KR102603977B1

KR102603977B1 - 코팅된 중합체 입자를 포함하는 조성물 및 이로부터 형성된 tpo 조성물

Info

Publication number: KR102603977B1
Application number: KR1020207009565A
Authority: KR
Inventors: 제프리 씨. 문로; 지힌 리; 모건 엠. 휴지스
Original assignee: 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2017-09-18
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2023-11-20
Anticipated expiration: 2038-09-07
Also published as: KR20200054227A; TW201915077A; BR112020005294A2; EP3684864B1; US11236241B2; EP3684864B9; JP7289830B2; CN111133058B; ES2899349T3; WO2019055304A1; CN111133058A; JP2020534392A; EP3684864A1; US20210062018A1

Abstract

조성물로서, A) 코팅된 중합체 입자로서, 상기 중합체 입자는 0.854 내지 0.860 g/cc의 밀도 및 4.0 내지 15.0 g/10분의 용융 지수(I2)의 특성을 포함하는 에틸렌계 중합체를 포함하는 제1 조성물로부터 형성되고, 상기 중합체 입자는 중합체 입자의 총 표면의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하고, 상기 코팅은 적어도 하나의 무기 분말, 금속 스테아레이트 및/또는 중합체 분말에서 선택된 적어도 하나의 유기 분말을 포함하는 분말 조성물로부터 형성되며, 상기 유기 분말의 총량에 대한 상기 무기 분말의 총량의 중량비는 3.0 내지50.0인, 코팅된 중합체 입자; 및 B) 선택적으로, 프로필렌계 중합체를 포함하는, 조성물.

Description

코팅된 중합체 입자를 포함하는 조성물 및 이로부터 형성된 TPO 조성물

에틸렌/α-올레핀 엘라스토머는 특히 일반적으로 TPO라고 나타내는 탈크-충전 폴리프로필렌 화합물에 있어서, 폴리프로필렌에 대한 충격 조절제(impact modifier)로서 수십년 동안 사용되었다. TPO 화합물은 자동차 업계에서 널리 퍼져 있으며, 이 화합물은 범퍼 페시아, 내부 도어 패널, 에어백 커버 및 많은 다른 구성 요소와 같은 내부 및 외부 자동차 부품을 만드는 데 사용된다. 대부분의 부품은 사출 성형법으로 제작된다. 자동차 제조사는 더 나은 연비를 위해 차량의 중량을 계속 줄여 나가고 있으며, TPO 부품의 두께를 줄이고 싶다는 욕구가 일고 있다. 동시에, 디자인 복잡성의 증가, 자동차 미학의 더 나은 개선, 그리고, 더 많은 전자 장치와 센서의 통합이다. "씬-월링(thin-walling)"과 디자인 복잡성 둘 다는 특히 사출 성형 공정에서 유량이 높은 TPO 화합물을 필요로 한다. 전통적으로, 예를 들어, 폴리프로필렌 매트릭스의 용융 유속을 증가시킴으로써 TPO의 유량이 증가함으로써 충격 성능의 손실이 발생하므로 바람직하지 않다. 유량의 개선이 필요하지만, 기존의 TPO 제형과 동일한 수준의 강성과 인성을 유지하는 TPO 제형이 필요하다. 엘라스토머, 및 이를 포함하는 제형은 문헌[WO2017/049064], 문헌[US6136937], 및 문헌[US5925703]에 기재되어 있다. 그러나, 상기에서 논의된 "개선된 유량" TPO 제형에 대한 필요가 남아있다. 이러한 필요는 하기 조성물에 의해 해결되었다.

조성물로서,

A) 코팅된 중합체 입자로서, 상기 중합체 입자는 0.854 내지 0.860 g/cc의 밀도, 및 4.0 내지 15.0 g/10 분의 용융 지수(I2)의 특성을 포함하는 에틸렌계 중합체를 포함하는 제1 조성물로부터 형성되고,

상기 중합체 입자는 중합체 입자의 총 표면의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하고,

상기 코팅은 적어도 하나의 무기 분말, 금속 스테아레이트 및/또는 중합체 분말에서 선택된 적어도 하나의 유기 분말을 포함하는 분말 조성물로부터 형성되며, 상기 유기 분말의 총량에 대한 상기 무기 분말의 총량의 중량비는 3.0 내지50.0인, 코팅된 중합체 입자; 및

B) 선택적으로, 프로필렌계 중합체를 포함하는, 조성물.

도 1은 유동성 시험(flowability test)을 위한 급경사각 유리 깔때기(steep angle glass funnel)를 나타낸다.

본 발명의 조성물은 유량, 강성 및 인성의 전반적인 균형이 개선되고, 경제적으로 제조될 수 있는 TPO 제형에 사용될 수 있다.

조성물로서,

B) 선택적으로, 프로필렌계 중합체를 포함하는, 조성물.

본 발명의 조성물은 여기서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.

코팅된 중합체 입자는 중합체 입자 및 분말 조성물을 포함한다. 코팅된 입자는 또한 분말 조성물이 입자 표면에 도포되기 전에, 폴리머 입자의 표면에 도포되는 것이 통상적인 오일(예를 들면, 실리콘 오일)을 포함할 수도 있다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 성분 B의 프로필렌계 중합체를 포함한다.

하나의 구현예에서, 상기 성분 B의 프로필렌계 중합체는 20 내지 120 g/10 분, 또는 30 내지 110 g/10 분, 또는 40 내지 100 g/10 분, 50 내지 90 g/10 분, 60 내지 80 g/10 분, 60 내지 70 g/10 분의 MFR을 갖는다. 추가의 구현예에서, 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종중합체이다.

하나의 구현예에서, 성분 B의 프로필렌계 중합체는 0.880 내지 0.920 g/cc, 또는 0.885 내지 0.915 g/cc, 또는 0.890 내지 0.910 g/cc, 또는 0.895 내지 0.905 g/cc의 밀도를 갖는다.

추가의 구현예에서, 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종중합체이다.

하나의 구현예에서, 성분 B의 프로필렌계 중합체는 20 내지 120 g/10 분, 또는 30 내지 110 g/10 분, 또는 40 내지 100 g/10 분, 50 내지 90 g/10 분, 60 내지 80 g/10 분, 60 내지 70 g/10 분의 MFR 및 0.880 내지 0.920 g/cc, 또는 0.885 내지 0.915 g/cc, 또는 0.890 내지 0.910 g/cc, 또는 0.895 내지 0.905 g/cc의 밀도를 갖는다. 추가의 구현예에서, 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종-중합체이다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은30 g/10 분 이상의 MFR 또는 35 g/10 분 이상의 MFR을 갖는다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물은100 g/10 분 이하의 MFR, 또는 90 g/10 분 이하의 MFR, 또는 80 g/10 분 이하의 MFR, 또는 70 g/10 분 이하의 MFR, 또는 60 g/10 분 이하의 MFR을 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 30 내지 60 g/10 분, 또는 30 내지 55 g/10 분, 또는 30 내지 50 g/10 분의 MFR을 갖는다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물은 35 내지 60 g/10 분, 또는 35 내지 55 g/10 분, 또는 35 내지 50 g/10 분의 MFR을 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 조성물의 중량을 기준으로, 50 중량% 이상의 성분 B, 및 50 중량% 이하의 성분 A를 포함하며, 각 중량%는 조성물의 중량을 기준으로 한다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물은 55 중량% 이상의 성분 B 및 45 중량% 이하의 성분 A를 포함하며, 각 중량%는 조성물의 중량을 기준으로 한다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물은 58 중량% 이상의 성분 B 및 40 중량% 이하의 성분 A를 포함하며, 각 중량%는 조성물의 중량을 기준으로 한다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물은 60 중량% 이상의 성분 B 및35 중량% 이하의 성분 A를 포함하며, 각 중량%는 조성물의 중량을 기준으로 한다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 50 내지 100, 또는 60 내지 100, 또는 70 내지 100, 또는 80 내지 100, 또는 90 내지 100, 또는 95 내지 100의 "-10℃에서의 다트 연성%(Dart at -10℃, % Ductility)"를 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 50 내지 100, 또는 60 내지 100, 또는 70 내지 100, 또는 80 내지 100, 또는 90 내지 100, 또는 95 내지 100의 "-20℃에서의 다트 연성%"를 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 30 내지 90, 또는 40 내지 90, 또는 50 내지 90, 또는 60 내지 90, 또는 70 내지 90, 또는 80 내지 90의 "-30℃에서의 다트 연성%"를 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 20 내지 50, 또는 25 내지 45의 "23℃에서의 아이조드 강도(kJ/m²)"를 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 9 내지 40, 또는 9 내지 35의 "0℃에서의 아이조드 강도(kJ/m²)"를 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 160,000 내지 240,000 kpsi 또는 170,000 내지 220,000 kpsi의 "굴곡 모듈러스(kpsi)"를 갖는다.

하나의 구현예에서, 성분 A에 있어서, 상기 제1 조성물은, 제1 조성물의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 96 중량% 이상, 또는 97 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 에틸렌계 중합체를 포함한다.

하나의 구현예에서, 성분 A에 있어서, 상기 에틸렌계 중합체는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체이며, 게다가 또한 에틸렌/알파-올레핀 공중합체이다.

