JP2014058158A - 塗料付着性及び粘着性を有する蒸気分散プラスチックフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】塗料付着性及び粘着性を有する蒸気分散積層プラスチックフィルムを提供する。
【解決手段】共押出積層プラスチックフィルム１０は、コロナ処理を行った高密度ポリエチレン等の高表面エネルギィを有するポリマ又はコポリマで形成されている外層１２と、好ましくは吸熱発泡剤によって生成した発泡ポリマを含むポリオレフィンでできたコア層１４と、フィルム１０の下から水平方向に水蒸気が逃げることができる粒径が十分に大きく十分な量の充填剤２０を含む内層１６とを具える。また内層１６は乾燥剤２２を含んでいてもよく、エンボス加工することもできる。このフィルム１０は基体１８と接触する内層１６表面の凹凸により、蒸気が分散する。また、このフィルム１０は、一方の面の塗料付着力が高く、もう一方の面は基体１８、典型的には塗料金属又は単純金属面に粘着するという利点も有する。
【選択図】図１

Description

本発明の背景
薄いポリマフィルムの水蒸気透過性を改善して制御する技術は、プラスチック工業で十分確立されている。この制御は、主に、水、二酸化炭素及び窒素等の小分子フィルムを通る透過性を改善することに関し、一般的に、４℃から体温である約３７℃の温度範囲に制限される。しかし、塗料の硬化ステップを含む用途等のある種の用途では、約６０℃の温度でプラスチックフィルムの蒸気透過性を制御することが重要である。水分は別として、ここに含まれる蒸気分子は、溶媒として用いられる低分子量有機化合物である傾向がある。

車輌の塗料のマスキング用及び保護用に多層プラスチックフィルムを使用することは、本出願人の同時係属特許出願第１０／７８４，８５７号に記載されている。この出願は、本明細書で参照されている。このフィルムは、塗料付着性（スプレィプロセス時のスプレィ飛沫を捕らえるための）と、車輌上にフィルムを配置するのを助ける粘着性の利点を有する。しかし、約６０℃の硬化プロセスの後、湿った又は濡れた車輌上にフィルムが配置されると、車輌の塗面上に「ゴースト」又は「ブルーム」と呼ばれるパッチができることがある。これらの欠点は消費者にとって許容できるものではなく、修復に相当の費用がかかる。

従って、湿った又は濡れた車輌上で使用するときの、「ブルーム」を防止する利点と共に、上記の保護フィルムの全ての利点を有するフィルムを提供することが求められている。

「ブルーム」に関して、様々なフィルムの性能を測定する新しい方法が開発されてきた。この方法は、２層のエッチング下塗り、３層の着色下塗り、及び２層のクリアコートを塗る典型的な車両塗装を用いて、金属シートを塗装することで構成されている。次いで、噴霧ボトルからの水分をスプレィして、次いで試験を行うプラスチックフィルムのストリップを表面に固定する。金属シートを、６０℃のオーブンに３０分間入れる。冷却した後、フィルムを取り除き、「ブルーム」の量を予測する。０乃至１００％のスケールを用いて、各ストリップ下のブルームの量を記載する。１００％は、塗料が１００％目に見え、ゴーストの発生がない表面をいう。０％は、完全に「ブルームが生じている」表面をいう。単純なポリエチレンフィルムは、０乃至３０％の結果となる。湿った車輌用の良質フィルムは、７５乃至１００％の結果となる。

本発明の簡単な概要
本発明の一態様では、車輌に接触している層に充填剤を添加して、フィルムを粗表面にし、これによって、フィルム表面が車輌に密着するのを防ぎ、フィルムの下に揮発分を取り込むようにしている。更に、湿気を吸収するのを助けるために、この層に乾燥剤を含めることもできる。

フィルム中の充填剤は、特にフィルムが高ブローアップで発泡する場合に、フィルムの透湿率を上げるのに役立つ。これは、塗料の硬化中にフィルムの下に揮発分が取り込まれるのを防止するのに役立つ。少なくとも約５ミクロン、好ましくは８ミクロン以上の中程度の粒径を有する充填剤が好ましい。高分子量高密度ポリエチレン、又は線形低密度ポリエチレン等の高粘着材料を内層に使用することは、透湿特性をよくすると共に、下の構造体表面によく粘着する内層を提供する。また、内層をエンボス加工して、粗表面を提供することもできる。

