내주형(in-mold)라벨 필름 및 방법

[발명의 명칭]

내주형(1n-mold)라벨 필름 및 방법

[발명의 상세한 설명]

본 출원은 1991년 9월 9일자 출원된 특허출원 제07/756,556 호의 C1P 출원이다.

본 발명은, 취입(blow)성형된 플라스틱 용기에 라벨링하는데 적합한 종류의 내주형 라벨(1n-mold labell)을 사용하는 내주형 라벨링(labll1ng)에 관한 것이다. 이같은 종류의 라벨링 방법 및 물품들은, 라벨들이 용기 성형 단계동안 용기를 형성하는 주형내에 유지되기 때문에 "내주형(1n-mold)"으로 지칭된다. 이 발명은 특히 종이 또는 종이형 라벨을 사용하는 내주형 라벨링보다는 중합체 라벨을 사용하는 내주형 라벨에 적용된다. 중합체 라벨들은, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 취입 성형 플라스틱 수지로 만들어진 용기들의 라벨링에서 종이 라벨 이상의 많은 미적 및 기능적 장점을 제공한다. HDPE 압착병과같은 플라스틸 용기로 헤어 샴푸와 같은 제품을 포장할때, 중합체 라벨을 사용하는 포장용기가 종이 라벨을 사용하는 포장용기보다 소비자에게 더 인상적이다. 많은 용도에 있어서, 인상, 처리, 성능,항습, 정합성, 내구성 및 라벨될 용기와의 적합성의 이유때문에 중합체 라벨들의 사용이 요구된다. 또한 중합체 라벨들은 선명하거나 실제로 투명한 라벨로 될수있어 단지 라벨 표시부만이 소비자에게 보일뿐이다.

내주형 라벨링은, 종래의 종합라벨로 플라스틱 용기들을 라벨링하는데 상용되는 통상적인 종래 방법보다 현저한 장점을 지닌다. 대부분의 통상적인 종래 방법은 라이너 지지 압축 감지 점착 라벨, 또는 라이너 지지 열활성 점착 라벨들의 사용을 포함한다. 라이너 지지 라벨들을 제조하기 위하여, 캐리어 또는 이형라이너로서 기능하는 실리콘 피복 종이막과 라벨 원료 막 사이에 점착제층을 샌드위치시키도록 적층단계가 실행되며, 라벨 원료는 인쇄되고, 잉크는 가열요소 또는(적외선 형태로 열도 발생시키는) 자외선 방사에의해 건조되며, 이 결합물은 회전 다이 또는 평 베드 절단대를 통과하는데, 그 과정에서 각각의 라벨들이 라벨 더미로부터 잘라내어지고, 형성된 라벨을 둘러싸고 있던 잔여 또는 잘려지고 남은 라벨 원료 (및 상응하는 초과 점착제)의 매트릭스가 벗겨져 폐기되거나 재순환된다. 이로써, 이형 라이너상에는 해제가능하게 지지된 각각의 라벨들의 연속물이 남아있게 된다.

캐리어-지지 종합체 라벨을 사용하는 그같은 종래의 방법에 있어서, 종이 또는 종이형 캐리어 또는 이형 라이너는, 라벨들의 인쇄 및 열 또는 자외선에의한 잉크 건조 과정동안, 및 라벨을 다이 절단하는 과정 또는 고속의 인쇄 또는 라벨링 라인상에서 기계적 및/또는 열적 응력을 라벨 원료 또는 라벨들에 가할수 있는 다른 조작동안에, 비교적 늘어나기 쉬우며 변형가능한 종합 원료에 치수 안정성을 제공하므로, 신뢰할 수 있다. 치수안정성을 제공하기 위한 이같은 라이너를 사용하면, 라벨 원료 또는 라벨들의 비틀림 및 그 비틀림으로 인하여 제품품질이 저하되는 것이 방지된다.

그같은 종래의 방법에 있어서, 플라스틱 용기들의 라벨링은 용기 자체의 제조와 분리된다. 라벨링 단계에서, 라벨들이 해제가능하게 지지되는 이형 라이너들이, 벗김에지(peel-back edge)둘레로 후방을 향해 견인되므로써, 라벨들이 미리 성형된 플라스틱 용기들에 붙여질 수 있도록 각각 잇따라 배치된다. 이같은 종래의 방법에 사용된 이형 라이너의 비용은 라벨링에 연관된 전체 재료 비용의 상당 부분을 차지하며, 라벨 재료자체의 비용에 이를수도 있다. 그러므로, 이형 라이너의 사용은 현저한 경제적 비용을 수반한다. 더우기 라이너는, 라벨을 분배하는데 사용되자마자 재상가치가 없거나 거의 없는 폐기물로 되어버린다. 재생할수 없게된 폐기물의 처리에는 생태학적 비용의 지출이 요구된다.

그같은 종래의 방법에 수반된 잔여 또는 잘려지고남은 라벨 원료의 매트릭스는, (라벨 원료뿐 아니라 점착제를 포함하는) 그 잘려지고 남은 부분이 완전히 재생될수 없는 범위만큼의 경제적 및 생태학적 비용을 수반한다. 그 잘려지고 남은 부분이 어느 정도 재생될수 있다하더라도, 재생시 부수적으로 일어나는 오염의 방지 및 내료처리의 비용이 실제적인 경제적 및 환경적 비용을 수반한다.

종이 라벨에 있어서, 내주형 라벨링은 얼마동안 광범위하게 실행되어 왔다. 중합체 라벨들에 있어서, 내주형 라벨링은, 이형 라이너 또는 캐리어가 사용되어야하는 전술된 종래의 방법의 대안으로 제안되어 왔다. 중합체 라벨을 사용하는 내주형 라벨링은 어떠한 이형라이너 또는 캐리어도 사용하지 않으므로, 캐리어 및 매트릭스의 폐기 또는 재생시도에 관한 재료비용 및 생태학적 비용이 회피된다. 중합체 라벨의 내주형 라벨링에 있어서, 자체 지지 또는 독립 필름(free-f1lm) 중합체 라벨 원료(즉, 라이너가 없는 중합체 원료)는, 가열 활성 점착제와 결합되고, 인쇄되고, 다이절단된후 일련의 또는 적층의 무라이너(l1nerless)라벨들로서 장전 적하(magaz1ne-load)됨에 의해 또는 다른 수단에 의해, 전개를 위해 배열된다. 이후 중합체 라벨들은 취입 주형의 성형 표면상에 연속적으로 전개되어, 공작물(압출된 파리손(pars1on)이 취입되어 성형 표면에 대해 팽창되고 열활성인 점착제를 활성화시킴으로써, 연속적인 뜨거운 공작물상에 접합된다.

라이너 지지 라벨링을 능가하는 내주형 라벨링의 장점에도 불구하고, 중합체 라벨들의 내주형 라벨링의 경제적으로 성공적인 성취는 종이 라벨을 사용하는 내주형 라벨링에 직면되지 않는 여러가지 문제들에 의해 제한되어 왔다. 그중 하나는 통상의 인쇄공정과의 허용가능한 정도의 적합성의 부족이다. 라벨산업에 사용되는 통상의 인쇄기에서의 라벨 원료의 인쇄시, 원료에는 잉크의 건조 및 프레스를 통한 원료의 단련에 의해 발생하는 현저한 기계적 및 열적 응력이 가해지게 된다. 종이 원료는, 원료가 라이너와 결합되는지 여부에 관계없이 이같은 응력들에 비교적 쉽게 저항한다. 또한 라이너 지지 중합체 원료가 인쇄될때, 종이 캐리어의 치수적 안정성은, 가열시 신장 변형되는 중합체원료 치수의 일관성을 유지하는 것에 달려있다고 할 수 있다. 그러나, 내주형 라벨링에 적합한 독립 필름 중합체 라벨원료가 인쇄될때는 그같은 신뢰성은 기대할수 없다. 그러나 내주형 라벨링 제품 및 방법들이 그같은 통상의 인쇄 공정에의 사용에 적합하게 될지라도, 현 인쇄가 무용화될 것이라는 우려는 포장 산업에서 내주형 라벨링을 광범위하게 허용하는데 대한 큰 경제적 장애물이 된다.

