KR20050036840A

KR20050036840A - 연신되어 공극 형성된 폴리머 필름

Info

Publication number: KR20050036840A
Application number: KR1020047005341A
Authority: KR
Inventors: 그레이엄 클라크; 조나단 헤윗
Original assignee: 유씨비 소시에떼아노님
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2005-04-20
Also published as: US20040213981A1; JP2005505668A; CA2461741A1; CN1564841A; GB0124659D0; EP1438350A1; WO2003033574A1

Abstract

본 발명은, 하나 이상의 층 내에 입자를 포함하는 동시 배향된 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리프로필렌) 필름으로서, 입자가 상기 층과 비혼화성이어서, 주형 폴리올레핀이 MD 및 TD 모두에서 동시에 연신되는 경우에 내부에 공극 형성이 개시되며, 이 입자는 (i) 평균 가로세로 비 x/y가 2 이상(길고 얇음)이고, 최장 입자의 평균 크기가 약 3 마이크론을 초과 (바람직하게는 약 6 마이크론)하는 입자; 및/또는 (ii) 좁은 크기 분포를 가지면서 평균 가로세로 비가 약 1(구형 또는 둥근 돌과 유사한 형태)이고, 평균 입자 크기가 약 3 내지 약 10 마이크론 (바람직하게는 약 6 마이크론)이며, 크기가 약 12 마이크론을 초과하는 입자가 사실상 배제되어 있으며, 선택적으로는 입자 크기가 약 3 마이크론 미만인 입자가 사실상 배제되어 있는 입자를 포함하는 필름에 관한 것이다. 바람직한 BOPP 필름은, TD에 대한 MD 비로 측정된 하기 특성 중 하나 이상의 비가, (a) 0.5를 초과하는 인장 강도의 비; (b) 2.0 미만의 파단시 신장율의 비; (c) 0.7 이상의 탄성 계수의 비; 및/또는 TD 수축율이 0이 제외되는 경우에 0.45 이상의 수축율의 비에 의해 추가로 특징된다.

Description

연신되어 공극 형성된 폴리머 필름 {STRETCHED AND VOIDED POLYMERIC FILM}

본 발명은, 동시 연신 공정을 사용하여 제조된, 불투명하고 공극이 형성되어 있으며 배향된 폴리머 필름(예를 들어, BOPP 필름과 같은 폴리올레핀 필름)의 제조에 관한 것이다.

미립자 형태의 탄산칼슘과 같은 광물성 충전재를 사용함으로써 스텐터(stenter) 폴리프로필렌 프로세서에 의해 오래전부터 공극 형성된 필름이 제조되어 왔다. 공극 형성된 폴리프로필렌 필름의 제조는 이들 물질과 함께 동시 연신 공정에 의해서는 불가능하다는 것이 경험적으로 입증되었다. 이들 방법으로 안정한 필름을 제조할 수 없는 이유는, 동시 연신 공정과 연속 연신 공정 사이의 공정 조건 상의 차이점 때문이다.

연속 연신 공정에서, 폴리프로필렌 주형 시트는 먼저 상대적으로 낮은 온도(110 내지 130℃)에서 정 방향(forward direction)으로 연신된다. 이 공정은 1 마이크론 미만의 상대적으로 작은 입자에 의해 공극 형성을 개시한다. 정 방향으로 연신된 주형 시트는 이후 보다 높은 온도(150 내지 160℃)에서 교차 방향(transverse direction)으로 연신된다. 이것에 의해 정 방향 연신으로 형성되었던 공극이 성장된다. 동시 공정에서는, 정 방향 연신 및 교차 방향 연신이 동시에 수행된다. 이 공정은 보다 높은 온도(일반적으로 150 내지 160℃)에서 수행된다. 보다 높은 온도에서, 보다 큰 입자, 크기가 3 내지 5 마이크론인 입자가 공극 형성을 개시하는데 있어 필요하다. 이후, 이러한 큰 입자는 공정의 안정성에 부정적인 영향을 미친다. 본 발명은 안정한 동시 공정을 사용하여 공극 형성된 필름을 제조하는 방법을 설명하고 있다.

연속 배향에 의해 제조된 공극 형성된 필름은, 예를 들어 하기 문헌에 충분히 공지되어 있다:

미국 특허 제 4,377,616호[출원인: 모빌 오일 코포레이션(Mobile Oil Corporation)]에는 구형의 공극 개시 입자를 사용하여 공극 형성된 필름을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 이 입자의 특성은 유기, 무기 또는 폴리머일 수 있다. 각 공극은, 공극의 형성이 개시된 하나 이상의 입자를 보유하고 있다.

가교된 폴리스티렌 미소구체 또한, 종래의 스텐터 머신 상에서의 연속 배향에 의해 공극 형성된 BOPP 필름을 제조하는데 사용될 수 있다.

