KR20120001730A - 인몰드 라벨용 폴리올레핀 필름 - Google Patents

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데이비드 터너
마크 밀러
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피나 테크놀러지, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 주조 필름을 포함하는 인몰드 라벨에 관한 것이고, 폴리프로필렌 수지와 핵형성제를 포함하는 주조 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다. 폴리프로필렌 수지는 2 dg/분 내지 10 dg/분의 용융 유속, 1 중량% 미만의 자일렌 가용성 물질 함량, 및 98%를 초과하는 메소 펜타드 분포를 갖는다.

Description

인몰드 라벨용 폴리올레핀 필름{POLYOLEFIN FILMS FOR IN-MOLD LABELS}
본 발명의 실시예는 일반적으로 인몰드 라벨화 용도(in-mold labeling application)에 사용하기 위한 폴리올레핀 필름에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 인몰드 라벨화에 사용하기 위한 폴리프로필렌 주조 필름(polypropylene cast film)에 관한 것이다.
인몰드 라벨은 이축 배향 폴리프로필렌(BOPP)으로부터 또는 기계 방향 배향(MDO) 필름으로부터 대부분 제조되었다. 인몰드 라벨화 용도에 사용된 주조 필름은 강성도와 선명도를 필요로 하는 것으로 관찰되었다. 또한, 필름은 라벨 제조의 용이함을 위해 쉽게 다이 절단되어야 한다.
따라서, 인몰드 라벨화 용도에 사용하기 위해 적절한 강성도(stiffness)와 선명도(clarity)를 갖는 주조 필름으로 변환될 수 있는 폴리프로필렌 수지를 개발할 필요성이 존재한다.
본 발명의 실시예는 폴리프로필렌 수지와 핵형성제를 포함하는 주조 필름을 포함하는 인몰드 라벨을 포함한다. 폴리프로필렌 수지는 2 dg/분 내지 10 dg/분의 용융 유속, 1 중량% 미만의 자일렌 가용성 물질 함량, 및 98%를 초과하는 메소 펜타드 분포(meso pentad distribution)를 갖는다. 폴리프로필렌 수지는 힘으로 부서질 수 있다(visbroken).
다른 실시예는 인몰드 라벨화를 위해 주조 필름을 제조하는 방법을 포함하고, 여기에서 하나 이상의 주조 롤은 205℉의 설정 온도를 갖는다. 또 다른 실시예는 사출 성형 포장, 중공 성형 포장, 또는 사출 연신 중공 성형 포장의 부분으로 합체될 수 있는 인몰드 라벨용 주조 필름을 사용하는 것을 포함한다.
본 발명은, 인몰드 라벨화에 사용하기 위한 폴리프로필렌 주조 필름을 제공하는 효과를 갖는다.
서론과 정의
지금부터, 상세한 설명이 제공될 것이다. 첨부된 청구항은 각각 침해를 목적으로 청구항에 명시된 다양한 요소에 대한 등가물 또는 제한을 포함하는 것으로 인식되는 별개의 발명을 규정한다. 문맥에 의존하여, "발명"에 대한 하기의 모든 언급은 일부 경우에 단지 특정 실시예에만 관련된다. 다른 경우에는, "발명"에 대한 언급은 청구항 중 반드시 전부는 아니지만 하나 이상에 기재된 주제에 관련될 것임이 인식될 것이다. 본 발명은 각각 특정 실시예, 변형예, 및 예를 포함하여 하기에서 더 상세히 설명될 것이지만, 발명은 본 특허 중의 정보가 이용할 수 있는 정보 및 기술과 조합되는 경우에 당업자가 발명을 제조하고 사용할 수 있도록 포함된 이들 실시예, 변형예, 및 예에 제한되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같은 여러 용어가 아래 기재된다. 특허청구범위에 사용되는 용어가 하기에서 규정되지 않을 정도로, 당업자들이 발행 공보 및 허여된 특허에 반영된 바와 같은 용어를 제공하는 가장 넓은 정의가 제공되어야 한다. 추가로, 다른 식으로 특정되지 않는 한, 본원에 기술된 모든 화합물은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며, 화합물의 기재는 이들의 유도체를 포함한다.