종이 라벨로 내주형 라벨링을 하기위해, 인쇄된 무라이너 종이 라벨 원료를 라벨들로 다이절단하고 각각의 다이 절단된 라벨들을 주형내에 배치시키기위한 방법은, 인쇄된 라벨 원료를 사이팅(sheet1ng)하는 단계, 시이트를 적층시키는 단계, 적층된 시이트로부터 각각의 라벨들의 더미를 펀치 다이로 성형하는 단계, 및 각각의 라벨들의 적층을 장전 적하(magaz1ne-load1ng)하는 단계를 포함하며, 모든 단계는 적절히 배치되며 정합을 이루면서 수행된다. 종이의 고유 치수적 안전성 및 강성은 이같은 공정의 성취에 도움을 준다. 그러나 중합체 라벨을 사용하여, 위와 유사한 시퀀스에 따라 내주형 라벨링을 하는데에는 여전히 또 다른 난점이 있는바, 즉, 공정중 공작물의 물리적 처리에 관련된 필요 사항들을 만족시켜야하는 문제점이 제기된다. 하나의 필요사항은, 무라이너 인쇄된 사이드 중합체 원료의 다이 절단이 정확히 행해지도록, 원료가 층층이 정합 적층될 수 있어야 한다는 점이다. 또다른 필요 사항은, 각각의 무라이너 라벨들이 저장소로부터 신뢰할수 있는 방식으로 하나씩 분배되어야하며, 그 라벨들이 고속 전달수단에 의해 주형내의 위치로 급속이동될때 펄럭되거나 변형되지 않아야 한다는 점이다.

무라이너 원료 및 각각의 라벨들은 이같은 요구사항을 충족시켜야 하지만, 또한 라벨들이 용기들의 굽힘 또는 압착시에도 점착되어 있어야하는 성형용기들에 계속적으로 일체가 될 정도로 충분한 유연성이 있어야 한다.

또다른 문제는 정전하(stat1c charge)의 축적이 방지되어야 하는바, 이는 그같은 정전하가 처리를 방해하여 정확한 적층 및 다이 절단을 방해할것이기 때문이다.항 정전제의 사용이 공지되어 있지만, 그들의 사용이 인쇄, 성형, 및 라벨 부착을 간섭하지 말아야 한다. 인쇄후 시이팅 공정전에 라벨 원료의 표면상에항정전제의 국부 도포가 가능하지만 비싸고 곤란한 단계이다.

중합체 라벨로 내주형 라벨링하기 위해 최근에 제안된 실시예가, 더드레이에 허여된 미국 특허 제4,837,075 호에 기술되어 있다. 이 특허에 있어서,(압축된 층들중 하나로써 가열활성 점착제층을 포함하는)동시 압출(coextrus1on) 다중층 형태의 중합체 라벨 원료는, 내주형 라벨링 절차동안 고속 자동 설비에 의한 처리 고수하는 것으로 제공된다. 그러나 더드레이는 비틀림을 회피하는 방식으로 통상의 라벨 인쇄 프레스를 통해 독립 필름 라벨원료를 제공하고 가공하는 문제를 해결하지는 못했다. 그는 고속 자동화 설비에 의한 처리동안 주름지거라 접히는 것을 회피하는 것이 중요하다는 것은 인식하였지만, 통상의 인쇄 공정의 사용에 적합한 방식으로 그같은 목적으로 달성하는 방법을 규명하지는 못했다. 그는 또한 인쇄공정에 대한 역효과 없이 정전하를 제거하는데 대한 문제를 해결하지 못했다.

[본 발명]

본 발명은 전술된 문제를 극볼하는데 있다. 본 발명은 배향된(or1ented)중합 내주형 라벨 필름을 형성하도록 다수의 적어도 2개의 필름 형성 수지의 박판을 결합하는 단계를 추구하는바, 박판들중 하나는 열활성 점착제를 포함한다. 박판들은 라벨필름을 형성하도록 함께 처리된 동시압출 층들을 포함할 수 있거나, 또는 필름의 배향중에 또는 전후에 결합될수 있는 박판들 및/또는 박판으로서 별도로 형성될수 있다. 필름은 단일 축상으로 신장되어 종방향(mach1ne d1rect1on)으로 1축 배향되는것이 바람직하다. 그러나, 필름이 종방향 및 횡방향 모두로 신장되어 2축 배향될 수 있도록 시도된다. 그같은 경우, 종방향으로 더 큰 신장도(및 강성)를 제공하기 위하여, 종방향으로의 신장도는 횡방향으로의 신장도 이상으로 하여야 한다. 본 발명은(1)원료의 인쇄전에(또한 점착제의 활성온도가 고온 신장 및 어닐링에 연관된 가열온도보다 일반적으로 낮게되더라도 점착제를 활성화시킴없이)동시압출된 라벨 필름 또는 하나이상의 라벨필름 박판을 가열신장 또는 매향 및 어닐링 또는 가열 셋팅하는 단계, (2) 비틀림을 최소화시키도록 압출된 층 또는 박판의 가열-수축성을 두께 방향으로 균형잡는 단계, 및 (3) 점착제포함 층 또는 박판내의 전하에항정전제를 제공하는 단계중 하나 또는 그 결합의 개념들을 포함한다.

제1실시예에 있어서, 라벨필름은 동시압출되어 가열 신장되고 어닐링 처리된다. 제2실시예에 있어서, 라벨 필름의 비접착 박판 또는 층들은 가열 신장 및 어닐링 전에 또는 그후에 형성되어, 점착제포함층 또는 박판에 결합된다. 명세서에 다르게 기재된 경우외에는, 라벨 필름 특성 및 바람직한 성질들은 제1및 제2실시예의 라벨 필름들에 적용될 수 있다.

본 발명은 개략적이고 도식적으로 도시된 첨부도면과, 후술되는 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해될것인바, 제1도는 본 발명에 의해 추구된 동시압출 내주형 라벨필름을 예시하는 개략도; 제2도는 본 발명의 방법에 사용된 동시압출, 가열신장 및 어닐링 라인을 예시하는 개략도; 제3도는 본 발명의 방법에 사용된 인쇄, 건조, 시이팅, 및 적층 라인의 개략도; 제4-7도는 본 발명을 실현하는 하나의 수단에서 내주형 라벨들을 라벨들의 각각의 적층으로 펀치 절단하는 개략도; 제8도는 성형 작업에서 적층된 라벨들의 사용을 예시하는 개략도; 제9도는 적어도 하나의 비 동시압출(non-coextruded)층을 지니는 내주형 라벨필름의 제2실시예을 예시하는 개략도; 제10도는 제2실시예의 내주형 라벨 필름의 비 동시압출층의 압출 피복 공정을 보여주는 제2도와 유산한 개략도; 제11도는 도시된 라벨 필름(10)은 상부 또는 표면층(12), 가열 활성 점착제를 포함하는 점착제포함층 또는 베이스층(14), 및 중심 또는 중앙층(16) 으로 구성된 압출물이다. 여러층들에 대한 장전물들이 제2도에 예시된 바와 같이 다중 이송 동시압출 다이(18)를 통한 압출이 이루어지기 위해 준비된다. 예시된 이 특정 실시예에 있어서, 필름의 전체 두께는 주조 스테이션을 떠날때 약 20밀(m1l)이 된다.

