KR0142332B1 - 개선된 인열강도를 갖는 테이프 - Google Patents

개선된 인열강도를 갖는 테이프

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필립 리즈만 로날드
로이드 고디어 로버트
캠프벨 코엔 스테펜
심 모이 다르트
리 우드 토마스
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도널드 밀러 쎌
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니
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Abstract

내용 없음

Description

개선된 인열강도를 갖는 테이프
제1도는 본 발명의 테이프의 횡단면의 한 태양을 도시한 도이다.
제2도는 본 발명의 압출시스템의 개요도이다.
제3도는 본 발명의 테이프를 압출, 배향 및 권취하기 위해 사용된 시스템의 개요도이다.
제4도는 제2도의 공압출 다이의 횡단면도이다.
제5도는 관모양의 오리피스를 갖는 제4도의 다이 일부분을 확대한 정면도이다.
제6도는 본 발명에 유용한 다이의 제2태양의 횡단면도이다.
제7도는 놋치된 오리피스를 갖는 제6도의 다이 일부분을 확대한 정면도이다.
제8도는 본 발명의 테이프의 배면에 접착된 리브의 확대정면도와 함께 리브의 접촉각 측정을 도시한 도이다.
제9도는 본 발명의 테이프를 캘린더링하기 위해 사용된 시스템의 개요도이다.
본 발명의 강화된 감압성 접착테이프, 및 이들 테이프의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다. 필라멘트 테이프로도 알려진 강화 테이프는 일반적으로 여러개의 유리 또는 합성 중합성 필라멘트를 포함하는 여러개의 사가 접착제에 의해 한쪽 주요표면에 접착된 배면을 포함한다. 한편으로, 상기 사는 개개의 필라멘트로 대체될 수 있다. 전형적으로, 그후에 감압성 접착층이 테이프의 사 또는 필라멘트-함유표면상에 적용된다. 필라멘트 테이프는 날실빔 또는 실패로부터 연신된 연속 필라멘트 또는 사를 기재, 예를 들면 필름 또는 종이 배면에 적용시킴으로써 제조될 수 있다. 미합중국 특허 제2,750,315호에는 필름 또는 종이 배면을 접착제 용액으로 우선 피복한 다음 대부분의 용매를 제거하기에 충분히 건조시키는 방법이 개시되어 있다. 그 다음, 합성 중합성사를 배면에 적층시킨다. 그리고, 사-함유 배면을 제2접착제 용액으로 피복한 다음 다시 건조시킨다. 가공 테이프를 통상의 방식으로 점보롤에 권취시키고, 자른 다음 테이프롤에 권취시킨다. 이 방법은 풀린 모노-섬유 필라멘트에도 사용될 수 있다. 이들 모든 단계중에 많은 문제가 발생할 수 있다. 가장 흔히 발생하는 문제중의 하나는 적층 단계중에 날실빔으로부터 필라멘트가 파손되는 것이다. 적층단계중에 사의 적당한 배열을 제공하기 위해 날실빔으로부터의 개개의 사를 사콤(comb)에 꿰기 위한 초기 조립단계에 많은 시간이 소비되어야만 한다. 매우 망가지기 쉬운 다수의 사를 가공하는 것은 어렵다. 최적 가공조건, 예를 들면 사 장력, 접착제 피복 및 적층화의 선별이 낭비 및 재가공을 최소화하는데 아주 중요하다. 또다른 문제는 테이프의 사와 접착 시스템과의 양립성에 따른 것이다. 접착제가 여러타래의 필라멘트로 이루어진 개개의 사를 둘러싸지만 각각의 개별적인 필라멘트를 피복하지는 않는다. 이는 접착제와 필라멘트 표면사이의 불량한 접착을 초래할 수 있다.
미합중국 특허 제4,592,938호에는 두종의 중합성 물질을 공압출시켜 내부적으로 강화된 필름을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 필름웹의 매트릭스 재료내에 필름웹의 종방향으로 봉입된 편평한 강화 스트립의 사용에 의해 인장 강도가 향상된다. 필름의 주요용도는 플라스틱 백(bag)및 그의 성분을 강화시키는 것이다.
미합중국 특허 제 4,536,362호에는 일정한 간격을 둔 한쌍의 다이립을 통해 수지를 압출시켜 종방향의 립을 갖는 플라스틱 필름을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 하나의 다이립에는 일정 각도에서 다이립을 가로질러 수지의 유동방향으로 향한 홈이 제공되어 있다. 수지중의 불순물을 모아 하나의 다이립에 있는 홈에 둔다. 이렇게 하는 이유는 압출 가공중에 홈의 배열에 다라 전단 응력장이 생기기 때문이며; 결국 수지중의 모든 불순물을 모아 필름의 두터운 립 부분에 넣어 필름 성능에 대한 불순물의 유해한 작용을 감소시킨다.
미합중국 특허 제4,454,192호에는 여러개의 인조 필라멘트사를 시이트로 덮어 가리고 상기 필라멘트 사를 적합한 접착제로 봉입시켜 감압성 시이트 접착 테이프를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 인조사를 시이트의 한쪽면으로 덮어가려 필라멘트사의 단면의 적어도 1/2가 노출되어 접착중에 봉입될 수 있게 한다. 이 방법은 사를 테이프 배면에 적용하는 것을 수반하는 많은 동일한 기계적 가공문제, 예를 들면 사 손상, 장비 운전시간의 손실 및 재료의 질 손상에 직면하게 된다.
필라멘트 테이프가 대단히 유용하지만, 필라멘트 가격이 매우 비싸며 가공비용이 크므로 이의 제조비용이 많이 든다. 필라멘트-강화 테이프의 제조비용을 감소시키기 위해, 몇몇 제조업자들은 배면에 접착된 필라멘트의 수를 감소시키는 것에 의존했다.
양질의 필라멘트-강화테이프가 대단히 높은 수준의 인열강도를 갖는 것으로 알려져 있지만, 이들은 일반적으로 단지 한번밖에 사용할 수 없으므로 소비자들에게 이들의 사용비용으로 가중시킨다. 따라서, 테이프가 양질의 필라멘트-강화테이프보다 훨씬 적은 비용으로 상당히 높은 수준의 인열강도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 적어도 한쪽 주요표면상에 거의 종방향으로 배열된 여러개의 리브(rib)를 가지며 또한 적어도 한쪽 주요 표면상에 접착층을 갖는 배면을 포함하는 테이프를 제공한다. 본 명세서에서 사용된 테이프란 용어는 넓은 폭으로 절단된 테이프 및 보다 좁은 폭으로 절단된 테이프 모두를 포함한다. 배면 및 리브 둘다 중합성 물질로 제조되었다. 바람직한 태양에서, 리브는 리브와 배면의 표면사이의 접촉각이 약 10°내지 약 160°범위가 되도록 배면에 결합된다. 접촉각이란 리브가 배면과 접촉하는 곳에서의 리브에 대한 접선과 배면평면 사이의 각도를 의미한다. 그곳에는 테이프의 횡방향으로 향상된 인열 강도를 제공하기 위해 테이프의 리브-함유 표면으로부터 돌출되는 충분한 질량을 갖는 립이 존재해야 한다.
