KR920004801B1 - 다층 플랙시블 시이트 구조물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

다층 플랙시블 시이트 구조물 및 이의 제조방법
제 1 도는 본 발명의 바람직한 실시태양에 따른 다층 시이트 구조물의 단면도이고,
제 2 도는 본 발명의 다른 실시태양에 따른 다층 시이트 구조물의 단면도이고,
제 3 도는 본 발명의 또다른 실시태양에 따른 다층 시이트 구조물의 단면도이고,
제 4 도는 시이트 구조물이, 시이트 구조물의 적어도 몇개의 층이 종 방향(machine direction)으로 연신된 튜브 형태로 형상화되는 방법을 설명하는 튜브 형성 조립체의 사시도이고,
제 5 도는 다충 시이트 구조물의 적어도 몇개일 층이 튜브 형성 공정중에 횡 방향(cross machine direction)으로 연신된 것 외에는 제 4 도와 유사한 도면이고,
제 6 도는 종 방향으로 연신된 다층 시이트 구조물로 만든 튜브의 부분 절단면도이고,
제 7 도는 횡방향으로 연신된 것 외에는 제 6 도와 유사한 도면이고,
제 8 도는 본 발명의 가장 바람직한 실시태양에 따른 다층 시이트 구조물의 다른 단면도이다.
본 발명은 다층 플랙시블(flexible)시이트 구조물 및 이 구조물로 만든 콘테이너(container)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 페이스트형 제품을 충전하거나 분배하는데 통상적으로 사용되는 형태의 플랙시블 튜브를 만드는데 사용되는 연신 기저(oriented substructure)를 포함한 페이퍼-비함유(paperless)다층 플랙시블 시이트 구조물에 관한 것이다. 그 외에도 본 발명은 단일축방향으로 연신된 기저를 포함한 다충 시이트 구조물 및 이 구조물로 만든 콘테이너 및 튜브에 관한 것이다.
금속 박막은 페이스트형 제품을 포함하여 여러가지 제품을 충전하거나 분배하기 위한 콘테이너 및 튜브를 만드는데 오랫동안 사용되어 왔다. 이러한 콘테이너 및 튜브는 통상 단일 박막층으로 만들어 왔다. 그러나 금속 박막으로 만든 콘테이너 및 튜브는 플라스틱으로 만든 콘테이너에 비해서 많은 단점을 가지고 있다. 금속 튜브는 약간의 굽힘에도 움푹 들어가고 아주 쉽게 변형되는 경향이 있으며 또한 가격도 비싸다.
더욱 최근에, 튜브 시장에서는 다수개의 중합체층을 갖는 플랙시블 시이트 구조물 재료가 상당한 비중을 차지하고 있다. 이 튜브는 내부 열접착층(inner heat sealable layer), 외부 열접착층, 및 이들 사이에 삽입된 장벽층으로 구성되어 있는 것이 전형적이다. 튜브에 다른 특성을 제공하기 위해서는 종래의 구조물내에 층을 더 첨가하여도 좋다.
또한 특수한 성능을 제공하기 위해서는 이들 시이트 재료내에 페이퍼나 얇은 금속 박막과 같은 비중합체 성분층을 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 품질이 우수한 장벽층으로서 얇은 알루미늄 박막층을 제공하는 것이 알려져 있다. 박막(foil)을 사용할 경우, 박막을 그의 인접층에 접착시키기 위해서는 접착성이 높은 중합체를 사용하여 수행하는 것이 통상적이다. 이러한 구조물은 상거래 시장에서 어느정도 성공을 거두었으나, 상당한 단점이 있으므로 그의 용도가 제한되어 있다.
어떤 제품은 튜브 내부층, 특허 알루미늄 박막층을 침해하는 그의 화학적 활성 때문에 유지하는데 특히 힘들다. 이러한 문제점은 박막을 보호하기 위하여 튜브 내부층으로서 내약품성 중합체를 사용함으로써 해결하여 왔다. 본 출원인과 공동 양도인의 계류중인 미합중국 특허원 제306,675호에는 튜브의 내부 접착층으로서 선상 저밀도 폴리에틸렌 공중합체를 사용함으로써 상기한 문제점을 해결할 수 있다고 기술되어 있다.
또한 페이퍼층을 제공함으로써 특히 프린트(print)하는데 중요시되는 치수 안정성(dimentional stability)을 제공하며 또한 심미적으로 유쾌하고 위생적으로 청결하게 보이는 백색바탕을 제공한다는 것도 알려져 있다. 또한 페이퍼층의 도입은 튜브의 절목(折目, deadfold)안정성을 증진시켜 준다.
튜브 마모는 통상적으로 운반 도중 거친 취급에 기인하며, 그 결과 튜브측벽부가 분열되어 충전물이 튜브밖으로 새어나온다. 본 발명자는 적층판중에서 페임퍼 층이 그 구조물의 가장 약한 부분이고, 또한 일단 페이퍼가 마모되기 시작하면 튜브 전체가 약화되어 분열된다는 사실을 알아냈다.