하나의 구현예에서, 성분 A에 있어서, 유기 분말은 금속 스테아레이트이며, 게다가 또한 칼슘 스테아레이트 또는 아연 스테아레이트이고, 게다가 또한 칼슘 스테아레이트이다.

하나의 구현예에서, 성분 A에 있어서, 무기 분말은 탈크, 운모, 탄산칼슘, 미분 실리카, 훈증 실리카, 석영, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 성분 A에 있어서, 무기 분말은 탈크, 운모, 미분 실리카, 훈증 실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 성분 A에 있어서, 무기 분말은 탈크이다.

하나의 구현예에서, 성분 A에 있어서, 코팅된 중합체 입자는 결합제를 추가로 포함한다. 추가의 구현예에서, 상기 결합제는 실리콘 오일(실리콘 유체)이다.

하나의 구현예에서, 상기 코팅된 중합체 입자는 37℃에서 12 주 후에 200 g/s 이상 또는 210 g/s 이상의 유동성을 갖는다.

하나의 구현예에서, 상기 코팅된 중합체 입자는 400 lb/ft² 이하, 또는 380 lb/ft² 이하, 또는 360 lb/ft²이하의 무한정 항복 강도(37℃, 6 주)를 갖는다.

또한 이전의 청구항 중 어느 하나의 청구항의 조성물로부터의 적어도 하나의 성분을 포함하는 물품을 제공한다. 하나의 구현예에서, 상기 물품은 사출 성형 물품이다. 하나의 구현예에서, 상기 물품은 자동차 부품이다.

성분 A는 여기서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다. 성분 B는 여기서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.

조성물

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 첨가제는 비제한적으로, 항산화제, 자외선 흡수제, 정전기 방지제, 착색제(예를 들면, 이산화 티타늄, 카본 블랙 및 색소), 점도 조절제, 블로킹방지제, 이형제, 마찰 계수(COF) 조절제, 열 안정제, 악취 조절제/흡착제, 및 이들의 조합을 포함한다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 충전제를 포함한다. 추가의 구현예에서, 상기 충전제는 미네랄 충전제(예를 들면, 탈크)이다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물은, 조성물의 중량을 기준으로, 1 내지 40 중량%, 또는 2 내지 35 중량%, 또는 3 내지 30 중량%, 또는 4 내지 25 중량%, 또는 5 내지 20 중량%의 충전제(예를 들면, 탈크)를 포함한다.

하나의 구현예에서, 상기 조성물은 충전제를 포함한다. 추가의 구현예에서, 상기 충전제는 미네랄 충전제(예를 들면, 탈크)이다. 하나의 구현예에서, 상기 조성물은, 조성물의 중량을 기준으로, 4 내지 40 중량%, 또는 5 내지 35 중량 %, 또는 6 내지 30 중량%, 또는 7 내지 25 중량%, 또는 8 내지 20 중량%, 또는 8 내지 15 중량%, 또는 8 내지 12 중량%의 충전제(예를 들면, 탈크)를 포함한다.

하나의 구현예에서, 상기 중합체 조성물은 적어도 하나의 다른 열가소성 중합체를 포함한다. 추가의 구현예에서, 상기 적어도 하나의 다른 열가소성 중합체는 폴리스티렌 동종중합체 또는 폴리에틸렌 동종중합체(예를 들면, A HDPE)로 이루어진 군으로부터 선택된다.

하나의 구현예에서, 성분 B의 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체, 프로필렌/에틸렌 공중합체, 또는 충격 변형 프로필렌계 중합체로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 성분 B의 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체, 또는 프로필렌/에틸렌 공중합체로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 성분 B의 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종중합체 또는 프로필렌/에틸렌 공중합체로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 성분 B의 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종중합체이다.

하나의 구현예에서, 성분 B의 프로필렌계 중합체는 1 내지 150 g/10 분, 또는 5 내지 130 g/10 분, 또는 10 내지 120 g/10 분, 또는 20 내지 100 g/10 분, 또는 30 내지 80 g/10 분, 또는 40 내지 70 g/10 분, 또는 50 내지 60 g/10 분(230℃, 2.16 kg)의 MFR을 갖는다. 추가의 구현예에서, 상기 프로필렌계 중합체는 폴리프로필렌 동종중합체이다.

코팅된 중합체 입자

하나의 구현예에서, 상기 중합체 입자는 펠렛, 비드, 플레이크 또는 분말이다. 여기서 기재된 바와 같이, 중합체 입자의 D50 값은 분말 조성물의 D50 값보다 크며, 바람직하게 중합체 입자의 D50 값은 분말 조성물의 D50 값의 2x 이상, 또한 5x 이상, 또한 10x 이상이다. 통상적인 중합체 입자는 실질적으로 판형, 구형, 원통형 또는 막대형인 것이 일반적이다. 단면적은 중합체에 따라서 다양할 수 있으며, 바람직하게 중합체 입자의 단면적은 3 x 10^-3 평방 인치(1.93 x 10^-2 평방 센티미터) 내지 0.2 평방 인치(1.29 평방 센티미터)이며; 예를 들어 단면이 원형인 경우, 직경이 1/16 인치(0.15875 cm) 내지 1/2 인치(1.27 cm)이다. 하나의 구현예에서, 입자의 단면적은 0.01 평방 인치(6.45 x 10^-2 평방 센티미터) 내지 0.05 평방 인치(0.322 평방 센티미터)이며; 예를 들어, 단면이 원형인 경우, 직경은 0.125 인치(0.3175 cm) 내지 0.375 인치(0.9525 cm)이다. 하나의 구현예에서, 입자의 직경은 0.25 cm 내지 0.40 cm이다.

상기에서 논의한 바와 같이, 중합체 입자는 분말 내지 펠렛의 크기 범위로 미립자 고형물의 형태이다. 펠렛은 미립자 고형물이며, 전적인 것은 아니지만, 2 mm 초과, 통상적으로 2 mm 내지 10 mm, 또한 2 mm 내지 6 mm, 게다가 또한 2 mm 내지 4 mm의 통상적인 평균 입자 크기(가장 긴 치수의 평균)를 갖고, 압출과 펠렛화 공정을 통해서 형성되는 것이 통상적이다. 마이크로펠렛은 통상적으로 표준 펠렛보다 작은 평균 입자 크기를 갖지만, 일반적인 상용 금형 능력으로 제조된 평균 입자 크기보다 크다. 마이크로펠렛의 평균 입자 크기는 200 미크론 내지 2 mm 범위가 통상적이다. 마이크로펠렛은 반-타원형을 나타내는 것이 일반적이다.

제1 조성물

하나의 구현예에서, 중합체 입자는 에틸렌계 중합체, 게다가 또한 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌계 공중합체를 포함하는 제1 조성물로부터 형성된다. 적합한 에틸렌계 혼성중합체 또는 공중합체는, 비제한적으로, 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체 또는 공중합체, 예를 들면, 에틸렌/C₃-C₈ 알파-올레핀 혼성중합체 또는 공중합체를 포함한다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌/α-올레핀/디엔 삼원중합체, 예를 들면 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원중합체이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 0.854 내지 0.860 g/cc, 또는 0.855 내지 0.860 g/cc, 또는 0.856 내지 0.860 g/cc, 또는 0.857 내지 0.860 g/cc, 또는 0.858 내지 0.860 g/cc(1 cc = 1 cm³)의 밀도를 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체, 및/또는 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 4.0 내지 14.5 g/10 분, 또는 4.0 내지 14.0 g/10 분, 또는 4.5 내지 13.5 g/10 분의 용융 지수(I2, 190℃ 및 2.16 kg)를 갖는다.

추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 6.8 내지 7.7, 또는 7.0 내지 7.5의 I10/I2 비율을 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 30,000 내지 44,000 g/mole, 또는 32,000 내지 42,000 g/mole의 수평균 분자량(Mn)을 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 1.7 내지 3.5, 또는 1.8 내지 3.2, 또는 1.8 내지 3.0, 또는 1.8 내지 2.8의 분자량 분포(MWD)를 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 35 내지 55℃, 또는 40 내지 50℃, 또는 42 내지 48℃의 용융 온도(Tm)를 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 15 내지 35℃, 또는 20 내지 30℃, 또는 22 내지 28℃의 결정화 온도(Tc)를 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 -65 내지 -55℃, 또는 -64 내지 -60℃의 용융 온도(Tg)를 갖는다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 500 내지 2,500 Paㆍs, 또는 600 내지 2,000 Paㆍs의 용융 점도 V0.1(190℃)을 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

하나의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 1.5 내지 3.0, 또는 1.5 내지 2.8의 용융 점도 비율 V0.1/V100(190℃에서의 각 점도)을 갖는다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 바람직한 알파-올레핀은 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐이다.

에틸렌계 중합체는 여기서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다. 에틸렌계 혼성중합체는 여기서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다. 에틸렌계 공중합체는 여기서 기재된 2개 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.

