KR0178026B1 - 가박성 열가소성 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 A-B-A 블록 공중합체(여기서, A 블록은 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체로부터 유도되고, B 블록은 저급 알켄으로부터 유도된다) 약 35% 내지 약 65%와 비닐 아세테이트를 약 28% 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 약 25% 내지 약 55%를 포함하는 가열봉합가능한 열가소성 탄성 중합체성 필름에 관한 것이다. 당해 필름은 폴리비닐 클로라이드를 포함하는 여러 가지 기판에 가열봉합될 수 있다. 일단 기판에 밀봉되면, 비교적 일정하고 낮은 박리력을 적용하여 필름을 기판으로부터 용이하게 박리시킬 수 있다. 필름의 박리강도를 측정하는 방법이 기술되어 있다. 당해 필름은 기판과 함께 패키지를 형성하거나 또는 일련으로 연결된 다중 패키지를 형성하는 기판에 가열봉합시키는데 특히 적합하다. 필름은 비교적 일정하고 낮은 박리력을 적용시켜 당해 기판으로부터 박리시킬 수 있기 때문에, 필름을 기판으로부터 박리시킬 수 있으며 패키지 제품을 조절된 방법으로 구획으로부터 뽑아낼 수 있다. 기판을 구부리거나 감을 때 발생되는 전단력은 기판과 함께 형성된 실(seal)에 어떠한 영향도 미치지 않으면서 필름에 의해 흡수된다.

Description

가박성 열가소성 필름
본 발명은 탄성중합체성 블록 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 하나 이상의 점착방지제(anti-blocking materials)의 블랜드(blenad)로부터 제조한 필름에 관한 것이다. 이러한 필름 폴리비닐 클로라이드를 포함하는 다양한 지지체를 사용하여 가박성 실(peelable seal)을 형성시키는데 적합한다.
열가소성 탄성중합체는 신발 밑창에서 연신 랩 필름(stretch wrap film)에 이르는 광범위한 제품의 제조에 사용되는 중합체성 조성물이다. 이러한 필름은 다수의 통상적인 용도를 갖는다. 예를 들면, 코프먼(Korpman)의 미합중국 특허 제4,166,464호(1979. 9. 4)에는 열가소성 탄성중합체를 포함하는 브랜드로부터 제조된 탄성지지 필름을 혼입시킨 흡수성 적층 드레싱(dressing)이 기술되어 있다. 넉(Wnuk)의 미합중국 특허 제4,476,180호(1984, 10. 9.)에도 열가소성 탄성중합체를 혼입시킨 필름이 기술되어 있다.
그러나, 다양한 지지체에 가열 밀봉(heat sealing)시킨 다음 비교적 일정하고 낮은 박리력으로 지지체로부터 박리시킬 수 있는 필름에 대한 필요성이 대두되었다. 비교적 균일하고 낮은 박리력을 적용하여 필름을 지지체로부터 박리시키는 능력은 필름을 지지체에 가열 밀봉시켜 지지체가 필름과 함께, 패키지(package)를 형성하거나 또는 일련으로 연결된 다중 패키지를 형성하는 경우에 특히 중요하다. 일련으로 연결된 패키지의 경우, 지지체로부터 필름을 박리시키는데 과도하거나 불균일한 힘이 요구된다면, 각각의 패키지를 개방하고 조절된 형태의 패키지된 품목을 기계적으로 또는 수동으로 꺼내는 것은 극도로 어렵다. 필름은, 패키지 제품을 육안으로 점검할 수 있도록 투명하고, 필름을 지지체로부터 박리시키는 경우 패키지 제품이 필름에 점착하는 것을 방지시키는 부점착성(不粘着性; antiblocking property)을 충분히 갖는 것이 매우 바람직하다. 또한, 지지체와 필름 사이에 형성된 실의 원형을 손상시키지 않으면서 일련으로 연결된 구획들이 구부러지거나 감길 수 있도록 필름의 탄성이 충분한 것이 매우 바람직하다. 따라서, 필름의 탄성은 필름을 지지체로부터 분리하지 않고 지지체를 구부리거나 감을 때 발생하는 전단력을 견디기에 충분해야만 한다.
