KR20010041786A

KR20010041786A - 산소 차단 복합 필름 구조물

Info

Publication number: KR20010041786A
Application number: KR1020007010056A
Authority: KR
Inventors: 앨빈 스탠리 토폴스키; 클리포드 쳉-쇼우 창; 죠지 머톤 고든 클럼버배치; 데이비드 헨리 브리트
Original assignee: 메리 이. 보울러; 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2001-05-25
Also published as: KR100613326B1; JP4226781B2; DE69903718T2; DE69903718D1; EP1064150B1; US6004660A; WO1999046120A1; JP2002505969A; EP1064150A1

Abstract

각각의 층의 두께가 600 Å 이하이며 산소 투과율(OTR)이 0.8 ㎤/㎡·일·atm 이하인 2개의 무기층을 가지며, 이들 층 중 하나는 산소 투과 계수(OPV)가 1.5 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 이하인 중합체 차단 층과 접촉하거나 실질적으로 접촉하는 것인 복합 필름 구조물이 개시되어 있다. 복합 필름 구조물은 0.012 ㎤/㎡·일·atm 이하의 산소 투과율(OTR)을 가지며, 진공 패널 단열 구조물에 사용될 수 있다.

Description

산소 차단 복합 필름 구조물 {Oxygen Barrier Composite Film Structure}

본 발명은 필름 가장자리로의 낮은 열 전달과 함께 낮은 산소 투과도로 측정된 바와 같이 대기 기체에 대한 우수한 차단 특성을 갖는 복합 필름 구조물에 관한 것이다. 복합재는 냉동기, 오븐 및 선박 콘테이너용 진공 단열 패널의 상업적 제조에 특히 적합하다.

진공 단열 패널의 제조에서, 고진공이 단열 특성을 상당히 개선시키고 금속 호일의 사용이 대기 기체의 투과에 대한 우수한 차단 특성을 제공하는 것으로 공지되어 있다. 그러나, 단열 복합 필름에서 금속 호일의 사용은 고 중량, 두꺼운 필름 및 필름의 표면을 따른 바람직하지 못한 열전도성과 같은 특성을 고유적으로 발생시킨다. 따라서, 필름 복합재에서 금속 호일을 대체하면서 대기 기체에 대한 허용가능한 수준의 불투과도를 유지하는 복합 필름 구조물이 바람직하다. 이외에, 복합 필름 구조물에서 금속 호일을 균열을 방지할 수 있는 보다 가요성 요소로 대체함으로써 유리하게는 신뢰할 만한 자동화된 생산을 용이하게하고 대기 기체에 대해 동등하거나 심지어 개선된 불투과성을 제공할 수 있다.

본 발명은 보워터 패키징 리미티드(Bowater Packaging Limited)에 허여된 레벨(Revell)의 GB 2210899를 개선시킨 것이며, 이 문헌에는 적어도 한 쪽 표면상이 금속화되고, 금속 표면상에 두께 10 ㎛ 미만의 실질적으로 연속인 박막 플라스틱 코팅으로 오버코팅되고, 코팅된 표면상에 재금속화된 열가소성 필름을 포함하며, 기체, 수분 및 빛에 대해 낮은 투과도를 갖는 금속화된 플라스틱 필름 복합재가 개시되어 있다. 바람직한 금속은 진공 증착된 알루미늄이고, 플라스틱 코팅은 폴리에스테르, 니트로셀룰로스, 아크릴 수지, 비닐 또는 폴리비닐리덴 클로라이드와 같은 수지를 기재로 하는 열가소성 락커 또는 잉크를 포함하며, 용매 기재 폴리에스테르 락커가 바람직하다. 그러나, 레벨의 교시는 본 발명의 복합 필름의 차단 특성과 비교할 만한 복합 필름을 제공하지는 않는다.

또한, 보워터 패키징 리미티드에 허여된 레벨의 U.S.P.제5,021,298호는 어떠한 제2 금속화된 층을 사용할 필요없이 평탄한 박막 중합체 층상에 도포된 단일 진공 금속화된 층을 사용하여 개선된 차단 특성을 개시하고 있다.

레벨 특허의 모두는 진공 증착된 다수의 금속 층을 사용하여 개선된 차단 특성을 얻는 것에 대한 대안으로서 평탄하게 표면처리된 중합체 기재상에 증착된 진공 금속화된 층을 사용하여 개선된 차단 특성을 얻는 것을 교시하고 있다.