튜브가 거친 취급에 견딜 수 있는 능력은 "튜브 낙하시험(tube drop test)"으로서 휴술되는 낙하시험에 견딜 수 있는 능력과 연관된 것인데, 이 시험에서는 제품이 충전된 튜브가 마모될때까지 반복적으로 낙하시킨다. 상업적으로 운반되는 모든 튜브는 튜브속의 충전물에 상관없이 함부로 취급되기 쉽고 또한 튜브 낙하시험에서 예시한 바와 같이 취급 도중에 응력을 받기 쉽다. 튜브 낙하시험에서 완전히 합격할 수 있는 실용적인 구조가 문제점으로 남아있다. 이러한 문제점은 본 출원인과의 공동 양도인의, 계류중인 미합중국 특허원 제306,675호에 기술되어 있는 바와 같이 시이트 구조물 내부에 양축 방향으로 연신된 폴리프로필렌 보강층을 사용함으로써 해결하여 왔다. 그러나, 상기 계류중인 출원에 기술되어 있는 구조물은 페이퍼를 포함하며 또한 상당한 강도 개선이 달성되었다 할지라도, 페이퍼-함유 구조물의 치수 안정성 및 경제성을 부여하고 또한 강도 및 기타 특성이 개선된 다른 구조물을 제공하는 것이 바람직하다.
콘테이너 속에서 제품의 화학적 침해를 방지하는데 있어서의 개선책은 또다른 공동 양도인의 계류중인 미합중국 특허원 제340,468호에 기술되어 있는데. 이 특허에서는 박막의 접착면에서 에틸렌아크릴산 공중합체와 박막 사이에 폴리아크릴산 크롬착화합물 프라이머(primer)를 사용하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 페이퍼층이 없어도 치수가 안정한 다층 구조물을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은 분배 콘테이너중에 충전된 형태의 제품의 화학적 침해에 대한 내성이 있는 튜브를 만들기 위한 페이퍼-비함유 다층 적층판을 제공하는데 있다.
그 외에 본 발명의 목적은 적합한 절목안정성 및 구김 안정성을 갖는 콘테이너 및 튜브를 제공하는데 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하면 더욱 분명하게 인식할 수 있을 것이다
본 발명의 전술한 목적 및 이점은 여러가지 제품을 충전시키기 위한 콘테이너 및 튜브중에 형성될 수 있는 연신된 기저를 포함한 독특한 다층 적층 시이트 구조물을 제공함으로써 달성된다. 이 다층 적층판 구조물의 특성 때문에, 수득된 콘테이너는 충전된 성분에 대한 내약품성이 있고, 적합한 절목구김 안정성을 나타내며 또한 분열에 의해 마모되지 않고 운반 도중의 거친 취급에도 견딜 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서 시이트 구조물은 2개의 외부 표면중 제1표면상에 제1열접착층, 에틸렌 아크릴산 공중합체의 제1접착층 및 금속 박막층의 순서로 구성되어 있다. 에틸렌 아크릴산 공중합체의 제2접착층은 박막을 폴리에틸렌 또는 에틸렌 공중합체의 제1층에 접착시킨다. 제1폴리에틸렌층의 반대 표면상에는 폴리에틸렌 또는 에틸렌 공중합체의 제2층이 있다. 제2폴리에틸렌층은 제1프라이머를 통하여 연신비가 약 2/1 내지 약 6 /1인 단일 축방향 연신 폴리프로필렌층에 접착되어 있다. 제3접착층은 시이트 재료의 제2외부 표면상의 제2열접착층에 폴리프로필렌 층을 접착한다. 바람직하게, 폴리프로필렌층은 시이트 구조물의 약 1 내지 약 1.5 mil의 제2외부 표면을 구성한다
본 발명의 바람직한 구조물에 있어서, 제2열접착층, 제3접착층 및 폴리프로필렌 층은 3층 필름 기저로 동시 압출한 다음 약 2/1 내지 약 6/1범위의 연신비로 단일축 방향으로 연신함으로써 제조된다.
본 발명의 시이트 재료를 튜브형 콘테이너 형태로 만들기 위해서는 제1 및 제2열접착층이 상호 열접착하는데 적합하여야 한다.
또한 본 발명은 튜브의 외부 표면을 향하여 배열된 단일 축방향 연신층을 갖는 전술된 다층 시이트 구조물로 만든 플랙시블 분배 튜브를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 다층 시이트 재료 구조물의 제조방법에 관한 것으로서, 먼저 3층 필름을 동시 압출하고 약 2/1 내지 약 6/1의 연신비로 이 필름을 단일축 방향으로 연신시킴으로써 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체 및 폴리프로필렌으로 구성된 3개의 연속층을 갖는 연신 필름 기저를 형성시킨다. 상기 연신 필름을 외부의 폴리프로필렌 표면상에 코로나(Corona)처리한 다음, 처리된 필름을 폴리에틸렌이민으로 프라이머(primer)도포한다. 다음에 미리 형성시킨 저밀도 폴리에틸렌 필름을, 압출 적층물로서 저밀도 폴리에틸렌을 사용하여 처리되고 프라이머 도포된 폴리프로필렌층에 압출적층화시킨다.
