KR101022227B1 - 다층상 인-몰드 필름 - Google Patents

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버나드 에스. 미엔투스
존 코발츄크
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애버리 데니슨 코포레이션
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Abstract

본 발명은 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 중합성 물질 및 이 중합성 물질에 분산된 특정 고형물들로 구성된 코어층; 및 상기 코어층의 제1 표면 위에 놓인 제1 스킨층을 포함하는 필름으로서, 상기 필름은 다층상 필름을 형성하기 위해 상기 코어층 및 상기 제1 스킨층을 동시-압출하고, 기계 방향 배향의 필름을 제공하기 위해 라벨의 예상되는 서비스 온도 이상의 온도에서 상기 필름을 고온-스트레칭하고, (상기 필름의 밀도는 고온-스트레칭 중에 약 5% 내지 약 25% 만큼 감소되는 것임), 상기 라벨의 예상 서비스 온도 이상의 온도에서 상기 필름을 어니일링함으로써 형성되는 것이고; 상기 필름은 약 30 내지 약 120 범위의 기계 방향 거얼리(Gurley) 강성도 값, 약 2% 이하의 기계 방향 수축률, 및 약 100 psi 이하의 200℉(93.3℃)에서의 기계 방향 수축 인장을 갖는 것인, 인-몰드 라벨로서 사용하기 위한 다층상 필름에 관한 것이다.

Description

다층상 인-몰드 필름 {MULTILAYER IN-MOLD FILM}
본 발명은 다층상 필름들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 인-몰드 라벨들을제조하는데 유용한 다층상 필름들에 관한 것이다. 이러한 유형의 라벨들은 그 라벨들이 컨테이너-형성 프로세스 동안 컨테이너를 형성하는 몰드 내에서 제 자리에 유지되기 때문에 "인-몰드" 라벨들이라 칭한다.
중합성 인-몰드 라벨들은 취입-몰딩, 주입-몰딩 또는 주입-취입 몰딩을 사용하여 중합성 수지들로부터 제조된 컨테이너들의 라벨링에 있어서 종이 라벨들에 비해 많은 미관적 및 기능적 장점들을 제공한다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 스퀴즈 병 등의 플라스틱 컨테이너가 모발용 샴푸 등의 제품을 포장하기 위해 사용될 때, 중합성 라벨을 사용한 패키지는 일반적으로 종이 라벨을 사용하는 포장보다 소비자들에게 더 어필하고 있다. 많은 용도들에서, 중합성 인-몰드 라벨들의 사용은 외관, 조작, 성능, 방습성, 순응성, 내구성 및 라벨링되어야 할 컨테이너와의 적합성의 이유에서 필요하다. 중합성 인-몰드 라벨들은 또한 소비자에게 보여지는 라벨 표지 만으로 투명하거나 또는 실질적으로 투명한 라벨들을 가능케 한다.
중합성 인-몰드 라벨들이 갖는 문제점은 컨테이너-형성 프로세스 동안 두께 또는 "Z" 방향으로의 수축 및 증가하는 경향이 있다는 것이다. 이는 발포에 의해 유발된 필름 두께의 증가들로 인한 것으로 믿어진다. 이러한 발포는 필름 내의 공동 영역들 내의 공기 포집 및 취입 몰딩 중에 필름에 가해진 열의 결과인 것으로 믿어진다. 이축으로 배향된 필름들은 단일 축으로 또는 기계 방향 배향된 필름들보다 더 많이 발포시키는 경향이 있다. 결과로서, 컨테이너에 적용될 때 이들 라벨들은 전형적으로 라벨 상에 형성된 그래픽 또는 인쇄된 이미지의 미학이 훼손되는 표면 거칠기를 나타낸다.
본 발명은 인-몰드 라벨로서 컨테이너에 적용된 후 최소 표면 거칠기 만을 나타내는 다층상 필름을 제공함으로써 이러한 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 이러한 필름으로 제조된 라벨들은 컨테이너에 적용될 때, 시험법 ANSI B46.1으로 측정된 바, 전형적으로 약 100 마이크로인치 이하의 프린트 표면에 대한 표면 거칠기를 나타낸다. 이는 라벨 상에 형성된 그래픽 또는 프린트된 이미지의 미학을 훼손시키는 표면 거칠기를 나타내는 것으로 관찰되고 약 200 마이크로인치의 표면 거칠기를 갖는 선행 기술의 라벨들과 비교된다.
발명의 개요
본 발명은 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 또는 이들의 2개 이상의 혼합물인 중합성 물질 및 이 중합성 물질에 분산된 미립 고형물들로 구성된, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 코어층; 및
에틸렌 또는 프로필렌으로부터 유도된 열가소성 공중합체 또는 삼중중합체 및 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이들의 2 이상의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 기능성 단량체로 구성된, 상기 코어층의 제1 표면 위에 놓인 제1 스킨층을 포함하는 필름으로서,
상기 필름은 다층상 필름을 형성하기 위해 상기 코어층 및 상기 제1 스킨층을 동시-압출하고, 기계 방향 배향의 필름을 제공하기 위해 라벨의 예상되는 서비스 온도 이상의 온도에서 상기 필름을 고온-스트레칭하고, 상기 라벨의 예상 서비스 온도 이상의 온도에서 상기 필름을 어니일링함으로써 형성되는 것이고;
상기 필름의 밀도는 고온-스트레칭 중에 약 5% 내지 약 25% 만큼 감소되는 것이고;
상기 필름은 고온-스트레칭 및 어니일링 후에 약 30 내지 약 120 범위에서 기계 방향 거얼리(Gurley) 강성도 값을 갖고;
상기 필름은 고온-스트레칭 및 어니일링 후에 약 2% 이하의 기계 방향 수축률을 갖고;
상기 필름은 고온-스트레칭 및 어니일링 후에 제곱 인치당 약 100 파운드(psi) 이하의 200℉(93.3℃)에서의 기계 방향 수축 인장을 갖는 것인, 인-몰드 라벨의 제조에 사용하기 위한 다층상 필름에 관한 것이다.
일 실시 양태에서, 본 발명의 필름은 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층을 추가로 포함한다.
일 실시 양태에서, 본 발명의 필름은 코어층의 제1 표면과 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 불투명층을 추가로 포함한다.
일 실시 양태에서, 본 발명의 필름은 코어층의 제1 표면과 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 타이층을 추가로 포함한다.
일 실시 양태에서, 본 발명의 필름은 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층, 코어층의 제1 표면과 제1 스킨층 사이에 위치한 제1 불투명층, 및 코어층의 제2 표면과 제2 스킨층 사이에 위치한 제2 불투명층을 추가로 포함한다.
일 실시 양태에서, 본 발명의 필름은 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층, 코어층의 제1 표면과 제1 스킨층 사이에 위치한 제1 타이층, 및 코어층의 제2 표면과 제2 스킨층 사이에 위치한 제2 타이층을 추가로 포함한다.
일 실시 양태에서, 본 발명의 필름은 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층, 코어층의 제1 표면과 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 불투명층, 제1 불투명층과 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 타이층, 코어층의 제2 표면과 제2 스킨층 사이에 위치하는 제2 불투명층, 및 제2 불투명층과 제2 스킨층 사이에 위치한 제2 타이층을 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명의 필름으로 제조된 인-몰드 라벨들 및 인-몰드 라벨들이 그들의 표면에 부착되게 하는 중합성 컨테이너들에 관한 것이다. 인-몰드 라벨들은 비교적 큰 라벨들 (예, 약 12 제곱 인치 이상의 표면적)을 포함하고, 중합성 컨테이너들은 비교적 큰 컨테이터들 (예, 약 32 유체 온스 이상의 체적)을 포함한다. 중합성 컨테이너들에 적용될 때 라벨들은 매우 유연한 조직을 갖는 인쇄된 표면, 즉, 시험법 ANSI B46.1로 측정된 바 약 100 마이크로인치에 이르는 표면 거칠기를 나타내는 인쇄된 표면을 특징으로 한다.
다음 도면들에서, 동일한 부분들 및 특징부들은 동일하게 지정된다.