하나의 구현예에서, 제1 조성물은, 제1 조성물의 중량을 기준으로, 90 중량% 이상, 또는 91 중량% 이상, 또는 92 중량% 이상, 또는 93 중량% 이상, 또는 94 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 96 중량% 이상, 또는 97 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 에틸렌계 중합체를 포함한다. 추가의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체, 게다가 또한 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 추가의 구현예에서, α-올레핀은 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

분말 조성물

무기 분말은, 비제한적으로, 탈크, 운모, 탄산칼슘, 석영, 미분 실리카 또는 훈증 실리카, 알루미나 삼수화물, 대리석 먼지, 시멘트 먼지, 점토, 장석, 알루미나, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화안티몬, 산화아연, 황산바륨, 규산알루미늄, 규산칼슘, 이산화티탄, 티탄산염 및 백악을 포함한다.

하나의 구현예에서, 무기 분말은 탈크, 운모, 탄산칼슘, 미분 실리카, 훈증 실리카, 석영, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 무기 분말은 탈크, 운모, 탄산칼슘, 및 이들의 조합; 또는 탈크, 운모, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

하나의 구현예에서, 무기 분말은 탈크이다.

하나의 구현예에서, 무기 분말은 100 미크론 이하, 또는 50 미크론 이하, 또는 20 미크론 이하의 D50 값을 갖는다. 하나의 구현예에서, 무기 분말은0.5 미크론 이상, 또는 1 미크론 이상, 또는 2 미크론 이상의 D50 값을 갖는다. 추가의 구현예에서, 중합체 입자의 D50 값은 분말 조성물의 D50 값의 2x 이상, 또한 5x 이상, 또한 10x 이상이다.

본 발명에 유용한 유기 분말은 금속 스테아레이트, 중합체 분말 및 이의 조합을 포함한다. 중합체 분말의 예로는 분말형 에틸렌계 중합체(예를 들면, 분말 폴리에틸렌 동종중합체), 분말형 폴리스티렌 및 분말형 프로필렌계 중합체(예를 들면, 분말형 폴리프로필렌 동종중합체)를 포함한다. 하나의 구현예에서, 유기 분말은 금속 스테아레이트, 게다가 또한 칼슘 스테아레이트 또는 아연 스테아레이트, 게다가 또한 칼슘 스테아레이트이다.

하나의 구현예에서, 유기 분말은 100 미크론 이하, 또는 50 미크론 이하, 또는 20 미크론 이하의 D50 값을 갖는다. 하나의 구현예에서, 무기 분말은0.5 미크론 이상, 또는 1 미크론 이상, 또는 2 미크론 이상의 D50 값을 갖는다. 추가의 구현예에서, 중합체 입자의 D50 값은 분말 조성물의 D50 값의 2x 이상, 또한 5x 이상, 또한 10x 이상이다.

하나의 구현예에서, 분말 조성물은 100 미크론 이하, 또는 50 미크론 이하, 또는 20 미크론 이하의 D50 값을 갖는다. 하나의 구현예에서, 무기 분말은0.5 미크론 이상, 또는 1 미크론 이상, 또는 2 미크론 이상의 D50 값을 갖는다. 추가의 구현예에서, 중합체 입자의 D50 값은 분말 조성물의 D50 값의 2x 이상, 또한 5x 이상, 또한 10x 이상이다.

일반적으로, 분말형 조성물의 양은, 코팅된 중합체 입자의 총 중량을 기준으로, 5.0 중량% 이하, 또는4.0 중량% 이하, 또는 3.0 중량% 이하이다. 하나의 구현예에서, 분말 조성물의 양은, 코팅된 중합체 입자의 총 중량을 기준으로, 0.05 중량% 이상, 또는 0.10 중량% 이상, 또는 0.20 중량% 이상이다. 하나의 구현예에서, 분말 조성물의 양은, 코팅된 중합체 입자의 총 중량을 기준으로, 0.25 중량% 이상, 또는 0.30 중량% 이상, 또는 0.35 중량% 이상, 또는 0.40 중량% 이상, 또는 0.45 중량% 이상이다.

하나의 구현예에서, 코팅된 중합체 입자는, 코팅된 중합체 입자의 중량을 기준으로, 분말 조성물을 0.10 내지 3.00 중량%, 또는 0.20 내지 2.50 중량%, 또는 0.30 내지 2.00 중량%, 또는 0.30 내지 1.50 중량%, 또는 0.40 내지 1.00 중량% 포함한다.

하나의 구현예에서, 총량의 유기 분말에 대한 총량의 무기 분말의 중량 비율은 3.0 내지 45.0, 또는 3.0 내지 40.0, 또는 3.0 내지 35.0, 또는 3.0 내지 25.0, 또는 3.0 내지 20.0이다.

하나의 구현예에서, 총량의 유기 분말에 대한 총량의 무기 분말의 중량 비율은 3.0 내지 15.0, 또는 3.0 내지 12.0, 또는 3.0 내지 9.0, 또는 3.0 내지 7.0, 또는 3.0 내지 5.0이다.

하나의 구현예에서, 분말 조성물은 중합체 입자의 총 표면의 적어도 50%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%상에 코팅된다.

중합체 입자의 총 표면적은 입자(예를 들면, 펠렛)의 평균 펠렛 치수 및 그램 당 입자의 중량으로부터; 또는 BET 분석(예를 들면, Micromeritics ASAP 2420으로부터 입수 가능한 BET 기구를 사용함)에 의해서 산출될 수 있다. 분말 조성물로 코팅된 중합체 입자의 표면적의 양은 통상적으로 확대경을 사용해서 육안 검사에 의해 결정될 수 있다.

하나의 구현예에서, 코팅된 분말 입자는, 코팅된 중합체 입자의 중량을 기준으로, 분말 조성물을 0.02 내지 3.00 중량%, 또는 0.04 내지 2.50 중량%, 또는 0.06 내지 2.00 중량%, 또는 0.08 내지 1.50 중량% 포함한다. 하나의 구현예에서, 코팅된 중합체 입자는, 코팅된 중합체 입자의 중량을 기준으로, 분말 조성물을 0.10 내지 1.60 중량%, 또는 0.20 내지 1.40 중량%, 또는 0.30 내지 1.20 중량%, 또는 0.40 내지 1.00 중량%, 또는 0.60 내지 0.80 중량% 포함한다.

하나의 구현예에서, 유기 분말의 총량 플러스 무기 분말의 총량은 분말 조성물의 총량의 90 wt% 이상, 또는 91 wt% 이상, 또는 92 중량% 이상, 또는 93 중량% 이상, 또는 94 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 96 중량% 이상, 또는 97 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상을 포함한다.

결합제

결합제는 중합체 입자에 분말형 조성물을 유지 또는 고정하여, 정상적인 취급 및 배송 조건에서 대부분 양의 분말형 조성물이 중합체 입자 상에 남아있도록 하는 제제이다.

하나의 구현예에서, 조성물은 결합제를 추가로 포함한다. 하나의 구현예에서, 결합제의 적어도 일부분은 결합제 코팅을 형성하기 위해서 중합체 입자의 총 표면의 적어도 일부분을 코팅하여, 이러한 결합제 코팅이 중합체 입자 및 분말 조성물로 형성되는 코팅 사이에 위치하도록 한다.

결합제의 형태 및 이의 양은 분말 조성물, 중합체 및 조성물의 다른 성분에 따라서 달라 질 것이다. 바람직한 결합제는 점도가 너무 높지 않아 결합제를 도포하기 어려운 것들이다. 반면, 점도는 너무 낮으면 안 되며, 분말 조성물로부터 과도한 먼지가 발생한다. 일반적으로, 25℃에서 50 내지 60,000 센티스토크스, 또는 100 내지 10,000 센티스토크스 범위의 점도를 가진 오일이 유용하다.

하나의 구현예에서, 결합제는 실리콘 오일(또는 실리콘 유체); 폴리에테르 폴리올; 지방족 탄화수소 오일, 예컨대 미네랄 오일; 및 7 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 알칸 또는 알켄(하나 이상의 탄소는 선택적으로 OH, CO₂H, 또는 에스테르로 치환됨)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 결합제는 또한 천연 오일, 예컨대 피마자, 옥수수, 면실, 올리브, 유채씨, 대두, 해바라기, 기타 식물성 및 동물성 오일, 뿐만 아니라, 나프텐, 파라핀, 방향성 및 실리콘 오일(또는 실리콘 유체), 및 상기 오일의 에스테르, 알코올 및 산 또는 이들의 에멀젼을 포함한다. 가소제 또는 점착제(tackifiers)로 자주 사용되는 물질은 결합제로서도 유용할 수 있다.

하나의 구현예에서, 결합제는 구조식, -Si(R¹R¹)-O-을 갖는 실록산 중합체이며, 상기 R¹ 기는 C₁-C₁₈ 히드로카르빌기이다.

특히 바람직한 히드로카르빌기는 지방족 및 방향족 기를 포함한다. R¹에 있어서 특히 바람직한 기는 메틸기이다. 이러한 물질은 Dow Corning에서 상업적으로 입수 가능하다.

하나의 구현예에서, 결합제는 폴리에테르 폴리올; 지방족 탄화수소 오일; 선택적으로 OH, CO₂H, 또는 에스테르로 치환되며, 7 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 알칸; 선택적으로 OH, CO₂H, 또는 에스테르로 치환되며, 7개 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 알켄; 천연 오일; 나프텐 오일; 파라핀 오일; 방향성 오일; 실리콘 오일(또는 실리콘 유체); 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 결합제는 실리콘 오일(또는 실리콘 유체)이다.

