KR19990022081A - 은행권 등의 제조에 사용되는 다층 필름 구조물 - Google Patents

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레온 베노이트 고든
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Abstract

본 발명은, 은행권 및 보안 문서의 제조시 유용한 적층된 다층 필름 기재에 관한 것으로서, 이 기재는,
(a) 밀도가 약 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하고, 종방향(MD)의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 횡방향으로 배향되는 내면 및 외면을 갖춘 제 1 층,
(b) 밀도가 약 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하고, 종방향으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 횡방향으로 배향되는, 내면 및 외면을 갖춘 제 2 층, 및
(c) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형의 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)으로 구성된 구중에서 선택된 성분을 포함하는 (a) 및 (b)의 내면 사이에 배치된 적층 접착제 수지를 포함하며;
상기 제 2 층은, 상기 제 2 층의 횡 배향 방향이 상기 제 1 층의 횡 배향 방향과 거의 정렬되도록 제 1 층에 적층된다.
제조된 필름은 양호한 엠보싱 가공성, 접힘-유지 특성 및 다른 특성을 가짐에 따라, 은행권 및 다른 비밀 문서의 제조에 상당히 적합하다.

Description

은행권 등의 제조에 사용되는 다층 필름 구조물
은행권 및 비밀 문서의 제조시에는, 300년 이상동안 래그 페이퍼를 사용해왔다. 잘 공지된 바와 같이, 래그 페이퍼는 그러한 용도에 상당히 바람직한 몇종의 특성, 예를 들면 접힘-유지성(dead-foldability), 인열 저항, 인쇄성 및 엠보싱 가공성을 가진다.
상당히 바람직한 이들 특성은 다음과 같이 특징화 할 수 있다:
접힘-유지성은 일정 재료가 접히거나 주름이 간 후 절개되지 않으면서 접힘이 그대로 유지되는 특성이다. 인열 저항은, 재료에 있어서 개시된 인열 및 천공과, 아니면 비개시된 것을 방지하는 특성이다. 인쇄성은, 재료가 석판 인쇄과정동안 사용된 잉크를 흡착하여 이를 접착시킬 수 있는 특성이다. 엠보싱 가공성은 음각 인쇄공정의 압력하에 재료가 변형되어 제조된 은행권 또는 비밀 문서상에 돌출된 상을 형성시키는 특성으로서, 돌출된 변형 영역상에 잔재하는 음각용 잉크는 은행권 또는 비밀 문서에 고도의 촉감 또는 감촉을 부여해준다. 예상할 수 있듯이, 이들 특성들이 조합되면 은행권 등에 이들 자체의 익숙한 촉감 및 기능성이 제공된다.
칼라 복사기 및 컴퓨터 그래픽 스캐너가 출현하면서, 은행권의 위조가 상당히 증가하고 있다. 워터마크(watermarks; 즉 종이의 내비치는 무늬), 금속처리된 실 및 광학적 가변성 장치(OVDs), 예를 들면 광색체, 홀로그래피, 회절 격자를 사용함으로써 상기 재료에 보안성을 부가시키기 위해 주요 통용 화폐 제조업자들에 의해 추진되고 있는 활성 프로그램이 있긴 하나, 이들 노력은 나쁜 의도의 위조업자들을 막을 수 있을 것으로 보이진 않다.
투명한 창을 은행권에 삽입할 경우, 플라스틱 재료는 주 보안성을 제공한다. 이 창은, 은행권을 스캐너 또는 칼라 복사기로 복사할 수 없도록 해준다. 또한 은행권을 이면 인쇄하는 방법을 비롯하여, 다른 보안용 특성을 은행권 내 또는 그 위에 삽입시킴으로써 보안 장치 및 인쇄물을 보호할 수도 있다.
본 발명은 여행자 수표 및 은행 수표를 비롯한 은행권, 비밀 문서와 같은 종이류 제품의 제조시 유용한 다층 필름, 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 은행권 및 비밀 문서의 제조시 통상 사용되는 고품질 종이의 특성을 가진 적층된 다층 필름 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 은행권 및 비밀 문서의 제조시 유용한, 굽힘-방지성이면서 횡-단면으로 대칭을 이루는 적층된 다층 필름 기재가 제공되는데, 이 기재는,
(a) 밀도가 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하고, 제 1 방향에 거의 수직인 제 2 방향으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 적어도 제 1 방향으로 배향되는, 내면 및 외면을 갖춘 제 1 층,
(b) 밀도가 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하고, 제 1 방향에 거의 수직인 제 2 방향으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 적어도 제 1 방향으로 배향되는, 내면 및 외면을 갖춘 제 2 층,
(c) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)으로 구성된 구중에서 선택된 성분을 포함하는, (a) 및 (b)의 내면 사이에 배치된 적층 접착제 수지를 포함하며;
상기 제 2 층은, 상기 제 2 층의 제 1 배향 방향이 상기 제 1 층의 제 1 배향 방향과 거의 정렬되도록 상기 제 1 층에 적층된다.
