KR101355642B1 - 난연성 다층 라벨 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 라벨에 관한 것으로, 제1면 및 제2면을 갖는 백킹 필름 및 고분자 매트릭스 및 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖되, 상기 제2면은 상기 백킹 필름의 제1면에 접촉되는 탑코트층을 포함하는 다층 라벨로서, 상기 라벨 전체는 UL94 VTM-0 표준을 따르고, 900ppm 미만의 염소, 900ppm 미만의 브롬 및 1500ppm 미만의 염소와 브롬의 혼합물을 포함한다. 상기 다층 라벨은 바인더와 난연제를 함유하는 난연층 및/또는 선택적으로 난연제를 함유하는 접착층을 더 포함할 수 있다. 상기 다층 라벨은 전자제품과 대중 교통수단에 유용하게 이용된다.

Description

난연성 다층 라벨{Flame retardant multi-layer label}
본 발명은 다층 라벨에 관한 것으로, 상세하게는 난연성 다층 라벨, 더욱 상세하게는 할로겐-프리 난연성 다층 라벨, 특히 식별(identification) 라벨로서 유용하며 인쇄적성(printability)이 좋은 할로겐-프리 난연성 다층 라벨에 대한 것이다.
난연성 라벨은 케이블, 인쇄 회로 기판(PCB), 또는 인쇄 배선 기판(PWB) 및 배터리 뿐만 아니라, 인-프로세스 바코드(in-process bar code) 및 제조 물품 목록(process inventory)과 품질 관리를 향상시키기 위한 다른 라벨링 시스템과 같이, 난연성을 필요로 하는 많은 경우에 사용된다.
UL-94 VTM-0는 언더라이터 래보러토리스사(Underwriter Laboratories Inc.)에 의해 발표되는 얇은 플라스틱 제품의 인화성에 관한 가장 엄격한 테스트 표준이다. 할로겐계 난연제들은 높은 수준의 난연성을 제공하는 것으로 알려져 있으며, UL-94 VTM-0의 요건을 충족하기 위하여 사용될 수 있으나, 연소 중 발생하는 연기와 유독 물질 때문에 몇가지 경우에는 적용되지 못하고 있다.
예를 들어, 3M의 3M7203 및 3M7204와 SKC의 K05013F와 같이 할로겐 난연제 함유하는 UL-94 VTM-0 라벨들은 상업적으로 이용이 가능하나, 900ppm 미만의 염소, 900ppm 미만의 브롬 및 1500ppm 미만의 염소와 브롬 혼합물을 요구하는 국제 전기 기술 위원회(International Electrotechnical Commission, IEC) 표준 61249-2-21 와 같은 할로겐-프리 요건은 만족하지 못하고 있다.
게다가, 라벨들, 특히 식별(identification) 라벨들은 보통 스크린 프린팅(screen printing), 도트 매트릭스(dot matrix), 잉크젯(ink jet), 레이저 프린팅(laser printing), 레이저 마킹(laser marking), 열전사 인쇄기(thermal transfer) 등과 같은 인쇄 기술에 적합한 좋은 인쇄적성을 필요로 한다.
따라서, UL-94 VTM-0 표준 및 IEC 표준 61249-2-21를 충족하면서 인쇄가 가능하고, 난연성을 가진 할로겐-프리 라벨이 특히 전자 제품에 있어서 요구되고 있다.
발명의 요약
한 양상에 있어서, 본 발명은
- 제1면 및 제2면을 갖는 백킹 필름; 및
- 고분자 매트릭스 및 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 탑코트층을 포함하되, 상기 탑코트층의 제2면은 상기 백킹 필름의 제1면에 접촉되는 탑코트층을 포함하는 다층 라벨로서,
상기 라벨 전체는 UL94 VTM-0 표준을 따르고, 900ppm 미만의 염소, 900ppm 미만의 브롬 및 1500ppm 미만의 염소와 브롬의 혼합물을 포함하는 다층 라벨(a multi-layer label) 제공한다.
한 실시예에 있어서, 상기 다층 라벨은 바인더와 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 난연층을 더 포함하되, 상기 난연층의 제1면은 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되는 난연층을 더 포함할 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다층 라벨은 제1면과 제2면을 갖는 접착층을 더 포함하되, 상기 난연층이 없는 상태에서 상기 접착층의 제1면은 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되나, 상기 난연층이 존재하는 경우에는 상기 접착층의 제1면은 상기 난연층의 제2면에 접촉될 수 있다. 상기 접착층은 감압성 접착층(PSA)일 수 있다. 또한 상기 접착층은 난연제를 포함할 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 탑코트의 제1면은 인쇄가 가능한 면일 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다층 라벨은 제1면과 제2면을 갖는 인쇄 가능층을 더 포함하되, 상기 인쇄 가능층의 제2면은 상기 탑코트의 제1면에 접촉된다. 상기 인쇄 가능층은 또한 난연제를 포함할 수 있다.
한 실시예에 있어서 상기 다층 라벨은 상기 접착층의 제2면에 접촉하는 라이너(liner)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 발명은
- 제1면과 제2면을 갖는 백킹 필름을 제조하는 단계;
- 고분자 매트릭스와 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 탑코트층을 형성하되, 상기 탑코트층의 제2면은 상기 백킹 필름의 제1면에 접촉되도록 상기 탑코트층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 라벨 전체는 UL94 VTM-0 표준을 따르고, 900ppm 미만의 염소, 900ppm 미만의 브롬, 1500ppm 미만의 염소 및 브롬의 혼합물을 포함하는 다층 라벨 제조과정을 제공한다.
한 실시예에서, 상기 다층 라벨 제조과정은 바인더 및 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 난연층을 형성하되, 상기 난연층의 제1면은 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되도록 상기 난연층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
한 실시예에서, 상기 다층 라벨 제조과정은 제1면과 제2면을 갖는 접착층을 형성하되, 상기 접착층의 제1면은 난연층이 없을 경우 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되도록 상기 접착층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
한 실시예에서, 상기 다층 라벨 제조과정은 제1면과 제2면을 갖는 접착층을 형성하되, 상기 접착층의 제1면은 난연층이 존재하는 경우 상기 난연층의 제2면에 접촉되도록 상기 접착층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 다층 라벨은 UL-94 VTM-0 표준 및 IEC 표준 61249-2-21 등을 충족하며, 뛰어난 난연성을 가진 환경 친화적인 제품이다. 게다가, 본 발명에 따른 다층 라벨은 인쇄가 가능한 표면을 갖는 탑코트나 인쇄 가능층을 가지고 있으므로 특히 칼라 인쇄 및 열 전사 인쇄에 있어서 좋은 인쇄 적성을 가지고 있다. 더욱이, 다층 라벨은 접착층을 가질 수 있으므로 접착성을 보유할 수 있다. 또한, 다층 라벨 전체가 신축성이 있으므로, 물건을 감쌀 수 있다. 본 발명의 다층 라벨은 소비자 전자 제품 및 대중 교통수단에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다층 라벨의 한 실시예에 의한 확대 횡단면도이며, 여기서 1은 난연제를 포함하는 탑코트층을, 2는 백킹 필름을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다층 라벨의 한 실시예에 의한 확대 횡단면도이며, 여기서 1은 난연제를 포함하는 탑코트층, 2는 백킹 필름, 3은 난연제가 불포함된 접착층을 나타내고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 라벨의 한 실시예에 의한 확대 횡단면도이며, 여기서 1은 난연제를 포함하는 탑코트층, 2는 백킹 필름, 4는 난연제를 포함하는 접착층을 나타내고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 다층 라벨의 한 실시예에 의한 확대 횡단면도이며, 여기서 1은 난연제를 포함하는 탑코트층, 2는 백킹 필름, 5는 난연제를 포함하는 난연층을 나타내고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 다층 라벨의 한 실시예에 의한 확대 횡단면도이며, 여기서 1은 난연제를 포함하는 탑코트층, 2는 백킹 필름, 5는 난연제를 포함하는 난연층을, 그리고 3은 난연제를 불포함하는 접착층을 나타내고 있다.
