KR100526691B1 - 내열성이우수한폴리프로필렌필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아이소탁틱 인덱스가 96% 이상인 폴리프로필렌계 공중합 수지 100중량부에 대하여 무기물인 분말상의 탄산칼슘 5~15중량부로 구성되는 폴리프로필렌 수지 조성물을 내층으로 하는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름에 관한 것이다.

Description

내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름
본 발명은 폴리프로필렌 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아이소탁틱 인덱스가 96% 이상인 폴리프로필렌계 공중합 수지 100중량부에 대하여 무기물인 분말상의 탄산칼슘 5~15중량부를 배합시킨 폴리프로필렌 수지 조성물을 내층으로 하는 내열성이 우수하고, 특히 레토르트 파우치용으로 적합한 폴리프로필렌 필름에 관한 것이다.
일반적으로 레토르트 식품은 방부제를 사용하지 않고 기밀성 용기인 레토르트 파우치에 담아 봉합해서 120℃ 이상의 고온에서 살균한 식품으로 정의되며 무균보존을 특징으로 하고 있다. 따라서 레토르트 파우치는 다른 포장재와 달리 열수나 수증기 중에서 120~160℃의 고온으로 살균 처리하고 가열 조리하는 과정을 거치기 때문에 무엇보다도 내열성이 높아야 한다.
종래의 레토르트 파우치용 필름은 주로 폴리프로필렌계 수지를 이용하여 제조되었는데, 이러한 폴리프로필렌 필름은 무연신 필름 제조기로 제조되며 내열성이 우수한 PET 필름과 알루미늄 호일(Al foil)등과 접착하여 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 폴리프로필렌계 수지는 연화점이 높아 가열 살균용 포장용기에 적합하기는 하나 160℃ 이상의 고온 살균에서는 급격히 수축이 일어나는 문제가 있으므로 육류와 같이 고온 살균이 요구되는 레토르트 식품의 경우는 살균 온도가 높아짐에 따라 필름의 내열성이 부족할 경우 고온에 의해 팽창되어 외관이 쭈글쭈글 해지거나 터지는 문제가 대두되어 왔다.
일본특허 공개번호 평 6-233196에서는 폴리페닐렌 설파이드 필름과 알루미늄이 증착된 폴리에스터 필름을 사용하여 내열성을 향상시키려 하였으나, 열접착 성형시 내층의 레토르트 필름의 내열성 부족으로 인한 수축과 원가상승 문제가 발생하였다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 개선하여 내열성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용하므로써, 레토르트 파우치용으로도 적합한 폴리프로필렌 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름은 아이소탁틱 인덱스가 96% 이상인 폴리프로필렌계 공중합 수지와 무기물로서 분말상의 탄산칼슘으로 이루어진 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폴리프로필렌 필름의 바람직한 일예는 두께기준 80~85% 범위의 내층과 두께기준 15~20% 범위의 표층의 2층으로 구성되며, 그중 내층이 아이소탁틱 인덱스가 96% 이상인 폴리프로필렌 공중합 수지와 분말상 탄산칼슘으로 이루어진 것이다.
본 발명의 필름에 있어서 내층을 이루는 폴리프로필렌계 수지 조성물은 폴리프로필렌계 공중합 수지 100중량부에 대하여 분말상의 탄산칼슘 5~15중량부를 첨가하는 것이 바람직하며, 8~10중량부를 첨가하는 것이 가장 바람직하다. 탄산칼슘의 함량이 5중량부 미만일 경우에는 원하는 내열성 효과를 얻을 수 없으며, 15중량부를 초과할 경우에는 외관이 나빠지는 단점이 있다.
본 발명에 있어서의 폴리프로필렌계 공중합 수지는 프로필렌과 다른 α-올레핀(에틸렌, 부텐, 4-에틸펜텐, 옥텐 등)과의 랜덤, 블록 또는 그라프트 공중합체 또는 그러한 것들의 혼합물이다. 이러한 것들 중에서 특히 아이소탁틱 인덱스가 96% 이상이고(핵자기 공명 분석장치 측정치 기준) 에틸렌 성분이 5~10중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체가 가장 바람직하다.
본 발명에 있어서의 분말상의 탄산칼슘은 입자 크기가 2~5㎛인 것이 바람직하다. 입자 크기가 2㎛ 미만일 경우에는 수지와의 혼련이 잘 되지 않고, 5㎛를 초과할 경우에는 젤이 생성되어 외관이 불량해지는 문제가 있다.
본 발명에 있어서의 폴리프로필렌 필름의 개개층에는 통상의 첨가제, 예를 들면, 활제, 산화방지제, 대전방지제, 가공조제 등을 첨가하는 것도 가능하다.
본 발명에 사용되는 폴리프로필렌계 수지 조성물의 제조방법으로는 용융 폴리프로필렌계 수지에 무기물(탄산칼슘)을 직접 혼합하여 용융압출하는 방법과 고농도의 복합 무기물 마스터 뱃치와 폴리프로필렌계 수지칩을 혼합하여 용융압출하는 방법 등이 있는데, 이 중에서 고농도의 복합 무기물 마스터 뱃치를 제조한 후 폴리프로필렌계 수지칩을 혼합하여 용융압출하는 방법이 무기물의 분산성에 가장 좋으며 필름 형성후의 외관 또한 우수하다.
