KR102272976B1 - 중합체 다층 필름을 제조하는 방법 - Google Patents

중합체 다층 필름을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

개구들의 어레이를 갖는 중합체 다층 필름(115)을 공압출에 의해 제조하는 방법이 개시된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이 제조된 중합체 다층 필름의 실시 형태는, 예를 들어 여과 및 흡음에 유용하다.

Description

중합체 다층 필름을 제조하는 방법{METHOD OF MAKING POLYMERIC MULTILAYER FILMS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2013년 12월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/915196호를 우선권으로 주장한다.
천공 필름(perforated film)은 전형적으로 유체가 피부에 가까운 영역으로부터 흡수제 영역 내로 제거되도록 허용하는 유체 전달 필름을 제공하는 개인 위생 분야에 사용된다. 다른 일반적인 응용은 식품 포장 산업 및 보다 최근에는 흡음(acoustic absorption)에서의 응용이다. 이들 응용을 위한 천공 필름은 보통 두께가 100 마이크로미터(0.004 인치) 미만(보다 전형적으로는, 두께가 50 마이크로미터(0.002 인치) 미만)이며, 예를 들어 올레핀, 폴리프로필렌, 또는 폴리에틸렌으로 제조된다.
천공 필름을 제조하기 위한 전형적인 처리 방법은 하기를 포함한다; 천공 패널 또는 롤 내로의 필름의 진공 흡인, 필름을 성형 및 천공하기 위한 가압 유체의 사용, 저온 또는 고온 니들을 이용한 니들 펀칭(needle punching), 또는 필름을 용융시켜 구멍을 만들기 위한 레이저. 그러나, 이들 공정은 필름의 구멍 크기, 구멍 밀도, 및/또는 필름 두께와 같은 처리 한계를 갖는 경향이 있다.
천공 필름의 진공 또는 가압 유체 성형은 필름을 변형시키고 천공하는 데 이용가능한 힘으로 인해 비교적 얇은 필름(즉, 두께가 100 마이크로미터 미만인 필름)으로 제한되는 경향이 있다. 또한, 이러한 유형의 성형 공정에 사용되는 재료가 올레핀계 중합체로 제한되는 경향이 있다. 이러한 유형의 공정의 다른 특징은 필름 내의 돌출부의 생성이며, 이곳에서 필름은 천공이 생성될 때까지 연신된다. 이러한 돌출부는 유체 제어의 경우에 이점일 수 있으며, 여기서 돌출부는 방향성 유체 제어 특징부로서의 역할을 할 수 있다. 그러나, 그것은 또한 낮은 압력 강하가 요구되는 응용에서는 불리한 점일 수 있다. 돌출부는 긴(elongated) 구멍을 생성함으로써 표면적을 증가시키고, 유체 항력을 증가시킨다.
니들 펀칭 공정이 또한 비교적 얇은 필름에 대해 널리 사용되지만, 최대 약 254 마이크로미터(0.010 인치)의 필름 두께가 때때로 보인다. 이러한 공정에 관한 한계는 단위 면적당 천공 직경 구멍, 및 필름 내의 돌출부를 포함하는 경향이 있다.
레이저 천공 공정은 비교적 작은 구멍(즉, 50 마이크로미터 미만)을 제공할 수 있고, 광범위한 두께들을 천공할 수 있으며, 필름 표면과 평면인(즉, 예를 들어, 니들 펀칭 공정과 연관된 돌출부를 갖지 않음) 천공을 생성할 수 있다. 레이저 천공 공정의 한계는 그 공정에 적합한 재료의 유형, 및 처리 속도 및 비용을 포함한다. 레이저 천공 공정은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카르보네이트(PC), 또는 다른 더 높은 유리 전이 온도 재료로부터의 필름을 처리하는 데 가장 적합한 경향이 있다. 레이저는 종종, 예를 들어 올레핀계 재료를 천공하는 데 매우 효과적이지는 않다.
