KR20220168541A - 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물, 이로부터 형성된 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 필름, 및 이를 함유하는 다층 구조체 - Google Patents
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물, 이로부터 형성된 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 필름, 및 이를 함유하는 다층 구조체 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH) 수지 조성물, 이로부터 형성된 EVOH 필름, 및 이를 포함하는 다층 구조체에 관한다. 상기 EVOH 수지 조성물의 표면의 코어 공극 부피(Vvc)는 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만이거나; 이의 표면 기둥 높이(Sxp)는 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만이다. 본 발명은 처리 동안 토크 출력을 저감하고, EVOH의 표면에서 생성된 정전기로 인한 미립자 분말의 표면 상의 흡착을 저감하며, 우수한 필름 두께의 균일성을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH) 수지 조성물에 관한다. 상기 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물은 높은 표면 균일도를 가지고, 특히 이의 표면의 코어 공극 부피(Vvc)는 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만이거나, 이의 표면 기둥 높이(Sxp)는 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만이다. 본 발명은 또한 상기 EVOH 수지 조성물로부터 형성된 필름과 상기 EVOH 수지 조성물을 함유하는 다층 구조체를 개시한다.
EVOH 수지는 부패성(perishable) 제품을 보존하기 위한 적층체에서 폭넓게 사용된다. 예를 들어, EVOH 수지 및 적층체는 보통 식품 포장 산업, 의료 기기 및 공급 산업, 제약 산업, 전자제품 산업, 및 농약 산업에서 사용된다. EVOH 수지는 보통 적층체 내에서 별개의 층으로 도입되어 산소-차단(oxygen-barrier)층으로서 작용한다.
종래의 EVOH 수지로 만들어진 EVOH 펠릿은 큰 표면 조도와 높은 펠릿 사이의 마찰 저항(friction)을 가져서, EVOH 처리 동안 극도로 높은 토크(torque)를 초래한다. 과거에는 EVOH의 가공성이 윤활제를 첨가함으로써 조절되었으나, 추가의 개선이 여전히 필요하다.
처리 동안 토크 출력을 저감하고 높은 표면 균일도를 가질 수 있는 EVOH 수지를 위한 연속적 수요의 관점이다.
본 발명은 높은 표면 균일도를 가지는 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH) 수지 조성물에 관하고, 상기 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물은 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지를 포함하며, 예를 들어 이의 표면의 코어 공극 부피(VVc)는 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만이거나, 이의 표면 기둥 높이(Sxp)는 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만이다. EVOH 수지 조성물은 입자(들), 필름(들), 섬유(들) 등의 형태일 수 있다. EVOH 수지 조성물은 필름 또는 다층 구조체를 준비하는데 사용될 수 있다. 본 발명자는 EVOH 펠릿의 표면 거칠기를 조절함으로써, EVOH 처리 동안의 토크 출력을 저감하는 것, EVOH의 표면에서 생성된 정전기로 인한 EVOH 표면 상의 미립자 분말의 흡착을 저감하는 것, 그리고 필름 형성 동안의 생성되는 기포 수를 저감시키는 것과 필름 형성 후 필름 두께의 균일성을 개선하는 것이 가능함을 발견했다.
추가로 또는 대체로, EVOH 수지 조성물의 표면의 최대 선 높이 거칠기(Rz)는 약 0.01 내지 약 9.5 ㎛다.
본 발명의 다른 관점에서, EVOH 수지 조성물(또는 이의 펠릿)이 제공되고, 이의 수분 함량은 1% 미만이다. 예를 들어, 본 발명의 EVOH 수지 조성물의 표면의 코어 공극 부피는 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 40 ㎛3/㎛2 미만이고 이의 수분 함량은 1% 미만이며; 또는 본 발명의 EVOH 수지 조성물의 표면 기둥 높이(Sxp)는 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만이고 이의 수분 함량은 1% 미만이다. EVOH 펠릿의 표면 거칠기와 수분 함량을 특정 범위 내로 조절하는 것이 압출기에서 토크 및 표면 정전기를 저감시킬 수 있음이 예상외로 밝혀졌다. 예를 들어, EVOH 수지 조성물의 표면 정전 전압은 6 kV 미만일 수 있다. 본 발명의 EVOH 수지 조성물은 막 및 이로부터 형성된 다층 구조체에서의 기포의 형성을 개선할 수 있다.
추가로 또는 대체로, EVOH 수지 조성물 내의 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지는 99.5 몰% 이상의 비누화도를 가질 수 있다. EVOH 수지 조성물 내의 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지는 약 20 내지 약 48 몰%의 에틸렌 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체의 에틸렌 함량은 약 25 내지 약 45 몰%일 수 있다. EVOH 수지 조성물은 상이한 에틸렌 함량을 가지는 2개 이상의 EVOH로 형성될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에 따르면, 상기 다층 구조체는: (a) 전술한 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지로 형성된 적어도 하나의 층; (b) 적어도 하나의 중합체층; 및 (c) 적어도 하나의 접착층을 포함한다. 상기 중합체층은 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌층, 폴리에틸렌이 그래프트된 무수말레인산층, 폴리프로필렌층 및 나일론층으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 접착층은 결합층(tie layer)이다.
이제 본 기술의 구현이 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명에 따라 적용된 코어 공극 부피의 예시를 나타내는 도해고;
도 2는 본 발명에 따라 적용된 기둥 높이의 예시를 나타내는 도해다.
본 발명의 다양한 측면은 도면에 나타낸 배열, 수단 및 특징으로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 적용된 코어 공극 부피의 예시를 나타내는 도해고;
도 2는 본 발명에 따라 적용된 기둥 높이의 예시를 나타내는 도해다.
본 발명의 다양한 측면은 도면에 나타낸 배열, 수단 및 특징으로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH) 수지 조성물에 관한다. 상기 EVOH 수지 조성물은 우수한 표면 특성을 가지고, 특히 표면의 코어 공극 부피(Vvc)는 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만이거나; 표면의 기둥 높이(Sxp)는 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만이다. EVOH 수지는 필름 또는 다층 구조체를 준비하는데 사용될 수 있다. 본 발명자는 EVOH 펠릿의 표면 거칠기를 조절함으로써, EVOH 처리 동안의 토크 출력을 저감하는 것, 및 EVOH의 표면에서 생성된 정전기로 인한 EVOH 표면 상의 미립자 분말의 흡착을 저감하는 것이 가능함을 발견했다.
