KR20110100669A - 화학적 장벽 라미네이션 및 이의 제조 방법 - Google Patents

화학적 장벽 라미네이션 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

화학적 장벽 라미네이션은 제 1 플루오로폴리머 층, 및 제 1 플루오로폴리머 층에 라이네이팅된 제 2 플루오로폴리머 층을 포함하고, 비다공성의 화학적으로 비활성인 투습 장벽 라미네이션을 형성한다. 화학적 장벽 배리어의 제조 방법이 또한 기술된다.

Description

화학적 장벽 라미네이션 및 이의 제조 방법 {CHEMICAL BARRIER LAMINATION AND METHOD}
우선권 출원에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 본원 명세서의 일부로서 그 전부가 참조로 통합되는, 2008년 12월 29일자 출원된 미국 가출원 번호 제61/141,199호(발명의 명칭: 화학적 장벽 라미네이션 및 이의 제조 방법)에 대한 U.S.C §119 하의 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 다층 라미네이트(laminate), 시트, 및 필름, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 두개 이상의 플루오로폴리머 층을 포함하는 화학적 장벽 라미네이션(lamination), 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
플루오로폴리머 재료는 우수한 수분 및 증기 장벽 특성과 같은 요망되는 재료 특성, 및 산, 염기 및 용매에 대한 내성 및 대부분의 화학적 환경에서의 안정성을 포함하는 화학적 비활성(inertness)을 지닌 것으로 널리 알려져 있다. 또한, 플루오로폴리머는 고온 내성, 및 낮은 마찰 계수로도 잘 알려져 있다.
플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리테트라플루오로 및 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)을 포함하는 플루오로폴리머는 다수의 산업 분야에서 바람직하다. 예를 들어, 플루오로폴리머는 화학, 의학, 및 약학 분야 뿐만 아니라 다양한 봉쇄(containment) 및 패키징 분야에서 사용하기에 바람직하다. 또한, 플루오로폴리머는 다양한 전기 및 광학 분야에서 사용하기에 바람직하다.
산업적 플루오로폴리머 층은 캐스팅(casting), 압출(extruding) 및 스카이빙(skiving)을 포함하는 다수의 방식으로 제조되는 것으로 공지되어 있다. 스카이빙은 통상적으로 개별 층을 형성하는 가장 비용 효과적인 방법으로서, 이에 따라 벌크 량(bulk mass)의 재료를 스카이빙하거나 층 절삭시킴으로써 필름이 생성된다. 스카이빙의 한 통상적인 방법은 블레이드 또는 절삭기를 원통형 스톡(cylindric stock)에 접촉하도록 배치하고, 원통형 스톡을 회전시켜서 층을 제거함으로써 달성된다. 그러나, 벌크 량의 플루오로폴리머 재료로부터 스카이빙된 플루오로폴리머 층과 관련된 한 단점은, 이 층 전반에 종종 작은 구멍이 존재한다는 점이다. 기포가 보통 벌크 재료가 형성되는 동안에 재료에 도입되고, 벌크 재료가 박층으로 스카이빙되는 경우, 이러한 기포가 스카이빙된 필름에 구멍을 형성시키는데, 이는 바람직하지 않으며, 상기 재료의 우수한 특성을 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 이러한 구멍은 작으며, 핀홀(pinhole) 특성을 지닌다.
플루오로폴리머를 포함하는 다층 필름을 제조하기 위한 다양한 시도가 이루어져 왔다. 플루오로폴리머 재료를 비-플루오로폴리머(non-fluoropolymer) 재료에 접합시켜서 다층 필름을 형성하는 것은 당해 널리 공지되어 있다. 이러한 예중 하나는 접착제 또는 타이 층(tie layer)을 사용함으로써 플루오로폴리머 필름을 비-플루오로폴리머 필름에 접합시키는 것이다.
또한, 플루오로폴리머를 시트형으로 캐스팅함으로써 플루오로폴리머 시트를 생성하는 것이 당해 공지되어 있다. 그러나, 이 공정과 관련하여서는 캐스팅된 필름의 바람직하지 않게 낮은 밀도, 및 고가의 캐스팅 공정 및 캐스팅 기계를 포함하는, 다수의 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 하나 이상의 상기 기술된 문제점 및 단점을 극복하는 것이다.
발명의 요약
제 1 양태에 따르면, 본 발명은 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층, 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층에 라미네이팅된 실질적으로 고형인 제 2 플루오로폴리머 층을 포함하고, 비다공성의 화학적으로 비활성인 투습 장벽 라미네이션을 형성하는 화학적 장벽 라미네이션에 관한 것이다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 상기 제 1 층은 스카이빙된 플루오로폴리머 필름이다. 몇몇 이러한 구체예에서, 상기 제 1 층 및 제 2 층은 스카이빙된 플루오로폴리머 필름이다. 몇몇 이러한 구체예에서, 상기 제 1 및 제 2 스카이빙된 플루오로폴리머 필름은 서로 직접 라미네이팅된다. 몇몇 구체예에서, 스카이빙된 플루오로폴리머 필름의 플루오로폴리머는 FEP, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플루오라이드(THV), 퍼플루오로알콕시 코폴리머 수지(PFA), PTFE, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), ePTFE 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)이다.
