KR20110081850A - 이축 배향 필름 - Google Patents

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Abstract

2개 이상의 층을 포함하는 다중층 열가소성 필름 구조가 기재되어 있다. 하나의 층은 단일중합체 폴리프로필렌을 포함하고, 두께가 3 마이크로미터 이상인 제2층은 융점이 90℃ 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함한다. 필름 구조는 특히 기재, 예를 들어 종이 또는 판지 상에 적층하는 데 적합하다.

Description

이축 배향 필름{BIAXIALLY ORIENTED FILM}
본 발명은 다층 열가소성 필름 구조에 관한 것이다. 필름 구조는 한 층이 단일중합체 폴리프로필렌층이고 제2층은 두께가 3 마이크로미터 이상이고, 융점이 90℃ 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함하는 2개 이상의 층을 포함한다. 필름 구조는 특히 기재, 예를 들어 종이 또는 판지 상에 적층하는 데 적합하다.
열가소성 필름 구조는 광범위한 분야에서 사용된다. 당업계에서 보통 사용되는 필름 구조 중 하나의 유형은 하나 이상의 폴리프로필렌 함유 층을 포함하는 이축 배향 폴리프로필렌 (BOPP) 필름 구조이다. BOPP 필름은 책 표지, 식품 포장, 장난감 포장 또는 판지 박스를 비롯한 용품에서 기재, 예를 들어 종이 또는 판지에 적층하는 데 광범위하게 사용된다. BOPP 필름은 내수성을 제공할 뿐만 아니라 많은 용품에서 요구되는 고광택 표면을 제공한다. 그러나, BOPP 필름은 또한 일부 용품에서 약간 덜 바람직한 특성을 나타낸다.
예를 들어, 적층 용품에서 필름 구조는 적층되는 기재와 강한 적층 결합을 달성해야 한다. 전통적인 BOPP 필름은 기재, 예를 들어 종이 또는 판지에 쉽게 접착되지 않는다. 전형적으로, 이러한 결점은 BOPP 필름 표면에 용매계 또는 수계 접착제 (때로는 예를 들어 코로나 방전 처리, 화염 처리, 플라즈마 처리 또는 금속화 처리에 의한 BOPP 필름 표면 처리와 조합됨)를 사용하여 배향 필름을 기재와 결합시키는 접착 적층에 의해 극복된다. 이어서, 매우 에너지 소모적인 긴 가열 오븐을 사용하여 물 또는 용매를 제거한다. 또한, 이러한 방법은 오염을 유발하고, 최종 적층물에서 냄새/얼룩 문제를 발생시킨다. 또한, 이러한 방법의 효율은 건조 공정의 느린 속도, 및 접착제를 도포하는 추가 단계의 필요로 인해 낮다.
산업계에서 다른 일반적인 접근법은 BOPP 표면 상에 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA)를 압출 코팅하는 것을 포함한다. 상기 공정은 고가의 EVA로 인해 비용이 추가되고 또한 추가 압출 코팅 공정으로 인해 복잡성이 추가된다.
기재에 대한 BOPP 층의 접착 강도를 향상시키려는 다른 시도는 BOPP 층이 기재에 접착되는 실란트 층에 접착되는 다층 구조를 포함한다. 미국 특허 제6,844,079호에는 예를 들어 카르복실산 또는 카르복실산의 에스테르를 포함하는 실란트 층이 교시되어 있다. 그러나, 이러한 카르복실산 함유 물질은 BOPP 층을 충분하게 접착시키지 않아서, 중간 결합 층을 요구한다. 이는 또 필름 디자인에 복잡성과 비용을 추가한다. 따라서, 일부 용품의 경우 카르복실산 또는 카르복실산의 에스테르로부터 유래된 단위를 포함하는 중합체가 제거되거나 또는 적어도 상당히 감소될 수 있다면, 유리할 것이다.
US 2004/0105994호는 열가소성 중합체를 함유하는 베이스층 및 저 융점 중합체를 함유하는 하나 이상의 외부 층을 갖는 다층 필름을 교시한다. 상기 인용 문헌은 카르복실산 유래 중합체를 포함하는 외부층 및 바람직한 외부층과 베이스층 사이의 접착을 촉진하는 중간층의 삽입을 선호한다. 이는 또한 필름 디자인에 복잡성과 비용을 추가한다.
따라서, 추가 코팅 공정 또는 중간 결합 층을 요구하지 않고 용매 및 접착제가 없는 적층 공정을 개발하려는 시장의 요구가 있다.
