KR870002013B1 - 저압, 저밀도 이종원소 에틸렌 공중합체의 층을 갖는 다층필름 - Google Patents

저압, 저밀도 이종원소 에틸렌 공중합체의 층을 갖는 다층필름 Download PDF

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Description

저압, 저밀도 이종원소 에틸렌 공중합체의 층을 갖는 다층필름
본 발명은 다층 플라스틱필름, 특히 쓰레기통 및 쓰레기백으로 사용하고, 이러한 백의 제조에 적합한다층 플라스틱 필름에 관한 것이다.
일반적으로 부피가 큰 폐기물을 위한 플라스틱 쓰레기통 및 쓰레기 백은 폴리에틸렌과 같은 여러가지 중합체로부터 필름형태로 제조될 수 있다. 이러한 백에 사용되는 필름들은 파열인성, 인장강도 및 엘멘도르프(Elmendorf)인열강도와 같은 고강도 특성을 바람직하게 소유한다.
플라스틱 백의 또다른 기대해야 하는 성질은 낮은 제조원가이다. 필요한 양의 원료물자가 상기한 고강도 특성을 갖는 폴리에틸렌필름의 사용으로 감소되기도 하며 부분적으로 이런 이유 때문에 다층 플라스틱필름이 쓰레기통 제조에 사용되어 왔다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
저압공정들(이하 "LPLDPE"라 부름)에 의해 제조되는 "선형" 저밀도 폴리에틸렌의 도입으로 고압공정들(이하 "HPLDPE"라 부름)에 의해 제조한 통상적인 고측쇄 저밀도 폴리에틸렌대신 필름응용에 이 원료를 대체하기 위한 시도가 있어 왔다. 이런 노력을 하게 되는 이유는 LPLDPE가 HPLDPE보다 더욱 질기고 강한 것으로 이해되었기 때문이다. 그러나 LPLDPE필름에 대한 기계방향(MD) 엘멘도르프 인열강도가 LPLDPE의 다른 물리적 성질이 우수한 경우에서도 HPLDPE필름보다 실제적으로 더 낮다는 것이 발견되어 왔다.
공지된 기술의 폴리에틸렌 필름형 백들은 한편으로 높은 인열강도를 제외한 그리고 상대적으로 낮은 압출출력요구 및 낮은 압출출구압력, 제한된 강도 성질 및 또는 또다른 한편 보통의 MD인열강도, 상대적으로 높은 압출출력요구 및 높은 압출출구압력이 높은 강도성질로 특징하여져 왔다.
덧붙여 통상적인 쓰레기통 및 쓰레기백의 제조에 사용되는 폴리에틸렌 필름은 일반적으로 약 0.038mm(약 1.5mils) 내지 약 0.076mm(약 3.0mils)의 두께범위로 제조된다. 저밀도 폴리에틸렌 제조를 위해서는 보통 표준고압공정에 의해 제조되며 이 생성물을 위해서는 염기성 중합체 또는 원료물질이 사용되어야만 하는데 그 이유는 그것의 상대적으로 낮은 경비, 우수한 열봉합강도 및 마무리한 생성물로 쉽게 전환할 수 있는 능력 때문이다.
그러나 압축하에 파열, 인열 또는 수확함에 의한 피해를 더욱 저지할 이런 사용에 대해 더욱 강한 필름이 계속 필요로 한다. 더욱 강한 필름은 완성된 백이 최종사용에 더욱 편리할 수 있는 입장으로부터 소망스러워야 할 뿐만 아니라 더 약한 필름을 사용할 수 있고 필요한 강도요구를 들어주게 하여 소비자에게 더 나은 경비-수행관계를 제공하는 것이 좋다.
따라서 본 발명의 목적은 통상적인 다층 폴리에틸렌필름에 비해 개선된 파열인성, 인장강도, 수율강도 및 인열강도를 갖는 다층 폴리에틸렌 필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 고압, 저밀도 폴리에틸렌보다 더 높은 횡축 인열강도를 갖는 다층 폴리에틸렌필름을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 에틸렌 및 부텐과 같은 단량체로부터 형성된 저밀도 공중합체보다 상대적으로 더 높은 기계방향 인열강도를 갖는 다층 폴리에틸렌 필름을 제공하는 데 있다.
또다른 본 발명의 이러한 목적은 다음 설명, 청구범위 및 도면으로 부터 명백하게 될 것이다.