일 태양에서, 본 발명은 중합체 다층 필름을 제조하는 방법을 기술하며, 본 방법은,
적어도 제1 및 제2 중합체 층들을 닙(nip) 내로 압출하여 중합체 다층 필름을 제공하는 단계로서, 이때 닙은, 중합체 다층 필름의 제1 주 표면을 통한 만입부(indentation)들을 부여하는 구조화된 표면을 갖는 툴링 롤을 포함하고, 제1 층은 제1 용융점을 갖는 제1 중합체를 포함하고, 제2 층은 제2 용융점을 갖는 제2 중합체를 포함하고, 제1 용융점과 제2 용융점 간의 절대차는 20℃ 이상(일부 실시 형태에서는, 30℃, 40℃, 50℃, 60℃ 이상, 또는 심지어 70℃ 이상)이고, 중합체 다층 필름의 제1 주 표면은 제1 층의 주 표면이고, 중합체 다층 필름의 제2 주 표면은 제2 층의 주 표면인, 단계; 및
만입부들을 갖는 제1 주 표면을 냉각 롤(chill roll) 위로 통과시키면서 중합체 다층 필름의 대체로 반대편인 제2 주 표면에 열원(heat source)을 적용하는 단계로서, 이때 열원으로부터의 열의 적용은 개구들의 형성을 야기하여, 대체로 서로 반대편인 제1 및 제2 주 표면들, 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 연장되는 개구들의 어레이, 및 적어도 제1 및 제2 층들을 갖는 중합체 다층 필름을 제공하고, 제1 층은 제1 중합체를 포함하고, 제2 층은 제2 중합체를 포함하고, 중합체 다층 필름의 제1 주 표면은 제1 층의 주 표면이고, 중합체 다층 필름의 제2 주 표면은 제2 층의 주 표면인, 단계를 포함하는, 중합체 다층 필름을 제조하는 방법이다.
본 명세서에 기술된 중합체 다층 필름의 실시 형태는, 예를 들어 여과 및 흡음에 유용하다.
도 1은 본 명세서에 기술된 예시적인 중합체 다층 필름을 제조하기 위한 예시적인 방법의 개략도이다.
도 1a 및 도 1b는 본 명세서에 기술된 도 1에 도시된 예시적인 중합체 다층 필름을 제조하기 위한 예시적인 방법으로부터 제조된 예시적인 중합체 다층 필름의 개략도들이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 방법의 개략도가 도시된다. 도 1a 및 도 1b는 본 명세서에 기술된 도 1에 도시된 예시적인 중합체 다층 필름을 제조하기 위한 예시적인 방법으로부터 제조된 예시적인 중합체 다층 필름의 개략도들이다.
제1 및 제2 중합체 층들(111, 112)은 닙(120) 내로 압출되어 중합체 다층 필름(115)을 제공한다. 닙(120)은 중합체 다층 필름(115)의 제1 주 표면(121)을 통한 만입부들을 부여하는 구조화된 표면(135)을 갖는 툴링 롤(123)을 갖는다. 제1 층(111A)은 제1 용융점을 갖는 제1 중합체를 포함한다. 제2 층(112A)은 제2 용융점을 갖는 제2 중합체를 포함한다. 제1 용융점과 제2 용융점 간의 절대차는 20℃ 이상(일부 실시 형태에서는, 30℃, 40℃, 50℃, 60℃ 이상, 또는 심지어 70℃ 이상)이다. 중합체 다층 필름(115)의 제1 주 표면(121)은 제1 층(111A)의 주 표면이다. 중합체 다층 필름(115)의 제2 주 표면(122)은 제2 층(112A)의 주 표면이다. 만입부들을 갖는 제1 주 표면(121)은, 중합체 다층 필름의 제2 주 표면(122)에 열원(126)(예컨대, 화염)을 적용하는 동안, 냉각 롤(125) 위를 통과한다. 열원(126)으로부터의 열의 적용은 개구들(129)의 형성을 야기하여, 대체로 서로 반대편인 제1 및 제2 주 표면들(131, 132) 및 제1 주 표면(131)과 제2 주 표면(132) 사이에서 연장되는 개구들(129)의 어레이를 갖는 중합체 다층 필름(150)을 제공한다.