본 발명은 본 발명의 일 양태를 제공함으로써 이러한 목적의 적어도 일부에 부합하며, 단일중합체 폴리프로필렌을 포함하는 제1층 및 융점이 90℃ 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함하는 제2층을 포함하는 필름 구조가 제공된다. 이러한 필름 구조 중 제2층은 두께가 3 마이크로미터 이상이다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 기재 및 그에 적층된 필름 구조를 포함하는 적층체가 제공되며, 필름 구조는 단일중합체 폴리프로필렌을 포함하는 제1층 및 융점이 90℃ 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함하는 제2층을 포함한다. 상기 필름 구조 중 제2층은 두께가 3 마이크로미터 이상이다.
도 1은 카톤지(carton paper)에 대한 본 발명 및 비교예의 블로운 필름 구조의 평균 및 최대 결합 강도를 도시하는 막대 그래프이다.
도 2는 다양한 종이 기재에 대한 텐터프레임(tenterframe) 작업으로 제조된 본 발명과 비교예의 필름 구조의 결합 강도를 도시하는 막대 그래프이다.
본 발명의 일 양태에서, 단일중합체 폴리프로필렌을 포함하는 제1층을 포함하는 필름 구조가 제공된다. 단일중합체 폴리프로필렌은 이소택틱도가 89 내지 99％ (메조 펜타드(pentad)를 사용하여 13C NMR 분광기로 측정됨)인 이소택틱 폴리프로필렌 단일중합체일 수 있다. 폴리프로필렌은 바람직하게는 140℃ 내지 170℃, 보다 바람직하게는 155℃ 내지 165℃의 융점을 갖는다. 또한, 폴리프로필렌은 바람직하게는 0.5 내지 15 g/10분 (ASTM D1238, 2.16 kg, 230℃에 따라 측정됨), 보다 바람직하게는 1.5 g/10분 내지 6.5 g/10분, 보다 더 바람직하게는 2.0 g/10분 내지 5.0 g/10분의 용융 유속을 갖는다.
이소택틱 프로필렌 중합체는 지글러-나타(Ziegler-Natta) 또는 메탈로센 촉매를 사용하여 제조될 수 있다. 연구용 또는 상업용으로 제조된 메탈로센 촉매화 이소택틱 폴리프로필렌은 특히 피나 오일 앤드 케미칼사(Fina Oil and Chemical Co.)로부터의 EOD 96-21 및 EOD 97-09, 엑손 모빌 케미칼사(ExxonMobil Chemical Co.)로부터의 EXPP-129, 바스프 게엠베하로부터(BASF GmbH)의 노발렌 (Novalen) M 및 더 다우 케미칼 컴파니(the Dow Chemical Company)로부터의 H314-02Z이다.
또한, 필름 구조는 융점이 90℃ 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함하는 제2층을 함유한다. 제2층을 위한 폴리올레핀 물질은 물질이 전체적으로 지시된 범위 내에 있는 융점을 갖는 한 임의의 물질 또는 물질의 블랜드 (90℃ 내지 105℃ 범위 밖의 융점을 갖는 소량의 성분을 포함함)일 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 (특히 균일하게 분지된 선형 저밀도 수지), 프로필렌계 엘라스토머 및 플라스토머, 및 올레핀 블록 공중합체가 특히 적합하다.
적합한 균일하게 분지된 에틸렌/α-올레핀 플라스토머 또는 엘라스토머는 선형 또는 실질적으로 선형인 에틸렌 중합체를 포함한다. 균일하게 분지된 혼성중합체는 바람직하게는 미국 특허 제5,272,236호에 기재된 균일하게 분지된 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체이다. 또한, 균일하게 분지된 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 미국 특허 제3,645,992호 (Elston)에 기재된 선형 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체일 수 있다.
상기 논의된 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌 (예를 들어, 지글러 중합된 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE))를 기재하기 위해 사용된 바와 같은 용어의 전통적 의미의 "선형" 중합체가 아니고, 또한 이들은 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)를 기재하기 위해 사용된 바와 같은 고도로 분지된 중합체가 아니다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 본원에서 미국 특허 제5,272,236호 및 동 제5,278,272호에서와 같이 정의된다. 이러한 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 전형적으로 에틸렌과 1종 이상의 C3-C20 알파-올레핀 및/또는 C4-C18 디올레핀의 혼성중합체이다. 에틸렌과 1-옥텐의 공중합체가 특히 바람직하다.
바람직한 선형 저밀도 폴리에틸렌은 용융 지수가 1 내지 50 g/10분 (ASTM D-1238, 조건 190℃/2.16 kg (공식적으로 "조건 (E)" 및 또한 I2로 알려짐)에 의해 측정됨)이고 ASTM D-792에 의해 측정된 밀도가 0.855 g/cc 내지 0.95 g/cc, 가장 바람직하게는 약 0.9 미만일 것이다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 예시적인 실질적으로 선형인 저밀도 폴리에틸렌 공중합체는 더 다우 케미칼 컴파니에서 입수가능한 다양한 등급의 어피니티(AFFINITY)™ 중합체, 예를 들어 어피니티™ PL1850G; 어피니티™ PF1140G; 및 어피니티™ PT1450G를 포함한다.
