KR19980080034A - 실리콘-코팅 폴리에스테르 필름을 종이에 적층하는 인-라인 방법, 및 이러한 방법에 의해 생성된 적층물 - Google Patents

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켄네쓰 제이. 뮤쉘레빅쯔
에드워드 제이. 쥬니어 코인스키
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스티븐. 피이 유리히
훽스트 다이아포일 캄파니
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Abstract

압력 민감성 접착 표지를 위한 박리 백킹 또는 식료품 용기 및 트레이를 위한 라이너로서 유용한 다층 시이트 생성물을 제공한다. 시이트 생성물은 적층된 중합체 층 및 셀룰로스 층을 함께 갖고 이들 사이에 접착제층을 갖는다. 실질적인 균일 실리콘 코팅을 셀룰로스 층에 접착되는 면에 대향하는 중합체 층의 면에 제공한다. 실리콘 코팅을 갖는 중합체 층 면은 생성물을 박리 백킹으로서 사용할 때, 표지를 시이트 생성물로부터 분리시 투명한 표지와 함께 사용하기 위한 중요한 특성인, 접착 표지의 접착면의 변형을 최소화하는 매끈한 면을 구성한다. 식료품 용기 및 트레이를 위한 박리 라이너로서 사용할 때, 중합체 층은 식료품으로부터 발생한 물의 셀룰로스 층에 의한 흡수를 방지한다. 중합체 층으로서의 배향 폴리에스테르의 사용은 지극히 얇은 적층 시이트 생성물에서 우수한 내인열성, 치수 안정성 및 경도를 제공한다.

Description

실리콘-코팅 폴리에스테르 필름을 종이에 적층하는 인-라인 방법, 및 이러한 방법에 의해 생성된 적층물
발명의 분야
본 발명은 압력 민감성 접착 표지를 위한 박리 백킹으로서, 및 식품 및 공업 화합물 제조업에서 사용되는 용기 및 트레이용 라이너로서 유용한 다층 시이트 생성물 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 방법에 의해 생성된 다층 시이트 생성물에 관한 것이다.
발명의 배경
압력 민감성 접착 표지는 일반적으로 백킹층, 박리층 또는 박리 라이너로서 공지되어 있는 박리가능 백킹에 제공된다. 백킹은 표지가 사용하기 위해 준비되기까지 먼지, 파편, 습기 및 기타 오염물에 의한 오염으로부터 표지의 접착면을 보호한다. 백킹은 표지가 백킹으로부터 분리될 때 인열되지 않도록 표지로부터 쉽게 박리됨이 중요하다. 표지의 접착제층이 분리도중 온전하게 유지되어 다음 면에 적용시 표지의 최대 접착을 가능하게 하도록 용이한 박리를 또한 필요로한다.
종이 생성물 상의 실리콘 코팅은 박리 라이너, 박리 백킹 및 기타 낮은 표면 에너지 면으로 적합한 물질로서 익히 공지되어 있다. 불행하게도, 이러한 물질은 습기 및 물 차단 물질로서 적합하지 않고 상용적으로 내구성이 있어야 하는 이러한 물질에 대해 요구되는 두께로 인하여 상대적으로 값비싸다. 또한, 실리콘-코팅지 생성물은 종이의 섬유성 및 다공성으로 인하여 거친 토포그래피를 갖는다. 종이의 토포그래피는 이에 접착되는 표지에 전달되어 이의 평활성에 악영향을 미치는 경향이 있다. 이러한 점은 종이 박리 백킹을 백킹의 토포그래피를 픽업하는 경향이 있는 접착제층을 갖는 투명한 표지를 위해 사용할 경우 특히 문제가 된다. 백킹의 거친 토포그래피가 투명 표지의 접착제층에 전달될 경우, 접착제층 및 표지의 투명도가 감소된다. 그러므로, 투명 표지의 접착제층으로의 거친 토포그래피의 전달을 유발하지 않을 매우 매끈한 백킹 물질에 대한 필요가 존재한다.
실리콘-코팅 종이 백킹 및 라이너 물질의 사용으로 인한 기타 문제점은 이러한 물질이 다이컷팅 작업 도중 벗겨지거나 찢어지는 경향에 있다. 매끈한 가장자리를 갖는 완성형을 달성하기 위해서 다이컷팅 프레스에 의해 깔끔하게 절단될 수 있는 백킹 및 라이너 물질에 대한 필요가 존재한다.
박리-코팅면은 또한 식료품과 접촉하는 용기, 트레이 및 지지체 시이트, 및 점착성이 있거나 끈적이는 공업 화합물을 위한 드럼, 튜브 및 용기에 바람직하다. 이러한 표면으로부터의 식료품 및 공업 화합물의 완전한 방출은 이러한 생성물의 낭비를 최소화하는데 필수이다. 용기 표면으로부터의 식료품의 완전한 방출은 또한 식료품의 외양을 보존하고 이렇게하여 생성물의 미적으로 만족스러운 외양을 제공한다. 예를 들면, 피자 조각으로부터의 흘러넘친 용융 치즈가 상자 또는 트레이에 달라붙지 않도록 피자 상자 또는 피자 트레이 삽입물 상에 박리-코팅면을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 피자 조각으로부터의 용융된 치즈가 존재하는 판지 피자 상자의 표면에 흐를 경우, 치즈는 상자에 달라붙고 상자로부터 들어올릴 때 더 많은 토핑을 조각에서 끌어당긴다. 그러므로, 표면으로의 식료품의 고착을 방지하는 박리 코팅으로 제공된 식품 용기, 지지체 시이트 및 트레이에 대한 필요가 존재한다.
마찬가지로, 끈적이거나 점착성 있는 공업 화합물이 용기에 달라붙는 것을 방지하는 박리 코팅을 갖는 드럼 또는 튜브와 같은 공업 조성물 또는 화합물 용기에 대한 필요가 존재한다.
코팅지 라이너가 또한 식품 용기 및 공업 화합물 용기용으로서 공지되어 있고 이들이 양호한 인쇄적성 및 강성을 제공한다는 점에서 바람직하다. 불행하게도, 코팅지 라이너는 만족스러운 내인열성을 제공하기 위해서 충분한 두께를 요하고 이들은 습기 스캐빈징 및 뒤틀림의 바람직하지 못한 성질로부터 곤란을 겪는다. 습기 스캐빈징은 라이너에 접촉한 식료품 및 공업 화합물로부터 물 내용물의 흡수를 유발하고, 이렇게하여 함유된 식료품 또는 공업 화합물의 품질 및 용기의 구조적 안정성에 악영향을 미친다.
특정한 중합체 조성물은 양호한 방습성 및 내인열성을 제공하지만 불량한 인쇄적성 및 강성을 제공한다. 중합체 라이너는 또한 다수의 적용에서 칫수적으로 불안정하다. 미국 특허 제 5,244,702호는 식료품 가방 및 봉투의 제조에 사용할 수 있는 종이-플라스틱 적층 시이팅을 기재한다. 하지만, 이 특허는 적층물이 박리 백킹으로서 사용될 수 있음을 제시하지 않고 있다. 플라스틱 층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론 또는 폴리에스테르의 필름을 포함한다. 필름의 강화 특성의 감소를 피하기 위해서, 이 특허는 필름을 종이 층에 적층하기 위해 고온 용융 접착제가 아니라 물-기제 접착제를 사용함을 교시한다. 필름의 내면을 물-기제 접착제에 더 잘 받아들이도록 하기 위해서, 이 특허는 필름면의 표면 에너지를 증가시키기 위해서 먼저 필름면을 이온화 처리함을 교시한다.
이온화 처리가 매우 낮은 전력에서 수행되지 않을 경우, 얇은 중합체 필름상의 실리콘 코팅에 악영향을 미치고 심지어 파손시킬 수도 있는 것으로 판명되었다. 얇은 중합체 필름 상의 실리콘 코팅의 파손은 필름의 반대면이 이온화 처리에 노출되는 유일한 면일 경우에 조차도 발생할 수 있다.
본 발명은 실리콘 박리면을 갖는 백킹 및 라이너 물질을 제공한다. 본 발명의 다층 생성물은 방습성과 함께 우수한 박리, 인쇄적성, 강성, 내인열성, 및 칫수 안정성을 나타낸다. 본 발명은 실리콘 박리면에 악영향을 미치지 않으면서 얇은 구조 및 연속적인 높은 생산율로 백킹 및 라이너 물질을 생산하는 방법을 제공한다. 종이 층으로의 물의 흡수로 인한 뒤틀림 문제 및 팽창을 피하면서 코팅지 박리 구조의 인쇄적성 및 강성과 중합체 라이너의 내인열성 및 방습성이 달성된다.