본 명세서에 기술된 다층 필름들을 제조하기에 적합한 압출 장치들(장치들의 구성요소들을 제조하기 위한 재료들을 포함함)은 발명 실시예를 포함한 본 발명을 검토한 후에 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 롤들(예를 들어, 123, 124, 125)은 강철과 같은 금속들로 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체 재료(들)와 접촉하는 롤들의 표면은 크롬 도금, 구리 도금, 또는 알루미늄이다. 롤들은, 예를 들어 수냉과 같은 종래의 기술을 이용하여 냉각될 수 있다. 닙 힘(nip force)은, 예를 들어 공기압 실린더들에 의해 제공될 수 있다.
예시적인 압출 속도는 3 내지 15 m/min의 범위(일부 실시 형태에서, 15 내지 50 m/min, 50 내지 100 m/min, 또는 그보다 큰 범위) 내의 속도를 포함한다.
예시적인 압출 온도는 200℃ 내지 230℃의 범위(일부 실시 형태에서, 230℃ 내지 260℃, 260℃ 내지 300℃, 또는 그보다 큰 범위)이다.
중합체 다층 필름을 제조하기 위한 예시적인 중합체 재료는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함한다. 본 명세서에 기술된 중합체 다층 필름의 일부 실시 형태에서, 층들 중 적어도 하나는 폴리프로필렌을 포함하고, 층들 중 적어도 다른 하나는 폴리에틸렌을 포함한다.
중합체 다층 필름을 제조하기 위한 예시적인 중합체 재료에는, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 코폴리에스테르(PETg), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리올레핀 공중합체, 폴리에틸렌, 및 폴리스티렌(PS), 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리카르보네이트(PC), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-아크릴산(EAA), 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA), 프로필렌계 인터폴리머 및 에틸렌계 인터폴리머가 포함된다.
적합한 재료 조합의 예에는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 프로필렌계 인터폴리머; 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 에틸렌계 인터폴리머; 코폴리에스테르(coPETg) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 코폴리에스테르(PETg) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 코폴리에스테르(PETg) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 코폴리에스테르(PETg) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 코폴리에스테르(PETg) 및 프로필렌계 인터폴리머; 코폴리에스테르(PETg) 및 에틸렌계 인터폴리머; 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 프로필렌계 인터폴리머; 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 에틸렌계 인터폴리머; 폴리아미드 6 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 폴리아미드 6 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 폴리아미드 6 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 폴리아미드 6 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 폴리아미드 6 및 프로필렌계 인터폴리머; 폴리아미드 6 및 에틸렌계 인터폴리머; 폴리아미드 66 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 폴리아미드 66 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 폴리아미드 66 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 폴리아미드 66 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 폴리아미드 66 및 프로필렌계 인터폴리머; 폴리아미드 66 및 에틸렌계 인터폴리머; 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 프로필렌계 인터폴리머; 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 에틸렌계 인터폴리머; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 프로필렌계 인터폴리머; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 에틸렌계 인터폴리머; 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE) 및 프로필렌계 인터폴리머; 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE) 및 에틸렌계 인터폴리머; 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 프로필렌계 인터폴리머; 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 에틸렌계 인터폴리머; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 프로필렌계 인터폴리머; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 에틸렌계 인터폴리머; 폴리카르보네이트(PC) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 폴리카르보네이트(PC) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 폴리카르보네이트(PC) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 폴리카르보네이트(PC) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 폴리카르보네이트(PC) 및 프로필렌계 인터폴리머; 폴리카르보네이트(PC) 및 에틸렌계 인터폴리머; 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 프로필렌계 인터폴리머; 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 에틸렌계 인터폴리머; 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 프로필렌계 인터폴리머; 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 에틸렌계 인터폴리머; 폴리프로필렌 및 에틸렌-아크릴산(EAA); 폴리프로필렌 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA); 폴리프로필렌 및 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA); 폴리프로필렌 및 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA); 폴리프로필렌 및 프로필렌계 인터폴리머; 및 폴리프로필렌 및 에틸렌계 인터폴리머가 포함된다.