본 발명의 필름 구조의 제2층에 사용하기에 바람직한 또 다른 부류의 올레핀은 분자량 분포(MWD)가 약 3.5 미만이고, 용융열이 약 90 주울/gm 미만, 바람직하게는 약 70 주울/gm 미만, 보다 바람직하게는 약 50 주울/gm 미만인 반응기 등급의 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머이다. 적합한 프로필렌계 엘라스토머 및/또는 플라스토머는 본원에 그 전문이 참고로 삽입된 WO03/040442에 교시되어 있다. 상기 인용 문헌에 개시된 바와 같이, 이러한 물질은 1종 이상의 추가 공단량체, 예를 들어 에틸렌, C4 -20 α-올레핀, C4 -20 디엔, 스티렌계 화합물 등과 함께 대부분의 프로필렌 단량체로부터 유도된다. 바람직하게는, 공단량체는 에틸렌 및 C4 -12 α-올레핀, 예를 들어 1-헥센 또는 1-옥텐 중 적어도 하나이다. 바람직하게는, 공중합체의 나머지 단위는 오직 에틸렌으로부터 유래된다.
에틸렌이 공단량체로 사용되는 경우, 반응기 등급의 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머는 3 내지 15％ (프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머의 중량 기준)의 에틸렌, 바람직하게는 5 내지 14％의 에틸렌, 보다 바람직하게는 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머의 중량 기준으로 9 내지 12％의 에틸렌을 갖는다.
"반응기 등급"이라는 용어는 미국 특허 제6,010,588호에 정의된 바와 같고, 일반적으로 분자량 분포(MWD) 또는 다분산도가 중합 후에 실질적으로 변경되지 않는 폴리올레핀을 지칭하는 것으로 의도된다.
프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머에서 에틸렌 이외의 공단량체의 양은 적어도 부분적으로 공단량체와 공중합체의 원하는 용융열의 함수이다. 공단량체가 에틸렌이라면, 전형적으로 공단량체 유래 단위는 공중합체의 약 15 중량％ 초과를 구성하지 않는다. 에틸렌 유래 단위의 최소량은 전형적으로 공중합체의 중량을 기준으로 약 3 중량％ 이상, 바람직하게는 약 5 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 약 9 중량％ 이상이다.
본 발명의 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머의 밀도는 전형적으로 약 0.850 g/㎤ 이상, 바람직하게는 약 0.860 g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 약 0.865 g/㎤ 이상이다.
본 발명의 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머의 중량 평균 분자량 (Mw)는 광범위하게 변할 수 있지만, 전형적으로 10,000 내지 1,000,000이다 (최소 또는 최대 Mw의 경계값은 실용성을 고려하여 설정된 것으로 이해한다). 멜트 블로운 직물의 제조시 사용되는 단일중합체 및 공중합체의 경우, 바람직하게는 최소 Mw는 약 20,000, 보다 바람직하게는 약 25,000이다.
본 발명의 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머의 다분산도는 전형적으로 2 내지 3.5이다. "좁은 다분산도", "좁은 분자량 분포", "좁은 MWD" 및 유사한 용어는 중량 평균 분자량 (Mw) 대 수 평균 분자량 (Mn)의 비 (Mw/Mn)가 약 3.5 미만, 바람직하게는 약 3.0 미만, 보다 바람직하게는 약 2.8 미만, 보다 바람직하게는 약 2.5 미만, 가장 바람직하게는 약 2.3 미만인 것을 의미한다. 섬유 용품에서 사용하기 위한 중합체는 전형적으로 좁은 다분산도를 갖는다. 본 발명의 2종 이상의 중합체를 포함하는 블렌드, 또는 본 발명의 1종 이상의 공중합체와 1종 이상의 다른 중합체를 포함하는 블렌드는 4 초과의 다분산도를 가질 수 있지만, 방사(spinning)를 고려할 경우 이러한 블렌드의 다분산도는 보다 바람직하게는 2 내지 4이다.
본 발명의 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머는 전형적으로 MFR이 약 1 이상, 바람직하게는 약 5 이상, 보다 바람직하게는 약 10 이상, 보다 더 바람직하게는 약 15 이상, 가장 바람직하게는 약 25 이상이다. 최대 MFR은 전형적으로 약 2,000을 초과하지 않고, 바람직하게는 약 1000을 초과하지 않고, 보다 바람직하게는 약 500을 초과하지 않고, 보다 더 바람직하게는 약 200을 초과하지 않고, 가장 바람직하게는 약 70을 초과하지 않는다. 프로필렌 및 에틸렌 및/또는 1종 이상의 C4-C20 α-올렌핀의 공중합체의 MFR은 ASTM D-1238, 조건 L (2.16 kg, 230 ℃)에 따라 측정된다.