하기의 종래의 기술은 일반적으로 공기, 특히, 산소에 대한 차단 특성을 제공하는 단열 필름 복합재에 관한 것이다.

마쯔시다 일렉트릭(Matsushita Electric)에 허여된 요네노(Yoneno) 등의 U.S.P 제4,594,279호는 알루미늄 증착된 필름 또는 알루미늄 호일을 함유할 수 있는 단일 층 또는 적층된 필름으로부터 제조된 박편성 펄라이트(pearlite) 입자를 함유하는 진공 충전된 유연한 단열 용기를 개시하고 있다. 상기 특허는 0.01 Kcal/mh℃ 미만의 열전도도를 개시하고 있다.

U.S.필립스(Phillips)에 허여된 모레티(Moretti)의 U.S.P.제4,662,521호는 폴리에틸렌, 알루미늄 호일 및 폴리에스테르의 다층 라미네이트로 구성된 단열 백(bag)을 개시하고 있다.

헬리오 폴리오(Helio Folio)에 허여된 엥겔스베르거(Engelsberger)의 U.S.P. 제4,937,113호는 두께 7 ㎛의 알루미늄 필름을 포함하는 다수의 층을 포함하는 지지 필름을 갖는 진공 패키징용 다층 필름을 개시하고 있다.

워풀 코포레이션(Whirlpool Corporation)에 허여된 카르(Carr) 등의 U.S.P 제5,018,328호는 열 차단을 제공하기 위한 금속 호일과 함께 기체 불투과성 물질의 다수의 층을 갖는 진공 단열 패널 구조물을 개시하고 있다. 호일은 패널 구조물의 한쪽 측면상에 사용되고 기체 불투과성 물질은 다른 한 쪽 측면상에 사용되어 열 차단을 제공한다. 그러나, 이러한 구조물은 일반적으로 어셈블리의 평균 차단 특성이 호일의 평균 차단 수준 및 비-호일 물질의 감소된 차단 수준 모두를 포함하기 때문에 진공 패널의 수명을 크게 감소시킨다.

또한, 워풀 코포레이션에 허여된 커비(Kirby)의 U.S.P. 제5,091,233호는 금속화되거나 비금속화된 플라스틱의 층 및 금속 호일의 층으로 구성된 차단 필름을 포함하는 다수의 층을 갖는 진공 단열 패널을 개시하고 있다. 이 특허는 패널의 표면을 따른 열전도의 중요성을 언급하고 있다. 고유적으로, 열 차단은 필름 복합재에 사용되는 금속 호일의 간격 또는 틈으로서 형성된다. 이러한 열 차단은 진공 패널의 외부 주위로 고온 측면으로부터 저온 측면으로 열 전도를 방지하고, 어셈블리의 총 차단 수준을 결정한다.

다우 케미칼(Dow Chemical)에 허여된 왈레스(Walles)의 U.S.P. 제3,993,811호는 진공배기된 중심으로 대기 기체의 투과 감소로 인해 단열 특성이 개선된 구조 플라스틱 재료로 구성된 이중 벽 구조물을 갖는 단열 패널을 개시하고 있다. 이 패널 재료는 40 내지 300 mil 두께의 두꺼운 구조 플라스틱이며, 이것을 먼저 금속화한 후(0.0001 내지 0.5 mil), 라텍스 코팅(0.001 내지 2.5 mil)에 의해 차단 중합체로 오버코팅한다. 바람직한 차단 중합체 코팅은 폴리비닐리덴 클로라이드 공중합체이다. 금속을 차단 중합체로 오버코팅함으로써, 금속화된 구조물 및 차단 중합체 층과 비교하여 차단성이 놀랍게 증가한다는 것이 공지되어 있다. 이 구조물에 대한 가장 낮은 산소 투과율은 0.013 cc/㎡·일·atm이다.

따라서, 단열재로서 작용하는 능력과 함께 산소 투과에 대한 우수한 차단 특성을 갖는 필름 복합재에 대한 필요성이 여전히 남아있다.