적합한 폴리프로필렌 재료에는, 호모 폴리프로필렌 및 개질된 폴리프로필렌, 예컨대 블록 공중합체, 임팩트 공중합체, 및 랜덤 공중합체가 포함된다.
일부 실시 형태에서, 제1 층은 폴리카르보네이트, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 코폴리에스테르(PETg), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하고, 제2 층은 에틸렌-아크릴산(EAA), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA), 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA), 프로필렌계 인터폴리머, 또는 에틸렌계 인터폴리머 중 적어도 하나를 포함한다.
예시적인 에틸렌 인터폴리머는, 예를 들어, 미국 텍사스주 어빙 소재의 엑손모빌(ExxonMobil)로부터 상표명 "이그잭트(Exact)", 및 미국 미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 상표명 "인게이지(Engage)"로 입수가능하다. 예시적인 프로필렌 인터폴리머는, 예를 들어, 엑손모빌로부터 상표명 "비스타맥스(Vistamaxx)" 및 다우 케미칼 컴퍼니로부터 상표명 "버시파이(Versify)"로 입수가능하다.
선택적으로, 본 명세서에 기술된 물품을 구성하는 중합체 재료들 중 임의의 것은 무기 충전제, 안료, 슬립제, 및 난연제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 용융점과 제2 용융점 간의 절대차는 30℃, 40℃, 50℃, 60℃ 이상, 또는 심지어 70℃ 이상이다.일부 실시 형태에서, 제1 용융점은 제2 용융점보다 높다. 일부 실시 형태에서, 제2 용융점은 제1 용융점보다 높다.
일부 실시 형태에서, 제1 중합체는 제1 비캇 온도(vicat temperature)를 갖고, 제2 중합체는 제2 비캇 온도를 갖고, 제1 및 제2 비캇 온도들은 상이하다. 일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 유리 비캇 온도들은 20℃ 이상(일부 실시 형태에서는, 30℃, 40℃, 50℃ 이상, 또는 심지어 60℃ 이상) 상이하다.
일부 실시 형태에서, 중합체 다층 필름은 두께가 50 마이크로미터보다 크다(일부 실시 형태에서는, 75 마이크로미터, 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터, 250 마이크로미터, 500 마이크로미터, 750 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 1500 마이크로미터, 2000 마이크로미터 또는 2500 마이크로미터 이상; 일부 실시 형태에서는, 125 마이크로미터 내지 1500 마이크로미터, 또는 심지어 125 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터의 범위이다).
개구는 원 및 타원을 비롯한 다양한 형상들 중 임의의 것일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체 다층 필름은 30개 이상의 개구/㎠(일부 실시 형태에서는, 100개 이상의 개구/㎠, 200개 이상의 개구/㎠, 250개 이상의 개구/㎠, 300개 이상의 개구/㎠, 400개 이상의 개구/㎠, 500개 이상의 개구/㎠, 600개 이상의 개구/㎠, 700개 이상의 개구/㎠, 750개 이상의 개구/㎠, 800개 이상의 개구/㎠, 900개 이상의 개구/㎠, 1000개 이상의 개구/㎠, 2000개 이상의 개구/㎠, 3000개 이상의 개구/㎠ 또는 심지어 4000개 이상의 개구/㎠; 일부 실시 형태에서는, 30개 개구/㎠ 내지 200개 개구/㎠, 200개 개구/㎠ 내지 500개 개구/㎠, 또는 심지어 500개 개구/㎠ 내지 4000개 개구/㎠의 범위)를 갖는다.
