KR20000010844A - 금속화된 다층 포장필름 - Google Patents

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데니스 피. 산티니
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Abstract

본 발명은 폴리머 코어층보다 더 낮은 융점을 갖는 폴리머 표피층의 적어도 하나의 표면상에 폴리머 코어층, 예를들어 폴리프로필렌 호모폴리머(OPP)를 갖는 필름 기질을 포함하며, 상기한 표피층의 노출된 표면은 코팅하기 전에 다른 물질에 대한 그의 부착성을 더 증가시키기 위하여 처리, 예를들어 화염 처리 또는 코로나 방전 처리되며, 상기 필름 기질은 상기한 바와 같이 폴리머 표피층의 처리된 표면상에 금속 침착물, 예를들어 알루미늄, 및 이 금속 침착물의 표면상에 적어도 하나의 알파, 베타-에틸렌성 불포화 카복실산, 예를들어 아크릴산 또는 메타크릴산 10 내지 35 wt% 와 에틸렌, 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴 또는 이들의 혼합물 65 내지 90 wt% 와의 코폴리머를 포함하는 폴리머성 저온 밀봉성 코팅(LTSC)을 함유하는 금속화된 다층필름에 관한 것이다.

Description

금속화된 다층 포장필름
미합중국 특허 제 4,345,005 호에는 폴리프로필렌 호모폴리머 코어층(core layer) 및 프로필렌-에틸렌 코폴리머 외부층(outer layer)을 갖는 필름 기질을 공압출(coextruding)시키고, 필름을 이축 연신시키고, 외부층을 코로나 방전 처리함으로써 제조된 것으로 금속화된 코팅에 대해 증진된 부착성을 갖는 연신된 폴리프로필렌 필름이 기술되어 있다.
미합중국 특허 제 4,692,380 호에는 코어층으로서 지방산 아미드 슬립제(slip agent)를 함유하는 폴리프로필렌 호모폴리머를 폴리프로필렌 코어층의 하나의 표면상에서 박층을 형성하는 프로필렌-에틸렌 코폴리머를 공압출시키고, 프로필렌-에틸렌 층을 코로나 방전 처리하고, 코로나-방전 처리된 표면을 금속화시킴으로써 제조된 것으로, 금속화된 이축연신 폴리프로필렌 필름이 기술되어 있다.
미합중국 특허 제 5,126,198 호에는 폴리프로필렌 기본층(base layer), 및 에틸렌/비닐아세테이트 코폴리머 및 에틸렌/아크릴산 코폴리머의 혼합물을 함유하는 적어도 하나의 추가의 층을 포함하는 가열-적층가능한 다층필름이 기술되어 있다.
포장에 이용하기에 적합한 금속화된 다층필름은 코어층의 폴리머보다 더 낮은 융점을 갖는 폴리머의 표피층(skin layer)의 적어도 하나의 표면상에 횡단면으로 폴리머 코어층을 갖는 필름 기질을 포함하도록 제공되는데, 여기에서 이러한 표피층의 노출된 표면은 코팅전에 처리, 예를들어 화염처리 또는 코로나 방전 처리하여 다른 물질에 대한 그의 접착력을 증진시키며, 이러한 필름 기질은 상기한 바와 같은 처리된 표피층 표면상에 침착된 금속층, 예를들면 알루미늄의 층, 및 금속층의 노출된 표면상에 직접, 즉 프라이머(primer)를 사용하지 않고 침착된 알파, 베타-에틸렌성 불포화 카복실산 10 내지 35 wt% 와 에틸렌, 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴 또는 이들의 혼합물 65 내지 90 wt% 의 코폴리머를 포함하는 저온 밀봉성 코팅(low temperature sealable coating; LTSC)을 함유한다.
본 발명의 필름은 우수한 금속 접착성 및 높은 밀봉 강도를 갖는 밀봉성 코팅에 의한 손상으로 부터 금속층을 보호하여야하는 포장에 이용하기에 적합한 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 식품 또는 비식품의 포장 또는 이러한 제품을 수용하도록 고안된 가방(bag), 상자(carton) 또는 파우치(pouch)-형 용기의 구성에 이용되는 금속화된 다층 포장필름에 관한 것이다.