본 발명에 따르면 한 구체예로서 고압저밀도 폴리에틸렌의 첫번째 바깥층, 저압, 저밀도 기체상 이종원소에틸렌 공중합체의 핵심층 : 고압 저밀도 폴리에틸렌의 두번째 바같층으로 구성되는 쓰레기통 및 쓰레기백의 제조에 사용하기 위해 적합한 다중층필름을 제공한다. 본 발명의 다층 필름은 파열인성, 인장강도, 특히 횡축기계방향 인장강도 및 수율강도를 가지며 그것들은 필름의 모든 층이 있어 고압저밀도 폴리에틸렌으로부터 제조한 통상적인 다층필름보다 실제적으로 개선된 것임이 밝혀졌다. 놀랍게도 공-압출된 다층필름을 위해 관찰한 기계방향 인열강도는 실시예 및 다음 서술에 관계하여 나타난 바와같이 0.917 내지 0.928로 증가된 이종원소 에틸렌 공중합체의 밀도만큼 높게 남아 있다. 통상적으로 밀도가 증가한 만큼 이런 형의 발포한 필름중에 기계방향 인열강도는 감소한다는 것이 예상된다. 더 높은 기계방향 인열강도는 더욱 균형이 잡힌 필름(기계방향 대 횡축방향)에 결과가 나타나며 그것은 최종적으로 사용하는 입장에서 크게 바람직하다. 덧붙여 기계방향 인열강도는 더 높은 계수 및 더 높은 수율 강도로 된 더 높은 밀도의 공중합체의 사용을 허용하면 밀도가 증가하는만큼 낮아지지 않는 것도 사실이다.
결론적으로 다층의 같이 압출한 필름은 하나 또는 그 이상의 층으로서 본 발명의 저압, 저밀도 기상 이종원소 공중합체 및 고압, 저밀도 폴리에틸렌 또는 고압, 저밀도 폴리에틸렌 및 같이 압출한 필름의 하나 또는 그이상의 바깥층으로서 저압, 저밀도 기상 이종 원소공중합체수지의 혼합물로 구성되어 더 우수하고 더 강한 필름 및 쓰레기백을 얻게 된다는 것이 밝혀졌다.
바깥층으로서 고압, 저밀도 폴리에틸렌을 갖는 다중층의 구조는 높은 배출율로 공중합체의 층의 융해분열이 없는 것을 얻고 높은 배출율로 거품 또는 융해냉각을 개선하기 위하여 압출물의 융해강도를 증가시키는 것을 돕기 위하여 특히 소망스럽다.
본 발명의 다층필름의 공중합체 층은 에틸렌, 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성된 이종원소 공중합체로 구성한다. 이종원소라는 용어는 공단량체 단위가 중합체단위를 따라 임의로 분포되어 있으나 중합체분자가운데 동일한 에틸렌/공단량체비를 갖지 않는 것을 의미한다. 에틸렌공중합체는 단량체 C2,Ca및 Cb의 중간중합체 또는 공중합체이고 여기서 C2는 에틸렌이며, Ca는 프로필렌, 부텐-1 및 그것의 혼합물로부터 선택한 것이고 Cb는 네번째 탄소원자보다는 더 가까이서 분지하지 않는 하나 또는 그 이상의 C5내지 C8알파 모노올레핀으로부터 선택한 것이다. ; C5내지 C8단량체는 펜텐-1,4-메틸펜텐-1, 헥센-1, 헵텐-1 및 옥텐-1을 포함한다.
C2,Ca및 Cb단량체 단위는 중합체 연쇄를 따라 임의로 분포하는 것으로 믿어지며 중합체분자 가운데 동일한 에틸렌/공중합체비율을 나타내지 않는다. 중합체 질량중의 Ca/C2단량체 단위의 몰비는 약 0.006 내지 0.09이다. 중합체 질량중의 Cb/C2단량체단위의 몰 비는 약 0.003 내지 0.07이다. 덧붙여 Ca및 Cb단량체는 약 0.1 내지 0.9 및 바람직하게 0.2내지 0.8의 분지쇄인자값을 제공하는 양으로 사용되며 그 식은 다음과 같다.
Figure kpo00001
공중합체는 약 0.91 내지 0.94의 밀도, ≥22 내지 ≤36 및 바람직하게 약 ≥25 내지 ≤32의 융해지수를 가진다.
융해유속의 값은 중합체의 분자량 분포를 나타내는 하나의 수단이다. ≥22 내지 ≤36의 융해유속(MFR) 범위는 약 2.7 내지 4.3의 Mw/Mn치 범위에 상응하며 ≥25 내지
Figure kpo00002
32의 MFR 범위는 약 2.8 내지 3.8의 Mw/Mn범위에 상응한다.
