KR100592087B1 - 염화비닐수지 랩 필름 조성물 및 이로부터 제조된 랩 필름 - Google Patents

염화비닐수지 랩 필름 조성물 및 이로부터 제조된 랩 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랩 필름의 신율과 부드러움을 향상시킬 수 있는 염화비닐수지 랩 필름 조성물 및 이로부터 제조된 랩 필름에 관한 것이다. 랩 필름 조성물은 본 발명에 따라서 열가소성의 폴리우레탄을 함유한다. 또한, 랩 필름 조성물은 열가소성의 폴리우레탄을 함유되어 이루어지되, 염화비닐수지 50 ~ 70 중량부, 1차 가소제 20 ~ 30 중량부, 2차 가소제 5 ~ 10 중량부, 열안정제 1 ~ 5 중량부, 방담제 1 ~ 5중량부 및 열가소성의 폴리우레탄 1 ~ 20 중량부로 이루어지며, 이는 식품 포장용으로 유용하다. 이로부터 제조된 랩 필름은 특히 신율과 부드러움이 향상되며, 폴리우레탄의 물리적 특성에 의해 내마모성 및 기계적 강도 등도 향상되는 효과를 갖는다.
염화비닐수지(PVC), 랩, 필름, 폴리우레탄, 가소제, 식품, 포장

Description

염화비닐수지 랩 필름 조성물 및 이로부터 제조된 랩 필름{POLYVINYLCHLORIDE COMPOSITION FOR MANUFACTURING WRAP FILM, AND WRAP FILM MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 염화비닐수지 랩 필름 조성물 및 이로부터 제조된 랩 필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는 랩 필름의 재료로 널리 사용되고 있는 염화비닐수지 조성물을 조성함에 있어서, 물성 개선제로서 열가소성의 폴리우레탄을 함유시킴으로써 특히 랩 필름의 신율과 부드러움을 향상시킬 수 있는 염화비닐수지 랩 필름 조성물 및 이 조성물로부터 제조(성형)된 염화비닐수지 랩 필름에 관한 것이다.
근래 들어 국민생활 수준의 향상으로 인하여 위생에 대한 국민들의 관심이 높아짐에 따라 공산품은 물론 각종 과일, 야채, 생육, 가공식품, 그리고 배달 음식 등은 포장된 상태로 보관, 유통되고 있다. 이들의 포장에는 합성수지 필름이 광범위하게 이용되고 있다.
합성수지 필름 중에서도 통상 랩(Wrap)이라 불리고 있는 랩 필름은 이물질 유입 방지 기능 외에 포장방법이 간편하고, 습기 차단 효과 등에 의한 선도 유지 기능을 갖고 있어 주로 각종 과일, 야채, 생육, 가공식품, 배달 음식 등과 같은 식 품의 보관 및 포장에 널리 이용되고 있으며, 그 용도 또한 다양해지고 있다.
일반적으로, 랩 필름은 염화비닐수지(Polyvinylchloride : PVC), 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride : PVDC), 저밀도 폴리에칠렌(Low density polyethylene) 등과 같은 합성수지를 주재료로 한 것이 주류를 이루고 있다. 랩 필름은 요구되는 여러 가지 물성 중에서 특히 투명성, 점착성, 방담성, 신율 및 부드러움(softness) 등이 확보되어야 한다. 그러나 폴리염화비닐리덴(PVDC)과 저밀도 폴리에칠렌(LDPE)은 염화비닐수지(PVC) 대비 투명성, 점착성 및 방담성이 현저히 떨어진다. 이에 따라 투명성, 점착성 및 방담성이 우수하면서도 부드러움, 성형성, 가격 그리고 성능 면에서도 우수한 염화비닐수지(PVC)는 랩 필름 제조용으로 가장 많이 사용되고 있다. 이러한 염화비닐수지(PVC) 랩 필름은 주로 대형 매장에서 농수산물 판매용 포장이나 배달 음식의 포장용으로 널리 사용되고 있다.