〈발명의 요약〉

(a) 두께가 600 Å 이하이며 산소 투과율(OTR)이 0.8 ㎤/㎡·일·atm 이하인 제1 무기층;

(b) 두께가 600 Å 이하이며 산소 투과율(OTR)이 0.8 ㎤/㎡·일·atm 이하인 제2 무기층; 및

(c) 산소 투과 계수(OPV)가 1.5 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 이하인 중합체 차단 층

을 포함하는 다수의 분리된 층을 가지며, 중합체 차단 층(c)는 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)중 적어도 하나와 접촉하거나 실질적으로 접촉하고, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)는 중간 접착층에 의해 서로 분리되어 있고, 복합 필름 구조물의 산소 투과율(OTR)은 0.012 ㎤/㎡·일·atm 이하이고, 산소 투과율(OTR) 및 산소 투과 계수(OPV)는 23℃의 온도, 50%의 상대 습도에서 필름의 한쪽에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 산소를 사용하고 필름의 다른 한쪽에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 질소를 사용하여 ASTM D 3985-81에 따라 측정된 것인 복합 필름 구조물에 관한 것이다.

도 1은 실시예 1의 복합 필름 구조물을 형성하는 층을 나타낸다.

도 2는 실시예 2의 복합 필름 구조물을 형성하는 층을 나타낸다.

도 3은 실시예 3의 복합 필름 구조물을 형성하는 층을 나타낸다.

도 4는 예측된 산소 투과율로 나누어진 실제 산소 투과율에 대한 예측된 산소 투과율의 그래프이다.

본 발명은 전체적인 최종 구조물을 형성하는 개별층의 차단 특성을 합한 것과 비교하여 예기치 않은 산소 차단 특성을 제공하는, 2개의 특정 무기층 및 특정 중합체 차단층을 포함하는 복합 필름 구조물에 관한 것이다.

본원 명세서에 기재된 산소 차단은 ASTM D3985-81(1988년 재공인됨)에 기재된 바와 같이 산소 투과율(OTR로 언급됨)로 표현되고, 하기 시험 조건하에 단위시간당 플라스틱 필름의 평행한 표면의 단위면적을 통해 통과하는 산소 기체의 양으로 측정된다:

온도: 23 ℃

상대 습도: 50%

필름 한쪽 측면에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 산소 및 다른쪽 측면에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 질소에서 측정되고, ㎤/㎡·일·atm로서 표현된다. 본원 명세서에서 시험 과정은 알루미늄과 같은 금속을 포함하는 무기 재료를 포함하는 것으로 확장된다.

또한, ASTM D3985-81은 필름 두께를 곱한 산소 투과 계수(산소 투과값 또는 OPV로서 언급됨)의 측정을 제공하고고, 산소 투과 계수는 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm로서 표현된다.

본 발명에 따라 산소에 대한 복합 필름 구조물의 예측된 전체 차단도는 하기 식을 사용하여 얻어진다(Crand, The Mathematics of Diffusion, 2 nd Edition, p. 276, Oxford University Press, London 1975):

실시예에서, 예기치 않은 결과를 입증하는데 있어 2개의 무기층 및 중합체 차단층이외의 다른 층에 의한 산소에 대한 차단은 추가층이 산소 통과에 대한 실질적으로 어떠한 차단도 제공하지 못하는 것으로 생각되기 때문에 무시되었다.

이외에, 다수의 층을 결합시켜 얻어진 산소 차단 특성에 대해 일반적으로 하기 식으로 근사값을 얻었다:

y=0.019913exp(-0.12786x)

식중, y는 2개의 차단층을 결합한 경우 예측된 차단도이고,

x는 실제 OTR/예측된 OTR의 비이고, exp는 괄호안에 나타낸 값을 지수로 하는 2.7183이다.

도 4에서 그래프는 표 3의 실시예로부터 얻어진 OTR 자료를 사용하여 세로 좌표에 예측된 OTR을 쓰고, 가로 좌표에 예측된 OTR에 대한 실제 OTR의 비를 플롯함으로써 얻어진다. 수학적 관계는 예기치 않은 결과가 예측된 차단값의 자연지수 함수임을 나타내는 세미-로그 축상의 거의 직선을 나타내었다. 2개의 변수사이의 수학적 관계는 상기 식에 의해 정의된다. 도 4의 그래프는 높은 차단층이 구조물에 함께 포함되는 경우 얻어진 결과는 예기치 않은 증가된 결과를 나타내며 이 결과를 정량화하고, 이를 상승효과 인자로서 표현한다.

