KR101699935B1 - 수액백용 고차단성 외장 파우치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수액백용 고차단성 외장 파우치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 수액백용 고차단성 외장 파우치의 제조 방법은, 고분자 수지를 용융 가압하여 압출하도록 이루어져 있는 제1압출기 내지 제5압출기로 이루어진 다섯 개의 압출기와, 각 압출기와 연결되어 각 압출기에서 일정 압력과 온도로 용융되어 공급된 고분자 수지를 공급받아 제1압출기 내지 제5압출기에서 공급된 용융 고분자 수지를 순차적으로 적층된 형태로 필름화시키는 매니폴드와, 매니폴드에서 제조된 필름을 냉각하는 냉각롤이 구비된 T-die 압출장치를 이용하여, 상기 제1압출기로 폴리프로필렌을 공급하고, 제2압출기로 타이 레진(Tie resin)을 공급하며, 제3압출기로 EVOH를 공급하고, 제4압출기로 타이 레진(Tie resin)을 공급하며, 제5압출기로 나일론 수지를 공급하는 원료공급단계와; 제1압출기는 상기 폴리프로필렌을 220 ~ 210℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 55 ~ 60bar가 되도록 하여 토출시키고, 제2압출기는 상기 타이 레진을 215 ~ 230℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며, 제3압출기는 상기 EVOH를 200 ~ 220℃로 가열하여 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시키고, 제4압출기는 상기 타이 레진을 215 ~ 230℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며, 제5압출기는 상기 나일론 수지를 240 ~ 260℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시켜 매니폴드로 공급하는 용융압출단계와; 각 압출기에서 용융되어 공급된 원료가 상기 매니폴드에 공급되어 매니폴드에서 순차적으로 호모 폴리프로필렌, 타이 레진, EVOH, 타이 레진, 나일론 6의 순으로 제1층 내지 제5층으로 이루어진 필름상으로 성형하는 필름화단계와; 상기 냉각롤에서 매니폴드에서 성형된 필름을 냉각하는 냉각단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 수액백의 외장 파우치의 제조에 T-die를 이용한 캐스팅 방법을 활용함으로써 종래의 수액백 외장 파우치에 비해 두께가 균일하고, 균질한 제품을 공급하여 높은 수준의 제품 신뢰성을 제공할 수 있게 된다.
특히, 중앙의 EVOH 및 내 외층의 고분자, 접착층을 형성하는 고분자들을 각기 특정 용융 온도와 토출 압력을 한정함으로써 두께의 균일성 및 제품 균질성을 최대한 확보할 수 있게 된다.

Description

수액백용 고차단성 외장 파우치 및 그 제조 방법{High barrier Out Pouch for medical solution bag and manufacturing method of it}

본 발명은 수액백용 외장 파우치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, T-die 압출기를 통한 압출 방식을 이용하여 균일한 두께와 균질성을 갖는 수액백용 고차단성 외장 파우치를 제조할 수 있도록 한, 수액백용 고차단성 외장 파우치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전통적으로 수액 용기는 유리병으로 이루어져 왔으나, 플라스틱, 비닐 등의 개발에 힘입어 고분자로 이루어진 연질의 PVC계 수액 용기가 사용되어 왔다.

하지만 PVC계 수액 용기에서 내분비계 교란 물질(환경 호르몬)이 발생하고, 소각시 다량의 다이옥신이 발생하는 것이 확인됨에 따라 근래에 들어 Non-PVC 수액용기의 개발 필요성이 대두되었으며, 이에 따라 폴리우레핀계의 다층 구조로 이루어진 수액 용기가 개발되었다.

하지만 최근 사용되고 있는 Non-pvc계 수액 용기의 경우 폴리올레핀계 다층 구조이나, 대부분의 경우 살균 내열성이 떨어져 백화 현상(투명도 저하)이 발생하고, 유연성 부족 및 성형성의 문제 등으로 인해 한계가 있었으며, 이에 따라 외장 파우치(2차 파우치)를 필요로 했다.

이를 위한 외장 파우치는 멸균 안정성과 높은 차단성을 요구로 하는 바 통상적으로 5 ~ 7개의 층으로 구성되는 다층 필름으로 이루어진다.

2차 파우치(외장 파우치)와 관련된 기술로 "의료 수액백용 2차 파우치"(한국 등록특허공보 제10-1107963호, 특허문헌 1)에 공개되어 있다.