염화비닐수지 랩 필름은 염화비닐수지 조성물을 압출 성형하여 제조되며, 조성물 내에는 염화비닐수지의 연질성 등을 부여하기 위해 가소제가 필수적으로 함유된다. 가소제로는 높은 신장율과 점착력을 가지는 디에칠헥실아디페이트(DOA)가 주로 사용되고 있다. 그러나 아디페이트계 가소제는 소비자 단체에 의해서 내분비장애 물질(환경호르몬 물질)로 규정되고, 언론에 발표됨에 따라 향후 그 사용이 제약을 받을 수 있다. 이에 따라 지방산 가소제나 글리콜계 가소제의 사용이 시도되고 있었다. 그러나 지방산 가소제나 글리콜계 가소제는 투명성이 떨어지고 특히 신율 및 부드러움 등의 물성이 저하되는 문제점이 있다. 신율과 부드러움을 개선하기 위해서는 염화비닐수지 조성물 내에 가소제의 함량을 높여 줌으로써 해결할 수 있다.
그러나 가소제의 함량을 무한정 높이는 것은 품질적인 측면에서 문제점이 발생한다. 즉 가소제 함량을 증가시키는 경우 부드러워지고 신율은 향상되지만 랩 필름의 풀림성이 현저히 떨어지고, 랩 필름끼리 서로 달라붙어 사용성이 떨어지는 문제점이 발생한다. 그리고 랩 필름의 표면에 가소제가 배어 나오는 현상이 심하여 경시에 따라 투명성이 현저히 저하되고 외관 품질도 떨어지는 현상이 나타나게 된다.
또한, 염화비닐수지 랩 필름은 폴리염화비닐리덴(PVDC)이나 저밀도 폴리에칠렌(LDPE) 랩 필름에 비하여 투명성, 점착성 등에서는 유리하나, 염화비닐수지의 특성상 그리고 위와 같은 가소제 등의 함유로 인하여 내마모성 및 기계적 강도 등이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 염화비닐수지 랩 필름 조성물을 조성함에 있어서, 열가소성의 폴리우레탄을 함유시킴으로써 부드러움과 신율을 향상시킴과 동시에 내마모성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 염화비닐수지 랩 필름 조성물 및 이로부터 제조(성형)된 염화비닐수지 랩 필름을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 염화비닐수지를 주재료로 하는 염화비닐수지 랩 필름 조성물에 있어서,
물성 개선제로서 열가소성의 폴리우레탄이 함유된 염화비닐수지 랩 필름 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 열가소성의 폴리우레탄은 무독성이고 염화비닐수지와 상호 친화성(compatibility)을 갖는 것으로서, 이는 랩 필름에 부드러움과 신율을 향상시킨다. 이에 따라 조성물 내의 가소제의 함량을 기존 처방과 동등 수준 또는 그 이하로 유지시켜도 랩 필름은 폴리우레탄의 함유에 의해 종래 대비 향상된 부드러움과 신율을 가진다. 아울러, 랩 필름은 폴리우레탄의 물리적 특성에 의해 내마모성 및 기계적 강도 등이 향상된다. 위와 같은 열가소성의 폴리우레탄은 조성물 전체 100중량부 내에 1 ~ 20중량부가 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 염화비닐수지 랩 필름 조성물로부터 제조(성형)된 염화비닐수지 랩 필름을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자들은 랩 필름의 부드러움과 신율을 높이기 위해 여러 가지 수지 제품 중에서 탄성과 유연성을 가지는 엘라스토머(elastomer)를 발굴하여 기존의 염화비닐수지 랩 필름 조성물에 선택 적용하였다. 먼저, 엘라스토머로서 일반적인 타 수지와 부착력이 우수하고 탄성이 우수한 것으로 알려진 천연 고무 수지를 적용하였다. 그러나 고무 수지는 염화비닐수지와 상호 친화성(Compatibility)이 떨어져 혼합이 어려웠으며, 이로부터 제조된 랩 필름은 고무 수지 첨가에 따른 투명성이 현저히 떨어지는 문제점이 발생하였다.
이에 본 발명자들은 탄성 및 유연성을 가짐은 물론 무독성이고 내마모성과 기계적 강도가 뛰어난 것으로 알려진 열가소성의 폴리우레탄 엘라스토머를 적용하였다. 열가소성의 폴리우레탄은 염화비닐수지와 상호 친화성을 가졌으며, 염화비닐수지 랩 필름의 부드러움과 신율을 향상시킴은 물론 내마모성 및 기계적 강도 등도 향상시킴을 알 수 있었다.