이어서 저밀도 폴리에틸렌층을, 압출적층물로서 에틸렌-아크릴산 공중합체를 사용하여 알루미늄 박막층에 압출 적층화시킨다
경우에 따라서는 노출된 박막 표면을 폴리아크릴산계 프라이머를 사용하여 도포할 수도 있다.
마지막으로 박막을 에틴렌아크릴산 공중합체와 폴리에틸렌 또는 선상 저밀도 폴리에틴렌과의 동시 압출물로 동시압출, 도포하는데, 여기서 에틸렌아크릴산 공중합체는 박막상에 도포된다.
이하는 도면을 참조하여 본 발명에 더욱 상세하게 설명한다.
제 1 도에 있어서 숫자(10)은 다층 시이트 구조물을 나타낸다. 층(12) 및 (20)은 저밀도 폴리에틸렐(LDPE)이다. 층(22)는 착색된 저밀도 폴리에틸렌이다. 층(14)는 에틸렌-메틸아크릴레이트(EMA)공중합체이다. 층(16)은 폴리프로필렌(PP)이다. 층(18)은 폴리에틸렌이민(PEI)프라이머이다. 층(24) 및 (30)은 에틸렌-아크릴산(EAA)공중합체이다. 층(26)은 알루미늄 박막이다. 층(28)은 폴리아크릴산 크롬 착화합물 프리이머이다. 층(32)는 선상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)이다. 따라서 제 1 도에 도시한 다층 시이트 구조물은 페이퍼를 함유하지 않는다.
본 발명의 이점을 달성하기 위해서는 폴리프로필렌층(16)이 약 2/1 내지 약 6/1의 연신비로 단일축방향으로 연신되어야 한다. 그 외에도 단일축방향 연신 폴리프로필렌층이 튜브의 외측을 형성할 0.2 내지 약 4mil, 바람직하게는 약 1 내지 약 1.5mil범위 시이트 구조물 표면일 경우에 예기치 않은 이점이 얻어진다는 사실이 밝혀졌다.
본 발명의 다층 시이트 구조물로 만든 콘테이너에 유용하고 고도로 바람직한 특성을 부여하기 위해서는, 폴리프로필렌층이 단일축방향으로 연신되어야 하고 또 이 층이 콘네이너의 외부 표면으로부터 일정한 간격으로 배열되어야 하는 것이 중요하다. 따라서 폴리프로필렌층(16)을 목적한 연신비로 단일축방향으로 연신한 다음 압출 적층물로서 EMA 접착층을 사용하여 LDPE층(12)에, 예를 들어 압출적층법으로 적층화시킴으로써 층(12), (14) 및 (16)으로 만든 필름 기저를 형성한다. 또한 더욱 편리하게는 층(12), (14) 및 (16)을 동시 압출하여 이들 3층의 필름 기저를 형성시킨 다음 이 필름을 단일축방향으로 연신함으로써 목적한 연신비를 갖는 폴리프로필렌층을 얻는다.
필름 기저의 형성 방법과는 무관하게 필름 기저 형성후에는, 폴리프로필렌층을 코로나 처리한 다음, 층(20), (22), (24), (26), (28) 및 (32)로 만든 기저의LBPE층(20)에 압출 적층화시키기 전에 PEI프라이머층(18)으로 도포한다. 또한 후자의 기저는 각각 전술한 바와 같이 압출 적층물로서 PEI층(18)을 사용하여 층(12), (14) 및 (16)의 필름 기저에 압출적층화시킨 필름인 것으로 밝혀졌다.
단일축방향 연신 폴리프로필렌층의 도입에 따른 이점은 이 층이 종방향(MD)또는 횡방향(CMD)으로 연신될 경우, 즉 MD에 대해 90도에서 얻어진다.
PP층을 MB로 연신하든 CMD로 연신하든간에 일반적으로 연신비가 약 2 : 1 내지 약 6 : 1, 바람직하게는 약 3 : 1 내지 약 5 : 1일 경우에 유리한 결과가 얻어진다.
PP가 층(16)의 중합체일 경우 이 층은 필요에 따라 연신된 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), PP와 HDPE와의 혼합물 또는 나일론으로 대용할 수 있다.
단일축방향 연신PP층을 사용하는 것 이외에도, 이 층은 콘테이너의 외부 표면으로부터 일정한 임계 간격으로 배열되어야 한다는 것이 중요하다. 따라서, PP층이 약 0.2 내지 약 4mil, 바람직하게는 약 1 내지 약 1.5mil로 튜브 외부 표면에 배열될 경우에 가장 유리한 결과가 얻어진다는 사실이 밝혀졌다.
또한 제 1 도는 층(12), (14) 및 (16)의 필름 기저를 나타낼지라도, 본 발명은 또한 LDPE층(12)이 없는 PP층(16)과 EMA층(14)으로 만든 필름 기저를 고려한다. 이 필름에서 PP층(16)은 EMA층(14)으로 도포되거나 압출 접착된다.