매우 매끈한 실리콘-코팅 중합체 표면은 표지 접착제로의 거친 토포그래피의 문제가 되는 전달을 제거한다. 본 백킹 및 라이너 물질은 실질적으로 얇고, 즉 적어도 실리콘-코팅지 물질만큼 여전히 강하면서도 두께는 실리콘-코팅지 물질의 약 60%보다 더 얇다. 또한, 본 발명의 물질은 물질의 벗겨짐 또는 찢어짐의 최소 위험을 지닌 형태의 정확한 절단으로 이르게 하는 다이컷팅을 위한 평활면을 지닌다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 예시적인 적층 방법 및 본 발명을 수행하고 본 발명에 따른 적층 구조를 형성하기 위한 장치를 도시한다.
발명의 요약
본 발명에 있어서, 한 면에 형성된 실질적으로 균일한 실리콘 코팅을 갖는 중합체 물질층, 접착제층, 및 셀룰로스 물질층을 포함하고, 접착제층이 중합체 물질층과 셀룰로스 물질층 사이에 배치되는 백킹 및 라이너 물질을 제공한다. 생성된 구조물은 매우 얇고, 즉 필적할만한 실리콘 코팅지 박리 물질의 두께의 약 60% 보다 더 얇지만 우수한 박리성 및 내구성을 제공한다. 중합체 층을 위한 바람직한 중합체 물질은 배향 폴리에스테르 물질, 특히 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 실리콘 코팅을 갖는 중합체 층의 표면은 매우 매끈하고 매우 낮은 표면 에너지의 박리면을 제공한다. 매우 매끈한 표면의 결과로서, 매끈한 표면이 표지를 백킹으로부터 분리할 때 표지상의 압력 민감성 접착제층의 변형을 최소화하므로 본 발명의 표면은 투명한 접착 표지 백킹용으로 이상적이다. 결과적으로, 백킹 물질은 매우 매끈하므로 백킹으로부터 표지 접착제층으로의 거친 토포그래피의 전달은 없다. 낮은 변형도는 표지의 접착제층이 우수한 투명도, 특히 투명한 표지에 유리한 특성을 지닐 수 있게 한다.
본 물질의 다층 구조물은 코팅지 백킹 및 중합체 라이너의 모든 장점을 취합시키고 이러한 장점을 실리콘-코팅지 백킹 물질의 두께보다 약 60% 더 얇을 수 있는 얇은 구조물에 제공한다. 본 발명의 구조물은 방습성과 함께 우수한 박리, 인쇄적성, 경도, 내인열성, 및 칫수 안정성을 나타낸다.
또한, 본 발명의 방법은 연속적인 인-라인식으로 고속 생산율을 가능하게 한다. 실리콘-코팅 중합체 물질층을 실질적으로 실리콘 코팅을 붕괴 또는 파손시키거나 종이 층을 유해하게 뒤틀리거나 팽창시키지 않고 연속적으로 종이 층에 접착시킬 수 있다. 바람직한 양태에서, 고온 용융 접착제를 접착제층을 제공하기 위해서 중합체 물질에 연속적으로 도포하고, 이어서 종이 층을 역회전 롤러의 닙(nip)에서 중합체층에 적층한다. 적어도 하나의 롤러는 바람직하게는 접착제를 고체화하고 종이 및 실리콘-코팅 중합체 층을 실질적인 변형 또는 파손을 피하기 위해서 충분히 서늘하게 유지하는 냉각 롤이다. 본 발명의 양태에서, 중합체 물질을 실질적으로 실리콘 코팅의 박리성에 악영향을 미치지 않으면서 접착제와 중합체의 결합을 촉진하기 위해서 낮은 수준의 코로나 방전에 투입한다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 중합된 실리콘 조성물로 코팅되고 폴리올레핀 용융 접착제에 의해 종이층에 접착되는 외면을 갖는 정향 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 다층 구조물을 제공한다. 본 발명에 따른 일부 바람직한 구조물은 생성물의 원하는 적용에 따라 약 12 포인트 종이 스톡의 두께를 갖는 티슈지 또는 크래프트지를 포함하는 종이층에 적층된, 약 0.25 내지 약 1.5 mil 범위의 두께의 중합체 층을 지닐 수 있다. 더 두꺼운 중합체 및 셀룰로스 층 또한 본 발명의 범위내에 있다.
본 발명은 박리가능 백킹과 결합한 접착제 표지를 제공하고, 특히 투명한 압력 민감성 접착제 표지를 제공한다. 또한, 본 발명은 식료품 또는 수지와 같은 점착성의 공업 조성물과 접촉하게 되는 박리 라이너를 갖는 용기, 트레이 및 지지체를 제공한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 셀룰로스 층에 접착적으로 적층된 실리콘-코팅 공중합체 층을 포함하는 다층 시이트 및 웹 물질을 제공한다. 또한, 본 발명은 이러한 물질을 통상적인 적층 장비를 사용하여 고속으로 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 물질은 접착 표지를 위한 박리 백킹으로서 또는 식료품 및 공업 조성물 또는 화합물 용기, 트레이 및 지지체 표면을 위한 라이너로서 사용할 수 있다. 물질은 투명 압력 민감성 접착 표지를 위한 박리 백킹 및 끈적이거나 점착성이 있는 식료품 또는 공업 조성물 또는 화합물과 접촉하는 용기 또는 표면을 위한 라이너로서 매우 적합하다. 본 발명의 양태에서, 실리콘-코팅지 생성물의 두께는 실리콘-코팅된 얇은 중합체 층에 종이의 더 얇은 층을 적층함으로써 강도의 손실없이 적어도 약 40% 감소될 수 있다. 예를 들면, 2.5 mil 두께 실리콘 종이 백킹이 약 1.5 mil 이하의 두께를 갖는 본 발명에 따른 적층 구조물에 의해서 대체될 수 있다.
본 발명의 구조물은 중합체 층의 실리콘-코팅면이 표지를 실리콘 코팅으로부터 제거할 때 표지 접착제의 표면 변형을 최소화하기 위해서 충분히 매끈한, 접착제 표지를 위한 박리 백킹을 제공한다. 이러한 매끈한 표면에 대한 필요는 표지가 실질적으로 투명할 경우 특히 중요하다. 중합체 층의 실리콘-코팅면이 매끈하지 않을 경우, 표지의 접착제층은 표지가 박리 백킹으로부터 박리될 때 표면이 변형되는 경향이 있고 접착 표지의 투명도에 악영향을 미친다. 표지 접착제의 변형은 표지가 실질적으로 또는 완전히 투명할 때 특히 불리하다. 또한, 표지의 접착제층은 백킹의 윤곽 또는 토포그래프를 맵핑하거나 픽업하는 경향이 있고, 또한 백킹의 실리콘-코팅 박리면이 충분하게 매끈하지 않을 경우 투명한 표지의 투명도 및 표지의 평활도에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 다층 시이트 물질은 (a) 제 1 표면 및 대향하는 제 2 표면을 갖는 중합체 물질층을 제공하고, (b) 제 1 표면 상에 실질적으로 균일하고 매끈한 실리콘 코팅을 형성하며, (c) 중합체 물질층에 인접한 셀룰로스 물질층을 제공하며, (d) 제 2 표면과 셀룰로스 물질층 사이에 접착제층을 제공하며, (e) 제 2 표면 및 셀룰로스 물질층을 다층 생성물을 형성하기 위해서 접착 층에 의해 서로 접촉 및 접착하게 함으로써 생성할 수 있다. 본 발명의 양태에서, 실리콘 코팅을 도포할 수 있고 실리콘-코팅 중합체를 중합체 층을 말지 않으면서 종이에 모두 인-라인으로 적층할 수 있다. 다른 양태에서, 조립식 실리콘-코팅 필름을 사용할 수 있다. 예비조립된 실리콘-코팅 중합체 필름을 둥글게 만 형태로 제공하고 셀룰로스 층으로 적층하기에 앞서 펼칠 수 있다.
본 발명의 중합체 층은 다양한 중합체 수지로부터 제조할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-나프탈레이트, 및 폴리에틸렌-1,4-사이클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트가 본 발명의 실행에 사용할 수 있는 단독중합체의 예이다. 폴리에스테르 공중합체를 또한 사용할 수 있다. 가능한 코폴리에스테르에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/아디페이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/세바케이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트/설포이소프탈레이트가 포함된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 호모폴리에스테르가 바람직하다.
폴리에스테르 필름이 평활도, 강도, 내인열성 및 방습성으로 인하여 본 발명의 중합체 물질층용으로 바람직하다. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 바람직한 필름 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)이고, 특히 단축 또는 이축으로 스트렛칭된 배향 PET이다.