도 1은 특정 형태로 본 발명을 실시하는 다층상 필름의 측면의 개략도.
도 2는 본 발명의 대안의 실시 양태를 실시하는 다층상 필름의 측면의 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 대안의 실시 양태를 실시하는 다층상 필름의 측면의 개략도.
도 4는 본 발명의 또 다른 대안의 실시 양태를 실시하는 다층상 필름의 측면의 개략도.
도 5는 본 발명의 다층상 필름을 제조하기 위해 사용된 동시-압출, 스트레칭 및 어니일링 라인을 예시하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 인-몰드 라벨들을 제조하는 데 사용된 인쇄, 절삭 및 스태킹의 선도.
도 7-10은 라벨들의 스택들을 형성하기 위해 본 발명의 인-몰드 라벨들의 천공-절삭을 선도로 예시하는 도면.
도 11은 몰딩 오퍼레이션에서 스택된 라벨들의 용도를 선도로 예시하는 도면.
발명의 상세한 설명
"위에 놓이다"라는 용어 및 "위에 놓인" 등의 동계 용어들은 다른 층 또는 제2 층에 대해 상대적인 하나의 층 또는 제1 층의 관계를 언급할 때, 제1 층이 제2 층 상으로 부분적으로 또는 완전히 놓인다는 사실을 의미한다. 제2 층 위에 놓인 제1 층은 제2 층과 접촉할 수 있거나 또는 그렇지 못하다. 예를 들면, 1개 이상의 추가의 층들은 제1 층과 제2 층 사이에 위치할 수 있다.
"고밀도 폴리에틸렌" 또는 "HDPE"라는 용어는 약 0.940 내지 약 0.965 g/cc의 밀도를 갖는 폴리에틸렌을 의미한다.
"라벨의 서비스 온도"라는 용어는 중합성 컨테이너를 제조하기 위한 몰드 내의 온도이면서 인-몰드 라벨로서 사용될 때의 라벨의 온도이다. 라벨의 서비스 온도는 약 200℉(93.3℃) 내지 약 290℉(143.3℃) 범위일 수 있고, 일 실시예에서 약 200℉(93.3℃) 내지 약 260℉(126.7℃)이고, 일 실시예에서 약 220℉(104.4℃) 내지 약 260℉(126.7℃) 범위일 수 있다.
도 1을 참조하면, 예시된 실시 양태들 중의 하나에서, 본 발명의 다층상 필름은 일반적으로 참조 번호 100으로 나타내고, 제1 표면(112) 및 제2 표면(114)을 갖는 코어층(110); 및 코어층(110)의 제1 표면(112) 위에 놓인 제1 스킨층(120)으로 구성된다.
도 2를 참조하면, 예시된 실시 양태들 중의 다른 하나에서, 본 발명의 다층상 필름은 일반적으로 참조 번호 100A로 나타내고, 제1 표면(112) 및 제2 표면(114)을 갖는 코어층(110); 코어층(110)의 제1 표면(112) 위에 놓인 제1 스킨층(120); 및 코어층(110)의 제2 표면(114) 위에 놓인 제2 스킨층(130)으로 구성된다.
도 3을 참조하면, 예시된 실시 양태들 중의 다른 하나에서, 본 발명의 다층상 필름은 일반적으로 참조 번호 100B로 나타내고, 제1 표면(112) 및 제2 표면 (114)을 갖는 코어층(110); 코어층(110)의 제1 표면(112) 위에 놓인 제1 스킨층(120); 코어층(110)의 제1 표면(112)과 제1 스킨층(120) 사이에 위치하는 제1 타이층(140); 코어층(110)의 제2 표면(114) 위에 놓인 제2 스킨층(130); 및 코어층(110)의 제2 표면(114)과 제2 스킨층(130) 사이에 위치하는 제2 타이층(150)으로 구성된다.
도 4를 참조하면, 예시된 실시 양태들 중의 다른 하나에서, 본 발명의 다층상 필름은 일반적으로 참조 번호 100C로 나타내고, 제1 표면(112) 및 제2 표면(114)을 갖는 코어층(110); 코어층(110)의 제1 표면(112) 위에 놓인 제1 스킨층(120); 코어층(110)의 제1 표면(112)과 제1 스킨층(120) 사이에 위치하는 제1 타이층(140); 코어층(110)의 제2 표면(114) 위에 놓인 제2 스킨층(130); 코어층(110)의 제2 표면(114)과 제2 스킨층(130) 사이에 위치하는 제2 타이층(150); 코어층(110)의 제1 표면(112)과 제1 타이층(140) 사이에 위치하는 제1 불투명층(160); 및 코어층(110)의 제2 표면(114)과 제2 타이층(150) 사이에 위치하는 제2 불투명층(170)으로 구성된다.
다층상 필름들(100, 100A, 100B 및 100C)의 전체적인 두께는 약 2.5 내지 약 8밀의 범위일 수 있고, 일 실시 양태에서 약 2.5 내지 약 6밀, 일 실시 양태에서 약 2.5 내지 약 4.5밀, 및 일 실시 양태에서 약 3 내지 약 4밀의 범위일 수 있다. 코어층(110)의 두께는 다층상 필름들(100, 100A 및 100B)의 전체적인 두께의 약 70 내지 약 99% 범위, 및 일 실시 양태에서 약 70% 내지 약 95%, 일 실시 양태에서 필름들(100, 100A 및 100B)의 전체적인 두께의 약 85%일 수 있다. 코어층(110)은 필 름(100C)의 전체적인 두께의 약 45 내지 약 89%의 두께를 가질 수 있고, 일 실시 양태에서 약 60% 내지 약 85%, 및 일 실시 양태에서 필름(100C)의 전체적인 두께의 약 70%의 두께를 가질 수 있다. 제1 스킨층(120)은 필름들(100, 100A, 100B 및 100C)의 전체적인 두께의 약 1 내지 약 15%의 두께를 가질 수 있고, 일 실시 양태에서 1 내지 약 5%, 및 일 실시 양태에서 필름들(100, 100A, 100B 및 100C)의 전체 두께의 약 2.5%의 두께를 가질 수 있다. 제2 스킨층(130)은 필름들(100, 100A, 100B 및 100C)의 전체적인 두께의 약 1 내지 약 15%의 두께를 가질 수 있고, 일 실시 양태에서 1 내지 약 5%, 및 일 실시 양태에서 필름들(100, 100A, 100B 및 100C)의 전체 두께의 약 2.5%의 두께를 가질 수 있다. 타이층들(140 및 150) 각각은 필름들(100B 및 100C)의 전체적인 두께의 약 3 내지 약 12%의 두께를 가질 수 있고, 일 실시 양태에서 약 3 내지 약 7%, 및 일 실시 양태에서 필름들(100B 및 100C)의 전체 두께의 약 5%의 두께를 가질 수 있다. 불투명층들(160 및 170) 각각은 필름(100C)의 전체적인 두께의 약 5 내지 약 40%의 두께를 가질 수 있고, 일 실시 양태에서 약 5 내지 약 7%, 및 일 실시 양태에서 필름(100C)의 전체 두께의 약 7.5%의 두께를 가질 수 있다.
코어층(110) 및 불투명층들(160 및 170)은 독립적으로 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 폴리스티렌, 폴리아미드(예, 나일론), 폴리에스테르(예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리에스테르 공중합체, 폴리카르보네이트, 또는 이들의 2 이상의 혼합물일 수 있는 필름 형성 중합성 물질로 구성될 수 있다. 일 실시 양태에서, 중합성 물질은 폴리프로필렌이다. 사용될 수 있는 상용 폴리프로필렌의 예는 상표명 5A97로 유니온 카바이드-다우(Union Carbide-Dow)로부터 입수할 수 있다. 이러한 물질은 3.9g/10분(ASTM D1238)의 용융 유동률, 903kg/m3의 밀도 및 1,590 MPa(ASTM D790A)의 굽힘 또는 플렉스 모듈러스를 갖는 것으로 식별된다.
