KR102456624B1 - 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재. - Google Patents

다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재. Download PDF

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박소영
홍대식
남주현
손재명
조병천
장현봉
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Abstract

본 발명은 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재에 관한 것으로서, 구체적으로 폴리에틸렌 단일 재료로 이루어져 재활용이 가능하므로 환경오염을 유발시키지 않고, 기존 이종 재료 합지 필름과 비교하여도 우수한 기계적 물성 및 열적 물성을 가져 가공성 및 내구성이 뛰어나며, 특히 저온에서의 내구성이 현저히 향상되어 다양한 온도 범위에서 상용화가 용이한 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재에 관한 것이다.

Description

다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재. {Polyethylene film having a multi-layer structure and a packaging material made therefrom.}
본 발명은 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재에 관한 것이다.
포장재는 주로 수지 재료로 구성되는 수지 필름을 통해 제조되고 있다. 그 중에서도 폴리올레핀으로 구성되는 수지 필름은 적당한 유연성, 투명성이 우수하기 때문에 포장 재료에 넓게 사용되고 있다.
폴리올레핀으로 구성되는 수지 필름은 기계적 물성 및 열적 물성이 보다 뛰어난 폴리에스테르, 폴리아미드 등으로 구성되는 수지 필름 등과 폴리우레탄계 접착제 또는 아크릴계 접착제 등으로 접합해 사용되고 있고, 따라서 통상의 포장 재료는 기재와 열 봉합층이 이종의 재료로 이루어진 적층 필름으로 구성되어 있다. 이에 종래의 포장재는 이종의 수지 재료를 분리하는 것이 어려워 재활용이 현실적으로 불가능하므로 환경 측면에서 큰 사회문제로 대두되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 재활용이 가능한 포장재를 구현하기 위한 기술의 개발, 특히 폴리올레핀계 단일 재료만으로 이루어진 수지 필름을 통해 포장재를 구현하기 위한 기술의 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 그러나 상기 언급한 바와 같이 폴리올레핀 수지는 종래 기재로서 사용되던 수지 대비 기계적 물성이 떨어지기 때문에, 형성되는 포장재의 내구성이 저하되어 포장재의 인쇄 공정에서 불량이 발생할 가능성이 높고, 운송 및 보관 등의 사용 과정에서 포장재가 쉽게 손상되는 문제가 있다. 또한 폴리올레핀 수지는 종래 기재로서 사용되던 수지 대비 내열성이 떨어지므로, 포장재를 형성하기 위한 열 봉합 과정에서 불량이 발생할 가능성이 높아, 열 봉합성이 저하되는 문제가 있다.
이에, 폴리올레핀계 단일 재료만을 사용하면서도, 밀도, 첨가제, 조성비 등의 차이를 바탕으로 상이한 기계적, 열적 물성을 가지는 폴리올레핀 수지가 적층된 다층 구조의 필름이 지속적으로 개발되고 있으나, 여전히 우수한 기계적, 열적 물성을 얻기는 어렵고, 비용 측면에서도 상용화가 쉽지 않은 문제가 있으며, 특히 저온에서도 활용이 가능한 포장재를 구현하는데 한계가 있어 개선이 요구되고 있다.
이를 테면, 일본 공개특허 2020-037189호는 필름 전체에 대한 폴리올레핀의 함유량이 80중량부 이상인 포장 재료용 적층 필름에 대해 개시하고 있으나, 여전히 저온에서의 내구성이 저하되는 문제가 있고, 일본 등록특허 6814287호는 재활용이 가능한 폴리에틸렌 단일 재료 적층 필름을 개시하고 있으나, 여전히 우수한 내열성을 얻기는 어렵고, 열 봉합성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 단일 재료만으로 이루어진 수지 필름으로 재활용이 용이하여 환경 문제를 해결할 수 있음과 동시에, 종래의 이종 재료 합지 필름 대비 기계적, 열적 물성이 크게 저하되지 않으며, 다양한 온도 범위에서 우수한 물성이 유지되어 상용화가 가능하고, 가공성 역시 우수한 새로운 필름 및 포장재의 개발이 요구되고 있다.
특히 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로 제조되는 포장재가 저온 조건에서 사용될 경우 진동이나 낙하 등으로 충격을 받으면 필름 면 부위의 터짐, 찢김, 홀 또는 스크래치 등이 발생하여 내용물이 외부로 유출되는 문제가 빈번하게 발생되고 있다. 또한, 필름의 열접착 시 고온 접착 공정에 의한 필름 손상 및 저온 조건에서 열접착 경계 부위의 충격에 의한 파단 현상 역시 자주 발생되고 있는 바, 이와 같은 문제를 방지하기 위해 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 저온 내구성이 필수적으로 요구되고 있다.