여기에서 기술한 바와 같이 본 발명의 다층 시이트 구조물중에 단일축방향 연신PP층의 도입은 이 구조물로 만든 튜브에 고도로 유리한 여러가지 특성을 부여한다. 이들 이점에는 프린트 및 후속의 가공 공정에 대한 안정성이 높고, 강도가 증가되고 또한 절목 특성이 놀라울 정도로 개선되었다는 점을 들 수 있다.
제 2 도에 있어서, 숫자(110)은 일반적으로 전체 시이트 구조물을 나타낸다. 이 시이트 구조물에서 각층은 제 1 도에서의 층과 같거나 유사한 작용을 하는 동일층의 2자리 숫자번호에 상응하는 100계열 번호로 나타낸다. 또한 예를 들면 층(12) 및 (112)는 모두 그들 각각의 시이트 구조물의 최외부층으로 작용하는 LDPE층이며 또한 이들 층은 열접착성이 있다. 이와 유사한 비교는 층(114) 및 (119)를 제외하고는 제 2 도의 나머지 층에 적용된다. 층(114)는 제 1 도에서의 EMA(14) 대신에 사용되는 무수 말레산 개질된 폴리프로필렌 접착제이다. 층(119)는 PP층상의 프린트 작업에 사용되는 잉크층 또는 도포층이다
제 3 도에 있어서 숫자(210)은 전체 시이트 구조물을 나타낸다. 제 3 도에서 각 층은 제 1 도에서의 층과 같거나 유사한 작용을 하는 동일층의 2자리 숫자번호에 상응하는 200계열 번호로 나타낸다. 또한 층(212), (214) 및 (216)은 각각 전술한 바와 같이 필름 기저를 형성하는 LDPE, EME 및 PP를 나타낸다. 층(21)은 PEI이고, 층(200) 및 (232)는 LDPE 이며, 층(224) 및 (230)은 EAA이다. 층(226)은 알루미늄 박막이고, 층(232)는 LDPE이다.
전형적인 분배 콘테이너의 튜브형 몸체의 성형 방법을 설명하는 제 4 도는 플랫 스톡(flat stock)으로부터 연속적으로 튜브를 성형하는 장치를 나타낸다. 이 장치는 1970년 11월 17일에 코너(J.H. Conner)에게 허여된 본 출원인과 공동 양도인의 미합중국 특허 제3,540,959호에 예시 기술되어 있는데, 이 특허는 여기에서 참고로 소개한다. 따라서 제 4 도에 도시한 바와 같이 본 발명의 다층 시이트 구조물의 스트립(W로 도시됨)은 가이드 로울러(301)를 통하여 조형 블록(305)내에 삽입되어 있는 작동 피스 또는 맨드럴(303)상에 공급된다. 스트립 W는 운반 도중 맨드럴(303)둘레에 계속적으로 겹쳐지고 가열 압력 로울러(307)에 의해 랩시임 (lap seam)L처럼 일체로 접착된다. 제 4 도에서 화살표 A, B 및 C는 스트립 W의 연신 방향, 즉 종방향(MD)을 나타낸다.
제 5 도는 본 발명의 다층 시이트 구조물의 스트립(W1로 도시됨)으로부터 튜브를 성형하는 방법을 설명하는데 여기에서 연신 방향은 횡방향(CMD)이다. 그 외에도 제 4 도 및 제 5 도에서 사용되는 장치는 동일하며, 이 장치의 각 부문은 편의상 도면부호 다음에 문자 A를 붙여서 동일한 도면 부호로 나타낸다.
제 5 도에서 스트립 W1은 화살표 D, E 및 F로 나타낸 바와 같은 흐름 방향에 대하여 약 90°의 연신 방향을 갖는 장치를 통하여 공급된다. 따라서 수득된 튜브에서 시이트 구조물은 CMD로 연신될 것이다.
제 6 도 및 제 7 도에서는 튜브형 콘테이너를 일반적으로 숫자(401) 및 (501)로 각각 나타내어서 설명한다
제 6 도에서 화살표 A, B 및 C, 그리고 제 7 도에서 화살표 D, E 및 F는 본 발명의 구조물에서 단일축방향 연신층의 연신 방향을 나타낸다.
본 발명의 다층 시이트 구조물 및 이 구조물로 만든 콘테이너의 증가된 강도 및 개선된 절목 안정성을 얻기 위해서는 연신PP층이 약 0.2 내지 약 4mil,바람직하게는 약 1 내지 약 1.5mil의 시이트 구조물 표면에 배열되어야 한다. 층(12)은 튜브 측벽부상에 랩 접착하는데 있어서 열 접착층으로서 작용하기 때문에, 열접착을 완전히 하기 위해서는 실질적으로 충분히 두꺼워야 한다. 또한, 층(14)은 가능한 얇아야 하며 동시에 층(12) 및 (16)이 서로 접착되도록 할 수 있는 접착 기능을 여전히 충족시켜야 한다. 실질적으로, 층(12)의 두께는 약 0.8 내지 약 1.2mil범위이고 층(14)의 두께는 약 0.2 내지 약 0.3mil범위이다.