透湿率を増加させるもう１つの方法は、フィルム、特に最も厚い層になりやすいコア層を発泡させることである。フィルムの発泡における熱可塑性ポリマの泡立ちが、例えばＢｏｙｄ他に付与された米国特許第４，６５７，８１１号に既に記載されているが、本発明においては、この泡立ちは、溶融押出成形に化学的発泡剤、好ましくは、吸熱性発泡剤を組み入れることによって達成される。

フィルムの外表面に改良した塗料付着性を提供するために、外表面を、高密度ポリエチレン、好ましくは中程度の分子量の高密度ポリエチレン（ＭＭＷ ＨＤＰＥ）で形成することができる。高分子量及び低分子量のＨＤＰＥも条件を満たしている。フィルムは、３５ダイ／ｃｍ以上のレベルに、好ましくは４５又は５０ダイ／ｃｍ又はそれ以上のレベルにコロナ処理されることが望ましい。このようにして、フィルムの塗料付着性が達成される。所望であれば、エチレン酢酸ビニル等の比較的極性のあるポリマを外層内に組み込むことができる。

当業者、及び本発明を実施する者は、本発明のこれらの及びその他の特徴、目的、及び利点を、本明細書、特許請求の範囲、及び図面から理解するであろう。

本発明の詳細な説明
記載されているフィルム１０は、従来の発泡フィルムプロセス又はフィルム成形を用いて、ポリオレフィンを熱可塑性同時押出することによって形成される。発泡プロセス、微粒子充填剤の使用又はエンボス加工のために、フィルムの測径器で計測した厚さは４．５ミル程度になるが、フィルムの重量測定による厚さは、０．３ミル乃至２．５ミルである。ここでは３層フィルムが記載されているが、より多くの数の、又はより少ない数の層のフィルムを用いることができる。

フィルム層に用いられる主要な熱可塑性ポリマは、最終フィルムの物理的特性及びコストで選択される。典型的に、ポリオレフィンは、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線形低密度ポリエチレン、メタロセン低密度ポリエチレン、ホモポリマポリプロピレン、コポリマポリプロピレン、及び熱可塑性オレフィンを具える群から用いられる。

外層１２は、エチレン酢酸ビニル（３乃至２８％の酢酸ビニルを含有する）、エチレンビニルアルコール（２７乃至４８％のエチレンを含有する）、ポリ−（エチレンアクリル酸）、ポリ−（エチレンメチルアクリル酸）、中和ポリ−（エチレンアクリル酸）、ポリ−（エチレンメチルアクリラート）、及びポリ−（エチレンエチルアクリラート）等の純粋ポリオレフィンよりも表面エネルギィが有意に高い比較的極性のあるポリマを組み込むことができる。しかし、コロナ処理した高密度ポリエチレンは、塗料を固定させるのに十分な表面エネルギィを提供する。中程度の分子量のＨＤＰＥが好ましいが、高分子量及び低分子量ＨＤＰＥも条件を満たす。

また、外層は、典型的にコロナ処理（高電圧を絶縁体に印加することによって起こる空気のイオン化）によって、比較的高い表面エネルギィが生じるように処理されるが、例えば、火炎処理等のその他の方法を用いることもできる。処理のレベルは、３５ダイ／ｃｍ以上のレベルであり、５０ダイ／ｃｍ程度であってもよい。４５ダイ／ｃｍ以上のレベルが特に望ましい。

通常、コア層１４が主構造層であり、典型的には構造重量は５０％程度である。選択されたポリオレフィンの他に、５０％程度のいくつかの再利用樹脂をこの層に組み込むこともできる。

構造体全体の透湿性を上げるために、最も有意な水蒸気バリアであるコア層を発泡させることができる。押出中の発泡は、化学的又は物理的ないくつかの手段によって達成することができる。化学的発泡では、押出プロセスにおいて特定の温度で発泡剤が分解又は反応する。これは、アゾジカルボンアミドの分解からの窒素の放出等の発熱反応、又は重炭酸ナトリウムと酸の反応からの二酸化炭素の放出等の吸熱反応である。物理的発泡の場合は、発泡剤をポリマ融液に直接注入する。注入した化合物は、ペンタン又はブタン等の液体、又は二酸化炭素又は窒素等の気体となる。この注入法の欠点は、機械の変更が必要なことであり、従って、本発明で用いられる方法は、化学的発泡剤、特に吸熱剤をブレンドした発泡剤を組み込んでいる。

吸熱発泡剤は、Ａｍｐａｃｅｔ社の７０３０６１−Ｈ等の様々な供給業者から入手可能であり、５０％の発泡剤を含み、１９２乃至２１５℃の温度範囲で気体を発生する。この範囲は、通常ポリオレフィン押出中に生じる。添加した濃縮物の量は０．１乃至２．０％であるが、低い方のレベルでも透湿性の増加が見られる。