도 6은 본 발명에 따른 다층 라벨의 한 실시예에 의한 확대 횡단면도이며, 여기서 1은 난연제를 포함하는 탑코트층, 2는 백킹 필름, 5는 난연제를 포함하는 난연층, 4는 난연제를 포함하는 접착층을 나타내고 있다.
본 발명은 발명의 범위를 제한하기 위함이 아니라 오로지 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 도면을 참조로 하여 일반적으로 기술되어 진다. 도면에서 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부분을 지칭하는데 사용된다.
도 1에서, 다층라벨은 제1면 및 제2면을 갖는 백킹 필름 2와 고분자 매트릭스 및 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 탑코트층을 포함하되, 탑코트층 1의 상기 제2면은 상기 백킹 필름 2의 제1면에 접촉되는 탑코트층 1을 포함한다.
여기에서 사용된 "면(surface)"은 "가장자리(edge)"와는 구별된다. 만약 직사각형의 형태 또는 배열인 경우, 라벨은 4개의 가장자리에 의해 결합된 2개의 서로 대향하는 면을 포함하게 된다(서로 대향하는 2쌍의 가장자리, 각 쌍은 적절한 각도에서 서로 교차함.).
" 접촉(in intimate contact)"라는 용어는 코팅이 기재에 접촉되어 있듯이 각 층의 면들이 서로 밀접하게 부착되는 것 등을 의미한다. 부착력 또는, 한 층의 다른 층에 대한 접착력은 층들의 조성과 결합 방법에 따라 달라지는데, 접착력 증가를 위해 프라이머가 각 층의 접착면 사이에 적용될 수도 있다.
문맥상, 상기 라벨은 어떠한 크기나 모양이 될 수 있으므로 상기 면이나 가장자리 역시 얇거나 두껍거나, 다각형 또는 원형, 평면 또는 굴곡진 형태를 가질 수 있다.
"백킹 필름(backing film)"이라는 용어는 또한 플라스틱 시트, 페이스 시트(face sheet), 기본층(base layer) 또는 기재필름(substrate film) 등으로 알려져 있는데, 라벨의 감는 성질(wrap around ability)을 제공하기 위한 기재 및 지지물로서 작용한다. 감는 성질(wrap around ability)은 배터리에서 라벨을 사용하는데 중요하다. 어떤 경우에 백킹 필름은 또한 라벨 난연성을 제공하기도 한다.
백킹 필름 2는 고분자 필름 또는 금속 호일일 수 있다. 백킹 필름 2로 바람직한 물질로는 폴리에스테르, ABS, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 폴리이미드(PI), 폴리아미도이미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리술폰, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌 술파이드, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 이미드(PEI), 메탈계 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 폴리에틸렌 에테르(PEE), 불화계 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리우레탄(PUR), 고분자 액정(LCPs, 방향족 폴리에스테르류), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 아라미드 섬유, DIALAMY(폴리머 알로이, polymer alloy), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 에틸렌/테트라플루오로에틸렌(E/TFE), 폴리페닐 술폰(PPSU) 및 이들 물질을 하나 또는 그 이상 함유하는 폴리머 또는 폴리머 알로이(polymer alloy)로부터 선택된 수지이다. 폴리머 사슬 내에 -CONHCO-기를 갖는 폴리이미드는 백킹 필름 2의 제조를 위한 바람직한 수지이다.
백킹 필름 2는 단일 또는 다층이 될 수 있으며, 충전되거나(안료, 염색 또는 난연제 등으로) 충전되지 않거나, 매끈하거나 거친 표면(U.S. 등록 제5,709,918호에 기재된 바와 같이)을 가지거나, 내부에 미세공동이 형성되거나 또는 형성되지 않을 수 있다. 미세공동이 형성된 필름은 전형적으로 필름 압출시 수지로 공기를 주입시킴으로써 제조될 수 있는데, 이러한 필름은 미세공동이 형성되지 않은 필름과 비교했을 때 일반적으로 더 낮은 비중과 개선된 인쇄 수용성을 보여준다. 바람직하게는 백킹 필름은 단일층이며, 비충전상태의, 미세공동이 형성된, 그리고 JIS B 0601로 측정했을 때 5 내지 125㎛의 산술 평균 편차의 조도를 가진 표면을 갖는 것이 좋다. 폴리이미드로 만들어진 대표적인 백킹 필름은 듀퐁 사(Dupont Co.)의 "캡튼(Kapton)", 카네카 사(Kaneka Limited Co.)의 "앱티칼(Aptical)" 또는 우베 사(Ube industry limited Co.)의 "유필렉스(Upilex)" 등이 있다.
백킹 필름 2의 두께는 용도에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 약 5㎛ 내지 약 100㎛ 사이이며, 바람직하게는 5㎛ 내지 75㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 백킹 필름 2가 너무 얇은 경우에는 장력이 걸릴 경우 쉽게 찢어지며, 정전기 인력에 의하여 쉽게 구부러지게 된다. 한편, 백킹 필름 2가 너무 두꺼운 경우에는 배터리를 감기 어려우며 비용문제가 발생한다.
탑코트층 1은 고분자 매트릭스와 난연제를 포함한다. 고분자 매트릭스는 탑코트층 1에 내마모성, 내약품성, 백킹 필름에 대한 접착성 및 안료나 난연제와 같은 충전재를 수용하는 능력을 제공하는 수지가 될 수 있다.
탑코트층 1을 위한 대표적인 수지는 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄, 페녹시, 폴리에스테르 또는 페놀 수지 뿐만 아니라, 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다, 바람직한 수지로는 유리전이온도(Tg)가 32℃와 같거나 보다 작은, 헌츠만(Huntsman), 바이엘(Bayer), 바스프(BASF), 케이. 제이. 퀸 앤 컴퍼니(K.J. Quinn & Company Inc.), 머퀸사(Merquinsaor Co.), 루브리졸 어드밴스트 머티리얼(Lubrizol Advanced Materials, Inc.)사의 폴리에테르 또는 폴리에스테르 타입의 폴리우레탄, 다우 케미컬(Dow Chemical), 헌츠만(Huntsman), 쉘(Shell) 또는 인켐(Inchem)사의 페녹시 수지가 있다. 페녹시 수지는 측쇄 히드록실기를 포함하기 때문에, 디부틸 틴 디라우레이트(dibutyl tin dilaurate)와 같은 촉매 하에서 히드록실기와 반응하는 멜라민, 이소시아네이트, 페놀, 우레아-포름알데하이드 및 이와 유사한 물질들과 가교 결합할 수 있다. U.S.등록 제6,261,730호, 제4,578,312호 및 제4,526,912호에 기술된 페녹시 수지가 대표적이다. 폴리우레탄 수지 및 페녹시 수지의 혼합물은 더 바람직하다.
탑코트층 1에서 난연제는 실질적으로 염소와 브롬이 제거된 어떠한 적절한 난연제가 될 수 있으며, 이런 난연제는 또한 "비할로겐 난연제(non-halogen flame retardant)" 또는 "할로겐-프리 난연제(halogen-free retardant)"라고 불리기도 한다. 대표적인 난연제로는 멜라민계 난연제; 유기인계 난연제; 마스네슘 수산화물 수화물, 알루미늄 산화물 수화물과 같은 금속 산화물 수화물; 폴리실록산; 암모늄 폴리포스페이트와 같은 포스페이트; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 암모늄 폴리포스페이트가 바람직하다.
하나의 실시예에서, 난연제는 하나 또는 그 이상의 비-할로겐 팽창성 난연제(non-halogen intumescent flame retardant, NHIFR)이다. 이러한 물질은 일반적으로 3개의 구성요소: 카르보니픽(carbonific), 산 형성 촉매(acid forming catalyst) 및 발포제(blowing agent)를 포함한다. 이 세가지 요소는 단지 하나 또는 두 가지의 화학물질에 포함될 수 있다. 일반적으로 이러한 물질은 인 화합물이나, 종종 질소 화합물을 포함하므로 P/N 난연제로 알려져 있다.
