KR102145946B1 - 불투명 단층필름을 이용한 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 단층필름을 포함하여 내용물의 식별이 용이한 구조를 형성하는 포장재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불투명 단층필름을 이용하여 포장재를 제조하는 방법과, 이에 의해 제조된 불투명 단층필름과 투명필름을 접합하여 불투명한 후면부와 투명한 전면부가 형성되어 내용물의 식별이 용이한 구조를 형성하는 봉투(envelope) 형상의 포장재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 포장재의 제조방법은 (a) 폴리올레핀 수지 50 내지 94 중량%, 안료 5 내지 40 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량%를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 수지 조성물을 성형하여 단층필름을 제조하는 단계; (c) 상기 단층필름을 이용하여 포장 대상물을 수납할 수 있도록 개구부가 형성된 봉투형상의 구조를 가지는 포장재를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 폴리올레핀 수지는, 폴리프로필렌 동종 중합체 60 내지 94 중량%, 에틸렌 프로필렌 공중합체 3 내지 10 중량% 및 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체 3 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

불투명 단층필름을 이용한 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 단층필름을 포함하여 내용물의 식별이 용이한 구조를 형성하는 포장재{Method for manufacturing packaging material using opaque monolayer film and packaging material to form a structure for easy identification of contents using monolayer film manufactured thereby}

본 발명은 폴리올레핀 수지를 이용하여 두께가 균일한 불투명 단층필름을 제조하고, 제조한 단층필름을 이용하여 포장재를 제조하는 방법과, 이에 의해 제조된 불투명 단층필름과 투명필름을 접합하여 투명한 전면부와 불투명한 후면부가 형성되어 내용물의 식별이 용이한 구조를 형성하는 봉투(envelope) 형상의 포장재에 관한 것이다.

연포장재는 고분자 필름, 종이, 알루미늄 호일, 섬유 등과 같은 유연성 소재를 사용하여 단일층 또는 복합 다층의 형태로 제조한 포장재로서, 외부환경과 차단하여 내용물의 오염 및 훼손을 방지하고, 내용물의 가치를 높일 수 있어 식품 제품, 의류 제품, 의료용 제품, 각종 산업용 제품 등을 포장하여 보존 및 보관하기 위한 용도로 활용되고 있다.

특히, 연포장재로 사용되고 있는 투명 고분자 필름은 폴리프로필렌(polypropylen) 등과 같은 고분자 수지를 사용하여 0.25 mm 이하의 두께가 되도록 성형하여 제조한 평판 상의 플라스틱 성형물로서, 경량성, 차단성, 투명성 등이 우수하고 가격이 저렴하다는 장점이 있어 널리 활용되고 있으며, 투명 고분자 필름은 포장을 개봉하지 않은 상태에서도 내부의 제품이 잘 보여 내용물의 건전성을 확인할 수 있도록 하여 소비자의 선택을 쉽게 하고 있어 널리 활용되고 있다.

한편, 최근 소비자가 직접 진열대의 상품을 골라 구매하는 유형으로 구매 패턴이 변화하게 됨에 따라 상품의 판매를 촉진시키기 위해서 투명한 전면 필름 및 화이트 색상 계열의 불투명한 다층 필름을 접합하여 일체화시킨 봉투형상의 구조를 갖는 포장재를 이용해 상품을 포장하도록 하여 내용물을 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 하는 불투명 포장재를 활용하고 있다.

기존에는, 폴리올레핀 수지를 이용해 두께가 얇은 불투명 단층필름을 제조하는 경우 필름의 두께가 불균일하여 필름이 쉽게 파단되는 문제가 있어, 이축연신 폴리프로필렌 필름, 나일론, PET 필름에 인쇄하는 인쇄 공정을 완료한 다음, 다시 저밀도 선형폴리에틸렌 또는 공압출 폴리프로필렌계 필름 등에 접착제나 폴리에틸렌 수지를 열융착시켜 다층 필름의 형태로 제조하는 라미네이팅 공정을 통해 불투명 포장재를 제조하고 있다. 또는, 두께가 100 ㎛ 이상으로 두꺼운 기재 필름 상에 잉크를 인쇄하거나 코팅하는 방법을 통해 불투명 포장재를 제조하고 있다.

