KR102261913B1 - 이지필 필름용 수지 조성물, 이를 포함하는 이지필 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

이지필 필름용 수지 조성물, 이를 포함하는 이지필 필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에는 폴리에스테르계 기재 상에 실링 및 박리가 가능한, 이지필 필름용 수지 조성물, 이를 포함하는 이지필 필름 및 이의 제조방법이 개시된다.

Description

이지필 필름용 수지 조성물, 이를 포함하는 이지필 필름 및 이의 제조방법 {RESIN COMPOSITION FOR EASY PEEL FILM, EASY PEEL FILM COMPRISING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 명세서는 폴리에스테르계 기재 상에 실링 및 박리가 가능한, 이지필 필름용 수지 조성물, 이를 포함하는 이지필 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
과거 식품 포장용 필름 제품은 접착력이 우수한 제품이 각광을 받아왔으나 최근 들어 간편식 등의 인스턴트 식품의 수요가 증가함에 따라 개봉 용이성 측면이 강조되고 있다. 이에 대한 일환으로 등장한 것이 개봉이 용이한 이지필(Easy peel) 필름이다.
일반적으로 이지필 필름은 상용성이 다른 고분자들로 구성되어 접착기재와 필름간의 상용성-비상용성 특성의 적절한 분포에 의해 접착강도를 조절하는 것을 특징으로 한다. 이때 사용되는 고분자의 선정 및 혼합 비율 등이 이지필 특성을 결정짓는 핵심기술이라 할 수 있다. 혼합비가 적절하지 못할 경우, 강도가 너무 높거나 낮아 제품 포장이 제대로 안될 수 있다.
즉, 이지필 필름의 접착강도가 너무 낮으면 제품의 이동운송간 흔들림 및 충격에 의해 내용물이 빠져나올 수도 있으며, 반대로 접착강도가 너무 높으면 제품의 개봉이 어려워 어린이나 노약자 등이 사용하기에 어려울 수도 있다.
일반적으로, 폴리올레핀(폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP))계 기재에 대한 이지필 특성을 얻기 위해서는, 폴리올레핀의 상용성-비상용성 블렌드 수지를 이용함으로써 상용성 수지가 폴리올레핀 기재와의 접착 가능하도록 하고, 비상용성 수지가 폴리올레핀 기재와 쉽게 박리 가능하도록 한다. 즉, PE 또는 PP의 블렌드 비율의 조절만으로 접착 및 박리 강도를 쉽게 조절할 수 있다.
하지만, 폴리에스테르(PET)계 기재의 표면은 극성을 띄게 되고, 따라서 극성과 비극성의 조합으로 인한 부착력이 나타나지 않는다. 따라서, 접착성 수지를 함께 블렌드하여 이지필 필름의 실란트층으로 사용할 필요성이 있다.
또, 폴리에스테르(PET)계 기반 기재는 실생활에서 아이스 커피용 얼음 용기, 항공 기내식 식수용기, 각종 젤리 용기 등으로 식품용 PET Tray로 사용될 수 있다.
KR 10-2014-0031934 A
본 발명의 목적은 폴리에스테르계 기재 상에 실링 및 박리가 가능한, 이지필 필름용 수지 조성물, 이를 포함하는 이지필 필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 예시적인 구현예들에서는, 폴리프로필렌계 수지; 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌부틸아세테이트(EBA), 에틸렌메틸아세테이트(EMA) 및 에틸렌아크릴산(EAA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 접착성 수지; 및 첨가제;를 포함하는 이지필 필름용 수지 조성물을 제공한다.
본 명세서의 또다른 예시적인 구현예들에서는, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 베이스층; 및 상기 폴리올레핀계 층 상에 구비되고, 전술한 이지필 필름용 조성물을 포함하는 이지필층;을 포함하는 이지필 필름을 제공한다.