본 발명의 몇몇 구체예는 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 필름 층, 및 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 필름 층에 라미네이팅된 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름 층을 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머는 스카이빙된 플루오로폴리머 필름에 직접 라미네이팅된 용융 압출된 플루오로폴리머 필름이다. 몇몇 구체예에서, 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름의 플루오로폴리머는 FEP, THV, PFA, PTFE, PVDF, ePTFE 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)이다. 본 발명의 몇몇 구체예에서, 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름 층은 두개 이상의 제 2 용융 압출된 플루오로폴리머를 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 용융 압출된 플루오로폴리머 필름 중 하나는 컬러(color) 및/또는 정전기 소산성(static dissipativity)을 변경하기 위해 채워져 있고, 다른 용융 압출된 플루오로폴리머 필름은 화학성 비활성을 위해 채워져 있지 않다. 본 발명의 몇몇 구체예에서, 스카이빙된 플루오로폴리머 필름 층은 PTFE로 제조되며, 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내이고, 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름 층은 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내이다. 본 발명의 몇몇 구체예는 하나 이상의 스카이빙된 PTFE 층 및 하나 이상의 스카이빙된 PTFE에 라미네이팅된 두개 이상의 압출된 FEP 층을 추가로 포함한다. 스카이빙된 PTFE는 비제한적으로 개질된 호모폴리머 재료를 포함한다. 개질된 재료는 PFA와 같은, 수지 중 소량의 개질제를 포함하여 장벽 특성을 개선시킨다. 몇몇 이러한 구체예에서, FEP 층 중 하나는 컬러를 위해 채워지는 내층이고, 다른 FEP 층은 화학적 비활성을 위해 채워지지 않는 외층이다.
본 발명의 몇몇 구체예는 제 1 층 및 제 2 층에 라미네이팅된 하나 이상의 비-플루오로폴리머 층을 포함한다. 이러한 일 구체예에서, 비-플루오로폴리머 층은 제 1 플루오로폴리머 층과 제 2 플루오로폴리머 층 사이에 라미네이팅된 폴리에틸렌 층이다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 실질적으로 고형인 플루오로폴리머로 형성되며 화학적으로 비활성인 투습 장벽을 제공하기 위해 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내인 제 1 수단을 포함하는 화학적 장벽 라미네이션에 관한 것이다. 상기 라미네이션은 제 1 수단에 라미네이팅되고, 실질적으로 고형인 플루오로폴리머로 형성되며 화학적으로 비활성인 투습 장벽을 제공하기 위해 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내인 제 2 수단을 추가로 포함한다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 제 1 수단은 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층이고, 제 2 수단은 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층에 라미네이팅된 실질적으로 고형인 제 2 플루오로폴리머 층이다. 몇몇 이러한 구체예에서, 각각의 실질적으로 고형인 플루오로폴리머 층은 스카이빙된 플루오로폴리머 층, 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 층, 용융 압출된 플루오로폴리머 층, FEP, THV, PFA, PTFE, PVDF, ePTFE, 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)이다.
본 발명의 몇몇 구체예는 추가로 제 1 수단과 제 2 수단에 사이에 라미네팅이되어 두 수단 사이의 기체 투과를 실질적으로 방지하기 위한 제 3 수단을 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 제 3 수단은 폴리에틸렌 필름이다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 :
(i) 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층을 제공하는 단계;
(ii) 실질적으로 고형인 제 2 플루오로폴리머 층을 제공하는 단계; 및
(iii) 실질적으로 고형인 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 층을 비다공성이고 화학적으로 비활성인 투습 장벽 라미네이션으로 라미네이팅하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 라미네이팅 단계는 열 및/또는 압력을 제 1 층 및 제 2 층에 가하는 것을 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 라미네이팅 단계는 상기 층들은 약 600℉ 내지 약 800℉ 범위의 온도로 처리하는 것을 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 상기 온도는 약 675℉ 내지 약 725℉ 범위 내의 온도이다. 본 발명의 몇몇 구체예에서, 라미네이팅 단계는 (i) 제 1 층 및 제 2 층을 캘린더링하고/거나 (ii) 제 1 층 및 제 2 층을 오토클레이빙하는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 구체예는 라미네이션 동안에 접합성(bondability)을 증진시키기 위해 제 1 층과 제 2 층 중 하나 이상을 개질시키는 것을 추가로 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 개질 단계는 (i) 라미네이션 동안에 접합을 용이하게 하기 위해 제 1 층과 제 2 층 중 하나 이상을 화학적으로 에칭하고/거나 (ii) 라미네이션 동안에 접합을 용이하게 하기 위해 제 1 층과 제 2 층 중 하나 이상을 플라즈마 처리 및 코로나 처리 중 하나 이상으로 처리하는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 제공 단계는 플루오로폴리머를, 스카이빙된 필름을 형성하는 실질적으로 고형인 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 층 중 하나 이상으로 스카이빙하는 것을 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 제공 단계는 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 필름을 스카이빙하는 것을 포함하고, 라미네이팅 단계는 제 1 및 제 2 스카이빙된 필름을 서로 직접 라미네이팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 구체예에서, 제공 단계는 하나 이상의 플루오로폴리머 필름을 스카이빙하고, 하나 이상의 용융 압출된 플루오로폴리머 필름을 제공하는 것을 포함하고, 라미네이팅 단계는 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 필름을 하나 이상의 용융 압출된 플루오로폴리머 필름으로 라미네이팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 이점은 화학적 장벽 라미네이션에 실질적으로 구멍이 없고, 하나 이상의 비교적 저렴한 스카이빙된 플루오로폴리머 층으로 형성될 수 있다는 점이다.
