KR200192655Y1 - 이지필 필름 포장재 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이지필 필름이 형성된 포장재에 관한 것으로서, 특히, 에틸렌비닐아세테이트(이하 EVA)와 폴리스티렌(이하 PS)수지, 에틸렌아크릴릭에시드(이하 EAA)수지 및 폴리다이메틸실록산 및 기타 첨가제로 구성되어 필름제조시 이지필 특성과 열간봉합특성이 우수하여 자동포장시 고속포장이 가능하도록 한 봉투용 이지필 필름 포장재에 관한 것이다. 본 고안에 따른 이지필 필름 포장재는 비닐아세테이트 함량이 9~18%인 에틸렌비닐아세테이트 30~80중량%, 폴리스티렌 10~30중량%, 에틸렌아크릴릭에시드 10~40중량%로 이루어진 베이스 수지와, 폴리다이메틸실록산 0.01~2.0중량부와, 소정량의 1차 산화방지제와, 소정량의 2차 산화방지제와, 블로킹 방지제를 포함하여 이루어진 이지필 필름용 수지조성물층과, 고밀도 폴리에틸렌 수지층이 공압출되어 적층되어 이루어진다.

Description

이지필 필름 포장재{Easy peelable film}

본 고안은 이지필 필름 포장재에 관한 것으로서, 특히, 에틸렌비닐아세테이트(이하 EVA)와 폴리스티렌(이하 PS)수지, 에틸렌아크릴릭에시드(이하 EAA)수지 및 폴리다이메틸실록산 및 기타 첨가제로 구성되어 필름제조시 이지필 특성과 열간봉합특성이 우수하여 자동포장시 고속포장이 가능하도록 한 봉투용 이지필 필름 포장재에 관한 것이다.

90년대 초반까지의 식품포장에 대한 개념은 식품의 장기 보존성에 대한 것이 매우 중요하게 강조되었으나 최근 들어 산업구조의 고도화에 따라 인스턴트 음식 산업의 발달, 의약 산업의 발달, 디저트 산업의 발달과 더불어 이들을 담을수 있는 포장 개념이 보존중시 개념에서 단위포장과 개봉용이성 등 감각적 개념으로 변환되어 가는 추세로서, 그 일환으로 등장한 것이 개봉이 용이한 이지필 필름(easy peelable film)이다.

이지필 필름은 상용성이 서로 다른 폴리머들로 구성되어, 접착기재에 열융착시 기재와 필름간의 상용성, 비상용특성의 적절한 균형에 의해 적당한 접착력을 가지면서 이지필 특성을 발현시키는 것으로서 가장 핵심적인 기술은 상용성이 서로 다른 폴리머들의 선정 및 이들간의 브랜드(blend) 비율, 연속상과 분산상의 모폴러지(morphology) 제어 기술이다.

특히, 용도가 씨리얼을 담기 위한 봉투용(자기점착용) 제품의 경우, 포장재가 고밀도폴리에틸렌과 이지필 수지간의 공압출 형태로써 구성되므로 히트실링 온도(heat sealing temperature)에 매우 민감하다.

히트실링온도가 130℃를 넘어갈 경우 포장재가 변형될 수 있기 때문에 히트실링온도가 낮으면 낮을수록 좋다. 또한, 포장형태가 자동포장으로 이루어지므로 이지필 수지와 포장재간의 열간봉합특성에 따라 생산성이 좌우된다.

현재, 사용하고 있는 씨리얼용 이지필 필름은 아이오노모(ionomer, 듀퐁社제품)와 폴리부텐-1(쉘社 제품)을 적절한 비율로 용융혼합하여 사용하고 있는데, 동 제품은 저온히트실링성이나 열간봉합강도측면에서 매우 우수한 특성을 나타낸다.

그러나 동 제품의 원료가격이 워낙 고가이기 때문에 범용 제품으로의 대체가 시급히 요구되고 있다.

한편, 대한민국특허출원 1998-027907의 경우 EVA와 PS로 구성되는 자기점착(봉투)용 이지필 필름을 제공하고 있는데, 동 필름의 경우 이지필 특성이 매우 우수해 커피나 프림과 같은 수동포장용 제품에는 적합한 특성을 나타낸다.

그러나 동 필름을 자동포장용으로 적용시 열간봉합강도가 약해 생산성 저하는 물론 고속포장시 포장 밑부분이 터져 불량 발생이 빈번하다.