일반적으로 종래 기술은 필름의 내구성을 필름 면 부위의 낙구 충격 강도를 통해 예측하고 있으나, 본 발명자들은 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 경우 낙구 충격 강도와 찌름 강도가 상호 간에 반비례적인 경향을 보이는 것을 파악하여, 낙구 충격 강도뿐만 아니라 찌름 강도를 동시에 고려하여 두 물성이 동시에 특정 범위의 수치를 만족할 때, 필름의 저온 내구성을 현저히 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
일본공개특허 제 2020-037189호(2020.03.12) 일본등록특허 제 6814287호(2020.12.22)
본 발명의 일 구현예는 재활용이 가능하여 환경오염을 유발시키지 않고, 기존의 이종 재료 합지 필름 및 이로부터 제조된 포장재 대비 기계적 물성 및 열적 물성이 크게 저하되지 않아 가공 및 상용화 과정에서 손상을 최소화할 수 있는 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 일 구현예는 낙구 충격 강도와 찌름 강도가 균형 있게 우수하여, 상기 두 기계적 물성이 동시에 특정 수치 범위를 만족하고, 저온에서의 내구성이 뛰어나므로 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투 및 냉장 식품 용기 등과 같이 저온 상태에서 사용되는 성형품에 활용이 적합한 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 구현예는 필름이 손상되거나 그 물성이 저하되지 않는 낮은 온도 범위 내에서도 필름의 열 봉합성 및 고속 제대 가공성이 매우 뛰어난 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제 1 에틸렌 중합체를 포함하는 외층(A); 제 2 에틸렌 중합체를 포함하는 중간층(B); 및 제 3 에틸렌 중합체를 포함하는 내층(C); 이 (A)/(B)/(C) 순서로 적층된 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로서,
상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 밀도가 하기 식 1 내지 3을 만족하고, 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 단위두께 당 낙구 충격 강도가 3.0 내지 15.0 g/㎛, 단위두께 당 찌름 강도가 0.2 내지 0.4 N/㎛이며, 상기 외층(A)과 내층(C)의 융점 차이가 30 내지 100℃인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름을 제공한다.
[식 1]
0.935 ≤ M1 ≤ 0.968
[식 2]
0.900 ≤ M2 ≤ 0.920
[식 3]
0.850 ≤ M3 ≤ 0.905
(상기 식 1 내지 3에서, 상기 M1은 제 1 에틸렌 중합체의 밀도이고, 상기 M2는 제 2 에틸렌 중합체의 밀도이고, 상기 M3는 제 3 에틸렌 중합체의 밀도이며, 상기 밀도는 ASTM D-792에 따라 측정되고, 상기 밀도의 단위는 g/cm3이다.)
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 외층(A), 중간층(B) 및 내층(C)의 두께의 비율이 1: 1 내지 10: 0.5 내지 2일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 내층(C)의 융점이 80℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 내층(C)을 ASTM F2029 따라 열 접착하고, ASTM F88에 따라 측정한 접착강도가 1000gf 이상이 될 때의 온도인 열 접착 개시 온도가 40 내지 120℃일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 ASTM D 1238에 따라 190 ℃, 2.16 kg에서 측정되는 용융지수가 0.5 내지 5 g/10min일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 에틸렌 중합체의 분자량 분포는 3 내지 10이고, 상기 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 분자량 분포는 1 내지 5일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 단위두께 당 낙구 충격 강도가 5.0 내지 13.0 g/㎛일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 단위두께 당 찌름 강도가 0.25 내지 0.35 N/㎛일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 외층(A)과 상기 내층(C)의 융점 차이가 50 내지 90℃일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 총 두께가 50 내지 300㎛일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체는 에틸렌과 C3-C18의 α-올레핀 공단량체가 중합된 에틸렌 공중합체일 수 있다
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 α-올레핀 공단량체는 1-프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐 및 1-옥텐에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 메탈로센 촉매 존재 하에 중합된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 외층(A) 상에 기능성층이 적층 되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 기능성층은 차단성 코팅층, 탑 코팅층 및 인쇄층 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로부터 제조되는 포장재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 포장재를 포함하는 성형품을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 성형품은 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투, 냉장 식품 용기, 수축 필름, 중포장 필름, 자동포장 필름, 스트레치 랩 및 백(bag) 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 양태는 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재를 제공하는 것으로, 상기 포장재는 폴리에틸렌 단일 재료로 구성되는 필름으로부터 제조되어 재활용이 가능하므로 환경오염을 유발시키지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재는 기존의 이종 재료 합지 필름 및 이로부터 제조된 포장재 대비 기계적 물성 및 열적 물성이 크게 저하되지 않아 가공 및 상용화 과정에서 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재는 낙구 충격 강도와 찌름 강도가 균형 있게 우수하여, 상기 두 기계적 물성이 동시에 특정 수치 범위를 만족하고, 저온에서의 내구성이 뛰어나므로 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투 및 냉장 식품 용기 등과 같이 저온 상태에서 사용되는 성형품에 활용이 적합할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 필름이 손상되거나 그 물성이 저하되지 않는 낮은 온도 범위 내에서도 필름의 열 봉합성 및 고속 제대 가공성이 매우 뛰어날 수 있다.
이하 본 발명에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재에 대하여 상세히 설명한다.
이때 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
또한 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는한, 용어 '중합체'는 단량체를 중합함으로써 제조된 중합성 화합물을 의미할 수 있다. 구체적으로 단독중합체, 공중합체, 삼원공중합체 및 상호중합체 등을 포함할 수 있다. 상기 '상호중합체'는 둘 이상의 상이한 단량체를 중합시킴으로써 제조된 중합체를 의미한다. 따라서 상호중합체란 총칭은 공중합체뿐만 아니라 삼원공중합체를 포함할 수 있다. 상기 공중합체는 두 개의 상이한 단량체로부터 제조된 중합체를 의미하며, 삼원공중합체는 세 개의 상이한 단량체로부터 제조된 중합체를 의미한다.