한편, 열가소성의 폴리우레탄만으로 랩 필름을 제조하였으나, 이는 랩 필름이 요구하는 일반적인 물성(투명도 등)을 만족시키지 못하였으며, 폴리우레탄의 특성상 12 ~ 13마이크로미터(㎛) 정도의 랩 필름으로 압축하기가 곤란한 문제점이 있었다. 그러나 열가소성의 폴리우레탄은 염화비닐수지와 혼합된 경우 랩 필름이 요구하는 일반적인 물성을 만족시킴은 물론 가소제의 함량을 기존 처방과 동등 또는 그 이하로 유지시켜도 우수한 부드러움과 신율을 갖게 함과 동시에 종래 염화비닐수지 랩 필름의 문제점으로 지적되고 있던 내마모성 및 기계적 강도 등을 향상시킴을 알 수 있었다.
본 발명의 염화비닐수지 랩 필름 조성물은 염화비닐수지를 주재료로 하되, 열가소성의 폴리우레탄이 함유된 것이면 본 발명에 포함된다. 구체적으로 본 발명에 따른 랩 필름 조성물은 적어도 염화비닐수지, 가소제 및 열안정제를 포함하여 조성되며, 여기에는 본 발명에 따라서 물성 개선제로서 열가소성의 폴리우레탄이 함유된다. 또한 조성물 내에는 랩 필름의 결로 방지를 위한 방담제가 함유되는 것이 바람직하며, 항균제나 소취제와 같은 기타 첨가제가 임의 선택적으로 함유될 수 있다.
상기 폴리우레탄은 열가소성이면 사용 가능하며, 바람직하게는 저분자량을 갖는 것이 좋다. 이러한 폴리우레탄은 조성물 전체 100중량부 중에 1 ~ 20중량부가 함유되는 것이 바람직하다.(조성물 전체 중량 : 폴리우레탄 중량 = 100 : 1 ~ 20) 이때, 폴리우레탄의 함량이 1중량부 미만인 경우 본 발명에서 요구하는 우수한 물성(신율, 부드러움, 내마모성, 기계적 강도)이 나타나지 않으며, 20중량부를 초과하는 경우에는 물성(신율, 부드러움, 내마모성, 기계적 강도)은 우수해지나 랩 필름의 투명성 및 커팅성이 양호하지 못하여 바람직하지 않다.
본 발명에 바람직하게 사용될 수 있는 폴리우레탄은 분자량 80,000 ~ 100,000범위를 갖는 것으로서, 녹는점이 약 130 ~ 140℃인 에스테르(ester)계이다. 이러한 폴리우레탄의 상품으로서는 예를 들어, 대한민국 소재 (주)코오롱 유화의 엘라스(EllAS)라는 상품명으로 제조 판매되는 K470A, K685A등을 들 수 있다. 이는 급성 경구독성, 복귀돌연변이, 소핵시험 등에서 안정성이 확보되었다.
본 발명에 따른 염화비닐수지 랩 필름 조성물은 식품(각종 과일, 야채, 생육, 가공식품, 배달 음식 등) 포장을 위한 랩 필름 제조용으로서 유용하며, 이때 바람직한 조성은 염화비닐수지 50 ~ 70 중량부, 1차 가소제 20 ~ 30 중량부, 2차 가소제 5 ~ 10 중량부, 열안정제 1 ~ 5 중량부, 방담제 1 ~ 5중량부 및 열가소성의 폴리우레탄 1 ~ 20 중량부로 이루어지는 것이 좋으며, 여기에는 랩 필름의 투명성이나 기타 물성을 방해하지 않는 범위 내에서 항균제나 소취제와 같은 기타 첨가제가 더 함유되어 이루어질 수 있다. 구체적으로 첨가제는 0.001 ~ 2 중량부가 함유 될 수 있다.
상기 염화비닐수지, 1차 및 2차 가소제, 열안정제 및 방담제는 종래 염화비닐수지 랩 필름 제조 시 사용되는 것을 사용할 수 있다.