압출에 의해 리브를 제조하여 이를 배면에 융합시킨 본 발명의 테이프에 있어서, 리브의 고유횡단면의 적어도 50%, 바람직하게는 80%가 테이프의 리브-함유 표면으로 부터 돌출되어야 한다. 바람직한 태양에 있어서, 접착층은 감압성 접착제로 제조된다. 상기 테이프를 캘린더링 (calendering)하여 그의 성질을 변형시킬 수 있다. 상기 테이프는 통상의 편평한 테이프에 비해 횡방향으로서의 개선된 연열강도를 제공한다. 테이프는 또한 기계방향으로의 높은 강도를 제공한다. 이 테이프의 가격은 통상의 필라멘트-강화 테이프가 훨씬 낮다.
본 발명의 테이프는 공압출에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 이 방법에는 공압출을 수반하는 적어도 두개의 우수한 태양이 있다. 두 태양 모두
(1) 배면용 재료를 하나의 압출기를 지나 압출다이에 운송하고, 리브용 재료를 제2압출기를 지나 압출다이에 운송하며;
(2)용융 리브 재료를 용융 배면재료와 접촉시켜 결합 시키면서 상기 두재료를 다이를 통해 운반 냉각롤상에 압출시키고;
(3) 리브-함유 제품을 분자배향을 통해 기계방향으로 배향시키며;
(4) 접착층을 배향된 리브-함유제품의 한쪽 주요표면상에 피복시키는 단계를 포함한다.
하나의 태양에 있어서, 제1용융수지 및 제2용융수지는 가늘고 긴 측면을 갖는 홈과 함께 상기 가늘고 긴 측면 적어도 하나를 따라 형성된 여러개의 작은 개구부를 갖는 단일 매니폴드 다이를 통해 압출된다. 이 방법에 의하면 리브 및 배면은 동일한 다이로부터 동시에 압출된다. 제2태양에 있어서, 제1용융수지는 가늘고 긴 측면을 갖는 홈을 갖는 이중 매니폴드 다이의 제1매니폴드를 통해 압출되어 배면을 형성한다. 제2용융수지는 여러개의 개구부를 갖는 이중 매니폴드 다이의 제2매니폴드를 통해 압출되어 리브를 형성한다. 압출된 리브는 배면을 향하여 배면과 함께 융합되어 리브-함유 배면을 형성한다. 바람직하게는, 리브를 중력에 의해 배면을 향하게 한다.
제1도를 참조하여, 본 발명의 테이프(10)은 적어도 한쪽 주요표면상에 기계방향으로 거의 세로로 뻗은 여러개의 리브(14)를 갖는 배면(12)를 포함한다. 테이프(10)의 적어도 한쪽 표면상에는 접착층, 바람직하게는 감압성 접착층(16)이 놓인다.
배면 (12)는 압출성 필름-형성 중합성 물질로 형성될 수 있다,. 배면용으로 적합한 중합성 물질에는 폴리에스테르, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌; 비닐리덴 클로라이드-비닐 클로라이드 중합체; 비닐 클로라이드 중합체, 예를 들면 비닐 클로라이드와 비닐 아세테이트의 공중합체; 폴리비닐 알코올; 폴리아미드, 예를 들면 나일론; 가요성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트가 포함된다.
배면(12)의 두께는 약0.0127내지 약 0.254mm가 바람직하다. 배면(12)는 충분히 가요성이 있어 롤에 권취될 수 있는 것이 바람직하다.
리브(14)는 압출성 중합성 물질로 형성된다. 적합한 물질에는 배면을 형성하기 위해 사용될 수 있는 동일한 물질이 포함된다. 리브(14)의 두께, 직경 또는 횡단면적은 다이 오리피스 개구부의 형태, 관련 다이각도, 오리피스 개구부의 위치 또는 상태, 압출물에 대한 연신속도, 다이오리피스를 떠나는 물질의 급냉속도 및 종방향의 신장비에 의해 결정된다. 이들 변수 모두는 압출기술 분야에서 통상의 지식을 가진자들에게 잘 알려져 있다 배면의 너비 1인치당 바람직하게는 적어도 10개, 더욱 바람직하게는 적어도 20개, 가장 바람직하게는 적어도 30개의 리브가 존재한다.
테이프를 배향시키기 전에, 리브는 전형적으로 다이 오리피스 개구부 형태에 따라 거의 환성인 횡단면 또는 오메가(Ω)형의 횡단면을 갖는다. 배향후, 리브의 횡단면이 종종 변형되기 시작하는데, 예를 들면 이는 편평해지고, 신장되거나 다른 몇몇 방식으로 변형될 수 있다, 리브에 대해 생긴 배면 표면에 대한 접촉각은 약 10°내지 약 160°, 바람직하게는 약 10°내지 약 140°범위일 수 있다. 10°보다 작은 각도에서는 통상의 압출장비 및 상업적으로 가능한 속도를 사용하여 가공하기가 더 어렵다. 160°보다 큰 각도에서, 횡방향의 인열강도는 허용되지 않을 정도로 낮다. 테이프의 리브-함유 표면으로부터 돌출되는 리브의 질량은 테이프의 횡방향으로의 개선된 인열강도를 제공하기에 충분해야 한다. 리브가 압출에 의해 제조된 본 발명의 테이프에 있어서, 리브는 배면에 예비-형성되었느냐 또는 리브와 함께 공압출되었느냐의 여부와 무관하게 배면에 융합되는 경향이 있다. 융합시, 리브의 일부가 리브들사이의 공간으로 흘러들어감으로써 리브의 고유 횡단면, 즉 압출다이로부터 나오는 즉시 관찰된 고유 횡단면이 변형된다. 리브의 고유 횡단면의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 80%가 테이프의 리브-함유 표면으로부터 돌출되어야 한다.
접착층(16)을 위해 사용될 수 있는 접착제에는 예를 들면 감압성 접착제 및 고온 용융 접착제가 포함된다. 감압성 접착제가 본 발명에 바람직하다. 감압성 접착제는 테이프 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있으며, 본 명세서에 참고문헌으로 인용된 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 1, Interscience Publishers(New York: 1964), pp 445-550]에 기술되어 있다. 본 발명에 적합한 감압성 접착제의 대표적인 예로는 아크릴레이트, 수지-점착화된 천연고무 접착제 및 점착화된 블록 공중합체가 있다. 임의의 접착력이 낮은 이면가호(裏面加糊: backsize)층(18)이 접착제를 함유하는 표면의 반대편 배면(12)의 주요표면상에 피복될 수 있다. 접착력이 낮은 이면가호층은 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있으며, 예를 들면 미합중국 특허 제2,532,011호, 제2,607,711호 및 제 3,318,852호에 기술되어 있으며, 상기 특허는 모두 본 명세서에 참고로 인용되었다.
테이프의 총 중량은 통상의 열적 접착 테이프 또는 감압성 접착 테이프의 총중량과 비슷할 수 있는데, 통상적으로 약 50내지 약 400g/㎡, 바람직하게는 100g/㎡ 내지 350g/㎡일 수 있다.
테이프의 파단 인장강도는 100 lb/선 의 인치를 초과하는 것이 바람직하며, 바람직하게는 약 100 lb/선 의 인치 내지 약 400 lb/선의 인치이다. 신장율은 바람직하게는 10 내지 50%, 더욱 바람직하게는 10내지 30%범위이다.