본 발명의 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머는 임의의 공정에 의해 제조되고, 지글러-나타, CGC, 메탈로센 및 비메탈로센 금속 중심 헤테로아릴 리간드 촉매 반응에 의해 제조된 공중합체를 포함할 수 있다. 이러한 공중합체는 랜덤, 블록 및 그래프트 공중합체를 포함하지만, 바람직하게는 공중합체는 랜덤 형태이다. 예시적인 프로필렌 공중합체는 엑손-모빌 비스타맥스(VISTAMAXX) 중합체, 및 더 다우 케미칼 컴파니에 의한 버시파이(VERSIFY)™ 중합체, 예를 들어 버시파이™ DP2200 및 버시파이™ DP3200을 포함한다.
또한 "OBC" 또는 올레핀 멀티블록 혼성중합체로 알려진, 올레핀 블록 공중합체는 비교적 새로운 부류의 물질이고, 본원에 참고로 충분히 삽입된 공개문헌인 WO 2005/090427, US2006/0199931, US2006/0199930, US2006/0199914, US2006/0199912, US2006/0199911, US2006/0199910, US2006/0199908, US2006/0199907, US2006/0199906, US2006/0199905, US2006/0199897, US2006/0199896, US2006/0199887, US2006/0199884, US2006/0199872, US2006/0199744, US2006/0199030, US2006/0199006 및 US2006/0199983에 보다 충분하게 기재되어 있다.
OBC는 상이한 양의 공단량체 및 사슬 이동제를 혼입한 2개의 촉매로 제조될 수 있다. 바람직한 올레핀 멀티블록 혼성중합체는 에틸렌/α-올레핀 멀티블록 혼성중합체이다. 에틸렌/α-올레핀 멀티블록 혼성중합체는 전형적으로 화학적 또는 물리적 특성이 상이한 2종 이상의 중합된 단량체의 다중 블록 또는 세그먼트를 특징으로 하는, 중합된 형태로 에틸렌 및 1종 이상의 공중합성 α-올레핀 공단량체를 포함한다. 즉, 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체는 블록 혼성중합체, 바람직하게는 멀티블록 혼성중합체 또는 공중합체이다.
에틸렌 멀티블록 중합체는 전형적으로 다양한 양의 "경질" 및 "연질" 세그먼트를 포함한다. "경질" 세그먼트는 에틸렌이 중합체의 중량을 기준으로 약 95 중량％ 초과, 바람직하게는 약 98 중량％ 초과의 양으로 존재하는 중합된 단위의 블록을 나타낸다. 달리 말하면, 경질 세그먼트에서 공단량체 함량 (에틸렌 이외의 단량체의 함량)은 중합체의 중량을 기준으로 약 5 중량％ 미만, 바람직하게는 약 2 중량％ 미만이다. 일부 실시양태에서, 경질 세그먼트는 모든 또는 실질적으로 모든 에틸렌을 포함한다. 반면에, "연질" 세그먼트는 공단량체 함량 (에틸렌 이외의 단량체의 함량)이 중합체의 중량을 기준으로 약 5 중량％ 초과, 바람직하게는 약 8 중량％ 초과, 약 10 중량％ 초과, 또는 약 15 중량％ 초과인 중합된 단위의 블록을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 연질 세그먼트 중 공단량체 함량은 약 20 중량％ 초과, 약 25 중량％ 초과, 약 30 중량％ 초과, 약 35 중량％ 초과, 약 40 중량％ 초과, 약 45 중량％ 초과, 약 50 중량％ 초과, 또는 약 60 중량％ 초과일 수 있다.
연질 세그먼트는 흔히 블록 혼성중합체의 총 중량의 1 중량％ 내지 99 중량％, 바람직하게는 5 중량％ 내지 95 중량％, 10 중량％ 내지 90 중량％, 15 중량％ 내지 85 중량％, 20 중량％ 내지 80 중량％, 25 중량％ 내지 75 중량％, 30 중량％ 내지 70 중량％, 35 중량％ 내지 65 중량％, 40 중량％ 내지 60 중량％, 또는 45 중량％ 내지 55 중량％의 양으로 블록 혼성중합체에 존재할 수 있다. 역으로, 경질 세그먼트는 유사한 범위로 존재할 수 있다. 연질 세그먼트 중량％ 및 경질 세그먼트 중량％는 DSC 또는 NMR로부터 얻어지는 데이터에 기초하여 계산될 수 있다. 이러한 방법 및 계산은 본원에 그 전문이 참고로 삽입된, 발명자가 콜린 엘 피 샨(Colin L P Shan), 론니 하즐릿(Lonnie Hazlitt) 등이고 다우 글로벌 테크놀로지시스사 (Dow Global Technologies Inc.)에 양도된, 제목이 "Ethylene/α-Olefin Block Interpolymers"이고 우선일이 2006년 3월 15일인 WO/2008/080111에 개시되어 있다.
