KR102449261B1 - 파우치용 필름 및 이를 이용한 파우치 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치용 필름 및 이를 이용한 파우치 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 폴리에틸렌계 필름을 포함하는 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성되는 접착층; 및 상기 접착층의 일면에 형성되는 배리어층;을 포함하며, 상기 배리어층은 일축 연신 폴리에틸렌 필름 및 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하며, 상기 배리어성 성분은 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함한다.

Description

파우치용 필름 및 이를 이용한 파우치 제조방법 {POUCH FILM AND MANUFACTURING METHOD FOR POUCH USING THE SAME}
본 발명은 파우치용 필름 및 이를 이용한 파우치 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 폴리에틸렌 단일 소재를 이용한 것으로, 재활용이 가능하여 친환경성이 우수한 파우치용 필름 및 이를 이용한 파우치 제조방법에 관한 것이다.
각종 식품류 및 의약품을 보관 및 수송하기 위해 파우치 형태의 소재가 사용되고 있다. 식품 및 의약품은 장기 보관시 수분과 산소 등의 가스에 의한 변성 방지를 위해 파우치용 소재에 배리어성이 요구되고 있다. 따라서 파우치용 소재는 다층의 필름이 라미네이션된 필름을 사용하고 있다.
최근에는 환경관련 규제가 강화되면서, 파우치 제품 본래의 기능을 유지하면서도 용이한 재활용을 위하여, 파우치 필름 소재를 단일화하여 파우치를 제조하는 연구가 이루어지고 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2018-0100682호(2021.08.17. 공개, 발명의 명칭: 필름 및 파우치)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 재활용이 가능하여 친환경성이 우수하고, 강도, 내열성 및 내구성이 우수한 파우치용 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내충격성 및 내인열성이 우수한 파우치용 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수분 및 가스 배리어성이 우수한 파우치용 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외관성과, 인쇄 적성 및 작업성이 우수하고, 주름 등의 표면 결함을 방지할 수 있는 파우치용 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저온 실링 특성이 우수하고, 파우치 제조시 이지 컷(easy cut) 특성이 우수한 파우치용 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 파우치용 필름을 이용한 파우치 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 파우치용 필름에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 폴리에틸렌계 필름을 포함하는 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성되는 접착층; 및 상기 접착층의 일면에 형성되는 배리어층;을 포함하며, 상기 배리어층은 일축 연신 폴리에틸렌 필름 및 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하며, 상기 배리어성 성분은 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함하며, 상기 배리어층은 상기 기재층 보다 녹는점(Tm)이 5℃ 이상 높다.
한 구체예에서 상기 기재층은 에틸렌 비닐 알코올/폴리에틸렌(EVOH/PE) 공압출 필름, 및 ASTM E 1269 기준에 의거하여 측정한 유리전이온도(Tg)가 90~110℃이고, ASTM F88 기준에 의거하여 측정한 열봉합강도가 2kgf/15mm 이상인 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 기재층은 녹는점(Tm)이 100~115℃이고, 상기 배리어층은 녹는점(Tm)이 120~150℃ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 일축 연신 폴리에틸렌(MOPE) 필름은, 밀도 0.93~0.97g/cm3인 폴리에틸렌 필름을 연신배율 1.5~8배 조건으로 일축 연신하여 형성된 것일 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 하나 이상에 형성되는 인쇄층;을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 상기 배리어층과 접착층 사이에 형성되는 유기코팅층;을 더 포함하며, 상기 유기코팅층은 폴리우레탄 및 폴리비닐알코올 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 접착층은 우레탄계 수지, 올레핀계 수지 및 (메트)아크릴계 수지 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 기재층은 두께가 50~300㎛ 이고, 상기 접착층은 두께가 1~50㎛ 이고, 그리고 상기 배리어층은 두께가 10~90㎛일 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 ASTM D 3985 기준에 의거하여 측정된 가스차단도(OTR) 2cc/[m2-day] 이하고, ASTM F 1249 기준에 의거하여 측정된 수분 차단도(WVTR) 2cc/[m2-day] 이하일 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 ISO 11339 기준에 의거하여 측정된 기재층과 배리어층 사이의 부착강도가 1.5N/15mm 이상이고, ASTM D1894-06 기준에 의거하여 측정된 운동마찰계수가 0.5 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 파우치용 필름을 이용한 파우치 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 파우치 제조방법은 기재층, 접착층 및 배리어층이 순차적으로 적층된 파우치용 필름을 제조하는 단계; 상기 파우치용 필름을 두 겹으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 적층체의 적어도 일부를 실링하는 단계;를 포함하며, 상기 기재층은 폴리에틸렌계 필름을 포함하고, 상기 배리어층은 일축 연신된 폴리에틸렌 필름 및 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하며, 상기 배리어성 성분은 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함하며, 상기 배리어층은 상기 기재층 보다 녹는점(Tm)이 5℃ 이상 높다.
