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KR20220008821A - 플라스틱용 무광택 마감 - Google Patents

플라스틱용 무광택 마감 Download PDF

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KR20220008821A
KR20220008821A KR1020217037052A KR20217037052A KR20220008821A KR 20220008821 A KR20220008821 A KR 20220008821A KR 1020217037052 A KR1020217037052 A KR 1020217037052A KR 20217037052 A KR20217037052 A KR 20217037052A KR 20220008821 A KR20220008821 A KR 20220008821A
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KR
South Korea
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microparticles
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thermoplastic
pet
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Withdrawn
Application number
KR1020217037052A
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Inventor
자레드 에이. 타툼
Original Assignee
암파세트 코포레이션
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Publication date
Application filed by 암파세트 코포레이션 filed Critical 암파세트 코포레이션
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Abstract

플라스틱에 무광택 마감을 생성하기 위한 조성물 및 방법이 여기 개시된다. 무광택의 인쇄가능한 표면을 갖는 예시적인 열가소성 물품은 열가소성 수지 및 담체 수지 중에 가교된 실리콘 미세입자를 갖는 열가소성 첨가제 조성물로 제조된다. 이 조성물은 담체 수지, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중에 2.5% 내지 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자를 가질 수 있다. 가교된 실리콘 미세입자는 약 2μm 내지 약 15μm의 입자 크기를 가진다. 개시된 열가소성 물품은 부드럽고 매끄러운 표면 질감 및 15 광택 단위 미만의 광택 수준을 가질 수 있다.

Description

플라스틱용 무광택 마감
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2019년 5월 15일자 제출된 미국 임시 특허출원 No. 62/848,194의 이익 및 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체가 참고로 여기 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 플라스틱에 무광택(matte) 외관을 부여하는 조성물 및 방법에 관한 것이다.
현재 포화된 소비자 시장에서 소비재 생산자는 소매업의 가용 진열 공간과 온라인 광고 공간을 놓고 경쟁해야 한다. 따라서, 소비자 제품은 소비자의 눈을 빠르게 사로잡을 수 있어야 한다. 제품의 모양, 색상, 질감, 및 라벨을 포함하여 제품의 외관은 소비자에게 첫인상이다. 소비재 생산자는 원하는 외관을 전달하여 소비자를 제품으로 끌어들이기 위해 상당한 노력을 기울이고 있다.
대부분의 플라스틱 재료는 성형시 고광택 표면을 생성한다. 플라스틱, 특히 플라스틱 병 및 용기를 무광택 마감(matte finish)으로 하면 몇 가지 이득이 있다. 무광택 마감 위에 직접 인쇄하는 것이 더 쉽기 때문에 플라스틱 제품이나 플라스틱에 포장된 제품에 추가 라벨을 붙일 필요가 없다. 무광택 마감은 모양과 느낌 모두에서 일부 소비자에게 미학적으로 더 만족스럽다. 또한, 무광택 마감은 빛의 반사를 제거하여 해당 제품의 브랜딩을 쉽게 시각화할 수 있다.
현재 플라스틱 소모품을 무광택 마감으로 하려면 통상의 생산 일정 외에 많은 추가 단계가 필요하다. 추가 생산 단계는 시간이 소모되고 추가 시약과 원료가 필요하며 제품 비용이 증가할 수 있다. 예를 들어, PET 병은 유사한 질감의 표면을 제공하기 위해 공구 강의 표면을 영구적으로 변경하는 값비싼 금형 수정이 필요하다. PET 병에 무광택 외관을 제공하는 또 다른 방법은 코팅을 국소적으로 적용하는 2차 공정을 사용하는 것이다. 2차 공정의 사용은 비용과 시간이 많이 소요되며, 병 제조업자는 이 방법을 사용하지 않는 것을 선호한다. 따라서, 금형 캐비티의 변화 또는 2차 공정이 필요하지 않은 플라스틱 소모품을 무광택 마감으로 하기 위한 보다 효율적인 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 플라스틱 소모품 상에 무광택 마감을 생성하기 위한 조성물 및 방법을 제공하는 것이다.
플라스틱에 무광택 마감을 달성하기 위한 조성물 및 방법이 여기 개시된다.
플라스틱 위에 직접 인쇄를 용이하게 하기 위해, 미학적 이유로, 그리고 플라스틱 물품에서 빛 반사를 제거하기 위해 플라스틱을 무광택 마감으로 하는 것이 종종 바람직하다.