특허문헌 1에 공개된 내용을 살펴보면 폴리프로필렌, 접착층, EVOH, 접착층, 폴리프로필렌으로 구성된 예, 폴리프로필렌과 접착층의 혼합층, EVOH, 접착층, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌으로 구성된 예, 폴리프로필렌과 접착층의 혼합층, EVOH, 폴리프로필렌과 접착층의 혼합층, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌으로 구성된 예가 도시되어 있다.

또, "살균용 파우치 구조"(한국 등록특허공보 제10-0774389호, 특허문헌 2)에는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드, EVOH 필름, PET로 이루어진 구조가 공개되어 있다.

특허문헌 1, 2에서 살펴본 바와 같이 외장 파우치의 필수 재료로 EVOH가 층 중간에 형성되는 것을 알 수 있다.

EVOH가 사용되는 것은 EVOH(에틸렌비닐알콜 수지)의 가장 큰 특징이 수분 및 산소 차단성을 갖기 때문이다.

아울러, EVOH의 상부에 하부에 각각의 층이 형성되는 것은 EVOH의 단점을 극복하기 위한 것으로 EVOH는 수분과 접촉시 산소차단성이 약화되는 결함이 있기 때문에, 내, 외부에 수분과의 접촉을 차단하기 위한 별도의 수지층이 형성되는 것이다.

특허문헌 1에 개시된 내용을 살펴보면 EVOH의 내,외층으로 유연성이 우수한 폴리프로필렌이 보호층이 되도록 하였으며, 보조적으로 내열성 증대를 위해 PET나 나일론을 드라이 라미네이션 방식으로 합치할 수 있음이 공개되어 있다.

한편, 이러한 외장 파우치를 제조하기 위한 방법에 대해 특허문헌 1에는 T-die를 통해 냉각롤로 성형하는 캐스팅법, 원형 다이를 통해 수냉으로 성형하는 인플레이션법, 각 층을 드라이 라미네이션하는 방법, 5층 블로운 필름 머신을 이용한 방법이 소개되고 있으며, 이 중 T-die나 라미네이션 방법에 비해 블로운 필름 머신을 활용하는 경우 투명성 및 유연성이 뛰어나고, 내층에 이물질 혼입 가능성이 없어 위생적이고 작업이 편리하다고 개시되어 있다.

이상 살펴본 바와 같이 필름을 성형하는 공지의 여러 방법 중에 수액백용 외장 파우치의 제조에 있어서는 블로운 방식이나 라미네이션 방법이 사용되는 것을 알 수 있다.

특허문헌 1에 개시된 T-die를 이용한 방법은 단순히 필름 성형에 활용되는 방법이기 때문에 소개된 것일 뿐, 실질적으로 이 방법으로 수액백을 제조하지는 않는다.

그 이유로 일반적인 필름과 달리 수액백의 경우 요구되는 사항이 매우 많기 때문이다.

구체적으로 높은 수준의 산소 및 수분 차단성을 요구하며, 유연성, 인쇄성, 강성 등을 요구로 한다.

하지만, 이종의 고분자를 T-die를 이용하여 이렇게 많은 여러 요구사항을 만족시키는 것은 매우 어려운 일이다.

더욱이, EVOH의 경우 전술한 바와 같이 습기와 접촉할 경우 산소 및 수분 차단성이 떨어지기 때문에 보관 관리에 어려움을 겪는 바, T-die를 통한 수액백 이차 파우치의 제조는 당업자들이 쉽게 접근하기 어려운 실정이었다.

하지만, T-die를 통한 필름 성형은 블로운 방식에 비해 비록 생산 설비가 고가이지만, 생산성이 우수하며, 두께의 편차가 적고, 연신이 가능하며, 투명성 및 광택성이 우수하고, 특히 균질의 제품을 생산할 수 있기 때문에 수액백 외장 파우치의 제조에 이를 활용할 수 있다면 산업적 파급 효과는 매우 우수할 것으로 예상된다.

KR 10-1107963 (2012.01.13) KR 10-0774389 (2007.11.01)

본 발명의 수액백용 고차단성 외장 파우치 및 그 제조 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 수액백의 외장 파우치의 제조에 T-die를 이용한 캐스팅 방법을 활용함으로써 종래의 수액백 외장 파우치에 비해 두께가 균일하고, 균질한 제품을 공급하여 높은 수준의 제품 신뢰성을 제공할 수 있게 하려는 것이다.