비-할로겐 인/질소 난연제의 광범위한 다양성은 본 발명에 유용하다. EP0115871에 개시된 적절한 난연제는 올리고머를 함유하는 질소와 암모늄 폴리포스페이트를 포함한다. 다른 적절한 난연제는 암모늄 폴리포스페이트와 다른 다양한 난연제 상승제 및 공조제, 충전제, 안료 등과의 혼합물을 포함할 수 있다. EP020427에 개시된 다른 적절한 난연제는 적어도 부분적으로는 동종중합체의 형태로서 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민 시아누레이트 및 이소시아눌산의 하이드록시알킬 유도체의 혼합물을 포함할 수 있다. EP0413613A에 개시된 다른 난연제는 암모늄 폴리포스페이트와 결합하여 사용되는 트리아진 핵을 포함하는 올리고머 인/질소 난연제를 포함하고 있다. 영국 특허출원 제9208926.7호에 개시된 다른 난연제는 암모늄 폴리포스페이트와 결합하여 사용되는 폴리포스포아미드 유도체를 포함한다. 또다른 유용한 부류는 펜타에리쓰리톨과 같은 폴리올의 포스페이트 염이다. 적절한 난연제는 클라리언트사(Clariant Co.), 부덴하임사(Budenheim Co.), 액조 노벨사(Akzo Nobel Corp.) 등의 제품을 이용할 수 있다.
난연제는 입자 형태일 수 있다. 일반적으로, 난연제 입자는 탑코트층 1에 임의로, 불균일 또는 균일하게 분산될 수 있다. 난연제의 입자 크기는 보통 탑코트층 1의 두께를 초과하지 않으며 필요에 따라 다양한 크기가 될 수 있으나, 전형적으로는 0.1 내지 75㎛, 바람직하게는 0.5 내지 50㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 30㎛이다. 일반적으로 눈에 보이는 입자가 없는 매끈한 탑코트층을 제조하기 위하여 입자 크기를 약 10㎛이하로 감소시키는데 볼밀링(ball milling) 공정이 필요하다.
탑코트층에서의 난연제 양은 전체 라벨 난연제가 UL94 VTM-0 표준을 충족하기 충분하나, 탑코트층 1의 제1면의 인쇄적성과 같은 라벨의 다른 성질을 저해하지 않도록 너무 많은 양을 포함하지는 않는다. 탑코트층 1에서 난연제의 양은 필요에 따라 다양할 수 있으나, 전형적으로 최소량은 탑코트층 1의 중량 대비 약 1%, 약 2%, 약 5%, 약 10% 또는 약 15%가 될 수 있고, 최대량은 탑코트층 1의 중량 대비 약 16%, 약 18%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 75%가 될 수 있다.
난연제의 양은 또한 탑코트층 1의 수지의 인화성 및 백킹 필름 2의 인화성과 두께에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 만약 백킹 필름 2 및/또는 탑코트층 1의 수지가 상대적으로 인화성 있는 경우, 많은 양의 난연제가 사용되어야 전체 라벨이 UL94VTM-0 표준을 충족할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상대적으로 약한 인화성을 가진 백킹 필름 2 및/또는 탑코트층 1의 수지는 상대적으로 적은 양의 난연제로 UL94VTM-0 표준을 충족시킬 수 있다.
탑코트층 1의 두께는 필요에 따라 다양해질 수 있으나, 보통 약 5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 범위를 가지며, 바람직하게는 약 5 내지 약 75㎛, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 50㎛의 범위를 갖는다. 일반적으로 최소 두께는 탑코트의 불투명도 및 백색도와 타협하지 않는다. 탑코트층 1의 두께 또한 탑코트층 1의 인화성 및/또는 백킹 필름 2의 인화성 및 두께에 의존한다. 예를 들어, 만약 백킹 필름 2가 상대적으로 인화성이 있다면, 상대적으로 비인화성이 높은 탑코트층 1의 두께가 두꺼워야 한다. 만약 백킹 필름 2가 상대적으로 인화성이 적다면, 얇은 두께의 탑코트층 1로 충분하다. 그러나, 너무 두꺼운 탑코트층 1은 라벨의 유연성을 위협할 수 있다. 만약 탑코트층 1이 어떤 조건(전체 라벨의 다양한 특성을 조화시키기 위한)에서 불충분한 양의 난연제를 포함해야 한다면, 상대적으로 인화성이 적은 백킹 필름 2가 사용될 수 있으며, 탑코트층 1의 두께는 전체 라벨이 여전히 UL94VTM-0 표준을 충족시킬 수 있는 만큼의 수준으로 얇아질 수 있다.
탑코트층 1은 불투명도와 백색도를 위하여 이산화 티타늄, 리토폰(lithopone) 및/또는 산화 아연과 같은 안료를 더 포함할 수 있다. 이산화 티타늄이 바람직하다. 안료의 양은 탑코트층 1의 불투명도와 백색도에 의존하지만, 전형적으로 탑코트층 1의 중량 대비 약 5 내지 약 60wt%의 범위, 바람직하게는 약 10 내지 약 50wt%이 적절하다.
하나의 특정 실시예에서 탑코트층 1은 탑코트와 전체 구조의 난연성에 기여할 수 있는 난연제로서, 내마모성 및 탑코트층 1의 백킹 필름 2에 대한 접착성에 기여하는 폴리우레탄 수지 및 탑코트층 1의 내약품성 및 난연성에 기여하는 페녹시 수지를 포함한다. 페녹시 수지에 대한 폴리우레탄 수지의 중량비는 0:100에서 100:0이 될 수 있으며, 바람직하게는 70:30에서 10:90, 더욱 바람직하게는 65:35에서 45:55, 가장 바람직하게는 60:40에서 50:50이 될 수 있다. 탑코트층 1은 페녹시 수지를 가교결합함으로써 탑코트층 1의 내마모성과 내약품성을 향상시킬 수 있는 가교 결합제를 더 포함할 수 있다. 탑코트층 1은 또한 탑코트의 불투명도와 백색도에 기여할 수 있는 안료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 탑코트층 1의 형성을 위한 조성물로 탑코트층 중량 대비 약 5 내지 약 45% 양의 페녹시 수지; 탑코트층 1 중량 대비 약 15% 내지 약 45% 양의 폴리우레탄 수지; 탑코트층 1 중량 대비 약 5 내지 약 50% 양의 난연제; 및 탑코트층 1 중량 대비 약 10 내지 약 50% 양의 이산화 티타늄과 같은 안료를 포함할 수 있다.
탑코트층 1은 난연제 입자를 포함하는 탑코트층 1의 백킹 필름 2에 대한 접착력을 증가시키기 위하여 프라이머를 더 포함할 수 있다. 종래의 프라이머는 글리시딜 에테르 에폭시/페놀-차단 이소시아네이트(이소시아네이트의 차단을 풀기 위하여 220℃ 내지 그 이상으로 가열할 필요가 있는), 이소시아누레이트 및 (i)레소시놀(resorcinol)과 포름알데하이드 또는 (ii)레소시놀(resorcinol), 포름알데하이드 및 클로로페놀(보통 클로로레소시놀로 알려져 있는)의 응축물을 포함한다. 바람직하게 상기 프라이머층은 레소시놀, 포름알데하이드(또는 포름알데하이드의 소스) 및 스티렌 부타디엔 비닐 피리딘 라텍스 용액(보통 레소시놀-포름알데하이드 라텍스 수지로 알려져 있는)의 혼합물 또는 블렌드를 포함한다.
