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KR-20260061197-A - 소비자 사용후 수지를 포함하는 스트레치 필름

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Abstract

하나 이상의 실시형태에 따르면, 다층 필름은 두 개의 표면층 및 이 표면층들 사이에 배치된 하나 이상의 내부층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 내부층 중 적어도 하나는 0.910 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도를 갖는 중합체 블렌드를 포함할 수 있다. 중합체 블렌드는 10 중량% 내지 90 중량%의 점도분해된 폴리에틸렌 소비자-사용후 수지(PCR) 및 10 중량% 내지 90 중량%의 버진 에틸렌계 중합체를 포함할 수 있다. 점도분해된 폴리에틸렌 PCR은 0.910 g/cc 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 1.5 dg/min 내지 9.0 dg/min의 용융 지수(I 2 )를 가질 수 있다.

Inventors

  • 가그, 아칸샤
  • 첸, 치
  • 초드리, 아밋

Assignees

  • 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240827
Priority Date
20230828

Claims (15)

  1. 두 개의 표면층 및 상기 표면층들 사이에 배치된 하나 이상의 내부층을 포함하는 다층 필름으로서, 상기 하나 이상의 내부층 중 적어도 하나는, 0.910 g/cc 내지 0.940 g/cc의 밀도를 갖고, 0.910 g/cc 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 1.5 dg/min 내지 9.0 dg/min의 용융 지수(I 2 )를 갖는 10 중량% 내지 90 중량%의 점도분해된 폴리에틸렌 소비자-사용후 수지(PCR); 및 10 중량% 내지 90 중량%의 버진 에틸렌계 중합체를 포함하는 중합체 블렌드를 포함하는, 다층 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합체 블렌드는 2.0 dg/min 내지 6 dg/min의 용융 지수(I 2 )를 갖는, 다층 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 점도분해된 폴리에틸렌 PCR은 0.945 g/cc를 초과하는 밀도를 갖는, 다층 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점도분해된 폴리에틸렌 PCR은 2 내지 20의 η 0.1 /η 100 을 가지며, η 0.1 은 0.1 라디안/초에서 측정된 전단 점도이고, η 100 은 100 라디안/초에서 측정되었던, 다층 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버진 에틸렌계 중합체는 0.870 g/cc 내지 0.925 g/cc의 밀도를 갖는, 다층 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버진 에틸렌계 중합체는 2.5 dg/min 내지 5 dg/min의 용융 지수(I 2 )를 갖는, 다층 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 블렌드는 0.910 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도를 갖는, 다층 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 내부층은 두 개의 서브표면층 및 상기 서브표면층들 사이에 배치된 코어층을 포함하며, 상기 코어층, 적어도 하나의 상기 서브표면층 또는 둘 다는 상기 점도분해된 폴리에틸렌 PCR을 포함하는, 다층 필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 서브표면층은 상기 중합체 블렌드를 포함하는, 다층 필름.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점도분해된 폴리에틸렌 PCR은 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 또는 둘 다로부터 형성되는, 다층 필름.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 300%의 최대 신장률; 0.6 mil 두께와 20 인치 필름 폭에서 측정했을 때 적어도 5초의 ESTL 인열; 및 0.6 mil 필름 두께와 20 인치 필름 폭에서 측정된 적어도 10 파운드의 온 팔레트 천공 중 적어도 하나를 갖는 다층필름.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 다층 필름을 포함하는 물품.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 다층 필름을 제조하는 방법으로서, 0.3 내지 2.5 dg/min의 초기 용융 지수(I 2 )를 갖는 폴리에틸렌 PCR을 점도분해하여 상기 용융지수(I 2 )를 증가시킴으로써, 상기 폴리에틸렌 PCR의 용융 지수를 초과하는 용융 지수(I 2 )를 갖는 상기 점도분해된 폴리에틸렌 PCR를 생성하는 단계; 상기 점도분해된 폴리에틸렌 PCR을 버진 에틸렌계 중합체와 블렌딩하여 상기 중합체 블렌드를 생성하는 단계; 및 상기 두 개의 표면층 및 상기 표면층들 사이에 배치된 하나 이상의 내부층을 압출하여 상기 다층 필름을 생성하는 단계로서, 상기 하나 이상의 내부층의 적어도 하나는 상기 중합체 블렌드를 포함하는 단계를 포함하는, 다층 필름을 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 점도분해 전의 상기 폴리에틸렌 PCR은 0.910 g/cc 초과의 밀도 및 1.0 dg/min 미만의 I 2 를 갖는, 다층 필름을 제조하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 압출은 캐스트 필름 압출인, 다층 필름을 제조하는 방법.