한 실시형태는 무광택의 인쇄가능한 표면을 갖는 열가소성 물품을 제공하며, 여기서 물품은 열가소성 수지 및 담체 수지 중에 가교된 실리콘 미세입자를 갖는 열가소성 첨가제 조성물로 제조된다. 이 조성물은 담체 수지, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중에 2.5% 내지 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자를 가질 수 있다. 가교된 실리콘 미세입자는 약 2μm 내지 약 15μm의 입자 크기를 갖는다. 개시된 열가소성 물품은 부드럽고 매끄러운 표면 질감 및 15 광택 단위 미만의 광택 수준을 가질 수 있다. 열가소성 물품은 취입(blow) 성형된 PET 병 또는 이축 배향 폴리에틸렌테레프탈레이트(BoPET)일 수 있다.
한 실시형태에서, 플라스틱 물품을 제조하는데 사용된 열가소성 조성물은 또한 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 물품은 약 2.5% 내지 약 7.5% 양의 가교된 실리콘 미세입자 및 약 6.25% 내지 약 15% 양의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 포함할 수 있다. 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 가교된 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 미세입자일 수 있다.
또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중의 가교된 실리콘 미세입자로 이루어진 열가소성 조성물을 사출 연신 취입 성형하여 무광택 마감을 갖는 취입 성형된 PET 병을 형성함으로써, 취입 성형된 PET 병에 무광택 마감을 생성하는 방법이 개시된다. 열가소성 조성물은 약 2μm 내지 약 15μm의 입자 크기를 갖는 2.5% 내지 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자를 가질 수 있다. 열가소성 조성물은 취입 성형된 PET 병에 부드러운 느낌을 줄 수 있는 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 추가로 포함할 수 있다. 열가소성 조성물은 약 2.5% 내지 약 7.5% 양의 가교된 실리콘 미세입자 및 약 6.25% 내지 약 15% 양의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 포함할 수 있다.
다른 실시형태는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 및 약 2.5% 내지 약 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자 및 약 6.25% 내지 약 15%의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 담체 수지 중에 갖는 첨가제를 포함하는 무광택 마감을 갖는 취입 성형된 PET 병을 제공하며, 여기서 취입 성형된 병은 15 광택 단위 미만의 광택 수준을 가진다.
도 1a-1b는 실험 55(도 1a) 및 실험 56(도 1b)에 대한 크라프트지 스타일러스 결과이다.
도 2a-2b는 실험 55(도 2a) 및 실험 56(도 2b)에 대한 병 스타일러스 결과이다.
I. 정의
본 개시내용은 본원에 설명된 조성물 및 방법 뿐만 아니라 설명된 실험 조건으로 제한되지 않으며, 변화가 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시형태들을 설명하기 위한 것이며 제한을 의도하지 않고, 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만 제한된다는 것이 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 개시내용이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본원에 설명된 것들과 유사하거나 동등한 임의의 조성물, 방법 및 재료가 본 발명의 실시나 시험에 사용될 수 있다. 언급된 모든 간행물은 그 전체가 참고로 여기 포함된다.
현재 청구된 발명을 설명하는 맥락에서(특히 청구항의 맥락에서) '한" 및 "그"라는 용어 및 유사한 지시어의 사용은 달리 명시되지 않거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본원에서 값의 범위에 대한 언급은 달리 명시되지 않는 한 그 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 지칭하는 약식 방법으로서 역할을 하기 위한 것일 뿐이며, 각각의 개별 값은 본원에서 개별적으로 인용된 것처럼 본 명세서에 포함된다.
"약"이라는 용어의 사용은 대략 +/- 10%의 범위에서 언급된 값을 초과하거나 미만인 값을 설명하기 위한 것이다; 다른 실시형태에서, 값은 대략 +/- 5%의 범위에서 언급된 값을 초과하거나 미만인 값의 범위일 수 있다; 다른 실시형태에서, 값은 대략 +/- 2%의 범위에서 언급된 값을 초과하거나 미만인 값의 범위일 수 있다; 다른 실시형태에서, 값은 대략 +/- 1%의 범위에서 언급된 값을 초과하거나 미만인 값의 범위일 수 있다. 상기 범위들은 문맥상 명확하게 하기 위한 것이며, 더 이상의 제한은 내포되지 않는다. 본원에 설명된 모든 방법은 사용은 달리 명시되지 않거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 모든 예 또는 예시적인 언어(예를 들어, "~와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 예시하기 위한 것이며, 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 본 명세서의 어떤 언어도 본 발명의 실시에 필수적인 것으로서 청구되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본원에서 사용된, "헤이즈"는 투명한 중합체 내에서 광 산란에 의해 야기되어 탁하거나 유백색의 외관을 가져오는 광학 효과를 말한다. "헤이즈 지수"는 중합체 내에서의 광산란도를 말한다. 헤이즈 측정은 헤이즈미터 또는 분광광도계를 사용하여 수행될 수 있다.
