KR19990063711A - 투명한 단층 라벨 필름 소재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변형성, 감압성 라벨에 사용하기에 충분한 강성 및 다이-절단성을 유지하면서 낮은 헤이즈를 갖는 단층 또는 다층 라벨 필름 소재에 관한 것이다. 낮은 헤이즈는 변형성 라벨을 실질적으로 투명하게 한다. 당해 라벨 필름 소재는 폴리올레핀과 유리상 중합체와의 중합체 혼합물을 포함한다.

Description

투명한 단층 라벨 필름 소재
본원은 1995년 9월 26일에 출원된 미국 임시 특허원 제60/004,334호를 우선권으로서 청구한다.
본 발명은 일반적으로 중합체 수지, 보다 특히, 그러나 제한없이 변형성, 감압성 라벨(pressure-sensitive label))과 같은 라벨로 제조가능한 필름(즉, 라벨 필름 소재(filmstock))을 제조하는데 유용한 수지 혼합물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 일반적으로 라벨, 보다 특히, 그러나 제한없이 변형성, 감압성 라벨 및 이러한 라벨을 제조하기 위한 라벨 필름 소재에 관한 것이다.
종이 라벨에 대한 여러 관점에서 바람직한 라벨을 제조하기 위해 열가소성 라벨 필름 소재를 사용하는 것은 당해 분야에 익히 공지되어 있다. 변형성 열가소성 라벨은 바람직하게는 습기, 인열, 균열, 꺾임, 주름, 수축 등에 대한 내성이 있다. 이들 특성은, 라벨을 압착성 또는 달리 변형성 기판에 도포할 경우 특히 중요하다.
라벨을 제조할 경우, 라벨 필름 소재는 일반적으로 선택된 기판에 라벨 필름 소재를 접착시키기 위한 접착제 층과 함께 사용한다. 접착제는 일반적으로, 라벨 필름 소재를 기판에 접착시킬 경우, 라벨 필름 소재-접착제 접촉면의 강도, 및 접착제 자체의 응집력 강도가 모두 라벨 필름 소재의 변형 및 복구에 필요한 힘보다 크도록 선택한다. 접착제는 라벨이 변형성 용기의 적당한 수명에 대해 의도한 목적을 수행할 수 있기에 충분하여야 한다. 감압성 접착제가 바람직하며 아크릴 및 스티렌-부타디엔 접착제를 포함한다.
라벨을 제조할 경우, 라벨 필름 소재는 일반적으로 이형 라이너(release liner)와 함께 사용한다. 이형 라이너는 라벨 필름 소재/접착제가 라이너로부터는 적합하게 벗겨지거나 떨어지고 가요성 또는 변형성 기판에는 접착될 때까지 접착제에 이형가능하게 결합되어 있다. 이형 라이너는 라벨링용으로 통상적으로 공지된 적합한 물질일 수 있다.
필름이 변형성, 감압성 라벨용 라벨 필름 소재로서 성공적으로 사용되기 위해서는, 추가로 다음 3가지의 일반적 필요 조건에 부합하여야 한다: 우수한 광학성, 다이-절단성(die-cuttability) 및 적합한 강성. 라벨 필름 소재가 우수한 광학성을 가지느냐 아니냐는 적용 의존적이다. 몇몇 경우, 낮은 헤이즈, 고유리상 필름이 필요하다. 다른 경우, 보다 높은 헤이즈, 보다 낮은 유리상 필름이 필요하다. 예를 들어, 취입 성형된 고밀도 폴리에틸렌 병이 ASTM D 2457로 측정한 결과, 19 내지 36%의 60˚ 광택을 가질 수 있는 반면에, 폴리프로필렌 취입 성형된 병은 80%에 이르는 60˚ 광택을 가질 수 있다.
다이-절단성의 관점에서, 필름/접착제/이형 라이너 복합물은 바람직하게는 웹 파손 또는 라이너에 대한 손상없이 회전 다이상에서 산업상 제조 속도로 다이-절단이 가능해야 한다. 필름의 다이-절단이 매우 용이하지 않을 경우에는, 보다 정교하고 고가의 라이너를 사용하여야만 한다.