코어 공극 부피(Vvc)는 하중 면적 비율 p%에서의 공극 부피와 하중 면적 비율 q%에서의 공극 부피 사이의 차이를 의미하고, 이의 정의는 ISO 25178:2012에 따른다. 나아가, 코어 부위의 크기, 돌출파 마루(protruding wave crust), 및 돌출파 골(protruding wave trough) 또한 부피 파라미터로 정량화될 수 있다. 도 1에 나타낸 것처럼, Vmp는 돌출파 마루의 부피를 나타내고, Vmc는 코어 부위의 부피를 나타내며, Vvc는 코어 공간의 부피를 나타내고, 그리고 Vvv는 돌출파 골의 하중 면적 비율을 나타낸다. 도 1에 나타낸 예시에서, 10% 및 80%가 프리셋(preset)에 명시되어 있다. Vvc는, 예를 들어, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 45 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 40 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 35 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 30 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 25 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 20 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 15 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 10 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 5 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 1 ㎛3/㎛2 미만, 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 0.1 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 45 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 40 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 35 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 30 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 25 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 20 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 15 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 10 ㎛3/㎛2 미만, 1 ㎛3/㎛2 초과 및 5 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 45 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 40 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 35 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 30 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 25 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 20 ㎛3/㎛2 미만, 10 ㎛3/㎛2 초과 및 15 ㎛3/㎛2 미만, 30 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만, 30 ㎛3/㎛2 초과 및 45 ㎛3/㎛2 미만, 30 ㎛3/㎛2 초과 및 40 ㎛3/㎛2 미만, 또는 30 ㎛3/㎛2 초과 및 35 ㎛3/㎛2 미만일 수 있다.
기둥 높이(Sxp)는 하중 면적 비율 p% 및 하중 면적 비율 q% 사이에서의 높이 차이를 의미하고, 이의 정의는 ISO 25178:2012에 따른다. 나아가, Sxp는 하중 곡선을 사용하여 계산된다. 도 2에 나타낸 것처럼, Sxp는 평균 표면과 표면에서 특히 높은 피크를 제거한 후의 표면의 피크 사이의 높이 차이를 나타낸다. 도 2의 예시는 프리셋에서의 2.5%의 하중 면적 비율 및 50%의 하중 면적 비율 사이의 높이 차이를 나타낸다. Sxp는, 예를 들어, 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 7.0 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 5.0 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 3.0 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 1.0 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.9 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.7 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.5 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.3 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.1 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.09 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.07 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.05 ㎛ 미만, 0.010 ㎛ 초과 및 0.03 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 7.0 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 5.0 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 3.0 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 1.0 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 0.9 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 0.7 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 0.5 ㎛ 미만, 0.1 ㎛ 초과 및 0.3 ㎛ 미만, 1.0 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만, 1.0 ㎛ 초과 및 7.0 ㎛ 미만, 1.0 ㎛ 초과 및 5.0 ㎛ 미만, 또는 1.0 ㎛ 초과 및 3.0 ㎛ 미만일 수 있다.
일 측면에서, 본 발명은 EVOH 수지 조성물을 제공한다. 상기 EVOH 수지 조성물은 펠릿(들), 필름(들), 섬유(들) 등의 형태일 수 있다. 본원에서 언급되는 EVOH 펠릿은 펠릿화(pelletization) 후 EVOH 수지 조성물의 하나 이상의 펠릿의 형태 및/또는 모양을 의미한다. 펠릿화되어 하나 이상의 EVOH 펠릿을 형성하는 EVOH 수지 조성물이 본 발명에 걸쳐서 설명되지만, 상기 EVOH 수지 조성물은 또한 비드, 큐브, 칩, 부스러기 등의 형태로 처리될 수 있다. 일부 구현예에서, EVOH 수지 조성물은 펠릿 형태이다. 소위 펠릿 형태는 기둥형 모양, 둥근 입자 모양 또는 편평한 모양일 수 있고, 여기서 기둥형 모양은 원통형 모양, 타원 기둥형 모양, 각진 기둥형 모양일 수 있으며, 둥급 입자 모양은 둥근 모양, 타원 모양 또는 Go-모양(Go-shape)일 수 있다.
EVOH 수지 조성물의 표면 거칠기 특성 또한 최대 선 높이(Rz)로 설명될 수 있다. Rz의 정의 기준은 JIS B 0601-2001에 따른다. Rz는 기준선 상의 프로파일 곡선에서의 가장 높은 마루의 높이와 가장 깊은 골의 합이다. 일 구현예에서, 상기 EVOH 수지 조성물의 표면의 Rz는 약 0.01 ㎛ 내지 약 9.9 ㎛, 예를 들어, 약 0.01 ㎛ 내지 약 9.9 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 9.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 8.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 7 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 6 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 5.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 5 ㎛ , 약 0.01 ㎛ 내지 약 4.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 3.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 2.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.01 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 9.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 8.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 5.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 4.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 3.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 2.5 ㎛, 약 0.02 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 9.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 8.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 5.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 4.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 3.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 9.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 8.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 5.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 4.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 3.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 2.5 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 9.5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 8.5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 7.5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 7 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛, 또는 약 5 ㎛ 내지 약 6 ㎛일 수 있다.
본 발명의 EVOH 수지 조성물은 보통 특정 범위의 수분 함량을 가지고, 예를 들어, 상기 EVOH 수지 조성물의 수분 함량은 휘발성 성분의 함량으로 측정될 수 있다. EVOH 수지 조성물의 수분 함량은 1% (중량%) 미만, 0.9% 미만, 0.8% 미만, 0.7% 미만, 0.6% 미만, 0.5% 미만, 0.4% 미만, 0.3% 미만, 0.2% 미만, 0.1% 미만, 0.01 및 1 wt% 사이, 0.08 및 1 wt% 사이, 또는 0.05 및 1 wt% 사이일 수 있다. 예상외로 EVOH 수지 조성물의 수분 함량을 특정 범위 내로 조절하는 것이 압출기에서의 토크 및 표면 정전기를 저감시키고, 상기 EVOH 수지 조성물로 형성된 필름 또는 다층 구조체에서의 기포의 형성을 감소시킬 수 있는 것으로 발견되었다.
본 발명의 EVOH 수지 조성물의 표면 정전 압력은 6 kV 미만, 예를 들어, 6 kV 미만, 5.5 kV 미만, 5 kV 미만, 4.5 kV 미만, 4 kV 미만, 3.5 kV 미만, 3 kV 미만, 2.5 kV 미만, 2 kV 미만, 또는 1 kV 미만일 수 있다.