"다인"(dyne), "다인 레벨" 및 "다인 값"은 상호교환하여 사용될 수 있으며, 표면 에너지의 척도를 말한다. "다인"은 플라스틱 또는 중합체에 대한 잉크 또는 코팅의 접착성에 영향을 줄 수 있다. 다인 테스트에서는, 처리된 필름의 인쇄능, 코팅 레이아웃 및 열 밀봉능을 결정하기 위해 습윤 장력 액체가 기판 위에 펼쳐진다. 다인 레벨의 측정에 사용되는 세 가지 방법이 있는데, 다인 펜 방법, 면봉 도포기 방법 및 드로우다운 방법이다. 우수한 습윤능을 달성하기 위해, 기판의 표면 에너지가 액체의 표면 장력을 초과해야 한다. 적절한 잉크 습윤 및 접착을 위해, 잉크는 기판보다 표면 에너지가 5 dyne/cm 이상 낮아야 한다. 투명 포장에 사용되는 통상의 플라스틱은 34~40 dyne/cm의 자연적인 "다인" 레벨을 가진다.
본원에서 사용된, "광택"은 45°광택계를 사용하여 측정되었을 때 표면이 정반사(specular) 방향으로 빛을 얼마나 잘 반사하는지를 설명하는 광학 특성을 말한다. "고 광택"은 50 광택 단위를 초과하는 광택 수준을 말하고, "중간 광택"은 25 광택 단위와 50 광택 단위 사이의 광택 수준을 말하고, "저 광택"은 15 광택 단위와 25 광택 단위 사이의 광택 수준을 말하며, "무광택 효과"는 15 광택 단위 미만의 광택 수준을 말한다.
"폴리에틸렌테레프탈레이트" 또는 "PET"는 폴리에스테르 계열의 열가소성 중합체 수지이다. PET는 석유 탄화수소로부터 제조되며, 무색의 점성이 있는 흡습성 액체인 에틸렌글리콜과 유기 화합물인 테레프탈산이 반응하여 형성된다. 생산 과정 동안 PET는 중합하여 긴 분자 사슬을 형성한다. PET는 의류용 섬유, 액체 및 식품용 용기, 열성형체 제조 및 사진 필름 및 자기 기록 필름으로 압출되는 용도로 통상 사용된다.
또한, "PET"는 취입 성형된 병을 제조하는데 사용될 수 있는 임의의 폴리에스테르에 적용되며, PET 공중합체 및 블렌드를 포함한다. 일반적으로, 폴리에스테르 중합체 및 공중합체는, 예를 들어 디올과 디카복실산 또는 그에 상응하는 디에스테르의 반응을 수반하는 용융상 중합에 의해 제조될 수 있다. 여러 디올 및 이산을 사용하여 얻어진 다양한 공중합체가 또한 사용될 수 있다.
적합한 디카복실산은 약 4 내지 약 40개 탄소 원자를 포함하는 것들을 포함한다. 구체적인 디카복실산은, 제한은 아니지만, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 2,6-디카복실산, 시클로헥산디카복실산, 시클로헥산디아세트산, 디페닐-4,4'-디카복실산, 1,3-페닐렌디옥시디아세트산, 1,2-페닐렌디옥시디아세트산, 1,4-페닐렌디옥시디아세트산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 세박산 등을 포함한다. 구체적인 에스테르는, 제한은 아니지만, 프탈산 에스테르 및 나프탈산 디에스테르를 포함한다.
이들 산 또는 에스테르는 바람직하게는 약 2 내지 약 24개 탄소 원자를 갖는 지방족 디올, 약 7 내지 약 24개 탄소 원자를 갖는 지환족 디올, 약 6 내지 약 24개 탄소 원자를 갖는 방향족 디올, 또는 4 내지 24개 탄소 원자를 갖는 글리콜 에테르와 반응될 수 있다. 적합한 디올은, 제한은 아니지만, 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 트리메틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌 글리콜, 레졸시놀, 1,3-프로판디올 및 하이드로퀴논을 포함한다.
유용한 폴리에스테르는 그것의 산 단위의 85% 초과가 테레프탈산으로부터 유도된 결정화가능한 폴리에스테르이다. 15% 초과의 공단량체 변형을 갖는 폴리에스테르는 결정화하기 어렵다는 것이 일반적으로 인정됩니다. 결정화될 수 있고 15% 초과의 공단량체 함량을 갖는 폴리에스테르 및 결정화되지 않고 및/또는 15% 초과의 공단량체 함량을 갖는 폴리에스테르가 본원에 포함된다.