탑코트층 1은 슬롯 다이(slot die), 리버스 롤-코팅(reverse roll coating), 나이프 오버롤(knife over roll), 그라비어 또는 메이어 로드(mayer rod)과 같이 종래의 어떠한 기구 및 과정을 통해 탑코트층 용액을 백킹 필름 2에 적용하여 제조할 수 있다. 탑코트층 용액은 상기에서 언급한 페녹시 수지 및 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지와 같은 수지를 아세톤, 메틸 에틸 케톤 또는 테트라하이드로푸란과 같은 적절한 용매에 실온에서 용해시킨 다음, 교반 탱크 믹서(high shear mixer)로 용액을 교반시키면서 난연제나 선택적으로 안료, 가교 결합제 및/또는 촉매 등을 첨가한다. 탑코트층 1은 또한 플렉스코 프린팅(flexco printing) 또는 스크린 프린팅(screen printing)에 의하여 형성될 수 있다.
탑코트층을 백킹 필름 2에 형성하기 위하여 탑코트 용액과 함께 백킹 필름 2는 일련의 건조 오븐을 통과한 후, 최종적으로 적절한 크기로 길게 잘라져, 도 1에 도시된 바와 같이 다층 라벨을 형성하기 위하여 다이 커팅(die cutting)에 의해 작은 라벨로 만들어 진다. 작은 라벨로 잘라지기 전 또는 이후에 인쇄 공정을 거칠 수도 있다, 다층 라벨은 또한 이하 기술되는 바와 같이 접착 코팅 공정과 같은 다음 단계를 준비하기 위하여 롤 형태로 감길 수도 있다.
도 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 다층 라벨은 탑코트층 1, 백킹 필름 2 및 접착층 3을 포함할 수 있다. 탑코트층 1과 백킹 필름 2는 상기에서 언급한 바와 같을 수 있으며, 여기서 사용되는 용어들 또한 반대의 지시가 없는 한 동일한 의미를 가질 수 있다.
접착층 3은 백킹 필름 2와 접촉되어 있다. 접착층 3은 라벨의 감는 작업에 기여한다. 접착층 3은 감압성 접착층일 수 있다. 감압성 접착층의 사용은 또한 라벨이 부착된 후 라벨을 재위치시키는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 사용될 수 있는 다양한 종류의 접착제 중에서 대표적으로 아크릴계, 고무계 및 실리콘계 감압성 접착제가 있다. 고 전단강도 및 열 안정성을 이유로 아크릴계 감압성 접착제가 선호된다. 애쉬랜드(Ashland)사의 "애로셋(Aroset)" 시리즈, 내셔날 스타치(National Starch)의 "듀로탁(Durotak)" 시리즈 그리고 시텍(Cytek)사의 "GMS" 시리즈가 선호되고 있는 아크릴계 접착제이다.
접착층 3의 두께는 또한 인화서 DRM 자체와 난연성 라벨의 다른 부분의 인화성 및 두께에 좌우된다. 예를 들어, 만약 접착층 3이 상대적으로 인화성 있는 경우, 그것의 두께는 라벨 전체가 UL94 VTM-0 표준을 충족할 수 있을 정도로 충분히 얇아야 하지만, 필요한 접착력을 유지할 만큼은 두꺼워야 한다. 접착층 3의 두께는 전형적으로 적어도 약 10㎛, 바람직하게는 적어도 약 20㎛, 더욱 바람직하게는 적어도 25㎛이어야 하며, 충분한 접착력과 UL94 VTM-0 표준을 충족하기 위하여 약 75㎛는 초과하지 않는다.
접착층 3은 백킹 필름 2에 접착제 코팅을 적용시켜 제조할 수 있다. 접착제 코팅은 슬롯 다이(slot die), 리버스 롤-코팅(reverse roll coating), 나이프 오버롤(knife over roll), 그라비어 또는 메이어 로드(mayer rod) 및 박리지로부터의 코팅 전사와 같이 종래의 어떠한 기구 및 과정을 통해 백킹 필름 2에 적용될 수 있다. 그리고 나서 백킹 필름 2는 일련의 건조 오븐을 통과한 후, 최종적으로 적절한 크기로 길게 잘라져, 도 2에 도시된 바와 같이 다층 라벨을 형성하기 위하여 다이 커팅에 의해 작은 라벨로 만들어 진다. 작은 라벨로 잘라지기 전 또는 이후에 인쇄 공정을 거칠 수도 있다.
도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 다층 라벨은 탑코트층 1, 백킹 필름 2 및 난연제-함유 접착층 4를 포함할 수 있다. 탑코트층 1과 백킹 필름 2는 상기에서 언급한 바와 동일할 수 있으면 여기에서 사용되는 용어들은 반대의 지시가 없는 한 동일한 의미로 사용된다.
난연제-함유 접착층 4는 백킹 필름 2에 접촉되어 있다. 난연제-함유 접착층 4는 난연제-함유 감압성 접착층일 수 있다.
난연제-함유 접착층 4는 상기에 언급된 난연제가 접착제에 첨가되는 과정을 제외하고는 상기에 언급된 것처럼 접착층 3을 형성하는 과정과 동일한 방법을 통해, 동일한 물질을 사용하여 제조할 수 있다. 난연제-함유 접착층 4에서 난연제의 양은 라벨 전체가 UL94 VTM-0 표준을 충족할 수 있을 만큼 충분하며, 전형적으로는 난연제-함유 접착층 4의 중량 대비 약 5 내지 약 75%, 바람직하게는 약 10 내지 약50%일 수 있다.
접착층 4의 두께는 또한 그 자체의 인화성 및 난연성 라벨의 다른 부분의 인화성이나 두께에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 만약 접착층 4가 상대적으로 적은 난연제를 포함하여 상대적으로 인화성이 존재한다면, 라벨은 다른 부분은 상대적으로 인화성이 적어야 하며 접착층 4의 두께는 라벨 전체가 UL94 VTM-0 표준을 충족시킬 수 있을 정도 충분히 얇아야 한다. 접착층 4의 두께는 전형적으로 적어도 약 10㎛, 바람직하게는 적어도 약 20㎛, 더욱 바람직하게는 적어도 약 25㎛ 이어야 하고, 적어도 약 100㎛를 초과해서는 안된다.
접착층 4에서 난연제는 상기에서 기술한 것과 동일하거나 서로 다른 난연제일 수 있다. 대표적인 난연제로는 멜라민계 난연제; 유기인계 난연제; 마그네슘 수산화물 수화물, 알루미늄 산화물 수화물과 같은 금속 산화물 수화물; 폴리실록산; 암모늄 폴리포스페이트와 같은 포스페이트; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 암모늄 폴리포스페이트가 바람직하다. 일반적으로, 난연제 입자는 입자 형태일 수 있으며 접착층 4에 임의로 불균일하거나 균일하게 분산될 수 있다. 난연제의 입자 크기는 보통 접착층 4의 두께를 초과하지 않으며 필요에 따라 다양할 수 있으나, 전형적으로 약 0.1 내지 약 75㎛이며, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 50㎛이다.
난연제-함유 접착층 4는 슬롯 다이(slot die), 리버스 롤-코팅(reverse roll coating), 나이프 오버롤(knife over roll), 그라비어 또는 메이어 로드(mayer rod) 및 박리지로부터의 코팅 전사와 같이 종래의 어떠한 기구 및 과정을 통해 난연제-함유 접착층을 백킹 필름 2에 코팅 적용함으로써 제조될 수 있다. 그리고 나서 백킹 필름 2는 일련의 건조 오븐을 통과한 후, 최종적으로 적절한 크기로 길게 잘라져, 도 3에 도시된 바와 같이 다층 라벨을 형성하기 위하여 다이 커팅에 의해 작은 라벨로 만들어 진다. 작은 라벨로 잘라지기 전 또는 이후에 인쇄 공정을 거칠 수도 있다.
도 4를 살펴보면, 본 발명에 따른 다층 라벨은 탑코트층 1, 백킹 필름 2 및 난연층 5를 포함할 수 있다. 난연층 5의 사용은 본 발명에 따른 다층 라벨을 설계하는데 있어 보다 많은 융통성을 제공할 수 있다.
