KR20020034091A - 접착테이프 배킹 - Google Patents

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캐롤린 에이. 베이츠
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Abstract

본 발명은 1개 이상의 제 2 폴리올레핀과 블렌딩되거나 혼합된 이소택틱 폴리프로필렌을 포함하는 접착테이프 배킹에 관한 것이다. 이 배킹은 하기 바람직한 특성중 어느 하나 또는 그 조합을 갖는 필름을 제공하도록 2축연신된다: (A) 본원에서 기술된 방법에 의해 폭이 2.54㎝인 샘플이 시험되는 경우 20J/㎠ 이하의 천공에너지 또는 본원에서 기술된 방법에 의해 폭이 1.27㎝인 샘플이 시험되는 경우 90J/㎠ 이하의 천공에너지; (B) 본원에서 기술된 방법에 의해 폭이 2.54㎝인 샘플이 시험되는 경우 약 1.3㎝ 이하의 천공신장도, 또는 본원에서 기술된 방법에 의해 폭이 1.27㎝인 샘플이 시험되는 경우 2.0㎝ 이하의 천공신장도; (C) MD로 140MPa 이하의 인장강도. 바람직한 실시양태에서, 제 2 성분은 폴리에틸렌, 폴리부틸렌 또는 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함한다.

Description

접착테이프 배킹{ADHESIVE TAPE BACKING}
시판되는 감압성 접착테이프는 통상적으로 롤 형태로 제공되며 테이프 분배기(dispenser)에 제공될 수도 있다(예를 들면 미국특허 제 4,451,533 호 및 제 4,908,278 호를 참조). 분배기가 없을 경우, 테이프는 손으로 뜯어낼 수 있는 것이 바람직하다.
시판되는 테이프 분배기는 전형적으로 금속 또는 플라스틱의 톱니모양 절단날을 갖는다. 접착테이프의 "절단능(severability)"은 일정량의 힘 또는 노력으로 테이프 분배기의 톱니모양 절단날의 톱니상에 테이프를 끌어당겨서 일정 길이의 테이프를 절단 또는 끊어낼 수 있는 능력으로서 정의된다. 절단능은 또한 "분배능(dispensability)"이라고도 한다. 절단된 테이프는 예상치못한 방식으로 조각나거나(chip), 쪼개지거나(sliver), 부서지거나(fracture), 끊어지지(break) 않아야 한다(미국특허 제 4,451,533 호 및 제 4,908,278 호를 참조). 절단된 테이프 스트립이 깔끔하게 절단된 톱니모양 모서리를 가지려면 이러한 절단능이 요구된다.
시판 2축연신 이소택틱 폴리프로필렌 필름은 질기고, 값싸고, 색상이 좋고, 수분 및 쪼개짐(slivering)에 대한 내성을 갖고, 등명한 것으로 잘 알려져 있는데, 이들은 오랫동안 접착테이프 배킹으로서 사용되어 왔다(미국특허 제 3,241,662 호 및 제 3,324,218 호). 그러나, 이러한 필름으로 만들어진 접착테이프는 너무 질기고 하중을 받으면 끊어지기도 전에 너무 늘어나버려서, 이러한 필름은 특히 플라스틱날을 갖는 분배기로는 절단하기가 무척 어렵다.
플라스틱 절단날을 갖는 시판 테이프 분배기는 통상적으로는 상품번호 104 호 3M 매직(Magic, 등록상표) 테이프 분배기(미국 미네소타주 세인트폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니(Minnesota Mining and Manufacturing Company))와 같은, 손에 쥘 만한 크기의 장치에 사용된다. 그러나, 플라스틱 절단날을 갖는 분배기는 전형적으로, 연신 폴리프로필렌 테이프를 허용할만하게 절단하기에 충분히 날카롭지도 않고 견고하지도 않다. 이러한 이유로, 2축연신 폴리프로필렌 테이프용으로 시판되는 분배기에는 통상적으로 날카로운 금속날이 장착되어 있다. 이러한 금속날 분배기는 플라스틱날을 갖는 분배기보다 더 비싸고 제조하기도 더 어렵다.
바람직한 2축연신 폴리프로필렌 필름을 제공하는 방법에 대한 몇몇 시도가 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면 미국특허 제 4,414,261 호, 제 4,451,533 호; 제 5,252,389 호; 제 5,118,566 호 및 제 5,366,796 호를 참조하도록 한다. (전형적으로는 배킹의 횡방향으로) 손으로 뜯어낼 수 있는 테이프 배킹을 제공하려는 몇몇 시도는 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면 미국특허 제 3,491,877 호; 제 3,853,598 호; 제 3,887,745 호; 제 4,045,515 호; 제 4,139,669 호; 제 4,173,676 호; 제 4,393,115 호; 제 4,414,261 호; 제 4,447,485 호; 제 4,513,028 호; 제 4,563,441 호; 제 4,581,087 호; 제 5,374,482 호; 및 제 5,795,834 호를 참조하도록 한다.
또한, 포장용 테이프 및 필름을 제조하기 위한, 1개 이상의 또다른 중합체와 블렌딩되거나 라미네이팅(laminating)된 폴리프로필렌을 포함하는 연신 중합체 필름을 제공하려는 시도가 있었다. 폴리에틸렌, 폴리이소부틸렌 또는 에틸렌 프로필렌디엔과 같은 연질 또는 고무질 중합체를 함유하는 폴리프로필렌 연신필름을 기재로 하고, 주로 기계횡방향으로 연신된 포장용 접착테이프가 공지되어 있다. 미국특허 제 4,137,362 호는 포장용 접착테이프의 한 예를 개시한다. 1개 이상의 또다른 중합체와 블렌딩되거나 라미네이팅된 연신 폴리프로필렌을 포함하고, 연신됨으로써 종방향으로 현저한 열 수축성을 나타내고, 질기고, 인열내성을 갖고, 천공내성(puncture resistance)을 갖고, 열 밀봉성을 갖는 포장용 필름이 공지되어 있다. 예를 들면 미국특허 제 4,230,767 호; 제 5,691,043 호; 제 5,292,561 호; 제 5,073,458 호; 제 5,077,121 호; 및 제 5,620,803 호를 참조하도록 한다.
발명의 요약
절단가능한 폴리올레핀계 접착테이프는 몇몇 특성들의 조합을 갖는데, 특히 작은 천공내성, 작은 인열내성을 갖고, 작은 천공신장도 및 테이프 종방향으로의 작은 인장강도를 갖는다. 놀랍게도 이소택틱 폴리프로필렌과 1개 이상의 또다른폴리올레핀을 포함하는 2축연신 접착테이프 배킹은 2축연신되면 본원에서 기술된 바람직한 성질들을 제공할 수 있다는 사실을 알아냈다.
명세서 및 청구의 범위에 사용된 대부분의 용어들은 잘 알려져 있는 것들이지만, 몇몇 용어들은 설명이 필요할 수도 있겠다. 본원에서 필름을 기술하는데에 사용된 "2축연신(biaxially stretched)"이란 용어는 필름이 필름면에서 제 1 방향 및 제 2 방향의 서로 다른 두 방향으로 연신됨을 뜻한다. 항상 그런 것은 아니지만, 전형적으로, 상기 두 방향은 실질적으로 서로 수직이고, 필름의 종방향 또는 기계방향("MD": 필름이 필름제조기에서 생성되는 방향) 및 필름의 횡방향("TD": 필름의 기계방향에 수직인 방향)이다. MD는 때때로 종방향("LD")이라고도 한다. 2축연신 필름은 순차적으로 연신되거나, 동시적으로 연신되거나, 동시적 연신과 순차적 연신이 합해진 방식으로 연신될 수 있다. 본원에서 필름을 기술하는데에 사용된 "동시적 2축연신(simultaneously biaxially stretched)"이란 두 방향으로 이루어지는 각각의 연신의 상당부분이 동시에 수행됨을 뜻한다. 달리 언급이 없는 한, "연신"을 뜻하는 용어인 "orient", "draw" 및 "stretch"는 서로 대체가능하며, "oriented", "drawn" 및 "stretched"이라는 용어들과, "orienting", "drawing" 및 "stretching"이라는 용어들도 마찬가지이다.