EVOH 펠릿은 EVOH로 형성되고, 상기 EVOH는 에틸렌 함량을 가진다. 예를 들어, 상기 EVOH의 에틸렌 함량은 약 20 내지 약 48 몰%, 약 20 내지 약 45 몰%, 약 25 내지 약 45 몰%, 약 28 내지 약 42 몰%, 또는 약 30 내지 약 40 몰%일 수 있다. 상기 EVOH 수지 조성물은 상이한 에틸렌 함량을 가지는 2개 이상의 EVOH로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 EVOH의 에틸렌 함량은 약 20 내지 약 35 몰%, 예를 들어, 약 24 내지 약 35 몰%, 약 28 내지 약 35 몰%, 약 20 내지 약 32 몰%, 약 24 내지 약 32 몰%, 약 28 내지 약 32 몰%, 약 20 내지 약 30 몰%, 또는 약 24 내지 약 30 몰%의 범위 내일 수 있다. 추가로 또는 대체로, 상기 EVOH 중 하나의 에틸렌 함량은 약 36 내지 약 48 몰%, 예를 들어, 약 40 내지 약 48 몰%, 약 44 내지 약 48 몰%, 약 36 내지 약 45 몰%, 또는 약 40 내지 약 45 몰%의 범위 내일 수 있다. 그러나, 일부 바람직한 구현예에서, 상기 EVOH 수지 조성물은 약 20 내지 약 48 몰%의 에틸렌 함량을 수반하는 단일 EVOH로 형성될 수 있다.
추가로 또는 대체로, 상기 EVOH의 비누화도는 90 몰% 이상, 바람직하게 95 몰% 이상, 바람직하게 97 몰% 이상, 바람직하게 99.5 몰% 이상일 수 있다.
상기 EVOH 수지 조성물은 붕소 화합물 및/또는 붕산 및/또는 계피산(cinnamic acid) 및/또는 알칼리 금속 및/또는 공액 폴리엔(conjugated polyenes) 및/또는 윤활제 및/또는 일부 경우에는 알칼리 토금속을 포함할 수 있다. 상술한 물질은 상기 EVOH 수지 조성물에 보다 나은 성질을 부여할 수 있다.
보통의 EVOH 수지 조성물은 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 및 붕소 화합물을 포함할 수 있고, 여기서 상기 EVOH 수지 조성물의 붕소 함량은 10 내지 450 ppm이다. 일부 경우에서, 상기 EVOH 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 상기 EVOH 수지 조성물의 붕소 함량은 10 내지 450 ppm, 10 내지 약 400 ppm, 10 내지 약 350 ppm, 10 내지 약 300 ppm, 10 내지 약 275 ppm, 10 내지 약 250 ppm, 10 내지 약 225 ppm, 10 내지 약 200 ppm, 10 내지 약 175 ppm, 약 20 내지 450 ppm, 약 20 내지 약 400 ppm, 약 20 내지 약 350 ppm, 약 20 내지 약 300 ppm, 약 20 내지 약 275 ppm, 약 20 내지 약 250 ppm, 약 20 내지 약 225 ppm, 약 20 내지 약 200 ppm, 약 20 내지 약 175 ppm, 약 60 내지 450 ppm, 약 60 내지 약 400 ppm, 약 60 내지 약 350 ppm, 약 60 내지 약 300 ppm, 약 60 내지 약 275 ppm, 약 60 내지 약 250 ppm, 약 60 내지 약 225 ppm, 약 60 내지 약 200 ppm, 약 60 내지 약 175 ppm, 약 100 내지 450 ppm, 약 100 내지 약 400 ppm, 약 100 내지 약 350 ppm, 약 100 내지 약 300 ppm, 약 100 내지 약 275 ppm, 약 100 내지 약 250 ppm, 약 100 내지 약 225 ppm, 약 100 내지 약 200 ppm, 약 100 내지 약 175 ppm, 약 140 내지 450 ppm, 약 140 내지 약 400 ppm, 약 140 내지 약 350 ppm, 약 140 내지 약 300 ppm, 약 140 내지 약 275 ppm, 약 140 내지 약 250 ppm, 약 140 내지 약 225 ppm, 약 140 내지 약 200 ppm, 약 180 내지 약 450 ppm, 약 180 내지 약 400 ppm, 약 180 내지 약 350 ppm, 약 180 내지 약 300 ppm, 약 180 내지 약 275 ppm, 약 180 내지 약 250 ppm, 약 180 내지 약 225 ppm, 약 220 내지 450 ppm, 약 220 내지 약 400 ppm, 약 220 내지 약 350 ppm, 약 220 내지 약 300 ppm, 또는 약 220 내지 약 275 ppm일 수 있다. 상기 EVOH 수지 조성물의 붕소 함량이 특정 범위 내일 때, 상기 EVOH 수지 조성물의 점도가 증가될 수 있고 상기 EVOH 수지 조성물이 스크류에 달라붙는 확률은 감소될 수 있으며, 또는 스크류 상의 상기 EVOH가 제거될 수 있고, 이에 따라 상기 물질이 자가-세척 기능을 가지며 추가로 필름 두께의 균일성을 개선할 수 있다. 일부 경우에서, 10 내지 450 ppm의 붕소 함량에 더하여, 상기 EVOH 수지 조성물은 계피산(cinnamic acid), 알칼리 금속, 공액 폴리엔(conjugated polyenes), 알칼리 토금속, 이들의 염, 및/또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 상술한 성분은 보통 EVOH 수지 조성물에 보통 존재하는 일반적 성분이고, 이에 개선된 특성을 제공한다. 상기 EVOH 수지 조성물 내의 공액 폴리엔의 단위 중량 당 함량이 1 내지 30000 ppm이면, 가열 후 변색이 추가로 억제될 수 있고 열적 안정성이 향상될 수 있다. 상기 EVOH 수지 조성물의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 단위 중량 당 함량이 금속에 관하여 1 내지 1000 ppm이면, 장기 작업 성형성이 향상될 수 있다.
붕소 화합물은, 일부 경우에서, 붕산 또는 이의 금속염을 포함할 수 있다. 금속 염의 예시는, 붕산칼슘, 붕산코발트, 붕산아연(예: 사중붕산아연 또는 메타붕산아연), 붕산포타슘알루미늄, 붕산암모늄(예: 메타붕산암모늄, 사중붕산암모늄, 오중붕산암모늄 또는 팔중붕산암모늄), 붕산카드뮴(예: 오르소붕산카드뮴 또는 사중붕산카드뮴), 붕산포타슘(예: 메타붕산포타슘, 사중붕산포타슘, 오중붕산포타슘, 육중붕산포타슘, 또는 팔중붕산포타슘), 붕산은(예: 메타붕산은 또는 사중붕산은), 붕산구리(예: 붕산구리(II), 메타붕산구리, 또는 사중붕산구리), 붕산소듐(예: 메타붕산소듐, 이중붕산소듐, 사중붕산소듐, 오중붕산소듐, 육중붕산소듐, 또는 팔중붕산소듐), 붕산납(예: 메타붕산납 또는 육중붕산납), 붕산니켈(예, 오르소붕산니켈, 이중붕산니켈, 사중붕산니켈, 또는 팔중붕산니켈), 붕산바륨(예: 오르소붕산바륨, 메타붕산바륨, 이중붕산바륨, 또는 사중붕산바륨), 붕산비스무트, 붕산마그네슘(예: 오르소붕산마그네슘, 이중붕산마그네슘, 메타붕산마그네슘, 사중붕산삼마그네슘, 또는 사중붕산오마그네슘), 붕산망간(예: 붕산망간(I), 메타붕산망간, 또는 사중붕산망간), 붕산리튬(예: 메타붕산리튬, 사중붕산리튬, 또는 오중붕산리튬), 이들의 염, 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 붕산 광물 예컨대 붕사, 카이닛(kainite), 인요아이트(inyoite), 코토석(kotoite), 수아나이트(suanite), 아자이벨리아이트(azaibelyite), 및 스자이벨리아이트(szaibelyite)가 포함될 수 있다. 이 중에서, 붕사, 붕산 및 붕산소듐 예컨대 메타붕산소듐, 이중붕산소듐, 사중붕산소듐, 오중붕산소듐, 육중붕산소듐, 및 팔중붕산소듐이 바람직하게 사용된다.