촉매계
올레핀 단량체를 중합시키기 위해 유용한 촉매계는 당업자에게 공지된 임의의 촉매계를 포함한다. 예를 들어, 촉매계는 메탈로센 촉매계, 단일자리 촉매계, 지글러-나타 촉매계 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 당분야에 공지된 바와 같이, 촉매는 후속 중합을 위해 활성화될 수 있으며, 지지체 재료와 결합되거나 결합되지 않을 수 있다. 이러한 촉매계의 간단한 설명이 하기에 포함되지만, 이러한 촉매로 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.
예를 들어, 지글러-나타 촉매계는 일반적으로 금속 성분(예를 들어, 촉매)과 예를 들어 촉매 지지체, 공촉매 및/또는 하나 이상의 전자 공여체와 같은 하나 이상의 추가 성분의 조합물로부터 생성된다.
메탈로센 촉매는 일반적으로 π 결합을 통해 전이 금속과 배위된 하나 이상의 시클로펜타디에닐기(Cp) 기(이는 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며, 각각의 치환은 동일하거나 서로 상이할 수 있음)를 혼입시킨 배위 화합물로 특징화될 수 있다. Cp 상의 치환기는, 예를 들어, 선형, 측쇄 또는 고리형 하이드로카빌 라디칼일 수 있다. 고리형 하이드로카빌 라디칼은 추가로 예를 들어 인데닐, 아줄레닐 및 플루오레닐기를 포함하는 다른 인접 고리 구조를 생성시킬 수 있다. 이들 인접 고리 구조는 또한 예를 들어 C1 내지 C20 하이드로카빌 라디칼과 같은 하이드로카빌 라디칼에 의해 치환되거나 치환되지 않을 수 있다.
중합 공정
본원 어디에서나 제시된 바와 같이, 촉매계는 폴리올레핀 조성물을 생성시키기 위해 사용된다. 촉매계가 제조되면, 상기 기술되고/기술되거나 당업자에게 공지된 바와 같이, 다양한 공정이 상기 조성물을 사용하여 수행될 수 있다. 중합 공정에 사용되는 설비, 공정 조건, 반응물, 첨가제 및 다른 재료는 생성되는 중합체의 바람직한 조성 및 성질에 의존하여 주어진 공정에서 변할 것이다. 이러한 공정은 예를 들어 용액상, 기체상, 슬러리상, 벌크상, 고압 공정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다 (참조: 본원에 참고문헌으로 인용된 미국 특허 번호 5,525,678; 미국 특허 번호 6,420,580; 미국 특허 번호 6.380,328; 미국 특허 번호 6,359,072; 미국 특허 번호 6,346,586; 미국 특허 번호 6,340,730; 미국 특허 번호 6,339,134; 미국 특허 번호 6,300,436; 미국 특허 번호 6,274,684; 미국 특허 번호 6,271,323; 미국 특허 번호 6,248,845; 미국 특허 번호 6,245,868; 미국 특허 번호 6,245,705; 미국 특허 번호 6,242;545; 미국 특허 번호 6,211,105; 미국 특허 번호 6,207.606; 미국 특허 번호 6,180,735 및 미국 특허 번호 6, 147,173).
특정 실시예에서, 상기 기술된 공정은 일반적으로 하나 이상의 올레핀 단량체를 중합시켜서 중합체를 생성시키는 것을 포함한다. 올레핀 단량체는 C2 내지 C30 올레핀 단량체, 또는 예를 들어 C2 내지 C12 올레핀 단량체(예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 메틸펜텐, 헥센, 옥텐 및 데센)를 포함할 수 있다. 단량체는 에틸렌성 불포화 단량체, 예를 들어, C4 내지 C18 디올레핀, 컨쥬게이트 또는 비컨쥬게이트 디엔, 폴리엔, 비닐 단량체 및 고리형 올레핀을 포함할 수 있다. 다른 단량체의 비제한적 예는, 예를 들어, 노르보넨, 노보르나디엔, 이소부틸렌, 이소프렌, 비닐벤조시클로부탄, 스티렌, 알킬 치환 스티렌, 에틸리덴 노르보넨, 디시클로펜타디엔 및 시클로펜텐을 포함할 수 있다. 생성된 중합체는, 예를 들어, 단일중합체, 공중합체 또는 삼량체를 포함할 수 있다.