필름이 연속 배향되는 스텐터 공정 상에서 공극 형성된 필름을 제조하는데 탄산 칼슘과 같은 무기 충전재를 사용하는 것은 오래전에 공지된 바 있다.

연속 배향 공정에 의해 공극 형성된 불투명 필름의 적용을 기술하는 그 밖의 다수 특허(들)가 있다.

동시적으로 이축 배향된 공극 형성된 필름의 제조는 상기 방법을 사용하여 시도되었으나, 성공적이지 못한 것으로 판명되었다. 본 출원인은, 공극 형성되기 전에 요구되는 직경이 2 내지 3 마이크론인 광물성 충전재 입자가 상기 기술된 것과 같이 동시 공정에서 확인될 수 있으며, 이러한 큰 입자는 공정의 안정성에 부정적인 영향을 미친다.

비동시적 공정에서, 주형 필름 시트는 상대적으로 낮은 온도에서 정 방향으로 연신될 수 있다. 이러한 저온에서의 초기 연신에 의해 공극 형성이 개시된다. 이후, 정 방향으로 연신된 주형 시트는 보다 높은 온도에서 교차 방향으로 연신된다. 교차 연신 동안에, 이미 형성되기 시작한 공극의 크기가 성장되어, 공극 형성된 필름에 불투명/유백광(opalescent) 특징이 제공된다. 동시 연신 공정에서, 필름은 비동시적 공정에서의 제 2 연신 공정과 유사한 온도에서 연신된다. 이는, 비동시적 공정에서 요구되는 것보다 더 큰 공극 개시 입자를 필름 내로 함유시킴으로써 극복되어야 한다. 이러한 큰 입자는 이후 공정 안정성을 감소시킨다.

본 발명이 하기 도면으로 예시될 것이다:

도 1 내지 3은 연속 배향에 의해 제조된 선행 기술의 공지된 필름에 대한 동일한 특성과 비교한, 버블 상에서 동시 배향에 의해 본 발명에 따라 제조된 공극 형성된 필름의 다양한 특성에 대한 MD 대 TD의 플롯으로서, 여기서 X는 공극 형성되고 동시 배향된 본 발명의 BOPP 필름을 나타내고, +는 공극 형성되고 연속 배향된 공지된 BOPP 필름을 나타낸다.

도 1은 인장 강도에 대한 MD/TD 비의 플롯이다.

도 2는 파단시 신장율(%)에 대한 MD/TD 비의 플롯이다.

도 3은 탄성 계수에 대한 MD/TD 비의 플롯이다.

도 4 및 5는 본원에서의 실시예 14에 따라 제조된 본 발명의 필름에 대한 사진으로서, 여기서 상기 사진들은 필름을 통한 투과광에서, 그리고 반사광에서의 횡단면으로서 각각 촬영된 것이다.

이에 따라, 본 발명의 과제는 선행 기술의 공극 형성된 필름 및/또는 이의 제조 방법에서 확인된 문제의 일부 또는 전부를 해결하고자 하는 것이다.

따라서, 넓은 범위에서의 본 발명에 따르면, 하나 이상의 층 내에 입자를 포함하는 동시 배향된 폴리올레핀(예를 들어, 폴리프로필렌) 필름이 제공되는데, 상기 층과 비혼화성인 상기 입자는, 주형 폴리올레핀이 MD 및 TD 모두에서 동시에 연신되는 경우에 내부에 공극 형성이 개시되며, 여기서 상기 입자에는 하기 것들이 포함된다:

(i) 평균 가로세로 비 x/y가 2 이상 (예를 들어, 길고 얇음)이며, 최장(longest) 입자의 평균 크기가 약 3 마이크론을 초과(바람직하게는, 약 6마이크론)하는 입자; 및/또는

(ii) 좁은 크기 분포를 가지면서 평균 가로세로 비가 약 1(예를 들어, 구형 또는 둥근 돌과 유사한 형상)이며, 평균 입자 크기가 약 3 내지 약 10 마이크론, (바람직하게는, 약 6 마이크론)인 입자로서, 여기에는 크기가 약 12 마이크론을 초과하는 입자는 사실상 배제되며, 또한 선택적으로는 크기가 약 3 마이크론 미만인 입자도 사실상 배제된다.

선택적으로, 이들 입자들은 상기 층을 기준으로 하여 약 5 내지 약 40중량%의 양으로 존재한다.

바람직하게는, 본 발명의 필름은, TD에 대한 MD 비로 측정된 하기 특징 중 하나 이상의 비가, (a) 0.5를 초과하는 인장 강도의 비; (b) 2.0 미만의 파단시 신장율의 비; (c) 0.7 이상의 탄성 계수의 비; 및/또는 (d) 0.45 이상의 수축율의 비 (이때, TD의 수축율은 0이 제외된다)라는 사실에 의해 추가로 특징된다.