탑코트층 1과 백킹 필름 2는 상기에서 언급한 바와 동일할 수 있으면 여기에서 사용되는 용어들은 반대의 지시가 없는 한 동일한 의미로 사용된다. 도1의 다층 라벨에 사용된 것과 동일한 물질 또한 여기에서 사용될 수 있다.
난연층 5는 바인더와 난연제를 포함한다. 바인더는 왁스나 수지와 같은 유기 바인더로서 난연층 5가 백킹 필름 2에 부착될 수 있도록 하는 접착력과 안료나 난연제와 같은 충전재를 수용할 수 있는 능력을 제공한다.
난연층 5에 대한 대표적인 수지는 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄, 페녹시, 폴리에스테르 또는 페놀 수지 등을 포함할 수 있다. 바람직한 수지로는 헌츠만(Huntsman), 바이엘(Bayer), 바스프(BASF), 케이. 제이. 퀸 앤 컴퍼니(K.J. Quinn & Company Inc.), 머퀸사(Merquinsaor Co.), 루브리졸 스페셜티 케미컬(Lubrizol Specialty Chemicals)사의 유리전이온도(Tg)가 32℃와 같거나 보다 작은 폴리에테르 또는 폴리에스테르 타입의 폴리우레탄과, 다우 케미컬(Dow Chemical), 헌츠만(Huntsman), 쉘(Shell) 또는 인켐(Inchem)사의 페녹시 수지가 있다. 페녹시 수지는 측쇄 히드록실기를 포함하기 때문에, 디부틸 틴 디라우레이트(dibutyl tin dilaurate)와 같은 촉매 하에서 히드록실기와 반응하는 멜라민, 이소시아네이트, 페놀, 우레아-포름알데하이드 및 이와 유사한 물질들과 가교 결합할 수 있다. U.S.등록 제6,261,730호, 제4,578,312호 및 제4,526,912호에 기술된 페녹시 수지가 대표적이다. 폴리우레탄 수지 및 페녹시 수지의 혼합물은 더 바람직하다.
난연층 5에서 난연제는 상기에서 언급한 바와 같이 탑코트층 1의 난연제와 동일하거나 다를 수 있다. 대표적인 난연제로 멜라민계 난연제; 유기인계 난연제; 마그네슘 수산화물 수화물, 알루미늄 산화물 수화물과 같은 금속 산화물 수화물; 폴리실록산; 암모늄 폴리포스페이트와 같은 포스페이트; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 암모늄 폴리포스페이트가 바람직하다.
난연제는 입자의 형태일 수 있다. 일반적으로, 난연제 입자는 난연층 5에 임의로, 불균일하거나, 균일하게 분산될 수 있다. 난연제의 입자 크기는 보통 난연층 5의 두께를 초과하지 않으며 필요에 따라 다양할 수 있으나, 전형적으로 약 0.1 내지 약 75㎛이며, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 50㎛이다.
난연층 5에서의 난연제 양은 탑코트층 1에서의 난연제 양과 함께 전체 라벨 난연제가 UL94 VTM-0 표준을 충족하기 충분하다. 난연층 5의 난연제 양은 필요에 따라 다양해질 수 있으며 탑코트층 1에 포함되어 있는 난연제의 양과 동일하거나 다를 수 있으나, 전형적으로 최소량은 난연층 5의 중량 대비 약 1%, 약 2%, 약 5%, 약 10% 또는 약 15%가 될 수 있고, 최대량은 난연층 5의 중량 대비 약 16%, 약 18%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 75%가 될 수 있다.
난연층 5의 두께는 필요에 따라 다양해질 수 있으나, 보통 약 5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 범위를 가지며, 바람직하게는 약 5 내지 약 75㎛, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 50㎛의 범위를 갖는다.
난연층 5는 탑코트층 1이 백킹 필름 2에 형성되는 중간이나, 형성되기 이전 또는 이후에 백킹 필름 2에 형성될 수 있다. 난연층 5 제조 과정은 슬롯 다이(slot die), 리버스 롤-코팅(reverse roll coating), 나이프 오버롤(knife over roll), 그라비어 또는 메이어 로드(mayer rod) 및 박리지로부터의 코팅 전사와 같이 종래의 어떠한 기구 및 과정을 통해 제조될 수 있다. 그리고 나서 백킹 필름 2는 일련의 건조 오븐을 통과한 후, 최종적으로 적절한 크기로 길게 잘라져, 다층 라벨을 형성하기 위하여 다이 커팅에 의해 작은 라벨로 만들어 진다. 작은 라벨로 잘라지기 전 또는 이후에 인쇄 공정을 거칠 수도 있다.
도 5를 살펴보면, 본 발명에 따른 다층 라벨은 도 2에 기술된 접착층 3을 도 4의 다층 라벨의 난연층 5에 적용시킴으로써 제조할 수 있다. 도 5의 다층 라벨을 형성하기 위하여 여기에서 사용되는 물질 및 과정 또한 앞에서 언급한 것과 동일하다. 접착층 3은 바람직하게는 감압성 접착층 3일 수 있다.
도 6을 살펴보면, 본 발명의 다층 라벨은 또한 도 3에 기술된 난연제-함유 접착층 4를 도 4의 난연층 5에 적용시킴으로써 제조할 수 있다. 도 6의 다층 라벨을 형성하기 위하여 여기에서 사용되는 물질 및 과정 또한 앞에서 언급한 것과 동일하다. 난연제-함유 접착층 4는 바람직하게 난연제-함유 감압성 접착층이다.
본 발명의 다층 라벨은 UL-94 VTM-0 표준 및 IEC 61249-2-21 표준 요건을 충족한다.
본 발명에 따른 다층 라벨의 칼라 인쇄적성, 열 전사 인쇄적성 및 접착 수행력은 매우 뛰어나다.
에이버리 데니슨(Avery Dennison)사의 MZ1026과 폴리오닉스(Polyonics)사의 XF-541와 같은 동종업계의 라벨들과 비교해볼 때, 본 발명의 다층 라벨은 할로겐 프리 난연제를 탑코트 및/또는 접착층에 첨가하거나, 난연층을 부가한다거나 그리고 각 층의 두께를 UL-94 VTM-0 표준 및 IEC 61249-2-21 표준 요건에 충족시키기 위하여 조절한다는 점과 같이 많은 점에서 차별화 된다.
난연제 평가 테스트는 UL-94 VTM 테스트 표준에 따라 수행된다. 본 발명의 다층 라벨은 VTM-0로서 평가된다. UL-94 VTM 테스트 절차는 다음과 같다: 각 샘플로부터 0.5 인치 직경과 8인치 길이를 가진 튜브를 구성하여, 튜브의 바닥으로부터 5인치되는 곳을 표시한다. 3초 동안 테스트 챔버에 매달려있는 튜브의 바닥에 불꽃을 가했다 뺀 다음 연소시간(잔염 시간 t1)을 기록하고, 3초 동안 동일한 샘플에 다시 불꽃을 가했다 빼낸 다음, 다시 연소시간(잔염 시간 t2)과 잔진 시간(잔진 시간 t3 이후)을 기록한다. 각 테스트는 5개의 표본으로 구성된다.
UL-94 VTM-0 기준은 다음과 같다: 각 표본에 대한 잔염 시간 t1,t2는 10초 이내이다; 어떠한 조건 세트(5 표본에 대한 t1+t2)에 대한 총 잔염 시간은 50초 이내이다; 두번째 불꽃 적용 이후 각 표본에 대한 잔염 시간 및 잔진 시간의 합계(5 표본에 대한 t2+t3)는 30초 이내이다; 어떠한 표본의 잔염 시간 또는 잔진 시간도 5 인치 표시를 넘지 못한다.
할로겐 프리 테스트는 IEC(International Electrotechnical Commission) 표준 61249-2-21에 따라 수행되며, 여기서 기준은: 염소는 900ppm 미만, 브롬은 900ppm 미만, 염소 및 브롬의 혼합은 1500ppm 미만이다.