특히, 중앙의 EVOH 및 내 외층의 고분자, 접착층을 형성하는 고분자들을 각기 특정 용융 온도와 토출 압력을 한정함으로써 두께의 균일성 및 제품 균질성을 최대한 확보할 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 수액백용 고차단성 파우치의 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 고분자 수지를 용융 가압하여 압출하도록 이루어져 있는 제1압출기 내지 제5압출기로 이루어진 다섯 개의 압출기와, 각 압출기와 연결되어 각 압출기에서 일정 압력과 온도로 용융되어 공급된 고분자 수지를 공급받아 제1압출기 내지 제5압출기에서 공급된 용융 고분자 수지를 순차적으로 적층된 형태로 필름화시키는 매니폴드와, 매니폴드에서 제조된 필름을 냉각하는 냉각롤이 구비된 T-die 압출장치를 이용하여, 상기 제1압출기로 폴리프로필렌을 공급하고, 제2압출기로 타이 레진(Tie resin)을 공급하며, 제3압출기로 EVOH를 공급하고, 제4압출기로 타이 레진(Tie resin)을 공급하며, 제5압출기로 나일론 수지를 공급하는 원료공급단계와; 제1압출기는 상기 폴리프로필렌을 220 ~ 210℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 55 ~ 60bar가 되도록 하여 토출시키고, 제2압출기는 상기 타이 레진을 210 ~ 230℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며, 제3압출기는 상기 EVOH를 200 ~ 220℃로 가열하여 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시키고, 제4압출기는 상기 타이 레진을 210 ~ 230℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며, 제5압출기는 상기 나일론 수지를 240 ~ 260℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시켜 매니폴드로 공급하는 용융압출단계와; 각 압출기에서 용융되어 공급된 원료가 상기 매니폴드에 공급되어 매니폴드에서 순차적으로 호모 폴리프로필렌, 타이 레진, EVOH, 타이 레진, 나일론 6의 순으로 제1층 내지 제5층으로 이루어진 필름상으로 성형하는 필름화단계와; 상기 냉각롤에서 매니폴드에서 성형된 필름을 냉각하는 냉각단계;를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 상기 매니폴드에서 제1층은 20 ~ 60㎛, 제2층은 1 ~ 10㎛, 제3층은 20 ~ 60㎛, 제4층은 1 ~ 10㎛, 제5층은 5 ~20㎛의 두께로 성형하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 폴리프로필렌은 호모 폴리프로필렌으로 구성되고, 상기 타이 레진은 무수물 변성 폴리프로필렌 또는 무수물 변성 에틸렌 비닐 아세테이트 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 EVOH는 EV 함량 32 중량%로 이루어진 것으로 구성되고, 상기 나일론 수지는 나일론 6인 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 상기 용융압출단계는 제1압출기는 입구측 220℃, 출구측 210℃의 온도로 폴리프로필렌을 가열하고, 제2압출기 및 제4압출기는 입구측 210 ~ 220℃, 출구측 220 ~ 230℃의 온도로 타이 레진을 가열하며, 제3압출기는 입구측 200℃, 출구측 220℃의 온도로 EVOH를 가열하고, 상기 제5압출기는 입구측 240 ~ 250℃, 출구측 250 ~ 260℃의 온도로 나일론 수지를 가열하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각단계를 거쳐 제조된 필름에 우레탄 접착제를 이용하여 나일론 또는 PET 중 선택된 어느 하나를 라미네이팅 코팅시키는 라미네이션단계;가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수액백용 고차단성 파우치에 있어서, 상기 제조 방법에 의해 제조되어, 순차적으로 접착된 제1층 내지 제5층으로 이루어져 있는 필름 형상으로 이루어져 있으며, 제1층은 호모 폴리프로필렌이 20 ~ 60㎛의 두께로 이루어져 있고, 제2층은 무수물 변성 폴리프로필렌 또는 무수물 변성 에틸렌 비닐 아세테이트 중 어느 하나가 1 ~ 10㎛의 두께로 이루어져 있으며, 제3층은 EV 함량 32 중량%로 이루어진 EVOH가 20 ~ 60㎛의 두께로 이루어져 있고, 제4층은 무수물 변성 폴리프로필렌 또는 무수물 변성 에틸렌 비닐 아세테이트 중 어느 하나가 1 ~ 10㎛의 두께로 이루어져 있으며, 제5층은 나일론 6가 5 ~20㎛의 두께로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 수액백의 외장 파우치의 제조에 T-die를 이용한 캐스팅 방법을 활용함으로써 종래의 수액백 외장 파우치에 비해 두께가 균일하고, 균질한 제품을 공급하여 높은 수준의 제품 신뢰성을 제공할 수 있게 된다.