본 발명의 또 다른 이점은 화학적 장벽 라미네이션이 화학적으로 비활성일 수 있고, 이에 따라 다양한 화학 및 의학 분야에 유용하다는 점이다.
본 발명의 또 다른 이점은 화학적 장벽 라미네이션이 투습율에 대해 우수한 장벽을 제공할 수 있고, 이에 따라 다양한 패키징 분야에 유용하다는 점이다.
본 발명의 몇몇 바람직한 구체예의 또 다른 이점은 두개의 스카이빙된 플루오로폴리머 층이 서로 직접 라미네이팅되어 이후 종래의 플루오로폴리머 라미네이션에 비해 더욱 비용 효과적인 비다공성의 화학적으로 비활성이 투습 장벽을 제공할 수 있고, 이러한 종래 기술의 플루오로폴리머 라미네이션에 비해 보다 우수한 투습 장벽을 제공할 수 있다는 점이다.
본 발명의 몇몇 바람직한 구체예의 추가의 이점은, 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 층이 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 층, 예컨대 용융 압출된 플루오로폴리머 층에 라미네이팅될 수 있어서 스카이빙된 플루오로폴리머 층(들)이 비용 효과적인 투습 장벽을 제공하고, 스카이빙되지 않은 층(들)이 컬러, 화학적 비활성, 및/또는 요망되는 질감 또는 미적 외관(예를 들어, 고광택(high sheen))을 제공할 수 있다는 점이다.
본 발명 및/또는 이의 바람직한 구체예의 다른 이점은 하기 상세한 설명 및 첨부되는 도면에 비추어 보다 쉽게 이해될 것이다.
도 1A는 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 층을 포함하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 제 1 구체예의 측면도이다.
도 1B는 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 층 및 이 사이에 있는 비-플루오로폴리머 층을 포함하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 또 다른 구체예의 측면도이다.
도 1C는 제 1, 제 2 및 제 3 플루오로폴리머 층을 포함하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 또 다른 구체예의 측면도이다.
도 1D는 복수 개의 제 1 및 제 2 층을 포함하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 또 다른 구체예의 측면도이다.
도 2A는 백을 형성하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 또 다른 구체예의 측면도이다.
도 2B는 용기 클로져(cotainer closure)의 적어도 일부를 형성하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 또 다른 구체예의 측면도이다.
도 2C는 격막의 적어도 일부를 형성하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 또 다른 구체예의 측면도이다.
도 2D는 튜브의 적어도 일부를 형성하는 본 발명의 화학적 장벽 라미네이션의 또 다른 구체예의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 열 및 압력을 가함으로써 화학적 장벽 라미네이션을 형성하는 장치의 측면도이다.
도면, 특히 도 1A를 살펴보면, 본 발명의 예시적 구체예에 따른 화학적 장벽 라미네이션이 일반적으로 도면 부호(10)로 표시되어 있다. 라미네이션(10)은 제 1 플루오로폴리머 층(12), 및 제 1 플루오로폴리머 층(12)에 라미네이팅된 제 2 플루오로폴리머 층(14)을 포함한다. 하기에 추가로 기재되는 바와 같이, 이들 층(12 및 14)은 임의의 다양한 플루오로폴리머, 또는 이들의 조합물로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 라미네이션이 플루오로폴리머 층으로만 구성될 수 있기도 하지만, 라미네이션은 다른 재료, 예컨대, 폴리에틸렌 층을 포함하는 하나 이상의 폴리머 층을 포함할 수 있다.
라미네이션(10)의 층을 형성하기 위해 사용되는 플루오로폴리머는 비제한적으로 FEP, THV, PFA, PTFE, PVDF, ePTFE 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)을 포함할 수 있다. 또한, 라미네이션의 층들은 스카이빙 또는 압출을 포함하여, 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 많은 상이한 방식으로 형성될 수 있다. 따라서, 층(12 및 14)은 당업자들에게 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 플루오로폴리머로 형성될 수 있으며, 당업자들에게 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 다수의 상이한 제조 공정에 따라 형성될 수 있다.
플루오로폴리머 층(12 및 14)은 실질적으로 고형이지만, 바람직하지 않은 구멍 또는 핀홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구멍은 제조 과정, 예컨대, 플루오로폴리머 재료를 박층으로 스카이빙한 결과일 수 있다. 통상적으로, 벌크 플루오로폴리머 재료는 기포를 함유한다. 재료가 박층으로 스카이빙되는 경우, 기포는 이러한 층에 작은 구멍을 형성한다. 이러한 구멍은 또한 플루오로폴리머를 벌크 필름 또는 다른 형태로 형성하는데 사용되는 다른 처리 또는 공정으로부터 형성될 수 있다.
