KR102473886B1 - Eco-friendly foaming multi-layer sheet, ice pack using same, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 친환경 발포 다층시트, 이를 이용한 아이스팩 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 표면층시트(110)와 내면층시트(120)로 구성된 무연신 폴리에틸렌 발포 다층시트에 있어서, 상기 표면층시트는 외층 A(111)와 내층 A(112)가 적층된 형태이고, 상기 내면층시트는 발포층(121)과 내층 B(122)로 적층된 형태로 열합지된 것을 특징으로 하고 있으며, 이를 이용한 아이스팩 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an eco-friendly foam multilayer sheet, an ice pack using the same, and a manufacturing method thereof. More specifically, in an unstretched polyethylene foam multilayer sheet composed of a
최근 코로나 19 영향으로 운송업이 더욱 활발해지면서 빠른 배송을 요하는 음식물에 대한 수요가 많아졌다. 더욱이 온라인 식품시장 매출이 늘어나면서 신선식품을 새벽에 배송하는 유통 업계간 경쟁이 치열해졌으며, 특히 배송 과정에서 식품의 변질을 해결할 수 있는 방안이 주요한 이슈이다. Recently, as the transportation industry has become more active due to the influence of Corona 19, the demand for food that requires fast delivery has increased. Moreover, as sales in the online food market increased, competition among the distribution industries that deliver fresh food early in the morning has intensified.
음식물은 빠르게 부패될 수 있으므로 저온에 보관하여 신선도를 유지시켜줘야 한다. 일반적으로 운송시에 냉동 또는 냉장 보관이 가능한 수단으로 드라이아이스나 아이스팩을 사용한다.Food can spoil quickly, so it must be stored at low temperatures to maintain freshness. In general, dry ice or ice packs are used as a means of freezing or refrigerating storage during transportation.
아이스팩(ice pack)은 비열이 높은 냉매와 물과 혼합한 뒤 얼려 사용함으로써 아이스팩의 흡열작용을 통해 주변을 저온으로 유지시킬 수 있다. 이러한 아이스팩은 상기 드라이 아이스와는 다르게 취급 및 보관이 용이하기 때문에 널리 사용된다.An ice pack can be used by mixing a refrigerant with a high specific heat and water and then freezing it to keep the surroundings at a low temperature through the heat absorbing action of the ice pack. Unlike the dry ice, such an ice pack is widely used because it is easy to handle and store.
기존의 아이스팩은 대부분 석유 화학 제품으로 구성되어 있으며, 주로 나일론/폴리에틸렌이나 부직포(PP, PE)/ 폴리에틸렌 등의 재질이 많이 사용되고 있다. Existing ice packs are mostly composed of petrochemical products, and materials such as nylon/polyethylene or non-woven fabric (PP, PE)/polyethylene are mainly used.
상기 나일론/폴리에틸렌 재질의 경우, 내충격성 및 강인성이 우수한 연신 나일론 필름과 봉투성형성이 우수한 폴리에틸렌 필름을 합지한, 2종 이상의 멀티(multi) 소재로 되어 있으므로, 재활용이 불가능하여 전량 소각하거나 또는 매립할 수밖에 없으며, 이는 심각한 환경오염의 원인이 된다. In the case of the nylon/polyethylene material, since it is composed of two or more types of multi-materials in which a stretched nylon film with excellent impact resistance and toughness and a polyethylene film with excellent bag formability are laminated, it is impossible to recycle, so the entire amount is incinerated or landfilled. It is inevitable, and this causes serious environmental pollution.
또한 폴리에틸렌/폴리에틸렌 재질의 경우, 외층과 내층이 모두 폴리에틸렌인 유니 소재이므로 재활용측면에서는 우수하지만, 내충격성, 강인성 등을 유지하기 위해서는 시트의 외층은 무연신 필름이 아닌 1축 또는 2축으로 연신된 폴리에틸렌 연신필름을 사용하여 합지할 필요가 있었다(특허문헌 1, 2 참조). 폴리에틸렌 연신 필름 가공은 특정 기계만이 가능하여 설비 투자비가 과다하고 생산비가 매우 높다. 또한 장비 특성 또는 연신비에 따라 물성이 크게 변하여 균일한 연신필름을 제조하기 어려운 점이 있기도 하다.In addition, in the case of polyethylene/polyethylene material, since both the outer and inner layers are polyethylene, it is excellent in terms of recycling, but in order to maintain impact resistance and toughness, the outer layer of the sheet is uniaxially or biaxially stretched It was necessary to laminate using a polyethylene stretched film (see Patent Documents 1 and 2). Polyethylene stretched film processing is only possible with specific machines, so the equipment investment cost is excessive and the production cost is very high. In addition, it is difficult to manufacture a uniform stretched film because physical properties vary greatly depending on equipment characteristics or stretching ratio.
이에 종이로 된 아이스팩 등이 개발되고 있으나, 보냉팩의 기능과 효과, 그리고 향후 재사용 등을 고려해 보면, 아직까지는 적극적으로 적용되고 있지는 못하고 있는 실정이다. 즉 상기와 같은 재질의 아이스팩은 외부 충격에 대한 완충효과가 떨어지고, 수분에 대한 내구성이 많이 약하다는 문제점이 있다(특허문헌 3 참조).Accordingly, ice packs made of paper have been developed, but considering the functions and effects of cold packs and their future reuse, they have not yet been actively applied. That is, the ice pack made of the above material has a problem in that the buffering effect against external shock is low and the durability against moisture is very weak (see Patent Document 3).
또한 아이스팩의 내부에는 젤 형태의 가교구조를 가진 고흡수성 수지와 물로 이루어진 혼합물을 채워 얼린 것을 냉매로 사용하는 경우도 있으며, 이를 폐기하는 과정에서 젤 형태의 녹은 냉매를 그냥 버리게 되어 하수구가 막히게 되므로 이 또한 심각한 수질오염의 원인이 된다.In addition, the inside of the ice pack is filled with a mixture of superabsorbent polymer with a gel-type crosslinked structure and water, and the frozen product is sometimes used as a refrigerant. It also causes serious water pollution.