Description

소비자 사용후 수지를 포함하는 스트레치 필름 관련 출원의 교차 참조 본 출원은 2023년 8월 28일자로 출원된 미국 임시 출원 제63/579105호 및 2023년 8월 28일자로 출원된 미국 임시 출원 제63/579167호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본원에 원용되어 포함된다. 플라스틱 폐기물의 재활용은 우리 시대의 가장 중요한 지속가능성 문제 중 하나이다. 스트레치 필름(예컨대, 캐스트 스트레치 필름)은 소비자-사용후 수지(PCR: post-consumer resin)와 같은 재활용 플라스틱의 중요한 응용 분야이다. 그러나, 본 PCR을 스트레치 필름에 혼입하는 것은 어려운 과제인데, 이는 PCR계 필름은 겔화도가 훨씬 높고 필름의 기계적 특성(예컨대, 인열, 스트레치, 천공 등)이 유의미하게 저하되기 때문이다. 이러한 필름 기계적 특성 저하는 팔레트 주위에 필름을 감는 과정에서 기계식 포장 필름이 파손되는 원인이 되어 상당한 운영 비용 증가와 사용자 불편을 초래할 수 있다. 따라서, 스트레치 필름에 사용하기에 적합하고 기계적 특성을 유지하면서 상당량의 PCR을 포함하는 다층 필름 조성물이 바람직하다. 본 개시내용의 실시형태는 점도분해된 폴리에틸렌 PCR을 활용하는 다층 필름을 제공함으로써 이러한 요구를 충족한다. 실시형태에서, 점도분해된 폴리에틸렌 PCR은 바람직한 블렌드 특성을 달성하기 위해 버진 에틸렌계 중합체와 블렌딩된다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 다층 필름은 두 개의 표면층(skin layer) 및 이 표면층들 사이에 배치된 하나 이상의 내부층(internal layer)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 내부층 중 적어도 하나는 0.910 g/cc 내지 0.935 g/cc의 밀도를 갖는 중합체 블렌드를 포함할 수 있다. 중합체 블렌드는 10 중량% 내지 90 중량%의 점도분해된 폴리에틸렌 소비자-사용후 수지(PCR) 및 10 중량% 내지 90 중량%의 버진 에틸렌계 중합체를 포함할 수 있다. 점도분해된 폴리에틸렌 PCR은 0.910 g/cc 내지 0.965 g/cc의 밀도 및 1.5 dg/min 내지 9.0 dg/min의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 이들 및 다른 실시형태는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 더 자세히 설명된다. 전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 모두 본 발명에서 개시되는 기술의 실시형태를 나타내고, 청구되는 기술의 특성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 체계를 제공하도록 의도된 것임을 이해하여야 한다. 첨부된 도면은 본 발명에서 개시되는 기술에 대한 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 그의 일부를 구성한다. 도면은 다양한 실시형태를 예시하며, 설명과 함께 본 발명에서 개시되는 기술의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다. 추가적으로, 도면 및 설명은 단지 예시적인 것이며, 어떠한 방식으로도 청구범위의 범주를 제한하려는 의도는 아니다. 본 개시내용의 특정 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명은 하기 도면과 관련하여 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있으며, 도면에서 유사한 구조는 유사한 참조 번호로 표시된다. 