본 발명의 내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름의 제조방법은 상기 방법으로 제조된 폴리프로필렌계 수지 조성물을 펠렛화한 후 이를 내층으로 하고 통상의 폴리프로필렌계 수지를 표층으로 하여 공지의 압출 공정을 거쳐 가열, 용융물을 티다이를 통해 압출하여 필름을 제조하는 것이다. 합성수지 조성물로부터 압출에 의한 필름을 제조하는 방법은 이미 널리 알려진 기술로서, 본 발명에서의 폴리프로필렌계 수지 조성물로부터 폴리프로필렌 필름을 제조하는 방법도 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 지나지 않으며 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
실시예 1
용융지수 3g/10min이고 아이소탁틱 인덱스가 96%이며, 에틸렌 함량이 7중량%인 프로필렌계 공중합체 100중량부에 대하여 평균입경이 5㎛인 분말상 탄산칼슘을 6중량부 첨가하여 혼합한 조성물을 가공온도 210℃하에서 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 폴리프로필렌계 수지 조성물을 이용하여 제조된 펠렛을 내층 성분으로 하고, 프로필렌계 단독 중합체를 표층 성분으로 하여 공압출기에 투입하고 240℃에서 용융압출하여 이 용융물을 티다이를 통해 두께 60㎛(내층 50㎛, 표층 10㎛)인 2층 필름을 제조하였다. 제조된 2층 필름에 대하여 내열성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 2~4
프로필렌계 공중합체 100중량부에 대해 평균입경이 5㎛인 분말상 탄산칼슘이 각각 8, 10, 15중량부가 함유되도록 혼합한 것(표 1 참조)외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였고, 이러한 수지 조성물을 이용하여 폴리프로필렌계 2층 복합필름을 제조, 제물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 1
프로필렌계 공중합체 100중량부에 대해 평균입경이 5㎛인 분말상 탄산칼슘이 20중량부가 함유되도록 혼합한 것(표 1 참조)외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였고, 이러한 수지 조성물을 이용하여 폴리프로필렌계 2층 복합필름을 제조, 제물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 2
아이소탁틱 인덱스가 96%인 프로필렌계 공중합체 단독으로(표 1 참조) 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였고, 이러한 수지를 이용하여 폴리프로필렌계 필름을 제조, 제물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 3
아이소탁틱 인덱스가 92%인 프로필렌계 공중합체 단독으로(표 1 참조) 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였고, 이러한 수지를 이용하여 폴리프로필렌계 필름을 제조, 제물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 수지의 내열성의 평가방법으로서 열변형 온도, 고온하중신율, 고온 수축율, 그리고 파우치 제조후 열접착 외관 평가를 다음과 같이 실시하였다.
열변형 온도
사출시편을 제작하여 4.6㎏/㎠의 하중으로 승온하면서 열변형이 된 온도를 측정하였다. 이 수치가 높을수록 내열성이 좋음을 알 수 있다.
고온 하중 신율
자체 시험기로 폭 10㎝의 필름을 5kgf 하중을 건채 110℃ 오븐에 넣어 5분후 신장율을 측정하여 비교하였다. 이 수치가 낮을수록 내열성이 좋음을 의미한다.
수축률 평가
수축률은 150℃ 오븐에 시편을 30분간 방치후 가로(필름이 나오는 방향)와 세로변의 길이 변화를 측정하였다. 수축률이 낮을수록 내열성이 좋음을 의미한다.
열접착성
시편 필름을 PET 필름 12㎛와 건조 라미네이션(DRY LAMINATION) 접착후 250℃, 3㎏/㎠, 0.5초의 조건으로 열봉합후 열봉합 부위의 수축정도를 육안으로 확인하였다.
표 1
표 2
◎ : 우수, ○ : 양호, △ : 불량
이상의 실시예 및 비교예에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 폴리프로필렌 필름은 별도의 내열 안정제 추가 처방 없이 내열성이 우수하고 고온 살균에 의한 외관 불량으로 상품 가치를 저하시키는 현상이 전혀 없음은 물론 필름성형후에 외관이 깨끗하고 수축이 현저히 적어 생산성이 향상되는 효과를 나타낸다.

Claims (4)

  1. 표층과 내층으로 이루어진 폴리프로필렌 필름에 있어서, 상기 내층이 아이소탁틱 인덱스가 96% 이상인 폴리프로필렌계 공중합 수지 100중량부에 대하여 분말상 탄산칼슘 5~15중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 필름은 두께기준 15~20% 범위의 표층과 두께기준 80~85% 범위의 내층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 공중합 수지는 프로필렌과 다른 α-올레핀과의 랜덤, 블록 또는 그라프트 공중합체 또는 그들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름.
  4. 제 1항에 있어서, 분말상 탄산칼슘 입자의 크기가 2~5㎛범위인 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 필름.
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