KR20160037190A - 무용매 압출 공정에 의한 이형 필름 - Google Patents

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Abstract

무용매 압출을 통해 형성된 이형 층이 본원에 기술된다. 상기 이형 층은 폴리올레핀 및 알킬 다이메티콘을 포함한다. 상기 이형 층은 감압 접착제로부터 맞춤형 이형 특성을 나타낸다. 상기 이형 층은 제조하기가 간단하고 관측된 이형 특성을 부여하기 위해 후-처리를 전혀 필요로 하지 않는다. 상기 이형 층은 다층 압출, 취입 필름 형성, 및 주조 필름 형성 기술에 알맞다.

Description

무용매 압출 공정에 의한 이형 필름{RELEASE FILMS VIA SOLVENTLESS EXTRUSION PROCESSES}
감압 접착 테이프, 또는 접착 테이프는 종종 롤 형태로 제공되고, 여기서 테이프 구조물은 백킹(backing), 상기 백킹의 하나의 주요면 상에 접착제 층, 및 상기 백킹의 다른 주요면 상에 이형 층을 포함한다. 상기 이형 층은 테이프가 롤로부터 제어된 양만큼 풀리도록 해준다.
이형 특징을 갖는 다른 물품이 다양한 응용에 사용된다. 테이프, 다이-컷(die-cut) 접착제 물품, 라벨 등을 포함한 임의의 접착제 코팅된 물품은 현실적으로 이형 코팅 또는 별도의 이형 라이너를 필요로 한다. 이형 코팅 또는 라이너는, 상기 물품이 영구적으로 접착하지는 않는 표면을 제공한다.
덕 테이프(duct tape)가 통상 널리 사용되는 유형의 접착제 테이프이다. 덕 테이프는 전형적으로 스크림(scrim), 중합체 필름 백킹, 및 상기 스크림과 백킹에 걸쳐 코팅된 강력한(aggressive) 고무 수지-계 감압 접착제를 포함한다. 스크림은 테이프에 강도를 제공하고 또한 테이프가 손으로 찢어지게 해준다. 덕 테이프 백킹을 제조하기 위해 사용된 종래의 용융 취입 폴리에틸렌 필름은 이형 재료를 함유하지 않거나, 또는 블루밍할 수 있는(bloom) 저분자량 이형 재료 (예를 들어, 왁스)를 백킹의 자유 표면에 사용하여 이형 기능을 제공한다. 이형 재료를 사용하지 않으면, 이러한 필름으로 제조된 덕 테이프의 풀림 힘(unwind force)은 사용된 감압 접착제의 강력한 속성에 기인하여 매우 높다. 그러나, 저분자량 이형 재료는 점착성에 있어서 약하고 필름 표면에 강하게 결합되지 않는다; 따라서, 이형 재료는 테이프 롤이 풀릴 때 접착제 표면으로 옮겨질 수 있어서, 타겟 표면에 적용될 때 접착제의 감소된 접착성 수준을 초래한다.
이형 층을 다양한 물품 (덕 테이프 구조물을 포함하지만 이에 제한되지 않음) 상에 적용하기 위한 종래의 수단은 용매 코팅을 포함한다. 용매 코팅된 이형 층은 성분들을 용매에 용해시키고, 그 용액을 타겟이 되는 이형 표면 상으로 코팅하고, 건조시켜 용매를 증발시킴으로써 적용되어 왔다. 이러한 접근의 한 가지 예는 달퀴스트(Dahlquist) 등의 미국 특허 제2,532,011호에 기술되어 있다. 그러나, 용매계 공정은 이형 재료를 적용하기 위한 별도의 단계를 필요로 하고, 또한 전형적으로 휘발성 유기 화합물 (VOC)의 사용을 필요로 하는 공정이라는 점에서 우려가 있다.
이형 층을 형성하는 데 있어서 한 가지 무-용매계 접근은 이형 층의 압출 또는 공압출이다. 즉, 이형 재료는 압출가능한 중합체와 혼합되어 이형 층을 형성한다.
베르그(Berg)의 미국 특허 제7,897,666호에는 압출가능한 열가소성 중합체에 부가될 수 있는 실리콘 이형 재료가 개시되어 있다. 그러나, 상기 첨가제는 비-이동 특성을 부여하고 접착제 물품의 열등한 재접착성을 방지하기 위해 결합제로서 폴리인산의 사용을 필요로 한다.
모하이어(Mohajer) 등의 국제특허 공개 제WO91/15538호에는 기본 중합체, 및 실리콘 폴리아미드 또는 실리콘 폴리우레아와 같은 실리콘 공중합체 첨가제를 포함하는 이형 필름이 개시되어 있다.
가르디너(Gardiner) 등의 미국 특허 제5,473,002호에는 압출가능한 열가소성 중합체에 부가될 수 있는 실리콘 첨가제, 즉 실리콘 다이아민 및 로진 아이소시아네이트로부터 유도된 첨가제가 개시되어 있다.
베크톨드(Bechtold) 등의 미국 특허 제7,105,233호에는 탈수소화 커플링에 의해 제조된 유기실록산 첨가제가 개시되어 있다. 상기 반응은 Si-O-C 결합의 형성을 야기하고, 이는 열적으로 및/또는 가수분해성으로 불안정하고 따라서 압출 공정에 부적절한 것으로 공지되어 있다.
오하라(Ohara) 등의 미국 특허 제5,213,743호에는 이형 페이퍼의 제조방법이 개시되어 있고, 여기서 알킬 변형된 실리콘, 또는 알킬 다이메티콘은 폴리올레핀과 용융 블렌딩되고 기재 상으로 압출 코팅된다. 그러나, 상기 블렌드는, 이형 특성을 부여하기 위해 실리콘이 표면에 "블리딩하도록(bleed)", 예를 들어 코팅된 기재를 20분 동안 가열함으로써, 후-처리되어야 한다.
업계에는 이형 특성이 부가적인 용매 코팅없이, 다른 첨가제의 제공 없이, 그리고 후-처리와 같은 부가적인 단계없이 제공되는 압출된 이형 층을 제공할 필요가 있다. 압출된 층의 고형화 전에 그 층에 이형 특성을 부여하기 위해, 압출물의 표면에 충분히 농축하는 이형 재료를 제공할 필요가 있다. 접착제가 이형 층과 접촉할 때 재료가 접착제로 옮아가지 않는 이형 층을 제공할 필요가 있다.
본원에서 발명자들은 알킬 다이메티콘 조성물 및 알킬 다이메티콘 조성물의 제조방법뿐만 아니라 폴리올레핀을 알킬 다이메티콘과 결합함으로써 이형 층을 제조하는 방법을 보고한다. 본 발명의 이형 층은 종래의 장비를 사용하는 단일 단계 압출 공정으로 형성되고, 여기서 이형 층은 선택적으로 선택 기재 상으로 압출 코팅함으로써, 단일 층으로서 압출되거나 또는 하나 이상의 부가층과 함께 공압출된다. 상기 이형 층의 압출 가공은, 이형 특성을 이형 층에 부여하기 위해 어떠한 후-처리 단계도 필요로 하지 않는다는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방법을 사용하여 형성된 이형 층의 표면은 맞춤형 이형 특성을 갖고, 여기서 이형 층을 감압 접착제로부터 분리하는 데 요구되는 이형력(release force)은 의도하는 응용을 토대로 선택되고, 다양한 실시 형태에서, "프리미엄(premium)", 즉 약 0 g/cm 내지 10 g/cm의 이형력을 갖는 것; "완화됨(modified)", 즉 약 10 g/cm 내지 50 g/cm의 이형력을 갖는 것, 또는 "타이트(tight)", 즉 50 g/cm 초과 약 1400 g/cm 이하의 이형력을 갖는 것, 예를 들어 일부 실시 형태에서, 약 500 g/cm 내지 1200 g/cm의 이형력을 갖는 것; 또는 이들 범위 사이에 임의의 중간 범위; 또는 1400 g/cm 초과의 범위를 갖는 것으로 특성화된다. 이형 층의 표면과 접촉된 감압 접착제 물품은 이형 시 접착 특성을 보유한다. 본 발명의 방법은 취입 및 주조 필름 형성과 같은 공정에 용이하게 채택된다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 알킬 다이메티콘 조성물의 제조방법이고, 여기서 알킬 다이메티콘 조성물은 완전히 알킬화된 다이메티콘을 포함하고, 상기 방법은
메틸하이드로실릴 작용성 화합물을 제1 α-올레핀과, 메틸하이드로실릴 작용성 화합물에 존재하는 하이드로실릴 작용기의 몰 당 약 0.7 내지 1.3 몰 당량의 제1 α-올레핀에 상응하는 양으로 접촉시키되, 제1 α-올레핀은 20 내지 50개의 탄소를 갖고, 여기서 상기 접촉은 하이드로실릴화를 위해 적당한 조건을 포함하며, 여기서 상기 접촉은 부분적으로 알킬화된 다이메티콘의 형성을 유발하는 단계;
상기 부분적으로 하이드로실릴화된 화합물을 제2 α-올레핀과, 메틸하이드로실릴 작용성 화합물에 존재하는 하이드로실릴 작용기의 몰 당 약 0.1 내지 1.0 몰 당량의 제2 α-올레핀에 상응하는 양으로 접촉시키되, 제2 α-올레핀은 2 내지 16개의 탄소를 갖고, 상기 접촉은 하이드로실릴화를 위해 적당한 조건을 포함하며, 여기서 상기 접촉은 완전히 알킬화된 다이메티콘의 형성을 유발하는 단계; 및
임의의 미반응된 양의 제2 α-올레핀을 완전히 알킬화된 다이메티콘으로부터 증발시키는 단계를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 열가소성 물질 및 약 0.5 중량% 내지 10 중량%의 알킬 다이메티콘을 포함하는 이형 층으로서, 상기 알킬 다이메티콘은 구조식
Figure pct00001
[여기서, (a + b + c)의 합계는 약 100 내지 1000이고; a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 99:1 내지 90:10이고; R1은 20 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 기이고; R2는 2 내지 16개의 탄소를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 또는 알크아릴 기이다]을 갖는다. 일부 이러한 실시 형태에서, a, b 및 c로 지칭되는 반복 단위는 상기 구조를 통해 무작위로 분산되고 상기 구조는 랜덤 구조이다; 다른 이러한 실시 형태에서, 반복 단위는 상기 구조 안에 이산 블록으로 배치되고, 여기서 각각의 반복 단위, a, b, 및 c의 하나 이상의 블록이 존재하며, 상기 구조는 블록 구조이다; 또 다른 이러한 실시 형태에서, 반복 단위는 블록 구조와 랜덤 구조 사이에 중간인 방식으로 배치되고, 상기 구조는 "블록형" 구조로 칭한다. 일부 실시 형태에서, 열가소성 물질은 폴리올레핀이다. 일부 실시 형태에서, 이형 층은 기재 상에 배치된다. 일부 실시 형태에서, 이형 층은 다층 구조물에서 하나의 층이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 폴리올레핀을 약 0.5 중량% 내지 10 중량%의 알킬 다이메티콘과 결합시켜 블렌드를 형성하는 단계 - 상기 알킬 다이메티콘이 구조식
Figure pct00002
[여기서, (a + b + c)의 합계는 약 100 내지 1000이고, a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 99:1 내지 90:10이고, R1은 20 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 기이고; R2는 2 내지 16개의 탄소를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 또는 알크아릴 기이다]을 가짐 -; 및 상기 구조는 랜덤, 블록, 또는 블록형 구조임; 및 상기 블렌드를 용융가공하여 이형 층을 형성하는 단계를 포함하되, 후-처리의 부재를 특징으로 하는 방법에 의해 제조된 이형 층이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 이형 층의 제조방법으로서, 폴리올레핀을 약 0.5 중량% 내지 10 중량%의 알킬 다이메티콘과 결합시켜 블렌드를 형성하는 단계 - 상기 알킬 다이메티콘은 구조식
Figure pct00003
[여기서, (a + b + c)의 합계는 약 100 내지 1000이고, a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 99:1 내지 90:10이고, R1은 20 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 기이고; R2는 2 내지 16개의 탄소를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 또는 알크아릴 기이다]을 가짐 -; 및 상기 구조는 랜덤, 블록, 또는 블록형 구조임; 및 상기 블렌드를 용융가공하여 이형 층을 형성하는 단계를 포함하되, 후-처리의 부재를 특징으로 하는 방법이다. 일부 실시 형태에서, 반복 단위 b, 반복 단위 c, 또는 모두의 알킬 사슬은 상기 구조식에 나타낸 선형 알킬 기 대신 분지형 또는 사이클릭 알킬 기이다.
본 발명의 부가적인 장점 및 신규 특징은, 일부는 다음의 상세한 설명에 설명될 것이고, 일부는 다음의 시험 시 당업자에게 명백해질 것이며, 또는 본 발명의 실행 시 통상의 실험을 통해 배우게 될 것이다.
다양한 실시 형태들을 상세히 기술할 것이며, 여기서 몇 개의 도면에 걸쳐서 유사한 참조부호는 유사한 부분 및 조립체를 지시한다. 다양한 실시 형태의 언급은 본 명세서에 첨부된 청구범위의 범주를 제한하지 않는다. 게다가, 본 명세서에 설명된 어떤 예도 한정하려는 것은 아니며 단지 첨부한 청구범위를 위한 많은 가능한 실시 형태의 일부를 설명하는 것이다.
1. 정의
본원에 사용할 때, 용어 "알킬 다이메티콘 조성물"은, 달리 지시되지 않으면, 기술된 합성 방법론으로부터 발생하는 임의의 잔류 화합물 또는 부산물과 함께, 본원에 개시된 방법을 사용하여 합성되고 추가로 정제되지 않은 알킬 다이메티콘 화합물을 의미한다. "알킬 다이메티콘"은 상기 알킬 다이메티콘 조성물뿐만 아니라 상이한 합성 경로를 통해 수득된 알킬 다이메티콘 화합물 및/또는 상업적으로 수득된 알킬 다이메티콘 화합물을 포함하는 부류를 의미하고, 수득된 그대로 사용되거나 문맥에서 구술된 바와 같이 추가로 정제하여 사용된다. 본원에 알킬 다이메티콘의 구조를 일반적으로 선형 구조로서 나타내지만, 당업자는 합성되거나 구입된 이러한 구조가, 일부 실시 형태에서, 소정량의 분지화 구조를 함유한다는 것을 이해할 것이다. 당업자에 의해 이해되는 용어를 사용하면 이러한 분지화는 "T" 및 "Q" 작용기로서 칭한다. 본원에서 실시 형태 중 임의의 것에서, 실질적으로 선형인 알킬 다이메티콘 구조는 소정량의 T 분지화, Q 분지화 또는 모두를 함유할 수 있다.