플루오로폴리머 층(12 및 14)의 라미네이션은 함께 비다공성이거나 실질적으로 구멍이 없는 라미네이팅된 필름(10)을 생성한다. 하나 이상의 층(12, 14)이 스카이빙되는 구체예에서, 라미네이션은 각각의 스카이빙된 층에 형성된 핀홀을 밀봉하고, 이에 따라 고형의 비다공성 투습 장벽을 형성한다. 형성되는 라미네이션(10)은 하기 특성들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다: 라미네이션이 화학적 비활성이고/거나, 산, 염기 및 용매 내성이고/거나, 대부분의 화학적 환경에 안정성을 유지하고/거나 고온 내성을 갖고/거나 낮은 마찰 계수를 갖는 투습 장벽을 형성할 수 있다. 라미네이션(10)은 가요성이거나 강성일 수 있다.
각각의 층(12, 14)은 두께가 바람직하게는 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내이고, 라미네이션(10)은 전체 두께가 바람직하게는 약 1 mil 내지 약 10 mil 범위 내이다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 라미네이션(10) 또한 개재되는 폴리에틸렌 층(16)과 같은 비-플루오로폴리머 층을 포함할 수 있다.
도 1C와 관련하면, 라미네이션(10)은 제 1 층(12) 및 두개 이상의 제 2 층(14 및 18)을 포함한다. 각각의 층(12, 14, 및 18)은 FEP, THV, PTFE, ePTFE, 및 이들의 조합물 또는 블렌드를 포함하는 임의의 다양한 플루오로폴리머 재료로부터 형성될 수 있으며, 스카이빙 또는 압출을 포함하는 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 다수의 상이한 방식으로 형성될 수 있다. 도 1C의 라미네이션은 유사하게 하나 이상의 비-플루오로폴리머 층, 예컨대, 하나 이상의 개재되는 폴리에틸렌 층을 포함할 수 있다.
도 1A 내지 1C와 관련하면, 각각의 층(12, 14, 16 및 18)은 개질된 필름일 수 있는데, 예를 들어, 이들 층 중 하나는, 접합성을 증진시키거나, 층을 밀봉하거나, 층의 임의의 물리적 또는 화학적 특성, 예컨대 내화학성, 온도 내성, 전기 전도도, 강도, 또는 마찰 계수를 변경하기 위한 개질제를 포함할 수 있다. 이러한 개질제의 일례가 PFA이다.
제 2 층(14 및 18) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 채워질 수 있다. 예를 들어, 두 층 중 한 층은 컬러로 채워질 수 있고, 다른 한 층, 바람직하게는 외층은 화학적 비활성을 위해 채워지지 않은 채로 있을 수 있거나, 두 층 중 한 층이 층의 정전기 소산 특성을 변경하기 위해 탄소로 채워질 수 있다. 두 층 중 한 층은 그러한 층의 물리적 또는 화학적 특성을 변경하기 위해, 당업자들에게 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 화학제로 채워질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 1B의 화학적 장벽 라미네이션은 PTFE의 제 1 층(12), eFTFE의 제 2 층(14), 및 제 1 층과 제 2 층 사이에 라미네이팅된, FEP, THV, PFA, PVDF 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)인 제 3층(16)을 포함한다. 이러한 구체예에서, 제 1 및 제 2 층(12 및 14)은 각각 스카이빙되며, 제 3층(16)은 용융된다. 이러한 구체예의 한 이점은 ePTFE의 외층 또는 제 2 층이 라미네이션을 백 또는 유사한 물품을 밀봉하게 한다는 점이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 1A의 화학적 장벽 라미네이션은 ePTFE의 제 1 층(12) 및 FEP, THV, PFA, PVDF 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)인 제 2 층(14)을 포함한다. 이러한 특정 구체예는 특히 호스, 와이어 또는 케이블 절연체, 백, 튜브 및 유사한 구조물 또는 물품을 형성하는데 적합하다. 상기 층들은 래핑되고(예를 들어, 절연체를 형성하는 경우에 와이어 또는 케이블 둘레에서 래핑되거나, 튜브를 형성하는 경우, 맨드렐 또는 유사 구조물 둘레에서 래핑되고), 당업자들에게 공지된 방식으로 가열되어 이에 따른 구조물을 형성한다. ePTFE는 가열 동안에 함께 층형성된 재료를 보유하는 것을 용이하게 한다. 요망에 따라, 이러한 화학적 장벽 라미네이션은 와이어 또는 호스를 래핑(예를 들어, 나선형으로)하기 위해 롤 스톡형(roll stock form)으로 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 1D의 화학적 장벽 라미네이션은 다수의 제 1 층(12) 및 다수의 제 2 층(14)을 포함하며, 각각의 제 1 층(12)은 하나 이상의 각각의 제 2 층(14)에 라미네이팅된다. 각각의 제 1 층(12)은 PTFE이고, 각각의 제 2 층(14)은 FEP, THV, PFA, PVDF 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)이다. 예시된 구체예에서, 각각의 제 1 층(12)은 스카이빙되고, 각각의 제 2 층(14)은 스카이빙되지 않는다. 각각의 제 1 층(12)은 두께가 바람직하게는 약 1 mil 내지 약 5 mil 범위 내이고, 보다 바람직하게는, 두께가 약 3 mil 내지 약 4 mil 범위 내이다. 