일부 실시 형태에서, 개구는 직경이 25 마이크로미터보다 크다(일부 실시 형태에서는, 50 마이크로미터, 75 마이크로미터, 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터, 250 마이크로미터, 500 마이크로미터, 750 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 1500 마이크로미터, 2000 마이크로미터 또는 2500 마이크로미터보다 큰; 일부 실시 형태에서는, 25 마이크로미터 내지 1500 마이크로미터, 또는 심지어 25 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터의 범위이다).
본 명세서에 기술된 중합체 다층 필름의 실시 형태는, 예를 들어 여과 및 흡음에 유용하다.
예시적인 실시 형태
1. 적어도 제1 및 제2 중합체 층들을 닙 내로 압출하여 중합체 다층 필름을 제공하는 단계로서, 이때 닙은, 중합체 다층 필름의 제1 주 표면을 통한 만입부들을 부여하는 구조화된 표면을 갖는 툴링 롤을 포함하고, 제1 층은 제1 용융점을 갖는 제1 중합체를 포함하고, 제2 층은 제2 용융점을 갖는 제2 중합체를 포함하고, 제1 용융점과 제2 용융점 간의 절대차는 20℃ 이상(일부 실시 형태에서는, 30℃, 40℃, 50℃, 60℃ 이상, 또는 심지어 70℃ 이상)이고, 중합체 다층 필름의 제1 주 표면은 제1 층의 주 표면이고, 중합체 다층 필름의 제2 주 표면은 제2 층의 주 표면인, 단계; 및
만입부들을 갖는 제1 주 표면을 냉각 롤 위로 통과시키면서 중합체 다층 필름의 대체로 반대편인 제2 주 표면에 열원을 적용하는 단계로서, 이때 열원으로부터의 열의 적용은 개구들의 형성을 야기하여, 대체로 서로 반대편인 제1 및 제2 주 표면들, 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 연장되는 개구들의 어레이, 및 적어도 제1 및 제2 층들을 갖는 중합체 다층 필름을 제공하고, 제1 층은 제1 중합체를 포함하고, 제2 층은 제2 중합체를 포함하고, 중합체 다층 필름의 제1 주 표면은 제1 층의 주 표면이고, 중합체 다층 필름의 제2 주 표면은 제2 층의 주 표면인, 단계를 포함하는 중합체 다층 필름을 제조하는 방법.
2. 제1 용융점은 제2 용융점보다 높은, 예시적인 실시 형태 1의 방법.
3. 제2 용융점은 제1 용융점보다 높은, 예시적인 실시 형태 1의 방법.
4. 제1 중합체는 제1 비캇 온도를 갖고, 제2 중합체는 제2 비캇 온도를 갖고, 제1 및 제2 비캇 온도들은 상이한, 예시적인 실시 형태 1 내지 예시적인 실시 형태 3 중 어느 하나의 예시적인 실시 형태의 방법.
5. 제1 및 제2 유리 비캇 온도들은 20℃ 이상(일부 실시 형태에서는, 30℃, 40℃, 50℃ 이상, 또는 심지어 60℃ 이상) 상이한, 예시적인 실시 형태 4의 방법.
6. 중합체 다층 필름은 두께가 50 마이크로미터보다 큰(일부 실시 형태에서는, 75 마이크로미터, 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터, 250 마이크로미터, 500 마이크로미터, 750 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 1500 마이크로미터, 2000 마이크로미터 또는 2500 마이크로미터 이상; 일부 실시 형태에서는, 125 마이크로미터 내지 1500 마이크로미터, 또는 심지어 125 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터의 범위인), 예시적인 실시 형태 1 내지 예시적인 실시 형태 5 중 어느 하나의 예시적인 실시 형태의 방법.