또다른 구체예에 따르면, 본 발명은
(i) 밀도가 0.94g/cc 이상인 고밀도 폴리에틸렌을 50중랑% 이상 포함하고 종방향(MD)으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 횡방향(TD)으로 배향되는 내면 및 외면을 갖춘 제 1 층(a)을, 밀도가 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하고 종방향(MD)으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 횡방향(TD)으로 배향되는 내면 및 외면을 갖춘 제 2 층(b)에 대해, 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 및 직선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)으로 구성된 군중에서 선택된 성분을 포함하는 적층 접착제 수지로써 적층시키는 단계로서, 상기 제 2 층의 상기 종 배향 방향이 상기 제 1 층의 횡 배향 방향과 거의 정렬되도록 상기 제 2 층을 필름 기재에 적층시킴으로써 엠보싱 처리가능한 기재를 형성시키는 단계; 및
(ii) 상기 기재를 엠보싱 처리하는 단계를 포함하는 은행권의 제조방법에 관한 것이다.
고온, 예를 들면 66℃(150℉)에서도 굽어지지 않는 필름을 제공하는 대칭 구조물을 비롯한 제조된 필름은 양호한 접힘-유지특성 및 다른 특성을 지님에 따라, 은행권 및 다른 비밀 문서의 제조에 상당히 적합하다.
또다른 구체예로서, 본 발명은 엠보싱 처리가능한 적층된 다층 필름 기재로 제조된 은행권 또는 공채 증서와 같은 비밀 문서에 관한 것으로서, 상기 기재는,
(a) 밀도가 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하고, 종방향(MD)으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 횡방향(TD)으로 배향되는, 내면 및 외면을 갖춘 제 1 층, 및
(b) 밀도가 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하고, 종방향으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 횡방향으로 배향되는, 내면 및 외면을 갖춘 제 2 층을 포함하고;
상기 제 2 층은, 제 2 층의 횡 배향 방향이 상기 제 1 층의 횡 배향 방향과 거의 정렬되도록 상기 제 1 층에 적층된다.
또다른 구체예에서, 본 발명은 은행권 및 비밀 문서 등의 제조시 유용한 엠보싱 처리된 굽힘-방지성의 적층된 다층 필름 기재의 제조방법에 관한 것으로서, 이 방법은,
(i) 내면 및 외면을 가지고, 밀도가 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌을 50중량% 이상 포함하며, 종방향(MD) 으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도까지 횡방향(TD)으로 배향되는 배향된 고밀도 폴리에틸렌 층의 양면상에 공중합체 폴리프로필렌 외피를 제공하는 단계;
(ii) 상기 층의 한면상에 구비된 상기 공중합체 프로필렌 외피에 접착 증진 전처리제를 코팅함으로써 전처리된 표면을 가진 제 1 전처리층(a)을 제공하는 단계;
(iii) 단계 i) 및 ii)를 반복함으로써 전처리된 표면을 가진 제 2 전처리층(b)을 제공하는 단계;
(iv) 상기 전처리층중 하나의 전처리면상에 별개의 보안 장치를 제공하는 단계;
(v)상기 전처리층 사이에 배향성 적층 접착제 수지를 제공한 후 상기 전처리 층을 함께 적층시키면서 상기 적층 접착제 수지를 배향시킴으로써 거의 투명한 적층물을 제공하는 단계; 및
(vi) 상기 보안 장치와 일치되도록 상기 거의 투명한 적층체의 한면 이상을 불투명 잉크로 그라비에 인쇄함으로써 상기 보안 장치와 일치하는 투명한 창을 제공하여 상기 필름 기재의 한면 이상, 바람직하게는 한면으로부터 상기 장치를 볼 수 있도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 은행권 및 다른 비밀 문서의 제조시 유용한 다층 필름 기재의 제조시, 2개 이상의 기재층은 밀도가 0.94 이상, 바람직하게는 0.945 이상인 고밀도의 폴리에틸렌(HDPE)을 다량 포함한다. 이들 필름층은 주성분이 단일종의 HDPE 수지, HDPE 수지의 혼합물, 소량의 또다른 중합체 물질(예, 저밀도 폴리에틸렌, 선형의 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 알콜(EVOH) 공중합체, 에틸렌 폴리프로필렌(EP) 공중합체 또는 에틸렌 프로필렌 부텐-1(EPB) 공중합체) 을 함유한 HDPE의 혼합물일 수 있으나, 본 발명의 실행시에는 단일종의 HDPE 수지 또는 HDPE 수지의 혼합물이 특히 바람직하다. 가공 첨가제, 예를 들어 미정질 왁스 등을 바람직한 HDPE 수지와 병용하면 압출기의 토크가 저하됨으로써 압출기내의 가공성이 향상될 수도 있다. HDPE 수지 혼합물 또는 미정질 왁스를 사용하여 제조한 필름은, 필름이 TD 방향으로 파손되는 경향으로 입증되는 필름의 분할성이 감소하는 것으로 밝혀졌다.
