KR920001234B1 - 필름제조용 에틸렌 중합체 조성물 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
본 발명은 자유 라디칼 폴리에틸렌 및 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 조성물과 이로부터 제조된 필름에 관한 것이다.
자유 라티칼 폴리에틸렌(고압공정에 의해 얻은) 및 에틸렌α-올레핀 공중합체(저압공정에 의해 얻은)의 조성물은 이미 공지되어 있다. 예를들면, 유럽 특허출원 제 0,006,110호는 응용지수 0.2~5dg/분인 자유 라디칼 폴리에틸렌 1∼20중량% 및 비중 0.912~0.940, 용융지수 0.1~5dg/분, 다분산성지수(Polydisper-sity index)(중량 평균 분자량/수평균 분자량의 비 Mw/Mn에 의해 정의됨) 2.7~4.1 및 탄소원자 1000개 당 0.1~0.3 이중결합의 전체불포화도를 가진 에틸렌/α-올레핀 공중합체 80∼99중량%를 함유하는 조성물로부터 압출된 5∼500㎛의 두께를 가진 필름을 기술하였다. 이들 조성물의 공중합체 형성부는 저압(10~70바아) 및 저온(30~115℃) 공정에 의해 제조된다. 이 형의 공중합체는 프랑스특허 제 1,604,980호에 기술된 바와 같이 완전히 균일한 구조를 갖는다.
유사하게, 프랑스특허 제 2,481,709호는(a) 비중 0.945 이하이고, 135℃에서의 고유점도 1.7~10dg/g인, 에틸렌과 탄소원자 3~12를 갖는 α-올레핀의 공중합체 30~80중량% 및 (b) 비중 0.915~0.935이고 135℃에서의 고유점도 1.3dl/g 이하인 고압 폴리에틸렌 20~70중량%의 혼합물을 기술하고 있다. 이와같은 형태의 에틸렌/α-올레핀 공중합체에 대해서는 135℃의 고유점도 1.7dl/g 이상이 용융지수(ASTM 표준규정 D1238-73에 따름) 0.3dg/분 이하와 일치함을 주목하여야 한다.
마지막으로 미국특허 제 3,176,052호는 (a) 비중이 0.91~0.94인 자유 라디칼 폴리에틸렌 5~75중량% 및 (b) 비중 0.92이상 및 용융지수 0.1∼10dg/분을 가지는 에틸렌/α-올레핀 공중합체 25~95중량%를 함유하는 균질혼합물을 기술하였다. 상기 문헌은, 유리 라디칼 폴리에틸렌 용융지수가 더 높을수록(실시예에 의하면 3~10dg/분), 그리고 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 용융지수가 자유 라디칼 폴리에틸렌에 비해 더 낮을수록(실시예에 의하면 0.5~1.4dg/분) 상기 형태의 혼합물로 부터 얻은 압출된 필름은 혼합물의 각 성분에서 얻은 압출된 필름들과 비교해서 광택이 더욱 향상됨을 가르치고 있다.
자유 라디칼 폴리에틸렌에서 압출되며, 일반적으로 20㎛ 이상의 두께를 갖는 필름도 공지되어져 있다.
놀랍게도 본 발명에 따라 자유 라디칼 폴리에틸렌 2~25중량% 및 특히 불균질 구조를 갖는 에틸렌/α-올레핀 공중합체 75~98중량%를 함유하는 조성물을 제조하는 것이 유리하다는 것이 발견되었다. 사실 이와 같은 형태의 조성물은 종래 기술의 제약 및 한정을 피함과 동시에 20㎛이하의 두께와 혼합물의 2개성분과 비교해 향상된 특성을 갖는 필름을 제조할 수 있게 한다. 예를들면 본 조성물중의 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 다분산성 지수 2.7∼4.1을 가질 필요가 없으며, 1000탄소원자당 0.1∼0.3 이중결합의 전체 불포화도를 가질 필요도 없다. 유사하게 본 조성물중의 에틸렌/α-올레핀 공중합체가 프랑스특허 제 2.481,709호에서 처럼 용융지수 0.3dg/분 이하(이와 같은 지수는 대부분의 공지된 공중합 방법에 의해 일반적으로 얻기 힘들다)일 필요가 없다.
본 발명의 제1주제는 비중 0.91∼0.94인 1종 이상의 자유 라디칼 에틸렌 중합체 2~25중량%, 그리고 공중합체중 α-올레핀 단위의 평균비가 1∼8몰%이며 비중 0.905∼0.940이고 용융지수 0.4∼3dg/분인 에틸렌과 탄소원자 4이상을 함유하는 α-올레핀과의 1종 이상의 공중합체 75∼98%를 함유하는 조성물에 있어서, 공중합체중 α올레핀성분의 분포가 불균일하며, 상기 공중합체는 결정성 분획 및 무결정성 분획을 함유함을 특징으로 하고, 공중합체 α-올레핀 단위의 비율이 고려되는 분획에 따라 그들 평균비의 0.2배이상∼5배이하 사이에서 변하는 것을 특징으로 하는 상기 공중합체이다.