본 발명의 실행에 사용가능한 전형적인 유형의 중합 수지 및 점착제들에 대해서, 내주형 라벨 필름 재료의 물리적 성질들은 가열 신장 및 어닐링에 의해 향상된다. 가열 신장은 필름의 연화 온도와 같거나 그 이상의 온도에서 실행되며 필름의 정치를 제공한다. 그같은 온도는 점착제의 활성 또는 연화온도를 초과 할 수 있다. 어닐링은 점착제활성 온도를 초과하는 처리온도를 유사하게 포함한다. 내주형 라벨 필름 재료는, 내주형 라벨링 공정을 방해할 수 있는 필름의 비틀림, 이완 또는 어떤 왜곡도 회피하기 위한 작동 온도이상의 충분한 온도로 어닐링되어야 한다. 그러므로 필름 재료의 어닐링 온도는, 가열 활성된 점착제가 공작물과의 접촉에 의해 활성되는 온도와 동일하거나 그보다 높다. 본 발명의 실행에서의 가열 신장 및 어닐링에 있어서, 압출물은, 그것과 접촉하는 일련의 가열 및 냉각 롤들을 통해 견인된다. 이때, 가열 및 냉각 롤은 라인 속도, 롤의 온도, 롤의 크기, 및 접촉면에 의해 설정된 시간-온도-방향 상태하에서 압출물에 열을 가하거나 그로부터 열을 제거한다. 본 발명의 하나의 중요한 면에 따르면, 시간 -온도-방향 조건들은, 압출물이 신장되기전 압출물의 적어도 대부분의 두께를 연화온도 이상으로 점착제와 접촉하는 일련의 가열 및 냉각 롤들에 점착제가 달라붙은 범위까지 점착제를 활성시키지는 않도록 제어되며, 그같은 조건들은 또한, 일련의 롤들에 점착제가 달라붙는 범위까지 점착제를 활성화시키지않고, 다시 신장 단계에 후속하는 어닐링 온도로, 적어도 압출물의 대부분의 두께를 가열하도록 제어된다. 이는, 가열된 공작물이 점착제와 접촉하여 그 점착제를 활성화시키는 온도와 같거나 그보다 높게되는 연화온도 및 어닐링 온도에도 불구하고, 성공적으로 달성된다.

이같은 개념에 따라서, 본 발명의 방법의 특정 실시예에서의 압출다이는 400°F로 유지된다. 압출된 필름은, 100。F로 유지되는 주조롤(21)상으로 " 점착제측을 위로가게한(즉, 상부측상에 층(14)이 기부측상에 층(12)이 존재하는)상태로 주조되며, 또한 그 필름에는 에어 나이프(a1r kn1fe ; 19)가 제공된다. 필름은 주조롤 둘레로 연속되고, 그 다음 70。F로 유지되는 냉각 롤(22)을 통과한다. 필름은 연속하여 냉각 롤 둘레로, 이어서 롤(24)을 통해 견인되어, 종방향 배향 유닛(MDO un1t ; 25)내로 입장한다. 필름은 모든 롤을 분당 15 ft(15 ft/m1n)의 속도로 통과한다.

MDO유닛내에서, 필름은 종방향으로 신장되어 견고해진다. 필름은 제1예비가열롤(26) 둘레를 지나 제2예비가열 롤 (28) 둘레를 통과한다. 이 롤들 모두는 215。F로 유지되며, 이때 필름은 15ft/m1n로 계속 이동한다. 성공적인 가열신장 조작을 위해 적어도 필름의 두께의 실제적인 부분이 연화온도이상으로 가열됨에도 불구하고 온도-시간관계는, 예비가열롤(26, 28)이 가열활성 점착제의 활성온도 이상의 온도로 되더라도, 점착제포함층내에 포함된 가열활성 점착제가 활성화되지 않도록 유지된다. 활성온도가 200。F또는 그 이하로 되어야하는 개시된 특정 실시예에 있어서, 라벨들이 취입성형으로 도포되도록 그 온도가 충분히 낮게되어야 하기때문에, 층(14)이 200。F로 파리손에 의해 접착될때 우수한 점착이 달성된다. 제2예비 가열롤(28)을 떠난후, 원료는 저속 견인롤(31)상을 따라 15ft/m1n의 속도로 이동한다. 이후 원료는 75ft/m1n의 속도로 원료를 전진 시키는 고속 견인 롤(32)로 당겨진다. 그러므로, 설명된 특정 실시예에 있어서, 원료는 5배로 신장되어 20 밀의 원래 두께의 약 1/5까지, 또는 약 4 밀까지 견인된다. 2 : 1 내지 8 : 1의 견인 비율은 다른 상황하에서 유용하지만, 현실적으로는 약 4 : 1 내지 6 : 1의 비율이 바람직하다. 3 : 1 내지 7 : 1 의 중간범위로 신장된다. 설명된 특정 실시예에 있어서, 견인 롤(31, 32)은 모두 225。F로 유지된다.

설명된 특정 실시예에 있어서, 원료는 75ft/m1n 의 속도로 계속 이동한다. 원료가 당김 롤 쌍(31, 32)을 떠날때, 신장된 원료는, 거의 또는 전혀 기계 압박을 받지않는 상황에서 가열된다면, 심한 비틀림을 받게된다. 플라스틱 원료는, 그것이 가열될때 복구되는 원래 길이의 "기억(memory)"을 지닌다. 원료는, 설명된 특정 실시예에서, 240。F로 유지되는 어닐링 롤(36)에서 인장된 원료에 열을 가하여 상기와 같은 성질을 제거하도록 경화되거나 어닐링 처리된다. 점착면이 롤로부터 멀리 떨어져 있거나 "상승(UP)"되어 있기때문에, 그 점착면이 어닐링롤 (36)과 직접 접촉하지 않으므로 그 롤의 상승온도를 직접 받게되지 않는다는 점이 주목된다. 이후 원료는 냉각 롤(38)까지 통과한다. 롤(38)은 140℉의 온도로 유지되며 원료의 점착제 포함층에 직접 접촉된다. 원료가 롤(36, 38)을 통과할때, 시간 온도 및 접촉면은 모두 가열 활성 점착제의 활성을 회피하는 요소로서 작용한다. 가열 신장 조작이 끝난후 냉각 롤 (38)을 떠난 후, 원료는 자동 감김롤(39)에 권취된다. 롤(39)은 전달되어 저장될수 있으며, 통상의 경우처럼, 그같은 라벨들은 라벨 원료가 제조되는 장소와 다른 장소에서 제조된다.

그같은 원료의 단일 축상의 가열 신장은 종방향으로의 강도를 증가시키지만 횡방향으로의 원료의 가요성은 여전히 존재한다. 전술된 바와같이, 종방향과 횡방향 사이에서 만족한 강도차를 달성하도록 원료의 불균형 2축 신장을 사용하는것이 시도되는바, 종방향으로의 신장 및 강도의 정도는 횡방향으로의 그것을 초과한다. 신장이 양방향으로 또는 단일 방향으로 되든지간에 관계없이, 즉, 횡방향으로의 신장이(비교적)작거나 또는 없는경우에도, 종방향으로의 신장의 정도가 횡방향으로의 산장의 정도를 초과함으로써, 원료는 종방향으로 강하게되며 횡방향으로는 비교적 가요성을 유지한다. 그러므로 원료는 단일 방행으로 또는 양방향으로 신장됨에 관계없이 종방향으로의 강도의 차이를 지니는것으로 언급된다. 현재까지, 종방향으로의 증가된 강도는 개선된 라벨링 제조/성능 결과를 제공하며 상한선이 결정되지 않았다. 현재의 바람직한 범위의 종방향으로의 강도는 40 내지 130 걸레이(Gurley)이다. 횡방향 강도는 종방향 강도의 절반 또는 약간의 그 이상, 즉, 20 내지 65로 된다. 특히 우수한 결과들은, 필름 재료들이 종방향으로 45 내지 120 걸레이 및 횡방향으로 20 내지 60걸레이를 지님으로써 획득된다. 걸레이 강도는 TAPP1 T543PM-84로 고안된 검사 방법을 사용하여 밀리그램으로 측정된다.