HDPE 중합체 혼합물을 사용하는 경우, 그러한 혼합물은 2 또는 그 이상의 중합체를 포함할 수 있으며, 이들 중합체는 모두 밀도가 0.95 이상인 것이 바람직하다. HDPE 중합체의 혼합물은 용융 지수가 0.6 내지 1.2인 다량의 HDPE와 다른 용융지수를 가진 한종 이상의 중합체를 포함하는 것이 유리하다.
삼종 혼합물도 또한 바람직할 수도 있다. 적합한 삼종 혼합물은 통상적으로, 밀도가 0.96 이상이고 용융지수가 0.5 내지 2.0 이상인 HDPE 50 내지 98중량%, 바람직하게는 84 내지 96중량%; 밀도가 0.94 이상이고 용융 지수가 0.1 내지 0.5인 HDPE 1 내지 25중량%, 바람직하게는 3 내지 8중량%; 및 밀도가 0.96 이상이고 용융 지수가 2 내지 8인 HDPE 1 내지 25중량%, 바람직하게는 3 내지 8중량%를 포함한다. 부수 성분인 제 2 및 제 3 HDPE 중합체는 거의 동량으로 존재하는 것이 바람직하다.
본 발명의 필름 기재는, 밀도가 0.94 이상인 50중량% 이상의 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제 1 층(a); 및 역시 밀도가 0.94 이상인 50중량% 이상의 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제 2 층(b)을 포함하며, 이때 상기 제 1 층은 제 1 방향에 거의 수직인 방향, 예를 들어 종방향(MD)으로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도로 적어도 제 1 방향, 예를 들어 횡방향(TD)으로 배향되고, 상기 제 2 층은 또한 제 1 방향에 거의 수직인 방향, 예를 들어 MD로의 배향도보다 3배 이상 큰 정도로 적어도 제 1 방향, 예를 들어 TD로 배향되며, 제 2 층은, 제 2 층의 제 1 배향 방향이 제 1 층의 제 1 배향 방향에 거의 평행(또는 정렬)이 되도록 필름 기재에 적층된다. 비-평형 이축 배향된 HDPE 필름의 제조 방법은 미국 특허 제 4,870,122호에 개시되어 있다.
예측할 수 있듯이, 본원에 기재된 종류의 다층 필름에 우수한 인열-저항을 제공하는데 있어서, 제 1 및 제 2 HDPE 필름층을 반드시 단일 축으로만 배향시킬 필요가 있는 것은 아닌데, 이는 주요 배향방향이 서로에 대해 거의 평행이 되도록 적층된 비-평형 이축 배향된 HDPE 필름이 우수한 인열 저항을 가질 수 있음이 밝혀졌다. 이때, 이뜰 필름층들 사이에는 배향성 적층 수지, 예를 들어 LLDPE를 배치하여 배향시키되, 배향된 수지의 주요 배향방향이 제 1 및 제 2 HDPE 필름층의 주요 배향방향에 거의 직각이 되도록 배향시킨 것이다.
적정 배향도에 의해 원하는 물리적 특성이 제공되는 만큼, HDPE 필름층의 배향도는 본 발명의 중요한 특징이 된다. 밀도가 0.957 또는 그 이상인 고밀도의 HDPE 수지는 성형 압출방식을 통해 얇은 필름으로 직접 제조될 수 있긴 하나, 휨, 균일성 및 편평성의 문제점이 존재한다. 따라서, 최선의 특성 균형을 이룬 0.02 내지 0.04mm(0.8 내지 1.5밀)의 얇은 HDPE 필름은, 0.3 내지 0.5mm(12 내지 20밀)의 성형 게이지를 가진 필름을 연신, 즉 배향을 통해 원하는 게이지로 감소시켜 제조한 비평형적 이축 배향 필름을 이용하여 제조한다.
상기 필름은 통상적인 방식을 통해 제조 및 배향된다. 이 필름은 그 배향온도로 가열한 후, 먼저 2개의 닙 롤 세트사이에서 MD 방향으로 배향시킨 다음, 원하는 인장비와 동일한 정도로 상기 배향시보다 빠른 속도로 회전시킨다. 이어서 필름을 가열하고, 텐터 틀에서 횡방향으로 연신시킴으로써 TD 배향시킨다. 통상적으로 MD 배향은 60℃ 내지 120℃에서 수행하고, TD 배향은 110℃ 내지 145℃에서 수행한다.
