KR100937042B1 - 고수명 풍선용 나일론 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고수명 풍선제조에 적합한 나일론 필름에 관한 것으로서, 나일론 필름 상에 폴리비닐 알코올 코팅층을 구비하여 통상의 나일론 필름으로 제조된 풍선에 비하여 가스 차단성이 향상되면서 알루미늄 증착층 구비시에 증착막의 접착력 또한 증대시킬 수 있게 되어 헬륨 가스를 주입한 후 장기간 동안 풍선의 형태를 유지하면서 공기 중에 떠 있을 수 있는 고수명 풍선 제조에 적합한 나일론 필름을 제공한다.

Description

고수명 풍선용 나일론 필름{Biaxially stretched Nylon film applicated to long life ballon}

도 1은 본 발명에 따른 고수명 풍선용 나일론 필름의 적층구조를 나타낸 제1예이고,

도 2는 본 발명에 따른 고수명 풍선용 나일론 필름의 적층구조를 나타낸 제2예이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20, 200 - 나일론 필름

21, 201 - 폴리비닐 알코올 수지를 포함하는 코팅층

22, 202 - 폴리에틸렌 핫멜트 접착층

23, 203- 알루미늄 증착층

본 발명은 고수명 풍선용으로 적합한 나일론 필름에 관한 것으로서, 더욱 상 세하게는 나일론 필름에 폴리비닐 알코올을 포함하는 코팅층을 구비하여 장기간 동안 풍선의 형태를 유지하면서 공기 중에 떠 있는 기간이 20일 이상 되는 풍선 제조에 유용한 나일론 필름에 관한 것이다.

나일론 필름은 타 필름에 비해 강인성, 내열특성, 내유성 등이 우수하여 식품포장재료로 많이 사용되고 있으며, 특히 타 필름에 비해 가스 차단성이 우수하여 주로 진공포장, 가스치환 포장 등의 포장용 재료로 사용되고 있다. 이들 필름의 대부분은 나일론 6이고, 일부 나일론 66이 사용되고 있다.

특히 최근 들어서는 캐릭터 인쇄가 된 풍선제품에 나일론 증착 필름이 많이 사용되고 있다. 이러한 제품을 제조하는 일반적 과정은 나일론 필름에 알루미늄을 증착한 후 증착면 위에 인쇄하고, 그 반대면에 폴리에틸렌계의 핫멜트 접착제를 T-다이 라미네이션, 또는 익스트루젼 라미네이션한 후 합지하여 풍선으로 제조한다. 그리고 최종 풍선에 헬륨 가스를 주입하여 놀이공원이나 기타 광고용으로 많이 이용하고 있다.

하지만 이러한 제품에 있어서 기재필름으로서 나일론 필름을 단독으로 사용할 경우 나일론 필름의 가스차단성에 한계가 있기 때문에 가스주입후 일주일 정도 지나면 가스가 빠져 풍선의 모양이 찌그러지는 현상이 발생한다. 때문에 시장에서는 한달 가량 성능을 유지할 수 있는 제품을 요구하고 있다. 이러한 문제해결을 위해 다양한 방법이 응용될 수 있으나 기본적으로 제조원가를 최소화할 수 있는 방법으로 성능을 개선할 수 있는 제품의 요구가 증가하고 있는 실정이다.

또한, 나일론 필름을 기재필름으로서 단독으로 사용하여 여기에 알루미늄 증 착을 하였을 경우 증착층과의 접착력이 약해 인쇄 및 라미네이션 공정에서 알루미늄 증착막의 손상이 많이 발생하게 되는데, 따라서 증착층의 접착력도 개선할 필요가 있다.

한편, 가스차단성을 향상시키는 방법을 살펴보면, 먼저 폴리비닐리덴 클로라이드를 코팅하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 폴리비닐리덴 클로라이드의 특성상 2∼3㎛ 두께 이상으로 코팅하여야 가스차단 특성을 향상시킬 수 있는데 고밀도의 폴리비닐리덴 클로라이드를 이만큼의 두께로 코팅하게 되면 풍선 자체의 무게가 많이 증가되는 문제점이 있다.