하지만, 라미네이팅 방법으로 제조한 고분자 필름은 특성이 상이한 단층필름 들을 각각 제조한 다음 제조한 단층필름들을 접합하여 다층 필름을 제조하기 때문에, 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조비용이 증가한다는 문제가 있고, 또한, 단층 필름 상에 차광성 안료를 포함하는 잉크를 코팅하거나 인쇄하는 방법으로 제조한 고분자 필름은 인쇄층 또는 코팅층에서 안료가 포장 대상물에 이행되는 현상이 쉽게 발생되는 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

한국등록특허 제10-1899446호 (공개일 : 2017.08.29.) 한국등록특허 제10-1243463호 (공개일 : 2012.07.16.) 한국등록특허 제10-1242227호 (공개일 : 2013.01.23.) 한국등록특허 제10-0252823호 (공고일 : 2000.04.15.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 복합 폴리올레핀 수지 및 안료를 포함하는 수지 조성물을 이용해 우수한 불투명성과 기계적 물성을 갖는 단층필름을 제조하고, 이를 이용해 포장재를 제조하는 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 투명 필름 및 화이트 색상 계열의 불투명한 단층필름을 접합하여 내용물을 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 시인성을 향상시켜 상품 판매를 촉진시킬 수 있어, 식품, 의류, 문구 등을 포장하기 위한 용도로 용이하게 활용할 수 있는 포장재를 제조하는 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, (a) 폴리올레핀 수지 50 내지 94 중량%, 안료 5 내지 40 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량%를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 수지 조성물을 성형하여 단층필름을 제조하는 단계; (c) 상기 단층필름을 이용하여 포장 대상물을 수납할 수 있도록 개구부가 형성된 봉투형상의 구조를 가지는 포장재를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 폴리올레핀 수지는, 폴리프로필렌 동종 중합체 50 내지 94 중량%, 에틸렌 프로필렌 공중합체 3 내지 10 중량% 및 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체 3 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장재의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 에틸렌 프로필렌 공중합체는, 에틸렌을 5 내지 40 중량%의 비율로 포함할 수 있고, 상기 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체는, 에틸렌 5 내지 40 중량%, 부틸렌 10 내지 40 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단계 (b)는, 단층필름을 제조한 다음 제조한 단층필름을 연신시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 상기 포장재는, 상기 단층필름 및 투명성 필름을 접합하여 투명 전면부 및 불투명 후면부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포장재의 제조방법에 따르면, 폴리올레핀 수지, 안료 및 첨가제를 포함하는 수지 조성물을 이용해 제조한 단층필름을 이용해 포장재를 제조함에 따라 포장재 제조 공정을 간소화하여 제조시간을 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 물성이 우수한 포장재를 제조할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 제조한 포장재는 화이트 색상 계열의 불투명한 단층필름을 투명성 필름과 함께 접합하여 전면부는 투명하고, 후면부는 불투명한 화이트 배경을 제공할 수 있음에 따라, 포장재에 수납된 상태의 포장 대상물을 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 시인성을 향상시켜 상품 판매를 촉진시킬 수 있으며, 식품, 의류, 문구 등을 포장하기 위한 패키징 제품의 용도로 용이하게 활용할 수 있다.

도 1은 실시예 1에 따른 방법으로 포장재의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포장재를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 단층필름 및 투명성 필름을 접합하여 포장재를 제조하는 과정을 나타낸 개념도 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 투명성 필름으로 형성시킨 전면부 및 단층필름으로 형성시킨 불투명한 후면부가 형성된 포장재를 촬영한 (a) 전면 이미지 및 (b) 후면 이미지이고, 단층필름으로 형성시킨 불투명한 전면부 및 후면부가 형성된 포장재를 촬영한 (c) 전면 이미지 및 (d) 후면 이미지이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 포장재의 제조방법을 나타낸 공정도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 포장재의 제조방법은, (a) 폴리올레핀 수지 50 내지 94 중량%, 안료 5 내지 40 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량%를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 수지 조성물을 성형하여 단층필름을 제조하는 단계; (c) 상기 단층필름을 이용하여 포장 대상물을 수납할 수 있도록 개구부가 형성된 봉투형상의 구조를 가지는 포장재를 제조하는 단계를 포함한다.

상기 단계 (a)는, 폴리올레핀 수지, 안료 및 첨가제를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계이다.

본 단계에서 제조하는 수지 조성물은 폴리올레핀 수지, 안료 및 첨가제를 포함하여 기존의 라미네이팅 방법으로 제조하는 고분자 필름과 달리 단일층만으로도 충분한 불투명성을 제공함과 동시에 유연성, 열수축 특성, 두께 균일성과 기계적 물성 등이 우수한 단층필름을 형성시킬 수 있다.

단층필름 제조를 위해 사용되는 수지 조성물에 대해 상세히 살펴보면, 수지 조성물에 포함되는 폴리올레핀 수지는, 폴리프로필렌 동종 중합체, 에틸렌 프로필렌 공중합체 및 에틸렌 부틸렌 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있다.