각각의 제 2 층(14)은 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내이고, 보다 바람직하게는, 두께가 약 1/2 mil 내지 약 2 mil 범위 내이다. 몇몇 이러한 구체예에서, 하나 이상의 제 1 층(12)은 컬러를 위해 안료 처리되고, 하나 이상의 제 2 층(14)은 투명하다. 이러한 구성의 한 이점은 이러한 구성이 층을 축적시켜서 예를 들어, 격막, 또는 기타 다중층 구조 또는 물품을 제조하는데 사용될 수 있다는 점이다. ePTFE는 가열 공정 동안에 층형성된 재료를 함께 보유하는데 용이하게 한다. 라미네이션은 시트형 또는 롤(또는 래핑된)형으로 가열될 수 있다. 도 1D의 구체예가 각각 세 개씩의 제 1 및 제 2 층(12 및 14)을 포함하고 있으나, 라미네이션은 비제한적으로 세개 이상의 각층 또는 세개 미만의 각층, 다른 것보다 한층 더 많은 층, 및 경우에 따라 추가의 상이한 층을 포함하여 임의의 요망되는 수의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 1A의 화학적 장벽 라미네이션은 FEP, THV 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드인 제 1 층(12) 및 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 나트탈레이트(PEN), 나일론 및/또는 이들의 조합물 또는 블렌드인 제 2 층(14)을 포함한다. 이러한 또 다른 구체예에서, 제 1 층(12)은 PTFE, PFA, FEP, THV, PVDF 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드이다. 본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 1의 화학적 장벽 라미네이션은 FEP인 제 1 층(12), 및 PEN인 제 2 층(14)을 포함한다. 이러한 특정 라미네이션은 특히 장벽 필름으로서 특히 적합하다. 도 1의 이러한 구체예에서, 제 1 층(12)은 두께가 바람직하게는 약 1/2 mil 내지 약 5 mil 범위 내이고, 보다 바람직하게는 두께가 약 2 mil 내지 약 3 mil 범위내이며; 제 2 층(14)은 두께가 바람직하게는 약 1/2 mil 내지 약 3 mil 범위 내이고, 보다 바람직하게는 두께가 약 1/2 mil 내지 약 1 mil 범위 내이다.
도 2A 내지 도 2D와 관련하면, 본 발명의 라미네이션은 백(200)(도 2A), 용기 클로져(300)(도 2B), 격막(400)(도 2C) 및 튜브(500)(도 2D)의 적어도 일부를 형성하는데 사용될 수 있다. 본원의 교시에 기초하여 당업자들에 의해 인지될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 라미네이팅된 필름은 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 클로져, 백, 튜브 또는 격막의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 각각의 이들 구체예, 및 특히 용기 클로져 및 격막(예를 들어, 니들 관통가능한 스탑퍼(needle penetrable stopper))을 규정한 구체예에서, 플루오로폴리머 층은 고무 및/또는 열가소성 물질로 형성된 기부층 또는 구조물에 라미네이팅된다. 고무 및/또는 열가소성 기부는 유체-기밀 밀봉을 달성하기 위해 또는 니들 관통을 허용하기 위해 제공될 수 있고, 플루오로폴리머 라미네이션은 화학적 비활성 및 투습 장벽을 위해 제공될 수 있다. 통상적으로, 플루오로폴리머 라미네이션은 다른 변이형이 고려될 수 있기는 하지만 용기 또는 장치 내에 밀봉된 생성물과 접할 것이다. 본원의 교시에 기초하여 당업자들에게 인지될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 플루오로폴리머 라미네이션은 임의의 다수의 다른 기재, 구조물 또는 라미네이션에 라미네이팅되어 임의의 다수의 상이한 물품 또는 장치를 형성하고/거나 임의의 다수의 상이한 특징을 달성할 수 있다.
도 1-2D의 라미네이팅된 필름은
(i) 제 1 플루오로폴리머 층(12)을 제공하는 단계;
(ii) 제 2 플루오로폴리머 층(14)(또는 상기 기술된 바와 같은, 다른 층, 예컨대 층(16, 18) 또는 다수의 제 1 및 제 2 층(12, 14))을 제공하는 단계; 및
(iii) 복수의 층을 비다공성의 화학적으로 비활성인 투습 장벽 라미네이션(10)으로 라미네이팅하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조된다.
바람직한 일 구체예에서, 제 1 층은 스카이빙되고, 제 2 층은 스카이빙되지 않는다. 이러한 일 구체예에서, 제 1 층은 스카이빙된 PTFE이고, 제 2 층은 용융 압출된 플루오로폴리머이다. 이러한 일 구체예에서, 용융 압출된 플루오로폴리머는 FEP이다. 또 다른 구체예에서, 제 1 및 제 2 층 둘 모두 스카이빙된다. 이러한 일 구체예에서, 제 1 층은 스카이빙된 FEP, THV, PFA, PTFE, PVDF, ePTFE 및/또는 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)이고, 제 2 층은 스카이빙된 FEP, THV PFA, PTFE, PVDF, ePTFE 및 이들의 하나 이상의 조합물(또는 블렌드)이다.