단일 축방 가열 신장 및 어닐링은 또한, 종이 라벨처리에 사용되는 형태의 통상적 인쇄기술의 기계적 및 열적 응력을 견디는데 필요한 내주형 라벨 필름 인장 성능의 계발에 중요하다. 신장되어 어닐링 처리된 필름은 65,000ps1 이상의 인장 모듈 및 약 950%미만의 신장율을 지닐 것이다. 신장 및 모듈을 포함하는 인장 성능은 ASTM D882에 설정된 방법에 의해 측정된다.

가열된 동시 압출물의 전체 두께는 약 20밀이 되어, 후속하는 가열 신장후의 전체 두께가 약 4 밀로 되는것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 구조에 있어서, 표면 또는 상층부(12)및 점착제포함 또는 베이스층(14)이 각각 가열 신장된 필름의 전체 두께의 약 10%를 포함하여 중앙 층이 전체 두께의 약 80%를 포함한다. 선택적으로 표면층 및 베이스층 하나 또는 두개 모드 중앙층보다 두껍게 될수 있다.

흰색(불투명)라벨들에 대한 실시예에 있어서, 중량비에 의한 층의 조성비는 다음과 같다. 즉,

[실시예 1]

상부 폴리프로필렌 단독중합체 50

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

중앙 폴리프로필렌 단독중합체 70

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 15

티타늄 디옥사이드 응축물 15

베이스 가열활성 점착제 25

항정전제 5

폴리프로필렌 단독중합체 25

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 45

다양한 층들의 다른 중합체 구성들은, 상기 중합체들의 물리적인 블렌드를 포함하며, 그 블렌드는 압출공정 및 압출기에 펠릿(pellet)형태로서 공급된다. 티타늄 디옥사이드 응축물은 그 자체가 50%의 폴리프로필렌 단독 중합체와 50%의 티타늄 디옥사이드의 혼합물이다. 응축물은, 압출 공급물에 대한 첨가의 편의를 위해 펠릿 형태가 유용하다.

투명한 층들에 대한 실시예에 있어서, 그 층의 중량 조성비는 다음과 같다. 즉,

[실시예 2]

상부 폴리프로필렌 단독중합체 50

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

중앙 폴리프로필렌 랜덤공중합체 60

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 40

베이스 가열-활성 점착제 25

폴리프로필렌 단독중합체 25

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 45

항정전제 5

중앙층 또는 코어의 랜덤한 폴리프로필렌 공중합체는 약 3 내지 5 중량%의 폴리에틸렌을 포함한다. 흰색 라벨 원료는 투명 라벨 원료보다 약간 강하다. 이는, 티타늄 디옥사이드의 강도효과때문인 것으로 믿어진다. 투명 라벨 원료의 강도는 폴리프로필렌 대 비교적 낮은 강도의 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA")의 비율을 증가시키거나, 또는 본래 작은 강도의 폴리프로필렌 공중합체를 폴리프로필렌 단독 중합체로 교체시킴으로써 증가될수 있다. 다음 실시예 3에 있어서, 중앙층은 실시예 1의 강도와 유사한 강도를 얻도록 개질되었다.

[실시예 3]

상부 폴리프로필렌 단독중합체 50

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

중앙 폴리프로필렌 단독중합체 85

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 15

베이스 가열-활성 점착제 25

폴리프로필렌 단독중합체 25

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 45

항정전제 5

[실시예 4]

실시예 4는, 가열 신장후 약 4.5 밀의 전체 필름 두께를 결과로하도록 약 22.5밀의 두께를 갖는 실시예 4의 조성물을 압출시켜 제공했다. 실시예 3의 필름의 층들의 상대적인 두께는 실시예 1-3과 유사하다.

본 발명의 필름에 사용하는데 적합한 필름 형성 중합체들은 다수의 통상의 공급원으로부터 이용가능하다. 본원에 사용된 폴리프로필렌 단독중합체 및 공중합체 수지재료들은 호칭 DX 5A97 및 6C20으로 셀 케미칼 컴퍼니에 의해 각각 판매된다. DX 5A97 수지는 3.9g/10m1n의 용융 유동량(ASTM D1238L), 903 kg/㎥의 밀도 및 1,590 MPa(ASTM D790A)의 굴곡(flex) 또는 굽힘 모듈을 지닌다. 6C20 수지는 1.9g/10m1n의 용융 유량(melt flow rate)(ASTM D1238L), 895kg/㎥의 밀도 및 806MPa의 굴곡 모듈을 지닌다. 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체는 호칭 UE 631-04로 퀀텀 케미칼 코포레이션에 의해 판매된다. UE 631-04 수지는 2.5g/10m1n의 용융 유량(ASTM 1238E), 940kg/㎥의 밀도 및 19중량 %의 비닐 아세테이트 함유량을 지닌다.

가열 활성 점착제는 제품번호 HM727호로 오하이오, 부루우 애쉬의 에이치.비. 플러에의해 판매되는 전매 제품이며, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체("EVA"), 폴리에틸렌 왁스 및 HDPE에 대한 점착을 달성하는데 유효한 택키파이어(Tack1f1er)를 포함한다. 점착제자체는 성공적으로 압출되기에는 점도가 너무 묽거나 낮지만, EVA에 대해서는 우수하게 혼합된다. EVA는 압출물의 강성을 상승시키지만, 후속 압출공정에 있어서는 너무 끈적하다. 이는 EVA가, 따뜻한 동안에는, 접촉되는 처리롤에 달라붙어서 점착제층 또는 박판에 손상을 주기 때문이다. 폴리프로필렌을 첨가하면 압출물은 가열 신장 및 다른 공정에 대해 우수한 열안정성을 갖게 된다. 또한 폴리프로필렌을 첨가하면 두께가 알맞게 조절되므로써, 시간-온도-방향 조건들을 조절한다는 개념에 따라 압출필름을 실제적으로 처리할수 있어, 점착제의 활성온도가 유리전이 및 어닐링 온도 이하로 되더라도 롤에대한 강성이 회피된다. 동시에, 폴리프로필렌에 의해 달성된 두께의 감소는, 예컨데 HDPE의 플라스틱 용기에 대한 필름의 우수한 점착을 저해하지 않는다. EVA와 폴리프로필렌의 비율은 다양한 처리를 수용하기 위해 변화될수 있다.

항정전제가 점착제포함 또는 베이스층 장전물에 합체되어 그들과 함께 균일하게 혼합된다. 사용된항정전제의 량은 특정 성형 및 처리 조건에 따라 변화될수 있으며, 본원에 사용된량은 5%가 전형적이다.항정전제는, 점착제에 또는 베이스층 장전물만에도 첨가될수 있기 때문에 효과적으로 사용된다. 따라서, 베이스층 장전물에만 첨가된항정전제는 표면에 가해지는항정전제의 단점없이 사용의 특성 및 효율성을 제공한다. 어떤 적용에 있어서는, 중앙층 장전물 및 베이스층 장전물에 또는 중앙층 장전물만에항정전제를 포함하는 것이 좋을수도 있다.

설명된 특정 실시예에 있어서, 사용된항정전제는 제품번호 E1956으로 훽스트 셀라니즈(Hoechst celaness)에 의해 판매되며, 이는 대량으로 첨가되면 표면으로 배어나나, 주위 습기의 극히 작은량을 흡인하는 친수작용에 의해 정전하를 분산시키는 형태이다. 정전제를 점착층에만 첨가하므로써, 라벨인쇄 공정을 방해할수 있는 표면층에서의 습기의 수집이 회피된다. 더 놀랍게도, 접착층 표면에 수집된 습기는 내주형 공정에서 용기에 라벨을 점착하는것을 방해하지 않는다는 것이 발견됐다. 이는 습기가 상승된 성형공정 온도에 의해 증발되거나 분산되어 그 같은 작은 양으로는 점착을 방해하지 않기때문인것으로 믿어진다.