본 발명의 필름의 코어층의 폴리머는 필름에서 필요하고 바람직한 것으로 생각되는 기계적 특성을 가지고 있다. 대부분의 경우에, 이러한 폴리머는 예를들어 125℃ 이상 및 예를들어 190℃ 이하의 융점과 비교적 높은 결정도를 갖는 폴리올레핀이다. 코어층을 구성하는 특히 바람직한 폴리올레핀은 예를들어 93 내지 99% 가 이소택틱(isotactic)이며, 70 내지 80% 의 결정성 및 예를들어 145℃ 또는 그 이상, 예를들어 167℃ 이하의 융점을 갖는 이소택틱 폴리프로필렌 호모폴리머이다.
본 발명의 필름의 코어층에 적합한 또 다른 바람직한 폴리머는 예를들어 0.952 내지 0.962g/㏄ 의 밀도, 예를들어 130E 내지 148℃ 의 융점 및 상당한 정도의 결정도를 갖는 실질적으로 선형인 폴리머인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이다.
후술하는 바와 같은 단축 또는 이축 연신에 적용한 후에 불투명한 필름을 제조하고자 하는 경우에는, 필름을 공압출 및 연신시키기 전에 코어층 폴리머내에 임의로 미립구(microsphere)를 분산시킬 수 있다. 이러한 미립구는 코어층 폴리머보다 더 고융점을 가지며 이들과 불혼화성인 물질로 구성되며, 예를들어 미합중국 특허 제 4,377,616 호 및 4,632,869 호에 기술된 것일 수 있다. 미립구는 폴리머, 예를들어 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르, 나일론, 아크릴 수지 또는 폴리스티렌, 또는 유리, 금속 또는 세라믹과 같은 무기 물질로 구성될 수 있다. 미립구에 바람직한 물질은 PBT 이다. 미립구의 입자 크기는 예를들어 0.1 내지 10 미크론, 바람직하게는 0.75 내지 2 미크론일 수 있다. 미립구는 코어층의 총중량을 기준으로 하여 20 wt% 이하, 바람직하게는 6 내지 12 wt% 의 양으로 코어층내에 존재할 수 있다. 미립구-함유 코어층의 구조적 인테그리티(integrity)를 유지하기 위하여는 미립구-함유 코어층 폴리머의 한면 또는 양면상에 미립구가 존재하지 않는 코어층 폴리머의 박층을 공압출시킬 수 있다. 이 경우에는, 미립구-함유 폴리머층과 미립구-비함유 폴리머층 모두가 코어층 보다 다른 물질에 대해 더 큰 접착성을 갖는 인접 표피층의 각 면상의 필름의 전체 코어층인 것으로 간주될 수 있다. 이러한 폴리머 기질이 단축 또는 이축 연신될 때, 각각의 미립구 주위에 공동(cavity)이 형성되어 연신필름은 불투명한 외관을 갖게 된다.
코어층의 한 표면 또는 양 표면에 인접한 표피층의 폴리머는 바람직하게는 코어층의 폴리머 보다 저융점, 예를들면 적어도 5℃ 내지 50℃ 까지 더 낮은 융점을 갖는 폴리올레핀과 같은 압출가능한 탄화수소 폴리머이다. 적합한 폴리머에는 이소택틱 폴리프로필렌 호모폴리머, 프로필렌과 소량, 예를들면 1 내지 10 wt% 의 하나 또는 그 이상의 상이한 1-올레핀, 예를들어 에틸렌 또는 더 고급인, 예를들어 탄소수 4 내지 8 의 올레핀과의 이소택틱 코폴리머가 포함된다. 특히 적합한 것은 프로필렌, 예를들어 코폴리머의 1 내지 5 wt% 의 양의 에틸렌 및 임의로, 예를들어 코폴리머의 0.5 내지 5 wt% 의 양의 부틸렌으로 구성된 모노머들의 이소택틱 코폴리머이다. 코어층 폴리머가 이소택틱 폴리프로필렌 호모폴리머인 경우에 필름 기질의 표피층에 사용될 수 있는 그밖의 다른 폴리머는 예를들어 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)이다. 코어층 폴리머가 HDPE 인 경우에, 코어층에 인접한 표피층의 폴리머는, HDPE 그 자체를 제외하고는 전술한 바와 같은 폴리머일 수 있으며, 단 이 폴리머는 코어층을 구성하는 HDPE 보다 더 낮은 융점을 가져야 한다. 표피층의 폴리머들은 동일하거나 상이할 수 있다.