하나의 구현예에서, 조성물은, 코팅된 중합체 입자의 총 중량을 기준으로, 결합제를 0.010 내지 0.050 중량%, 또는 0.015 내지 0.04 중량%, 또는 0.020 내지 0.035 중량% 포함한다.

하나의 구현예에서, 결합제는, 25℃에서, 200 내지 2,000 cSt, 또는 250 내지 1,800 cSt, 또는 300 내지 1,500 cSt, 또는 300 내지 1,000 cSt, 또는 300 내지 500 cSt의 점도를 갖는다.

결합제는 정제된 형태, 용액, 에멀젼 또는 혼합물로 이용될 수 있다. 분말 조성물 및 중합체 입자의 혼합은 특히 비-열가소성 결합제를 사용하는 경우, 최소한으로 유지되어야 한다. 너무 많이 혼합하면 표면 분리가 발생하여 비-균질 층이 발생할 수 있다.

코팅 과정

혼련 장비/공정의 예로는, 예컨대, 예를 들어, 병의 간단한 텀블링, 또는 원뿔형 회전 용기, 리본 블렌더, 드럼 텀블러, 패들 블렌더, 응집 팬 및 유동화 베드 작동으로의 혼련과 같이, 중합체 입자를 이동시키는 임의의 기계적 수단을 포함한다. 하나의 구현예에서, 코팅 공정은 공기 또는 비활성 기체 하의 공압 컨베이어의 사용이 포함된다. 적당한 교반, 쉐이킹 또는 스크류 컨베이어에서 짧은 거리의 이동에도 제제 또는 제제들의 적절한 분배를 위해 충분할 수 있다. 중합체 입자가 별도의 시간에 결합 제제 및 분말 조성물과 접촉하는 경우, 결합제 및 분말 조성물에 있어서 이용되는 접촉 유형이 동일하거나 또는 다를 수 있다.

제제들(결합제 및/또는 분말 조성물)과 중합체 입자의 접촉은 임의의 온도에서 수행할 수 있으며, 이 온도에서는 제제가 증발하거나, 고형화되거나, 너무 점성이 강해지거나, 중합체 입자와 크게 반응하지 않는다. 이러한 온도는 흔히 코팅된 중합체 입자의 성분에 따라서 달라지지만, 통상적으로는 -10℃ 내지 150℃, 또한 0℃ 내지 60℃, 또는 5℃ 내지 35℃이다.

몇몇 상황에서, 결합제를 이용하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 상황에는, 예를 들면, 결합제가 중합체 입자의 최종-용도 적용에 방해가 되는 경우가 포함된다. 또한, 몇몇 상황에서는, 분말 조성물의 양을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로, (분말 조성물로부터의) 연관되지 않은 환경 먼지를 최소화할 수 있다. 또한, 예를 들면, 최종 조성물로부터 필름을 제조하고, 광학 특성이 중요한 경우 분말 조성물의 양을 감소시키는 것이 유리하다.

결합제를 필요로 하지 않는 조성물은 상기에서 논의한 바와 같이 동일한 종류의 중합체 입자 및 중합체 조성물을 이용한다. 하나의 구현예에서, 분말 조성물의 양은, 코팅된 중합체 입자의 중량을 기준으로, 3.0 이하, 또는 2.0 이하, 또는 1.5 이하, 또는 1.0 이하, 또는 0.5 이하, 또는 0.3 중량% 이하가 될 수 있다. 이에 대응하여, 분말 조성물의 유효량은, 코팅된 중합체 입자의 중량을 기준으로, 0.08 이상, 또는 0.10 이상, 또는 0.15 중량% 이상인 것이 통상적이다.

하나의 구현예에서, 분말 조성물은 중합체 입자에 기계적으로 부착된다. 하나의 구현예에서, 상기 공정은 유효량의 분말 조성물을 중합체 입자의 총 표면의 약 40% 초과, 또한 약 50% 초과, 또한 약 60% 초과에 기계적으로 부착시키는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 유효량의 부착된 분말 조성물을 갖는 중합체 입자는 유효량의 부착된 분말 조성물을 갖지 않는 다량의 중합체 입자가 응집되거나 차단되는 것을 방지하는 장벽 역할을 할 것이다. 입자가 박히는 깊이와 분말 조성물의 양은 중합체 입자 상의 분말 조성물의 두께를 결정할 것이다. 이러한 두께는, 물론, 무한정 항복 강도에 의해 결정되는 것과 같이, 중합체의 종류, 입자의 크기, 분말 조성물의 종류, 및 원하는 분말 조성물의 양에 따라도 달라질 것이다. 이러한 코팅 특성은, 예를 들면, 주사 전자 현미경(SEM)에 의해서 측정할 수 있다.

분말 조성물은 어떤 식으로든 중합체 입자에 기계적으로 부착될 수 있다. 이것은 입자 형성과 동시에 또는 그 이후에 이루어질 수 있다. 이를 달성할 수 있는 한 가지 방법은, 예를 들면, 중합체 입자의 충격 코팅에 의해서 원하는 양의 분말 조성물을 원하는 양의 중합체 입자에 부착시키는 것이다. 이것은 증기의 사용에 의해 촉진될 수 있다.

분말 조성물을 기계적으로 부착시키는 또 다른 방법은 분말 조성물과 중합체 입자를 접촉시키기 전, 접촉과 동시에, 또는 접촉시킨 후에 중합체 입자를 연화(softening)시키는 것이다. 표면이 충분히 연화되어 중합체 입자의 외부 표면에 유효량의 분말 조성물이 부착되기만 하면, 연화는 어떠한 방식으로든 실행될 수 있다. 그러나 중합체 입자는 더 이상 분리된 입자가 없도록 완전히 연화되지 않아야, 즉 중합체 입자가 용융되거나 서로 달라붙지 않아야 한다. 일반적으로, 중합체 입자의 표면이 약간 덜 마르게 된 것으로 관찰(예를 들면, 육안 관찰)할 수 있으며, 코팅을 준비할 수 있는 것이 일반적이다. 이러한 현상이 발생하는 지점은 중합체와 사용된 분말 조성물의 종류에 따라 달라질 것이다. 연화 방법의 선택은 중합체의 종류, 분말 조성물의 종류, 원하는 결과에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 열풍, 방사선(UV, IR, 가시), 접촉 가열 또는 이들의 조합에 의한 가열을 사용할 수 있다. 일반적으로, 중합체 입자의 표면이 약간 덜 마르게 되며, 코팅할 수 있으므로, 입자가 충분하게 가열되는 시점을 관찰할 수 있는 것이 일반적이다. 논의된 바와 같이, 이것이 발생하는 시점은 중합체의 종류, 입자의 크기, 및 이용된 분말 조성물의 종류에 따라 달라질 것이다.

물품

본 발명은 또한 본 발명의 조성물로부터 형성된 적어도 하나의 성분을 포함하는 물품을 제공한다. 물품은, 비제한적으로, 사출 성형 물품, 열성형 물품, 및 폼을 포함한다. 추가의 물품으로는 의료기기(예를 들면, 압력 커프 및 안정화 장치); 팽창식 물품(예를 들면, 완구, 워터크래프트, 쿠션재 및 가구), 시트(예를 들면, 차양, 배너, 간판, 텐트, 방수포, 및 수영장, 연못 및 매립지용 라이너), 책 바인딩, 캐리어(예를 들면, 스포츠 가방 및 백팩), 및 자동차 부품이 포함된다.

바람직한 물품은 자동차 부품을 포함한다.

정의

반대로 언급되거나 문맥에서 암시되거나 당업계의 관례적인 것이 아닌 한, 모든 부 및 퍼센트는 중량 기준이며, 모든 시험 방법은 본 개시내용의 출원일 현재 통용되는 것이다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "조성물"은 조성물의 물질로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물뿐만 아니라 조성물을 포함하는 물질의 혼합물을 포함한다. 임의의 반응 생성물 또는 분해 생성물은 통상적으로 미량 또는 잔량으로 존재한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "중합체"는 동일하거나 또는 상이한 유형이든지 간에, 단량체를 중합함으로써 제조되는 중합체성 화합물을 지칭한다. 따라서, 일반적인 용어 중합체는 용어 동종 중합체(미량의 불순물이 중합체 구조에 혼입될 수 있다는 이해 하에, 1종의 단량체만으로 제조되는 중합체를 지칭하는 데 사용됨) 및 하기 정의된 바와 같은 용어 혼성중합체를 포괄한다. 촉매 잔류물과 같은 미량의 불순물은 중합체로 및/또는 중합체 안에 통합될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "혼성중합체"는 적어도 두 종류의 다른 단량체의 중합에 의해 제조된 중합체를 지칭한다.