상기 EVOH 수지 조성물은 약 10-550 ppm의 알칼리 금속 함량을 가질 수 있다. 알칼리 금속 함량은, 예를 들어, 10-550 ppm, 약 10-500 ppm, 약 10-450 ppm, 약 10-400 ppm, 약 10-350 ppm, 약 10-300 ppm, 약 10-250 ppm, 약 10-200 ppm, 약 10-150 ppm, 약 10-100 ppm, 약 10-50 ppm, 약 50-550 ppm, 약 50-500 ppm, 약 50-450 ppm, 약 50-400 ppm, 약 50-350 ppm, 약 50-300 ppm, 약 50-250 ppm, 약 50-200 ppm, 약 50-150 ppm, 약 50-100 ppm, 약 100-550 ppm, 약 100-500 ppm, 약 100-450 ppm, 약 100-400 ppm, 약 100-350 ppm, 약 100-300 ppm, 약 100-250 ppm, 약 100-200 ppm, 약 100-150 ppm, 약 200-550 ppm, 약 200-500 ppm, 약 200-450 ppm, 약 200-400 ppm, 약 200-350 ppm, 약 200-300 ppm, 약 200-250 ppm, 약 300-550 ppm, 약 300-500 ppm, 약 300-450 ppm, 약 300-400 ppm, 약 300-350 ppm, 약 400-550 ppm, 약 400-500 ppm, 약 400-450 ppm, 또는 약 500-550 ppm일 수 있다.
EVOH 펠릿이 원통형, 또는 타원통형일 때, 높이는 1.5-5.0 mm, 1.7-5.0 mm, 2.2-5.0 mm, 2.4-5.0 mm, 2.6-5.0 mm, 2.8-5.0 mm, 3.0-5.0 mm, 3.2-5.0 mm, 3.4-5.0 mm, 3.6-5.0 mm, 3.8-5.0 mm, 4.0-5.0 mm, 1.7-4.5 mm, 1.7-4.4 mm, 1.7-4.2 mm, 1.7-4.0 mm, 1.7-3.8 mm, 1.7-3.6 mm, 1.7-3.4 mm, 1.7-3.2 mm, 또는 1.7-3.0 mm일 수 있고, 이의 측단면의 장축은 1.5-5.0 mm, 1.7-5.0 mm, 2.2-5.0 mm, 2.4-5.0 mm, 2.6-5.0 mm, 2.8-5.0 mm, 3.0-5.0 mm, 3.2-5.0 mm, 3.4-5.0 mm, 3.6-5.0 mm, 3.8-5.0 mm, 4.0-5.0 mm, 1.7-4.5 mm, 1.7-4.4 mm, 1.7-4.2 mm, 1.7-4.0 mm, 1.7-3.8 mm, 1.7-3.6 mm, 1.7-3.4 mm, 1.7-3.2 mm, 또는 1.7-3.0 mm일 수 있다.
EVOH 펠릿이 둥근 입자 모양일 때, 둥근 입자 모양은 둥근 모양, 타원 모양, 또는 Go-모양일 수 있고, 여기서 펠릿의 최대 외부 지름이 장측(long side)으로 여겨지고, 그리고 상기 장측에 수직인 측단면에서 가장 큰 면적의 측단면의 최대 지름이 단측(short side)으로 여겨진다. 장측은 1.5-5.0 mm, 2.2-5.0 mm, 2.4-5.0 mm, 2.6-5.0 mm, 2.8-5.0 mm, 3.0-5.0 mm, 3.2-5.0 mm, 3.4-5.0 mm, 3.6-5.0 mm, 3.8-5.0 mm, 4.0-5.0 mm, 2.0-4.5 mm, 2.0-4.4 mm, 2.0-4.2 mm, 2.0-4.0 mm, 2.0-3.8 mm, 2.0-3.6 mm, 2.0-3.4 mm, 2.0-3.2 mm, or 2.0-3.0 mm; and the short side can be 1.5-5.0 mm, 1.8-4.6 mm, 2.4-4.6 mm, 2.6-4.6 mm, 2.8-4.6 mm, 3.0-4.6 mm, 3.2-4.6 mm, 3.4-4.6 mm, 3.6-4.6 mm, 3.8-4.6 mm, 4.0-4.6 mm, 1.6-4.5 mm, 1.6-4.4 mm, 1.6-4.2 mm, 1.6-4.0 mm, 1.6-3.8 mm, 1.6-3.6 mm, 1.6-3.4 mm, 1.6-3.2 mm, 또는 1.6-3.0 mm일 수 있다.
상기 EVOH 수지 조성물은 상기 조성물로부터 더욱 효율적으로 EVOH 필름을 준비하는데 유리하다. 상기 EVOH 필름을 준비하기 위한 적절한 방법과 장비는 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 방법 및 장비를 포함할 수 있다. 본 발명자는 EVOH 수지 조성물의 표면 조도를 조절함으로써, 압출기 내의 EVOH 수지 조성물의 토크 및 표면 정전기가 저감될 수 있고, 상기 EVOH 수지 조성물로 형성된 필름 또는 다층 구조체 내에서의 기포의 형성 또한 저감될 수 있고 믿는다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 본 발명의 상기 EVOH 수지 조성물로부터 형성된 적어도 하나의 층; 적어도 하나의 중합체층; 및 적어도 하나의 접착층을 가지는 다층 구조체를 제공한다. 중합체층은 저밀도 폴리에틸렌층, 폴리에틸렌이 그래프트된 무수말레인산층, 폴리프로필렌층, 나일론층 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 접착층은 결합층(tie layer), 예컨대 ARKEMA의 ARKEMA OREVAC 18729일 수 있다.
실시예
하기의 본 발명의 다양한 측면의 비제한적 실시예가 제공되어 본 발명의 다양한 측면과 이로부터 유래된 이점을 주로 설명한다.
실시예 1
상기 EVOH 수지 조성물로부터 형성되는 비제한적 EVOH 펠릿의 제조법이 아래와 같이 제공된다. 5개의 비제한적 실시예 EVOH 수지 조성물(EVOH 실시예 1-5) 및 5개의 비교예 EVOH 수지 조성물(EVOH 비교예 1-5)가 아래에 개시된 방법과 유사한 방법에 따라 준비되었다. 그러나, EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5를 제조하기 위한 구체적 방법은 보통 하나 이상의 측면에서 아래에 개시된 방법과 다르다.