이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한, 층, 막, 박막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 폴리에틸렌 단일 재료를 활용하므로 재활용이 가능하여 환경오염을 유발시키지 않고, 기존의 이종 재료 합지 필름 및 이로부터 제조된 포장재 대비 기계적 물성 및 열적 물성이 크게 저하되지 않아 가공 및 상용화 과정에서 손상을 최소화할 수 있으며, 특히 저온에서의 면부위와 열접착 경계부위의 내구성이 우수하고, 낮은 온도에서의 우수한 열 봉합성에 의해 고속 제대 가공성이 현저히 향상되어 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투 및 냉장 식품 용기 등과 같이 저온 상태에서 사용되는 성형품에 활용이 적합한 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재를 제공할 수 있다.
본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 제 1 에틸렌 중합체를 포함하는 외층(A); 제 2 에틸렌 중합체를 포함하는 중간층(B); 및 제 3 에틸렌 중합체를 포함하는 내층(C); 이 (A)/(B)/(C) 순서로 적층된 것 일 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 밀도가 하기 식 1 내지 3을 만족하고, 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 단위두께 당 낙구 충격 강도가 3.0 내지 15.0 g/㎛, 단위두께 당 찌름 강도가 0.2 내지 0.4 N/㎛이며, 상기 외층(A)과 내층(C)의 융점 차이가 30 내지 100℃인 물성을 동시에 만족할 수 있다.
[식 1]
0.935 ≤ M1 ≤ 0.968
[식 2]
0.900 ≤ M2 ≤ 0.920
[식 3]
0.850 ≤ M3 ≤ 0.905
상기 식 1 내지 3에서, 상기 M1은 제 1 에틸렌 중합체의 밀도이고, 상기 M2는 제 2 에틸렌 중합체의 밀도이고, 상기 M3는 제 3 에틸렌 중합체의 밀도이며, 상기 밀도는 ASTM D 792에 따라 측정되고, 상기 밀도의 단위는 g/cm3이다.
본 발명의 일 양태에서, 보다 구체적으로 상기 제 1 에틸렌 중합체의 밀도는 0.950 내지 0.968 g/cm3, 바람직하게는 0.955 내지 0.965 g/cm3일 수 있고, 상기 제 2 에틸렌 중합체의 밀도는 0.905 내지 0.920 g/cm3, 바람직하게는 0.910 내지 0.920 g/cm3 일 수 있으며, 상기 제 3 에틸렌 중합체의 밀도는 0.860 내지 0.905 g/cm3, 바람직하게는 0.860 내지 0.890 g/cm3 일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서, 보다 구체적으로, 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 단위두께 당 낙구 충격 강도가 5.0 내지 13.0 g/㎛, 바람직하게는 8.0 내지 13.0 g/㎛, 더욱 바람직하게는 10.0 내지 13.0g/㎛ 일 수 있고, 단위두께 당 찌름 강도가 0.25 내지 0.35 N/㎛, 바람직하게는 0.25 내지 0.30 N/㎛, 더욱 바람직하게는 0.27 내지 0.30 N/㎛ 일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
이때, 낙구 충격 강도는 ASTM D 1709에 따라 측정된 값을 의미하고, 찌름 강도는 지름 6.5mm의 핀이 500mm/min의 속도로 필름의 내면 방향을 찌름으로써 필름이 파단될 때의 최대 강도를 측정한 값을 의미하며, 단위두께 당 낙구 충격 강도 및 찌름 강도는 상기와 같은 방법으로 측정된 낙구 충격 강도 및 찌름 강도 값을 필름의 총 두께로 나누었을 때 얻어지는 수치를 의미한다.
상기 물성을 만족하는 제 1 에틸렌 중합체를 포함하는 외층(A); 제 2 에틸렌 중합체를 포함하는 중간층(B); 및 제 3 에틸렌 중합체를 포함하는 내층(C); 이 (A)/(B)/(C) 순서로 적층된 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재는 폴리에틸렌 단일 재료로 이루어져 있어 재활용이 용이하고, 종래의 이종 재료 합지 필름 대비 내충격성, 인장강도 등의 기계적 물성이 저하되지 않는 바, 인쇄 가공성, 내구성 등이 우수하여 인쇄 공정에서 불량이 발생할 가능성이 매우 낮으며, 운송 및 보관 등의 사용 과정에서 포장재가 쉽게 손상되지 않아 상용화가 용이할 수 있다.
특히, 저온 상태에서의 필름 면 부위의 내구성 및 열접착 경계 부위의 터짐 강도 등이 동시에 매우 우수한 물성을 나타내므로, 저온을 비롯한 다양한 온도 범위에서 그 활용가치가 매우 높다.
또한, 상기 물성을 만족하는 에틸렌 중합체라면 그 종류와 상관없이 사용이 가능하므로, 에틸렌 중합체가 함유하고 있는 관능기의 종류, 에틸렌 중합체의 분자구조 등에 따른 영향을 최소화 할 수 있고, 보다 상용화가 용이한 저렴한 가격대의 에틸렌 중합체 제품을 활용하더라도 충분히 본 발명이 목적하는 우수한 물성의 다층구조 폴리에틸렌 필름을 얻을 수 있는 바, 범용성이 현저히 향상될 수 있다.