다른 방법으로는, 기재에 투명증착을 하여 가스 차단 특성을 얻는 방법이 있는데, 이 경우 풍선에 가스를 주입한 후 씰링부 주변의 형상이 찌그러지고 가스에 의한 응력 증가로 딱딱한 투명증착 표면은 크랙에 의한 손상이 많이 발생되며, 결국 최종적으로 풍선에 가스를 주입한 후 형태 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또 다른 방법으로, 최근에는 기재필름으로서 에틸렌 비닐 알코올 필름에 알루미늄 증착한 후 사용하기도 하는데, 가스차단성이나 형태안정성은 좋으나 나일론 필름과 같은 기계적 물성과 두께 균일성을 가지지 못하기 때문에 가공시 인쇄불량이 증가하고, 치수안정성이 떨어지는 문제점을 가지고 있으며 특히 매우 고가이기 때문에 응용에 한계가 있다.

이에 본 발명자는 일반적인 나일론 필름에 비하여 우수한 가스 차단성을 가 지며 알루미늄 증착막의 접착력을 증대시켜 고수명 풍선용 기재필름으로 적합한 필름을 제조하기 위해 연구노력하던 중, 일반적인 나일론 필름에 폴리비닐 알코올 코팅층을 도입한 결과, 가스 차단성이 우수하고 알루미늄 증착막 도입시 접착력도 향상됨을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 가스차단성이 우수하고 알루미늄 증착막과의 접착력이 우수하여 장기간 동안 풍선의 형태가 유지되며 공기 중에 떠있는 기간이 20일 이상 되도록 할 수 있는 풍선용 나일론 필름을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고수명 풍선용 나일론 필름은 나일론 필름 상에 폴리비닐 알코올 수지를 포함하는 코팅조성을 0.1∼1.0㎛ 두께로 코팅하여 얻어진 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 풍선용으로 나일론 필름을 제조하는 방법은 12㎛ 정도 두께의 알루미늄이 증착된 나일론 필름에 폴리에틸렌을 라미네이션하여 30㎛ 이하의 두께로 제작한 후 두 층을 핫멜트 접착으로 풍선모양을 성형한다.

나일론 필름으로 제조된 풍선의 경우 일반적인 고무 풍선보다는 가스차단성이 우수하기 때문에 헬륨 가스를 주입하여 공중에 떠 있는 제품에 이용되며, 주로 광고용이나 팬시용으로 사용되고 있다. 또한 나일론 필름의 경우 기계적 강도가 우수하기 때문에 운동경기의 응원도구로 사용되기도 한다.

그러나, 본 발명에서는 보통의 나일론 필름으로 제조된 풍선의 경우 헬륨 가스 주입 후 일주일 정도만 그 형상이 유지되는 점을 해소하여 보다 장기적으로 형상을 유지하면서 가스 주입 후 공기 중에 오래도록 부유할 수 있는 나일론 필름을 제조하고자 한 것이다. 이를 위해서는 가스 차단 특성과 알루미늄 증착층과의 밀착력을 증가시켜야 하는 데, 본 발명에서는 폴리비닐 알코올을 포함하는 코팅층을 적당한 두께로 나일론 필름에 코팅하여 이를 해결한 것이다.

폴리비닐 알코올을 포함하는 코팅층을 나일론 필름에 코팅함에 있어서, 그 두께는 0.1∼1.0㎛인 것이 바람직하다. 만일, 폴리비닐 알코올을 포함하는 코팅층의 두께가 0.1㎛ 미만이면 가스차단 특성이 떨어지는 문제가 있고 1.0㎛보다 두꺼워지면 제조원가상승 및 흡습율의 증가로 인한 접착력 저하의 문제가 있을 수 있다.

