KR100761375B1

KR100761375B1 - 다층 구조의 포장용 랩 필름

Info

Publication number: KR100761375B1
Application number: KR1020010054856A
Authority: KR
Inventors: 김완구; 이선옥; 차철용; 문제원
Original assignee: 한국쓰리엠 주식회사; 일신화학공업 주식회사
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2007-10-04
Also published as: KR20030021545A

Abstract

본 발명은 투명성, 내열성, 유연성, 점착성, 커팅성 및 기계적 물성이 우수한 (A)-(B)-(A')층 또는 (A)-(B)층의 다층 구조 (multi-layer)로 된 포장용 랩 필름에 관한 것이다. 여기에서, (A)층 및 (A')층은 동일하거나 상이한 층으로서 폴리에틸렌, 폴리이소부틸렌 및 클링제를 포함하는 층이며, (B)층은 폴리에틸렌만을 포함하는 층이다.

포장용 랩 필름

Description

다층 구조의 포장용 랩 필름{WRAP FILM OF MULTI-LAYER FOR PACKAGING}

도 1은 본 발명에 따른 다층 구조의 포장용 랩 필름의 수직 단면도이다.

본 발명은 투명성, 내열성, 유연성, 점착성, 커팅성 및 기계적 물성이 우수한 다층 구조 (multi-layer)로 된 포장용 랩 필름에 관한 것이다.

근년에 식품의 보존, 조리 등에 사용되는 포장 재료로서 랩 필름이 사용되고 있다. 종래의 랩 필름은 폴리염화비닐이나 폴리염화비닐리덴의 박막으로 된 것으로서, 내열 온도가 140℃ 정도에 불과하다. 또한, 폴리염화비닐의 경우 다이옥신과 환경 호르몬으로 인해 선진국에서는 이를 식품 포장용으로 사용하는 것을 규제를 하고 있다. 따라서, 앞으로는 이의 사용이 불가능하게 되므로 인체에 무해하고 환경 친화적인 폴리머를 이용한 포장용 랩 필름의 개발이 필요하다.

한편, 한국 특허 출원 제1993-0008640호에서는 내열성이 우수하며 또한 투명성, 유연성 및 점착성이 우수한 포장용 랩 필름을 제공하기 위해서 4-메틸-1펜텐계 중합체, 액상 부텐계 중합체 및 부텐-1계 고체 중합체를 함유하는 수지 조성물을 성형한 내열성 랩 필름을 개발하였다. 이러한 한국 특허 출원 제1993-0008640호에 서는 단일층의 랩 필름을 구성하는 수지 조성물의 조성에 중점을 두어 내열성 등의 물성을 갖춘 랩 필름을 제공하고자 하고 있다.

그러나, 포장용 랩 필름에 요구되는 물성인 투명성, 내열성, 유연성, 점착성, 커팅성 및 기계적인 물성은 서로 상관 관계 있기도 하지만 상반되는 특성을 보이기 때문에, 단일 층으로 구성된 포장용 랩 필름으로 상기 특성을 모두 만족하기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인체에 무해하고 환경 친화적일 뿐만 아니라 우수한 투명성, 내열성, 유연성, 점착성, 커팅성 및 기계적인 물성을 갖는 포장용 랩 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 열가소성 수지인 폴리에틸렌(PE) 및 폴리이소부틸렌 (PIB)을 사용하여 인체에 무해한 포장용 랩 필름을 (A)-(B)-(A') 또는 (A)-(B) 층으로 구성된 다층 구조로 제조함으로써 폴리염화비닐(PVC)의 환경 호르몬과 다이옥신 문제를 해결하고, 또한 단일 층 포장용 랩 필름의 문제점을 해결하여 투명성, 내열성, 유연성, 점착성, 커팅성 및 기계적인 물성이 향상된 포장용 랩 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 제1 필수 성분으로서 폴리에틸렌, 제2 필수 성분으로서 폴리이소부틸렌, 그리고 제3 필수 성분으로서 클링제(cling agent)를 사용한 (A)-(B)- (A') 또는 (A)-(B) 층으로 구성된 다층 구조의 포장용 랩 필름을 제공한다. 상기에서, (A) 및 (A')층은 랩 필름의 바깥 층으로서, 동일하거나 상이한 층일 수 있는데, 상이한 층인 경우에는 각 층에 포함되는 성분의 조성 비율만이 다른 층이다. 상기 (A) 및 (A')층은 제1 필수 성분, 제2 필수 성분 및 제3 필수 성분을 포함한다. (B) 층은 랩 필름의 가운데 층으로서 제1 필수 성분만을 포함하는 층이다.