강성의 관점에서, 라벨 필름 소재는 이형 라이너로부터 용이하게 떼어내기에 충분할 만큼 경성이어야 하나, 너무 경성이어서 변형성 용기에 도포할 경우 주름지거나 변형되어서는 안된다.
폴리스티렌계 라벨 필름 소재는 일반적으로 다이-절단성 및 강성이 충분하다. 이들 폴리스티렌계 라벨 필름 소재의 강성은 라벨링용 장치에서 우수한 기계 공정능을 가능하게 하나, 이들 폴리스티렌계 라벨 필름 소재로부터 제조된 라벨은 형성 기판에 도포될 경우 주름지기 때문에 변형성 기판에서의 이들 유용성을 한정한다.
미국 특허 제5,151,309호는 폴리스티렌 혼합물을 포함하는 라벨 필름 소재를 기술한 돌링거("Dollinger")에게 허여되었다. 돌링거의 라벨 필름 소재는 다이-절단이 가능하며 우수한 강성을 갖는다. 그러나, 돌링거의 라벨 필름 소재는 폴리스티렌 혼합물 성분으로 인해 매우 높은 헤이즈를 갖는다. 이 높은 헤이즈는 투명한 라벨에서 돌링거 라벨 필름 소재의 사용을 불가능하게 한다.
에윙("Ewing")에게 허여된 Re. 32,923에서 기술된 바와 같은 폴리에틸렌 라벨 필름 소재는 광학성 및 강성 필요 조건의 범위에 부합되도록 제형할 수 있으나, 이들의 연신 및 항복 특성으로 인해 다이-절단 및 라벨링 장치에서 이형 라이너로부터 떼어내기가 어렵다. 충전제를 폴리에틸렌 라벨 필름 소재에 가하여 다이-절단성을 조절할 수 있으나, 충전제의 첨가는 가능한 광학 특성을 제한한다. 고도의 정향성 폴리에틸렌 라벨 필름 소재는 개선된 다이-절단성을 가지나, 수득가능한 광학 특성뿐만 아니라 과도한 강성으로 인한 결함을 가진다. 과도한 강성을 갖는 필름 소재는 일반적으로 변형성 라벨(즉, 변형성 기판에 접착할 라벨)에서 성공적으로 사용하기에 불가능하다.
본 발명은 개선된 광학성, 다이-절단성 및 강성의 조합을 갖는 라벨 필름 소재를 제공한다. 한 측면에서, 본 발명은 변형성, 감압성 라벨에 사용하기에 충분한 강성 및 다이-절단성을 유지하면서도 낮은 헤이즈를 갖는 라벨 필름 소재를 제공한다. 상기의 낮은 헤이즈는 본 발명의 라벨 필름 소재를 실질적으로 투명한 변형성 기판용 라벨로 제조할 수 있도록 한다.
본 발명의 라벨 필름 소재는 단층 또는 다층 필름일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 라벨 필름 소재는 단층 필름이다. 특정 경우에서, 본 발명의 하나 이상의 층(또는 단층 필름에서는 오직 하나의 층)은 폴리올레핀과 유리상 중합체와의 중합체 혼합물을 포함한다. 폴리올레핀은 본 발명의 라벨 필름 소재에서 가장 주된 성분이고 일반적으로 라벨 필름 소재 중 약 50중량% 이상을 차지한다. 바람직한 폴리올레핀은 에틸렌과 옥텐의 공중합체 및 저밀도 폴리에틸렌("LDPE")과 고밀도 폴리에틸렌("HDPE")과의 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 유리상 중합체는 라벨 필름 소재 중 약 50중량% 이상을 차지하지 않으며, 바람직하게는 라벨 필름 소재 중 약 25중량% 이상을 차지하지 않는다. 바람직한 유리상 중합체는 폴리(메틸 메타크릴레이트)("PMMA") 및 스티렌-아크릴로니트릴 중합체("SAN")를 포함한다.