이에 대한 대안으로서 플라스틱 포장재 안에 물을 채우고 이를 얼린 얼음을 냉매로 사용한 아이스팩 제품이 최근에는 주로 사용되고 있다. 하지만, 충격을 받아 포장재가 파손되면, 냉매인 얼음이 날카롭고 뾰족한 모양으로 깨지므로, 낙하시 얼음조각으로 인해 천공이 발생하는 등 많은 문제점이 발생할 수 있다. 그래서 얼음을 냉매로 한 아이스팩용 포장재는 우수한 내충격성 또는 낙하 내파손성 특성이 요구된다.As an alternative to this, an ice pack product using water filled in a plastic packaging and frozen ice as a refrigerant has recently been mainly used. However, when the packing material is damaged due to impact, since ice, which is a refrigerant, is broken into a sharp and pointed shape, many problems may occur, such as perforation due to ice fragments when falling. Therefore, packaging materials for ice packs using ice as a refrigerant require excellent impact resistance or drop breakage resistance.
따라서 냉매인 얼음에 의한 저온 보냉성이 좋고, 포장재의 내충격성, 낙하 내파손성 특성 및 봉투성형성이 우수하며, 단일소재에 의한 사용후 재활용이 가능한 친환경 다층시트 및 이를 이용하는 아이스팩의 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop an eco-friendly multi-layer sheet with good low-temperature cold retention by ice, a packaging material with excellent impact resistance, drop breakage resistance, and bag moldability, and which can be recycled after use by a single material, and an ice pack using the same. do.
본 발명은 얼음을 냉매로 한 포장재의 내충격성과 보냉성을 위해 무연신 폴리에틸렌 필름으로만 구성되는 아이스팩용 다층 발포시트를 제공하고자 한다. The present invention is to provide a multi-layer foam sheet for ice packs composed of only unstretched polyethylene film for the impact resistance and cold retention of a packaging material using ice as a refrigerant.
또한 폴리에틸렌 단일소재로만 구성되어 있어 사용 후 재활용에 아무 문제가 없는 친환경 아이스팩 포장재를 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide an eco-friendly ice pack packaging material that is composed of only polyethylene single material and does not cause any problems in recycling after use.
본 발명은 표면층시트(110)와 내면층시트(120)로 구성된 무연신 폴리에틸렌 발포 다층시트에 있어서, 상기 표면층시트는 외층 A(111)와 내층 A(112)가 적층된 형태이고, 상기 내면층시트는 발포층(121)과 내층 B(122)로 적층된 형태로 열합지된, 아이스팩 포장재용 발포 다층시트를 제공한다.The present invention is an unstretched polyethylene foam multi-layer sheet composed of a
상기 두 개의 적층시트(110, 120)는 블로운 압출기로 제조된 것을 특징으로 한다.The two laminated
상기 표면층시트의 외층 A(111)는 밀도가 0.950~0.970g/cm3의 범위인 것을 단독인 고밀도 폴리에틸렌 수지를 사용하거나, 밀도가 0.950~0.970g/cm3의 범위인 고밀도 폴리에틸렌 수지에 밀도가 0.920~0.940g/cm3의 범위인 다른 수지를 20:80~99:1 중량비 범위내에서 혼합하는 것을 특징으로 한다.For the outer layer A (111) of the surface layer sheet, a single high-density polyethylene resin having a density in the range of 0.950 to 0.970 g/cm3 is used, or a high-density polyethylene resin having a density in the range of 0.950 to 0.970 g/cm3 and a density of 0.920 to 0.920 g/cm3 is used. It is characterized in that other resins in the range of 0.940 g / cm3 are mixed within the weight ratio range of 20:80 to 99:1.
상기 내면층시트의 발포층(121)은 발포제가 첨가된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 단독으로 사용하거나, 저밀도 폴리에틸렌 수지 90~50중량부에 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 비닐아세테이트를 10~50 중량부 혼합하여 사용하며, 이들의 용융지수는 0.2 ~ 8 g/10min인 범위인 것을 특징으로 한다.For the
상기 발포제는 유기 또는 무기 열분해형 발포제, 질소, 이산화탄소, 프로판, 및 부탄 등에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.The foaming agent is characterized in that any one selected from organic or inorganic thermal decomposition foaming agents, nitrogen, carbon dioxide, propane, and butane is used.
상기 내면층시트는 발포층(121)을 포함하여 적어도 2층 이상의 다층시트로 구성되며, 필요에 따라 발포층(121) 위에 외층 B(123)를 추가로 적층하는 것을 특징으로 한다.The inner layer sheet is composed of at least two or more multi-layer sheets including the
상기 내면층시트의 내층 B(122)는 열봉합 온도가 125℃ 미만인 수지를 선택하고, 그 밀도는 0.860~0.900g/cm3 인 폴리올레핀 엘라스토머, 0.880~0.910g/cm3 인 초저밀도 폴리에틸렌, 0.915~0.925 g/cm3 인 저밀도 폴리에틸렌, 및 0.915~0.925g/cm3 인 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.For the
상기 두 개의 적층시트는 드라이 라미네이션 또는 T-die를 통해 합지되는 것을 특징으로 한다.The two laminated sheets are characterized in that they are laminated through dry lamination or T-die.
상기 표면층시트의 두께는 20~60㎛이고 내면층시트는 60~170㎛인 것을 특징으로 한다.The surface layer sheet has a thickness of 20 to 60 μm and the inner layer sheet has a thickness of 60 to 170 μm.
상기 아이스팩 포장재용 발포 다층시트를 포함하는 아이스팩을 제공한다.Provided is an ice pack including the foam multilayer sheet for the ice pack packaging material.