어떠한 이론적 한계 없이, 전체 구성에 있어서 라벨의 모든 구성성분은 할로겐을 불포함시킴으로써 할로겐 프리 요건에 부합하도록 기여한다고 본다. 접착층이 없는 라벨의 UL-94 VTM-0 난연제는 백킹 필름, 난연제를 함유하는 탑코트층 및 선택적으로 부가될 수 있는 난연층의 결합에 의하여 이루어질 수 있다. 접착층이 있는 라벨의 UL-94 VTM-0 난연제는 백킹 필름, 난연제 함유 탑코트층, 선택적으로 할로겐 프리 난연제를 함유할 수 있는 접착층 및 선택적으로 부가될 수 있는 난연층의 결합에 의하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 라벨은 소비자 가전, PCB(인쇄 회로 기판) 라벨 및 UL-94 VTM-0와 대중 교통 수단과 같이 할로겐 프리 요건과 함께 식별 기능(칼라 또는 백색)을 요구하는 다른 응용제품에 사용될 수 있다.
본 발명을 수행하기 위한 특정 모드
본 발명은 하기 실험예를 참조로 보다 구체적으로 기술되어 지지만, 이것이 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실험예 1
탑코트층 용액을 백킹 필름의 제1면에 롤-코팅(roll-coating)시킨 다음 상기 백킹 필름의 제1면에 탑코트층이 형성되도록 150℃에서 2분간 건조시켜 도 1에 도시된 바와 같은 구조의 라벨을 제조하였다
상기 과정에 따라 6개의 백킹 필름과 2개의 탑코트층 용액 1, 2를 이용하여 12개의 라벨을 제조하였다. 6개의 백킹 필름은 PI, PEI, FR-PC, FR-PET, Al, PVF이다. 탑코트층 1과 2는 다음과 같이 준비한다. 탑코트층 용액 1은 난연제(Non-FR topcoat)가 포함되지 않은 탑코트층을 제조하기 위하여 사용되고, 탑코트층 용액 2는 난연제(FR topcoat)를 포함하는 탑코트층을 제조하기 위하여 사용된다.
탑코트층 용액 1의 제조: 교반 탱크 믹서(high shear mixer)(CowlesTM)에서, 페녹시 수지(인켐 PKHH) 40g과 폴리우레탄 수지(루브리졸 이스탄 5703) 60g을 실온에서 사이클로헥사논 450ml에 용해시킨 후, 안료로 이산화 티타늄(듀퐁 Ti-Pure R-900) 80g, 가교결합제로서 폴리이소시아네이트(바스프 바소냇 HB175MP/X) 4.5g, 촉매로서 디부틸틴 디아세테이트(시그마 알드리치) 0.2g을 천천히 가한 다음 탑코트층 용액 1을 얻기 위해 격렬하게 교반시킨다.
탑코트층 용액 2의 제조: 교반 탱크 믹서(high shear mixer)(CowlesTM)에서, 페녹시 수지(인켐 PKHH) 40g과 폴리우레탄 수지(루브리졸 이스탄 5703) 60g을 실온에서 사이클로헥사논 450ml에 용해시킨 후, 난연제로 암모늄 폴리포스페이트(클라리언트 엑졸릿 AP422) 27g, 안료로 이산화 티타늄(듀퐁 Ti-Pure R-900) 80g, 가교결합제로서 폴리이소시아네이트(바스프 바소냇 HB175MP/X) 4.5g, 촉매로서 디부틸틴 디아세테이트(시그마 알드리치) 0.2g을 천천히 가한 다음 탑코트층 용액 2을 얻기 위해 격렬하게 교반시킨다.
UL-94 VTM-0 표준에 따라 12개의 라벨을 테스트한 다음 그 결과를 표 1에 나타내었다.
서로 다른 백킹 필름을 이용한 라벨의 난연성 수행도
백킹 필름 탑코트층 난연성 수행도
(t1+t2)
수지 두께(㎛) 탑코트층 두께(㎛)
PI 25 Non-FR 18 완전 연소
PI 25 FR 18 2-4s
PEI 30 Non-FR 18 완전 연소
PEI 30 FR 18 2-4s
FR-PC 60 Non-FR 18 완전 연소, 드리핑
FR-PC 60 FR 18 8-10s
FR-PET 45 Non-FR 18 8-10s
FR-PET 45 FR 18 2-4s
Al 25 Non-FR 18 완전 연소
Al 25 FR 18 0-2s
PVF 25 Non-FR 18 완전 연소
PVF 25 FR 18 10-12s
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 난연제의 사용은 백킹 필름의 모든 종류의 라벨에 대한 난연성 수행도를 크게 향상시켰다.
실험예 2
탑코트층 용액을 백킹 필름의 제1면에 롤-코팅(roll-coating)시킨 다음 상기 백킹 필름의 제1면에 탑코트층이 형성되도록 150℃에서 2분간 건조시키고, 접착층 용액을 백킹 필름의 제2면에 롤-코팅(roll-coating)시킨 다음 백킹 필름의 제2면에 접착층이 형성되도록 90℃에서 4분간 건조시켜, 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 라벨을 제조하였다.
상기 과정에 따라 실험예 1에 기술한 바와 같이 6개의 백킹 필름과 2개의 탑코트층 용액 1, 2, 그리고 난연제를 포함하지 않는(비-FR 접착층) 접착층을 형성하기 위한 아크릴 접착제(내셔날 스타치, 듀로탁 180-129A)를 이용하여 12개의 라벨을 제조하였다. 제조된 라벨을 UL-94 VTM-0 표준에 따라 테스트한 다음 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비-FR 접착층을 포함하는 라벨의 난연성 수행도
백킹 필름 탑코트층 접착층
(㎛)		 난연성 수행도
(t1+t2)
수지 두께(㎛) 탑코트층 두께(㎛)
PI 25 Non-FR 18 20 완전 연소
PI 25 FR 18 20 6-8s
PEI 30 Non-FR 18 20 완전 연소
PEI 30 FR 18 20 8-10s
FR-PC 60 Non-FR 18 20 완전 연소, 드리핑
FR-PC 60 FR 18 20 12-14s
FR-PET 45 Non-FR 18 20 15-20s
FR-PET 45 FR 18 20 8-10s
Al 25 Non-FR 18 20 완전 연소
Al 25 FR 18 20 4-6s
PVF 25 Non-FR 18 20 완전 연소
PVF 25 FR 18 20 12-15s
표 1과 2로부터, 난연제를 함유하는 탑코트층을 가진 구조는 난연제를 함유하지 않은 탑코트층보다 언제나 더 좋은 난연성 수행도를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 또한, 알루미늄 백킹 필름으로 이루어진 구조는 가장 좋은 난연성을 보이며 Al>PI~PET>PEI>PC>PVF 순서로 난연성이 감소하고 있다. 알루미늄의 경우 주름이 생긴다는 문제점이 있고 FR-PET는 가격과 두께 문제가 있기 때문에 PI가 가장 바람직하다.
실험예 3
실험예 2에서 기술된 것과 마찬가지로 동일한 물질과 과정을 이용하여 전형적인 탑코트층 두께(18㎛), 비-FR 접착층 두께(20㎛), 다양한 두께를 가진 PI 백킹 필름을 포함하는 라벨을 준비하였다. 제조된 라벨의 난연성 수행도를 표 3에 나타내었다.