본 발명은 폴리비닐 클로라이드를 포함하는 다양한 지지체에 용이하게 가열 밀봉될 수 있고 균일하고 비교적 낮은 박리력을 적응하여 지지체로부터 제거시킬 수 있는 필름을 제공한다. 따라서, 본 발명은 필름과 함게 패키지 또는 일련으로 연결된 다중 패키지를 형성하는 지지체와 관련된 용도에 특히 적합한 펠름을 제공한다.
본원에 기술된 발명은, 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체와 에틸렌-부텐랜덤 공중합체의 광유(mineral oil) 충전된 탄성중합체성 블록 공중합체 약 35 내지 약 65%; 비닐 아세테이트를 약 28% 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 약 15 내지 약 65%; 및 슬립제(slip agent) 및 점착방지제(anti-block agent) 약 10 내지 약 20%의 블렌드로부터 형성된 열가소성 필름에 관한 것이다. 당해 필름은 두께가 약 0.0005 내지 0.2 이다.
본원에 기술된 용어 '중합체'는 총괄적으로 단독중합체 및 둘 이상의 단량체로부터 유도된 공중합체를 말한다. 본원에서 나타낸 모든 비율(%)은, 달리 언급하지 않는 한, 중량%이다.
본 발명은 둘 이상의 공중합체와 하나 이상의 점착방지제와의 블렌드로부터 형성되는 필름에 관한 것이다. 제1 공중합체는 A 블록이 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체로부터 유도되는 탄성중합체성 A-B-A 블록 공중합체이다. B 블록은 저급 알켄으로부터 유도된다. 제2 공중합체는 비닐 아세테이트를 약 28% 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체이다. 에루크아미드(erucamide) 슬립제 및 점착방지제는 2개의 공중합체와 함께 사용된다. 당해 블렌드는 제2 부점착성 농축물을 임의로 함유할 수 있다. 제2 부점착성 농축물은 저밀도 폴리에틸렌과 실리카의 블렌드이다.
[A-B-A 블록 공중합체]
본 발명에서 사용되는 A-B-A 블록 공중합체는 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체와 에틸렌-부텐 랜덤 공중합체와의 광유 충전된 블록 공중합체로 이루어진 공지된 물질이다. 당해 공중합체는 광유를 약 30중량% 포함한다. 중합체 성분은, 에틸렌 약 42중량%, 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체 약 28 내지 약 31중량%, 부텐 약 20중량% 및 유리 폴리스티렌 단독중합체 약 7 내지 약 10중량%로 구성된다.
블록 공중합체 A 블록은 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체로 구성되고 블록 공중합체의 B 블록은 에틸렌-부텐 랜덤 공중합체로 구성된다. 블록 공중합체의 분자량은 ASTM법 D1238[참조: Standard Test Method for FLOW WEIGHTS OF THERMOPLASTICS BY EXTRUSION PLASTOMETERS] 조건 G로 측정한 용융 지수가 약 7.8이 되도록 선택한다. A-B-A 블록 공중합체의 밀도는 약 0.93g/㎥이다. 바람직한 블록 공중합체는 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company, Polymers Division, Houston, Tex.)에서 상표명 G2780으로 시판하고 있다.
본 발명의 열가소성 탄성중합체성 필름은 광유 충전된 탄성중합체성 블록 공중합체를 약 35 내지 약 65중량%, 바람직하게는 약 40 내지 약 60중량5, 특히 바람직하게는 약 45 내지 약 55중량% 함유할 수 있다.