미립 고형물들은 본 발명의 필름들을 제조하는데 사용된 고온-스트레칭 단계 동안 코어층(110) 및 불투명층들(160 및 170)에 사용된 중합성 혼합물로부터 적어도 부분적으로 별개의 위상으로 남는 임의의 미립 고형물들일 수 있다. 미립 고형물들은 유기물 또는 무기물일 수 있다. 사용될 수 있는 유기 미립 고형물들의 예들로는 폴리스티렌, 고무 개질된 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS), 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카르보네이트, 폴리아미드(예, 나일론); 고밀도 폴리에틸렌; 폴리에스테르(예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트); 폴리아세탈; 폴리프로필렌; 및 아크릴계 수지들을 들 수 있다. 사용될 수 있는 무기 미립 고형물들의 예들로는 고체 및 중공이 미리 형성된 유리 구들, 금속 비드들 또는 구들; 세라믹 입자들; 이산화 티탄; 탄산 칼슘; 황산 바륨; 초크; 이산화 규소; 및 점토를 들 수 있다. 일 실시 양태에서, 미립 고형물들은 탄산 칼슘이다. 이들 미립 고형물들은 약 0.1 내지 12 미크론 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있고, 일 실시 양태에서 약 0.5 내지 약 5 미크론, 및 일 실시 양태에서 약 1 내지 약 3 미크론 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 일 실시 양태에서, 평균 입자 크기는 약 1 미크론이다. 일 실시 양태에서, 평균 입자 크기는 약 3 미크론이다. 일 실시 양 태에서, 미립 고형물들의 혼합물이 사용되고, 이 혼합물은 약 1 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 미립 고형물들 및 약 3 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 미립 고형물들을 포함한다.
일 실시 양태에서, 미립 고형물들 및 수지 캐리어를 함유하는 농축물이 층들(110, 160 및(또는) 170)을 압출시키기 위해 사용된 혼합물에 부가된다. 그 농축물은 예를 들면 고형물들 약 20 내지 약 80중량%, 및 수지 캐리어 약 20 내지 80중량%를 함유할 수 있다. 수지 캐리어는 약 90℃ 내지 약 250℃ 범위의 융점 또는 유리 전이 온도를 갖는 임의의 열가소성 중합체일 수 있다. 그 예들로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 고무 개질된 스티렌, ABS, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카르보네이트, 에틸렌 메틸아크릴레이트 등을 들 수 있다. 일 실시 양태에서, 폴리프로필렌 약 50 내지 약 80중량% 및 탄산 칼슘 약 20 내지 약 50중량%의 혼합물로 구성된 탄산 칼슘 농축물이 사용된다. 사용될 수 있는 상용 농축물의 예는 에이. 슐만 인크.(A. Schulman Inc.)로부터 상표명 PF92D로 입수할 수 있고, 이는 폴리프로필렌 단독 중합체 캐리어 수지 중에 40중량%의 탄산 칼슘 농도를 갖는 탄산 칼슘 농축물로서 식별된다. 다른 예는 A. Schulman Inc. PF97N으로, 폴리프로필렌 단독 중합체 수지 중에 70중량%의 탄산 칼슘 농도를 갖는 탄산 칼슘 농축물로서 식별되고; 칼슘은 1 미크론의 평균 입자 크기를 갖는다. 일 실시 양태에서, 농축물은 이 농축물이 습기를 거의 함유하지 않거나 또는 전혀 함유하지 않음을 보장하기 위해 층들(110, 160 및(또는) 170)을 제조하는데 사용된 나머지 물질들과 혼합되기 전에 건조된다.
코어층(110) 및 불투명층들(160 및 170) 내의 미립 고형물들의 농도는 독립적으로 그러한 층들 각각의 전체 중량에 기초하여 15 내지 약 35중량% 범위일 수 있고, 일 실시 양태에서 약 20 내지 약 30중량%일 수 있다.
코어층(110)은 1개 이상의 안료들을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 안료들로는 이산화 티탄을 들 수 있다. 일 실시 양태에서, 안료 및 수지 캐리어를 함유하는 농축물은 코어층을 압출하기 위해 사용된 혼합물에 부가된다. 농축물은 안료 약 20 내지 약 80중량%, 및 수지 캐리어 약 80 내지 20중량%를 함유할 수 있다. 수지 캐리어는 약 90℃ 내지 약 250℃ 범위의 융점 또는 유리 전이 온도를 갖는 임의의 열가소성 중합체일 수 있다. 그 예들로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 고무 개질된 폴리스티렌, ABS, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카르보네이트 등을 들 수 있다. 일 실시 양태에서, 폴리프로필렌 약 30 내지 약 70중량% 및 이산화 티탄 약 70 내지 약 30중량%의 혼합물로 구성된 이산화 티탄 농축물이 사용된다. 사용될 수 있는 상용 안료 농축물의 예는 에이. 슐만 인크.부터 상표명 폴리배치(Polybatch) P8555-SD로 입수할 수 있고, 이는 폴리프로필렌 단독 중합체 캐리어 수지 중에서 50중량%의 이산화 티탄 농도를 갖는 백색 농축물로서 식별된다. 코어층(110) 중의 안료의 농도는 코어층의 중량에 기초하여 약 70중량%에 이를 수 있고, 임의의 실시 양태에서 약 1 내지 약 40중량% 범위, 및 일 실시 양태에서 약 1 내지 약 20중량%, 및 일 실시 양태에서 약 1 내지 약 10중량%, 및 일 실시 양태에서 약 5.5중량%일 수 있다.
제1 스킨층(120) 및 제2 스킨층(130)은 에틸렌 또는 프로필렌으로부터 유도 된 열가소성 공중합체 또는 삼중중합체 및 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이들의 2 이상의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 기능선 단량체로 구성될 수 있다. 일 실시 양태에서, 기능성 단량체는 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 및 이들의 2 이상의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 알킬 아크릴레이트들 및 알킬 아크릴산들 중의 알킬기들은 전형적으로 1 내지 8개의 탄소 원자들을 포함하고, 일 실시 양태에서 1 내지 약 2개의 탄소 원자들을 포함한다. 공중합체 또는 삼중중합체의 기능성 단량체(들) 성분은 공중합체 또는 삼중중합체 분자의 약 1 내지 15몰%, 및 일 실시 양태에서 약 1 내지 약 10몰% 범위일 수 있다. 그 예들로는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체들; 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체들; 에틸렌/에틸아크릴레이트 공중합체들; 에틸렌/부틸 아크릴레이트 공중합체들; 에틸렌/메타크릴산 공중합체들; 에틸렌/아크릴산 공중합체들; 나트륨 또는 아연을 함유하는 에틸렌/메타크릴산 공중합체들(이오노머들이라 칭하기도 함); 산-, 또는 무수물- 또는 아크릴레이트-개질된 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체들; 산- 또는 무수물-개질된 에틸렌/아크릴레이트 공중합체들; 무수물-개질된 저밀도 폴리에틸렌들; 무수물-개질된 선형 저밀도 폴리에틸렌, 및 이들의 2 이상의 혼합물들을 들 수 있다. 일 실시 양태에서, 특히 유용한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체들은 적어도 약 10중량%의 비닐 아세테이트 함량을 갖는 것들을 포함하고, 일 실시 양태에서 약 18 내지 약 25중량%의 비닐 아세테이트 함량을 갖는 것들을 포함한다. 사용될 수 있는 상용 공중합체들 및 삼중중합체들의 예들로는 AT 플라스틱스사로부터 상표명 EVA 1821로 입수할 수 있는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체들을 들 수 있다. 이들 공중합체들 및 삼중중합체들은 스킨층들(120 및 130) 내에 약 50중량%에 이르는 농도로 존재할 수 있고, 일 실시 양태에서 약 10 내지 약 35중량%, 및 일 실시 양태에서 약 50중량%의 농도로 존재할 수 있다.