특히, 중앙의 EVOH 및 내 외층의 고분자, 접착층을 형성하는 고분자들을 각기 특정 용융 온도와 토출 압력을 한정함으로써 두께의 균일성 및 제품 균질성을 최대한 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 수액백용 고차단성 파우치를 제조하기 위한 T-die 압출장치의 평면 개념도.
도 2는 본 발명에서 T-die 압출장치의 매니폴드 단면 형태 및 이를 통해 필름상으로 압출되는 형태가 도시된 개념도.

이하, 본 발명의 수액백용 고차단성 파우치의 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 수액백용 고차단성 파우치의 제조 방법은 T-die 압출장치를 이용하며, 원료공급단계, 용융압출단계, 필름화단계 및 냉각단계를 포함하여 구성되어 있다.

1. T-die 압출장치

먼저 T-die 압출장치에 대해 설명하면 다음과 같다.

T-die 압출장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 고분자 수지를 용융 가압하여 압출하도록 이루어져 있는 제1압출기 내지 제5압출기로 이루어진 다섯 개의 압출기(10)가 구비되어 있고,

각 압출기와 연결되어 각 압출기에서 일정 압력과 온도로 용융되어 공급된 고분자 수지를 공급받아 제1압출기 내지 제5압출기에서 공급된 용융 고분자 수지를 순차적으로 적층된 형태로 필름화시키는 매니폴드(20)가 도 1, 2와 같이 구비되어 있다.

아울러, 매니폴드에서 제조된 필름을 냉각하는 냉각롤(30)이 구비되어 있다.

그밖에 냉각롤(30)을 통해 롤 제품으로 와인딩할 수 있게 필름을 이송하는 가이드롤(40), 가이드롤(40)에 의해 이송된 필름을 원하는 제품 폭으로 커팅하는 커팅부(50)가 더 포함되고, 롤 형태로 필름을 와인딩해주는 와인더(60)를 포함해 구성된다.

아울러, 압출기 온도와 압력 조절, T-Die온도 조절, 와인더 스피드 조절, 냉각롤 온도와 냉각롤 속도 조절, 냉각롤 위치 조절 등과 같이 전체 공정상의 변수를 효과적으로 제어할 수 있도록 T-die 압출장치의 각 구성과 전기적으로 연결된 컨트롤패널이 구비된다.

2. 원료공급단계

원료공급단계는 상기 제1압출기로 폴리프로필렌을 공급하고, 제2압출기로 타이 레진(Tie resin)을 공급하며, 제3압출기로 EVOH를 공급하고, 제4압출기로 타이 레진(Tie resin)을 공급하며, 제5압출기로 나일론 수지를 공급하는 단계이다.

제1압출기로 공급되는 폴리프로필렌은 본 발명의 수액백용 고차단성 외장 파우치의 내층을 형성하게 되는 것으로 기계적 강도, 충격 강도, 방습성, 유연성이 뛰어난 것으로 알려져 특허문헌 1에도 사용되는 구성이다.

이러한 폴리프로필렌은 내충격성과 필름 유연성을 부여하기 위해 homo, Ter, Random PP 수지 중 어느 제품을 사용해도 무방하다.

하지만 후처리 공정에서 증기를 이용한 멸균 시 121℃의 고온으로 30분 정도 멸균 공정을 거치게 되는데, 이때 상기 PP 제품들을 무작위로 선택하여 사용할 경우 백화 및 수축 현상이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 Ter, Random PP 수지보다 용융온도가 10℃ 높은 Homo PP를 사용함이 보다 바람직하다.

적절한 Homo PP의 예로는 우수한 내충격 강도와 내열성을 갖는 롯데케미칼 Homo PP인 SFI 151이 사용될 수 있다.

Homo PP는 수액백을 담거나 제품 이동시 발생되는 진동에 의한 내충격성을 향상시킬 수 있게 된다.