또한, 다관능성 공단량체가 전형적으로 약 0.01 내지 약 3 몰 퍼센트의 양으로 사용될 수 있다. 적합한 공단량체는, 제한은 아니지만, 트리멜리트산 무수물, 트리메틸올프로판, 피로멜리트산 이무수물(PMDA), 및 펜타에리트리톨을 포함한다. 폴리에스테르-형성 폴리산 또는 폴리올도 또한 사용될 수 있다. 또한, 폴리에스테르와 코폴리에스테르의 블렌드가 유용할 수 있다.
본원에서 사용된, "마스터배치"는 안료 또는 첨가제가 담체 물질에 고 농도로 최적 분산된 (일반적으로 플라스틱, 고무 또는 엘라스토머의) 고체 제품을 말한다. 담체 물질은 성형 동안 블렌드될 주 플라스틱과 상용성이며, 이로써 최종 플라스틱 제품은 마스터배치로부터 색상 또는 특성을 얻는다.
II. 플라스틱에 무광택 마감을 달성하기 위한 조성물 및 방법
플라스틱에 무광택 마감을 달성하기 위한 조성물 및 방법이 여기 개시된다.
플라스틱 위에 직접 인쇄를 용이하게 하기 위해, 미학적 이유로, 그리고 플라스틱 물품에서 빛 반사를 제거하기 위해 플라스틱을 무광택 마감으로 하는 것이 종종 바람직하다. 한 실시형태는 담체 수지 중에 가교된 실리콘 미세입자를 포함하는 열가소성 조성물을 제공한다. 이러한 열가소성 조성물은 플라스틱 물품에 사용되었을 때 저 광택 특성을 가진다. 열가소성 조성물은 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 열가소성 조성물은 단지 가교된 실리콘 미세입자만을 포함하는 열가소성 조성물로 제조된 물품의 무광택 특성에 더하여 "부드러운" 느낌을 가진다. 개시된 열가소성 조성물에 대한 더 상세한 내용이 하기 제공된다.
A. 열가소성 조성물
플라스틱 병으로 압출되었을 때 저 광택 또는 무광택 마감을 갖는 열가소성 조성물이 여기 개시된다. 이 열가소성 조성물은 담체 수지 중에 가교된 실리콘 미세입자를 포함할 수 있다. 가교된 실리콘 미세입자는 약 2.0μm 내지 약 15.0μm 범위의 평균 입자 크기를 갖는 임의의 상업적으로 입수가능한 가교된 실리콘 미세입자일 수 있다. 한 실시형태에서, 가교된 실리콘 미세입자는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15μm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 한 실시형태에서, 열가소성 조성물은 열가소성 수지 조성물에 첨가되는 마스터배치 첨가제이다.
저 광택 마감 및 "부드러운" 느낌을 갖는 열가소성 조성물이 또한 개시된다. 이러한 실시형태에서, 열가소성 조성물은 담체 수지 중에 가교된 실리콘 미세입자 및 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 포함한다. 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 약 2μm 내지 약 15μm 범위의 평균 입자 크기를 갖는 상업적으로 입수가능한 가교된 아크릴 공중합체 미세입자일 수 있다. 한 실시형태에서, 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15μm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 한 실시형태에서, 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 가교된 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 미세입자이다.
소비재용 플라스틱은 주로 다음의 열가소성 수지들, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리염화비닐(PVC), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌(PP), 및 폴리스티렌(PS) 중 하나로 제조된다. 바람직한 실시형태에서, 개시된 열가소성 조성물은 열가소성 수지로서 PET를 포함한다.
임의의 하나의 이론에 결부되지 않지만, 첨가된 중합체에 의해 형성된 별도의 분리된 상으로 인해 제2 비-용융 중합체의 포함으로부터 광택 감소가 일어난다고 믿어지며, 중합체의 크기가 빛과 상호작용함으로써 반사율이 감소되고 광택이 저하된다. 따라서, 무광택 효과를 달성하려면 입자 크기가 중요하다. 한 실시형태에서, 가교된 실리콘 미세입자 및 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 2μm 내지 15μm의 입자 크기를 가진다. 미세입자는 2μm, 2.5μm, 3μm, 3.5μm, 4μm, 4.5μm, 5μm, 5.5μm, 6μm, 6.5μm, 7μm, 7.5μm, 8μm, 8.5μm, 9μm, 9.5μm, 10μm, 10.5μm, 11μm, 11.5μm, 12μm, 12.5μm, 13μm, 13.5μm, 14μm, 14.5μm, 또는 15μm인 입자 크기를 가질 수 있다. 한 실시형태에서, 가교된 실리콘 미세입자와 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 동일한 입자 크기를 가진다. 다른 실시형태에서, 가교된 실리콘 미세입자와 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 상이한 입자 크기를 가진다.