다음 실시예들에 있어서, 베이스층들은 폴리에틸렌에 관련하여 사용하기 위한 적절한 가열 활성 점착제를 제공하도록 선택된 중합체들의 혼합물을 포함한다. 흰색(불투명)라벨들에 대한 바람직한 실시예에 있어서, 층의 중량 조성비는 다음과 같다. 즉,

[실시예 5]

상부 폴리프로필렌 단독중합체 50

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

중앙 폴리프로필렌 단독중합체 70

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 15

티타늄 디옥사이드 응축물 15

베이스 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

저밀도 폴리에틸렌 50

실시예 5의 상부 및 중앙층들의 조성비는 제1도의 조성비에 상응하지만 베이스 층 점착제는 에틸렌-비닐 아세테이트와 저밀도 폴리에틸렌의 50/50 혼합물을 포함한다. 적합한 저밀도 폴리에틸렌은 호칭 PE 1017로 텍사스, 달라스의 렉센 프로덕트 컴퍼니에의해 판매된다. PE 1017 수지는 2.0g/10m1n 의 용융 유량(ASTM 1238E), 920kg/㎥의 밀도 및 220MPa의 시컨스 모듈(ASTM 638)을 지닌다. 잔류 중합체 및 필러 성분들은 전술된 바와 같이 입수할 수 있다.

투명 라벨들에 대한 바람직한 실시예에 있어서, 층들의 중량 조성비는 다음과 같다. 즉,

[실시예 6]

상부 폴리프로필렌 단독중합체 50

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

중앙 폴리프로필렌 랜덤 공중합체 80

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 20

베이스 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

저밀도 폴리에틸렌 50

실시예 6의 상부층 조성비는 실시예 2와 일치하지만, 폴리에틸렌 공중합체의 중앙층 비율이 증가되어 강도가 더 증가된다. 또한, 폴리에틸렌 용기들에 대한 바람직한 베이스층의 조성물이 제6실시예에 사용된다.

실시예 5 및 6에 있어서, 조성물들은 정전제를 포함하지 않고, 그 대신 라벨의 표면쪽을 보호하기 위해, 오버-니스가 인쇄된 라벨위에 가해진다. 마찰계수의 감소 결과, 라벨들이 라벨 적층 및 분배를 포함하는 공정동안 상호 횡으로 이동될때 정전하의 성장이 상응하게 감소되므로,항정전제는 첨가할 필요가 거의 없거나 없게된다.

2개의 외층의 조성비는 유사한 것으로 주시된다. 그 결과, 그 구조는 그 구조의 양측면에서 열 수축성에 대해 잘 균형잡히게 된다. 그같은 열수축성의 균형은 본 발명의 중요한 개념이다.

전술된 바와같이, 본 발명의 바람직한 상부 및 베이스층 배합물은 에틸렌성 불포화 카르복실산, 또는 에틸렌비닐 아세테이트 공중합체와 같은 에틸렌성 불포화 카르복실산 에스테르 공단량체를 갖는 오레핀 단량체의 공중합체 및 오레핀 중합체의 혼합물을 포함한다. 바람직한 중앙 또는 코어층 형성부는 또한 에틸렌성 불포화 카르복실산 또는 에틸렌-비닐 아세데이트 공중합체와 같은 에틸렌성 불포화 카르복실산 에스테르 공단량체를 갖는 오레핀 단량체의 공중합체 및 오레핀 중합체의 혼합물들을 포함한다.

필름 층들의 조성물은, 제조과정중에 폐기물을 재순환 및 재분쇄할 수 있도록, 용기 조성물과 상용성이 있는것이 바람직하다. 또한 상용성 있는 라벨 및 용기의 조성물은, 소비후 용기 및 라벨로서 재생될수 있다.

제3도에 개략적으로 도시된 바와같이, 자동감김 롤(39)의 형태로 공급될수 있는 가열 신장된 원료는, 그 원료가 기계적 및 열적응력을 받게되는 인쇄 프레스(40)에서 인쇄되거나 장식되는바, 그같은 응력들은, 적외선을 발생시킬수 있는 자외선에 대한 노출 또는 그같은 열에 대한 노출에 의해 잉크를 건조시키는 단계 및 인쇄단계 자체에서 발생된다.

인쇄 및 건조후에, 원료는 종이지지 라벨 원료의 시이팅에 대해 공지된 것과 유사한 방식으로 시이팅 및 적층될수 있다. 절단은 도면에서 화살표(G) 방향으로 표시된다. 절단된 시이트는 적층(44)형태로 쌓여진다. 적층은 100 또는 200개의 시이트를 포함할 수 있다. 도시의 명확성을 위해, 도면에서는 시이트의 두께를 크게 확대하였으므로, 적층(44)은 비교적 적은수의 시이트만으로 이루어진것처럼 보인다. 적층의 각각의 시이트는, 시이트화된 재료로부터 다이 절단될 여러개의 각각의 라벨들의 재료를 제공한다. 설명된 특정 실시예에 있어서, 9개의 라벨이 각각의 사이트로부터 다이 절단된다. 적층내의 시이트들은 상호간 매우 정확하게 위치하고 있어, 시이트로부터 절단될 라벨들이 프레스(40)에 의해 인쇄된 형태에 따라 그들 각각의 표면상에 나타나는 인쇄에 대해 정확한 위치에 형성될 것이다.

무라이너 무지지 라벨 원료가 너무 유연하면, 정확한 적층이 저지되는바, 이는 벨트, 가이드웨어, 멈추개 또는 어느 정도 정밀한 유사한 안내수단(도시되지 않았음)으로 유연한 시이트의 배치를 안내적으로 제어할수 없기 때문이다. 상세히 후술될 바와같이, 단일 축 가열 신장에의해 원하는 강도까지 무라이너 원료를 경화시키면, 정확한 적층이 달성된다.

시이트 또는 그로부터 형성된 라벨들의 정확한 적층 및 연속적인 처리는, 정전하가 시이트 또는 라벨상에 존재하는한 방해된다. 베이스 층에 존재하는항정전제가 정전하를 제거한다. 상기 실시예들에 사용된 항정전제에 있어서, 이것의 작용은 베이스 층의 표면에서 매우 얇은 층의 습기의 형성을 수반한다. 이같은 습기 포함 표면이 가열공작물이 형성될때 그 공작물의 표면과 접촉하더라도, 후술될 바와같이 습기를 플래쉬 오프(flash-off)함에 의해 점착제의 성능 및 공작물의 성형에 있어서 어떤 감지될 정도로 역효과는 나지 않는다.

각각의 라벨들이 제4도의 저면도 제5도 및 제6도의 측면도에 도시된 바와 같이 헤드(48)상이 지지된 중공 펀치 또는 절단 다이(46)에 의해 공지된 방식으로 형성된다. 절단 다이가 적층(44)으로부터 라벨을 천공하므로써, 각각의 절단 사이클에서 각각의 라벨들의 다수의 적층(50)을 형성한다. 설명된 특정 실시예에 있어서, 각각의 라벨들의 9개의 적층이 각각의 절단 사이클에서 형성된다.

선택적으로, 인쇄 및 건조후에, 원료는 인쇄 프레스라인의 단부에서 회전 강다이(도시되지 않았음)내로 이송되어 라벨로 절단될 수 있다. 폐기 재료의 주위 매트릭스 및 절단 라벨들이 회전 강 다이로부터 퇴장함에 따라, 그 매트릭스는 적층(50)위로 수집되기위해 조그마한 이송 벨트(도시되지 않았음)의 닙내로 라벨들의 전방을 계속 이동시키도록 충분히 강한 라벨들로부터 일정각으로 당겨진다. 따라서, 종방향으로 강한 성질은 절단단계(G) 및 제4, 5도 및 제6도에 대해 설명된 다른 단계를 포함하지 않는 직접 라벨 절단 및 분리공정에 이용된다.