또한, 대한민국특허출원 1997-072630의 경우에도, 구성자체가 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리스티렌으로 구성되어 폴리프로필렌 용기에 대해 170~220℃ 범위에서 1.0~1.5kg/15mm의 필름강도를 확보할 수 있으나, 이지필 필름끼리 히트실링을 시킬 때 실링온도가 140℃를 넘어야 실링이 가능하므로 저온히트실링면에서 불리한 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 110~130℃의 상대적 저온 범위에서 히트실링이 가능하고, 이 온도 범위에서 박리강도가 0.5~1.5 kg/15mm을 유지할 수 있고, 열간봉합강도가 우수해 자동포장용으로 적합한 이지필 필름용 조성물을 사용하여 자동포장시 고속포장이 우수한 포장재를 제공하는데 있다.

이를 위하여 본 고안에 따른 이지필 필름 포장재는 비닐아세테이트 함량이 9~18%인 에틸렌비닐아세테이트 30~80중량%, 폴리스티렌 10~30중량%, 에틸렌아크릴릭에시드 10~40중량%와, 폴리다이메틸실록산 0.01~2.0중량부와, 소정량의 1차 산화방지제와, 소정량의 2차 산화방지제와, 블로킹 방지제를 포함하여 이루어진 이지필 필름용 수지조성물층과, 상기 이지필 필름용 수지조성물층과 인플레이션 방법 또는 티-다이 방법에 의해 공압출되어 형성된 고밀도 폴리에틸렌층을 포함하여 이루어진다.

또한, 본 고안에 따른 이지필 필름 포장재는 상기 이지필 필름용 수지조성물층이 형성되지 않은 상기 고밀도 폴리에틸렌층의 표면에 접착성수지에 의하여 합지된 지지용 필름을 더 포함하여 이루어진다.

도 1은 본 고안에 따라 제조된 포장재의 사시도이다.

도 2는 본 고안에 사용되는 서로 다른 조성비로 제조된 이지필 필름에 대한 수지조성과 제품성능을 비교한 도표이다.

본 고안에 사용되는 봉투용 이지필 필름의 구성은 베이스 수지로 비닐아세테이트의 함량이 9~18%인 EVA(에틸렌비닐아세테이트)가 30~80 중량%이고, PS(폴리스티렌) 수지가 10~30 중량%이며, 열간봉합강도 개선을 위해 EAA(에틸렌아크릴릭에시드)가 10~40중량%로 이루어지며, 슬립(slip)성 및 개구성 확보를 위해 분자량 50만 이상의 폴리다이메틸실록산을 베이스 수지에 대해 0.01~2.0 중량부로 이루어지며, 기타 통상적인 1차, 2차 산화방지제, 블로킹 방지제를 포함하여 이루어진다.

본 고안의 수지구성물로 사용되는 EVA는 베이스 수지 구성 대비 30~80중량%를 사용한다. 만약, EVA 함량이 30중량% 미만일 경우에는, 이지필 필름의 박리강도가 너무 약해 봉투용 포장재로 사용했을 때 외압에 의해 봉투가 쉽게 파손되어 내용물이 노출될 염려가 있으며, EVA함량이 80%를 초과할 경우에는 적정한 박리강도 및 열간봉합강도를 확보할 수가 없다.

또한, EVA는 비닐아세테이트의 함량이 EVA에 대해 9~18중량%인 제품을 사용하여야 하는데, 비닐아세테이트의 함량이 9중량% 미만일 경우에는 EVA특성이 저밀도폴리에틸렌의 특성에 가까워져 히트실링 온도가 상승하게 되고, 그 함량이 18%를 초과할 경우에는 초산냄새 발생으로 인해 식품포장용에 적용했을 때 제품가치를 저하시킬 염려가 있다.

본 고안의 또 다른 수지구성물로 사용되는 PS는 베이스 수지 구성 대비 10~30중량%를 사용하데, PS의 함량이 10중량% 미만일 때에는 박리강도가 강해 필름의 이지필 특성이 저하되며, 그 함량이 30중량%를 초과할 경우 박리강도가 약해 봉투용 포장재로 적용하기 곤란하고, 특히, PS내 미(未)중합 스티렌모노머(SM)의 증가로 포장재 내부에서 냄새가 발생할 염려가 있다.

본 고안의 이지필 필름 조성물로 사용되는 EAA는 필름의 열간봉합강도 확보를 위해 베이스 수지 구성 대비 10~40중량% 사용된다. 그 함량이 10중량% 미만일 경우에는 열간봉합강도가 약해 고속포장이 어려우며 그 함량이 40중량%를 초과할 경우 열간봉합강도는 우수한 특성을 나타내나 경제적인 측면에는 적절하지 못하다.