본 발명의 또 다른 추가 일면에서, 본원에서 및/또는 본원에서의 독립항들에 기술된 바와 같은 하나 이상의 방법, 필름, 공정 및/또는 용도가 제공된다. 본 발명의 추가의 바람직한 특징은 본원에서 및/또는 본원에서의 독립항들에 기술되어 있다.

본 발명은 동시 공정으로 공극 형성을 개시하는 미소-플레이틀릿(micro-platelet) 형태의 충전제를 사용할 수 있다. 이들 물질의 x 및 y 방향으로의 길이가 z 방향으로의 길이보다 훨씬더 크기 때문에, 이들은 필름이 배향됨에 따라 필름의 평면과 나란해진다. 이로써, 공극을 형성시키기에 충분히 큰 입자가 필름 내로 도입될 수 있게 된다. 상기 입자가 필름의 평면 내에서 필름의 평면에 대해 90°의 각도에서 입자의 최단축과 나란해지기 때문에, 공정 안정성이 유지된다.

본 발명에서는, 동시 연신되고 이축 배향된 공극 형성된 필름을 제조하기 위한 안정한 공정을 달성하도록 특정 공극화제를 사용해야 한다. 본 기술은 특이적인 기하 구조로 된 공극화제 그룹을 사용한다. 예를 들어, 본 출원인은, 놀랍게도 공극화제가 길고 얇은 형태의 입자(높은 가로세로 비를 갖는 것)를 포함하는 경우에, 종래 기술의 동시 배향된 공극 형성된 필름에서 확인된 안정성을 감소시킬 수 있음을 발견하였다. 대안적으로, 본 출원인은, 가로세로 비가 낮은 입자(예를 들어, 구형 또는 불규칙적인 둥근 돌과 유사한 형태의 입자)가 공극화제로서 사용되어, 좁은 입자 크기 분포[즉, 작은(예를 들어, 3 마이크론 미만) 및/또는 큰(예를 들어, 12 마이크론 초과) 입자가 사실상 배제된]를 갖는 입자를 사용하는 경우에, 동시 배향된 공극 형성된 필름의 안정성 문제 또한 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다.

본원에 사용된 x 방향은, 필름의 MD에 평행한 축을 의미하며, y 방향은 필름의 TD에 평행한 축을 의미하며; z 방향은 필름 평면에 대해 수직인 축을 의미한다(즉, 필름 웹의 게이지를 가로지름).

납작한 플레이틀릿 물질이 공극화제로서 사용될 수 있다. 이 납작한 플레이틀릿의 x 및 y 방향으로의 길이는 상대적으로 길지만, z 방향은 x 및 y 방향의 길이보다 짧거나 일반적으로 절반 정도이다. 말하자면, 이러한 플레이틀릿은 x/z 또는 y/z의 가로세로 비가 크다. 필름이 연신되는 경우에, 상기 납작한 플레이틀릿은 필름 평면 내에 배향되어, 공정의 전반적인 안정성을 감소시키지 않는다. 이들 물질의 일반적인 예로는, 미세하게 분말화된 운모; 탄산칼슘; 높은 가로세로 비를 갖는 그 밖의 모든 광물성 분말; 폴리머 필름의 그것과 비혼화성인 폴리머 분말(예컨대, 얇은 폴리에스테르 아크릴 또는 나일론 필름); 높은 가로세로 비를 갖는 유리 입자; 높은 가로세로 비를 갖는 금속 입자를 포함하는 금속 안료; 및/또는 임의의 적당한 혼합물 및 이들의 조합물이 있다.

현재에는, 상업적으로 허용되는 목적하는 특성을 갖는 필름을 제조하는, 동시 연신 공정으로 공극 형성된 폴리프로필렌 필름을 제조하는 방법이 존재하지 않는다.

예를 들어, 본원에 기술된 공극화제를 사용하여 제조된 본 발명의 필름은, 공극 형성된 필름을 이중 버블 공정 및/또는 동시 스텐터 공정과 같은 동시 공정 상에서 제조될 수 있다. 본원에 사용된 공극화제는 상대적으로 저가이며, 경제적으로 가치가 있는 공극 형성된 필름을 제공할 수 있게 한다.

불투명도가 높은 공극 형성된 필름이 요구되는 경우에, 이산화티탄 분말 또는 그 밖의 미세하게 분쇄된 광물성 충전재가 첨가될 수 있다. 공극화제 및 불투명화제를 조합시키면, 이들 기술중 하나를 단독으로 사용하여 달성될 수 있는 것보다 더 높은 불투명도를 가진 필름이 제조될 수 있다. 이 기술은 본 발명의 부류의 공극화제를 사용하여 양호한 효과를 얻도록 하는데 사용될 수 있다.