제3압출기로 공급되는 EVOH는 특허문헌 1에 나타난 바와 같이 높은 가스 배리어성을 갖고 있으며, 내유성, 유기용제성, 보향성, 투명성 및 내수성을 가지고 있어 본 발명의 분야에 널리 사용되는 구성이다.

EVOH는 에틸렌과 비닐 알코올의 랜덤 공중합체로 성질은 각 성분의 공중합 비율에 따라 현화하며, 에틸렌 함량이 높게 되면 저밀도 폴리에틸렌의 장점인 열 용융 성형성, 내수성이 향상되며, 반대로 에틸렌 함량이 낮게 되면 폴리비닐 알코올의 장점인 가스 배리어성, 내유성이 향상된다.

EVOH의 적합한 에틸렌 함량은 EVOH 전체의 32mol%로 이루어짐이 바람직하다.

적절한 EVOH의 예로는 대만 CPP사의 EV3251F, EV3201FR, KURARAY사의 EVAL™이 사용될 수 있다.

제5압출기로 공급되는 나일론 수지는 본 발명의 필름의 외층을 형성하는 것으로, 내한성, 내열성, 내핀홀성, 내플렉스성, 내마모성 및 가스배리어성이 우수한 수지로 알려져 있다.

이러한 특징으로 인해 나일론은 통상적으로 진공포장, 가스 충전 포장, 액체 포장, 레토르르 살균 포장 등 고수준이며, 안정감 있는 내용물 포장을 필요로 하는 분야에 많이 사용되고 있다.

본 발명에서는 나일론 66 대비 차단성은 다소 낮지만 낮은 결정화도로 인해 범용으로의 사용이 가능하고 특히 캐스트(T-die) 방식의 제조가 가능한 나일론 6를 사용함이 바람직하다.

이러한 나일론 6로는 일본 UBE사의 나일론 6 제품인 1022B10 제품과 BASF사의 나일론 6 제품인 B36SL이 선택될 수 있다.

제2압출기 및 제4압출기로 공급되는 타이 레진은 PP와 EVOH간의 접착, 나일론 수지와 EVOH 수지의 접착을 목적으로 사용된다.

타이 레진으로는 에칠렌 비닐 아세테이트(EVA), 무수물 변성 폴리프로필렌, 무수물 변성 폴리에칠렌, 무수물 변성 에칠렌 비닐 아세테이트 등이 사용될 수 있다.

그 중 에틸렌 비닐 아세테이트 수지를 용융지수와 밀도를 유지하여 접착능을 향상시킨 무수물 변성 에틸렌 비닐아세테이트로 이루어짐이 바람직하다.

그 예로는 DuPont사의 BYNEL 22E757, BYNEL 55E739 등이 있다.

3. 용융압출단계

용융압출단계는 각 압출기에서 열과 압력을 가한 상태로 압출하여 매니폴드 쪽으로 공급하는 단계이다.

SFI 151과 같은 호모 폴리프로필렌의 경우 용융지수가 ISO 1133에 따른 용융지수(MFI)가 (210℃, 1kg) 조건에서 8(g/10분)이며, EV3251과 같은 EVOH는 ISO 1133에 따른 용융지수(MFI)가 (190℃, 1kg) 조건에서 1.6 ~ 3.48(g/10분)의 범위이고, 나일론 6는 ISO 1133에 따른 용융지수(MFI)가 (235°C, 1Kg) 조건에서 22.7(235℃, 1kg)(g/10분)이다.

또, DuPont사의 BYNEL 22E757은 ISO 1133에 따른 용융지수(MFI)가 (190°C/2.16kg) 조건에서 8.0(g/10분)이다.

이러한 각 층의 원료가 되는 고분자들의 용융지수를 살펴보면 외층이 되는 나일론의 용융지수가 다른 재료들과 비교하여 현저히 높고, 중앙의 EVOH는 현저히 낮으며, PP 및 타이 레진은 전체적으로 비슷한 용융지수를 갖는 것을 알 수 있다.

또한, 용융지수 기준 온도를 살펴볼 때는 외층과 내층이 되는 나일론 수지와 폴리프로필렌은 230, 210℃ 정도의 고온이며, 나일론 및 타이 레진은 190℃ 정도의 상대적으로 저온으로 이루어진다.

본 발명에서는 수차례의 실험에 따라 다음과 같이 각 압출기의 온도 및 토출압력을 한정하도록 한다.