필름은 일반적으로 이들 층의 폴리머들을 공압출시킴으로써 제조된다. 통상적인 압출기술을 이용하여 기본 필름 기질을 이와 같이 압출시킨 후에는 필름을 가열하고 세로방향, 즉 기계방향으로, 및 임의로 가로방향으로 분자적으로 연신시킨다. 필름의 강도(stiffness) 및 인장강도(tensile strength) 특성을 상당히 개선시키는 이러한 단축 또는 이축 연신은 통상적인 기술을 이용하여 필름을 100 내지 200℃ 의 인출온도(drawing temperature)에서, 예를들어 기계방향으로 3 내지 8 회, 및 임의로 가로방향으로 5 내지 12 회 연속해서 신장시킴으로써 이루어진다. 대부분의 경우에, 폴리프로필렌 호모폴리머의 코어층을 갖는 공압출된 필름은 이축연신되는 반면에, LDPE 의 코어층을 갖는 필름은 단축으로, 측 기계방향으로만 연신된다.
몇가지 목적을 위해서는 코어 및 하나 또는 두개의 인접한 표피층을 포함하는 폴리머 기질을 공압출 및 연신방법 보다는 주형 필름 또는 냉각롤 압출방법에 의해 제조하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우에, 최종적인 폴리머 기질은 필수적으로 연신되지 않으며, 최종적인 금속화된 필름은 일반적으로 공압출 및 연신방법에 의해 제조한 기질을 포함하는 필름보다 훨씬 덜 딱딱하다.
필름 기질의 표면에 금속 프라이머 또는 폴리머 필름-형성 코팅을 적용하기 전에, 금속 코팅을 하고자하는 표면, 및 임의로 반대표면은 코팅이 필름 기질에 강력하게 접착될 수 있도록 처리함으로써 코팅이 벗어지거나 필름으로 부터 벗겨질 수 있을 가능성을 배제시킨다. 이러한 처리는 공지의 선행기술, 예를들어 필름 염소화, 즉 가스상 염소에 대한 필름의 노출, 크롬산과 같은 산화제에 의한 처리, 열풍 또는 스팀 처리, 화염 처리, 코로나 방전 처리 등을 적용함으로써 이루어질 수 있다. 본 발명의 필름의 제조시에는 표면의 화염 또는 코로나 방전 처리가 대표적인 것이다.
필름 기질의 처리된 표면에 대한 금속층의 적용은 일반적으로 통상적인 진공침착방법에 의해 이루어질 수 있지만, 전기도금 또는 스퍼터링(sputtering)과 같이 본 기술분야에서 공지되어 있는 다른 방법이 사용될 수도 있다. 이러한 목적으로 사용되는 금속으로는 알루미늄이 바람직하지만, 금, 아연, 구리, 은 및 본 기술분야에서 공지되어 있는 그밖의 금속과 같이 유사하게 침착될 수 있는 그밖의 다른 금속도 특정 목적을 위해 사용될 수 있다.
저온 밀봉성 코팅(LTSC)에서 불포화 카복실산은 예를들어 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 크로톤산, 이타콘산, 시트라콘산 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 일반적으로, 코폴리머는 에틸렌 65 내지 90 wt%, 더욱 일반적으로는 75 내지 85 wt% 및 아크릴산(EAA 코폴리머) 또는 메타크릴산(EMA 코폴리머) 10 내지 35 wt%, 일반적으로 15 내지 25 wt% 의 코폴리머이다. 코폴리머는 예를들어 2,000 내지 50,000, 바람직하게는 4,000 내지 10,000 의 수평균분자량(Mn)을 가질 수 있다.