특히, 단위두께 당 낙구 충격 강도 및 찌름 강도가 상기 범위를 동시에 만족하는 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재는 우수한 기계적, 열적 물성을 가질 수 있고, 저온 상태에서도 필름 면 부위의 내구성 및 열접착 경계 부위의 터짐 강도 등이 동시에 매우 우수한 물성을 나타내므로 저온을 비롯한 다양한 온도 범위 내에서 활용 가치가 매우 높다. 따라서 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투 및 냉장 식품 포장용기 등과 같이 고온 내지는 상온에서 제조되고, 저온 상태에서 유통 및 사용되는 성형품에 매우 적합하게 사용될 수 있어 그 활용 범위가 현저히 넓어질 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로부터 제조된 포장재의 저온에서의 열접착 경계 부위의 내구성 정도를 평가하기 위해, 각각의 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 내층끼리 마주보도록 중첩 고정하고 125℃의 heating bar로 1초 간 0.2MPa로 열접착한 후, -20℃ 챔버에서 1시간 이상 보관한 필름의 열접착 부위에 무게 5.381 kg, 직경 20mm인 추를 4.3km/s의 속도로 낙하시켜 상기 열접착 경계 부위가 파단될 때의 에너지 값을 측정하였다.
그 결과, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 이에 제한하는 것은 아니지만, 상기 에너지 값이 1.0J 이상, 좋게는 1.5J 이상, 더욱 좋게는 1.6J 이상으로 측정되어 상당히 높은 에너지의 충격이 가해지는 경우에만 열접착 경계 부위가 파단되는 것이 확인되어, 저온에서의 열접착 경계 부위의 내구성이 매우 우수함을 확인하였다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로부터 제조된 가로 150 ㎜, 세로 240 ㎜의 포장재 시편에 물 500ml를 채우고, -5 ℃에서 24시간 방치하여 얻은 아이스팩 샘플 10개를 상자에 넣고 1m 높이에서 낙하시키더라도 샘플의 터짐 또는 찢어짐 등과 같은 손상이 전혀 발생하지 않고, 낙하 이후 상온에서 장시간 방치하더라도 내부의 물이 외부로 유출되지 않는 것이 확인되어, 저온에서의 필름의 내구성 역시 매우 우수함을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 다층구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재는 저온 상태에서의 필름 면 부위의 내구성 및 열접착 경계 부위의 터짐 강도 등이 동시에 매우 우수한 물성을 나타낸다는 점이 구체적인 실험을 통해서도 확인되었고, 상술한 바와 같이 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투 및 냉장 식품 포장용기 등과 같이 고온 내지는 상온에서 제조되고, 저온 상태에서 유통 및 사용되는 성형품에 매우 적합하게 사용될 수 있어 그 활용 범위가 현저하게 넓어질 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 보다 구체적으로, 상기 외층(A)과 내층(C)의 융점 차이는 50 내지 90℃ 일 수 있고, 바람직하게는 55 내지 90℃ 일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
외층(A)과 내층(C)의 융점 차이가 상기 범위를 만족함으로써, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 외층(A) 및 중간층(B)이 손상되거나 그 물성이 저하되지 않는 충분히 낮은 온도 범위에서도 열 봉합 공정이 진행될 수 있고, 본 발명의 일 양태에 따른 외층(A) 및 중간층(B)이 종래의 이종 재료 합지 필름에서 주로 사용되던 폴리에스테르, 폴리아미드 등과 비교할 때 상대적으로 낮은 녹는점을 가지더라도, 필름이 손상되거나 그 물성이 저하되는 문제가 발생하지 않으며, 우수한 필름의 열 봉합성 및 고속 제대 가공성을 구현할 수 있다.
특히, 고속 제대 가공성이 저하될 경우, 이는 곧 생산되는 포장재의 단가 향상으로 이어지므로 필름 및 포장재의 생산성과 경제성이 크게 저하되는데, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 상기 외층(A)과 내층(C)의 융점 차이가 크게 유지되도록 하여 필름의 제대 가공성 향상 및 이에 따른 경제적 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 내층(C)의 융점은 80℃ 이하, 바람직하게는 75℃ 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로 40 내지 80℃, 바람직하게는 40 내지 75℃일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 내층(C)을 열 접착시키기 위한 열 접착 개시 온도는 40 내지 120℃일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 110℃, 더욱 바람직하게는 50 내지 100℃일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
이 때, 상기 열 접착 개시 온도는 상기 내층(C)을 ASTM F2029 및 ASTM F88에 따라 측정한 접착강도가 1000gf 이상이 될 때의 온도를 의미한다.