본원에서 사용할 때, 용어 "층"은 필름 또는 시트 구조물의 일부를 의미하고, 상기 구조물은 압출 필름 다이를 통해 압출되고, 상기 층은 실질적으로 평면상이고 2개의 주요면을 갖는다.
본원에서 사용할 때, 용어 "이형 블렌드"는 문맥으로 판단했을 때 적어도 알킬 다이메티콘 및 열가소성 중합체를 포함하는, 예를 들어 용융 블렌딩 작업으로 블렌딩되거나 안 된 혼합물(mixture), 또는 혼합물(admixture)을 의미한다.
본원에서 사용할 때, 용어 "이형 층"은 용융 블렌딩되고 필름 층으로 형성된 이형 블렌드를 의미하고, 또한 여기서 그의 하나 이상의 주요면은 층 형성 동안 필름 또는 시트 구조물의 또 다른 층과 접촉하지 않는다.
본원에서 사용할 때, 용어 "다층 구조물"은 필름 또는 시트 구조물을 의미하고, 상기 구조물은 압출 필름 다이를 통해 압출되고 2개 이상의 인접한 층을 포함하고, 그 중 적어도 하나의 층은 이형 층이다. 이형 층의 제1 주요면은 인접한 층의 주요면과 접촉하고, 이형 층의 제2 주요면은 어떠한 다른 층과도 접촉하지 않는다. 실시 형태에서, 2개 이상의 인접한 층 사이의 접촉은 상기 구조물이 압출 다이를 빠져나가기 전에 이루어진다.
본원에서 사용할 때, 용어 "후-처리"는, 알킬 다이메티콘을 이형 층 표면으로 이동하게 함으로써 (블루밍 또는 블리딩으로도 알려짐) 이형 층의 이형 특성을 향상시키기 위해 수행되는, 형성된 이형 층의 처리를 의미한다. 이러한 처리는 용융가공이 완결된 후에 이형 층이 공기에 노출되는 동안 이형 층을 100℃ 또는 그 이상의 온도에서 10분 또는 그 이상 동안 유지하는 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용할 때, 본 발명의 실시 형태를 기술할 때 사용되고 예를 들어 성분의 양을 조성, 농도, 체적, 가공 온도, 가공 시간, 수율, 유속, 압력 및 유사한 수치 및 그의 범위 면에서 수식하는 용어 "약"은, 예를 들어 화합물, 조성물, 농축물 또는 용도 제형을 제조하기 위해 사용된 전형적인 측정 및 취급 절차를 통해; 이들 절차에서 의도하지 않은 오차를 통해; 상기 방법을 수행하기 위해 사용된 출발 재료 또는 성분의 제조, 공급원 또는 순도에서의 차이를 통해 발생할 수 있는 수치적 양에서 변화, 및 유사한 근사적 고려사항을 말한다. 또한 용어 "약"은 특정 초기 농도를 갖는 제형 또는 혼합물의 시효경화에 기인하여 달라지는 양, 및 특정 초기 농도를 갖는 제형 또는 혼합물을 혼합 또는 가공하는 것에 기인하여 달라지는 양을 포괄한다. 용어 "약"으로 수식될 때, 본원에 첨부된 청구범위는 이들 양과 등가를 포함한다.
본원에서 사용할 때, 용어 "선택적" 또는 "선택적으로"는 후속적으로 기술되는 사건 또는 환경이 발생할 수는 있지만 꼭 발생할 필요는 없고, 상기 기술내용이 그 사건 또는 환경이 발생하는 경우 및 그 사건 또는 환경이 발생하지 않는 경우를 포함한다는 것을 의미한다.
본원에서 사용할 때, 용어 "실질적으로"는 거의 완전히를 의미하고, 완전히를 포함한다. 예를 들어, 특정 화합물 또는 재료가 "실질적으로 없는" 용액은 상기 화합물 또는 재료가 없을 수 있거나, 예컨대 의도하지 않은 오염 또는 불완전한 정제를 통해서 미량의 상기 화합물 또는 재료가 존재할 수 있다. "실질적으로 단지" 제공된 목록의 성분만을 갖는 조성물은 그 성분만으로 이루어질 수 있거나, 또는 미량의 일부 다른 성분이 존재할 수 있거나, 또는 조성물의 특성에 현저하게 영향을 미치지 않는 하나 이상의 부가적인 성분을 가질 수 있다. 예를 들어, "실질적으로 평면상" 표면은 경미한 결함을 가질 수 있거나, 필름의 전반적인 평면성에 현저하게 영향을 미치지 않는 엠보싱된 특징부를 가질 수 있다.
2. 알킬 다이메티콘 조성물의 제조방법
실시 형태에서, 알킬 다이메티콘 조성물은 조성물 중 20 중량% 이하의 올레핀 불순물을 생성하는 방법을 사용하여 형성된다. 일부 실시 형태에서, 알킬 다이메티콘 조성물은 조성물 중 올레핀 불순물이 실질적으로 없게 하는 방법을 사용하여 형성된다. 일부 실시 형태에서, 알킬 다이메티콘 조성물은 조성물 중 본 발명의 이형 층에 해롭지 않은 양의 올레핀 불순물을 생성하는 방법을 사용하여 형성된다. 일부 실시 형태에서, 올레핀 불순물은 압출 동안 또는 압출 후 이형 층에 해로운 영향을 미치는데, 예컨대 이형 층을 형성하기 위해 알킬 다이메티콘 조성물이 부가되는 폴리올레핀 재료를 가소화하거나, 이형 층이 접착제와 접촉할 때 접착제로 옮아가는 것이다.
알킬 다이메티콘 조성물의 제조방법은 하이드로실릴화 반응을 수행하기 위해 백금-계 촉매를 사용하는 것을 포함한, 알킬 다이메티콘을 합성하기 위해 사용되는 공지된 방법을 포함한다. 실시 형태에서, 2개의 상이한 α-올레핀이 2개의 별도의 하이드로실릴화 반응에 사용되고, 여기서 제2 하이드로실릴화 반응은, 형성된 알킬 다이메티콘 화합물이 휘발성이거나 불안정하여 분해되는 온도 미만에서 휘발성인 α-올레핀을 사용하여 수행된다.
일부 실시 형태에서, 메틸하이드로실릴 작용성 화합물, 예컨대 메틸하이드로실록산-다이메틸실록산 공중합체 또는 메틸하이드로실록산 중합체가 반응에서 출발 재료로서 사용된다. 다른 실시 형태에서, 하나 이상의 사이클릭 실록산 단량체, 예컨대 옥타메틸사이클로테트라실록산 (D4), 헥사메틸사이클로트라이실록산 (D3), 2,4,6,8-테트라메틸사이클로테트라실록산 (D'4), 2,4,6-트라이메틸사이클로테트라실록산 (D'3), 또는 고리 당 4개보다 많은 실록산 잔기를 갖는 다른 사이클릭 실록산 단량체가 단독으로 또는 조합으로 개환 반응에 사용되어 메틸하이드로실릴 작용성 화합물 (즉, 메틸하이드로실록산 중합체 또는 메틸하이드로실록산-다이메틸실록산 공중합체)을 형성한다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 분자량을 증가시키거나, 하이드라이드 함량을 조정하기 위해 또는 둘 모두를 위해 실란올 종결된 메틸하이드로실록산 중합체 또는 공중합체가 D3, D4, D'3, D'4와 함께 또는 그 중 2개 이상의 조합과 함께 개환 반응에 사용된다. 일부 실시 형태에서, 사용된 또는 형성된 메틸하이드로실록산 중합체 또는 메틸하이드로실록산-다이메틸실록산 공중합체는 트라이메틸실록산 종결된다. 일부 이러한 실시 형태에서, 말단캡핑제, 예를 들어 헥사메틸다이실록산 또는 헥사메틸다이실라잔과 같은 화합물을 사용하여 중합체의 분자량을 제한하고/제한하거나 중합체의 말단을 트라이메틸실릴 기 또는 일부 다른 비반응성 기로 "캡핑한다(cap)". 말단캡핑은 중합체 말단 잔기(moiety)로서 존재하는 반응성 실란올 기를 제거하거나 제한한다.
일부 실시 형태에서, 말단캡핑을 위해 헥사메틸다이실록산을 선택적으로 추가로 사용하는 사이클릭 실록산의 개환반응은 성분들을 강 프로톤산 촉매의 존재하에 함께 부가함으로써 달성된다. 적당한 강 프로톤산 촉매는 예를 들어 황산 및 염화수소산을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 개환 반응은 염기를 사용하여 달성된다. 일부 실시 형태에서, 성분들을 가열한다; 다른 실시 형태에서, 어떠한 열도 개환 반응을 달성하기 위해 부가되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 말단캡핑제를 합성이 완료된 후 중합체에 부가한다. 일부 실시 형태에서, 용매가 반응 혼합물 안에 포함된다; 적당한 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 테트라하이드로푸란, 또는 2개 이상의 용매의 조합을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 어떠한 용매도 사용되지 않는다; 즉, 반응은 니트로(neat) 수행된다. 일부 이러한 실시 형태에서, 이렇게 형성된 중합체를 하이드로실릴화 단계를 위해 그대로 사용한다; 다른 이러한 실시 형태에서, 진공 스트립핑(vacuum stripping)을 반응이 완결된 후 사용한다.
이어서 메틸하이드로실릴 작용성 화합물을, 구매한 것이든 합성된 것이든, 공지된 방법에 따라 하이드로실릴화를 통해 알킬 기로 작용화한다. 백금 촉매의 존재 하에, 예컨대 카르스테트 촉매(Karstedt's catalyst) (백금-다이비닐테트라메틸다이실록산 착체)의 존재 하에, 메틸하이드로실릴 작용성 화합물에 α-올레핀을 부가하면, 올레핀 결합을 거쳐 Si-H의 부가가 야기되고, Si-C 결합이 생성된다. 실시 형태에서, 하이드로실릴화 반응에서 사용된 유용한 메틸하이드로실릴 작용성 화합물은 약 0.1 몰% 내지 20 몰%의 하이드라이드 작용성 반복 단위, 즉
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를 갖고;
다른 실시 형태에서, 메틸하이드로실릴 작용성 화합물은 약 1 몰% 내지 15 몰%의 하이드라이드 작용성 반복 단위, 또는 약 1 몰% 내지 10 몰%의 하이드라이드 작용성 반복 단위, 또는 약 2 몰% 내지 6 몰%의 하이드라이드 작용성 반복 단위를 갖는다.
일부 실시 형태에서, 하이드로실릴화 반응은 2개의 상이한 α-올레핀을 사용하여 2 단계로 수행된다. 제1 하이드로실릴화 반응을 위해 유용한 α-올레핀은 20 내지 50개의 탄소 원자, 또는 약 22 내지 46개의 탄소 원자, 또는 약 24 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 올레핀을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 올레핀은 소정 범위의 분자량, 분지화도를 갖는 올레핀 화합물의 혼합물이고, 일부 실시 형태에서, 소정량의 비-말단 올레핀 작용기를 포함한다. 예를 들어, 제1 하이드로실릴화 반응을 위한 적당한 재료는 미국 텍사스주 더 우드랜즈 소재의 쉐브론 필립스 케미컬 컴퍼니 LP(Chevron Phillips Chemical Company LP)로부터 입수가능한 알파플러스(ALPHAPLUS)® C30+ 및 C30+HA를 포함한다. 실시 형태에서, 제1 하이드로실릴화 반응은 상기 기술된 바와 같은 선택된 메틸하이드로실릴 작용성 화합물, 및 20 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 소정량의 α-올레핀과 함께, 하이드라이드 작용기의 몰 당 α-올레핀 약 1.3 내지 0.7 몰, 또는 하이드라이드 작용기의 몰 당 α-올레핀 약 1.1 내지 0.90 몰, 또는 하이드라이드 작용기의 몰 당 α-올레핀 약 1.0 몰과 등가의 양으로 수행된다. 일부 실시 형태에서는 용매가 제1 하이드로실릴화 반응에 포함되고, 여기서 유용한 용매에는 예를 들어 헵탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 또는 크실렌이 포함된다. 제1 하이드로실릴화 반응 혼합물을 아르곤과 같은 비활성 대기에서 가열하고, Pt계 하이드로실릴화 촉매를 부가하여 제1 반응 혼합물을 형성한다. 이어서 제1 반응 혼합물을 실질적으로 완결될 때까지 비활성 대기 하에 승온에서 유지한다.
실시 형태에서, 이어서 제2 하이드로실릴화 단계를 수행하여, 일단 실질적으로 모든 Si-H 결합이 반응하고 나면 제거하기 힘든 과잉의 α-올레핀을 부가할 필요없이 남아 있는 Si-H 결합의 양을 감소시킨다. 따라서, 실시 형태에서, 제2 하이드로실릴화 반응을 반응 혼합물로부터 스트립핑가능한 올레핀의 종으로 수행한다. 스트립핑가능한 올레핀은, 알킬 다이메티콘 생성물의 실질적 분해가 발생하는 온도 미만에서 기화할 수 있는 임의의 올레핀이고; 기화는 선택적으로 감소된 압력을 사용하여 보조된다. 적당한 스트립핑가능한 올레핀은 2 내지 16개의 탄소, 또는 4 내지 12개의 탄소를 갖는 선형 또는 분지형 α-올레핀을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 1-옥텐은 스트립핑가능한 올레핀이다. 일부 실시 형태에서, 제2 하이드로실릴화는 상기 기술된 바와 같은 선택된 메틸하이드로실릴 작용성 화합물에 존재하는 하이드라이드 작용기의 몰 당 0.1 내지 1.0 당량의 스트립핑가능한 올레핀을 (즉, 제1 하이드로실릴화 반응 전에) 제1 반응이 실질적으로 완결된 후 제1 반응 혼합물에 부가함으로써 수행된다. 이어서 추가량의 Pt계 하이드로실릴화 촉매를 부가하여 제2 반응 혼합물을 형성한다. 일부 실시 형태에서, 비활성 대기 및 승온 조건을 제1 및 제2 반응 단계에서 유지한다. 이어서 제2 반응 혼합물을 실질적으로 완결될 때까지 비활성 대기 하에 승온에서 유지한다. 이어서 실질적으로 모든 과량의 스트립핑가능한 올레핀을, 사용된 임의의 부가적인 용매와 함께 진공 증류, 와이핑된 필름 증발 등과 같은 종래의 증발 기술에 의해 제2 반응 혼합물로부터 제거한다.