횡방향은 인열저항은 배면에 대한 리브의 접촉각에 영향을 받는다. 일반적으로, 100°미만의 접촉각을 갖는 리브는 탁월한 인열저항을 나타낼 것이다. 약 130°이상의 접촉각을 갖는 리브는 한계 내지 불량한 인열저항을 나타내나 여전히 편평한 필름보다 우수할 것이다. 횡방향 인열저항은 3 lb를 초과하는 것이 바람직하다.
권취되지 않은 테이프는 바람직하게는 5내지 40온스/인치범위이다. 강철에 대한 접착력은 30온스/인치를 초과하는 것이 바람직하다.
본 발명의 테이프는 선행기술의 테이프에 비해 많은 잇점을 갖는다. 리브가 감압성 접착제에 의해 배면에 접착되지 않으므로, 배면에 통상의 필라멘트를 접착시키기 위해 사용된 접착제를 가공하기 위한 건조오븐을 필요로 하지 않는다. 또한, 리브를 배면에 접착시키기 위한 초벌 피막을 필요로 하지 않는다. 필라멘트의 사용으로 인해 발생하는 문제점, 예를 들면 필라멘트의 들떠오름(lifting), 분리, 주름잡힘, 부풀림 또는 테이프의 나선 상화가 제거된다. 리브의 형태 및 크기를 쉽게 조절할 수 있으므로 테이프는 균일한 외관을 갖도록 제조할 수 있다.
본 발명의 테이프는 통상의 필라멘트-강화 테이프 및 기계 방향으로 인장된 편평한 테이프의 인장강도에 필적하는 인장강도를 갖도록 제조할 수 있다. 본 발명의 테이프는 실질적으로 종방향으로 배열된 리브에 의해 제공된 저항으로 인해 매우 양호한 횡방향 인열저항을 제공하는 편평한 테이프 구조물보다 더 많은 장점을 나타낸다. 본 명세서에 사용된 횡방향이란 용어는 테이프 시이트의 기계방향에 대해 직각에서의 차원을 의미한다. 기계방향이란 용어는 테이프 롤의 원주방향을 의미한다. 상기 리브가 있는 구조물이 절단되거나 닉크(nick)되는 경우, 이는 편평한 테이프보다 적어도 100% 더 강하다. 배면상의 리브에 의해 제공된 저항은 횡방향의 나머지 부위를 가로질러 인열이 증가되는 것을 억제한다. 닉크되거나 절단되는 경우, 편평한 필름 구조물은 장력하에 놓인 필름의 횡방향을 가로질러 즉시 인열된다.
본 발명의 테이프는, 유리-강화 테이프와는 달리 유리 내지 유리마모 인자에 따른 문제를 겪지 않으므로 횡방향으로 인열될 때 유리-강화 테이프에 비해 잇점을 나타낸다. 이러한 마모인자는 개개의 사 내에 그리고 인접한 사들 사이에 존재한다. 유리-강화 테이프는 그의 마모현상으로 인해 횡방향으로 테이프를 가로질러 여러 방향으로 인열된다. 본 발명의 테이프는 횡방향으로 인열될 경우 기계방향 또는 종방향으로 파열되는 경향이 있다. 본 발명의 테이프와 유리-강화 테이프를 비교해 볼대, 횡방향 인열 저항치는 유리-강화 테이프의 경우가 더 높을 수 있다. 하기에 기술된 시험방법 단락에 개요된 횡방향 인열방법으로 측정한 상기 저항치는, 본 발명의 보다 양호한 형태의 테이프는 항상 기계방향(종방향)으로 파열되고 보다 불량한 형태는 시험 샘플의 횡방향으로 인열이 증가되므로 인스트론(Instron)챠트 기록계로부터 인열저항력을 정확하게 측정할 수 없음으로 인해 정확하지 않을 수 있다.
본 발명의 테이프의 가격은, 주로 독특한 가공방법과 필라멘트 구입 및 이를 배면에 적용하는데 드는 높은 비용의 삭감으로 인해 선행 기술의 필라멘트-강화 테이프 가격보다 싼데, 전형적으로 상기 선행기술 테이프 가격의 단지 약 50%에 달한다. 본 발명의 제품은, 원료를 테이프-제조장치에 도입시키기 전의 원료의 처리 및 원료를 배합하여 테이프 제품으로 만들기 전에 필요한 추가의 전환 공정으로부터 야기되는 예상된 테이프 결점으로부터 발생하는 많은 비용을 삭감한다.
본 발명의 테이프는 다음과 같은 이유로 인해 공압출법으로 제조하는 것이 바람직하다:
(1) 리브와 배면의 공압출 및 접착제 및 이형피막을 사용함으로써 단일 공정으로 테이프를 제조할 수 있다.
(2) 원료구입 및 통상의 필라멘트-강화 테이프 제품을 제조하기 위해 필요한 추가의 가공과 관련된 추가의 큰 비용이 들지 않는다.
(3) 완전한 리브-함유 테이프를 형성하도록 공압출법에 따라 제조된 테이프는합성 또는 천연 필라멘트(이는 배면 또는 담체에 결합되기 위해 전형적으로 추가의 처리를 필요로 한다)를 필요로 하지 않는다.
(4) 공압출법에 의해 제조된 테이프는 균일하며 일관성이 있다. 통상의 필라멘트-강화 테이프르 손상시키는 몇몇 주요단점, 예를들면 사 조작문제로 인해 필라멘트가 없는 테이프 영역, 필라멘트가 필름배면과 합쳐질 때 관려된 장력 차이로 인한 주름 잡힘, 뒤틀림 현상이 일어나지 않는 경향이 있다.
(5) 선행 기법을 사용하여 제조된 제품보다 우수하거나 그와 동등한 물리적 성질을 갖는 테이프를 제조할 수 있다.
공압출법으로 본 발명의 테이프를 제조하는 것이 가장 바람직하다. 제2도 및 4도를 참조하여 보면, 두개의 통상의 압출기(20),(21)가 보인다. 넥(neck)튜브(22)및 (23)은 압출기(20)및 (21)을 각각 이중 매니폴드다이(24)에 연결시킨다. 제5도를 참조해보면, 다이(24)는 그의 상부부위(28)상에 촘촘한 일련의 오리피스(26)및 그의 하부부위(32)상에 홈 오리피스(30)을 가지며, 촘촘한 오리피스 라인은 홈 오리피스의 가늘고 긴측면에 대해 평행하게 뻗는다. 이들 촘촘한 오리피스는 압출후의 리브의 형태를 결정하는데 횡단면이 환상인 것이 바람직하다. 이들 오리피스의 개구부의 직경, 홈 오리피스의 높이 및 오리피스들 사이의 간격이 중요한 변수이며 이들은 제품 성능에 영향을 미칠 수 있다. 촘촘한 오리피스(26)의 하부와 홈오리피스(30)의 상부사이의 간격은 리브와 배면사이의 양호한 결합을 위해 통상적으로 약5mils로 고정된다. 간격이 너무 커지기 시작하면, 예를 들어 10mils이상이 되면 리브와 배면이 양호하게 결합되기 전에 용융물질이 과도하게 냉각될 수 있다. 간격이 너무 작으면, 예를 들어 3mils미만인 경우에는 리브가 배면에 너무 멀리 봉입되기 시작하며, 최종 테이프 제품의 횡방향 인열 저항이 감소된다.