구체적으로, 폴리프로필렌 동종 중합체(polypropylene homo polymer)는 프로필렌 단량체(propylene monomer)로만 중합하여 제조한 고분자 수지로서, 주로 이소택틱 구조(isotactic structure)를 형성하여 입체 규칙성과 결정화도가 높으며, 강성, 내열성 등이 우수한 특성을 나타낸다. 하지만, 이와 같은 구조를 갖는 폴리프로필렌 동종 중합체는 유연성, 탄성 등이 낮고, 충격강도 등이 불량한 단점이 있어 단층필름으로 제조하여 포장재로 활용하기 힘든 단점이 있다.

또한, 기존에는 폴리프로필렌 중합시 소량의 에틸렌을 첨가하여 폴리프로필렌 랜덤 폴리머를 제조하여 기존의 문제점을 개선하고자 하였으나, 이와 같은 랜덤 폴리머의 경우 고분자 수지의 입체 규칙성을 낮추어 유연성을 개선된 특성을 나타내는 반면에, 용융지수가 낮아 가공성이 저하되고 불투명성을 부여하기 위해 무기안료 등을 첨가하는 경우 내구성이 쉽게 저하되는 문제가 있다.

이에 따라, 최근에는, 폴리프로필렌 동종 중합체 또는 폴리프로필렌 랜덤 폴리머를 이용해 기재 필름을 제조하고, 기재 필름 상에 보강 필름 등을 접합하여 다층필름 타입으로 필름을 제조하거나 폴리프로필렌 랜덤 폴리머를 이용해 필름을 제조하여 활용하고 있으나, 제조 공정이 복잡하고, 제조원가가 높을 뿐만 아니라, 두께가 100 ㎛ 미만으로 얇을 경우 필름의 두께가 불균일하여 기계적 물성이 저하된다는 단점이 있다.

이에, 본 발명에서는 폴리프로필렌 동종 중합체, 에틸렌 프로필렌 공중합체 및 에틸렌 부틸렌 프로필렌 공중합체를 혼합하여 제조한 수지 조성물을 이용하여 무기 안료를 과량 첨가하는 경우에도 내구성, 열수축 특성, 두께 균일성 등이 우수하고, 두께가 얇아도 충분한 불투명성을 확보할 수 있는 단층필름을 제조할 수 있고, 제조한 단층필름을 이용해 포장재를 제조하는 방법에 관한 내용을 제공하도록 한다.

수지 조성물에 포함되는 에틸렌 프로필렌 공중합체는 폴리프로필렌 수지의 사슬에 삽입되어 폴리올레핀 수지에 유연성을 향상시키는 역할을 하며, 에틸렌 단량체 및 프로필렌 단량체를 메탈로센(metallocene) 촉매, 티타늄 촉매, 지글러-나타 촉매(Ziegler-Natta) 등의 촉매 하에서 중합하여 제조한 것으로 에틸렌을 5 내지 40 중량%의 비율로 포함하는 것을 사용할 수 있다.

에틸렌의 함량이 5 중량% 미만일 경우 단층필름의 유연성이 저하되고, 40 중량%를 초과할 경우 내열성이 저하되고, 열수축률이 크게 증가하고, 융융시 혼련성이 저하되어 균일한 물성의 필름을 제조할 수 없다는 문제가 발생할 수 있다.

에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체는, 폴리올레핀 수지에 길이가 긴 체인을 도입하여 폴리프로필렌 동종 중합체 사슬간의 인력을 감소시키고, 물리적 가교력을 부여하여 균일한 결정성을 갖는 폴리올레핀 수지를 형성시킬 수 있도록 하며, 이와 같이 균일한 결정성을 갖는 폴리올레핀 수지를 포함하는 단층필름은 열수축 특성을 크게 개선하고, 밀도를 높여 두께가 균일한 단층필름을 형성시킬 수 있도록 한다.

에틸렌 단량체, 프로필렌 단량체 및 부틸렌 단량체를 전술한 촉매 하에서 중합하여 제조한 것으로, 에틸렌을 5 내지 40 중량%의 비율로 포함하는 것을 사용할 수 있다. 에틸렌 또는 부틸렌의 함량이 5 중량% 미만일 경우 단층필름의 열수축 특성, 유연성, 두께 균일성, 기계적 물성을 개선하기 힘든 문제가 있고, 40 중량%를 초과하는 경우 융융시 혼련성이 저하되어 균일한 물성의 필름을 제조할 수 없다는 문제가 발생할 수 있다.

특히, 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체는 프로필렌 및 에틸렌을 공급하고, 촉매 존재하에서 중합시킨 다음 부틸렌을 공급한 다음 중합하여 부틸렌이 프로필렌 및 에틸렌 사이에 존재하게 되고, 단층필름 성형시 안료 입자를 강하게 지지하여 두께 균일성을 증가시킴과 함께 물성 향상을 도모할 수 있다.