본 명세서의 또다른 예시적인 구현예들에서는, 블로운 공압출 설비를 이용하여 수행되는 이지필 필름 제조방법으로서, 제1 압출기에 폴리올레핀계 수지를 제공하고, 제2 압출기에 전술한 이지필 필름용 조성물을 제공하는 단계; 상기 제1 압출기와 제2 압출기에서 동시에 압출이 이루어지는 단계;를 포함하는 이지필 필름 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 이지필 필름용 조성물은 폴리프로필렌 및 접착성 수지를 최적으로 혼합하여, 특히 폴리에스테르계 기재 상에서 실링이 잘 되어 내용물을 보호할 수 있으면서도, 제품의 개봉을 위한 박리가 쉽게 이루어지는 이지필 필름을 제조할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 구현예에 따른 이지필 필름을 나타낸 도면이다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 명세서의 예시적인 구현예들을 상세히 설명한다.
본 명세서의 예시적인 구현예들에서는, 폴리프로필렌계 수지; 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌부틸아세테이트(EBA), 에틸렌메틸아세테이트(EMA) 및 에틸렌아크릴산(EAA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 접착성 수지; 및 첨가제;를 포함하는 이지필 필름용 수지 조성물을 제공한다.
개봉 용이성이 중요한 이지필 필름(easy peel film)의 경우, 필름 간의 상용성-비상용성 특성이 중요하므로 특히 고분자의 선정 및 혼합 비율이 중요하다. 따라서, 본 발명자들은 상용성을 위하여 접착성 수지를 포함하여 이지필 필름에서 특히, 폴리에스테르계 필름과의 접착 강도를 결정하고, 비상용성을 나타내는 프로필렌계 수지를 포함하여 이지필 필름에서 박리 강도를 결정한 것이다. 다시 말해, 폴리프로필렌계 수지에 EEA와 같은 접착성 수지를 소량 첨가하여, 인위적으로 이지필 필름 형성 후 표면에 극성기를 부여함으로써 폴리에스테르계(PET) 필름과의 부착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 첨가제의 경우, 산화방지제의 경우 조성물이 산화되는 것을 방지할 수 있고, 접착성 수지로 인해 필름끼리 들러붙어서 떨어지지 않는 것을 방지하기 위해 블로킹 방지제를 첨가하고, 슬립제를 첨가함으로써 필름 표면에 슬립을 부여해서 미끄럽게 하는 역할을 할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이지필 필름용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로, 폴리프로필렌계 수지 87 내지 95 중량%; 접착성 수지 4 내지 12 중량%; 및 첨가제 0.1 내지 1 중량%;를 포함할 수 있고, 예컨대 폴리프로필렌계 수지 89 내지 95 중량%; 접착성 수지 4 내지 12 중량%; 및 첨가제 0.3 내지 0.5 중량%;를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지 함량이 상기 범위인 경우, 첨가제와 함께 접착력이 우수하면서도 개봉이 용이한 성질을 유지할 수 있다. 또한, 상기 접착성 수지 함량이 4 중량% 미만인 경우 접착력이 현저히 감소될 수 있고, 12 중량% 초과인 경우 필름의 블로킹(Blocking) 현상이 발생하여 블로운 타입(Blown type)의 공압출 필름 제조 후, 리와인더(rewinder)시 필름의 분리가 어려울 수 있다. 또한, 상기 첨가제의 함량이 상기 범위인 경우, 상기 조성물로 이지필 필름 제조시 블로킹을 방지하고, 산화를 방지할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌 단독 중합체 또는 프로필렌 단위를 포함하는 공중합체일 수 있고, 예컨대 상기 공중합체는 폴리프로필렌-폴리에틸렌 공중합체 또는 폴리프로필렌-폴리부틸렌 공중합체일 수 있고, 바람직하게는 프로필렌 단독 중합체일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 접착성 수지는 바람직하게는 에틸렌아크릴산(EAA)일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 첨가제는 산화방지제(antioxidant agent), 블로킹방지제(antiblocking agent) 및 슬립제(slip agent)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 산화방지제(antioxidant agent) 및 블로킹방지제(antiblocking agent)일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 이지필 필름용 수지 조성물은, 폴리에스테르계 기재 상에 실링 및 박리가 가능한 이지필 필름용일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이지필 필름용 수지 조성물은, 식품 포장 이지필 필름용일 수 있다.
본 명세서의 예시적인 구현예들에서는, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 베이스층; 및 상기 폴리올레핀계 층 상에 구비되고, 전술한 이지필 필름용 조성물을 포함하는 이지필층;을 포함하는 이지필 필름을 제공한다.