조성물에서 가교된 실리콘 미세입자 및 가교된 아크릴 공중합체 미세입자의 양은 무광택 효과를 달성하는데 중요하다. 한 실시형태에서, 열가소성 조성물은 2.5% 내지 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자를 가질 수 있다. 열가소성 조성물은 2.5%, 2.75%, 3%, 3.25%, 3.5%, 3.75%, 4%, 4.25%, 4.5%, 4.75%, 5%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6%, 6.25%, 6.5%, 6.75%, 7%, 7.25% 또는 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자를 가질 수 있다. 한 실시형태에서, 열가소성 조성물은 6.25% 내지 15%의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 가질 수 있다. 열가소성 조성물은 6.25%, 6.5%, 6.75%, 7%, 7.25%, 7.5%, 7.75%, 8%, 8.25%, 8.5%, 8.75%, 9%, 9.25%, 9.5%, 9.75%, 10%, 10.25%, 10.5%, 10.75%, 11%, 11.25%, 11.5%, 11.75%, 12%, 12.25%, 12.5%, 12.75%, 13%, 13.25%, 13.5%, 13.75%, 14%, 14.25%, 14.5%, 14.75% 또는 15%의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 가질 수 있다.
한 실시형태에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 병에서 무광택 또는 저 광택 효과가 달성될 수 있다.
B. 무광택 마감된 병
개시된 열가소성 조성물은 부드러운 느낌이 있거나 또는 없는, 저 광택 외관을 갖는 취입 성형된 PET 병을 제조하는데 사용될 수 있다.
한 실시형태에서, 개시된 열가소성 조성물 중 하나를 사용하여 마스터배치가 제조될 수 있다. 한 실시형태에서, 마스터배치는 PET에 대한 전형적인 가공 조건하에 작동하는 트윈 스크류 랩 압출기에서 제조될 수 있다. 약 40%에서 약 50%의 로딩 수준이 사용될 수 있다.
다음에, 마스터배치를 사용하여 플라스틱 병을 제조할 수 있다. 한 실시형태에서, 마스터배치는 플라스틱 병으로 형성되기 전에 추가 PET 수지에 첨가된다. 플라스틱 병은 당업계에 공지된 다양한 방법을 사용하여 성형될 수 있다. 플라스틱을 병으로 성형하는 방법은, 제한은 아니지만, 사출 성형, 취입 성형, 압축 성형, 사출 연신 취입 성형, 압출 성형, 및 열성형을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 병은 PET 사출 연신 취입 성형기에 의해 형성된다. 병은 표준 고 연마 금형을 사용하여 형성될 수 있다. 한 실시형태에서, 플라스틱 병은 PET 플라스틱 병이다.
개시된 무광택 플라스틱 병 및 용기는, 제한은 아니지만, 물, 액체 비누, 샴푸, 컨디셔너, 및 로션, 모터 오일, 밀크, 요구르트, 청량 음료, 주스, 및 샐러드 드레싱을 포함하는 것에 사용될 수 있다.
한 실시형태에서, 개시된 무광택 PET 병은 15 광택 단위 미만의 광택 수준을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 개시된 무광택 PET 병은 15 광택 단위 내지 25 광택 단위의 광택 수준을 가질 수 있다.
C. 내손상성(mar resistant) PET
다른 실시형태에서, 저 광택 또는 무광택 마감되는 개시된 열가소성 조성물은 저 광택 또는 무광택 마감 첨가제가 없는 열가소성 조성물과 비교하여 개선된 내손상성을 가진다. PET 흠집은 업계의 오랜 문제인데, 개시된 저 광택/무광택 첨가제는 취입 전시품에서 측정가능한 개선을 증명한다. 한 실시형태에서, 미모 시험에 의해 측정된 손상에 대한 내성이 적어도 20%까지 개선된다. 다른 실시형태에서, 개시된 열가소성 조성물은 예비성형체의 내흠집성의 개선을 나타낸다.
D. 2축-배향 폴리에틸렌테레프탈레이트
다른 실시형태에서, 저 광택 또는 무광택 마감을 갖는 열가소성 조성물은 2축-배향 폴리에틸렌테레프탈레이트(BoPET)로 제조될 수 있다. BoPET은 연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 제조된 폴리에스테르 필름이다. BoPET은 높은 인장강도, 화학적 안정성 및 치수 안정성, 투명성 및 전기 절연을 위해 사용된다.