특히, 본 단계에서는 상기와 같은 폴리프로필렌 동종 중합체, 에틸렌 프로필렌 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체를 혼합하여 폴리올레핀 수지를 제조할 수 있다.

폴리올레핀 수지를 제조하기 위해서, 주요 고분자인 폴리프로필렌 동종 중합체와 융점 차이가 큰 첨가물을 첨가할 경우 용융 혼련을 통해 필름을 제조하는 과정에서 혼련성이 저하되어 필름내 입자의 균일 분산성이 떨어지게 되며, 따라서, 융점(melting point, ℃) 차이가 크지 않은 첨가물을 혼합하여 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는, 폴리프로필렌 동종 중합체와 융점차이가 30 내지 50 ℃ 이내로 크지 않은 에틸렌 프로필렌 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체를 첨가하는 것이 좋으며, 이에 의해 에틸렌 프로필린 공중합체에 도입된 에틸렌의 함량과, 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체에 도입된 에틸렌과 부틸렌의 함량을 조절할 수 있다.

이는, 공중합물과 마스터배치간의 융점차가 큰 경우에는 용융 온도에 의한 폴리머의 점도차가 지나치게 크기 때문에 혼련성에 문제가 발생하며, 제조된 필름에 있어서 물성저하가 크게 나타나기 때문이다.

이에 따라, 수지 조성물은 상기와 같은 폴리프로필렌 동종 중합체 50 내지 94 중량%, 에틸렌 프로필렌 공중합체 3 내지 10 중량% 및 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체 3 내지 30 중량%를 혼합하여 제조한 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.

수지 조성물에 폴리올레핀 수지와 혼합되는 안료는, 단층필름에 색감과 불투명성을 부여하기 위해서, 유기 안료, 무기 안료 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

무기 안료는 황산바륨, 이산화실리콘, 카올린, 활석, 탄산칼슘, 실리카, 이산화티탄, 클레이, 알루미나, 칼슘실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 바륨 설페이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 마이카, 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 카올리나이트(kalinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐아이트(kenyaite) 등과 같은 무기 세라믹 입자 등을 포함할 수 있다.

또한, 망간 아세테이트, 마그네슘 아세테이트, 칼슘인망간아세테이트, 칼슘아세테이트 등과 같은 금속아세테이트, 산화크롬, 산화철, 산화티탄, 산화니켈, 산화안티몬 등을 포함하는 금속 산화물, 삼가철 산화수산화물(FeOOH) 등의 히드록시 함유 안료, 황화 셀렌화 카드늄, 황화 카드늄, 황화 아연 등의 황화안료, 크롬산염 등의 무기 착색 안료 등을 포함할 수도 있다.

유기 안료는 아조 안료, 코발트 블루, 울트라마린 블루 및 안트라퀴논 등의 비아조 안료 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 이외에도 다양한 유기 안료를 도입하여 사용할 수 있다.

안료는 마스터 배치 형태로 공급할 수 있고, 안료를 직접 폴리올레핀 수지에 공급하여 혼합할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 안료는 산화티타늄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 연백 등과 같은 백색 안료를 첨가할 수 있고, 안료는 평균입자 크기가 0.1 내지 10 ㎛인 것을 사용할 수 있으며, 안료의 평균입자 크기가 0.1 ㎛ 미만일 경우 표면 광택감이 높아지고, 평균 입경이 10 ㎛를 초과하는 경우 단층필름의 기계적 강도가 저하될 우려가 있다. 바람직하게는, 안료는 평균입자 크기가 2 내지 7 ㎛인 것을 사용할 수 있다.

안료는 0.2 내지 40 중량%의 비율로 혼합될 수 있으며, 안료의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우 은폐력과 불투명성이 불충분할 우려가 있고, 40 중량%를 초과할 경우 은폐력은 향상될 수 있으나, 연신 등과 같은 가공 과정에서 단층필름이 쉽게 파단되는 특성을 나타내어 생산성이 저하될 우려가 있다.

수지 조성물에 폴리올레핀 수지와 혼합되는 첨가제는, 단층필름의 물성을 향상시키기 위해 첨가되며, 첨가제는 차광제, 자외선 흡수제, 증점제, 방부제, 분산제, 소포제, 가수분해 안정화제, 산화방지제, 중화제, 열안정제, 핵제, 윤활제, 이형제, 난연제, 열전도제, 대전방지제, 가소제, 방담제 등을 대표적인 예로 들 수 있으며, 단층필름의 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 추가로 포함할 수 있고, 이에 제한하는 것은 아니다.

차광제는 단층필름의 차광성과 백색도를 향상시키고 가시광선, 적외선 등을 차단시키기 위해 첨가하며, 40% 이상의 높은 헤이즈(Haze) 특성을 발휘하기 위해서는 1,000 ppm 이상의 무기입자를 사용할 수 있다.