도 1은 본 개시내용에 기재된 하나 이상의 실시형태에 따른 다층 필름의 단면을 나타낸다. 이제 다양한 실시형태를 더 상세히 언급할 것이며, 그 중 일부 실시형태는 첨부 도면에 예시되어 있다. "중합체"는 동일하거나 상이한 유형의 단량체를 중합하여 제조된 중합체성 화합물을 의미한다. 따라서 "중합체"라는 용어는 단독중합체(단일 유형의 단량체로만 제조된 중합체를 지칭하는 데 사용되며, 미량의 불순물이 중합체 구조에 혼입될 수 있다는 점을 이해해야 함)와 공중합체 또는 혼성중합체(interpolymer)라는 용어를 모두 포함한다. 미량의 불순물(예를 들어, 촉매 잔류물)이 중합체 내로 및/또는 중합체 내부에 혼입될 수 있다. 중합체는 단일 중합체 또는 중합체 블렌드일 수 있다. "공중합체"는 구조적으로 서로 다른 적어도 두 개의 단량체의 중합 반응에 의해 형성된 중합체를 지칭한다. 용어 "공중합체"는 삼원 공중합체(terpolymer)를 포함한다. 예를 들어, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 에틸렌 공중합체는 구조적으로 서로 다른 두 개 이상의 단량체를 포함하며(예컨대, 에틸렌-프로필렌 공중합체는 적어도 에틸렌 단량체와 프로필렌 단량체의 공중합 단위를 포함함), 선택적으로 산, 아크릴레이트 또는 무수물 작용기와 같은 추가 단량체 또는 작용성 물질 또는 개질제를 포함할 수 있다. 다시 말해, 본원에 기재된 공중합체는 구조적으로 서로 다른 적어도 두 개의 단량체를 포함하며, 공중합체는 구조적으로 서로 다른 두 개의 단량체로만 구성될 수 있지만, 반드시 구조적으로 서로 다른 두 개의 단량체로만 구성되는 것은 아니고 추가 단량체, 작용성 물질 또는 개질제를 포함할 수도 있다. "에틸렌계 중합체"(본원에서 "폴리에틸렌" 또는 "폴리에틸렌계 중합체"라고도 함)는 에틸렌 단량체로부터 유도된 단위 중량 기준으로 50%를 초과하여 포함하는 중합체를 지칭한다. 여기에는 폴리에틸렌 단독중합체 또는 공중합체(두 개 이상의 공단량체로부터 유도된 단위를 의미함)가 포함된다. 당업계에 알려진 폴리에틸렌의 일반적인 형태는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE: low density polyethylene); 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE: linear low density polyethylene); 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE: ultra low density polyethylene); 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE); 선형 및 실질적으로 선형 저밀도 수지(m-LLDPE) 둘 다를 포함하는 단일-부위 촉매화 선형 저밀도 폴리에틸렌; 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE: medium density polyethylene); 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE: high density polyethylene)을 포함한다. 