본원에서 필름의 연신방법 또는 연신필름을 기술하는데 사용된 "연신비(stretch ratio)"란 연신필름의 특정 부분의 직선 치수 대 동일 부분의 연신전 직선 치수의 비를 뜻한다. 예를 들면, MD 연신비("MDR")가 5:1인 연신필름에서, 연신되기 전 기계방향으로 1㎝의 직선 치수를 갖는 필름의 특정 부분은 연신된후에는 기계방향으로 5㎝의 직선 치수를 갖게 될 것이다. TD 연신비("TDR")가 9:1인 연신필름에서, 연신되기 전 횡방향으로 1㎝ 직선 치수를 갖는 특정부분은 연신된 후에는 횡방향으로 9㎝의 직선 치수를 갖게 될 것이다.
본원에서 사용된 "면적연신비(area stretch ratio)"란 연신필름의 특정 부분의 면적 대 동일 부분의 연신전 면적의 비를 뜻한다. 예를 들면 총 면적연신비가 50:1인 2축연신 필름에서, 연신되기 전 필름의 1㎠에 해당하는 부분은 연신된 후에는 50㎠의 면적을 갖게 될 것이다.
본 발명은 접착테이프 배킹으로서 사용하기에 적합한 필름을 제공한다. 배킹은 1개 이상의 제 2 폴리올레핀과 블렌딩되거나 혼합된 이소택틱 폴리프로필렌을 포함한다. 배킹은 하기 바람직한 특성을 갖는 필름을 제공하도록, 2축연신된다:
A. 후술되는 방법에 의해 폭이 2.54㎝인 샘플이 시험되는 경우 20J/㎠ 이하의 천공에너지(puncture energy) 또는 후술되는 방법에 의해 폭이 1.27㎝인 샘플이 시험되는 경우 90J/㎠ 이하의 천공에너지;
B. 후술되는 방법에 의해 폭이 2.54㎝인 샘플이 시험되는 경우 약 1.3㎝ 이하의 천공신장도(puncture elongation), 또는 후술되는 방법에 의해 폭이 1.27㎝인 샘플이 시험되는 경우 2.0㎝ 이하의 천공신장도;
C. MD로 140MPa 이하의 인장강도.
바람직한 실시양태에서, 테이프 배킹은 상기 특성 A, B 및 C를 만족시킨다. 다른 바람직한 실시양태에서, 테이프 배킹은 조건 A를 만족시킨다. 또다른 바람직한 실시양태에서, 테이프 배킹은 상기 조건 A와 B를 만족시킨다. 또다른 바람직한실시양태에서, 테이프 배킹은 상기 조건 B와 C를 만족시킨다.
한 바람직한 실시양태에서, 폭이 2.54㎝인 샘플이 시험된 경우, 천공에너지는 8J/㎠ 이하이고, 다른 실시양태에서는 5J/㎠ 이하이다.
또다른 바람직한 실시양태에서 인장강도는 100MPa 이하이고, 또다른 바람직한 실시양태에서는 50MPa 이하이다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 제 2 성분은 폴리에틸렌, 폴리부틸렌 또는 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌을 포함한다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 배킹은 상기 제 2 성분을 20 내지 40％ 포함한다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 배킹은 단일층(monolayer)을 포함한다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 이소택틱 폴리프로필렌은 제 1 융점을 갖고 제 2 성분은 제 1 융점보다 낮고 100℃보다 높은 제 2 융점을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 제 2 융점은 약 120 내지 155℃이다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 배킹은 36:1 이상의 면적연신비를 갖는다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 배킹은 4:1 이상의 MDR을 갖는다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 배킹이 톱니모양 플라스틱 절단날상에서 절단될 때, 배킹은 절단날의 윤곽선과 흡사한 톱니모양 모서리를 나타낸다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 배킹은 동시적 2축연신된다.
본 발명의 테이프 배킹은 손으로 뜯어낼 수 있는 것이다. (폭이 2.54㎝인 샘플을 시험했을 때) 배킹이 8J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고 100MPa 이하의 인장강도를 갖는 경우, 이 테이프 배킹은 손으로 뜯어내기가 중간정도로 쉽다. (폭이 2.54㎝인 샘플을 시험했을 때) 배킹이 5J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고 50MPa 이하의 인장강도를 갖는 경우, 테이프 배킹은 손으로 뜯어내기가 쉽다.
본 발명은 전술된 필름, 이 필름으로 만들어진 테이프 배킹, 배킹을 포함하는 테이프, 및 이 필름, 배킹 및 테이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 일반적으로 테이프 배킹으로서 유용한 필름에 관한 것이며, 더욱 특히는 이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌과 1개 이상의 제 2 폴리올레핀의 블렌드를 포함하는 2축연신(biaxially oriented) 배킹에 관한 것이다.
본 발명을 첨부된 도면과 관련해서 더 잘 설명할 것이다. 몇몇 도면에서 유사한 구조를 유사한 숫자로 나타내었다.
도 1은 본 발명에 따른 특정 길이의 테이프의 등각도(isometric view)이다.
도 2는 본 발명에 따른 접착테이프 롤의 측면도이다.
도 3은 본원에 기술된 바와 같이 절단된, 본 발명에 따른 접착테이프 배킹(실시예 11)의 디지탈 방식으로 기록된 현미경사진이다.
도 4는 본원에 기술된 바와 같이 절단된, 대조용 접착테이프 배킹(실시예 C-1)의 디지탈 방식으로 기록된 현미경사진이다.
도 1에는, 본 발명의 한 바람직한 실시양태에 따른 특정 길이의 테이프(10)가 그려져 있다. 테이프(10)는 제 1 주표면(major surface)(14) 및 제 2 주표면(16)을 포함하는 2축연신 필름 배킹(12)을 포함한다. 바람직하게는, 배킹(12)은 약 0.002 내지 약 0.006㎝의 두께를 갖는다. 테이프(10)의 배킹(12)은 접착제층(18)을 갖는 제 1 주표면(14)상에 피복되어 있다. 접착제(18)는 당해 분야에 공지된 임의의 적합한 접착제일 수 있다. 배킹(12)은, 당해분야에 공지된 바와 같은 제 2 주표면(16)상에 피복된, 떼내어지도록 약하게 접착된 임의적 백사이즈(backsize)층(20)을 갖는다.
배킹 필름(12)은 바람직하게는 폴리올레핀을 포함하는 1개 이상의 제 2 성분과 블렌딩되거나 혼합된 이소택틱 폴리프로필렌을 포함한다. 이 블렌드는 약 90 내지 40％, 바람직하게는 약 80 내지 60％의 이소택틱 폴리프로필렌, 및 10 내지 60％, 더욱 바람직하게는 약 20 내지 40％의 제 2 성분을 포함한다. 청구의 범위를 포함한 본원에서, 달리 구체적인 언급이 없거나 내용상 필요한 경우가 아니라면, 성분을 언급할 때의 모든 퍼센트는 중량％이다. 제 2 폴리올레핀은 바람직하게는 이소택틱 폴리프로필렌의 융점(전형적으로는 약 165℃)보다는 낮지만 약 100℃보다는 높은 융점을 갖는다. 제 2 성분의 융점이 이소택틱 폴리프로필렌의 것보다 더 높으면, 조성물은 높은 연신비로 2축연신되기가 어렵다. 제 2 성분의 융점이 약 100℃보다 낮으면, 연신필름은 연신도중에 늘어지거나 녹아버려서 가공이 어렵고 접착테이프 기재로 사용되기에는 너무 연약하다고 생각된다. 제 2 성분은 약 120 내지 155℃의 융점을 갖는 것이 바람직하다. 제 2 성분으로 사용하기에 적합한 폴리올레핀은 시차주사열계량법(Differential Scanning Calorimetry:DSC)에 의한 결정상태 융점이 약 100 내지 155℃, 바람직하게는 약 120 내지 약 155℃인 올레핀 중합체로부터 선택될 수 있다. 바람직한 폴리올레핀 중합체는 저밀도 폴리에틸렌; 선형 저밀도 폴리에틸렌; 고밀도 폴리에틸렌; 아택틱(atactic) 폴리프로필렌; 신디오택틱 폴리프로필렌; 저결정성(reduced crystallinity) 폴리프로필렌; 말레에이티드(maleated) 폴리프로필렌; 폴리부틸렌이라고 알려져 있는 폴리-1-부틸렌; 에틸렌, 프로필렌 및/또는 1-부틸렌의 공중합체; 에틸렌-코-비닐 아세테이트 및 에틸렌 아크릴 또는 메타크릴산 공중합체와 같은 에틸렌 비닐 공중합체를 포함한다. 특히 바람직한 폴리올레핀 중합체는 저밀도 또는 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 신디오택틱 폴리프로필렌 및 폴리-1-부틸렌을 포함한다.