본 발명의 공중합체는 ≤1의 보통 ≥0.1 내지 ≤0.6의 C=C/1000 탄소원자 불포화그룹함량을 가진다.
공중합체는 특정한 단량체함량이 하기한 바와 같이 특정셋트의 조작조건하에서 특정한 고활성 촉매의 존재하에 중합한다면 저압기상 유등상 반응공정으로 쉽게 제조할 수 있다.
본 발명에 사용하는 고활성 촉매를 형성하기 위해 사용하는 화합물은 적어도 하나의 티탄화합물, 적어도 하나의 마그네슘화합물, 적어도 하나의 전자공여체화합물, 적어도 하나의 활성제 화합물, 적어도 하나의 다공성 불활성담체물질로 구성한다.
티탄화합물은 다음의 구조를 가지며
Ti(OR)aXb
여기서 R은 C1내지 C14지방성 또는 방향성 탄화수소기 또는 COR'이고 여기서 R'는 C1내지 C14지방성 또는 방향성 탄화수소기이고,
X는 Cl, Br, I 또는 그것의 혼합물을 구성하는 그룹에서 선택한 것이고, a는 0또는 1이고, b는 2 내지 4를 포함하며 a+b는 3 또는 4와 같다.
티타늄화합물은 개별적으로 또는 그것의 조합으로 사용할 수 있다. TiCl3및 TiCl4, Ti(OCH3)Cl3, Ti(OC6H5)Cl3및 Ti(OCOC6H5)Cl3가 포함될 것이다.
마그네슘화합물은 다음의 구조를 가지며
MgX2
여기서 X는 Cl, Br, I 또는 그것의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택한 것이다. 그런 마그네슘 화합물들은 각각 또는 그것의 조합으로 사용할 수 있고 MgCl2,MgBr2및 MgI2를 포함할 것이다. 무수 MgCl2는 특히 바람직한 마그네슘화합물이다.
마그네슘화합물의 약 0.5 내지 56, 바람직하게 약 1 내지 10몰이 본 발명에 사용하는 촉매를 제조하는데 티탄화합물의 몰당 사용한다.
티탄화합물 및 마그네슘화합물은 하기하는 바와 같이 전자공여체 화합물중에서 그들의 용해를 촉진하는 형태로 사용해야만 한다.
전자공여체화합물은 25℃에서 액체인 유기화합물이며 여기서 티탄화합물 및 마그네슘화합물은 부분적으로 또는 완전하게 용해한다. 전자공여체 화합물은 알려져 있는 것과 같거나 루이스 염기들이다.
전자공여체화합물은 지방성 및 방향성 카르복실산의 알킬에스테르, 지방성에테르, 환형에테르 및 지방성 케톤과 같은 화합물을 포함할 것이다.
이들 전자공여체화합물 가운데 바람직한 것은 C1내지 C4포화지방성 카복실산의 알킬 에스테르, C7내지 C8방향성 카복실산의 알킬 에스테르 : C2내지 C8, 바람직하게 C3내지 C4지방성에테르 : C3내지 C4고리형 에테르 및 바람직하게 C4고리형 모노-또는 디-에테르 : C3내지 C6, 바람직하게 C3내지 C4지방성케톤과 같은 화합물을 포함할 것이다. 가장 바람직한 전자공여체 화합물은 메틸포르메이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸에테르, 헥실 에테르, 테트라히드로푸탄, 디옥산, 아세톤 및 메틸 이소부틸케톤을 포함할 것이다.
전자공여체 화합물들은 각각 또는 그것의 조합으로 사용할 것이다.
약 2 내지 85, 바람직하게 약 3 내지 10몰의 전자공여체 화합물이 Ti몰당 사용된다.
활성제화합물은 다음 구조를 가지며
Al(R")cX'dHe
여기서 X'는 Cl 또는 OR'",R" 및 R'"는 같거나 다르며 C1내지 C14로 포화탄화수소기이고, d는 0 내지 1.5이고 e는 1 또는 0이고 c+d+e=3이다.
그런 활성화합물은 각각 또는 그것의 조합으로 사용할 수 있고 Al(C2H5)3, Al(C2H5Cl) Al(i-C4H9)3, Al2(C2H5)3Cl3, Al(i-C4H9)2H, Al(C6H13)3,Al(C8H17)3,Al(C2H5)2H 및 Al(C2H5)2(OC2H5)을 포함할 것이다.
