 두께를 갖는 종래의 사일로 백에 비해 향상된 강도를 갖는 사일로 백을 제공할 수 있다.
첨부된 청구범위에 정의된 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 변형 및 변경이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용의 일부 양태가 본원에서 바람직하거나 특히 유리한 것으로 확인되었지만, 본 개시내용이 반드시 이러한 양태들로 제한되는 것은 아니라는 것이 고려된다.

Claims (15)

  1. 하기를 포함하는 다층 사일로 백으로서:
    적어도 2개의 층을 포함하는 튜브로서, 제1 개방 단부, 제2 개방 단부, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 제1 영역, 및 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 제2 영역을 갖는, 튜브를 포함하고,
    적어도 2개의 층 각각은 ASTM D792에 따라 측정할 때 0.90 g/cc 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 ASTM D1238에 따라 측정할 때 0.1 내지 6.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체, 0.917 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 2.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 저밀도 에틸렌계 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하며;
    상기 제1 영역은 제2 영역의 두께보다 적어도 10% 더 큰 두께를 가지고;
    상기 제1 영역은 다층 사일로 백의 전체 표면적의 적어도 65%인 표면적을 가지며; 그리고
    상기 튜브의 전체 두께는 50 마이크로미터(μm) 내지 350 μm인, 다층 사일로 백.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼성중합체는 선형 저밀도 에틸렌계 중합체인, 다층 사일로 백.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 두께보다 10% 내지 40% 더 큰 두께를 갖는, 다층 사일로 백.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역의 두께는 50 μm 내지 350 μm인, 다층 사일로 백.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영역의 두께는 50 μm 내지 350 μm인, 다층 사일로 백.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다층 사일로 백은 적어도 10 중량% 저밀도 에틸렌계 중합체를 포함하는, 다층 사일로 백.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다층 사일로 백은 10 중량% 내지 60 중량% 저밀도 에틸렌계 중합체를 포함하는, 다층 사일로 백.
  8. 제2항에 있어서, 적어도 40 중량% 선형 저밀도 에틸렌계 중합체를 포함하는, 다층 사일로 백.
  9. 제2항에 있어서, 상기 다층 사일로 백은 40 중량% 내지 95 중량% 선형 저밀도 에틸렌계 중합체를 포함하는, 다층 사일로 백.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 다층 사일로 백을 사용하는 방법으로서, 상기 다층 사일로 백을 채움으로써 제1 영역의 두께가 15% 미만 감소하는, 방법.
  11. 다층 사일로 백의 제조 방법으로서:
    다층 층 블로운 필름 버블을 형성하는 단계로서, 상기 다층 층 블로운 필름 버블이 적어도 2개의 층들을 포함하고,
    적어도 2개의 층 각각이 0.90 g/cc 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 6.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체, 0.917 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 2.0 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 저밀도 에틸렌계 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 단계;
    다층 블로운 필름 버블을 절단하여 다층 사일로 백을 형성하는 단계로서, 상기 다층 사일로 백은 제1 개방 단부, 제2 개방 단부, 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 튜브를 포함하는 단계를 포함하고
    상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 두께보다 적어도 10% 더 큰 두께를 가지고;
    상기 제1 영역은 다층 사일로 백의 전체 표면적의 65%인 표면적을 가지며; 그리고
    상기 튜브의 전체 두께는 50 μm 내지 350 μm인, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 다층 블로운 필름 튜브를 형성하는 단계는 다이를 통해 다층 층 블로운 필름 버블을 압출하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 다이를 통해 다층 층 블로운 필름 버블을 압출하는 단계는 다이의 중심을 오프셋하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 사일로 백의 표면의 적어도 일부 상에 제2 필름을 적층하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 사일로 백을 접는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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