7. 중합체 다층 필름은 30개 이상의 개구/㎠(일부 실시 형태에서는, 100개 이상의 개구/㎠, 200개 이상의 개구/㎠, 250개 이상의 개구/㎠, 300개 이상의 개구/㎠, 400개 이상의 개구/㎠, 500개 이상의 개구/㎠, 600개 이상의 개구/㎠, 700개 이상의 개구/㎠, 750개 이상의 개구/㎠, 800개 이상의 개구/㎠, 900개 이상의 개구/㎠, 1000개 이상의 개구/㎠, 2000개 이상의 개구/㎠, 3000개 이상의 개구/㎠ 또는 심지어 4000개 이상의 개구/㎠; 일부 실시 형태에서는, 30개 개구/㎠ 내지 200개 개구/㎠, 200개 개구/㎠ 내지 500개 개구/㎠, 또는 심지어 500개 개구/㎠ 내지 4000개 개구/㎠의 범위)를 갖는, 예시적인 실시 형태 1 내지 예시적인 실시 형태 6 중 어느 하나의 예시적인 실시 형태의 방법.
8. 개구는 직경이 25 마이크로미터보다 큰(일부 실시 형태에서는, 50 마이크로미터, 75 마이크로미터, 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터, 250 마이크로미터, 500 마이크로미터, 750 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 1500 마이크로미터, 2000 마이크로미터 또는 2500 마이크로미터보다 큰; 일부 실시 형태에서는, 25 마이크로미터 내지 1500 마이크로미터, 또는 심지어 25 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터의 범위인), 예시적인 실시 형태 1 내지 예시적인 실시 형태 7 중 어느 하나의 예시적인 실시 형태의 방법.
9. 개구들을 갖는 중합체 다층 필름의 적어도 제1 및 제2 층들을 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 예시적인 실시 형태 1 내지 예시적인 실시 형태 8 중 어느 하나의 예시적인 실시 형태의 방법.
10. 제1 중합체는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 코폴리에스테르(coPETg), 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트(PC), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 또는 폴리프로필렌 중 적어도 하나이고; 제2 중합체는 에틸렌-아크릴산(EAA), 에틸렌 부틸-아크릴레이트(EBA), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸-아크릴레이트(EMA), 프로필렌계 인터폴리머, 또는 에틸렌계 인터폴리머 중 적어도 하나인, 예시적인 실시 형태 1 내지 예시적인 실시 형태 9 중 어느 하나의 예시적인 실시 형태의 방법.
본 발명의 이점 및 실시 형태가 하기 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 언급된 특정 재료 및 그의 양뿐만 아니라 다른 조건 및 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 모든 부 및 백분율은, 달리 표시되지 않는 한, 중량 기준이다.
실시예 1
천공 다층 중합체 필름을 하기의 절차를 이용하여 제조하였다. 2개의 압출기들을 사용하여 25 cm 폭 3층 다중-매니폴드 다이(미국 텍사스주 오렌지 소재의 클로에렌 인크.(Cloeren Inc.)로부터 상표명 "클로에렌(CLOEREN)"으로 입수함)에 공급하여, 층 A 및 층 B로 이루어진 2층 중합체 필름을 제조하였다. 중심 포트를 다이 상에서 차단시키고 사용하지 않았다. 압출 공정을, 툴링 롤(tooling roll)(123) 및 매끄러운 강철 백업 롤(124)로 이루어진 닙 내로 수직 하향으로 행하였다. 압출 공정을, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 층 A가 툴링 롤(123)과 접촉하고 층 B가 백업 롤(124)과 접촉하도록 구성하였다. 도 1에 대체로 도시된 바와 같이 제조된 중합체 다층 필름은 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 층 A를 위한 중합체를 3.2 cm 단축 압출기에 제공하였다. 층 B를 위한 중합체를 5.1 cm 단축 압출기에 제공하였다. 3개의 압출기들에 대한 가열 구역 온도가 아래의 표 1에 나타나 있다.