금속화된 표면에 적용되는 저온 밀봉성 코팅에서 카복실산 코폴리머는 주로 암모니아성 수용액중의 코폴리머의 암모늄염의 용액 또는 미세분산액으로서 수득된다. 코폴리머가 건조된 경우에는, 암모니아를 방출시키고 이온화된 수-민감성 카복실레이트 그룹을 주로 비이온화되고 수민감성이 덜한 유리 카복실 그룹으로 전환시킨다. 여기에서는 에틸렌 코폴리머의 용액 또는 분산액에 주기율표의 Ia, IIa 또는 IIb 족의 적어도 하나의 금속의 이온, 바람직하게는 나트륨, 칼륨, 리튬, 칼슘 또는 아연 이온, 가장 바람직하게는 나트륨 이온을 예를들어 그들의 하이드록사이드의 형태로 일정량 첨가할 수 있다. 이러한 금속 이온의 양은 예를들어 코폴리머내의 총 카복실레이트 그룹의 2 내지 80%, 바람직하게는 10 내지 50% 를 중화시키기에 충분한 범위일 수 있다. 이러한 금속 이온의 존재는 대부분의 경우에 낮은 최소 밀봉온도(MST)와 같은 다른 특성을 허용할 수 없을 정도로 손상시키지 않으면서 마찰계수(COF), 가열점착도(hot tack) 및 블로킹(blocking)과 같은 특정한 특성에 있어서의 개선을 가져오는 것으로 밝혀졌다.
금속화된 표면에 적용된 밀봉성 코팅에서 코폴리머가 에틸렌 80 wt% 와 아크릴산 20 wt% 의 EAA 코폴리머이고, 중화성 금속이온이 나트륨하이드록사이드로서 첨가된 나트륨 이온인 경우에, 중화된 카복실레이트 그룹의 전술한 백분율에 상응하는 첨가된 나트륨하이드록사이드의 양은 예를들어 0.33 내지 8.8 phr, 바람직하게는 1.1 내지 5.5 phr(여기에서 "phr" 은 총 수지 100 부당 중량부를 나타내는 것이다)일 수 있으며, 이것은 다른 수지가 존재하지 않는 경우에는 EAA 코폴리머와 동일하다. 코팅중에 존재하는 여러가지 첨가제의 phr 을 결정하고자는 목적을 위해서는, 에틸렌 코폴리머의 카복실레이트 그룹 모두를 그들의 유리 카복실(-COOH) 형태인 것으로 추정한다.
카복실산-함유 기본 코폴리머 이외에, 금속화된 표면에 적용된 밀봉성 코팅은 또한 안티-블로킹제(anti-blocking agent)로서 분산된 왁스, 예를들면 비교적 입자크기가 큰 카르나우바 또는 미세결정성 왁스를 함유할 수도 있다. 사용될 수 있는 그밖의 다른 왁스에는 예를들어 파라핀 왁스, 밀랍, 목랍(japan wax), 몬탄왁스(montan wax) 등과 같은 천연 왁스 및 경화 피마자유, 염소화 탄화수소 왁스, 장쇄 지방산 아미드 등과 같은 합성 왁스가 있다. 왁스는 코팅중에 예를들어 2 내지 12 phr, 바람직하게는 3 내지 5 phr 의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 코팅에 왁스가 혼입되는 경우에 왁스는 안티-블로킹 물질로서 작용하는 외에, 그에 의해 코팅된 필름의 "냉-슬립(cold-slip)" 특성, 즉 필름이 실온에서 표면을 가로질러서 충분히 활주하도록 하는 능력을 개선시키는 작용도 한다.
필름의 금속화된 표면에 적용된 밀봉성 코팅은 또한 실온에서 코팅의 점착성을 더 감소시키고자 하는 목적으로 미립자 물질, 예를들어 무정형 실리카를 함유할 수도 있다. 무정형 실리카는 더 작은 입자들의 응집물이며 예를들어 2 내지 9 미크론, 바람직하게는 3 내지 5 미크론의 평균입자크기를 갖는 입자로 구성되며, 밀봉성 코팅중에 예를들어 0.1 내지 2.0 phr, 바람직하게는 0.2 내지 0.4 phr 의 양으로 존재할 수 있다.
필름의 금속화된 표면에 적용된 밀봉성 코팅에 포함될 수 있는 그밖의 다른 임의의 첨가제에는 예를들어 0 내지 2 phr 의 양으로 존재할 수 있는 탈크와 같은 다른 미립자 물질, 예를들어 0 내지 20 phr 의 양으로 존재할 수 있는 멜라민 포름알데히드 수지와 같은 교차결합제, 및 예를들어 0 내지 6 phr 의 양으로 존재할 수 있는 폴리(옥시에틸렌)소르비탄 모노올리에이트와 같은 정전기 방지제(anti-static agent)가 포함된다. 또한, 항균제가 존재할 수도 있다.