공극 형성된 폴리프로필렌이 구조 중 임의의 한 층에 함유될 수 있는 층 분리된 구조가 제조될 수 있다. 열 밀봉가능한 용융 코팅이 공극 형성된 코어 물질에 도포될 수 있다. 안료 또는 염료가 상기 구조 내에 혼입되어 착색된 공극 형성된 필름이 제조될 수 있다. 금속성 공극화제를 사용하면 금속 효과를 나타내는 공극 형성된 필름을 제공할 수 있다. 금속성의 플레이틀릿 입자가 사용되는 경우에, 입자가 필름의 평면 내에 배향되며, 개선된 금속 효과가 부여된다. 상기 공극 형성된 필름은 또한, 버블 유닛 상에서 인라인으로 적층되거나, 개별 변환 공정에서 오프라인 적층되어 적층 구조 내에 혼입될 수 있다. 필름의 두께는 단일 플라이(ply) 필름 상에서는 10 내지 100 마이크론일 수 있으며, 적층 조작 아이디에스(ids)가 인라인으로 수행되는 경우에 적층된 필름 상에서는 20 내지 200 마이크론일 수 있다. 이 두께는 단일 두께의 필름에 대해서는 150 마이크론 이하로 연장될 수 있으며, 중간 연신 비의 이용에 의해 적층된 필름에 대해서는 300 마이크론으로 연장될 수 있다.

공극화제는 폴리프로필렌, 및 표준 작업 조건과는 다른 공정 조건을 현저히 변경시키지 않고, 제조된 필름 내로 혼입될 수 있다.

본 발명의 필름은, 현재까지 활용되지 않았던 방법 및/또는 특징에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 필름은 합성지, 및 코팅된 필름의 범위를 확장시키고/시키거나 불투명한 수축가능한 필름을 제조하기 위해 코팅에 사용하기 위한 불투명도가 증가된 베이스 필름과 같은 물질을 제조하는데 사용될 수 있다. 공극 형성된 베이스 필름은 또한 다수의 방식으로 변환되어 신규한 효과를 갖는 새로운 필름이 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 필름은, 균형잡힌 특성을 갖는, 공극 형성된 동시 배향된 폴리프로필렌 필름이다. 선택적으로, 상기 필름은 경질의 수지 코어를 포함한다. 상기 필름은, 불투명한 필름이 요구되는 경우에 열경화시킬 수 있거나, 수축가능한 필름이 요구되는 경우에는 열경화시킬 수 없다.

바람직하게는, 상기 필름은 폴리프로필렌과 비혼화성인 입자를 함유하며, 주형 폴리프로필렌이 연신되는 경우에 필름 내 공극 형성을 개시하여 이를 성장시킨다.

그 밖의 바람직한 필름 특성은 하기 사항을 포함한다: 비공극 형성된 폴리프로필렌 필름의 밀도보다 낮은 밀도, 더욱 바람직하게는 0.85 g/㎤ 미만의 밀도; 필름 MD/TD의 수축율 비가 1 미만, 바람직하게는 비 열경화성 필름에 대해서는 약 0.5 및 열경화성 필름에 대해서는 1 초과의 수축율 비; 약 25 내지 약 40 마이크론의 필름 두께, 예를 들어 약 33 마이크론(또는 단일 플라이 필름에 대해서는 약 25 마이크론에서 적층된 두꺼운 필름에 대해서는 300 마이크론까지)의 필름 두께; 약 0.5 초과, 선택적으로는 약 1 초과의, (더욱 바람직하게는 열경화성 필름의 경우에는 약 1.0 내지 약 1.5) 필름 MD/TD의 인장 강도의 비; 및/또는 약 1 미만의, (더욱 바람직하게는 열경화성 필름의 경우에 약 0.5 내지 약 0.9) 필름 MD/TD의 파단시 신장율의 비.

MD/TD의 수축율의 모든 비에 대해서는, TD 수축율이 0이 아니라는 것을 가정한다. TD 수축율이 0인 본 발명의 필름에 대해서는, MD/TD 비가 측정되지 않는다.

비교를 목적으로, 연속 연신된 스텐터 필름에 대한 인장 강도의 MD/TD 비는 약 0.3 내지 0.5이다. 이는, 신장 강도비 MD/TD가 0.5를 초과, 바람직하게는 0.9 내지 1.5인 (LISM 공정의 버블을 사용하여 제조된) 본 발명의 동시 연신된 공극 형성된 필름과 비교된다.

