KR100899042B1 - 장식용 이리데슨트 필름 - Google Patents

Abstract

마이크로필라멘트로 분리되기에 충분된 강도를 갖는 다층 공압출 이리데슨트(iridescent) 필름의 제조 방법은, 필름의 두께가 배향 전 필름의 약 20% 내지 50%가 될 때까지, 인접층들이 굴절률이 약 0.03 이상 차이나는 상이한 열가소성 레시노우스(resinous) 물질로 구성되고 실질적으로 두께가 균일한 10개 이상의 일반적으로 평행한 매우 얇은 층으로 된 다층 공압출 이리데슨트 필름을 배향하는 것을 포함한다.

이리데슨트 필름, 굴절률, 열가소성 레시노우스 물질, 배향, 마이크로필라멘트

Description

장식용 이리데슨트 필름{Decorative Iridescent Film}

광 간섭으로 인해 좁은 반사 밴드를 갖는 다층 공압출 광반사 필름이 공지되어 있다. 상기 반사 밴드가 가시 파장 범위에서 발생할 경우, 필름이 이리데슨트(iridescent)하게 보인다.

다층 공압출 이리데슨트 필름은 복수의 일반적으로 평행한 투명 열가소성 레시노우스(resinous) 물질 층으로 이루어지고, 인접층들은 굴절률이 약 0.03 이상 차이나는 다양한 레시노우스 물질로 제조된다. 상기 필름은 10개 이상, 더 일반적으로 35개 이상, 바람직하게는 70개 이상의 층을 함유한다.

이리데슨트 필름의 각 층은 매우 얇고, 보통 약 30 내지 500 nm 범위에 있다. 가장 바깥층은 더 두꺼울 수 있고, 광 코어를 구성하는 나머지 층에 스킨을 형성한다. 더 두꺼운 스킨 층은 광 코어를 구성하는 성분 중의 하나일 수 있거나, 또는 바람직한 기계적 성질, 열 밀봉 등을 부여하기 위해 사용되는 다른 폴리머일 수 있다.

이리데슨트 다층 공압출 필름의 품질은, 일반적으로 평행하고 실질적으로 균일한 두께를 갖는 각 층에 의존하고, 이로부터 벗어나는 것은 바람직한 광 효과를 방해한다.

바람직한 광학 특성을 갖는 종래 이리데슨트 필름을 조사한 결과, 일정 기계 적 성질의 결핍이 드러났다. 더 구체적으로, 다층 구조의 각 층 사이의 접착이 불충분할 수 있고, 사용 중에 필름의 층이 내부적으로 디라미네이션(delamination)되거나 분리되었다. 상기 필름은 종종 장식적 효과를 위해 종이나 판지에 부착된 다음, 인사장, 판지 상자, 포장지 등에 사용된다. 필름의 접층은 보기 흉하고, 판지 상자의 접착 이음새의 분리를 초래할 수 있다. 따라서, 이러한 문제들을 극복하기위한 노력이 있었다. 미국 특허 제4,310,584호는 열가소성 테레프탈레이트 폴리에스테르 또는 공-폴리에스테르 수지를 2개의 인접한 폴리머 필름 중 하나의 성분으로 사용하는 것을 기재하고 있다. 열가소성 탄성체를 레시노우스 물질의 하나로 사용하는 또다른 개선점이 미국 특허 제5,089,318호에 기재되어 있다.

이리데슨트 공압출 다층 필름이 개선되었음에도 불구하고, 다른 필름 구조, 특히 유사한 폴리머 조성을 갖는 연신 필름에 비해, 상기 필름은 여전히 불충분한 기계적 성질을 갖는다. 이러한 불충분한 기계적 성질로 인해 고유 필름 강도가 중요한 용도에 있어서 이리데슨트 필름의 사용이 제한된다. 더 큰 기계적 성질이 요구되는 용도에 사용될 경우, 이리데슨트 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 비교적 강한 투명 필름에 접층된다. 이로써, 혼합물이 상기 목적에 통상 사용되는 장치의 정상 작동 파라미터 내에서 프린팅, 슬릿팅(slitting), 코팅 등에 의해 전환될 수 있다.

상기의 구체적인 예는 이리데슨트 필름을 장식용 스레드로 사용하는 것이다. 만족스러운 물질을 얻기 위해, 폴리에스테르 또는 유사한 폴리머 필름을 전형적으로 접층에 의해 이리데슨트 물질의 적어도 한 면에 부착시킬 필요가 있다. 폴리에스테르 또는 다른 물질은 목적하는 용도에 만족스러운 기계적 강도를 부여하지만, 이와 동시에 완성된 스레드 필라멘트의 미관을 손상시킨다. 또한, 접층된 스레드 필름은 두껍고, 사람 피부에 접촉시 면과 같은 감촉을 제공하지 않는다. 따라서, 파단없이 슬릿팅에 의해 마이크로필라멘트로 전환될 수 있고, 촉감 특성을 위해 실질적으로 원래의 두께를 보유하는 고 강도 이리데슨트 필름에 대한 요구가 여전히 존재한다. 또한, 생성된 필름이 미세한 압출 스레드의 슬릿팅을 촉진하기 위해 바람직한 인열 특성을 갖는 것이 유리할 것이다.

