KR19980080388A - 라벨 - Google Patents

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레베카 카렌 고블러
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마르크 프릿츠 만프레드 옷트
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슈만 크레머
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Abstract

베타형 폴리프로필렌을 함유하는 웹을 연신시켜 형성된 미소기공(microvoid)을 갖는 프로필렌 중합체 수지 층으로 이루어진 중합체성 필름은 라벨링 작업시 롤로부터 푸는 경우 및 예비 형성된 라벨을 박리시키는 동안 낮은 정적 점착성을 나타낸다. 본 발명은 이러한 필름으로부터 형성된 라벨을 제공한다.

Description

라벨
본 발명은 폴리올레핀 필름으로 제조한 라벨에 관한 것이다.
폴리올레핀 필름은 점차 종이 라벨의 대체물로서 라벨을 제조하는 데 사용되고 있으며 이들을 형성시키는 용기의 표면으로 성형되거나 표면에 접착하는 능력과 인쇄적성과 같은 폴리올레핀 필름 고유의 특성을 조작하는 데 사용되고 있다. 이러한 필름을 형성시키는 데 사용되는 폴리올레핀은 통상적으로 투명하고 무색이기 때문에 이들로부터 형성된 필름은 종종 불투명하고/거나 채색된 백색을 부여받아 그 자체가 불투명한 라벨을 제조한다.
불투명한 폴리올레핀 필름을 제조하는 각종 기술이 제안되었는데, 하나는 안료, 예를 들면, 이산화티탄을 포함시키는 것이고, 또 하나는 필름 속에 미소기공(microvoid)을 형성시켜 빛을 산란시킴으로써 필름에 불투명성을 부여하는 것이다. 이산화티탄의 사용은 일반적으로 고도의 불투명성을 제공하는 잇점이 있지만, 이는 추가의 비용이 들고 목적하는 불투명성을 획득하기 위해서 상당한 양을 필요로 한다. 미소기공은 폴리프로필렌에 비교적 쉽게 형성시킬 수 있다는 잇점이 있지만, 달성될 수 있는 불투명도가 종종 라벨용으로는 불충분하다. 또한, 폴리프로필렌에 가할 수 있는 기공제(voiding agent)의 양이, 예를 들면, 생성되는 기공을 갖는 필름의 강도를 감소시킴으로써 제한된다. 따라서, 폴리프로필렌 필름에 이산화티탄과 같은 안료와 쵸크와 같은 기공제를 배합하는 것은 폴리프로필렌으로 제조한 라벨의 불투명성을 향상시키기 위한 시도에 사용되었다.
예를 들면, 금형내 라벨링과 같은, 폴리올레핀 필름으로 제조한 라벨의 몇 가지 최종 용도에 있어서, 필름을 미리 절단하여 개별 라벨로 전환시킨 다음, 적중물(stack)을 형성시키고, 개별 라벨을 필요에 따라 제거한다. 그러나, 개별 라벨을 적중물로부터 제거시의 문제점은 인접 라벨간의 정전기로 인해 서로 분리하기가 곤란하고 이러한 문제점은 라벨을 적중물로부터 많이 제거할수록 증가한다는 것이다.
정전하의 증대는 또한 폴리올레핀 필름을 필름의 릴로부터 고속으로 절단하여 공급하는 경우, 예를 들면, 평행 또는 적소 절단 라벨링, 또는 느슨한 웹에 예비 형성된 라벨, 예를 들면, 자가 접착성 라벨링의 경우에 문제가 된다.
정전하 증대의 바람직하지 못한 효과는, 예를 들면, 필름에 비교적 다량의 대전방지제를 가함으로써 감소시킬 수 있지만, 그렇게 하면 필름에 대한 인쇄 접착력을 감소시키는 것과 같은 다른 바람직하지 못한 물리적 효과를 초래할 수 있다.
본 발명에 따라서, 베타형 폴리프로필렌을 함유하는 웹을 연신시켜 형성시킨 미소기공을 갖는 폴리프로필렌계 수지 층을 포함하는 필름으로 형성된 중합체성 라벨을 제공한다.
베타형 폴리프로필렌을 함유하는 웹을 연신시켜 제조한 미소기공을 갖는 폴리프로필렌 필름으로 형성된 라벨은 대전방지제를 가하지 않고도 쉽게 박리시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 정적 점착성을 더욱 감소시키기 위해서, 바람직한 경우, 대전방지제를 필름에 가하여 적중물에서의 라벨 간의 정적 점착성을 감소시키거나 필름의 릴을 푸는 경우 발생하는 정적 점착성을 감소시킬 수 있지만, 이는 일반적으로 포장 필름에 통상적으로 사용되는 수준으로 유지될 수 있다.