유럽특허출원 제 0,070,220호에 기술된 특수구조의 이들 공중합체는 그들의 결정성 분획이 118∼130℃에서 용융피크를 가지며 전체공중합체의 20∼50중량%를 나타내는 것을 부가적인 특징으로 하고 있다. 그들은, 그들의 전체 불포화도가 탄소원자 1000개당 0.25∼0.50 이중결합, 바람직하기는 탄소원자 1000개당 0.32∼0.45 이중결합인 것을 부가적인 특징으로 한다. 본 명세서의 나머지에서 용어 “공중합체”란 에틸렌에 하나의 α-올레핀을 함유하는 2원 중합체, 또는 에틸렌에 2개의 α-올레핀을 함유하는 3원 중합체를 나타내기 위해 사용된다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 이들 공중합체는 평균분자량 15,000∼60,000 및/또는 2원 중합체에 대한 다분산성 지수 3∼9 또는 3원 중합체에 대한 다분산성 지수는 4~12인 것을 부가적인 특징으로 하고 있다. 상기 정의에서는 종래 중합체 기술에서와 같이 평균 분자량은 수평균 분자량 Mn으로, 다분산성지수는 중량 평균 분자량/수평균 분자량 비인 Mw/Mn으로 이해된다. 또한, 본 발명에 따른 불균질 공중합체의 부분을 형성하는 α-올레핀의 예는 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸 1-펜텐 및 1-옥텐이다. 만일 2개의 α-올레핀이 동시에 본 발명에 따른 공중합체(3원 중합체의 경우)에 존재한다면, 그들의 전체 평균비율은 상기한 바와 같이 1∼8몰%이며, 그들 각각의 평균 비율의 비는 바람직하기는 0.25∼4이다. 그리하여 예를 들면 본 발명에 따르며, 에틸렌을 평균 95몰%를 함유하는 에틸렌/1-부텐/1-헥센 3원 공중합체는 1-부텐을 평균 1∼4몰% 및 1-헥센을 평균 4∼1몰% 만큼 함유할 수 있다.
본 발명에 있어서, “자유 라디칼 에틸렌 중합체”란 고압(일반적으로 1,000∼4,000바아) 및 고온(140∼350℃)에서 자유 라디칼 개시제(예 : 산소,퍼옥사이드, 또는 퍼에스테르)의 존재하에 에틸렌, 및 필요시에 에틸렌에 공중합성인 1종 이상의 단량체, 예를들면 1산화탄소, 에틸렌 불포화카르복실산, 상기 산과 1∼8탄소원자를 갖는 알코올로부터 유도된 에스테르, 말레산 무수물, 비닐 아세테이트 등의 중합 반응으로 수득되는 생성물을 의미한다. 본 발명에 특히 적합한 자유 라디칼 중합체중 하나는 에틸렌 단일 중합체이고 다른 하나는 탄소원자 1∼8개인 알킬기를 가진 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 25중량%를 함유하는 에틸렌공중합체이다. 본 발명의 범위내에서는 용융지수 0.2∼4dg/분인 자유 라디칼 에틸렌 중합체를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물의 부분을 구성하는 2가지 형태의 중합체는 혼합이 매우 용이하여 균질 혼합물을 형성한다. 그러므로 본 발명에 따른 조성물은 중합체 혼합방법중 어느것에 의해서도, 특히 주위 온도에서 고체상태로 과립의 혼합, 및 열작용하에 용융상태에서 혼합에 의해, 어려움 없이 제조될 수 있다.
본 발명의 제2주제는 상기 조성물로부터 얻는 5∼200㎛의 두께를 가진 필름이다. 본 발명에 따른 필름은 혼합물의 각각의 중합체에서 만든 필름들과 비교해서 향상된 특성을 갖는다. 이들 필름은 특히 내충격성, 용접부의 고온강도, 광학헤이즈(optical haze), 인장특성(최종 인장강도 및 파괴 연신율) 및 인열강도(tear strength)가 뛰어나다. 그러나 상기한 미국특허 제3,176,052호에서 시사하는 것과 대조적으로 본 발명에 따른 필름의 광학적 광택은 혼합물의 각 중합체에서 얻은 필름들의 그것보다 우수하기 보다는 열등하다. 이와같은 상황은, 다행스럽게도 본 발명에 따라 사용되는 불균질 구조인 에틸렌 α-올레핀 공중합체의 광택은 미국특허 제 3,176,052호에서 기술된 공중합체의 그것보다 훨씬 우수하기 때문에 불리한 것이 아니다.