차광제는 질화지르코늄(ZrN), 질화하프늄(HfN), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si₃N₄), 질화티타늄(TiN), 질화탄탈륨(TaN, Ta₂N), 질화바나듐(VN), 질화크롬(CrN, Cr₂N), 질화몰리브덴(Mo₂N), 질화니오브(NbN), 질화텅스텐(WN, W₂N) 등과 같은 질소계 무기 안료, 안티몬틴옥사이드(ATO), 인듐틴옥사이드(ITO), 텅스텐 브론즈(Tungsten Bronze), 프탈로시아닌계, 디임모늄계, 디티올렌계 등과 같은 유기 안료를 포함할 수 있다.

자외선 흡수제는 벤조페논계, 벤조트리아졸계 또는 무기계 자외선 흡수제를 사용할 수 있다. 벤조페논(2,4-디히드록시벤조페논), 벤조트리아졸(2-(2'-하이드록시-3'-터셔리부틸-5'-메틸페닐)-5-클로오로벤조트리아졸) 등과 같은 자외선 흡수제,

본 단계에서는, 상기와 같은 폴리올레핀 수지 50 내지 94 중량%, 안료 5 내지 40 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량%를 혼합하여 수지 조성물을 제조할 수 있으며, 상기와 같은 수지 조성물은 교반기, 디졸버 등과 같은 임펠러형 분산기, 볼밀링, 비드밀링, 롤밀링 등을 절절하게 조합하여 제조할 수도 있다.

상기 단계 (b)는, 상기 수지 조성물을 성형하여 단층필름을 제조하는 단계로서, 단층필름은 필름 제조를 위해 기존에 공개된 다양한 방법을 활용하여 제조할 수 있으며, 수지 조성물을 지지체 상에 도포한 다음, 경화시키는 방법을 통해 제조할 수 있다.

단층필름 제조를 위한 도포, 건조, 열처리 등의 방법은 특별히 제한되지 않으며, 니더(Kneader), 헨젤 믹서, 롤-밀, 단축 또는 이축 압출성형기 등의 통상의 플라스틱 혼련장치를 이용하여 수지 조성물을 융용시킨 다음, 롤 코팅, 나이프 코팅, 닥터블레이드 코팅, 그라비아 코팅, 다이 코팅, 리버스 코팅, 관상형 블로우법, 판상형 캐스팅법, 칼렌다 성형 등의 방법을 통해 수지 조성물을 무단 벨트, 드럼, 캐리어 필름 등의 지지체 상에 도포하고, 도포막을 건조시켜 단층필름을 제조할 수 있으며, 경우에 따라, 지지체로부터 단층필름을 박리시켜 수득한 다음, 수득한 단층필름을 열처리하여 제조할 수도 있다.

또한, 본 단계에서는, 단층필름을 제조한 다음 제조한 단층필름을 연신시키는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 연신을 통해 제조한 단층필름의 결정화도를 더욱 증가시켜 자외선 차단성 등의 특성을 더욱 향상시키도록 구성할 수도 있다.

연신은 1축, 동시 2축, 순차 2축 등과 같은 연신 방법을 통해 단층필름을 연신시켜 배향시키는 공정으로, 연신을 통해 결정성을 높이고 열수축률을 저감시킬 수 있다.

바람직하게는, 연신은 순차 2축 방법으로 수행할 수 있고, 필름을 길이(MD) 방향으로 2 내지 10배 연신시킨 다음 폭(TD) 방향으로 2 내지 7배 연신시킬 수 있으며, 연신 배율이 해당 범위에 미치지 못할 경우 단층필름의 두께 불균일성이 증가하는 문제가 있고, 해당 범위를 초과하는 경우 파단되는 문제가 발생할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 제조한 단층필름은 첨가되는 안료의 종류에 따라 다양한 색깔을 나타낼 수 있으며, 불투명도가 50 내지 90%로 빛의 투과를 효과적으로 차단하는 구조의 단층필름을 제조할 수 있도록 한다. 이에 따라, 단층필름은 불투명성을 나타내어 포장 대상물이 자외선과 같이 강한 빛에 의해 분해되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기와 같은 방법으로 제조한 단층필름은 투명한 라벨의 바탕으로 사용될 수 있으며, 불투명 바탕 위에 상품이 디스플레이되는 포장 제품을 제조할 수 있다.

단층필름의 두께는 연신전 5 내지 500 ㎛가 바람직하고, 필름의 두께가 5 ㎛ 미만이면 차광성이 저하되고, 필름 강도 등의 기계적 성질이나 취급성이 저하되고, 안료 입자가 필름에서 이탈될 가능성이 있다. 필름의 두께가 500 ㎛를 초과하는 경우 유연성, 가공성 등이 저하될 우려가 있으며, 보다 바람직하게는 50 내지 300 ㎛일 수 있다. 연신후 필름의 두께는 1 내지 100 ㎛일 수 있다.