베타형 폴리프로필렌은 폴리프로필렌 필름을 제조하는 데 통상적으로 사용되는 조건 하에 상응하는 알파형에 비해 비교적 불안정하다. 따라서, 폴리프로필렌 용융물을 압출시킨 다음 냉각시켜 중합체성 필름을 형성시킨 다음 연신시킬 수 있는 경우, 알파형의 폴리프로필렌이 우세한 경향이 있다. 그러나, 용융된 다음 냉각되는 경우 고농도의 베타형을 형성시키는 적합한 핵제와 고비율의 알파형을 함유하는 폴리프로필렌을 혼합함으로써 고농도의 베타형을 함유하는 폴리프로필렌을 사용하여 필름을 제조하는 것으로 공지되어 있다.
이러한 방법의 한 예가 문헌[참조: US4386129]에 기재되어 있는데, 소위 다양한 베타 핵제를 폴리프로필렌에 분산시킨 다음 이를 용융시키고 냉각시켜 필름을 제조하는데, 생성된 캐스트 필름의 결정도는 냉각 조건의 적합한 조정에 의해 조절된다고 기재되어 있다. 알파형 매트릭스로부터 방출된 필름으로부터의 베타형 폴리프로필렌의 선택적 추출은 필름에 다공성을 부여하는데 사용된다.
문헌[참조: US5231126]에는 핵제 혼합물을 사용하여 수득한 고농도의 베타형 폴리프로필렌을 함유하는 캐스트 폴리프로필렌 웹을 일축 또는 이축 연신시켜 미소다공성 필름을 제조하는 데 베타 핵제의 2성분 혼합물을 사용하는 것이 기재되어 있다. 다공성은 연신 공정 동안 베타형으로부터 알파형으로의 변화에 의해 유도된 기공으로부터 획득되고, 알파형이 알파형을 유도하는 베타형보다 밀도가 높은 것으로 믿어진다. 연신 공정 동안의 다공성의 전개는 겉보기 필름 밀도를 상당히 감소시키고 필름은 백색도가 높아지면서 불투명해진다.
보다 최근에 문헌[참조: EP0632095]에는 일축 및 이축 연신된 폴리프로필렌 필름 형성시에 각종 유기 아미드를 베타 핵제로서 사용하는 것이 기재되어 있는데, 폴리프로필렌과 핵제와의 혼합물의 용융물을 필름 웹으로 캐스트하고 15 내지 140℃의 온도에서 결정화하여 베타형 폴리프로필렌을 함유하는 고체 웹을 형성시킨 다음, 웹을 20℃ 이상 웹 속의 베타형 결정의 융점 미만의 온도에서 일축 또는 이축 연신시킨다. 수득한 연신된 필름은 인쇄적성 및 기재적성(writeability)과 함께 백색도와 은닉력이 높다.
베타형 폴리프로필렌의 플라스틱 탈형 동안 미소기공의 형성은 저널[참조: POLYMER (Vol. 35, No. 16, pp. 3442-5, 1995; Vol. 36, No. 13, pp. 2523-30, 1995]에 또한 기재되어 있다. 다공성은 결정도가 높고 연신 온도가 낮을수록 증가하는데, 베타형을 함유하는 샘플은 모두 120 내지 130℃의 온도에서 연신시키는 경우 외관상 불투명해진다.
미소기공 형성으로 인한 불투명성은 폴리프로필렌 단독중합체를 각종 입상 재료와 혼합한 다음 이축 연신시켜서도 획득할 수 있는데, 다수의 예가 당해 분야에 공지되어 있다. 통상적으로, 입자 크기가 1 내지 10μm인 상이 뚜렷한 유기 또는 무기 재료를 이러한 목적으로 사용한다.
본 발명의 라벨용으로 사용하는 폴리프로필렌계 수지는 바람직하게는 폴리프로필렌 단독중합체 또는 프로필렌으로부터 유도된 단위를 대부분 함유하고 결정도가 40%를 초과하는 프로필렌의 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체로부터 형성된다.
기본 층의 베타형 폴리프로필렌의 형성에 사용되는 핵제는 이러한 목적으로 지금까지 제안된 것들로부터 선택할 수 있다. 그러나, 문헌[참조:EP0632095]에 제안되어 있는 아미드, 보다 구체적으로 N,N'-디사이클로헥실-2,6-나프탈렌 디카복스아미드를 사용하여 특히 우수한 결과를 달성한다.