폴리에스테르를 중합체 층으로서 사용할 경우, 폴리에스테르 필름은 또한 기타 중합체를 포함할 수 있지만 바람직하게는 필름은 약 85 중량% 이상의 폴리에스테르 함량을 갖는다. 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/폴리에틸렌과 같은 폴리에스테르와 폴리올레핀의 블렌드, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 나일론과 같은 폴리에스테르와 폴리아미드의 블렌드를 사용할 수 있다.
중합체 층 상의 실리콘 코팅은 본 발명의 적층 물질이 박리 백킹 및 박리 라이너 적용에 매우 적합하도록 할 수 있는 낮은 표면 에너지의 표면을 제공한다. 다수의 방법이 중합체 층 상의 낮은 표면 에너지 실리콘 코팅을 형성하기 위해서 제공되지만, 실리콘-코팅 폴리에스테르를 제조하기 위한 바람직한 방법이 본원에 전부 참고문헌으로 인용되는, 모두 Grover L. Farrar 명의의, In-Line Silicone-coated Polyester Film And A Process For Coating The Film이라는 명칭하에 양도된 1991년 10월 11자로 출원된 미국 특허 출원 제07/773,323호, 1995년 6월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/476,001호, 1996년 2월 14자로 출원된 미국 특허 출원 제08/601,587호, 및 1996년 9월 11자로 허여된 유럽 특허 제536,766호에 기재되어 있다.
바람직한 중합체로서, 중합체 층을 위한 실리콘-코팅 배향 폴리에스테르 필름의 제조가 기재될 것이다. 유사한 방법이 상이한 중합체를 포함하는 코팅된 중합체 층을 제조하기 위해서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 폴리에스테르 필름을 압출 방법에 의해 제조할 수 있다. 폴리에스테르 수지를 먼저 용융 상태로 가열하고 넓은 슬롯 다이를 통하여 비결정 시이트의 형태로 압출시킨다. 시이트-유사 압출물을 연마된, 회전 냉각 캐스팅 드럼 주위에 비결정 시이트를 압출시킴으로써 폴리에스테르의 캐스트 시이트를 형성하기 위해서 신속하게 냉각하거나 급냉한다. 캐스트 폴리에스테르 시이트를 약 80℃ 내지 약 160℃, 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도로 가열하면서 하나 이상의 방향으로 스트렛칭할 수 있다. 스트렛칭도는 원래의 캐스트 시이트 유닛 크기의 약 3 내지 5배의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 폴리에스테르 필름은 단축 배향이라기 보다 이축 배향이다(기계 방향 및 횡 방향 모두로 스트렛칭).
폴리에스테르 필름면을 실리콘 코팅으로 코팅하기에 앞서, 필름을 전기 코로나 방전으로의 노출에 의해 통상적인 방법으로 표면-처리할 수 있다. 전기 코로나 방전은 필름의 습윤성을 증진하기 위해서 폴리에스테르 필름 상에 보통 수행되는 통상적인 표면 처리이다. 전기 코로나 방전 방법 및 장치가 미국 특허 제3,057,792호 및 제4,239,973호에 기재되어 있다. 본 발명의 양태에서, 폴리에스테르 필름을 실리콘으로 코팅하기에 앞서 사용할 수 있는 전력 수준은 평방 피트당 분당 약 5 와트 이하, 예를 들면, 평방 피트당 분당 약 1.5 내지 약 4 와트 범위일 수 있다.
단축 배향 필름에 있어서, 코로나 처리후 실리콘 코팅 적용은 인-라인 제조 과정 도중, 스트렛치 배향전 또는 스트렛치 배향후에 발생할 수 있다. 코로나 처리후 코팅이 스트렛치 배향전에 발생할 경우, 스트렛치 배향 전에 필름을 가열하는 것이 보통 코팅내 물을 제거할 것이다. 단축 배향 필름을 위한 처리 및 코팅이 인-라인 제조 과정 도중 기계 방향 스트렛치후에 발생할 경우, 필름을 감기전에 완전히 건조해야 한다. 물리적 성질을 간직하기 위해서 필름을 열고정하는 것은 일반적으로 필름을 감기전에 건조하기에 충분하다. 단축 배향 필름에 있어서, 바람직한 절차는 스트렛치 배향전에 필름을 코로나 처리하고 코팅하는 것이다.
이축 배향 필름에 있어서, 코로나 처리후 코팅은 제조 과정 도중, 스트렛치 배향 전, 기계 연신 및 횡 연신 사이에, 또는 이축 배향후 제조할 수 있다. 다시, 코로나 처리 및 코팅 단계가 스트렛치 배향이 완료된 후에 일어날 경우, 필름을 감기전에 완전히 건조하는 것이 바람직하다. 또한, 이축 배향 필름은 필름의 물리적 성질을 보존하기 위해서 열고정되어야 하고, 열고정은 일반적으로 필름을 감기전에 건조하기에 충분하다. 코로나 처리 또는 코팅이 배향전, 또는 배향 도중 연신 사이에 일어날 경우, 나중 배향 단계는 일반적으로 코팅으로부터 물을 제거하기에 충분하다. 바람직하게는, 이축 배향 필름에 있어서, 코로나 처리 및 후속 코팅은 스트렛치 배향 단계 도중 연신 사이에 일어난다.
중합체 층, 바람직하게는 폴리에스테르 시이트를 실리콘 코팅으로 전기 코로나 방전 처리된 표면상에 코팅한다. 코팅 조성물을 통상적으로 익히 공지된 코팅 기술을 사용하여 수성 유탁액으로서 적용할 수 있다. 예를 들면, 필름을 롤러 코팅, 분무 코팅, 그라비어 코팅, 역 그라비어 코팅 또는 슬롯 코팅에 의해서 코팅할 수 있다. 후속 예비가열, 스트렛칭 및 열고정 단계 도중 필름에 적용된 열은 일반적으로 물을 증발시키고 코팅을 경화하고 폴리에스테르 필름에 결합시키기에 충분하다.
단축 배향 또는 이축 배향이건간에 배향 폴리에스테르 필름은 일반적으로 약 190℃ 내지 약 240℃, 바람직하게는 약 215℃ 내지 약 235℃ 범위의 온도에서 열고정된다. 이어서 코팅 배향 폴리에스테르 필름을 추가 가공 또는 선적을 위해 롤로 감는다.
실리콘 코팅은 일반적으로 글리시독시 실란을 탈이온수로 가수분해하고 수성 실리콘 수지 유탁액 및 상응하는 가교결합제와 블렌딩함으로써 제조한다. 일반적으로, 수성 실리콘 수지 조성물은 촉매된 플래티늄이다. 하지만, 축합형 실록산을 사용할 수 있고 유탁액을 주석 촉매로 촉매할 수 있다. 사용된 가교결합제는 특정한 수성 실리콘 수지 조성물을 위해 특별한 실리콘 수지 조성물 제조자에 의해 추천되는 것이어야 한다.
사용할 수 있는 수성 기재 실리콘 수지의 예는:
1) Dow Cornig (Midland, Michigan) Syl-off X2-7720 또는 7900, 또는 7910, 플래티늄 폴리실록산을 포함하는 X2-7721 또는 7922 가교결합제 시스템과 함께 메틸 비닐 폴리실록산 및 메틸 수소 폴리실록산을 포함하는 수성 실리콘 수지 조성물;
2) G. E. Silicones (Schenectady, NY) 플래티늄 폴리실록산을 포함하는 3010 가교결합 시스템과 함께 메틸 비닐 폴리실록산 및 메틸 수소 폴리실록산을 포함하는 SM3200 수성 실리콘 수지 조성물;
3) Wacker Silicone (Adrian, Michigan) 메틸 수소 폴리실록산을 포함하는 V20 가교결합 시스템과 함께 메틸 비닐 폴리실록산 및 플래티늄을 포함하는 수성 기제 410E 실리콘 수지 조성물;
4) PCL (Rhone-Poulenc Inc., Rock Hill, S.C.) 플래티늄 폴리실록산을 포함하는 PC-95의 촉매 성분과 함께 메틸 비닐 폴리실록산 및 메틸 수소 폴리실록산을 포함하는 PC-105 수성 기제 실리콘 수지 조성물;
5) PCL PC-107 (Rhone-Poulenc Inc.) 상술된 PC-95 가교결합제를 갖는 수성 기제 실리콘 수지 조성물 (PC 105와 유사); 및
6) PCL PC-108 (Rhone-Poulenc Inc.) 상술된 PC-95 가교결합제를 갖는 수성 기제 실리콘 수지 조성물 (PC 105와 유사)이다.
수성 실리콘 수지 조성물과 블렌딩되는 탈이온수의 양은 코팅 방법 및 폴리에스테르 필름 상에 코팅될 고체의 목적하는 양(중량)에 좌우된다.