본 발명에서는 상기 (A), (B) 및 (A') 층에 포함되는 기본 성분인 제1 필수 성분으로 다이옥신이 첨가되지 않는 열가소성 수지인 폴리에틸렌을 사용한다. 이러한 폴리에틸렌의 예로는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 일반적인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등을 들 수 있다. 제1 필수 성분으로는 상기 LLDPE, LDPE 또는 HDPE를 단독으로 사용할 수도 있고, 이들을 혼합하여 사용할 수도 있다. 혼합하여 사용하는 경우에 상기 (A), (B) 및 (A') 층에 포함되는 제1 필수 조성물의 조성비가 각각 독립적으로 달라질 수 있다. 바람직한 실시 태양에 있어서, 상기 제1 필수 성분으로 LLDPE와 LDPE를 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 폴리에틸렌과 올레핀과의 공중합체를 제1 필수 성분으로 사용할 수도 있다. 사용할 수 있는 올레핀의 예로는 탄소수 2 내지 20의 α-올레핀, 예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 제1 필수 성분인 폴리에틸렌 수지는 기계적 강도, 신율 (modulus) 및 내열성이 우수하지만 유연성과 투명성이 다소 떨어지게 된다. 따라서, 본 발명에서는 유연성과 투명성을 좋게 하기 위해서 제2 필수 성분으로서 폴리 이소부틸렌 수지를 제1 필수 성분과 혼합하여 사용한다. 이를 혼합 사용하면 랩 필름의 유연성과 투명성이 좋아지게 된다. 상기 폴리이소부틸렌은 유연성과 투명성 이외에 우수한 점착성의 제공에도 어느 정도 관여를 한다. 제1 필수 성분과의 상용성을 좋게 하기 위해서, 폴리이소부틸렌 수지를 혼합사용하기 전에 미리 제1 필수 성분인 LLDPE 또는 LDPE 등으로 블랜딩하여 폴리이소부틸렌 50 ~ 65 중량% 정도 함량을 가진 마스터배치 수지를 생산하여 사용할 수 있다.

한편, 제2 필수 성분인 폴리이소부틸렌은 올레핀과의 공중합체 형태로도 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 올레핀의 예로는 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔 등을 들 수 있으나, 기타 α-올레핀을 사용할 수도 있다.

포장용 랩 필름의 특성 중에 유연성, 투명성, 내열성 및 기계적인 강도 이외에 점착성도 좋아야 하는데, 점착성을 좋게 하기 위해 본 발명에서는 제3 필수 성분으로서 클링제(cling agent)를 사용한다. 클링제로는 일반적으로 식물성 오일류를 사용하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 투명성, 유연성 및 점착성을 좋게 하기 위해서 폴리이소부틸렌과 클링제를 사용하는데, 이들의 함량을 높인다면 투명성, 유연성 및 점착성은 우수해지지만 기계적인 강도가 떨어지게 된다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다층 구조로 이루어진 포장용 랩 필름을 제공하고 있다. 구체적으로 설명하면, 다층 구조의 바깥층, 즉, (A)층 또는 (A')층에는 유연성과 투명성을 좋게 하기 위해서 폴리이소부틸렌을 함유시키고, 가운데 층인 (B)층에는 폴리이소부틸렌을 사용하지 않음으로써 폴리이소부틸 렌의 함량이 높아지면서 발생되는 기계적 물성의 저하 현상을 막아 전체적으로 기계적인 강도를 유지시킨 포장용 랩 필름을 제공한다. 이러한 포장용 랩 필름은 통상의 용도 예컨대, 식품 포장용으로 사용할 수 있다.

본 발명의 포장용 랩 필름을 구성하는 층은 (A)-(B)-(A') 또는 (A)-(B) 형태이며, 전체 두께는 일반적으로 5 ∼ 20㎛이고, 바람직하게는 8 ∼ 15㎛ 정도이다.