PEI가 층(18)로 나타낼 경우, 그것을 프라이머로서 사용하는데 있어서는 얇은 도포층이며, 또한 이 층은 단지 설명할 목적으로 나타내고 있다는 것을 알아야 할 것이다. 층(28)도 마찬가지로 층을 설명할 목적으로 도시하였지만 얇은 도포층으로서 적용된다. 층(22)은 일반적으로 착색된 백색 LDPE의 예비성형 필름이고, 전형적으로 약 2.75 내지 약 3.25mi1의 두께를 갖는다. 층(20) LDPE는 통상적으로 층(22)와 (16)을 접착하기 위한 압출적층물로서 사용되는데, 그의 두께는 약 1.0mil이 전형적이다.
층(24)은 통상적으로 층(26)의 박막에 층(22)를 접착하기 위한 압출적층물로 사용된다. 박막의 두께는 목적한 제품 및 그의 용도에 따라 약 0.25 내지 약 0.7mil범위가 유리하다. 박막은 제 3 도에서와 같이 약 2.0mil의 EAA 및 약 1.2mil의 LDPE로 구성된 비교적 두꺼운 층으로 직접 압출 도포할 수도 있다. 또한, 제 1 도 및 제 2 도에서와 같이 박막은 먼저 폴리 아크릴산 크롬 착화합물 프라이머(층(28) 및 (128))로 도포할 수도 있다. 이렇게 박막을 프라이머 도포하면 프라이머는 어느 정도의 내약품성을 제공한다. 이들 구조에 있어서, 값비싼 EAA층의 두께는 접착 기능에 필요한 정도 즉, 약 0.5mil로 감소시켜도 좋다. LLDPE의 외부 접착층의 두께는 약 2.0mil이다.
본 발명의 시이트 구조물로 만든 튜브는 후술되는 낙하시험에 견딜 수 있는 강도가 증가함을 나타낸다. 놀랍게도, 이들 튜브는 증가된 절목 안정성도 나타낸다.
이하는 실시예에 의해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
LDPE, EMA 및 PP를 동시압출다이내에 공급하는 3개의 압출기를 사용하여 캐스트 동시압출필름을 3.2/1의 연신비로 단일축방향으로 연신하여 다음과 같은 2.0mil두께의 연신 3층 기저를 형성시킨다 : LDPE 0.8밀, EMA 0.2밀, 및 PP 1.0밀.
PP표면을 코로나 처리하고 PEI 프라이머로 도포한다. 이어서 PP표면을, 압출적층물로서 1.0mil를 사용하여 미리 형성된 2.75mi1의 착색 LDPE필름에 압출적층화시켜 프리이머률 제외한 5층 기저를 만든다. 이어서 2,75mi1의 LDPE표면층을 압출적층물로서 1.0mil의 EAA를 사용하여 0.7mil의 알루미늄 박막에 압출적층화시킨다. 이어서 박막의 반대측을 폴리아크릴산 크롬 착화합물 프라이머로 도포하고, 0.5mil의 EAA와 2.05mi1의 LLDPE층으로 압출도포하며, 여기에서 EAA는 박막에 대해 도포되고 LLDPE층은 완성된 시이트 구조물에 제2외부 표면을 형성하게 된다. 제1외부 표면은 단일축방향으로 연신된 3층 기저의 LDPE이다.
[실시예 2]
또다른 시이트 구조물은 다음과 같이 층 두께가 약간 다른 것 외에는 실시예 1에서와 같은 방법 및 재료를 사용하여 만든다. 3층 연신 기저는 다음과 같이 2.5mil의 두께를 갖는다 : LDPE 1.2밀, EMA 0.3밀, 및 PP 1.0밀.
다른 차이점은 0.25mi1 두께의 박막과 2.0mil두께의 LLDPE를 사용한다는 것이다.
[실시예 3]
또다른 시이트 구조물은 같은 방법 및 재료를 사용하여 실시예 2에서와 같이 만든다. 단, 3층 연신 기저는 다음과 같이 2mil의 두깨를 갖는다. : LDPE 0.8밀, 아드머 0.2밀, 및 PP 1.0밀.
아드머(Admer)는 무수 말레산 개질 폴리프로필렌계 접착 중합체이다. PP층을 코로나 처리하여 프라이머 도포한 후, LDPE층에 압출적층화시키기 전에 잉크로 프린트하는데, 이경우 LDPE층의 두께는 3.25mi1이다.
[실시예 4]
또다른 시이트 구조물은 3층 연신 기저에 있어서 0.2mil의 EMA를 0.2mil의 아드머로 대용하고 잉크를 생략하는 것외에는 같은 방법 및 재료를 사용하여 실시예 3에서와 같이 만든다. 제 3 도의 층(220)에 상응하는 압출적층물 LDPE층의 두께는 0.8mil이다. 폴리아크릴산 크롬 착화합물 프라이머는 생략한다. 최종 3층은 다음과 같다 : 박막 0.25밀, EAA 2.0밀, 및 LDPE 1.2밀.