한 구체예에서 상기 실링은 100~140℃에서 실시될 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 배리어층의 상면 및 하면 중 하나 이상의 면에 형성된 인쇄층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 파우치용 필름은 재활용이 가능하여 친환경성이 우수하고, 강도, 내열성 및 내구성이 우수하며, 내충격성과 낙하 충격특성이 우수하며, 내인열성이 우수하고, 수분 및 가스 배리어성이 우수하며, 외관성과, 인쇄적성 및 파우치 가공시 작업성이 우수하고, 주름 등의 표면 결함을 방지하며, 저온 실링 특성이 우수하고, 파우치 제조시 이지 컷(easy cut) 특성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 파우치용 필름을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 파우치용 필름을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 파우치용 필름을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따라 제조된 파우치를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 파우치의 이지 컷 특성을 비교한 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 “상면”과 “하면”은 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 보는 관점에 따라 “상면”이 “하면”으로 “하면”이 “상면”으로 변경될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 위(on)” 또는 “상(on)”으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다.
본 명세서에서 “(메트)아크릴”은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미할 수 있다.
파우치용 필름
본 발명의 하나의 관점은 파우치용 필름에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 파우치용 필름을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 파우치용 필름(100)은 폴리에틸렌계 필름을 포함하는 기재층(10); 기재층(10)의 일면에 형성되는 접착층(20); 및 접착층(20)의 일면에 형성되는 배리어층(30);을 포함한다.
기재층
한 구체예에서 상기 기재층(10)은 에틸렌 비닐 알코올/폴리에틸렌(EVOH/PE) 공압출 필름 및 저온실링성 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 기재층으로 에틸렌 비닐 알코올/폴리에틸렌(EVOH/PE) 공압출 필름을 포함시 배리어성, 낙하 충격성 및 저온 실링성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 공압출 필름은 에틸렌 비닐 알코올 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름을 포함할 수 있다. 상기 공압출 필름을 포함시 내충격성, 배리어성 및 저온 실링성이 우수할 수 있다.
상기 에틸렌 비닐 알코올(EVOH)은 상기 공압출 필름에 수분 및 가스 배리어성을 부여할 수 있다. 한 구체예에서 상기 공압출 필름 전체 중량에 대하여 상기 에틸렌 비닐 알코올을 0 초과 5 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 조건에서 재활용이 가능하면서 가스 및 수분 배리어성이 우수할 수 있다.
상기 저온 실링성은 일반적인 폴리에틸렌 필름 보다 열봉합 개시온도가 낮은 것을 의미할 수 있다. 상기 기재층으로 저온실링성 폴리에틸렌 필름을 포함시 낙하 충격성, 강직도가 우수하고, 유리전이온도(또는 열봉합 개시온도)가 일반적인 폴리에틸렌 필름보다 5~40℃가 낮아 저온 실링 특성이 우수하고 파우치 제조시 성형성 및 작업성이 우수할 수 있다.
상기 저온 실링성은 시차주사열량분석법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)을 이용하여 기준 물질(시편)을 동시에 가열 및 냉각하여 시료의 열출입량을 측정하여, 유리전이온도 또는 열봉합 개시온도를 측정하여 평가할 수 있다.
한 구체예에서 상기 저온실링성 폴리에틸렌 필름은 DSC 측정 표준인 ASTM E 1269 규격에 의거하여 측정된 유리전이온도(Tg)가 90~110℃이고, ASTM F88 기준에 의거하여 측정된 열봉합강도가 2kgf/15mm 이상일 수 있다. 상기 조건에서 저온실링성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 상기 저온실링성 폴리에틸렌 필름은 열봉합강도가 2.5~15kgf/15mm 일 수 있다. 다른 예를 들면 열봉합강도가 2.5kgf/15mm 일 수 있다.