[에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체]
본 발명에 따르는 필름의 제2 공중합체는 비닐 아세테이트를 약 28중량% 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체이다. 에틸렌 비닐 아세테이트 고중합체의 밀도는 약 0.95g/㎤이고 이의 용융 지수는 ASTM법 D1238 조건 B에 따라 측정하여 약 0.30이다. 본 발명에 관련된 용도에 적합한 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체는 유. 에스. 인더스트리얼 케미칼즈, 캄파니(U.S. Industrial Chemicals, Co., Cincinnati, Ohio 45249)에서 상표명 UE-645로 시판하고 있다. 본 발명의 열가소성 탄성중합체성 필름 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 약 15 내지 약 55중량% 함유할 수 있다.
[슬립제 및 점착방지제]
본 발명의 열가소성 탄성중합체성 필름은 하나 이상의 슬립제 및 점착방지제를 함유한다. 이러한 제제중의 하나는 듀 퐁 캄파니(Du Pont Company, Polymer Products Dept., Wilmington, Delaware 19898)에서 상표명 CE-9619-1로 시판중인 에루크아미드 슬립제 및 점착방지제이다. 에크루아미드 슬립제 및 점착방지제는 에루크아미드 약 7중량%, 실리카 약 20중량% 및 에틸렌 비닐 아세테이트 약 73중량%로 구성된다. 에루크아미드 슬립제와 점착방지제의 에틸렌 비닐 아세테이트 성분은 비닐 아세테이트가 약 18중량% 정도이다. 에루크아미드 슬립제 및 점착방지제의 밀도는 약 0.94g/㎤이고 용융 지수는 약 2.5이다. 본 발명의 열가소성 탄성중합체성 필름은 에루크아미드 슬립제 및 점착방지제를 약 10중량% 함유한다.
제2 점착방지제는 앰파세트 코포레이션(Ampacet Corp., Mount Vernon, N.Y. 10550)에서 상표명 10063으로 시판하고 있다. 이러한 물질은 저밀도 폴리에틸렌 담체 중의 실리카 20중량%로 구성된다. 저밀도 폴리에틸렌 담체의 용융 지수는 약 9이고 밀도는 0.920g/㎤이다. 본 발명에 따르는 필름은 실리카계 점착방지제를 약 0 내지 약 10중량% 함유할 수 있다.
[제조방법]
본 발명의 열가소성 탄성중합체성 필름은 통상적인 취입 필름 압출법을 사용하여 제조할 수 있다. 이러한 취입 필름 압출법은 문헌(참조; U.S. Industrial Chemicals Processing Guide, Forurth Edition, pages 50-59)에 기재되어 있다.
본 발명의 바람직한 필름의 제조방법은 다음의 실시예 1에 기술되어 있다.
[실시예 1]
본 발명의 열가소성 탄성중합체성 필름은 G2730 35중량%, UE-645 55중량% 및 CE-9619-1 10중량%의 블렌드로부터 제조한다. 본 발명의 필름을 제조하는데 사용되는 장치는 통상적인 취입 필름 압출 가공용 장치, 예를 들면, 코크란 캄파니 (Cochran Company, New Lennox, Illinois)에서 제조한 모델 번호 IMB-250의 진동 블렌더/공급기; 스털링 익스트루더 코포레이션(Sterling Extruder Corp., South Plainfield, New Jersey)에서 제조한, 직경이 3 1/2in이고 길이 대 직경 비가 24;1이며 전기적으로 강려되는 모델 번호 4000의 압출기; 및 에간 머시너리(Egan Machinery, Somerville, New Jersey)에서 제조한 환형(annular) 취입 필름 압출 다이가 있다.
펠릿 형태의 원료를 진동 블렌더/공급기 속에서 건식 블렌딩한 다음, 압출기 내로 공급하여 원료를 용융시키고, 추가로 블렌딩한다. 용융된 혼합물을 압출기를 사용하여 내부에 원통형 맨드렐(mandrel)이 위치한 다이 속으로 이용시킨다. 용융된 혼합물은 맨드렐을 둘러싸서 튜브를 형성하며, 이는 환형 압출 갭을 통하여 다이로부터 배출된다. 환형 압출 갭 주위를 둘러싸고 있는 원추형 공기 환을 통하여 공기를 통과시켜 용융된 물질의 튜브를 냉각시키고 응고시킨다. 일단 공기 환을 통과하게 되면, 튜브는 다이의 맨드렐을 통하여 주입되는 공기에 의해 직경이 환형압출 갭의 직경의 약 2배가 되는 버블(bubble)내로 팽창된다. 이어서, 버블을 V형 붕괴 프레임(V-shape collapsing frame)에서 자체로 붕괴시키고, 평평해진 튜브의 모서리를 세로로 절단한 다음, 새성된 두 필름 층을 저장력하에 롤러에 감는다.