본 발명의 전체 복합 필름 구조물은 0.8 cc/㎡·일·atm(0.55 cc/100 in²·일·atm)이하, 바람직하게는 0.6 cc/㎡·일·atm(0.038 cc/100 in²·일·atm)이하, 가장 바람직하게는 0.4 cc/㎡·일·atm(0.025 cc/100 in²·일·atm)이하의 산소 투과율을 갖는 2개의 무기층을 필요로 한다. 바람직한 종류의 무기 물질은 알루미늄, 니켈, 구리, 주석 또는 스테인레스 강철과 같은 금속이다. 다른 무기층 물질은 이산화규소 또는 산화알루미늄을 포함한다. 무기층 각각의 두께는 600Å 이하, 바람직하게는 350Å 이하, 가장 바람직하게는 230Å 이하이다. 이러한 무기층의 박막성으로 인해, 지지 기재가 복합 필름 형성의 공정에 사용된다. 무기층은 바람직하게는 지지 기재상에 진공 증착된다. 그러나, 스퍼터링, 플라즈마 향상된 화학적 증착 또는 레이저 향상된 화학적 증착과 같은 다른 기술이 필요 두께를 초과하지 않는 한 개별 금속층의 제조에 사용될 수 있다. 무기층은 필수 박막도를 요구하므로, 통상적인 호일은 너무 두껍기 때문에 사용될 수 없다.

지지체는 무기층에 인접한 중합체 차단층이외의 것일 수 있다. 제조의 용이성 및 목적하는 물리적 특성을 복합 필름중에 추가로 도입하기 위해, 무기층을 위한 별도의 지지체가 일반적으로 사용된다. 지지체는 인장 강도, 모듈러스, 내파열성 및 내굴곡 균열성을 포함하는 차단층의 보존성을 보호하는 적절한 물리적 특성을 갖는다. 바람직한 지지 물질은 고 인장 강도, 높은 내연신성 및 높은 내굴곡 균열성으로 인해 이축 연신된 폴리에스테르를 포함한다. 다른 적합한 지지 물질은 폴리에틸렌, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 셀로판, 아세테이트, 폴리비닐리덴 클로라이드, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리비닐 알코올 및 무정형 나일론을 포함한다.

본 발명의 복합 필름 구조물에서, 2개의 무기층은 무기층을 단단히 함께 결합시키는 작용을 하는 중간 적층 접착층에 의해 서로 분리되어 있다. 적합한 중간 접착층은 용매 기재 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 지방족 이소시아네이트 접착제를 포함한다.

본 발명의 전체 복합 필름 구조물에서, 중합체 차단층은 적어도 하나의 무기층과 접촉하거나 실질적으로 접촉해야 한다. "실질적인 접촉"은 적어도 하나의 무기층과 중합체 차단층사이의 간격이 0.00025 mm(즉, 0.00001 in)이하이며, 구조물의 물리적 기능성(즉, 광학 또는 기계적 특성)을 개선시키는 복합재 또는 층의 제조를 돕는 층을 도입할 수 있게 한다.

차단 중합체 층의 접촉 또는 실질적인 접촉은 차단 중합체 층이 2개의 무기층사이에 있을 필요가 없기 때문에 무기층의 단지 한쪽 표면상에서만 일어날 수 있다. 그러나, 본 발명의 한 실시 양태에서, 차단 중합체는 2개의 무기층사이에 위치하여 이들을 분리할 수 있고 양쪽 무기층의 표면과 접촉할 수 있다.

본 발명의 범위내에서 접착 촉진제 또는 프라이머와 같은 표면 개질제는 적어도 하나의 무기층과 차단층사이의 접착을 증가시키는데 사용될 수 있다.

하나의 무기층과 접촉하거나 실질적인 접촉을 하는 중합체 차단층의 산소 투과값(OPV)은 1.5 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 이하, 바람직하게는 0.50 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 이하, 더욱 바람직하게는 0.16 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 이하이다. 적합한 중합체 차단층은 폴리비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리아크릴로니트릴 및 이들의 배합물을 포함한다. 일반적으로, 중합체 차단층은 2개의 무기층 또는 다른 중합체 층을 결합시키는 접착 특성을 갖는다. 그러나, 또한, 프라이머 또는 접착 촉진제가 최종 복합재의 차단 특성을 손상시키지 않는 한 무기층 및 중합체 층을 결합시키는데 사용될 수 있다. 중합체 차단층이 무기층들 사이에 위치되는 경우 상기와 같이 차단층 및 중간 접착층 양쪽으로서 작용할 수 있다.