도 1을 참조하면, 베이스층(10) 및 이지필층(20)을 포함하는 이지필 필름이 폴리에스테르계 기재(30) 상에 구비될 수 있다. 특히, 이지필층(20) 상에 접착성 수지에 의해 극성기가 부여되므로, 폴리에스테르계 기재(30) 면과 맞닿게 하여, 이지필층과 폴리에스테르계 기재의 계면(40)에서 실링 및 박리가 이루어질 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지는 올레핀 단독 중합체 또는 올레핀 단위를 포함하는 공중합체일 수 있고, 상기 올레핀 단독 중합체는 폴리에틸렌 단독 중합체 또는 폴리플로필렌 단독 중합체일 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌 단독 중합체일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 베이스층의 두께는 20 내지 30 ㎛ 또는 바람직하게는 25 ㎛일 수 있고, 상기 이지필층의 두께는 20 내지 30 ㎛ 또는 바람직하게는 25 ㎛일 수 있으며, 상기 이지필 필름의 전체 두께는 40 내지 60 ㎛ 또는 바람직하게는 50 ㎛일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이지필 필름의 접착력은 500 내지 1000 gf/15mm일 수 있고, 바람직하게는 500 내지 700 gf/15mm일 수 있다. 구체적으로 상기 접착력은 약 160 내지 180 ℃에서, 1s, 0.2 MPa의 압력으로 열 실링 후, 15 mm 폭으로 샘플링하고, 상온 하에서 인장시험기(SHIMADZU TCE-N300)를 사용하여 200m/min 속도로 박리될 때의 실링 강도(접착력)를 측정한 것일 수 있다.
상기 접착력이 500 gf/15mm 미만인 경우 접착 강도가 너무 낮아 제품의 이동/운송 시에 흔들림 및 충격에 의하여 내용물이 빠져나올 수 있고, 상기 접착력이 1000 gf/15mm 초과인 경우 제품의 개봉이 어려워 어린이나 노약자 등이 사용하기에 어려울 수 있으며, 이지필 특성을 발현하기에 바람직하게는 500 내지 700 gf/15mm일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이지필 필름은 폴리에스테르계 기재 상에 실링 및 박리가 가능할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 이지필 필름은 실생활에서 사용되는 아이스커피용 얼음 용기, 항공 기내식 식수용기, 각종 젤리 용기 등의 식품용 PET Tray에 실링/박리하는 용도로 사용될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이지필 필름은 식품 포장용일 수 있다.
본 명세서의 예시적인 구현예들에서는, 블로운 공압출 설비를 이용하여 수행되는 이지필 필름 제조방법으로서, 제1 압출기에 폴리올레핀계 수지를 제공하고, 제2 압출기에 전술한 이지필 필름용 조성물을 제공하는 단계; 및 상기 제1 압출기와 제2 압출기에서 동시에 압출이 이루어지는 단계;를 포함하는 이지필 필름 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 각각의 압출기를 통해 원료가 압출이 되면서 버블 형태로 필름이 형성되고, 압출 방식은 상향식과 하향식 2가지로 나뉘는데, 바람직하게는 상향식 압출 방식으로 수행될 수 있고, 필름의 압출 시간은 제한되지 않는다. 예시적인 구현예에서, 상기 압출이 이루어지는 온도는 160 내지 200℃일 수 있고, 바람직하게는 170 내지 190 ℃일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이지필 필름 제조방법은 압출 후 제조된 필름을 냉각시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 압출이 이루어진 후, Extrusion section(압출 구간)을 나와서 블로운(Blown) 형태로 이지필 필름이 형성될 때, 대기 중에 필름이 노출되면서 자연 냉각 및 건조가 이루어질 수 있다.
상기 냉각의 경우, 공냉식 또는 수냉식으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 공냉식으로 수행될 수 있으며, 공냉식으로 냉각된 필름은 분리 구간(seperation section)에서 두 갈래로 나뉘어 와인딩(winding) 될 수 있다(같은 필름이 동시에 2개 생산 가능).
이하, 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 구체적인 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있고, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것임이 이해될 것이다.