용액 공정의 예는 본원에 참고문헌으로 인용된 미국 특허 번호 4,271,060, 미국 특허 번호 5,001,205, 미국 특허 번호 5,236,998 및 미국 특허 번호 5,589,555에 기술되어 있다.
기체상 중합 공정의 일례는 연속 순환 시스템을 포함하며, 여기에서 순환 기체 스트림(다른 식으로 재순환 스트림 또는 유동 매질로서 공지됨)은 반응기에서 중합열에 의해 가열된다. 열은 반응기 외부의 냉각 시스템에 의해 순환의 또 다른 부분에서 순환 기체 스트림으로부터 제거된다. 하나 이상의 단량체를 함유하는 순환 기체 스트림은 반응 조건 하에 촉매의 존재 하에서 유동층을 통해 연속적으로 순환될 수 있다. 순환 기체 스트림은 일반적으로 유동층으로부터 배출되고 반응기 내로 역으로 재순환된다. 동시에, 중합체 생성물은 반응기로부터 배출될 수 있고, 새로운 단량체가 첨가되어 중합된 단량체를 대체할 수 있다. 기체상 공정에서 반응기 압력은, 예를 들어, 약 100 psig 내지 약 500 psig, 또는 약 200 psig 내지 약 400 psig 또는 약 250 psig 내지 약 350 psig일 수 있다. 기체상 공정에서 반응기 온도는, 예를 들어, 약 30℃ 내지 약 120℃, 또는 약 6O℃ 내지 약 115℃, 또는 약 70℃ 내지 약 110℃ 또는 약 7O℃ 내지 약 95℃일 수 있다 (참조 예: 본원에 참고문헌으로 인용된 미국 특허 번호 4;543,399; 미국 특허 번호 4,588,790: 미국 특허 번호 5,028,670; 미국 특허 번호 5,317:036; 미국 특허 번호 5,352,749; 미국 특허 번호 5,405,922; 미국 특허 번호 5,436,304; 미국 특허 번호 5,456,471; 미국 특허 번호 5,462,999; 미국 특허 번호 5,616,661 ; 미국 특허 번호 5,627,242; 미국 특허 번호 5,665,818; 미국 특허 번호 5,677,375 및 미국 특허 번호 5,668,228).
슬러리상 공정은 일반적으로 촉매와 함께 단량체 및 선택적으로 수소가 첨가된 액체 중합 매질 중의 고체 미립 중합체의 현탁액을 생성시키는 것을 포함한다. 현탁액(이는 희석제를 포함할 수 있음)은 반응기로부터 간헐적으로 또는 연속적으로 제거될 수 있으며, 여기에서 휘발성 성분은 중합체로부터 분리되고, 선택적으로 증류 후에 반응기로 재순환될 수 있다. 중합 매질에 사용되는 액화된 희석제는 예를 들어 C3 내지 C7 알칸(예를 들어, 헥산 또는 이소부탄)을 포함할 수 있다. 사용되는 매질은 일반적으로 중합 조건 하에서 액체이며, 비교적 비활성이다. 벌크상 공정은 액체 매질이 또한 벌크상 공정에서 반응물 (예를 들어, 단량체)인 것을 제외하고는, 슬러리 공정과 유사하다. 그러나, 공정은 예를 들어 벌크 공정, 슬러리 공정 또는 벌크 슬러리 공정일 수 있다.
특정 실시예에서, 슬러리 공정 또는 벌크 공정은 하나 이상의 루프 반응기에서 연속적으로 수행될 수 있다. 슬러리 또는 건조 자유 유동 분말로서 촉매는 예를 들어 희석제 중의 성장 중합체 입자의 순환 슬러리로 자체적으로 충전될 수 있는 반응기 루프에 규칙적으로 주입될 수 있다. 선택적으로, 수소가 합성 중합체의 분자량 조절을 위해서와 같이 공정에 첨가될 수 있다. 루프 반응기는, 예를 들어, 약 27 bar 내지 약 50 bar 또는 약 35 bar 내지 약 45 bar의 압력 및 약 38℃ 내지 약 121℃의 온도로 유지될 수 있다. 반응열은 예를 들어 이중 재킷 파이프 또는 열교환기를 통해서와 같이 임의의 적합한 방법을 통해 루프 벽을 통해 제거될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 일렬로, 평행하게 또는 이들의 조합으로 교반 반응기와 같은 다른 유형의 중합 공정이 사용될 수 있다.
