KR102022580B1

KR102022580B1 - 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름

Info

Publication number: KR102022580B1
Application number: KR1020130028585A
Authority: KR
Inventors: 기정희; 김상일; 이득영
Original assignee: 에스케이씨 주식회사
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2019-11-04
Also published as: KR20140114146A

Abstract

본 발명은 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리락트산계 중합체의 기재층 양면 또는 일면에 신디오택틱 폴리스틸렌 필름이 라미네이트되어 있어서 수분이나 가스 침투에 강한 구조를 가지고 있으므로 우수한 수분 배리어성 및 기계적 특성을 보유하여 포장용으로 유용한 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름에 관한 것이다.

Description

배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름{Syndiotactic polystyrene film having barrier property}

폴리락트산 중합체 필름은 생분해성이 있어 포장용 필름의 재료로 널리 사용되고 있다. 그러나 수분 배리어성 등이 낮아서 효율적인 필름으로 사용되기 어려운 문제가 있었다.

종래 필름 중에서 수분 배리어성 구현을 위한 필름의 제조에 관한 기술로서, 일본특허공개 제2008-62586호에서는 스테레오 콤플렉스 폴리락트계 중합체를 주성분으로 하는 필름 기재의 편면에 폴리비닐알코올을 코팅하여 가스 배리어성을 제공하고 있다. 그러나, 폴리비닐알코올은 구조적 특성으로 인해 수분에 노출되었을 때, 수분투과도와 가스투과도가 급격히 떨어지는 단점이 있다.

또한, 한국특허등록 제10-1183979호에서는 기재층의 일면 또는 양면에 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 또는 폴리비닐아세테이트계 물질로 구성된 코팅층을 형성하여, 열접착강도와 배리어성을 발현하고자 하였다. 그러나, 이러한 기술에서 제안하고 있는 방법에 따른 코팅방식은 상당한 물성 개량을 이루었으나, 기재의 평활성이 중요하고 고배리어성 구현에 어려움이 있다는 단점이 있다.

이와 같이 종래의 배리어성을 부여한 포장용 필름들의 경우 수분이나 가스 투과도가 낮거나 코팅방법 등 그 제조방법이 매우 어려운 문제 등이 있어서 물성이 좋지 않기 때문에 포장용 필름에 대한 물성 개선이 시급한 실정이다.

1. 일본특허공개 제2008-62586호 2. 한국특허등록 제10-1183979호

위와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 본 발명자들은 오랜 연구 끝에, 폴리락트산 중합체를 기재층으로 하고 그 표면에 폴리스틸렌 필름을 라미네이팅하게 되면 수분 및 가스 배리어성이 우수함은 물론 기계적 특성도 크게 개선된다는 놀라운 사실을 알게 되어 본 발명은 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 수분 배리어성 및 기계적 특성이 우수하게 개선되어 포장용 필름으로 유용한 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름을 제공하는데 목적이 있다.

위와 같은 과제 해결을 위해, 본 발명은 폴리락트산 중합체 필름을 기재층으로 하고, 그 기재층의 한면 또는 양면에 신디오택틱 구조를 포함하는 폴리스틸렌 필름이 라미네이팅되어 있는 것을 특징으로 하는 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름은 종래의 포장용 필름 등과 비교할 때 우수한 수분 배리어성을 가지며 장기간 사용에도 우수한 물성이 유지되고 치수안정성, 열수축율 등에서도 우수한 효과가 있다.

또한 수분 배리어성과 각종 기계적 물성이 우수하여 포장용 필름으로 사용하기에 매우 적합한 효과가 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폴리락트산 계열의 중합체로 이루어진 기재층에 신디오택틱 구조를 가지는 폴리스틸렌 필름을 라미네이팅된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 폴리락트산 중합체로 이루어진 기재층은 예컨대, L 락트산 및 D 락트산의 랜덤 공중합체 등이 바람직하게 사용 가능하고 그 중량평균 분자량은 100,000 내지 200,000g/mol 인 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 폴리락트산 중합체 필름은 포장용 필름으로 널리 사용되는 것으로서, 생분해 특성은 우수하지만 다른 기계적 물성은 상대적으로 좋지 않아서 폴리락트산 필름 표면에 다른 물성의 필름을 코팅하는 등 복합적 필름의 사용으로 기계적 물성을 개선시킬 수 있다.