따라서 용어 혼성중합체는 (2종의 상이한 유형의 단량체로 제조된 중합체를 지칭하기 위해 사용되는) 용어 공중합체 및 2종을 초과하는 상이한 유형의 단량체로 제조된 중합체를 포함한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "올레핀계 중합체"는 중합 형태로, (중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 올레핀 단량체(예를 들면, 에틸렌 또는 프로필렌)를 포함하며, 선택적으로는 하나 이상의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "올레핀계 혼성중합체"는 중합 형태로, (혼성중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 올레핀 단량체(예를 들면, 에틸렌 또는 프로필렌), 및 하나 이상의 공단량체를 포함하는 혼성중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "올레핀계 공중합체"는 단 2가지 단량체 유형으로서, 중합 형태로, (공중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 올레핀 단량체(예를 들면, 에틸렌 또는 프로필렌) 및 하나의 공단량체를 포함하는 공중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "에틸렌계 중합체"는 중합 형태로, (중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 에틸렌 단량체를 포함하며, 선택적으로 하나 이상의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "에틸렌계 혼성중합체"는 중합 형태로, (혼성중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 에틸렌 단량체, 및 하나 이상의 공단량체를 포함하는 혼성중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "에틸렌계 공중합체"는 단 2가지 단량체 유형으로서, 중합 형태로, (공중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 에틸렌 단량체 및 하나의 공단량체를 포함하는 공중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "에틸렌/α-올레핀 혼성중합체"는 중합 형태로, (혼성중합체의 중량 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 에틸렌 단량체 및 적어도 하나의 α-올레핀을 포함하는 혼성중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 "에틸렌/α-올레핀 공중합체"라는 용어는 단 2가지 단량체 유형으로서, 중합 형태로, (공중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 대부분 양의 에틸렌 단량체 및 α-올레핀을 중합된 형태로 포함하는 공중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체"는 중합 형태로, 에틸렌 단량체, α-올레핀, 및 디엔을 포함하는 혼성중합체를 지칭한다. 통상적으로, "에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체"는 중합 형태로, 혼성중합체의 중량을 기준으로, 대부분 양의 에틸렌 단량체를 포함한다.

본원에 사용된 "프로필렌계 중합체"라는 용어는 중합 형태로, (중합체의 중량을 기준으로) 대부분 양의 프로필렌 단량체를 포함하고 선택적으로 하나 이상의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "프로필렌계 혼성중합체"는 중합 형태로, (혼성중합체의 중량을 기준으로) 대부분 양의 프로필렌 단량체, 및 하나 이상의 공단량체를 포함하는 혼성중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "프로필렌계 공중합체"는 단 2가지 단량체 유형으로서, 중합 형태로, (공중합체의 중량을 기준으로) 대부분 양의 프로필렌 단량체, 및 하나의 공단량체를 포함하는 공중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "프로필렌/α-올레핀 혼성중합체"는 중합 형태로, (혼성중합체의 중량을 기준으로), 대부분 양의 프로필렌 단량체, 및 적어도 하나의 α-올레핀을 포함하는 혼성중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "프로필렌/α-올레핀 공중합체"는 단 2가지 단량체 유형으로서, 중합 형태로, (공중합체의 중량을 기준으로) 대부분 양의 프로필렌 단량체, 및 α-올레핀을 포함하는 공중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "프로필렌/에틸렌 혼성중합체"는 중합 형태로, (혼성중합체의 중량을 기준으로) 대부분 양의 프로필렌 단량체, 및 적어도 에틸렌을 포함하는 혼성중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "프로필렌/에틸렌 공중합체"는 단 2가지 단량체 유형으로서, 중합 형태로, (공중합체의 중량을 기준으로) 대부분 양의 프로필렌 단량체, 및 에틸렌을 포함하는 공중합체를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 "중합체 입자의 총 표면의 적어도 일부분 상의 코팅"이라는 문구는 입자의 총 표면적의 10% 이상에 대한 표면 코팅을 지칭한다. 입자의 총 표면적은 입자(예를 들면, 펠렛)의 평균 펠렛 치수 및 그램 당 입자의 중량으로부터; 또는 BET 분석(예를 들면, Micromeritics ASAP 2420으로부터 입수 가능한 BET 기구를 사용함)에 의해서 산출될 수 있다. 분말 조성물로 코팅된 중합체 입자의 표면적의 양은 통상적으로 확대경을 사용해서 육안 검사에 의해 결정될 수 있다. 하나의 구현예에서, 분말 조성물은 입자의 총 표면적의 20% 이상, 또는 30% 이상, 또는 40% 이상, 또는 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상을 코팅한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "무기 분말"은 예를 들면, 탄산칼슘, 및 탄소의 황화물, 예를 들면, 이황화탄소인, 탄소의 산화물을 제외하고, 원소 탄소를 함유하지 않는 화학적 화합물을 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "유기 분말"은 예를 들면, 탄산칼슘, 및 탄소의 황화물, 예를 들면, 이황화탄소인, 탄소의 산화물을 제외하고, 원소 탄소를 함유하는 화학적 화합물을 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이 용어 "중합체 분말"은 분말 조성물에 관하여, 중합체 입자의 D50 값 미만의 D50 값을 갖는 미세한 중합체 입자를 지칭한다. 통상적으로, 중합체 분말은 200 미크론 이하의 D50 값, 게다가 또한150 미크론 이하의 D50 값, 또한 100 미크론 이하의 D50 값을 갖는다.

본원에 사용된 바와 같이 "기계적으로 부착된"은 중합체 입자 상의 분말 조성물의 물리적으로 결합된 입자를 지칭하며; 예를 들면, 분말 조성물 입자가 중합체 입자의 표면에 박혀 있다.

용어 "포함하는", "함유하는", "갖는" 및 이들의 파생어는, 임의의 추가 성분, 단계 또는 절차의 존재가 구체적으로 개시되어 있는지의 여부와는 상관없이, 이들을 배제하고자 하는 것은 아니다. 어떠한 오해도 피하기 위하여, 용어 "포함하는(comprising)"의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 반대로 언급되지 않는 한, 중합체성이든 그렇지 않든 간에 임의의 추가 첨가제, 보조제, 또는 화합물을 포함할 수 있다. 대조적으로, 용어 "~로 본질적으로 이루어진"은, 실시 가능성에 필수적이지 않은 것을 제외하고, 임의의 다른 구성 요소, 단계 또는 절차를 임의의 계속되는 열거 범위에서 배제한다. 용어 "구성된(consisting of)"은 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 성분, 단계 또는 절차를 배제한다.

시험 방법

밀도는ASTM D792(ASTM D4703, A1 Proc C, 1 시간 내 시험)에 따라 측정한다.

에틸렌계 중합체의 용융 지수(I₂)는 ASTM D-1238에 따라 2.16 kg 로드 하에 190℃에서 측정한다. 용융 지수(I₅)는 ASTM D-1238에 따라 5 kg 로드 하에 190℃에서 측정한다. 용융 지수(I₁₀)는 ASTM D-1238에 따라 10 kg 로드 하에 190℃에서 측정한다. 용융 지수(I₂₁)는 ASTM D-1238에 따라 21.6 kg 로드 하에 190℃에서 측정한다. 프로필렌계 중합체의 용융 유속(MFR)은 조건 230℃/2.16 kg에서 ASTM D-1238에 따라 측정한다. TPO 화합물의 용융 유속(MFR)은 조건 230℃/2.16 kg에서 ASTM D-1238에 따라 건조된 펠렛에 대해 측정한다.

시차주사 열량측정법(DSC): 시차주사 열량측정법(DSC)은 RCS 냉각 장치 및 자동 샘플러가 장착된 TA 계측기 디스커버리 DSC를 사용해서 수행하였다. 50 mL/분의 질소 퍼지 가스 유량을 사용했다. 샘플은 190℃ 및 20,000 psi의 압력에서 카버 유압 프레스(Carver Hydraulic press) 상에 4 분의 시간 동안 박막으로 압입한 후, 23℃의 온도 및 20,000 psi의 압력에서 1분의 시간 동안 냉각하였다. 약 3 내지 10 mg의 물질을 압입 필름에서 잘라, 무게를 재고, 가벼운 알루미늄 팬에 놓고, 크림핑을 한 채 닫았다. 샘플의 열적 특성은 샘플을 180℃까지 신속하게 가열하고, 등온으로 5분 동안 유지하는 온도 프로파일을 사용해서 조사했다. 그 후, 샘플을 10℃/분으로 -90℃로 냉각시키고, 등온으로 5분 동안 유지하였다. 그 후, 샘플을 10℃/분으로 150℃까지 가열하였다. 냉각과 두 번째 가열 곡선을 분석을 위해 사용하였다. 두 번째 열 데이터로부터 유리 전이 온도(Tg), 용융 온도(Tm), 및 엔탈피 열(ΔHm)을 얻었다. 첫 번째 냉각 데이터로부터 결정화 온도(Tc)를 얻었다. Tg는 반-높이 방법(half-height method)을 사용해서 결정하였다. Tm 및 Tc는 각각 용융 흡열 및 결정화 발열의 피크로서 결정하였다. 결정도 퍼센트는 두 번째 열 곡선에서 결정된 융해 열(Hf)을 PE용 292 J/g(165 J/g, PP용)의 이론적 열로 나누어 이 양에 100을 곱하여 계산한다(예를 들면, 결정도%= (Hf / 292 J/g) x 100 (PE용)).

