KR100435576B1 - 코팅액 조성물 및 상기 코팅액 조성물에 의해 제조되는ｏｐｓ 수축필름 재질의 라벨용 원단 - Google Patents

코팅액 조성물 및 상기 코팅액 조성물에 의해 제조되는ｏｐｓ 수축필름 재질의 라벨용 원단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라벨로 사용되는 수축필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 OPS 수축필름에 적절한 마찰계수와 강도를 제공하는 코팅액 조성물 및 상기 코팅액조성물에 의해 제조되는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단에 관한 것이다.
본 발명은 아크릴 수지, 셀룰로오스 에스테르 수지, 알콜계 용매 및 에틸 아세테이트를 포함하는 코팅액 조성물을 OPS 수축필름의 한 면에 원하는 라벨이 인쇄된 후, 상기 인쇄된 면에 도포 하여 제조된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공한다.

Description

코팅액 조성물 및 상기 코팅액 조성물에 의해 제조되는 ＯＰＳ 수축필름 재질의 라벨용 원단{COATING SOLUTION AND LABEL OF OPS CONTRACTION FILM PRODUCED THEREOF}
본 발명은 라벨로 사용되는 수축필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 OPS 수축필름에 적절한 마찰계수와 강도를 제공하는 코팅액 조성물 및 상기 코팅액조성물에 의해 제조되는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단에 관한 것이다.
수축 필름은 플라스틱 또는 유리 용기용 라벨로 사용되면, 용기로부터 쉽게 뜯어지고, 재생한 후에 문질러 벗겨지는 특성을 가지고 있으므로 일반적으로 라벨로 많이 사용된다. 이러한 수축 필름용 원료 수지로서, 폴리비닐 클로라이드(PVC) 수지, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리올레핀 수지 등이 사용되고 있다.
종래에는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 수지가 자연 수축이 적고 저온 수축성이 양호하여 수축 필름용으로 많이 사용되고 있었으나 최근 들어 환경에 대한 의식이 높아져 원-웨이(one-way) 용기에 대해 비염소 중합체 물질로의 변화가 요구되고 있다. 즉 PVC 재질은 소각시 인체에 해로운 다이옥신 및 여러 유해한 물질이 다량 발생되며 재활용시 재활용 공정에 추가적인 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 환경 호르몬 등으로 인해 음식물과 관련해서 사용을 금지하는 정부의 친환경적인 정책 때문에 현재 PVC는 일부 산업용을 제외하면 더 이상 사용할 수 없게되었기 때문이다.
그 결과 현재 라벨로 사용되고 있는 수축필름은 PET 재질로 된 것인데, PET 재질의 수축필름을 PET 재질의 용기에 사용하게 되면 일응 재활용이 용이하다고 생각될 수 있으나, 실제로는 용기와 필름이 동일 재질 즉 PET로 되어 있다고 해서 같이 처리하게 되면, 라벨용 PET 재질의 수축필름의 경우 상기 필름에 상품에 대한 설명 및 무늬 등이 인쇄되기 때문에 인쇄된 잉크로 인하여 재활용 처리된 상태의 물성이 C급에 불과하게 되는 문제점이 있다. 오히려 PET용기와 라벨용 수축필름을 따로 처리하게되면 PET 용기를 재활용 처리한 상태는 A급 물성을 가지게 되므로, PET 수지로 용기를 만들 경우, 재생하기 위해 용기[무지(無地)]와 라벨(인쇄)로 분리하는 것이 필요하다. 그러나, 비중이 서로 동일하여 분리하기가 어려우므로, 특별한 분리기가 필요한 문제점이 있다. 따라서 라벨용 수축필름이 상기 라벨용 수축필름이 부착되는 용기의 재질과 상이하여 재활용 처리시 용기와 라벨을 용이하게 분리하는 것이 더 바람직하다.