중합체 차단층의 두께는 1.5 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 이하의 필수 투과 계수를 제공해야 한다. 그러나, 중합체 차단층의 두께는 일반적으로 0.01 내지 75 ㎛, 바람직하게는 0.40 내지 0.80 ㎛일 수 있다. 또한, 본 발명의 한 측면에서, 중합체 차단층은 최종 복합 필름이 가요성일 정도로 충분히 가요성이어야 한다. 경직성 또는 가요성은 최종 사용자 용도, 예를 들어, 가요성 또는 경직된 단열 패널에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 중합체 차단층은 한쪽 표면상에 금속화되고 박막 플라스틱 코팅으로 오버코팅되는, 레벨의 GB 2210899에 기재된 중합체 차단 코팅층과 상이하다. 코팅은 어떠한 고유의 차단 특성도 가질 것을 요구하지 않고, 폴리에스테르, 니트로셀룰로스, 아크릴 수지, 비닐 또는 폴리비닐리덴 클로라이드와 같은 수지를 기재로 하는 물 기재, 용매 기재 또는 용매를 함유하지 않는 열가소성 락커 또는 잉크, 핫 멜트 코팅, 압출 코팅된 열가소성 수지 및 경화 시스템 수지를 포함한다. 본 발명의 중합체 차단층은 차단 물질의 선택이 본 발명의 성공에 중요하기 때문에 레벨이 개시한 것과 상이하다. 전체 복합 필름의 예기치 않은 결과, 즉, 0.012 ㎤/㎡·일·atm 이하의 산소 투과율이 얻어지며, 이는 레벨의 교시한 범위 밖이다.

본 발명의 복합 필름이 우수한 차단 특성을 갖는 것외에 본 발명의 복합 필름은 상부 가장 자리에서 하부 가장 자리 표면으로의 가열 결합에 의해 패널 구조물 주위로 형성될 수 있고, 그럼으로써 진공을 유지하고 양호한 단열 성능을 제공할 수 있는 밀폐식 밀봉 구조를 생성한다. 결합이 용이하도록, 바람직하게는, 복합 필름의 한쪽이 보존성을 가지면서 자체에 가열 밀봉될 수 있는 중합체 밀봉 물질층을 가지므로 오랜시간 및 패널의 사용 조건에 대해 진공 및 보존성을 유지한다. 적합한 밀봉 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 비닐알코올, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 이오노머 및 산 공중합체를 포함하여 무정형 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리에스테르 블렌드, 나일론, 폴리우레탄 및 폴리올레핀을 포함한다.

본 발명을 설명하기 위해, 하기 실시예가 제공된다. 모든 부 및 백분율은 달리 언급이 없는 한 중량 단위이다.

모든 OTR 측정은 +/- 0.0002 cc/㎡·일·atm의 감도를 갖는 "모콘 수퍼옥스트란(MOCON SUPEROXTRAN)을 사용하여 23℃, 50% RH에서 ASTM D3985-81에 따라 수행되었다. 필름 한쪽에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 산소를 사용하고 필름 다른 한쪽에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 질소를 사용하여 측정하였다. 복합 필름 시료 크기는 1040 cm²(즉, 160 in²)이었다.

명명

"필름(FILM) A"는 한쪽 면상에 알루미늄(2.8 광학밀도)으로 진공 금속화되고, 비금속화된 다른면상에 폴리비닐리덴 클로라이드 공중합체를 사용하여 1.6 g/m²코팅 중량으로 용매 코팅된 마일라(Mylar)(등록상표명)의 이축 연신된 폴리에스테르 필름이었다.

"필름 C"는 한쪽 면상에 알루미늄(2.8 광학밀도)으로 진공 금속화되고, 알루미늄 금속화된 층상에 폴리비닐리덴 클로라이드 공중합체를 사용하여 1.8 g/m²코팅 중량으로 용매 코팅된 마일라(등록상표명)의 이축 연신된 폴리에스테르 필름이었다.

"필름 D"는 폴리비닐 알코올을 사용하여 0.5 내지 1.0 g/m²코팅 중량으로 코팅되고 폴리비닐 알코올 코팅상에 알루미늄(2.8 광학밀도)으로 진공 금속화된 마일라(등록상표명)의 이축 연신된 폴리에스테르 필름이었다.

"필름 E"는 비금속화된 측면상에 무정형 코폴리에스테르를 사용하여 10 g/m²로 용매 코팅된 "필름 D"였다.

