KR100863058B1 - 연신 플라스틱 필름의 제조 방법 - Google Patents

연신 플라스틱 필름의 제조 방법

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KR100863058B1
KR100863058B1 KR1020060027679A KR20060027679A KR100863058B1 KR 100863058 B1 KR100863058 B1 KR 100863058B1 KR 1020060027679 A KR1020060027679 A KR 1020060027679A KR 20060027679 A KR20060027679 A KR 20060027679A KR 100863058 B1 KR100863058 B1 KR 100863058B1
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film
stretching
layer
layers
temperature
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왈타 균타
미햐엘 바우아
시그프리드 슈미짜
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후타마키 포르시하임 츠바익니덜라쑹 데어 후타마키 도이치란트 게엠베하 & 코.카게
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Abstract

본 발명은 압출 및/또는 공압출(coextrusion) 취입 공정에 의해 제조된 폴리올레핀 및/또는 폴리올레핀과 폴리아미드의 조합으로부터 연신 플라스틱 필름(oriented plastic film)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 취입 공정 중 최초 2축 연신(biaxial orientation)이 실행되고, 이어서 제2차 연신 공정이 실행되는 것을 특징으로 한다.

Description

연신 플라스틱 필름의 제조 방법{Process for the production of an oriented plastic film}
본 발명은 압출 및/또는 공압출(coextrusion) 취입 공정에 의해 제조된 폴리올레핀 및/또는 폴리올레핀과 폴리아미드의 조합으로부터 연신 플라스틱 필름(oriented plastic film)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이러한 필름은 관련 분야에 잘 알려져 있지만, 이들은 모두 비교적 두껍거나 각 적용에 있어 최적의 특성을 가지지 않는다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 한편으로 취입 공정에서 얇은 필름을 제조할 수 있고 다른 한편으로 제조되는 필름의 기계적 및 물리적 특성이 넓은 한계 내에서 변경될 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.
이러한 문제에 대한 본 발명에 따른 해결책에서는, 취입 공정 중 제1차 2축 연신(biaxial orientation)이 실행되고 그 후에 제2차 연신 공정이 실행된다.
이러한 방법에 의하여, 필름의 두께를 줄일 수 있을 뿐 아니라 제조된 필름의 특성을 향상시킬 수 있다.
본 방법의 매우 바람직한 다른 실시 형태에서는, 상기 제2차 연신 공정이 제1차 연신에 바로 이어서 실행된다.
그러나, 본 발명에 따르면, 상기 제2차 연신 공정이 제1차 연신과 독립적으로 실행되는 것도 가능하다.
적어도 제1차 연신은 2축으로 동시에 실행되는 것도 매우 바람직하다.
필름의 특성은 이어지는 제2차 연신 공정에 의해 상당히 향상된다. 이때, 2축 연신을 함으로써 더 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 연신을 위한 취입 필름의 온도는 제조에 사용되는 플라스틱 물질에 따라 90 내지 180℃로 설정되는 것이 매우 바람직하다.
이에 의해 열탄성 범위(thermoelastic range)에 도달한다. 취입 공정 말기에서의 냉각은 기본적으로 냉각 팬에 의해 실행된다.
온도 조절 롤러를 사용하여, 제2차 연신 공정 전에 필름의 온도를 약 100 내지 180℃로 조절하는 것도 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
또한, 상기 필름은 제2차 연신 공정 전에 복사 히터에 의해 약 100 내지 180℃의 필요한 연신 온도로 가열되는 것도 매우 바람직하다.
필름 온도의 효과적인 조절은 두 공정에 의해 보장된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 필름 온도는 연신 후에 90 내지 180℃의 온도에 도달하도록 조절되는 것도 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
이에 따라 연신 중 얻어진 필름 상태가 고정된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 필름은 감기 전에 냉각되는 것이 매우 바람직하다.
이에 따라 감긴 필름의 개별 층들이 의도하지 않은 상태에서 서로 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
내부층 또는 외부층이 제공되고, 이 내부층 또는 외부층에 공압출 취입 공정에 의해 추가 층들이 층이 적용되는 것 또한 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
이에 따라 다층 복합체가 제조될 수 있고, 개별 층들 또는 층그룹들은 서로 다른 용융 유동 지수를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서, 필름은 일 측 또는 양측이 실리콘으로 처리될 수 있다.
이 경우 완성된 필름은 박리 필름(release film)으로도 사용될 수 있다. 제조 중 필름의 조작(handling) 또한 용이하다.
여기서, 상기 실리콘 처리 제는 상기 필름과 함께 압출되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
그러나, 상기 실리콘 처리 제는 후에 압출에 의해 적용되는 것도 매우 바람직하다.