동적 기계적 분광(DMS) 유동학: 본 발명 및 비교 공중합체의 유동학은 "25 mm" 스테인리스강 평행판을 장착한 첨단 유량계측 팽창 시스템(Advanced Rheometric Expansion System, ARES)에서 측정하였다. 0.1 내지 100 rad/s의 주파수 범위에서 일정한 온도 동적 주파수 스위프는 190℃에서 질소 퍼지 하에 수행하였다. 약 "직경 25.4 mm"와 "두께 3.2 mm"의 샘플은 190℃의 온도 및 20,000 psi의 압력에서 4 분의 시간 동안 카버 유압 핫 프레스에 압착 성형한 다음, 23℃의 온도에서 1 분의 시간 동안 20,000 psi의 압력에서 냉각하였다. 샘플을 하부 접시에 놓고, 5 분 동안 용융되도록 두었다. 그 후, 플레이트를 2.0 mm의 틈새로 닫고, 샘플은 "직경 25 mm"로 다듬었다. 시험을 시작하기 전에 샘플은 190℃에서 5 분 동안 평형화하였다. 복합 점도는 10%의 일정한 변형 진폭에서 측정하였다. 0.1 rad/s(V0.1) 및 100 rad/s(V100)에서의 점도는 두 점도 값의 비율(V0.1/V100)과 함께 보고된다.

겔 투과 크로마토그래피(GPC): PolymerChar Inc(스페인 발렌시아 소재)의 적외선 농도 검출기(IR-5)로 구성된 고온 겔 투과 크로마토그래피 시스템(GPC IR)을 분자량(MW) 및 분자량 분포(MWD) 측정에 사용했다. 담체 용매는 1,2,4-트리클로로벤젠(TCB)이었다. 자동 샘플러 구획은 160℃에서, 컬럼 구획은 150℃에서 작동하였다. 사용된 컬럼은 4개의 Polymer Laboratories Mixed A LS, 20 미크론 컬럼이었다. 크로마토그래피 용매(TCB) 및 샘플 준비 용매는 동일한 용매 공급원으로부터 나온 것으로, 250 ppm의 부틸화 히드록시톨루엔(BHT), 및 질소가 살포된다. 샘플은 "TCB 중 2 mg/mL"의 농도로 제조하였다. 폴리에틸렌 샘플은 160℃에서 2 시간 동안 부드럽게 흔들었다. 주입 부피는 200 μL이고, 유속은 1.0 mL/분이었다.

좁은 분자량 분포 폴리스티렌 표준 21개로 GPC 컬럼 세트의 검정을 수행하였다. 표준의 분자량은 580 내지 8,400,000 g/mol 범위이며, 개별 분자량 사이 최소 10년 이상 떨어져 있는 6개의 "칵테일" 혼합물로 배열하였다.

폴리스티렌 표준 피크 분자량은 하기의 식을 이용하여 폴리에틸렌 분자량으로 변환하였다(Williams and Ward, J. Polym. Sci., Polym. Let., 6, 621 (1968)에 기재된 것과 같음):

여기서, B는 1.0의 값을 가지며, A의 실험적으로 측정된 값은 약 0.41이다. 세 번째 순서의 다항식은 식 (1)에서 얻은 각각의 폴리에틸렌 등가 검정 시점을 폴리스티렌 표준의 관찰된 용출 부피에 맞추기 위해 사용하였다. 수 평균 분자량, 중량 평균 분자량 및 z-평균 분자량은 하기 식들에 따라 계산하였다:

(2) (3) (4),

여기서, Wf _i 는 제i 성분의 중량 분율이고, M _i 는 제i 성분의 분자량이다. MWD는 중량 평균 분자량(Mw) 대 수 평균 분자량(Mn)의 비로 표현하였다.

정확한 A 값은 식 (3)을 사용하여 계산한 Mw 및 해당 보유 부피 다항식을 표준 선형 폴리에틸렌 동종중합체 기준의 알려진 Mw 값 120,000 g/mol에 동의할 때까지 식 (1)의 A 값을 조정하여 결정하였다.

입자 크기 분포(D50, D10, D90)

입자 크기 분포는 범용 액체 모듈이 장착된 Beckman Coulter LS 13 320 레이저 회절 크기 분석기를 사용하여 측정할 수 있다. 이 기구는 입자에 의해 산란되는 빛의 각도 패턴을 측정하는 빛의 산란 원리를 이용한다. 그 후, 이러한 산란된 빛 패턴은 크기 분포를 얻기 위해 디콘볼루션 알고리즘으로 공급한다. 이러한 장비는 물리학 제1 원칙에 따라 작동하므로, 검정하지 않는다. 이러한 산란 패턴은 입자의 복잡한 굴절률과 주변 매체의 영향을 받을 수 있으므로, 최대한의 정확도를 위해 입자의 복잡한 굴절률과 정지 매체를 모델에서 고려한다. 굴절의 복잡한 지수는 실수부와 허수부로 구성된다. 실수부는 빛이 한 매체에서 다른 매체로 전파되기 때문에 빛이 구부러지는 것이 특징이며, 허수부 또는 복소수부는 물질의 흡수 계수를 나타낸다. 크기 분포 측정에 사용된 굴절 지수는 칼슘 스테아레이트의 경우 "1.46 + 0.05i"이고, 탈크의 경우 "1.57 + 0.05"였다. 굴절 지수 선택을 위한 가이드 라인은 Beckman Coulter(Florida, USA)가 제공한 LS 13 320 조작 매뉴얼에서 확인할 수 있다.

샘플(입자)은 이소프로필 알코올에 현탁해, 소닉 배스(sonic bath, Fisher Scientific model FS-14)에서 5 분 동안 초음파 처리한 후, 50의 펌핑 속도로 작동되는 범용 액상 모듈에 주입한다. 부피 중간 직경(D50, 통상적으로는 미크론)은 입자 직경으로 정의하며, 부피 분포의 절반은 이 지점 위에 있고, 절반은 이 지점 아래에 있다. D10은 부피 분포의 10%가 이 지점 아래에 있는 입자 직경으로 정의한다(D10). D90은 부피 분포의 90%가 이 지점 아래에 있는 입자 직경으로 정의한다(D90). 질량 분포는 입자의 밀도를 곱하여 계산할 수 있다.

유동성 시험: 표준 시험 깔때기는 1.25" 지름 배출물의 급경사각 유리 깔때기로 구성된다. 깔때기에는 2,500 gm의 펠렛을 로딩하고, 스톱워치를 이용해 배출 시간을 정확하게 맞춰 배출 속도를 측정했다. 수송 또는 보관 중 가장 따뜻한 예상 온도를 시뮬레이션하기 위해 37℃에서 샘플을 경화하였다. 경화는 최대 12 주 동안 수행하였다. 유속 측정은 항상 21℃의 펠렛 온도에서 수행하였다. 각 측정 전에, 펠렛을 24 시간 동안, 각 유량 측정 전에 실온에 두었다.

차단력

시험 방법 - 무한정 항복 강도

충분한 양의 코팅 또는 코팅되지 않은 펠렛을 높이 대 직경 비율이 2.5인 2 인치 직경(ID) 실린더에 로딩하여, 펠렛의 레벨이 실린더의 상단과 같은 높이가 되도록 하였다(통상적으로 100 내지 120그램의 펠렛). 실린더는 호스 클램프로 수직 치수에서 함께 고정된 두 개의 반으로 이루어져 있었다. 펠렛에는 37℃(정지 오븐, 주변 대기)에서 195 lb/ft²의 압밀 응력을 주었다. 펠렛은 6 주 동안 이러한 압밀 응력하에 남게 된다. 21℃에서 무한정 항복 강도(UYS)를 측정하기 위해, 이 후에 실린더를 오븐에서 제거하고; 압밀 하중을 제거하고, 주변 온도(21℃)와 대기에서 펠렛(실린더 내)을 밤새 냉각시켜 압밀된 펠렛의 최종 샘플을 수득했다. 0℃에서 무한정 항복 강도(UYS)를 측정하기 위해, 이 후에 실린더를 오븐에서 제거하고; 압밀 하중을 제거하, 0℃에, 주변 대기로 설정된 환경 챔버에서 펠렛(실린더 내)을 밤새 냉각시켜 압밀된 펠렛의 최종 샘플을 수득했다. 실린더는 INSTRON 시험 기계의 플랫폼에 놓았다. 호스 클램프를 제거한 후 분할 실린더의 두 개의 반을 분리했다. 만약 압밀된 샘플 중의 펠렛이 완전히 자유롭게 흐른다면, 펠렛은 실린더 형태를 유지하지 않고, 단순히 한 무더기로 모일 것이다. 만약 펠렛의 압밀된 덩어리가 실린더 형태를 유지한다면, 실린더를 압착하는 데 필요한 최대 힘을 측정하기 위해 INSTRON 기계를 사용하였다. 압밀된 펠렛을NSTRON 5543 프레임을 사용하여 압착하여, 압밀된 펠렛의 "실린더 형태"를 부수는 데 필요한 최대 힘을 측정하였다. 압밀된 펠렛은 수직 방향으로 INSTRON에 위치시켰으며 - 더 긴 치수가 수직 방향이다. 이 시험에는 2 mm/분의 일정한 변형률(실온)을 사용하였다. 데이터의 일관성을 확보하기 위해 각 조성물(코팅된 펠렛)을 두 번 측정하고, 평균을 보고하였다.

무한정 항복 강도(UYS)는 하기와 같이 산출하였다:

UYS(lb/ft²) = 피크 힘/실린더의 단면적.