이러한 폴리락트산 중합체 필름은 기재층으로서의 역할을 하며 그 두께는10~80㎛정도인 것이 바람직하다.

본 발명에서는 폴리락트산 중합체 필름 표면에 신디오택틱 폴리스틸렌이 라미네이팅 된 것을 특징으로 한다.

이러한 폴리락트산 중합체 필름에 신디오택틱 폴리스틸렌 필름을 라미네이팅 하는 공정은 두 필름에 통상의 접착성분을 도포하여 라미네이팅 함으로써 일체화된 배리어성의 필름이 제조된다.

이와 같이, 본 발명에서는 폴리락트산 중합체를 성분으로 하는 기재층과 그 기재층의 양면 또는 어느 한 면에 신디오탁틱 폴리스타이렌 필름을 라미네이팅한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 신디오탁틱 폴리스타이렌 필름은 방향족 체인이 교대로 결합되어 있는 구조이므로, 결정화속도가 빠르고 packing이 가능하다. 따라서 안정적인 화학구조를 바탕으로 수분이나 가스 침투에 강한 구조를 가지고 있다.

본 발명은 폴리락트산(PLA) 중합체 필름의 수분 배리어성을 효과적으로 제어하기 위한 적층구조를 제공한다. PLA 자체는 지방족 체인을 가지고 있어서 생분해성이 우수하지만 수분 배리어성이 좋지 않다. 그러나, 신디오택틱 폴리스틸렌(SPS)의 치환기가 규칙적 구조를 가지고 있어서 이러한 다른 특성의 두 층을 적층할 시에 종래보다 우수한 수분 배리어성을 갖게 된다. 또한, 이러한 적층 구조에서는 수분 사이클 안정성이 우수하여 장기간 사용에도 우수한 물성을 그대로 유지하며, 치수안정성이 우수하여 포장용으로 적합한 기계적 물성을 만족시킨다.

이렇게 폴리락트산계 기재층에 신디오택틱 폴리스틸렌 필름을 라미네이트 함으로써, 수분배리어성과 열수축률이 우수한 포장용 필름의 제조가 가능하다.

본 발명에서 사용하고 있는 신디오택틱 폴리스틸렌 필름은 그 두께가 10~60㎛인 것이 바람직하며, 더욱 좋기로는 20~50㎛ 가 더욱 바람직하다.

또한 본 발명의 전체 필름의 두께는 20~100㎛인 것이 좋으며, 더욱 좋기로는 20~50㎛인 것이 각종물성의 최적화 측면에서 가장 바람직하다.

특히, 폴리락트산 중합체 필름과 신디오택틱 폴리스틸렌 필름의 단위당 적층 부피비는 2~7 : 1로 제조하는 것이 바람직하다. 만일, 신디오택틱 폴리스틸렌 필름에 비해 폴리락트산 중합체 필름이 상대적으로 너무 두꺼우면 투습도나 열수축율이 저하되는 등 물성이 저하될 염려가 있고, 상대적으로 너무 얇으면 라미네이팅이 어렵게 되고 전체적인 물성이 저하될 염려가 있다.

또한 본 발명에서 제공되는 폴리락트산 중합체 필름 기재층에 신디오택틱 폴리스틸렌 필름이 라미네이팅된 필름은 투습도가 50g/m²day.atm이하, 구체적으로는 30~50g/m²day.atm인 수분 배리어성을 가진다.

이와 같이 본 발명에 따른 필름은 신디오택틱 폴리스틸렌 필름이 가지는 구조적으로 안정적인 화학구조를 바탕으로 수분이나 가스 침투에 강한 구조를 가짐으로 인해 다른 필름과의 적층으로 우수한 배리어 필름을 제조할 수 있다.

그러므로 생분해성을 가지는 폴리락트산 중합체 필름을 기재로 하고 그 한면 또는 양면에 신디오택틱 폴리스틸렌 필름을 라미네이팅하여 적층함으로써 기계적 특성 및 배리어성이 우수한 포장용 필름을 제조할 수 있는 것이다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름은 종래의 포장용 필름 등과 비교할 때 우수한 수분 배리어성을 가지며 장기간 사용에도 우수한 물성이 유지되고 치수안정성, 열수축율 등에서도 우수한 효과가 있다.