EVOH 실시예 1 펠릿
29 몰%의 에틸렌 함량인 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVAC)가 99.5%의 비누화도로 비누화되어 EVOH 중합체가 준비되었다. 이어서, 상기 EVOH는 메탄올과 물(70:30)을 함유하는 용액에 용해되었다. 이후, 상기 용액의 EVOH 고형분 함량은 41 중량%였고, 상기 용액은 60 ℃에서 배치되었다.
그 다음 상기 메탄올, 물 및 EVOH를 함유하는 용액은 수중 펠릿화를 통해 펠릿화되었다. 구체적으로, 상기 메탄올, 물 및 EVOH를 함유하는 용액은 120 L/min의 유량으로 펌프를 사용하여 공급물 파이프(feed pipe)로 공급되었고, 그 다음 2.8 mm의 지름의 유입 파이프(input pipe)로 공급되었으며, 1500 rpm에서 로터리 나이프(rotary knife)를 사용하여 절단되어 EVOH 펠릿을 얻었다. 동시에, 5 ℃ 순환하는 응축수(condensate water)가 EVOH 펠릿을 냉각하는데 사용되었다. 이어서, 상기 EVOH 펠릿은 원심분리되어 EVOH 입자로 분리되었다. 분리된 EVOH 입자는 물로 세척되었고, 그 다음 EVOH 입자는 붕산/아세트산 소듐 용액에 담가졌다. 붕산/아세트산 소듐 용액의 농도는 최종 제품의 붕소 함량 및 알칼리 금속 함량에 따라 조절되었다. 끝으로, 상이한 건조기로 3단(three-stage) 건조가 수행되어 3.0 mm의 장측 및 2.4 mm의 단측의 둥근 EVOH 펠릿을 얻었다.
전술한 3단계 건조의 조건은 아래와 같다: 건조의 제1 단계는 유동 건조기를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 벨트 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 적외선 건조기를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 실시예 2 펠릿
EVOH 실시예 2에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 실시예 2의 EVOH 펠릿이 준비될 때, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 유동 건조기를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 벨트 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 벨트 건조기를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 실시예 3 펠릿
EVOH 실시예 3에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 실시예 3의 EVOH 펠릿은 1.5 mm의 장측 및 1.5 mm의 단측의 둥근 입상(granular) 펠릿이고, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 수직 건조기를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 수직 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 환기 회전 건조기(ventilating rotary dryer)를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 실시예 4 펠릿
EVOH 실시예 4에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 실시예 4의 EVOH 펠릿이 준비될 때, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 벨트 건조기를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 박스 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 원통형 교반 건조기(cylindrical stirring dryer)를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 실시예 5 펠릿
EVOH 실시예 5에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 실시예 5의 EVOH 펠릿은 5 mm의 장측 및 5 mm의 단측의 둥근 입상(granular) 펠릿이고, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 마이크로파(microwave) 건조기를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 환기 회전 믹서(ventilating rotary mixer)를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 벨트 건조기를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 비교예 1 펠릿
EVOH 비교예 1에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 비교예 1의 EVOH 펠릿이 준비될 때, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 기류 건조기(airflow dryer)를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 박스 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 벨트 건조기를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 비교예 2 펠릿
EVOH 비교예 2에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 비교예 2의 EVOH 펠릿이 준비될 때, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 원통형 교반 건조기(cylindrical stirring dryer)를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 환기 회전 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 벨트 건조기를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 비교예 3 펠릿
EVOH 비교예 3에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 비교예 3의 EVOH 펠릿이 준비될 때, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 적외선 건조기를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 원통형 교반 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 기류 건조기를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 비교예 4 펠릿
EVOH 비교예 4에서 사용된 EVOH 펠릿은 EVOH 실시예 1 펠릿과 유사한 방법을 사용하여 준비되었다. 다만, EVOH 비교예 4의 EVOH 펠릿이 준비될 때, 3단계 건조의 조건은 다음과 같았다: 건조의 제1 단계는 적외선 건조기를 사용하여 80 ℃에서 5 시간 동안 건조하고; 건조의 제2 단계는 박스 건조기를 사용하여 100 ℃에서 20 시간 동안 건조하며; 그리고 건조의 제3 단계는 마이크로파 건조기를 사용하여 120 ℃에서 20 시간 동안 건조한다.
EVOH 비교예 5 펠릿
32 몰%의 에틸렌 함량인 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVAC)가 99.5%의 비누화도로 비누화되어 EVOH 중합체가 준비되었다. 이어서, 상기 EVOH는 메탄올과 물(70:30)을 함유하는 용액에 용해되었다. 이후, 상기 용액의 EVOH 고형분 함량은 41 중량%였고, 상기 용액은 60 ℃에서 배치되었다.
그 다음 상기 메탄올, 물 및 EVOH를 함유하는 용액은 수중 펠릿화를 통해 펠릿화되었다. 구체적으로, 상기 메탄올, 물 및 EVOH를 함유하는 용액은 120 L/min의 유량으로 펌프를 사용하여 공급물 파이프(feed pipe)로 공급되었고, 그 다음 2.8 mm의 지름의 유입 파이프(input pipe)로 공급되었으며, 1500 rpm에서 로터리 나이프(rotary knife)를 사용하여 절단되어 EVOH 펠릿을 얻었다. 5 ℃ 물이 첨가되어 EVOH 펠릿이 냉각되었다. 이어서, 상기 EVOH 펠릿은 원심분리되어 EVOH 입자로 분리되었다. 분리된 EVOH 입자는 물로 세척되었고, 그 다음 0.7 m/s의 유량의 유동 건조기로 77 ℃의 공기로 퍼트러졌고, 1 시간 동안 건조되었으며, 그리고 그 다음 0.3 m/s의 유량의 박스 건조기로 120 ℃의 질소로 퍼트러졌으며, 18 시간 동안 건조되었고, 그리고 끝으로 건조된 EVOH 수지 조성물이 얻어졌다.
전술한 박스 건조기, 벨트 건조기, 마이크로파 건조기 및 적외선 건조가는 “고정 건조기(static dryer)”이고; 수직 건조기 및 유동 건조기는 “난류성 건조기(turbulent dryer)”이며; 그리고 원통형 교반 건조기, 환기 회전 건조기 및 기류 건조기는 “강난류성 건조기(strong turbulence dryer)”이다. 난류성 건조기와 강난류성 건조기의 간략한 설명은 하기와 같다:
[난류성 건조기](입자들이 한 방향으로만 움직이거나 약간 움직임)
● 수직 건조기: 꽉 찬(full) 입자들이 수직으로 아래를 향하고, 온풍(hot air)이 평행하게 분다.