2-단계 하이드로실릴화 기술을 사용하면, 모든 하이드로실록산 잔기의 완전한 반응을 달성하기 위해 20개보다 많은 탄소를 갖는 과잉의 α-올레핀을 사용해야 할 필요가 없다. 당업자는 하이드로실릴화 반응이 전형적으로 실질적으로 모든 Si-H 결합의 반응을 달성하기 위해 과잉의 α-올레핀을 필요로 한다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 20개 이상의 탄소를 갖는 과잉의 올레핀은, 예를 들어 수회의 재결정화 또는 다른 노동 집약적 정제 단계에 의해서가 아니고는 제거될 수 없는 과잉의 올레핀을 남긴다. 대신, 제1 하이드로실릴화 단계에서 소정량의 제1 α-올레핀이 사용되고, 여기서 실질적으로 모든 올레핀이, 어느 정도 양의 하이드록실록산 작용기를 남기면서 사용된다; 이어서 제2 단계에서 몰과량의 비교적 저분자량의 α-올레핀을 사용하여 모든 남아 있는 하이드로실록산 작용기를 반응시키고, 과량은 반응 생성물로부터 예를 들어 진공 스트립핑에 의해 반응 혼합물에 존재하는 선택적 용매와 함께 간단히 증발된다. 이러한 방식으로, 소량의 불순물을 갖는 알킬 다이메티콘 조성물이 형성된다. 일부 실시 형태에서, 불순물이 실질적으로 없는 알킬 다이메티콘 조성물이 형성된다. 알킬 다이메티콘 조성물은 하나 이상의 이형 층을 형성하기 위해 열가소성 수지와 블렌딩될 때 그대로 사용된다.
실시 형태에서, 알킬 다이메티콘 조성물은 많은 시판되는 알킬 다이메티콘 또는 종래의 기술을 사용하여 형성된 알킬 다이메티콘과 비교하여 상당히 낮은 양의 특정 불순물을 갖는 것으로 인식될 것이다. 예를 들어, 알킬 다이메티콘 조성물은 많은 상업적 제품에 비해 더 적은 잔류성 미반응된 α-올레핀을 갖는다. 당업자는 반응된 Si-H 결합의 최대 퍼센트 수율을 얻기 위해 하이드로실릴화 반응에 과잉의 올레핀이 필요하다는 것을 잘 이해할 것이다. 여기서와 같이, 하이드로실릴화 반응이 20 내지 50개의 탄소를 갖는 올레핀을 사용하는 경우, 과잉의 올레핀은 제거하기가 매우 어렵다. 예를 들어, 몇몇 경우 수회의 재결정화가 수행되어 미반응된 올레핀을 제거한다. 많은 상업적 재료의 경우, 이러한 올레핀은 단순히 생성물의 일부로서 판매된다. 이러한 재료는 중량의 단위 당 "활성" 이형제의 더 낮은 중량%를 함유하고, 원하는 이형의 수준을 얻기 위해 더 많은 양의 재료의 부가를 필요로 한다. 부가적으로, 본 발명의 알킬 다이메티콘은 알킬 함량에 비해 높은 상대적 양의 실리콘 (다이메틸실록산) 작용기를 갖고, 결국 혼입된 중량의 단위 당 더 낮은 이형력을 유도한다. 결과적으로, 더 낮은 수준의 다이메틸실록산 작용기를 갖는 알킬 다이메티콘의 사용과 비교하여 타겟 이형력에 도달하기 위해 더 적은 중량의 알킬 다이메티콘이 사용되게 한다.
또한, 일부 실시 형태에서, 미반응된 올레핀은 타겟 제형에서 이동성이고, 열가소성 조성물을 가소화할 수 있고, 제형에서 상 분리 또는 또 다른 불안정성을 야기하거나; 또는, 알킬 다이메티콘이 이형 층에 사용될 때, 이형 층과 접촉하는 감압 접착제로 옮아갈 수 있다.
알킬 다이메티콘에서 잔류 올레핀 함량을 감소시키기 위한 대안은, 하이드로실릴화 반응을 수행할 때, Si-H 결합의 공지된 양을 기준으로 더 적은 양, 예를 들어 등몰량의 올레핀을 제공하는 것이다. 이러한 접근은 하이드로실릴화 반응의 말단에서 상당히 더 적은 미반응된 올레핀을 생성하지만, 반응은 완결까지 진행되지 않고, 따라서 일부량의 잔류 Si-H 결합이 최종 생성물에 존재할 것이라는 것이 잘 알려져 있다. 이론에 국한되지 않으면서, 발명자들은, Si-H 작용기의 임계량의 존재가 알킬 다이메티콘의 열 가공 동안 그리고 감압 접착제 재료와 접촉하는 이형 층의 시효경화 시 모두에 관찰된 해로운 영향에 책임이 있는 것으로 여긴다.
발명자들은, 매우 과잉의 미반응된 20 내지 50개의 탄소 올레핀 및 미반응된 Si-H 작용기 모두를 피하면서, 올레핀 압출물에서 알킬 다이메티콘을 "정착시키기 위해(anchoring)" 필요한 20 내지 50개의 탄소 알킬 사슬 작용기의 충분한 양을 제공하기 위한 방식을 발견하였다. 이러한 차이는 알킬 다이메티콘의 적용시, 그의 열적 가공 동안 그리고 그와 함께 형성된 이형 층의 성능에서 모두 실현되는 몇 가지 뚜렷한 이점으로 해석된다. 첫째, 다이메티콘 조성물에 존재하는 상당량의 미반응된 올레핀의 부재 때문에, 상기 조성물은 예를 들어, 시판되는 알킬 다이메티콘 또는 종래의 기술을 사용하여 형성된 다른 알킬 다이메티콘에 비해 중량의 단위 당 "활성" 이형제의 더 높은 퍼센트를 갖는다. 결과적으로 사용자가, 타겟이 되는 이형 특성에 도달하기 위해, 상업적으로 수득된 알킬 다이메티콘에 비해, 비례적으로 더 낮은 중량 퍼센트의 그대로의 알킬 다이메티콘 조성물을 사용할 수 있게 유도한다. 둘째, 일부 실시 형태에서, 시판되는 알킬 다이메티콘 또는 종래의 기술을 사용하여 형성된 알킬 다이메티콘에 존재하는 올레핀 불순물은 알킬 다이메티콘이 혼입된 제형에 해로운 영향을 미친다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 올레핀은 이형 층의 사용 동안 이형 층과 접촉하도록 위치된 감압 접착제 안으로 이동한다. 셋째, 이론에 국한되길 바라는 것은 아니지만, 발명자들은 알킬 다이메티콘 조성물에 상당량의 Si-H 결합이 없으면 압출 공정 동안 더 큰 열적 안정성을 유도하는 것으로 여기며, 예를 들어 예열 동안 겔 형성이 없고 압출기 배럴로 수송이 없다는 것에 의해 증명된다. 넷째, 이론에 국한되길 바라는 것은 아니지만, 발명자들은 감압 접착제와 접촉하는 이형 층의 시효경화 연구에 의해 증명되듯이, 알킬 다이메티콘 조성물에 상당량의 Si-H 결합이 없으면 생성된 이형 층의 더 큰 장기간 안정성을 유도하는 것으로 여긴다. 당업자는 알킬 다이메티콘 조성물의 이러한 장점 및 다른 장점을 쉽게 이해할 것이다.
3. 이형 층 및 제조방법
일부 실시 형태에서, 상기 기술된 알킬 다이메티콘 조성물이 본 발명의 이형 층에 포함된다. 일부 실시 형태에서, 다른 공급원, 예컨대 상업적 공급원으로부터 알킬 다이메티콘이 사용되어 본 발명의 이형 층을 형성한다. 이형 층을 형성하기 위해 유용한 알킬 다이메티콘은 예를 들어 하기 구조식 I
[구조식 I]
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[여기서, (a + b + c)의 합계는 약 100 내지 1000이고, 예를 들어 약 200 내지 500이거나 또는 약 300 내지 400이고; a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 99.9:0.1 내지 80:20, 또는 약 99:1 내지 85:15, 또는 약 99:1 내지 90:10, 또는 약 99:1 내지 92:8, 또는 약 98:2 내지 93:7 또는 약 98:2 내지 94:6이고; R1은 20 내지 50개의 탄소 원자, 예를 들어 약 22 내지 46개의 탄소 원자, 또는 약 24 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 기이고; R2는 2 내지 16개의 탄소, 예를 들어 약 4 내지 16개, 또는 약 5 내지 12개, 또는 약 6 내지 10개, 또는 약 8개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형, 또는 사이클릭 알킬 또는 알크아릴 기이다]을 갖고; 상기 구조는 랜덤, 블록, 또는 블록형 구조이다. 일부 실시 형태에서, a 대 (b + c)의 비는 R1 및 R2 기에서 탄소의 개수와 함께 약 50 중량% 다이메틸 실록산 (a) 단위, 또는 실시 형태에서 약 60 중량%보다 큰 다이메틸 실록산 단위를 갖는 알킬 다이메티콘을 생성한다. 일부 실시 형태에서, c는 0 이다. 일부 실시 형태에서, (a + b + c)의 합계는 약 300 내지 400이고, a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 98:2 내지 94:6이다. 실시 형태에서, 알킬 다이메티콘은 그의 2개 이상의 종의 블렌드이고, 여기서 상기 종은 (a + b + c)의 합계, a 대 (b + c)의 합계의 비, c의 값, 또는 2개 이상의 이러한 파라미터 면에서 상이하다. 일부 실시 형태에서, 구조식 I은 랜덤 구조이다. 일부 실시 형태에서, R1은 선형 알킬 기이다. 일부 실시 형태에서, R2는 선형 알킬 기이다.
알킬 다이메티콘은 종래의 용융 공정 및 장치를 사용하여 열가소성 수지와 블렌딩되어 이형 블렌드를 형성한다. 이형 블렌드를 형성하기 위해 사용된 열가소성 수지는 특별히 제한되지 않는다; 그러나, 열가소성 수지는 용융 블렌딩 공정에서 상기 정의된 알킬 다이메티콘과 이형 블렌드를 형성하기에 충분히 양립가능하여야 하고, 여기서 이형 블렌드는 본 발명의 방법에 따라 이형 층을 형성할 수 있다. 이형 블렌드를 형성하기 위해 사용된 적당한 열가소성 수지는 예를 들어 선형 또는 분지형 폴리올레핀을 포함한다. 예시적 폴리올레핀은 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 초고밀도 폴리에틸렌 (UHDPE), 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체뿐만 아니라 비-올레핀 함량 (즉, 올레핀이 아닌 단량체로부터 유도된 함량)을 갖는 폴리올레핀 공중합체를 포함한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-α-올레핀, 및 그의 공중합체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 형태에서 사용된 폴리올레핀 중합체의 비-올레핀 함량은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴산, 또는 메타크릴산 작용기 (상기 산 작용기의 나트륨, 아연, 또는 칼슘 염을 포함함) 1 내지 5 중량%; 말레산 무수물과 같은 산 무수물 작용기, 또는 상응하는 개환 카복실레이트 작용기 1 내지 5 중량% 등을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 비-폴리올레핀 함량을 함유하는 폴리올레핀의 블렌드를 다양한 비로 폴리올레핀과 블렌딩하여 비-올레핀 함량의 타겟 수준을 제공한다. 공액 다이엔 단량체, 예컨대 폴리부타다이엔 또는 아이소프렌의 중합체와 공중합체; 및 그들의 블렌드 또는 혼합물이 또한 유용하다. 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리스티렌 및 그의 블록 공중합체를 포함한 그의 공중합체 등, 및 폴리올레핀 및 그의 공중합체와의 그들의 블렌드 또는 혼합물이 또한 유용하다. 유용한 중합체 및 블렌드는 또한 뒤섞인 열가소성 폐기물 스트림의 재생된 블렌드, 및 재생된 중합체와 처녀 중합체(virgin polymer)의 블렌드를 포함한다.
사용된 알킬 다이메티콘은, 당업자가 추가의 후-처리없이 압출 블렌딩에 의해 "프리미엄" 이형 특성을 갖는 이형 층을 형성하게 하는, C20 ― C50 알킬 작용기 대 다이메틸실록산 작용기의 비를 갖는다는 것을 인식할 것이다. 알킬 다이메티콘의 C20 ― C50 알킬 작용기 대 다이메틸실록산 작용기의 상기 비가 또한 당업자로 하여금, 이형 층으로부터 접착제를 제거할 때 그리고 의도하는 기재에 대한 접착제의 후속적 적용 시, 접착제의 접착력의 상당한 손실을 유발하기에 충분한 양으로, 알킬 다이메티콘을 감압 접착제로 옮기지 않는 이형 층을 형성하게 한다는 것을 인식할 것이다. 즉, 상기 C20 ― C50 알킬 작용기의 양은 이형 층에서 알킬 다이메티콘의 충분한 정착을 제공하기에 이상적인 한편, 상기 다이메틸 실록산 작용기의 양은 용융물에서 알킬 다이메티콘의 우수한 이동 특성을 제공하기에 충분하며, 따라서 의도하는 이형의 원하는 수준을 얻기 위해 후처리할 필요가 없어진다.
실시 형태에서, 알킬 다이메티콘은 열가소성 수지와, 이형 블렌드의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양으로, 또는 이형 블렌드의 총 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 내지 5 중량% 또는 약 1 중량% 내지 4 중량%의 양으로 블렌딩된다. 다른 실시 형태에서, 알킬 다이메티콘은 처음에 마스터배치 형태로 콤파운딩되고, 마스터배치는 나중에 압출 블렌딩되어 상기 인용된 양의 알킬 다이메티콘을 갖는 최종 이형 블렌드를 형성한다. 일부 실시 형태에서, 마스터배치는 단순히 열가소성 물질과 10 중량% 초과, 예를 들어 약 10 중량% 내지 25 중량%, 또는 15 중량% 내지 20 중량% 농도의 알킬 다이메티콘의 압출 블렌드이고, 여기서 상기 마스터배치는 쉽게 저장할 수 있거나 운송할 수 있는 형태로, 예컨대 펠렛, 박편, 과립 등으로 가공된다. 이어서 마스터배치는 상기 마스터배치를 형성할 때 사용된 동일한 열가소성 물질의 추가량과, 또는 마스터배치를 형성할 때 사용된 열가소성 물질과 긴밀하게 블렌딩할 수 있는 열가소성 물질과 함께, 이형 층에서 알킬 다이메티콘의 의도하는 최종 농도를 제공하는 선택된 비로, 압출 블렌딩된다. 다른 실시 형태에서, 마스터배치는 열가소성 물질의 펠렛, 박편, 또는 과립을 알킬 다이메티콘의 용액으로 용액 코팅하고, 용매를 건조시킴으로써 형성되고; 상기 마스터배치는 나중에 열가소성 물질과 기술된 바와 같이 블렌딩되어 선택된 양의 알킬 다이메티콘을 갖는 이형 층을 형성한다.