글리시독시 실란은 글리시독시프로필트리메톡시실란 또는 일반적으로 X가 글리시독시 그룹이고, Y가 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등과 같은 알킬렌 그룹이며, R1, R2, 및 R3가 메톡시, 에톡시, 아세톡시 등과 같은 가수분해할 수 있는 그룹인 화학식 X-Y-Si-R1, R2, R3로 나타내는 글리시독시실란일 수 있다. 이러한 실란은 수용성 또는 수분산성을 지닌다.
코팅의 고체 수준은 약 3 중량% 내지 약 30 중량% 고체일 수 있다. 바람직게는 고체는 약 5 내지 약 15 증량%이다. 코팅을 위해 3 중량% 이하의 고체 농도가 효과적인 것이 가능할 수 있지만 이러한 수준이 최소로 효과적이라고 믿어진다. 또한, 30 중량% 이상의 고체 수준이 효과적일 수 있지만, 이러한 수준에서 헤이즈가 필름에 발생하거나 코팅이 더 고비용이지만 바람직한 범위의 고체 수준을 갖는 필름에서와 같이 유효하지 않음이 믿어진다.
상술된 바와 같이, 코팅은 필수적인 가교결합제 등 및 글리시독시 실란을 포함하여 수성 열고정 실리콘 수지 조성물을 포함한다. 수성 실리콘 수지 조성물에 유효하다고 믿어지는 글리시독시 실란의 최소량은 실리콘 고체의 약 1.0 중량%이다. 약 5 내지 15 중량%의 바람직한 코팅 고체 수준에서, 용액내 글리시독시 실란 농도는 약 0.5 내지 약 1.5 중량%이다. 건조 중량을 기준으로하여, 글리시독시 실란은 바람직하게는 실리콘 고체의 약 3 내지 약 30 중량%이다. 건조 중량을 기준으로하여 약 30% 훨씬 이상의 글리시독시 실란을 사용하는 것은 고비용이 들고 비례적으로 더 좋은 결과를 수득할 수 없다.
코팅의 코팅 중량은 약 0.02 내지 약 0.10 lb./연일 수 있다. 약 750 옹스트롬 내지 약 1500 옹스트롬의 코팅 두께가 바람직하다. 일반적으로, 상기 양 이하의 두께는 박리 코팅으로서 효과적이지 않지만 상기 양 이상의 두께는 비용 효과적이지 않다.
중합체 층의 두께는 완성된 다층 생성물의 목적하는 적용에 좌우된다. 접착 표지를 위한 박리 백킹으로서 사용할 경우, 실리콘 코팅을 포함하는 중합체 층은 약 0.25 mil 내지 약 1.5 mil 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 약 0.5 mil 내지 약 1.0 mil 범위의 두께가 일부 적용에서 더욱 바람직하다. 식료품 또는 공업 화합물과 접촉하는 용기 및 표면을 위한 라이너로서 사용할 경우, 셀룰로스 층의 두께, 생성물의 목적하는 가요성, 및 라이너와 접촉할 식료품 또는 화합물의 중량 및 형태를 포함한 다수의 인자에 따라 약간 더 두꺼운 중합체 층 두께가 바람직할 수도 있다. 예를 들면, 55 갤런 드럼의 입자-함유 공업용 수지를 위한 라이너는 일반적으로 가벼운 시럽의 1 파인트 박스를 위한 라이너보다 더 두꺼운 중합체 층 두께를 요구한다.
본원에서 하부면으로 언급되는 실리콘-코팅면에 대향하는 중합체 층의 표면을 적층 접착제에 의해 셀룰로스 물질층에 접착시킨다. 중합체 층의 접착제, 이어서 셀룰로스 층으로의 접착을 증가시키기 위해서, 중합체 층의 적층면은 특정 적층 접착제 사용시 처리된 표면일 수 있다. 화학 처리, 화염 처리, 코로나 방전 처리, 및 이들 처리의 배합을 사용하여 적층면을 제조할 수 있다. 하지만, 표면 처리는 중합체 층의 대향면 상의 실리콘 코팅에 악영향을 미치지 말아야 한다.
예를 들면, 코로나 처리가 중합체 층 적층면상의 물-기제 접착제의 침윤성 개선에 적합할 수 있다. 바람직한 표면 처리는 중합체 층의 대향면 상의 실리콘 코팅의 박리능에 대한 실질적인 악영향을 피하기 위해서 충분히 낮은 전력 및 속도에서 적층면의 코로나 방전 처리제이다. 사용할 수 있는 예의 낮은 전력 코로나 방전 처리는 평방 피트당 분당 0.5 와트 이하, 바람직하게는 평방 피트당 분당 약 0.2 와트 이하, 및 가장 바람직하게는 평방 피트당 분당 약 0.1 와트의 처리이다. 심지어 평방 피트당 0.1 와트와 같은 이러한 낮은 전력에서도, 코로나 처리는 물-기제 접착제를 적층을 위해 사용할 경우 특히 중요한 개선된 침윤성 및 결합능 특성을 갖는 처리된 표면을 제공한다. 더 높은 전력 표면 처리는 심지어 실리콘-코팅면에 대향하는 필름면에만 적용할 경우에도 대향하는 실리콘-코팅면의 평활도 및 박리 특성에 악영향을 미칠수 있으므로 일반적으로 피한다. 평방 피트당 분당 0.5 와트의 낮은 전력으로 142 게이지 실리콘-코팅 PET 필름의 하부면의 코로나 처리로도 실질적으로 필름의 대향면 상의 실리콘 코팅을 파손시킬 수 있음이 밝혀졌다. 더 두꺼운 중합체 층 두께는 실리콘 코팅에 더 많은 보호를 제공하고, 이렇게하여 더 높은 전력 코로나 처리로 처리할 수 있다. 바람직하게는, 중합체 층의 코로나 처리를 사용할 경우, 처리는 층의 대향하는 실리콘-코팅면에 실질적으로 악영향을 미치지 않으면서 적층 필름면의 침윤성을 개선하는 전력 및 속도이다.
고온 용융 수지 접착제를 사용할 경우, 코로나 처리 없이도 중합체 층으로의 침윤성 및 결합능이 일반적으로 우수하기 때문에 필름면의 어떠한 코로나 처리도 필요치 않음이 밝혀졌다.
중합체 층을 실리콘-코팅 중합체 물질의 웹 또는 필름으로서 제공하고 적층면에 코로나 처리할 경우, 층의 적층면을 웹으로부터 펼친 후 코로나 방전 처리하는 것이 바람직하다. 표면이 말기에 앞서 처리되면, 처리된 적층면은 실리콘-코팅 상부면에 달라붙어서 말려지고, 이렇게하여 하부면으로의 실리콘 코팅의 바람직하지 않은 전달을 유발할 수 있다.
셀룰로스 물질층은 바람직하게는 종이 물질을 포함한다. 본 발명의 양태에서, 셀룰로스 물질은 티슈지 층, 크래프트지 층, 12 포인트 이하 및 이상의 보드 스톡을 포함하는 종이 보드 스톡, 섬유판 드럼 측벽 물질층, 및 레이온 물질층일 수 있다. 또한, 셀룰로스 물질은 카드보드 물질, 주름잡힌 카드보드, 또는 기타 시이트-유사 펄프성 또는 섬유 물질 및 면-함유 시이트 등일 수 있다. 본원에서 셀룰로스 물질이라는 용어는 면 함유 시이트 유사 구조를 포함하고 시이트 및 시이트-유사라는 용어는 셀룰로스 물질 및 이러한 물질들의 웹의 사각형 단일 조각을 기재한다. 바람직하게는, 셀룰로스 물질층의 표면은 처리하지 않거나 적층 접착제로의 층의 접착을 증가시키기 위해서 처리한다.
적층 접착제는 바람직하게는 압출 폴리올레핀과 같은 고온 용융 접착제, 용매 접착제, 유탁액 접착제, 및 습식 적층 접착제 중에서 선택된 적어도 하나의 접착제를 포함한다. 접착제 조성물은 주로 종이 층을 일반적으로 다양한 유형의 접착 조성물에 의해서 접착시킬 수 있는 경우 플라스틱 필름과 상용성이도록 선택한다. 본 발명의 바람직한 방법 및 구조에 있어서, 적층 접착제는 압출된 고온 용융 폴리올레핀이고, 좀더 바람직하게는 압출된 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)이다. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 저밀도 폴리에틸렌은 약 585 내지 약 610 ℉의 온도에서 용융되고 실리콘-코팅 PET 층을 크래프트지에 적층하기 위해서 압출한다.