"필름 A" 및 "필름 C"에 사용되는 중합체 코팅 조성물
공중합체(〉80%)	비닐리덴 클로라이드/비닐 클로라이드메틸메타크릴레이트아크릴로니트릴
충전제(〈10%)	탈크 및 왁스
블록킹 방지제(〈5%)	글리세롤 모노스테아레이트
가공 보조제(〈10%)	폴리(테레프탈산/이소프탈산/에틸렌 글리콜)

"필름 E"에 사용되는 밀봉 코팅
공중합체(공중합체의 혼합물은 총량의 81.8%이었다)	폴리(테레프탈산/아젤라산/에틸렌 글리콜)폴리(테레프탈산/세박산/에틸렌 글리콜)폴리(테레프탈산/이소프탈산/에틸렌 글리콜)
블록킹 방지제(〈20%)	에루카미드, 비솔레아미드 및 올레아미드
탈크(〈5%)	마그네슘 실리케이트

실시예 1 내지 3의 다양한 구조물에서, 금속 및 중합체 차단층의 필수적인 무기층이외에 추가 층을 시료 제조의 편리를 위해 사용하였다. 다른 기술 및 조합을 사용할 수 있지만 가열 및 접착 적층 기술을 사용하였다.

〈실시예 1〉

가열 증발 공정을 이용하여 마일러(등록상표명) LB 폴리에스테르 필름의 한쪽 측면을 알루미늄으로 금속화함으로써 "필름 C"를 제조하였다. 필름의 롤을 진공 챔버에 위치시키고, 롤을 풀고, 냉각기 필름 표면상에서 응축되는 증발된 알루미늄에 노출시켰다. 폴리비닐리덴 클로라이드 공중합체 코팅을 용매 코팅에 의해 금속화된 측면에 도포하였다. 그 후, 필름을 하기와 같이 제조되는 제2 필름인 "필름 E"에 가열 적층하였다.

리버스 그라비야(reverse gravure) 코팅 기술을 사용하여 폴리에틸렌이민 프라이머를 먼저 수용액으로부터 도포하는 2층 순차식 코팅 공정을 사용하여 폴리비닐 알코올로 코팅된 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 여과된 물로 희석시킴으로써 1 고체%의 폴리에틸렌이민 용액을 제조하였다. 프라이머를 건조하여 0.02 내지 0.2 g/m²의 폴리에틸렌이민 코팅 중량을 제공하였다. 그 후, 프라이머 처리된 폴리에스테르 필름위에 제2 코터 스테이션에서 폴리비닐 알코올을 코팅하였다. 코팅 조를 이루는 95 내지 98℃의 물 및 증기 분사를 이용하여 무수 폴리비닐 알코올을 10% 용액으로 희석시켰다. 냉각후, 리버스 그라비야 기술을 이용하여 코팅을 도포하였다. 코팅 속도는 약 500 ft/분(160 m/분)이었다. 폴리비닐 알코올 코팅을 건조시켜 0.5 내지 1.0 g/m²의 코팅 중량을 갖는 폴리비닐 알코올 층을 얻었다. 그 후, 생성물을 폴리비닐 알코올 측면상에 상기와 같이 알루미늄 진공 금속화하여 "필름 D"의 제조를 완료하였다. "필름 E"의 제품을 제조하기 위해, "필름 D"를 비-금속화된 측면상에 테트라히드로푸란중의 17% 고체의 코폴리에스테르 용액을 사용하여 코팅하였다. 코팅은 역 계량 코팅에 의해 약 700 ft/분(225 m/분)으로 도포하고, 코팅을 건조하여 10 g/m²의 코팅 중량을 갖는 코폴리에스테르 코팅을 얻었다.

"필름 C"의 금속 표면상에 폴리비닐리덴 클로라이드 공중합체를 코팅하고 그 위에 "필름 E"를 가열 적층하였다.

실시예 1에서, OPV가 0.16 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 미만인 폴리비닐 알코올 코팅은 금속화된 층과 접촉하였다. 제2 금속화된 층은 폴리비닐리덴 클로라이드 공중합체의 코팅을 가졌다. 코폴리에스테르 코팅을 밀봉층으로서 하부에 가하여 캡슐화 파우치(pouch)를 형성하였다. 실시예 1은 심지어 상이한 차단 특성의 2개의 필름층을 결합시키는 경우조차도 예측된 계산값 0.00667 ㎤/㎡·일·atm보다 10.7배 나은 0.00062 ㎤/㎡·일·atm로서 측정된 예기치 않은 낮은 실제 OTR를 나타내었다.