제 1 필름 방향으로의 배향도는 상기 제 1 방향에 거의 직각인 방향으로의 배향도보다 3배 이상 큰 것이 바람직하나, 각 HDPE 필름 층은 종방향(MD)으로 1.1 내지 2.0배까지, 그리고 횡방향으로는 6 내지 12배까지 배향되는 것이 특히 바람직하다. HDPE 필름층은, 1.25배의 MD 배향하에서의 140 fpm의 선속도에 상응하는 110 fpm 이하의 성형기 속도에서 탁월한 질을 가지도록 제조될 수 있다.
이러한 비-평형적 배향에 의하면, 구조물의 HDPE 성분에 흥미로운 효과가 제공된다. 그 효과는 가시적 물결 및 줄무늬 외관으로서, 물결은 횡-배향 방향에 평행하다. 낮은 확대도 하에서는, 평방 센티미터 단위의 각 HDPE 필름에 있어서 통상적으로 배향 방향에 평행한 5 내지 30개의 불연속적 물결 및 줄무늬가 나타난다. 이 효과에 의하면, 약간의 반투명 외관을 가진 필름이 제공되는데, 이러한 외관은 먼거리의 물체가 필름을 통해 약간 희미하게 보이는 경향을 지닌다. 본 발명의 실행시 유용한 것으로 간주되는 고밀도의 폴리에틸렌으로는 미국 특허 제 4,870,122호에 개시된 것들이 있다.
본 발명의 종이류 제품에 요구되는 원하는 표면 특성을 이루려면, 임의의 공지된 방법을 통해, 예를 들면 배향이전에 코팅 또는 공동 압출하거나 또는 한방향 또는 양방향으로의 배향 작업이후에 HDPE를 코팅함으로써 다층 HDPE 기재 물질에 하나 또는 그 이상의 외피층을 도포할 수 있다. 외피층에는 폴리올레핀 필름, 특히 폴리에틸렌 필름과 함께 이러한 목적으로 사용되는 임의의 통상적인 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 압착 직전의 표면을 제공하려면, 중합체 수지를 필요에 따라 충전제, 섬유, 안료 등과 혼합할 수 있다. 또한, 미국 특허 제 4,377,616호, 제 4,632,869호, 제 4,758,462호 및 기타 특허에 개시된 것들과 같은 공극 보유 필름을 다층의 HDPE 기재에 적층시키면 본 발명의 필름에 상기 구조의 특성을 부여할 수 있다.
상기 개시된 HDPE-함유 층(a) 및 (b)은 그 한면 이상, 바람직하게는 그 내면 및 외면 모두에 공중합체 폴리프로필렌 외피, 예를 들면 에틸렌-프로필렌-부텐-1 삼중합체를 부가로 포함할 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 외피 자체는 또한 층(a)과 층(b)을 적층시키는데 사용되는 접착제 수지중의 성분과 유사한 성분을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 특히 바람직한 구체예에서, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 10 내지 20중량%의 외피를 구성할 수 있으며, 나머지는 공중합체 폴리프로필렌이 구성한다.
공중합체 폴리프로필렌 외피((a) 및 (b)의 내면)와 적층 접착제 수지사이에는, 적층된 표면간에 보다 큰 접착력을 제공하는 적당한 접착-증진 전처리제, 예를 들어 폴리에틸렌이미드, 에폭시, 폴리우레탄, 및 아크릴로 구성된 군중에서 선택된 중합체를 구비시킬 수 있다. 전처리제 조성물은 미국 특허 제 4,447,494호 및 제 4,681,803호에 개시되어 있다.
또한, 기재에는 적층 이전 또는 이후에 엠보싱 가공, 착염, 인쇄, 텍스쳐 가공 또는 다른 방식의 처리를 할 수 있을 것으로 기대되며; 이러한 처리는, 예를 들어 은행권의 특성, 즉 이의 중요성 또는 가치를 시각적 및/또는 감촉을 통해 확인할 수 있도록 적층된 층들의 내면 또는 외면상에서 이루어진다.
본 발명을 수행하는데 사용될 수 있는 적층 기술은 당업계에 공지되어 있으며, 그 예로는, 예를 들어 적층 접착제, 바람직하게는 투명 제제를 이용한 접착제-결합 또는 시멘트-결합법; 용매를 서로 결합시킬 표면상에 분사하는 용매-결합법; 열가소성 시트를 고온 롤링 또는 압착 작업으로 처리하는 열-결합법; 한층을 다른 제 2 층상에 성형한 후 제 2 층이 기재를 형성하는 성형-적층법; 또는 당업계에 공지된 압연 작업과 같은 압출 또는 인장-적층법이 있다.