사용된 적층 접착제의 양은 전체 구조의 두께를 현저하게 증가시키지 않으면서 중합체 및 셀룰로스 층을 함께 결합시키기에 충분해야 한다. 3000 평방 피트 연당 약 7 내지 약 14 파운드 범위의 LDPE 적층 접착제의 제공 양이 바람직하다. 고온 용융 접착제는 바람직하게는 층을 함께 적층하는 압축 닙에 인접한 중합체와 셀룰로스 층 사이에 압출된다. 습식 적층 접착제, 특히 물-기제 접착제를 사용할 경우, 압축 닙에 인접한 접착제에 직접 또는 먼저 중합체 층에 제공하는 것이 바람직하다. 그렇지않으면, 이 접착제로부터의 액체 또는 물이 바람직하지 못하게 셀룰로스 층으로 흡수될 수 있다. 일반적으로, 접착제는 표지의 형태에 대한 악영향을 피하기 위해서 접착제의 연속적인 층을 제공하는 데에 적용된다. 하지만, 본 발명의 다른 양태에서, 접착제를 간헐적으로 또는 점적식으로 중합체 층 및 셀룰로스 층 사이에 적용할 수 있다. 예를 들면, 트레이 또는 피자 상자의 생산시, 연속적인 접착제층이 요구되지 않을 수 있다.
접착제를 필름이 압축 닙에 도달하기 전에 필름 웰에 적용시킬 수 있지만 적층전 접착제의 조속한 냉각을 방지하기 위해서 고온 용융이 사용될 때 접착제를 압축 닙으로부터의 상당 거리에 도포하는 것을 피한다. 물-기제 및 용매-기제 접착제는 바람직하게는 종이 층으로의 물 또는 용매의 흡수를 최소화하고 이렇게하여 적층 생성물의 뒤틀림 및 팽창을 최소화하기 위해서 종이 층이 아닌 중합체 필름에 적용한다. 물-기제 또는 용매-기제 접착제를 사용할 경우, 접착제가 필름상에 적절히 침윤되고 침윤 특성이 접착제 코팅 필름이 적층 압축 닙에 도달하는 시간 동안 악영향을 받지 않는 한 압축 닙으로부터 상당 거리에 도포할 수 있다.
바람직하게는, 접착제를 필름이 닙에 들어가기 전에 도포한다. 바람직한 양태에서, 접착제는 필름이 적층 압축 닙을 형성하는 압축 롤러 주위를 통과함에 따라 필름에 도포된다. 고온 용융 접착제의 연속 층의 적용이 바람직하지만, 예를 들면, 폴리에틸렌 고온 용융 접착제를 또한 분무, 브러쉬코팅, 또는 롤링에 의해 연속 또는 불연속 층에 적용할 수 있다. 오프셋트 그라비어 시스템을 균일한 패턴의 접착제 도트를 필름에 적용하기 위해서 사용할 수 있다. 또한, 접착제를 종이가 적층 압축 닙에 들어가기 전에 종이에 도포할 수 있다.
적층 접착제를 위한 건조 조건은 완성품의 뒤틀림을 최소화하도록 선택해야 한다. 예의 건조 온도는 물-기제 접착제의 건조를 위해 약 225℉ 내지 약 300℉의 범위일 수 있다. 물-기제 또는 용매-기제 접착제를 사용할 경우, 접착제를 바람직하게는 적층 직전에 도포하고 건조가 적층 직후에 일어난다. 고온-용융 접착제를 적층을 위해 사용할 경우, 접착제를 바람직하게는 고온 용융 접착제의 고온으로 인한 중합체 층 및 실리콘 코팅의 열 변형을 최소화하거나 방지하기 위해서 적층 직후에 냉각한다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 두 적층 롤러 중 하나를 플라스틱 필름의 초과 연화 또는 실리콘 코팅의 파손 또는 변형을 방지하기 위해서 냉각한다. 냉각 롤러가 특히 고온 용융 접착제를 필름 물질의 연화 온도 또는 유리 전이 온도(Tg)에 도달하거나 초과하는 온도에서 도포할 경우 특히 바람직하다. 고온 용융 접착제의 용융점은 바람직하게는 중합체 층의 실질적인 변형 또는 연화를 피하기 위해서 중합체 물질의 유리 전이 온도 이하이다. 냉각 롤 온도는 예를 들면, 약 50℉ 내지 약 85℉의 범위일 수 있다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름과 함께 사용하기에 바람직한 접착제는 본질적으로 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 용융 조성물이다. 안료 및 기타 접착제를 원한다면 접착 조성물에 첨가할 수 있지만, 고온 용융 접착제는 물 또는 용매를 사용하지 않고 높은 강도 결합을 수득하는 것으로 밝혀졌다. 고온 용융 접착제를 사용할 경우 물 또는 용매의 부재는 종이 층으로의 접착제 또는 접착제 캐리어의 흡수를 거의 일으키지 않거나 전혀 일으키지 않고 생성된 산물이 지니는 팽창 또는 뒤틀림을 유발하지 않는다. 용융 수지 접착제는 이들이 적층 롤러 사이 압축 닙으로 들어올 때, 또는 바람직하게는 들어오기 직전에 필름 및/또는 종이의 폭을 가로질러 압출할 수 있다.
사실상, 적층 시스템은 분당 약 150 내지 약 500 피트의 속도로 또는 그 이상의 속도로 작동하는 모터에 의해서 구동될 수 있다. 작동 속도는 종이 웹의 강도에 의해서 제한된다. 낮은 강도의 상대적으로 얇은 종이에 있어서, 속도는 종이 웹을 파열시키는 속도여서는 안된다. 따라서, 배향 필름은 높은 속도를 견딜 수 있지만, 속도는 종이 웹이 견딜 수 있는 정도를 초과할 수 없다.
상술된 방법에 의해서 제조된 본 발명의 생성물은 끈적이거나 점성이 있는 식료품 또는 공업 조성물 또는 화합물을 위한 박리 백킹 및 라이너를 포함한다. 또한 본 발명은 박리 백킹 또는 라이너를 포함하는 표지, 용기 및 표면을 제공한다. 본 발명의 양태에 있어서, 백킹과 접촉하는 한 면에 접착면을 지니는 결합 표지 및 박리 백킹이 제공된다. 표지 상의 접착면은 통상적인 압력 민감성 접착제일 수 있다. 백킹은 그위에 형성된 실질적으로 균일한, 매끈한 실리콘 코팅을 갖는 제 1 표면을 포함하는 중합체 물질층을 포함한다. 백킹은 또한 중합체 물질층과 셀룰로스 물질층 사이에 이들을 함께 접착시키기 위해서 배치되는 접착제층, 및 셀룰로스 물질층을 포함한다. 중합체 층의 매끈한 실리콘 코팅을 표지의 접착면에 접촉시킨다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 표지 및 백킹 결합은 표지가 실질적으로 투명한 경우 상술된 바와 같이 제공된다. 더욱 바람직한 양태에서, 결합은 중합체 층으로서 실리콘-코팅 배향 PET 층을 포함하고/하거나 셀룰로스 층은 얇은 크래프트지를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 그위에 박리 라이너를 갖는 결합 용기 또는 표면이 제공된다. 용기 또는 표면은 특히 라이너가 끈적이거나 점착성이 있는 식료품 또는 공업 화합물 또는 수지와 같은 조성물과 접촉하게 되는 적용에 매우 적합하다. 이러한 결합에 사용되는 박리 라이너는 상술된 표지 박리 백킹과 동일할수 있지만, 또한 하나 이상의 층 두께 이상을 지닐 수 있다. 또한 이러한 라이너의 박리면은 투명한 표지를 위한 박리 백킹의 표면만큼 매끈할 필요는 없지만, 그럼에도불구하고 식료품 또는 공업 화합물의 실질적인 점착을 방지하기 위해 충분히 매끈해야 한다. 이러한 박리 라이너의 사용은 이와 접촉하게 되는 식료품 또는 공업 화합물의 낭비를 최소화하고 특히 섬유 드럼 라이너 및 피자 상자 또는 피자 상자 라이너 또는 트레이 삽입물로서 사용하기 위해서 매우 적합하다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 적층될 셀룰로스 물질층은 섬유판 드럼을 제조하기 위해서 사용되는 섬유판 드럼 측벽 물질을 포함한다. 본 발명에 따른 박리 라이너를 섬유판에 삽입할 수 있지만, 드럼 그자체를 본 발명에 따른 적층 구조를 형성하고 구조를 드럼으로 롤링함으로써 제조할 수 있다. 생성된 섬유판 드럼은 섬유판 물질로 미리 적층된 실리콘-코팅 중합체 층에 의해 제공된 박리 라이너면을 갖는다. 훨씬 더 두꺼운 셀룰로스 층을 본 발명의 이러한 양태에 따라 사용하고 약 10 내지 약 1000 mil의 두께를 갖는 셀룰로스 층을 포함하고, 약 100 내지 약 500 mil의 두께가 다수의 섬유판 드럼 적용에 있어서 더욱 바람직하다.