"멀티블록 공중합체" 또는 "세그먼트화 공중합체"는 바람직하게는 선형 방식으로 결합된 2개 이상의 화학적으로 별개의 구역 또는 세그먼트("블록"이라 부름)를 포함하는 중합체, 즉 펜던트 또는 그래프트 방식이라기 보다는 중합된 에틸렌계 관응기에 대해 말단-대-말단으로 접합된 화학적으로 상이한 단위를 포함하는 중합체를 나타낸다. 바람직한 실시양태에서, 블록은 그 안에 혼입된 공단량체의 양 또는 유형, 밀도, 결정화 정도, 이러한 조성물의 중합체에 기여하는 미결정 크기, 택틱도 (이소택티 또는 시디오택틱)의 유형 또는 정도, 레지오(regio) 규칙성 또는 레지오 불규칙성, 장쇄 분지 또는 하이퍼(hyper) 분지를 비롯한 분지화 양, 균일성, 또는 임의의 다른 화학적 또는 물리적 특성이 상이하다. 멀티블록 공중합체는 공중합체의 고유한 제조 방법으로 인해 두 다분산 지수 (PDI 또는 Mw/Mn)의 고유한 분포, 블록 길이 분포 및/또는 블록 수 분포를 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 연속 공정으로 제조될 때, 중합체는 바람직하게는 1.7 내지 2.9, 바람직하게는 1.8 내지 2.5, 보다 바람직하게는 1.8 내지 2.2, 가장 바람직하게는 1.8 내지 2.1의 PDI를 갖는다. 배치 또는 반-배치 공정으로 제조될 때, 중합체는 1.0 내지 2.9, 바람직하게는 1.3 내지 2.5, 보다 바람직하게는 1.4 내지 2.0, 가장 바람직하게는 1.4 내지 1.8의 PDI를 갖는다.
일 실시양태에서, 에틸렌/α-올레핀 멀티블록 혼성중합체는 중합체의 총 중량을 기준으로 60 내지 90％의 에틸렌 함량, 0 내지 10％의 디엔 함량, 10 내지 40％의 α-올레핀 함량을 갖는다. 일 실시양태에서, 이러한 중합체는 중량 평균 분자량 (Mw)이 10,000 내지 2,500,000, 바람직하게는 20,000 내지 500,000, 보다 바람직하게는 20,000 내지 350,000이고; 다분산도는 3.5 미만, 보다 바람직하게는 3 미만 및 약 2만큼 낮고; 무니(Mooney) 점도 (125℃에서의 ML (1+4))는 1 내지 250인 고 분자량 중합체이다.
일 실시양태에서, 에틸렌 멀티블록 혼성중합체는 약 0.90 미만, 바람직하게는 약 0.89 미만, 보다 바람직하게는 약 0.885 미만, 보다 더 바람직하게는 약 0.88 미만, 보다 더 바람직하게는 약 0.875 g/cc 미만의 밀도를 갖는다. 일 실시양태에서, 에틸렌 멀티블록 혼성중합체는 약 0.85 초과, 보다 바람직하게는 약 0.86 g/cc 초과의 밀도를 갖는다. 밀도는 ASTM D-792의 절차에 따라 측정된다. 저밀도 에틸렌 멀티블록 공중합체는 일반적으로 무정형, 가요성 및 우수한 광학 특성, 예를 들어 가시광 및 UV광의 고투과성 및 낮은 헤이즈를 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시양태에서, 에틸렌 멀티블록 혼성중합체는 약 125℃ 미만의 융점을 갖는다. 융점은 본원에 참고로 삽입된 미국 특허공개 제2006/0199930호 (WO 2005/090427)에 기재된 시차 주사 열량계 (DSC) 방법에 의해 측정된다.
OBC는 더 다우 케미칼 컴파니로부터 상표명 인퓨즈(INFUSE)™ 하에 상업적으로 입수가능하고 인퓨즈™ D9100, 인퓨즈™ D9500을 포함한다.
제2층은 또한 전체 융점이 90℃ 내지 105℃의 범위 내에 있는 한 물질의 블렌드를 포함할 수 있다고 이해되어야 한다. 이러한 블렌드는 바람직한 프로필렌계 엘라스토머, 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 올레핀 블록 공중합체 중 2종 이상을 블렌딩하는 것 뿐만 아니라 다른 폴리올레핀, 예를 들어 통상적인 저밀도 폴리에틸렌 및 불균일하게 분지된 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 다른 중합체에서 블렌딩하는 것을 포함한다. 선형 저밀도 폴리에틸렌은 이소택틱 폴리프로필렌과 우수한 결합 강도를 갖지만, 프로필렌계 플라스토머 및 엘라스토머를 선형 저밀도 폴리에틸렌에 블렌딩하는 것은 코어 층의 이소택틱 폴리프로필렌과 제2층의 접착을 더 향상시킬 수 있다고 가정되었다.