표 1은 본 발명의 범위에 속하지 않는 비교 실시예 A, B 및 C의 구조와 실시예 1 내지 4의 완전한 구조물을 보여준다. 비교 실시예 A에서는 페이퍼를 함유하지 않지만 단일축 방향 연신층도 포함하지 않는다. 비교 실시예 B에서는 단일축 방향 연신PP층은 포함하지만, 실질적으로 시이트 구조물의 표면으로부터 1.5mil이상의 거리에 존재한다. 비교 실시예 C는 치약 튜브를 만드는데 상업적으로 사용되는 종래의 시이트 구조물이다.
[표 1]
Figure kpo00001
Figure kpo00002
*단일축방향연신층.
실시예 1, 2 및 3과 비교 실시예 A, B 및 C의 시이트구조물을 전술한 본 출원인과 공동 양도인의 미합중국 특허 제3,540,959호에 기술된 바와 같은 공지된 방법에 의해 분배 튜브 형태로 만든다. 따라서, 튜브는 열접착법에 의해 직경이 1 내지 l1/32인치인 튜브를 형성하도록 길이 방향으로 랩시임함으로써 형성된다. 이어서 튜브를 일정 길이로 절단하고, 헤드(head)를 통상의 인서어트를 사용하여 한쪽 말단에 사출성형시켜 캐핑(cipping)시킨다. 튜브를 제품으로 충전시키고 그 말단을 봉합한다. 이어서 충전된 튜브를 목적한 특성을 조사하기 위하여 시험한다.
[낙하 시험]
치약으로 충전된 튜브로 헤드 낙하 시험을 수행하는데 있어서, 튜브를 4퍼트 높이로부터 캐핑시킨 헤드 부분을 단단한 표면상에 낙하시킨다. 동일한 튜브를 튜브당 최대 11회, 변수당 3개의 튜브를 사용하여 튜브가 마모될 때까지 반복하여 낙하시킨다.
낙하시험에 의해 튜브를 평가하는데 있어서, 1회의 낙하를 1포인트로 계산하며, 각 실시예에 대한 포인트가 실시예에 대한 대표치를 구하여 평균한다. 표 11은 본 발명의 시이트 구조물로 만든 튜브가 물리적으로 비교 실시예 A 및 B로부터 만든 튜브만큼 강하며 또한 비교 실시예 C로부터 만든 튜브보다 더 강하다는 것을 나타낸다.
[절목 시험]
치약 튜브와 같은 제품으로 충전된 튜브를 사용하는데 있어서, 제품이 사용되는 튜브를 평평하게 하여 후속하는 분배를 더욱 용이하게 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 튜브시이트 구조물 재료의 절목 특성은 평평하게 유지시킬 수 있는 튜브의 능력을 예측한다. 이 특성은 튜브가 평평할때 절목을 조장하는, 시이트 구조물 측상의 절목(즉, 제 1 도의 층(32)와 같은 튜브의 내측에 형성할 표면상의 겸침)시험의 경우 특히 중요하다.
절목 시험을 수행하는데 있어서, 금속추(metal weight)는 절목을 만들기 위하여 사용한다. 금속추는 장방형 로드 1in2, 길이 15in, 중량 4파운드이다. 시이트 구조물의 각 시험편은 길이 4in 폭 1in이다. 시험편을 평평한 표면위에 놓고 그것을 구겨지지 않게 1in폭으로 겹치게 굽힌다. 이어서 추를 굴곡된 시험편에 대해서 장방형으로 가만히 놓아서 그것을 평평하게 겹치고 겹쳐진 시험편상에 장방형으로 유지시킨다. 30초 후, 추를 제거하고 시료를 모서리부에 매단다. 추를 제거한 지 30초 후에 각도기로 주름이 형성된 각을 읽어서 그결과를 각도(°)로 기록한다. 표 2는 본 발명의 구조물에 대한 절목안정성이 비교 실시예 A 및 B의 절목안정성보다 양호하며 또한 실시예 1의 경우에는 비교 실시예 C와 거의 같다는 것을 나타낸다.
[표 2]
Figure kpo00003
데이타를 명료하게 하기 위해서는, 약간의 기본적인 전체 비교치를 지적할 필요가 있다. 비교 실시예 C와 상업적 구조물은 양호한 절목 특성 및 낮은 낙하 강도를 가지며, 다른 실시예들보다 30% 더 두꺼우며 또한 더욱 비싸다. 비교 실시예 A 및 B는 낙하강도가 양호하고 가격이 비교적 저렴하지만 절목 안정성이 낮다. 본 발명의 실시예에 따른 구조물은 낙하강도가 양호하고, 가격이 비교적 저렴하며 또한 절목 특성에 있어서의 상업적 구조물에 접근한다.
상기에서 지적한 바와 같이 본 발명의 시이트 구조물 재료의 강도 및 절목 특성은 본 발명의 구조물내의 적합한 위치 및 PP층의 단일축방향 연신에 좌우된다고 믿어진다. 따라서 단지 PP층만이 연신되거나 또는 제 1 도의 층(12)에서와 같은 PP층 및 LDPE층이 연신되는 유사한 구조물에서는 유사한 결과가 얻어질 것이라고 예측된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 이점은 PP층, 또는 PP, EMA 및 LOPE로 구성된 필름 기저(제 1 도), 또는 제 2 도 및 제 3 도에서 이와 유사한 층이 횡방향(CMD)으로 연신될 경우에 달성될 것이다. 따라서 2개의 다층 시이트 구조물로부터 유사한 치수(1 내지 11/32인치×7 내지 7/16인치)를 갖는 2개의 튜브는 제 1 도에 나타낸 바와 같은 층을 갖는다.