백킹 필름 두께가 난연성 수행도에 미치는 영향
PI 두께(㎛) 비-FR 탑코트 FR 탑코트
12 완전 연소 8-10s
20 완전 연소 6-8s
25 완전 연소 6-8s
125 2-4s 0-2s
표 3으로부터, PI 백킹 필름의 경우 백킹 필름의 두께가 두꺼울수록 난연성이 더 좋아진다는 것을 알 수 있었다. 보통, 백킹 필름의 두께는 12 내지 125㎛일 수 있다. 필름의 두께가 너무 얇은 경우에는 장력을 줄 경우 쉽게 깨지고 정전기 인력 때문에 말리기 쉽다. 한편, 필름이 너무 두꺼운 경우에는 배터리 주위를 감싸기 어려우며, 비용 문제가 발생한다. 25㎛ 두께를 가진 PI는 더 얇은 두께를 가진 것보다 더 높은 기계적 안정성을 가지고 있으며, 배터리를 감싸기 더 적합하므로, 이 두께가 바람직하다.
실험예 4
실험예 2에서 기술된 것과 마찬가지로 동일한 물질과 과정을 이용하여 전형적인 PI 백킹 필름 두께(25㎛), 비-FR 접착층 두께(20㎛), 다양한 두께를 가진 탑코트층을 포함하는 라벨을 준비하였다. 제조된 라벨의 난연성 수행도를 표 4에 나타내었다.
탑코트층 두께가 난연성 수행도에 미치는 영향
탑코트층(㎛) 비-FR 탑코트 FR 탑코트
10 8-10s 4-6s
18 완전 연소 6-8s
50 완전 연소 8-10s
표 4로부터, PI 백킹 필름의 경우에 탑코트층이 얇을수록, 난연성이 더 좋아진다는 것을 알 수 있었다. 보통 탑코트층의 두께는 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 탑코트층이 너무 얇은 경우 불투명도와 백색도와 타협하게 되나, 탑코트층이 너무 두꺼운 경우 난연성이 저해되고 비용 상승 문제가 발생하게 된다. 따라서 PI 백킹 필름의 경우, 불투명도, 백색도, 난연성과 비용문제를 전체적으로 조화시킬 수 있도록 20㎛ 두께의 탑코트층이 바람직하다.
실험예 5
실험예 2에서 기술된 것과 마찬가지로 동일한 물질과 과정을 이용하여 전형적인 PI 백킹 필름 두께(25㎛), 탑코트층 두께(18㎛), 다양한 두께를 가진 비-FR 접착층을 포함하는 라벨을 준비하였다. 제조된 라벨의 난연성 수행도를 표 5에 나타내었다.
비-FR 접착층의 두께가 난연성 수행도에 미치는 영향
비-FR 접착층 두께(㎛) 비-FR 탑코트 FR 탑코트
10 완전 연소 2-4s
20 완전 연소 6-8s
40 완전 연소 8-10s
표 5로부터, PI 백킹 필름의 경우에 비-FR 접착층이 얇을수록, 난연성이 더 좋아진다는 것을 알 수 있었다. 보통 비-FR 접착층의 두께는 10㎛ 내지 40㎛일 수 있다. 접착층이 너무 얇은 경우 들뜸 문제가 발생하나, 접착층이 너무 두꺼운 경우 난연성과 타협하게 되고, 다이 절삭 중에 삼출성(oozing)이 발생하게 된다. 따라서 PI 백킹 필름의 전형적인 조건의 경우, 전체적인 수행도에 대하여 20㎛ 두께의 접착층이 바람직하다.
실험예 6
실험예 2에서 기술된 것과 마찬가지로 동일한 물질과 과정을 이용하되, 다음에서 기술하는 바와 같이, 난연제를 함유하지 않은 접착층 대신 난연제를 함유하는 접착층(FR-접착층)을 형성하기 위해, 난연제 함유 접착층 조성물을 이용하여 전형적인 PI 백킹 필름 두께(25㎛), 탑코트층 두께(18㎛), 다양한 두께를 가진 FR 접착층을 포함하는 라벨을 준비하였다. 제조된 라벨의 난연성 수행도를 표 5에 나타내었다.
교반 탱크 믹서(high shear mixer)(CowlesTM)에서, 난연제로 암모늄 폴리포스페이트(클라리언트 엑졸릿 AP422) 8g를 아크릴 접착제(내셔날 스타치, 듀로탁 180-129A) 192g에 가하여 FR 접착층 용액을 얻기 위해 격렬하게 교반하였다.
제조된 라벨의 난연성 수행도를 표 6에 나타내었다.
FR 접착층의 두께가 난연성 수행도에 미치는 영향
FR 접착층의 두께(㎛) FR 탑코트
10 2-4s
20 4-6s
70 8-10s
표 5 및 6으로부터, PI 백킹 필름의 전형적인 경우에 VTM-0 수행도를 획득하는 비-FR 접착층은 일반적으로 약 40㎛를 초과하지 않는 반면, FR 접착층 두께는 다층 라벨 설계를 위해 보다 나은 융통성을 제공할 수 있는 100㎛까지 연장될 수 있음을 알 수 있다.
실험예 7
실험예 2에서 기술된 것과 마찬가지로 동일한 물질과 과정을 이용하되, 표 7에 나타나 있는 탑코트층의 난연제 함량을 이용하여, 전형적인 PI 백킹 필름 두께(25㎛), 탑코트층 두께(18㎛), 비-FR 접착층 두께(20㎛)을 포함하는 라벨을 준비하였다. 제조된 라벨의 난연성 수행도를 표 5에 나타내었다.
탑코트층에서 난연제의 함량이 난연성 수행도에 미치는 영향
탑코트층의 난연제 함량(%) 난연성 수행도(t1+t2)
0 완전 연소
6 10-12s
12 6-8s
18 6-8s
24 8-10s
표 7로부터 난연제(FR) 함량이 높을수록, 난연성 수행도가 높아지나, 더 많은 난연제가 첨가되면 난연성 수행도는 더 이상 증가하지 않는다는 것을 알 수 있었다.
실험예 8: 탑코트층의 고분자 매트릭스로 페녹시 수지를 이용한 할로겐 프리 UL94 VTM-0 라벨의 제조
탑코트 용액 3의 제조: 교반 탱크 믹서(high shear mixer)(CowlesTM)에서, 페녹시 수지(인켐 PKHH) 100g을 실온에서 사이클로헥사논 450ml에 용해시킨 후, 난연제로 암모늄 폴리포스페이트(클라리언트 엑졸릿 AP422) 20g, 안료로 이산화 티타늄(듀퐁 Ti-Pure R-900) 80g, 가교결합제로서 폴리이소시아네이트(바스프 바소냇 HB175MP/X) 7.5g, 촉매로서 디부틸틴 디아세테이트(시그마 알드리치) 0.3g을 천천히 가한 다음 탑코트층 용액 3을 얻기 위해 격렬하게 교반시킨다.
탑코트층 용액 3을 PI 필름(25㎛)의 제1면에 롤-코팅(roll-coating)시킨 다음 탑코트층이 형성되도록 150℃에서 2분간 건조시키고, 아크릴 접착제 용액(내셔날 스타치, 듀로탁 180-129A)을 PI 필름의 제2면에 롤-코팅(roll-coating)시킨 다음 접착층이 형성되도록 90℃에서 4분간 건조시켰다. 상기 제조된 라벨은 UL-94 VTM-0(t1+t2: 6-8s)로 평가되었다.
실험예 9: 탑코트층의 고분자 매트릭스로 폴리우레탄 수지를 이용한 할로겐 프리 UL94 VTM-0 라벨의 제조
탑코트 용액 4의 제조: 교반 탱크 믹서(high shear mixer)(CowlesTM)에서, 폴리우레탄 수지(루브리졸 이스탄 5703) 100g을 실온에서 사이클로헥사논 450ml에 용해시킨 후, 난연제로 암모늄 폴리포스페이트(클라리언트 엑졸릿 AP422) 40g, 안료로 이산화 티타늄(듀퐁 Ti-Pure R-900) 80g를 천천히 가한 다음 탑코트층 용액 4를 얻기 위해 격렬하게 교반시킨다.