본 발명의 필름은 개선된 순백성(whiteness) 및 보다 우수한 불투명도를 제공하기 위해 TiO₂를 함유할 수 있으며, 필름의 불투명도는 투명한 베이스 필름의 그것보다 더 높을 수 있다. 본 발명의 필름은 백색의 TiO₂ 함유 코팅 및/또는 밀봉가능한 용융 코팅을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 필름의 불투명도는 TiO₂ 또는 공극화제를 단독으로 함유하는 필름의 그것보다 더 우수하다. 바람직하게는, TiO₂는 약 5%를 초과하는 양, 예를 들어 약 9 내지 약 10중량%의 양으로 필름 중에 존재한다.

본 발명의 필름에 사용될 수 있는 공극화제는 하기와 같은 형태에 의해 특징될 수 있다: 원래 구형인 물질의 고형 입자; 높은 가로세로 비를 갖는 입자, 즉 플레이틀릿 형태의 물질; 및/또는 불규칙한 입자로 제조된 공극화제.

필름의 표면은 텍스쳐링되거나 평탄하게 되어 있을 수 있다. 텍스쳐링되는 양은 TiO₂의 양 및 첨가된 공극화제에 의해, 그리고 가공 조건에 의해 조절될 수 있다.

필름 두께를 증가시키기 위해 보다 낮은 연신비가 사용될 수 있다. 상기 필름은 온라인으로 적층되어 단일 웹의 두께를 두배로 증가시킬 수 있다.

필름은 합성지, 라벨 등과 같은 용도에 대해 높은 불투명도를 갖는 베이스 필름으로서 사용될 수 있다.

폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 프로필렌과 에틸렌의 코폴리머, 또는 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌의 터폴리머(terpolymer)와 같은 코팅 폴리머가 필름 표면에 첨가될 수 있다. 이러한 코팅 폴리머는 보다 높은 불투명도를 갖는 표면 텍스쳐 또는 보다 높은 백색성을 제공하기 위해 광물성 충전재로 충전될 수 있다.

동시 배향된 필름에 사용된 공정은 선택적으로 이중 버블 공정이다. 표준 공정에서의 연신 비는 기계 방향으로는 8배이고 교차 방향으로도 8배이다. 중간 연신 비가 사용될 수도 있거나, 예를 들어 매우 두꺼운 필름이 요구되는 경우에 낮은 연신 비가 사용될 수 있다.

플레이틀릿 형태의 공극화제의 구체적인 예로는, 운모 분말, 예를 들어 x 및 y 방향으로 약 40 마이크론 이하의 입자 크기를 갖는 분말; 금속 안료(예를 들어, 금속 효과를 갖는 공극 형성된 필름을 제공하기 위한)가 있다.

본 발명의 추가 일면, 구체예 및 바람직한 특징은 청구범위에 기술되어 있다.

도 1로부터, 연속 스텐터된 공극 형성된 필름에 대한 인장 강도의 MD/TD 비는 약 0.3 내지 0.5인 반면, 본 발명의 공극 형성된 버블 필름에 대한 인장 강도 MD/TD 비는 0.5 초과, 전형적으로는 0.9 내지 1.5임을 알 수 있다.

도 2로부터, 연속 스텐터된 공극 형성된 필름의 파단시 신장율의 MD/TD 비는 약 4.0인 반면, 본 발명의 공극 형성된 버블 필름에 대한 파단시 신장율의 MD/TD 비는 4.0 미만, 전형적으로는 0.5 내지 1.5임을 알 수 있다.

도 3으로부터, 연속 스텐터된 공극 형성된 필름의 탄성 계수의 MD/TD 비는 약 0.3 내지 0.6인 반면, 본 발명의 공극 형성된 버블 필름에 대한 탄성 계수의 MD/TD 비는 0.7을 초과한다는 것을 알 수 있다.

도 4 및 5로부터, 위에서 보았을 때 공극의 형태가 구형이라는 것을 알 수 있다. 이러한 사실로부터 모든 방향에서의 균형도가 높아진다.

따라서, 본 발명의 필름에 대한 특징들이 균형을 이루고 있기 때문에, 기계적 가공이 용이해지고, 필름을 임의의 방향으로 용이하게 절단시킬 수 있는 것과 같은 이점이 얻어진다.

본 발명을 하기 비제한적인 실시예에 의해 추가로 설명할 것이다.

실시예에서는 하기 물질들이 사용되었다:

ㆍ입자 직경이 1 마이크론 이하이고 가로세로 비가 약 1인 미소구체 유리 비드로 이루어지는 스페리글래스(spheriglass)로서, 이 물질의 마스터 배치(master batch)는 이중 나사식 압출기를 사용하여 폴리프로필렌 중에 이것을 50중량% 배합시킴으로써 제조되었다.