일부 실시 형태에서, 이형 블렌드는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 실시 형태에서, 상기 첨가제는 하나 이상의 UV 안정화제, 열 안정화제, 충전제, 착색제, UV 또는 형광 염료, 항균 조성물, 가교결합제, 용매, 가소제, 그 중 2개 이상의 혼합물 등을 포함한다. 하나 이상의 첨가제는, 첨가제의 유형 및 원하는 이형 블렌드의 최종 특성에 의존할 것이지만, 용융 블렌드의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 50 중량%의 범위의 양으로, 또는 용융 블렌드의 총량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 10 중량%의 범위의 양으로 이형 블렌드 안에 존재한다. 하나 이상의 첨가제의 부가 수단은 특별히 제한되지 않고 첨가제는 당업자에 의해 이해되는 종래의 방법을 사용하여 이형 블렌드에 부가한다.
적어도 열가소성 수지와 알킬 다이메티콘을 포함하는 이형 블렌드는, 종래의 용융 블렌딩 장비를 사용하여 형성된다. 중합체 또는 중합체와 하나 이상의 첨가제의 용융 블렌딩에 유용한 임의의 장비가 본원에서 이형 블렌드를 형성하기 위해 유용하다. 적당한 장비에는 혼련기 및 압출기가 포함된다. 압출기에는 단축 및 이축 압출기가 포함된다. 이형 블렌드를 형성하기 위해 사용된 온도 프로파일은 이형 블렌드를 형성하기 위해 사용된 열가소성 수지의 유형을 기준으로 선택되고 용융가공을 위한 공급자의 가이드라인에 따라 종종 선택된다. 일부 실시 형태에서, 이축 압출기를 사용하여 마스터배치, 또는 이형 층을 형성하는 것이 바람직하고, 여기서 고강도 혼합 축 디자인이 사용된다. 실시 형태에서, 이러한 축 디자인은 알킬 다이메티콘과 열가소성 물질의 압출기 배럴 안에서의 최적의 혼합을 유도한다. 선택된 알킬 다이메티콘을 그대로 또는 마스터배치 형태로 열가소성 수지에, 선택적으로 하나 이상의 첨가제에 덧붙여서 부가하여 이형 블렌드를 형성한다. 다양한 실시 형태에서 알킬 다이메티콘은 액체 또는 고체로서 열가소성 수지에 부가되어 이형 층 또는 마스터배치를 형성한다. 액체 전달은 예를 들어 가열된 기어 펌프 및 장치로 유도하는 트랜스퍼 라인(transfer line)과 같은 가열된 전달 수단을 통해 알킬 다이메티콘을 예열함으로써 달성되고, 여기서 용융된 열가소성 수지는 액체 알킬 다이메티콘과 접촉하고 상기 성분을 블렌딩하여 이형 블렌드 또는 마스터배치를 형성한다.
일부 실시 형태에서, 이형 층 또는 마스터배치를 형성하기 위한 고체 전달은 열가소성 수지 및 알킬 다이메티콘을 별도로 용융 블렌딩 장치 안으로 공급함으로써 달성되고, 여기서 알킬 다이메티콘은 박편, 펠렛, 조각, 과립 또는 분말 형태이다. 다른 실시 형태에서, 고체 알킬 다이메티콘을 열가소성 수지의 펠렛과 함께 혼합하고, 상기 혼합물을 용융 블렌딩 장치 안으로 공급한다.
이러한 이형 블렌드를 사용하여 이형 층을 제조한다. 일부 실시 형태에서, 이형 층은 단일 층으로서 형성된다. 일부 실시 형태에서, 이형 블렌드를 하나 이상의 부가층과 공압출하여 다층 구조물을 형성하고, 여기서 하나 이상의 부가층은 알킬 다이메티콘 함량이 실질적으로 없는 이형 층과 접촉하는 하나 이상의 층을 포함한다. 공압출된 이형 구조물에서 하나 이상의 부가층 각각은 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하고, 여기서 유용한 열가소성 수지는 상기 기술한 임의의 것을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 하나 이상의 부가층은 이형 블렌드를 형성하는 데 사용된 동일한 열가소성 수지 또는 열가소성 수지의 블렌드를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 하나 이상의 부가층은 이형 블렌드를 형성하기 위해 사용된 하나 이상의 열가소성 수지와 상이한 하나 이상의 열가소성 수지를 포함한다. 실시 형태에서, 하나 이상의 부가층은 하나 이상의 첨가제, 예컨대 상기 기술된 첨가제 중 임의의 것을 포함한다. 첨가제 또는 그의 혼합물은 이형 블렌드 안에 포함된 하나 이상의 첨가제와 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 하나의 대표적 실시 형태에서, 이형 층은 충전제 및 착색제가 없는 반면, 부가층은 충전제 및 착색제를 포함한다. 다른 예는 당업자에게 아주 명백할 것이다. 일부 실시 형태에서, 다층 구조물의 하나 이상의 부가층은 타이(tie) 층이다. 일부 실시 형태에서, 타이 층은 다층 구조물에서 층간 접착력을 부여하거나 향상시키기 위해 또는 층과 상기 층이 그 위로 압출되는 기재 (즉, 압출 코팅된 층) 사이에 접착력을 부여하기 위해 사용된다. 예를 들어, 산 무수물, 하이드록실, 및 카복실 작용성 중합체, 예컨대 에틸렌-비닐-아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 또는 에틸렌-말레산 무수물 공중합체가 타이 층에 통상 사용되어 예를 들어, 폴리올레핀 층과 더 많은 극성 중합체, 예컨대 폴리에스테르를 포함하는 층 사이에; 또는 2개의 상이한 폴리올레핀 층 사이에 효과적인 층간 접착력을 제공한다. 또한 당업자에 의해 선택된 임의의 이러한 중합체가, 본 발명의 이형 층 또는 다층 구조물과 함께 적당히 사용된다.
일부 실시 형태에서, 폴리올레핀을 타이 층으로서 통상 사용되는 작용성 올레핀 공중합체와 혼합하고, 이러한 블렌드를 본 발명의 단일 층 또는 다층 구조물에 사용한다. 이러한 블렌드는, 페이퍼에 대한 폴리올레핀의 용융 접착력을 얻기 위해 요구되는 것보다 낮은 압출 온도에서, 크라프트 페이퍼(kraft paper)와 같은 페이퍼 기재에 대한 용융 접착력을 나타낸다. 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌은 종종 300℃ 내지 350℃ 또는 그보다 훨씬 높은 출구 온도에서 페이퍼 기재 상으로 코팅되고; 더 낮은 온도를 사용하는 것은 올레핀이 페이퍼에 대해 만족스럽게 결합하는 데 있어서 실패를 유발하며, 여기서 만족스러운 결합이란 올레핀이, 압출 코팅된 페이퍼를 약 18℃ 내지 25℃까지 냉각시킨 후 페이퍼를 쉽게 박리하지 않는 것을 의미한다. 약 5:95 내지 60:40, 또는 약 10:90 내지 50:50의 작용성 올레핀 공중합체:저밀도 폴리에틸렌 블렌드 중량 비를 사용하면 약 180℃ 내지 250℃, 또는 200℃ 내지 240℃의 출구 온도에서 페이퍼에 대한 블렌드의 허용가능한 접착력을 제공한다. 페이퍼에 대한 저온 용융 접착력을 향상시키고 또한 용융된 폴리에틸렌과 압출가능한 블렌드를 형성하는 작용성 올레핀 공중합체의 대표적인 예는, 예를 들어, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 및 에틸렌-말레산 무수물 공중합체를 포함한다
일부 실시 형태에서, 작용성 올레핀 공중합체/올레핀 블렌드를 알킬 다이메티콘과 혼합하여 이형 층을 형성하고, 상기 이형 층을 페이퍼 기재 상으로 직접 압출 코팅한다. 다른 실시 형태에서, 작용성 올레핀 공중합체/올레핀 블렌드는 다층 구조물 중 한 층이고, 여기서, 제2 층은 이형 층이다. 제1 층이 작용성 올레핀 공중합체/올레핀 블렌드이고 제2 층이 올레핀/알킬 다이메티콘 블렌드인 2개 층을 갖는 다층 구조물은 250℃를 넘지 않는 출구 온도의 범위에 걸쳐 제1 및 제2 층 사이에 우수한 층간 접착력을 또한 특징으로 한다.
다층 구조물에 하나 이상의 부가층의 조성은, 본 발명의 방법을 사용하여 다층 구조물을 형성하기 위해, 하나 이상의 부가층을 형성하기 위해 사용된 블렌드가 용융가공가능해야 하고 공압출가능해야 하는 것을 제외하고는 특별히 제한되지 않는다. 층의 두께, 및 이형 층에 대한 하나 이상의 부가층의 층 두께의 비는 특별히 제한되지 않으며 다층 구조물을 위한 타겟의 최종 용도에 의존할 것이다.
공압출은 단일 다이를 통해 2개 이상의 재료를 압출시키는 공정으로서 당업계에 잘 알려져 있고, 피드블록 또는 다이에는 2개 이상의 오리피스가 정렬되어 있어 압출물이 냉각 및 고형화 전에 판상 구조로 서로 합쳐지고 접촉한다. 판상 구조는 2개 이상의 층을 포함하고, 여기서 각 층의 하나 이상의 주요 표면이 또 다른 층의 주요 표면에 닿는 관계로 배치된다. 각 재료를 별도의 압출기로부터 상기 다이에 공급한다. 실시 형태에서, 오리피스는 각각의 압출기가 동일한 재료의 하나의 층을 피드블록 또는 다이에 공급하도록 정렬된다. 상기 피드블록 또는 다이는 2개, 3개 또는 그 이상의 판상 층을 형성할 수 있고, 용융된 재료는 공급물 압출기로부터 오리피스까지 거의 끝이 없는 범위의 배열로 유동한다. 다양한 실시 형태에서, 공압출은 취입 필름 형성, 주조 필름 형성, 및 판상 공압출물이 다이를 빠져나갈 때 판상 공압출물 아래로 통과하는 기재의 압출 코팅에 사용된다. 공압출의 장점은 라미네이트의 각 층이 원하는 특징적 특성, 예컨대 강성, 열-밀봉성, 불투과성 또는 일부 환경에 대한 내성을 부여한다는 것이고 그의 조합은 어떠한 단일 재료로도 달성하기 힘들 것이다.
일부 실시 형태에서, 공압출을 사용하여 2층 구조물을 형성하고, 여기서 상기 구조물 중 하나의 층은 이형 층이고, 다른 층은 알킬 다이메티콘이 실질적으로 없다. 이러한 구조물에 제한되지 않으면서, 본 발명의 방법은 2층 구조물을 형성하는 데 사용된 원리에 의해 적당히 표현된다. 공압출을 사용하면서, 이형 층에서 알킬 다이메티콘의 위치 및 이동은, 판상 구조물이 고형화되는 시간까지는 알킬 다이메티콘이 공기-이형 층 계면에서 농축되어 있는 방식으로 제어된다. 알킬 다이메티콘은 이형 블렌드의 용융 중합체에서 이동성이고, 상기 층이 용융되는 동안 이형 층 안에서 이동할 수 있다. 이론에 국한되지 않으면서, 발명자들은, 용융된 이형 층을 피드블록 및/또는 다이의 내부 금속 표면과 접촉시킴으로써, 알킬 다이메티콘이 이형 층-금속 계면에 농축되게 된다고 여긴다. 이러한 방식으로, 이형 조성물은 다이를 빠져나갈 때 이미 부분적으로, 또는 일부 실시 형태에서는 실질적으로, 공기-이형 층 계면에 존재한다. 대안적으로 또는 이형 층-금속 계면을 향한 이동에 덧붙여, 알킬 다이메티콘의 이형 층-공기 계면으로의 이동은 다층 구조물이 다이를 떠난 후 어느 정도의 기간 동안 발생한다. 이형 층과 부가층의 다층 다이 안에서의 공압출 및 접촉의 최종 결과는, 생성된 층상 구조물이 고형화될 때, 소정량의 알킬 다이메티콘이 어닐링과 같은 추가의 처리 (추가의 이동을 촉진하기 위해 다층 구조물을 가열) 없이, 우수한 이형 특성을 부여하기에 충분한 양으로 이형 층의 표면에 위치된다는 것이다.
2층 구조물의 예는 이러한 효과를 대표적으로 나타낸다. 3개 이상의 층을 갖는 다층 필름은 또한 층의 개수 또는 그 조성에 대해 제한없이 동일한 또는 유사한 조건 및 공압출 다이 안에서 접촉을 사용하여 우수한 이형 특징을 제공하는 효과를 나타낸다. 층의 개수와 이들 층의 조성은 유동 불안정성, 층간 접착력 및 양립가능성 등과 같은 다층 구조물을 둘러싼 종래의 고려사항에 의해서만 제한된다. 본 발명의 방법은 이형 층의 조성물과, 이형 층을 이러한 이형 층과 용융된 상태로 접촉하는 하나 이상의 부가층과 함께 공압출하고, 이형 층이 다이를 빠져나갈 때 공기-이형 층 계면을 갖는 하나의 주요 표면을 갖는 층상 구조물을 형성하는 방법의 상호작용에 의존한다는 것을 인식할 것이다.