도면에 관하여, 예의 장치 및 과정의 측면도를 본 발명의 바람직한 양태를 실행하고 본 발명에 따른 적층 구조물을 형성하기 위해서 도시한다. 도시된 양태에 있어서, 필름, 시이트, 또는 웹 형태의 중합체 층(10)을 시이트 또는 웹의 형태로 공급된 셀룰로스 층(12)에 적층한다. 시험을 위해서, 약 30 인치의 웹 폭을 분당 약 600 피트 이하의 실행 속도에서 사용할 수 있다. 완전-크기 제조 라인에서, 약 80 인치 또는 120 인치의 표준 폭을 갖는 웹을 사용하고 각각 분당 약 1000 또는 2000의 라인 속도에서 실행할 수 있다. 명확을 기하기 위해서, 도면에 도시된 층 (1) 및 (12)의 상대적인 두께가 크게 확대되어 있다.
중합체 층(10)을 롤과 같은 공급원(도시되지 않음)으로부터 제공할 수 있거나 바람직하게는 새로 생성된 중합체 필름의 인-라인 실리콘 코팅에 의해 생성할 수 있다. 중합체 층(10)은 글리시독시 실란을 탈이온수에서 가수분해하고 수성 실리콘 수지 유탁액 및 상응하는 가교결합제와 혼합함으로써 제조된 실리콘 코팅을 포함하는 박리면(14)을 갖는다. 그위에 실리콘 코팅(14)을 갖는 중합체 층의 대향면은 적층에 앞서 코로나 방전 장치(18)에 의해 처리될 수 있는 적층면(16)을 갖는다. 보통 입수가능한 다수의 현존 적층 시스템은 적층면에 대향하는 필름면을 처리하기 위한 코로나 처리 장치(20)를 갖는다. 실리콘 코팅(14)의 파손을 피하기 위해서 장치(20)의 전원을 끌 수 있다. 물-기제 적층 접착제를 사용할 경우, 처리가 적층면에 대향하는 실리콘 코팅을 실질적으로 파손하지 않는 한, 중합체 적층면 상의 접착제의 습기제거 특성을 개선하기 위해서 코로나 방전 처리를 사용할 수 있다.
중합체 층(10) 및 셀룰로스 층(12)을 두 압축 롤러 (24) 및 (26)에 의해서 형성된 적층 압축 닙(22)에 공급할 수 있다. 압축 롤러(26)에는 롤러가 압축 롤러이면서 냉각 롤러가 되도록 냉각 수단이 제공된다. 중합체 층(10)이 압축 롤러(24) 주위를 지날 때, 이것은 압축 닙(22)에 도달하기 전에 고온 용융 접착제(28)를 접착제 적용기 다이(30)로부터 중합체 층의 표면에 도포한다. 공기 갭(32)을 접착제 다이 노즐의 말단 팁(33)과 접착제가 처음 적층면과 접촉하는 중합체 층의 적층면(16) 사이에 제공한다.
사이에 접착제를 갖는 중합체 층 및 셀룰로스 층이 압축 닙(22)을 지날 때 층을 접착시키고, 적층 구조(34)를 형성하기 위해서 서로 적층한다. 적층의 시점 및/또는 적층 직후, 구조물(34)이 고온 용융 접착제(28)를 냉각시키고 실리콘-코팅 중합체 층(10)의 열 변형을 최소화하거나 방지하기 위해서 냉각 롤러(26)를 지난다. 압축 닙 바로뒤의 냉각 롤 배치는 닙과 인접하지만 이격된, 예를 들면, 하나 이상의 분리된 냉각 롤을 갖는 위치를 포함한다. 하지만, 다층 구조물의 경로 길이는 냉각되기 앞서 고온 접착제에 의해 중합체 층의 열변형이 일어날만큼 길지 않아야 한다. 바람직하게는, 냉각 롤을 주위 온도 내지 약 72℉에서 유지한다. 롤러의 시계 방향 회전이 화살표(36)에 의해 나타나 있다. 롤러(24)는 상반되는 반시계 방향으로 회전한다.
중합체 필름의 Tg 이하의 용융 범위를 갖는 고온 용융 접착제를 사용할 경우, 적층 구조물의 직접적인 냉각이 필요하지는 않을 것이다.
적층 구조물(34)에 대한 권취 롤(도시되지 않음), 적층 속도를 도시하는 회전 속도 및 두 층의 공급 속도가 제공된다. 접착 적용기 다이를 바람직한 코팅 중량 및 적층 속도를 기준으로 하여 조절할 수 있다. 적층 및 결합을 위한 접착제의 적합한 양을 적용하기 위해서 다이를 조절한다.
본 발명은 또한 달리 기재되지 않는 한 모든 부, 퍼센티지 및 비가 중량 기준이고 모든 온도가 ℉인 하기의 제한되지 않는 실시예에 의해서 추가로 설명된다.
실시예 1 및 2, 대조군 1 내지 4, 및 비교 1
다양한 비-적층 대조군, 발명의 적층물 및 비교 적층물의 실리콘-코팅면으로부터의 박리 표지 및 테이프에 요구되는 힘을 측정하기 위해서 실험을 수행한다. 각각의 샘플을 위한 과정 조건은 박리능에 대한 다양한 조건의 영향을 분석하기 위해서 변화시킨다.
대조군 1 내지 4, 실시예 1 및 2, 및 비교 1을 각각의 실리콘-코팅 PET 필름 롤이 풀어지고 프로세싱 조건의 세트에 투입되는 30 인치 폭 파일럿트 라인 상에서 프로세싱한다. 라인 속도, 최소 경로 길이, 코로나 처리, 예비가열, 적층지 중량, 및 유동바퀴 롤러 잠금을 포함하는 조건을 변화시킨다.
각각의 대조군, 실시예 및 비교에 있어서, 실리콘-코팅 PET 필름을 예비제조 롤로서 공급한다. 둥글게 말린 필름을 PET 필름을 당기고 기계 방향 단축으로 예비-스트렛칭 길이의 약 3.7배로 스트렛칭하며 글리시독시 실란 실리콘 코팅 조성물로 코팅하며 역방향으로 예비스트렛칭 폭의 약 3.7로 스트렛칭하는 인-라인 과정에 의해서 형성한다. 대조군 1 내지 4, 실시예 1 및 2, 및 비교 1에서 사용되는 PET 필름은 각각 약 750 옹스트롬 내지 약 1500 옹스트롬의 실리콘 코팅 두께를 갖는다.
본 발명 실시예 1 및 2, 및 비교 1에 있어서, 실리콘-코팅 PET 필름을 인-라인 도면에 도시된 장치 및 방법에 의해 표백 크래프트지에 적층한다. 적층은 Novacor Chemicals, Inc.(Calgary, Alberta, Canada)의 Novapol LD 지점으로부터의 NOVAPOL LC-0717-A로서 입수되는 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 고온 용융 수지 접착제를 압출함을 수반한다. NOVAPOL LC-0717-A는 약 7.5의 용융 지수 및 약 0.917 g/cc의 밀도를 갖는다.
하기의 표 1 및 2에 나타낸 실시예 2에서, 천연 크래프트지 연당 40 파운드를 셀룰로스 층으로서 사용하고 PET 필름을 제 2 풀림 위치로부터 공급한다. 종이를 종이의 최소 경로 길이가 PET 필름의 최소 경로 길이보다 약 15 피트 이하가 되도록 주요 풀림 위치로부터 롤로서 공급한다. 실시예 1 및 비교 1 각각에서, 종이 롤이 제 2 풀림 위치를 채우고 반면에 PET 필름 롤이 주요 풀림 위치를 채운다.
대조군 1 내지 4는 하기의 표 1 내지 2에 나타낸 조건에 따라 프로세싱된 비-적층 실리콘-코팅 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이다. 대조군 1의 실리콘-코팅 PET 필름을 분당 500 피트의 라인 속도로 시험 장치를 통하여 공급한다. 라인 공급을 완료한 후, 필름의 박리면을 기준선 박리력 판독을 수득하기 위해서 시험한다.
장치를 통한 대조군 2의 이동 동안에, 실리콘-코팅면에 대향하는 PET 필름면을 평방 피트당 분당 0.5 와트의 속도에서 코로나 방전 처리한다. 비교 1의 PET 필름을 비교 2의 PET 필름과 동일한 코로나 처리에 투입하지만, 비교 1에서, PET 필름은 후속적으로 연당 40 파운드의 중량을 갖는 표백된 크래프트지에 적층한다. 비교 1에 있어서, 코로나 처리된 표면이 적층면이다.