배킹의 이소택틱 폴리프로필렌 성분은 단일 이소택틱 폴리프로필렌 또는 2개 이상의 이소택틱 폴리프로필렌의 블렌드 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 폴리올레핀을 포함하는 제 2 성분은 단일 폴리올레핀 또는 2개 이상의 폴리올레핀의 혼합물 또는 블렌드를 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 위해서, "폴리프로필렌"이라는 용어는 약 90 중량％ 이상의 프로필렌 단량체 단위를 포함하는 공중합체를 포함하는 의미로 쓰였다. 본 발명에서 제 1 성분으로 사용되는 폴리프로필렌은 주로 이소택틱이다. 이소택틱 폴리프로필렌은 약 80％ 이상의 쇄 이소택티시티 지수(chain isotacticity index)를 갖고, 약 15 중량％ 미만의 n-헵탄 가용성분 함량을 갖고, ASTM D1505-96("밀도-구배 기법에 의한 플라스틱의 밀도 측정법(Density of Plastics by the Density-Gradient Technique)")에 따라 측정시 약 0.86 내지 0.92g/㎤의 밀도를 갖는다. 본 발명에서 사용되는 전형적인 폴리프로필렌은, 230℃의 온도 및 2160g의 힘을 사용해 ASTM D1238-95("압출 플라스토메터에 의한 열가소성플라스틱의 유속 측정법(Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer)")에 따라 측정시 약 0.1 내지 25g/10분의 용융유동지수(melt flow index)를 갖고 약 100,000 내지700,000g/몰의 중량평균분자량을 갖고, 약 2 내지 15의 다분산지수(polydispersity index)를 갖는다. 본 발명에서 사용되는 전형적인 폴리프로필렌은 시차주사열계량법으로 측정시 약 140℃보다 높은, 바람직하게는 약 150℃보다 높은, 가장 바람직하게는 약 160℃보다 높은 최고(peak) 융점을 갖는다. 추가로, 본 발명에서 유용한 폴리프로필렌은 4 내지 8개의 탄소원자를 갖는 에틸렌 단량체 단위 및/또는 알파-올레핀 단량체 단위를 갖는 공중합체 및 삼원공중합체 등일 수 있는데, 이 때 상기 공단량체(들)은 본원에서 기술된 배킹 및 테이프의 바람직한 성질 및 특성에 나쁜 영향을 미치지 않을 정도의 양으로 존재하며, 전형적으로 그 함량은 10 중량％ 미만이다. 적합한 폴리프로필렌 수지를 하나만 들자면, 미국 텍사스주 달라스 소재의 피나 오일 앤드 케미칼 캄파니(FINA Oil and Chemical Co.)로부터 3374라는 상표로 시판되는, 용융유동지수가 2.5g/10분인 이소택틱 폴리프로필렌 단독중합체이다. 또다른 적합한 폴리프로필렌 수지는 미국 텍사스주 달라스 소재의 피나 오일 앤드 케미칼 캄파니로부터 3571이라는 상표로 시판되는, 용융유동지수가 9.0g/10분인 이소택틱 폴리프로필렌 단독중합체이다. 폴리프로필렌 수지는 용융유동성에 의해 제한되는 것은 아닌데, 왜냐하면 적당한 용융유동성 수지를 특정 중합체 블렌드 공정에 따라 적합하게 선택할 수 있기 때문이다.
본 발명에 사용되는 폴리프로필렌은 임의적으로는, 약 300 내지 8000g/몰의 분자량 및 약 60 내지 180℃의 연화점을 갖는 합성 또는 천연 수지를, 본원에서 기술된 바람직한 특성 및 성질에 나쁜 영향을 미치지 않을 정도의 양으로 포함할 수 있다. 전형적으로, 이러한 수지는 석유 수지, 스티렌 수지, 사이클로펜타디엔 수지 및 테르펜 수지의 4개의 주요그룹중 하나로부터 선택된다. 임의적으로는, 이들 임의의 그룹으로부터 선택된 수지는 부분적으로 또는 완전히 수소화된다. 석유 수지는 전형적으로는 스티렌, 메틸스티렌, 비닐톨루엔, 인덴, 메틸인덴, 부타디엔, 이소프렌, 피페릴렌 및/또는 펜틸렌을 단량체 성분으로 갖는다. 스티렌 수지는 전형적으로는 스티렌, 메틸스티렌, 비닐톨루엔 및/또는 부타디엔을 단량체 성분으로 갖는다. 사이클로펜타디엔 수지는 전형적으로 사이클로펜타디엔을 단량체 성분으로 갖고, 임의적으로 다른 단량체를 갖는다. 테르펜 수지는 전형적으로 피넨, 알파-피넨, 디펜텐, 리모넨, 미르센 및 캄펜을 단량체 성분으로 갖는다.
본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌은 임의적으로 당해 분야에 공지된 첨가제 및 기타 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 필름은 충전제, 안료 및 기타 색소, 안티블로킹제(antiblocking agnet), 윤활제, 가소제, 가공보조제, 대전방지제, 산화방지제 및 열 안정화제, 자외선 안정화제, 및 기타 개질제를 함유할 수 있다. 충전제 및 기타 첨가제는 바람직하게는 주조(cast)필름의 핵형성(nucleation)에 크게 영향을 미치지 않고 본원에서 기술된 바람직한 실시양태에 의해 획득된 성질에 나쁜 영향을 미치지 않을 정도의 효과량으로 첨가된다. 전형적으로 이러한 물질은 연신필름으로 만들어지기 전의 중합체에(예를 들면 필름으로 압출되기 전의 중합체 용융물에) 첨가된다.
이소택틱 폴리프로필렌 및 제 2 폴리올레핀의 블렌드를 당해 분야의 숙련자들에게 공지된 장치에 의해 시이트 형태로 주조할 수 있다. 이어서 이 주조필름을 연신시킴으로써 본원에서 기술된 바람직한 필름을 만든다. 본 발명에 따라 필름을제조할 때, 시이트를 주조하는 적합한 방법은 수지를, 안정한 균질 용융물을 제조하도록 조절된 압출기 배럴 온도를 갖는, 싱글스크류(single screw), 트윈스크류(twin screw), 캐스케이드(cascade) 또는 기타 압출 시스템의 공급 호퍼(feed hopper)에 공급하는 것이다. 용융물을 시이트 다이를 통해, 회전하고 냉각되는 금속 주조휠(rotating cooled metal casting wheel)상에 압출시킬 수 있다. 임의적으로는, 주조휠을 유체로 채워진 냉각욕에 부분적으로 담그거나, 역시 임의적으로, 주조시이트를 주조휠에서 제거한 후에 유체로 채워진 냉각욕에 통과시킬 수 있다. 이러한 작업의 온도를 당해 분야의 숙련자들이, 본원에 기술된 바람직한 특성 및 성질을 갖는 연신필름을 얻도록 바람직한 핵형성 밀도, 크기 및 성장속도를 제공하는 본 발명의 교시를 잘 이용하여 선택할 수 있다. 적합하게 결정화된 시이트를 얻기 위해서는, 주조휠의 온도 및 수욕의 온도는 전형적으로는 약 60℃ 미만, 바람직하게는 약 40℃ 미만이다.
이어서 시이트를 2축연신시켜 본원에서 기술된 바람직한 특성 및 성질을 갖는 배킹(12)을 얻는다.