본 발명에서 기재층 및 배리어층의 녹는점은 시차주사열량분석법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)을 이용하여 측정할 수 있다.
한 구체예에서 상기 기재층은 녹는점(Tm)이 100~115℃일 수 있다. 상기 조건에서 저온실링성, 내충격성 및 강성이 우수하고, 파우치 제조시 필름 늘어남 또는 결함 발생을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 기재층은 두께가 50~300㎛ 일 수 있다. 상기 조건에서 저온실링성, 낙하충격성, 배리어성 및 성형성이 우수할 수 있다.
접착층
상기 접착층(20)은 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면 상기 접착층은 우레탄계 수지, 올레핀계 수지 및 (메트)아크릴계 수지 중 하나 이상 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 종류의 수지를 포함시 층간 부착력이 우수하면서 재활용이 용이할 수 있다. 예를 들면 상기 올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌 비닐 아세테이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 접착층은 녹는점이 80~100℃일 수 있다. 상기 조건에서 파우치용 필름의 합지 및 파우치 제조시 표면층의 주름 등의 표면 결함을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 접착층은 두께가 1~50㎛ 일 수 있다. 상기 조건에서 층간 부착력이 우수할 수 있다.
배리어층
배리어층(30)은 본 발명에서 가스 및 수분 배리어성, 내열성, 인쇄적성을 확보하기 위해 포함될 수 있다.
한 구체예에서 배리어층(30)은 일축 연신 폴리에틸렌 필름 및 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함한다.
상기 배리어층으로 일축 연신 폴리에틸렌 필름을 포함시, 가스 및 수분 배리어성, 내열성, 인쇄적성이 우수하며, 파우치 제조시 폭 방향 이지 컷 특성을 확보할 수 있다.
한 구체예에서 상기 일축 연신 폴리에틸렌(MOPE) 필름은, 밀도 0.93~0.97g/cm3인 폴리에틸렌 필름을 연신배율 1.5~8배 조건으로 폭방향(TD) 또는 길이방향(MD)으로 일축 연신하여 형성된 것일 수 있다. 상기 조건에서 가스 및 수분 배리어성이 우수하고, 저온 실링성, 내열성, 인쇄적성이 우수할 수 있다.
상기 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름은, 폴리에틸렌 필름의 일 표면에 배리어성 성분이 공압출 되거나, 코팅 또는 증착되어 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 성분은 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들면 상기 실리콘 및 알루미늄은, 산화물 형태로 포함될 수 있다. 상기 배리어성 성분을 포함시 배리어성, 인쇄적성 및 내열성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 성분은 접착층과 접할 수 있다.
예를 들면, 상기 배리어층은 폴리 비닐 알코올/폴리에틸렌(PVA/PE) 공압출 필름, 에틸렌 비닐 알코올/폴리에틸렌(EVOH/PE) 공압출 필름, 실리카(SiOx) 증착 폴리에틸렌 필름 및 알루미나(Al2O3) 증착 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 배리어성 성분을 포함시 가스 및 수분 배리어성이 우수할 수 있다.
예를 들면 밀도 0.90~0.98g/cm3인 폴리에틸렌 필름의 일면에 배리어성 성분을 형성할 수 있다. 상기 조건에서 상기 배리어층의 가스 및 수분 배리어성, 인쇄적성 및 내열성이 우수할 수 있다.
예를 들면 상기 배리어층은 배리어성 성분 0 초과 5 중량% 이상 및 폴리에틸렌 필름 95 중량% 내지 100 중량% 미만으로 포함할 수 있다. 상기 조건에서 재활용이 가능하면서 가스 및 수분 배리어성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어층은 상기 기재층 보다 녹는점(Tm)이 5℃ 이상 높다. 상기 조건을 벗어나 적용시 작업성이 저하되며, 파우치용 필름 또는 파우치의 열봉합 과정에서, 배리어층이 용융되어 주름 등의 표면 결함이 발생할 수 있다. 예를 들면 상기 배리어층은 기재층보다 녹는점이 5~30℃ 높을 수 있다.