본 발명의 방법은 이형 구조물을 형성하기 위해 적당하다. 이형 구조물은 단일 층 구조물, 2층 구조물, 3층 구조물, 또는 당업자의 특정 필요 및 층 성분의 신중한 선택에 따라 다층 구조물에서 임의의 부가적인 개수의 층들이다. 일부 실시 형태에서, 이형 구조물은 기재를 포함하고, 여기서 상기 기재는 물품, 시트, 필름, 또는 이형 층 구조물과 함께 공압출되지 않고 오히려 이형 층 또는 다층 구조물을 그 위에 압출 코팅할 목적으로 제공되는 층이다. 적당한 기재의 예는 페이퍼 또는 기타 셀룰로즈계 기재, 예컨대 판지, 열경화성 기재, 부직 매체, 발포 매체, 불규칙적 형상의 물품, 물품, 시트, 또는 그 위에 코팅된 접착제를 갖는 층, 탄성 부재 등을 포함한다. 페이퍼 기재의 적당한 예는 크라프트 페이퍼, 알칼라인 페이퍼, 앤티크 페이퍼(antique paper), 본드 페이퍼(bond paper), 글라신 페이퍼(glassine paper), 신문 페이퍼; 그의 코팅된 및 비코팅된 버젼; 및 그의 칼렌더링된 및 비칼렌더링된 버젼을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 기재는 표면 처리되어 이형 층 또는 다층 구조물의 이에 대한 효율적인 접착력을 증가시킨다. 적당한 표면 처리의 예는 코로나 처리, 불꽃 처리, 플라즈마 처리, 물리적 조질화, 예컨대 샌딩(sanding) 또는 샌드블라스팅(sandblasting), 타이 층-유형 중합체의 용매 코팅, 화학적 에칭, 엠보싱 등을 포함한다.
예시적 세트의 실시 형태에서, 2층 구조물은 압출 다이로부터 크라프트 페이퍼 상으로 공압출되고 분배된다. 일부 이러한 실시 형태에서, 상기 층은 제1 층이 상기 페이퍼와 접촉하고, 제2 층이 이형 층이고 제1 층이 이형 층과 페이퍼 사이에 배치된 배열로 코팅된다. 일부 이러한 실시 형태에서, 이형 층에 포함된 열가소성 물질은 제1 층에 포함된 바와 동일한 열가소성 물질이고 제1 층은 압출기 공급물을 통해 분배된 알킬 다이메티콘을 포함하지 않는다. 또 다른 대표적 실시 형태에서, 3층 구조물은 제1 층, 이형 층인 제2 층, 및 제1 층과 타이 층, 즉 제1 및 제2 층을 효율적으로 접착시키기 위해 층간 접착력을 제공하는 층인 제2 층 사이에 배치된 하나 이상의 부가층을 갖는다. 이러한 일부 실시 형태에서, 3층 구조물은 기재 상에 배치된다. 이러한 일부 실시 형태에서, 제1 층은 추가로 작용화되거나, 또는 기재에 대한 제1 층의 접착력을 증가시키기 위해, 하나 이상의 부가적인 재료를 포함한다.
또한 또 다른 세트의 대표적 실시 형태에서, 제1 층은 이형 층이고 제2 층은 압출가능한 감압 접착제 조성물인 2층 구조물이 형성된다. 이러한 일부 실시 형태에서, 상기 구조물은 테이프 롤 형식으로 그 자체 상에 감긴다. 또한 또 다른 대표적인 실시 형태에서, 제1 층이 이형 층이고, 이형 층에 인접한 제2 층은 테이프 백킹으로서 작용하고, 제2 층에 인접한 제3 층은 압출가능한 접착제 조성물인 3층 구조물이 형성된다. 이러한 일부 실시 형태에서, 상기 구조물은 테이프 롤 형식으로 그 자체 상에 감긴다. 관련된 실시 형태에서, 하나 이상의 타이 층은 이형 층과 테이프 백킹 층 사이에, 또는 테이프 백킹 층과 접착제 층 사이에 또는 이형 층/테이프 백킹 층 사이와 테이프 백킹 층/접착제 층 사이 모두에 배치되어 층간 접착력을 증가시킨다.
또한 또 다른 세트의 대표적인 실시 형태에서, 2개 이상의 층을 갖고 그 중 하나는 이형 층인 다층 구조물이 형성된다. 다층 구조물의 형성 후, 감압 접착제 (PSA) 조성물이 이형 층의 주요 표면 맨 위에 형성된다. 예를 들어, PSA가 액체 PSA 제형을 이형 층 표면 상으로 직접 코팅함으로써 적용되고, PSA는 고형화된다. 고형화는 예를 들어, 방사선 중합성 단량체의 혼합물의 방사선 경화, 또는 용액에서 PSA로부터 용매의 증발을 포함한다. 용매의 증발이 요구되는 실시 형태에서, 열이 또한 PSA를 이형 층 표면에 적용시키는 데 사용된다. 이러한 일부 실시 형태에서, 백킹 층이 후속적으로 고형화된 PSA 층의 주요 표면에 적용되어 완성된 테이프 구조물을 형성한다; 이형 층은 사용자가 PSA를 타겟 표면에 적용할 준비가 될 때 PSA로부터 박리된다. 방사선 중합이 사용되는 이러한 실시 형태에서, 방사선 경화성 단량체 - 예컨대 아크릴산 및 알킬 아크릴레이트 -의 혼합물을 포함하는 제형을 이형 층의 상부에 코팅하고, 상기 단량체를 중합시키고 선택적으로 가교결합시켜 PSA를 형성하도록 상기 단량체 혼합물을 방사선에 노출시킴으로써, PSA는 이형 층의 주요 표면의 맨 위에 형성된다. 광개시제를 이러한 일부 실시 형태에서 사용하여 중합의 개시를 촉진시킨다. 테이프 백킹 층을 경화 후, 또는 경화 전에 PSA의 주요 표면에 부가하고, 다만 백킹은 사용된 유형의 방사선에 투과성이다. 또 다른 실시 형태에서, PSA는, 방사선 경화성 단량체의 혼합물을 포함하는 제형을 이형 층 표면이 아닌 백킹 상에 코팅하고, 상기 제형을 이형 층 표면과 접촉시키고, 상기 단량체 혼합물을 방사선에 노출시켜서 단량체를 중합시키고 선택적으로 가교결합시켜 PSA를 형성함으로써 형성된다. 이러한 실시 형태에서, 이형 층을 포함한 이형 구조물은 단량체 혼합물을 중합시키기 위해 사용된 방사선에 적어도 부분적으로 투과성이다. 방사선 중합이 사용되는 일부 실시 형태에서, 단량체 혼합물은 증가된 점도를 제공하기 위해 하나 이상의 중합체 또는 예비중합체를 추가로 포함한다.
또한 또 다른 세트의 대표적 실시 형태에서, 이형 층은 패턴으로 엠보싱되어 엠보싱된 이형 층을 형성한다. 엠보싱된 이형 층은 기재 (예컨대 페이퍼 또는 필름 기재) 상에 단일 층, 다층 구조물의 일부, 단일 또는 다층 구조물이다. 본 발명의 이형 층과 함께 유용한 엠보싱된 또는 마이크로엠보싱된 패턴은 특별히 제한되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 엠보싱된 패턴은 미국 특허 제5,362,516호; 제5,897,930호; 및 제6,197,397호에 기술된 패턴과 동일하거나 유사하다. 일부 실시 형태에서, 접착제는 액체 형태로 엠보싱된 이형 층에 적용되고 후속적으로 중합, 가교결합, 냉각, 또는 용매 증발에 의해 고형화되어 엠보싱된 이형 층의 패턴의 역상이 접착제에 부여된다. 이러한 일부 실시 형태에서, 접착제는 이로써 예를 들어, 의도된, 또는 몇몇 다른 작용기에 접착제를 적용하는 동안 공기 블리딩을 위한 채널이 공급된다. 일부 실시 형태에서, 엠보싱된 이형 층은 엠보싱 전 또는 후에 비드 조성물로 추가로 코팅된다; 일부 실시 형태에서, 이러한 엠보싱되고 코팅된 이형 층은 예를 들어, 공기 블리드 채널 패턴으로 추가로 엠보싱된다. 적당한 비드 조성물뿐만 아니라 엠보싱된 이형 라이너의 코팅 방법이 예를 들어 미국 특허 제5,362,516호에 기술된다. 비드는, 후속적으로 접착제와 접촉될 때, 접착제가 이형 층으로부터 박리되어 나올 때 접착제에 접착된다. 비드는, 접착제가 의도된 접착면과 후속적으로 접촉할 때 재배치성(repositionability) 또는 초기 접착력 수준의 조절성을 부여한다.
본 발명의 방법은 이형 표면을 형성하기 위해 이형 층의 어떠한 후-처리도 수행할 필요가 없다는 것을 특징으로 한다. 따라서, 단순 압출, 공압출, 압출 코팅, 및 선택적 스트레칭, 엠보싱 등이 이형 층의 이형 특징을 향상시키거나 일어나게 하기 위해 어떠한 어닐링이나 다른 특별한 조작없이 용융된 이형 블렌드로부터 이형 표면을 형성하기에 적합하다. 이형 층은 변화하는 습도와 같은 환경적 요소에 의해, 또는 이형 층으로부터 알킬 다이메티콘이 상기 이형 층의 표면과 접촉하는 접착제로 옮아가는 경향에 의해 영향을 받지 않는 안정한 이형 특성을 갖는다.
알킬 다이메티콘을 사용하여 이형 표면을 형성하기 위해 사용된 몇몇 종래의 기술에서, PSA에 대한 접착력이 약 100 g/cm 미만인 이형 표면을 형성하기 위해 어닐링이 필요하다. 어닐링은 알킬 다이메티콘이 그 안에 혼입된 필름의 열적 후-처리이고, 여기서 필름은 이형 특징을 갖는 필름 표면을 형성하기 위해 일정 기간 동안 승온에서 유지된다. 일부 실시 형태에서, 종래의 어닐링 기술은 필름을 약 10분 내지 30분 동안 약 100℃ 내지 150℃의 온도에서 유지하는 것을 포함한다. 알킬 다이메티콘을 사용하여 이형 표면을 형성하기 위해 사용된 다른 종래의 기술에서, PSA에 대한 접착력이 약 100 g/cm 미만인 이형 표면을 형성하도록, 용융된 필름은 낮은 표면 에너지 표면 -예컨대 플루오로중합체-을 갖는 냉각 롤 위로 통과된다. 어떠한 후-처리 또는 특별한 장비도 본 발명의 이형 층을 형성하기 위해 사용되지 않으며, 여기서 이형 층은, 2.54 cm 폭의 접착제 테이프 스트립과 접촉시키고, 상기 접촉된 접착제와 이형 층을 23℃/50% 상대 습도 (RH)에서 7일 동안, 또는 50℃에서 7일 동안, 이어서 23℃/50% RH에서 1일 동안 시효경화 후, 이어서 228.6 cm/min로 180° 박리 시험하여 측정할 때, PSA에 대해 약 1500 g/cm 이하, 일부 실시 형태에서, 0 g/cm 내지10 g/cm; 약 10 g/cm 내지 50 g/cm, 또는 50 g/cm 내지 약 1400 g/cm, 예를 들어 일부 실시 형태에서, 약 500 g/cm 내지 1200 g/cm의 접착력을 갖는다.
본원에 기술된 다양한 단일 층 및 다층 구조물의 두께는 특별히 제한되지 않고, 특정 최종 용도를 기준으로 선택되고, 상기 구조물을 형성하고 그의 고형화 전에 선택적으로 스트레칭하기 위해 사용된 용융가공 장비의 제약에 의해 추가로 제한된다. 이러한 일부 실시 형태에서, 상기 층은 ― 단일 층으로서 또는 다층 구조물에서 하나의 층으로서 ― 압출될 때 약 0.1 μm 내지 1 cm 두께이다. 일부 실시 형태에서, 층은 압출되거나 공압출되고 이어서 취입 필름 장치를 사용하거나, 또는 압출된 필름을 다운웹 방향(downweb direction), 크로스웹 방향(crossweb direction) 또는 양쪽 모두로 스트레칭하는 1-차원 또는 2-차원 텐터링 장치(tentering apparatus)에 의해 스트레칭된다. 이러한 실시 형태에서, 개별적으로 층의 최종 두께 및 전체 구조물의 두께는 다이에서 빠져나갈 때 층 또는 전체 구조물의 두께보다 작다. 예를 들어, 실시 형태에서, 스트레칭될 때 층 및 전체 구조물은 다이에서 떠날 때의 층 또는 전체 구조물의 두께의 약 90% 내지 0.1%, 또는 다이에서 떠날 때의 층 또는 전체 구조물의 두께의 약 50% 내지 0.5%, 또는 약 10% 내지 0.1%이다.
이형 층과 그에 따른 이형 블렌드의 조성은 이형 구조물로서 그의 의도하는 응용에서 이형 층의 형성 동안의 성능뿐만 아니라 최종 구조물의 성능에 대해 최적화된다. 일부 실시 형태에서, 의도하는 최종 응용에서, 최종 이형 구조물은 후속적으로 감압 접착제 물품과 접촉하고, 여기서 접착제 물품은 후속적으로 이형 층으로부터 깨끗하게 이형되고 알킬 다이메티콘이 접착제-이형 층 계면을 가로질러 실질적으로 옮아가서 그의 타겟 표면에 대한 접착제의 접착력 수준을 상당히, 또는 실질적으로 감소시키지 않게 이형된다.
따라서 이형 블렌드 성분의 선택은 다음 세 가지 방식으로 이형 층의 형성과 성능에 영향을 미친다: 이형 블렌드 및 이형 층 안에 알킬 다이메티콘의 이동 속도; 알킬 다이메티콘이 이형 층의 표면에 위치될 때 그의 이형 성능; 및 이형 층 표면과 접촉하면서 위치된 접착제 물품으로 알킬 다이메티콘이 옮아가는 것을 실질적으로 피하기 위해 알킬 다이메티콘이 이형 층에 충분히 연결되거나, 정착된 채 유지되는 능력.