본 발명의 라벨 필름 소재는 임의로 폴리올레핀과 유리상 중합체 성분이외에, 예정량으로 광학성, 강성 및 다이-절단성의 목적하는 조합의 성취를 과도하게 방해하지 않는 한 다른 물질을 함유할 수 있다. 이들 임의의 물질은 이산화티탄과 같은 안료; 혼화제; 및 에틸렌과 아크릴산("EAA")의 공중합체와 같은 인쇄적성-증강 중합체를 포함한다.
본 발명은 변형성, 감압성 라벨에서 사용하기에 충분한 강성 및 다이-절단성을 유지하면서 감소된 헤이즈를 갖는 라벨 필름 소재를 제공한다. 본 발명의 라벨 필름 소재의 강성은 ASTM D 882를 사용하여 종방향 1% 시컨트 모듈러스(machine direction 1percent secent modnlus)를 계측함으로써 측정한다. 일반적으로, 본 발명의 라벨 필름 소재는 약 100,000 미만의 종방향 1% 시컨트 모듈러스를 가져야만 한다. 바람직하게, 본 발명의 라벨 필름 소재는 약 50,000의 종방향 1% 시컨트 모듈러스를 가질 것이다.
라벨 필름 소재의 강성은 일반적으로 필름 소재의 두께를 증가시킴으로써 증가시킬 수 있다는 사실을 특히 유의하여야 한다. 그러나, 본 발명의 라벨 필름 소재는 약 5mil 이하의 두께, 바람직하게는 4mil 이하의 두께이다. 본 발명의 라벨 필름 소재는 일반적으로 약 2mil 이상의 두께, 바람직하게는 약 3mil 이상의 두께이다.
충분한 다이-절단성을 나타내는지의 여부를 측정하는 것은 특성상 다소 주관적이다. 일반적으로, 상기 측정은 당해 분야에 익히 공지된 방법에 의해 필름 소재를 필름 소재/접착제/이형 라이너 복합물 구조로 혼입시키고 상기 복합물 구조를 회전 다이상에서 산업상 제조 속도로 다이-절단하여 웹 파손 또는 이형 라이너에 대한 손상이 있는지의 여부를 관찰함으로써 수행한다. 그러나, 라벨 필름 소재의 보다 낮은 극한 연신율은 필름/접착제/이형 라이너 복합물 구조의 증강된 다이-절단성의 지표인 것으로 간주된다. 본 발명의 라벨 필름 소재에 대한 종방향 극한 연신율을 ASTM D 882에 의해 측정한다. 일반적으로, 본 발명의 라벨 필름 소재는 약 400% 미만의 극한 연신율을 나타낸다.
본 발명의 필름의 헤이즈는 ASTM D 1003을 사용하여 측정한다. 본 발명의 라벨 필름 소재에 필요한 헤이즈 수준은 개별적인 적용에 따라 달라진다. 그러나, 공지된 라벨 필름 소재와 비교할 경우, 본 발명의 라벨 필름 소재는 실질적으로 유사한 강성 및 다이-절단성을 유지하면서 보다 낮은 헤이즈를 나타내도록 제조할 수 있다는 것이 본 발명의 특성이다. 이와 같은 보다 낮은 헤이즈는 본 발명의 라벨 필름 소재가 실질적으로 투명한, 변형성 기판용 라벨의 제조를 가능하게 한다. 라벨 필름 소재로부터 실질적으로 투명한 라벨을 제조하기 위해서, 라벨 필름 소재는 약 60% 미만, 바람직하게는 약 50% 이하의 헤이즈치를 나타내어야 한다.
일반적으로, 본 발명의 라벨 필름 소재는 하나 이상의 폴리올레핀과 유리상 중합체와의 혼합물을 포함한다. 각각의 성분의 정확한 양은 생성된 라벨 필름 소재의 목적하는 특성에 따라 다소 달라진다. 예를 들어, 존재하는 유리상 중합체의 양은 목적하는 헤이즈 수준에 따라 조정할 수 있다. 일반적으로, 보다 많은 유리상 중합체의 첨가는 헤이즈 수준을 증가시키고 존재하는 유리상 중합체의 양의 감소는 수득되는 헤이즈 수준을 감소시킨다. 또한, 특정 헤이즈 수준을 생성시키는데 필요한 유리상 중합체의 양은 사용되는 유리상 중합체의 특정 유형에 따라 달라질 것이다. 그러나, 본 발명의 양태를 제조하는데 필요한 성분의 양은 과도한 실험없이 본원의 교시로부터 알 수 있다. 상기 적용의 목적을 위해 기술된 모든 % 양은 달리 지시하지 않는 한 중량%이다.