제조된 탑코트층 용액 4를 PI 필름(25㎛)의 제1면에 롤-코팅(roll-coating)시킨 다음 탑코트층이 형성되도록 150℃에서 2분간 건조시키고, 아크릴 접착제 용액(내셔날 스타치, 듀로탁 180-129A)을 PI 필름의 제2면에 롤-코팅(roll-coating)시킨 다음 접착층이 형성되도록 90℃에서 4분간 건조시켰다. 상기 제조된 라벨은 UL-94 VTM-0(t1+t2: 6-8s)로 평가되었다.
실험예 10
실험예 2에서 기술된 것과 마찬가지로 동일한 물질과 과정을 이용하여, 전형적인 FR 탑코트층(18㎛), PI 백킹 필름(25㎛) 및 비-FR 접착층 두께(20㎛)로 구성된 전형적인 라벨을 제조하였다. 제조된 라벨의 물리적 성질을 측정하여 표 8에 나타내었고, 각각의 수행도를 표 9와 표 10에 나타내었다.
전형적 라벨의 물리적 성질
물리적 성질 테스트 방법 전형적 결과
두께 ASTM D1000
·탑코트층
·기재층
·접착층
·총계
18㎛
25㎛
20㎛
63㎛
- 스테인레스 스틸에 대한 접착력


- ABS에 대한 접착력		 ASTM D1000
·20분 유지(dwell)
·24시간 유지(dwell)

·20분 유지(dwell)
·24시간 유지(dwell)
21.9 oz/in
30.4 oz/in

23.7 oz/in
35.4 oz/in
택(Tack) ASTM D 2979
폴리켄TM 프로브 택
1초 유지(dwell)		 200g
드롬 쉬어(Drop Shear) PSTC-7 >160 시간
인화성 UL94 VTM
평균 연소 시간		 VTM-0, t1+t2: 6-8s
브래디프린터TM THT 모델 600X-플러스 열 전사 프린터를 사용하여 R6200 리본으로 인쇄한 전형적 라벨의 수행도. 인쇄된 샘플은 알루미늄에 라미네이트되어 지시된 환경 조건에 노출되기 전 24시간 동안 유지시킴.
수행도
성질		 테스트 방법 전형적 결과
THT 인쇄 R6200, 코드29 사이즈, 6.4밀스, 수평 바코드, 600X-플러스 100 지속적 프린트, 가시적인 결합 없음, 최적 연소 온도±3, 바코드 검정기 품질B이상.
내마모성 마모 시험기(taber abraser), CS-10 그라인딩 휠, 25사이클, 250g/arm 가시적 효과 없음. 바코드 검정기 품질 C 이상.
내약품성 이소프로판올 러빙, 10 사이클, 200g 포스 가시적 효과 없음.
플렉소그래픽 프린터(애니록스 600라인/인치)를 사용하여 잉크(토요 SDSL 블루 N)으로 인쇄한 후 광택제(래드큐어사, 래드-코테 159LV)를 바른 전형적 라벨의 수행도. 인쇄된 샘플은 알루미늄에 라미네이트되어 지시된 환경 조건에 노출되기 전 24시간 동안 유지시킴.
수행도
성질		 테스트 방법 전형적 결과
견본 인쇄 3B~5B, 3M 테이프 테스트 잉크 라미네이션 없음
내마모성 ·마모 시험기(taber abraser), CS-10 그라인딩 휠, 25 사이클, 250g/arm
·마찰견뢰도 시험기(Crockmeter test), 3000 사이클		 ·탑코트의 가시적 탈색 없음.

·탑코트의 가시적 탈색 없음.

Claims (24)

  1. 제1면 및 제2면을 갖는 백킹 필름; 및
    고분자 매트릭스 및 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 탑코트층을 포함하되, 상기 탑코트층의 제1면은 인쇄 가능한 면이고 상기 탑코트층의 제2면은 상기 백킹 필름의 제1면에 접촉되고 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지의 혼합물을 포함하는 탑코트층을 포함하는 다층 라벨로서,
    상기 다층 라벨은 바인더와 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 난연층을 더 포함하되, 상기 난연층의 제1면은 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되고, 또는 상기 다층 라벨은 제1면과 제2면을 갖는 접착층을 더 포함하되, 상기 접착층의 제1면은 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되고; 및
    상기 라벨 전체는 UL94 VTM-0 표준을 따르고, 900ppm 미만의 염소, 900ppm 미만의 브롬 및 1500ppm 미만의 염소와 브롬의 혼합물을 포함하는, 다층 라벨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다층 라벨은 제1면과 제2면을 갖는 접착층을 더 포함하되, 상기 접착층의 제1면은 상기 난연층의 제2면에 접촉되는 다층 라벨.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 백킹 필름은 금속 호일이거나 또는 폴리에스테르, ABS, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 폴리이미드(PI), 폴리아미도이미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리술폰, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌 술파이드, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 이미드(PEI), 메탈계 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 폴리에틸렌 에테르(PEE), 불화계 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리우레탄(PUR), 고분자 액정(LCPs, 방향족 폴리에스테르류), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 아라미드 섬유, DIALAMY(폴리머 알로이, polymer alloy), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 에틸렌/테트라플루오로에틸렌(E/TFE), 폴리페닐 술폰(PPSU) 및 이들의 혼합물로부터 선택된 수지 필름인 다층 라벨.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 백킹 필름은 약 5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 두께를 갖는 다층 라벨.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 난연제는 멜라민계 난연제, 유기인계 난연제, 금속 산화물 수화물, 폴리실록산, 암모늄 폴리포스페이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된 난연제인 다층 라벨.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탑코트층에서 상기 난연제의 양은 상기 탑코트층의 중량 대비 약 5% 내지 약 70%사이인 다층 라벨.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탑코트층은 약 5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 두께를 갖는 다층 라벨.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탑코트층은 안료를 더 포함하는 다층 라벨.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 난연층은 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄, 페녹시, 폴리에스테르, 페놀 수지 및 이들의 혼합물로부터 선택된 바인더와 멜라민계 난연제, 유기인계 난연제, 금속 산화물 수화물, 폴리실록산, 암모늄 폴리포스페이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된 난연제를 포함하는 다층 라벨.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 난연층에서 상기 난연제의 양은 상기 난연층의 중량 대비 약 5% 내지 약 70%사이인 다층 라벨.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 난연층은 약 5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 두께를 갖는 다층 라벨.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착층은 감압성 접착층(PSA)인 다층 라벨.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 접착층의 중량 대비 약 5% 내지 약 70% 사이의 양의 난연제를 포함하는 다층 라벨.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착층은 약 5㎛ 내지 약 75㎛ 사이의 두께를 갖는 다층 라벨.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다층 라벨은 상기 접착층의 제2면에 접촉되는 라이너(liner)를 더 포함하는 다층 라벨.
  17. 제1항 또는 제2항에 따른 다층 라벨 제조방법에 있어서,
    제1면과 제2면을 갖는 백킹 필름을 제조하는 단계;
    고분자 매트릭스와 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖고 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지의 혼합물을 포함하는 탑코트층을 형성하되, 상기 탑코트층의 제1면은 인쇄 가능한 면이고 상기 탑코트층의 제2면은 상기 백킹 필름의 제1면에 접촉되도록 상기 탑코트층을 형성하는 단계;
    바인더와 난연제를 포함하고, 제1면과 제2면을 갖는 난연층을 형성하되, 상기 난연층의 제1면은 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되도록 상기 난연층을 형성하는 단계, 또는 제1면과 제2면을 갖는 접착층을 형성하되, 상기 접착층의 제1면은 상기 백킹 필름의 제2면에 접촉되도록 상기 접착층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 라벨 전체는 UL94 VTM-0 표준을 따르고, 900ppm 미만의 염소, 900ppm a미만의 브롬, 1500ppm 미만의 염소 및 브롬의 혼합물을 포함하는 다층 라벨 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다층 라벨 제조방법은 제1면과 제2면을 갖는 접착층을 형성하되, 상기 접착층의 제1면은 상기 난연층의 제2면에 접촉되도록 상기 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 다층 라벨 제조방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
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