바람직한 프로필렌계 엘라스토머, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 또는 올레핀 블록 공중합체 이외의 물질을 블렌딩하는 것은 비용을 감소시키고 수지의 점착성을 감소시킬 수 있다. 이러한 다른 물질이 사용되는 경우 상기 물질은 제2층의 0 내지 80 중량％, 보다 바람직하게는 0 내지 30％를 구성하는 것이 바람직하다.
기재에 적층을 용이하게 하기 위해서, 제2층은 두께가 3 마이크로미터 이상, 보다 바람직하게는 4 마이크로미터 이상이고, 8 마이크로미터 미만, 또는 심지어 약 6 마이크로미터 미만일 수 있다.
또한, 제2층은 전체 필름의 10 내지 35 중량％, 보다 바람직하게는 15 내지 30％를 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 필름 구조는 또한 3, 4, 5 이상의 층 구조를 형성하도록 추가 층을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 융점이 90℃ 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함하는 제2층은 적층 층 또는 적층 층과 코어 층 (이소택틱 프로필렌 중합체를 포함함) 사이의 중간 층으로서 사용될 수 있다. 융점이 90℃ 내지 105℃인 폴리올레핀 물질이 중간 층으로 사용되는 경우, 플라스토머 수지(들)는 적층 층의 층 두께를 향상시키는 기능을 하거나 또는 적층 층과 코어 층 사이의 결합 층으로 기능할 수 있다. 일반적으로, 3개 이상의 층을 포함하는 필름 구조에서, 단일중합체 폴리프로필렌 물질은 필름의 60 내지 85 중량％를 구성해야 하고, 융점이 90 내지 105℃인 폴리올레핀 물질은 15 내지 40％를 구성하고 나머지 물질은 바람직하게는 25％ 이하를 구성한다.
당업계의 전문가가 쉽게 이해할 수 있듯이, 또한 본 발명에서 사용되는 임의의 수지 (제1, 제2 또는 추가 층에서)는 소량의 첨가제, 예를 들어 산화 방지제 (예를 들어, 입체 장애형 페놀, 예를 들어 시바-게이기사(Ciba-Geigy Corp.)에서 제조된 이르가녹스(Irganox)® 1010), 포스파이트 (예를 들어, 시바-게이기사에서 제조된 이르가포스(Irgafos)® 168), 접착 첨가제 (예를 들어, 폴리이소부틸렌 (PIB)), 중합체 가공 조제 (예를 들어 다이네온사(Dyneon Corporation)로부터의 다이나마(Dynamar)™ 5911, 및 제네럴 일렉트릭사(General Electric)로부터의 실퀘스트(Silquest)™ PA-1), 블록킹 방지 첨가제, 슬립 첨가제, 예를 들어 에루카미드(Erucamide), 안료 등을 포함할 수 있다. 일부 용품에서, 첨가제는 표피층에서 공정 동안 기계 방향 배향-롤러(MDO)에서의 접착을 감소시키고 용이한 취급을 위해 바람직한 수준으로 마찰 계수 (COF)를 변경하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 필름 구조를 구성하는 2개 이상의 층은 바람직하게는 통상적인 다층 필름 기술을 사용하여 공압출된다. 이어서 공압출된 필름 구조는 통상적인 방법, 예를 들어 이중 버블 또는 텐터프레임 장비를 통해 단축, 이축 배향을 사용하여 배향될 수 있다. 텐터 프레임의 경우, 바람직하게는 두꺼운 시트 (예를 들어 500 마이크로미터 내지 1200 마이크로미터)가 우선 제조된다. 시트는 냉수 (예를 들어 대략 18 내지 20℃)를 함유한 수조에서 롤러를 냉각시킴으로써 켄칭된 후, 시트는 일련의 가열 롤러를 통해 예열될 수 있다. 가열된 시트는 두쌍의 기계 방향("MD") 배향 롤러 사이에서 기계 방향(MD)으로 배향될 수 있다. 이어서 MD 배향된 시트는 교차 방향("CD") 배향을 위해 CD 배향 오븐으로 갈 수 있다. 배향 비는 용품 및 공정에 따라 변하지만, 전형적인 값은 MD로 4 내지 6X이고 CD로 7 내지 10X이다. 필름의 치수 안정성을 향상시키기 위해 배향 공정 후 자주 어닐링된다.
이축 배향된 필름 구조가 제조되면, 필름 구조는 바람직하게는 가열된 금속 롤러 및 닙 고무 롤러 (예를 들어, 90℃ 내지 120℃의 온도, 0.1 MPa 내지 3 MPa의 닙 롤 압력 및 5 내지 100 m/분의 라인 속도를 가짐) 사이에서 직접 열 적층에 의해 기재에 직접 적층될 수 있다. 별법으로, 적층 전에 필름 구조는 추가 전환 공정을 위해 표면 처리될 수 있다. 또한, 필름 구조는 적층 전에 인쇄될 수 있는 것이 고려된다.