예를 들면 상기 배리어층은 녹는점(Tm)이 120~150℃ 일 수 있다. 상기 조건에서 파우치 가공시 작업성이 우수하고, 주름 등의 표면 결함 발생을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어층은 두께가 10~90㎛일 수 있다. 상기 조건에서 가스 및 수분 배리어성, 내열성, 인쇄적성과 성형성이 우수할 수 있다.
인쇄층
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 하나 이상에 형성되는 인쇄층;을 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 인쇄층(40)은 배리어층(30) 하면에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 배리어층(40)의 배리어성 성분과 접착층 사이에 인쇄층이 형성될 수 있다.
예를 들면 인쇄층(40)은 배리어층(30) 하면과 접착층(20)의 상면 사이에 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 파우치용 필름(200)을 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 파우치용 필름(200)은 기재층(10); 기재층(10)의 상면에 형성되는 접착층(20); 접착층(20)의 상면에 형성되는 배리어층(30); 및 배리어층(30)의 상면에 형성되는 인쇄층(40)을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 인쇄층은 배리어층의 상면 및 하면 중 하나 이상에 로토 그라비어(roto gravure) 또는 플렉소(flexo) 인쇄 방식을 사용하여 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 인쇄층은 안료 및 염료 등을 포함하는 잉크 조성물을 이용하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 상기 인쇄층은 두께가 0.01~30㎛일 수 있다. 상기 조건에서 외관성과 시인성이 우수하고, 파우치 가공시 결함 발생을 방지할 수 있다.
유기코팅층
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 상기 배리어층과 접착층 사이에 형성되는 유기코팅층;을 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 파우치용 필름(300)을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 파우치용 필름(300)은 기재층(10); 기재층(10)의 상면에 형성되는 접착층(20); 접착층(20)의 상면에 형성되는 유기코팅층(50); 유기코팅층(50)의 상면에 형성되는 인쇄층(40); 및 인쇄층(40) 상면에 형성되는 배리어층(30);을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 유기코팅층은 폴리우레탄 및 폴리비닐알코올 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 조건에서 수분 및 가스 배리어성, 성형성이 우수하고, 파우치 가공시 결함 발생을 방지할 수 있다.
예를 들면 상기 유기코팅층은 ASTM D 3985 기준에 의거하여 측정된 가스차단도(OTR)가 3cc/[m2-day] 이하이고, ASTM F 1249 기준에 의거하여 측정된 수분 차단도(WVTR)가 3cc/[m2-day] 이하일 수 있다. 상기 조건에서 수분 및 가스 배리어성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 유기코팅층은 두께가 0.1~30㎛일 수 있다. 상기 조건에서 수분 및 가스 배리어성 향상 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 ASTM D 3985 기준에 의거하여 측정된 가스차단도(OTR)가 0~2cc/[m2-day] 이고, ASTM F 1249 기준에 의거하여 측정된 수분차단도(WVTR)가 0~2cc/[m2-day] 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 ISO 11339:2010 기준에 의거하여 측정된 기재층과 배리어층(또는 기재층과 접착층) 사이의 부착강도가 1.5N/15mm 이상이고, ASTM D1894-06 기준에 의거하여 측정된 운동마찰계수가 0.5 이하일 수 있다.
예를 들면 상기 파우치용 필름은 ISO 11339:2010 기준에 의거하여 측정된 기재층과 배리어층 사이의 부착강도가 2~15N/15mm 이고, ASTM D1894-06 기준에 의거하여 측정된 운동마찰계수가 0.5 이하일 수 있다.
본 발명의 파우치용 필름은 과자 및 레토르트 식품 등의 식품 포장용 파우치, 애완 동물용 건식 사료 포장용 파우치 용도로 사용될 수 있다.
파우치용 필름을 이용한 파우치 제조방법
본 발명의 다른 관점은 상기 파우치용 필름을 이용한 파우치 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 파우치 제조방법은 기재층, 접착층 및 배리어층이 순차적으로 적층된 파우치용 필름을 제조하는 단계; 상기 파우치용 필름을 두 겹으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 적층체의 적어도 일부를 실링하는 단계;를 포함한다. 한 구체예에서 상기 배리어층은 상기 기재층 보다 녹는점(Tm)이 5℃ 이상 높다.