제1 스킨층(120) 및 제2 스킨층(130)은 추가의 열가소성 중합성 물질로 추가로 구성될 수 있다. 이러한 중합성 물질은 고밀도 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 고무 개질된 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에스테르, 시클릭 올레핀 공중합체, 및 이들의 2 이상의 혼합물들일 수 있다. 사용될 수 있는 상용 물질의 예는 유니온 카바이드-다우 5A97이다. 다른 예는 고밀도 폴리에틸렌으로서 식별되는 이퀴스타(Equistar) H6012이다. 이러한 중합성 물질은 층들(120 및 130) 내에서 약 25 내지 약 100중량%의 농도, 및 일 실시 양태에서 약 60 내지 약 95중량%의 농도로 존재할 수 있다.
타이층들(140 및 150)은 1개 이상의 추가의 필름 형성 열 가소성 중합성 물질들과 임의로 조합된 1개 이상의 접착제 물질들로 구성될 수 있다. 접착제 물질들로는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체들, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체들 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체들을 들 수 있다. 사용될 수 있는 상용 물질의 예는 엑손모바일사로부터 상표명 옵티마(Optema) TC 120으로 입수할 수 있는 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체이다. 이러한 물질은 21.5중량%의 메틸 아크릴레이트 함량, 0.942g/cc의 밀도, 및 6.0g/10분의 용융률을 갖는 것으로서 식별된 다. 다른 예는 AT Plastics EVA 1821이다. 사용될 수 있는 추가의 필름 형성 열가소성 중합성 물질들로는 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체들, 중간 밀도 폴리에틸렌(약 0.924 내지 약 0.939 g/cc의 밀도), 에틸렌, 비닐 아세테이트 및 말산 무수물의 삼중중합체들, 및 에틸렌, 비닐 아세테이트 및 아크릴산의 삼중중합체들을 들 수 있다. 사용될 수 있는 상용 열가소성 중합성 물질의 예는 유니온 카바이드-다우 5A97이다. 추가의 필름 형성 열가소성 중합성 물질에 대한 접착제 물질의 중량비는 약 10:90 내지 약 100:0 범위, 및 일 실시 양태에서 약 40:60 내지 약 70:30, 및 일 실시 양태에서 약 50:50 범위일 수 있다.
일 실시 양태에서, 층들(110, 120, 130, 140, 150, 160 또는 170) 중의 1개 이상은 1개 이상의 대전 방지 부가제들을 함유한다. 이들은 정전기 전하들을 소산시키기 위해 사용된다. 유용한 대전 방지 부가제들로는 아민들, 아미드들, 및 지방산들의 유도체들을 들 수 있다. 사용된 대전 방지 부가제들의 양은 특정 제형들 및 프로세싱 조건들에 대해 변화될 수 있다. 일 실시 양태에서, 사용된 양은 약 1중량%에 이르는 범위일 수 있고, 일 실시 양태에서 약 0.01 내지 약 1중량%, 일 실시 양태에서 약 0.01 내지 약 0.5중량%, 및 일 실시 양태에서 약 0.05 내지 약 0.2중량% 범위일 수 있다. 사용될 수 있는 대전 방지 부가제의 예는 에이. 슐만 인크.로부터 상표명 폴리배치(Polybatch) VLA-55-SF으로 입수할 수 있다. 폴리배치(Polybatch) VLA-55-SF는 폴리프로필렌 중에 분산된 대전 방지 부가제 5중량%를 함유하는 실리카 없는 대전 방지 부가제 농축물로서 식별된다.
본 발명의 필름을 제조하는데 사용된 고온-스트레칭 및 어니일링 단계들은 필름의 물성들을 증진시킨다. 고온-스트레칭은 라벨의 예상 서비스 온도 이상의 온도에서 수행되어, 기계 방향 배향의 필름을 제공한다. 필름의 밀도는 이 단계 동안 약 5% 내지 약 25%만큼 감소되고, 일 실시 양태에서 약 15% 내지 약 20%만큼 감소된다. 필름은 인-몰드 라벨링 프로세스를 손상할 수 있는 필름의 수축, 이완 또는 뒤틀림을 감소시키기 위해 라벨의 예상 서비스 온도 이상의 온도에서 어니일링된다. 고온-스트레칭 및 어니일링 단계들 동안, 압출물은 라인 스피드, 온도, 롤 크기, 및 접촉 측면으로 확립된 시간-온도-방향 조건들 하에 압출물과 접촉하고, 압출물에 열을 가하거나 또는 그로부터 열을 제거하는 일련의 비교적 고온 및 냉각 롤들을 통해 진전된다. 필름이 롤들을 통해 진전되는 방향은 필름이 고온-스트레치되고 배향되는 방향이다. 이러한 방향은 때때로 "기계 방향"이라 칭한다. 본원에 사용된 "가로 방향"이라는 용어는 기계 방향과 90°각도로 필름을 가로질러 진행되는 방향을 의미한다.
고온-스트레칭 단계 동안, 필름이 스트레칭되고, 이러한 스트레칭은 미립 고형물들에 인접하거나 또는 그 둘레에 공극들을 유발시킨다. 이 고형물들은 공극들을 위한 "종자들"로서 작용한다. 스트레칭 정도는 상기 지시된 바와 같이 약 5% 내지 약 25%의 밀도 감소를 제공하도록 제어된다. 이론상으로 구속되지 않기를 희망하면서, 상기-지시된 어니일링 단계가 후속하는 이와 같이 제어된 스트레칭 및 공극 형성은 본 발명의 라벨들에 의해 달성되는 비교적 원만한 프린트 표면들에 대한 책임이 있다.
본 발명의 다층상 필름들은 도 5에 나타낸 프로세싱 라인을 사용하여 동시- 압출, 고온-스트레칭 및 어니일될 수 있다. 도 5에 나타낸 프로세싱 라인은 도 4에 예시된 필름(100C)을 참조하여 기재할 것이지만, 당업계의 숙련자들은 필름들(100, 100A 또는 100B) 중 임의의 것을 제조하기에 적절하기도 함을 인식할 것이다. 프로세싱 라인은 압출기들(200, 210, 220 및 230), 피드 블록(240) 및 다이(250)를 포함한다. 압출기(200)는 제1 스킨층(120) 및 제2 스킨층(130)을 압출하기 위해 사용된다. 압출기(210)는 타이층들(140 및 150)을 압출하기 위해 사용된다. 압출기(220)는 코어층(110)을 압출하기 위해 사용된다. 압출기(230)는 불투명층들(160 및 170)을 압출하기 위해 사용된다. 압출기(200)로부터 압출물은 약 400℉(204.4℃) 내지 약 470℉(243.3℃) 범위의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 410℉(210℃)의 온도에서 피드 블록(240)으로 진전된다. 압출기들(210, 220 및 230)로부터 압출물들은 약 400℉(204.4℃) 내지 약 470℉(243.3℃) 범위의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 430℉(221.1℃)의 온도에서 피드 블록(240)으로 진전된다.