〈실시예 2〉

실시예 2는 각 필름의 금속 측면이 마주보면서 "필름 A"를 "필름 E"에 2겹 접착 적층하는 것이며 중간 적층 접착층의 사용을 나타낸다.

실시예 2는 차단 특성이 매우 상이한 필름의 결합은 또한 예기치 않은 비율의 상관관계를 나타내었다. 실시예 1에서와 같이, OPV가 0.16 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 미만인 폴리비닐 알코올 코팅이 금속화된 층과 접촉하였다. 그러나, 실시예 1과 상이하게, 제2 금속화된 층은 차단 코팅을 가지지 않았고, 따라서 감소된 차단 특성을 갖는 층으로서 작용하였다. 다시 코폴리에스테르 코팅을 하부에 가하고, 밀봉층으로서 작용하여 캡슐화 파우치를 형성하였다. 이 라미네이트의 실제 OTR은 0.00109 ㎤/㎡·일·atm이었고, 예측된 계산값 0.00760 ㎤/㎡·일·atm보다 7배 나은 것을 나타내었다.

〈실시예 3〉

실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 "필름 D" 2개를 함께 접착식으로 적층하되, 중간 적층 접착제를 사용하여 각 필름의 금속 표면을 인접하게 함으로써 실시예 3을 제조하였다.

실시예 3은 휠씬 높은 차단 특성의 필름을 결합하고 휠씬 큰 상승 효과를 얻음으로써 우수한 차단 특성을 얻을 수 있음을 입증하였다. 실시예 3은 2개의 동일한 필름의 접착 라미네이트이며, 각각은 폴리비닐 알코올로 코팅된 이축 연신된 폴리에스테르 필름에 의해 지지된 금속 층을 가졌다. 이 복합 필름상에는 밀봉층이 없었다. 복합 필름은 라미네이트의 차단 특성을 입증하고, 진공 단열된 패널 용도를 위한 파우치를 제조하는데 사용하지 않았다. 이러한 라미네이트의 실제 OTR은 0.00031 ㎤/㎡·일·atm이었고, 예측된 계산값 0.00388 ㎤/㎡·일·atm보다 12배 나은 것을 나타내었다.

〈실시예의 예기치 않은 결과의 토의〉

표 1은 본 발명에 따른 다양한 필름 및 다양한 라미네이트에 대한 두께 및 산소 투과율(OTR)을 기재하고 있다.

시료 명칭	두께(㎛)	실제 OTR(㎤/㎡·일·atm)
"필름 A"	25	0.0775^*
"필름 C"	12	0.0465
"필름 D"	12	0.00775
"필름 E"	12	0.00775
실시예 1	45	0.00062
실시예 2	37	0.00109
실시예 3	25	0.00031
23℃, 50% RH에서 +/-0.0002 ㎤/㎡·일·atm의 감도를 갖는 "모콘 수퍼옥스트란"을 사용하여 ASTM D3985-81에 따라 OTR을 측정하였다.^*문헌에서 얻은 OTR 자료

실시예 1 내지 3의 예기치 않은 성능(표 1)은 예측된 차단 특성, 즉, 하기 식에 따라 표준 산업 방법으로 각 실시예에 대해 계산된 OTR보다 개선된 것을 나타낸다:

실시예 번호	필름 S	필름 S OTR(㎤/㎡·일·atm)	필름 T	필름 T OTR(㎤/㎡·일·atm)	예측된 OTR(㎤/㎡·일·atm)
1	"필름 C"	0.0465	"필름 E"	0.00775	0.00667
2	"필름 A"	0.775^*	"필름 E"	0.00775	0.00760
3	"필름 D"	0.00775	"필름 D"	0.00775	0.00388
^*문헌에서 얻은 OTR 자료

표 3은 실시예 1, 2 및 3으로부터의 복합재의 실제 OTR로 예측된 OTR을 나누어 계산한 예기치 않은 효과비와 함께 표 1 및 2를 요약하였다. 이러한 자료를 도 4에 플롯하였고, 하기 식으로 정의하였다:

y=0.19913exp(-0.1279x)

식중, y는 2개의 차단층을 결합한 경우 예측된 차단도이고,

x는 실제 OTR/예측된 OTR의 비이다.