(A)/(B)/(A') 층의 두께비는 내부 수지에 따라 다양한 비로의 구성이 가능하나, 1:1:1 내지 1:5:1의 구성이 공정의 안정성 측면에서 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시 태양에 있어서, (A) 및 (A') 층에는 이에 포함되는 제1 필수 성분인 폴리에틸렌(여러 종류의 폴리에틸렌을 사용하는 경우는 그들의 총합) 100 중량부를 기준으로, 제2 필수 성분인 폴리이소부틸렌이 50∼65중량%로 함유된 폴리에틸렌과의 마스터 배치를 3 내지 7중량부, 그리고 제3 필수 성분인 클링제를 5 내지 10 중량부 혼합할 수 있다. 이러한 조성비는 유연성, 투명성 및 점착성을 좋게 하면서도 랩 필름의 기계적 물성을 손상시키지 않게 하기 위한 바람직한 범위이다.

본 발명의 더욱 바람직한 실시 태양에 있어서, (A) 또는 (A')층에 포함되는 제1 필수 성분으로서 LDPE 60 ~ 90 중량% 및 LLDPE 10 ~ 40 중량%를 혼합 사용할 수 있다[여기에서, 중량%는 (A) 또는 (A')층에 포함되는 제1 필수 성분의 총량을 기준으로 한 것임].

한편, 본 발명의 랩 필름에 포함되는 가운데 층인 (B)층은 내부에 있기 때문에 표면의 특성과는 상관이 없는 층이다. 따라서 (B)층은 단지 기계적인 물성에 기여하는 기본 조성물인 폴리에틸렌만으로 구성된다. 바람직하게는 LDPE와 LLDPE의 혼합물만으로 구성되며(즉, 제2 필수 성분 및 제3 필수 성분이 포함되지 않음), 이 때, LDPE는 (B)층에 포함되는 폴리에틸렌을 기준으로 60 ~ 90 중량%, LLDPE는 (B)층에 포함되는 폴리에틸렌을 기준으로 10 ~ 40 중량%로 포함될 수 있다.

본 발명의 다층으로 구성된 포장용 랩 필름은 블로윙(Blowing)방법과 T-다이(die) 성형법 등의 통상의 방법을 사용하여 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 층의 구성비와 층수는 한정되지 않으나, 특정 층의 조성물을 다르게 하여 종합적으로 포장용 랩 필름의 특성인 투명성, 내열성, 유연성, 점착성, 커팅성 및 기계적 물성을 개선시킬 수 있다.

앞에서 언급한 기본 조성물과 첨가물은 각각 소정의 비율로, 별도로 압출기에 공급하거나, 사전에 각 성분을 혼합하여 수지 조성물을 조제하여 이것을 여러 개의 압출기에 공급하고 혼합, 용융시켜 다이블럭을 통하면서 다이(die)에서 여러 층으로 구성된 시트를 성형한 후 목표하는 두께로 필름을 제조한다. 필름 제조에 있어서, 블로윙 방법을 사용하는 경우에는 차가운 공기를 불어 넣어 주어서 냉각시키며, T-다이 성형법을 사용하는 경우에는 냉각 롤을 사용하여 얇은 필름으로 성형하거나, 기계적 강도를 높이기 위해서 연신시킨다.

압출기에 있어서의 가열온도는 보통 200 ~ 300℃이며, 다층 필름의 다양한 층비는 압출기의 회전수로 토출되는 양을 조절하여 구성하게 한다.

이상과 같이 얻어지는 다층으로 구성된 포장용 랩 필름은 투명성, 내열성, 유연성, 점착성, 커팅성 및 기계적인 물성이 뛰어나게 된다.

실시예

이하에서, 본 발명에 따른 식품 포장용 랩 필름(실시예 1 내지 4) 및 단층으로 구성된 종래의 랩 필름(비교예 1 내지 3)을 제조한 후, 그들의 기계적 강도, 점착성, 투명도(또는 흐림도) 및 커팅성 등에 대하여 평가하였다.

실시예 1

(A) 및 (A')층에는 제1 필수 성분의 총량을 기준으로 LDPE 90 중량% 및 LLDPE 10 중량%의 혼합물을 사용하였으며, 상기 제1 필수 성분의 총량을 100 중량부로 하여 제2 필수 성분인 폴리이소부틸렌 마스터배치(폴이이소부틸렌이 50 내지 65중량%로 함유된 폴리에틸렌과의 마스터배치, 이하, 동일) 수지 5중량부와 제3 필수 성분인 클링제 8중량부를 사용하였다.

(B)층에는 제1 필수 성분인 LDPE와 LLDPE만을 제1 필수 성분의 총량을 기준으로 각각 90 중량%와 10중량% 혼합하여 사용하였다.