본 발명의 필름 구조는 임의의 원하는 기재 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 필름 구조는 특히 크라프트지, 카톤지, 골판지, 신문지, 잡지 종이 등을 포함하는 종이 기재 상에 적층하기에 매우 적합하다. 완전 목록을 제공하려고 의도하지 않았지만, 본 발명의 필름은 또한 PET 필름, 금속화 PET 필름, CPP 필름 및 PE 필름에 열 적층될 수 있다.
실시예
본 발명을 예시하기 위해, 일련의 실험을 하기와 같이 수행할 수 있다: 하기 물질은 이들 실시예에서 사용된다.
수지 A (어피니티 PL1850G)는 용액법에 의해 제조된, 용융 지수 (ASTM 1238-E 190℃, 2.16KG에 따라 측정됨) 3.0 g/10 분, 밀도 (ASTM D792에 따라 측정됨) 0.902 g/cc의 에틸렌/1-옥텐 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지이고; 수지 A의 융점은 98℃이다.
수지 B (버시파이 DP2200)는 용액법에 의해 제조된, 용융 유속 (230℃, 2.16KG에서 ASTM 1238-E에 따라 측정된 프로필렌계 수지) 2.0 g/10 분, 밀도 0.877 g/cc의 프로필렌계 플라스토머이다. 수지 B의 융점은 80℃이다.
수지 C (다우렉스(DOWLEX) 2045G)는 지글러 나타 촉매에 의해 제조된, 용융 지수 (ASTM 1238-E 190℃, 2.16KG에 따라 측정됨) 1.0 g/10분, 밀도 (ASTM D792에 따라 측정됨) 0.920 g/cc의 선형 저밀도 PE이다. 수지 C의 융점은 120℃이다.
수지 D (어피니티 PT 1450G1)는 용액법에 의해 제조된, 용융 지수 7.5 g/10분, 밀도 0.902 g/cc의 에틸렌/1-옥텐 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지이고; 수지 D의 융점은 98℃이다.
수지 E (F-280S)는 지글러 나타 촉매에 의해 제조된, 용융 지수 (ASTM 1238-E 230℃, 2.16KG에 따라 측정됨) 3.0 g/10분, 밀도 (ASTM D792에 따라 측정됨) 0.900 g/cc의 호모-PP이다. 수지 E의 융점은 165℃이다.
실시예 1 내지 3
공압출된 블로운 필름을 제조하여 카톤지와의 열 접착 강도를 시험하였다. 다층 블로운 필름 구조는 하기와 같이 제조된다: 필름 샘플은 통상적인 3층 공압출 블로운 필름 라인 상에서 제조된다. 필름 압출을 위한 설정 온도는 대략 180℃이지만, 보다 높거나 낮은 온도가 장치 출력, 축 디자인 및 다른 인자에 따라 사용될 수 있다. 모든 필름 샘플의 두께는 30 마이크로미터이고 20/60/20 층 비율을 갖는다. A/B/B 필름 구조는 얀샨 페트로케미칼사(YanShan Petrochemical)에서 제조된 순수한 LDPE 100 AC (2.0 g/10분, 밀도: 0.920 g/cc)로 구성된 외부 층 및 코어 층 (B 층)으로 제조된다. (LDPE가 활용성으로 인해 사용되었고 상이한 제1층으로 인해 특허청구범위의 범위 내에 있지 않지만, 하기 나타낸 결합 강도가 기재와 "A" 층 사이에서 분리가 발생하기 때문에 여전히 적절하다고 생각된다). 모든 필름은 약 40 dyne 처리 수준으로 A 층에서 코로나 처리된다.
A 층은 하기 나타낸 바와 같다 (모든 백분율은 중량 기준):
실시예 1: 14％ 수지 B 및 24％ 수지 C와 블렌딩된 62％ 수지 A
실시예 2: 14％ 수지 B와 블렌딩된 86％ 수지 A
실시예 3: 30％ 수지 B와 블렌딩된 70％ 수지 A
필름의 샘플 (본 발명의 실시예 1, 2 및 3 및 비교 실시예 1)은 열 적층 라인에 적층된다. 작업 조건은 하기와 같다: 적층 닙 롤 압력은 2.5 MPa이고, 접촉각은 45도이고, 적층 속도는 약 20 m/분이고, 적층 롤 온도는 100℃이다. 적층된샘플은 1일 동안 실험실에서 컨디셔닝되었다. 적층체는 결합 강도에 대해 분석되었고 상업적으로 입수된 BOPP 접착제 코팅된 필름 (비교 실시예 1)과 비교되었다. 코팅에 관련된 상세한 정보는 활용할 수 없지만, 라텍스 접착제에 기초한 것으로 생각된다.