プラスチックフィルム構造の内層１６は、車輌１８又はその他の基体と接触する層であり、従って、湿った車輌にフィルムを貼って、硬化させる場合に生じる「ブルーム」又は「ゴースト」に最も効果的である。単純ポリエチレン内層を用いて、湿った車輌をフィルムで覆って、新しい塗料面を６０℃で硬化させた後は、どこに湿分があるのかを視認可能な光パッチが存在する。これが、問題の「ゴースト」又は「ブルーム」である。本発明では、この単純な内層が、一の成分又は成分の組み合わせによって改良される。

車輌表面への粘着性を提供するためには、ＨＭＷ ＨＤＰＥでできた内層が好ましい。線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）も用いることができる。この材料は、粘着特性を失うことなく透湿率を提供するよう改良又は処理される。

透湿率を改善するために、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土及びその他のケイ酸塩及びシリカ等の充填剤２０を組み込む。充填剤は、フィルムに対して十分な表面「粗度」を与えて、蒸気が横から漏れるようにするために比較的大きな粒径を必要とする。４ミクロンの平均粒径がうまく作用する。少なくとも５ミクロン、望ましくは少なくとも８ミクロンの粒径が好ましい。特に好ましい粒径は平均直径約１０ミクロンであり、１７乃至８０ミクロンの切片を有する。加える量は、「粗度」の改善とフィルムの物理的特性に対する悪影響との間の妥協点である。加える範囲は、濃度５乃至５０％である（これは、５０乃至７５％充填添加剤を含む）。これは；塗装した車輌表面から蒸気を拡散させるのに役立つ改質した表面を提供し、水蒸気とは別に、通常低分子量の有機物である塗料からの揮発性溶剤がある。

充填剤に加えて、乾燥剤２２を加えて、水蒸気を吸収することができる。これは、典型的に、公称５０％の酸化カルシウムを含有するＡｍｐａｃｅｔの１０１４９９等の酸化カルシウム濃縮物の形状をしている。硬化温度で瞬間不可逆反応が存在し、これによって、酸化カルシウムが水蒸気と反応して水酸化カルシウムを生成する。この乾燥剤は、充填剤としても機能し、表面粗度を与えて蒸気が横方向に漏れることを促進する。

また内部層をエンボス加工して、内部層の粗度と蒸気透過率を増加させることができる。

本発明の別の特徴は、いずれかの層又は全ての層に超低密度のポリエチレン又は超リニア低密度ポリエチレンを、５０％のレベルまで添加して、層の気孔率を増加させることである。層及びフィルムの増加した気孔率及び蒸気透過率は、フィルムを通る分子の移動を強化する。

また、フィルムの気孔率を改善するためには、フィルム発泡プロセス中のブローアップ比が、３．５：１以上であり、好ましくは、４．５：１以上である。このプロセスが充填剤粒子を含有するフィルムを用いて行われると、蒸気透過率が高くなる。

例
３層アルペン押出ラインで次の押出機を用いてフィルム試験を実施した：

・７５ｍｍ（３ｉｎ．） ２４：１ 溝付フィード
・６５ｍｍ（２．６ｉｎ．） ２１：１ 溝付フィード
・５０ｍｍ（２ｉｎ．） ２１：１ 溝付フィード

ダイ直径：２００ｍｍ（７．９ｉｎ．）

構造は、内部：中間：外部の重量比１０：５０：４０で稼動させた。

３層フィルムを次の構成で吹き込んだ：

このフィルムを４．５：１のブローアップ比で生産した。物理試験の結果は、以下の通りであった。

上記の試験方法によって測定したこれらのフィルムのブルームは以下の通りであった：

これらの結果は、蒸気透過率の増加が、フィルムの貼付及び硬化前の湿分のある塗面上の「ゴースト」又は「ブルーム」の展解を防止するのに役立つことを示している。

１層又は２層中に乾燥剤、又は粗粒径充填剤及び／又は乾燥剤を含めて更なる試験を行って、以下の値を得た：

開示された概念の精神から逸脱することなく、様々な修正及び改良が為されることが、当業者及び本発明を実施する者に理解されるであろう。左、右、前、後、頂部、及び底部を含む様々な関連用語は、本発明の詳細な説明及び特許請求の範囲でのみ用いられ、特許請求された発明の様々な要素の相対的な位置を伝えるのに用いられる。ここに提供されている保護の範囲は、特許請求の範囲によって、及び法律で許容される解釈の範囲によって決定することができる。

図１は、本発明による３層プラスチックフィルムの断面図を示す。

Claims (26)