상기와 같은 방법으로 제조한 단층필름은 기존에 라미네이션 등의 방법으로 제조한 다층필름에 비해 필름의 두께를 쉽게 조절할 수 있고, 유연성, 가공성, 건조성 등의 특성이 보다 양호하며, 균일한 두께를 유지시킬 수 있으며, 얇은 두께임에도 불구하고, 우수한 기계적 물성을 갖는다.

상기와 같은 단층필름은 자외선 차단 기능이 있어, 포장 대상물에 유입되는 자외선을 차단하여 유통과정에서 발생하는 포장 대상물의 변질을 방지하는 역할을 할 수 있다. 본 발명은 UV 차단 기능을 포함하고 있어 유통기간의 연장 효과가 매우 큰 특징과 함께 식품 포장과 장시간 노지에 노출되는 제품에 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

상기 단계 (c)는, 상기 단층필름을 이용하여 포장재(10)를 제조하는 단계로서, 포장재(10)는 봉투 형상의 구조를 가지고 포장 대상물을 수납할 수 있도록 일측에 개구부(14)가 형성된 구조를 가지며, 개구부(14)를 통해 포장 대상물을 수납하는 구조를 형성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포장재를 나타낸 개념도이다.

도 2를 참조하면, 포장재(10)는 전면부(11), 후면부(12), 접합부(13), 개구부(14) 및 덮개부(15)를 포함하는 통상적인 다양한 형상의 봉투 구조를 가질 수 있다(도 2 참조). 포장재(10)는 열 프레스를 이용해 히트 실링하는 가열 융착 또는 접착제를 도포한 다음 가압하는 접착 방법을 이용하여 제조할 수 있으며, 전면부(11) 및 후면부(12)는 3개의 모서리 부분이 접합되고, 일측에 개구부(14)가 형성된 구조를 갖는 봉투 형상의 구조를 가질 수 있다. 바람직하게는, 포장재(10)는 상기와 같은 방법으로 제조한 단층필름(100)의 가장자리를 히트 실링하는 가열 융착 방법을 통해 접합하여 제조할 수 있다.

또한, 포장재(10)의 전면부(11) 또는 후면부(12)의 상측에 길이방향으로 연장되어 돌출 형성된 덮개부(15)는, 개구부(10)를 기밀하게 밀봉하는 구조를 형성시킬 수 있고, 덮개부(15)는 상측에 이형필름(15b)에 의하여 보호되는 접착제층(15a)이 형성된 구조를 가질 수 있으며, 이형필름(15b)을 포장재에서 박리시킨 다음, 덮개부(15)를 접어 접착제층(15a)이 전면부(11) 또는 후면부(12)의 일측에 부착되도록 하여 기밀하게 밀봉하는 구조를 형성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 도 3에 나타낸 바와 같이, 포장재(10)는 상기 단층필름(100) 및 투명성 필름(200)을 접합하여 제조할 수 있으며, 투명성 필름(200)으로 형성되는 전면부(11), 상기 단층필름(100)으로 형성되는 후면부(12), 전면부(11) 및 후면부(12)를 접합하여 일체화하는 접합부(13)를 포함하는 구조를 가질 수 있으며, 전면부(11) 및 후면부(12)는 3개의 모서리 부분이 접합되고, 일측에 개구부(14)가 형성된 구조를 갖는 봉투 형상의 구조를 가질 수 있다.

이때, 투명성 필름(200)은 통상적인 다양한 방법으로 제조한 것을 도입할 수 있으며, 단층 구조 또는 다층 구조 등을 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는, 자외선을 효과적으로 차단할 수 있도록 하는 자외선 차단형 투명성 필름을 도입하여 형성시킬 수 있다.

또는, 도면에 도시하지는 않았으나, 포장재(10)는 상기 단층필름(100) 2장을 접합하여 제조할 수 있으며, 이와 같은 방법으로 제조한 포장재(10)는 불투명한 구조를 형성하여 포장 대상물을 안전하게 보호할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 포장재(10)는 개구부(14)를 통해 포장 대상물을 수납할 수 있고, 덮개부(15)에 형성되어 있는 접착제층을 후면부 일측에 부착하는 방식으로 내부 수용공간을 기밀하게 밀봉이 가능한 구조를 형성하여 외기가 내부 수용공간으로 유입되는 것을 방지하고, 마모, 스크레치 등의 발생을 방지하여 포장 대상물을 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 백색 불투명한 후면부가 불투명 또는 반투명으로 형성되기 때문에 소비자의 시선이 포장 대상물에 집중되도록 시인성을 크게 향상시킬 수 있어, 포장 대상물에 대한 구매력을 더욱 높일 수 있다.