베타형 폴리프로필렌 형성에 사용되는 핵제의 양은, 예를 들면, 문헌[참조:EP0632095]에 기재되어 있는 바와 같이 폴리프로필렌의 중량을 기준으로 하여, 0.0001 내지 5중량%, 바람직하게는 0.001 내지 1중량%이다.
본 발명에 따라서 라벨 형성에 사용되는 필름은 미소기공을 함유하는 폴리프로필렌계 수지의 단일 층으로 이루어질 수 있지만, 이들은 또한 하나 이상의 추가 층을 포함하여, 예를 들면, 라벨에 특정 성질을 부여할 수 있다. 필름은, 예를 들면, 외부 인쇄 가능한 층을 포함할 수 있고, 이 층은 기공을 갖는 폴리프로필렌 기본 층과 직접 접촉하거나 기본 층 위의 하나 이상의 중간 층 위의 외부 층일 수 있다.
추가 층은 바람직하게는 폴리올레핀으로부터 형성시키는데, 이러한 목적에 사용될 수 있는 중합체의 예에는 하나 이상의 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1 및 고급 지방족 알파-올레핀 및 이들의 혼합물로부터 유도된 단위를 함유하는 중합체가 있다. 이러한 추가 층으로 사용할 수 있는 기타 중합체성 재료에는 불포화 카복실산으로 연장된 아크릴계 중합체 및 폴리올레핀과 이의 유도체, 예를 들면, 산 이오노머 및 무수물이 있다.
본 발명의 라벨의 기공을 갖는 폴리프로필렌계 수지 층은 통상적으로 이의 한쪽 표면에 추가 층을 갖는다. 그러나, 폴리프로필렌계 층의 다른 한 쪽 표면은 그 위에 추가의 층을 가질 필요가 없다. 이는, 예를 들면, 라벨링을 보조할 수 있는 기본 층의 표면 조도를 조작하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 기본 층의 다른 한쪽 표면은 필름의 다른 한 쪽 표면의 임의의 층과 동일하거나 상이할 수 있는 하나 이상의 중합체 층, 예를 들면, 가열 밀봉 가능한 층을 가질 수 있는데, 이러한 층용으로 바람직한 재료는 위에서 언급한 공중합체들로부터 선택된다.
본 발명에 따라서 라벨을 형성시키는 데 사용되는 필름은 폴리올레핀 분야에서 사용되는 하나 이상의 첨가제, 예를 들면, 슬립제(slip agent), 대전방지제, 점착방지제, 안정화제, UV 흡수제 또는 안료를 포함할 수 있고, 이러한 첨가제는 폴리프로필렌의 베타형으로의 결정화 능력에 상당한 악 영향을 미치지 않는 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 첨가제가 존재하는 경우, 이들은 필름을 구성하고 있는 하나 이상의 층에 첨가할 수 있다. 대전방지제를, 본 발명에 따라서 라벨을 제조하는 데 사용하는 필름에 가하는 경우, 첨가되는 대전방지제의 총량은, 필름의 전체 중량을 기준으로 하여, 1중량% 이하가 바람직하다.
본 발명에 따라서 라벨을 제조하는 데 사용되는 필름은 공지된 방법, 예를 들면, 목적하는 층을 위한 적합한 중합체의 용융물을 슬롯 다이를 통해 압출시키거나 동시압출시켜 중합체 웹을 형성시키고 이를 냉각시킨 다음 이축 연신시킴으로써 제조할 수 있다. 그러나, 기공을 갖는 층 이외의 층을, 기공을 갖는 폴리프로필렌 층 자체를 형성시킨 후에 피복시켜 폴리프로필렌계 수지 층에 적용시킬 수 있다.
위에서 언급한 선행 기술로부터 알 수 있듯이, 일반적으로 몇몇의 공정 단계, 특히 목적하는 필름 구조를 형성시키는 조건하에 베타형 핵제를 함유하는 용융물로부터 폴리프로필렌의 초기 결정화를 수행하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 냉각은 베타형의 폴리프로필렌이 제조되고 다음 필름의 연신 동안 기공이 형성될 수 있는 조건 하에 수행되어야 한다.