양 공정은 사용되는 실리콘 처리 제에 따라 이점을 가진다. 실리콘 처리 제 대신에 접착성이 낮은 다른 물질을 사용할 수도 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 연신은 3:1 내지 25:1의 비율, 바람직하게는 7:1의 비율로 실행된다.
이러한 연신 비율은 필름의 강도(strength), 강성(stiffness) 및 투명도에 있어 매우 우수한 결과를 가져온다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2차 연신 공정 전에 취입된 필름 버블(bubble)은 와해되고 자체에 접합되거나 및/또는 추가 필름층이 제공되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
이는 기초 필름의 두께를 상당히 증가시키고, 따라서 더 큰 연신 비율로 연신될 수 있다.
또한, 상기 필름층들은 실온에서 서로에 대하여 미끄러질 수 있도록 처리되는 것도 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
이는 개별 필름층들이 서로에 대하여 이동할 수 있고 정확히 위치할 수 있음을 의미한다.
또한, 상기 필름 버블(film bubble)은 서로 달라붙는 것이 매우 바람직하다.
이에 의해 상기 필름 버블을 자체적으로 매우 효과적으로 접착될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 개별 필름층들은 이 필름층의 녹는점보다 낮은 온도에서 녹는 층이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 녹는 층은 PE(폴리에틸렌) 또는 유사한 물질로 만들어지는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따르면 상기 필름층들은 연신 중 녹는 층에 의해 서로 접착되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
여기서, 상기 필름층들은 연신 공정에 의해 서로 달라붙는 것이 매우 바람직하다.
또한, 상기 필름층들 사이의 접착력은 연신 공정에 의해 필름층들이 서로 충분히 접착할 수 있을 정도로 증가되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
상기 녹는 층은 연신에서 발생한 에너지에 의해 층들이 서로 견고하게 결합하도록 할 수 있다. 사용되는 물질들에 따라, 녹는 층에 의해 층들이 결합될 수도 있고 및/또는 적어도 필름 복합체들이 서로 지지될 수 있는 높은 접착력을 유도할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제2차 연신 공정은 롤러 연신(roller orientation) 형태로 실행되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
상기 제2차 연신 공정은 그리퍼 연신(gripper orientation) 형태로 실행되는 것도 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
양 공정은 사용되는 물질 및 가능한 연신 비율 및/또는 연신 유형에 따라 이점을 가진다.
본 발명에 따르면, 상기 필름 버블은 다층 공동 압출물로서 구성되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
상기 버블이 다층 공동 압출물로 생성된다면, 여러 개별 층들로 구성된 복합체를 제조하는 공정이 생략될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제2차 연신 공정은 여러 필름층들이 다층 복합체를 형성하기 위해 조합될 때에만 실행되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 필름층은 폴리아미드로 제조되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
하나 이상의 필름층은 폴리프로필렌으로 제조되는 것도 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
하나 이상의 필름층은 폴리에틸렌으로 제조되는 것도 매우 바람직하다.
하나 이상의 필름층은 충전재(fillers)가 제공되는 것도 매우 바람직하다.
각각의 물질의 긍정적인 특성은 서로 다른 물질들로 만들어진 필름층에 의해 조합된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 필름층은 마이크로캡슐로 채워진다.
또한, 하나 이상의 필름층은 발포되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
여기서, 상기 발포 공정(foaming process)은 마이크로캡슐에 의해 실행되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
전체적으로 복합체는 마이크로캡슐 또는 발포된 필름층으로 채워진 필름층에 의하여 특별한 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 결과적으로 복합체의 단열 특성을 증가시키는 것, 표면 거칠기를 변경하는 것 또는 복합체의 불투명도를 변경하는 것을 생각할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 하나 이상의 필름층에 비결정 부분(amorphous areas)이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 비결정 부분은 연신 공정 중 및 그 후에도 비결정으로 존재하도록 구성되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
필름의 광학 및 기계적 특성은 모두 필름층의 비결정 부분에 의해 영향을 받을 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 기록 가능한(writable) 필름을 만드는 것을 생각할 수도 있다.
상기 필름은 강화막 필름(stiff film)으로 형성되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