기재내에 별개의 보안장치, 예를 들어 광학적-가변성 장치(OVDs)를 구비시킬 경우, 이들은 기재에 고정된 낭으로 밀폐시킬 수 있다. 반면, 광학적 가변성 장치는 자체적으로 적층된 기재의 한(또는 양)층에 또는 층들 사이에 삽입시킬 수 있으나, 층들 사이에 형성된 명백히 한정된 낭내에 물리적으로 구분된 장치를 삽입시킬 필요가 있는 것은 아니다.
본 발명에서는 광학적 가변성 장치(OVDs), 자기 장치, 전자 장치, 및 희귀토 원소-함유 장치로 구성된 군중에서 선택된 것과 같은 임의의 적당한 보안 장치를 사용할 수 있으며, 이중에서도 OVDs가 특히 바람직하다.
본 명세서에 사용된 용어 광학적-가변성이란, 가역적, 예상적 및 재연적 방식으로 외관을 용이하게 변화시킬 수 있는 임의의 장치를 칭하는데 사용된다. 그러한 장치의 외관은, 예를 들면 체열 또는 손으로 압력을 가하거나, 관측각, 및 관측이 이루어지는 조명 조건을 변경시킴으로써 변경될 수 있다. 본 발명에 의해 예상되는 장치의 종류로는, 회절 격자, 액정, 중첩된 굴절성 렌즈형의 투명한 그리드(예, 프레스넬 렌즈)의 존재 또는 부재하의 교차 격자를 통해 생성된 물결 패턴, 이격된 부분-반사성, 및 부분 투명성 코팅을 생성시키는 가변적 간섭 패턴, 이-굴절성 또는 편광층 또는 영역-평판의 존재하에 또는 이의 부재하에 교차-격자를 통해 생성된 이와 유사한 무늬가 있다.
통상적으로, 이러한 특성을 가진 광학적-활성 장치는 비숙련자들에게 공지되어 있긴 하나, 사진 및 인쇄 기술을 통해 재연하기는 아직 상당히 어렵다. 또한, 본 발명에 기재된 바와 같이 재연적 방식으로 그러한 장치중 임의의 것을 제조하여 플라스틱 적층물내에 그러한 장치를 삽입시키는 것은, 상당수 위조범의 능력을 능가하는 것일 것이다. 은행권과 같은 가요성 종이류 제품을 모색하는 경우, 광학적 가변성 장치 자체는 물론 시트형이고, 가요성이면서 얇아야 바람직하고; 또한 그러한 장치는, 결합을 용이하게 하고 시간이 지남에 따라 발생하는 반응성 변화를 경감시키기 위해 적층물에 사용되는 플라스틱 재료와 혼화성을 지니는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 광학적 가변성 장치의 한 바람직한 형태는 회절 패턴으로 엠보싱 가공된 금속처리된 열가소성 필름으로 구성된 반사성 회절 격자형일 수 있다. 의도적인 불법 복제용의 엠보싱 가공 패턴에 접근하는 것을 방지하려면, 본 발명에 따라 금속층과 용해도 특성이 유사한 금속 처리 필름의 각 면상에 열 가소성 물질 층을 사용함으로써 차별적 에칭에 의한 분리가 보다 어렵도록 하는 것이 바람직하다. 또다른 바람직한 장치는, 얇은 필름의 각 면상에 세선 또는 돗트 패턴을 사진술로 재연시킴에 따라 형성되는 물결 무늬이다. 도트와 선의 공간은, 인쇄 기술을 통해 재연되기에는 너무 가늘게 되기가 쉬우며, 물결 무늬는 보다 큰 단위로 나타날 수 있다. 독특한 회절 및 물결 무늬는 종종 은행권에 사용하기 바람직하며, 컴퓨터 및 광-저하법을 통해 이들을 형성시키는 기술이 유용하다.