BoPET은 가요성 포장 및 식품 접촉 용도, 예컨대 신선 식품 또는 냉동 식품 및 유제품용 뚜껑, 로스팅 백; 종이 덮개, 예컨대 맵 오버레이, 단추 또는 뱃지 보호 덮개, 보존용 재료를 백에 넣어 보관하기 위한 재료, 및 의료 기록과 같은 중요한 문서의 보호 덮개; 절연 재료, 예컨대 전기 절연 재료, 주택 및 텐트의 절연, 비상 담요 및 우주복, 실내 정원의 차광, 화재 대피소, 및 양말 및 장갑 라이너; 태양광, 해양 및 항공 용도, 예컨대 태양광 돛, 태양광 커튼, 범선용 고성능 돛, 행글라이더, 패러글라이더, 및 연, 및 태양광 조리 스토브의 반사판 재료; 과학 용도, 예컨대 태양광 필터, 가스 분리를 위한 광 다이어프램 재료, 푸리에 변환 적외선 분광기의 빔 스플리터, 헤마토크릿 튜브 주변 코팅, 극저온 냉각기 방사선 차폐용 절연 재료, 및 검출기에 가스를 가두기 위한 윈도우 재료 및 핵 물리학의 표적; 및 전자 및 음향 용도, 예컨대 가요성 인쇄 회로용 캐리어, 헤드폰 다이어프램 재료, 정전식 확성기 및 마이크, 밴조 및 드럼헤드, 자기 녹음 테이프 및 플로피 디스크, 호일 커패시터의 유전체를 제조하는데 사용될 수 있다.
한 실시형태에서, 개시된 무광택 BoPET는 15 광택 단위 미만의 광택 수준을 가진다. 다른 실시형태에서, 개시된 무광택 BoPET는 15 광택 단위 내지 25 광택 단위의 광택 수준을 가질 수 있다.
실시예
실시예 1 - 성형된 PET 병의 부드러운 무광택 마감
재료 및 방법
가교된 비드 첨가제의 마스터배치는 PET에 대한 전형적인 가공 조건하에 작동하는 트윈 스크류 랩 압출기에서 제조되었다. 40%-50%의 로딩 수준이 사용되었다. 실리콘 검 등급을 함유하는 마스터배치도 제조되었지만 로딩 수준은 약 20%였다. 표준 고 연마 금형을 사용하여 PET 사출 연신 취입 성형기에서 병을 제조했다. 투명 플라스틱의 헤이즈 및 발광 투과율에 대한 ASTM 표준 테스트 방법(ASTM D1003)을 사용하여 광 투과율 및 헤이즈 지수를 측정했다. 광택은 플라스틱 필름 및 고체 플라스틱의 정반사 광택에 대한 ASTM 표준 시험 방법(ASTM D2457)을 사용하여 측정했다. 광택은 Microgloss 광택 측정기를 사용하여 병에서 45°각도로 측정했다. 또한, 광택을 시각적으로 평가했다. 부드러운 느낌 효과는 병의 촉각 특성을 검사한 패널이 주관적으로 평가했다.
결과:
표 1은 평가된 모든 제제의 포괄적인 목록(실험 1-62)을 제공한다. 표 1은 조성, Glossometer에서 광택 단위로 측정된 광택, 시각적으로 특성화된 광택, 및 병의 부드러운 느낌을 보고한다.
실험 1-11은 병의 광택 및 느낌에 대한, 상업적으로 입수가능한 가교된 실리콘 미세입자(평균 입자 크기 4.5μm)의 양을 증가시킨 효과를 보여준다. 가교된 실리콘 미세입자를 0.5% 내지 1.5%로 소량만 첨가해도 병의 광택과 느낌이 변한다. 광택이 저하되고 병의 느낌이 "단단한 플라스틱" 외관에서 매끄럽고 미끄러운 느낌으로 변한다. 5% 초과의 로딩에서는 시각적으로 정의되고 15 광택 단위 이하로 광택이 측정된 무광택 효과가 달성된다. 실험 6-11은 무광택 효과만 달성하는 것과 관련하여 바람직한 제제이다. 많은 양의 가교된 실리콘 미세입자를 사용하더라도 병의 느낌은 매끄럽고 미끄럽지만 부드럽지는 않다.
실험 12-21은 상업적으로 입수가능한 가교된 아크릴 공중합체 미세입자(평균 입자 크기 8μm)를 단독으로 또는 가교된 실리콘 미세입자(평균 입자 크기 4.5μm)와 조합하여 사용하는 효과를 보여준다. 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 단독으로 사용한 경우(실험 12 및 13), 느낌은 부드럽지만 매끄럽지는 않다. 광택은 가교된 실리콘 미세입자(평균 입자 크기 4.5μm)를 사용했을 때만큼 낮지는 않고, 병 질감은 고무 느낌이다. 가교된 아크릴 공중합체 미세입자와 가교된 실리콘 미세입자의 조합이 사용된 경우, 무광택 및 부드러운 효과가 달성된다(실험 18-21). 실험 18-21의 병에서 광택은 15 광택 단위 미만이고, 병의 느낌은 부드럽고 매끄럽다.