표 1 및 2의 대조군 3을 필름을 가열하고 연화하기 위해서 20 피트의 속도로 275℉ 프라이머 가열기 영역에 통과시킨다. 분당 20 피트의 라인 속도를 필름의 완전한 가열을 보장하기 위해서 사용한다.
대조군 4 샘플을 위한 공급 경로는 PET 필름의 실리콘-코팅면이 롤러 상에 마찰되도록 고의로 잠근 유동바퀴 롤러 주위로 필름을 인도한다. 이러한 점에서, 대조군 4는 완전 생성 종이 밀에서의 조건을 모방한다. 본 발명이 이러한 시스템으로 변경될 경우, 실리콘-코팅면은 코팅면으로부터의 박리에 영향을 미칠 수 있는 잠긴 유동바퀴를 지날 수 있다.
표 1 및 2에 나타낸 박리력은 아크릴-기제 접착제를 실리콘-코팅 PET 필름의 박리면에 도포하고 이어서 2 인치 폭의 12 인치 길이이며 표지 물질로서 접착제를 들어올리는 종이 조각을 적용시킴으로써 제조된 접착 표지 또는 테이프를 사용하여 측정한다. 박리면으로부터 종이 조각을 들어올리기 위해 요구되는 힘을 분당 400 인치의 고속 당김율로 작동하는 TLMI 박리 시험기를 사용하여 측정한다. 이러한 고속 박리 조건은 대량 생산 조립 라인 설비의 표지 조건에 근접한다. 나타난 결과는 2-인치 폭당의 힘이다. 하기 표 1에 나타낸 박리력은 시험 표지를 샘플 백킹 조각으로부터 박리하기 위해서 요구되는 힘이고 실온 조건하에서 직접(초기), Kiel 조건(140℃) 하에서 직접 측정한다.
하기의 표 1에서, 2 인치 당 500g 이상의 박리는 시험 표지의 박리가 너무 조밀하여 측정된 값이 스케일을 벗어나고 로드 셀이 부족하다는 것을 나타낸다.
[표 1]
초기 표지 박리값 (2 인치 폭당 g)
실험 제조 조건 박리실온 박리Kiel 조건 (140℃)
라인 속도 (fpm) 적층 제 2 풀림 코로나 처리, 0.5와트 프라이머 건조기275oF 표백 크래프트지 (중량) 유동바퀴 롤 잠금 평균 표준 편차 평균 표준 편차
대조군 1 500 없음 54.1 1.1 57 5.7
대조군 2 500 없음 x 500 N/A 500 N/A
대조군 3 500 없음 x 55.1 3.4 71.9 6.7
대조군 4 500 없음 x 58.3 2.5 59.9 1.2
실시예 1 500 있음 #20 90.9 3.2 91 7.5
실시예 2 500 있음 x #40 174.5 23.5 157.1 4.8
비교 1 500 있음 x #20 500 N/A 500 N/A
이어서, 대조군 1 내지 4, 실시예 1 및 2, 및 비교 1의 더 많은 샘플을 실온 조건하에서 1주일 에이징한 후, Kiel 조건하에서 1주일 에이징한 후, 시험한다. 1주 에이징한 후의 박리력 시험의 결과를 하기의 표 2에 나타내었다. 표 2에서, WELD는 시험 표지를 샘플의 박리면에 적용한 후 박리면으로부터 분리할 수 없음을 의미한다. 또한, 2 인치 당 500 g 이상의 박리는 시험 테이프의 박리가 너무 조밀하여 측정된 값이 스케일을 벗어나고 로드 셀이 부족함을 나타낸다. 표 1에서와 같이, 표 2에서의 박리 값은 분당 400 인치의 당김율로 작동하는 TLMI 박리 시험기로 2 인치 폭당 측정한다.
[표 2]
1-주일 에이징 후 표지 박리값 (2 인치 폭당 g)
실험 제조 조건 박리실온 박리Kiel 조건 (140℃)
라인 속도 (fpm) 적층 제 2 풀림 코로나 처리, 0.5와트 프라이머 건조기275oF 표백 크래프트지 (중량) 유동 바퀴 롤 잠금 평균 표준 편차 평균 표준 편차
대조군 1 500 없음 53.1 1.1 51.7 1.0
대조군 2 500 없음 x WELD N/A WELD N/A
대조군 3 20 없음 x 53.7 2.1 54 1.7
대조군 4 500 없음 x 55.3 1.5 53.5 1.3
실시예 1 500 있음 #20 87.2 6.1 87.9 4.3
실시예 2 500 있음 x #40 141.9 5.3 139.8 9.5
비교 1 500 있음 x #20 500 N/A WELD N/A
표 1 및 2의 박리력 결과를 달성하기 위해서 사용되는 2 인치 폭 테이프에 있어서, 2 인치 폭당 200 g 이하의 박리값이 박리 백킹 적용을 위해 허용된다. 양호한 박리는 2 인치 폭당 160g 이하의 박리값으로 밝혀졌다. 2 인치 당 120g 이하의 박리값이 바람직하고 2 인치 당 100g 이하의 값이 좀더 바람직하다. 이러한 값을 실온 및 Kiel 조건에서 초기와 1 주 에이징된 샘플에 적용한다.
표 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 본 발명의 적층물이 허용됨을 나타내고 바람직한 박리력 값은 시험된 실시예의 양태가 우수한 박리 백킹 및 라이너를, 특히 압력 민감성 접착제 표지를 위해 제조한다는 점을 나타낸다. 적층 구조물은 인쇄적성, 우수한 내인열성, 강성 및 방습성을 동시에 제공하면서 우수한 박리값을 제공한다. 실시예 2에 사용되는 종이 연당 더욱 경직된 40 파운드가 종이 연당 더 얇은 20 파운드를 사용하는 실시예 1에서 수득된 박리력과 비교할 때 더 높은 박리력의 주요인이라고 믿어진다. 또한 필름의 제 2 풀림 위치가 실시예 2의 박리에 대해 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않는다고 믿어진다.
대조군 2 및 비교 1는 PET 층 표면이 실리콘-코팅면에 대향하여 코로나 방전 처리되는, 표 1 및 2에 나타낸 유일한 실험이다. 표 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, 대조군 2와 비교 1의 박리성은 이들의 박리력이 2 인치 폭 또는 시험 테이프에 용착된 실리콘-코팅면 당 500 gms 이상이라는 점에서 용인될 수 없다. 코로나 처리는 적층 백킹 구조물이 적용된 시험 표지로부터 분리되기 매우 어렵거나 비분리되도록 실리콘-코팅면의 박리성에 영향을 미친다. 평방 피트당 분당 단지 0.5 와트에서도 코로나 처리는 PET 필름의 대향면 상 실리콘 코팅에 상당히 유해한 영향을 미치고 이렇게하여 박리면의 박리성에 악영향을 미친다. 고온 용융 접착 제는 PET 필름 상에서 적절히 침윤하여 코로나 방전 처리에 대한 필요를 제거하고 실시예 1 및 2에 의해 설명된 바와 같은 실리콘-코팅파괴의 위험을 제거한다.
표 1 및 2의 대조군 3의 박리로부터 알 수 있는 바와 같이, 275℉에서의 예비가열은 박리에 거의 영향을 미치지 않는다. 예비가열은 열 변형 및 중합체 필름의 주름짐으로 인하여 표면 평활도를 감소시킴이 관찰되었다.
표 1 및 2의 대조군 4의 결과는 실리콘-코팅면으로부터의 박리가 표면을 잠긴 유동바퀴 롤러 위로 지나침으로써 실질적으로 영향을 미치지 않음을 나타낸다. 우수한 박리값에 의해 증명된 바와 같이 실리콘 코팅의 어떠한 실질적인 파손도 일어나지 않는다. 실리콘 코팅은 실질적으로 코팅을 제거하거나 파손하지 않으면서 잠긴 롤러 위의 코팅된 중합체 필름의 부드러운 활주를 가능하게 하는 윤활제로서 작용한다. 따라서, 결과는 본 발명의 과정이 표지 박리에 실질적으로 악영향을 미치지 않으면서 통상적인 종이 분쇄기 상에서 수행됨을 나타낸다.