저-액면 금액의 은행권의 제조시에는, 단지 은행권에 투명한 창만을 구비시킴으로써 위조에 대해 적당한 수준의 보안 기능을 제공할 수 있다. 상기 지시된 바와 같이, 그러한 창은, 스캐너 또는 칼라 복사기에 의해 은행권이 복사될 수 없도록 해준다. 또한, 은행권을 이면 인쇄하는 방법을 비롯하여 다른 보안 특성을 은행권내 또는 그 위에 삽입시킴으로써 보안 장치 및 인쇄물을 보호할 수도 있다. 본 발명의 것과 유사하되 교차-배향된 필름은 66℃(150℉) 이상의 온도에서 굽어지기 쉬울 수 있다. 그러한 교차-배향된 필름은, 제 2 층의 제 1 (기본) 방향이 제 1 층의 제 1 (기본) 방향에 거의 수직이 되도록 제 2 층을 필름 기재에 적층시킨 점을 제외하고는 본 발명의 것과 유사하다. 그러한 굽힘은 고온하에서 각 층의 종방향 및 횡방향으로의 수축 차이로 인한 것일 수 있다. 층의 코팅 또는 외피가 층의 HDPE 성분과 다른 수축 계수를 가지는 경우에는 부가의 굽힘 감수성이 유발될 수 있다. 그러한 불균형적인 수축 및 이에 수반되는 굽힘은, 제 1 층의 거울상으로서 제공되는 제 1 층과 동일한 제 2 층을 제 1 층에 적층시킴으로써 한층의 전체적인 수축 특성에 균형을 맞춤으로써 방지할 수 있다. 다시말하면, 성층형 필름 구조물의 1/2이 나머지의 거울상이고, 대칭면은 성층형 필름 구조물 단면의 수평 중심선을 따라 존재한다. 이로써 횡단면적으로 대칭을 이루는 성층형의 필름 구조물이 제공된다. 그러한 필름의 예로는, ABA, ABBA, ABCCBA 및 ABCDCBA 구조가 있으며, 이들 각 문자는 필름층, 외피, 코팅 또는 접착 층을 나타낸다. 그러한 횡단면적-대칭의 성층형 필름 구조물은 반드시 병렬-배향된 구조로서, 즉 제 1 층의 기본 배향방향이 제 2 층의 기본 배향 방향과 평행을 이룸으로써 거울상의 필요 조건에 부합된다. 그러한 구조에 의하면, 대향하는 수축력이 상당한 정도로 서로 반작용하는 대칭 구조물이 제공된다. 그러나 그러한 2개의 층이 병렬된 구조물은, 한방향, 즉 2개의 TD 배향 필름을 사용하는 경우에는 TD로 저조한 인열 특성을 가지기 쉬울 수 있다.
층의 주요 배향 방향에 거의 수직인 주요 배향방향으로 배향된 선형의 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 적층 수지를 사용하는 경우에는, 인열 감수성이 저하되는 것으로 입증되었다. 적층 수지는 자체적으로 적층 과정동안, 바람직하게는 수지가 적어도 부분적으로 또는 완전히 고형화된 후, 바람직하게는 종방향으로 어느 정도 배향될 수 있다. 그러한 배향은 1.5 내지 10배, 바람직하게는 4 내지 6배일 수 있으며, 이는 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 즉 75%의 적층 접착제 수지의 총 인장률에 상응한다.
사용된 적층 접착 수지의 분자량이 증가할수록, 예를 들어 고분자량의 LLDEP일수록, 적층 과정에 따른 연신 효과는 향상되며, 결과적으로 종방향 및 횡방향으로 모두 우수한 인열 저항을 가지면서 굴곡 저항을 가진 다층 필름이 제조된다.
특히 바람직한 구체예에서, 압출 적층 접착제 수지 자체는 ABA 구조물로서, 즉 수지는 LLDPE의 중심부(B 층) 및 LDPE의 외피층(A 층)을 갖는다. 적층 수지의 ABA 구조는, A층이 적층 접착제 수지와 배향된 HDPE 층사이에 강한 결합 강도를 제공하는 한편, 적층 과정동안 종방향으로 배향됨에 따라 보다 높은 고분자량의 중심부(B 층)가 횡방향으로 인열 저항을 제공하는 경우에 한해 유리하다. LDPE를 포함하는 적층 접착제 수지는, 비-전처리시에는 300 내지 800g/인치의 결합강도를 제공할 수 있으며, 전처리된 HDPE 층이 존재하는 경우에는 600 내지 1400g/인치의 결합강도를 제공할 수 있다. 그러한 결합강도에 의하면, 박리되기가 매우 어려움에 따라 HDPE 층들 사이에 배치된 임의의 보안 장치를 떼어낼 가능성이 줄어든다. ABA 적층 접착제 수지를 사용하면 유사한 결합 강도가 제공되는 한편, 횡방향으로의 인열 저항(g/밀)은 2 이상의 계수만큼 향상된다.
다음의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는 것이며; 모든 부는 특별한 지시가 없는 한 중량을 기준으로 한 것이다.
실시예 1
이 실시예는, 양호한 접힘-유지 특성을 가진 은행권의 제조시 적당한 본 발명에 따라 제조된 다층 필름 기재의 제조를 입증한 것이다.