실시예 및 실험예
[실시예 1]
이지필 필름의 제조는 France Prepac社의 설비를 이용하여, 2-Layer Blown type 압출 필름으로 총 50 um 두께로 제조 되었으며, 각 Layer의 두께는 25 um로 하되, 외면은 베이스층으로 폴리올레핀계 수지(폴리에틸렌 단독 중합체)를 단독 압출하였으며, 내면은 이지필층으로 폴리프로필렌 블렌드 수지를 압출하였다.
구체적으로, 상기 이지필층의 수지 조성물은 전체 조성물 중량을 기준으로 폴리프로필렌(효성화학 Random-Ter PP, L6000) 94.6 중량%, 접착성 수지 EAA 5중량%, 첨가제(산화방지제 및 블로킹 방지제) 0.4중량%를 포함하도록 제조하였다.
또한, 제1 압출기는 베이스(base)층으로 폴리올레핀(폴리에틸렌 단독 중합체, 한화케미칼 LLDPE 4200)수지를 두께 25 um가 되도록 압출하고, 제2 압출기는 이지필(easy peel)층으로 에틸렌아크릴산(EAA)를 접착성 수지로 사용한 폴리프로필렌 블렌드 수지를 두께 25 um가 되도록 압출하였으며, 압출기의 온도 조건은 180oC로 하여 제조하였다.
또한, 상기 압출이 이루어진 후, Extrusion section(압출 구간)을 나와서 블로운(Blown) 형태로 이지필 필름이 형성될 때, 대기 중에 필름이 노출되면서 자연 냉각 및 건조가 이루어졌다.
[비교예 1]
실시예 1에서 접착성 수지 에틸렌아크릴산(EAA)를 대신하여 에틸렌부틸아세테이트(EBA)를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
[비교예 2]
실시예 1에서 접착성 수지 에틸렌아크릴산(EAA)를 대신하여 에틸렌메틸아세테이트(EMA)를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 필름을 제조하였다.
[비교예 3]
실시예 1에서 접착성 수지 에틸렌아크릴산(EAA)를 대신하여 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 필름을 제조하였다.
[비교예 4]
실시예 1에서 접착성 수지를 대신 폴리에틸렌 수지를 포함한 것을 제외하고는 동일하게 필름을 제조하였다.
[비교예 5]
실시예 1에서 접착성 수지를 대신 폴리부틸렌 수지를 포함한 것을 제외하고는 동일하게 필름을 실시하였다.
[시험예 1]
폴리에스테르계 기반 기재와 이지필 필름간의 이지필 특성 평가를 위하여, 폴리에스테르계 기반 기재는 진영케미칼社의 PET sheet 250um를 구매하여 씰링 및 박리 평가에 사용하였다.
또한, 물성 측정을 위하여, 실시예 및 비교예의 이지필 필름을 사용하고, 상기 PET sheet와 이지필 필름의 이지필 면을 맞대어 160, 170, 180oC의 온도에서 1초간, 0.2MPa의 압력으로 열 씰링 후, 15mm폭으로 샘플링 하고, 상온 하에서 인장시험기(SHIMADZU TCE-N300)를 사용하여 200m/min 속도로 박리될 때의 씰링 강도(접착력)을 측정하였다.
구분 접착력(gf/15mm)
160oC 170oC 180oC
실시예 1 550 600 620
비교예 1 174 180 184
비교예 2 307 351 370
비교예 3 200 210 210
비교예 4 - 54 90
비교예 5 - - 78
상기 표 1에서 나타낸 바와 같이 실시예 1과 비교예 1 내지 비교예 3에서 폴리에스테르계 기반 기재에 접착력 및 실링강도가 있음을 확인할 수 있으며, 구체적으로 실시예 1의 에틸렌아크릴산(EAA)의 경우 본 발명의 목적에 근접한 특성 및 물성을 보임을 확인 할 수 있었다.
또한, 비교예 4 내지 5와 같이 접착성 수지를 사용하지 않고, 이지필층에 폴리프로필렌+폴리에틸렌(또는 폴리부틸렌)+첨가제를 포함하고, 베이스층에 비극성인 폴리올레핀 수지를 포함하였을 때에는 폴리에스테르계 기반 기재에 접착력 및 실랑강도가 낮거나, 아예 접착이 이루어지지 않음을 확인하였다.