압출기들(200, 210, 220 및 230) 각각으로부터 압출물들은 피드 블록(240) 중에서 조합되고, 필름 압출물(255)을 형성하기 위해 다이(250)를 통해 압출된다. 피드 블록(240) 및 다이(250)는 약 400℉(204.4℃) 내지 약 470℉(243.3℃) 범위의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 445℉(229.4℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 다이(250)로부터 압출된 필름 압출물(225)은 약 10 내지 약 20밀, 및 일 실시 양태에서 약 12 내지 약 15밀의 필름 두께를 가질 수 있다. 에어 나이프(260)는 주조 롤(270)에 필름 압출물(255)을 부착하기 위해 사용된다. 필름 압출물(255)은 주조 롤(270)로부터 주조 롤(280)로 주조 롤(280)과 주조 닙 롤(290) 사이의 주조 롤 (280) 상으로 및 이어서 가이드 롤들(300, 320, 330, 340 및 350) 상으로 기계 방향 배향 유닛(360)으로 진전된다. 주조 롤(270)은 약 150℉(65.6℃) 내지 약 200℉(93.3℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 175℉(79.4℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 주조 롤(280)은 약 100℉(37.8℃) 내지 약 150℉(65.6℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 120℉(48.9℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 이 필름은 분당 약 40 내지 약 110피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 85피트의 속도로 주조 롤들(270 및 280) 상으로 진전된다. 필름(255)의 두께는 필름이 가이드 롤(300)로부터 가이드 롤(320)로 진전됨에 따라 필름 두께 측정 디바이스(310)를 사용하여 모니터된다. 기계 방향 배향 유닛(360)에서, 필름은 예열 롤(370)로부터 예열 롤(380)으로 진전된다. 예열 롤(370)은 약 200℉(93.3℃) 내지 약 270℉(132.2℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 260℉(126.7℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 필름은 분당 약 40 내지 약 110 피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 86피트의 속도로 예열 롤(370) 상으로 진전된다. 예열 롤(380)은 약 200℉(93.3℃) 내지 약 270℉(132.2℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 260℉(126.7℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 필름은 분당 약 40 내지 약 120 피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 89피트의 속도로 예열 롤(380) 상으로 진전된다. 필름은 예열 롤(380)로부터 드로우 롤(390)로, 드로우 롤(390)과 드로우 닙 롤(400) 사이의 드로우 롤(390)로부터 드로우 롤(410)로, 및 드로우 롤(410)과 드로우 닙 롤(420) 사이의 드로우 롤(410) 상으로 가이드 롤(430)로 진전된다. 드로우 롤(390)은 약 200℉(93.3℃) 내지 약 290℉(143.3℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 270℉(132.2℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 필름 은 분당 약 40 내지 약 130 피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 89피트의 속도로 드로우 롤(390) 상으로 진전된다. 드로우 롤(410)은 약 200℉(93.3℃) 내지 약 280℉(137.8℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 270℉(132.2℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 필름은 분당 약 300 내지 약 600 피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 402피트의 속도로 드로우 롤(410) 상으로 진전된다. 드로우 롤(390)로부터 드로우 롤(410)로 필름을 진전시키는 효과는 기계 방향 배향의 필름을 제공하기에 충분히 필름을 스트레칭하는 것이다. 스트레칭 비율은 약 4.4 내지 약 5.2, 및 일 실시 양태에서 약 4.5 내지 약 4.9 범위일 수 있다. 이어서, 필름은 어니일링 롤(440)로부터 어니일링 롤(450)로 진전된다. 어니일링 롤(440)은 약 100℉(37.8℃) 내지 약 150℉(65.6℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 120℉(48.9℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 어니일링 롤(450)은 약 70℉(21.1℃) 내지 약 120℉(48.9℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 85℉(29.4℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 필름은 분당 약 285 내지 약 400 피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 345피트의 속도로 어니일링 롤들(440 및 450) 상으로 진전된다. 이어서, 이 필름은 어니일링 롤(450)로부터 냉각 롤(460)로, 냉각 롤(460)과 냉각 닙 롤(470) 사이의 냉각 롤(460) 상으로 냉각 롤(480)로, 냉각 롤(480) 상으로 가이드 롤(490)로, 가이드 롤(490) 상으로 냉각 롤(500)로, 냉각 롤(500)과 냉각 닙(505) 사이의 냉각 롤(500) 상으로 닙 롤들(510)로 진전된다. 냉각 롤(460)은 약 70℉(21.1℃) 내지 약 150℉(65.6℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 120℉(48.9℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 냉각 롤(480)은 약 65℉(18.3℃) 내지 약 120℉(48.9℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 85℉(29.4℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 냉각 롤(500)은 약 65℉(18.3℃) 내지 약 120℉(48.9℃)의 온도, 및 일 실시 양태에서 약 70℉(21.1℃)의 온도에서 오퍼레이팅된다. 필름은 분당 약 300 내지 약 600 피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 345피트의 속도로 냉각 롤들(460, 480 및 500) 상으로 진전된다. 필름은 닙 롤들(510)을 통해 가이드 롤(520)로, 이어서 가이드 롤(520) 상으로 코로나 처리 스테이션(540)으로 진전된다. 필름의 두께는 코로나 처리 스테이션(540)으로의 입구에 위치하는 필름 두께 측정 디바이스(530)를 사용하여 모니터링된다. 코로나 처리 스테이션에서, 필름의 양 측면들은 표면 에너지를 증가시키도록 처리된다. 제1 스킨층(120)의 표면 상의 표면 에너지는 후속 프린팅 오퍼레이션들 동안 표면에 대한 잉크의 접착력을 증진시키기에 충분히 증가된다. 제2 스킨층(130)의 표면의 표면 에너지는 컨테이너 형성 단계 동안 중합성 컨테이너에 대한 인-몰드 라벨의 접착력을 증가시키기에 충분히 증가된다. 필름은 코로나 처리 스테이션(540)으로부터 닙 롤들(550)을 통해 롤(56)로 진전되고, 여기서 후속 프로세싱을 위해 롤 상에 감겨진다. 필름은 분당 약 300 내지 약 600 피트, 및 일 실시 양태에서 분당 약 345 피트의 속도로 코로나 처리 스테이션을 통해 진전된다.
필름의 고온-스트레칭 및 어니일링은 기계 방향의 필름의 강성도를 증가시키지만, 가로 방향으로는 필름을 비교적 가요성으로 되게 한다. 이러한 프로세스는 동축 스트레칭이라 칭할 수 있다. 일 실시 양태에서, 기계 방향과 가로 방향 사이에 차별적인 만족스러운 강성을 얻기 위해 필름의 밸런스되지 않거나 또는 밸런스된 이축 스트레칭을 사용할 것으로 예상되고, 단 기계 방향의 스트레칭 및 강성 정 도들은 가로 방향에서의 그것들을 초과한다. 스트레칭이 이축이거나 또는 동축이거나 무관하게, 즉, 가로 방향에서 (비교적) 적은 스트레칭이 있거나 또는 전혀 없거나 무관하게, 기계 방향의 스트레칭 정도는 가로 방향에서의 그것을 초과함으로써 필름은 기계 방향에서 실질적으로 강성이고, 가로 방향에서 비교적 가요성으로 남겨진다. 따라서, 필름은 동축으로 스트레칭되거나 또는 이축으로 스트레칭되거나 무관하게 기계 방향 강성 차동치를 갖는 것으로 언급될 수 있다. 일 실시 양태에서, 기계 방향의 거얼리 강성은 약 30 내지 약 120, 및 일 실시 양태에서 약 40 내지 약 60이다. 가로-방향 거얼리 강성은 약 30 내지 약 120, 및 일 실시 양태에서 약 35 내지 약 45일 수 있다. 거얼리 강성은 시험법 태피 T543PM-84를 사용하여 측정된다.
동축 고온-스트레칭 및 어니일링 역시 프로세싱 페이퍼 라벨들에 사용된 유형의 종래의 프린팅 기술들의 기계적 및 열적 스트레스들을 견디기에 충분한 인장 특성들을 갖는 인-몰드 라벨 필름의 개발에 중요하다. 스트레칭되고 어니일링된 필름은 약 65,000 psi보다 큰 인장 모듈러스 및 약 950% 이하의 파단시 신장률을 가져야 한다. 신장률 및 모듈러스를 포함하는 인장 특성들은 ASTM D882-97에 나타낸 방법을 사용하여 측정된다.
본 발명의 필름들은 약 2% 이하, 일 실시 양태에서 약 1.5% 이하, 및 일 실시 양태에서 약 1% 이하, 및 일 실시 양태에서 약 0/75% 이하, 및 일 실시 양태에서 약 0.1 내지 약 1% 범위, 및 일 실시 양태에서 약 0.25 내지 약 0.75% 범위의 고온-스트레칭 및 어니일링 후의 기계 방향 수축률을 특징으로 한다. 수축률은 시 험법 ASTM D2739-96을 사용하여 측정된다.
본 발명의 필름들은 약 100psi 이하, 일 실시 양태에서 약 50psi 이하, 및 일 실시 양태에서 약 30 psi 이하의 200℉에서의 수축 인장을 특징으로 한다. 수축 인장은 시험법 ASTM D2838.95를 사용하여 측정한다.
도 6에 개략적으로 예시된 바와 같이, 자체-감김 롤(560)의 형태로 공급될 수 있는 스트레칭되고 어니일링된 필름(100C)은 프린팅 프레스(600)에서 인쇄되거나 또는 장식될 수 있고, 여기서 필름은 프린팅 자체에 부수적인 기계적 및 열적 스트레스에 적용되고, 열에 노출시킴으로써 또는 적외선을 발생시키는 경향이 있기도 한 자외선에 노출시킴으로써 잉크의 건조에 적용된다.