HDPE와 공중합체 폴리프로필렌 외피를 양면상에서 공동 압출시켜 제 1 층(a)을 형성시킴으로써 1.15밀의 최종 두께를 가진 다층 배향된 필름 기재를 제조하였다. 사용된 HDPE 수지는 옥시덴탈 케미칼 코오포레이션(미국, 텍사스, 달라스 소재)에서 시판되는 Oxychem M-6211로서, 이것의 밀도는 0.96이고 용융 지수는 1.0이었다. 공중합체 폴리프로필렌 외피층은 90%의 Chisso 7510, 즉 일본의 치소 코오포레이션에서 시판하는 에틸렌-프로필렌-부텐-1 삼중합체; 및 10%의 모빌 LKA-753, 즉 모빌 케미칼 컴패니(미국, 코넥티컷, 노르워크 소재)에서 시판하는 저밀도의 폴리에틸렌으로 구성되었다. HDPE는 생성된 필름층(a)의 90%를 구성하는 한편, 외피층(a)은 10%(각 면당 5% 씩)를 구성하고 있다. 상기 층(a)와 동일한 제 2 필름층(b)도 또한 형성시켰다. 제 1 필름(a) 및 제 2 필름(b)은 이어서 텐터 틀내에서 약 115℃하에 MD로 1.4배 배향시키고, 115∼140℃에서 TD 방향으로 6 내지 12 배, 예를 들면 10배 배향시켰다.
배향된 층(a) 및 (b)의 내면상의 공중합체 외피층은 이어서 폴리에틸렌이민(PEI) 전처리제로 코팅하여 1.15밀의 투명한 OHD 필름을 형성시켰다.
필름(a)상에는 광학적-가변성 장치(OVDs)를 증착시킬 수 있되, 필름으로부터 궁극적으로 제조되는 각 은행권의 동일한 위치에 OVD가 제공되도록 서로로부터 소정의 간격을 두고 증착시킨다.
쉐브론 케미칼 컴패니(미국, 텍사스, 휴스턴 소재)에서 시판하는 적층 접착제 LDPE 수지를 필름(a)과 필름(b) 사이에 구비시킴으로써, 이들 필름(a) 와 (b)를 적층시켰다. 적층 접착제 수지는, 자체의 적층 단계동안 종방향으로 배향됨에 따라, 횡방향(TD)으로의 인열 저항이 부여된다. 통상의 방식을 통해 적층시킨 결과, 최종 두께가 약 3.0밀인 다층 필름 기재가 제공되고, 적층 접착제 수지 자체의 두께는 약 0.7밀로서 제공된다.
생성된 기재는 거의 투명하며, 이것의 물리적 특성은 하기 표에 요약한다.
이어서, 불투명 잉크를 사용하여 기재의 양면을 그라비에 인쇄하였다. 그라비에 인쇄는, 기재내에 삽입된 OVD와 일치하도록 불투명 잉크 또는 코팅을 도포하고, 다시말하면 OVD 가 덮히지 않도록 코팅을 도포함으로써, 상기 장치와 투명한 장치가 일치되어, OVD가 인쇄된 기재의 양면을 통해 보일수 있도록 하였다. 그라비에 인쇄된 기재는 두께가 3.75밀이며, 인쇄후 롤상에 감을 수 있거나, 또는 약 30인치 x 30인치의 인쇄 직전의 시트를 제공할 수 있는 규격으로 시트성형 및 절단한 후 5000 시트의 단위로 포장한다. 상기 제품은 양호한 접힘-유지, 양방향으로의 인열 저항, 인쇄-고착성을 보이며, 양호한 해상도를 제공하는 한편, 종이 은행권 기재보다는 인쇄동안 소요되는 잉크의 양이 적다. 또한, 상기 제품은 높은 저장 온도(24시간동안 180℉)에서 잘 굽어지지 않는다. 따라서 상기 제품의 특성으로 인해, 상기 제품은 인쇄에 사용된 종래 종이 기재의 바람직한 대체물로서 사용할 수 있다.
상기 제품은, 필름(a)과 필름(b)의 층사이의 높은 결합 강도로 인해 잘 벗겨지지 않으므로, 위조 목적으로 OVD를 분리시키기가 상당히 어렵다.
실시예 2
사용된 적층 접착제 수지가 LLDPE 적층 등급의 접착제 수지, 즉 다우 케미칼 컴패니(미국, 미시간, 미들랜드 소재)에서 시판하는 Dowlex 3010인 점을 제외하고는 실시예 1을 반복하였다. 생성된 기재의 특성은 하기 표에 제시한다. 실시예 2에서 접착제 수지로서 보다 고분자량의 LLDPE를 사용한 결과, TD 인열 강도가 향상되었다.