구체적으로 용융압출단계는 제1압출기는 상기 폴리프로필렌을 220 ~ 210℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 55 ~ 60bar가 되도록 하여 토출시키고,

제2압출기는 상기 타이 레진을 210 ~ 230℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며,

제3압출기는 상기 EVOH를 200 ~ 220℃로 가열하여 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시키고,

제4압출기는 상기 타이 레진을 210 ~ 230℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며,

제5압출기는 상기 나일론 수지를 240 ~ 260℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시켜 매니폴드로 공급한다.

실험 결과 상기 조건에서 온도나 압력이 낮은 경우 미용융된 원료로 인해 겔이 발생하였고, 필름의 평활도가 맞지 않아 제품화할 수 없는 불량률이 현저히 높아졌다.

또, 지나치게 온도가 높을 경우 원료가 열손상을 입어 황변 또는 탄화가 발생하여 겔이 발생하거나 원하는 필름의 색상이 나오지 않게 되며 투명도 및 제품 물성이 저하되는 문제점이 발생하게 되었다.

보다 구체적으로 EVOH는 EV 함량에의해 원재료가 파우더를 포함하고 있어 온도와 압력이 상기 조건 범위를 벗어날 경우 미용융된 원료로 인해 겔이 발생하고, 함유하고 있는 파우더에 의해 크고 작은 겔이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 제3압출기에는 스크린체인저의 메쉬 간극수를 큰 것과 작은 것을 교차 적층하여 원료 내의 겔을 걸러주도록 하여 필름 생산 시 발생하는 겔의 빈도를 줄이고 겔의 크기를 최대한 적게 함이 바람직하다.

한편, 타이 레진의 토출압을 상기 범위로 한정하는 것은 층간 전이가 이루어지지 않고 두께를 최적화하고 층간 박리가 일어나지 않게 한 것이다.

4. 필름화단계

필름화단계는 각 압출기에서 용융되어 공급된 원료가 상기 매니폴드에 공급되어 매니폴드에서 순차적으로 호모 폴리프로필렌, 타이 레진, EVOH, 타이 레진, 나일론 6의 순으로 제1층 내지 제5층으로 이루어진 필름상으로 성형한다.

이때, 매니폴드상의 제품이 토출되는 통로의 조절을 통해 각 층의 두께는 제1층은 20 ~ 60㎛, 제2층은 1 ~ 10㎛, 제3층은 20 ~ 60㎛, 제4층은 1 ~ 10㎛, 제5층은 5 ~ 20㎛의 두께로 성형하는 것이 바람직하다.

이러한 두께의 한정의 특징은 Homo PP가 토출되는 제1층의 두께가 다른 층보다 두껍게 층을 이룬 것으로 이는 내충격성 및 유연성이 보다 향상될 수 있게 해준다.

이는 파우치 제작에 있어서 3방 실링 후 약액이 충진된 수액 백을 담고 나머지 한 면을 실링하는데, 4방 실링을 할 때 가해지는 열로 인해 전체 제품의 두께가 낮아지며, 층간 박리가 일어날 수 있어 실제 내부에 접착되는 내층의 두께를 높임으로써 실링 작업시 발생되는 문제점을 보완하고, 향후 제품의 이동 및 보관 시 작용되는 품질 이슈를 최소화할 수 있게 해주게 된다.

5. 냉각단계

냉각단계는 상기 냉각롤에서 매니폴드에서 성형된 필름을 냉각한다.

냉각 이후에는 전술한 압출장치에 구비된 가이드롤을 따라 제조된 필름이 이송된 후 커팅부에서 원하는 폭으로 커팅되고, 이어 와인딩해주는 와인딩부에서 와인딩된 후 실링장치를 통해 실링 처리되게 된다.

상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 수액백용 고차단성 파우치는 순차적으로 접착된 제1층 내지 제5층으로 이루어져 있는 필름 형상으로 이루어져 있으며, 제1층은 호모 폴리프로필렌이 20 ~ 60㎛의 두께로 이루어져 있고, 제2층은 무수물 변성 폴리프로필렌 또는 무수물 변성 에틸렌 비닐 아세테이트 중 어느 하나가 1 ~ 10㎛의 두께로 이루어져 있으며, 제3층은 EV 함량 32 중량%로 이루어진 EVOH가 20 ~ 60㎛의 두께로 이루어져 있고, 제4층은 무수물 변성 폴리프로필렌 또는 무수물 변성 에틸렌 비닐 아세테이트 중 어느 하나가 1 ~ 10㎛의 두께로 이루어져 있으며, 제5층은 나일론 6가 5 ~20㎛의 두께로 이루어져 있게 된다.