프린팅 및 건조에 이어, 필름은 종이-백된 라벨 스톡의 시팅에 공지된 것과 유사한 방식으로 시팅 및 스태킹될 수 있다. 심각한 시트들(620)은 스택(630)을 형성하기 위해 스택된다. 스택은 예를 들면 100 또는 200 시트들을 포함할 수 있다. 간단히 예시하기 위해, 도면에서 시트들의 두께는 크게 과장되고, 따라서 스택들(630)은 비교적 적은 수의 시트들로만 구성된 것으로 도시된다. 스택에서 각각의 시트는 시트된 물질로부터 금형-절삭될 여러 가지 개별 라벨들에 대한 재료를 제공하도록 의도된다. 기재된 특정 실시예에서, 9개의 라벨들이 각각의 시트로부터 금형-절삭된다. 스택의 시트들은 상호 정확히 등록됨으로써 시트로부터 절삭될 라벨들은 프레스(600)에 의해 인쇄된 패턴에 따라 이들의 대향면 상에 나타나는 인쇄에 대한 정정된 등록부에 형성될 것이다.
필름이 너무 유약한 경우, 정확한 스태킹은 벨트들, 도파관들, 종료제들 또 는 유사한 안내 메카니즘들(도시되지 않음)에 의해 어느 정도의 정확도로 유약한 시트의 안내에 의해 제어 위치 지정의 불가능으로 인해 방지된다. 상기 고찰한 바와 같이 바람직한 강성도까지 고온-스트레칭에 의한 본 발명의 필름의 강성화는 정확한 스태킹을 달성하게 한다.
이로부터 형성된 시트들 또는 라벨들의 정확한 스태킹 및 후속 핸들링은 또한 정전하들이 시트들 또는 라벨들 상에 존재하는 경우에 부과된다. 상기 고찰된 대전 방지 부가제들은 정전하들을 제거하거나 또는 소산시키도록 작용한다.
개개의 라벨들은 도 7에 저면 평면돌 나타내고, 도 8 및 9에 측면도로 나타낸 바와 같이, 헤드(650) 상에 전달된 중공 펀치들 또는 절삭 금형들(640)에 의해 공지된 방식으로 형성된다. 절삭 금형들은 스택(630)으로부터 라벨들을 펀치하고, 도 10에 나타낸 개개의 라벨들의 많은 스택들(660)을 각각의 절삭 주기로 생산한다. 기재된 특정 실시예에서, 개개의 라벨들의 9개의 스택들이 각각의 절삭 주기로 생산된다.
대안으로, 프린팅 및 건조에 이어, 스톡은 프린팅 프레스 라인의 단부에 있는 회전 강철 금형(도시되지 않음) 내로 공급되고 라벨들로 절삭될 수 있다. 절삭딘 라벨들 및 폐기물의 포위하는 매트릭스가 회전 강철 금형으로부터 배출됨에 따라, 이 매트릭스는 스택들(660) 내로 수집하기 위해 피드 벨트들(도시되지 않음)의 쌍의 닙 내로 이들의 순방향 운행을 계속하기에 충분히 강성인 라벨들로부터 어떤 각도로 완전히 당겨진다. 따라서, 기계 방향 강성도가 도 7, 8 및 9에 관하여 기재된 다른 단계들과 마찬가지로 610에서 절삭 단계를 제거한 직접 라벨 절삭 및 분 리 프로세스에 이용된다.
개개의 라벨들의 스택들(660)은 종이-백된 라벨들에 의해 이미 사용된 것과 유사한 방식으로 적절한 래핑 또는 패키징(도시되지 않음)에 의해 안정화된다. 이어서, 안정화된 스택들(660)은 취입-몰드되거나, 주입 몰드되거나 또는 주입-취입된 컨테이너들이 제조되고 있는 부위로 이동되거나 또는 수송되고, 이는 종종 라벨 제조 부위와 상이한 부위에서 이루어진다.
컨테이터 제조 사이트에서, 개개의 라벨들의 스택들(660)은 도 11에 개략적으로 예시된 바와 같이 잡지(670)를 분배하는데 로드된다. 예를 들면, 라벨들은 스프링(680)에 의해 잡지 정면으로 진전되고, 리테이너 핑거들(690)을 기계적으로 움추리게 함으로써 픽-오프를 위해 가볍게 보유될 수 있다. 로보트 라벨 비드 헤드(700)은 스택(660) 내의 정면 라벨(660a)을 픽 오프하기 위해 헤드(700) 내부의 메카니즘(도시되지 않음)에 의해 진전되게 채택된 진공 컵들(710)을 운반한다. 진공 컵들은 헤드의 병진 운동 및 단일 픽-오프된 라벨(660a)을 위해 개방된 몰드(720) 내로 움추러든다. 헤드(700)의 움직임은 병진하는 실린더(730)에 의해 가동된다. 진공 컵들(710)은 몰드의 내부 표면에 픽 오프된 라벨(660a)을 가하고 이를 릴리스하기 위해 다시 진전된다. 이어서, 라벨은 진공 라인들(740)을 통해 몰드 벽에 가해진 진공에 의해 몰드 내의 위치에 정확히 유지될 수 있는 한편, 라벨 피드 헤드(700)는 움추러든다. 몰드 내부에 대한 진공 라인 출구들은 도시된 바와 같이 몰드의 내부 표면과 인접할 수 있음으로써, 라벨은 몰드 공동을 적절히 점유한다. 다시 말하자면, 내부 몰드 표면 상에 라벨을 수용하기 위한 어떠한 리세스 도 없다.
고밀도 폴리에틸렌 또는 유사한 열가소성 수지의 고온 가공품 또는 패리슨(도시되지 않음)은 몰드(720) 내로 공급되고, 몰드는 폐쇄되고, 패리슨은 몰딩된 컨테이너의 형성을 완료하기 위한 공지된 방식으로 팽창된다. 본 발명의 필름을 제조하는데 사용된 고온-스트레칭 및 어니일링 온도들은 몰드의 서비스 온도를 초과한다. 컨테이너에 대한 라벨의 균일한 결합을 보장하기 위해, 인-몰드 라벨 필름의 연화 온도는 서비스 온도에 근접하는 것이 바람직하다. 라벨이 몰드의 내부 표면 상에 있고, 내부에 있지 않은 경우, 라벨은 그것이 부착되는 가공품에 내장되게 되고, 따라서 컨테이터 표면과 인접하고, 대체하고, 따라서 가공품의 구조적 통합성을 임의의 검출된 정도까지 감소시키지 않고 몰딩된 가공품 또는 컨테이너에 대한 비용 부분을 절감하는 삽입 레벨을 유리하게 제공한다.
컨테이너에 부착된 후, 본 발명의 인-몰드 라벨들의 인쇄 표면은 시험법 ANSI B46.1로 측정한 바, 약 100 마이크로인치에 이르고, 일 실시 양태에서 약 5 내지 약 100 마이크로인치, 일 실시 양태에서 약 5 내지 약 75 마이크로인치, 일 실시 양태에서 약 10 내지 약 50 마이크로인치, 및 일 실시 양태에서 약 15 내지 약 35 마이크로인치의 표면 거칠기(Ra)를 특징으로 한다.
다음 실시예들은 본 발명을 추가로 개시하기 위해 제공된다.