통상 펠릿 형태의 원료를 우선 압출기(20) 및 (21)에 도입하고 이어서 그들 개개의 용융 온도에서 용융시킨 다음 각각 넥 튜브(22) 및 (23)을 통해 이중 매니폴드 압출 다이(24)에 최종적으로 공급하며, 원료 스트림 각각은 서로 독립적이다. 두개의 압출기 및 다이의 온도는 전형적으로 원료의 용융온도보다 높다. 배면 제조용 물질을 홈오리피스(30)에 공급하면서 동시에 리브 제조용 물질을 일련의 촘촘한 오리피스(26)에 공급한다. 배면 제조용 조성물의 경우에는, 중합성 물질, 예를 들면 폴리프로필렌 또는 폴리비닐알코올을 사용할 수 있다. 리브-제조용 조성물의 경우에는, 중합성 물질, 예를 들면 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 임의로 안료, 예를 들면 이산화티탄을 사용할 수 있다. 안료를 사용하여 테이프 최종 사용자가 리브를 눈으로 보다 쉽게 관찰할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명의 테이프는 리브를 착색시킬 필요가 없다. 배면-형성 압출기 대 리브-형성 압출기의 산출비는 물질의 중량을 기준으로 2:1 내지 8:1범위로 설정된다. 압출물이 용융상태로 이중매니폴드다이(24)를 떠나면서 이들은 즉시 배함되어 리브-함유 제품을 형성한다(참조: 제3도 및 4도). 리브-제조용 물질 및 배면 제조용 물질의 배합은 중력에 의해 수월해진다.
이중 매니폴드다이가 바람직하나, 본 발명의 테이프는 덜 바람직한 다른 방법으로 제조할 수도 있다. 배면 제조용 물질 및 리브 제조용 물질이 유사한 융점 범위를 갖는 경우에, 이들은 용융조성물이 단일 다이 오리피스(38)(제6도 참조)를 통해 결합되고 압출되는 연합 매니폴드(36)에 있는 다이(34)외측에 모여 리브-함유제품을 형성할 수 있다. 여러개의 놋치(40)및 가늘고 긴 홈을 포함하는 단일 다이 오리피스(38)은 제7도에 나타내었다. 배면 제조용 물질 및 리브제조용 물질의 융점 및 점탄성 특성의 차이점은 각 물질이 평행한 다이 홈을 갖는 별개의 매니폴드에 들어가 이들이 각각 개별적으로 나오자마자 곧 함께 연신되어 리브-함유 제품을 형성함을 지시할 수 있다. 단일 메니폴드 다이를 통해 공압출하는 경우, 물질의 온도차는 30℃정도로 클 수 있으나 0℃에 가까운 것이 바람직하다. 이중 매니폴드 다이를 사용하는 경우, 물질들간의 온도차는 50℃정도로 클 수 있다. 본 발명에 있어서 최적 결과를 얻기 위해, 용융범위가 유사하다 할지라도 이중 매니폴드 공압출 다이를 사용하는 것이 바람직하다.
제3도를 참조하여, 리브-함유 제품을 예정된 속도로 가동되는 냉각주형롤(44)를 향해 연신시키고 용융 상태로부터 고화상태로 순간 냉각시킨다. 폴리프로필렌의 경우 주형롤(44)를 70°내지 110℉의 온도로 유지시킨다. 이 온도는 폴리프로필렌이외의 중합성 물질의 경우에는 다를 수 있다. 웹을 주형 롤(44)에 고정시키는 것은 에어 나이프 또는 정전 핀닝(pinning)을 사용하여 성취할 수 있다. 다이로부터 웹이 주형롤(44)의 수평 중심선에 대해 평행하게 나오도록 다이를 위치시키는 것이 바람직하다.
접촉각을 변화시키고자 하는 경우에는, 유속, 압출 속도, 압출온도, 또느 다이 오리피스 개구부의 형태를 변화시킬 수 있다. 주형롤(44)에 대해 다이를 재배치 하거나 주형롤(44)의 속도를 변화시킴으로써 압출물의 편향각을 변화시킬 수도 있다.
그후, 주형롤(44), 및 상기 냉각된 롤(44)와 동일한 속도(그러나 반대방향으로)로 가동하는 제2주형롤(46)(냉각되지 않음)에 의해 형성된 닙(nip)에 상기 리브-함유 제품이 들어간다. 본 명세서에 기술된 테이프 제조장치에서의 어떠한 형태의 롤과 관련하여 사용된 경우의 속도란 용어는 롤의 표면상의 한지점의 선형속도를 말하며; 속도란 용어는 시간단위당 회전을 말하는 것이 아니다. 이들 롤의 속도를 조절하여 압출다이(24)로부터 나오는 리브-함유 제품이 뒤틀리지 않도록 한다. 통상적으로 홈 오리피스(30)으로부터 나오는 중합체의 처리속도와 조화를 이루도록 상기 속도를 정하여 목적하는 두께의 제품을 수득한다. 속도가 너무 낮은 경우에는, 압출되는 물질이 주형 롤(44)상에 쌓이게 되어 테이프 배면으로 바람직하지 않은 무거운 종이를 형성시킨다. 속도가 너무 높은 경우에는, 리브-함유 제품의 너비 및 두께가 감소되는데, 이도 또한 바람직하지 않다.
웹을 제조하는 방식에 관계없이, 리브-함유 제품을 신장시켜 기계방향으로의 배향을 제공하는 것이 바람직하다. 리브-함유 제품이 롤(44),(46)을 떠남에 따라 제3도에 도시한 바와 같이 신장지점 또는 배향지점(53)를 유도하는 일련의 유동바퀴롤(48)(50)에 들어간다. 배향지점(48)은 일련의 가열 롤(53)및 하나의 비가열롤(54)를 포함한다. 리브-함유 제품은 가열 롤(53)을 사용하여 그의 연화점에 가까운 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 이 단계의 온도범위는 폴리프로필렌의 경우 250내지 330℉가 바람직하다.
유동바퀴롤(55)는 리브-함유 제품을 주형롤(44), (46)보다 더 높은 일정한 속도로 가동되는 풀(pull)롤(56)에 운송되는 것을 돕는다. 풀 롤(56)은 리브-함유 제품을 기계적으로 신장시켜, 제품의 특징적인 구조를 유지시키면서 목적하는 두께 및 기계적 성질을 갖는 보다 얇은 제품을 생성시킨다. 폴리프로필렌의 경우에, 풀롤(56)의 전형적인 속도의 예는 57 ft/분이고; 주형롤(44)및 (46)의 전형적인 속도의 예는 7.5 ft/분이다. 주형롤(44)및 (46)의 속도가 V1이고, 리브-함유 제품의 최종 두께가 T1이며 풀롤(56)의 속도가 V2인 경우에, 리브-함유 제품의 최종두께 T2는 (V1/V2)T1과 거의 같다. 이는 리브-함유 제픔의 너비의 축소를 고려하지 않는다.
리브-함유 제품은 전형적으로 가압롤(58)을 사용하여 풀롤(56)에 압착시킨다. 유동바퀴롤(60)은 풀롤(56)으로 부터 떨어져 나온 일정한 방향으로 배향된 리브-함유 제품을 운송하는 것을 돕는다. 기계방향 배향 상태를 변화시킴으로써 리브와 배면사이의 접촉각을 변화시킬 수 있음을 주목해야 한다.