추가적으로 접착성 수지 함량에 따른 접착력 및 실링강도 특성 평가를 위해 에틸렌아크릴산(EAA) 수지의 함량을 변경하여 이지필 필름을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1에서 easy peel층의 수지 조성물의 폴리프로필렌 96.6 중량%, 접착성 수지 EAA 3 중량%, 첨가제 0.4 중량%로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 이지필 필름을 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서 easypeel층의 수지 조성물의 폴리프로필렌 89.6 중량%, 접착성 수지 EAA 10 중량%, 첨가제 0.4중량%로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 이지필 필름을 제조하였다.
[실시예 4]
실시예 1에서 easypeel층의 수지 조성물의 폴리프로필렌 79.6 중량%, 접착성 수지 EAA 20 중량%, 첨가제 0.4중량%로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 이지필 필름을 제조하였다.
[시험예 2]
상기 시험예 1과 동일한 방법으로 실시예 1-4 필름의 접착력을 측정하였다.
구분 접착력(gf/15mm)
160oC 170oC 180oC
실시예 1 550 600 620
실시예 2 300 326 350
실시예 3 520 590 612
실시예 4 필름 제조 불가
상기 표 2에서 나타낸 바와 같이 폴리에스테르계 기반 기재에 접착력 및 실링강도 특성을 얻기 위해선 접착성 수지의 함량이 4 내지 12 중량%가 적당한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 4과 같이 접착성 수지의 함량이 높아질수록 필름의 블로킹(Blocking) 현상이 발생하여 블로운 타입(Blown type)의 공압출 필름 제조 후 리와인더(rewinder)시 필름의 분리가 어려운 것을 확인하였다.
10: 베이스층
20: 이지필층
30: 폴리에스테르계 기재
40: 이지필층과 폴리에스테르계 기재의 계면

Claims (14)

  1. 이지필 필름용 수지 조성물로서,
    폴리프로필렌계 수지;
    접착성 수지; 및
    첨가제;를 포함하고,
    상기 접착성 수지는 에틸렌아크릴산(EAA)이고, 상기 첨가제는 산화방지제(antioxidant agent) 및 블로킹방지제(antiblocking agent)이며,
    상기 이지필 필름용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로,
    폴리프로필렌계 수지 87 내지 95 중량%;
    접착성 수지 4 내지 12 중량%; 및
    첨가제 0.1 내지 1 중량%;을 포함하는 이지필 필름용 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌 단독 중합체 또는 프로필렌 단위를 포함하는 공중합체인, 이지필 필름용 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이지필 필름용 수지 조성물은, 폴리에스테르계 기재 상에 실링 및 박리가 가능한 이지필 필름용인, 이지필 필름용 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이지필 필름용 수지 조성물은, 식품 포장 이지필 필름용인, 이지필 필름용 수지 조성물.
  8. 폴리올레핀계 수지를 포함하는 베이스층; 및
    상기 폴리올레핀계 층 상에 구비되고, 제1항, 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 이지필 필름용 조성물을 포함하는 이지필층;을 포함하는 이지필 필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스층의 두께는 20 내지 30 ㎛이고,
    상기 이지필층의 두께는 20 내지 30 ㎛인, 이지필 필름.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이지필 필름의 접착력은 500 내지 1000 gf/15mm인, 이지필 필름.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 이지필 필름은 폴리에스테르계 기재 상에 실링 및 박리가 가능한 것인, 이지필 필름.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 이지필 필름은 식품 포장용인, 이지필 필름.
  13. 블로운 공압출 설비를 이용하여 수행되는 이지필 필름 제조방법으로서,
    제1 압출기에 폴리올레핀계 수지를 제공하고, 제2 압출기에 제1항, 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 이지필 필름용 조성물을 제공하는 단계; 및
    상기 제1 압출기와 제2 압출기에서 동시에 압출이 이루어지는 단계;를 포함하는 이지필 필름 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 압출이 이루어지는 온도는 160 내지 200℃인, 이지필 필름 제조방법.
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