필름을 제조하는 동안, 압출기 배럴 온도와 다이 온도는 380 °F로 유지한다. 사용되는 특정 다이의 환형 압출 갭의 직경이 약 15in이고 압출 갭의 너비는 약 0.04in로 설정된다. 당해 실시예에서 생성되는 필름을 대상으로 수행한 시험의 결과는 표 1 및 2에 기재되어 있다.
[실시예 2]
G2730 65중량%, UE- 25중량% 및 CE-9619-1 10중량%의 블렌드로부터 열가소성 탄성중합체성 필름을 제조한다. 사용되는 장치 및 공정 조건은 실시예 1에서 기술한 바와 동일한다.
[실시예 3]
G2730 35중량%, UE-645 45중량% 및 CE-9619-1 10중량% 및 앰파세트 10063 10중량%의 블렌드로부터 열가소성 탄성 필름을 제조한다. 사용되는 장치 및 공정 조건은 실시에 1에서 기술한 바와 동일하다.
[실시예 4]
G2730 65중량%, UE-645 15중량% 및 CE-9619-1 10중량% 및 앰파세트 10063 10중량%의 블렌드로부터 열가소성 탄성 필름을 제조한다. 사용되는 장치 및 공정 조건은 실시에 1에서 기술한 바와 동일하다.
[실시예 5]
G2730 50중량%, UE-645 35중량% 및 CE-9619-1 10중량% 및 앰파세트 10063 5중량%의 블렌드로부터 열가소성 탄성 필름을 제조한다. 사용되는 장치 및 공정 조건은 실시예 1에서 기술한 바와 동일하다.
[박리 강도 시험]
본 발명의 필름에 의해 형성된 실의 박리 강도를 시험하기 위한 시험법을 개발하였다. 먼저, 탕성중합체성 필름의 종방향을 폴리비닐 클로라이드 지지체의 종방향과 일직선상으로 정렬시켜 한 층의 탄성중합체성 필름을 폴리비닐 클로라이드지지체와 가요성 폴리에스테르 물질 사이에 위치시킴으로써 각각의 시험 샘플을 제조한다. 폴리에스테스 물질의 한 면을 프라이머(primer)로 도포하여 탄성중합체성 필름에 대한 접착성을 촉진시킨다. 당해 시험에서 사용하는 폴리비닐 클로라이드 지지체는 신-에쓰 폴리머 캄파니 리미티드(Shin-Etsu Polymer Co., Ltd., Tokyo. Japan)에서 상표명 SP 4800으로 시판중이다. 당해 목적으로 사용하는 폴리에스테르 물질은 두께가 약 0.001in인 투명한 폴리에스테르 필름이다. 가요성 폴리에스테르 물질은 탄성중합체성 필름에 대하여 이의 도포된 면에 놓아 두어 탄성중합체성 필름에 대한 폴리에스테르 필름의 접착을 촉진시킨다. 이어서 너비가 1in인 가열 상부 조(heated top jaw)와 너비가 1in인 실리콘 고무 하부 조가 장착된, 변형된 센티넬 히트 실러(Sentinel heat sealer)(모델 제12A번)를 사용하여 샘플을 밀봉한다. 히트 실러의 상부 조의 온도를 약 350°F로 설정하여 유지한다. 조 압력을 약 60 PSI로 설정하고 히트 실러 조를 약 1초 동안 밀폐되도록 고정시킨다. 층을 이룬 재료를 밀봉하기에 앞서, 조를 밀폐시키면서 히트 실러의 온도를 상승시킨다. 이어서, 히트 실러의 조를 개방하고, 층을 이룬 재료를 히트 실러의 조 사이에 두어 약 1의 층을 이룬 재료를 조의 건건너편으로 확장시키며 히트 실러의 조를 1초 동안 밀폐시킴으로써 층을 이룬 재료를 가열 밀봉시킨다. 층을 이룬 재료를 가열 밀봉한 후에, 재료로부터 시험 스트립(strip)을 절단한다. 스트립은 너비가 1/2이고 길이가 5이며 가열 밀봉되지 않은 약 1의 재료를 포함한다. 치수가 더 큰 시험 스트립은 탄성중합체성 필름과 폴리비닐 클로라이드의 종방향에 상응한다.