실시예 1
도 3에서 필름(100B)에 대응하고, 4.0밀의 두께를 갖는 다층상 필름은 다음 층들을 동시-압출하고, 스트레칭하고 어니일링함으로써 제조된다(모든 백분율은 중량 단위임):
코어층 110 - 전체 필름 두께의 60%
62.0% 슐만 폴리배치 PF92D(폴리프로필렌에 분산된 40.0% CaCO3)
11.0% 슐만 폴리배치 P8555-SD(폴리프로필렌에 분산된 50.0% TiO2)
27.0% 유니온 카바이드-다우 5A97(폴리프로필렌)
제1 스킨층 120 및 제2 스킨층 130 - 각각의 층에 대해 전체 필름 두께의 10%
50.0% 유니온 카바이드-다우 5A97
50.0% AT 플라스틱스 EVA 1821
타이층들 140 및 150 - 각각의 층에 대해 전체 필름 두께의 10%
50.0% 유니온 카바이드-다우 5A97
50.0% AT 플라스틱스 EVA 1821
상기-지시된 다층상 필름은 아래 지시된 조건들 하에 도 5에 예시된 라인을 사용하여 동시-압출되고, 고온-스트레칭되고, 어니일링된다. 아래 표에서, "fpm"이라는 용어는 분당 피트를 의미한다.
주조 롤 270
온도 100℉
속도(라인 스피드) 25fpm
주조 롤 280
온도 80℉
속도(라인 스피드) 35fpm
예열 롤 370
온도 245℉
속도(라인 스피드) 35fpm
예열 롤 380
온도 250℉
속도(라인 스피드) 26fpm
드로우 롤 390
온도 260℉
속도(라인 스피드) 26fpm
드로우 롤 410
온도 260℉
속도(라인 스피드) 142fpm
어니일링 롤 440
온도 260℉
속도(라인 스피드) 134fpm
어니일링 롤 450
온도 260℉
속도(라인 스피드) 127fpm
냉각 롤 460
온도 120℉
속도(라인 스피드) 128fpm
냉각 롤 480
온도 65℉
속도(라인 스피드) 128fpm
냉각 롤 500
온도 70℉
속도(라인 스피드) 125fpm
생산된 필름은 다음 특성들을 갖는다. 아래 표에서, "psi"라는 용어는 제곱 인치당 파운드를 의미한다.
거얼리 강성도 (태피 T543 PM-84)
기계 방향 99
가로 방향 52.3
불투명도 (태피 T425 OS-75)
생산한지 10일 후 dyne 단위의 표면 에너지
프린트 측 37
베이스 측 36
마찰 계수 (프린트/베이스)
(ASTM D1894-95)
스태틱 0.54
키네틱 0.46
% 애쉬 (ASTM D5630-94) 17.7
시이컨트 모듈러스 (psi)
(ASTM D882-97)
기계 방향 189,500
가로 방향 87,385
신장률 (%)
(ASTM D882-97)
기계 방향 27
가로 방향 263
인장 수율(lbs)
(ASTM D882-97)
기계 방향 27
가로 방향 263
최종 인장 (lbs)
(ASTM D882-97)
기계 방향 23,180
가로 방향 2674
수축률 (%)
(ASTM D2739-96)
기계 방향 2.0
가로 방향 -0.15
수축 인장(psi)(ASTM D2838-95)
@260℉ (126.7℃) 98.1
실시예 2
도 3에서 필름(100B)에 대응하는 다층상 필름은 다음 층들을 갖는 4-밀의 다층상 필름을 제조하기 위해 필름 압출물을 동시-압출하고, 스트레칭하고 어니일링함으로써 제조된다(모든 백분율은 중량 단위임):
코어층 110 - 전체 필름 두께의 74.0%
40.0% 슐만 PF97N
12.0% 슐만 폴리배치 P8555-SD
46.5% 유니온 카바이드-다우 5A97
1.5% 슐만 폴리배치 VLA-55-SF
제1 스킨층 120 및 제2 스킨층 130 - 각각의 층에 대해 전체 필름 두께의 7.75%
1.5% 슐만 폴리배치 VLA-55-SF
73.5% 이퀴스터 H 6012
25.0% AT 플라스틱스 EVA 1821
타이층들 140 및 150 - 각각의 층에 대해 전체 필름 두께의 5.25%
50.0% 엑손모바일 옵티마 TC120
48.5% 유니온 카바이드-다우 5A97
1.5% 슐만 폴리배치 VLA-55-SF
상기-지시된 다층상 필름은 아래 지시된 조건들 하에 도 5에 예시된 라인을 사용하여 동시-압출되고, 고온-스트레칭되고, 어니일링된다.
주조 롤 270
온도 150℉
속도(라인 스피드) 62fpm
주조 롤 280
온도 120℉
속도(라인 스피드) 63fpm
예열 롤 370
온도 260℉
속도(라인 스피드) 62fpm
예열 롤 380
온도 260℉
속도(라인 스피드) 65fpm
드로우 롤 390
온도 260℉
속도(라인 스피드) 65fpm
드로우 롤 410
온도 260℉
속도(라인 스피드) 298fpm
어니일링 롤 440
온도 265℉
속도(라인 스피드) 259fpm
어니일링 롤 450
온도 265℉
속도(라인 스피드) 258fpm
냉각 롤 460
온도 120℉
속도(라인 스피드) 258fpm
냉각 롤 480
온도 85℉
속도(라인 스피드) 257fpm
냉각 롤 500
온도 70℉
속도(라인 스피드) 259fpm
생산된 필름은 다음 특성들을 갖는다.
거얼리 강성도 (태피 T543 PM-84)
기계 방향 67.3
가로 방향 42.1
불투명도 (태피 T425 OS-75)
생산한지 10일 후 dyne 단위의 표면 에너지
프린트 측 47
베이스 측 45
마찰 계수 (프린트/베이스)
(ASTM D1894-95)
스태틱 0.37
키네틱 0.28
% 애쉬 (ASTM D5630-94) 21.3
시이컨트 모듈러스 (psi)
(ASTM D882-97)
기계 방향 162,908
가로 방향 89,587
신장률 (%)
(ASTM D882-97)
기계 방향 57
가로 방향 115.5
인장 수율(lbs)
(ASTM D882-97)
기계 방향 64.8
가로 방향 10.0
최종 인장 (lbs)
(ASTM D882-97)
기계 방향 16,047
가로 방향 2439
수축률 (%)
(ASTM D2739-96)
기계 방향 0.52
가로 방향 0.20
수축 인장(psi)(ASTM D2838-95)
@240℉ (115.6℃) 64
@260℉ (126.7℃) 77.2
본 발명을 특정 실시 양태들에 관련하여 설명하였지만, 그의 다양한 변형들은 명세서를 판독함에 따라 당업계의 숙련자들에게 명백해질 것임을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위에 속하는 그러한 변형들을 커버하도록 의도됨을 이해해야 한다.

Claims (24)

  1. 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 또는 이들의 2개 이상의 혼합물인 중합성 물질 및 이 중합성 물질에 분산된 미립 고형물들로 구성된, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 코어층; 및
    에틸렌 또는 프로필렌으로부터 유도된 열가소성 공중합체 또는 삼중중합체 및 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이들의 2 이상의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 관능성 단량체(functional monomer)로 구성된, 상기 코어층의 제1 표면 위에 놓인 제1 스킨층을 포함하는 필름으로서,
    상기 필름은 다층상 필름을 형성하기 위해 상기 코어층 및 상기 제1 스킨층을 동시-압출하고, 기계 방향 배향의 필름을 제공하기 위해 라벨의 예상되는 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 열-연신(hot-stretching)하고, 상기 라벨의 예상 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 어니일링함으로써 형성되는 것이고;
    상기 필름의 밀도는 열-연신 중에 5% 내지 25% 만큼 감소되는 것이고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 30 내지 120 범위의 기계 방향 거얼리(Gurley) 강성도 값을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 2% 이하의 기계 방향 수축률을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 100 psi 이하의 200℉(93.3℃)에서의 기계 방향 수축 인장을 갖는 것인, 인-몰드 라벨의 제조에 사용하기 위한 다층상 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필름은 상기 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층을 추가로 포함하는 것인 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필름은 상기 코어층의 제1 표면과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 불투명층을 추가로 포함하는 것인 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필름은 상기 코어층의 제1 표면과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 타이층을 추가로 포함하는 것인 필름.
  5. 제2항에 있어서, 상기 필름은 상기 코어층의 제1 표면과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 불투명층, 및 상기 코어층의 제2 표면과 상기 제2 스킨층 사이에 위치하는 제2 불투명층을 추가로 포함하는 것인 필름.