ㆍ상품명 ET 2025 및 ST 210-30-E1으로 실베를린(Silberline)사로부터 시판되는, 알루미늄으로 된 미세 플레이틀릿과 유사한 입자로 이루어지는 실베를린으로서, 이 물질은 배향 중에 필름 내에서 정렬되며, 필름을 통과하는 광을 불투명하게 만든다. 이 물질을, 단일 나사식 압출기를 사용하여 폴리프로필렌 내로 1:2의 비에서 배합시켰다. 이것의 가로세로 비는 1보다 크다.

ㆍ상품명 미카 SX 800 또는 울트라카브(Ultracarb) U5로 마이크로파인(Microfine)사로부터 시판되는 운모 분말로서, 이 물질은 필름 내에서 자체적으로 정렬되는 플레이틀릿과 유사한 입자로 구성되며 광을 반사시킨다. 상기 운모에는 직경이 20 마이크론 이하로 존재하는 입자와 함께 최대 크기의 입자가 함유되어 있었다. 운모 입자의 가로세로 비가 약 8이기 때문에, 상기 입자의 최대 직경이 20 마이크론이라 하더라도 이들의 두께는 2 내지 3 마이크론에 불과하였다. 입자 크기가 작은 등급의 운모는 안정성을 증가시킬 것이다. 운모가 코팅층 내에 사용된 경우, 높은 정도의 다이 드룰(die drool)이 확인되었다.

ㆍ입자가 매우 미세한 (평균 0.5㎛) 상품명 퍼얼(Pearl) 2, 및 입자가 큰 (평균 3㎛) 상품명 퍼얼 70 및 오미알렌(Omyalene)으로 시판되고 있는 탄산칼슘 마스터 배치로서, 탄산칼슘의 가로세로 비는 낮다. 입자 크기는 공극 효율에 영향을 주어, 이들 물질 각각으로부터 상이한 결과가 얻어진다.

하기의 경질 수지가 사용될 수 있다: α-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔 및 인덴으로부터 제조된 혼합형의 단량체 수소첨가된 수지; 천연 폴리테르펜; 및/또는 수소첨가된 디시클로펜타디엔.

실시예 1A 내지 1C (운모 공극화제)

마스터 배치를, 50% 미카 SX 800 및 50% 폴리프로필렌을 함유하도록 제조하였다. 이후, 이러한 마스터 배치를 10%, 15% 및 20%의 운모 수준으로 제공되는 다수의 상이한 수준에서 폴리프로필렌과 혼합시켰다. 이후, 이들 혼합물을 고온 프레스 및 픽쳐 프레임 몰드(picture frame mould)를 사용하여 압축하여 플라그를 형성하였다. 켄칭시킨 후에, 상기 플라크를 제거하고, 이를 6 cm ×6 cm의 정사각형으로 절단하였다. 이후, 이러한 정사각형의 압축 물질을 160℃, 155℃ 및 150℃ (각각)의 온도에서 동시 연신기 상에서 연신시켰다. 생성되는 필름에는 공극이 형성되어 있었고, 불투명하였으며, 반사성이 있는 금속에 가까운 외관을 나타내었다.

실시예 2A 내지 2C (백색 안료가 함유된 운모 공극화제)

10%의 백색 이산화티탄을 첨가하는 것을 제외하고는, 10, 15 및 20%의 운모 (실시예 2A 내지 2C 각각에서)를 사용하여 상기한 바와 같은 동일한 과정을 실시하였다. 이산화티탄은 필름의 불투명도를 현저히 개선시켰다.

실시예 3A 내지 2B (알루미늄 공극화제)

폴리프로필렌 혼합물을, 알루미늄 플레이틀릿인 5%의 실베를린 ET 2025 및 5%의 실베를린 ST 210-30-E1 (실시예 3A 및 3B 각각에서)을 함유하도록 제조하였다. 이들 물질을 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방법을 통해 필름으로 연신시켰다. 생성된 필름에는 많은 공극이 형성되어 있었고, 반사성이 매우 높은 금속성 외관을 나타내었다.

실시예 4 내지 7

운모를 10%의 탄산칼슘(퍼얼 70)으로 대체시키고 약 35 마이크론 두께의 필름을 제조하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1A에 기술된 바와 같이 실시예 4 내지 7의 4개의 필름 변이체를 제조하였다. 열경화성 대 비 열경화성의 효과, 및 경질 수지 첨가 효과를 이들 필름에 대해 시험하였다. 경질 수지가 첨가되는 경우, 사용된 경질 수지는, 10% 농도에서 폴리프로필렌 코어에 첨가된 본원에 기술된 혼합형 단량체 수지였다.