알킬 다이메티콘의 이동은, 안정한 용융 유동을 유지하기 위해 압출 동안 전체 또는 대-규모 상 분리가 회피되도록, 용융된 상태에서 양립가능성의 균형, 및 이형 층이 이형 특징을 제공할 수 있도록 판상 유동 동안 그리고 냉각 전에 알킬 다이메티콘이 충분한 속도로 이동하는 능력을 필요로 한다. 실시 형태에서, 고강도 혼합 배열을 갖는 이축 압출기를 사용하여 알킬 다이메티콘 및 열가소성 수지 또는 수지 블렌드의 혼합물을 가공한다. 상기 정의된 화학 구조식 I을 갖는 알킬 다이메티콘이, 이형 블렌드가 대부분의 폴리올레핀 (폴리올레핀은 상기 정의된 바와 같음)을 포함할 때, 이러한 양립가능성의 균형에 매우 적합하다는 것을 당업자는 인식할 것이다. 발명자들은, 상기 나타낸 구조식 I을 갖는 알킬 다이메티콘이 다층 구조물에서 이형 층 형성 동안 효과적인 이동 속도를 제공하기 위해 대부분의 폴리올레핀을 포함하는 이형 블렌드와 함께 유용하다는 것을 발견하였다. 대부분의 폴리올레핀을 포함하는 블렌드는 총 열가소성 물질 함량의 약 51 중량% 내지 100 중량%가 폴리올레핀이거나, 총 열가소성 수지 함량의 약 75 중량% 내지 100 중량%, 또는 약 80 중량% 내지 100 중량%, 또는 심지어 90 중량% 내지 100 중량%가 폴리올레핀인 블렌드를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 이형 블렌드의 열가소성 수지 함량의 실질적으로 모두는 폴리올레핀이다. 일부 실시 형태에서, 폴리올레핀은 상이한 단량체 함량, 상이한 분자량, 입체화학, 분지화도, 다분산성, 용융 지수 등을 갖는 2개 이상의 폴리올레핀의 블렌드이다. 일부 실시 형태에서, 폴리올레핀은 올레핀과 비-올레핀 단량체, 예컨대 아크릴산 또는 그의 에스테르, 메타크릴산 또는 그의 에스테르, 말레산 무수물 등의 공중합체를 포함한다.
감압 접착제를 향한 본 발명의 이형 층의 이형 성능은 매우 다양한 PSA 화학에 대해 우수하다. 예를 들어 아크릴레이트계 PSA 및 고무계 PSA를 포함한 많은 상이한 유형의 PSA 화학이 상업적으로 또는 실험적으로 입수가능하다; 다양한 PSA 화학이 이형 층에 의해 해결되는 것이, 이형 층이 기술된 공정을 사용하면서 이형 층에 진술된 범위의 알킬 다이메티콘을 사용함으로써 달성된다는 점에서, 본 발명의 이형 층의 장점이다. 이형력은 사용된 PSA의 유형, 이형 층의 성분, 및 이형 층에 사용된 알킬 다이메티콘의 양에 의존한다. 넓은 범위의 이형 특성이, 사용된 알킬 다이메티콘의 유형 및 양뿐만 아니라 이형 블렌드에서 사용된 열가소성 물질의 속성을 맞춤으로써 용이하게 달성된다는 것이 본 발명의 이형 층의 장점이다. 많은 저접착성 백사이즈(backsize) 응용에 사용된 이형 수준, 즉 약 50 g/cm 이상 (또한 228.6 cm/min에서 180°의 박리각에서 측정됨)이 그러하듯이, 라이너-형 이형, 즉 본 발명의 이형 층으로부터 접착제의 박리력 약 0 내지 50 g/cm의 이형 수준 (228.6 cm/min에서 180°의 박리각에서 측정됨)이 용이하게 도달된다. "저접착력 백사이즈"란 테이프가 롤 형식으로 그 자체 상에 감기고 후속적으로 풀릴 수 있도록, PSA-포함 측을 마주보는 테이프 물품의 주요 표면 상에 존재하는 이형 코팅 또는 층을 기술하기 위해 사용된 기술 용어이다; 이러한 응용은 전형적으로 테이프 롤이 실수로 너무 쉽게 해체되는 것을 막기 위해 수많은 테이프/라이너 조합보다 더욱 빡빡하게 이형될 필요가 있다; 일부 실시 형태에서, 이형은 완화된 이형이다. 이러한 응용에서, 본 발명의 재료 및 방법을 사용하여 맞춤형 이형이 달성되고, 여기서 원하는 이형의 수준이 그 응용 및 사용된 PSA에 따라 쉽게 부여된다. 프리미엄 이형 수준이 마찬가지로 쉽게 달성된다.
10 중량% 미만의 알킬 다이메티콘, 예를 들어 약 5 중량% 미만의 알킬 다이메티콘, 예를 들어 약 0.5 중량% 내지 4.5 중량%의 알킬 다이메티콘, 또는 약 1 중량% 내지 4 중량%의 알킬 다이메티콘, 또는 약 0.5 중량% 내지 2 중량%의 알킬 다이메티콘을 갖는 LDPE/알킬 다이메티콘 이형 층의 경우, 이형력은, 2.54 cm 폭의 접착제 테이프 스트립과 접촉시키고, 상기 접촉된 접착제와 이형 층을 23℃/50% 상대 습도 (RH)에서 7일 동안, 또는 50℃에서 7일 동안 그리고 이어서 23℃/50% RH에서 1일 동안 시효경화 후, 228.6 cm/min (90 인치/min)에서 180°박리 시험하여 측정할 때, 약 0 g/cm 내지 1500 g/cm, 또는 약 1 g/cm 내지 100 g/cm, 또는 약 200 g/cm 내지 1300 g/cm, 또는 약 400 g/cm 내지 1100 g/cm, 또는 약 0 g/cm 내지 50 g/cm, 또는 약 1 g/cm 내지 25 g/cm, 또는 약 50 g/cm 내지 100 g/cm, 또는 약 100 g/cm 내지 500 g/cm, 또는 약 500 g/cm 내지 1500 g/cm, 또는 약 1000 g/cm 내지 1500 g/cm이다.
PSA 테이프의 재접착 성능, 즉 다층 구조물의 이형 표면으로부터 제거 후 타겟 표면에 대한 PSA의 접착력은 또한 매우 다양한 PSA 화학에 대해서 우수하다. 재접착성은 먼저 이형 층에 적용된 적 없는 PSA의 타겟 기재에 대한 측정된 접착력의 퍼센트로서 측정된다. 따라서, 상기 기술된 프로토콜에 따라 이형 성능을 측정하는 경우, 이형 시험 직후 타겟 기재에 대한 PSA의 재접착성은, 다층 구조물의 이형 표면에 먼저 적용된 적 없는 PSA 테이프의 타겟 기재에 대한 접착력의 약 50% 내지 99%, 또는 약 60% 내지 99%, 또는 약 75% 내지 99%이다. 본원에 기술된 이형 층의 많은 실시 형태에서 관찰된 높은 재접착성 수준은, 이형 재료가 PSA로 적게 옮아가거나 실질적으로 전혀 옮아가지 않기 때문이며, 또한 테이프로부터 이형 층까지 PSA가 실질적으로 옮아가지 않기 때문이다. 따라서, 실시 형태에서, 알킬 다이메티콘이 이형 층 표면과 접촉하면서 위치된 접착제 물품으로 옮아가는 것을 실질적으로 피하기 위해, 이형 층과 충분히 연결되거나, 여기에 정착되도록 유지되는 알킬 다이메티콘의 능력은 본 발명의 이형 층의 성능의 또 다른 중요한 측면이다. 성능의 또 다른 중요한 측면은 알킬 다이메티콘이 가소제 또는 점착제와 같은 접착제 재료가 이형 층으로 실질적으로 이동하지 않게 하는 것이다.
실험 섹션
다양한 예에서 사용한 재료들이 표 1에 열거된다.
[표 1]
Figure pct00006
실시예 1 내지 실시예 11
알킬 다이메티콘을 다음 2단계 공정으로 합성하였다. 제1 단계에서, 실리콘 하이드라이드 유체를 합성하고, 제2 단계에서 하이드로실릴화를 사용하여 α-올레핀의 불포화된 자리에 걸쳐 Si-H를 부가한다.
실리콘 하이드라이드의 합성. 표 2에서 합성 A 내지 합성 J에 대해, 1.9 L 플라스틱 세구병을 표 2에 지시된 양의 하이드라이드 공급원, 엔드블록커(endblocker) 및 D4로 채웠다. 이어서 다르코® G-60 (8.0 g) 및 황산 (진한 황산, 1.6 g)을 부가하였고, 상기 병을 진탕기 상에 24시간 동안 두었다. 병 속의 점성 내용물을 스테인레스 강 압력 용기로 옮기고, 15 내지 30 psi 질소 압력 하에 0.6 마이크로미터 필터 카트리지를 통해 여과하였고, 생성된 투명한 유체를 롤 필름 증발기(rolled film evaporator, RFE) KDL-6-1S 유닛 (미국 일리노이주 락포트 소재의 켐테크 서비시즈 인크.(Chemtech Services Inc.)로부터 입수됨) 상에서 >99.7% 고형물까지 진공 스트립핑하였고, 상기 유닛은 0.06 m2 실험실용 단경로 증류 시스템이다. 상기 증발기는 원래 유리 몸체로부터 스테인레스 강으로 제조된 것으로 변형되었다. 전형적인 스트립핑 조건은 150℃ 오일 온도, 5℃ 응축기 온도, 0.13 ㎪ (1 토르) 진공, 및 15 내지 20 mL/min이었다. 표 2에서 하이드라이드 K의 합성에서, 대용량 유리-라이닝된 스테인레스 강 용기를 합성 및 스트립핑 단계 모두에 사용하였다.
실리콘 하이드라이드의 고형물 퍼센트는, 샘플을 1시간 동안 150℃로 설정된 배기 오븐 안에 열린 용기 안에 두어 건조 샘플을 생성함으로써 결정되었다. 샘플을 주변 온도까지 냉각되도록 한 후, 고형물 퍼센트는, 건조 전에 샘플의 중량에 대한 퍼센트로서 건조 샘플의 중량으로 계산하였다. 점도는 스핀들 RV03가 구비된 브룩필드(Brookfield) DV-E 유닛 (미국 매사추세츠주 미들보로 소재의 브룩필드 엔지니어링 래보라토리즈(Brookfield Engineering Laboratories)로부터 입수됨)을 사용하여 주변 온도에서 결정하였다. 실리콘 하이드라이드 반복 단위
Figure pct00007
의 몰 퍼센트는 CDCl3 중에 1H NMR (300 ㎒)에 의해 결정되었다. 실리콘 하이드라이드 단위의 점도 및 몰 퍼센트는 표 2에 각각의 샘플에 대해 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00008
하이드로실릴화. 실시예 1의 경우, 1300g의 HMS-082를 추가의 변형없이 하이드로실릴화에 직접 사용하였다. HMS-082의 점도를 측정하였더니 161 cP였고, 실리콘 하이드라이드 작용기의 7.8 몰%가 측정되었다. 지시된 실리콘 하이드라이드 공급원, 및 C30+ HA를 아르곤 스윕(Argon sweep) 하에 500 mL 톨루엔 (실시예 1의 경우 1000 mL)과 함께 표 3에 지시된 양만큼 5 L 유리 반응기 안에 두었고, 상기 반응기의 내용물을 70℃가 되게 하였다. 이어서 300 μL의 카르스테트 촉매를 주사기를 통해 부가하였고, 반응을 19시간 동안 진행시키고 내용물을 샘플링하여 1H NMR (300 ㎒, d8-THF)에 의해 분석하고 α-올레핀 (C30+ HA)의 완전한 소모를 확인하였다. 임의의 α-올레핀이 남으면, 추가의 200 μL의 촉매를 부가하였고, 반응을 추가로 4시간 동안 계속하였다. 반응의 마지막에 반응기의 내용물을 파이렉스(Pyrex) 트레이 안으로 뜨거운 상태로 부었고 80℃에서 24 내지 48시간 동안 용매 오븐 안에서 톨루엔 냄새가 안날 때까지 건조시켰다. 실시예 1 내지 실시예 11의 알킬 다이메티콘을 형성할 때 사용된 재료 및 양은 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00009
실시예 12 내지 실시예 14
유리 반응기를 표 4에 지시된 실리콘 하이드라이드 반응 생성물, 표 4에 지시된 바와 같은 소정량의 C30+HA 및 톨루엔 245 mL로 아르곤 스위프 하에 채우고 내용물을 70℃가 되게 하였다. 이어서 300 μL의 카르스테트 촉매를 주사기를 통해 부가하였고, 반응을 19시간 동안 진행시키고 내용물을 샘플링하여 1H NMR (300 ㎒, d8-THF)에 의해 분석하고 C30+ HA의 완전한 소모를 확인하였다. 이어서 표 4에 지시된 소정량의 1-옥텐 (미국 매사추세츠주 워드 힐 소재의 알파 에사르(Alfa Aesar)로부터 수득됨) 및 150 μL의 카르스테트 촉매를 반응기에 부가하였고, 반응 온도를 90℃로 올렸다. 약 4.5시간 후, 1H NMR에 의해, 실리콘 하이드라이드 공급원에 기인하는 초기 하이드라이드 작용기의 1% 미만이 남았다는 것이 드러났다. 반응기의 내용물을 파이렉스 트레이 안으로 뜨거운 상태로 부었고 80℃에서 24 내지 48시간 동안 용매 오븐 안에서 톨루엔 냄새가 안날 때까지 건조시켰다.
[표 4]
Figure pct00010
실시예 15 내지 실시예 37
NA217000 펠렛을 고강도 혼합 축 디자인을 갖고 모든 대역이 190℃에서 유지되는 25 mm 이축 압출기에 공급하였다. 표 3에 지시된 알킬 다이메티콘을 가열된 기어 펌프 및 트랜스퍼 라인에 의해 100℃ 내지 120℃에서 액체로서, 또는 NA217000 펠렛과 함께 백(bag) 블렌딩된 혼합물로서, 지시된 중량 퍼센트로 압출기에 공급하였다. 용융물을 4.53 ㎏/시간의 총 처리량으로 다이를 통해 압출하여 0.025 cm 두께의 필름을 제공하였다. 필름에서 알킬 다이메티콘의 조성 및 양을 표 5에 나타낸다. 대조예 C1은 단독으로 압출된 NA217000이었다.
[표 5]
Figure pct00011
이형 층을 그의 주요면 (이형 표면) 상에서 시험하였다.
테이프 A의 2.54 cm (1 인치) 폭 × 20.3 cm (8 인치) 길이의 스트립을 44 mm의 폭을 갖는 2 ㎏ 고무 롤러를 2회 완전히 통과시키면서 시험될 이형 표면 상으로 눌러 내렸다. 이어서 테이프 A/이형 층 복합 시험 샘플을 이형 층의 나머지로부터 잘라 내었고 23℃/50% RH에서 7일 동안 시효경화하게 하였다. 이어서 시험 테이프/이형 필름 복합 샘플을 410M 양면 테이프 (미국 미네소타주 메이플우드 소재의 3M 코포레이션으로부터 수득됨)를 사용하여 3M90 슬립/박리 시험기 (미국 오하이오주 스트롱스빌 소재의 인스트루멘토스, 인크.(Instrumentors, Inc.)로부터 수득됨)의 압반 a에 부착하였다. 이형 필름으로부터 시험 테이프를 박리하기 위해 요구되는 평균 이형력을 5초 박리를 사용하면서 228.6 cm/min (90 in/min)의 박리 속도로 180° 박리각에서 측정하였다. 모든 측정은 2회씩 행하였다. 박리 시험 결과를 표 6에 나타낸다.