도 3과 관련하면, 본 발명의 방법은 추가로 제 1 층(12) 및 제 2 층(14)과 같은 다수의 층에 "열(H)" 및 "압력(P)" 중 하나 이상을 가하는 것을 포함한다. 예시된 구체예에서, 가열 단계 동안 온도는 약 700℉이다. 바람직하게는, 온도는 약 600℉ 내지 약 800℉ 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 약 675℉ 내지 약 725℉ 범위 내이다. 본원의 교시에 기초하여 당업자들에 의해 인지될 수 있는 바와 같이, 이들 범위는 단지 예시인 것이며, 수많은 다른 온도 또는 온도 범위, 및 임의의 다수의 압력, 압력 범위, 및 이러한 온도 및/또는 온도 범위를 라미네이션을 처리하기 위한 시간이 동일하게 사용될 수 있다. 또한, 층을 접합시키는데 필요한 열은 당업자들에게 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 다수의 상이한 수단을 통해 인가될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 인가된 온도로 층들을 접합하는데 필요한 필요 압력 "P"는 당업자들에게 공지되어 있는 방식으로 캘린더링 롤(20)을 통해 달성될 수 있다. 도 3에서 화살표 "H"로 표시되어 있는 바와 같이, 열은 대상 라미네이션을 캘린더링 하는 동안에 상기 기술된 온도 및/또는 온도 범위와 같이, 인가되는 압력 "P" 하에 층들을 접합하기 위한 충분히 높은 온도로 가해질 수 있다. 다르게는, 압력 "P"는 오토클레이빙에 의해, 또는 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 라미네이션을 위한 필요 압력을 인가하기 위해 임의의 다수의 다른 메커니즘 또는 공정에 의해 인가될 수 있다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 본 발명의 방법은 추가로 제 1 층 및 제 2 층 중 하나 이상의 표면을 화학적으로 에칭하는 것을 포함한다. 화학적 에칭 단계는 층들의 접합성을 증진시키기 위해, 소듐 암모니아, 소듐 나프탈렌의 적용 및/또는 당업자들에게 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 다른 화학적 에칭 공정을 포함할 수 있다.
플루오로폴리머 층들의 표면은 또한 당업자들에게 공지되어 있는 방식으로 이들을 플라즈마 처리 및/또는 코로나 처리함으로써 접합성을 증진시키도록 개질될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 처리는 질소함유 환경에서 일어날 수 있다. 다른 한편, 코로나 처리는 표준 대기 중에서 일어날 수 있다. 본원의 교시에 기초하여 당업자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 접합성을 증진시키기 위한 플루오로폴리머 층을 개질시키기 위해 다수의 다른 처리가 동등하게 사용될 수 있다.
본원의 교시에 기초하여 당업자들에 의해 인지될 수 있는 바와 같이, 첨부되는 특허 청구 범위에 정의된 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 상기 기술된 및 그 밖의 구체예에 다수의 변경 및 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 라미네이션은 임의의 다수의 상이한 물리적 및/또는 화학적 특성을 규정하기 위해 임의의 요망되는 수의 층을 포함할 수 있으며, 이러한 층은 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 다수의 상이한 방법 및/또는 장치에 따라 라미네이팅될 수 있으며; 라미네이션의 플루오로폴리머 층은 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 다수의 상이한 플루오로폴리머의 형태를 취할 수 있고; 층들은 현재 공지되어 있거나, 차후 공지될 임의의 다수의 상이한 공정 또는 처리에 따라 서로에 대한 접합성을 증진시키도록 개질될 수 있으며; 플루오로폴리머 층은 임의의 다수의 다른 기재, 다른 라미네이션 또는 다른 구조물에 라미네이팅되거나, 다르게는 접합되어 임의의 다수의 상이한 물품 또는 장치를 형성할 수 있다. 따라서, 바람직한 구체예의 이러한 상세한 설명은 제한적인 의미와 대조적으로 예시적인 의미로 받아들여야 한다.

Claims (49)

  1. 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층, 및
    실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층에 라미네이팅된 실질적으로 고형인 제 2 플루오로폴리머 층을 포함하고, 비다공성의 화학적으로 비활성인 투습 장벽 라미네이션(moisture vapor transmission barrier lamination)을 형성하는 화학적 장벽 라미네이션.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 층이 스카이빙된(skived) 플루오로폴리머 필름인, 화학적 장벽 라미네이션.
  3. 제 2항에 있어서, 각각의 제 1 층 및 제 2 층이 스카이빙된 플루오로폴리머 필름인, 화학적 장벽 라미네이션.
  4. 제 3항에 있어서, 제 1 및 제 2 스카이빙된 플루오로폴리머 필름이 서로 직접 라미네이팅되는, 화학적 장벽 라미네이션.
  5. 제 3항에 있어서, 스카이빙된 플루오로폴리머 필름의 플루오로폴리머가 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플루오라이드(THV), 퍼플루오로알콕시 코폴리머 수지(PFA), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 및 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드 중 하나 이상인, 화학적 장벽 라미네이션.