상기 파우치용 필름은 통상의 방법으로 적층하여 제조할 수 있다. 예를 들면 드라이 라미네이션(dry lamination)을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면 상기 기재층 및 배리어층 중 하나 이상에 접착 조성물을 도포하고 합지한 다음, 상기 접착 조성물을 경화하여 파우치용 필름을 제조할 수 있다. 상기 접착 조성물은 용제를 포함하거나(solvent 타입), 용제를 포함하지 않는 형태로 사용(non-solvent 타입)할 수 있다.
상기 기재층은 폴리에틸렌계 필름을 포함하고, 상기 배리어층은 일축 연신된 폴리에틸렌 필름 및 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하며, 상기 배리어성 성분은 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함한다.
상기 기재층, 접착층 및 배리어층은 전술한 바와 동일한 것을 사용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 실링은 100~140℃에서 실시될 수 있다. 상기 조건에서 실링시 배리어층이 용융되는 것을 방지하면서, 적층체가 용이하게 실링되며, 원단 늘어남과 주름 등의 표면 결함 발생을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 파우치를 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하면 상기 파우치용 필름은 기재층이 서로 맞닿도록 적층되어 적층체를 제조할 수 있다. 예를 들면 상기 파우치용 필름을 두 겹으로 적층한 적층체를 열봉합시, 기재층(10)이 서로 열봉합되어 파우치(1000)가 제조될 수 있다.
예를 들면 상기 적층체의 테두리를 실링한 다음, 레이저 스코어링 가공을 실시하여 개구부를 형성할 수 있다.
예를 들면 상기 적층체를 실링하여 박스 파우치, T형 파우치 또는 M 방 파우치 등의 형태로 성형할 수 있다.
한 구체예에서 상기 파우치용 필름은 배리어층의 상면 및 하면 중 하나 이상의 면에 형성된 인쇄층을 더 포함할 수 있다.
한편 종래의 폴리에틸렌은 내열성이 낮고 라미네이트 시나 열 실링 시에 열 손상을 초래하기 쉽다. 본 발명은 이러한 사정을 감안해 파우치용 라미네이트 필름의 재생성을 확보함과 동시에 내열성을 향상시켜 열 실링시 결함 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
실시예 1
(1) 기재층 준비: 시차주사열량분석법(DSC)에 의해 측정한 녹는점(Tm)이 107.23℃이고, 두께 120㎛인 에틸렌 비닐 알코올/폴리에틸렌(EVOH/PE) 공압출 필름을 준비하였다.
(2) 접착 조성물 준비: 에틸렌계 수지를 포함하는 접착 조성물을 준비하였다.
(3) 배리어층 준비: 밀도 0.956g/cm3인 폴리에틸렌 필름을 길이방향(MD)으로 연신배율 4~8배로 일축 연신된 두께 30㎛의 일축연신 폴리에틸렌 필름을 준비하였다. 상기 일축연신 폴리에틸렌 필름은 DSC에 의해 측정한 녹는점 135.02℃이며, ASTM D 882에 의거하여 길이방향(MD) 기준으로 각각 측정된 인장강도 1400kgf/cm2, 모듈러스 13000kgf/cm2 및 연신율 25% 이었다.
(4) 파우치용 필름 제조: 상기 배리어층의 일면에 잉크 조성물을 이용하여 인쇄층을 형성하였다. 상기 기재층의 일면에 접착 조성물을 도포하고 배리어층과 합지하되, 상기 인쇄층과 접착 조성물이 접하도록 합지하였다. 그 다음에 상기 접착 조성물을 경화하여 이용하여 두께 1~3㎛의 접착층을 형성하여 파우치용 필름을 제조하였다(기재층/접착층/인쇄층/배리어층 적층구조).
실시예 2
(1) 기재층 준비: 시차주사열량분석법(DSC)에 의해 측정한 녹는점(Tm)이 105.17℃이고, DSC 측정 표준인 ASTM E 1269 기준에 의거한 유리전이온도(Tg)가 91.9℃이고, ASTM F88 기준에 의거하여 측정된 열봉합강도가 3.2kgf/15mm인 두께 120㎛의 저온 실링성 폴리에틸렌 필름을 준비하였다.