테이프 A는 이형 층으로부터 박리된 후, 상기 기술된 바와 같은 2 ㎏ 고무 롤러를 2회 완전히 통과하면서, 슬립/박리 시험기에서 압반에 부착된 유리 플레이트에 즉시 적층하였다. 유리 플레이트를 헵탄, 아이소프로필 알콜, 및 메틸 에틸 케톤으로 사용하기 전에 닦아 내었다. 유리로부터 평균 박리력 (재접착성)을 180° 박리각에서, 228.6 cm/min의 박리 속도 (5초 박리)로 측정하였다. 유리 플레이트를 헵탄, 아이소프로필 알콜, 및 메틸 에틸 케톤으로 닦아 냄으로써 각각의 재접착성 시험 사이에 세정하였다. 재접착성은 롤로부터 직접 취해져서 유리에 부착된 동일한 테이프의 접착력에 대한 퍼센트로서 계산하였다. 재접착성의 결과를 표 6에 나타낸다.
이형력과 재접착성을 50℃에서 7일 동안, 이어서 23℃/50% RH에서 1일 동안 시효경화시킨 후 측정한 것을 제외하고는, 접착력 및 재접착성을 동일한 재료 및 절차를 사용하여 시험하였다. 이형 및 재접착성 시험의 결과를 표 6에 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00012
상기 기술되고 표 6에 나타낸 접착력 및 재접착성 시험을 테이프 B로 반복하였다. 결과를 표 7에 나타낸다.
[표 7]
Figure pct00013
테이프 C의 PVC 백킹의 스트레칭을 방지하기 위해, 테이프 B의 1 인치 폭 스트립이, 선택된 이형 층 상으로 내리기 전 테이프 C 백킹에 적층된 것을 제외하고는, 상기 기술하고 표 6 및 표 7에 나타낸 접착력 및 재접착성 시험을 테이프 C로 반복하였고, 모든 후속적인 시험은 이러한 복합 시험 테이프를 사용하여 수행하였다. 결과는 표 8에 나타낸다.
[표 8]
Figure pct00014
실시예 38 내지 실시예 41
NA217000 87 중량부 및 실시예 7의 알킬 다이메티콘 13 중량부를 갖는 마스터배치 펠렛을, 필름을 형성하는 대신 용융 스트림을 원형 다이를 통해 냉각된 수조로 공급하고 4.53 내지 22.7 ㎏/시간의 처리량으로 스트랜드 펠렛화하여(strand pelletized) 펠렛을 형성하는 것을 제외하고는, 실시예 15 내지 실시예 37에 대해 설명한 기술을 사용하여 형성하였다. 이어서 펠렛을 사용하여 표 9에 나타낸 조성을 갖는 3층 취입 필름 구조물로 이형 층을 제조하였고, 여기서 층 2는 각각의 구조물에서 층 1과 층 3 사이에 배치된다. 모든 층은, 모든 3-층 구조물이 모두 0.0075 cm의 총 두께를 가지도록 0.0025 cm 두께였다. 대조 3층 구조물, C2는 층 1에 NA217000을 사용하였고 어떠한 알킬 다이메티콘 함유 펠렛도 없었다.
[표 9]
Figure pct00015
3층 필름의 각각을, 테이프 E가 층 1에 적층되고 시효경화가 박리 시험 전에 세 가지 조건, 즉 조건 A 내지 조건 C의 세트 중 하나를 사용하여 수행된 것을 제외하고는, 실시예 15 내지 실시예 37에 설명된 일반적 절차에 따라 이형에 대해 시험하였다. 조건 A는 복합 샘플을 1주일 동안 22℃/ 50% 상대 습도에 도입하고, 조건 B는 복합 샘플을 1주일 동안 49℃에 도입하고, 조건 C는 층 1에 대한 테이프 E의 적층 전에 49℃에서 1주일 동안 층 1을 시효경화시킨 후, 추가의 시효경화없이 이형력 시험을 하였다. 30.5 cm/min 및 229 cm/min의 박리 속도로 이형력을 측정하였다. 결과는 표 10에 나타낸다.
[표 10]
Figure pct00016
실시예 42 내지 실시예 44
마스터배치 펠렛은, 실시예 14의 알킬 다이메티콘의 15 중량부가 13 중량부 대신 제형에 부가되고, NA217000 85 중량부가 87 중량부 대신 제형에 부가된 것을 제외하고는, 실시예 38 내지 실시예 41에 기술된 기술을 사용하여 형성되었다. 이어서 3층 필름을 상기 마스터배치 펠렛을 사용하여 형성하였고, 상기 필름을 사용하여 테이프 롤을 형성하였다. 3.0 mil 두께 3-층 취입 필름 세 묶음을, 각 층에 대해 표 11에 지시된 바와 같은 재료를 사용하면서 연속 취입 필름 압출 장치를 사용하여 제조하였고, 여기서 층 1에 알킬 다이메티콘의 최종 양을 0.75 중량%, 1.0 중량% 및 1.5 중량%까지 조정하였다. 상기 필름을 코로나 처리하였고, 이어서 스크림을 층 3에 바싹 붙여 놓고, 표준 천연 고무 덕 테이프 접착제 제형을 각각의 필름 백킹의 스크림 및 층 3 상으로 12.5 mg/㎠ (30 그레인/24in2)의 코팅 중량으로 고온 용융코팅하였다. 접착제 코팅된 테이프의 세 묶음을, 실험용 알킬 다이메티콘 이형 층을 사용하여 제조하였고, 하나의 대조예 C3는 4% 에틸렌 비스-스테아라미드 이형 첨가제를 갖는 대조 덕 테이프 필름 백킹 상으로 접착제를 코팅함으로써 제조하였다. 재료 및 처리 상세사항은 표 11에 나타낸다.
[표 11]
Figure pct00017
형성된 테이프 롤의 풀림 힘 측정은 감압 테이프 협회 시험 표준 PSTC-8(Pressure Sensitive Tape Council Test Standard PSTC-8)에 따라 기록하였으며, 여기서 평균 피크 풀림 힘이 기록된다 (20개의 최고 풀림 힘 데이터 점수의 평균). 테이프 롤 C3 및 실시예 42 내지 실시예 44에 대한 풀림 힘 측정을 표 12에 나타낸다.
[표 12]
Figure pct00018
실시예 45 내지 실시예 70
표 13에 지시된 알킬 다이메티콘을 190℃에서 유지되는 25 mm 이축 압출기를 사용하여 지시된 적재량만큼 NA217000 LDPE 안으로 콤파운딩하였다. 알킬 다이메티콘을 가열된 기어 펌프 및 트랜스퍼 라인에 의해 120℃에서 액체로서 압출기로 전달하였다. 용융물을 냉각된 수조 안으로 스트랜딩 다이를 통해 압출하였고 13.6 ㎏/시간의 속도로 펠렛화하였다.
[표 13]
Figure pct00019
NA217000 LDPE의 제1 층 및 표 13의 마스터배치 중 하나를 포함하는 제2 층을 갖는 2층 공압출된 필름을 생성하였다. 27 mm 이축 압출기를 사용하여 NA217000를 4.5 ㎏/hr으로 20 cm 폭 단일 층 필름 다이 상에 2층 피드블록에 전달하였다. 압출기의 대역에서 온도는 75 RPM의 축 회전 속도로 제1 대역에서 150℃으로부터 최종 대역에서 302℃까지 증가하였고, 304℃의 용융 온도를 생성하였다. 타겟이 되는 알킬 다이메티콘 농도에 도달하기 위해, 25 mm 이축 압출기를 사용하여 추가의 LDPE 펠렛과 선택적으로 혼합된, 표 13의 마스터배치 펠렛을 4.5 ㎏/hr으로 2층 피드블록에 전달하였다. 25 mm 압출기에서 온도는 150 RPM의 축 회전 속도로 제1 대역에서 226℃으로부터 최종 대역에서 260℃까지 증가하였고, 274℃의 용융 온도를 생성하였다. 피드블록 및 다이를 302℃에서 유지하였다. 2층 압출물을 압출하였고 27℃로 설정된 연성 금속 주조 휠에 대해 압출하고 담금질하였으며, LDPE-단독 층이 상기 주조 휠에 바싹 붙어 있다. 상기 주조 휠 회전 속도를 조정하여 254 μm 또는 102 μm (10 mil 또는 4 mil)의 총 필름 두께를 수득하였다. 2층 필름의 이형 층 부분의 조성을 표 14에 나타낸다.
[표 14]
Figure pct00020
25.4 μm (1 mil)의 건조된 코팅 두께로 설정된 갭을 갖는 나이프 코터(knife coater)를 사용하여 실시예 57 내지 실시예 60의 이형 필름 상으로 접착제 D를 코팅하였다. 습윤 코팅물을, 상기 코팅된 층 또는 라이너를 10분 동안 70℃에서 컨벡션 오븐 안에 둠으로써 건조시켰다. 이어서 건조된 코팅물을 23℃/50% RH에서 1일 동안 저장하였고, 이어서 2 mil 호스타판(HOSTAPHAN)® 3SAB 밑칠된 PET 필름 (미국 사우쓰 캐롤라이나 그리어 소재의 미쓰비시 폴리에스테르 필름 인크.(Mitsubishi Polyester Film Inc.)로부터 입수됨)을 접착제 표면에 적층하여 복합 샘플을 제공하였다. 이어서, 2.54 cm × 20.3 cm 시험 스트립을 상기 복합 샘플로부터 잘라내고 시험 스트립을 시험 전에 23℃/50% RH에서 1주일 동안 시효경화시키거나, 또는 50℃에서 1주일, 이어서 23℃/50% RH에서 1일 동안 시효경화시켰다. 이형력 및 접착력 시험은, 접착력이 대조 접착력에 대한 퍼센트로서 보고되지 않은 것을 제외하고는, 실시예 15 내지 실시예 37에 대한 상기 절차에 따라 수행하였다. 결과를 대조 라이너로 수득된 것과 비교하였다. 결과는 표 15에 나타낸다.
[표 15]
Figure pct00021
실시예 61 내지 실시예 70의 2-층 이형 필름을 상기 실시예 15 내지 실시예 37에 대해 기술한 동일한 방식으로 시험 테이프인 테이프 A 및 테이프 C와의 이형 및 재접착성에 대해 시험하였고, 여기서 시효경화는 23℃/50% RH에서 1주일 동안 또는 50℃에서 1주일, 이어서 23℃/50% RH에서 1일 리컨디셔닝(reconditioning)이었다. 결과는 표 16에 나타낸다.
[표 16]
Figure pct00022
실시예 71
실시예 14의 알킬 다이메티콘을 190℃에서 유지되는 25 mm 이축 압출기를 사용하여 15 중량%의 적재량만큼 NA217000 LDPE 안으로 콤파운딩하였다. 알킬 다이메티콘을 가열된 기어 펌프 및 트랜스퍼 라인에 의해 120℃에서 액체로서 압출기로 전달하였다. 용융물을 냉각된 수조 안으로 스트랜딩 다이를 통해 압출하였고 13.6 ㎏/시간의 속도로 펠렛화하였다.
62 파운드 표백한 크라프트 페이퍼를 한 쪽 측면 상에 저밀도 및 고밀도 폴리에틸렌 수지의 블렌드로 25 μm의 두께로 압출 코팅하였고, 68.6 cm 폭으로 길게 잘랐다. 이어서 코팅된 페이퍼를 다음 공정을 사용하여 노출된 페이퍼 면 상에 공압출 코팅하였다. 페이퍼의 미피복된 면을 불꽃 처리 공정에 노출하였다. 이어서 불꽃 처리된 페이퍼 표면을 한 층에 NA217000 LDPE 폴리에틸렌 및 다른 층에서 NA217000 LDPE 폴리에틸렌과 알킬 다이메티콘 마스터배치의 블렌드를 갖는 2층 용융물로, 2층 피드블록이 구비된 압출 다이를 통해, 공압출 코팅하여, LDPE-단독 층이 불꽃-처리된 페이퍼 표면과 접촉되도록 하였다.
2층 구조물의 층 1은 NA217000 LDPE이었고, 단축 압출기를 사용하여 64 Kg/시간의 속도로 316℃의 온도에서 피드블록을 통해 다이에 공급되었다. 2층 구조물의 층 2는 NA217000 LDPE 펠렛을, 1.54 마스터배치 펠렛 대 10 LDPE 펠렛의 비로, 15 중량% 알킬 다이메티콘 마스터배치 펠렛과 혼합하고, 상기 펠렛 블렌드를 단일 공급 호퍼를 통해 공급함으로써 형성하였다. 상기 블렌드는 층 2에서 2 중량%의 알킬 다이메티콘 이형 첨가제를 생성하였다. 이러한 비는 단축 압출기를 사용하여 64 ㎏/hr의 속도로 대략 287℃의 온도에서 피드블록을 통해 다이에 공급되었다.
복합 압출물은 드롭 다이(drop die) 개구부를 빠져나와 대략 20 cm만큼 닙(nip)까지 이동하였고, 여기서 상기 복합, 공압출된 용융 폴리에틸렌 층은 불꽃 처리된 페이퍼와 접촉하여 2롤 닙을 통해 고형화되었다. 층 1은 페이퍼 섬유와 접촉하였고 불꽃 처리된 페이퍼에 대해 결합을 형성하였다. 층 2는 층의 고형화를 가속화하기 위해 사용된 연성 냉각된 크롬 롤과 접촉하였다. 라인 속도는 122 미터/min이었고, 25 마이크로미터의 공압출된 2-층 두께를 생성하였다. 이어서 생성된 고형화된 복합 구조체를 63.5 cm의 폭으로 일렬로 잘라서 추가의 가공을 위해 롤 형태로 감았다.
테이프 C의 이형력 및 % 재접착성을 실시예 15 내지 실시예 37에 대해 상기 기술한 바와 같이 시험하였다. 2-층 구조물의 층 2에 적층된 테이프 C의 복합체를 23℃/50% RH에서 7일 동안 시효경화시킨 후, 이형력은 90% 재접착성으로 16 g/cm이었다. 2-층 구조물의 층 2에 적층된 테이프 C의 복합체를 50℃에서 7일 동안, 이어서 23℃/50% RH에서 1일 동안 시효경화시킨 후, 이형력은 97% 재접착성으로 13 g/cm이었다.