본 발명에 따른 아이스팩 포장재용 발포 다층시트의 제조방법은 1) 무연신 고밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합한 외층 A와 내층 A로 2층 이상 적층한 표면층시트를 제조하는 단계; 2) 무연신 저밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합한 발포층과 내층 B를 2층 이상 적층한 내면층시트를 제조하는 단계; 및 3) 상기 두 적층시트(110, 120)가 드라이 라미네이션 또는 T-die를 통해 합지하는 단계;를 포함한다. A method for manufacturing a foamed multi-layer sheet for an ice pack packaging material according to the present invention includes the steps of: 1) preparing a surface layer sheet in which two or more layers are laminated with an outer layer A and an inner layer A in which a non-stretched high-density polyethylene resin is mixed; 2) preparing an inner layer sheet in which two or more layers of a foam layer mixed with an unstretched low density polyethylene resin and an inner layer B are laminated; and 3) laminating the two laminated
상기 1) 단계와 2) 단계의 적층시트는 블로운 압출기로 제조되는 것을 특징으로 한다.The laminated sheets of steps 1) and 2) are characterized in that they are produced by a blown extruder.
상기 제조방법으로 제조된 아이스팩을 제공한다.An ice pack manufactured by the above manufacturing method is provided.
본 발명은 발포층(121)을 포함한 발포 다층시트를 이용함으로 인해, 아이스팩 포장재의 낙하 내파손성과 보냉효과가 모두 우수한 특성을 보여주었다.In the present invention, due to the use of the foamed multi-layer sheet including the
또한 포장재의 재질 구성이 모두 폴리에틸렌으로만 구성된 유니소재이므로 다층으로 합지하는 과정에서 수축율이 달라지는 문제도 없고, 사용 후 재활용성이 우수한 친환경 아이스팩으로 유용하게 사용될 수 있다.In addition, since the material composition of the packaging material is a uni-material made entirely of polyethylene, there is no problem of changing the shrinkage rate during the multi-layer laminating process, and it can be usefully used as an eco-friendly ice pack with excellent recyclability after use.
특히 무연신 폴리에틸렌 수지를 사용하므로 특별한 연신장치가 필요하지 않으므로, 공정상 생산비용이 절감되는 효과가 있다.In particular, since a non-stretching polyethylene resin is used, a special stretching device is not required, so there is an effect of reducing production costs in the process.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발포 다층시트의 한쪽 단면을 확대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 발포 다층시트의 한쪽 단면을 확대한 도면이다. 1 is an enlarged view of one cross section of a foam multilayer sheet according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view of one cross section of a foam multilayer sheet according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various different forms.
종래의 아이스팩은 대부분 합성수지로 구성된 필름(또는 시트)을 봉투 가공후, 상기 봉투 내에 물 등을 주입하고, 필름을 밀봉하여 제조된다. Conventional ice packs are manufactured by processing a film (or sheet) made of synthetic resin into a bag, injecting water into the bag, and sealing the film.
일반적으로, 폴리에틸렌 수지는 저렴하고, 기계적특성, 위생적합성, 내수증기투과성에 뛰어나고, 성형품 외관이 양호한 등의 특징을 가지므로, 각종 포장재료나 블로운 성형물 등으로 널리 사용되고 있다. 그러나 물이나 얼음 등과 같은 내용물을 담아서 제품으로 활용하는 경우, 저온하에서 낙하충격강도가 부족해서 파괴되는 경우가 있으므로, 이의 개량이 요구되어 소재를 변경하거나 다층시트로 구조설계하기도 한다. In general, polyethylene resins are inexpensive, have excellent mechanical properties, sanitary compatibility, water vapor permeability, and have good appearance of molded products, so they are widely used as various packaging materials or blown moldings. However, when used as a product by containing contents such as water or ice, it may be destroyed due to insufficient drop impact strength at low temperatures, so its improvement is required, so the material is changed or the structure is designed as a multi-layer sheet.
외내층이 폴리에틸렌 단일소재로 제조된 포장재라 할지라도, 초내충격성을 위해서 외층을 1축 또는 2축으로 연신된 폴리에틸렌 연신필름을 사용하는 경우, 내층인 무연신 폴리에틸렌 필름과 함께 드라이 라미네이션(Dry lamination)하는 과정에서 필름의 수축율이 크게 달라져서 필름이 뒤틀리거나 휘는 현상(curl)이 나타날 수 있다. Even if the outer inner layer is a packaging material made of a single polyethylene material, in the case of using a polyethylene stretched film uniaxially or biaxially stretched for the outer layer for ultra-impact resistance, dry lamination with the inner unstretched polyethylene film During the process, the shrinkage rate of the film is greatly changed, and the film may be twisted or curled.
이에 본 발명자는, 다층시트에 사용되는 수지를 모두 무연신 폴리에틸렌으로 선택하였으며, 저온 내충격성을 위해서 블로운 압출기로 2층 이상 적층한 시트를 제조하여 표면층시트로 사용하고, 보냉효과를 위해서는 발포층(121)을 내면층시트로 포함하는 다층시트방식으로 본 발명을 완성하게 된 것이다. Accordingly, the present inventors selected unstretched polyethylene as the resin used in the multi-layer sheet, and manufactured a sheet in which two or more layers were laminated with a blown extruder for low-temperature impact resistance and used as a surface layer sheet, and a foam layer for a cooling effect. The present invention has been completed with a multi-layer sheet method including (121) as an inner layer sheet.