회귀 인자 R=0.964는 예기치 않은 비의 강력한 상관관계를 나타낸다.

실시예 번호	필름 S OTR(㎤/㎡·일·atm)	필름 T OTR(㎤/㎡·일·atm)	예측된 OTR(㎤/㎡·일·atm)	실제 OTR(㎤/㎡·일·atm)	예기치 않은 결과 비
1	0.0465	0.00775	0.00667	0.00062	10.7
2	0.775	0.00775	0.00760	0.00109	7.1
3	0.00775	0.00775	0.00388	0.00031	12.5

Claims

(a) 두께가 600 Å 이하이며 산소 투과율(OTR)이 0.8 ㎤/㎡·일·atm 이하인 제1 무기층;

(b) 두께가 600 Å 이하이며 산소 투과율(OTR)이 0.8 ㎤/㎡·일·atm 이하인 제2 무기층; 및

(c) 산소 투과 계수(OPV)가 1.5 ㎤·25 ㎛/㎡·일·atm 이하인 중합체 차단 층

을 포함하는 다수의 분리된 층을 가지며, 중합체 차단 층(c)는 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)중 적어도 하나와 접촉하거나 실질적으로 접촉하고, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)는 중간 접착층에 의해 서로 분리되어 있고, 복합 필름 구조물의 산소 투과율(OTR)은 0.012 ㎤/㎡·일·atm 이하이고, 산소 투과율(OTR) 및 산소 투과 계수(OPV)는 23℃의 온도, 50%의 상대 습도에서 필름의 한쪽에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 산소를 사용하고 필름의 다른 한쪽에는 760 mmHg(1 기압)의 100% 질소를 사용하여 ASTM D 3985-81에 따라 측정한 것인 복합 필름 구조물.
제1항에 있어서, 중합체 차단층(c)가 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)중 적어도 하나와 접촉하는 것인 복합 필름 구조물.
제1항에 있어서, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)가 금속인 복합 필름 구조물.
제3항에 있어서, 금속이 알루미늄, 니켈, 구리, 주석 및 스테인레스 강철로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 복합 필름 구조물.
제4항에 있어서, 금속이 진공 증착된 알루미늄인 복합 필름 구조물.
제1항에 있어서, 중합체 차단층이 폴리비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리아크릴로니트릴 또는 이들의 배합물을 포함하는 것인 복합 필름 구조물.
제2항에 있어서, 중합체 차단층의 두께가 0.01 내지 75 ㎛인 복합 필름 구조물.
제7항에 있어서, 중합체 차단층의 두께가 0.40 내지 0.80 ㎛인 복합 필름 구조물.
제1항에 있어서, 가요성이고 롤 형태로 권취될 수 있는 복합 필름 구조물.
제1항에 있어서, 중합체 차단층(c)가 제1 무기층(a)와 제2 무기층(b)사이에 위치하는 것인 복합 필름 구조물.
제10항에 있어서, 중합체 차단층(c)가 제1 무기층(a)와 제2 무기층(b) 모두와 접촉하거나 실질적으로 접촉하는 것인 복합 필름 구조물.
제11항에 있어서, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)가 금속인 복합 필름 구조물.
제12항에 있어서, 금속이 진공 증착된 알루미늄인 복합 필름 구조물.
제1항에 있어서, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b) 각각의 두께가 350 Å 이하인 복합 필름 구조물.
제14항에 있어서, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b) 각각의 두께가 230 Å 이하인 복합 필름 구조물.
제1항의 복합 필름 구조물을 가열 밀봉함으로써 제조된, 진공을 유지하고 양호한 단열 특성을 제공하는 밀봉된 진공 패널 단열 구조물.
제16항에 있어서, 복합 필름 구조물의 한쪽 면을 가열 밀봉성 중합체 밀봉제로 코팅하는 것인 진공 패널 단열 구조물.
제17항에 있어서, 가열 밀봉성 중합체 밀봉제가 무정형 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리에스테르 블렌드, 나일론, 폴리우레탄 및 폴리올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 진공 패널 단열 구조물.
제1항에 있어서, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)이 이산화규소 또는 산화알루미늄인 복합 필름 구조물.
제11항에 있어서, 제1 무기층(a) 및 제2 무기층(b)이 이산화규소 또는 산화알루미늄인 복합 필름 구조물.