기계방향 배향단계후, 리브-함유 제품을 통상의 방법에 따라 처리하여 본 발명의 테이프를 형성시킬 수 있다. 예를들면, 참조번호(62)는 리브-함유 제품으로 부터 무관한 비이드 물질을 제거하고 리브-함유제품을 코어(78)에 권취하여 가공테이프 롤을 제조하는 장치를 나타내는 것이다.
본 발명의 또다른 태양에 있어서, 접착층 및 점착력이 낮은 배면 크기 층을 적용시키기 전에, 일정한 방향으로 배향된 리브-함유 제품을 캘린더링할 수 있다. 캘린더링은 금속률 사이의 하나이상의 닙을 통해 제품을 통과시켜 제품의 캘리퍼(caliper)를 목적하는 그리고 감소시킴을 포함한다. 대표적인 캘리더린 장치는 제9도에 나타내었는데, 이는 상부를(72), 중앙롤(74) 및 하부를 (76)으로 이루어진 3개의 롤 수직 캘린더(70)을 나타낸다. 도시된 장치에 있어서, 캘린더링은 중앙롤 (74)와 하부롤(76)사이의 닙에서 수행한다. 본 발명의 목적을 위해, 일정한 방향으로 배향된 리브-함유 제품으로부터 무관한 비이드 물질을 제거한 후에 캘린더링을 수행하는 것이 바람직하다.
캘린더링은 리브 형태를 환상형에서 타원형으로 변화시킬 수 있다. 캘린더링 조작은 또한 제품의 강성도를 감소시킴으로써 제품에 보다 큰 가요성을 부여할 수 있다, 캘린더링에 의한 제품의 캘리퍼 감소는 제품의 리브-함유 표면상에 피복시켜야 할 필요가 있는 접착제의 양을 감소시킬 수도 있다. 접착제의 양의 감소는, 캘린더링에 의한 리브의 평활화가 리브들사이의 공간 용적을 감소시킴으로써 일어난다. 또한 공가 용적의 감소는, 적용된 접착제의 주어진 용적에 대해 보다 적은 양의 접착제가 리브들사이의 공간에 적용되고 보다 많은 양의 접착제가 리브표면상에 적용됨으로써 제품이 적용 될 표면과 접촉할 수 있는 위치와 보다 많은 양의 접착제가 놓이도록 한다. 접착제가 리브를 함유하지 않는 캘리더링된 제품 표면상에 피복되는 경에, 타원형 리브는 제품이 롤형태인 경우의 접착에 대해 증가되고 균일한 표면적을 제공함으로써 제품의 비권취 특성을 개선시킨다. 캘린더링은 또한 제품의 횡방향 웹 균일성을 개선시킴으로써 제조공정시의 낭비 및 재가공을 줄인다. 일반적으로, 캘린더링은 배면의 횡방향 인열저항을 감소시키지 않는다. 그러나, 몇몇 경우에는 약간의 횡방향 인열저항 감소가 관찰될 수 있다. 다른 경우에는, 약간의 횡방향 인열 저항 증가가 관찰될 수 있다.
캘린더링 작업에 있어서, 주요관심은 리브가 배면을 관통하는 것을 방지함으로써 기계방향으로, 즉 리브에 평행한 방향으로의 분열에 대한 배면의 저항성을 약화시키는 것을 방지하는 것이다. 배면을 연화시킴이 없이 캘린더링 하기전에 리브를 연화시키는 거이 바람직하다. 캘린더링시 리브 온도가 너무 낮으면 리브가 배면을 관통하고, 리브에 의해 배면에 절단되며, 캘린더링 단계를 수행하기 위해 보다 큰 캘린더링 압력을 필요로 하게 될 수 있다. 캘린더링시 배면온도가 너무 높으면, 중합체의 분열로 인해 테이프성질, 예를 들면 인장 및 신장률 수준이 감소될 수도 있다.
접착층은 배면의 주요표면중 한 표면상에 적용될 수 있다. 기계방향 배향단계후 즉시 또는 캘린더링 단계가 사용된 경우그 단계 후 즉시 접착층을 적용하는 것이 바람직하나, 리브 및 배면이 압출다이 또는 다이들로부터 나옴에 따라 접착층을 적용할 수 도 있다. 다른 방법으로는, 이미 기술한 바와 같이 제품을 배향시키고, 캘린더링하고 비이드물질을 제거하고 제품을 코어상에 권취시킨 후에 접착층을 상이한 조립라인상에 적용할 수도 있다. 접착층을 적용하기 위한 정확한 위치는 경제적인 면에 매우 좌우된다. 임의의 접착력이 낮은 배면크기층의 적용위치도 경제적인 면에 많이 좌우된다. 접착층을 적용하기 전에, 적용한 후에 또는 적용함과 동시에 접착력이 낮은 배면크기층을 적용할 수 있다.
그후, 접착제-피복된 리브함유 제품을 분할하여 통상의 방법으로 권취시켜 테이프롤을 형성시킬 수 있다. 테이프는 일반적으로 사용자에게 지지되지 않은 상태로, 예를 들면, 릴(reel)로서 공급되나, 경우에 따라 이형라이너에 지지되어 사용자에게 공급될 수 있다. 하기 방법을 사용하여 본 발명에 따라 제조된 테이프를 평가하였다.
시험방법
1. 횡방향 인열저항
횡방향 인열강도는 인스트론인장 시험기(인스트론 캄파니로부터 구입할 수 있음)를 사용하여 측정하였다. 크로스헤드 속도 20인치/분, 죠오(jaw)간격 2인치 및 챠트 속도 20인치/분이 되도록 기계를 조작하였다. 사용된 로드 셀(load cell)은 DR셀로 표시되며 이는 최고 1000 lbs의 응력을 기록할 수 있다. 본 발명의 제품을 시험하기 위한 조작은 최고하중 200 lbs을 선택하였다.
샘플의 제조
테이프 스트립을 기계방향(MD)으로 1.5인치의 너비로 절단하였다. 샘플길이는 6.0인치였다. 삼각형 형태로 절단한 플렉시 유리지그를 사용하여 1.5인치 ×6.0인치 의 테이프 샘플을 가로질러 기계방향 반대편 40°각도에서 두개의 선을 표시하였다. 샘플의 한쪽측에 대해, 이들 표적은 2.0인치 떨어져 있는 반면에 다른쪽 측에 대해서는 약 4.56인치 떨어져 있다. 표시된 샘플의 짧은 측(2.0인치)상에서, 길이가 1/4인치인 닉크를 상기 언급한 표적 사이의 중앙에서 면도칼로 직접 리브를 가로질러 테이프로 절단하였다. 그다음 샘플을 시험할 준비를 하였다.
공정
제조한 샘플을 인장 시험기의 죠오(jaw)에 놓았다. 두개의 참조 표적을 사용하여 죠오내에 샘플을 배열하고 각각의 죠오에 평행한 표적으로 배열을 완결시켰다. 그 결과, 시험할 샘플은 테이프 한쪽 가장자리에 자연스런 굴곡부위를 형성하였으며 테이프의 다른쪽 가장자리는 일직선으로 뻗었다. 일직선인 측은 샘플 제조 단락에서 기술한 바와 같이 절단된 측이며, 상기 언급한 짧은 측이다. 응력이 적용되기 시작할 때 샘플에 힘이 가해져 횡방향으로 인열되었다. 챠트는 샘플 파열시의 응력을 파운드로 기록한다.