[표 1]
Figure 112016065765808-pct00001
압출기들의 rpm이 아래의 표 2에 열거되어 있다.
[표 2]
Figure 112016065765808-pct00002
폴리프로필렌 임팩트 공중합체 수지(미국 미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니로부터 상표명 "다우 C700-35N 35 MFI"로 입수함)를 사용하여 층 A(111A)를 압출하였다. 에틸렌계 인터폴리머(다우 케미칼 컴퍼니로부터 상표명 "다우 인게이지 8401"로 입수함)를 사용하여 층 B(112A)를 압출하였다. 조합된 층들 AB(111A, 112A)의 평량(basis weight)은 220 g/m2였다.
닙을 구성하는 2개의 롤들은 공칭 직경이 30.5 cm이고 치폭(face width)이 40.6 cm인 수냉식 롤들(123, 124)이었다. 닙 힘은 공기압 실린더에 의해 제공되었다. 매끄러운 강철 백업 롤(124)은 온도 설정값이 52℃였다. 툴링 롤(123)은 롤의 표면 내로 커팅된 수형 포스트 특징부(male post feature)들(135)을 가졌다. 수형 포스트 특징부들을 크롬 도금하였다. 툴 표면 상의 (포스트들로 정의된) 수형 특징부들(135)은 정사각형 베이스를 갖는 평평한 정사각형 정상의 피라미드들이었다. 포스트들의 정상은 94 제곱 마이크로미터였고 베이스들은 500 제곱 마이크로미터였다. 전체 포스트 높이는 914 마이크로미터였다. 포스트들의 중심간 간격은 반경방향 및 롤 횡단 방향 둘 모두에서 820 마이크로미터였다. 툴링 롤(123)은 온도 설정값이 65℃였다. 툴링 롤(123) 및 백업 롤(124)을 직접 구동하였다. 2개의 닙 롤 사이의 닙 힘은 선형 센티미터당 490 뉴턴이었다. 압출물 테이크어웨이(takeaway) 선속도는 3.0 m/min이었다.
2개 층을 위한 중합체들을 다이(130)로부터 툴링 롤(123)과 백업 롤(124) 사이의 닙(120) 내로 직접 압출하였다. 툴링 롤(123) 상의 수형 특징부(135)는 압출물 내에 만입부들(127)을 생성하였다. 툴링 롤(123)과 백업 롤(124) 사이에 중합체의 얇은 층(128)이 남았다. 전형적으로, 이러한 층(128)은 두께가 20 마이크로미터 미만이었다. 압출물은, 압출물을 다층 중합체 필름으로 냉각 및 고화시키기 위해 툴링 롤(123) 상에 180도 둘러싸여 남아 있었다. 이어서, 층들 AB(111A, 112A)를 롤 형태로 권취하였다.
이어서, 만입부들을 포함하는 다층 중합체 필름을 하기의 절차를 사용하여 천공 필름으로 변환시켰다. 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,037,100호(스트로벨(Strobel) 등)에 기술된 바와 같은, 그리고 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,635,264호(스트로벨 등)로부터의 버너 디자인을 이용하는 화염 천공 시스템을, 얇은 층(128)을 용융 및 제거하는 데 사용하였다.
이러한 실험을 위한 장비 및 공정 조건에 대한 구체적인 변경은 다음과 같았다:
냉각 롤(125)은 에칭되거나 새겨진 패턴을 갖지 않는 매끄러운 표면의 롤이었다.
버너(126)는 그 개시 내용이 참고로 포함되는 미국 특허 제7,635,264호(스트로벨 등)에 기술된 바와 같은 30.5 센티미터(12 인치) 8포트 버너, 안티 하울링(anti howling) 디자인이었으며, 미국 뉴욕주 뉴로셸 소재의 플린 버너 코포레이션(Flynn Burner Corporation)으로부터 입수하였다.