본 발명의 친환경 아이스팩(10)은 무연신 폴리에틸렌 발포 다층시트로 구성되는 것을 특징으로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발포 다층시트의 한쪽 단면을 확대한 도면이다. 발포 다층시트의 층 구성은 아이스팩의 표면층시트(110)와 내면층시트(120)로 이루어져 있다.The
상기 표면층시트(110)는 열 안정성이 높은 고밀도 무연신 폴리에틸렌이 2층 형태(외층 A + 내층 A)이고, 내면층시트(120)는 저온 열봉합이 가능한 저밀도 무연신 폴리올레핀계 엘라스토머를 포함하는 발포층(121)을 도입하여 2층으로(발포층 + 내층 B) 적층한다. The
상기 아이스팩의 표면층시트와 내면층시트는 별도로 드라이 라미네이션하여 적층하거나 T-die를 통해 나오는 폴리에틸렌 용융체로 적층하여 합지할 수 있다. 이때 표면층시트의 두께는 20~60㎛ 범위내에서 제조하는 것이 중요하고 특히 40㎛가 가장 바람직하다. 또 내면층시트의 두께는 60~170㎛가 적절하며 특히 140㎛가 가장 바람직하다. The surface layer sheet and the inner layer sheet of the ice pack may be laminated by dry lamination separately or laminated with polyethylene molten material coming out through a T-die. At this time, it is important to manufacture the thickness of the surface layer sheet within the range of 20 to 60 μm, and in particular, 40 μm is most preferable. In addition, the thickness of the inner layer sheet is appropriately 60 to 170 μm, and particularly preferably 140 μm.
이때 상기 다층 표면층시트과 내면층시트은 모두 무연신 필름을 사용하는 것이 특징이므로 추가적으로 필름 연신공정을 거칠 필요가 없으며, 이에 본 발명은 블로운 필름(blown film) 다층 압출기를 통해 제조하였다. 이 방식은 여러 개의 다른 원료를 압출기에서 용융한 후 용융된 원료를 다이 내에서 합쳐지게 하여 여러 층의 필름을 통시에 뽑아내어 다층 필름(시트)을 만드는 것이다.At this time, since both the multi-layer surface layer sheet and the inner layer sheet are characterized by using unstretched films, there is no need to undergo an additional film stretching process, and thus the present invention was manufactured through a blown film multi-layer extruder. In this method, after melting several different raw materials in an extruder, the melted raw materials are combined in a die to pull out several layers of films at the same time to make a multi-layer film (sheet).
표면층시트(110)Surface layer sheet (110)
상기 아이스팩의 표면층시트는 외층 A(111)과 내층 A로 구성되어 있고, 연신장비가 필요한 폴리에틸렌 연신필름 대신에 무연신 필름으로 사용하므로 가공 방법이 단순화되었으며, 블로운 필름을 제조하는 공압출 방법을 사용하여 적층하였다. 즉 일반적인 상업용 LDPE, LLDPE 블로운 압출기에서 제조가 가능하다.The surface layer sheet of the ice pack is composed of outer layer A (111) and inner layer A, and since it is used as a non-stretched film instead of a polyethylene stretched film that requires stretching equipment, the processing method is simplified, and the coextrusion method for producing a blown film is used. layered using it. That is, it can be manufactured in a general commercial LDPE or LLDPE blown extruder.
무연신 필름으로 사용되는 수지는 열 안정성이 높은 고밀도 폴리에틸렌을 선택하였는바, 열봉합시 필름이 뒤틀리거나 녹지 않도록 하여 열봉합을 할 때 고속으로 봉합(접착)을 할 수 있도록 하였다.High-density polyethylene with high thermal stability was selected as the resin used as the non-stretched film, so that the film was not twisted or melted during heat-sealing so that high-speed sealing (adhesion) could be performed during heat-sealing.
또한 저온 내충격성을 높이기 위해서는 단층필름보다는 다층(2층~5층) 필름이 선호된다.In addition, in order to increase low-temperature impact resistance, a multilayer (two to five layer) film is preferred rather than a single-layer film.
외층 A(111)에 사용되는 무연신 폴리에틸렌 수지는 밀도가 0.950~0.970g/cm3의 범위인 것을 단독으로 사용하거나, 밀도가 0.950~0.970g/cm3의 범위인 고밀도 폴리에틸렌 수지에 밀도가 0.920~0.940g/cm3의 범위인 것을 일정 함량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 두 수지의 혼합중량비는 20:80~99:1범위내에서 선택할 수 있다.The unstretched polyethylene resin used in the outer layer A (111) has a density in the range of 0.950 to 0.970 g/cm3 alone, or a high-density polyethylene resin with a density in the range of 0.950 to 0.970 g/cm3 with a density of 0.920 to 0.940. It can be used by mixing in the range of g / cm3 at a certain content ratio. Preferably, the mixing weight ratio of the two resins may be selected within the range of 20:80 to 99:1.
한편 상기 범위의 밀도를 갖는 폴리에틸렌을 사용할 경우, 내열성은 충분히 좋아지나 저온 내충격성이 그리 높아지지 않을 수 있다. 따라서 1층보다는 2층~3층 필름이 바람직하고, 예를 들어 3층인 경우, 외층 A(111)은 밀도가 0.950~0.970 g/cm3 인 폴리에틸렌, 중층은 0.950~0.970 g/cm3 인 폴리에틸렌, 내층 A(112)은 밀도가 0.950 g/cm3 이하인 폴리에틸렌을 서로 혼합하게 되면 저온 내충격성이 보다 향상될 수 있다. Meanwhile, when polyethylene having a density within the above range is used, heat resistance is sufficiently improved, but low-temperature impact resistance may not be so high. Therefore, a two- to three-layer film is preferable rather than a single layer. For example, in the case of a three-layer film, the outer layer A (111) is polyethylene having a density of 0.950 to 0.970 g / cm3, the middle layer is polyethylene with a density of 0.950 to 0.970 g / cm3, and the inner layer is When polyethylene having a density of 0.950 g/cm 3 or less is mixed with A (112), the low-temperature impact resistance can be further improved.