결과측정
모든 샘플에 대해, 챠트 기록계의 가장 큰 수치를 일어난 파열 형태의 주관적인 등급과 관련지어 고려하였다. 우수한 샘플(횡방향으로 인열되지 않는 것)은 항상 죠오까지 위 또는 아래로(기계방향)인열된다. 한계샘플은 우선 기계방향으로 인열된 다음 횡방향으로 인열된다(이 경우에, 상기 결과는 기계방향으로의 인열이 죠오에 이를 때 성취된다). 불량한 샘플은 샘플을 가로질러 횡방향으로 즉시 인열된다. 우수한 물질은 주관적인 등급치 1로, 한계물질은 3으로, 횡방향 인열 저항시험을 통과하지 못하는 물질은 5로 매겨 인열 형태 관찰을 기록하였다. 주관적인 등급 시스템을 포함시키는 이유는 우수한 샘플은 항상 기계방향으로 인열되어 죠오에 의해 전단된 샘플의 파열로 인해 시험을 중단해야 하므로 우수한 샘플을 평가하기가 매우 어렵기 때문이다. 동시에, 횡방향 인열시험을 수행하고 파열 형태 및 배면에 대한 리브의 결합이 적당한가의 여부에 대해 관찰한다. 동일한 등급 시스템을 사용하여 상기 반응을 측정한다.
2. 접촉각 측정
현미경 광분석(마이크로톰 방법)
가공 테이프웹의 횡방향으로 절단된 가공테이프의 횡단면이 관찰되는 경우에는, 투명한 필름의 견고한 층(66)과 함께 융합된 리브층(64)가 보일 것이다(제8도 참조). 리브는 필수적으로 동등한 간격으로 떨어져 있으며 횡단면이 거의 환상적인 것이 바람직하다. 리브는 리브-제조용 조성물에 임의로 첨가된 안료에 의해 분별될 수 있다.
리브(64)가 융합되는 투명한 필름층(66)의 표면의 수평면으로부터 접촉각(
Figure kpo00001
)을 측정하였다.
융합측정
리브와 배면과의 융합량은 현미경 사진으로부터 측정할 수 있으며 또는 다른 공지의 분석 기법으로 측정할 수 있다. 리브와 배면과의 융합량은 (1)압출기 산출속도, (2)압출물이 주형롤에 들어감에 따른 압출물의 편향각도, (3)물질이 압출되는 온도 및 (4) 물질 연신비 및 사용된 물질의 유형에 영향받는다.
리브와 배면과의 융합량은 리브의 고유 직경, 즉 리브가 압출다이로부터 나오자마자 즉시 관찰된 바와 같은 환상 횡단면의 직경의 약 5%내지 약 50%범위이다.
다음의 비-제한적 실시예는 본 발명을 더 설명한다.
실시예 I
본 실시예는 상부 부위(28)에 포함된 공압출다이(24), 표면(24)다이를 통해 뚫린, 물질의 유동방향에 평행한 일직선의 일련의 구멍(26)을 포함한다. 구멍(26)은 중심에 대해 0.040인치의 간격을 두고 있으며 직경은 0.020인치이다. 다이(24)의 상부부위(28)의 너비는 8인치이고 너비 인치당 상기 언급한 구멍 25개를 포함한다. 구멍(26) 각각의 최하부 부위에서 부터 상부부위(28)의 최하부 지점까지의 수직거리는 5mils이다. 하부 오리피스(30)은 너비 8인치, 높이 25mils의 홈으로 이루어졌다.
장치를 초기 조립하는 동안, 압출다이(24)를 냉각된 주형롤(44)의 수평 방향 중심선으로부터 약32°(즉, 10시 내지 11시 방향)기울여 놓았다. 다이(24)는 압출물이 수평선으로부터 0°각도로 나오도록 하는 위치로 놓았다.
두개의 압출기(20),(21)을 사용하여 공압출다이(24)에 공급하는데 하나의 압출기는 폴리프로필렌 98%와 안료 2%의 혼합비로 안료 농축물(C.B. Edwards로부터 구입, Type 101p)과 혼합된 순수한 폴리프로필렌 수지(FINA Cosden Chemical Division으로부터 구입)의 혼합물을 구멍(26)을 포함하는 상부부위(28)을 통해 상부 매니폴드에 공급하여 테이프의 리브를 형성한다.
다른 압출기는 가공하지 않은 순수한 폴리프로필렌 수지만을 갖는 홈오리피스(30)을 통하는 하부 매니폴드에 공급하여 테이프 배면을 형성한다.
압출공정시, 두개의 압출기(20),(21)을 동시에 가동하였다. 상부 압출기(20)에서의 온도는 525℉이었고 하부 압출기(21)에서의 온도는 500℉이었다.
리브와 배면은 다이(24)로부터 나오는 즉시 결합되었다. 이 시점에서 리브와 배면이 용융상태로 된 다음 냉각된 주형롤(44)의 도움으로 다이로부터 연신되면서 즉시 결합되었다.
냉각된 주형롤(44)가 용융물질보다 더 차므로(110℉), 이 물질은 배면상에 리브를 포함하는 시이트로 고화되었다. 고화물질이 각각 3feet/분으로 가동하는 비냉각된 주형롤(46)과 냉각된 주형롤(46)사이의 닙에 들어가기 전에 정전핀닝(pinning)와이어에 의해 냉각된 주형롤(44)에 상기 시이트를 꽂았다. 이대 주형시이트를 균일성 및 두께에 대해 시험하였다.
냉각된 주형롤(44)를 떠나면, 상기 물질은 두개의 유동바퀴롤(48),(50)상에 들어간 다음 기계방향의 배향지점(52)를 만드는 일련의 가열된 롤(53) 및 하나의 비가열롤(54)에 들어간다, 가열된 롤(53)은 280℉의 온도로 유지시켰다. 본 실시예에서는 단지 4개의 가열롤만을 사용하였다.
기계방향의 배향지점(52)로부터 나오면, 물질은 두번째 세트의 롤, 즉 냉각된 주형롤(44)보다 더 빠른 속도(21feet/분)로 가동하는 풀 롤(56) 및 가압롤(58)에 들어가게 되며, 이는 리브-함유제품을 기계방향의 배향지점(52)로 신장시켜 7대 1의 신장비를 얻게 해준다.
풀 롤(56) 및 가압 롤(58)의 세트를 떠난후, 리브-함유 제품상의 무관한 비이드물질을 제거하였다. 리브-함유제품을 너비 6인치로 자른 다음 코어상에서 권취시켜 최종 테이프 롤을 제조하였다. 감압성 접착층 및 임의의 접착력이 낮은 이면가호층을 별도의 조작으로 별도의 라인상의 테이프에 적용할 수 있다.
그다음, 접착층 또는 접착력이 낮은 이면가호층을 포함하지 않는 테이프롤의 물리적 성질에 대해 시험하였다. 파단인장 강도는 367 lbs였고, 표면 캘리퍼는 10.9mils였으며, 테이프 중량은 5.87 g/72 inch2이었으며, 횡방향 인열은 38.0 lbs였고 횡방향 인열 등급은 1이었다. 배면에 대한 리브의 결합은 양호하였다. 접촉각은 41°이었다.