전술한 바와 같은 필름의 금속화된 표면상의 저온 밀봉성 코팅이외에, 폴리머성 필름-형성 코팅이 임의로, 금속화된 표면 반대편의 필름의 표면에 적용될 수 있다. 그러나, 필름 기질의 이러한 반대표면에 이 코팅이 확실히 부착되도록 하기 위해서는, 이러한 표면상의 표피층을 다른 물질에 대한 그의 부착성이 더 증가하도록 처리한 후에, 또는 이러한 처리를 하지 않은 채로 이 표면에 우선 프라이머의 코팅을 적용시킨다. 적합한 프라이머 물질은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 예를들면 티타네이트, 폴리(에틸렌이민), 및 에폭시 수지와 아미노에틸화 비닐 폴리머의 반응생성물이 포함된다. 프라이머는 통상적인 용액 코팅방법에 의해 필름 기질의 처리된 표면에 적용된다. 본 발명에서 특히 효과적인 프라이머는 이민을 0.5 wt% 함유하는 수용액 또는 유기용매, 예를들어 에탄올의 용액으로서 또는 물과 유기용매의 혼합물중의 용액으로서 적용된 폴리(에틸렌이민)이다.
금속화된 표면 반대편의 필름의 프라이머-함유 표면에 적용된 코팅은 금속화된 표면에 적용된 것과 동일한 형태의 밀봉성 코팅일 수 있거나, 본 기술분야에서 공지되어 있는 다른 형태의 폴리머성 필름-형성 코팅일 수 있다. 특히 적합한 코팅은 필름-형성 성분으로서 폴리머("아크릴 터폴리머(acrylic terpolymer)")의 중량을 기준으로 하여 1) 적어도 하나의 C1-C4알킬메타크릴레이트 18 내지 80 wt%, 2) 적어도 하나의 C1-C4알킬아크릴레이트 18 내지 80 wt%, 및 3) 적어도 하나의 알파, 베타-에틸렌성 불포화 카복실산 1 내지 15 wt% 로 이루어진 인터폴리머(interpolymer); 및 열 슬립제(hot slip agent)로서 예를들어 30 내지 60 phr 의 양에 해당하며, 예를들어 10 내지 200 밀리미크론의 입자크기를 갖는 콜로이드성 실리카를 함유하는 코팅이다. 아크릴 터폴리머의 불포화된 산은 필름의 금속화된 표면에 적용된 저온 밀봉성 코팅에서의 코폴리머에 적합한 것으로 이미 언급된 것중의 어떤 것일 수 있으나, 아크릴 및/또는 메타크릴산이 바람직하다. 코폴리머는 코팅 조성물내에서 부분적으로 중화된 수용액으로서, 또는 분산액, 즉 라텍스로서 이용될 수 있다. 필름의 금속화된 표면에 적용된 저온 밀봉성 코팅에서 적합한 것으로 이미 기술된 것과 동일하거나 유사한 성질 및 양의 첨가제, 특히 안티-블로킹제 및 냉슬립제로서 작용하는 카르나우바 왁스와 같은 왁스 및 윤활제로서 작용하는 탈크가 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 이러한 형태의 조성물은 예를들어 미합중국 특허 제 3,753,769 호 및 4,749,616 호에 기술되어 있다.
프라이머와 함께 금속화된 표면 반대편의 필름의 표면에 적용될 수 있는 폴리머 코팅의 또 다른 형태는 비닐리덴 클로라이드 적어도 50 wt%, 바람직하게는 비닐리덴 클로라이드 75 내지 92 wt%, 밀봉성 코팅내의 코폴리머에 대해 적합한 것으로 이미 기술된 것과 같은 알파, 베타-에틸렌성 불포화산 2 내지 6 wt% 및 나머지로 C1-C4알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 또는 아크릴로니트릴로 이루어진 폴리머이다. 이들 코팅내에는 다른 코팅에서 이미 기술한 것과 동일하거나 유사한 첨가제가 또한 존재할 수 있다. 비닐리덴 클로라이드 코폴리머는 부분적으로 중화된 수용액으로서 또는 수성 분산액, 즉 라텍스로서 이용될 수 있다. 이러한 형태의 코팅은 예를들어 미합중국 특허 제 4,944,990 호에 기술되어 있다.