용어 "LLDPE"는 전통적인 지글러-나타 촉매 시스템뿐만 아니라 메탈로센과 같은 단일-부위 촉매를 사용하여 제조된 수지(때때로 "m-LLDPE"라고도 지칭됨)를 포함한다. LLDPE는 LDPE보다 장쇄 분지가 적으며, 미국 특허 제5,272,236호, 미국 특허 제5,278,272호, 미국 특허 제5,582,923호 및 미국 특허 제5,733,155호에 추가로 정의된 실질적으로 선형인 에틸렌 중합체; 미국 특허 제3,645,992호에 기재된 것과 같은 균일하게 분지된 선형 에틸렌 중합체 조성물; 미국 특허 제4,076,698호에 개시된 공정에 따라 제조된 것과 같은 불균일하게 분지된 에틸렌 중합체; 및/또는 이들의 블렌드(예컨대, 미국 특허 제3,914,342호 또는 미국 특허 제5,854,045호에 개시된 것)를 포함한다. LLDPE는 비제한적으로 기체상 및 용액상 반응기를 포함하는, 당업계에 공지된 모든 유형의 반응기 또는 반응기 구성을 사용하여 기체상, 용액상 또는 슬러리 중합 또는 이들의 조합을 통해 제조될 수 있다. "HDPE"는 일반적으로 약 0.930 g/cm3 초과 내지 약 0.970 g/cm3 이하의 밀도를 갖는 폴리에틸렌을 지칭하고, 이는 일반적으로 지글러-나타 촉매, 크롬 촉매 또는 단일-부위 촉매 예컨대 비제한적으로, 치환된 모노- 또는 비스-시클로펜타디에닐 촉매(전형적으로 메탈로센으로 지칭됨), 구속 기하학 촉매, 포스핀이민 촉매 & 다가 아릴옥시에테르 촉매(전형적으로 비스페닐 페녹시로 지칭됨)를 사용하여 제조된다. 본원에서 사용되는 용어 "폴리프로필렌"은 50 mol% 초과의 프로필렌 단량체로부터 유도된 단위를 중합된 형태로 포함하는 중합체를 지칭한다. 이는 프로필렌 단독중합체, 랜덤 공중합체 폴리프로필렌, 충격 공중합체 폴리프로필렌, 프로필렌/α-올레핀 공중합체, 및 프로필렌/α-올레핀 공중합체를 포함한다. "재활용 수지"는, 제품에 혼입되었고 이후 재용융되어 재활용 수지를 형성하는 수지를 지칭한다. 용어 "재활용 수지"는, 수지를 용융하여 새로운 제품에 다시 혼입하는 기계적으로 재활용된 수지를 지칭한다. "재활용 수지"에는, 중합체가 구성 단량체로 분해되어 새로운 버진 중합체에 혼입되는 화학적 재활용 수지는 포함되지 않는다. 용어 "재활용 수지"는 소비자-사용전 재활용 중합체와 소비자-사용후 수지를 모두 포함한다. 재활용 수지는 ISO 14021 7.8.1.1에 정의되어 있다. "소비자-사용전 재활용 중합체" 및 "산업공정 재활용 중합체(post-industrial recycled polymer)"라는 용어는, ISO-14021에 정의된 바와 같이, 소비자-사용전 재료에서 회수된 중합체(중합체 블렌드 포함)를 지칭한다. 따라서, 일반 용어 "소비자-사용전 재활용 중합체"에는 제조 공정 중 폐기물 스트림으로부터 전환된 재료에서 회수된 중합체 블렌드가 포함된다. 소비자-사용전 재활용 중합체라는 일반 용어는 공정에서 생성되고 이를 생성한 동일한 공정 내에서 재생될 수 있는 재료, 예컨대 재가공물(rework), 분쇄재생재료(regrind) 또는 스크랩의 재이용을 배제한다. 소비자-사용전 재활용 중합체는 ISO 14021 7.8.1.1에 정의되어 있다. 본원에서 사용되는 용어 "소비자-사용후 수지"(또는 "PCR")는 소비자 또는 산업 적용 분야에서 이전에 사용된 재료를 포함하는 중합체성 재료, 즉 소비자-사용전 재활용 중합체 및 산업공정 재활용 중합체를 지칭한다. PCR은 전형적으로 재활용 프로그램 및 재활용 공장에서 수거된다. PCR은 LDPE, LLDPE, HDPE와 같은 에틸렌계 중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리(염화비닐), 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리아미드, 에틸렌 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 폴리염화비닐 중 하나 이상을 포함할 수 있다. PCR은 하나 이상의 오염 물질을 포함할 수 있다. 오염 물질은 재사용을 위해 재활용되기 전에 중합체성 재료를 사용한 결과일 수 있다. 예를 들어, 오염 물질에는 재활용 과정에서 발생될 수 있는 중합체 외에도 종이, 잉크, 식품 잔류물 또는 기타 재활용 재료가 포함될 수 있다. PCR은 버진 중합체성 재료와 구별된