따라서 본 발명에 따른 필름은 수분 배리어성과 각종 기계적 물성이 우수하여 포장용 필름으로 사용하기에 매우 적합하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ~ 4, 비교예 1 ~ 2

L-락트산 및 D-락트산의 랜덤 공중합체이고, 중량 평균 분자량이 150,000g/mol이며, 용융온도가 170도, Tg가 58℃인 폴리락트산(PLA) 수지를 제조한다.

제조된 폴리락트산 수지를 압출기롤 통하여 220도에서 압출한 뒤, 냉각롤에 밀착시켜 시트를 얻었다. 시트를 곧바로 60도로 예열한 후, 75도 조건의 연신롤을 통과시켜 3배 종연신하였다. 연신 필름을, 예열 100도, 연신 95도로 4배 횡연신하여 PLA 필름을 제조하였다.

신디오택틱 폴리스틸렌(이데미츠, 제품명 XIREC) 레진(SPS)을 용융온도 300도에서 압출한다. 압출된 필름은 50도 냉각롤에서 냉각시킨다. 110도로 예열한 연신롤로 3.2배 종연신하였다. 연신필름은 예열/연신 구간에서 120도 조건으로 3.4배 횡연신하여 SPS 필름을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 PLA 필름과 SPS 필름은 접착제를 도포한 뒤 다음 표 1의 조건에 따른 구성으로 라미네이팅하여 각각 목적하는 폴리스틸렌 필름을 제조하였다.

실험예

상기 실시예와 비교에에서 제조된 각 필름에 대해 투습도와 열수축율, 생분해성을 측정하여 다음 표 1에 그 결과를 각각 나타내었다.

실험에서 투습도와 열수축율의 측정실험은 다음과 같이 실시하였다.

1) 투습도

투습도 측정기(PERMATRAN-W® Model 3/33)를 사용하고, 샘플이 수분에 닿도록 장착하고, 38℃ 및 90% R.H.에서 측정한 후, 소프트웨어로 계산된 값을 투습도(g/m².day.atm)로 나타내었다.

2) 열수축율

필름 샘플을 측정하고자 하는 방향으로 200mm 및 폭방향으로 150mm로 재단하여, 100℃로 유지되는 공기 순환 오븐 내에서 5분간 열처리시킨 후, 열처리 후의 필름 길이를 측정하여 아래의 수학식 1로 종방향 및 횡방향의 수축률을 계산하였다.

[수학식 1]

열수축율(%) = [(열처리 전 길이 - 열처리 후 길이)/열처리 전 길이] x 100

구분	기재1	기재2	적층비 (기재1:기재2)	두께 (㎛)	투습도	열수축율 (100℃, 5분)	생분해율 (%)
실시예1	PLA	SPS	3:1	20	50	3	75
실시예2	PLA	SPS	4:1	30	43	3.5	80
실시예3	PLA	SPS	3:1	50	30	3	75
실시예4	PLA	SPS	6:1	30	35	6	86
비교예1	PLA	-	-	20	195	40	100
비교예2	PLA	SPS	8:1	20	100	30	90

상기 표 1에서 기재 1은 기재층, 기재 2는 기재 1에 라미네이트 되는 필름을 각각 의미한다. 투습도 단위는 (g/m².day.atm)이다.

상기 표 1에서 보면, 본 발명의 범위에 해당하는 실시예의 경우 비교예에 비하여 월등히 우수한 물성을 나타내는 것으로 확인되었다.

Claims

폴리락트산 중합체 필름을 기재층으로 하고, 그 기재층의 한면 또는 양면에 신디오택틱 구조를 포함하는 폴리스틸렌 필름이 라미네이팅되어 있고,
상기 폴리락트산 중합체 필름과 상기 신디오택틱 폴리스틸렌 필름의 단위당 적층 부피비가 2~7 : 1인 것을 특징으로 하는 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름.
삭제
청구항 1에 있어서, 투습도가 20~50g/m2.day.atm인 것을 특징으로 하는 배리어성 신디오택틱 폴리스틸렌 필름.