이어서, 인스트론 모델 1130 시험기(Instron Model 1130 test machine)를 사용하여 탄성중합체성 필름의 박리 강도를 측정한다. 인스트론기 시험의 조를 약 2의 게이지(gauge) 길이로 고정시킨다. 시험 스트립의 밀봉되지 않은 부분을 분리하고 폴리비닐 클로라이드 지지체를 인스트론 시험기의 조 중의 하나에 위치시키고 탄성중합체성 필름과 폴리에스테르 물질을 다른 조에 위치시킨다. 인스트론 시험기의 조를 12in/min의 속도로 분리시킨다. 폴리비닐 클로라이드 지지체로부터 탄성중합체성 필름을 분리하는데 필요한 힘을 측정하고 챠트 레코더(chart recorder)를 사용하여 기록한다. 폴리비닐 클로라이드 지지체로부터 탄성중합체성 필름을 분리하는데 필요한 평균력을 밀봉 강도로서 기록하고 밀봉된 재료의 1/2in당 g으로 기록한다. 실시예 1 내지 5에서 제조한 각각의 필름에 대한 두가지 시험결과가 표 1에 기재되어 있다.
실시예 1 내지 5에서 제시한 조성물에 사응하는 필름의 전형적인 평균 특성이 다음의 표 2에 기재되어 있다. 표 2에 기재한 결과는 나타낸 바와 같은 표준 ASTM법을 이용하여 측정한 것이다.
MD = 종방향
TD = 횡방향
실시예 1 내지 5에서 제시한 조성물에 상응하는 필름의 헤이즈(haze) 지수는 ASTM법 D1003으로 측정하여 약 65 내지 약 90%이다.
본 발명의 특정 양태를 기술하였지만, 당해 분야의 숙련가들에게는 본 발명의 취지 및 영역을 벗어나지 않고서도 본 발명에 다양하게 변화 및 변형시킬 수 있음은 명백할 것이다. 다음의 특허청구의 범위는 본 발명의 영역내에 있는 이러한 모든 변형들을 포함하려는 것이다.

Claims (20)

  1. A 블록은 폴리스티렌 도는 폴리스티렌 동족체로부터 유도되고, B 블록은 에틸렌-부텐 랜덤 공중합체를 포함하여 A-B-A 블록 공중합체의 총 중량을 기준으로하여, 광유를 30 중량% 포함하는 A-B-A 블록 공중합체(a) 40 내지 60중량%. 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(b) 20 내지 50중량% 및 에루크라미드 부점착성(不粘着性) 농축물(c) 10중량%를 포함하는, 박리 강도가 300g/½in 이상이고 두께가 0.0005 내지 0.02in인 필름용 블렌드(blend)를 포함하는 가박성(可剝性; peelable) 열가소성 필름.
  2. 제1항에 있어서, 폴리에틸렌과 실리카의 블렌드를 포함하는 제2 부점착성 농축물 1 내지 10중량%를 추가로 포함하는 필름.
  3. 제1항에 있어서, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체가 비닐 아세테이트를 28중량% 포함하는 필름.