본원에서 기술된 바람직한 성질을, 본원에 기술된 바람직한 방법에 따라 배킹(12)을 2축연신시키기 위한 임의의 적합한 장치에 의해 획득할 수 있다. 모든 연신 방법중에서도, 테이프 배킹용 필름의 상업적 제조에 바람직한 장치는, 우선 필름 투입 속도보다 필름 배출 속도가 더 큰 일련의 회전롤러상에 필름을 통과시켜 기계방향으로 연신시킨 후, 발산레일(diverging rail)상의 텐터(tenter)에서 횡방향으로 연신시키는 순차적(sequential) 2축연신 장치; 미국특허 제 4,330,499 호및 제 4,595,738 호에 기술된 장치와 같은 기계적 텐터에 의한 동시적 2축연신 장치; 및 미국특허 제 4,675,582 호, 제 4,825,111 호, 제 4,853,602 호, 제 5,036,262 호, 제 5,051,225 호 및 제 5,072,493 호에 기술된 동시적 2축연신을 위한 텐터 장치를 포함한다. 2축연신 필름을 관상블로운필름(tubular blown film) 또는 버블필름(bubble film) 제조 공정으로 만들 수 있지만, 본 발명의 필름을, 테이프 배킹으로서 사용하는 경우, 균일하지 않은 두께 및 연신, 및 관상블로운필름 공정에서 일어날 수 있는 부적절한 온도 제어와 같은 공정상의 어려움을 피하기 위해서는, 플랫필름(flat film) 연신 장치로 제조하는 것이 바람직하다.
한 바람직한 실시양태에서, 2축 면적연신비는 약 36:1보다 크고, 더욱 바람직하게는 약 36:1 내지 90:1이고, 더욱 더 바람직하게는 약 45:1 내지 90:1이고, 가장 바람직하게는 약 55:1 내지 90:1이다. 면적연신비의 상한은 필름을 충분히 빠른 속도로 시판 장치상에서 더 이상 연신시킬 수 없는 현실적인 한계이다. 바람직하게는, MD 연신비는 약 4:1보다 크고, 더욱 바람직하게는 약 4:1 내지 8.5:1이고, 더욱더 바람직하게는 약 5:1 내지 8.5:1이고, 가장 바람직하게는 약 6.0:1 내지 8.5:1이다. 이 실시양태의 MD 성분 및 TD 성분은 본원에서 기술된 바람직한 필름 성질 및 특성을 제공하도록 선택된다. 본 발명의 필름의 연신이 전술된 범위 미만으로 이루어지는 경우, 필름은 덜 연신되어서(understretched), 즉 1.3㎝보다 큰 천공신장도를 나타내어서, 절단되거나 손으로 뜯어지는 동안 과도하게 연신되어 절단 모서리가 일그러지거나 응력백화현상(stress whitening)이 일어날 수 있다. 또한, 부적절한 연신으로 인해 국부적 네킹(localized necking)이 일어나거나 시이트 전체에 걸쳐 두께와 물성이 균일하지 않게 되는데, 이러한 점들은 접착테이프 제조라는 측면에서는 매우 바람직하지 못하다.
바람직한 실시양태에서, 기계방향 연신비는 횡방향 연신비와 거의 같거나 더 커서, 작은 천공내성 및 제한된 기계방향 파단신장성을 갖는 접착테이프 배킹 필름을 제공한다. 이러한 테이프는 시판 테이프 분배기의 톱니상에서 절단되는 동안 연신되거나 일그러지지 않고 완전한 톱니모양 모서리를 제공한다.
연신 작업 온도를, 당해 분야의 숙련자들이 본원에 기술된 바람직한 특성 및 성질을 갖는 필름을 얻도록 본 발명의 교시를 잘 이용하여 선택할 수 있다. 이 온도는 사용된 물질, 및 사용된 특정 장치의 열전달 특성에 따라 다를 것이다. 바람직한 순차적 연신 장치의 경우, 예열롤(preheat roll) 및 MD 연신을 위한 연신롤을 약 120 내지 135℃로 유지하는 것이 바람직하다. 텐터에서 TD 연신시킬 경우, 예열대역(preheat zone)을 약 180 내지 190℃로 유지하고 연신대역을 약 160 내지 180℃로 유지하는 것이 바람직하다. 동시적 연신된 배킹의 경우, 예열 및 연신을 약 160 내지 215℃에서 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 유용한 배킹(12)은, 테이프(10)용 배킹으로서 사용되는 경우, 바람직하게는 약 0.002 내지 0.006㎝의 최종 두께를 갖는다. 필름 두께는 약 5％ 미만으로 변하는 것이 바람직하다. 보다 두꺼운 필름과 보다 얇은 필름을 사용할 수도 있지만, 필름은 너무 얇거나 취급이 어려워지는 것을 피할 정도로는 두꺼워야 하지만, 너무 딱딱 또는 단단하거나, 취급 또는 사용이 어려울 정도로 두꺼워서는 안된다는 사실을 알아야 한다.
폴리프로필렌 블렌드의 조성, 압출 온도, 주조롤 온도, 연신 온도 및 다른 변수들을 본원의 교시내용에 따라, 다음의 바람직한 성질들을 개별적으로 또는 그의 조합으로 갖는 배킹 또는 테이프를 제공하도록, 선택한다:
A. 후술되는 방법에 의해 폭이 2.54㎝인 샘플이 시험되는 경우 20J/㎠ 이하의 천공에너지 또는 후술되는 방법에 의해 폭이 1.27㎝인 샘플이 시험되는 경우 90J/㎠ 이하의 천공에너지;
B. 후술되는 방법에 의해 폭이 2.54㎝인 샘플이 시험되는 경우 약 1.3㎝ 이하의 천공신장도, 또는 후술되는 방법에 의해 폭이 1.27㎝인 샘플이 시험되는 경우 2.0㎝ 이하의 천공신장도;
C. MD로 140MPa 이하의 인장강도.
인자 A 및 B에 있어서, 상기 바람직한 값은 테이프 배킹 필름을 시험하는데 사용된 특정 샘플 크기와 관련해 기술되었으며, 다른 폭을 가질 수도 있는 테이프 배킹 자체와 관련해 기술된 것은 아니다. 달리 말하자면, 본 발명은 폭이 2.54㎝인 배킹 또는 1.27㎝인 배킹으로만 한정되는 것은 아니다. 오히려, 후술되는 방법에 따라 시험시, 임의의 폭을 갖는 특정 테이프 배킹에서 폭이 2.54㎝ 또는 1.27㎝ 되도록 취해진 샘플이 상기 특정값을 충족시킨다면, 조건 A 또는 B는 임의의 폭을 갖는 임의의 특정 테이프 배킹에 의해 충족된 것으로 간주된다.
이러한 특성은 다음 이유로 바람직하다. 천공에너지가 너무 크면, 테이프는 용이하게 절단될 수 없음이 관찰되었다. 천공신장도가 너무 크면, 테이프는 절단도중에 일그러지거나, 손으로 뜯기 어려워지거나, 뜯어지거나 분배되는 동안 응력백화현상이 일어날 수 있음이 관찰되었다. 인장강도에 있어서, 지나치게 큰 인장강도를 갖지 않는 테이프 배킹을 제공하는 것이 바람직하다. 테이프 방향으로의 인장강도가 너무 큰 경우, 테이프는 손으로 용이하게 절단하거나 뜯어내기에는 너무 강해져서, 톱니모양 분배기상의 톱니가 과도하게 마모될 수 있다. 이러한 값들이 너무 작은 경우, 취급, 전환 및 사용과 관련해서 현실적인 문제들이 존재한다. 예를 들면 인장강도가 너무 작으면, 테이프 배킹은 가공, 피복, 전환 또는 슬릿팅(slitting) 동안에 파손될 수가 있다. 많은 경우, 테이프 배킹은 15MPa 이상의 인장강도를 갖는 것이 바람직하다. 천공에너지 및 천공신장도가 너무 작으면, 테이프는 많은 용도에 사용하기에 너무 약할 수 있다. 많은 경우, 테이프 배킹은 폭이 2.54㎝인 샘플의 경우 0.4J/㎠ 이상 또는 폭이 1.27㎝인 샘플의 경우 6.0J/㎠ 이상인 신장에너지를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 바람직한 실시양태는 단일층 배킹을 포함한다. 본원에서 사용된 단일층이란 용어는 실질적으로 동일한 물질 또는 실질적으로 동일한 물질의 블렌드로 이루어진 다중층(multiple layer)을 포함한다.