한편, 요쿠르트 용기의 재질은 일반적으로 OPS(Oriented Polystyrene)인데, OPS 재질은 PET 재질보다 저렴하고 PVC 재질보다 친환경적이며, 또한 OPS 재질의 용기에 라벨용 OPS 수축필름을 사용하게 되면 상기 라벨에 사용된 인쇄잉크 등으로 재활용 처리된 상태의 물성이 저하되는 문제점이 덜하여 플라스틱 용기에 사용되는 라벨용 수축필름으로 OPS 재질을 사용하는 것이 당 업계에 요구되어 왔다.
또 한편, 수축 필름의 상온에서의 수축 정도(이하, "자연 수축"이라 칭함)가 클 경우, 필름이 수축기에 도포 될 수 없거나 그 위에 인쇄된 문양이 필름 저장 동안의 자연수축으로 인해 변형되며, 상품 가치가 손실되는 문제가 있다. 따라서, 자연 수축이 적은 필름이 요구된다. 그러나 일반적으로 수입되는 OPS 수축필름은 생산라인에서 보관하고 있는 과정에서 큰 폭의 자연 수축이 발생되어, 라벨용 수축필름으로 OPS 재질을 사용하려면 라벨 제조업체가 원단 및 제조된 라벨을 보관할 수 있는 저온 창고가 필요하며, 하절기 운송시 야간에 운반하거나 냉동차를 이용해야하는 등 물류 유통과정에서 냉동과 관련하여 많은 비용을 들여서 관리해야 하는 문제점이 존재하여 라벨용 수축필름을 OPS 재질로 대체하지 못했다.
따라서, OPS 재질로 제조된 라벨용 수축필름에 대한 당업계의 요구가 다수 존재했다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 상온에서 보관하여도 자연수축의 정도가 낮은 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 목적은 PET 재질의 수축필름이 갖는 강도를 갖는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 라벨용 수축필름을 이용하여 용기에 라벨 작업을 하는 생산라인에서 커팅이 용이하며, 커팅된 단면에서 발생하는 정전기를 감소시켜 작업성을 향상시킨 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 종래의 OPS 재질의 수축필름보다 두께가 얇으면서도 필요한 강도를 가짐으로써 제조원가가 절감된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단의 제조를 가능하게 하는 코팅조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일 실시예로서 아크릴 수지, 셀룰로오스 에스테르 수지, 알콜계 용매 및 에틸 아세테이트를 포함하는 코팅액 조성물을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 코팅액 조성물이 슬립제(slip agent) 및 폴리에틸렌 왁스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅액 조성물을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 코팅액 조성물이 대전방지제, 윤활제, 산화방지제, 열 안정화제, UV-흡수제, 난연제, 항진균제로 구성된 그룹으로부터 선택된 공지된 첨가제를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅액 조성물을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 알콜계 용매는 에틸 알코올과 이소 프로필 알코올로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 코팅액 조성물을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 아크릴 수지는 13-18 중량%, 상기 셀룰로오스 에스테르 수지는 8-15중량%, 상기 에틸알코올은 25-35중량%, 상기 이소프로필 알코올은 25-35중량%, 상기 에틸 아세테이트는 3-6중량%, 상기 슬립제는 0.3-1.2중량%, 상기 폴리에틸렌 왁스는 1-4중량%, 상기 공지된 첨가제는 0.5-1.6중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅조성물을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 공지된 첨가제는 대전방지제인 것을 특징으로 하는 코팅조성물을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상술한 코팅조성물이 OPS 수축필름에 코팅되어 제조되는 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 코팅조성물은 OPS 수축필름의 한 면에 원하는 라벨이 인쇄된 후, 상기 인쇄된 면에 도포 되는 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 OPS 수축필름의 두께가 43-47 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공한다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 라벨용 원단의 코팅면의 마찰계수가 0.2-0.27인 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공한다.
먼저 본 발명의 코팅액 조성물에 함유되는 수지의 종류에 따라 상기 코팅액 조성물에 의해 코팅된 OPS 수축필름의 특성이 달라지므로, 매우 유연한 OPS 수축필름의 강도를 강화하여 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단으로 라벨링 시 용기 모양으로 보존할 수 있고, OPS 수축필름에 코팅시 작업성을 우수하게 하는 아크릴 수지와 셀룰로오스 에스테르 수지를 사용하였다.