연신시키기 전에 본 발명의 베타형 폴리프로필렌을 기본 층으로 형성시키는 데 사용되는 냉각 또는 결정화 온도는 20℃ 이상 베타형 폴리프로필렌의 융점 미만이어야 한다. 이 범위의 최저 온도, 예를 들면, 50℃ 이하의 온도가 사용될 수 있지만, 일반적으로 70℃ 이상의 온도를 사용하는 것이 바람직하고, 더 높은 온도, 예를 들면 90℃ 이상의 온도를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 그러나, 냉각 온도는 140℃ 이하가 바람직하고, 실용상 필름이 이를 냉각시키는 데 사용되는 표면에 점착하는 온도 미만이 바람직하다.
용융물의 냉각은 적합한 온도의 공기 중에서 수행할 수 있지만, 일반적으로 압출된 웹을 냉각 표면, 예를 들면, 냉각 롤과 접촉시켜 수행하는 것이 바람직하다.
냉각된 웹의 연속 이축 연신을 폴리프로필렌 필름 분야에 공지되어 있는 조건 하에 수행할 수 있고, 이 연신은 연속적으로 수행하는 것이 바람직하며, 이는 2개 방향으로 사용되는 조건이 서로 독립적으로 선택되도록 할 수 있다. 압축 방향(기계 방향)으로의 연신은 통상적으로 횡단 방향으로 연신시키기 전에 수행한다.
기계 방향으로 연신시키는 데 사용되는 조건은 미소기공 형성에 상당한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌는데, 연신 온도가 낮고 연신비가 낮을수록 기공은 증가한다. 기계 방향으로 연신시 온도 범위는 바람직하게는 70 내지 110℃, 보다 바람직하게는 80 내지 95℃이며, 기계 방향으로의 연신시 사용되는 연신비는 통상적으로 3:1 이상, 바람직하게는 3.5:1 내지 8:1의 범위이다.
횡단 방향으로의 필름의 연속 연신은 일반적으로 폴리프로필렌 필름의 횡단 연신에 통상적으로 사용되는 온도보다 낮은 온도, 예를 들면, 100 내지 160℃에서 수행한다. 그러나, 일반적으로 밀도가 낮은 이축 연신된 필름을 제조하기 위해서, 155℃ 미만, 바람직하게는 150℃ 미만의 온도에서 횡단 방향으로 연신시키는 것이 바람직하다. 횡단 방향으로의 연신시 사용되는 연신비는 3:1 내지 10:1이 바람직하다.
일반적으로, 본 발명에 따라서 라벨을 제조하는 데 사용되는 필름의 면적 연신비는 통상적으로 15:1 이상, 바람직하게는 20:1이다. 훨씬 높은 면적 연신비, 예를 들면, 70:1 이하의 면적 연신비가 사용될 수 있지만, 보다 낮은 연신 면적비, 예를 들면, 50:1 미만의 면적비가 통상적으로 사용된다. 면적 연신비의 바람직한 범위는 25:1 내지 50:1이다.
본 발명에 따라서 라벨을 제조하는 데 사용되는 필름 표면 한쪽 또는 양쪽 모두를, 예를 들면, 화염 처리하거나 코로나 방전 처리하여 표면 에너지를 증가시켜 인쇄적성을 향상시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 라벨의 두께는 통상적으로 40 내지 80μm인데, 예를 들면, 라벨의 궁극적인 최종 용도에 따라서 필요한 경우 보다 두껍거나 얇을 수 있지만 통상적으로는 25μm 이상이다. 외부 층이, 기공을 갖는 프로필렌 중합체 층의 한쪽 면 또는 양쪽 면 모두에 존재하는 경우, 두께는 바람직하게는 0.2 내지 6μm , 보다 바람직하게는 1.0 내지 4.0μm이다.
다음 실시예는 설명을 위해서만 제공된다.
실시예 1 및 2
핵제(N,N'-디사이클로헥실-2,6-나프탈렌 디카복스아미드; 상품명: NJ-Star NU-100, 제조원: New Japan Chemical Co., Ltd.]를 0.1중량% 함유하고 대전방지제를 가하지 않은 폴로필렌 단독중합체 층을 프로필렌/에틸렌 공중합체(에틸렌 4중량%) 층과 함께 슬롯 다이를 통해 동시압출시켜 2층 중합체 웹을 제조한다. 단독중합체 층은 표면 온도가 100℃인 냉각 롤과 접촉시켜 냉각시키고 공중합체 층은 주위 공기 중에서 냉각시킨다.
DSC 측정치는 단독중합체 층이, Tm이 153℃인 베타형 폴리프로필렌을 고 수준으로 함유함을 나타낸다.