예정된 저온 밀봉성 코팅(LTSC) 조성물을 폴리머 필름의 금속화된 표면에 적용하고, 사용된 경우에 반대표면에 프라이머 및 폴리머 코팅을 적용하는 것은 그라비아(gravure) 코팅, 롤 코팅, 침수(dipping), 분무(spraying) 등과 같은 어떤 적합한 방식에 의해서 이루어질 수 있다. 과량의 수용액은 스퀴즈롤(squeeze roll), 닥터나이프(doctor knives) 등에 의해 제거할 수 있다. 코팅 조성물은 통상적으로, 건조시킨 후에 필름 표면 1000㎠ 당 0.031 내지 0.155 그람의 평활하고 균일하게 분포된 층이 침착되도록 하는 양으로 적용된다. 일반적으로, 적용된 LTSC 의 두께는 기질 폴리머 필름에 목적하는 밀봉성(sealability), 마찰계수(COF) 및 열 슬립 특성을 부여하기에 충분하도록 한다.
필름에 한번 적용된 코팅은 계속해서 열풍, 복사열 또는 그밖의 다른 적합한 수단에 의해 건조시킴으로써, 예를들어 포장필름으로서 적합한 비수용성의 접착성 광택성 코팅 필름 제품을 제공한다.
인쇄된 잉크 패턴은 예를들어 통상적인 용매-기본 잉크 조성물을 사용하여, 필름의 어느 한쪽의 표면상의 코팅에 적용되거나, 또는 금속화된 표면 반대편의 표면에 코팅이 적용되지 않았다면 그러한 코팅되지 않은 표면에 적용될 수 있다. 인쇄된 패턴은 오버락커(overlacquer)로 피복하여 패턴이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 오버락커는 인쇄된 패턴을 포함하는 전체 표면을 피복할 수 있으며, 이 경우에 밀봉은 밀봉의 외부필름을 구성하는 필름의 일부분상의 필름의 반대표면상의 폴리머 표피층 또는 코팅을 연화(softening)시킴으로써만 이루어진다. 그러나, 밀봉이 또한 인쇄된 잉크패턴을 포함하는 표면상의 코팅 또는 폴리머 표피층(이것의 일부분이 밀봉의 내부 필름을 구성한다)의 연화에 의해서 이루어지는 "인투아웃(in to out)" 밀봉이 또한 요구되는 경우에는, 인쇄 및 오버락커 적용은 코팅 또는 폴리머 표피층이 밀봉부위에서 노출되도록 하는 패턴으로 수행된다.
임의로, 인열강도 및 기계화능력과 같은 기계적 특성을 개선시키고, 강도를 증가시키고, 인쇄된 패턴을 보호하고/하거나 금속화된 필름의 용접밀봉(hermetic seals)을 제공하고자 하는 목적을 위해서는 오버락커가 적용되지 않은 본 발명의 금속화된 필름의 표면에 또 다른 필름("적층필름")을 적층시킬 수도 있다. 따라서, 적층필름은 인쇄된 패턴을 밀봉성 코팅에 적용한 후이거나 또는 인쇄된 패턴이 없는 상태에서 금속화된 표면 또는 본 발명의 필름의 반대표면상에서 밀봉성 코팅에 결합될 수 있거나, 적층필름은 밀봉성 코팅이 없는 상태에서 상기한 반대표면에 결합될 수 있다. 적층필름은 예를들어 탁월한 기계적 특성을 갖는 폴리머, 예를들어 적층 폴리머보다 더 낮은 융점을 갖는 접착성 용융 폴리머, 예를들어 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 사용하는 본 발명의 필름에 결합된 이소택틱 폴리프로필렌 호모폴리머를 포함할 수 있거나, 또는 적층필름은 탁월한 기계적 특성을 갖는 이러한 폴리머의 주층(major layer)과 주층의 폴리머보다 더 낮은 융점을 갖는 폴리머의 부층(minor layer)을 포함할 수 있으며, 여기에서 적층은 이러한 부층을 함유하는 적층 필름의 표면을 부층의 폴리머가 점착성이 있도록 하기에 충분히 높은 온도에서 본 발명의 금속화된 필름의 목적하는 표면에 대해 압착시킴으로써 이루어진다. 이러한 결합방법을 수행하는데 필요한 방법 및 장치는 본 기술분야에서 잘 알려져 있다.