  6. 제 1항에 있어서, 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 필름 층, 및 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 필름 층에 라미네이팅된 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름 층을 추가로 포함하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  7. 제 6항에 있어서, 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머가 스카이빙된 플루오로폴리머 필름에 직접 라미네이팅된 용융 압출된 플루오로폴리머 필름인, 화학적 장벽 라미네이션.
  8. 제 6항에 있어서, 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름의 플루오로폴리머가 FEP, THV, PFA, PTFE, PVDF, ePTFE 및 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드중 하나 이상인, 화학적 장벽 라미네이션.
  9. 제 6항에 있어서, 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름 층이 두 개 이상의 제 2 용융 압출된 플루오로폴리머 층을 포함하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  10. 제 6항에 있어서, 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 필름 층이 컬러(color) 및 정전기 소산성(static dissipativity)을 변경하기 위해 채워지고, 하나 이상의 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름 층이 화학성 비활성을 위해 채워지지 않은 용융 압출된 플루오로폴리머 필름인, 화학적 장벽 라미네이션.
  11. 제 1항에 있어서, 제 1 층 및 제 2 층 중 하나 이상에 라미네이팅된 하나 이상의 폴리에틸렌 층을 추가로 포함하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  12. 제 6항에 있어서, 스카이빙된 플루오로폴리머 필름 층이 PTFE로 제조되며, 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내이며, 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 필름 층의 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내인, 화학적 장벽 라미네이션.
  13. 제 6항에 있어서, 하나 이상의 스카이빙된 PTFE 및 하나 이상의 스카이빙된 PTFE 층에 라미네이팅된 두개 이상의 압출된 FEP 층을 추가로 포함하며, FEP 층 중 하나는 컬러를 위해 채워지는 내층이고, 다른 FEP 층은 화학적 비활성을 위해 채워지지 않는 외층인, 화학적 장벽 라미네이션.
  14. 제 13항에 있어서, 각각의 FEP 층의 두께가 약 1/2 mil 내지 약 3 mil인, 화학적 장벽 라미네이션.
  15. 제 13항에 있어서, 제 1 및 제 2 층에 라미네이팅된 하나 이상의 고무 및 열가소성 물질 층을 추가로 포함하고, 격막 및 용기 클로져(container closure) 중 하나 이상을 형성하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  16. 제 1항에 있어서, 라미네이션이 백(bag), 용기 클로져, 격막 및 튜브 중 하나 이상의 일부 또는 전부를 형성하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  17. 제 1항에 있어서, PTFE의 제 1 층, eFTFE의 제 2 층, 및 제 1 층과 제 2 층 사이에 라미네이팅되고 FEP, THV, PFA, PVDF 및 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드 중 하나 이상인 제 3층을 포함하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  18. 제 17항에 있어서, 제 1 및 제 2 층은 각각 스카이빙되며, 제 3층은 용융되는, 화학적 장벽 라미네이션.
  19. 제 1항에 있어서, 제 1 층이 ePTFE이고, 제 2 층이 FEP, THV, PFA, PVDF 및 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드 중 하나 이상인, 화학적 장벽 라미네이션.
  20. 제 19항에 있어서, 호스, 와이어 또는 케이블 절연체, 백, 및 튜브 중 하나 이상을 형성하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  21. 제 19항에 있어서, 다수의 제 1 층 및 다수의 제 2 층을 포함하며, 각각의 제 1 층이 하나 이상의 각각의 제 2 층에 라미네이팅되는, 화학적 장벽 라미네이션.
  22. 제 21항에 있어서, 다수의 층이 격막을 형성하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  23. 제 1항에 있어서, 제 1 층이 PTFE이고, 제 2 층이 FEP, THV, PFA, PVDF 및 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드 중 하나 이상인, 화학적 장벽 라미네이션.
  24. 제 23항에 있어서, 제 1 층이 스카이빙되고, 제 2 층이 스카이빙되지 않는, 화학적 장벽 라미네이션.
  25. 제 24항에 있어서, 제 1 층의 두께가 약 1 mil 내지 약 5 mil 범위 내이고, 제 2 층의 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내인, 화학적 장벽 라미네이션.
  26. 제 25항에 있어서, 제 1 층의 두께가 약 3 mil 내지 약 4 mil 범위 내이고, 제 2 층의 두께가 약 1/2 mil 내지 약 2 mil 범위 내인, 화학적 장벽 라미네이션.
  27. 제 23항에 있어서, 제 1 층은 컬러를 위해 안료 처리되고, 제 2 층은 투명한, 화학적 장벽 라미네이션.
  28. 제 1항에 있어서, 제 1 층이 FEP, THV 및 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드 중 하나 이상이고, 제 2 층이 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 나트탈레이트(PEN), 나일론 및 이들의 조합물 또는 블렌드 중 하나 이상인, 화학적 장벽 라미네이션.
  29. 제 28항에 있어서, 제 1 층이 PTFE, PFA, FEP, THV, PVDF 및 이들의 하나 이상의 조합물 또는 블렌드 중 하나 이상인, 화학적 장벽 라미네이션.