중합체 생성물
반응기로부터의 제거시에, 중합체는 예를 들어 첨가제의 첨가 및/또는 압출과 같은 추가의 가공을 위해 중합체 회수 시스템을 통과할 수 있다.
본원에 기술된 공정을 통해 생성되는 중합체(및 이들의 배합물)는, 예를 들어, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 엘라스토머, 플라스토머, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중간 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌 공중합체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본원에서 다른 식으로 규정하지 않는 한, 모든 시험 방법은 출원시의 현재 방법이다.
하나 이상의 실시예에서, 중합체는 프로필렌계 중합체를 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "프로필렌계"라는 용어는 "프로필렌 중합체" 또는 "폴리프로필렌"이라는 용어와 호환 사용되고, 예를 들어 중합체의 전체 중량에 비해 약 50 중량% 이상, 또는 약 70 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 약 80 중량% 이상, 또는 약 85 중량% 이상, 또는 약 90 중량% 이상의 폴리프로필렌을 갖는 중합체를 나타낸다.
프로필렌계 중합체는, 예를 들어, 약 1.0 내지 약 20, 또는 약 1.5 내지 약 15 또는 약 2 내지 약 12의 분자량 분포(Mn/Mw)를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 프로필렌 중합체는, 예를 들어, 약 89% 내지 약 99%의 미세입체규칙도(microtacticity)를 갖는다.
일 실시예에서, 프로필렌계 중합체는 110℃의 재결정화 온도(Tr)를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 프로필렌계 중합체는 160,000의 분자량(Mw)(겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정)을 가질 수 있다.
프로필렌계 중합체는, 예를 들어, 약 110℃ 이상, 또는 약 115℃°내지 약 175℃의 녹는점(Tm)(DSC에 의해 측정)을 가질 수 있다.
프로필렌계 중합체는, 예를 들어, 약 15 중량% 이하, 또는 약 12 중량% 이하, 또는 약 10 중량% 이하, 또는 약 6 중량% 이하, 또는 약 5 중량% 이하, 또는 약 4 중량% 이하, 또는 약 1 중량% 이하의 자일렌 가용성 물질(XS)(ASTM D5492-06에 의해 측정)을 포함할 수 있다.
프로필렌계 중합체는, 예를 들어, 약 0.01 dg/분 내지 약 100 dg/분, 또는 약 0.01 dg/분 내지 약 50 dg/분, 또는 약 2 dg/분 내지 약 10 dg/분, 또는 약 5 dg/분 내지 약 5 dg/분의 용융 유속(MFR)(ASTM D-1238에 의해 측정)을 가질 수 있다.
폴리프로필렌계 중합체는 C13 NMR에 의해 측정된 중합체의 미세 입체규칙도에 기초한 95% 초과, 또는 98% 초과, 또는 99% 초과 메소 펜타드(meso pentad)의 결정도(crystallinity)를 가질 수 있다. 프로필렌계 중합체는 DSC에 의해 측정된 50, 또는 40 내지 60, 또는 45 내지 55의 결정도를 가질 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 중합체는 폴리프로필렌 단일중합체를 포함한다. 다른 식으로 규정되지 않는 한, "폴리프로필렌 단일중합체"라는 용어는 프로필렌 단일중합체를 가리키거나, 프로필렌과 일정량의 다른 공단량체로 주로 이루어진 중합체를 가리키고, 상기 공단량체의 양은 프로필렌 중합체의 결정 특성을 크게 변화시키는데는 충분하지 않다.