내면층시트(120)Inner layer sheet (120)
아이스팩의 내면층시트는 발포층(121)과 내층 B(122)로 구성되어 있고, 모두 폴리에틸렌 무연신 발포 필름을 특징으로 하고 있으며, 주 목적이 얼음의 보냉효과와 열 봉합성을 개선하는데 있다. The inner layer sheet of the ice pack is composed of a
상기 특성을 위해서 최소한 2층 이상의 다층시트로 구성된다. 필요에 따라 3층 시트를 제조할 수 있는데, 도 2에서 도시된 바와 같이 이는 상기 발포층(121) 위에 외층 B(123)를 적층한다(실시예 2, 4 참조). 도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 발포 다층시트의 한쪽 단면을 확대한 도면이다. For the above characteristics, it is composed of a multi-layer sheet of at least two layers. If necessary, a three-layer sheet can be manufactured, which laminates the
우선 내면층시트의 발포층(121)은 발포제가 첨가된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 이용하여 블로운 필름 압출성형기로 제조되는데, 이러한 경우 필름의 성형이 용이하지 않아서 상기 수지의 멜트 인덱스(MI)가 적절하게 고려해줄 필요가 있다. 일반적으로 발포 과정을 거치게 되면 발포 셀로 인해 빈 공간이 발생하고 이들의 분포상태에 따라 기계적 강도에 커다란 영향을 미치게 되므로, 수지 물성 중 흐름성을 주요 요소로 고려할 필요가 있다. 따라서 상기 사용 수지의 용융지수(MI)는 0.2 ~ 8 g/10min의 범위가 바람직하다.First, the
사용 수지는 저밀도 폴리에틸렌 단독이 바람직하지만, 필요에 따라 저밀도 폴리에틸렌 수지 90~50중량부에 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 에틸렌비닐아세테이트 등을 10~50중량부 혼합할 수도 있다.The resin used is preferably low-density polyethylene alone, but if necessary, 10-50 parts by weight of linear low-density polyethylene or ethylene vinyl acetate may be mixed with 90-50 parts by weight of low-density polyethylene resin.
블로우 성형성을 좋게 하기 위해서 필요에 따라 통상 폴리에틸렌계 수지에 사용되고 있는 열안정제, 내후안정제, 자외선흡수제, 내방사선제, 결정조핵제, 무기충전제, 활제, 가소제, 유기과산화물, 중화제, 가교제, 안료, 염료 등의 각종 참가제 및 기계물성을 개량하기 위한 엘라스토머 등의 부원료를 첨가할 수 있다.In order to improve blow moldability, heat stabilizers, weathering stabilizers, ultraviolet absorbers, radiation resistance agents, crystal nucleating agents, inorganic fillers, lubricants, plasticizers, organic peroxides, neutralizers, crosslinking agents, pigments, Various additives such as dyes and additives such as elastomers to improve mechanical properties may be added.
발포층(121)의 발포율은 20%~200% 비율을 가지며, 발포율은 무기 또는 유기 발포제나 가스 발포제를 사용하여 조정할 수 있다. 구체적인 발포제의 예로서는 유기 또는 무기 열분해형 발포제, 질소, 이산화탄소, 프로판, 부탄 등의 기체를 사용할 수 있다. 발포제는 사용 수지에 그대로 첨가해도 괜찮지만, 미리 수지 성분에 첨가한 마스터 배치로서 첨가하여 분산성을 높일 수도 있다.The foaming rate of the
발포조제로서 탈크, 실리카, 산화티탄, 스테아린산, 프탈산, 스테아린산아연, 스테아린산납, 스테아린산마그네슘, 스테아린산칼슘, 에틸렌글리콜, 글리세린, 에탄올아민, 요소, 요소 유도체, 멜라민, 2 알칼리성 아인산납, 3 알칼리성 황산 납, 산화아연 등을 배합할 수 있다.As a foaming aid, talc, silica, titanium oxide, stearic acid, phthalic acid, zinc stearate, lead stearate, magnesium stearate, calcium stearate, ethylene glycol, glycerin, ethanolamine, urea, urea derivatives, melamine, lead 2 alkali phosphite, lead 3 alkali sulphate , zinc oxide, etc. can be compounded.
특히 발포층(121)을 포함하는 다층시트를 제조하기 위해서는 상기의 성분 비율은 물론이고 제조 조건도 매우 중요하지만, 여기서는 특별히 제한하지 아니한다.In particular, in order to manufacture a multi-layer sheet including the
또한 발포층(121)과 동시에 내층 B(122)를 블로운 압출하여 내면층시트를 제조할 필요가 있다. 발포층(121)은 우수한 보냉효과를 위한 역할을 하지만, 이로 인해 추후 얼음과 같은 냉매를 충진하고 봉지로 접합함에 있어서 다소 어려움이 있으므로, 이를 보완해주기 위한 방안으로 내층 B(122)를 함께 적층하였다. 이때 내층 B(122)에 사용하는 수지의 열봉합 온도는 125℃ 미만인 것이 적합하다. 바람직하게는 90~100℃가 되는 수지를 선정하는 것이 가장 좋다. In addition, it is necessary to manufacture the inner layer sheet by blow-extruding the
상기 특성을 위한 폴리에틸렌 수지는, 밀도가 0.860~0.900g/cm3 인 폴리올레핀 엘라스토머, 0.880~0.910g/cm3 인 초저밀도 폴리에틸렌, 0.915~0.925g/cm3 인 저밀도 폴리에틸렌, 및 0.915~0.925g/cm3 인 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. Polyethylene resins for the above properties include polyolefin elastomers with densities of 0.860 to 0.900 g/cm3, ultra-low density polyethylene with 0.880 to 0.910 g/cm3, low density polyethylene with 0.915 to 0.925 g/cm3, and linear 0.915 to 0.925 g/cm3. It may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of low-density polyethylene.
이러한 수지를 추가로 적층하여 사용하는 이유는, 포장재의 저온 내충격성을 향상시키면서 동시에 얼음과 같은 냉매를 포장 후 봉합할 때 비교적 저온에서 고속으로 봉합이 가능하기 때문이다. The reason why such a resin is additionally laminated and used is that the low-temperature impact resistance of the packaging material is improved and at the same time, when a refrigerant such as ice is packaged and sealed, it is possible to seal at a relatively low temperature and at a high speed.