실시예 4 코어 내 경질 수지 미첨가 & 비 열경화성

실시예 5 코어 내 경질 수지 미첨가 & 열경화성

실시예 6 코어 내 경질 수지 첨가 & 비 열경화성

실시예 7 코어 내 경질 수지 첨가 & 열경화성

표 1 - 실시예 4 내지 7에 대한 수축율 데이터

표 2- 실시예 4 내지 7에 대한 인장(tensile) 데이터

실시예 4 내지 7을 또한, 갭이 20mm로 설정된 종래 핸델로미터(handelometer) 시험으로 시험하였다. 이러한 핸델로미터는 특정 방향(MD 또는 TD)으로의 강성에 관한 수치를 제공한다. 필름 시트가 핸델로미터에 배치된다. 이후, 바아(bar)가 필름 위로 하강하여, 필름을 슬롯 내로 밀어 넣는다. 이 슬롯은 필름의 축(MD 또는 TD)을 따라 정렬되어 있다. 이 기계는 필름을 슬롯 내로 밀어 넣는데 필요한 중량을 측정한다.

표 3

비교를 목적으로, 연속 스텐터 머신 상에서 제조된 유사한 선행 기술의 필름에 대해서도 핸델로미터를 사용하여 시험하여, 하기 결과를 수득하였다.

표 4

핸델로미터를 사용하여 측정한 결과로부터, 연속 스텐터 상에서 제조된 종래의 필름의 MD/TD는 약 1.6인 반면, 본 발명의 공극 형성된 버블 필름의 MD/TD는 1.5 미만임을 알 수 있다. MD/TD 수치가 1에 가까울 수록, 보다 균형잡힌 필름 강성이 얻어진다.

상기 실시예 1A 또는 2A에 기술된 것과 유사한 방법으로 추가 필름을 제조하였다.

실시예 공극화제 상세사항 (PP=폴리프로필렌)

8 미카 두꺼운 외부 코팅 내에 20%

9 미카 두꺼운 PP 외부 코팅 및

코어 내에 15%

10 미카 백색 PP 코어 및 두꺼운 외부 코팅 내 20%

11 미카 두꺼운 PP 외부 코팅, 백색 마스터-배 치 및 코어 내 15%

12 스페리글래스 투명한 PP 코어 및 두꺼운 외부 PP 코 팅 내 20%

13 스페리글래스 백색 PP 코어 및 두꺼운 PP 코팅 내 20%

14 스페리글래스 두껍고 투명한 외부 PP 코팅 및 코어 내 15%

15 스페리글래스 두껍고 투명한 PP 코팅, 백색 마스터- 배치, 및 코어 내 15%

16 실베를린 1 두껍고 투명한 PP 외부 코팅 및 코어 내 5%

17 퍼얼 2 마스터 배치에 공극을 형성시키는 탄 산칼슘 20%

18 퍼얼 2 마스터 배치에 공극을 형성시키는 탄 산칼슘 35%

19 퍼얼 70 마스터 배치에 공극을 형성시키는 탄 산칼슘

20 오미알렌 마스터 배치에 공극을 형성시키는 탄 산칼슘

표 5- 필름 평가 결과

표 6

도 4 및 5는 실시예 14를 예시한다 (안료 첨가되지 않은 스페리글래스). 이들 도면은 다양한 공극도를 갖는 필름 구조를 나타낸다. 공극화제 입자가 필름 평면 내의 입자의 종축과 강제적으로 정렬되어 있음을 확인할 수 있다. 실시예 8 내지 20에서 제조된 이들 필름의 수축율은 매우 낮은데, 이는 적층된 두꺼운 필름의 특징이다.

실시예 14 및 15의 IDR 시험

이들 필름 몇몇에 대해 IDR(중간 연신 비 시험)을 실시하였다. 이러한 시험이 실시되는 필름들은 실시예 14(안료가 첨가되지 않고 스페리글래스 공극화제만을 사용) 및 실시예 15(이산화티탄 안료가 첨가된 스페리글래스 공극화제를 사용)의 것이었다. 안정한 버블이 형성되고, 상기 물질의 짧은 분쇄 롤의 작동이 중단되었다. 이 필름에는 코팅에 적합한 스풀(reel)에 대해 내부에 슬릿이 형성될 수 있다. 이 필름의 특성을 하기한 바와 같이 측정하였다:

표 7

실시예 22 내지 27

본원에 기술된 것과 유사한 방법으로 약 35 마이크론의 두께를 갖는 6개의 추가 필름 변이체를 제조하였다. 이 필름을 코팅을 위한 베이스 필름으로서 사용하여 공극 형성된 코팅 필름을 제조하였다.

실시예 22 스페리글래스 코어 내부 & 외부의 투명한 용융 코팅

실시예 23 스페리글래스 코어 내부의 백색 용융 코팅

실시예 24 스페리글래스 코어 내부 & 외부의 백색 용융 코팅

실시예 25 퍼얼 70 코어 내부 & 외부의 투명한 용융 코팅

실시예 26 퍼얼 70 코어 내부의 백색 용융 코팅

실시예 27 퍼얼 70 코어 내부 & 외부의 백색 용융 코팅

표 8

실시예 28 내지 36

추가 실시예를 하기 표에 따라 실시예 2A와 같이 제조하였다.