아울러, 상기와 같이 냉각된 필름에 나일론과 PET를 합지시켜 열안정성과 인쇄성의 기능을 부가시킬 수 있다.

이 경우 제조 공정 중 가장 중요하게 관리해야 할 사항은 합지하는 필름의 박리 안정성과 합지 중의 기포 발생이 이루어지지 않게 해야 한다.

라미네이션 공정에 사용되는 접착제는 우레탄계 접착제가 주로 사용되며 이의 농도를 조절하기 위한 솔벤트는 에틸 아세테이트와 같은 용제가 사용될 수 있다.

이때, 코팅액의 점도는 25 ~ 50 cps 정도의 점도를 유지하는 것이 좋으며, 고형분 함량 비율은 20 ~ 50 중량%의 비뉼을 유지하도록 조율함이 바람직하다.

추가로 최종제품이 원하는 차단성을 높이는 방안으로, 플라즈마 나노 박막코팅 공정기술을 이용하여 저투습 보호막을 완성된 필름에 코팅 형성하여 산소와 수분 차단성을 낮게 할 수도 있다.

이런 공정은 일반적으로 필름 원단이 가지고 있는 유연성을 유지하고 의료용 포장재로서 요구되는 내굴곡성과 약물안정성을 만족할 수 있는 방안으로, 사업화 핵심기술은 실리콘계 보호막 코팅 기술과 스퍼터 기술을 바탕으로 한 다층 보호막 기술 설계 및 코팅을 통해 다층 나노박막을 필름 표면에 롤투롤로 양산 사업화하는 일련의 과정이다.

아래 표는 본 발명의 여러 실시예 및 비교예를 나타낸 것이다.

구분	온도/압력	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
제5층(나일론 수지) B36SL)	온도(℃)	입구측:240 출구측:250	입구측:250 출구측:260	입구측:260 출구측:260	입구측:230 출구측:230
	토출압(bar)	45	41	46	40
제4층(타이 레진)	온도	입구측:210 출구측:220	입구측:220 출구측:230	입구측:200 출구측:200	입구측:240 출구측:240
	토출압	15	14	16	13
제3층(EVOH)	온도	입구측:200 출구측:220	입구측:200 출구측:220	입구측:190 출구측:190	입구측:230 출구측:230
	토출압	45	41	46	40
제2층(타이 레진)	온도	입구측:210 출구측220	입구측:220 출구측:230	입구측:200 출구측:200	입구측:240 출구측:240
	토출압	15	14	16	13
제1층(Homo PP)	온도	입구측:220 출구측:210	입구측:220 출구측:210	입구측:210 출구측:210	입구측:230 출구측:230
	토출압	60	55	62	53

상기 표 1에서 나일론 수지는 BASF 사의 나일론 6인 B36SL, 제3층의 EVOH는 CPP사의 EV3251F, 제1층은 롯데케미컬의 SFI151을, 제2층과 4층은 Dupont사의 BYNEL 22E757을 이용하였다.

이는 본 발명에 따른 수차례의 실험 결과 제2층 내지 제5층의 경우 압출기에서 입구측에서 출구측으로 갈수록 온도를 상승시키고, 반대로 제1층의 경우 입구측에서 출구측으로 온도를 다운시켰을 때 제조된 고차단성 파우치의 산소, 수분 차단성 등의 물성을 충족시켜 아래와 같이 두께 균일성을 유지할 수 있게 됨을 확인하였기 때문이다.

한편, 비교예는 각 압출기에서 실시예들보다 압출기 온도를 높이거나 낮추거나, 토출압력을 높이거나 낮춘 것을 나타낸 것이다.

특히, EVOH는 다른 원료들과 달리 압출기에서의 온도 차가 20℃ 차이가 나도록 가열하였다.

이는 EVOH 내 함유하고 있는 파우더 함량이 높은 관계로 파우더에 의해 생산되는 필름에 겔이 발생되게 되는 문제점(필름 내 겔이 발생하게 되면 차단성에 영향을 줄 뿐만 아니라 기계적 강도도 약해짐)을 해소하기 위해 출구측 온도를 다른 원료보다 보다 높여 발생하는 겔을 최소화 또는 없애기 위함이다.