한 바람직한 실시양태에서, 2축연신 접착테이프 배킹은 손으로 뜯어낼 수 있는 것이다. 더욱 바람직하게는 배킹 또는 테이프는 (폭 2.54㎝의 샘플을 시험시) 약 8J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고 약 100MPa 이하의 인장강도를 갖고 손으로 뜯어낼 수 있는 것이다. 가장 바람직하게는 배킹 또는 테이프는 (폭 2.54㎝의 샘플을 시험시) 약 5J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고 약 50MPa 이하의 인장강도를 갖고 손으로 뜯어낼 수 있는 것이다.
상기 성질 및 특성은, 바람직한 실시양태와 관련해서 본원에 기술되어 있으며, 예를 들면 접착제(18)가 피복되어 있지 않은 필름 또는 배킹(12)과 관련해 기록되어 있다. 대부분의 경우, 특성 및 성질은 주로 배킹에 의해서 결정되며, 접착제 또는 다른 층 또는 피복물에 의해서는 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 상기 바람직한 특성 및 성질은 본 발명의 접착테이프에도 적용된다.
기계적으로, 절단능은 테이프 배킹을 상업적 접착테이프 분배기의 톱니상에 끌어당겨 테이프 배킹을 끊어내는데 필요한 하중으로 간주될 수 있다. 유사하게, 접착테이프를 손으로 뜯어내는 능력은, 테이프 배킹을 손가락 사이에 끌어당겨 배킹을 끊어내는데 필요한 하중으로 간주될 수 있다. 어떤 경우에서도, 테이프를 끊는 에너지와 테이프가 끊어지도록 신장되는 정도(파단신장도) 둘다 특정 테이프 배킹의 사용 적합성을 판정하는데 사용될 수 있다. 파단내성(resistance to break)은 인장시험 또는 천공시험에서 평가될 수 있는데, 이 시험에서는 테이프 배킹을 클램프에 고정시키고 시험 탐침을 테이프가 끊어질때까지 테이프 배킹에 관통시킨다. 손으로 절단하고 뜯어내기에 충분히 작은 인장강도 및 작은 천공내성을 갖는 2축연신 폴리프로필렌계 테이프 또는 테이프 배킹을 얻는 것이 바람직하다.
2축연신 폴리프로필렌을 포함하는 것과 같은 연신된 중합체 필름의 경우, 절단능 또는 인열능(tearability)과 관련된 주요 물성은 결정성, 중합체 분자량 및 조성, 총 연신 및 연신 방향이다. 이러한 물성은 또한 강도, 인성, 파단인장신장도 및 천공내성과 같은 필름 기계적 성질을 결정한다. 절단가능하고 손으로 뜯어낼 수 있는 접착테이프는 특성들의 조합, 특히 작은 천공내성, 작은 인열내성, 작은 천공신장도 및 테이프 종방향 또는 기계방향으로의 작은 인장강도를 나타낸다.
본 발명의 경우에 있어서, 큰 천공 또는 인열내성을 갖는 필름은 절단성 접착테이프 배킹으로 사용하기에 부적합한데, 왜냐하면 이러한 필름의 인성은 테이프 배킹 필름에 요구되는 절단능에 위배되기 때문이다. 또한, 피복 및 건조 작업 동안에 가공가능하고 종방향 수축 또는 열 불안정성에 의해 유발되는 것으로 알려진 텔레스코핑(telescoping) 또는 갭핑(gapping)을 나타내지 않는 안정하고 균일한 접착테이프 롤을 제조하기 위해서는, 접착테이프 배킹은 치수가 안정해야 하고 열 및 수축에 대한 내성을 가져야 한다. 더욱이, 접착테이프 배킹은 작은 천공내성과 치수안정성을 겸비하는 것이 특히 바람직하다.
종래 기술(예를 들면 미국특허 제 4,451,533 호)은, 용이하게 절단되는 접착테이프 또는 배킹을 제조하는 요건은 큰 강성도(stiffness) 및 작은 파단인장신장도라고 교시한다. 전형적으로 큰 파단인장신장도를 갖는 필름은 톱니모양 분배기상에서 용이하게 절단 또는 분배되지 않는다. 놀랍게도, 이소택틱 폴리프로필렌과 1개 이상의 다른 폴리올레핀을 포함하고, 작은 강성도를 갖고, 어떤 경우에는 큰 파단인장신장도를 갖는 2축연신 접착테이프 배킹 필름을, 본원에 기술된 바람직한 성질을 갖도록 제조할 수 있음을 발견하였다. 제 2 폴리올레핀 성분을 용융물에 블렌딩 또는 혼합에 의해 배합하면, 통상적으로 2개 이상의 중합체상(하나는 주성분이고 다른 하나는 주성분에 분산된 부성분)이 형성된다. 또한, 각 폴리올레핀 중합체 성분은 일반적으로 결정질 및 비결정질 상을 형성할 수 있다. 상들 사이의 계면은 내부적으로 취약한 지점을 형성하는데, 이로써 기계적 파단이 쉬워짐으로써필름이 절단가능하고 손으로 뜯어낼 수 있게 된다. 상 계면의 부피, 구조 및 조성을, 중합체의 종류 및 양, 공정 온도, 연신 및 속도에 의해 조절할 수 있다.
테이프 배킹(12)의 제 1 주표면(14)상에 피복된 접착제(18)는 당해 분야에 공지된 임의의 적합한 접착제일 수 있다. 바람직한 접착제는 압력, 열 또는 그의 조합에 의해 활성화되는 것이다. 적합한 접착제는 아크릴레이트, 고무 수지, 에폭시, 우레탄 또는 그의 조합을 기재로 하는 것을 포함한다. 접착제(18)는 용액, 수-기재 또는 고온용융물 피복 방법에 의해 도포될 수 있다. 접착제는 고온용융물-피복된 배합물, 전사-피복된 배합물, 용매-피복된 배합물, 및 라텍스 배합물뿐만 아니라 라미네이팅된 접착제, 열-활성화된 접착제 및 수-활성화된 접착제를 포함한다. 본 발명에 따른 유용한 접착제는 모든 감압성 접착제를 포함한다. 감압성 접착제는 강력하고 영구적인 점착성을 갖고, 손가락 압력 이하의 힘에 의해 접착되고, 피접착물에 고정되는 충분한 능력을 갖는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 유용한 접착제의 예는 폴리아크릴레이트; 폴리비닐 에테르; 디엔 고무, 예를 들면 천연 고무, 폴리이소프렌 및 폴리부타디엔; 폴리이소부틸렌; 폴리클로로프렌; 부틸 고무; 부타디엔-아크릴로니트릴 중합체; 열가소성 탄성중합체; 블록공중합체, 예를 들면 스티렌-이소프렌 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록공중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔 중합체 및 스티렌-부타디엔 중합체; 폴리-알파-올레핀; 비결정질 폴리올레핀; 실리콘; 에틸렌-함유 공중합체, 예를 들면 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸아크릴레이트 및 에틸 메타크릴레이트; 폴리우레탄; 폴리아미드; 에폭시; 폴리비닐피롤리돈 및 비닐피롤리돈 공중합체; 폴리에스테르; 및 이들의 혼합물 또는 블렌드(연속상 또는 불연속상)의 일반적 조성물을 기재로 하는 것을 포함한다. 또한, 점착성부여제(tackifier), 가소제, 충전제, 산화방지제, 안정화제, 안료, 확산재, 경화제, 섬유, 필라멘트 및 용매와 같은 첨가제를 함유할 수 있다. 또한, 접착제는 임의적으로는 공지된 임의의 방법에 의해 경화될 수 있다.
유용한 감압성 접착제에 대한 개론을 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol.13, Wiley-Interscience Publishers(New York, 1988)]에서 찾을 수 있다. 유용한 감압성 접착제에 대한 추가의 설명을 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol.1, Interscience Publishers(New York, 1964)]에서 찾을 수 있다.
테이프(10)의 필름 배킹(12)은 임의적으로, 후속 피복층들의 접착을 개선하기 위해서 화염(flame) 노출, 코로나 방전(corona discharge), 또는 화학적 프라이밍(primining)을 포함하는 기타 표면 처리에 의해 추가로 처리될 수 있다. 또한, 필름 배킹(12)의 제 2 표면(16)은, 접착제 피복된 테이프 제조 분야에 잘 공지된 바와 같이, 반대 표면의 접착제층(18)과 필름(12)의 접착을 방지하여 접착테이프 롤이 용이하게 풀리도록 하기 위해서, 약하게 접착된 임의적 백사이즈 물질(20)로 피복될 수 있다. 테이프(10)는 나선형으로 권취되어, 도 2에 도시된 바와 같은, 임의적으로는 코어(24)상에 감긴, 롤(22)을 제공한다.