(2) 접착 조성물 준비: 에틸렌계 수지를 포함하는 접착 조성물을 준비하였다.
(3) 배리어층 준비: 배리어성 성분(SiOx)이 일 표면에 형성(증착)된 두께 32㎛ 및 밀도: 0.941~0.965g/cm3의 폴리에틸렌 필름을 준비하였다. 상기 폴리에틸렌 필름은 DSC에 의해 측정한 녹는점 134.57℃이며, ASTM D 882에 의거하여 길이방향(MD) 기준으로 각각 측정된 인장강도 1400kgf/cm2, 모듈러스 13000kgf/cm2 및 길이방향(MD) 연신율 670% 이었다.
(4) 파우치용 필름 제조: 상기 배리어층의 배리어성 성분이 증착된 표면에, 잉크 조성물을 이용하여 두께 1~3㎛의 인쇄층을 형성하였다. 상기 기재층의 일면에 접착 조성물을 도포하고 배리어층과 합지하되, 상기 인쇄층과 접착 조성물이 접하도록 합지하였다. 그 다음에 상기 접착 조성물을 경화하여 이용하여 두께 1~3㎛의 접착층을 형성하여 파우치용 필름을 제조하였다(기재층/접착층/인쇄층/배리어층 적층구조).
실시예 3
파우치용 필름 제조: 상기 실시예 1과 동일한 배리어층(두께 30㎛의 일축연신 폴리에틸렌 필름)의 일면에 잉크 조성물을 이용하여 두께 1~3㎛의 인쇄층을 형성하였다. 그 다음에, 상기 인쇄층의 표면에 폴리우레탄을 이용하여 유기코팅층을 형성하였다.
그 다음에, 상기 실시예 2와 동일한 기재층(두께 120㎛)의 저온 실링성 폴리에틸렌 필름)의 일면에 접착 조성물을 도포하고 배리어층과 합지하되, 상기 유기코팅층과 접착 조성물이 접하도록 합지하였다. 그 다음에 상기 접착 조성물을 경화하여 이용하여 두께 1~3㎛의 접착층을 형성하여 파우치용 필름을 제조하였다(기재층/접착층/유기코팅층/인쇄층/배리어층 적층구조).
실시예 4
(1) 배리어층 준비: 에틸렌 비닐 아세테이트(5 중량%) 및 폴리에틸렌(95 중량%)를 공압출하여 제조되며, 시차주사열량분석법(DSC)에 의해 측정한 녹는점(Tm)이 134.28℃이고, 두께 70㎛인 EVA/PE 공압출 필름을 준비하였다.
(2) 파우치용 필름 제조: 상기 배리어층의 일면에 잉크 조성물을 이용하여 두께 1~3㎛의 인쇄층을 형성하였다. 그 다음에, 상기 배리어층의 타면과 상기 실시예 2와 동일한 기재층(두께 130㎛)의 저온 실링성 폴리에틸렌 필름)의 일면에 접착 조성물을 도포하고 배리어층과 합지하되, 상기 유기코팅층과 접착 조성물이 접하도록 합지하였다. 그 다음에 상기 접착 조성물을 경화하여 이용하여 두께 1~3㎛의 접착층을 형성하여 파우치용 필름을 제조하였다(기재층/접착층/배리어층/인쇄층 적층구조).
실시예 5
(1) 배리어층 준비: 폴리 비닐 알코올(5 중량%) 및 폴리에틸렌(95 중량%)를 공압출하여 제조되며, 시차주사열량분석법(DSC)에 의해 측정한 녹는점(Tm)이 133.01℃이고, 연신율이 길이방향(MD) 327%/폭방향(TD) 527% 이며, 두께 25㎛인 PVA/PE 공압출 필름을 준비하였다.