그리고, 포장재(10)는 좌우측 상단 모서리 부분을 가압하는 방법을 통해 손쉽게 개봉되어 개구부(14)를 형성할 수 있음에 함에 따라 포장 대상물을 손쉽게 수납할 수 있고, 두께가 얇아 복수 개를 접합하여 한 개씩 쉽게 분리해 사용할 수 있으며 휴대가 간편하다.

또한, 포장재(14)는 상기 단층필름 2장을 포개지도록 겹친 상태에서 접합시켜 불투명한 전면부 및 후면부가 형성된 구조를 가질 수도 있으며, 이와 같은 구조를 갖는 포장재(14)는 빛을 효과적으로 차단하는 구조를 형성하여 포장 대상물을 안전하게 보호할 수 있으며, 이에 제한받는 것은 아니다.

상기한 바와 같은 포장재는 기밀하게 밀봉이 가능한 구조를 형성하여 외기가 내부 수용공간으로 유입되는 것을 방지하고, 마모, 스크레치 등의 발생을 방지하여 여 포장 대상물을 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 포장재는 좌우측 상단 모서리 부분을 가압하는 방법을 통해 손쉽게 개봉되어 개구부를 형성할 수 있음에 함에 따라 포장 대상물을 손쉽게 수납할 수 있고, 두께가 얇아 복수 개를 접합하여 한 개씩 쉽게 분리해 사용할 수 있으며 휴대가 간편하다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.

제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

<실시예>

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 수지 조성물을 제조하였다.

수지 조성물의 제조를 위해 폴리프로필렌 동종 중합체(PP), 에틸렌 프로필렌 공중합체(E/P CP), 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체(E/P/B CP)를 각각 준비하였으며, 에틸렌 프로필렌 공중합체는 에틸렌을 10 중량% 포함하도록 에틸렌과 프로필렌 단량체를 각각 혼합하여 제조하였다. 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체(E/P/B CP)는 에틸렌의 함량이 10 중량%이고, 부틸렌의 함량이 20 중량%가 되도록 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 각각을 혼합하여 제조하였다.

상기와 같은 폴리올레핀 수지 85 중량%, 안료 10 중량% 및 첨가제 5 중량%를 각각 혼합하여 실시예 및 비교예에 따른 수지 조성물을 제조하였다. 수지 조성물을 제조하기 위해서, 이산화티탄 및 탄산칼슘을 1:1의 중량비로 포함하는 안료 혼합물을 사용하였고, 자외선 흡수제로 2-(2'-하이드록시-3'-터셔리부틸-5'-메틸페닐)-5-클로오로벤조트리아졸 1 중량%, 칼슘아세테이트 1 중량%, 질화 지르코늄 3 중량%를 포함하는 첨가제를 혼합하여 제조하였다.

실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 제조한 수지 조성물을 2축 압출기를 이용해 180 내지 220 ℃의 온도로 가열 용융시키고, 냉각 롤 상에서 압출 및 냉각시켜 두께가 100 ㎛인 미연신 단층필름을 제조하였다. 제조한 단층필름을 140 ℃의 연신 롤로 필름을 길이(MD) 방향으로 4배 연신시킨 다음 폭(TD) 방향으로 155 ℃의 온도로 5배 연신시키고, 연신시킨 단층 필름을 160 ℃의 온도로 열처리하여 두께가 12 ㎛인 백색 단층필름을 제조하였다.

<실험예>

(1) 필름 두께 균일성 평가

실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 두께의 균일성을 평가하기 위해서 필름 시편을 준비하고, 두께 측정장치를 이용하여 제조한 필름 시편의 두께를 20 mm 간격으로 측정하여 최대값과 최소값의 두꼐 편차(단위 : ㎛)를 확인하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3과 비교예 2에 따른 방법으로 제조한 단층필름은 두께 편차가 1.0 ㎛로 균일한 두께의 필름이 형성되었음을 확인할 수 있었던 반면에, 비교예 1 및 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 경우 두께 편차가 커 불균일한 필름이 형성된다는 사실을 확인할 수 있었다.

(2) 연신시 파단 횟수 측정

제조한 단층필름을 연신시켜 백색 단층필름을 제조하도록 하였으며, 필름을 길이(MD) 방향으로 5배 연신시킨 다음, 폭(TD) 방향으로 연신시키는 과정 중에 발생되는 파단 횟수를 측정하여 그 결과를 상기 표 2에 나타내었다. 연신은 총 15개의 단층 필름을 이용해 수행하였으며, 파단 횟수는 파단된 필름의 개수와 동일하다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3과 비교예 2에 따른 방법으로 제조한 단층필름은 연신 공정 중에 쉽게 파단되지 않는 특성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었던 반면에, 비교예 1 및 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 경우 쉽게 파단되어 가공성이 좋지 않다는 사실을 확인할 수 있었다.