각각의 라벨들의 적층(50)들은 종이표지 라벨에 대해 이전에 사용된것과 유사한 방식으로 적절한 포장(도시되지 않았음)에 의해 안정화된다. 이후 안정화된 적층(50)들은, 취입성형 용기들이 제조되는 위치로 이동 또는 이송되는바, 그 위치는 종종 라벨 제조 위치와 다른 위치이다.

용기 제조 위체에서, 각각의 라벨들의 적층(50)은 제8도에 매거진(54)으로 개략적으로 도시된 공지된 형태의 분배 매거진에 적하된다. 예컨대, 라벨들은 스프링(56)에 의해 매거진의 전방까지 전진되어, 스프링으로 또는 기계적으로 후퇴되는 보유기 핑거(58)들에 의해서, 방출을 위해 가볍게 보유될수 있다. 자동화된 라벨 공급헤드(60)는 적층(50)내의 전방 라벨을 방출시키기위해 헤드(60)내부에 있는 수단(도시되지 않았음)에 의해 전진되도록 만들어진 적합한 진공 컴(62)들을 지지하는바, 그 컵들은 헤드 및 단일 방출된 라벨(50a)이 이동 실린더(61)의 작동에 의해 개방된 취입 주형(64)내로 병진운동하도록 후퇴되며, 다시 방출 라벨을 주형의 내표면에 도포하고 그것을 해제시키도록 전진한다. 이후 라벨은 진공 라인(66)을 통해 주형벽에 가해진 진공에의해 주형내의 제위치에 정확히 보지될수 있는 반면 라벨 공급 헤드(60)는 후퇴된다. 주형의 내부로 출구가 나있는 진공라인의 출구는, 도시된 바와같이 주형의 내표면과 일치하도록 될수있어, 라벨이 주형 공동의 적정 부분을 점유할 수 있다. 즉, 라벨을 수용하기위한 내부 주형표면상에는 홈이 존재하지 않는 것이 바람직하다.

폴레에틸렌 또는 유사한 열가소성 수지의 가열 공작물 또는 파리손(도시되지 않았음)은 주형내로 공급되며, 주형은 폐쇄되고, 파리손은 공지된 방식으로 팽창되어 성형된 용기의 형성을 완성한다. 가열 파리손이 라벨의 점착제포함 베이스층(14)과 접촉하여 점착제의 활성이 일어난다. 라벨과 용기의 균일한 접합을 보장하기위해, 내주형 필름의 연화온도가 사용온도(serv1ce temp.)에 근접하게 되는것이 바람직하다. 바람직하게 라벨이 주형의 내표면내가 아닌 그 표면상에 위치한다면, 라벨은 점착될 공작물내에 삽입되므로써 삽입 라벨을 유리하게 제공하는바, 그 삽입 라벨은 용기 표면과 일치되며, 어떤 감지될 정도까지 공작물의 구조적 안전성을 감소시키지 않고 성형된 공작물 또는 용기의 장전물의 일부를 대신하여 보호한다. 전술된 바와같이, 베이스층내의항정전제가, 약200。F로 될수있는 가열 파리손의 표면과 베이스층이 접촉할때 순간적으로 증발 제거시켜야 하는, 베이스층의 표면의 습기의 존재를 발생시키더라도, 점착 또는 성형중 감지될만한 역효과가 발생하지는 않는다.

기계적 부품들의 회전운동을 수반하는 다른 기구가 사용될 수 있다. 일반적으로 회전운동이 수반되는지의 여부에 관계없이, 그같은 라벨공급 기구의 요소들은 고속으로 이동한다. 라벨들이 너무 유연하면, 그들은 더 펄럭거릴수 있어 적합한 패치를 방해한다. 또한 방출이 신뢰될수 없는바, 이는 유연한 라벨이 보유기 핑거(56)들을 지나 서로를 따르기때문에 하나 이상의 라벨들이 동시에 방출될수 있기 때문이다. 자체 지지 또는 무라이너 라벨들은, 강화 지지의 이익이 없이 그들의 치수적 및 위치적 완전성을 유지해야 한다.

종방향으로 최소 약 40 걸레이의 강도가 이같은 목적을 달성하는데 충분하며, 또한 제3도에 예시된 조기의 제조단계에서의 적층(49)의 형성중 정확한 시이트의 배치를 허용하는 것이 경험적 데이터로 나타난다.

선행 공정 조건에 따라, 실시예1, 2, 3 및 4의 조성물이 동시압출되어, 가열 신장되고 어닐링 처리되어 내주형 라벨 필름을 제공했다. 필름들의 성질은 다음 표1에 기록되어 있다.

[표 1]

실시예 1 내지 6에 따른 성분을 지니는 필름들이 고밀도 폴리에틸렌 용기들을 내주형 라벨링하는데 사용됐다. 후술된 바와같이, 인쇄 및 라벨 이송 공정들은 통상의 종이라벨 장치 및 기계를 사용하여 실행된다.

라벨들은, 갈루스 프레스와 같은 전형적인 종이라벨 인세 프레스, 및 UV 경화 잉크를 사용하여 인쇄됐다. 필름들은 6.5인치 폭의 웹상에 약 20lb의 최소 힘으로 프레스를 통해 당겨져 라이너 인치당 약 3 lb의 하중이 가해졌다. UV경화 잉크가 사용되더라도, 자외선 공급원이 열을 발생시켜 프레스의 경화부분에서의 온도의 범위는 주위온도(예컨데 약 70。F)에서 약 140。F 내지 150。F 까지로 될수 있다. 실시예 3의 필름은 종이라벨들에 사용된것과 유사한 인쇄조건이 사용되어 인쇄됐다. 필름은 인쇄 위치를 유지할수 있도록 충분한 치수적 안정성을 나타냈으며 과도하게 신장 또는 연장되지 않으며 그렇지 않으면 공정을 방해한다.

인쇄된 라벨들은 전술된 바와같이 통상의 기술이 사용되어 시이트화된다. 실시예 1 내지 4의 필름들의 점착 또는 베이스 층내의항정전제는 잘단 필름 및 라벨들의 처리 및 적층중 발생하는 정전하 문제를 효과적으로 감소 및/또는 제거시켰다. 실시예 5 및 6의 필름에 사용된 오버배니쉬는 정전하 문제를 유사하게 감소 및/또는 제거했다.

실시예 1 내지 6의 라벨들은, 전형적인 생산속도로 조작되는 셔틀 및 회전 취입 성형기계를 사용하여 용기에 도포됐다. 특히, 라벨들은 분당 약 30개의 용기 처리 속도로 운전되는 Beckum BETM 셔틀 2 공동 취입성형기 및 분당 60 개의 용기 처리 속도로 Grahm Eng1neer1ng 회전 취입 - 성형기를 사용하여 도포됐다. 이같은 적용에 있어서, 호칭 번호 5602 로 Quantum Chem1cal에 의해 판매되는 것과 같은 저용융 유동 고밀도 폴리에틸렌 수지가 배럴출구에서 측정된 390。F의 파리손 온도로 성형됐다. 로보트 팔들이, 다중 라벨공정 및/또는 라벨 접힘문제없이 주형내에 라벨을 자동적으로 배치시켰다. 라벨들은 실제로 거품이없는 접착 계면을 따라 병에 접착됐다. 라벨링된 병들의 압착 또는 변형중, 라벨은 허용할수 없는 접힘 또는 주름선을 형성하지 않고 병에 정착 및 정합됐다.

제9도를 참조하면, 수정된 라벨 필름(100)이 다중 또는 단일층의 2개 이상의 박판을 포함한다. 필름(100)은 적어도 하나의 비동시압출 박판 또는 층을 지닌다. 설명의 명확성을 위해, 라벨 필름(10,000)의 상응층들은 기존의 참조번호에 100을 더하여 유사하게 표기했다.