일반적으로 강화막 필름은 제조가 매우 복잡하고 매우 두껍다. 그러나, 유사한 강성 특성(stiffness properties)이 연신된 다층 구조에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 필름은 우수한 광학 특성을 가지는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
종래의 강화막 필름만을 사용한다면 우수한 광학 특성을 얻는 것이 매우 어렵다.
여기서, 상기 필름은 투명하게 형성되는 것이 매우 바람직하다.
투명하면서 강화된 필름은 지금까지 제조하기 상당히 어려웠고, 제조하여도 매우 두꺼웠다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서, 상기 필름은 최소 수축량(minimal shrinkage)을 나타내도록 구성되고 제조된다.
이러한 최소 수축량은 한편으로는 연속적인 온도 조절에 의한 연신 또는 서로 다른 소재로 만들어진 여러 필름층의 조합에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 필름은 우수한 인열성(tear property)을 가지는 것이 매우 바람직하다.
그러나, 개별 필름층들의 순서로 인해 상기 필름이 나쁜 인열성을 가지는 것도 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
또한, 상기 인열성은 개별 필름층들의 서로에 대한 부분적 및/또는 완전한 접착에 의해 결정되는 것이 매우 바람직하다.
상기 복합체의 인열성은 여러 물질 조합함으로써 및 가능하게는 서로 다른 배열을 가진 연신 공정을 조합함으로써 매우 효과적으로 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 개별 필름층들은 비교적 얇다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 다수의 필름층들이 제공되고 이 필름층들은 비교적 두꺼운 필름 복합체를 형성한다.
여기서, 전체 복합체는 연신되어 그 두께가 상당히 감소되는 것이 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다.
그러나, 얇은 필름은 개별 필름층의 긍정적인 특성을 결합하는 식으로 제조되고 전체적인 특성은 상당히 두꺼운 필름와 유사하다.
본 발명의 방법은 예를 들어 폴리프로필렌이 환상 다이(annular die)에서 압출되는 방식으로 실행되며, 이러한 환상 다이에 여러 압출기들이 제공되는 것이 가능하다. 그러나, 첫 번째 환상 다이에 동심으로 다른 환상 다이를 제공하는 것도 가능하다. 동일한 또는 다른 플라스틱 추가 층들 및 접합(tie) 층들 등이 여러 압출기 및/또는 환상 다이를 통해 공압출될 수 있다.
LLDPE(선형저밀도 폴리에틸렌)와 PP(폴리프로필렌)의 혼합물 또는 호환제(compatibilizers)로 알려진 것들과 PP의 혼합물이 PP를 대신하여 사용될 수 있다. 또한, 폴리아미드가 코어 층으로 사용될 수 있다.
또한, 강화 변형을 위하여 충전재를 사용하는 것도 가능하다. 충전재는 특히 연신과 관련하여 필름 통기성(breathability)을 증가시키기 위하여 제공될 수 있다.
우수한 단열 특성 또는 우수한 필름 통기성은 예를 들어 마이크로캡슐 및/또는 발포된 필름층을 사용함으로써 달성될 수 있다. 특히 필름 복합체의 우수한 기록성(writability)은 예를 들어 마이크로캡슐처럼 필름층들에 박혀있는 특별한 첨가제 또는 비결정 필름층에 의해 달성될 수 있다.
실리콘층의 바람직한 고착을 달성하기 위하여 적절한 중합체를 사용할 수 있다.
공압출(coextrusion)로 동시에 여러 층을 제조하는 것이 가능하다; 바람직한 실시 형태에서 일곱 개의 층이 동시에 공압출되었다.
압출된 버블은 취입 공정에서 비교적 두꺼운 필름 두께가 달성되는 정도로 냉각된다. 이러한 방식으로 약 200μ의 필름 두께가 제조될 수 있다.
서로 결합되는 여러 필름층을 조합하거나 제조된 필름 버블을 그 자체에 접착하거나 결합시킴으로써 상당히 더 두꺼운 필름 두께가 달성될 수 있다.
연속 연신에 의하여 두꺼운 필름 구조의 특성을 유지하면서 필름 두께를 상당한 감소시킬 수 있다.
예를 들어, "강화막(stiff)" 필름은 다수의 서로 다른 필름층들을 조합하여 제조되는 것을 생각할 수 있다. 과거에는 알려지지 않은 매우 얇으면서도 강화된 필름이 연속 연신 공정 및 복합체의 관련된 박판화(thinning)에 의해 제조될 수 있다.
다른 제안은 버블 치수가 사이징(sizing)에 의해 결정되는 것이다. 여기서, 비-접촉 사이징 및 버블과 접촉하는 시스템에 의한 사이징 모두 가능하다.
본 공정의 다른 실시 형태에서는, 내부층 또는 외부층이 제공되고, 이 내부층 또는 외부층에 공압출 취입 공정에 의해 추가 층들이 제공될 수 있다.
필름은 여전히 버블 형태이면서, 적절한 온도 조절 후에 연신될 수 있으며, 연신 공정은 가로로, 즉 원주 둘레로, 세로로 또는 동시에 2축으로 실행될 수 있다.
그 후에, 필름은 와해되고 적절한 온도 조절 후에 다시 연신 공정이 실행된다.
가장 간단한 경우에, 길이 방향 연신을 생각할 수 있으며, 이는 예를 들어 롤러 갭(roller gap)을 통해 실행된다. 그러나, 가로 연신, 가로 및 세로 연신, 및 2축 동시 연신도 가능하며, 이는 롤러 또는 그리퍼(gripper) 연신 공정의 형태로 실행될 수 있다.
일 측 또는 양측의 실리콘 처리는 일렬로 형성될 수 있고, 또한 용매에 기초한, 용매 없는, UV 전자빔 경화(curing) 또는 에멀젼 실리콘 시스템이 선택적으로 사용될 수 있다. 그러나, 실리콘층이 다른 필름층들과 함께 공압출되는 것도 가능하다.
이러한 방식으로 제조된 필름은 매우 바람직한 특성으로 인해 예컨대 라벨 및 접착 테이프 등을 위한 박리 라이너(release liner)로 적절하다.
인열 강도는 변경될 수 있기 때문에, 그 필름을 박리지(release paper)에 대한 뛰어난 대체물로 사용할 수 있다.
그러나, 다른 한편으로 인열 강도 특성이 충분히 낮게 설정된다면 쉽게 열리는 제품에 본 필름을 사용할 수도 있다.