내층(C)의 융점 및 열 접착 개시온도가 상기와 같은 범위를 만족함으로써, 본 발명에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름 및 이로부터 제조된 포장재는 필름의 외층(A) 및 중간층(B)이 손상되거나 그 물성이 저하되는 문제가 발생하지 않는 충분히 낮은 온도 범위에서도, 필름의 열 봉합성 및 고속 제대 가공성이 매우 우수한 효과가 더욱 고도로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(A), 중간층(B) 및 내층(C)의 두께 비율은 1: 1 내지 10: 0.5 내지 2일 수 있다. 이때, 바람직하게는 1: 1 내지 8: 0.5 내지 1, 더욱 바람직하게는 1: 4 내지 8: 0.5 내지 1 일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
각 층의 두께가 상기 범위의 비율을 만족할 경우에는, 단위두께 당 낙구 충격 강도와 찌름 강도가 균형 있게 우수한 특성이 보다 고도로 구현될 수 있고, 저온에서의 내구성이 더욱 향상될 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 다층구조의 폴리에틸렌 필름의 인장강도는 350 kg/cm2 이상, 바람직하게는 380 kg/cm2 이상일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 인장강도가 상기 범위를 만족하는 경우, 본 발명의 일 양태에 따른 다층구조의 폴리에틸렌 필름은 기계적 물성이 더욱 우수하고, 상용화 과정에서 필름의 손상을 더욱 최소화될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 용융지수는 0.5 내지 5g/10min 일 수 있다. 이때, 바람직하게는 0.5 내지 3g/10min, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1g/10min 일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 이 때 상기 용융지수는 ASTM D 1238에 따라 190 ℃, 2.16 kg에서 측정된 값을 의미한다.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 제 1 에틸렌 중합체의 분자량 분포는 3 내지 10, 바람직하게는 5 내지 9일 수 있고, 상기 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 분자량 분포는 1 내지 5, 바람직하게는 2 내지 4일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체가 상기 용융지수 및 분자량 분포 범위를 만족함으로써 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 그 가공성 및 기계적 물성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 총 두께는 50 내지 300㎛일 수 있다. 이때, 바람직하게는 100 내지 200㎛, 더욱 바람직하게는 120 내지 150㎛ 일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 총 두께가 상기 범위를 만족함으로써, 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 그 내구성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체는 에틸렌과 C3-C18의 α-올레핀 공단량체가 중합된 에틸렌 공중합체일 수 있다.
구체적으로, 상기 α-올레핀 공단량체는 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센 및 1-옥타데센으중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 둘 이상의 혼합물일 수 있고, 더욱 구체적으로, 상기 α-올레핀 공단량체는 1-프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐 및 1-옥텐 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 둘 이상의 혼합물인 것이 본 발명에 따른 효과 도출에 있어 보다 바람직하지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 상기와 같은 α-올레핀 공단량체의 사용을 통해 에틸렌 단독 중합체에 유동성을 부여하면서도 고분자량의 에틸렌 공중합체를 제조할 수 있으므로, 이를 포함하는 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 내충격성, 인장강도 등의 기계적 물성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 에틸렌 공중합체 100중량부에 포함되는 α-올레핀 공단량체의 함량은 1 내지 40 중량부, 바람직하게는 1 내지 30 중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 중량부일 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 α-올레핀 공단량체의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 에틸렌 중합체의 강성, 내충격성이 더욱 향상될 수 있고, 필름, 사출, 컴파운드, 쉬트, 중공성형 등의 성형체에 단독으로 적용하기에 더욱 용이할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체는 중합 방법을 적절히 선택함으로써 얻을 수 있다. 예를 들면 중합 촉매로서 지글러 나타 촉매 등의 멀티 사이트 촉매나 메탈로센계 촉매 등의 싱글 사이트 촉매를 이용하여 기상 중합, 슬러리 중합, 용액 중합 및 고압 이온 중합 등에서 선택되는 어느 하나에 의한 단일 중합 또는 이들의 조합에 의한 다단 중합으로 진행될 수 있지만, 이는 비한정적인 일 예일 뿐, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기의 싱글 사이트 촉매란 균일한 활성종을 형성할 수 있는 촉매이며, 일반적으로 메탈로센계 전이금속 화합물 및 비메탈로센계 전이금속 화합물에서 선택되는 어느 하나의 화합물과 활성화용 조촉매를 접촉시킴으로써 얻어진다.
이때, 싱글 사이트 촉매는 멀티 사이트 촉매에 비해 활성점 구조가 균일하여 고분자량 및 균일도가 높은 구조의 중합체를 중합할 수 있기 때문에 싱글 사이트 촉매를 이용한 중합이 바람직하고, 싱글 사이트 촉매 중에서도 메탈로센계 촉매를 이용한 중합이 더욱 바람직하지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
특히, 상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체 중에서 선택되는 어느 하나 이상은 메탈로센계 촉매를 이용한 중합을 통해 형성되는 것이 본 발명에 따른 효과 도출에 있어 보다 바람직하지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체를 이용하여 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름을 제조하는 방법은 본 발명이 얻고자 하는 효과를 도출할 수 있는 것이라면 그 방법은 제한하지 않는다. 예를 들면 사출성형법,　압출성형법, 인플레이션법(inflation), T-다이법(T-die), 캘린더법, 블로우성형법, 진공성형법, 압공성형법 등을 들 수 있고, 본 발명에 따른 효과 도출에 있어서 인플레이션법을 이용하는 것이 보다 바람직하지만 이는 비한정적인 일예일 뿐 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
이 때, 상기 다층 구조는 1회 혹은 2회 이상의 합지에 의해서도 구현될 수 있으며, 복수개의 압출기를 사용한 공압출에 의해서도 구현될 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 이때, 공압출의 경우, 상기 압출기의 개수를 조절함으로써 필름의 다양한 물성을 보다 고도로 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(A) 상에는 기능성층이 추가로 적층 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 기능성층은 차단성 코팅층, 탑 코팅층 및 인쇄층 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것일 수 있고, 보다 구체적으로는, 인쇄층, 알루미늄 증착층, 산소차단층, 내충격보강층, 내열보강층 등을 포함하는 것일 수 있고, 구체적으로 산소차단층은 에틸렌비닐알코올(EVOH) 등인 것일 수 있고, 내충격보강층은 폴리아미드(PA), 폴리에스테르 등인 것일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 양태는 상술한 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로부터 제조되는 포장재 및 이를 포함하는 성형품을 제공한다. 이때, 상기 성형품으로는 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투, 냉장 식품 용기, 수축 필름, 중포장 필름, 자동포장 필름, 스트레치 랩 및 백(bag) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 포장재는 상온에서의 제조 공정, 고온에서의 열 봉합 공정 및 저온에서의 유통 및 보관 과정 등에서 지속적인 온도 변화에도 불구하고, 저온을 비롯한 넓은 온도 범위에서 우수한 내구성 및 기계적 물성을 유지할 수 있다. 따라서 상기 포장재가 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투, 냉장 식품 용기 등과 같이 저온에서 활용되는 성형품에 적용되는 것이 본 발명에 따른 효과를 고려할 때 더욱 바람직하지만, 이는 비한정적인 일 예일 뿐 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[물성측정방법]
(1) 밀도
ASTM D 792에 따라 측정하였다.