피나(Fina) 3371 로서 판매되는 이소택틱 폴리프로필렌 호모폴리머의 코어층, 코어층의 한 표면상에 존재하는 HDPE 의 공압출된 표피층 및 코어층의 다른 표면상에 존재하며 짓소(Chisso) 7780 으로서 판매되는 프로필렌 90 wt% 이상과 에틸렌과 부텐-1 각각 1-5 wt% 로 이루어진 이소택틱 터폴리머의 공압출된 표피층으로 구성된 3 층 필름을 압출시켰다. HDPE 표피층은 엑손(Exxon) HX0353.67 로서 판매되는 순수한 HDPE 97.5 wt%, 헌츠만 폴콤(Huntsman Polcomm) A27527 로 판매되는 것으로 주형(die) 빌드업(build up)을 방지하기 위한 플루오로폴리머 0.5 wt%, 및 겔화를 방지하기 위한 고안정화제를 갖는 HDPE 의 매스터배취(master batch) 2.0wt% 로 구성되었다. 공압출물을 30 내지 -50℃ 에서 냉각시키고, 115℃ 로 재가열한 후, 상이한 속도로 구동하는 운반롤(transport roll)을 사용하여 기계방향으로 5 회 신장시켰다. 목적하는 기계방향으로 신장시킨 후에, 필름을 155 내지 180℃ 범위의 적절한 온도 프로필에서 가로방향으로 8 회 신장시켜 연신하였다.
생성된 필름 기질은 전체적인 광학 게이지 두께가 70ga.(gauge, 1/100mil)이었고, 코어층은 62ga.(층 B), HDPE 표피층은 2ga.(층 A), 프로필렌-에틸렌-부텐-1- 터폴리머 표피층은 6ga.(층 C) 의 두께를 가졌다. 이어서, HDPE 표피층을 화염처리하고, 흡광도 2.3 으로 금속화하는 고장벽(high barrier) 알루미늄에 대한 표준조건하에서 알루미늄을 진공침착시켜 금속화시켰다.
필름의 금속화된 표면에 적용하기 위한 밀봉성 코팅조성물은 미켈만(Michelman)에 의해서 미켐프라임(MichemPrime) 4983 EAA 로 판매되고 있는 에틸렌 80 wt% 와 아크릴산 20 wt% 의 코폴리머의 암모늄염 25 wt% 의 수용액 또는 미새분산액에 나트륨하이드록사이드(NaOH) 1.5 phr(코폴리머 100 부당 중량부), 미켈만(Michelman)에 의해서 미켐루브(MichemLube) 215 로 판매되고 있는 카르나우바 왁스 4 phr, 탈크 0.4 phr 및 실로이드(Syloid) 42 로서 판매되고 있는 무정형 실리카 0.3 phr 을 가하여 제조하였다. 모든 성분들은 수성 분산액 또는 수용액으로서 첨가하였다. 그후 물을 가하여 최종 코팅조성물에서의 고체 함량을 12 wt% 로 조정하였다.
코팅 조성물을 프라이머의 부재하에서 표준 그라비아 코팅 장치 및 기술을 사용하여 필름의 금속화된 표면에 적용시키고, 코팅을 115.6℃ 에서 건조시켰다. 건조시킨 후의 필름상의 총 코팅 중량은 필름 1000㎠ 당 0.1g 이었다.
금속화된 표면의 반대편에 있으며, 프로필렌-에틸렌-부텐-1 터폴리머의 표피층을 함유하는 필름 기질의 처리되지 않은 표면을 우선 물 85% 와 에탄올 15% 의 혼합물중의 폴리(에틸렌-이민)의 0.5 wt% 용액으로 프라이밍시켰다. 그후 프라이밍된 표면을 표준 그라비아 코팅 장치 및 기술을 사용하여 115.6℃ 의 건조온도에서 미합중국 특허 제 2,753,769 호에 기술된 바와 같이, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트 및 메타크릴산의 터폴리머의 수성 분산액 또는 수용액, 콜로이드성 실리카 및 카르나우바 왁스를 포함하며 총 고체함량이 13 wt% 인 조성물로 코팅 중량이 필름 1000㎠ 당 0.93g 이 되도록 코팅시켰다.