실시예 72
상기 기술된 실시예 71의 구조물의 샘플을 미국 특허 제6,197,397호의 실시예 9 내지 실시예 33에 기술된 것과 유사한 엠보싱 및 코팅 작업을 통해 가공하였다. 실시예 71의 층 2 는 작은 홈으로 마이크로-엠보싱되었고, 상기 홈은 미국 특허 제5,362,516호에 기술된 절차에 따라 미세 유리 비드로 충전되었다. 이어서 비드-코팅된 구조물을, 85 듀로미터 실리콘 고무 롤과 오목한 금속 롤 사이에 이형 라이너를 통과시킴으로써 층 2 면 상에 추가로 엠보싱하였다. 오목한 패턴은 더 큰 랜드 영역(land area)을 제외하고는 미국 특허 제6,872,268호에 실시예 4 내지 실시예 10에 사용된 것과 유사하였다.
접착제 D는 실시예 71 구조물의 층 2 면 상에 코팅되었고, 오븐 안에서 가열하여 용매를 제거하였다. 건조된 접착제 층의 두께는 약 30 마이크로미터이었다. 이어서 51 마이크로미터 두께 PVC 필름을 접착제에 적층하여 복합 구조물을 형성하였다.
이어서 상기 복합 구조물을 다음과 같이 이형 특성에 대해 시험하였다. 접착제/PVC 층으로부터 라이너를 제거하기 위해 필요한 힘은 180°의 박리각 및 762 cm/min의 박리 속도로 IMASS ZPE-1100W 박리 시험기 (미국 매사추세츠주 어코드 소재의 이마스 인크.(IMASS, Inc.)로부터 입수됨)를 사용하여 측정하였다. 상기 시험은 복합 구조물이 생성된 지 약 2개월 후에 수행되었다. 제1 시험은 실험실에 2개월 기간 동안 저장된 복합 구조물 상에서 수행되었고, 박리력은 14 g/cm로서 측정되었다. 이어서 복합 구조물의 샘플을 추가로 50℃에서 7일 동안, 이어서 23℃/50% RH에서 1일 동안 시효경화시켰고 기술한 바와 같이 박리 시험하였다. 측정된 박리력은 17 g/cm이었다.
실시예 73 내지 실시예 75
페이퍼의 압출 코팅을 15 cm 폭 다이 및 닙 스테이션(nip station)이 구비된 단축 압출기를 사용하여 수행하였다. 62.5 lb 크라프트 페이퍼의 롤은, 20 cm 에너콘 베어 롤 코로나 처리기(Enercon bare roll corona treater) (미국 위스컨신주 메노모니 폴즈 소재의 에너콘 인더스트리즈 코포레이션(Enercon Industries Corporation)으로부터 입수됨)를 0.35 킬로와트의 전력 세팅으로 사용하여 코로나 처리하였고 그 자체 상에 감았다. 수지 펠렛을 213℃의 출구 용융 온도로 미국 뉴저지주 사우쓰 헥켄색 소재의 C.W. 브라벤더 인스트루먼츠 인크.(C.W. Brabender Instruments Inc.)로부터 입수된 1.9 cm 단축 압출기 안으로 공급하였다. 표 17에 나타낸 다양한 폴리에틸렌 공중합체/LDPE 블렌드를 0.05 mm 두께 필름의 코로나 처리된 페이퍼 상으로의 압출 코팅을 통해 크라프트 페이퍼 상으로 압출 코팅하였고, 강 냉각 롤과 고무 백업 롤(backup roll) 사이를 3 미터/min의 속도로 작동하였다. 프리마코르(Primacor) 3440, 엠플리파이(Amplify) GR 202, 및 엠플리파이 GR 209를 미국 미시간주 미들랜드 소재의 더 다우 케미컬 컴퍼니(the Dow Chemical Company)로부터 입수하였다.
페이퍼에 대한 중합체 층의 접착력을, 1일 뒤에 페이퍼를 찢고 중합체 코팅을 벗겨내 봄으로써 평가하였다. 중합체 층이 벗겨질 수 없거나, 또는 그것이 제거되는 페이퍼 섬유를 상당량 잡아당기는 경우 (응집 불량), "양호한"의 등급으로 평가된다. 열등한 결과는 손으로 페이퍼로부터 쉽게 벗겨지는 중합체 층이다 (접착 불량). 표 17은 작용성 올레핀과 페이퍼 상으로 압출 코팅된 LDPE의 다양한 블렌드에 대해 평가된 등급을 나타낸다.
[표 17]
Figure pct00023
실시예 76
LDPE와 작용성 폴리올레핀의 블렌드인 제1 코팅 층, 및 LDPE와 본 발명의 알킬 다이메티콘의 블렌드인 제2 층을 포함하는 공압출 코팅된 페이퍼 이형 라이너는 250℃ 미만의 온도에서, 예컨대 200℃ 내지 250℃의 온도에서 우수한 계면 접착성의 결과로 공압출 코팅된다.
실시예 14의 알킬 다이메티콘을 실시예 71의 절차에 따라 15 중량 알킬 다이메티콘의 적재량만큼 NA217000 LDPE를 갖는 펠렛화된 마스터배치로 콤파운딩한다.
62 파운드 표백한 크라프트 페이퍼를 한 쪽 측면 상에 저밀도 및 고밀도 폴리에틸렌 수지의 블렌드로 25 μm의 두께로 압출 코팅하고, 68.6 cm 폭으로 길게 자른다. 이어서 코팅된 페이퍼를 다음 공정을 사용하여 노출된 페이퍼 면 상에 공압출 코팅한다. 페이퍼의 미코팅된 면을 실시예 73 내지 실시예 75에 대해 수행된 코로나 처리에 노출한다. 이어서 코로나 처리된 페이퍼 표면을 한 층에서 25/75 중량/중량 앰플리파이 GR 202/NA217000 LDPE를 갖고 다른 층에서 NA217000 LDPE 폴리에틸렌과 알킬 다이메티콘 마스터배치의 블렌드를 갖는 2층 용융물로, 2층 피드블록이 구비된 압출 다이를 통해, 공압출 코팅하여, 앰플리파이 GR 202/NA217000 LDPE 층이 코로나 처리된 페이퍼 표면과 접촉되도록 한다.
2층 구조물의 층 1은, 앰플리파이 GR 202와 NA217000 LDPE 펠렛을 혼합하고, 상기 혼합물을 실시예 73 내지 실시예 75의 공정을 사용하면서 단축 압출기에 공급함으로써 형성한다. 2층 구조물의 층 2는 NA217000 LDPE 펠렛을 15 중량% 알킬 다이메티콘 마스터배치 펠렛과, 1.54 마스터배치 펠렛 대 10 LDPE 펠렛의 비로 혼합하고, 상기 펠렛 블렌드를 단축 압출기의 단일 공급 호퍼를 통해 공급함으로써 형성된다.
복합 압출물은 드롭 다이 개구부를 빠져나와 닙까지 이동하고, 여기서 상기 복합, 공압출된 용융 폴리에틸렌 층은 코로나 처리된 페이퍼와 215℃의 온도에서 접촉하고, 이어서 상기 복합 구조물은 2롤 닙을 통해 고형화된다. 층 1은 페이퍼 섬유와 접촉하고 코로나 처리된 페이퍼에 대해 결합을 형성한다. 층 2는 층의 고형화를 가속화하기 위해 사용된 연성 냉각된 크롬 롤과 접촉한다. 상기 공압출된 2-층 두께는 25 마이크로미터이다.
서로에 대한 그리고 페이퍼에 대한 공압출된 층의 접착력을, 1일 뒤에 페이퍼를 찢고 중합체 코팅을 벗겨내 봄으로써 평가한다. 실시예 73 내지 실시예 75의 등급 시스템을 사용하면, 페이퍼와 공압출된 층 사이의 접착력은 양호하고, 어떠한 층간 접착력 불량도 층 1과 층 2 사이에서 관찰되지 않는다.
본 발명은 개시되거나 인용된 부재 중 임의의 것을 적당히 포함하거나, 그것으로 이루어지거나, 본질적으로 그것으로 이루어질 수 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "본질적으로 ~로 이루어진"은 주어진 조성물, 생성물, 방법 또는 장치의 원하는 특징, 특성, 또는 용도에 상당한 영향을 미치지 않는 추가의 장비 또는 재료의 존재를 배제하지 않는다.
본원에 예시적으로 개시된 본 발명은 본원에 구체적으로 개시되지 않은 어떠한 요소도 없이 적당히 실행될 수 있다. 전술한 다양한 실시 형태는 단지 예시적으로 제공된 것으로서, 첨부하는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본원에 예시되고 기술된 예시적인 실시 형태 및 응용을 따르지 않고서 그리고 다음의 청구범위의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (31)

  1. 폴리올레핀 및 약 0.5 중량% 내지 10 중량%의 알킬 다이메티콘을 포함하고, 상기 알킬 다이메티콘은
    Figure pct00024

    [여기서, (a + b + c)의 합계는 약 100 내지 1000이고, a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 99:1 내지 90:10이고, R1은 20 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 기이고, R2는 2 내지 16개의 탄소를 갖는 선형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 또는 알크아릴 기이다]을 포함하는 구조를 갖는 이형 층.
  2. 제1항에 있어서, 약 1 중량% 내지 4 중량%의 알킬 다이메티콘을 포함하는 이형 층.
  3. 제1항에 있어서, 알킬 다이메티콘이 그의 2개 이상의 종의 블렌드이고, 여기서 상기 종은 (a + b + c)의 합계, a 대 (b + c)의 합계의 비, 반복 단위 b 또는 c의 구조, 또는 2개 이상의 이러한 파라미터 면에서 상이한 이형 층.
  4. 제1항에 있어서, (a + b + c)의 합계가 약 200 내지 500인 이형 층.
  5. 제1항에 있어서, a 대 (b + c)의 합계의 비가 약 98:2 내지 93:7인 이형 층.
  6. 제1항에 있어서, a 대 (b + c)의 합계의 비가 약 98:2 내지 94:6인 이형 층.
  7. 제1항에 있어서, R1이 22 내지 46개의 탄소 원자를 갖는 선형 알킬 사슬인 이형 층.
  8. 제1항에 있어서, R2가 8개의 탄소 원자를 갖는 선형 알킬 사슬인 이형 층.
  9. 제1항에 있어서, (a + b + c)의 합계가 약 300 내지 400이고, a 대 (b + c)의 합계의 비가 약 98:2 내지 94:6인 이형 층.
  10. 제1항에 있어서, c가 0인 이형 층.
  11. 제1항에 있어서, 폴리올레핀이 폴리에틸렌 또는 그의 공중합체인 이형 층.
  12. 제1항에 있어서, 알킬 다이메티콘이 올레핀 불순물의 실질적 부재를 특징으로 하는 이형 층.
  13. 제1항에 있어서, 기재 상에 배치된 이형 층.
  14. 제1항의 이형 층을 포함하는 다층 구조물.
  15. 제14항에 있어서, 이형 층에 인접한 층이 상기 이형 층에 존재하는 폴리올레핀을 포함하는 다층 구조물.
  16. 제14항에 있어서, 감압 접착제를 포함하는 다층 구조물.
  17. 제16항에 있어서, 그 자체 상에 감기는 테이프 구조물인 다층 구조물.
  18. 제14항에 있어서, 다층 구조물이 기재를 포함하고, 여기서 이형 층이 상기 기재를 접촉하지 않는 다층 구조물.
  19. 제18항에 있어서, 기재가 페이퍼인 다층 구조물.
  20. 제14항에 있어서, 엠보싱된 다층 구조물.
  21. 제20항에 있어서, 이형 층이 엠보싱된 층인 다층 구조물.
  22. 제21항에 있어서, 이형 층 상에 배치된 비드 조성물을 추가로 포함하는 다층 구조물.
  23. 제19항에 있어서, 페이퍼 기재를 접촉하는 층이 폴리올레핀과 폴리올레핀 공중합체의 블렌드이고, 상기 폴리올레핀 공중합체는 아크릴산 또는 말레산 무수물의 잔기를 포함하는 다층 구조물.
  24. 테이프 백킹(backing), 상기 테이프 백킹 상에 배치된 감압 접착제, 및 상기 접착제와 접촉하는 제13항의 이형 층을 포함하는 테이프 구조물.
  25. 테이프 백킹, 상기 테이프 백킹 상에 배치된 감압 접착제, 및 상기 접착제와 접촉하는 제18항의 다층 구조물의 이형 층을 포함하는 테이프 구조물.
  26. a. 폴리올레핀을 약 0.5 중량% 내지 10 중량%의 알킬 다이메티콘과 결합하여 블렌드를 형성하는 단계 - 상기 알킬 다이메티콘이
    Figure pct00025

    [여기서, (a + b + c)의 합계는 약 100 내지 1000이고, a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 99:1 내지 90:10이고, R1은 20 내지 50개의 탄소를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 기이고, R2는 8개의 탄소를 갖는 선형 알킬 기이다]을 포함하는 구조를 가짐 -; 및
    b. 상기 블렌드를 용융가공하여 이형 층을 형성하는 단계를 포함하되, 후-처리의 부재를 특징으로 하는
    방법에 의해 제조된 이형 층.
  27. 제26항에 있어서, 용융가공이 압출 또는 공압출을 포함하는 이형 층.
  28. 제27항에 있어서, 용융가공이 주조, 코팅 또는 용융 취입을 포함하는 이형 층.
  29. 제28항에 있어서, 용융가공이 엠보싱을 추가로 포함하는 이형 층.
  30. 제29항에 있어서, 코팅이 기재 상에 코팅된 이형 층.
  31. 이형 층의 제조 방법으로서,
    a. 폴리올레핀을 약 0.5 중량% 내지 10 중량%의 알킬 다이메티콘과 결합하여 블렌드를 형성하는 단계 - 상기 알킬 다이메티콘이
    Figure pct00026

    [여기서, (a + b + c)의 합계는 약 100 내지 1000이고, a 대 (b + c)의 합계의 비는 약 99:1 내지 90:10이고, R1은 20 내지 50개의 탄소를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 기이고, R2는 8개의 탄소를 갖는 선형 알킬 기이다]을 포함하는 구조를 가짐 -; 및
    b. 상기 블렌드를 용융가공하여 이형 층을 형성하는 단계를 포함하되, 후-처리의 부재를 특징으로 하는 방법.
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