여기서, 폴리비닐 알코올은 검화도가 87% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 코팅층 조성 중에는 알루미늄 증착층과의 접착력 및 내수성을 증가시키기 위해서 경화제를 더 첨가할 수 있는데, 경화제로는 멜라민계, 에폭시계, 이소시아네이트계, 실란계 등의 관능기가 2 이상인 화합물인 것이 바람직하다. 경화제의 첨가량은 폴리비닐알코올에 대하여 0.1 - 50%정도인 것이 바람직하다.

이같은 코팅층 조성을 나일론 필름에 코팅한 후 알루미늄 증착하여 증착층과 나일론 필름의 접착력과 가스차단성을 향상시킬 수 있으며, 증착 필름의 품질 중의 하나인 광택성도 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따른 풍선용 나일론 필름의 적층 구조를 살피면, 도 1에 나타낸 바와 같다.

구체적으로는, 나일론 필름(20) 상에 폴리비닐 알코올 수지를 포함하는 코팅층(21)이 적층되고, 그 반대면에는 폴리에틸렌계 핫멜트 접착층(22)이 도포되며, 코팅층(21) 상에 알루미늄 증착층(23)이 적층된 구조를 갖는다. 이와같이 폴리비닐 알코올 수지를 포함하는 코팅층(21) 상에 알루미늄 증착과 인쇄가 되어야 보다 우수한 가스차단성을 얻을 수 있다.

적층 구조가 도 2에 나타낸 바와 같이 나일론 필름(200) 면에 알루미늄 증착층(203)이 형성될 경우 폴리비닐 알코올 수지를 포함하는 코팅층(201)에 핫멜트 접착층(202) 라미네이션시 핫멜트 접착층과 나일론 필름간의 접착력이 저하되며 증착층과 나일론 필름간의 접착력은 향상시킬 수 없으나, 가스차단성은 우수하다.

따라서, 바람직한 적층 구조는 도 1에 나타낸 바와 같은 것이다.

이와같이 폴리비닐 알코올 수지를 포함하는 코팅층을 구비한 나일론 필름으로 풍선을 제조할 경우 풍선의 형태유지성이 우수하면서 장기간 동안 주입된 가스가 빠지지 않은 상태로 풍선의 모양을 유지할 수 있고 공기 중에 20일 이상 동안 떠 있을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

나일론 필름(12um, 코오롱사 제품)에 폴리비닐 알코올 수지(검화도 99%)와 실란계 경화제(KBE903, 신니쯔사 제품)를 포함하는 코팅층을 0.1∼1.0㎛ 두께로 코 팅하였다. 코팅방법은 그라비아 롤 방식으로 수행하였으며, 건조조건은 120℃ 이하의 온도로 실시하였다.

이와같이 얻어진 두께 12㎛의 기재필름에 광학 밀도(Optical Density) 2.5로 알루미늄 증착을 하였다. 증착기는 보울 타입(Bowl type)의 울트라 백(UlVac) 증착기를 사용하였다. Hot Melt 접착제인 PE계 물질을 나일론 필름에 압출라미네이션 및 인쇄를 한 후 풍선으로 제조된 최종 필름의 두께는 28∼30㎛이었다.

비교예 1

상기 실시예 1과 같은 방법으로 필름을 제조하되, 코팅은 하지않고, 다만 기재필름으로서 나일론 필름만을 사용하였다.

비교예 2

상기 실시예 1과 같은 방법으로 필름을 제조하되, 다만 기재필름으로서 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 필름만을 사용하였다.

실험예 1

상기 실시예 및 비교예에 있어서 두께 12㎛인 기재필름의 가스차단성, 즉 산소투과도를 측정하여 다음 표 1에 나타내었다. 여기서, 산소투과도는 ASTM D-3985에 의거하여 일리노이 인스트루먼트사의 모델 #8000 산소투과 분석기를 사용하여 0%RH 측정조건으로 측정한 결과이다.