본 실시예의 코팅 필름에 대하여 37.8℃ 및 90% R.H. 에서 WVTR(Water Vapor Transmission Rate)를 g/645.2㎠/일로서 측정하였고, 22.8℃ 및 0% R.H. 에서 OTR(Oxygen Transmission Rate)를 ㏄/645.2㎠/일로서 측정하였으며, 금속화된 HDPE(A) 층을 갖는 편평한 밀봉 39.4g/㎝ 을 얻기 위한 MST(Minimum Seal Temperature)를 ℃ 로서 측정하였으며, 137.8kPa, 0.75 초 및 126.7℃ 에서 금속화된 HDPE(A) 층의 CRIMP(crimp seal strength)를 측정하였다. 수득된 이들 특성의 값을, 동일하지만 양 표면상에서 코팅되지 않은 필름 대조물에 대하여 얻은 값과 비교하여 하기 표에 나타내었다.
[표]
시험 실시예의 코팅필름 코팅하지 않은 필름 대조물
OTR 1.51 2.87
WVTR 0.008 0.012
CRIMP 493 밀봉 없음
MST 98.3℃ 밀봉 없음
상기 표에서 볼 수 있는 바와 같이, 단일필름에서 탁월한 수증기 장벽 및 중등도의 산소 장벽 및 밀봉성이 제공되었다. 이러한 구조물은 그 자체로 또는 적층물에서 종이/폴리/포일/폴리 구조물(단, 기본 필름은 투명하기 때문에 금속화된 외관을 가진다) 대신에 사용하여 인쇄가 고정되어 있는 스티퍼필름(stiffer film) 또는 두꺼운 밀봉재층을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리머 코어층보다 더 낮은 융점을 갖는 폴리머 표피층의 적어도 하나의 표면상에 폴리머 코어층을 갖는 필름 기질을 포함하며, 상기한 표피층의 노출된 표면은 코팅하기 전에 다른 물질에 대한 그의 부착성을 더 증가시키기 위하여 처리되며, 상기 필름 기질은 상기한 바와 같이 처리된 표피층 표면상에 금속 침착물 및 이 금속 침착물의 표면상에 적어도 하나의 알파, 베타-에틸렌성 불포화 카복실산 10 내지 35 wt% 와 에틸렌, 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴 또는 이들의 혼합물 65 내지 90 wt% 와의 코폴리머를 포함하는 폴리머성 저온 밀봉성 코팅(LTSC)을 함유하는 금속화된 다층필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 코어층이 금속 침착물을 함유하는 표면의 반대편의 표면상에 코어층 보다 더 낮은 융점을 갖는 제 2 표피층을 포함하는 필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 코어층 폴리머가 이소택틱 폴리프로필렌 호모폴리머인 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 표면 처리된 표피층의 폴리머가 프로필렌, 에틸렌 및 임의로 부텐-1 의 이소택틱 코폴리머인 필름.
  5. 제 2 항에 있어서, 제 2 표피층이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 필름.
  6. 제 1 항에 있어서, LTSC 코폴리머가 에틸렌과 아크릴산(EAA 코폴리머) 또는 메타크릴산(EMA 코폴리머)의 코폴리머이며, 여기에서 카복실레이트 그룹의 2 내지 80% 는 주기율표의 Ia, IIa 또는 IIb 족의 금속 이온에 의해 중화된 필름.
  7. 제 6 항에 있어서, EAA 또는 EMA 코폴리머가 에틸렌 75 내지 85 wt% 및 아크릴산 또는 메타크릴산 15 내지 25 wt% 로 된 코폴리머이며, 여기에서 카복실레이트 그룹의 10 내지 50% 는 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 아연 이온에 의해 중화된 필름.
  8. 제 1 항에 있어서, 카복실레이트 이온이 나트륨 이온에 의해 중화된 필름.
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