● 유동 건조기: 온풍 오븐과 유사하나, 기체 부피가 더 크며, 여기서 입자는 바람에 의해 약간 위로 분다.
[강난류성 건조기](입자가 적어도 두 방향으로 움직이거나 격렬하게 움직임)
● 원통형 교반 건조기: 외력으로 교반하고, 따라서 입자들은 전, 후, 좌 및 우 방향에서 충돌한다.
● 환기 회전 건조기: 입자는 건조 동안 관 벽에서 충돌한다.
● 기류 건조기: 바람은 강하게 불어, 입자들을 빠르게 이동시켜서, 관 벽에서 입자들이 충돌하도록 한다.
실시예 2
실시예의 EVOH 펠릿 1-5 각각이 아래의 방법에 따라 필름을 형성하는데 사용되었다. EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5가 필름을 형성하기 위해 단일층 T-다이 캐스트 필름 압출기(Optical Control System MEV4)로 공급되었다. EVOH 실시예 펠릿 1-5 및 EVOH 비교예 펠릿 1-5로부터 형성된 필름의 두께는 각각 20 ㎛이었다. 압출기의 온도는 220 ℃로 설정되었고, 다이(예: T-다이)의 온도는 230 ℃로 설정되었다. 스크류의 회전 빈도는 7 rpm(회전수/분)이었다.
실시예 3
EVOH 실시예 펠릿 1-5 및 EVOH 비교예 펠릿 1-5가 평가되어 이러한 EVOH 펠릿 및 이로부터 형성된 필름의 성질이 판정되었다. 상술한 것처럼, EVOH 실시예 펠릿 1-5가 실시예 1에서 설명된 것과 유사한 방법에 따라 준비되었다. 그러나, EVOH 펠릿 1-5를 준비하는 방법은 다음의 측면에 관해서는 이미 준비된 EVOH 펠릿과 달랐다: Vvc, Sxp, 펠릿의 수분 함량 또는 Rz. EVOH 비교예 펠릿 1-5 또한 1-5가 실시예 1에서 설명된 것과 유사한 방법에 따라 준비되었다.
압출기의 평균 토크, 압출기의 전류, EVOH 펠릿의 표면 정전기, 미립자 분말의 접착률, 및 필름 두께의 균일도가 추가로 평가되었다. 필름은 실시예 2에서 설명한 방법과 유사한 방법으로 EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5로부터 개별적으로 형성되었고, 필름은 평가되어 필름 상의 기포 형성이 판정되었다.
표 1은 EVOH 실시예 펠릿 1-5 및 EVOH 비교예 펠릿 1-5의 일부 성질의 요약(즉, Vvc, Sxp, 펠릿의 수분 함량, Rz, 압출기의 평균 토크, 압출기의 전류, EVOH 펠릿의 표면 정전기, 미립자 분말의 접착률, 및 필름 두께의 균일도), 및 EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5로부터 형성된 필름의 기포 생성을 제공한다.
| EVOH 실시예 1 |
EVOH 실시예 2 |
EVOH 실시예 3 |
EVOH 실시예 4 |
EVOH 실시예 5 |
EVOH 비교예 1 |
EVOH 비교예 2 |
EVOH 비교예 3 |
EVOH 비교예 4 |
EVOH 비교예 5 |
|
| 코어 공극 부피 (Vvc, ㎛3/㎛2) |
0.012 | 0.132 | 39.82 | 1.35 | 15.32 | 53.24 | 84.53 | 100.2 | 0.010 | 0.001 |
| 기둥 높이 (Sxp, ㎛) |
0.013 | 0.341 | 8.714 | 0.524 | 6.77 | 10.24 | 25.32 | 41.72 | 0.010 | 0.001 |
| 펠릿의 수분 함량 |
0.08% | 0.96% | 0.54% | 0.09% | 0.21% | 0.11% | 0.05% | 0.07% | 1.2% | 0.15% |
| 붕소 함량 (ppm) |
30 | 30 | 100 | 350 | 300 | 300 | 30 | 160 | 320 | 310 |
| 알칼리 금속 함량 (ppm) |
40 | 40 | 130 | 450 | 320 | 40 | 240 | 380 | 120 | 170 |
| 최대 선 높이 (Rz, ㎛) |
0.021 | 0.514 | 9.01 | 0.621 | 7.65 | 11.05 | 29.73 | 49.28 | 0.022 | 0.001 |
| 단일 스크류 압출기의 평균 토크 |
O | O | △ | O | O | X | X | X | O | O |
| 단일 스크류 압출기의 전류 |
O | O | △ | O | △ | X | X | X | O | O |
| “EVOH 펠릿의 표면 정전기 ANSI/ESD STM.31” |
O | O | △ | O | O | X | X | X | O | O |
| 필름 두께의 균일도 |
O | O | O | O | O | X | X | X | X | X |
| 미립자 분말의 접착률 |
O | O | △ | O | O | X | X | X | O | O |
| 필름 상의 기포 |
O | O | O | O | O | O | O | O | X | O |
각 실시예 및 비교예의 붕소 함량은 다음의 방법에 따라 측정되었다. 먼저, 0.1 g의 EVOH 펠릿 샘플이 농축 질산 및 마이크로파에 의해 분해되어 샘플 용액으로부터의 EVOH 펠릿을 만들었다. 그 다음 샘플 용액이 순수(pure water)로 희석되어 이의 농도가 0.75 mg/mL로 조절되었다. 샘플 용액의 붕소 함량은 유도 결합 플라즈마 발광 분석법(inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES; iCAP7000, Thermo Fisher Scientific)을 사용하여 측정되었다. 붕소 함량은 사용된 붕소 화합물로부터 유래된 붕소 함량에 상응하는 측정 값을 따른다.
나아가, 실시예 및 비교예에 해당하는 상기 EVOH 펠릿 내의 알칼리 금속 함량 또한 측정되었다. 2 g의 상술한 EVOH 펠릿이, 밀리리터의 황산과 함께 백금 접시에 첨가되었고, 그 다음 가스 버너로 가열되었다. 펠릿이 탄화되고 황산 하얀 연기가 사라진 것을 확인한 후, 상기 물질은 몇 방울의 황산과 함께 첨가되고 그 다음 다시 가열되었다. 이 과정은 유기물이 사라지고 상기 물질이 완전히 재가 될 때까지 반복되었다. 재화(ashing) 후, 백금 접시는 냉각되었고, 1 mL의 염산이 첨가되어 상기 물질이 용해되었다. 이 염산 용액은 초순수(ultrapure water)로 세척되고 부피는 50 mL까지 채워졌다. 이 샘플 용액 내의 알칼리 금속 함량은 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법(ICP-AES, 720-ES, Agilent Technology)으로 측정되었다. 끝으로, 상술한 EVOH 조성물 펠릿 내의 알칼리 금속 함량은 상기 용액 내의 알칼리 금속 농도로부터 전환되었다.