본 발명에 사용된 아크릴 수지는 아세톤 ·시안산 ·메틸알코올을 원료로 하여 만든, 비중 1.18의 메타크릴산메틸에스테르(메타크릴산메틸)의 중합체로서, 통상적으로 공지된 아크릴 수지 중에서 유기용제에 용해되는 것이 아니라 알콜계 용매에 용해되는 아크릴수지를 선택하여 사용하는데, 상기 아크릴 수지는 13-18 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 사용된 셀룰로오스 에스테르 수지는 셀룰로오스의 알코올성 수산기를 산류로써 에스테르화하여 얻어지는 중합체로서, 상기 셀룰로오스 에스테르 수지는 8-15중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 수지와 셀룰로오스 에스테르 수지의 함유량이 상기 중량 이하로 첨가되면 OPS 수축필름에 필요한 강도를 부여할 수 없고, 그 이상으로 첨가되면 본 발명의 코팅액 조성물에 의해 제조된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단이 생산라인의 고속자동화 공정에 사용되기에 부적합한 강도를 갖게되기 때문이다. 본 발명에서는 아크릴 수지는 미국 듀퐁사가 판매한 알콜 베이스 아크릴 수지를 사용하였고, 셀룰로오스 에스테르 수지는 독일 이스만사가 제조, 판매하는 1/2 Sec 셀룰로오스 에스테르 수지를 사용하였다.
또한, 본 발명의 코팅액 조성물은 용매로 유기용제를 사용하지 않고 알콜계 용매를 사용하는데, 이와 같이 알콜계 용매를 사용하는 것은 OPS 필름의 특성 특히 강도, 마찰계수 및 정전기 등과 관련된 특성을 라벨 원단에 맞게 변화시키기 위해서이다. 보다 구체적으로 본 발명은 알콜계 용매로서 에틸 알코올과 이소 프로필 알코올을 사용하고, 상기 알콜계 용매에 대해 아크릴 수지와 셀룰로오스 에스테르 수지가 잘 용해될 수 있도록 에틸 아세테이트를 더 사용한다. 이때 상기 수지들의용해성과 코팅조성물에 의해 제조되는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단의 특성을 고려하여 상기 에틸알코올은 25-35중량%, 상기 이소프로필 알코올은 25-35중량%, 상기 에틸 아세테이트는 3-6중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 통상적으로 도막 등의 슬립특성을 향상시키기 위해 슬립제(slip agent)가 단독으로 사용되나, 본 출원인은 오래 연구 끝에 슬립제와 병용하여 시너지 작용을 일으킬 수 있는 물질이 폴리에틸렌 왁스임을 알고, 본 발명의 코팅액 조성물에서는 슬립제와 폴리에틸렌 왁스를 같이 사용하는데, 이 때 슬립제는 0.3- 1.2 중량%, 폴리에틸렌 왁스는 1-4중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 슬립제와 폴리에틸렌 왁스의 병용사용 및 함유 비율에 따라 본 발명의 코팅액 조성물이 코팅된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단의 마찰력을 감소 정도 및 정전기 발생 정도가 현저하게 달라진다. 따라서 상기 비율대로 슬립제와 폴리에틸렌 왁스가 병용된 코팅액 조성물을 이용하여 제조된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단은 포장하고자 하는 용기에 상기 원단의 투입이 용이하며, 상기 원단이 서로 겹쳐지는 등 접하여도 서로 달라붙지 않으므로, 본 발명의 코팅액 조성물에 의해 제조된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 이용하면 용기에 라벨을 고속의 자동화공정을 통해 수축 포장하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 코팅액 조성물은 공지된 첨가제, 예를 들어, 윤활제, 대전방지제, 산화방지제, 열 안정화제, UV-흡수제, 난연제, 항진균제, 안료, 염료, 점착방지제, 클라우딩방지제, 드롭방지제, 충전제(예를 들어, 활석, 대리석, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나-실리케이트) 및 가소제(예를 들어, 광유) 등을 임의로 함유할 수 있다. 상기 첨가제들은 본 발명의 코팅액 조성물에 0.5-1.6중량%로 첨가되는 것이 바람직한데, 상기 중량 이하로 첨가되면 특성을 부여할 수 없고, 그 이상으로 첨가되면 OPS 수축필름에 코팅액이 접착되는 것을 방해하기 때문이다.