하나 이상의 실시예에서, 중합체는 프로필렌계 랜덤 공중합체를 포함한다. 다른 식으로 규정하지 않는 한, "프로필렌계 랜덤 공중합체"라는 용어는 프로필렌과 일정량의 하나 이상의 공단량체로 주로 이루어진 공중합체를 나타내고, 상기 중합체는 예를 들어 중합체의 전체 중량에 비해 약 0.5 중량% 이상, 또는 약 0.8 중량% 이상, 또는 약 2 중량% 이상, 또는 약 0.5 중량% 내지 약 5.0 중량%, 또는 약 0.6 중량% 내지 약 1.0 중량%의 공단량체를 포함한다. 공단량체는 C2 내지 C10 알켄으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 공단량체는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데켄, 4-메틸-l-펜텐 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 공단량체는 에틸렌을 포함한다. 또한, "랜덤 공중합체"라는 용어는 사슬의 임의의 주어진 자리에서 주어진 단량체 단위를 발견할 확률이 인접 유닛의 성질과 무관한 거대 분자로 형성된 공중합체를 가리킨다.
프로필렌계 랜덤 공중합체는, 예를 들어, 약 2 dg/10분 이상, 약 5 dg/10분 내지 약 30 dg/10분, 또는 약 10 dg/10분 내지 약 20 dg/10분의 용융 유속을 나타낼 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 프로필렌계 중합체는 입체특이성 중합체를 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "입체특이성 중합체"라는 용어는, 예를 들어, 동일배열(isotactic) 및 규칙성 교대배열(syndiotactic) 폴리프로필렌과 같이 공간에서 분자의 한정된 배열을 갖는 "중합체"를 가리킨다. "입체규칙도(tacticity)"라는 용어는 중합체에서 펜던트 기의 배열을 나타낸다. 예를 들어, 중합체는 그 펜던트 기가 중합체의 사슬의 양측에 랜덤하게 배열되어 있는 경우 "혼성배열(atactic)"이다. 대조적으로, 중합체는 그 펜던트 기가 모두 사슬의 동일한 측면에 배열되어 있는 경우 "동일배열(isotactic)"이고, 그 펜던트 기가 사슬의 반대 측면에서 번갈아 있는 경우 "교대배열(syndiotactic)"이다.
하나 이상의 실시예에서, 중합체는 교대배열 폴리프로필렌을 포함한다.
하나 이상의 실시예에서, 중합체는 동일배열 폴리프로필렌을 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "동일배열 폴리프로필렌"은 메소 펜타드(예를 들어, %mmmm)를 사용하여 13C NMR에 의해 측정된, 예를 들어, 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 85% 이상 또는 약 90% 이상의 결정도를 갖는 폴리프로필렌을 의미한다.
동일배열 폴리프로필렌은, 예를 들어, 약 13O℃ 내지 약 175℃, 또는 약 140℃ 내지 약 17O℃ 또는 약 150℃ 내지 약 165℃의 녹는점(Tm)(DSC에 의해 측정)을 가질 수 있다. 동일배열 폴리프로필렌은, 예를 들어, 약 2,000 내지 약 1,000,000 또는 약 100,000 내지 약 800,000의 분자량(Mw)(겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 폴리프로필렌계 중합체는 일반적으로 4g/10분 내지 20g/10분, 또는 6g/10분 내지 15g/10분, 또는 8g/10분 내지 13g/10분, 또는 9g/10분 내지 11g/10분의 용융 유속을 갖는다.
일 실시예에서, 첨가제가 또한 최종 조성물에 포함될 수 있다. 핵형성제는 당분야에 공지된 임의의 핵형성제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 핵형성제의 비제한적 예는, 벤조산나트륨을 포함하는 카르복시산염, 탈크, 인산염, 금속 규산염 수화물, 노르보난 카르복시산, 디벤질리덴 소르비톨의 유기 유도체, 소르비톨 아세탈, 유기 인산염 및 이들의 조합물을 포함한다. 일 실시예에서, 핵형성제는, Amfine Chemical로부터 상업적으로 구매 가능한 Amfme Na-11과 Na-21, Milliken Chemical로부터 상업적으로 구매 가능한 Milliken HPN-68, 및 Millad 3988로부터 선택된다.