EVOH 실시예 1-5 펠릿 및 EVOH 비교예 1-5 펠릿의 표면 거칠기를 평가하기 위하여, EVOH 펠릿이 판 위에 편평하게 배치되었고, 상기 조도의 표면 조도가 측정되었다. 측정할 때, 기울기가 0.5를 초과하는 자료를 제외하여 스캐닝 플레인(scanning plane)이 상대적으로 수평임을 보장하는 것이 필수적이었다. 기울기 = 최대 표면 높이 Sz / 분석 범위의 옆 길이(side length, 즉, 129 ㎛). 레이저 현미경은 Olympus에서 제조된 LEXT OLS5000-SAF이었고, 이미지는 24±3°C의 온도 및 63±3%의 상대 습도의 대기에서 만들어졌다. 필터는 노 필터(no filter, 필터 없음)으로 설정되었다. 광원은 405 nm 파장의 광원이었다. 대물 렌즈는 100배 확대경(MPLAPON-100xLEXT)이었다. 광학 줌은 1.0x로 설정되었다. 이미지 영역은 129 μm x 129 μm로 설정되었다(Rz를 측정할 때, 이미지 영역의 중심선이 얻어졌다). 해상도는 1024 픽셀 x 1024 픽셀로 설정되었다. 100 펠릿의 값이 측정되었고 평균 값이 추출되었다. 이들 중에서, Vvc와 Sxp는 ISO 25178:2012의 방법으로 측정되었고, Rz는 JIS B 0601-2001의 방법으로 측정되었다.
EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5의 수분 함량은 ISO 14663-2 부록 A의 방법으로 평가 및 분석되었다.
압출기의 토크 및 전류는 EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5의 처리 동안 계산되었다. 단일 스크류 압출기(ME25/5800V4, OCS)로 EVOH 펠릿을 압축할 때, 압출기의 토크 값과 전류 값이 측정되었다. 압출 조건은 다음과 같다: 스크류의 온도는 1구역 195 ℃, 2구역 215 ℃, 3구역 220 ℃, 4구역 230 ℃, 5구역 230 ℃이었고; 스크류 속도는 7 rpm이었다. 토크가 30 Torque 미만이면, “우수”로서 “O”가 기재되었고; 토크가 30-50 Torque면, “적절함”으로서 “△”가 기재되었으며; 토크가 50 Torque 초과면, “불량”으로서 “X”가 기재되었다. 전류가 30 Å 미만이면, “우수”로서 “O”가 기재되었고; 전류가 30-50 Å면, “적절함”으로서 “△”가 기재되었으며; 전류가 50 Å 초과면, “불량”으로서 “X”가 기재되었다.
EVOH 실시예 1-5 펠릿 및 EVOH 비교예 1-5 펠릿의 표면 정전기를 평가할 때, 100 g의 EVOH 펠릿이 Nan Ya PE 플라스틱 가방(L28*W41cm)에 배치되고, 1분 동안 흔들어졌으며, ANSI/ESD STM3.1(DZ4, SHISHDO)가 펠릿의 표면 정전기를 측정하는데 사용되었다. 정전기가 5 kV 미만이면, “우수”로서 “O”가 기재되었고; 정전기가 5-10 kV면, “적절함”으로서 “△”가 기재되었으며, 정전기가 10 kV 초과면 “불량”으로서 “X”가 기재되었다.
EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5의 필름 두께 균일도가 평가되었다. 정상 압출된 필름의 평균 두께는 25 ㎛이다. 고르지 않은 필름 두께 조건 하에서, 10*10cm 필름 표면이 선택되고 9 곳이 고르게 표시되었다. 두께가 이론값을 ±10 ㎛ 초과하는 곳이 5곳 초과이면, 필름 두께는 고르지 않았다. 필름 두께가 정상적이면, “O”로 표시되었고; 필름 두께가 고르지 않으면, “△”로 표시되었으며; 필름이 부서지면, “X”로 표시되었다.
EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5의 미립자 분말의 접착률을 평가할 때, 100 g의 EVOH 펠릿과 10 g의 미립자 분말(<100 ㎛)이 Nan Ya PE 플라스틱 가방(L28*W41cm)에 배치되고, 1분 동안 흔들어졌으며, 그 후 펠릿은 꺼내어졌고 플라스틱 가방에 남아있는 미립자 분말의 양이 측정되었다. 미립자 분말의 접착률은 아래 식으로 계산되었다:
미립자 분말의 접착률 = (10-플라스틱 가방에 있는 미립자 분말의 잔여량)/10*100%
미립자 분말의 접착률이 1 % 미만이면, “우수”로서 “O”가 기재되었고; 미립자 분말의 접착률이 1-3 %이면, “적절함”으로서 “△”가 기재되었으며; 미립자 분말의 접착률이 3 % 초과면, “불량”으로서 “X”가 기재되었다.
결과들은 EVOH 실시예 1-5가 보다 낮은 토크 출력(10-31 Torque), 전류(10-45.5 Å) 및 정전기(0.89-5.21 kV)를 가졌음을 나타내었고, 이는 EVOH 실시예 1-5가 보다 나은 처리 토크 출력과 정전기적 특성을 나타냄을 보여준다. 나아가, EVOH 실시예 1-5의 미립자 분말의 접착률은, 겨우 0 내지 1.5 %로, 상당히 낮았고, 이는 EVOH 수지 조성물의 표면 상의 정전기에 의해 발생한 미립자 분말의 흡착이 실제 감소됨을 보여준다.
표 1의 비교에 근거하여, 본 발명자는 EVOH 펠릿의 처리 동안 상이한 건조기로의 3단계 건조가 본 발명의 목적으로 하는 표면 조도를 얻을 수 있음을 발견하였다. 3단계 건조는 다음의 특성을 가진다:
●
건조의 제1 단계는 강난류성 건조기를 사용할 수 없다: 펠릿이 더 높은 수분 함량을 가지고 건조의 제1 단계 동안 부드럽기 때문에, 강난류성 건조기의 사용은 펠릿의 표면을 쉽게 긁을 것이며 펠릿의 표면 조도를 증가시킬 것이다.
●
건조의 제2 및 제3 단계는 둘 다 강난류성 건조기를 사용할 수 없다: 건조의 제2 및 제3 단계 모두가 강난류성 건조기를 사용하는 경우, 펠릿은 긴 시간 동안 문질러져서, 높은 표면 조도를 초래할 것이다.