아래 표는 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 필름의 물성을 나타낸 것이다.

실험항목	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
두께 균일성	양호	양호	불량	불량
박리강도(N)	18.5	17.0	5.4	6.3

상기 실험에서 두께 균일성은 현미경을 통한 육안에 의해 확인한 것이고, 박리강도는 시편을 가로 세로 15mm, 150mm 크기로 잘라 UTM에서 세로 방향으로 박리시켜 측정된 값 중 최고 값을 박리강도로 선정하였다. 박리속도는 200mm/min이며, 테스트 장비는 유니버셜 테스팅 머신 2810(TIRA사, 독일)이다.

상기 실험 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 외장 파우치가 두께 균일성 및 박리강도에 있어 비교예에 비해 월등히 우수한 것을 알 수 있다.

10 : 압출기 20 : 매니폴드
30 : 냉각롤 40 : 가이드롤
50 : 커팅부 60 : 와인더

Claims (6)

1. 수액백용 고차단성 파우치의 제조 방법에 있어서,
   고분자 수지를 용융 가압하여 압출하도록 이루어져 있는 제1압출기 내지 제5압출기로 이루어진 다섯 개의 압출기와, 각 압출기와 연결되어 각 압출기에서 일정 압력과 온도로 용융되어 공급된 고분자 수지를 공급받아 제1압출기 내지 제5압출기에서 공급된 용융 고분자 수지를 순차적으로 적층된 형태로 필름화시키는 매니폴드와, 매니폴드에서 제조된 필름을 냉각하는 냉각롤이 구비된 T-die 압출장치를 이용하여,
   상기 제1압출기로 용융지수가 210℃, 1kg 조건에서 8(g/10분)인 호모 폴리플필렌을 공급하고,
   제2압출기로 용융지수가 190℃, 2.16kg 조건에서 8.0(g/10분)인 무수물 변성 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 타이 레진(Tie resin)을 공급하며,
   제3압출기로 EV 함량 32 중량%로 이루어져 있고, 용융지수가 190℃, 1kg 조건에서 1.6 ~ 3.48(g/10분)인 EVOH를 공급하고,
   제4압출기로 용융지수가 190℃, 2.16kg 조건에서 8.0(g/10분)인 무수물 변성 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 타이 레진(Tie resin)을 공급하며,
   제5압출기로 용융지수가 235℃, 1kg 조건에서 22.7(g/10분)인 나일론 6 수지를 공급하는 원료공급단계와;
   제1압출기는 상기 호모 폴리플필렌을 입구측 220℃, 출구측 210℃의 온도로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 55 ~ 60bar가 되도록 하여 토출시키고, 제2압출기는 상기 타이 레진을 입구측 210 ~ 220℃, 출구측 220 ~ 230℃의 온도로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며, 제3압출기는 상기 EVOH를 입구측 200℃, 출구측 220℃로 가열하여 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시키고, 제4압출기는 상기 타이 레진을 입구측 210 ~ 220℃, 출구측 220 ~ 230℃의 온도로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 15 ~ 14bar가 되도록 하여 토출시키며, 제5압출기는 상기 나일론 6 수지를 입구측 240 ~ 250℃, 출구측 250 ~ 260℃로 가열하여 용융시킨 후 토출압력 41 ~ 45bar로 토출시켜 매니폴드로 공급하는 용융압출단계와;
   각 압출기에서 용융되어 공급된 원료가 상기 매니폴드에 공급되어 매니폴드에서 순차적으로 호모 폴리프로필렌, 타이 레진, EVOH, 타이 레진, 나일론 6의 순으로 제1층 내지 제5층으로 이루어진 필름상으로 성형하는 필름화단계와;
   상기 냉각롤에서 매니폴드에서 성형된 필름을 냉각하는 냉각단계;를 포함하여 구성되되,
   상기 매니폴드에서 제1층은 20 ~ 60㎛, 제2층은 1 ~ 10㎛, 제3층은 20 ~ 60㎛, 제4층은 1 ~ 10㎛, 제5층은 5 ~20㎛의 두께로 성형하고,
   상기 냉각단계를 거쳐 제조된 필름에 우레탄 접착제를 이용하여 나일론 또는 PET 중 선택된 어느 하나를 라미네이팅 코팅시키는 라미네이션단계;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는,
   수액백용 고차단성 파우치의 제조 방법.
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