구체적으로, 1차 가소제는 지방산 가소제, 글리콜계 가소제 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 내분비장애 물질이 없는 네오 펜틸 글리콜(neo pentyl glycol)계로서 '이비엔(EBN)'라는 상품명으로 제조, 판매되고 있는 대한민국 소재 (주)엘지화학 제품이 좋다. 더욱 바람직하게는 내분비장애 물질이 없을 뿐만 아니라 투명성 확보에도 유리한 디에칠렌 글리콜(diethylene glycol)을 사용하는 것이 좋다. 디에칠렌 글리콜로서 유용한 상품으로는 대한민국 소재 (주)엘지화학에서 제조, 판매되고 있는 '엘지플렉스 이비엔-더블유(LGflex EBN-W)'가 있다. 그리고 2차 가소제는 예를 들어 에폭시화 대두유(epoxized soybean oil) 등을 사용할 수 있다.
열안정제는 칼슘-아연계 조성물 또는 바륨-아연계 조성물 등을 사용할 수 있다. 이 중에서 식품 포장을 위해서는 무독성인 칼슘-아연계 조성물이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-di-tert.-butyl-p-cresol)이 첨가된 칼슘-아연계 조성물을 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 칼슘 지방산염, 아연 지방산염, 디하이드로아세틱 액시드(dehydroacetic acid), 에폭시화 대두유(epoxized soybean oil), 리시놀릭 액시드(ricinolic acid) 및 N-13엔-파라핀(N-13[n-paraffin])으로 이루어지되, 여기에 전체 조성물 100중량부에 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-di-tert.-butyl-p-cresol)이 1 ~ 5중량부가 첨가된 것 을 사용하는 것이 좋다. 이러한 열안정제의 상품으로는 대한민국 안산시 소재 (주)한국대협에서 제조, 판매되고 있는 '엘티엑스-630제이(LTX-630J)'가 있다. 칼슘-아연계 조성물에 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-di-tert.-butyl-p-cresol)이 첨가된 경우 경시에 따른 투명성 저하를 방지할 수 있어 유리하다.
방담제는 랩 필름 표면의 결로 방지를 위한 것으로서, 이는 소르비탄모노라우레이트, 소르비탄모노팔미테이트, 소르비탄모노스테아레이트, 소르비탄모노올레이트 등과 같은 지방산염계 화합물을 사용할 수 있다. 방담제는 랩 필름 표면에 김서림을 방지하여 투명성을 유지하는 역할을 한다.
또한, 항균제로는 무기항균제로서 제올라이트를 담체로 하여 여기에 은, 아연, 구리 등의 금속 이온이 담지된 미분말을 사용할 수 있다. 그리고 소취제로는 에탄올, 식물추출물(녹차, 대나무 등), 클로로 벤젠 및 벤잘코니움 클로라이드 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 생선의 비린내나 김치의 머캅탄 냄새 제거에 효과적이고 원적외선을 방사하여 식품의 선도를 유지할 수 있는 맥반석 미분말이 좋다.
한편, 본 발명에 따른 염화비닐수지 랩 필름은 이상에서 설명한 염화비닐수지 랩 필름 조성물로부터 제조(성형)되며, 이는 통상적인 필름 성형방법에 의해 제조된다. 예를 들면, T-다이 익스트루더(T-die Extruder)법 또는 인플레이션 블로우(Inflation Blow)법이 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 시험 실시예를 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
하기 [표 1]과 같은 성분 및 함량으로 염화비닐수지 랩 필름 조성물을 조성한 다음, 이를 T-다이 익스트루더(T-die Extruder)를 이용하여 두께 12㎛의 랩 필름을 제조하였다. 폴리우레탄은 (주)코오롱 유화 제품 K685A(녹는점:137℃)를 사용하였다.
[비교예]
염화비닐수지 랩 필름 조성물을 조성함에 있어 열가소성 폴리우레탄을 함유시키지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 실시하였다. 구체적으로, 하기 [표 1]과 같은 성분 및 함량으로 염화비닐수지 랩 필름 조성물을 조성한 다음, 이를 T-다이 익스트루더(T-die Extruder)를 이용하여 두께 12㎛의 랩 필름을 제조하였다.