1. 蒸気分散性プラスチックフィルムにおいて：
   ポリエチレンとポリプロピレンのうち少なくとも１つを具える厚さ０．０５ミル乃至０．５ミルの外層と；
   ポリエチレンとポリプロピレンのうち少なくとも１つを具え、重量測定による厚さが０．２ミル乃至１．５ミルのコア層と；
   ポリエチレンとポリプロピレンのうち少なくとも１つを具える厚さ０．０５ミル乃至０．５ミルの厚さの内層であって、前記フィルムの粗度及び蒸気透過率を大きくするように少なくとも４ミクロンの平均粒径を有する有効量の充填剤を更に具える内層と；
   を具えることを特徴とする蒸気分散性プラスチックフィルム。
2. 重量測定による全体の厚さが０．３５ミル乃至２．５ミルであることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルム。
3. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記外層が純粋なポリエチレンよりも相対表面エネルギィが実質的に高い、最大で５０重量％の相対極性ポリマを具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
4. 請求項３に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記極性ポリマがエチレン酢酸ビニル及びエチレンビニルアルコールのうち少なくとも１つを具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
5. 請求項３に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記極性ポリマが、エチレン酢酸ビニル（酢酸ビニル含有量が３乃至２８％）、エチレンビニルアルコール（エチレン含有量が２７乃至４８％）、ポリ−（エチレンアクリル酸）、ポリ−（エチレンメチルアクリル酸）、中和ポリ−（エチレンアクリル酸）、ポリ−（エチレンメチルアクリラート）、及びポリ−（エチレンエチルアクリラート）のうちの少なくとも１つを具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
6. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記外層が、３５ダイン／ｃｍよりも大きいレベルにコロナが行われた層であることを特徴とするプラスチックフィルム。
7. 請求項６に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記外層が、４５ダイン／ｃｍよりも大きいレベルにコロナが行われた層であることを特徴とするプラスチックフィルム。
8. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記コア層が、５乃至５０重量％の充填剤を具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
9. 請求項８に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記充填剤が、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土、雲母及び沈降シリカから成る群より選択される一又はそれ以上の成分を具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
10. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記内層が、前記内層を凸凹表面にする３乃至５０％の充填剤を具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
11. 請求項１０に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記充填剤が、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土、雲母、又は沈降シリカから成る群より選択された一又はそれ以上の員を具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
12. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記コア層が、前記内層を凸凹表面にする３乃至５０％の充填剤を具えることを特徴とするプラスチックフィルム。
13. 請求項１２に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記コア中に含まれている前記充填剤が、少なくとも５ミクロンのメジアン粒径を有することを特徴とするプラスチックフィルム。
14. 請求項１２に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記コア中に含まれる前記充填剤が、８ミクロンより大きいメジアン粒径を有することを特徴とするプラスチックフィルム。
15. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記内層をエンボス加工して、凸凹表面を提供することを特徴とするプラスチックフィルム。
16. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記フィルムが、非発泡性材料と比較して粗度が強化され、より高い蒸気透過率を有するように、前記フィルムの押し出し成形中に前記コア層が化学的発泡剤によって発泡されることを特徴とするプラスチックフィルム。
17. 請求項１６に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記コア層が、吸熱性発泡剤で発泡されることを特徴とするプラスチックフィルム。
18. 請求項１０に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記内層に含まれる充填剤が少なくとも５ミクロンの平均粒径を有することを特徴とするプラスチックフィルム。
19. 請求項１０に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記内層に含まれる充填剤が少なくとも８ミクロンの平均粒径を有することを特徴とするプラスチックフィルム。
20. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、当該プラスチックフィルムが乾燥剤を更に含むことを特徴とするプラスチックフィルム。
21. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記内層が乾燥剤を更に含むことを特徴とするプラスチックフィルム。
22. 請求項２１に記載のプラスチックフィルムにおいて、前記乾燥剤が酸化カルシウムを含むことを特徴とするプラスチックフィルム。
23. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、当該プラスチックフィルムが３以上の層の同時押出を具える方法によって生成されることを特徴とするプラスチックフィルム。
24. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、当該プラスチックフィルムが車輌の被覆保護のために用いられることを特徴とするプラスチックフィルム。
25. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、当該プラスチックフィルムが車輌の塗料のマスキングのために用いられることを特徴とするプラスチックフィルム。
26. 請求項１に記載のプラスチックフィルムにおいて、当該プラスチックフィルムが高い塗料硬化温度での車輌の塗料のマスキングのために用いられることを特徴とするプラスチックフィルム。

Images