약 10 내지 400, 바람직하게 약 10 내지 100몰의 활성제화합물이 본 발명에 사용하는 촉매를 활성화시키는데 티탄화합물의 몰당 사용한다.
담체물질은 고체, 입자상의 다공물질로 그것은 촉매조성물의 다른 성분들과 반응계의 다른 활성성분들에 불활성이다. 이들 담체물질은 실리콘 및/또는 알루미늄의 산화물과 같은 무기물질을 포함한다. 담체물질은 약 10 내지 250 바람직하게 약 50 내지 15미크론의 평균입자 크기를 갖는 건조분말의 형태로 사용한다. 이들 물질은 또한 다공성이며 그램당 ≥3, 바람직하게 ≥50의 표면적을 가진다. 촉매활성 또는 생산성은 ≥80옹그스트럼단위 및 바람직하게 ≥100 옹그스트럼단위의 기공크기를 갖는 실리카로 현저하게 개선된다. 담체물질은 흡습수가 포함하지 않는 건조한 것이어야 한다. 담체물질의 건조는 ≥600℃의 온도에서 그것을 가열하여 수행한다. 다른 대안으로는 ≥200℃의 온도에서 건조시킨 담체물질을 상기한 알킬알루미늄 화합물의 하나 또는 그 이상의 약 1 내지 8중량%로 처리한다. 알킬알루미늄 화합물에 의한 지지체의 이런 조정은 증가된 활성의 촉매조성물을 공급하며 얻어진 에틸렌 중합체의 중합체입자 형태를 개선시켜 준다.
공중합체 중합반응은 미합중국 특허 제4243619호에 기술한 바와 같이 유동상 공정으로서 기체상 공정중에 단량체의 흐름을 접촉시켜 수행하며 그것은 실제적으로 습기, 산소, 일산화탄소 및 아세틸렌과 같은 촉매독의 부재하에 중합반응이 개시되기에 충분한 온도와 압력에서 촉매적으로 유효한 양의 완전하게 활성화된 전구체 조성물(촉매)을 지지체상에 혼입시켜 수행한다.
공중합체중에 원하는 밀도범위를 달성하기 위해 (i) 공중합체중의 Ca공단량체의 수준을 약 ≥0.6 내지 9몰퍼센트가 되도록 에틸렌 및 Cb공단량체로 Ca공중합체를(ii) 공중합체중의 공단량체의 수준을 약 ≥0.3 내지 7몰퍼센트가 되도록 Ca공단량체 및 에틸렌으로 충분하게 공중합시킬 필요가 있다. 이런 결과를 달성하기 위해 필요한 Ca및 Cb공단량체의 양은 사용한 특정 공단량체에 달려 있게 될 것이다.
어떤 주어진 용융지수에서 원하는 밀도범위를 갖는 중합체를 제공하기 위해 에틸렌과 함께 공중합하는 여러가지 Ca및 Cb공단량체의 몰로 그 양을 아래에 나타내었다. 이 리스트는 또한 반응기 내에서 반응조건하에 재순환된 기류의 단량체(C2,Ca및 Cb) 중에 나타나야 하는 에틸렌에 대한 그 공단량체의 상대적인 몰농도를 나타내었다.
Cx공중합체 평형에서 기상에서 Cx/C2몰비 중합체중 Cx/C2몰비
프로필렌 0.2 내지 0.9 0.01 내지 0.09
부텐-1 0.1 내지 0.5 0.006 내지 0.08
펜텐-1 0.05 내지 0.2 0.005 내지 0.007
헥센-1 0.02 내지 0.15 0.004 내지 0.06
4-메틸-펜텐-1 0.02 내지 0.15 0.004 내지 0.06
헵텐-1 0.017 내지 0.10 0.003 내지 0.04
옥텐-1 0.015 내지 0.08 0.003 내지 0.04
유동상 반응기는 압력이 증가하면 기체의 단위용적 열용량도 증가하기 때문에 열전도를 좋게 하는 그런 범위내에 더 높은 압력에서 조작하게 되는 약 50 내지 약 1000psi, 바람직하게 약 150 내지 350psi의 압력에서 조작하게 된다.