< 염화비닐수지 랩 필름 조성물의 성분 및 함량 >
구 분 실시예 비교예
염화비닐수지(PVC) 60중량부 69중량부
1차 가소제(엘지화학, LGflex EBN-W) ) 20중량부 20중량부
2차 가소제(에폭시화 대두유) 5중량부 5중량부
열안정제(한국대협, LTX-630J) 3중량부 3중량부
방담제(소르비탄모노스테아레이트) 3중량부 3중량부
열가소성 폴리우레탄(코오롱 유화, K685A) 9중량부 -
상기 실시예 및 비교예에 따른 랩 필름에 대하여 아래와 같이 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
[시험예 1] 랩 필름의 점착력 및 풀림성
만능 재료 시험기를 이용하여 랩 필름에 대한 점착력 및 풀림성을 측정하였다. 하기 [표 2]에서 점착력은 클수록, 풀림성은 작을수록 우수함을 나타낸다.
[시험예 2] 랩 필름의 투명도
투명도는 헤이즈메타를 이용하여 측정하였으며, 하기 [표 2]에서 헤이즈 값이 작을수록 투명도가 우수함을 나타낸다.
[시험예 2] 랩 필름의 신율 및 경도(부드러움)
신율은 만능 재료 시험기를 이용하여 ASTM 3001 방법에 따라 측정하였으며, 측정한 값을 5점 척도로 하여 하기 [표 2]에 나타내었다. 경도는 ZWICK사 제품의 경도 측정기(모델번호 POSTFACH 4350)를 이용하여 측정하였다. 경도는 그 수치가 낮을수록 랩 필름의 터치(touch)감, 즉 부드러움성이 우수함을 나타낸다.
< 물성 측정 결과 >
구 분 실시예 비교예
점착력[단위 : g] 4.3 4.4
풀림성[단위 : g] 750 740
투명도[단위 : 헤이즈(HAZE)] 0.5 0.5
신율[TD, 5점 척도] 5 3
경도[Shore "A"] 76 80
상기 [표 2]의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예의 랩 필름은 비교예의 랩 필름과 비교하여 점착력, 풀림성 및 투명도에 있어서는 동등 수준 으로 나타남을 알 수 있으며, 신율 및 경도(부드러움)에 있어서는 월등히 향상되었음을 알 수 있다. 따라서 열가소성의 폴리우레탄은 랩 필름에 함유되어 점착력, 풀림성 및 투명도에 영향을 미치지 않으며, 신율과 부드러움성을 우수한 수준으로 향상시킴을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 열가소성의 폴리우레탄이 함유되어 조성물 내의 가소제 함량을 기존 처방과 동등 수준 또는 그 이하로 유지시켜도 부드러움과 신율이 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 폴리우레탄의 물리적 특성에 의해 내마모성 및 기계적 강도 등이 향상되는 효과를 갖는다. 부가적으로, 폴리우레탄의 물리적 특성에 의해 기계적 강도 등이 향상됨에 따라 두께를 감소시킬 수 있어 원재료의 사용량 감소로 원가를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 랩 필름은, 공산품은 물론 각종 식품의 포장재로 사용되며, 특히 각종 과일, 야채, 생육, 가공식품, 배달 음식 등의 식품 포장용으로 유용하게 사용된다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 염화비닐수지를 주재료로 하는 염화비닐수지 랩 필름 조성물에 있어서,
    열가소성의 폴리우레탄이 함유되어 이루어지되, 염화비닐수지 50 ~ 70 중량부, 1차 가소제 20 ~ 30 중량부, 2차 가소제 5 ~ 10 중량부, 열안정제 1 ~ 5 중량부, 방담제 1 ~ 5중량부 및 열가소성의 폴리우레탄 1 ~ 20 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 염화비닐수지 랩 필름 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 1차 가소제는 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)인 것을 특징으로 하는 염화비닐수지 랩 필름 조성물.
  6. 제 4항에 있어서, 열안정제는 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-di-tert.-butyl-p-cresol)이 첨가된 칼슘-아연계인 것을 특징으로 하는 염화비닐수지 랩 필름 조성물.
  7. 염화비닐수지 랩 필름에 있어서,
    제 4항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 기재된 염화비닐수지 랩 필름 조성물로 제조(성형)된 것을 특징으로 하는 염화비닐수지 랩 필름.
  8. 제 7항에 있어서, 염화비닐수지 랩 필름은 식품 포장용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 염화비닐수지 랩 필름.
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