UYS는 차단력을 나타낸다(무한정 항복 강도가 클수록 차단력이 커진다). 0 값은 자유-흐름 펠렛을 말한다.

굴곡 모듈러스: 굴곡 모듈러스(1% 시컨트 모듈러스)는 사출 성형된, ASTM D638, 타입 1 인장 바(Type 1 tensile bar)를 사용하여 ASTM D790에 따라 측정하였다(아래 실험 섹션 참조). 0.05 in/분의 시험 속도를 사용하였다. 각 샘플 당 5개의 견본을 시험하였고, 평균 1% 시컨트 모듈러스를 보고하였다.

아이조드 충격 강도: 노치 및 아이조드 시험은 사출 성형된, ASTM D638, 타입 1 인장 바를 사용하여 ASTM D256에 따라 수행하였다(아래 실험 섹션 참조). 23℃, 0℃, 및 -40℃의 온도에서 시험을 수행하였다. 각 온도에서 5개의 견본을 각 샘플에 대해 시험하고, 각 온도에서 각 샘플에 대한 평균 충격 강도를 보고하였다.

다트 충격 시험: ASTM D3763에 따라 스프링이 지원되고, 환경 챔버가 장착된 INSTRON CEAST 9350 Drop Tower Impact System(Dynatup)에서 다축 다트 충격 시험을 수행하였다. 4 인치 직경의 "0.125인치 두께" 사출 성형 디스크를 시험하였다 (아래 실험 섹션 참조). 디스크는 테스트 전에 적어도 4 시간 동안 시험 온도로 적응시켰다. 견본은 냉동실에서 꺼내, 특정 시험 온도의 환경 챔버 내에 두었다. 총 시험 질량이 29.131 kg이고, "직경 12.7 mm" tup으로, 6.7 m/s의 시험 속도를 사용하였다. 각 온도에서 각 샘플에 대해 5 개의 견본을 시험하였다. -10℃, -20℃, 및 -30℃에서 샘플을 시험하였다. 시험 견본은 각각 연성(시험 부품에서 균열 또는 누락된 물질 없음); 균열(시험 부품에서 균열은 관찰되었지만, 시험 부품에서 누락된 물질은 없음); 또는 취약함(시험 부품에서 물질이 깨지거나, 부품이 여러 분리 조각으로 깨짐)과 같은 특성을 나타냈다. 그 다음, 하기 식 A에 따라 연성%을 산출했다.

(여기서, Nd는 연성 견본의 수이고; Nc는 균열 견본의 수이며; 및 Nb는 취약한 견본의 수임)

하기의 실시예는 본 발명을 예시하지만, 본 발명은 범위를 제한하지는 않는다.

실시예

A) 재료

ENGAGE 8842(I2 = 1.0 g/10 분; 밀도 = 0.857 g/cc), The Dow Chemical Company에서 입수 가능함.

ENGAGE 8100(I2 = 1.0 g/10 분; 밀도 = 0.870 g/cc), The Dow Chemical Company에서 입수 가능함.

ENGAGE 8200(I2 = 5.0 g/10 분; 밀도 = 0 0.870 g/cc), The Dow Chemical Company에서 입수 가능함.

ENGAGE 8137(I2 = 11.8 g/10 분; 밀도 = 0.865 g/cc), The Dow Chemical Company에서 입수 가능함.

코팅용 무기 분말: 탈크: Specialty Minerals에서 입수 가능한 TALCRON MP 10-52.

코팅용 유기 분말: 칼슘 스테아레이트(CaSt): Valerus에서 입수 가능한 SYNPRO CaSt 500B.

코팅용 결합제: 폴리디메틸실록산(XIAMETER PMX-200 실리콘 유체 - 25℃서 350 cSt), Dow Corning에서 입수 가능함.

각 TPO 제형용 폴리프로필렌(PP): ADSTIF HA801U(MFR = 65 g/10 분; 밀도 = 0.898 g/cc)는 LyondellBasell Industries에서 입수 가능한 유핵 폴리프로필렌 동종중합체이다.

TPO 화합물용 탈크: Imerys에서 입수 가능한 JETFIL 700C 탈크.

TPO 화합물용 항산화제: BASF에서 입수 가능한 IRGANOX B 225 항산화제 분말.

B) 중합반응(공중합체 1 및 2)

본 발명의 공중합체는 정상 상태 조건에서 작동하는 단일 루프 반응기를 사용하여 제조하였다. 촉매 및 보조촉매는 하기와 같다: 촉매는 Boulder Scientific 에서 제공되는 [2,2″′-[1,3-프로판디일비스(옥시-κO)]비스[3″,5,5″-tris(1,1-디메틸에틸)-5′-메틸[1,1′:3′,1″-터페닐]-2′-올라토-κO]]디메틸-, (OC-6-33)-, 지르코늄이며; 보조촉매-1은 장쇄 트리알킬아민의 반응에 의해 제조되는 테트라키스(펜타플루오로페닐)-보레이트의 메틸디(C14-18 알킬)암모늄 염(Akzo-Nobel, Inc.에서 입수 가능한 ARMEEN M2HT), HCl 및 Li[B(C6F5)4](실질적으로, USP 5,919,983의 Ex. 2에 기재된 것과 같음, 더 이상 정제되지 않음, Boulder Scientific에서 제공됨); 및 보조촉매-2는 Akzo Nobel에서 제공되는 변형 메틸알루미녹산(MMAO) 타입 3A(더 이상 정제되지 않음)이다.

모든 물질(에틸렌, 1-옥텐) 및 공정 용매(비등 범위가 좁음, 순도가 높음, 이소파라핀 용매, ISOPAR E, Exxon Mobil Corporation에서 상업적으로 입수 가능)는 반응 환경에 도입하기 전에 분자 체로 정제하였다. 수소는 높은 순도 등급으로서 가압 실린더에 공급하고, 추가로 정제하지는 않았다. 반응기 단량체 공급물(에틸렌) 스트림은 525 psig에서 반응 압력 이상으로 가압하였다. 용매 및 공단량체(1-옥텐) 공급물은 525 psig에서 반응 압력 이상으로 가압하였다. 개별 촉매 성분을 정제된 용매(ISOPAR E)로 특정 성분 농도로 희석하고, 525 psig에서 반응 압력 이상으로 가압하였다.

모든 반응 공급물 유량은 질량 유량계로 측정하고, 단독으로 제어하였다. 연속 용액 중합 반응기는 제어된 루프이다. 모든 새로운 용매, 단량체, 공단량체, 수소 및 촉매 성분 공급물에 대해 반응기는 독립적인 제어를 할 수 있었다. 열 교환기를 통해 공급물 스트림을 통과시킴으로써, 반응기에 공급되는 결합된 용매, 단량체, 공단량체 및 수소는 5℃ 내지 50℃, 및 통상적으로는 30℃의 제어된 온도를 갖는다. 중합 반응기에 공급되는 새로운 공단랑체는 용매 공급물과 함께 공급하였다.

1 차 촉매 성분 공급물을 제어하여 특정 표적에서 반응기 단량체 농도를 유지하였다.

2 개의 촉매 성분을 1 차 촉매 성분에 대한 특정 몰 비율을 기준으로 공급하였다. 각 새로운 주입 위치시킨 (공급물 또는 촉매) 직후에 공급물 스트림을 순환 중합 반응기 내용물과 혼합하였다. 각 반응기의 내용물은 열 교환기를 통해 지속적으로 순환시켜 특정 온도에서 등온 반응 환경을 유지하였다. 첫 번째 중합 반응기(용매, 단량체, 공단량체, 수소, 촉매 성분, 및 용융 중합체 포함)에서 나온 배출물은 반응기 루프를 빠져나온 후 물과 접촉하여 반응을 정지하였다. 또한, 이 시점에서 산화 방지제와 같은 다양한 첨가제가 첨가될 수 있다. 그 후, 스트림은 용매, 수소, 및 반응하지 않은 단량체 및 공단량체에서 중합체가 제거되는, 2 단계 분리 및 탈휘발 시스템으로 들어간다. 용매(용해된 성분 포함)는 재활용하였다. 반응기로 다시 넣기 전에 재활용된 스트림을 정제하였다. 분리되고 탈휘발된 중합체 용융물은 금형(die)를 통해 펌프질하여, 펠렛화하였다. 펠렛의 형상은 대략 구 모양이고, 지름은 약 3 내지 6 mm였다.

표 1에는 본 발명의 공중합체를 생산하기 위한 공정 조건이 제시되어 있다. 본 발명의 공중합체(Exs. 1 및 2)와 비교 공중합체(Exs. A 내지 D)의 특성은 표 2에 나열하였다.