앞서 기술한 바와 같이 본 발명의 다층의 적어도 하나의 층은 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성한 이종원소 공중합체로 구성한다. 일반적으로 이들공중합체는 분당 약 0.5 및 5.0 데시그램 사이의 용융지수 및 센티미터당 약 0.91 및 0.94그램 사이의 밀도를 가진다. 더 나은 평형의 물리적 성질들이 본 발명의 다층필름을 제공하기 때문에 공중합체는 분당 약 0.5 및 약 2.0 데시그램 사이의 용융지수 및 센티미터당 약 0.926 및 약 0.930그램이 밀도를 가지는 것이 바람직하다. 마찬가지로 본 발명의 다층필름의 공중합체층은 에틸렌-부텐-헥센 및 에틸렌-프로필렌-헥센으로 구성된 그룹에서 선택한 성분을 구성하는 것이 바람직하다. 덧붙여 본 발명의 다층필름의 공중합체층은 시중에서 유용한 것만큼 두꺼우며 반면에 다른 층 또는 층들은 높은 배출율로 발포 냉각시키는 동안 용융파편을 방지하고 다이 및 기포의 원주주변에 바깥층의 분포를 보증하기 위해 충분히 높은 압력, 저밀도 폴리에틸렌을 함유한다. 따라서 공중합체층은 본 발명의 다층의 전체 두께의 약 90퍼센트 까지의 두께를 가지며 다른 층 및 층들은 다이설계가 공중합체층의 원주주변에 다른 층용융물 또는 용융물들의 분포를 허용하도록 해주는 다층필름의 전체 두께의 약 5 내지 10퍼센트의 두께를 구성한다. 그러나 공중합체층은 본 발명의 다층필름의 전체두께의 약 50퍼센트 및 약 80퍼센트 사이의 두께를 가지며 다른층 또는 층들은 다중층 필름의 전체두께의 약 20퍼센트 및 약 50퍼센트 사이의 두께를 가진다.
덧붙여 본 발명의 다층필름조성물은 에틸렌으로부터 형성된 이종원소 공중합체 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1, 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체의 첫번째 필름 층 : 고압, 저밀도 폴리에틸렌 또는 상기고압, 저밀도 폴리에틸렌 및 상기의 이종원소 공중합체의 혼합물로 구성된 두번째 필름층으로 구성되어 있다. 그렇게 축조할 때 상기 첫번째 필름층은 다층필름의 전체두께의 약 70퍼센트까지 구성되며 상기 두번째 필름층은 다층필름의 전체두께의 남아있는 두께로 구성한다. 유사한 방편으로 본 발명의 다층필름조성물은 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체의 이종원소 공중합체의 첫번째 층으로 구성되어 거기에 녹색 또는 흑색과 같은 색소 또는 염료로부터 선택한 발색제를 가하고 : 두번째 필름층은 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성된 이종원소 공중합체로 구성되며 세번째 필름층은 고압, 저밀도 폴리에틸렌 또는 상기 폴리에틸렌과 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐 1과 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성된 이종원소 공중체의 혼합물로 구성되어 거기에 발색제가 첨가된다. 그렇게 제조할 때 상기한 첫번째 및 두번째 필름층은 다층필름의 전체두께의 약 70퍼센트까지이고 세번째 필름층은 다층필름의 전체두께의 나머지 두께로 구성된다.
더욱 본 발명의 다층필름조성물은 녹색과 같은 색소 또는 염료로부터 선택한 발색제를 함유하는 고압, 저밀도 폴리에틸렌의 필름층과 흑색과 같은 색소 또는 염료로부터 선택한 발색제를 함유하는 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성된 이종원소 공중합체 및 소량의 고압, 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되는 두번째 필름층으로 구성되어 있다. 이들 물질로 다층필름의 두께는 첫번째 필름층으로부터 약 20 내지 25퍼센트 사이이고 두번째 필름층으로부터 약 75 내지 80퍼센트 사이여야 한다. 또한 본 발명의 다층필름조성물은 첫번째 바깥층이 고압, 저밀도 폴리에틸렌 또는 에틸렌과 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1과 적어도 하나의 C5-C8공단량체로 구성되고 핵심층은 고압 저밀도 폴리에틸렌 또는 에틸렌과 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체 또는 그것의 혼합물로부터 형성된 이종원소 공중합체로 구성되고 두번째 바깥층은 고압, 저밀도 폴리에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C1-C8공단량체로부터 형성된 이종원소 공중합체의 혼합물로 구성되나, 그것은 고압, 저밀도 폴리에틸렌이 모든 층에 예외적으로 나타나지 않는 것으로 이해해야 한다. 