(2) 용융지수(Melt Index)
ASTM D 1238에 따라, 190 ℃, 2.16 kg에서 측정하였다.
(3) 낙구 충격 강도
ASTM D 1709에 따라 측정하였다.
(4) 찌름 강도
지름 6.5mm의 핀이 500mm/min의 속도로 필름의 내면 방향을 찌르며 필름이 파단될 때의 최대 강도를 측정하였다.
(5) 인장 강도
ASTM D 882에 따라 측정하였다. 인장강도의 단위는 kg/cm2이다.
(6) 열 접착성
ASTM F2029 및 ASTM F88에 따라 열 접착강도를 측정하였다. 열 접착 개시온도는 접착강도 1000gf 이상을 기준으로 하였다.
(7) 열접착 경계 부위의 저온 터짐 강도
저온에서 포장재의 열접착 부위의 내구성 척도로서, 저온에서 포장재의 열접착된 부위에 충격을 가해 해당 부위가 파단될 때 필요한 총 에너지 값을 평가하였다. 필름의 양 내면을 겹쳐 125℃의 heating bar로 1초 간 0.2MPa으로 열 접착한 후, -20℃ 챔버에서 1시간 이상 보관된 필름의 열접착 경계 부위에 무게 5.381 kg, 직경 20mm인 추를 4.3km/s의 속도로 낙하시켜 필름의 열접착 경계 부위가 파단될 때 필요한 에너지 값을 측정하였다.
(8) 저온 포장 낙하 평가
저온에서 포장재의 내구성 척도로서, 저온에서 포장재 낙하에 따른 손상 정도를 평가하였다. 필름으로부터 제조된 가로 150 ㎜, 세로 240 ㎜의 포장재 시편을 제작해 물 500ml를 채우고, -5 ℃에서 24시간 방치하여 얻은 아이스팩 샘플 10개를 상자에 넣고 1m 높이에서 낙하한 후 육안으로 파악되는 손상 정도 및 상온에서 충분히 방치하였을 때 내부의 물이 외부로 유출 되는지 여부를 판단하여 하기 표 1의 평가기준으로 그 내구성을 평가하였다.
구분 ◎(우수) ○(양호) ×(불량)
샘플 손상 정도 샘플 10개 모두 손상 없고, 상온에서 물의 유출이 없음 외관 상 긁힘이 관찰되나, 상온에서 물의 유출이 없음 샘플 1개 이상의 터짐 또는 찢어짐이 관찰되며,
상온에서 물의 유출이 있음.
(9) 제대속도
제대속도란 열접착 가공을 통하여 봉투를 만들어 내는 생산성의 척도로써, 열 접착 조건을 최적화할 경우 도달할 수 있는 분당 생산 개수를 나타내었다.
[실시예 1]
외층(A)용 수지로서 제 1 에틸렌 중합체[밀도: 0.957 g/cm3, 융점 131℃, 용융지수: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), YUZEX 7302, SKGC]을 사용하고, 중간층(B)용 수지로서 제 2 에틸렌 중합체[밀도: 0.912 g/cm3, 융점 111℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Smart 121S, SKGC]를 사용하고, 내층(C)용 수지로서 제 3 에틸렌 중합체[밀도: 0.885 g/cm3, 융점 74℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Supreme 891, SKGC]를 사용하였다. 이때, 용융되지 않은 수지가 통과하지 못하도록 필터링하면서, 상기 수지를 스크류 사이즈가 24 파이인 압출기를 총 3개 사용하여 각 층별 가공 온도를 165 ℃에서 195 ℃로 조절하면서 Blown 필름 성형으로 공압출 하여 필름의 층 구성이 (A)/(B)/(C)의 3층 구성인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름을 형성하였다. 이때, 다이 직경은 50mm, 다이 갭은 0.7mm, 필름 제조 시 버블의 팽창비는 2.6:1이 되도록 하였고, 공기에 의해 냉각된 냉각선은 다이 기준으로 높이 12cm가 되도록 하였다. 냉각 및 고화된 필름은 닙 롤러에 의해 당겨져 필름 롤로 권취하였다. 필름의 각 층의 두께 및 전체 두께는 30㎛/60㎛/30㎛ (합계 120㎛)였다.