(3) 열수축 특성 평가

제조한 단층필름의 열수축 특성을 평가하기 위해서, 상온에서 12시간 동안 방치한 필름 시편과 170 ℃에서 20분 동안 열처리한 다음, 상온에서 12시간 동안 방치한 단층필름 시편의 치수를 측정한 다음 치수변화율(%)을 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름은 내열성이 개선되어 치수변화율이 모두 1% 미만으로 우수한 특성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었던 반면에, 비교예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 경우 치수변화율이 높아 내열성이 우수하지 못하다는 사실을 확인할 수 있었다.

(4) 인장강도 측정

실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 기계적 물성을 평가하기 위해서, 만능재료시험기를 이용해 연신전 단층필름의 인장강도(단위 : GPa)를 측정하였으며, 그 결과를 표 2엔 나타내었다.

표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름은 부틸렌의 도입으로 인해 인장강도가 향상되었음을 확인할 수 있었던 반면에, 비교예 1 및 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 경우 인장강도가 저하된다는 사실을 확인할 수 있었다. 특히, 비교예 2에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 경우 인장강도가 실시예에 비해 낮은 것을 확인할 수 있었는데, 이는 용융 혼련시 점도차로 인해 혼련성이 저하되어 물성이 다소 저하된 것으로 예측되었다.

(5) 광투과도 측정

실시예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 광투과도(%)를 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 단층필름은 광투과도가 낮아 얇은 두께임에도 불구하고 은폐력이 우수하다는 사실을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 방법으로 제조한 단층필름의 경우 결정화도가 영향을 미쳐 불투명성이 더욱 향상된 것으로 예측되었다.

(6) 포장재 제품 제조

실시예 1에 따른 방법으로 제조한 단층필름과 시판되는 투명성 2축 연신 폴리프로필렌 필름(OPP film)을 접합하여 포장재를 제조하였으며, 제조한 포장재를 촬영하여 도 4(a) 및 (b)에 나타내었다.

또한, 실시예 1에 따른 방법으로 제조한 단층필름 2장을 접합하여 포장재를 제조하였으며, 제조한 포장재를 촬영하여 도 4(c) 및 (d)에 나타내었다.

도 4(a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 제조한 포장재는 투명성 필름으로 구성된 전면부와 불투명한 백색 단층필름으로 구성되는 후면부가 배치되어, 포장 대상물을 수용공간에 담지한 상태에서 포장 대상물의 시인성을 크게 향상시키는 구조를 형성한다는 사실을 확인할 수 있으며, 이와 같은 사실을 통해 제조한 포장재는 식품, 의료, 문구 등을 포장하기 위한 용도로 용이하게 활용할 수 있고, 상품 구매를 촉진시킬 수 있을 것으로 예측되었다.

또한, 도 4(c) 및 (d)에 나타난 바와 같이, 제조한 포장재는 백색 단층필름으로 구성되는 전면부 및 후면부가 배치되어 포장 대상물을 자외선 등의 광으로부터 안전하게 보호할 수 있는 구조를 형성할 수 있을 것으로 예측되었다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 포장재 11 : 전면부
12 : 후면부 13 : 접합부
14 : 개구부 15 : 덮개부
100 : 단층필름 200 : 투명성 필름

Claims (5)

1. (a) 폴리올레핀 수지 50 내지 94 중량%, 안료 5 내지 40 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량%를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계;
   (b) 상기 수지 조성물을 성형한 다음 연신시켜 불투명도가 50 내지 90%인 불투명 단층필름을 제조하는 단계; 및
   (c) 상기 불투명 단층필름을 이용하여 포장 대상물을 수납할 수 있도록 개구부가 형성된 봉투형상의 구조를 가지는 포장재를 제조하는 단계를 포함하되,
   상기 폴리올레핀 수지는,
   폴리프로필렌 동종 중합체 50 내지 94 중량%, 에틸렌 프로필렌 공중합체 3 내지 20 중량% 및 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체 3 내지 30 중량%를 포함하고,
   상기 에틸렌 프로필렌 공중합체는 에틸렌 5 내지 40 중량%를 포함하고,
   상기 에틸렌 프로필렌 부틸렌 공중합체는 에틸렌 5 내지 40 중량%, 부틸렌 10 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장재의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 포장재는,
   상기 단층필름 및 투명성 필름을 접합하여 투명 전면부 및 불투명 후면부가 형성된 것을 특징으로 하는 포장재의 제조방법.

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