또한, 본 고안에서는 슬립(slip)성 및 개구성 확보를 위해 분자량이 50만 이상의 폴리다이메틸실록산을 사용한다.

고분자인 폴리다이메틸록산의 분자량이 50만 미만일 경우 필름성형시 표면으로의 이행이 쉽게 되어 포장재의 히트실링특성을 불균일하게 만들거나, 포장설비를 오염시킬 염려가 있다.

폴리다이메틸실리옥산은 포장재의 슬립성 확보를 위해 첨가하는 것으로서, 특히, 자동포장용 포장재의 슬립성 확보에 적합하다. 사용되는 함량은 베이스 수지 대비 0.01~2.0중량부로 사용한다. 본 발명의 실시예에서 바람직하기로는, 폴리다이메틸실리옥산의 베이스수지 대비 0.1~0.5중량부를 사용한다. 이지필 필름 제조에 첨가되는 폴리다이메틸실록산의 함량이 0.01중량부 미만일 때에는 슬립성 확보에 어려움이 있으며, 그 함량이 2.0 중량부를 초과할 경우에는 슬립성 확보에는 매우 우수하나 실리콘의 이형특성 때문에 포장재의 히트실링온도를 상승시켜 저온실링성이 나빠진다.

한편, 본 고안의 실시예에서는 기타 첨가제로 아마이드계 슬립제 0.1 phr, 통상적인 1차 산화방지제 0.1 phr, 2차 산화방지제 0.1 phr, 블로킹 방지제를 사용한다.

이하 본 고안의 이지필 필름의 제조방법을 보다 자세히 설명한다.

먼저, EVA, PS, EAA, 폴리다이메틸실록산 및 통상의 첨가제를 밤바리믹서에서 용융혼합한 후 혼련된 수지조성물을 펠렛(pellet)화한다.

그리고, 수지 조성물 펠렛을 호펴에 투입하여 압출가공에 의한 통상의 필름 성형장치 및 성형방법에 준하여 필름을 성형하게 되는데, 원형다이에 의한 인플레이션 성형, 티-다이에 의한 티-다이 압출성형 등을 적절히 채용하여 실시하면 좋다.

본 발명에 따라 제조된 포장재로서 봉투용 이지필 필름의 구성은 상기 제조방법으로 제조된 콤파운드와 고밀도폴리에틸렌이 공압출된 이층필름으로 씨리얼용의 경우 통상적으로 고밀도폴리에틸렌이 60㎛의 두께로 제조되고, 그 표면에 이지필 콤파운드가 15㎛의 두께로 형성된다.

도 1은 본 고안에 따라 제조된 포장재의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 이지필 필름 포장재는 고밀도 폴리에틸렌층(1)이 60㎛의 두께로 형성되고, 고밀도 폴리에틸렌층(1) 표면에 이지필 콤파운드층(2)이 15㎛의 두께로 형성된다.

또한, 이지필 필름(1,2)은 접착성수지에 의하여 알루미늄증착 폴리프로필렌 필름(3)에 합지되어 시리얼 등의 내용물을 담는 포장재가 된다.

본 고안은 이하 본 고안의 실시예와 비교예를 통해 좀 더 구체적으로 이해될 수 있으며, 이하 실시예와 비교예는 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니라 예시적인 목적으로 기재하는 것이다.

이하, 도 2를 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 사용되는 서로 다른 조성비로 제조된 이지필 필름에 대한 수지조성과 제품성능을 비교한 도표이다.

도 2를 참조하면, 실시예 1-5와 비교예 1-5에 따른 필름의 특성에 대해 박리강도, 냄새발생 유무(후각시험), 열간봉합강도를 다음과 같이 평가하였다. 이때, - 기타첨가제: 아마이드계 슬립제 0.1phr, 1차, 2차 산화방지제 각각 0.1phr, - EVA: 삼성종합화학 E032A(VA 3%); E090A(VA 9%); E153A(VA 15%); E180F(VA 18%); E220F(VA 22%), - PS: 제일모직 GPPS(HF2660), - EAA: Dow plastics primacor 3340, - 폴리다이메틸실록산: 다우코닝산 제품으로 LDPE수지에 50wt%로 농축시킨 제품(MB50-002: 마스터뱃치의 실제 투입량은 표1의 함량 보다 2배 많이 투입하였음).