따라서, 파단없이 마이크로필라멘트로 분리될 수 있고 바람직한 촉감 특성을 제공하는 고 강도 이리데슨트 필름을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적들은 하기 발명의 상세한 설명으로부터 당업계의 숙련가에게 명백해질 것이다.

발명의 요약

본 발명은 고 강도 이리데슨트 다층 공압출 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 이리데슨트 필름을 가공하여 배향을 부여하고 감소된 두께 및 개선된 기계적 강도를 갖는 최종 쉬트를 제조함으로써 형성된 이리데슨트 다층 공압출 필름을 제공한다.

본 발명에 따르면, 이리데슨트 다층 공압출 필름은, 예를 들면, 윤활제의 도움으로 롤러 사이를 통과함으로서 배향된다. 이 과정 중에, 이리데슨트 필름은 압축되고, 일축 배향된다. 필름의 이리데슨트 외양이 층의 균일성에 의존하고 필름이 보통 100 mm를 초과하는 폭으로 공압출되므로, 필름이 파단없이 마이크로필라멘트로 분리될 수 있도록 충분한 강도를 부여하면서 필름의 이리데슨트 성질이 보유될 수 있다는 것은 매우 놀라웠다. 과거에는, 필름이 약 0.15 내지 0.30 mm, 바람직하게는 약 0.25 mm의 폭을 갖는 스레드로 미세분리될 수 있도록 충분한 강도를 얻기 위해 필름을 접층하거나 또는 지지체와 결합시키는 것이 필요했다.

다층 공압출 이리데슨트 필름 자체가 당 업계에 공지되어 있다. 이들은 본원에 참고 문헌으로 인용된 쿠퍼, 쉐티 및 핀스키(Cooper, Shetty and Pinsky)의 미국 특허 제31,780호, 쉐티 및 쿠퍼의 미국 특허 제5,089,318호 및 제5,451,449호, 및 다른 특허에 기재되어 있다. 거기에 기재된 바와 같이, 이리데슨트 필름은 보통 약 30 내지 500 nm, 바람직하게는 약 50 내지 400 nm 범위의, 10개 이상의 매우 얇은 층으로 된 투명 열가소성 레시노우스 접층 필름이고, 상기 층들은 일반적으로 평행하고, 인접층들은 굴절률이 약 0.03 이상, 바람직하게는 약 0.06 이상 차이나는 상이한 투명 열가소성 레시노우스 물질로 되어 있다. (존재할 경우) 스킨을 구성하는 필름의 가장 바깥층은 각 필름의 총 두께의 약 5% 이상이다. 본 발명의 필름을 제조하기 위해서는, 초기 필름이 목적하는 것보다 더 두꺼운데, 상기 두께가 압축 또는 연신에 의해 감소될 것이기 때문이다. 일반적으로, 압축 후 두께는 압축 전 두께의 약 20 내지 50%, 바람직하게는 약 33 내지 40%이다. 예를 들면, 과거에 약 0.018 mm(0.7 mils)의 두께를 갖는 필름을 사용하여 스레드 제품을 제조하였고, 접층 후 필름은 0.027 내지 0.036 mm(1.1 내지 1.4 mils)가 되었다. 이것은 일반적으로 많은 직물 용도, 특히 필라멘트가 피부에 접촉하는 직물 용도에 너무 두꺼운 것으로 생각된다. 본 발명에서 압축 전 필름은 약 0.038 내지 0.064 mm(약 1.5 내지 2.5 mils)일 것이다. 보통 최종 파단 인장(Instron)이 약 5 내지 20 lbf(약 2.9 내지 9 kgf), 바람직하게는 약 10 내지 15 lbf(약 4.5 내지 7 kgf)의 범위가 되도록 압축된다.

통상적인 기본 배향 방법은 널리 공지되어 있다. 요구되는 필름 특성을 얻기 위해, 인가되는 장력에 의해 요구되는 방향으로 필름이 연신된다. 상기 연신은 드로 롤(draw rolls) 또는 드로 롤의 조합에 인가되는 장력으로 냉각 롤과 권취 유닛 사이에서 일어날 수 있다. 드로잉 공정 중에, 필름이 (이축 연신 필름인 경우)롤 접촉 및(또는) 공기에 의해 관련 원료의 크리스탈린 융점 이하의 온도까지 가열된다. 사용된 최종 치수 및 온도는 필름의 표적 성질에 의해 지시된다.