그 다음, 냉각된 웹을 90℃에서 가열되고 주변 속도가 상이한 롤과 접촉시켜 압출 방향으로 4.5:1배 연신시킴으로써 불투명한 일축 연신된 웹을 제조하는데, DSC는 거의 모든 베타형 폴리프로필렌이 알파형으로 전환됨을 나타낸다.
그 다음, 일축 연신된 웹을 스텐터 오븐 속에서 128℃(실시예 1) 또는 144℃(실시예 2)에서 횡단 방향으로 8.0:1로 연신시켜 2개의 이축 연신된 필름을 제조하고 이를 냉각시킨 다음 릴에 감는다. 이들 필름의 전체 두께, 밀도 및 광학 밀도를 표 1에 제시하며 두 경우 모두에서 공중합체의 단일 층은 1μm이다.
2개의 필름을 각각의 릴로부터 쉽게 풀어 개별 라벨로 절단하고 적중물로 형성시킨 각각의 필름 샘플을 라벨간의 정적 점착없이 적중물로부터 제거한다.
실시예 3 및 4
대전방지제를 첨가하지 않은 실시예 1 및 2에서 사용한 프로필렌 단독중합체와 베타형 핵제의 용융물을 슬롯 다이를 통해 압출시켜 중합체 단일 웹을 제조한다. 웹의 한쪽 면을 100℃(실시예 3) 또는 90℃(실시예 4)에서 외부 면의 온도가 적합한 냉각 롤과 접촉시켜 냉각시키고, 웹의 다른쪽 면은 주위 공기 중에서 냉각시킨다.
냉각된 각각의 웹을 80℃(실시예 3) 또는 90℃(실시예 4)에서 가열된 롤로 통과시켜 압출 방향으로 3.5:1로 연신시켜 불투명한 모노웹을 제조한다.
그 다음, 일축 연신된 웹을 스텐터 오븐을 사용하여 153℃(실시예 3) 또는 135℃(실시예 4)에서 횡단 방향으로 6.0:1로 연신시켜 2개의 이축 연신된 필름을 제조하고, 이를 냉각시킨 다음 릴에 감는다. 이들 필름의 전체 두께, 밀도 및 광학 밀도를 표 1에 나타낸다.
2개의 필름을 모두 릴로부터 쉽게 풀고, 개별 라벨로 절단하여 적중물을 형성시킨 각각의 필름 샘플을 라벨간의 상당한 정적 접착없이 적중물로부터 제거한다.
[표 1]
실시예 냉각 온도(℃) 기계 방향으로 연신 횡단 방향으로 연신 전체 두께(μm) 필름 밀도(g/cm3) 광학 밀도
온도(℃) 비(x:1) 온도(℃) 비(x:1)
1 100 90 4.5 128 8 71 0.55 0.92
2 100 90 4.5 144 8 57 0.61 0.87
3 100 90 3.5 153 6 47 0.78 0.59
4 90 90 3.5 135 6 73 0.64 0.87
베타형 폴리프로필렌을 함유하는 웹을 연신시켜 형성된 미소기공을 갖는 프로필렌 중합체 수지 층으로 이루어진 중합체성 필름으로 라벨을 제조한다.

Claims (11)

  1. 베타형 폴리프로필렌을 함유하는 웹을 연신시켜 형성된 미소기공을 갖는 프로필렌 중합체 수지 층을 포함하는 필름으로부터 형성된 중합체성 라벨.
  2. 제1항에 있어서, 프로필렌 중합체 수지 층이 그 위에 하나 이상의 추가의 중합체성 층을 갖는 라벨.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 베타형 폴리프로필렌이 프로필렌 중합체 수지를 베타형 핵제의 존재하에 결정화함으로써 제조되는 라벨.
  4. 제3항에 있어서, 핵제가 N,N'-디사이클로헥실-2,6-나프탈렌 디카복스아미드를 포함하는 라벨.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표면이 표면 에너지가 증가하도록 처리되는 라벨.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 대전방지제가 필름에 첨가되지 않는 라벨.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 필름이 이축 연신되는 라벨.
  8. 제7항에 있어서, 연신이 연속적으로 수행되는 라벨.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 두께가 40 내지 80μm인 라벨.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 필름이 15:1 이상의 면적 연신비로 처리되는 라벨.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬립제, 대전방지제, 점착방지제, 안정화제, UV 흡수제 또는 안료를 함유하는 라벨.
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