실시예 II
본 실시예는 오메가 형의 횡단면을 갖는 오리피스를 갖는 리브-형성 다이의 사용을 수반한다. 공압출공정은 실시예 I에 기술한 방법과 거의 유사하나, 단 용융온도, 주형롤 속도 및 신장비에 있어서 약간 차이가 있다. 제품 특징, 즉 인장, 신장률, 횡방향 인열은 실시예 I의 제품과 유사하였다.
파단 인장강도는 325 lbs였으며, 횡방향 인열은 21.2 lbs(두개 측정치의 평균값)이었고, 횡방향 인열등급은 1이었다. 접촉각은 130°이었다.
실시예 III
본 실시예는 단일 매니플드 공압출기법을 사용하여 테이프르 제공하기 위해 놋치된 오리피스(38)을 갖는 다이(34)를 사용한다. 본 실시예에서는 두개의 압출기를 사용하여 단일 매니폴드에 공급한다. 하나의 압출기는 460℉에서 순수한 폴리프로필렌[용융유동지수 1인 폴리프로필렌 수지 (95중량%)와 용융 유동 지수 34인 폴리프로필렌 수지(5중량%)의 혼합물]을 다이(34)에 공급하여 배면을 형성시킨다. 다른 압출기는 470℉에서 폴리프로필렌 97%및 안료 농축물 30%를 함유하는 혼합물을 다이(34)에 공급하여 리브를 형성시킨다. T부속품(36)은, 라미나 유동을 사용하여 다이(34)의 단일 매니폴드(34)에 들어가는 물질의 두종의 스티림을 합치기 위해 사용하였다. 라미나 유동에 의하면, 두개의 스트림 물질이 혼합되지 않음을 의미한다. 다이(34)는 냉각된 주형롤레 대해 9시 방향으로 놓인다. 테이프-제조장치의 나머지 모든 요소는 실시예 I에 기술한 바와 같다. 그러나, 냉각된 주형롤의 속도는 7.0 feet/분이었고, 총 신장비는 6.6:1이었다. 풀 롤에서의 산출속도는 46.2feet/분이었다.
파단 인장강도는 204 lbs였고, 신장율은 23%이엇으며, 표면두께는 4.7mils였고, 테이프 중량은 3.73g/72inch2이었으며, 횡방향 인열은 16.0 lbs였고, 횡방향 인열등급은 3이었다. 배면에 대한 리브의 결합은 우수하였다. 접촉각은 158내지 163°이었다.
실시예 IV
본 실시예에는 통상의 압출다이를 사용하며 관모양, 오메가형 또는 놋치된-오리피스 다이를 이용하여 리브를 형성시킨다. 리브 형성후 즉시, 미리 조재하는 배면을 리브에 적층시켜 배면 표면상에 리브가 포함되도록 하였다. 적층 단계에 이어서 접착층으로 테이프의 리브-함유 표면상에 보호막을 입혀 최종 제픔을 수득하며 이는 롤 형태로 보관할 수 있다. 이 방법은 가공 비용으로 인해 덜 바람직하다.
실시예 V
본 실시예는 상부 부위(28)에 포함된 공압출다이(24), 다이(24)표면을 통해 뚤린, 물질 유동방향에 평행한 일직선의 일련의 구멍(26)을 포함한다. 구멍(26)은 중심에 대해 0.040인치의 간격을 두고 있으며 직경은 0.020인치이다. 다이(24)의 상부부위(28)의 너비는 10인치이고 너비인치당 상기 언급한 구멍(25)개를 포함한다. 구멍(26) 각각의 최하부 부위에서부터 상부부위(28)의 최하부지점까지의 수직거리는 5mils이다. 하부 오리피스(30)은 너비 8인치, 높이 25mils의 홈으로 이루어졌다.
장치를 초기 조립하는 동안, 압출다이(24)를 냉각된 주형롤(44)의 수평방향 중심선으로부터 약 32°(즉, 10시 내지 11시 방향)기울여 놓았다. 다이(24)는 압출물이 수평선으로부터 0°각도로 나오도록 하는 위치로 놓았다.
두개의 압출(20), (21)을 사용하여 공압출다이(24)에 공급하는데, 하나의 압출기는 폴리프로필렌 98%와 안료농출물 2%의 혼합비로 안료농축물(C.B.Edwards로 부터 구입, Type 101p)과 혼합된 순수한 폴리프로필렌수지(FINA Cosden Chemical Division으로부터 구입)의 혼합물을 구멍(26)을 포함하는 상부부위(28)을 통해 상부 매니폴드에 공급하여 테이프의 리브를 형성한다.
다른 압출기는 홈오리피스(30)으로 통하는 하부 매니폴드에 가공하지 않은 순수한 폴리프로필렌만을 공급하여 테니프 배면을 형성한다.
압출공정시, 두개의 압출기(20),(21)을 동시에 가동하였다. 상부압출기(20)에서의 온도는 435℉이었고 하부 압출기(21)에서의 온도는 455℉이었다. 다이(24)의 온도는 440℉이었다.
리브와 배면은 다이(24)로부터 나오는 즉시 결합되었다. 이 싯점에 리브와 배면이 용융상태로 된 다음 냉각된 주형롤(44)의 도움으로 다이로부터 연신되면서 즉시 결합되었다.
냉각된 주형롤(44)가 용융물질보다 차므로(181℉), 이 물질은 배면상에 리브를 포함하는 시이트로 고화되었다. 이 시이트를 정전 핀닝 와이어를 사용하여 냉각된 주형롤(44)에 꽂았다. 실시예 I과는 달리, 비냉각 주형롤(46)을 사용하지 않았다. 그대신, 용융물질을 냉각 주형롤(44)만을 사용하여 고화시키고 냉각시켰다. 냉각된 주형롤(44)로부터 나오면, 상기 물질을 3단계의 신장공정을 사용하여 기계 방향으로 배향시켰다. 제1단계는 (52)지점에서 수행하였는데 일련의 롤(53)(이 경우에는 6개의 롤이 사용됨)에 의해 상기 물질을 270℉로 가열시켰다. 그다음, 물질은 각각 223℉ 및 241℉의 온도로 유지시킨 한쌍의 가열된 신장롤(도시하지 않았음)에 들어간다. 제1신장롤의 속도는 주형롤의 속도와 동일하며, 즉 3미터/분이었다. 제2신장롤의 속도는 15미터/분이었다. 이들 두개의 롤은 상기 물질을 신장비 5:1로 신장시킨다. 최종 신장비 7.15:1이 얻어질 따까지 상기 신장 조작을 제2 및 제3단계(도시하지 않았음)에서 반복하였다. 배향단계후, 롤(54),(55) 및 (60)을 우회하고, 그 대신 상기 물질을 냉각된 롤(56)앞에 위치한 어닐링(annealing)롤 (도시하지 않았음)상에서 195℉에서 4초간 어닐링하고 롤(56)과 롤(58)사이의 닙을 통해 (62)지점상에서 계속하였다. 리브-함유 제품의 가장자리에 있는 무관한 비이드를 실시예 I에서와 같이(62)지점에서 제거하였다. 리브-함유 제품을 너비 6인치로 자른 다음 코어(78)상에 권취시켜 테이프롤을 제조하였다.