일 실시예에서, 핵형성제는, 예를 들어, 중합체의 중량을 기준으로, 약 0 내지 약 3000 ppm, 또는 약 5 ppm 내지 약 1000 ppm 또는 약 10 ppm 내지 약 500 ppm의 농도로 사용될 수 있다.
첨가제는 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 중합체에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 압출 전에(중합 공정 내에서) 또는 압출기 내에서 중합체에 접촉할 수 있다. 일 실시예에서, 첨가제는 독립적으로 중합체에 접촉한다. 또 다른 실시예에서, 첨가제는 중합체에 접촉하기 전에 서로 접촉된다. 일 실시예에서, 접촉은 예를 들어 기계적 배합과 같은 배합을 포함한다.
일 실시예에서, 폴리프로필렌계 중합체는 힘으로 부질 수 있다(visbroken). 중합체는 과산화물과 같은 화학물질이 사출 동안 중합체 분말에 첨가되면 힘으로 부서지고, 이는 공중합체 사슬 파괴를 일으켜서, 분자량 분포를 좁히고 용융 유속을 증가시킨다
생성물 용도
중합체와 그 배합물은 성형 작업(예를 들어, 필름, 시트, 파이프 및 섬유 압출 및 공압출뿐만 아니라, 중공 성형, 사출 성형 및 회전 성형)과 같은 당업자에게 공지된 용도에 유용하다. 필름은, 예를 들어, 식품 접촉 및 비-식품 접촉 용도에서, 수축 필름, 클링 필름, 스트레치 필름, 실링 필름, 연신 필름, 스낵 포장, 튼튼한 가방, 식료 잡화 색, 베이킹 및 냉동 식품 포장, 의료용 포장, 공업용 라이너 및 막으로 유용한, 공압출(co-extrusion) 또는 적층(lamination)에 의해 형성된 중공 또는 주조 필름을 포함한다. 섬유는, 예를 들어, 필터, 기저귀천, 의료복, 및 토목 섬유를 제조하기 위한 직물 또는 부직물 형태로 사용하기 위한 용융 방사, 용액 방사, 및 용융 중공 섬유 작업을 포함한다. 압출된 물품은, 예를 들어, 의료용 튜브, 와이어와 케이블 피복, 지오멤브레인 및 어항 라이너를 포함한다. 성형 물품은, 예를 들어, 병, 탱크, 큰 중공 물품, 경질 식품 용기 및 장난감 형태의 단층 및 다층 구성물을 포함한다.
특히, 중합체는 주조 필름 용도에 유용하다. 본원에 사용되는 바와 같이, 주조 필름은 이들 필름이 BOPP 또는 MDO에 따라 추가 배향되지 않는다는 의미에서 배향되지 않은 필름이다. 주조 필름 공정의 일례에서, 중합체는 편평한 다이면 밖으로 사출되고 급속 냉각되어(일반적으로 냉각된 롤 상에서), 0.4 mil 내지 15 mil일 수 있는 두께를 갖는 필름을 형성한다.
또한, 중합체는 인몰드 라벨화 용도에 사용될 수 있는 주조 필름에 유용하다.
인몰드 라벨화(IML)는 성형된 플라스틱 물체를 라벨화하면서, 물체가 몰드에 형성되는 공정이다. 응용 범위는 자동차 계기판부터 액체 청정제 병 내지 아이스크림 상자에 이른다. IML은 일반적으로 중공 성형, 사출 성형 또는 열성형된 포장을 의미한다.
IML 공정에서, 라벨 또는 장식용 아플리케(applique)는 개방 몰드에 위치하고 진공 포트, 정전기 인력이나 이와 다른 수단에 의해 원하는 위치에 고정된다. 몰드가 닫히고 용융된 플라스틱 수지가 몰드로 사출 또는 주입되고, 몰드에서 이것이 식으면서 물체의 모양에 맞게 변형된다. 뜨거운 플라스틱이 라벨을 덮어서, 성형 물체의 일체부가 되도록 한다.
일 실시예에서, 제조된 필름은 2% 내지 20%, 또는 4% 내지 15%, 또는 5% 내지 10%의 헤이즈 특성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제조된 필름은 45o에서 50% 내지 90%, 또는 70% 내지 85%, 또는 75% 내지 80%의 광택도(gloss)를 갖는다.