얻어진 폴리에틸렌 필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에 있어서, 외층(A)용 수지로서 제 1 에틸렌 중합체[밀도: 0.965g/cm3, 융점 133℃, 용융지수: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), YUZEX 7300, SKGC]을 사용하고, 중간층(B)용 수지로서 제 2 에틸렌 중합체[밀도: 0.918 g/cm3, 융점 115 ℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Smart 181S, SKGC]를 사용하고, 내층(C)용 수지로서 제 3 에틸렌 중합체[밀도: 0.885 g/cm3, 융점 74℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Supreme 891, SKGC]를 사용하였으며, 필름의 각 층의 두께 및 전체 두께가 12㎛/96㎛/12㎛ (합계 120㎛)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 구조의 폴리에틸렌 필름을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌 필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에 있어서, 외층(A)용 수지로서 제 1 에틸렌 중합체[밀도: 0.963 g/cm3, 융점 132℃, 용융지수: 0.7 g/10분 (190℃, 2.16kg), YUZEX 8300, SKGC]을 사용하고, 중간층(B)용 수지로서 제 2 에틸렌 중합체[밀도: 0.919 g/cm3, 융점 124 ℃, MI: 0.9 g/10분 (190℃, 2.16kg), YUCLAIR FN810, SKGC]를 사용하고, 내층(C)용 수지로서 제 3 에틸렌 중합체[밀도: 0.863 g/cm3, 융점 45 ℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Solumer 861, SKGC]를 사용하였으며, 필름의 각 층의 두께 및 전체 두께가 16㎛/63㎛/31㎛ (합계 100㎛)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 구조의 폴리에틸렌 필름을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌 필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에 있어서, 외층(A)용 수지로서 제 1 에틸렌 중합체[밀도: 0.965 g/cm3, 융점 133℃, 용융지수: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), YUZEX 7300, SKGC]을 사용하고, 중간층(B)용 수지로서 제 2 에틸렌 중합체[밀도: 0.935 g/cm3, 융점 126℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), YUCLAIR FN800M, SKGC]를 사용하고, 내층(C)용 수지로서 제 3 에틸렌 중합체[밀도: 0.885 g/cm3, 융점 74℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Supreme 891, SKGC]를 사용하였으며, 필름의 각 층의 두께 및 전체 두께가 20㎛/80㎛/20㎛ (합계 120㎛)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 구조의 폴리에틸렌 필름을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌 필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에 있어서, 외층(A)용 수지로서 제 1 에틸렌 중합체[밀도: 0.927 g/cm3, 융점 124 ℃, 용융지수: 0.7 g/10분 (190℃, 2.16kg), YUCLAIR FH809, SKGC]을 사용하고, 중간층(B)용 수지로서 제 2 에틸렌 중합체[밀도: 0.902 g/cm3, 융점 100℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Supreme 021S, SKGC]를 사용하고, 내층(C)용 수지로서 제 3 에틸렌 중합체[밀도: 0.905 g/cm3, 융점 102℃, MI: 1.0 g/10분 (190℃, 2.16kg), Supreme 051S, SKGC]를 사용하였으며, 필름의 각 층의 두께 및 전체 두께가 30㎛/60㎛/30㎛ (합계 120㎛)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 구조의 폴리에틸렌 필름을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌 필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예 2
외층(A)
밀도/용융지수
(두께)		 0.957/1.0
(30㎛)		 0.965/1.0
(12㎛)		 0.963/0.7
(16㎛)		 0.965/1.0
(20㎛)		 0.927/0.7
(30㎛)
중간층(B)
밀도/용융지수
(두께)		 0.912/1.0
(60㎛)		 0.918/1.0
(96㎛)		 0.919/0.9
(63㎛)		 0.935/1.0
(80㎛)		 0.902/1.0
(60㎛)
내층(C)
밀도/용융지수
(두께)		 0.885/1.0
(30㎛)		 0.885/1.0
(12㎛)		 0.863/1.0
(31㎛)		 0.885/1.0
(20㎛)		 0.905/1.0
(30㎛)
내층 융점
(℃)		 74 74 45 74 102
외/내층 간 융점 차이
(℃)		 57 59 87 59 22
단위두께 당
낙구 충격 강도
(g/㎛)		 6.4 10.6 13.0 1.05 15.6
단위두께 당 찌름 강도
(N/㎛)		 0.31 0.28 0.30 0.42 0.18
인장 강도-MD (kg/cm2) 393 424 420 351 320
열접착 경계 부위
저온 터짐 강도
(J)		 1.67 1.64 1.87 0.97 1.95
저온 포장 낙하평가 ○ ◎ ○ X X
제대속도 고속
(90ea/min)		 고속
(90ea/min)		 고속
(100ea/min)		 고속
(90ea/min)		 저속
(55ea/min)
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 3의 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 단위두께 당 낙구 충격 강도가 3.0 내지 15.0 g/㎛이고, 단위두께 당 찌름 강도가 0.2 내지 0.4 N/㎛이며, 외층(A)과 내층(C)의 융점 차이가 30 내지 100℃인 물성을 동시에 만족한다. 또한 저온에서의 내구성이 현저히 향상되어 열접착 경계 부위의 터짐 강도를 나타내는 에너지 값이 1.6J 이상으로 매우 높고, 아이스팩 낙하 평가에서 매우 우수한 결과를 나타낼 뿐만 아니라, 제대 속도 역시 90ea/min 이상으로 매우 빠른 속도로 구현됨을 확인하였다.