[실시예 5]
Figure kpo00004
튜브는 전술한 미합중국 특허 제3,540,959호에 기술된 방법으로 성형한다. 시이트 구조물의 한 성분인 PP층을 종방향(MD)으로 연신하고 다른시이트 구조물에서 PP층은 횡방향(CMD)으로 연신한다. 우레아 인서트를 포함하는 크레스트(Crest) BSM치약으로 충전시키고 헤딩(heading)시킨 후 캐핑시킨다. 각 형태(MD와 CMD)의 5개 튜브를 4피트 높이로부터 그의 헤드부를 낙하시킨다. MD연신 튜브의 경우에 5개의 튜브는 처음 낙하도중 모두 마모되는데, 4개의 튜브는 시임부위를 따라 마모되고 하나의 튜브는 몸체를 따라 마모된다. CMD연신 튜브의 경우에 5개 튜브중 4개는 10회 낙하하여도 견디어 내지만 한개는 첫번째 낙하시에 시임부위 및 헤드 접착부에서 마모된다.
실시예 5에서 형성된 튜브에서 PP층의 두께는 2.0mil이고 실시예 1 내지 4에서의 두께는 1.0mil이다. 실시예 5에서 증가된 PP층 두께는 특허 MD로 연신된 다층 시이트 구조물로 만든 튜브의 경우에 더욱 양호한 시임밍(seaming) 조건의 조절을 필요로 한다. 그러나, 실시예 5에 나타전 바와 같이 PP층의 증가된 두께는 횡바향(CMD)으로 연신된 튜브의 경우에 단점이 더 적다.
일반적으로, PP층의 두께는 약 2mil미만인 것이 바람직하며 그렇지 않은 경우 튜브 성형도중 시임밍 조건은 더옥 조심스럽게 조절하여야 한다. 따라서 실제 PP 층의 최적 두께는 약 1mil이다.
본 발명의 가장 바람직한 실시태양에서, 고밀도 폴리에틸렌은 폴리프로필렌으로 대용할 수 있다. 이 실시태양은 제 8 도에서 설명하고 있다.
제 8 도에 있어서 층(812)는 저밀도 폴리에틸렌이고 총(814)는 고밀도 폴리에틸렌이다. 나머지 층은 다음과 같다. 층(818)은 폴리에틸렌이민(PEI)프라이머이고. 층(820)은 저밀도 폴리에틸렌이고, 층(822)는 착색된 저밀도 폴리에틸렌이고, 층(824)는 에틸렌-아크릴산 공중합체이고, 층(826)은 알루미늄 박막이고, 층(820)은 폴리아크릴산크롬 착화합물 프라이머이고, 층(830)은 에틸렌-아크릴산 공중합체이고, 층(832)는 선상 저일도 폴리에틸렌(LLDPE)이다.
본원에 나타낸 구조물은, 제 1 도의 구조물에 나타낸 폴리프로필렌층(16) 및 에틸렌-메틸아크릴레이트층(14)을 고밀도 폴리에틸렌의 단일층으로 대용하였다는 점 외에는 제 1 도의 구조물과 유사하다는 것을 제 8 도로부터 알 수 있을 것이다.
단일축 방향 연신 폴리프로필렌의 사용을 설명하는 실시태양에서와 같이, 고밀도 폴리에틸렌도 또한 종방향(MD)이나 횡방향(CMD)으로 단일축 방향 연신된다. 그 외에 제 8 도에 도시한 시이트 구조물은 본 발명의 다른 실시태양과 관련하여 앞에서 기술한 것과 동일한 방법으로 형성된다.
제 8 도에 나타낸 실시태양에서와 같이 고밀도 폴리에틸렌을 사용할 경우 그의 연신비는 적어도 약 3/1, 바람직하게는 약 4/1 내지 약 8/1일 수 있다. 또한, 고밀도 폴리에틸렌층은 폴리프로필렌을 사용하는 경우에서와 같이, 표면으로부터의 동일한 간격으로 위치시켜야 한다.
실시예 6 및, 7은 제 8 도에 도시된 여러개의 층을 갖는 시이트 구조물을 설명한다.
[실시예 6]
LDPE 1.05밀
HOPE 1.6 밀
PEI 프라이머
LDPE 1.3 밀
착색 LDPE 2.25밀
EAA 1.1 밀
박막 0.7 밀
폴리 아크릴산크롬 착화합물(프라이머)
EAA 0.5 밀
LLDPE 2.0 밀
[실시예 7]
이 실시예의 시이트 구조물은 잉크층이 고밀도 폴리에틸렌층의 한쪽 또는 양쪽에 삽입되는 것 외에는 실시예 6과 유사하다.