  4. 제1항에 있어서, 필름의 헤이즈(haze) 지수가 65 내지 90%인 필름.
  5. 제1항에 있어서, 에루크아미드 부점착성 농축물이 에루크아미드 7중량%, 실리카 20중량% 및 에틸렌 비닐 아세테이트 73중량%를 포함하는 필름.
  6. A 블록은 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체로부터 유도되고, B 블록은 에틸렌-부텐 랜덤 공중합체를 포함하며 A-B-A 블록 공중합체의 총 중량을 기준으로하여, 광유를 30중량% 포함하는 A-B-A 블록 공중합체(a) 45 내지 55중량%, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(b) 25 내지 45중량% 및 에루크아미드 부점착성 농축물(c) 10중량%를 포함하는, 박리 강도가 300g/½in 이상이고 두께가 0.0005 내지 0.02in인 필름용 블랜드를 포함하는 가박성 열가소성 필름.
  7. 제6항에 있어서, 폴리에틸렌과 실리카의 블랜드를 포함하는 제2 부점착성 농축물 1 내지 10중량%를 추가로 포함하는 필름.
  8. 제6항에 있어서, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체가 비닐 아세테이트를 28중량% 포함하는 필름.
  9. 제6항에 있어서, 필름의 헤이즈 지수가 65 내지 90%인 필름.
  10. 제6항에 있어서, 에루크아미드 부점착성 농축제가 에루크아미드 7중량%, 실리카 20중량% 및 에틸렌 비닐 아세테이트 73중량%를 포함하는 필름.
  11. A 블록은 폴리시트렌 E는 폴리스티렌 동족체로부터 유도되고, B 블록은 에틸렌-부텐 랜덤 공중합체를 포함하며, A-B-A 블록 공중합체의 총 중량을 기준으로하여, 광유를 30중량% 포함하는 A-B-A 블록 공중합체(a) 35 내지 65중량%, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(b) 20 내지 55중량% 및 에루크아미드 부점착성 농축물(c) 8 내지 12중량%를 포함하는 블렌드로부터 형성되는, 박리 강도가 300g/½in 이상이며 두께가 0.005 내지 0.02in 인 가박성 열가소성 필름.
  12. 제11항에 있어서, 폴리에틸렌과 실리카의 브렌드를 포함하는 제2 부점착성 농축물 1 내지 10중량%를 추가로 포함하는 필름.
  13. 제11항에 있어서, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체가 비닐 아세테이트를 28중량% 포함하는 필름.
  14. 제11항에 있어서, 필름의 헤이트 지수가 65 내지 90%인 필름.
  15. 제11항에 있어서, 에루크아미드 부점착성 농축물이 에루크아미드 7중량%, 실리카 20중량% 및 에틸렌 비닐 아세테이트 73중량%를 포함하는 필름.
  16. A 블록은 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체로부터 유도되고, B 블록은 에틸렌-브텐 램던 공중합체를 포함하며, A-B-A 블록 공중합체의 총 중량을 기준으로하여, 광유를 30중량% 포함하는 A-B-A 블록 공중합체(a) 내지 60중량%, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(b) 20 내지 50중량% 및 에루크아미드 부점착성 농축물(c) 8 내지 12중량%를 포함하는 블렌드로부터 형성되는, 박리 강도가 300g/½in 이상이며 두께가 0.005 내지 0.02in 인 가박성 열가소성 필름.
  17. 제16항에 있어서, 폴리에틸렌과 실리카의 블렌드를 포함하는 제2 부점착성 농축물 1 내지 10중량%를 추가로 포함하는 필름.
  18. 제16항에 있어서, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체가 비닐 아세테이트를 28중량% 포함하는 필름.
  19. 제16항에 있어서, 필름의 헤이즈 지수가 65 내지 90%인 필름.
  20. 제16항에 있어서, 에루크아미드 부점착성 농축물이 에루크아미드 7중량%, 실리카 20중량% 및 에틸렌 비닐 아세테이트 73중량%를 포함하는 필름.
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