더욱 본 발명의 다층필름조성물은 고압, 저밀도 폴리에틸렌의 첫번째 바깥층, 핵심층과 두번째 바깥층으로 구성되어 나머지 두 층은 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1과 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성한 이종원자공중합체로 구성한다. 이런 제조에 있어 핵심층과 두번째 바깥층의 이종원자 공중합체는 다른 밀도, 다른 용해지수를 가지며 상기한 바와 같이 색소 또는 염료와 같은 발색제를 함유한다. 더욱 본 발명의 다층필름 조성물은 고압, 저밀도 폴리에틸렌의 첫번째 바깥층, 적어도 하나의 층이 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성한 이종원자 공중합체로 구성되며 두번째 바깥층은 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성한 이종원자 공중합체로 구성된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 다층, 공압출 필름조성물은 더 강하고 우수한 필름과 쓰레기통/쓰레기백으로 얻어진다. 덧붙여 압출도중 용융파열은 감소된다. 상기한 2-층 필름구조의 압출도중 용융파열을 더욱 감소시키기 위해 1980년 1 월 1일 출원한 미합중국 특허출원 제192701호의 S.J.쿠르츠(Kurtz)의 발명에 기술한 바와 같이 대향하는 다이 립(die lip) 표면들에 의해 형성한 출구 다이 틈을 한정하는 충진출구를 갖는 다이를 통해 중합체를 압출시키는 것이 바람직하며 여기서 용해한 중합체와 접촉하는 다이립 및/또는 다이랜드(land)의 한쪽 표면은 다이출구를 따라 용해한 중합체류의 축방향으로 다이립 및 /또는 다이랜드의 대향표면을 넘어서게 연장되어 그것에 의해 용해파편은 연장된 다이립 표면에는 나타나지 않고 중합체의 표면상에서 감소한다. 그와같은 압출다이의 사용은 고압, 저밀도 폴리에틸렌이 필름조성물의 바깥층을 형성하는 3 또는 그 이상의 층 필름을 형성할 때는 용해파편을 감소시킬 필요가 없다는 것을 명기해 둔다. 더욱 본 발명에 따라 쓰레기통 또는 쓰레기백으로서 사용하기 위해 2-층 필름구조를 제조할 때 바깥층은 에틸렌 및 적어도 하나의 프로필렌 및 부텐-1 및 적어도 하나의 C5-C8공단량체로부터 형성한 이종원소 공중합체로 구성되는 것이 바람직하다.
다층필름의 전체두께는 일반적으로 약 0.025mm(약 1mil) 내지 약 0.076mm(약 3mils) 사이이다. 얇은 필름의 강도성질들은 쓰레기통 또는 쓰레기백으로 사용하기에 받아들일 수 없기 때문에 실제적으로 더 얇은 필름은 적합하지가 않다. 실제로 0.076mm(3mils)보다 더 얇은 필름은 바람직하지 않은데 왜냐하면 더 얇은 물질과 화합하여 추가된 강도는 보통 쓰레기통-쓰레기백의 사용에 요구되지 않는 것이기 때문이다. 더 얇은 필름의 또다른 단점은 쓰레기 백 개구종단을 취급하고 잡아매는데 어렵게 되어 있다는데 있다. 이들 반대되는 고려사항의 바람직한 평형점은 약 0.033 내지 0.046mm(약 1.3 내지 1.8mils) 두께 사이의 필름이다. 본 발명의 다층 필름의 다른층 또는 층들은 분당 약 0.5 및 약 5.0 데시그램 사이의 용해지수와 입방 센티미터당 약 0.916 및 0.935그램 사이의 밀도를 갖는 고압, 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된다. 그러나 분당 약 1.0 및 약 3.0데시그램사이의 용해지수와 입방센티미터당 약 0.918 및 약 0.922그램 사이의 밀도를 갖는 고압, 저밀도 폴리에틸렌이 바람직한데 그 이유는 더 나은 물리적 성질들이 다층필름을 위해서 얻어지기 때문이다. 고압, 저밀도 폴리에틸렌(HPLDPE)은 여러해동안 시장구입이 가능하며 많이 분지한 동종원소 중합체는 보통 길이가 긴 관형반응기 중에서 대표적으로 15000psi 이상의 온도에서 유리기 촉매와 함께 제조한다.
본 발명의 실제 및 구성의 예시적이고 제한되지 않는 실시예를 제시한다. 여기에 언급한 부 및 퍼센트는 특별하게 다른 기재가 없는 한 각각 중량부 및 중량퍼센트로 간주한다.