반면, 외층(A), 중간층(B) 및 내층(C) 중 어느 하나 이상이 본 발명에 따른 밀도 범위를 벗어나고, 단위두께 당 낙구 충격 강도, 단위두께 당 찌름 강도가 본 발명이 한정하고 있는 범위를 동시에 만족하지 못하는 비교예 1 및 2의 경우에는, 실시예 1 내지 3 대비 저온에서의 내구성이 현저히 저하되어 아이스팩 낙하 평가 결과 터짐 또는 찢어짐 등의 불량이 쉽게 발생하는 것을 확인하였으며, 특히 비교예 1의 경우에는 열접착 경계 부위의 터짐 강도를 나타내는 에너지 값이 0.97J로 현저히 낮아, 열접착 경계 부위가 쉽게 파단되는 것을 확인하였다.
또한, 비교예 2의 경우에는 외층(A)과 내층(C)의 융점 차이가 22 ℃로 매우 작고, 내층(C)의 융점이 102℃로 매우 높아, 그 융점 차이가 본 발명이 한정하고 있는 범위를 벗어나며, 제대 속도가 55ea/min으로 현저히 낮아져 열 봉합 공정의 가공성 및 생산성이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름은 MD 방향의 인장강도 역시 종래의 이종 재료의 합지 필름 내지는 비교예 1 및 2 대비 우수한 것을 확인하였고, 폴리에틸렌 단일 재료를 사용함으로써 재활용이 용이할 뿐만 아니라 내충격성 등의 기계적 물성을 유지 내지는 더욱 향상시켜 그 활용도가 더욱 넓어질 수 있음을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 제 1 에틸렌 중합체를 포함하는 외층(A);
    제 2 에틸렌 중합체를 포함하는 중간층(B); 및
    제 3 에틸렌 중합체를 포함하는 내층(C); 이 (A)/(B)/(C) 순서로 적층된 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로서,
    상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 밀도가 하기 식 1 내지 3을 만족하고, 상기 다층 구조의 폴리에틸렌 필름의 단위두께 당 낙구 충격 강도가 3.0 내지 15.0g/㎛, 단위두께 당 찌름 강도가 0.2 내지 0.4N/㎛이며, 상기 외층(A)과 내층(C)의 융점 차이가 30 내지 100℃이고, 상기 외층(A), 중간층(B) 및 내층(C)의 두께의 비율이 1 : 1 내지 10 : 0.5 내지 2인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
    [식 1]
    0.935 ≤ M1 ≤ 0.968
    [식 2]
    0.900 ≤ M2 ≤ 0.920
    [식 3]
    0.850 ≤ M3 ≤ 0.905
    (상기 식 1 내지 3에서, 상기 M1은 제 1 에틸렌 중합체의 밀도이고, 상기 M2는 제 2 에틸렌 중합체의 밀도이고, 상기 M3는 제 3 에틸렌 중합체의 밀도이며, 상기 밀도는 ASTM D-792에 따라 측정되고, 상기 밀도의 단위는 g/cm3이다.)
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내층(C)의 융점이 80℃ 이하인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 내층(C)을 ASTM F2029 따라 열 접착하고, ASTM F88에 따라 측정한 접착강도가 1000gf 이상이 될 때의 온도인 열 접착 개시 온도가 40 내지 120℃인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 ASTM D 1238에 따라 190℃ , 2.16 kg에서 측정되는 용융지수가 0.5 내지 5 g/10min인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 에틸렌 중합체의 분자량 분포는 3 내지 10이고, 상기 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체의 분자량 분포는 1 내지 5인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 단위두께 당 낙구 충격 강도가 5.0 내지 13.0g/㎛인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 단위두께 당 찌름 강도가 0.25 내지 0.35N/㎛인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 외층(A)과 상기 내층(C)의 융점 차이가 50 내지 90℃인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 필름의 총 두께가 50 내지 300㎛인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체는 에틸렌과 C3-C18의 α-올레핀 공단량체가 중합된 에틸렌 공중합체인 것인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 α-올레핀 공단량체는 1-프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐 및 1-옥텐에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 에틸렌 중합체, 제 2 에틸렌 중합체 및 제 3 에틸렌 중합체 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 메탈로센 촉매 존재 하에 중합된 것인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  14. 　제 1항에 있어서,
    상기 외층(A) 상에 기능성층이 적층 되어 있는 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 기능성층은 차단성 코팅층, 탑 코팅층 및 인쇄층 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 것인 다층 구조의 폴리에틸렌 필름.
  16. 제 1항 및 제 3항 내지 제 15항 중에서 선택되는 어느 한 항에 따른 다층 구조의 폴리에틸렌 필름으로부터 제조되는 포장재.
  17. 제 16항에 따른 포장재를 포함하는 성형품.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 성형품은 아이스팩, 냉동 식품 포장봉투, 냉동 식품 용기, 냉장 식품 포장봉투, 냉장 식품 용기, 수축 필름, 중포장 필름, 자동포장 필름, 스트레치 랩 및 백(bag) 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 성형품.
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