일 실시예에서, 제조된 필름은, 100 kpsi 내지 300 kpsi, 또는 150 kpsi 내지 250 kpsi, 또는 175 kpsi 내지 200 kpsi의 2% 시컨트 계수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제조된 필름은 3000 psi 내지 7500 psi, 또는 4000 psi 내지 6500 psi, 또는 5000 psi 내지 6000 psi의 항복 인장 강도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제조된 필름은 1% 내지 15%, 또는 2% 내지 10%, 또는 4% 내지 8%의 항복 연신율을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제조된 필름은 1 psi 내지 50 psi, 또는 5 psi 내지 25 psi, 또는 10 psi 내지 15 psi의 파단 인장 강도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제조된 필름은 25% 내지 75%, 또는 40% 내지 65%, 또는 50% 내지 60%의 파단 연신율을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제조된 필름은 1 mil 내지 10 mil, 또는 3 내지 8 mil, 또는 5 mil의 두께를 가질 수 있다.
예
하기의 시험 방법을 중합체 및 생성된 최종 사용 생성물을 평가하기 위해 사용하였다. 헤이즈: ASTM D 1003; 광택도: ASTM D-2457-70; 인장 강도: ASTM D882; 연신율: ASTM D882; 시컨트 계수: ASTM D882.
일련의 주조 필름 실험을 Davis Standard 미니 주조 필름 라인 상에서 수행하였다 필름 물리적 데이터의 요약을 표 1에 기재하였다.
사용된 수지는 TOTAL Petrochemicals USA, Inc.로부터 이용 가능한 TOTAL Petrochemicals 3270이었다. 또한, 대조군(Control)은 힘으로 부서지지 않거나 핵형성제가 없는 3270을 의미하고, CR'd는 힘으로 부서지는 3270을 의미하며, CR'd와 Nucleated는 핵형성제가 첨가되고 힘으로 부서지는 3270을 의미한다.
인몰드 라벨 필름에 대한 필름 물리적 데이터
대조군 CR'd CR'd 및 Nucleated
항복 인장 강도 MD (psi) 3500 5103 5900
파단 인장 강도 MD (psi) 6500 4500 14
항복 연신율 MD (%) 6.3 5.9 4.9
파단 연신율 MD (%) 690730 570 61.5
필름 두께 2.3 2.6 3
2% 시컨트 계수 (psi) 955000 154000 197000
헤이즈 (%) 5.2 37 4.2
45o에서 광택도 (%) 74 34 80
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 인몰드 라벨 용도에 필요한 강성도 및 선명도를 갖는 주조 필름이 제조되었다. 또한, 라벨 원료의 다이 절단을 촉진하기 위한 최소 연신율을 갖는 생성물이 얻어졌다. 핵화되고 조절된 레올로지(힘으로 부서짐), 고결정성 폴리프로필렌으로부터 제조된 필름은 증가된 강성도(모듈러스)와 낮은 연신율을 나타내었다. 헤이즈의 감소 및 광택도의 증가에 의해 입증되는 바와 같이 광학 특성이 개선되었다. 3270 수지는 8 dg/분의 용융 유속으로 힘으로 부서졌다. 힘으로 부술 필요가 없이 유사한 용융 유속을 갖는 높은 결정성 수지는 또한 인몰드 라벨화를 위한 바람직한 최종 사용 물리적 특성을 제공할 수 있다.
주조 필름에 대한 공정 조건이 또한 조절되었다. CR'd 및 Nucleated 필름이 205℉의 주조 롤 온도를 사용하여 제조되었다.