(A), (B) 및 (A')층에 사용되는 상기 조성물들을 3개의 압출기에 각각 넣어 다이(die)를 통하여 1:3:1의 3개의 층으로 구성되어 있는 두께가 10㎛인 포장용 랩 필름을 제조하였다.

얻어진 랩 필름의 기계적인 강도, 점착성, 흐림도(Haze), 커팅성을 하기의 방법으로 평가하였다.

[기계적 강도] : 파단 강도, 신율

ASTM D 882에 준하여 행하였으며, 측정 장비는 UTM ( Instron社의 4443 )을 사용하여 파단강도, 신율(Modulus)을 측정하였다.

[점착성 (풀림성)]

점착성은 자체 제작한 시편에 포장용 랩 필름을 롤러로 4.5파운드로 점착 시켜서, UTM( Instron社의 4443 )을 이용하여 점착 평가를 실시한다.

[흐림도(Haze)]

ASTM D1003에 준하여 평가 하였으며, 흐림도 측정기(Haze meter)를 사용하여 비교 평가하였다.

[커팅성]

커팅성은 인장 강도 측정할 때에 나타나는 로드 커프의 기울기로 나타낼 수 있다. 이 때, 기울기가 완만하면 커팅성이 좋기 않은 것이고, 기울기가 급하면 커팅성이 좋아지는 것이기 때문에 기울기로 평가한다.

[종합 평가]

상기 모든 물성을 종합하여 종합 평가를 실시하였다.

매우 좋음 : ◎

좋음 : ○

나쁨 : △

매우 나쁨 : ×

결과는 상기 (A), (B) 및 (A')층의 조성 성분, 조성비 및 필름의 구조와 함께 하기 표 1에 나타낸다.

실시예 2

(A) 및 (A')층에는 제1 필수 성분의 총량을 기준으로 LDPE 90 중량% 및 LLDPE 10 중량%의 혼합물을 사용하였으며, 상기 제1 필수 성분의 총량을 100 중량부로 하여 제2 필수 성분인 폴리이소부틸렌 마스터배치 수지 5중량부와 제3 필수 성분인 클링제 8중량부를 사용하였다.

(B)층에는 제1 필수 성분인 LDPE와 LLDPE만을 제1 필수 성분의 총량을 기준으로 각각 80 중량%와 20중량% 혼합하여 사용하였다.

(A), (B) 및 (A')층에 사용되는 상기 조성물들을 3개의 압출기에 각각 넣어 다이(die)를 통하여 3:4:3의 3개의 층으로 구성되어 있는 두께가 10㎛인 포장용 랩 필름을 제조하였다.

실시예 1에 기재된 방법과 동일한 방법으로 랩 필름의 물성을 평가하였다.

상기 (A), (B) 및 (A')층의 조성 성분, 조성비 및 필름의 구조와 함께 하기 표 1에 나타낸다.

실시예 3

(A) 및 (A')층에는 제1 필수 성분의 총량을 기준으로 LDPE 80 중량% 및 LLDPE 20 중량%의 혼합물을 사용하였으며, 상기 제1 필수 성분의 총량을 100 중량부로 하여 제2 필수 성분인 폴리이소부틸렌 마스터배치 수지 7중량부와 제3 필수 성분인 클링제 10중량부를 사용하였다.

(A), (B), (A')층에 사용되는 조성물을 3개의 압출기에 각각 넣어 다이를 통하여 1:4:1의 3개의 층으로 구성되어 있는 두께가 12㎛인 랩용필름을 제조하였다.

실시예 4

(A) 및 (A')층에는 제1 필수 성분의 총량을 기준으로 LDPE 90 중량% 및 LLDPE 10 중량%의 혼합물을 사용하였으며, (A)층에는 (A)층에 포함된 제1 필수 성분의 총량을 100 중량부로 하여 제2 필수 성분인 폴리이소부틸렌 마스터배치 수지 5중량부와 제3 필수 성분인 클링제 8중량부를 사용하였고, (A')층에는 (A')층에 포함된 제1 필수 성분의 총량을 100 중량부로 하여 제2 필수 성분인 폴리이소부틸렌 마스터배치 수지 7중량부와 제3 필수 성분인 클링제 10중량부를 사용하였다.