본 발명에 따른 필름은 평다이(flat die)를 통한 취입압출(blow extrusion) 또는 압출이라는 주지의 기술에 의하여 본 발명에 따른 조성물로부터 얻어진다. 하기의 실시예는 설명목적으로 주어진 것이며 본 발명의 범위를 이에 제한코자 하는 것이 아니다.
[실시예 1∼4]
하기 성분을 함유한 조성물을 취입 압출에 의하여 필름으로 전환한다 :
(A) 용융지수(ASTM 표준규정 D 1238-73에 따름) 0.8dg/분, 밀도(프랑스 표준규정 T 51-063에 따름) 0.919g/cm3, 수평균 분자량(겔투과 크로마토그라피에 의해 측정됨) 43,000, 다분산성지수 Mw/Mn 3.6, 전체불포화도가 탄소원자 1000개당 0.39 이중결합, 그리고 결정성분획의 융점(시차열분석법에 의함) 122℃인 에틸렌/1-부텐공중합체에 있어서, 상기 공중합체에서 1-부텐분포의 불균질성(공중합체 분획시험에 의해 결정됨)은 고려된 분획에 따라 1부텐 단위의 비율이 평균비율의 0.5배 내지 2.2배로 표시되는 상기 공중합체. 이 공중합체는 유럽특허출원공고 제 0,070,220호의 실시예 5에 따라 제조된다.
(B) 자유 라디칼 개시제의 존재하에서 얻어지며, 밀도 0.921g/cm3및 용융지수 1.1dg/분인 에틸렌 단일중합체.
전환조건은 하기와 같다.
조성물의 온도 : 200℃
압출 스크루우의 회전속도 : 80rpm
팽창비(swelling ratio) : 3.0
표 I은 조성물중 공중합체(A)의 중량비 이외에 50미크론 두께의 필름에 대하여 측정한 하기 특성의 결과를 보여 준다 :
- 모두 ASTM 표준규정 D 882-67에 따라 결정된 종방향의 최종장력 UTSL(kg/cm3으로 표시) 및 횡방향의 파괴연신율, EBT(%로 표시) 및
- TAPPI 표준규정 T 638 SU 72에 따라 결정된 용접부의 고온강도, HSW(g/mm로 표시), 같은 표는 각 조성물에 대해서 파괴됨 없이 2시간 동안 필름관의 연속제조를 유지하도록 하는 가장 작은 두께이며, ㎛로 표시된 공업연신률(industrial stretchability)(IS)의 한계를 보여준다.
[표 I]
쉽게 알 수 있듯이 실시예 1 및 4는 비교예이다. 특히 본 발명에 따른 조성물에서의 인장특성 및 용접부의 고온강도의 값은 함유되는 순수 중합체 각각의 특성치의 산술평균보다 예상할 수 없을 정도로 큰 값을 갖는 것이 주목된다. 본 발명에 따른 조성물의 공업연신률은 함유되는 순수중합체 각각의 공업연신률의 산술평균보다 유리하게, 그리고 예상할 수 없을 정도로 적다.
[실시예 5∼7]
다음을 함유하는 조성물을 취입압출에 의하여 필름으로 전환한다 :
(A) 상기예에서 사용된 불균질 공중합체 및
(B) 자유 라디칼 개시제의 존재하에서 얻어지며, 밀도 0.923g/cm3및 용융지수 0.3dg/분인 에틸렌 단일중합체.
전환조건은 조성물의 온도(205℃)를 제외하고는 전과 같다. 표 II는 조성물중 공중합체(A)의 중량비 및 공업연신률 IS 외에도 50미크론 두께의 필름에 대하여 측정한 결과의 상기와 같이 측정된 특성 및 광학헤이즈 H(%) (ASTM 표준규정 D 1003에 따름) 및 광학적 광택 G(%) (ASTM 표준규정 D2457에 따름)를 보여준다.
[표 II]
비교용으로, 순수 공중합체(A)로 부터 같은 조건하에서 얻은 같은 두께의 필름은 헤이즈 H가 10.5% 및 광학적 광택 G가 99%를 갖는 것으로 나타났다.
[실시예 8~10]
다음을 함유하는 조성물을 취입압출에 의하여 필름으로 전환한다.
(A) 상기 실시예에 사용된 불균질 공중합체 및
(B) 자유 라디칼 개시제의 존재하에서 얻어지며 밀도 0.924g/cm3및 용융지수 2dg/분인 에틸렌 단일 중합체. 전환온도는 조성물의 온도(170℃)를 제외하고는 상기한 예와 같다. 표 III은 조성물 중 공중합체(A)의 중량비 및 공업 연신률 IS 이외에도 50미크론 두께의 필름에 대하여 측정한 결과의 상기와 같이 측정된 특성 및 ASTM 표준규정 D 1709-67에 따라 결정된 내충격성 IR(g/μ)을 보여준다.