이하 본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 중심으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described focusing on the following Examples and Comparative Examples.
[실시예 1] [Example 1]
아이스팩의 표면층시트은 폴리에틸렌 무연신 필름으로 2층 블로운 압출기를 활용하였다. 상기 표면층시트에서 외층 A(111)의 수지는 한화토탈의 C440A(MI:2.1, 밀도:0.968g/cm3)와 롯데의 UL912A(MI: 1.2, 밀도: 0.920g/cm3)을 각각 50 : 50 함량비로 혼합 사용하였고, 내층 A의 수지는 한화토탈의 C440A, 롯데의 UL912A를 각각 20 : 80 함량(중량)비로 혼합 사용하였다. 이때 표면층시트의 두께는 합쳐서 40㎛로 하였다.The surface layer sheet of the ice pack was a polyethylene unstretched film and a two-layer blown extruder was used. In the surface layer sheet, the resin of the outer layer A (111) is Hanwha Total's C440A (MI: 2.1, density: 0.968 g / cm3) and Lotte's UL912A (MI: 1.2, density: 0.920 g / cm3) 50: 50 content, respectively The resin of inner layer A was mixed with C440A of Hanwha Total and UL912A of Lotte in a content (weight) ratio of 20:80, respectively. At this time, the total thickness of the surface layer sheet was set to 40 μm.
아이스팩의 내면층시트는 폴리에틸렌 무연신 발포 필름으로 2층 블로운 압출기를 활용하였다. 상기 내면층시트의 발포층(121)에 사용된 수지는 한화솔루션의 LDPE 5302(MI: 0.3, 밀도 0.922g/cm3)이었으며, 발포제는 탄산수소나트륨과 아조디카르본아미드를 1:1로 혼합하여 한화솔루션의 LDPE 5321로 미리 30% 농축한 마스터배치를 만든 다음 발포층(121)에 3% 혼합하였다. 이때 무연신 발포층(121)의 두께는 발포전에는 100㎛이었으나 발포 후에는 140㎛가 되도록 조절하였다. 특히 내면층시트의 내층 B(122)는 상대적으로 저온에서 열봉합성이 발현되어야 하므로 SK의 Supreme 891(MI: 1.0, 밀도 0.885g/cm3)과 한화솔루션의 4200D(MI: 1.6, 밀도 0.920g/cm3)를 50 : 50 함량비로 혼합 사용하였다. The inner layer sheet of the ice pack was a polyethylene non-stretched foam film using a two-layer blown extruder. The resin used for the
제조된 두 시트, 즉 아이스팩 표면층시트와 내면층시트의 무연신 필름을 T-die 코팅하여 합지하여 다층시트를 제조하였다. T-die 코팅시에 사용한 수지는 한화솔루션의 LDPE 950(MI: 7.5, 밀도 0.919g/cm3)를 사용하여 160~180℃ 조건하에서 압출하면서 합지하였다. A multi-layer sheet was prepared by T-die coating and laminating the unstretched films of the two sheets prepared, that is, the ice pack surface layer sheet and the inner layer sheet. The resin used for T-die coating was laminated while extruding under conditions of 160 to 180 ° C using Hanwha Solutions' LDPE 950 (MI: 7.5, density 0.919 g / cm3).
상기 발포 다층시트로 밀봉하여 제조된 아이스팩의 낙하 내파손성 및 보냉효과를 측정하였고 그 결과를 표 3에 나타내었다. The drop breakage resistance and cooling effect of the ice pack manufactured by sealing with the foamed multilayer sheet were measured, and the results are shown in Table 3.
[실시예 2] [Example 2]
아이스팩의 내면층시트는 폴리에틸렌 무연신 발포 필름은 3층 블로운 압출기를 활용하여 가스 발포를 하였다(도 2 참조). 상기 내면층시트의 발포층(121)은 중층에 위치하였고 사용한 가스 발포제는 질소였다. 3층 내면층시트의 외층 B(123)는 한화솔루션의 LLDPE 4200D(MI: 1.6, 밀도 0.920g/cm3)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.For the inner layer sheet of the ice pack, the polyethylene non-stretched foam film was gas-blown using a three-layer blown extruder (see FIG. 2). The
[실시예 3] [Example 3]
아이스팩의 표면층시트에서 외층 A(111)의 수지를 한화토탈의 F920A(MI: 1.0, 밀도: 0.954g/cm3)와 롯데의 UL912A(MI: 1.2, 밀도: 0.920g/cm3)을 각각 60 : 40 중량비로 혼합 사용하였다. 내층 A의 수지는 한화토탈의 F920A, 롯데의 UL912A를 각각 30 : 70 중량비로 혼합 사용한 것이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다. In the surface layer sheet of the ice pack, the resin of the outer layer A (111) was Hanwha Total's F920A (MI: 1.0, density: 0.954g/cm3) and Lotte's UL912A (MI: 1.2, density: 0.920g/cm3) at a ratio of 60: 40, respectively. The mixture was used in a weight ratio. The resin of the inner layer A was the same as in Example 1 except that Hanwha Total Petrochemical's F920A and Lotte's UL912A were mixed at a weight ratio of 30:70.
[실시예 4] [Example 4]
아이스팩의 표면층시트는 실시예 3과 동일하게 제조하였고, 내면층시트는 실시예 2와 동일하게 제조하였다. 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다. The surface layer sheet of the ice pack was prepared in the same manner as in Example 3, and the inner layer sheet was prepared in the same manner as in Example 2. Other than that, it was the same as in Example 1.