다음 실시예에 있어 시료의 다층필름은 관형다이를 통해 필름층의 공-압출에 의해 형성시킨다.
모든 다층 필름조성물은 핵심층이 8.89cm(3.5인치) 압출기로 압출하는 반면 바깥층은 두개의 분리된 3.81cm(1.5인치) 압출기를 통해 각각 압출시킴에 의해 제조한다. 압출발포를 형성시키기 위해 사용한 다층 다이는 30.5cm(12인치) 3층 나선형 다기관 다이이다. 첫번째 바깥층이 핵심층에 대한 핵심층이 두번째 바깥층에 대한 총 두께비는 제조한 시료전부가 1 : 3 : 1이다. 모든 시료에 있어 첫번째 및 두번째 바깥층을 위해 사용한 물질은 분당 약 2.0데시그램의 융해지수 및 약 0.918그램/cm3의 밀도를 갖는 고압, 저밀도 폴리에틸렌이다. 또한 첫번째 바깥층은 약 5%의 연록색소로 착색하로 두번째 바깥층은 약 4%의 흑색 색소로 착색한다. 덧붙여 두개의 바깥층은 전체의 약 1.2%의 슬립(slip) 및 항-블록(anti-block)제를 함유한다. 모든 조성물에 있어 핵심층은 탈색한 것이고 슬립이나 항-블록제가 함유되지 않는다. 표 1에는 사용된 핵심층의 단지 하나의 조성물을 나타내었다.
[표 1]
Figure kpo00003
더욱 표 1에서는 다음의 시험기준이 사용된다. 인장강도는 ASTM D882A법에 의해 측정한다. 파괴시험은 평방 cm당 kg으로 나타낸다.
엘멘도르프 인열강도는 ASTM D1992로 측정하고 ㎝당 그램(gms)로 나타낸다.
파열인성은 파열되는 필름의 상대적 저항을 평가하기 위해 유래한 시험이다. ASTM표준은 없다. 기본적으로 1.91cm(0.75인치) 둥근 철 플런저를 조절한 인스트론 시험기를 사용하여 분당 50.8cm(20인치)의 속도에서 클램프(clamp)한 필름시료를 통해 내리누른다. 필름시료의 파열에 대한 하중은 cm당 kg으로 기록되며 파열에 대한 에너지는 하중-연장선하에 집약된 지역이고 cm당 cm-kg으로 기록한다. 융해지수는 190℃에서 측정한 ASTMD-1238-E조건으로 결정되며 10분당 그램으로 보고한다.
MD는 기계방향을 표시하며 TD는 횡측방향을 표시한다.
표 1 중의 시험치의 시험은 실시예 1 내지 5에서 핵심층으로서 에틸렌-부텐-헥센중합체를 함유하는 다층 필름 조성물은 실시예 6 내지 8에서 핵심층으로 에틸렌-부텐 공중합체 또는 실시예 9에서 고압, 저밀도 폴리에틸렌을 함유하는 다층필름 조성물보다 더 우수하고 개선된 물리적 성질을 가졌음을 나타낸다.
더욱 자세히 핵심층으로서 (실시예 1에서 5) 에틸렌-부텐-헥센 중합체를 합유하는 다층필름은 MD엘렌도르프 인열강도가 기본적으로 변하지 않고 95~123gms/mm의 비교적 높은 수준에서 각각 0.917내지 0.928로 증가하는 에틸렌-부텐-헥센중합체의 밀도로 남아 있게 된다는 것을 과시한다. 변하는 밀도를 갖는 에틸렌-부텐공중합체를 핵심층으로 함유하는 실시예 6,7 및 8에 의해 나타낸 바와 같이 일반적으로 밀도가 증가하면 MD엘멘도르프 인열강도가 보통 감소한다는 것은 예상치 못한 것이다. 이들 실시예에 있어 82gms/mm에서 56gms/mm로 감소하는 MD엘멘도르프 인열강도는 0.917에서 0.926으로 증가하에 에틸렌-부텐공중합체의 밀도로 예상되기도 한다.
모든 고압, 저밀도 폴리에틸렌대조 조성물(실시예 9) 및 통상적인 공중합체(실시예 6~8)에 비해 실시예 1 내지 5의 핵심층 생성물의 개선점은 시료 1 내지 9를 파열인성에너지, TD엘멘도르프인 열강도 및 TD인장강도와 같은 중요한 강도 성질에 대해 비교할때 명백하다.