실시예 3
사용된 적층 접착제 수지가 ABA 구조를 가지고, A가 LDPE로서 전체 적층 수지의 20%(각 면당 10%씩)를 구성하며, B는 LLDPE로서 전체 적층 수지의 80%를 구성하는 점을 제외하고는 실시예 1을 반복하였다. 제조된 기재의 특성은 하기 표 1에 제시한다. 층(a)과 층(b)사이에 ABA 적층 접착제 수지를 사용하면 필름(a) 과 필름(b)의 층들 사이에 높은 결합강도가 제공되는데, 이는 서로 적층된 적층 접착제 수지와 공중합체 외피에 모두 LDPE 성분이 존재함에 따른 것으로 추측된다. 또한, 보다 용이하게 배향될 수 있는 고분자량의 LLDPE가 적층 접착제 수지의 중심부중에 존재하는 경우에는, ABA 적층 접착제 수지가 종방향으로 배향됨에 따라 우수한 TD 인열 강도가 제공된다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
장력(psi x 103) MD 6 6 6
MD 16 20 20
모둘러스 MD 365 380 380
강성도(g) MD 17 20 20
TD 21 24 24
인열 강도(g/밀) MD 89 63 80
TD 4 5 20

Claims (20)

  1. 서로 동일하거나 다를 수 있는 제 1 층(a) 및 제 2 층(b)을 포함하고;
    이들 각 층은 밀도가 0.94 이상인 고밀도의 폴리에틸렌(HDPE)을 50중량% 이상 포함하고, 제 1 방향에 거의 직각인 제 2 방향으로의 배향도보다 3 배 이상 큰 정도까지 적어도 제 1 방향으로 배향되며;
    층(b)는, 상기 층(b)의 제 1 배향방향이 층(a)의 제 1 배향방향과 거의 정렬되도록 층(a)에 적층되는 적층된 다층 필름 기재.
  2. 제 1 항에 있어서, 층(a) 및 층(b)가 모두 그 한면 이상에 프로필렌 공중합체 외피를 부가로 포함하는 필름 기재.
  3. 제 2 항에 있어서, 층(a) 및 층(b)가 모두 그 내면 및 외면상 모두에 프로필렌 공중합체를 부가로 포함하는 필름 기재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한항에 있어서, 프로필렌 공중합체 외피가 10 내지 20중량%의 LDPE를 포함하는 필름 기재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 열 적층법을 통해 층(b)가 층(a)에 적층된 필름 기재.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 다층 필름 기재가 층(a)와 층(b)의 내면 사이에 적층 접착제 수지(c)를 부가로 포함하는 필름 기재.
  7. 제 6 항에 있어서, 적층 접착제 수지가 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및/또는 선형의 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하는 필름 기재.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 층(a) 및 층(b)의 내면상의 프로필렌 공중합체 외피와 적층 접착제 수지사이에 전처리제가 구비된 필름 기재.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한항에 있어서, 층(c)가 LLDPE의 중심층(B)와 LDPE의 층(A)을 포함하는 ABA 구조를 가지는 필름 기재.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항중 어느 한항에 있어서, 적층 접착제 수지가 종방향으로 배향된 배향성 성분을 포함함에 따라, 상기 수지가 상기 제 1 층과 제 2 층에 거의 수직으로 배향되는 필름 기재.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한항에 있어서, 제 1 방향이 횡방향(TD)이고 제 2 방향은 종방향(MD)인 필름 기재.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한항에 있어서, 층(a) 과 층(b) 사이에 보안 장치(d) 를 부가로 포함하는 필름 기재.
  13. 제 12 항에 있어서, 층(a)와 층(b)의 내면상의 전처리 코팅사이에 상기 (d)가 구비된 필름 기재.
  14. 제 13 항에 있어서, (d)가 광학적 가변성 장치(OVD), 자기 장치, 전자 장치, 또는 희귀토 원소-함유 장치중 하나이상을 포함하는 필름 기재.
  15. 제 14 항에 있어서, (d)가 회절 격자, 액정, 중첩된 굴절성의 렌즈형 및 투명한 그리드의 존재 또는 부재하의 교차-격자를 통해 생성된 물결 패턴, 이격된 부분-반사성이면서 부분적으로 투명한 코팅을 생성시키는 가변적 간섭 패턴, 이-굴절성 또는 편광성 층 또는 영역-판중 하나이상을 포함하는 OVD를 포함하는 필름 기재.
  16. 제 15 항에 있어서, OVD가 회절 패턴으로 엠보싱 가공된 금속처리의 열가소성 필름을 포함하는 반사성 회절 격자를 포함하는 필름 기재.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한항에 있어서, 하나이상의 외면이 불투명 코팅으로 외부 코팅된 필름 기재.
  18. 제 17 항에 있어서, 필름 기재를 통과하는 투명한 창을 부가로 포함하는 필름 기재.
  19. 제 18 항에 있어서, 창이 OVD와 일치하는 위치에 존재함에 따라 OVD가 상기 기재의 한면을 통해 보일 수 있는 필름 기재.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한항에 있어서, 은행권과 같은 보증 토큰형태인 필름 기재.
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