결합 강도 시험은 125 mm/분으로 당기도록 설정된 인스트론(Instron) 시험 장비로 25 mm 필름 시편을 사용하여 측정된다. 이러한 시험으로부터의 결과는 도 1에 나타내었다. 실시예 1은 지글러-나타 유형의 LLDPE가 상업적 배향 공정 동안 잠재적인 접착성을 해결하고/해결하거나 허용가능한 열 적층 강도를 유지하면서 필름 비용을 감소시키도록 첨가될 수 있다는 것을 나타낸다.
실시예 4 내지 5
공압출된 A/B/B 필름 구조는 상업적인 브룩크너(Bruckner) 텐터프레임 BOPP 라인에서 제조된다. 각 경우의 층 A는 100％ 수지 D로 이루어진다. 각 경우의 층 B는 100％ 수지 E이다. A와 B층의 치수는 하기에 나타낸 바와 같다:
실시예 4: 6 마이크로미터 층 A; 12 마이크로미터 (총) 층 B.
실시예 5: 4 마이크로미터 층 A; 14 마이크로미터 (총) 층 B.
필름의 제조 조건은 하기와 같다:
라인 속도: 250 m/분
호모-PP에 대한 압출기 용융 온도: 250 ℃
어피니티에 대한 압출기 용융 온도: 230 ℃
MDO 배향 온도: 125 내지 135 ℃
CD 배향 온도: 155 ℃
MD/CD 배향 비: 5/11
이어서, 이러한 필름 구조를 상이한 유형의 종이와 열 적층하여 이들의 적층 및 접착 성능을 평가한다. 도 2에서 "a"로 표기된 모든 예는 인쇄된 크래프트지에 적층되고, "b"로 표기된 모든 실시예는 인쇄된 카톤지에 적층되고, "c"로 표기된 모든 예는 인쇄되지 않은 카톤지에 적층된다. 모든 예는 하기 조건 하에서 적층된다: 닙 롤 압력이 2.5 MPa이고, 접촉각은 45도이고, 적층 속도는 약 20 m/분이고, 닙 롤 온도는 100℃이다. 적층된 샘플은 실험실에서 1일 동안 컨디셔닝되었다. BOPP//종이 적층체는 상기 기재된 시험 방법을 사용하여 결합 강도에 대해 시험하였다.
이들 실시예는 2개의 상업적으로 입수된 샘플에 대해 비교되었다. 비교 실시예 2는 수계 접착제 코팅된 BOPP (18 마이크로미터)/종이 적층체이고, 비교 실시예 3은 OPP/EVA/종이 구조이다. (OPP/EVA는 종이 적층용으로 18 마이크로미터 BOPP 필름 상에 12 마이크로미터 EVA 코팅을 갖는 2층 구조이다).
상기 평가 결과는 도 2에 나타내었다 (단위 N/25 mm).

Claims (10)

  1. a. 단일중합체 폴리프로필렌을 포함하는 제1층
    b. 두께가 3 마이크로미터 이상이며, 융점이 90 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함하는 제2층
    을 포함하는 필름 구조 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 구조가 제1층과 제2층 사이의 임의의 층이 없는 것을 특징으로 하는 것인 필름 구조.
  3. 제1항에 있어서, 제1층은 제2층과 결합하는 필름 구조.
  4. 제1항에 있어서, 단일중합체 폴리프로필렌은 ASTM D1238, 2.16 kg, 230℃에 따라 측정된 용융 유속이 2 내지 8 g/10 분의 범위인 필름 구조.
  5. 제1항에 있어서, 제2층은 균일하게 분지된 저밀도 선형 폴리에틸렌을 포함하는 필름 구조.
  6. 제1항에 있어서, 제2층은 분자량 분포 (MWD)가 약 3.5 미만이고 용융열이 약 90 줄/gm 미만인 반응기 등급 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머를 포함하는 필름 구조.
  7. 제6항에 있어서, 반응기 등급 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머는 용융열이 약 70 줄/gm 미만인 필름 구조.
  8. 제7항에 있어서, 반응기 등급 프로필렌계 엘라스토머 또는 플라스토머는 용융열이 약 50 줄/gm 미만인 필름 구조.
  9. 제1항에 있어서, 제2층은 올레핀 블록 공중합체를 포함하는 필름 구조.
  10. a. 단일중합체 폴리프로필렌을 포함하는 제1층
    b. 두께가 3 마이크로미터 이상이며, 융점이 90 내지 105℃인 폴리올레핀 물질을 포함하는 제2층
    을 포함하는 필름 구조가 적층된 판지.
    기재, 예를 들어 종이 또는 판지 상에 적층하기에 특히 적합한 제1항의 필름 구조의 용도.
KR1020117011083A 2008-10-17 2008-10-17 필름 구조물 및 그 필름 구조물을 갖는 판지 KR101490546B1 (ko)

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