MD엘멘도르프 인열강도가 저하됨이 없이 핵심층의 중합체의 증가되는 밀도의 장점은 밀도증가로서 TD(쓰레기통을 드는 방향) 수율강도 증가로 나타난다는 점에 더욱 분명해진다.
표 2 중에서 대조실시예 9보다 실시예 1 내지 5의 다층필름에 의해 제공된 여러 성질들의 개선의 정도를 요약하였다. 특히 인장 및 수율강도에 있어 더많은 개선점이 기계방향 인열강도의 희생이 없이 얻어질 수 있다는 점을 명기해 두어야 하겠다.
[표 2]
대조군과 함께한 비교 시험 결과
성질 개선의 정도
파열인성
하중 +13% 내지 +38%
에너지 +100% 내지 +204%
인장강도
기계방향 -2% 내지 +25%
횡축방향 +45% 내지 +65%
수율강도
기계방향 +13% 내지 +25%
횡축방향 +10% 내지 +30%
본발명의 바람직한 구체형이 자세하게 기재되었더라도 그것의 변형이 가능하고 어떤 점은 다른 것이 없이도 사용될 수 있으나 모든 것은 본 발명의 정신 및 범위내에 포함된다고 간주한다. 예를들어 상기 실시예에서 기재한 필름은 발포 압출에 의해 제조되었더라도 예를 들어 슬롯 케스트 압출과 같은 다른 제조방법이 사용되기도 한다.

Claims (11)

  1. 첫번째 바깥층은 제 1 성분으로 에틸렌, 제 2 성분으로 프로필렌, 부텐-1 또는 프로필렌과 부텐-1 혼합물 중에서 선택된 어느 하나, 그리고 제 3 성분으로 C5-C8공단량체들 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진 이종원소 공중합체이고 : 두번째 바깥층은 고압, 저밀도 폴리에틸렌을 함유함을 특징으로 하는 다층필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 두번째 바깥층은 제 1 성분으로 에틸렌, 제 2 성분으로 프로필렌, 부텐-1 또는 프로필렌과 부텐-1 혼합물 중에서 선택된 어느하나, 그리고 제 3 성분으로 C5-C8공단량체들중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진 이종원소 공중합체와 상기의 폴리에틸렌의 블렌드로 구성됨을 특징으로 하는 다층필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 첫번째 바깥층은 상기 이종원소 공중합체의 하나 이상의 층으로 구성됨을 특징으로 하는 다층필름.
  4. 제 3 항에 있어서, 적어도 하나의 착색제를 부가함을 특징으로 하는 다층필름.
  5. 제 1 또는 2항에 있어서, 상기공중합체는 분당 0.5 내지 5.0 데시그램사이의 융해지수 및 입방센티미터당 0.91 내지 0.94그램 사이의 밀도를 가짐을 특징으로 하는 다층필름.
  6. 제 1 또는 2항에 있어서, 상기 공중합체는 분당 0.5 내지 2.0 데시그램사이의 융해지수 및 입방센티미터당 0.926 내지 0.930그램 사이의 밀도를 가짐을 특징으로 하는 다층필름.
  7. 제 1 또는 2항에 있어서, 첫번째 바깥층은 상기 다층필름의 전체두께의 50퍼센트 내지 80퍼센트의 두께를 갖고, 상기 두번째 바깥층은 상기 다층필름의 20퍼센트 내지 50퍼센트의 두께를 갖는 다층필름.
  8. 제 1 또는 2항에 있어서, 상기 다층필름의 두께가 0.025mm(1mil) 내지 0.076mm(3mil)인 다층필름.
  9. 제 1 또는 2항에 있어서, 상기의 고압, 저밀도 폴리에틸렌은 분당 0.5 내지 5.0데시그램 사이의 융해지수 및 입방센티미터당 0.916 내지 0.935그램 사이의 밀도를 갖는 다층필름.
  10. 제 1 또는 2항에 있어서, 상기의 이종원소 공중합체가 에틸렌-부텐-1-헥센 및 에틸렌-프로필렌-헥센으로 구성된 그룹에서 선택되는 다층필름.
  11. 첫번째 바깥층은 제 1 성분으로 에틸렌, 제 2 성분으로 프로필렌, 부텐-1 또는 프로필렌과 부텐-1 혼합물 중에서 선택된 어느 하나 , 그리고 제 3 성분으로 C5-C8공단량체들 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어진 이종원소 공중합체이고 ; 두번째 바깥층은 고압저밀도 폴리에틸렌을 함유하는 다층필름을 사용하여 제조함을 특징으로 하는 백.
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