본 발명의 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단은 먼저 통상의 방법 즉 텐터, 관상 연신기 등이 장착된 T-다이 압출 성형기를 사용하여 수득한 OPS 필름 또는 시트를 단일축 또는 이축 이상으로 연신시킴으로써 OPS 수축필름을 제조하는데, 이때 OPS 수축필름의 두께는 40-50 마이크로미터, 바람직하게는 43-47마이크로미터가 되도록 한다. 그 이하의 두께로 되면 OPS 수축필름 고유의 특성인 유연성으로 인하여 상기 라벨용 원단이 생산라인의 자동화공정에 사용할 수 없고, 그 이상의 두께로 되면 제조원가가 상승하여 경제적 이점이 사라지기 때문이다.
다음으로 이렇게 제조된 OPS 수축필름 위에 원하는 라벨을 알콜 베이스의 인쇄잉크를 이용하여 인쇄한다.
이와 같이 라벨이 인쇄된 OPS 수축필름 위에 본 발명에 따른 코팅액조성물을 코팅한다. 코팅방법에는 특별한 제한이 없으며, 공지의 코팅방법, 예를 들면 롤러코팅, 스프레이 코팅, 그라비아롤 코팅, 리버스그라비아 코팅, 메이어바 코팅, 에어나이프 코팅, 다이 코팅 등을 사용할 수 있다.
경우에 따라서는 OPS 수축필름 위에 라벨을 인쇄하지 않고 본 발명에 따른 코팅액 조성물을 코팅하여 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단은 코팅된 면이 포장 또는 부착하려는 용기의 면에 접하도록 하여 사용된다.
이하에서는 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 보다 구체적으로 설명한다. 본 실시예는 이해를 돕기 위해 예시적으로 기재하는 것일 뿐 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.
실시예1
알코올 베이스의 아크릴 수지(미국 듀퐁사) 18중량%, 1/2 Sec 셀룰로오스 에스테르 수지(독일, 이스트만사) 12중량%, 슬립제 1.2중량%, 폴리에틸렌 왁스 3중량%, 대전방지제 0.8중량%, 에틸알코올 30중량%, 이소 프로필 알코올 32중량%, 에틸 아세테이트 3중량%를 혼련하여 코팅액 조성물1을 제조하였다.
실시예2
알코올 베이스의 아크릴 수지(미국 듀퐁사) 17중량%, 1/2 Sec 셀룰로오스 에스테르 수지(독일, 이스트만사) 14중량%, 슬립제 1중량%, 폴리에틸렌 왁스 4중량%, 대전방지제 1중량%, 에틸알코올 33중량%, 이소 프로필 알코올 25중량%, 에틸 아세테이트 5중량%를 혼련하여 코팅액 조성물2를 제조하였다.
비교예1
알코올 베이스의 아크릴 수지(미국 듀퐁사) 10중량%, 1/2 Sec 셀룰로오스 에스테르 수지(독일, 이스트만사) 20중량%, 슬립제 0.1중량%, 폴리에틸렌 왁스 5중량%, 대전방지제 1.9중량%, 에틸알코올 37중량%, 이소 프로필 알코올 20중량%, 에틸 아세테이트 6중량%를 혼련하여 코팅액 조성물3을 제조하였다.
비교예2
알코올 베이스의 아크릴 수지(미국 듀퐁사) 23중량%, 1/2 Sec 셀룰로오스 에스테르 수지(독일, 이스트만사) 7중량%, 슬립제 3.4중량%, 폴리에틸렌 왁스 0.8중량%, 대전방지제 1.8중량%, 에틸알코올 42중량%, 이소 프로필 알코올 20중량%, 에틸 아세테이트 2중량%를 혼련하여 코팅액 조성물4를 제조하였다.