권취해제 장력: 22 뉴턴 총 장력
권취기 장력: 22 뉴턴 총 장력
버너(126) BTU 2165 BTU/cm/hour
1% 과량의 산소
버너(126)와 필름 표면 사이의 간극(gap): 4.4 mm.
선속도: 30.5 m/min
냉각 롤(125) 냉각수 설정값: 15.5℃
다층 중합체 필름을 상기의 조건에서 도 1에 개략적으로 도시된 장치를 통해 처리하였다. 웨브 배향은, 얇은 중합체 층(128)을 갖는 필름(120)의 면이 버너(126)에 가장 가깝고 냉각 롤(125)의 반대편에 있게 하도록 하였다. 냉각 롤(125)이 필름의 본체를 냉각하여, 필름의 대부분을 중합체의 연화점 아래로 유지하였다. 버너 화염(126)으로부터의 열은 나머지 얇은 중합체 층(128)이 용융되게 함으로써, 필름 내에 천공들(129)을 생성하였다.
본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명의 예측가능한 변형 및 변경이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명은 예시의 목적으로 본 출원에 기술된 실시 형태로 제한되어서는 안된다.

Claims (12)

  1. 적어도 제1 및 제2 중합체 층들을 닙(nip) 내로 압출하여 중합체 다층 필름을 제공하는 단계로서, 이때 상기 닙은, 상기 중합체 다층 필름의 제1 주 표면을 통한 만입부(indentation)들을 부여하는 구조화된 표면을 갖는 툴링 롤을 포함하고, 상기 제1 중합체 층은 제1 용융점을 갖는 제1 중합체를 포함하고, 상기 제2 중합체 층은 제2 용융점을 갖는 제2 중합체를 포함하고, 상기 제1 용융점과 상기 제2 용융점 간의 절대차는 20℃ 이상이고, 상기 중합체 다층 필름의 제1 주 표면은 상기 제1 중합체 층의 주 표면이고, 상기 중합체 다층 필름의 제2 주 표면은 상기 제2 중합체 층의 주 표면인, 단계; 및
    상기 만입부들을 갖는 상기 제1 주 표면을 냉각 롤(chill roll) 위로 통과시키면서 상기 중합체 다층 필름의 반대편인 제2 주 표면에 열원(heat source)을 적용하는 단계로서, 이때 상기 열원으로부터의 열의 적용은 개구들의 형성을 야기하여, 서로 반대편인 제1 및 제2 주 표면들, 상기 제1 주 표면과 상기 제2 주 표면 사이에서 연장되는 개구들의 어레이, 및 적어도 제1 및 제2 중합체 층들을 갖는 중합체 다층 필름을 제공하고, 상기 제1 중합체 층은 상기 제1 중합체를 포함하고, 상기 제2 중합체 층은 상기 제2 중합체를 포함하고, 상기 중합체 다층 필름의 제1 주 표면은 상기 제1 중합체 층의 주 표면이고, 상기 중합체 다층 필름의 제2 주 표면은 상기 제2 중합체 층의 주 표면인, 단계
    를 포함하는, 중합체 다층 필름을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 용융점은 상기 제2 용융점보다 높거나, 상기 제2 용융점은 상기 제1 용융점보다 높은, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중합체 다층 필름은 30개 이상의 개구/㎠를 갖는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개구들을 갖는 상기 중합체 다층 필름의 적어도 상기 제1 및 제2 중합체 층들을 분리하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 중합체는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 코폴리에스테르, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중간 밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리프로필렌 중 적어도 하나이고; 상기 제2 중합체는 에틸렌-아크릴산, 에틸렌 부틸-아크릴레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸-아크릴레이트, 프로필렌계 인터폴리머, 또는 에틸렌계 인터폴리머 중 적어도 하나인, 방법.
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