[비교예 1] [Comparative Example 1]
아이스팩의 표면층시트는 폴리에틸렌 무연신 필름으로 2층 블로운 압출기를 활용하였다. 외층 A(111) 수지는 한화토탈의 F920A(MI: 1.0, 밀도: 0.954g/cm3)와 롯데의 UL912A(MI: 1.2, 밀도: 0.920g/cm3)을 각각 20 : 80 중량비로 혼합 사용하였고, 내층 A 수지는 롯데의 UL912A를 100% 단독으로 사용하였다. 필름의 두께는 40㎛로 하였다.The surface layer sheet of the ice pack was a polyethylene unstretched film and used a two-layer blown extruder. The outer layer A (111) resin was a mixture of Hanwha Total Petrochemical's F920A (MI: 1.0, density: 0.954 g/cm3) and Lotte's UL912A (MI: 1.2, density: 0.920 g/cm3) at a weight ratio of 20:80, respectively. For the inner layer A resin, 100% of Lotte's UL912A was used alone. The thickness of the film was 40 µm.
아이스팩의 내면층시트는 실시예 1과는 다르게 발포층(121)을 사용하지 않고 일반 폴리에틸렌 무연신 필름을 사용하였다. 즉 발포되지 않은 외층 B(123) 수지로 한화솔루션의 4200D(MI: 1.6, 밀도 0.920g/cm3)와 메탈로센 LLDPE로 LG SP311(MI: 1.0, 밀도 0.918g/cm3)을 50 : 50 함량비로 혼합하고, 내층 B(122) 수지는 실시예 1과 동일한 수지를 사용하였다. Unlike Example 1, the inner layer sheet of the ice pack did not use the
제조된 두 시트, 즉 아이스팩 표면층시트와 내면층시트의 무연신 필름을 실시예 1과 같은 방법으로 T-die 코팅을 하여 합지한 후, 실시예 1과 같은 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. The two sheets manufactured, that is, the unstretched film of the ice pack surface layer sheet and the inner layer sheet, were laminated by T-die coating in the same manner as in Example 1, and then the physical properties were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in the table 3.
[비교예 2] [Comparative Example 2]
아이스팩 포장 필름(시트)으로 현재 시중에 유통 중인 제품을 비교예 2로 선정하였다. 어떠한 방법으로 제조하였는지는 명확하지 않지만 발포층(121)을 포함한 포장재는 아님을 눈으로 확인하였다. 배달전문업체인 “쿠팡”에서 사용하는 PE 단일소재로 되어 있는 아이스팩을 입수하여 아이스팩을 상온에 오랫동안 방치하여 물이 완전히 녹은 다음 실시예 1과 같은 방법으로 내파손성 및 보냉효과를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. A product currently on the market as an ice pack packaging film (sheet) was selected as Comparative Example 2. It is not clear how it was manufactured, but it was visually confirmed that it was not a packaging material including the
평가 1. 낙하 내파손성Evaluation 1. Drop breakage resistance
낙하 내파손성은 저온 내충격성 및 천공 저항특성을 동시에 나타낼 수 있다. 상기 아이스팩의 표면층시트 및 내면층시트를 드라이 라미네이션하여 적층 합지한 다음, 가로 150mm, 세로 200mm의 크기의 봉투를 만들어 물을 300g 충진하고 열봉합 다음 이를 충분히 얼려 아이스팩 샘플을 제조한다. 이후, 2m 높이에서 자유낙하시켜 파손율을 4등급으로 비교 측정하였다. 시료는 10개씩 제조하고 이를 낙하하여 파손율의 평균을 측정하였다. Drop breakage resistance can simultaneously exhibit low-temperature impact resistance and puncture resistance. The surface layer sheet and the inner layer sheet of the ice pack are dry laminated and laminated, and then an envelope having a size of 150 mm in width and 200 mm in length is made, filled with 300 g of water, heat-sealed, and sufficiently frozen to prepare an ice pack sample. Thereafter, the free fall from a height of 2 m was measured for damage rate in 4 grades. Ten samples were prepared and dropped to measure the average breakage rate.
평가 2. 보냉효과Evaluation 2. Cooling effect
보냉효과는 낙하 내파손성 평가를 할 때와 동일한 방법으로 아이스팩을 만들고 이에 물 300g을 충진하고 열봉합한다. 충분히 물이 얼었을 때 아이스팩을 상온 25℃에서 2시간, 4시간을 실내에서 방치한 후 개봉하여 물이 생성된 무게를 측정하여 비교하였다.For the cold insulation effect, make an ice pack in the same way as when evaluating drop breakage resistance, fill it with 300 g of water, and heat-seal it. When the water was sufficiently frozen, the ice pack was left indoors at room temperature of 25° C. for 2 hours and 4 hours, and then opened and the weight of water produced was measured and compared.
상기 평가방법을 기준으로, 실시예 1~4와 비교예 1~2를 비교해보면, 낙하 내파손성 및 보냉효과가 크게 차이가 있음을 알 수 있다. Based on the above evaluation method, when comparing Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2, it can be seen that there is a significant difference in drop breakage resistance and cooling effect.
먼저 보냉효과는 발포층(121) 유무에 따라 달라짐을 확인하였다. 즉 실시예 1~4는 모두 내면층시트에 발포층을 포함하고 있는 경우이고 비교예 1, 2는 발포층이 없는 경우이므로 양자를 비교해보면, 특히 4시간후 녹은 물의 양을 측정하였을 때 크게 차이가 있음을 보여준다. 참고로 실시예 2, 4는 발포층(121) 이외의 추가 외층 B(123)를 포함하는 경우인데, 추가 외층 B(123)가 없는 실시예 1, 3보다 다소 우위에 있음을 확인하였다.First, it was confirmed that the cooling effect varied depending on the presence or absence of the
또 내충격성을 비교해볼 수 있는 낙하 내파손성의 결과에서도, 2층을 적층한 고밀도 무연신 폴리에틸렌 수지를 특정비율로 혼합 사용한 경우가 상대적으로 우수한 결과를 보여주고 있다. 비교예 1은 표면층시트의 외층 A(111)의 수지는 20:80 함량비로 혼합한 경우이며, 이를 50:50 함량비로 혼합한 실시예 1, 2 또는 60:40 함량비로 혼합한 실시예 3, 4 경우와 비교해보면, 20% 내지 30% 정도 파손율이 높음을 알 수 있다.In addition, even in the results of drop breakage resistance, which can be compared with impact resistance, the case of using a mixture of high-density non-stretched polyethylene resin in a specific ratio in which two layers are laminated shows relatively excellent results. In Comparative Example 1, the resin of the outer layer A (111) of the surface layer sheet is mixed at a content ratio of 20:80, and Examples 1 and 2 mixed at a content ratio of 50:50 or Example 3 mixed at a content ratio of 60:40, Compared to case 4, it can be seen that the breakage rate is about 20% to 30% higher.