라벨 필름(100)은 상부 표면층(112), 중앙 또는 중심층(116) 및 부가적인 기부층(117)을 포함하는 동시압출 다중층 필름 박판(101)을 포함한다. 기부층(117)은 후술된 바와같이 생략될수 있다. 다중 필름 박판(101)의 기부층(117), 또는 그 기부층이 없는 경우 중심층(116)의 노출 표면은, 압출 피복, 가열롤 피복 또는 타이 피복(t1e coat)을 사용하거나 사용하지 않는 다른 적합한 필름 결합 기술에 의해 비동시 압출 점착제포함 제2필름 박판 또는 베이스 층(114)에 고정된다.

동시압출 다중층 필름박판(101)은 다중공급 동시 압출다이(18)를 통한 동시 압출에의해 준비되어 라벨 필름(10)과 동일한 방식으로 처리되며, 실제로 동일한 처리장치가 제10도에 도시된 바와같이 사용된다. 제1필름 박판(101)은 "기부층(117)상승(즉, 상부 측면상에 기부층(117)이 하부측면상에 층(112)이 위치하는)"방식으로 주조된다. 결과적으로, 기부층(117)은 제2필름 박판 또는 베이스층(114)과의 결합을 위해 통상 상방으로 향한다. 물론, 제1필름박판(101)은 반대 방향으로 주조될수 있으며, 운반박스(도시되지 않았음)를 사용하여 본 기술분야에 공지된 바와같이 필름을 역전시킬수 있다.

제2필름 박판 또는 베이스 층(114)은, MDO 유닛(25)내에서의 처리중 또는 전 후에 제1필름 박판(101)에 결합될수 있다. 제10도에 있어서, 베이스층(114)이 MDO 유닛(25)에서의 필름(101)의 처리후 기부층(117)상에 압출 피복되는것을 qhduns다.

다중층 필름 박판(101)은, 필름(10)에 대해 전술된 유사한 방식으로 MDO유닛(25)에서 종방향으로 신장되어 강화된다. 그러나, 본 실시예에서의 MDO유닛(25)에서의 처리는 처리시간을 단축시키도록 더 높은 온도에서 취해졌는바, 이는 가열 활성 점착제를 포함하는 제2박판(114)이 연속하여 다중층 필름 박판(101)과 결합되기 때문이다. 결과적으로, 다음과같은 롤 온도들이 사용되는바; 예열롤(26, 28)은 250。F, 저속 견인롤(31)은 260。F, 고속 견인롤(32)은 265。F, 및 어닐링롤(36)은 270。F이다. 이후, 필름(101)은 약 140。F의 온도로 될수있는 냉각롤(38)에 접촉되어 냉각된다. 제2박판(114)이 MDO 유닛 (25)에서의 처리전에 다중층 필름 박판(101)에 결합되면, 전술된 시간-온도-방향 관계가 사용되어 롤들에 대한 고착을 달성하는 점착제의 활성화없이 가열 신장 및 어닐링을 달성할수 있다.

제10도에 도시된 바와같이, 제2박판 또는 베이스 층(114)은 다이(121)가 사용되어 압출 피복되어 다중층 제1필름 박판(101)의 기부층(117)상에 제2박판 또는 베이스 층(114)의 100%고체 중합 장전물을 주조시켜 제2박판을 가열 신장 및 어닐링 처리된 제1필름 박판에 결합한다. 제1박판(101)과 제2박판(114)을 결합하여 라벨 필름(100)을 형성한후, 필름은 다이(121)의 하류에 배치된 적합한 냉각 롤(도시되지 않았음)에 의해 냉각된다. 이후, 필름(100)은 자동 감김롤(139)상에 권취된다. 선택적으로, MDO유닛(25)으로부터 방출되는 냉각된 다중층 필름 박판(101)은 롤(139)에 감겨져 피복되거나 또는 제2박판 또는 베이스층(114)과 결합될수 있다.

다중층 필름 박판(101)의 단일축상 가열 신장은 종방향으로의 강도를 증가시키며 횡방향으로 실제로 가요성인 원료를 남겨, 예컨대 사용중 굽혀지게되는 변형가능한 플라스틱 용기와 같이 도포될 용기와의 정합성(conformab1l1ty)을 개선시킨다. 단일축상 가열 신장 및 어닐링은 또한 통상의 종이인쇄 공정의 기계적 및 열적 응력을 견디는데 필요한 장력 성능의 계발에 중요하다. 라벨 필름(10)에 대해 상기에 주지된 강도 및 인장 성능의 유용하고 바람직한 범위는, 다중층 필름 박판(101)의 가열 신장 및 어닐링에 의해 실시예 7에 제공된 바와같이 라벨 필름(100)에 도포될수 있다. 제2박판 또는 베이스 층(114)은 비교적 얇으며 MDO 유닛(25)에서의 공정으로부터의 그층의 생략은 라벨 필름(100)의 소기의 강도 및 인장 성능의 계발을 방해하거나 현저하게 금지시키지 않는 것이 명백하다.

라벨 필름(100)의 두께는 라벨 필름(10)의 두께와 유사하며, 유사한 층두께 비율들이 사용가능하다. 다중층 박판(101)의 기부층(117)의 두께는 중앙 또는 중심층(116)으로부터 필러(예컨데, 티타늄 디옥사이드)의 이동을 방지하는데 필요한 두께로 최소화된다. 따라서, 층(117)의 압출 또는 주조 두께는 1 m1l 또는 그 이하로 될수있다. 중앙층내에 필러를 한정시킬 필요가 없는 경우에, 층(117)이 생략될수 있어 필름(10)의 구조와 유사한 층 구조를 지니는 라벨 필름(100)을 제공한다.

후속 실시예는, 필름(100)에 대해 전술된 바와같이 점착층을 포함하는 박판에 결과적으로 결합되는 비점착층들의 동시압출 다중층 필름박판의 사용을 예시한다. 이같은 실시예에 있어서, 동시압출된 비점착 다중층 필름박판은 다음과 같은 중량비로 표시된 조성비를 지니는 층들로 형성된다.

[실시예 7]

상부 폴리프로필렌 단독중합체 49

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 49

규조토 2

중앙 폴리프로필렌 단독중합체 44

고밀도 폴리에틸렌 20

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 5

활석 26

티타늄 디옥사이드 응축물 5

기부 폴리프로필렌 단독중합체 89

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 9

규조토 2

실시예 7에서의 여러층들의 조성은 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체와 같은 에틸렌성 불포화 카르복실산 에스테르 공단량체 또는 에틸렌성 불포화 카르복실산을 갖는 오레핀 단량체의 공중합체와 오레핀 중합체가 사용되는 실시예 1-6의 조성과 유사하다. 여기서 중앙층은, 텍사스, 휴스턴에 소재하는 Solvay Polymers, 1nc.에 의해 판매된 분별용융 필름 그레이드 재료를 포함하는 고밀도 폴리에틸렌 성분을 포함한다. 증가된 폴리에틸렌 량은 강도의 부가를 위해 층 (117)에 사용된다. 중앙층(116)에서의 티타늄 디옥사이드 필러는 바람직한 불투명 또는 흰색을 제공한다.

규조토는항차단제(ant1block1ng)이다.

비점착다중층 필름박판은 전술된 조건이 사용되어 동시압출됐다. 가열 동시압출물의 전체두께는 약 20m1l이다. 중앙 또는 중심층은 다중형 필름박판의 대부분의 두께 즉 그 두께의 약 80%를 형성하며, 각의 상부 및 기부층은 전체두께의 약 10%와 같다. 다중층 필름박판은 5:1의 비율로 신장되고 전술된 조건으로 어닐링된다. 다중층 필름박판의 신장은 두께의 예견된 감소를 결과로 하며, 결과적으로 다중층 필름박판의 두께는 약 4m1l로 감소됐다.

제2박판 또는 베이스층에 대한 장전물은, EVA 주성분 가열 활성점착제인 전술된 HBFullen 제품번호 HM 727 단독으로 준비됐다. 베이스층은 MDO 유닛에서 처리된후 다중층 필름박판의 비점착 충돌상으로 압축피복됐다. 압출된 점착층의 두께는 약 1.3m1l이다.