실험 22-35는 상이한 등급의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자(평균 입자 크기 8μm)를 단독으로 그리고 가교된 실리콘 미세입자(평균 입자 크기 4.5μm)와 가교된 아크릴 공중합체 미세입자(평균 입자 크기 8μm)를 조합하여 사용한 것의 효과를 보여준다. 일부 실험에서 부드러운 느낌이 달성되지만 15% 미만의 광택에는 도달하지 않는다.
실험 36-42는 상업적으로 입수가능한 실리콘 검을 단독으로 그리고 각 가교된 아크릴 공중합체 미세입자(평균 입자 크기 8μm)와 함께 사용한 것의 효과를 보여준다. 해당 등급의 실리콘 검을 사용해도 무광택 또는 부드러운 효과가 나타나지 않았다.
실험 43 및 44는 상업적으로 입수가능한 변성된 실리콘 검을 사용한 것의 효과를 보여준다. 이 등급의 실리콘을 사용해도 무광택 또는 부드러운 효과가 나타나지 않았다.
실험 45 및 46은 상업적으로 입수가능한 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 HDPE 수지를 사용한 것의 효과를 보여준다. 열가소성 폴리올레핀(TPO)은 폴리올레핀 중에서 부드러운 터치감 효과를 야기하는 것으로 알려져 있지만, 이들 수지는 무광택 또는 부드러운 효과를 야기하지 않았다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
사출 연신 취입 성형(ISBM) 병에 대해 추가 테스트를 수행했다. 표 2 및 3은 천연(무색) 및 백색 병의 광 투과율(%), 헤이즈 지수, 광택, 및 표면 에너지(다인)를 나타낸다. 3개의 병을 테스트했다. 무광택/부드러운 터치감 첨가제의 양이 증가함에 따라, 광 투과율, 헤이즈 지수 및 광택은 모두 감소했고, 표면 에너지는 증가했다. 백색 안료의 존재로 인해 백색 병의 경우 광 투과율 및 헤이즈 지수가 훨씬 낮았다. 이들 테스트 결과는 무광택/부드러운 터치감 첨가제의 존재가 PET의 "광택 제거"를 제공한다는 것을 확인했다.
표 4는 PET 주조 필름의 마찰 계수에 대한 무광택/부드러운 터치감 첨가제의 효과를 보여준다. 필름에서 무광택/부드러운 터치감 첨가제의 양을 증가시키면 마찰 계수가 실질적으로 감소한다. 병도 역시 감소된 마찰 계수가 예상된다.
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
실시예 2 - 부드러운 무광택 마감의 성형된 PET 병의 내손상성
재료 및 방법
첨가제를 함유하지 않은 대조군 병(실험 55)과 무광택/부드러운 터치감 첨가제를 함유하는 병(실험 56)에 대해 손상 테스트를 수행했다. 직사각형 테스트 조각을 병으로부터 잘라내고, 단단한 지지판에 장착하여 시편을 평평하게 유지해서 테스트했다. 크라프트지(판지) 테스트 스타일러스는 원형 스테인리스 강 지지판 위에 10mm 원 모양의 크래프트지(판지)를 장착하여 준비했다. 유사하게, 병 스타일러스는 7 x 7mm 병 조각을 잘르고 정사각형 스테인리스 강 지지판 위에 장착하여 준비했다. Surface Machine Systems 사의 Scratch 4 Machine에서 손상 테스트를 수행했다. 이 테스트에서, 스타일러스는 시작 하중이 1 뉴턴이고 종료 하중이 100 뉴턴인 점진적으로 증가하는 하중하에 100mm 길이에 대해 50 mm/s의 속도로 직사각형 테스트 조각을 가로질러 미끄러트렸다. 각 테스트에 대해 2번 미끄러트려 통과시켰다.
스타일러스의 슬라이딩 동작은, 점진적으로 증가된 하중으로 인해, 테스트 시편을 따라 강도가 증가하는 손상 구역을 남겼다. 이미지 분석 방법에 의해 손상을 정량적으로 평가했다. 테스트된 샘플을 블랙박스에 넣고 형광등으로 조명을 비추었다. Surface Machine Systems 사의 특수 마찰측정 소프트웨어로 이미지를 캡처, 디지털화 및 분석했다. 손상 구역에서 각 픽셀의 대비를 측정했고, 손상 구역 외부의 픽셀의 기준 대비와 비교했다. 대비가 3% 초과하여 차이가 나는 경우, 해당 픽셀은 "가시 픽셀"로 카운트했다. 손상 수준은 손상 구역에서 가시 픽셀의 퍼센트로서 계산했다.