그 다음, 접착층 또는 접착력이 낮은배면 크기층을 갖지 않은 테이프롤의 물리적 성질을 시험하였다. 파단 인장강도는 195 lbs였고, 표면 캘리퍼는 7.5mils이었으며, 테이프 중량은 4.26g/72inch2이었고, 횡방향 인열은 40.0 lbs이었으며, 횡방향 인열등급은 1이었다. 배면에 대한 리브의 결합은 양호하였다.접촉각은 100°이었다.
롤을 풀어 흔히 캘린더링으로 불리우는 공정을 행하였다. 캘린더링은 제9도에 나타낸 바와 같은 3개의 롤 수직방향 캘린더(70)을 사용하여 수행하였다. 캘린더(70)은 상부롤(72), 중앙롤(74) 및 하부를 (76)으로 이루어진다.
상부롤(72)와 중앙롤(74)사이의 닙은 그곳에서의 캘린더링을 방지하기 위해 리브-함유 제품의 두께보다 약간 더 큰 간격으로 고정시켰다.
테이프를 72℉의 표면온도를 갖는 상부롤(72)에서 캘린더(70)에 도입시켰다. 그다음, 테이프의 리브-함유 표면을 중앙롤(74)에 의해 가열시켜 캘린더링이 용이하도록 상기 물질을 연화시켰다. 중앙롤의 표면온도는 285℉이었다. 캘린더링 속도는 25 ft/분이었으며, 그동안에 약 2초간 가열된다. 캘린더링은 중앙롤(74)와 하부롤(76)사이의 닙에서 수행하였다. 중앙롤(74)와 하부롤(76) 사이의 닙개구부는, 테이프가 평균 캘리퍼 약 6mil을 갖게 끔 캘린더링 되도록 조립하였다.
하부롤(76)의 표면온도를 190℉로 고정시켜 테이프를 롤에 권취시키기 전에 이를 어닐링시켜 비틀림을 최소화시켰다. 캘린더링 공정 전체에 걸쳐 장력을 유지시켜 테이프에 주름 및 접은 금이 형성되는 것을 방지하였다. 감압성 접착층 및 임의의 저착력이 낮은 배면크기 층은 별도의 조작으로 별도의 라인상에서 테이프에 적용할 수 있다.
캘린더(70)의 하부롤(76)을 떠난후, 캘린더링된 테이프를 롤(80)상에 권취시켜 물리적 성질에 대해 시험하였다. 롤에 말린, 캘린더링된 테이프는 접착층 또는 접착력이 낮은 배면크기 층을 갖지 않는다. 파단 인장강도는 191 lbs였고, 표면 캘리퍼는 6.0 mils이었으며, 테이프 중량은 4.26g/72inch2였고, 횡방향 인열은 34.0 lbs이었으며, 횡방향 인열등급은 1이었다. 배면에 대한 리브의 결합은 양호하였다. 접촉각은 19°이었다.
본 발명의 범주 및 진의를 벗어남이 없이 본 발명을 다양하게 변화시키고 변형시킬 수 있음은 본 분야의 숙련자들에게 자명할 것이며, 본 발명이 본 명세서에 기술된 예시태양으로 부당하게 국한되지 않는 것으로 이해해야 한다.

Claims (21)

  1. 적어도 하나의 주요표면상에 거의 종방향으로 배열되고 어떤 특정의 리브와 배면 사이의 접촉각이 약 10°내지 약 160°범위가 되도록 상기 배면에 융합되며 고유 횡단면의 50%이상이 상기 테이프의 리브-함유 표면으로부터 돌출되고 압출성 중합성 물질로 형성된 다수의 리브(rib)를 가지며, 또한 적어도 하나의 주요 표면상에 접착층을 갖고 압출성 중합성 물질로 형성된 배면을 포함하며, 횡방향으로 인열될 경우 기계 방향으로 파열되는 강화테이프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 어떤 특정의 리브와 상기 배면사이의 접촉각이 약 10°내지 약 140°범위인 강화테이프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 리브가 상기 배면에 리브 총질량의 약 20%이하로 관통된 강화테이프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 리브가 폴리프로필렌으로 형성된 강화테이프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 리브가 폴리비닐알코올로 형성된 강화테이프.
  6. 제1항에 있어서, 배면의 너비 1인치당 적어도 10개의 리브가 존재하는 강화 테이프.
  7. 제1항에 있어서, 배면의 너비 1인치당 적어도 20개의 리브가 존재하는 강화 테이프.
  8. 제1항에 있어서, 배면의 너비 1인치당 적어도 30개의 리브가 존재하는 강화 테이프.
  9. 제1항에 있어서, 접착제를 포함하는 표면의 반대편 배면의 주요표면상에 접착력이 낮은 이면가호(backsize)층을 추가로 포함하는 강화테이프.
  10. 제1항에 있어서, 상기 접착제가 감압성 접착제인 강화테이프.
  11. 제1항에 있어서, 횡방향 인열저항이 약 3 lbs 이상인 강화테이프.
  12. 제1항에 있어서, 상기 테이프가 기계방향으로 배향된 강화테이프.
  13. 제12항에 있어서, 상기 테이프가 캘린더링(calendering)처리된 강화테이프.
  14. (1) 제1용융수지를 제1압출다이 유입구에 운송하고,
    (2) 상기 제1용융수지를 상기 제1압출다이 유입구로부터 가늘고 긴 홈을 포함하는 제1의 좁은 유출구로 흐르게 하며,
    (3) 제2용융수지를 제2압출다이 유입구에 운송하고,
    (4) 상기 제2용융수지를 상기 제2압출다이 유입구로부터 다수의 오리피스를 포함하는 제2유출구로 흐르게 하며,
    (5) 상기 제1용융수지를 상기 제1유출구로부터 흘러나오게 하고,
    (6) 상기 제2용융수지를 상기 제2유출구로부터 흘러나오게 하며,
    (7) 상기 제1용융수지를 상기 제2용융수지와 융합시켜 리브-함유 제품을 생성하고,
    (8) 생성된 리브-함유 제품이 횡방향으로 인열될 경우 기계 방향으로 파열되도로 리브-함유제픔을 배열시키는 단계를 포함하는 리브-함유 제품의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 리브-함유 제품을 고화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제품의 적어도 하나의 주요표면상에 접착층을 적용시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 배향된 제품을 캘린더링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. (1)제1용융수지를 압출다이 유입구에 운송하고,
    (2) 제2용융수지를 상기 압출다이 유입구에 운송하며,
    (3) 상기 제1용융수지 및 상기 제2용융수지를 상기 압출다이 유입구로부터 가늘고 긴 홈 및 다수의 놋치(notch)를 갖는 오리피스를 포함하는 유출구로 흐르게 하고,
    (4) 상기 제1용융수지 및 상기 제2용융수지를 상기 유출구로부터 흘러나오게 하여 서로 융합시켜 리브-함유 제품을 생성하고,
    (5) 생성된 리브-함유 제품이 횡방향으로 인열될 경우 기계 방향으로 파열되도록 리브-함유 제품을 배열시키는 단계를 포함하는 리브-함유 제품의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 리브-함유 제품을 고화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제품의 적어도 하나의 주요표면상에 접착층을 적용시키는 단계를 추가로 포함시키는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 배향된 제품을 캘린더링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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