이들 중합체 혼합물을 사용하여 당해 분야에 익히 공지된 기술로 단층 또는 다층 필름 소재를 제조할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 라벨 필름 소재는 단층 필름이다. 그러나, 본 발명은 본 발명의 단층 라벨 필름 소재와 동일한 조성의 하나 이상의 층을 포함하는 다층 라벨 필름 소재를 본 발명의 단층 라벨 필름 소재로 고려한다.
본 발명의 라벨 필름 소재를 제조하는데 유용한 중합체 혼합물에서 주된 성분은 하나 이상의 폴리올레핀이다. 따라서, 폴리올레핀 성분은 일반적으로 라벨 필름 소재 중 약 50% 이상을 차지한다.
본 발명의 라벨 필름 소재를 제조하는데 유용한 폴리올레핀의 종류는 일반적으로 당해 분야에 공지되어 있고 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 및 에틸렌과 옥텐의 공중합체, 프로필렌, 아크릴레이트 단량체, 비닐 아세테이트, 아크릴산, 메티아크릴산, 아크릴산의 이오노머 또는 메티아크릴산의 이오노머; 및 이의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 라벨 필름 소재에 사용하기에 바람직한 폴리올레핀은 에틸렌과 옥텐의 공중합체이다. 이러한 공중합체의 하나는 DOWLEX 2247(더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)로부터 구입가능)이다. DOWLEX 2247은 2.7의 용융 지수 및 0.917g/cc의 밀도를 갖는다. 본 발명의 라벨 필름 소재에 사용하기에 바람직한 이외의 폴리올레핀은 저밀도 폴리에틸렌("LDPE")와 고밀도 폴리에틸렌("HDPE")과의 혼합물이다. 또한, 에틸렌과 아크릴산("EAA")의 공중합체를 소량(즉, 일반적으로 약 10중량% 이하) 포함할 경우, 라벨 필름 소재의 인쇄적성을 증강시키는 경향이 있다. 이러한 EAA 공중합체의 예는 Primacor 1410(더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능)이다.
본 발명의 라벨 필름 소재는 또한 유리상 중합체를 함유한다. 상기 적용의 목적을 위해서, 유리상 중합체는 생성된 라벨 필름 소재를 사용하는 온도보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 중합체이다. 라벨로 혼입할 경우, 라벨 필름 소재/접착제/이형 라이너 복합물 구조에 전형적으로 대략 100℉(37.8℃)에서 다이-절단 작업을 수행한다. 따라서, 본 발명에서 유용한 유리상 중합체는 전형적으로 약 100℉(37.8℃)보다 높은 유리 전이 온도를 갖는다.
본 발명에 사용하기에 적합한 유리상 중합체는 폴리(메틸 메타크릴레이트)("PMMA") 및 스티렌-아크릴로니트릴 중합체("SAN")를 포함한다. PMMA가 일반적으로 SAN보다 바람직하다. 본 발명의 라벨 필름 소재에 사용되는 유리상 중합체의 정확한 양은 사용되는 개개의 유리상 중합체 및 목적하는 광학성, 강성 및 다이-절단성의 조합에 따라 달라진다.
필름 소재 중 유리상 중합체의 중량%가 감소함에 따라, 필름 소재의 종방향 극한 연신율은 증가한다. 보다 낮은 극한 연신율을 갖는 라벨 필름 소재는 통상적으로 보다 높은 극한 연신율을 갖는 라벨 필름 소재보다 더 다이-절단하기가 용이하다. 일반적으로, 본 발명의 라벨 필름 소재는 ASTM D 882에 의해 측정한 결과, 약 400% 미만의 종방향 극한 연신율을 나타낸다. 라벨 필름 소재는 최종적으로 산업상 제조 속도에서 산업 장치상에서의 다이-절단성에 대해 시험하여야 한다.