압축 롤링 방법이 자체 공지되어 있다. 예를 들면, 본원에 참고 문헌으로 인용된 미국 특허공보 제3,194,893호 및 제3,503,843호에 기재되어 있다. 즉, 다층 필름이 원래 두께의 약 20 내지 50%까지 두께를 감소시키도록 배치된 롤러 사이를 통과한다. 필름이 2개의 롤러 사이에 있는 닙을 관통할 때 윤활제가 필름 상에 사용된다. 이것은 필름의 표면에 직접 적용되거나, 또는 필름이 롤러 사이를 통과할 때 필름의 표면에 전달되도록 롤러 표면(들) 상에 적용될 수 있다. 가압 롤러의 공정 온도는 가공될 특정 이리데슨트 쉬트에 의존한다. 대부분의 경우, 온도는 주위 온도일 것이나, 약 80 내지 110 ℃에서 변화할 수 있다.

사용된 윤활제는 임의의 액체, 또는 롤러로부터의 압력이 필름에 인가되는 영역에서 액체처럼 작용하는 물질이다. 이 경우의 윤활제는 롤과 필름 사이에서 전체 또는 부분 유동성 필름을 형성하도록 작용하여, 롤 표면과 필름 표면이 액체 윤활제에 의해 분리됨으로써 라미네이트가 닙에 도입될 때 접촉을 방지하고 이동성을 증가시킨다. 물이 윤활제로 사용될 수 있고, 물 내부에 계면활성제를 포함하는 것이 종종 바람직하다.

본 발명을 설명하기 위해, 다양한 실시예를 하기에 제공한다. 이들 실시예에서, 모든 부 및 백분율은 중량 단위이고, 달리 특정되지 않는 한 모든 온도는 ℃로 나타낸다.

하기 실시예에서, 예정된 두께로의 후속 연신에 적합한 치수의 약 100개의 교대 층을 함유하는 광 코어를 갖는 필름 샘플을 제조하였다. 상기 필름 카테고리의 표준 두께는 0.012 내지 0.025 mm 범위이고, 피크 반사된 파장은 460 내지 580 mm 범위이며, 특정 용도를 위한 칼러 표적에 의존한다. 두께가 0.035 내지 0.070 범위인 샘플을 제조하였고, 실질적으로 어떠한 반사된 컬러도 나타내지 않았다.

실시예 1

샘플 1은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리메틸 메타크릴레이트로 구성되었고, 샘플 2는 폴리에틸렌 나프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트로 구성되었다. 2개의 샘플의 표면층은 폴리부틸렌 테레프탈레이트였다.

2-단계 마샬-윌리암스(Marshall-Williams) 장치를 사용하여 샘플을 가공하고, 다양한 배향 온도에서 연신하였다. 유효 연신비를 110 내지 145 ℃ 범위에서 1.8 내지 2.6:1로 변화시켰다. 예정된 최종 게이지에서, 웹을 횡단하여 컬러를 측 정하여 컬러의 균일성을 결정하였다. 이동 웹에 수직인 평면에서 각 마이크로층의 비균일한 드로는 나타나지 않았다. 이것을 샘플 횡단면의 현미경 사진으로 나중에 확인하였다.

인스트론 모델 5500을 사용하여 기계적 성질을 시험하였다. 모든 경우에서 연신후 필름의 6 mm 폭 스트립을 파열하는데 요구되는 힘이 5 kgf를 초과하였고, 이에 비해 전형적인 비연신 구조에서는 2 kgf 미만이었다. 컬러 측정에 너무 두꺼운 가장자리 재료의 10 내지 20%를 제외하고, 일차 샘플은 만족스러운 컬러 강도를 나타내었다. 제품을 폭이 약 0.13 내지 0.3 mm인 마이크로필라멘트 스레드로 분리할 수 있다.

실시예 2

약 100개의 교대 층을 함유하는 광 코어를 갖는 3개의 필름 샘플을 제조하였다. 샘플 1은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리메틸 메타크릴레이트로, 샘플 2는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리메틸 메타크릴레이트로, 샘플 3은 코폴리에스테르 에테르 및 글리콜 변형된 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되었다. 모든 샘플의 두께는 0.03 내지 0.06 mm였다. 통상적인 기계 방향 압축 롤링 장치를 사용하여 샘플을 가공하였다. 100 내지 110 ℃ 범위의 밀 롤 온도에서 유효 연신비를 1.7 내지 3.0:1로 변화시켰다. 밀 롤 압력은 1300 psi 내지 1900 psi 범위였다. 전개된 힘 벡터의 크기 및 방향에 기인하여, 어느 정도의 두께 구배가 마이크로층 적층물에 부여될 것으로 예상되었다.