C) 중합체 펠렛으로의 분말의 적용 및 분말 코팅

2 개의 분말(80 중량% 탈크 및 20 중량% CaSt)을 실온에서 터빈 임펠러가 장착된 휴대용 고속 믹서를 사용하여 용기 내에서 적어도 15 분 동안 건조-혼련하여 균질 혼합물(분말 조성물)을 형성했다. 혼합 동작은 대류 혼합 및 고속 전단 혼합 둘 다였다. 배치 크기는 100 그램이었다. 펠렛(2,500 그램, 공중합체 1 또는 공중합체 2)은 먼저 상온에서 배치 드럼 믹서(25 1/2" 직경 및 6 1/4" 길이)에서 회전시키면서(RPM = 8), 분무하여 상기의 폴리디메틸실록산 오일(결합제)로 코팅하였다. 펠렛이 실질적으로 결합제로 코팅될 때까지 분무된 펠렛을 회전시켰다. 그 후, 오일 코팅된 펠렛을 큰 백(5 갤런)으로 옮기고, 분말 조성물의 목표 코팅 수준의 총 중량을 기준으로, "분말 조성물의 25 중량%"의 증분으로 분말 조성물을 첨가하였다. 상기 백의 내용물은 각 첨가 사이마다 1 분 동안 혼합하였다. 백 중의 혼합 동작은 기계적으로 대류 혼합 및 전단 혼합의 패들식 혼합기(paddle mixer)와 유사했다. 결합제와 분말 조성물은 결합제-코팅 펠렛에 적용하였다. 폴리디메틸실록산의 양은 코팅되지 않은 중합체 입자의 중량을 기준으로 "250 ppm"이었고, 분말 조성물의 양은 코팅되지 않은 중합체 입자의 중량을 기준으로 6,000 ppm이었다. 코팅된 중합체 입자는 유동성과 차단성을 시험하였다.

코팅된 중합체 입자의 유동성과 차단성은 표 3에 나타내었다. 예를 들어, 150 g/s 초과의 유동성은 트윈 나사 압출기로 펠렛을 적절히 공급하기에 충분한 펠렛 유량으로 간주한다.

D) TPO

상기 코팅된 입자를 사용하여 TPO 제형을 형성했다. TPO 제형은 표 4에 나타내었다. 모든 TPO 제형을 위해 동일한 PP, 탈크 및 항산화제를 사용하였다. 하기에서 기재한 방법을 사용해서 TPO 제형을 제조하고, 시험하였다.

화합물화:

TPO 제형은 2-홀 금형, 워터 배스, 및 스트랜드 커터를 장착한 Coperion ZSK-25mm, 트윈 나사 압출기 상에서 제조하였다. 주 공급목을 통해 모든 성분을 첨가하였다. 중합체 성분은 IRGANOX B225 항산화제와 함께 건조-혼련하고, 중량 감소식 공급기(loss-in-weight feeder)를 통해 공급하였다. 몇 방울의 오일을 펠렛에 첨가하여 펠렛에 항산화제 분말이 부착하도록 도움을 주었다. 탈크는 별도의 분말 공급기를 통해 주 공급목에 공급하였다. 화합물은 워터 배스에서 냉각시키고, 공기 분사기 아래로 통과시키며, 스트랜드 커터를 사용해서 펠렛화하여, 한 가닥으로 압출 성형하였다. 모든 화합물을 질소 스트림으로 밤새 퍼지하여 건조하였다. 모든 화합물에 사용된 공정 조건은 표 5에 나타내었다.

사출 성형: 펠렛 형태의 TPO 화합물은 사출 성형에 의한 기계적 시험을 위해서 시험 샘플로 변환하였다. 사출 성형 부품은 액시콘 몰드 베이스(Axxicon mold base)가 장착된 "Krauss-Maffei KM 110-390/390 CL" 사출 성형 기계로 제작하였다. ASTM D638 타입 I 인장 바, 및 직경 4"이고, 0.125" 두께의 디스크를 제작하였다. 표 6에 제시된 사출 성형 조건을 이용하여 표 4에 제시된 본 발명 및 비교 실시예 모두에 동일한 성형 조건을 사용하였다. ASMT D638 타입 I 인장 바를 사용해서 굴곡 모듈러스 및 노치 및 아이조드 충격 강도를 측정했다. 사출 성형된 디스크를 사용해서 다-축 다트 충격을 측정했다. 본 발명 및 비교 TPO 화합물의 기계적 특성을 표 7에 나타내었다.

분말 조성물은 이러한 기계적 특성에 영향을 미치지 않을 것이다. 낮은 결합제 수준은 이러한 기계적 특성에 영향을 미치지 않는다.

E) 결과 요약

본 발명의 TPO 1 및 TPO 3은 TPO C 및 TPO G에 사용되는 엘라스토머(비교 공중합체 C)에 대해서 낮은 밀도와 유사한 용융 지수의 에틸렌-옥텐 공중합체(본 발명의 공중합체 1)를 포함한다. TPO 1 및 TPO 3은 각각 TPO C 및 TPO G와 같이 약간 낮은 굴곡 모듈러스 및 유사한 MFR을 갖지만, 시험한 온도 범위에 걸쳐 더 높은 아이조드 충격 강도 및 더 높은 다트 연성을 갖는 충격 인성에 유리한 것으로 확인되었다. 또한, TPO 1 및 TPO 3에 사용된 본 발명의 공중합체 1의 낮은 밀도 및 높은 MI에도 불구하고, 본 발명의 공중합체 1의 펠렛이 자유-흐름 펠렛이며, 전형적인 트윈 나사 압출 장비에서 TPO 화합물을 쉽게 생산할 수 있다는 것이 확인되었다. 유사하게, 본 발명의 TPO 2 및 TPO 4는 TPO D 및 TPO H에 사용되는 엘라스토머(비교 공중합체 D)에 대해서 밀도가 낮고, 용융 지수가 유사한 에틸렌-옥텐 공중합체(본 발명의 공중합체 2)를 포함한다. TPO 2 및 TPO 4는 각각 TPO D 및 TPO H와 같이 낮은 굴곡 모듈러스 및 유사한 MFR을 가졌지만, 시험한 온도 범위에 걸쳐 아이조드 충격 강도와 다트 연성이 더 높은 충격 인성에 유리하다는 것이 확인되었다. 또한, TPO 2 및 TPO 4에서 사용되는 본 발명의 공중합체 2의 낮은 밀도와 높은 MI에도 불구하고, 본 발명의 공중합체 2의 펠렛은 자유-흐름 펠렛이며, 전형적인 트윈 나사 압출 장비에서 TPO 화합물을 쉽게 생산할 수 있다.

본 발명의 TPO 1 및 TPO 3은 TPO A 및 TPO E에 사용되는 엘라스토머(비교 실시예 A)보다 더 높은 용융 지수 및 유사한 밀도의 에틸렌-옥텐 공중합체(본 발명의 공중합체 1)를 포함한다. TPO 1 및 TPO 3은 각각 TPO A 및 TPO E와 비교해서, 약간 낮은 아이조드 충격 강도 및 유사한 굴곡 모듈러스를 갖지만, -10℃ 내지 -30℃ 온도 범위에 걸쳐 유사한 다트 연성 및 더 높은 MFR을 갖는다는 것이 확인되었다. TPO 화합물의 더 높은 MFR은 더 얇고 더 큰 사출 성형 부품을 채우는 데 유리하다. 또한, 비교 실시예 A와 비교해서 본 발명의 공중합체 1의 더 높은 MI에도 불구하고, 본 발명의 공중합체 1의 펠렛은 자유-흐름 펠렛이며, 전형적인 트윈 나사 압출 장비에서 TPO 화합물을 쉽게 생산할 수 있다. 본 발명의 TPO 제형이 놀라울 정도로 뛰어난 유량, 강성 및 인성을 제공하는 것으로 확인되었다.

Claims

조성물로서,
A) 코팅된 중합체 입자로서, 상기 중합체 입자는 0.854 내지 0.860 g/cc의 밀도 및 4.0 내지 15.0 g/10분의 용융 지수(I2)의 특성을 포함하는 에틸렌계 중합체를 포함하는 제1 조성물로부터 형성되고,
상기 중합체 입자는 중합체 입자의 총 표면의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하고,
상기 코팅은 적어도 하나의 무기 분말, 금속 스테아레이트 및/또는 중합체 분말에서 선택된 적어도 하나의 유기 분말을 포함하는 분말 조성물로부터 형성되며, 상기 유기 분말의 총량에 대한 상기 무기 분말의 총량의 중량비는 3.0 내지50.0인, 코팅된 중합체 입자; 및
B) 선택적으로, 프로필렌계 중합체를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 성분 B의 프로필렌계 중합체를 포함하는, 조성물.
제2항에 있어서, 상기 성분 B의 프로필렌계 중합체는 20 내지 120 g/10 분의 MFR 및 0.880 내지 0.920 g/cc의 밀도를 갖는, 조성물.
제2항 또는 제3항에 있어서, 조성물은 30 g/10 분 이상의 MFR을 갖는, 조성물.
제2항 또는 제3항에 있어서, 조성물은 30 내지 60 g/10 분의 MFR을 갖는, 조성물.
제2항 또는 제3항에 있어서, 조성물은 50 중량% 이상의 성분 B 및 50 중량% 이하의 성분 A를 포함하며, 각 중량%는 조성물의 중량을 기준으로 하는, 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A에 있어서, 상기 제1 조성물은, 제1 조성물의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상의 에틸렌계 중합체를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A에 있어서, 상기 에틸렌계 중합체는 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체인, 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A에 있어서, 상기 유기 분말은 금속 스테아레이트인, 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A에 있어서, 상기 무기 분말은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물: 탈크, 운모, 탄산칼슘, 미분 실리카, 훈증 실리카, 석영, 및 이들의 조합.
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