실험예:

(박리강도 측정)

박리강도는 2kgf/㎠의 압력으로 25mm*10mm 크기를 갖는 필름들을 상호 열융착시킨 후, 열융착된 필름을 15mm*10mm 크기로 잘라 UTM에서 세로방향으로 박리시키면서 측정되는 강도의 최고값을 박리강도치로 선정하였다. 이 때 인장(박리)속도는 200mm/min이었다. 통상적으로 성인이 손으로 분리할 수 있는 박리강도는 2.0kg/15mm 이하로 봉투용 이지필 필름의 경우 0.5~1.5kg/15mm 수준이 적합하다. 박리강도 측정온도는 각각 110℃, 120℃, 130℃ 이었다.

(후각시험)

필름성형후 각각의 필름에서 초산 냄새가 나는지에 대해 관능적인 방법으로 평가하였다.

(열간봉합강도시험)

박리강도는 히트실링후 상온으로 냉각된 상태에서 필름을 분리시킬 때 측정되는 강도이나, 열간봉합강도는 히트실링 직후의 박리강도로, 열간봉합강도가 낮을 경우 실링부위가 어느 정도 냉각될 때까지 기다렸다가 내용물을 충진해야 함으로 생산성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 히트실링기의 온도를 매 작업때마다 일정온도로 고정시켰다 할지라도 실제 온도는 외부환경 변화에 따라 변화될 수 있기 때문에 적정 열간봉합강도를 확보할 수 있는 온도범위가 넓어야 한다. 통상적으로 열간봉합강도가 2.0 N/inch 이상이면서, 이를 확보할 수 있는 온도범위가 약 20℃ 정도면 문제가 없는 것으로 알려져 왔다. 열간봉합강도의 측정밥법은 다음과 같다.

성형된 필름을 2kgf/㎠의 압력하에서 25.4mmx10mm 크기를 갖는 필름끼리 1초간 열융착시킨 직후 200mm/min의 속도로 분리하면서 박리강도를 측정하게 되는데, 분리 시작후 250 미리초(m. sec.) 경과 후, 그때의 박리강도를 열간봉합강도로 선정하였다.

측정온도는 각각 90℃, 100℃, 110℃이었다.

제조예:

(이지필 필름제조)

60mm x 60mm 크기의 인플레이션 공압출성형기에서 제 1 층은 고밀도 폴리에틸렌(MI 0.04, 삼성종합화학 F120A), 제 2 층은 표 1의 조성으로 제조된 이지필 콤파운드로하여 이들을 용융압출시켜 75㎛의 필름을 성형하였다. 이때, 성형되는 원형다이의 지름은 200mm로써 팽창비는 2.0이었고, 고밀도폴리에틸렌과 이지필 콤파운드의 압출성형 온도는 압출기 압출부의 용융수지의 온도 기준에서 각각 190℃, 160℃이었다.

(실시예 1~5, 비교예 1~5)

도 2의 조성을 갖는 이지필 콤파운드와 고밀도 폴리에틸렌으로 공압출 필름을 성형한 후 각각에 대한 박리강도와 열간봉합강도, 냄새발생유무를 평가하였다. 평가한 결과는 도 2에 나타내었다.

따라서, 본 고안에 따른 이지필 필름 포장재는 110~130℃의 상대적 저온 범위에서 히트실링이 가능하고, 이 온도 범위에서 박리강도가 0.5~1.5 kg/15mm을 유지할 수 있고, 열간봉합강도가 우수해 자동포장용으로 적합한 장점이 있다.

Claims (3)

1. 비닐아세테이트 함량이 9~18%인 에틸렌비닐아세테이트 30~80중량%, 폴리스티렌 10~30중량%, 에틸렌아크릴릭에시드 10~40중량%와, 폴리다이메틸실록산 0.01~2.0중량부와, 소정량의 1차 산화방지제와, 소정량의 2차 산화방지제와, 블로킹 방지제를 포함하여 이루어진 이지필 필름용 수지조성물층과,

   상기 이지필 필름용 수지조성물층과 인플레이션 방법 또는 티-다이 방법에 의해 공압출되어 형성된 고밀도 폴리에틸렌층으로 이루어진 이지필 필름 포장재.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 비닐아세테이트 대신 밀도가 0.90g/㎤ 이하인 극저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이 특징인 이지필 필름 포장재
3. 청구항 1에 있어서, 상기 이지필 필름용 수지조성물층이 형성되지 않은 상기 고밀도 폴리에틸렌층의 표면에 접착성수지에 의하여 합지된 지지용 필름을 더 포함하여 이루어진 것이 특징인 이지필 필름 포장재.