실시예 3 및 4, 대조군 5 내지 8, 및 비교 2
실시예 3 및 4는 본 발명의 적층 구조로부터 낮은 속도로 1-인치 폭 접착 시험 테이프를 박리시키기 위해 요구되는 힘 및 다양한 과정 조건의 시험 테이프의 박리에 대한 영향을 시험함을 수반한다. 제조 조건 및 결과를 하기의 표 3에 기재하였다. 대조군 5 내지 8의 백킹 물질은 대조군 1 내지 4에서의 백킹 물질과 동일하다. 실시예 3 및 4의 백킹 물질은 실시예 1 및 2 각각의 백킹 물질과 동일하다. 비교 2의 백킹 물질은 비교 1의 백킹 물질과 동일하다. 하지만, 대조군 5 내지 8, 실시예 3 및 4, 및 비교 2 각각에 있어서, 표 3에 도시된 박리력은 1 인치 폭 TESA 7475 접착제 박리 시험 테이프를 사용하여 Model TM이라고 지칭되는 Instron 측정 장치, 시리즈 번호 2335로 측정한다. 또한, 분당 400 인치 대신에 분당 12 인치의 당김율을 사용한다. 이러한 낮은 속도 박리율은 박리 백킹으로부터 표지의 수동 박리에 근접한다. Instron 측정은 백킹 물질 생성의 약 20분(기계를 벗어남)과 초기 Kiel 조건하에서 수행한다.
[표 3]
초기 표지 박리값 (1 인치 폭당 g)
실험 제조 조건 박리기계 박리Kiel 조건 (140℃)
라인 속도 (fpm) 적층 제 2 풀림 코로나 처리, 0.5와트 프라이머 건조기275oF 표백 크래프트지 (중량) 유동바퀴 롤 잠금 평균 표준 편차 평균 표준편차
대조군 5 500 없음 11.8 0.5 94.1 2.4
대조군 6 500 없음 x 84.4 18.8 490.1 1.3
대조군 7 20 없음 x 14.0 1.0 95.7 2.8
대조군 8 500 없음 x 14.7 0.8 43.7 10.1
실시예 3 500 있음 #20 15.0 2.4 44.4 13.1
실시예 4 500 있음 x #40 15.9 0.8 41.8 12.3
비교 2 500 있음 x #20 34.0 6.1 443.4 35.8
박리 시험을 1 인치 폭 TESA 7475 시험 테이프로 수행할 때, 인치 당 20g 이하의 초기 박리값이 실온 샘플에 대하여 바람직하고 인치 당 50g 이하의 값은 Kiel 조건하에서 시험된 샘플에 대하여 바람직하다. Kiel 조건하에서 더욱 바람직한 박리값은 인치 당 45g 이하의 값이다.
대조군 6 및 비교 2의 결과는 평방 피트당 분당 0.5 와트 만큼 적은 예비-적층 코로나 처리가 처리된 48 게이지 PET 표면에 대향하는 실리콘 코팅에 악영향을 미치지만, 박리가 1-인치 폭 TESA 시험 테이프에서 가능한 상태이다.
비록 극소량의 열 수축이 Kiel 조건하에서 시험되고 표 3에 나타낸 실험 샘플에서 발생하지만, 예비가열 단계를 수반하는 대조군 7만이 가열-변형된 필름면을 나타내는 것이 관찰되었다.
표 3의 대조군을 또한 샘플의 24시간 주위 에이징후 시험한다. 24시간 에이징후 평균 박리력은 동일한 대조군에 대해 인치 당 84.4g의 초기값으로부터 인치 당 44.9 g으로 감소한다. 24시간 에이징 평균값으로부터의 편차는 6.9였다.
실시예 1 내지 4에 대한 전술한 결과는 냉각 롤과 함께 고온 용융 접착제의 사용이 실리콘-코팅 중합체 층을 셀룰로스 층으로 적층시 유리한 결과를 제공함을 설명한다. 이러한 조합은 적층 접착제의 균일한 방습 실행을 위한 코로나 방전 처리제를 필요로 하지 않으면서 낮은 표면 에너지 박리면을 갖는 완전히 적층된 구조물을 제공한다. 적층에 앞서 적층 중합체 표면의 코로나 방전 처리를 필요로 하지 않으면서 적층면에 대향하는 실리콘 코팅의 파손을 피한다.
상기의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 4는 얇은, 저비용, 인-라인 적층된 구조물의 우수한 박리값을 나타낸다. 실시예 1 내지 4의 적층물의 박리성은 이들이 박리 라이너, 박리 백킹, 및 기타 비-고착 낮은 표면 에너지 적용을 위해 우수함을 설명한다.
물-기제 접착제를 또한 적층 접착제로서 사용할 수 있지만, PET 필름 적층면 상의 접착제 습기제거를 개선하기 위한 코로나 처리를 코로나-처리 표면에 대향하는 실리콘 코팅에 악영향을 미치지 않으면서 수성 접착제의 습윤능을 개선하기 위해서 낮은 수준, 예를 들면 48 게이지 실리콘-코팅 PET 필름에 대해 평방 피트당 분당 약 0.2 와트에서 수행해야 한다.

Claims (23)

  1. 실질적으로 균일한 실리콘 코팅이 형성되어 있는 제 1 표면 및 대향하는 제 2 표면을 갖는 중합체 물질층을 제공하고; 중합체 물질층에 인접한 셀룰로스 물질층을 제공하며; 제 2 표면과 셀룰로스 물질층 사이에 접착제를 제공한 다음; 제 2 표면과 셀룰로스 물질층을 접착제의 대향면에 접촉 및 접착시켜 다층 생성물을 형성시킴을 포함하는, 다층 시이트 생성물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 중합체 물질층이 폴리에스테르를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 중합체 물질층이 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 셀룰로스 물질층이 티슈지, 크래프트지 및 종이 보드 스톡으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 접착제가 고온 용융 접착제, 용매 접착제, 유탁액 접착제 및 습윤 적층 접착제로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 접착제가 고온 용융 저밀도 폴리에틸렌의 층을 포함하고 접착제층이 저밀도 폴리에틸렌을 고온 용융 압출시킴으로써 제공되는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 접착제가 고온 용융 접착제층을 포함하고 접착제층이 중합체 층 상에 고온 용융 압출되며, 다층 생성물이 냉각 롤 주위를 적어도 부분적으로 통과하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 실리콘 코팅이 약 750 내지 약 1500 옹스트롬의 두께를 갖는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 중합체 물질층이 약 0.25 내지 약 1.5 mil의 두께를 갖는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 접착제가 물-기제 접착제이고 제 2 표면을 접착력을 개선하기 위해서 접착제와 접촉시킴에 앞서 제 2 표면을 표면 처리하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 표면 처리 단계가 제 2 표면을 약 0.2 와트/ft2/분 이하의 속도로 코로나 방전 처리함을 포함하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 일측에 압력 민감성 접착제를 갖는 표지를 제공한 다음; 압력 민감성 접착제를 실리콘 코팅과 접촉시킴을 추가로 포함하는 방법.
  13. 실질적으로 균일한 실리콘 코팅이 형성되어 있는 제 1 표면 및 대향하는 제 2 표면을 갖는 중합체 물질층, 셀룰로스 물질층 및 중합체 물질층의 제 2 표면과 셀룰로스 물질층 사이에 배치되고 중합체 및 셀룰로스 물질층을 함께 접착시키는 접착제를 포함하는 다층 시이트 생성물.
  14. 제 13 항에 있어서, 중합체 물질층이 폴리에스테르를 포함하는 다층 시이트 생성물.
  15. 제 13 항에 있어서, 중합체 물질층이 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 다층 시이트 생성물.
  16. 제 13 항에 있어서, 셀룰로스 물질층이 티슈지, 크래프트지 및 종이 보드 스톡으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 다층 시이트 생성물.
  17. 제 13 항에 있어서, 접착제가 고온 용융 접착제, 용매 접착제, 유탁액 접착제 및 습윤 적층 접착제로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 다층 시이트 생성물.
  18. 제 13 항에 있어서, 접착제가 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 다층 시이트 생성물.
  19. 제 13 항에 있어서, 중합체 물질층이 약 0.25 내지 약 1.5 mil의 두께를 갖는 다층 시이트 생성물.
  20. 제 13 항에 있어서, 접착제가 물-기제 접착제이고 중합체 물질층의 셀룰로스 물질층과의 접착력을 개선하기 위해서 접착제층과 접촉시킴에 앞서 제 2 표면을 표면 처리하는 다중 시이트 생성물.
  21. 제 20 항에 있어서, 중합체 물질층의 제 2 표면을 실리콘 코팅의 박리성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 속도로 코로나 방전 처리하는 다층 시이트 생성물.
  22. 제 13 항에 있어서, 일측에 접착제를 갖는 표지를 추가로 포함하고, 표지의 접착제가 중합체 물질층 상의 실리콘 코팅과 접촉하며 실리콘 코팅이 접착제용 박리면으로서 작용하는 다층 시이트 생성물.
  23. 제 13 항에 있어서, 실리콘 코팅이 약 750 옹스트롬 내지 약 1500 옹스트롬의 두께를 갖는 다층 시이트 생성물.
KR1019980007711A 1997-03-11 1998-03-09 실리콘-코팅 폴리에스테르 필름을 종이에 적층하는 인-라인 방법, 및 이러한 방법에 의해 생성된 적층물 KR19980080034A (ko)

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