실시예 7에 따른 결과적인 필름은, 여러층들의 조성이 유사하기 때문에 열수축성에 대해 더 우수하게 균형잡힌다. 제1 또는 다중층 필름박판의 기부층의 함유 또는 생략은 균형에 실질적으로 영향을 미치지 않는것으로 보인다. 유용한 중합성분들의 범위는 실시예 1-6에 대해 전술된 범위에 상당하다. 필름(100)의 성질은 아래표 2에 기록되어 있다.

[표 2]

라벨들은, 실시예 7의 필름을 사용하여 준비됐으며, 실시예 1-6과 동일한 방식으로 내주형 라벨들을 성형처리하는 중에 용기에 도포됐다. 이 필름 및 결과적인 라벨들은 만족스러운 방식으로 실행됐다.

후속되는 비교실시예들은, 라벨제조 및 도포공정에서 해당필름의 다양한 물리적 성질의 결과를 예시한다. 각각의 후속 비교실시예에 있어서, 조성물들은 표시된 전체두께의 3 개층 필름으로 형성됐으며, 10/80/10의 상대적인 두께비의 층은 전술된 동시압출, 가열신장 및 어닐링 기술을 사용하여 내주형 라벨필름으로 제공됐다.

[비교실시예 1c]

상부 폴리프로필렌 단독중합체 50

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

중앙 폴리프로필렌 단독중합체 30

고밀도 폴리에틸렌 33

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 15

활석 15

티타늄 디옥사이드 7

베이스 폴리프로필렌 단독중합체 50

에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 50

비교실시예 1c의 조성물의 3.5m1l 두께의 내주형 라벨필름은 약 40내지 48의 범위의 값의 종방향 걸레이 강도를 지녔다. 비교적 낮은 걸레이 강도값 및항정전 성분의 부재때문에, 이같은 필름의 처리특성은 시이팅 공정중에는 전체적으로 만족스럽지 못했으며, 절단필름은 균일하게 적층되지 않았는바, 이는 비교적 유연한 절단필름편이 상호간 쉽게 미끄러지지 않으며, 그같은 이동이 어떤 정전하의 존재에 의해 방해되기 때문이다. 유사한 이유때문에, 이 필름으로 형성되며 전술된 방식으로 그레함 엔지니어링 회전 취입성형기에 사용된 라벨들은, 라벨이 주형내에 배치될때 접혀지고/또는 펄럭일때는 만족스럽게 분배하지 못했다. 더욱이, 베이스층은 고밀도 폴리에틸렌 용기에 고착되는데 실패했다.

비교실시예 2c는, 필름의 전체두께가 4m1l로 되고 베이스층이 폴리에틸렌 단독중합체(50) ;에틸렌 - 비닐 아세테이트 공중합체 (25) 및 가열활성 점착제(25)로 구성된다는 것을 제외하고는 비교실시예 1c 와 동일하다. 비교실시예 2c의 필름은 약 60걸레이 값을 지니며, 비교실시예와 동일한 방식으로 처리될때 만족하게 시이트화되어 분배된다. 그러나, 라벨과 용기의 정합성을 달성하기에 충분한 접착력은 부족했다. 접착성의 결핍은 용기와 인접한 라벨베이스 표면사이의 점착계면을 따르는 거품에 의해 알 수 있다. 비교실시예 3c는 본원의 실시예 1 - 3 에서 베이스층의 배합물의 개질 및 만족한 점착 및 정전하의 성질의 달성을 포함한다. 이 필름은 약 60의 종방향으로의 걸레이 강도를 지녔다. 필름은 만족한 필름처리 특성을 나타냈으며 고밀도 폴리에틸렌 용기들에 도포될때 허용가능한 점착 및 접합성의 성질을 지니는 라벨을 결과로 했다. 그러나, 활석에 의한 물의 흡수로 인한 표면의 얼룩을 관찰할 수 있었다.

비교실시예 4c 는 비교실시예 3c의 배합물의 개질을 포함하는바, 폴리프로필렌 단독중합체가 활석성분으로 대체됐다. 놀랍게도, 걸레이 값이 약 60에서 약 80까지 부가적으로 증가됐다. 부가적인 강도는 유익한것으로 믿어진다.

표 1 및 2에 나타난 바와같이, 단일축 신장은 무라이너 처리를 할 수 있도록 치수적 안정성을 갖는 실시예 1 -7 의 필름을 제공한다. 특히, 본 발명의 단일축당 신장기술은 필름을 안정화 시킬뿐 아니라, 예컨데 전술된 바와 같이 통상의 인쇄프레스를 사용하여 라벨을 인쇄하는 무라이너 필름공정을 용이하게 한다. 파괴시 비교적 낮은 신장율 값 및 종방향으로의 높은 인장모듈 값은 본 발명의 신장기술에 관련하는 필름의 허용가능한 치수적 안정성을 특정화하는 것으로 믿어진다.

다음 표 3를 참조하면, 비교실시예 5c 및 6c는 경제적으로 유용한 내주형 라벨필름을 포함한다. 이 필름들은 주로 매중밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 다중층 동시압출 폴리오레핀 구조를 포함하는 것으로 믿어진다.

[표 3]

강도, 인장 및 신장성질에 의해 표시된 바와같이, 비교실시예 5c 및 6c 의 필름은 본 발명에서와 같이 가열신장되는 것으로 믿어지지 않는다. 그러나, 비교실시예 5c 및 6c 의 필름은 동시압출 공정중 제한된 범위의 용융방향으로 제공될 수 있다. 이 필름들의 제한된 방향은, 그같은 필름에 직면한 인쇄문제에 관련되는 것으로 멀어지는 종방향으로의 비교적 낮은 인장모듈 및 신장특성을 결과로 한다. 특히, 비교실시예 5c 및 6c 에 따른 필름은, 전술된 프레스 인장 및 온도조건들의 적용중의 인쇄동안 과도하게 신장되어 통상의 인쇄기술에 의해 처리되는 필름 및 인쇄위치의 유지를 금지하거나 방해하는 경향이 있다. 따라서, 통상의 인쇄기술을 사용하는 내주형 필름의 무라이너 필름의 처리는 약 850 %미만의 파괴시 신장율 및/또는 약 65,000 ps1 이상의 종방향 인장모듈을 필요로 한다.

본 발명이 취입성형 용기의 내주형 라벨링에 대해 예시되고 설명되었지만, 본 발명은 직접 도포될 수 있으며, 다를 성형 기술 (예컨데, 사출성형, 열성형 및 시이트 몰딩 컴파운드 제조)에 있어서, 그 벽면에 라벨 또는 다른필름(예컨데 장식필름)을 지니는 주형벽에 대한 기질 또는 용기를 형성하도록 그 열성형 기술이 사용될때에도 본 발명은 유용하다.

본 발명의 시간 - 온도 - 방향조건들을 라벨 또는 다른 필름원료에 적용하는데 있어서, 가열실장 및 어닐링에 대한 열에너지가 전술된 바와같이(오일 또는 방사주파열로) 가열된 롤들과 같은 통상의 필름처리장치 뿐아니라, 본 기술분야에 공지된 바와 같은 적외선 열램프와 같은 적외선 열공급원 및 그들의 결합체에 의해 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 본 발명의 시간 - 온도 방향조건들이 그같은 모든 가열기술에 관련하여 사용될 수 있다.

본 설명은 실시예 방식이며, 다양한 변형예들이 본 설명에 포함된 범위를 벗어남이 없이 부품들을 부가, 수정 또는 제거함으로써 형성될 수 있는 것으로 증명된다. 그러므로 본 발명은, 후속 청구범위들이 필요적으로 제한하는 범위를 제외하고는, 본 명세서의 특정설명으로 제한되지 않는다.