(2) 파우치용 필름 제조: 상기 배리어층의 일면에 잉크 조성물을 이용하여 두께 1~3㎛의 인쇄층을 형성하였다. 상기 실시예 2와 동일한 기재층(두께 120㎛의 저온 실링성 폴리에틸렌 필름)의 일면에 접착 조성물을 도포하고 배리어층과 합지하되, 상기 인쇄층과 접착 조성물이 접하도록 합지하였다. 그 다음에 상기 접착 조성물을 경화하여 이용하여 두께 1~3㎛의 접착층을 형성하여 파우치용 필름을 제조하였다(기재층/접착층/인쇄층/배리어층 적층구조).
비교예
(1) 기재층 준비: 시차주사열량분석법(DSC)에 의해 측정한 녹는점(Tm)이 124.89℃이고, 두께 120㎛인 폴리에틸렌(PE) 필름을 준비하였다.
(2) 접착 조성물 준비: 우레탄계 수지를 포함하는 접착 조성물을 준비하였다.
(3) 배리어층 준비: 밀도 0.956g/cm3인 폴리에틸렌 필름을 길이방향(MD)으로 연신배율 4~8배로 일축 연신된 두께 30㎛ 및 녹는점 125℃인 일축연신 폴리에틸렌 필름을 준비하였다.
실시예 1~5 및 비교예
파우치 제조: 상기 실시예 및 비교예의 파우치용 필름을 두 겹으로 적층하여 적층체를 제조하고, 상기 적층체의 테두리를 100~140℃의 온도로 열봉합하되, 레이저 스코어링을 이용하여 상부면에 노치(notch)를 형성하여 가로 190mm x 세로 413 mm x 폭 105mm의 M방 파우치를 각각 제조하였다.
시험예
(1) 외관성 평가: 실시예 및 비교예 파우치의 표면과 열봉합된 부위를 육안으로 조사하여 변색, 휨, 주름 및 스크래치 등의 표면 결함 여부를 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다(◎: 결함 및 변색 없음, ○: 약간의 변색 또는 약간의 휨, 주름, 스크래치 발생, X: 변색이 발생하고, 주름, 휨, 스크래치가 심하게 발생).
(2) 층간 부착강도(N/15mm) 평가: 상기 실시예 및 비교예의 파우치용 필름에 대하여, ISO 11339:2010 기준에 의거하여 기재층과 배리어층 사이의 부착강도를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(3) 가스차단도(cc/[m2-day]) 및 수분차단도(cc/[m2-day]) 평가: 상기 실시예 및 비교예의 파우치용 필름에 대하여, ASTM D 3985 기준에 의거하여 가스(산소) 차단도(OTR)를 측정하고, ASTM F 1249 기준에 의거하여 수분 차단도(WVTR)를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(4) 낙하충격성 평가: 상기 실시예 및 비교예의 파우치에 대하여 내부에 레진(rein) 2kg을 충전하였다. 그 다음에, 상기 파우치를 1m 높이에서 평편한 바닥면으로 낙하하였다. 상기 파우치를 바닥면을 기준으로 각각 하면, 정면 및 배면 방향으로 총 3회 낙하시킨 후, 파우치의 손상 여부를 관찰하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다(◎: 이상 없음, X: 파우치의 파손 또는 핀홀 등의 결함 발생됨).
(5) 재활용 가능여부 평가: 실시예 및 비교예 파우치용 필름을 공지된 방법으로 압출 또는 사출하여 재활용된 필름 소재를 제조하였다. 그 다음 상기 재활용된 소재의 가공시 열분해, 황변 또는 물성의 저하 여부를 관찰하여, 재활용 가능여부를 가능 또는 불가능으로 판정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(6) 이지 컷(easy cut) 특성 평가: 상기 실시예 및 비교예 중 대표적으로 실시예 1 및 비교예 파우치에 대하여, 상부면의 노치부에 따라 손으로 절취한 다음 절취면을 관찰하여 그 결과를 도 5에 나타내었다.
Figure 112021137008017-pat00001
상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예 1~5의 필름은 폴리에틸렌계 단일 소재를 사용하여 재활용이 가능하고, 저온 열봉합이 가능하여 경제성이 우수하고, 낙하충격성과 가스 및 수분 배리어성이 우수한 것을 알 수 있었다. 반면 본 발명의 조건을 벗어난 비교예 1의 경우 파우치 필름을 이용한 적층체의 열봉합 과정에서 배리어층이 손상되어 외관성이 저하되었으며, 내충격성이 저하되어 낙하 충격성이 저하되는 것을 알 수 있었다.