Claims (45)

  1. 압출 또는 공압출(coextrusion) 취입 공정에 의해 폴리올레핀 또는 폴리올레핀과 폴리아미드의 조합으로부터 하나 이상의 필름층을 가지는 연신 플라스틱 필름(oriented plastic film)을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 취입 공정에서 필름 버블(bubble)이 형성되며,
    상기 취입 공정 중 제1차 2축 연신(biaxial orientation)이 실행되고, 그 후 제2차 연신이 실행되며,
    각각의 연신은 3:1 내지 25:1의 비율로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2차 연신은 제1차 연신에 바로 이어서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2차 연신은 제1차 연신과 독립적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 제1차 연신은 2축으로 동시에 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    연신을 위한 취입 필름의 온도는 제조에 사용되는 플라스틱 물질에 따라 90 내지 180℃로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    온도 조절 롤러를 사용하여, 제2차 연신 전에 필름의 온도를 100 내지 180℃로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 필름은 제2차 연신 전에 복사 히터에 의해 100 내지 180℃의 필요한 연신 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필름 온도는 연신 후에 90 내지 180℃에 도달하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 감기 전에 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    내부층 또는 외부층이 제공되고, 상기 내부층 또는 외부층에 상기 공압출 취입 공정에 의해 추가 층들을 적용하여 플라스틱 필름을 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 일 측 또는 양측이 실리콘으로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 실리콘 처리 제는 상기 필름과 함께 압출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 실리콘 처리 제는 후에 압출에 의해 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    각각의 연신은 7:1의 비율로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    제2차 연신 전에, 필름 버블(bubble)이 와해되어 자체에 접합되거나 추가 필름층이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 필름층들은 실온에서 서로에 대하여 미끄러질 수 있도록 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 필름 버블은 서로 달라붙는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    개별 필름층에는 상기 필름층의 녹는점보다 낮은 온도에서 녹는 층이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 녹는 층은 PE(폴리에틸렌)로 만들어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 필름층들은 연신 중 상기 녹는 층에 의하여 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 필름층들은 연신 공정에 의해 서로 달라붙는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 필름층들 사이의 접착력은 연신 공정에 의해 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 제2차 연신은 롤러 연신(roller orientation) 형태로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 제2차 연신은 그리퍼 연신(gripper orientation) 형태로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 필름 버블은 다층 공동 압출물로서 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 제2차 연신은, 여러 필름층들이 다층 복합체를 형성하기 위해 조합될 때에만 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 필름층은 폴리아미드로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 필름층은 폴리프로필렌으로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 필름층은 폴리에틸렌으로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 필름층에는 충전재가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 필름층은 마이크로캡슐로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 필름층은 발포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 발포 공정은 마이크로캡슐에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 필름층에는 비결정 부분(amorphous areas)이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 비결정 부분은 연신 공정 중 및 그 후에도 비결정으로 존재하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 강화막 필름(stiff film)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 필름.
  37. 삭제
  38. 제36항에 있어서,
    투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 필름.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 필름은 수축량이 최소가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 필름.
  40. 삭제
  41. 제36항에 있어서,
    필름의 인열성이 떨어지도록 개별 필름층들이 배열되는 것을 특징으로 하는 필름.
  42. 제36항에 있어서,
    필름의 인열성은 개별 필름층들의 서로에 대한 부분적 및/또는 완전한 접착에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 필름.
  43. 삭제
  44. 제36항에 있어서,
    다수의 필름층들이 제공되고, 상기 필름층들은 필름 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 필름.
  45. 제44항에 있어서,
    전체 복합체는 연신되어 그 두께가 감소되는 것을 특징으로 하는 필름.
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