장력 조절 및 연신비를 사용하여 두께(및 그에 따른 색깔)를 조절함으로써, 두꺼운 샘플을 배열하여 540 내지 600 mm 범위에서 피크 반사 커브를 갖는 표적 두께를 미리 결정하였다. 분광계 판독에 따르면, 각 마이크로층에서 비균일한 드로는 증명되지 않았다. 이것을 샘플 횡단면의 현미경 사진으로 나중에 확인하였다.

인스트론 모델 5500을 사용하여 기계적 성질을 시험하였다. 연신후 필름의 6 mm 폭 스트립을 파열하는데 요구되는 힘이 5 kgf를 초과하였다. 제품을 폭이 약 0.13 내지 0.3 mm인 마이크로필라멘트 스레드로 분리할 수 있다.

본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 방법 및 제품에 다양한 변화 및 변형이 행해질 수 있다. 본원에 개시된 다양한 태양은 본 발명을 예시하기 위한 것이고, 이것을 제한하고자 하는 것은 아니다.

Claims (22)

1. 두께가 균일한 10개 이상의, 두께가 30 내지 500 nm인 층을 포함하고, 상기 층은 일반적으로 평행하고, 인접층들은 굴절률이 0.03 이상 차이나는 상이한 열가소성 레시노우스(resinous) 물질로 구성되고, 인접층들 중 하나가 테레프탈레이트인, 최종 파단 강도가 2.5 내지 9 kgf이고, 두께가 0.007 내지 0.034 mm인 일축 연신, 다층 공압출 이리데슨트(iridescent) 필름.
2. 제1항에 있어서, 최종 파단 강도가 4.5 내지 7 kgf인 일축 연신, 다층 공압출 이리데슨트 필름.
3. 제2항에 있어서, 상기 필름이 35개 이상의 층을 포함하고, 필름의 인접층들이 굴절률이 0.06 이상 차이나는 상이한 열가소성 레시노우스 물질로 구성된 일축 연신, 다층 공압출 이리데슨트 필름.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 필름의 인접층들 중 하나가 열가소성 탄성체인 일축 연신,다층 공압출 이리데슨트 필름.
6. 제1항에 있어서, 상기 필름이 35개 이상의 층을 포함하고, 필름의 인접층들이 굴절률이 0.06 이상 차이나는 상이한 열가소성 레시노우스 물질로 구성된 일축 연신, 다층 공압출 이리데슨트 필름.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서, 필름의 인접층들 중 하나가 열가소성 탄성체인 일축 연신, 다층 공압출 이리데슨트 필름.
9. 제1항에 있어서, 폭이 0.15 내지 0.3 mm인 마이크로필라멘트 스레드 형태인 일축 연신, 다층 공압출 이리데슨트 필름.
10. 필름의 두께를 압축 전 필름의 20% 내지 50%로 감축시키면서 필름을 배향하는 것을 포함하고, 상기 필름이 두께가 균일한 10개 이상의, 두께가 30 내지 500 nm인 층을 포함하고, 상기 층은 일반적으로 평행하고, 인접층들은 굴절률이 0.03 이상 차이나는 상이한 열가소성 레시노우스 물질로 구성되고, 인접층들 중 하나가 테레프탈레이트인, 파단없이 마이크로필라멘트로 분리될 수 있도록 하는 강도를 갖는 다층 공압출 이리데슨트 필름의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 감축 전, 필름의 두께가 0.035 내지 0.065 mm인 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 필름이 35개 이상의 층을 포함하고, 필름의 인접층들이 굴절률이 0.06 이상 차이나는 상이한 열가소성 레시노우스 물질로 구성된 방법.
13. 삭제
14. 제12항에 있어서, 필름의 인접층들 중 하나가 열가소성 탄성체인 방법.
15. 제12항에 있어서, 필름의 외면과 롤러 사이의 윤활제의 도움으로 필름이 롤러 사이를 통과함으로써 배향되는 방법.
16. 제15항에 있어서, 필름의 두께가 압축 전 필름의 33% 내지 40%가 될 때까지 필름이 롤러 사이를 통과하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 압축 후, 필름의 최종 파단 강도가 2.5 내지 9 kgf인 방법.
18. 제17항에 있어서, 압축 후, 필름의 최종 파단 강도가 4.5 내지 7 kgf인 방법.
19. 제10항에 있어서, 상기 필름이 35개 이상의 층을 포함하고, 필름의 인접층들이 굴절률이 0.06 이상 차이나는 상이한 열가소성 레시노우스 물질로 구성된 방법.
20. 제10항에 있어서, 압축 후, 필름의 최종 파단 강도가 2.5 내지 9 kgf인 방법.
21. 제10항에 있어서, 압축 후, 필름의 최종 파단 강도가 4.5 내지 7 kgf인 방법.
22. 제10항에 있어서, 압축 후, 필름이 폭이 0.15 내지 0.3 mm인 마이크로필라멘트 스레드로 분리되는 방법.