본원에서 기술된 배킹은, 유틸리티 테이프(utility tape), 라이트 듀티 테이프(light duty tape), 및 실링(sealing) 및 멘딩(mending) 테이프를 포함하는 많은 접착테이프 배킹 용도에 아주 적합하다. 본 발명의 배킹은 유연하기 때문에, 마스킹 테이프(masking tape) 배킹으로도 유용하다.
본 발명의 실시를 하기 상세한 실시예와 관련해서 추가로 기술하고자 한다. 이 실시예는 다양한 구체적이고 바람직한 실시양태 및 기법을 추가로 예시하도록 제공된 것이다. 그러나, 본 발명의 범주내에 속하는 많은 다양한 변형 및 개선의 여지가 있음을 알아야 한다.
시험 방법
필름 인장성 결정
파단시 기계방향(MD) 인장강도를 ASTM D-882, "얇은 플라스틱 시이트의 인장성(Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting)", 방법 A에 기술된 방법에 따라 측정하였다. 필름을 시험전 22℃(72℉)의 온도 및 50％의 상대습도(RH)에서 24시간동안 컨디셔닝(conditioning)시켰다. 미국 미네소타주 에덴 프라이리 소재의 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation)으로부터 모델 넘버 신테크 200/S(Model No. Sintech 200/S)로서 시판되는 인장시험기를 사용하여 시험을 수행하였다. 이러한 시험을 위한 견본은 폭이 2.54㎝이고 길이가 15㎝였다. 조(jaw)의 초기 간격은 10.2㎝였고 크로스헤드(crosshead) 속도는 25.4㎝/분이었다. 절단된 각 샘플에 대해서 6개의 견본을 기계방향으로 시험하였다.
천공에너지 결정
천공에너지 및 천공신장도를, 미국 미네소타주 에덴 프라이리 소재의 엠티에스 시스템즈 코포레이션에 의해 제조된 모델 넘버 신테크 200/S 인장시험기를 사용하여, ASTM F 1306-94를 기본으로 하는 방법을 다음과 같이 변형시킨 것을 사용하여 결정하였다. ASTM F 1306-94에 기술된 견본 클램핑 장치(clamping fixture)를, 각각 중앙에 직경 7.62㎝의 정사각형 구멍이 있는 2개의 단단한 플레이트(plate)를 갖도록 개조하였다. ASTM F 1306-94에 기술된 관통탐침(penetration probe)은 끝이 반구형인 직경 0.318㎝의 원통형 강철막대로 대체되었다. 하중을 가하여 각 시험 견본을 완전히 관통시키는 동안 플런저 어셈블리(plunger assembly)의 변위를 측정하였다. 시험에 사용되는 견본을 후술되는 바와 같이, 폭 2.54㎝의 스트립 또는 폭 1.27㎝의 스트립이 되도록 MD에 평행하게 절단하였다. 견본은 클램프 어셈블리에 적당하게 조이도록 12.7㎝의 길이를 가졌다. 각 시험을 254㎝/분의 속도로 수행하였다. 각 결정에 대해서 6개 이상의 견본을 시험하였다. 필름을 시험전 22℃(72℉)의 온도 및 50％의 상대습도(RH)에서 24시간동안 컨디셔닝시켰다.
각 시험에서, 견본을 클램프 어셈블리로 조였다. 각 견본의 중심을 플레이트의 구멍에 관통시켰다. 견본이 일정 장력으로 하중을 받도록 하기 위해, 감압성 접착테이프 단편으로 견본을 클램프 어셈블리의 바닥 플레이트면에 고정하고, 75g의 분동을 견본의 다른 면에 매달았다. 이어서, 샘플이 시험도중에 미끄러지지 않도록, 클램핑 플레이트를 손잡이나사(thumb screw)로 조였다. 클램프 어셈블리는 플런저 밑에 위치하므로, 플런저는 샘플의 중심을 관통하게 된다. 샘플을 천공하는데 요구되는 총에너지뿐만 아니라 천공신장도를 결정하였다.
청구의 범위를 포함하여 본원에서 사용된 "천공시험-2.54㎝"라는 용어는 언급된 바로 그 시험이 폭 2.54㎝의 샘플상에서 수행되었음을 말하고, "천공시험-1.27㎝"이라는 용어는 언급된 바로 그 시험이 폭 1.27㎝의 샘플상에서 수행되었음을 말한다.
절단된 테이프 배킹 모서리의 광학현미경 관찰
본 발명에 따라 제조된 테이프 배킹 및 본원에서 기술된 대조용 필름을 톱니모양 플라스틱날(미국 미네소타주 세인트폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니로부터 3M 상품번호 105호로서 시판됨)에 걸치고 손으로 아래로 끌어당김으로써 분배시켰다. 청구의 범위를 포함한 본원에서 사용된 "톱니모양 플라스틱 절단날상에서 절단될 때"라는 문구 및 이와 유사한 문구는 상기 언급된 분배기 및 방법을 말한다. 필름을 우선 시험전 22℃(72℉)의 온도 및 50％의 상대습도(RH)에서 24시간동안 컨디셔닝시켰다. 절단날에 의해 분배된 필름을, 미국 미네소타주 미네아폴리스 소재의 리즈 프리시즌 인스트루먼츠 인코포레이티드(Leeds Precision Instruments, Inc.)로부터 시판되는 올림푸스 BHSM 타입 BH-2(Olympus BHSM Type BH-2) 광학현미경으로 사진촬영하였다. 견본을, 반사광을 사용하여 50배 확대율로 검사하고 ASA 3000의 폴라로이드 타입 57(Polaroid Type 57) 흑백 즉석인화필름을 사용하여 사진촬영하였다. 도 3에서 본 발명의 실시예 11은 플라스틱 절단날의 윤곽선과 흡사한 톱니모양 모서리를 가짐이 관찰되었다. 이와는 다르게, 도 4에서 대조용 실시예 C-1은 플라스틱 절단날의 윤곽선과 흡사하지 않은 일그러진 모서리를 가짐이 관찰되었다.
실시예의 제조
(A) 리니어모터(linear motor) 동시적 연신 공정
동시적 2축연신 폴리올레핀 블렌드 실시예 1 내지 15 및 대조용 실시예 C-1및 C-2를, 미국특허 제 4,675,582 호; 제 4,825,111 호; 제 4,853,602 호; 제 5,036,262 호; 제 5,051,225 호; 및 제 5,072,493 호에 기술된 리니어모터-구동 동시적 연신 공정을 사용하여 제조하였다. 연신 장치는 독일 자이크스도르프 소재의 브루크너 마쉬넨브라우(Bruckner Maschinenbrau) 제품이었다. 표 2에 나타낸 (중량기준) 조성비로 구성된 중합체 I과 중합체 II, 및 몇몇 실시예에서는, 중합체 III를 사용하였다. 실시예 1 내지 10, 14 및 15의 경우, 이소택틱 폴리프로필렌은 중합체 I과 중합체 III의 블렌드이고, 제 2 성분은 중합체 II였다. 실시예 11 및 12의 경우, 이소택틱 폴리프로필렌은 중합체 I이고 제 2 성분은 중합체 II였다. 대조용 실시예 C1 및 C2의 경우, 이소택틱 폴리프로필렌은 중합체 I과 중합체 III의 블렌드이고 제 2 폴리올레핀은 존재하지 않았다. 실시예 1에서, 중합체 용융물은 약 80％의 프로필렌 단독중합체(58 중량％의 중합체 A 및 약 28 중량％의 중합체 B) 및 약 20％의 중합체 G로 이루어졌다. 구체적으로는, 베르스토르프(Berstorff) 6.0㎝ 트윈스크류 압출기를 사용하여 융점이 약 202 내지 235℃인 안정한 용융물을 만들었다. 이 중합체 용융물 혼합물을 슬롯 다이(slot die)를 통해 압출시키고, 약 4.7 내지 6.8m/분으로 회전하는 수-냉각된 강철 주조휠(내부 물 순환을 이용하고 주조휠을 수욕에 담금으로써 주조휠을 약 20 내지 30℃로 항온시킴)상에서 주조하였다. 이렇게 주조된 시이트는 약 35㎝의 폭을 갖고 약 0.15 내지 0.20㎝의 두께를 가졌다.