(A), (B), (A')층에 사용되는 조성물을 3개의 압출기에 각각 넣어 다이를 통하여 1:3:1의 3개의 층으로 구성되어 있는 두께가 10㎛인 랩용필름을 제조하였다.

비교예 1

본 비교예의 랩 필름은 1개의 압출기를 이용하여 단층으로 제조하였고, 제1 필수 성분으로 LDPE와 LLDPE를 90:10의 중량비로 사용하였고, LDPE와 LLDPE의 총량을 100 중량부로 하여 폴리이소부틸렌 마스터배치 수지 5 중량부와 클링제 8 중량부를 사용하여 두께가 10㎛인 랩용필름을 제조하였다.

실시예 1에 기재된 방법과 동일한 방법으로 랩 필름의 물성을 평가하였고, 결과는 표1 에서 나타낸다.

비교예 2

본 비교예의 랩 필름도 비교예 1과 같이 단층으로 구성되어 있으며, 제1 필수 성분으로 LDPE와 LLDPE를 80:20의 중량비로 사용하였고, LDPE와 LLDPE의 총량을 100 중량부로 하여 폴리이소부틸렌 마스터배치 수지 10 중량부와 클링제 12 중량부를 사용하여 두께가 10㎛인 랩용필름을 제조하였다.

비교예 3

본 비교예의 랩 필름도 비교예 1과 같이 단층으로 구성되어 있으며, 제1 필수 성분으로 LDPE와 LLDPE를 90:10의 중량비로 사용하였고, LDPE와 LLDPE의 총량을 100 중량부로 하여 폴리이소부틸렌 마스터배치 수지 1 중량부와 클링제 2 중량부를 사용하여 두께가 10㎛인 랩용필름을 제조하였다.

[표 1]

1)의 중량%는 LDPE + LLDPE의 총량을 100 중량%로 하여 나타낸 것임.

2)의 중량부는 LDPE + LLDPE의 총량을 100 중량부로 하여 나타낸 것임.

Claims

(A)-(B)-(A')층 또는 (A)-(B)층으로 구성된 다층 구조(Multilayer)의 포장용 랩 필름으로서,

상기 (A)층 및 (A')층은 랩 필름의 바깥 층으로서 동일하거나 상이한 층이며, 이들 각 층에는 제1 필수 성분으로서 폴리에틸렌, 제2 필수 성분으로서 폴리이소부틸렌 및 제3 필수 성분으로서 클링제를 포함하고,

상기 (B) 층은 랩 필름의 가운데 층으로서 제1 필수 성분인 폴리에틸렌만을 포함하며,

상기에서, (A)층 및 (A')층이 상이한 층인 경우에는 각 층에 포함되는 조성 성분은 동일하고 그들의 조성 비율만이 상이한 것인 포장용 랩 필름.
제1항에 있어서, 상기 제1 필수 성분으로서 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리에틸렌을 단독으로 또는 혼합하여 포함하는 포장용 랩 필름.
제2항에 있어서, 상기 제1 필수 성분으로서 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 혼합물을 포함하는 포장용 랩 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 필수 성분이 폴리에틸렌과 폴리이소부틸렌의 마스터배치로서 폴리이소부틸렌이 마스터배치의 총중량을 기준으로 50 ~ 65 중량% 함유된 마스터배치인 포장용 랩 필름.
제4항에 있어서,

상기 (A)층 또는 (A')층은 제1 필수 성분으로서 제1 필수 성분의 총중량을 기준으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 60 내지 90 중량% 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 10 내지 40 중량%를 포함하고, 이 제1 필수 성분의 총량을 100 중량부로 하여 제2 필수 성분으로서 상기 마스터배치 3 내지 7 중량부 및 제3 필수 성분으로서 클링제 5 내지 10 중량부를 포함하며,

상기 (B)층은 제1 필수 성분의 총중량을 기준으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 60 내지 90 중량% 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 10 내지 40 중량%를 포함하고,

상기 (A)층, (B)층 또는 (A')층에 포함되는 제1 필수 성분의 함량은 각 층마다 독립적인 것인 포장용 랩 필름.
제1항에 있어서, 전체 층 두께가 5 내지 20㎛인 포장용 랩 필름.
제6항에 있어서, 상기 전체 층 두께가 8 내지 15㎛인 포장용 랩 필름.
제1항, 제6항 또는 제7항에 있어서, (A)-(B)-(A')층의 두께비가 1:1:1 내지 1:5:1인 포장용 랩 필름.