또한, 필름 소재 중 당해 유리상 중합체의 양이 증가함에 따라, 필름 소재의 1% 시컨트 모듈러스는 증가한다. 본 발명의 필름 소재 중 당해 유리상 중합체의 양은 1% 시컨트 모듈러스가 약 100,000 이상이 되도록 할만큼 많아서는 안된다. 일반적으로, 본 발명의 라벨 필름 소재 중 당해 유리상 중합체의 양은 50% 미만, 바람직하게는 25% 미만이다.
본 발명의 라벨 필름 소재는 임의로 폴리올레핀 및 유리상 중합체 성분이외에, 예정량으로 광학성, 강성 및 다이-절단성의 목적하는 조합의 성취를 과도하게 방해하지 않는 한 다른 물질을 함유할 수 있다는 사실을 특히 유의하여야 한다. 예를 들어, 이산화티탄과 같은 통상적인 안료를 라벨 필름 소재에 가할 수 있다. 일반적으로, 10중량% 이하의 이산화티탄이 인쇄에 적합한 백색 라벨을 성취하는데 필요하다. 그러나, 광학성, 강성 및 다이-절단성의 목적하는 조합을 성취하는데 과도한 방해를 하지 않는 한 보다 많은 양의 이산화티탄을 가할 수 있다.
또한, 혼화제를 본 발명의 라벨 필름 소재에 가할 수 있다. 본 발명의 라벨 필름 소재에 가할 경우, 혼화제는 일반적으로 약 10중량% 미만의 양으로 존재할 것이다. 혼화제는 본 발명의 중요한 성분은 아니지만, 본 발명은 혼화제를 사용하는 것이 본 발명의 라벨 필름 소재의 압출가공 동안 감소된 다이-페이스 빌드업(die-face buildup)과 같은 특정한 가공 이점을 실현할 수 있도록 한다고 예상한다.
캐스트 필름 방법을 사용하여 단층 필름을 제조한다. 각각의 필름은 3.5mil 두께이다. 각각의 필름은 Dowlex 2247과 4개의 유리상 중합체 중 하나와의 혼합물로 구성되어 있다. 사용된 4개의 유리상 중합체는 다목적 폴리스티렌("GPPS(general purpose polystyrene)")(Styron 665, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능), 고충격 폴리스티렌("HIPS")(Styron 404, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능), 스티렌 아크릴로니트릴("SAN")(Tyril 990, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능) 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)("PMMA")(V920, 아토하스(Atohaas)로부터 구입가능)이다.
각종 중량%의 유리상 중합체를 포함하는 필름을 ASTM D 1003을 통해 헤이즈에 대해, ASTM D 882를 통해 종방향 1% 시컨트 모듈러스에 대해, 및 ASTM D 882를 통해 종방향 극한 연신율에 대해 시험한다. 표 Ⅰ 내지 Ⅲ은 이들 시험의 결과를 나타낸다.
유리상 중합체를 전혀 함유하지 않는 필름 및 HIPS를 33중량% 함유하는 필름을 이형 라이너에 대한 접착제 코팅 및 적층화 후에 산업상 다이 제조기(ROTO-DIE)에서 다이-절단성에 대해 평가한다. 유리상 중합체를 전혀 함유하지 않는 필름(즉, 극한 연신율 1000)은 다이-절단하기가 가능하지 않는 반면에, HIPS를 33중량% 함유하는 필름은 다이-절단가능하다.