표 9

이들 필름의 특성을 시험하고, 그 결과를 하기 표에 기재하였다.

표 10- 파단시 신장율(%)

표 11- 인장 강도 (MPa)

표 12 - 탄성 계수(MPa)

이들 특성에 대한 MD/TD 비는 목적하는 값 이내에 있는 것으로 확인되었다.

표 13 - 58 마이크론 두께의 필름에 대해 표준화된 불투명도(%) & 광택(%)

표 14 - 필름 두께(마이크론)

표 15 - 밀도(g/㎤)

Claims

하나 이상의 층 내에 입자를 포함하는 동시 배향된 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리프로필렌) 필름으로서,

입자가 상기 층과 비혼화성이어서, 주형 폴리올레핀이 MD 및 TD 모두에서 동시에 연신되는 경우에 내부에 공극 형성이 개시되며, 이 입자에는 (i) 평균 가로세로 비 x/y가 2 이상이고, 최장(longest) 입자의 평균 크기가 약 3 마이크론을 초과 (바람직하게는 약 6 마이크론)하는 입자; 및/또는 (ii) 좁은 크기 분포를 가지면서 평균 가로세로 비가 약 1이고, 평균 입자 크기가 약 3 내지 약 10 마이크론 (바람직하게는 약 6 마이크론)이며, 크기가 약 12 마이크론을 초과하는 입자가 사실상 배제되어 있는 입자가 포함되는 필름.
제 1항에 있어서, TD에 대한 MD 비로 측정된 하기 특성 중 하나 이상의 비가, (a) 0.5를 초과하는 인장 강도의 비; (b) 2.0 미만의 파단시 신장율의 비; (c) 0.7 이상의 탄성 계수의 비; 및/또는 TD 수축율이 0이 제외되는 경우에 0.45 이상의 수축율의 비임을 특징으로 하는 필름.
폴리올레핀과 비혼화성이고, 주형 폴리올레핀이 연신되는 경우에 필름 내에 공극 형성이 개시되는 입자를 내부에 포함하는 동시 배향된 폴리올레핀 필름에 있어서,

TD에 대한 MD 비로 측정된 하기 특성 중 하나 이상의 비가, (a) 0.5를 초과하는 인장 강도의 비; (b) 2.0 미만의 파단시 신장율의 비; (c) 0.7 이상의 탄성 계수의 비; 및/또는 TD 수축율이 0이 제외되는 경우에 0.45 이상의 수축율의 비임을 특징으로 하는 필름.
제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 특성 (a) 내지 (d)의 MD/TD 비 중 하나 이상이 사실상 균형을 이루며, 선택적으로는 약 1.0임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리올레핀이 폴리프로필렌임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 밀도가 약 0.85 g/㎤ 미만임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 MD/TD의 수축율의 비가 약 1 미만임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 MD/TD의 인장 강도의 비가 약 1.0 내지 약 1.5임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 MD/TD의 파단시 신장율의 비가 약 0.5 내지 약 0.9임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 MD/TD의 탄성 계수 비가 약 1.0을 초과함을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 공극화제가 운모, 알루미늄 플레이틀릿(platelet), 미소구체의 유리 비드, 이산화티탄 및 탄산칼슘으로 구성되는 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 공극화제의 가로세로 비가 약 5 이상임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 안료, 선택적으로는 이산화티탄을, 바람직하게는 5중량% 이상, 선택적으로는 약 10중량%의 양으로 추가로 포함함을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 공극화제의 하나 이상의 선형 길이가 약 2 마이크론 미만임을 특징으로 하는 필름.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 적층되지 않은 상태의 두께가 50 마이크론 이상임을 특징으로 하는 필름.
종래의 블로운(blown) 이중 버블 공정 및/또는 동시 배향된 스텐터(stenter) 머신(예를 들어, LISM)을 사용하여 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 필름을 제조하는 방법.
제 16항에 기재된 방법에 의해 수득되고/되거나 수득가능한 필름.
제 1항 내지 제 15항 및 제 17항 중 어느 한 항에 따른 필름을 포함하는 라벨, 합성지 및/또는 인쇄 물품.
필름을 동시 배향시키면서 제 1항 내지 제 15항 및 제 17항 중 어느 한 항에 따른 필름을 제조하는 방법에 사용되는 공극화제의 용도.
본원의 도면 및 실시예를 참조로, 본원에 기술된 바와 사실상 같은 필름 및/또는 이러한 필름의 제조 방법.