여러 실시예가 입증되고 기술되었지만, 이들의 변경이 본 발명의 사상 및 설명으로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 본원에 기술된 실시예는 단지 예시적인 것이며, 제한을 위해 의도된 것이 아니다. 본원에 기술된 실시예의 많은 변동 및 변경이 가능하며, 본 발명의 범위 내에 있다. 수치적 범위 및 한계가 명백히 규정되는 경우, 이러한 명백한 범위 및 한계는 명백히 규정된 범위 또는 한계 내에 있는 정도의 반복적 범위 또는 한계를 포함하는 것으로 이해되어야 한다 (예를 들어, 약 1 내지 약 10은 2, 3, 4 등을 포함하고; 0,10 초과는 0.11, 0.12, 0.13 등을 포함한다). 청구항의 임의의 요소에 대한 용어 "선택적으로"의 사용은 대상 요소가 필요하거나, 대안적으로 필요하지 않음을 의미하는 것으로 의도된다. 2가지 대안 모두 특허청구범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이루어지는, 포함하는, 갖는 등과 같은 더 넓은 용어의 사용은 필수 구성되는, 실질적으로 이루어지는 등과 같은 더 좁은 용어의 지지를 제공하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 보호 범위는 상기에 기재된 설명에 의해 제한되지 않지만, 단지 하기의 청구항에 의해 제한되며, 그 범위는 청구항의 주제의 모든 등가물을 포함한다. 각각의 그리고 모든 청구항은 본 발명의 실시예로 명세서 내에 포함된다. 따라서, 청구항은 추가의 설명이고, 본원에 기술된 실시예에 대한 추가이다. 본원의 참고문헌의 논의는 이것이 본 발명에 대한 종래기술이라는 것, 특히 본 출원의 우선일 후에 공고일을 가질 수 있는 임의의 참고문헌임을 인정하는 것이 아니다. 본원에 인용된 특허, 특허 출원, 및 공보의 설명은 이들이 본원에; 기재된 것에 대해 보충적인 예시적, 절차적 또는 다른 상세를 제공하는 정도로 참고문헌으로 인용된다.

Claims (19)

  1. 폴리프로필렌 수지와 핵형성제(nucleator)를 포함하는 주조 필름(cast film)을 포함하는 인몰드 라벨(in-mold label)에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 2 dg/분 내지 10 dg/분의 용융 유속, 1 중량% 미만의 자일렌 가용성 물질 함량, 및 98%를 초과하는 메소 펜타드 분포(meso pentad distribution)를 갖는, 인몰드 라벨.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 핵형성제는, 카르복시산염, 탈크, 인산염, 금속 규산염 수화물, 노르보난 카르복시산염, 디벤질리덴 소르비톨의 유기 유도체, 소르비톨 아세탈, 유기 인산염, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 필름.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 핵형성제는 노르보난 카르복시산염인, 필름.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 핵형성제는 상기 폴리프로필렌 수지와 핵형성제의 전체 조성 중 5 내지 1000 ppm을 포함하는, 필름.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 힘으로 부서지는(visbroken), 필름.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 필름은 2% 내지 8%의 헤이즈(haze)를 갖는, 필름.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 필름은 45o에서 60% 내지 90%의 광택도(gloss)를 갖는, 필름.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 필름은 2 mil 내지 8 mil의 두께를 갖는, 필름.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 필름은 150 내지 250 kpsi의 2% 시컨트 계수(secant modulus)를 갖는, 필름.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 필름은 2% 내지 8%의 항복 연신율(elongation at yield)을 갖는, 필름.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 필름은 4500 내지 6500 psi의 항복 인장 강도를 갖는, 필름.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 라벨은 사출 성형 포장(injection molded package)과 합체되는, 인몰드 라벨.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 라벨은 중공 성형 포장(blow molded package)과 합체되는, 인몰드 라벨.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 라벨은 사출 연신 중공 성형 포장과 합체되는, 인몰드 라벨.
  15. 주조 필름을 제조하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 주조 롤(casting roll)은 205℉의 설정 온도를 갖는, 주조 필름 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 필름은 폴리프로필렌 수지와 핵형성제를 포함하고, 상기 폴리프로필렌 수지는 2 dg/분 내지 10 dg/분의 용융 유속, 1 중량% 미만의 자일렌 가용성 물질 함량, 및 98%를 초과하는 메소 펜타드 분포를 갖는, 주조 필름 제조 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 필름은 2 mil 내지 8 mil의 두께를 갖는, 주조 필름 제조 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 핵형성제는 노르보난 카르복시산염인, 주조 필름 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 핵형성제는 폴리프로필렌 수지와 핵형성제의 전체 조성 중 5 내지 100 ppm을 포함하는, 주조 필름 제조 방법.
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