필름을 텐터 오븐에서 동시적 연신시키기 전에, 주조된 시이트를 약 600℃로 맞춰진 일련의 적외선히터에 통과시켜, 주조 필름을 약 100 내지 110℃(적외선 표면 고온측정법으로 측정)로 예열하였다. 주조되고 예열된 필름을 즉시 종방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 동시적 연신시켜 2축연신 필름을 만들었다. 각 실시예에서 텐터의 예열부, 연신부 및 어닐링(annealing)부에 사용된 텐터 오븐 온도의 설정값(setpoint)을 표 3에 열거해 놓았다. 약 45:1 내지 약 75:1의 최종 총 면적연신비를 사용하였다. 각 실시예에 대한 MD비 및 TD비를 표 3에 열거해 놓았다. 필름은 두께가 약 0.030㎜였고 슬릿의 폭은 약 127㎝였다. 권취속도는 약 45m/분이었다. 새로운 날이 장착된 면도칼 절단기로 필름을 기계방향으로 슬릿팅시켜(공정라인과는 별도로 수행(offline)), 시험에 맞는 폭을 갖는 유용한 샘플로 만들었다. 필름 성질을 표 4에 기재하였다.
(B) 기계적 동시적 연신 공정
동시적 2축연신 폴리올레핀 블렌드 실시예 16 내지 19 및 대조용 실시예 C-3를, 미국특허 제 4,330,499 호 및 제 4,595,738 호에 기술된 기계적 동시적 연신 장치를 사용해서 제조하였다. 중합체(표 1)를 사용하였다. 중합체 I(이소택틱 폴리프로필렌)과 중합체 II(존재하는 경우, 제 2 폴리올레핀)를 표 2에 열거된 조성비로 압출시켜 융점이 약 246 내지 255℃인 안정하고 균질한 용융물을 얻었다. 이 용융물을, 슬롯 다이를 통해, 약 5m/분으로 회전하는 수-냉각된 강철 주조휠(이 주조휠을 통해 약 10℃의 물이 순환함)상에 주조시켰다. 이어서 이렇게 주조된 시이트를 약 12 내지 16℃로 유지되는 급냉(quenching) 수욕에 통과시켜 폭이 약 55㎝이고 두께가 약 0.15 내지 0.2㎝인 주조 시이트를 만들었다.
주조 시이트를, 동시적 연신시키기 전에, 125℃에서 시작해서 145 내지 155℃까지 가열되는 한 셋트의 롤에 통과시킴으로써 예열하였다.
이어서 이 시이트를 7:1의 MD 연신 스크류 피치(stretch screw pitch)를 갖는 한 셋트의 발산축(diverging spindle)상에서 이동하는 일련의 클립(clip)에 모서리를 따라(edgewise) 조이고, 최종 평형(balanced) 텐터 연신비가 약 64:1이 되도록 종방향(MD)과 횡방향(TD)으로 동시적 연신시켰다. 권취속도는 약 40m/분이었고 연신온도는 약 175 내지 177℃였다. 텐터 연신 조건을 표 3에 열거해 놓았다. 필름은 두께가 약 0.034 내지 0.040㎜였고 슬릿 폭은 약 300㎝였다. 새로운 날이 장착된 면도칼 절단기로 필름을 슬릿팅시켜(공정라인과는 별도로 수행), 시험에 맞는 폭을 갖는 유용한 샘플로 만들었다. 필름 성질을 표 4에 기재하였다.
(C) 순차적 텐터 공정
실시예 20 내지 30 및 대조용 실시예 C-4 내지 C-10을 다음과 같이 제조하였다. 중합체(표 1)를 사용하였다. 중합체 I(이소택틱 폴리프로필렌)와 중합체 II(존재하는 경우, 제 2 폴리올레핀)를 표 2에 열거된 조성비로, 미국 오하이오주 마운트길리드 소재의 에이치피엠(H.P.M.)에 의해 제조된 4.45㎝ 싱글스크류 압출기에 동시 공급하였다. 중합체 I을 중력에 의해 공급하고(gravity feed), 중합체 II를 보정된 아크리손 공급장치(Acrison feeder)에 의해 첨가하였다. 이 중합체 혼합물을 230 내지 252℃의 가열 설정값을 갖는 압출기 배럴 대역을 사용해서 252℃로 가열하였다. 이 용융물을 230℃에서 17.8㎝ 단일 매니폴드(single manifold) 시이트 다이에 옮겼다. 이 압출물을 순환수욕(이 순환수욕에 주조휠의 일부를 담금)을 갖는, 약 33℃로 유지되는 회전 활면(smooth) 강철 주조휠상으로 주조시켰다. 주조휠 온도는 순환되는 상온(30℃)의 물에 의해 유지되었다. 주조 온도는 각 실시예에 대해서 약 33℃였다.
주조된 필름을 내부가 125℃로 가열되는 5개들이 한 셋트의 롤러위로 통과시키고, 연신비가 약 5:1이 되도록 종방향 또는 기계방향(MD)으로 연신시켰다.
이어서 MD 연신된 시이트를 발산 텐터 레일상의 일련의 클립에 모서리를 따라 조이고, 최종 TD 연신비가 약 9:1이 되도록 교차방향 또는 횡방향(TD)으로 연신시켰다. 각 실시예에 대한 구체적인 연신 조건 및 텐터 온도 조건을 표 3에 열거해 놓았다. 이렇게 얻은 2축연신 필름을 실온으로 냉각하고, 그의 모서리를 면도날로 슬릿팅시켜 다듬고 약 10m/분으로 마스터롤(master roll)상에 권취시켰다. 필름은 두께가 약 0.028 내지 0.038㎜였고 슬릿 폭은 약 25㎝였다. 새로운 날이 장착된 면도칼 절단기로 필름을 기계방향으로 슬릿팅시켜(공정라인과는 별도로 수행), 시험에 맞는 폭을 갖는 유용한 샘플로 만들었다. 필름 성질을 표 4에 기재하였다.
대조용 실시예 C-11 및 C-12
스카치(SCOTCH)라는 상표의 테어 바이 핸드 테이프(Tear by Hand Tape)(미국 미네소타주 세인트폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니 제품)에서 사용되는 테이프 배킹을 새로운 날이 장착된 면도칼 절단기로 기계방향으로 슬릿팅시켜, 시험에 맞는 폭을 갖는 유용한 샘플로 만들었다. 필름 성질을 표 4에 기재하였다. 이 필름은 이층 폴리올레핀 필름이다. 제 1 층을 MD로 약 5:1로 연신시켰다. 이어서 제 2 층을 제 1 층위에 압출시키고, 이 이층 필름을 TD로 약 10:1로연신시켰다. 천공시험에서는 먼저 위로 향한 한 층(C-11)에 대해서 천공시험을 수행한 후, 위로 향한 또다른 층(C-12)에 대해서 천공시험을 반복하였다.
중합체에 대한 설명
중합체 일반적인 설명 공급원 상표 MFR1 MFI1 밀도2(g/㎤)
A PP 단독중합체 피나(Fina) PP3374 2.5
B PP 단독중합체 피나 PP3571 9
C PP 단독중합체 몬텔(Montell) S38F PP 2
D 신디오택틱 PP 피나 EOD 96-34 10
E 신디오택틱 PP 피나 EOD 96-28 2
F 폴리부틸렌 몬텔 PB 0200 2
G LLDPE 다우(Dow) DOWLEX 2027A 4 0.94
H LLDPE 이스트만(Eastman) TENITE 757 2 0.91
I EVA 듀퐁(Dupont) ELVAX 360 2 0.95
J EVA 듀퐁 ELVAX 760 2 0.93
K PP 공중합체 피나 Z 9470 5
1ASTM D1238-95에 의해 결정됨(g/10분 단위로 기록): 중합체 A, B, C, D, E, F, K의 경우 2.16㎏, 230℃에서 MFR, 중합체 G, H, I, J의 경우 2.16㎏, 190℃에서 MFI, 제조사에 의해 제공된 값임2제조사에 의해 제공된 밀도
전술된 시험 및 시험 결과는 본 발명을 단지 예시하려는 것이지 예측하려는것은 아니며, 시험 과정을 변경하면 상이한 결과를 얻을 수 있다.