실시예 6 및 7에 나타낸 다층 시이트 구조물은 전술한 바와 같이 단일축 방향 연신 폴리크로필렌을 사용하는 다층 시이트 구조물과 유사한 개량된 특성을 나타낸다.
당업계의 기술자들은 목적한 용도에 따라 시이트 구조물의 전체 성능을 감소시키지 않고 만들 수 있는 특정의 중합체 대용물질을 알게 될 것이다. 예를 들면, 본 실시예의 구조물의 2개의 외부층은 그들이 열접착 목적에 부합되는 한, 다른 열접착성 중합체로 만들 수 있다. 제 1 도의(12)에서와 같은 외부층으로 선택된 중합체에 따라, 또다른 접착 중합체가 층(14)에 대해서 선택될 수도 있다. 또한, 고밀도 폴리에틸렌 또는 에틸렌 공중합체는 몇몇 경우에 층(20) 및 (22)에서와 같이 시이트 구조물의 내부층의 LDPE대신에 사용되어도 유리하다 마찬가지로, 제도 또는 다른 잉크 프린트는 다른층 표면에서 수행할 수 있다.

Claims (16)

  1. 연신비가 2/1 내지 6/1인 단일축 방향 연신중합체층을 포함함을 특징으로 하는 다층의 열가소성 중합체층을 갖는 페이퍼-비함유 적층된, 다층 시이트 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연신층이 폴리프로필펜, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌. 에틸렌 공중합체, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 혼합물, 나일론 및 폴리에스테르중에서 선택됨을 특징으로 하는 페이퍼-비함유 적층된, 다층 시이트 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서, (a) 외부 표면의 제1면에 존재하는 제1열접착층 ; (b) 제1접착층 ; (c) 금속박막(foil)층 ; (d) 제2접착층 : (e) 폴리에틸렌 또는 에틸헨 공중합체로 이루어진 제1층 ; (f) 폴리에틸렌 또는 에틸렌 공중합체로 이루어진 제2층 (g) 제1프라이머 ; (h) 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체, 폴리에틸렌-폴리프로필렌혼합물, 나일론 및 폴리에스테르중에서 선택된, 연신비가 2/1 내지 6/1인 연신 중합체층 ; (i) 제3접착층 ; 및 (j) 상기 외부 표면의 제2면상에 존재하는 제2열접착층으로 구성됨을 특징으로 하는 다층 시이트 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서, 연신 중합체가 종방향으로 단일축방향연신됨을 특징으로 하는 다층 시이트 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서, 연신 중합체가 횡방향으로 단일축방향연신됨을 특징으로 하는 다층 시이트 구조물.
  6. 제 1 항에 있어서, 연신 중합체의 연신비가 3/1 내지 5/1이거나, 고밀도 폴리에틸렌의 경우에는 4/1 내지 8/1인 다층 시이트 구조물.
  7. 제 3 항에 있어서, 연신 중합체층이 1 내지 1.5mil의 상기 제2외부 표면에 배열됨을 특징으로 하는 다층 시이트 구조물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 연신 중합체가 폴리프로필렌으로 제조됨을 특징으로 하는 다층 시이트 구조물.
  9. 제 3 항에 있어서, 제2열접착층이 단일축방향으로 연신됨을 특징으로 하는 다층 시이트 구조물.
  10. 제 3 항에 있어서, 제2열접착층이 제1열접착층에 열접착가능함을 특징으로 하는 다층 시이트 구조물.
  11. 다층 시이트 구조물이, 제1열접착층과 제2열접착층 사이에 랩시일(lap seal)을 갖는 원통형 튜브로 형성됨을 특징으로 하는, 제 1 항의 다층 시이트 구조물로 만들어진 플랙시블(flexible)분배 튜브.
  12. (a) 폴리에틸렌층, 제1접착층 및 연신 중합체층이 연속적으로 구성된 3개의 중합체층을 동시압출시켜 이들 중합체층의 필름 기저를 형성시킨 다음 이 필름을 2/1 내지 6/1의 연신비로 단일축방향으로 연신하고 ; (b) 상기 연신중합체층의 표면을 프라이머로 도포하고 ; (c) 폴리에틸렌층을 연신중합체층의 상기 프라이머 도포표면에 압출적층화시키고 ; (d) 압출적층물로서 제2중합체 접착층을 사용하여 알루미늄-박막층에 상기 폴리에틸렌층을 압출적층화시키고 ; (e) 제3접착층 및 폴리에틸렌의 동시압출물로 박막을 동시 압출 도포하여 시이트 구조물을 완성시키는 단계들을 포함함을 특징으로 하여, 제 1 항의 다층 시이트 구조물을 제조하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 연신비가 2/1 내지 5/1임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 박막을, 동시압출 도포하기 전에 폴리아크릴산-크롬 착화합을 프라이머로 도포하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 박막을, 동시압출 도포하기 전에 폴리아크릴산-크롬 착화합물 프라이머로 도포하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12, 13, 14 또는 15 항중 어느 한 항에 있어서, 연신 중합체를 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 혼합물, 나일론 및 폴리에스테르중에서 선택함을 특징하는 방법 .
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