	기재필름(12㎛)	산소투과도
		증착전	증착후
실시예 1	나일론 필름 (PVA 코팅)	0.83	0.29
비교예 1	나일론 필름 단독	77	1.78
비교예 2	에틸렌 비닐 알코올 필름	1.23	0.43

상기 표 1의 결과로부터, 나일론 필름 상에 폴리비닐 알코올 코팅을 한 경우 산소투과도가 월등히 낮아짐을 알 수 있는 바, 즉 가스차단성이 향상되었음을 알 수 있다.

실험예 2

상기 실시예 및 비교예에 따라 얻어진 필름에 기재필름 하층에 폴리에틸렌 필름을 라미네이션을 한 후 산소투과도를 상기 실험예 1의 방법에 따라 측정하였으며 그 결과는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다. 그리고, 통상의 방법에 따라 풍선으로 제조한 다음 헬륨 가스를 주입하여 풍선모양이 일정하게 유지되면서 풍선이 공기 중에 떠 있는 기간을 측정하여 다음 표 2에 나타내었다.

	라미네이션 후 산소투과도	가스주입후 풍선모양 유지기간 및 공중에 떠있는 기간	인쇄적성
실시예	0.46	30일	Good
비교예 1	68	6일	Good
비교예 2	0.32	35일	Bad

비교예 2의 경우 실시예에 비하여 고가이기 때문에 풍선을 제조시 비용이 증가하는 문제가 있고, EVOH필름은 나일론 필름에 비해 기계적 물성이 약하기 때문에 인쇄시 늘어남이 발생하여 인쇄적성이 나빠지는 문제 등이 있다.

실험예 3

상기 실시예 및 비교예에 따라 얻어진 필름에 있어서 알루미늄 증착층의 접 착력 및 광택을 비교하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

여기서, 접착력은 ASTM D-903에 의거하여 Instron 1123을 사용하여 연신속도 300mm/min, 20℃, 상대습도 65%인 조건으로, 시편크기 폭 15mm로 접착력을 측정하였다. 시편의 제조는 폴리에틸렌과 알루미늄 증착층을 150℃에서 드라이 라미네이션한 후 180℃ 박리 평가를 실시하였다.

그리고, 광택도는 니폰 덴쇼쿠 VG-2000 광택 측정기(Gloss meter)를 사용하여 측정하였다.

	접착력(g/15mm)	박리 평가후 알루미늄 증착층이 붙어있는 부분
실시예 1	160	나일론 필름
비교예 1	49	폴리에틸렌 필름

상기 표 3의 결과로부터, 폴리비닐 알코올 코팅층을 구비한 나일론 필름의 경우 알루미늄 증착층의 접착력 또한 우수한 것을 알 수 있다. 그리고, 이에 따라서 광택도도 향상됨을 볼 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 나일론 필름 상에 폴리비닐 알코올 코팅층을 구비한 경우 통상의 나일론 필름으로 제조된 풍선에 비하여 가스 차단성이 향상되면서 알루미늄 증착층 구비시에 증착막의 접착력 또한 증대시킬 수 있게 되어 헬륨 가스를 주입한 후 장기간 동안 풍선의 형태를 유지하면서 공기 중에 떠 있을 수 있는 고수명 풍선을 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 나일론 필름 상에 폴리비닐 알코올 수지를 포함하는 코팅조성층을 0.1∼1.0㎛ 두께로 구비하며,

   상기 코팅조성층상에 알루미늄 증착층을 더 구비한 것임을 특징으로 하는 풍선용 나일론 필름.
2. 제 1 항에 있어서, 폴리비닐 알코올 수지는 검화도가 87% 이상인 것임을 특징으로 하는 고수명 풍선용 나일론 필름.
3. 제 1 항에 있어서, 코팅조성층은 경화제를 더 포함하는 것으로서, 경화제는 멜라민계, 에폭시계, 이소시아네이트계 및 실란계 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 고수명 풍선용 나일론 필름.
4. 삭제

Images