본 발명을 그의 몇몇 실시양태와 관련해 기술하였다. 전술된 상술내용 및 실시예는 단지 본 발명을 명료하게 이해하도록 하기 위해 제공한 것이다. 여기에 어떤 불필요한 제한도 없다는 것을 알아야 한다. 당해 분야의 숙련자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않게 실시양태를 많이 변경할 수 있다는 것을 명백히 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 본원에서 기술된 상술내용 및 구조물에 의해서 제한되어서는 안되고, 청구의 범위에서 기술된 구조물 및 이러한 구조물과 동등한 구조물에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (45)

  1. 이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 40 내지 90％, 및 폴리올레핀을 포함하는 제 2 성분 10 내지 60％를 포함하고, 천공시험(Puncture Test)-2.54㎝에 따라 시험시 20J/㎠ 이하의 천공에너지(puncture energy)를 갖도록 2축연신된 접착테이프 배킹(backing).
  2. 제 1 항에 있어서, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 1.3㎝ 이하의 천공신장도(puncture elongation)을 갖도록 2축연신된 테이프 배킹.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 성분이 폴리에틸렌, 폴리부틸렌 또는 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌을 포함하는 테이프 배킹.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 성분을 20 내지 40％로 포함하는 테이프 배킹.
  5. 제 4 항에 있어서, 단일층(monolayer)을 포함하는 테이프 배킹.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌이 제 1 융점을 갖고, 상기 제 2 성분은 상기 제 1 융점보다 낮고 100℃보다 높은 제 2 융점을 갖는 테이프 배킹.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 융점이 약 120 내지 155℃인 테이프 배킹.
  8. 제 1 항에 있어서, 기계방향(MD)으로 140MPa 이하의 인장강도를 갖는 테이프 배킹.
  9. 제 1 항에 있어서, 36:1 이상의 면적연신비(area stretch ratio)를 갖는 테이프 배킹.
  10. 제 7 항에 있어서, 4:1 이상의 기계방향 연신비(MDR)를 갖는 테이프 배킹.
  11. 제 1 항에 있어서, 톱니모양 플라스틱 절단날상에서 절단될 때 절단날의 윤곽선과 흡사한 톱니모양 모서리를 나타내는 테이프 배킹.
  12. 제 1 항에 있어서, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 8J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고, MD로 100MPa 이하의 인장강도를 갖는 테이프 배킹.
  13. 제 10 항에 있어서, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 5J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고, MD로 50MPa 이하의 인장강도를 갖는 테이프 배킹.
  14. 제 1 항에 있어서, 동시적 2축연신된 테이프 배킹.
  15. 제 1 항에 있어서, 제 1 주표면(first major surface)위에 접착제 층을 추가로 포함하는 테이프 배킹.
  16. 이소택틱 폴리프로필렌 40 내지 90％, 및 폴리올레핀을 포함하는 제 2 성분 10 내지 60％를 포함하고, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 1.3㎝ 이하의 천공신장도를 갖고 MD로 140MPa 이하의 인장강도를 갖도록 2축연신된 접착테이프 배킹.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 성분이 폴리에틸렌, 폴리부틸렌 또는 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함하는 테이프 배킹.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 2 성분을 20 내지 40％로 포함하는 테이프 배킹.
  19. 제 18 항에 있어서, 단일층을 포함하는 테이프 배킹.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌이 제 1 융점을 갖고, 상기 제 2 성분은 상기 제 1 융점보다 낮고 100℃보다 높은 제 2 융점을 갖는 테이프 배킹.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 융점이 약 120 내지 155℃인 테이프 배킹.
  22. 제 16 항에 있어서, 36:1 이상의 면적연신비를 갖는 테이프 배킹.
  23. 제 22 항에 있어서, 4:1 이상의 MDR을 갖는 테이프 배킹.
  24. 제 16 항에 있어서, 톱니모양 플라스틱 절단날상에서 절단될 때 절단날의 윤곽선과 흡사한 톱니모양 모서리를 나타내는 테이프 배킹.
  25. 제 16 항에 있어서, 동시적 2축연신된 테이프 배킹.
  26. 제 16 항에 있어서, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 8J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고, MD로 100MPa 이하의 인장강도를 갖는 테이프 배킹.
  27. 제 26 항에 있어서, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 5J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고, MD로 50MPa 이하의 인장강도를 갖는 테이프 배킹.
  28. 제 26 항에 있어서, 제 1 주표면위에 접착제 층을 추가로 포함하는 테이프 배킹.
  29. 이소택틱 폴리프로필렌 40 내지 90％, 및 폴리올레핀을 포함하는 제 2 성분 10 내지 60％를 포함하고, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 8J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고 100MPa 이하의 인장강도를 갖도록 2축연신된 접착테이프 배킹.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제 2 성분이 폴리에틸렌, 폴리부틸렌 또는 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함하는 테이프 배킹.
  31. 제 29 항에 있어서, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 5J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고, 50MPa 이하의 인장강도를 갖는 테이프 배킹.
  32. 제 29 항에 있어서, 천공시험-2.54㎝에 따라 시험시 1.3㎝ 이하의 천공신장도를 갖는 테이프 배킹.
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 제 2 성분을 20 내지 40％로 포함하는 테이프 배킹.
  34. 제 33 항에 있어서, 단일층을 포함하는 테이프 배킹.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌이 제 1 융점을 갖고, 상기제 2 성분은 상기 제 1 융점보다 낮고 100℃보다 높은 제 2 융점을 갖는 테이프 배킹.
  36. 제 29 항에 있어서, 상기 제 2 융점이 약 120 내지 155℃인 테이프 배킹.
  37. 제 29 항에 있어서, 36:1 이상의 면적연신비를 갖는 테이프 배킹.
  38. 제 37 항에 있어서, 4:1 이상의 MDR을 갖는 테이프 배킹.
  39. 제 29 항에 있어서, 톱니모양 플라스틱 절단날상에서 절단될 때 절단날의 윤곽선과 흡사한 톱니모양 모서리를 나타내는 테이프 배킹.
  40. 제 29 항에 있어서, 동시적 2축연신된 테이프 배킹.
  41. 제 29 항에 있어서, 제 1 주표면위에 접착제 층을 추가로 포함하는 테이프 배킹.
  42. 이소택틱 폴리프로필렌 40 내지 90％, 및 폴리올레핀을 포함하는 제 2 성분 10 내지 60％를 포함하고, 천공시험-1.27㎝에 따라 시험시 90J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖도록 2축연신된 접착테이프 배킹.
  43. 제 42 항에 있어서, 천공시험-1.27㎝에 따라 시험시 2.0㎝ 이하의 천공신장도를 갖도록 2축연신된 테이프 배킹.
  44. 이소택틱 폴리프로필렌 40 내지 90％, 및 폴리올레핀을 포함하는 제 2 성분 10 내지 60％를 포함하고, 천공시험-1.27㎝에 따라 시험시 2.0㎝ 이하의 천공신장도를 갖고, MD로 140MPa 이하의 인장강도를 갖도록 2축연신된 접착테이프 배킹.
  45. 2축연신 단일층 배킹 및 이 배킹의 제 1 주표면위에 감압성 접착제 층을 포함하는 접착테이프로서, 이 때 상기 배킹은 이소택틱 폴리프로필렌 40 내지 90％ 및 제 2 성분 10 내지 60％를 포함하고, 상기 제 2 성분은 폴리올레핀을 포함하고, 상기 이소택틱 폴리프로필렌은 제 1 융점을 갖고, 상기 제 2 성분은 상기 제 1 융점보다 낮고 100℃보다 높은 제 2 융점을 갖고, 상기 배킹이 MD로 140MPa 이하의 인장강도를 갖고, 천공시험-1.27㎝에 따라 시험시 90J/㎠ 이하의 천공에너지를 갖고 2.0㎝ 이하의 천공신장도를 갖도록 2축연신된, 접착테이프.
KR1020017016154A 1999-06-16 1999-10-20 접착테이프 배킹 KR100609360B1 (ko)

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