헤이즈(%)
유리상 중합체 유리상 중합체의 중량%
0% 5% 10% 15% 20% 25% 33%
HIPS 3 98
GPPS 3 73 92 95
SAN 3 35 71 76 83
PMMA 3 22 41 48
1% 시컨트 모듈러스(psi)
유리상 중합체 유리상 중합체의 중량%
0% 5% 10% 15% 20% 25% 33%
HIPS 65,000
GPPS 15,800 21,000 32,100 54,000
SAN 15,800 25,700 51,600 77,700 102,500
PMMA 15,800 29,300 55,800 74,100
극한 연신율(%)
유리상 중합체 유리상 중합체의 중량%
0% 5% 10% 15% 20% 25% 33%
HIPS 1,000 450
GPPS 1,000 700 900 600
SAN 1,000 1,000 900 200 200
PMMA 1,000 1,000 200 150
캐스트 필름 공정을 사용하여 단층 필름을 제조한다. 각각의 필름은 3.5mil 두께이다. 3개의 필름은 용융 지수가 1.9이고 밀도가 0.925g/cc인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE 535, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능) 85중량%, 및 유리상 중합체 15중량%로 구성되어 있다. 사용된 중합체는 GPPS(Styron 665), SAN(Tyril 990) 및 PMMA(V920)이다. 제4 필름은 LDPE 535 100중량%로 구성되어 있다. 각각의 필름을 헤이즈, 종방향 극한 연신율 및 1% 시컨트 모듈러스에 대해 시험한다. 결과는 표 Ⅳ에서 볼 수 있다.
100중량% LDPE 필름은 우수한 헤이즈 및 극한 연신율 값을 갖는 것으로 나타난다. 그러나, 돌링거에게 허여된 미국 특허 제5,151,309호에서 교시하는 바와 같이, 폴리에틸렌 라벨 필름 소재는 다이-절단기 및 라벨링 장치에서 라이너로부터 떼어내기가 어렵다.
유리상 중합체 탁도(%) 극한 연신율(%) 1% 시컨트 모듈러스(psi)
전혀 없음 5 400 20,600
GPPS 80 220 59,600
SAN 78 200 62,900
PMMA 58 140 45,000
캐스트 필름 공정을 사용하여 2개의 추가의 필름을 제조한다. 각각의 필름은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE 681, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능) 42중량%, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE 058620, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능) 40중량%, 유리상 중합체 10중량%, 및 에틸렌과 아크릴산의 공중합체(Primacor 1410, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능) 8중량%를 함유한다. 제1 필름(필름 V-1)에 사용되는 유리상 중합체는 폴리스티렌(Styron 680, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 구입가능)이고, 제2 필름(필름 V-2)에 사용되는 유리상 중합체는 PMMA(V-920, 아토하스로부터 구입가능)이다. 필름 V-1은 3.66mil 두께이고 필름 V-2는 3.73mil 두께이다. 각각의 필름을 종방향 극한 연신율, 종방향 1% 시컨트 모듈러스 및 헤이즈에 대해 시험한다.
시험한 특성 필름 V-1 필름 V-2
연신율 282 176
1% 모듈러스 80,675 66,684
헤이즈 62.5 51.5

Claims (7)

  1. (a) 폴리올레핀과 유리상 중합체와의 혼합물을 포함하는 라벨 필름 소재; 및
    (b) 상기 라벨 필름 소재를 선택된 기판에 접착시키기 위한 접착층을 포함하는, 선택된 기판에 부착시키기에 적합한 변형성 라벨.
  2. 제1항에 있어서, 라벨 필름 소재가 단층 필름인 변형성 라벨.
  3. 제1항에 있어서, 라벨 필름 소재가 ASTM D 1003에 의해 측정한 결과, 약 60% 미만의 헤이즈를 나타내는 변형성 라벨.
  4. 제1항에 있어서, 유리상 중합체가 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 스티렌-아크릴로니트릴 중합체인 변형성 라벨.
  5. 제1항에 있어서, 라벨 필름 소재 중 폴리올레핀이 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌과의 혼합물을 포함하는 변형성 라벨.
  6. 제1항에 있어서, 라벨 필름 소재가 이산화티탄을 추가로 포함하는 변형성 라벨.
  7. (a) 필수적으로 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌과의 혼합물로 이루어진 폴리올레핀 성분 약 50중량% 이상;
    (b) 유리상 중합체 약 50% 이하; 및
    (c) 에틸렌과 아크릴산의 공중합체 10중량% 이하를 포함하는 단층 라벨 필름 소재.
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