하기 도 5의 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예 1은 파우치 상부면의 노치부를 따라 용이하게 절취된 반면, 비교예의 경우 절취면이 불규칙하게 절단되어 이지 컷 특성이 낮은 것을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기재층 20: 접착층
30: 배리어층 40: 인쇄층
50: 유기코팅층 100, 200, 300: 파우치용 필름
1000: 파우치

Claims (13)

  1. 기재층;
    상기 기재층의 일면에 형성되는 접착층; 및
    상기 접착층의 일면에 형성되는 배리어층;을 포함하며,
    상기 기재층은 에틸렌 비닐 알코올/폴리에틸렌(EVOH/PE) 공압출 필름 및 ASTM E 1269 기준에 의거하여 측정한 유리전이온도(Tg)가 90~110℃이고, ASTM F88 기준에 의거하여 측정한 열봉합강도가 2kgf/15mm 이상인 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하고,
    상기 배리어층은 일축 연신 폴리에틸렌 필름 및 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하며,
    상기 배리어성 성분은 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 배리어층은 상기 기재층 보다 녹는점(Tm)이 5℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 기재층은 녹는점(Tm)이 100~115℃이고,
    상기 배리어층은 녹는점(Tm)이 120~150℃인 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 일축 연신 폴리에틸렌(MOPE) 필름은, 밀도 0.93~0.97g/cm3인 폴리에틸렌 필름을 연신배율 1.5~8배 조건으로 일축 연신하여 형성된 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 파우치용 필름은 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 하나 이상에 형성되는 인쇄층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 파우치용 필름은 상기 배리어층과 접착층 사이에 형성되는 유기코팅층을 더 포함하며,
    상기 유기코팅층은 폴리우레탄 및 폴리비닐알코올 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착층은 우레탄계 수지, 올레핀계 수지 및 (메트)아크릴계 수지 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기재층은 두께가 50~300㎛ 이고,
    상기 접착층은 두께가 1~50㎛ 이고, 그리고
    상기 배리어층은 두께가 10~90㎛인 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 파우치용 필름은 ASTM D 3985 기준에 의거하여 측정된 가스차단도(OTR) 2cc/[m2-day] 이하고, ASTM F 1249 기준에 의거하여 측정된 수분차단도(WVTR) 2cc/[m2-day] 이하인 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  10. 제1항에 있어서, 상기 파우치용 필름은 ISO 11339 기준에 의거하여 측정된 기재층과 배리어층 사이의 부착강도가 1.5N/15mm 이상이고, ASTM D 1894-06 기준에 의거하여 측정된 운동마찰계수가 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 파우치용 필름.
  11. 기재층, 접착층 및 배리어층이 순차적으로 적층된 파우치용 필름을 제조하는 단계;
    상기 파우치용 필름을 두 겹으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 및
    상기 적층체의 적어도 일부를 실링하는 단계;를 포함하며,
    상기 기재층은, 에틸렌 비닐 알코올/폴리에틸렌(EVOH/PE) 공압출 필름 및 ASTM E 1269 기준에 의거하여 측정한 유리전이온도(Tg)가 90~110℃이고, ASTM F88 기준에 의거하여 측정한 열봉합강도가 2kgf/15mm 이상인 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하고,
    상기 배리어층은 일축 연신된 폴리에틸렌 필름 및 배리어성 성분이 일 표면에 형성된 폴리에틸렌 필름 중 하나 이상 포함하며,
    상기 배리어성 성분은 폴리 비닐 알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 배리어층은 상기 기재층 보다 녹는점(Tm)이 5℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 파우치 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 실링은 100~140℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 파우치 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 파우치용 필름은 배리어층의 상면 및 하면 중 하나 이상의 면에 형성된 인쇄층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090062739A (ko) * 2007-12-13 2009-06-17 율촌화학 주식회사 배리어성 포장재 및 그 제조 방법
JP6548717B2 (ja) * 2015-03-11 2019-07-24 三井化学株式会社 積層体、食品包装材料および積層体の製造方法
JP2019189333A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 大日本印刷株式会社 包装材料用ポリエチレン積層体及び該積層体からなる包装材料

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