당업계에서 공지된 통상의 방법으로 제조된 45마이크로 두께의 OPS 수축필름에 원하는 라벨을 공지된 방법으로 인쇄하여 제조한 후 상기 실시예 1,2 및 비교예 1,2의 조성에 의해 제조된 코팅액조성물1내지 4를 도포하여 OPS 재질의 라벨용 원단 1 내지 4를 제조하고, 상기 원단 1 내지 4에 대하여, 대전방지성, 슬립성, 및 롤상태의 블로킹성을 다음과 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(1) 대전방지성
대전방지성은 표면저항을 측정하여 평가하는데, 표면저항이 1012Ω 이하이면 대전방지성이 우수한 것으로 본다. 그리고 표면저항은 ASTM D257법에 의하여 측정한다.
(2) 슬립성(마찰계수)
ASTM D 1894에 준해 하중 200g을 주고 상기 원단끼리의 정/동 마찰계수를 측정한다.
(3) 롤 상태의 블로킹성(시간 경과에 따른 롤의 외관 변화)
상기 원단의 롤 상태의 표면 변화는 상온의 에이징룸에서 6개월 동안 방치한 후 롤 표면의 변화를 관찰한다.
구분 표면저항(Ω) 마찰계수(정/동) 블로킹성(외관변화)
OPS 재질의 라벨용 원단 1 2×109 0.32/0.25 없음
OPS 재질의 라벨용 원단 2 1×109 0.3/0.23 없음
OPS 재질의 라벨용 원단 3 7×109 0.5/0.4 있음
OPS 재질의 라벨용 원단 4 1×1013 0.6/0.5 있음
표1을 참조하면, OPS 수축필름에 라벨을 인쇄한 후 본 발명의 코팅액 조성물에 의해 코팅층을 형성하여 제조된 원단은 대전 방지성, 슬립성, 내블로킹성이 우수하였으나 본 발명의 코팅액이 아닌 다른 코팅액으로 코팅층을 형성하여 제조된 원단은 대전 방지성, 슬립성, 내블로킹성이 모두 불량하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅액 조성물에 의해 제조된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
먼저, OPS 수축 필름의 유연성에 적절한 강도를 부여하여 라벨의 원형을 보존할 수 있다.
또한 라벨 작업을 하는 생산라인에서 커팅이 용이하며, 커팅된 단면에서 발생하는 정전기를 감소시켜 작업성을 향상시킨다.
또한 대전방지성과 슬립성을 개선시켜 고속의 자동화공정에 적합한 라벨용 원단을 제공할 수 있다.
또한 종래의 OPS 재질의 수축필름보다 두께가 얇으면서도 필요한 강도를 가짐으로써 제조원가가 절감된 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단을 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

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  5. 아크릴 수지 13-18 중량%, 셀룰로오스 에스테르 수지 8-15중량%, 에틸알코올 25-35중량%, 이소프로필 알코올 25-35중량%, 에틸 아세테이트 3-6중량%, 슬립제(slip agent) 0.3-1.2중량%, 폴리에틸렌 왁스 1-4중량%, 및 공지된 첨가제 0.5-1.6중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅조성물.
  6. 제5항에서, 상기 공지된 첨가제는 대전방지제인 것을 특징으로 하는 코팅조성물.
  7. 제5항 또는 제6항의 코팅조성물이 OPS 수축필름에 코팅되어 제조되는 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단.
  8. 제7항에서, 상기 코팅조성물은 OPS 수축필름의 한 면에 원하는 라벨이 인쇄된 후, 상기 인쇄된 면에 도포 되는 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단.
  9. 제7항 또는 제8항에서, 상기 OPS 수축필름의 두께가 43-47 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단.
  10. 제7항 또는 제8항에서, 상기 라벨용 원단의 코팅면의 마찰계수가 0.2-0.27인 것을 특징으로 하는 OPS 수축필름 재질의 라벨용 원단.
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