결과:
크라프트지 스타일러스의 경우, 가시 픽셀 퍼센트는 PET 대조군 병에서 54%, 무광택/부드러운 터치감 첨가제를 가진 병에서 14%였다. 이 결과는 무광택/부드러운 터치감 첨가제를 함유한 병에서 손상이 유의하게 감소한 것을 나타낸다.
병 스타일러스의 경우, 가시 픽셀 퍼센트는 대조군 병에서 67%, 무광택/부드러운 터치감 첨가제를 가진 병에서 44%였다. 이 결과는 무광택/부드러운 터치감 첨가제를 함유한 병에서 손상이 유의하게 감소한 것을 나타낸다.
전술한 명세서에서 본 발명은 그것의 특정 실시형태와 관련하여 설명되었고, 예시의 목적으로 많은 상세한 내용이 제시되었지만, 본 발명이 추가적인 실시형태를 가질 수 있다는 것과 여기 설명된 특정한 상세한 내용들이 본 발명의 기본 원리로부터 벗어나지 않고 상당히 변화될 수 있다는 것이 명백할 것이다.
여기 인용된 모든 참고문헌은 그 전체가 참고로 여기 포함된다. 본 발명은 그것의 사상 또는 본질적인 속성으로부터 벗어나지 않고 다른 구체적인 형태들로 구현될 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위를 나타낼 때는, 전술한 명세서보다는 첨부된 청구항들이 참조되어야 한다.

Claims (20)

  1. 열가소성 수지, 및
    담체 수지 중에 가교된 실리콘 미세입자를 포함하는 열가소성 첨가제
    를 포함하는 무광택의 인쇄가능한 표면을 갖는 열가소성 물품으로서,
    15 광택 단위 미만의 광택 수준을 갖는 열가소성 물품.
  2. 제 1 항에 있어서, 열가소성 첨가제는 2.5% 내지 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  3. 제 1 항에 있어서, 담체 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 것을 특징으로 하는 물품.
  4. 제 1 항에 있어서, 가교된 실리콘 미세입자는 약 2μm 내지 약 15μm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 물품.
  5. 제 1 항에 있어서, 물품은 부드럽고 매끄러운 표면 질감을 것을 특징으로 하는 물품.
  6. 제 1 항에 있어서, 물품은 취입 성형된 PET 병 또는 폴리에스테르 공중합체 또는 블랜드인 것을 특징으로 하는 물품.
  7. 제 1 항에 있어서, 물품은 2축-배향된 폴리에틸렌테레프탈레이트(BoPET)인 것을 특징으로 하는 물품.
  8. 제 1 항에 있어서, 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  9. 제 8 항에 있어서, 가교된 실리콘 미세입자는 약 2.5% 내지 약 7.5%의 양으로 존재하고, 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 약 6.25% 내지 약 15%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 물품.
  10. 제 8 항에 있어서, 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 가교된 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 미세입자인 것을 특징으로 하는 물품.
  11. 제 1 항에 있어서, 물품은 내손상성인 것을 특징으로 하는 물품.
  12. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중에 가교된 실리콘 미세입자를 포함하는 열가소성 조성물을 사출 연신 취입 성형하여 무광택 마감을 가진 취입 성형된 PET 병을 형성하는 단계를 포함하는, 취입 성형된 폴리에스테르 병에 무광택 마감을 생성하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 열가소성 조성물은 2.5% 내지 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 실리콘 미세입자는 약 2μm 내지 약 15μm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 열가소성 조성물은 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 열가소성 조성물은 약 2.5% 내지 약 7.5%의 양의 가교된 실리콘 미세입자 및 약 6.25% 내지 약 15%의 양의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중에 가교된 실리콘 미세입자를 포함하는 열가소성 조성물을 사출 연신 취입 성형하여 내손상성을 가진 취입 성형된 PET 병을 형성하는 단계를 포함하는, 취입 성형된 폴리에스테르 병에 내손상성 표면을 생성하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 마모 시험에 의해 측정했을 때, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중에 가교된 실리콘 미세입자를 포함하는 열가소성 조성물을 사용하지 않고 생성된 PET 병과 비교하여 내손상성이 적어도 20%까지 개선되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 물품은 취입 성형된 PET 병이고, 열가소성 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하며, 첨가제는 담체 수지 중에 약 2.5% 내지 약 7.5%의 가교된 실리콘 미세입자 및 약 6.25% 내지 약 15%의 가교된 아크릴 공중합체 미세입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  20. 제 19 항에 있어서, 가교된 실리콘 미세입자 및 가교된 아크릴 공중합체 미세입자는 약 2μm 내지 약 15μm의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 병.
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