본 발명의 발포 다층시트는, 표면층시트(110)와 내면층시트(120)를 합지한 것으로 비록 무연신 폴리에틸렌을 사용하더라도 외층 A에 고밀도 수지를 적층함으로써 저온 내충격성(낙하 내파손성)을 향상시킬 수 있고, 또한 발포층(121)을 도입함으로 인해 우수한 보냉효과를 보여주고 있어서, 아이스팩과 같은 포장재의 용도로 매우 적합하다.The foamed multi-layer sheet of the present invention is a combination of the
10 : 아이스팩
110 : 표면층시트, 111 : 외층 A, 112 : 내층 A
120 : 내면층시트, 121 : 발포층, 122 : 내층 B, 123 : 외층 B10 : ice pack
110: surface layer sheet, 111: outer layer A, 112: inner layer A
120: inner layer sheet, 121: foam layer, 122: inner layer B, 123: outer layer B
Claims (13)
상기 표면층시트는 외층 A(111)와 내층 A(112)가 적층된 형태이고, 상기 내면층시트는 발포층(121)과 내층 B(122)로 적층된 형태로 열합지된,
상기 표면층시트의 외층 A(111)는 밀도가 0.950~0.970g/cm3의 범위인 것을 단독인 고밀도 폴리에틸렌 수지를 사용하거나, 밀도가 0.950~0.970g/cm3의 범위인 고밀도 폴리에틸렌 수지에 밀도가 0.920~0.940g/cm3의 범위인 다른 수지를 20:80~99:1 중량비 범위내에서 혼합하는 것을 특징으로 하고,
상기 표면층시트의 내층 A(112)는 밀도가 0.950 g/cm3이하인 폴리에틸렌을 사용하고,
상기 내면층시트의 발포층(121)은 발포제가 첨가된 저밀도 폴리에틸렌 수지를 단독으로 사용하거나, 저밀도 폴리에틸렌 수지 90~50중량부에 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 비닐아세테이트를 10~50 중량부를 혼합하여 사용하며, 이들의 용융지수는 0.2 ~ 8 g/10min인 범위인 것을 특징으로 하고,
상기 내면층시트의 내층 B(122)는 열봉합 온도가 125℃ 미만인 수지를 선택하고, 그 밀도는 0.860~0.900g/cm3 인 폴리올레핀 엘라스토머, 0.880~0.910g/cm3 인 초저밀도 폴리에틸렌, 0.915~0.925g/cm3 인 저밀도 폴리에틸렌, 및 0.915~0.925g/cm3 인 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는,
아이스팩 포장재용 발포 다층시트In the non-stretched polyethylene foam multilayer sheet composed of the surface layer sheet 110 and the inner layer sheet 120,
The surface layer sheet is a laminated form of an outer layer A (111) and an inner layer A (112), and the inner layer sheet is thermally laminated in a laminated form with a foam layer (121) and an inner layer B (122),
For the outer layer A (111) of the surface layer sheet, a single high-density polyethylene resin having a density in the range of 0.950 to 0.970 g/cm3 is used, or a high-density polyethylene resin having a density in the range of 0.950 to 0.970 g/cm3 and a density of 0.920 to 0.920 g/cm3 is used. It is characterized by mixing other resins in the range of 0.940 g / cm3 within the weight ratio range of 20:80 to 99:1,
The inner layer A (112) of the surface layer sheet uses polyethylene having a density of 0.950 g/cm3 or less,
For the foam layer 121 of the inner layer sheet, low density polyethylene resin with a foaming agent added alone is used, or 90 to 50 parts by weight of low density polyethylene resin is mixed with 10 to 50 parts by weight of linear low density polyethylene or vinyl acetate, Their melt index is characterized in that the range of 0.2 ~ 8 g / 10min,
For the inner layer B 122 of the inner layer sheet, a resin having a heat-sealing temperature of less than 125°C is selected, and a polyolefin elastomer having a density of 0.860 to 0.900 g/cm3, an ultra-low density polyethylene of 0.880 to 0.910 g/cm3, and a resin having a density of 0.915 to 0.925 Characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of g/cm3 low-density polyethylene and 0.915 to 0.925 g/cm3 linear low-density polyethylene.
Foam multilayer sheet for ice pack packaging
2) 무연신 저밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합한 발포층(121)과 내층 B(122)를 2층 이상 적층한 내면층시트를 제조하는 단계; 및
3) 상기 두 적층시트(110, 120)가 드라이 라미네이션 또는 T-die를 통해 합지하는 단계;를 포함하는 청구항 1에 따른 아이스팩 포장재용 발포 다층시트의 제조방법1) manufacturing a surface layer sheet 110 in which two or more layers are laminated with an outer layer A (111) and an inner layer A (112) mixed with unstretched high-density polyethylene resin;
2) manufacturing an inner layer sheet in which two or more layers of a foam layer 121 mixed with an unstretched low density polyethylene resin and an inner layer B 122 are laminated; and
3) a step of laminating the two laminated sheets (110, 120) through dry lamination or T-die;
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GRNT | Written decision to grant |