본 발명의 시험 결과는 EVOH의 표면 조도가 특정 범위 내로 조절되는 한, 단일 스크류 압출기에서의 토크 및 표면 정전기가 감소될 수 있다는 것이다. 표 1에 나타낸 것처럼, EVOH 비교예 1, 2 및 3은 본 문서에서 설명되는 예상 범위를 넘는 Vvc와 Sxp를 가지고, 평가 결과는 이들 모두가 높은 토크 출력(158-188 Torque), 압출기 전류(231.7-275 Å) 및 정전기(13.62-23.22 kV)를 가지는 것을 보여준다. 비교예 4 및 5 또한 본 문서에서 설명되는 예상 범위를 넘는 Vvc와 Sxp를 가지고, 이는 입자 사이의 불충분한 마찰력으로 인한 미끄럼을 발생시키고, 이는 방출을 불안정하게 하며, 따라서 필름 형성 후의 필름 두께의 균일도는 불량하다.
나아가, EVOH 실시예 1-5 및 EVOH 비교예 1-5로부터 형성된 필름의 기포의 수가 계산되었다. EVOH 펠릿은 단일 스크류 압출기로 20 ㎛ 필름으로 만들어졌고, 5개의 10*10 cm블록이 선택되었으며, 각 블록에서의 기포의 존재가 육안으로 관찰되었다. 선택된 5개 블록 안에서, 기포 수가 0이면, “우수”로서, “O”가 기재되었고; 기포 수가 1 초과 3 미만이면, “적절함”으로서, “△”가 기재되었으며; 기포 수가 3 초과면, “불량”으로서 “X”가 기재되었다.
EVOH 실시예 1-5로부터 형성된 필름은 기포를 생성하지 않았고 우수한 특성을 보여줬다. 따라서, 본 발명의 추가의 바람직한 구현예는 펠릿의 수분 함량을 특정 범위 내로 조절하는 것이 EVOH 필름의 형성 동안의 기포의 생성을 효과적으로 저감시킬 수 있다는 것이 예상외로 발견되었다.
표 1의 비교에 근거하여, 본 발명자는 EVOH 펠릿이 3단계 건조를 위해 상이한 건조기를 사용하여 처리되면, 제조된 EVOH 펠릿이 본 발명의 목적으로 하는 수분 함량(휘발성 성분의 함량으로 계산됨)을 얻을 수 있음을 발견하였다. 3단계 건조는 하기의 특성을 가진다:
●
3단계 건조 전체에 고정 건조기를 사용하지 않는 것이 유리하다: 고정 건조기가 3단계 건조 전체에 사용되는 경우, 건조 속도가 느리고, 이는 펠릿의 높은 수분 함량을 초래할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 EVOH 수지 조성물은 낮은 표면 조도를 가지고, 특히 이의 표면의 코어 공극 부피(Vvc)는 0.010 ㎛3/㎛2 초과 50 ㎛3/㎛2 미만이거나; 이의 표면 기둥 높이(Sxp)는 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만이다. 상기 EVOH 수지 조성물의 표면 조도 및 수분 함량은 상기 EVOH 처리의 건조 단계에서의 3단계에서 상이한 건조기를 사용함으로써 조절될 수 있다. EVOH 수지 조성물은 필름 또는 다층 구조체를 준비하는데 사용될 수 있다. 본 발명자는 EVOH 펠릿의 표면 조도를 조절함으로써, EVOH 처리 동안의 토크 출력이 저감될 수 있고, EVOH의 표면 상에서 생성된 정전기에 의한 EVOH의 표면 상의 미립자 분말의 흡착이 저감될 수 있으며, 그리고 우수한 필름 두께 균일도가 제공될 수 있다는 것을 발견하였다.
본원에서 사용되는, 제공되는 모든 범위는 그 내의 모든 구체적 범위, 주어진 범위 사이에서의 하부 범위(sub range)의 조합을 포함하는 것을 의미한다. 추가로, 본원에서 제공되는 모든 범위는 그 범위의 끝 지점을, 다르게 설명하지 않는 한 포함한다. 따라서, 1 내지 5의 범위는 구체적으로 1, 2, 3, 4, 및 5, 그리고 하부 범위 예컨대 2-5, 3-5, 2-3, 2-4, 1-4, 등을 포함한다.
본 명세서에 인용된 모든 간행물(publication) 및 특허 출원은 마치 각 개별적 간행물 또는 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 참조로서 포함되는 것처럼, 어느 또는 모든 목적을 위해, 본원에 참조로서 포함된다. 본 개시와 본원에 참조로서 포함된 어느 간행물 또는 특허 출원 사이의 모순이 있는 경우, 본 개시로 제한한다.
본원에서 사용되는, 용어 “포함하는(comprising)”, “가지는(having)” 및 “포함하는(including)”은 이들의 개방형이고 비제한적인 관점에서 사용된다. 용어 "a", "an" 및 "the"는 단수뿐 아니라 복수를 포함하는 것으로 이해된다. 표현 “하나 이상”은 “적어도 하나”를 의미하고 따라서 개별 특징 또는 혼합물/조합을 포함할 수 있다.
실시예 또는 다르게 나타낸 경우를 제외하고, 성분의 양 및/또는 반응 조건을 표현하는 숫자는 모든 경우에서, 표시된 숫자의 ±5% 이내를 의미하는 용어 “약”으로 수정될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 “실질적으로 없는(substantially free)” 또는 “필수적으로 없는(essentially free)”은 약 2% 미만의 특정 특성이 있음을 의미한다. 본 개시에서 긍정적으로 기재된 모든 요소 또는 특성은 청구범위에서 부정적으로 배제될 수 있다.
Claims (11)
- 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지를 포함하는, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물로서;
상기 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물은 0.010 ㎛3/㎛2 초과 및 50 ㎛3/㎛2 미만인 코어 공극 부피(Vvc)를 수반하는 표면을 가지거나, 또는 0.010 ㎛ 초과 및 9.0 ㎛ 미만인 표면 기둥 높이(Sxp)를 가지는 것인
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항에 있어서,
1 중량% 미만의 수분 함량을 가지는 것인
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물은 펠릿 형태인 것인
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물은 20-48 몰%의 에틸렌 함량을 가지는 것인
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지는 99.5 몰% 초과의 비누화도를 가지는 것인
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
0.01 및 9.9 ㎛ 사이의 최대 선높이(Rz)를 수반하는 표면을 가지는 것인
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
6 kV 미만의 표면 정전압(surface electrostatic voltage)을 가지는 것인
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상이한 에틸렌 함량을 수반하는 2개 이상의 에틸렌-비닐 알코올 공중합체를 포함하는
에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물. - 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물로부터 형성된 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 필름.
- 다층 구조체로서,
(a) 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 수지 조성물로부터 형성된 적어도 하나의 층;
(b) 적어도 하나의 중합체층; 및
(c) 적어도 하나의 접착층을 포함하는
다층 구조체. - 제10 항에 있어서,
상기 중합체층은 저밀도 폴리에틸렌층, 폴리에틸렌이 그래프트된 무수말레인산층, 폴리프로필렌층 및 나일론층으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 접착층은 결합층(tie layer)인 것인
다층 구조체.
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