  30. 제 29항에 있어서, 제 1 층의 두께가 약 1/2 mil 내지 약 5 mil 범위 내이고, 제 2 층의 두께가 약 1/2 mil 내지 약 3 mil 범위 내인, 화학적 장벽 라미네이션.
  31. 제 30항에 있어서, 제 1 층의 두께가 약 2 mil 내지 약 3 mil 범위 내이고, 제 2 층의 두께가 약 1/2 mil 내지 약 1 mil 범위 내인, 화학적 장벽 라미네이션.
  32. 제 30항에 있어서, 실질적으로 고형인 플루오로폴리머로 형성되며 화학적으로 비활성인 투습 장벽을 제공하기 위해 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내인 제 1 수단; 및
    제 1 수단에 라미네이팅되고, 실질적으로 고형인 플루오로폴리머로 형성되며 화학적으로 비활성인 투습 장벽을 제공하기 위해 두께가 약 1/2 mil 내지 약 4 mil 범위 내인 제 2 수단을 포함하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  33. 제 32항에 있어서, 제 1 수단이 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층이고, 제 2 수단은 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층에 라미네이팅된 실질적으로 고형인 제 2 플루오로폴리머 층인, 화학적 장벽 라미네이션.
  34. 제 33항에 있어서, 각각의 실질적으로 고형인 플루오로폴리머 층이 스카이빙된 플루오로폴리머 층, 스카이빙되지 않은 플루오로폴리머 층, 용융 압출된 플루오로폴리머 층, FEP, THV, PFA, PTFE, PVDF, ePTFE, 및 이들의 중 하나 이상의 조합물 또는 블렌드 중 어느 하나인, 화학적 장벽 라미네이션.
  35. 제 32항에 있어서, 제 1 수단과 제 2 수단에 사이에 라미네팅이되어 두 수단 사이의 기체 투과를 실질적으로 방지하기 위한 제 3 수단을 추가로 포함하는, 화학적 장벽 라미네이션.
  36. 제 35항에 있어서, 제 3 수단이 폴리에틸렌 필름인, 화학적 장벽 라미네이션.
  37. 실질적으로 고형인 제 1 플루오로폴리머 층을 제공하는 단계;
    실질적으로 고형인 제 2 플루오로폴리머 층을 제공하는 단계; 및
    실질적으로 고형인 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 층을 비다공성이고 화학적으로 비활성인 투습 장벽 라미네이션으로 라미네이팅하는 단계를 포함하는, 라미네이션 제조 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 라미네이팅 단계가 열 및 압력 중 하나 이상을 제 1 층 및 제 2 층에 가하는 것을 포함하는 방법.
  39. 제 37항에 있어서, 라미네이팅 단계가 라미네이션을 약 600℉ 내지 약 800℉ 범위의 온도로 처리하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 온도가 약 675℉ 내지 약 725℉ 범위 내인 방법.
  41. 제 37항에 있어서, 라미네이션 동안에 접합성(bondability)을 증진시키기 위해 제 1 층과 제 2 층 중 하나 이상을 개질시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  42. 제 41항에 있어서, 개질 단계가 (i) 라미네이션 동안에 접합을 용이하게 하기 위해 제 1 층과 제 2 층 중 하나 이상을 화학적으로 에칭하는 것, (ii) 라미네이션 동안에 접합을 용이하게 하기 위해 제 1 층과 제 2 층 중 하나 이상을 플라즈마 처리 및 코로나 처리 중 하나 이상으로 처리하는 것 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  43. 제 37항에 있어서, 라미네이팅 단계가 (i) 제 1 층 및 제 2 층을 캘린더링하는 것; 및 (ii) 제 1 층 및 제 2 층을 오토클레이빙하는 것 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  44. 제 37항에 있어서, 필름을 백, 격막, 투브 및 용기 클로져 중 하나 이상의 일부 또는 전부로 형성시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  45. 제 37항에 있어서, 제 1 층과 제 2 층 사이에 폴리에틸렌 필름을 라미네이팅하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  46. 제 37항에 있어서, 제공 단계가 플루오로폴리머를, 스카이빙된 필름을 형성하는 실질적으로 고형인 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 층 중 하나 이상으로 스카이빙하는 것을 포함하는 방법.
  47. 제 37항에 있어서, 제공 단계가 제 1 및 제 2 플루오로폴리머 필름을 스카이빙하는 것을 포함하고, 라미네이팅 단계가 제 1 및 제 2 스카이빙된 필름을 서로 직접 라미네이팅하는 것을 포함하는 방법.
  48. 제 47항에 있어서, 제공 단계가 하나 이상의 플루오로폴리머 필름을 스카이빙하고, 하나 이상의 용융 압출된 플루오로폴리머 필름을 제공하는 것을 포함하고, 라미네이팅 단계가 하나 이상의 스카이빙된 플루오로폴리머 필름을 하나 이상의 용융 압출된 플루오로폴리머 필름으로 라미네이팅하는 것을 포함하는 방법.
  49. 제 37항에 있어서, 제 1 및 제 2 층에 고무 및 열가소성 물질 층 중 하나 이상을 라미네이팅하고, 격막 및 용기 클로져 중 하나 이상을 형성하는 것을 추가로 포함하는 방법.
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