  6. 제2항에 있어서, 상기 필름은 상기 코어층의 제1 표면과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 타이층, 및 상기 코어층의 제2 표면과 상기 제2 스킨층 사이에 위치하는 제2 타이층을 추가로 포함하는 것인 필름.
  7. 제2항에 있어서, 상기 필름은 상기 코어층의 제1 표면과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 불투명층, 상기 제1 불투명층과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 타이층, 상기 코어층의 제2 표면과 상기 제2 스킨층 사이에 위치하는 제2 불투명층, 및 상기 제2 불투명층과 상기 제2 스킨층 사이에 위치한 제2 타이층을 추가로 포함하는 것인 필름.
  8. 제1항에 있어서, 상기 중합성 물질은 폴리프로필렌인 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 미립 고형물들은 탄산 칼슘으로 구성된 것인 필름.
  10. 제1항에 있어서, 상기 코어층은 미립 고형물들의 15 내지 35 중량%를 함유하는 것인 필름.
  11. 제1항에 있어서, 상기 코어층은 대전 방지 부가제를 추가로 포함하는 것인 필름.
  12. 제1항에 있어서, 상기 코어층은 안료를 추가로 포함하는 것인 필름.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 스킨층은 고밀도 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 고무 개질된 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에스테르, 시클릭 올레핀 공중합체, 및 이들의 2 이상의 혼합물들로부터 선택된 열가소성 중합성 물질을 추가로 포함하는 것인 필름.
  14. 제2항에 있어서, 상기 제2 스킨층은 에틸렌 또는 프로필렌으로부터 유도된 열가소성 공중합체 또는 삼중중합체 및 아킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이들의 2 이상의 조합물들로 구성된 군으로부터 선택된 관능성 단량체를 포함하는 것인 필름.
  15. 제4항에 있어서, 상기 제1 타이층은 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 포함하는 것인 필름.
  16. 제2항에 있어서, 상기 제1 스킨층 및 상기 제2 스킨층은 고밀도 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌; 및 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 또는 에틸렌 메틸아크릴레이트 공중합체를 포함하는 것인 필름.
  17. 제6항에 있어서, 상기 제1 타이층 및 상기 제2 타이층은 고밀도 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌; 및 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 또는 에틸렌 메틸아크릴레이트 공중합체를 포함하는 것인 필름.
  18. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 코어층;
    상기 코어층의 제1 표면 위에 놓인 제1 스킨층; 및
    상기 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층을 포함하는 것으로,
    상기 코어층은 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 또는 이들의 2개 이상의 혼합물인 중합성 물질 및 이 중합성 물질에 분산된 미립 고형물들을 포함하고;
    상기 제1 스킨층 및 상기 제2 스킨층은 독립적으로 에틸렌 또는 프로필렌으로부터 유도된 열가소성 공중합체 또는 삼중중합체 및 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이들의 2 이상의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 관능성 단량체를 포함하는 것인 필름으로서,
    상기 필름은 다층상 필름을 형성하기 위해 상기 코어층, 상기 제1 스킨층 및 상기 제2 스킨층을 동시-압출하고, 기계 방향 배향의 필름을 제공하기 위해 라벨의 예상되는 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 열-연신하고, 상기 라벨의 예상 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 어니일링함으로써 형성되는 것이고;
    상기 필름의 밀도는 열-연신 중에 5% 내지 25% 만큼 감소되는 것이고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 30 내지 120 범위의 기계 방향 거얼리 강성도 값을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 2% 이하의 기계 방향 수축률을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 100 psi 이하의 200℉(93.3℃)에서의 기계 방향 수축 인장을 갖는 것인, 인-몰드 라벨의 제조에 사용하기 위한 다층상 필름.
  19. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 코어층;
    상기 코어층의 제1 표면 위에 놓인 제1 스킨층;
    상기 코어층의 제1 표면과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 타이층;
    상기 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층; 및
    상기 코어층의 제2 표면과 상기 제2 스킨층 사이에 위치하는 제2 타이층을 포함하는 것으로,
    상기 코어층은 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 또는 이들의 2개 이상의 혼합물인 중합성 물질 및 이 중합성 물질에 분산된 미립 고형물들을 포함하고;
    상기 제1 스킨층 및 상기 제2 스킨층은 독립적으로 에틸렌 또는 프로필렌으로부터 유도된 열가소성 공중합체 또는 삼중중합체 및 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이들의 2 이상의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 관능성 단량체를 포함하는 것인 필름으로서,
    상기 필름은 다층상 필름을 형성하기 위해 상기 코어층, 제1 스킨층, 제2 스킨층 및 상기 타이층들을 동시-압출하고, 기계 방향 배향의 필름을 제공하기 위해 라벨의 예상되는 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 열-연신하고, 상기 라벨의 예상 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 어니일링함으로써 형성되는 것이고;
    상기 필름의 밀도는 열-연신 중에 5% 내지 25% 만큼 감소되는 것이고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 30 내지 120 범위의 기계 방향 거얼리 강성도 값을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 2% 이하의 기계 방향 수축률을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 100 psi 이하의 200℉(93.3℃)에서의 기계 방향 수축 인장을 갖는 것인, 인-몰드 라벨로서 사용하기 위한 다층상 필름.
  20. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 코어층;
    상기 코어층의 제1 표면 위에 놓인 제1 스킨층;
    상기 코어층의 제1 표면과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 불투명층;
    상기 제1 불투명층과 상기 제1 스킨층 사이에 위치하는 제1 타이층;
    상기 코어층의 제2 표면 위에 놓인 제2 스킨층;
    상기 코어층의 제2 표면과 상기 제2 스킨층 사이에 위치하는 제2 불투명층; 및
    상기 제2 불투명층과 상기 제2 스킨층 사이에 위치하는 제2 타이층을 포함하는 것으로,
    상기 코어층은 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 또는 이들의 2개 이상의 혼합물인 중합성 물질 및 이 중합성 물질에 분산된 미립 고형물들을 포함하고;
    상기 제1 스킨층 및 상기 제2 스킨층은 독립적으로 에틸렌 또는 프로필렌으로부터 유도된 열가소성 공중합체 또는 삼중중합체 및 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 알킬 아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이들의 2 이상의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 관능성 단량체를 포함하는 것인 필름으로서,
    상기 필름은 다층상 필름을 형성하기 위해 상기 코어층, 제1 스킨층, 제2 스킨층, 제1 및 제2 불투명층들 및 제1 및 제2 타이층들을 동시-압출하고, 기계 방향 배향의 필름을 제공하기 위해 라벨의 예상되는 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 열-연신하고, 상기 라벨의 예상 서비스 온도보다 높은 온도에서 상기 필름을 어니일링함으로써 형성되는 것이고;
    상기 필름의 밀도는 열-연신 중에 5% 내지 25% 만큼 감소되는 것이고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 30 내지 120 범위의 기계 방향 거얼리 강성도 값을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 2% 이하의 기계 방향 수축률을 갖고;
    상기 필름은 열-연신 및 어니일링 후에 100 psi 이하의 200℉(93.3℃)에서의 기계 방향 수축 인장을 갖는 것인, 인-몰드 라벨로서 사용하기 위한 다층상 필름.
  21. 제1항의 필름으로 제조된 인-몰드 라벨.
  22. 제1항의 필름으로 제조되고, 적어도 12 제곱 인치의 표면적을 갖는 인-몰드 라벨.
  23. 제20항의 라벨의 제1 스킨층은 잉크-인쇄된 표면을 갖는 것이고, 상기 잉크-인쇄된 표면은 시험법 ANSI B46.1로 측정한 바 100 마이크로인치에 이르는 표면 거칠기를 갖는 것인 제20항의 라벨이 그에 부착된 중합성 컨테이너.
  24. 제21항의 제1 스킨층은 잉크-인쇄된 표면을 갖는 것이고, 상기 잉크-인쇄된 표면은 시험법 ANSI B46.1로 측정한 바 100 마이크로인치에 이르는 표면 거칠기를 갖는 것인 제21항의 라벨이 그에 부착되고, 적어도 32 유체 온스의 용량을 갖는 중합성 컨테이너.
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