[표 III]
비교용으로, 순수 공중합체(A)는 내충격성 3.0g/μ을 갖는 것으로 나타났다.
[실시예 11~14]
다음을 함유하는 조성물을 취입압출에 의하여 필름으로 전환한다 :
(A) 용융지수(0.9dg/분) 및 그의 밀도(0.930g/cm3)를 제외하고는 상기예에서와 같은 에틸렌/1-부텐공중합체 및
(B) 아크릴레이트 17.5중량%를 함유하며, 용융지수 1.7dg/분 및 밀도 0.925g/cm3인 에틸렌/부틸아크릴레이트 공중합체.
전환조건은 하기와 같다.
- 조성물의 온도 : 250℃
- 압출 스크루우의 회전속도 : 60rpm
- 팽창비 : 3.0
표 IV는 조성물 중 공중합체(A)의 중량비 이외에도 종방향의 최종장력, UTSL, 횡방향의 파괴연신율, EBT, 및 ASTM 표준규정 D 1922-67에 따라 결정된 종방향의 인열강도 TSL 및 횡방향의 인열강도 TST(g으로 표시)를 나타낸다.
[표 IV]
Claims (12)
- 상기 비중 0.91∼0.94인 1종 이상의 자유 라디칼 에틸렌 중합체 2∼25중량%, 그리고 공중합체내 α-올레핀 단위의 평균비율이 1∼8몰%이며, 비중 0.905~0.940 및 용융지수 0.4~3dg/분인 에틸렌과 탄소원자 4이상을 함유하는 α-올레핀과의 1종 이상의 공중합체 75~98%를 함유하는 조성물에 있어서, 공중합체 내의 α-올레핀 단위의 분포가 불균질이며, 상기 공중합체는 결정성 분획 및 무결정성 분획을 함유하고, 공중합체내 α-올레핀 단위의 비율이 고려되는 분획에 따라 그들 평균 비율의 0.2배 이상~5배 이하 사이에서 변하는 것을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 자유 라디칼 에틸렌 중합체는 용융지수가 0.2∼4dg/분임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항 및 2항중 어느 하나에 있어서, 공중합체의 결정성 분획이 118°-130℃ 사이에 단일 용융피키를 가지며, 전체 공중합체의 20∼50중량%를 나타냄을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항 또는 2항에 있어서, 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 분자량이 15,000~16,000임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항 또는 2항에 있어서, 공중합체가 하나의 α-올레핀을 함유하며, 그의 다분산성 지수는 3~9임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항 또는 2항에 있어서, 공중합체가 2개의 α-올레핀을 함유하며 이들의 각각의 평균 비율이 0.25~4임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제6항에 있어서, 공중합체의 다분산성 지수가 4~12임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항 또는 2항에 있어서, α-올레핀이 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸, 1-펜텐 및 1-옥텐 중에서 선택됨을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항 또는 2항에 있어서, 자유 라디칼 에틸렌 중합체는 에틸렌과 일산화탄소, 에틸렌성 불포화 카르복실산, 상기산 및 탄소원자 1∼8개인 알코올로부터 유도된 에스테르, 말레산 무수물 및 비닐 아세테이트 중에서 선택된 1종 이상의 공 단량체와의 공중합체 임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제9항에 있어서, 자유 라디칼 중합체는 탄소원자 1∼8개인 알킬기를 가진 1종 이상의 알킬 아크릴레이트를 25중량%까지 함유하는 에틸렌 공중합체임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 제1항 또는 2항에 있어서, 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 전체 불포화도는 탄소원자 1000개당 0.25∼0.50 이중 결합임을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물.
- 상기 비중 0.91∼0.94인 1종 이상의 자유 라디칼 에틸렌 중합체 2∼25중량%, 그리고 공중합체내 α-올레핀 단위의 평균 비율이 1∼8몰%이며, 비중 0.905∼0.940 및 용융지수 0.4∼3dg/분인 에틸렌과 탄소원자 4이상을 함유하는 α-올레핀과의 1종 이상의 공중합체 75∼98%를 함유하는 조성물에 있어서, 공중합체 내의 α-올레핀 단위의 분포가 불균질이며, 상기 공중합체는 결정성 분획 및 무결정성 분획을 함유하고, 공중합체내 α-올레핀 단위의 비율이 고려되는 분획에 따라 그들 평균 비율의 0.2배 이상~5배 이하사이에서 변하는 것을 특징으로 하는 에틸렌 중합체 조성물로 부터 수득되는 두께 5∼200㎛인 필름.
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