KR20020011801A - 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명 형광감지용 필름은 첨가제로써 형광제(fluorescent)를 폴리프로필렌(polypropylene) 필름의 표층 또는 기재층에 5 ∼ 10,000ppm이 함유되도록 폴리프로필렌 수지에 첨가하여 공압출한 다음 냉각시트화한 후 이를 연신 및 열고정함을 특징으로 하여 제조되어 정확히 자동적으로 형광감지되는 뛰어난 효과가 있다.

Description

형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름 및 그 제조방법 {Biaxially oriented polypropylene film for fluorescence sensor and process for preparation thereof}
본 발명은 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광제가 첨가된 폴리프로필렌 칩을 용융·혼련하여 압출하고 냉각 시트화한 다음 이축연신한 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름과 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 형광센서 감지용 필름은 폴리프로필렌계 필름에 단지 형광센서 감지용 화학물질을 인쇄하거나 또는 형광제를 코팅하여 형광센서 감지용으로 사용함으로써 형광센서 감지효과가 떨어지고, 또 상기 후가공에 따른 작업의 이중성으로 인하여 비용상승이 클 뿐만 아니라 재활용이 곤란하였다.
또 다른 종래의 방법으로 칼라센서를 이용할 경우 필름 또는 내용물의 색상과 바탕이 되는 면의 색상이 유사할 경우에는 감지가 되지 않는 문제가 흔히 발생되었다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 형광제를 폴리프로필렌 수지에 직접 첨가하여 공압출한 다음 냉각 시트화한 후 종방향 및 횡방향으로 이축연신하여 폴리프로필렌 필름을 제조하였으며 이를 제품의 라벨 및 포장지로 사용하여 형광센서의 감지에 의한 제품의 선별이 정확하게 자동적으로 이루어지도록 함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 형광센서 감지용 첨가제를 폴리프로필렌 수지에 첨가하고 공압출한 후 냉각 시트화한 다음 이축연신하여 제조한 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 상기 목적은 형광센서에 의하여 감지 가능한 첨가제로 벤조자졸(benzoxazole)계, 트리오페네디일(triophenediyl)계, 벤조자조일(benzoxazolyl)계 를 폴리프로필렌 필름의 표층 또는 기재층에 5 ∼ 10,000ppm이 되도록 폴리프로필렌 수지에 첨가하여 압출기(壓出機)에서 용융·혼련하고 T-다이를 통해 공압출하여 캐스팅 롤러상에서 시트로 냉각 성형하고 종??향으로 3 ∼ 6배 연신한 다음 횡방향으로 7 ∼ 10배 다시 연신하여 연신된 필름의 후가공성 향상을 위해 상기 필름에 코로나 처리를 수행함으로써 달성하였다.
이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름의 바람직한 실시예를 보인 제조공정을 나타낸다.
도 2는 도 1의 공정에 의해 제조된 본 발명 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름의 단면도를 나타낸다.
본 발명은 형광센서 감지가 가능한 첨가제 0.001 ∼ 50중량%, 바람직하게는 1∼5중량%와 멜트인덱스(melt index)가 3 ∼ 30g/10min, 바람직하게는 20g/10min이고 녹는점(melt point)이 120∼165℃, 바람직하게는 160℃인 파우더상의 폴리프로필렌계 수지 99.999 ∼ 50중량%, 바람직하게는 95∼99중량%를 섞어서 마스터칩(master chip)을 제립하고 이 마스터 칩 0.1 ∼ 10중량%와 폴리프로필렌 수지 90 ∼ 99.9중량%를 혼합하여 표층(A), (B)를 그리고 기재층 (C)를 압출한다. 이때 첨가제는 표층 (A), (B) 및 기재층 (C) 모두 첨가할 수 있으나 표층 (A) 또는 (B) 어느 한쪽면에만 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, 표층 (A) 또는 (B)에 열접착이 가능한 에틸렌-프로필렌 코폴리머(ethylene-propylene copolymer), 프로필렌-부텐 코폴리머(propylene-butene copolymer) 및 에틸렌-프로필렌-부텐 터폴리머(ethylene-propylene-butene terpolymer)를 혼합하여 표층 (A) 또는 (A)층과 (B)층 모두를 압출하여 열접착이 가능한 필름으로 제작할 수 있다. 그리고 본발명은 압출기를 통해 용융·혼련하여 T-다이를 통해 공압출한 후 캐스팅롤러(casting roller)에서 냉각 시트화하고 이어서, 종방향 및 횡방향으로 이축연신한 다음 코로나 처리 장치에서 필름표면을 극성화시킨 다음 표층/기재층/표층으로 이루어진 본 발명 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하는 단계; 마스터 칩의 첨가제의 양을 달리하여 상기와 동일한 방법으로 본 발명 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하는 단계; 상기 제조한 본 발명 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름의 열접착성, 표면외관 및 형광센서 감지여부를 조사하는 단계; 및 상기와 동일한 방법으로 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하되 인플레이션(inflation)방법으로 필름을 연신하여 형광센서 감지용 폴리프로필렌 필름을 제조하는 단계로 구성된다.
본 발명에서 상기 마스터칩에 첨가되는 형광센서 감지가 가능한 형광제의 첨가양은 0.001 ∼ 50중량%으로 하고 이에 대하여 멜트인덱스(melt index)가 3∼30g/10min이고, 녹는점(melting point)이 120∼165℃인 파우더 상태의 폴리프로필렌계수지 99.999 ∼ 50중량%비율로 섞어서 마스터 칩을 제립하고 이렇게 제립된 마스터 칩 0.1 ∼ 10중량%를 칩상태의 폴리프로필렌 수지와 혼합하여 표층(A)용, 기재층(C)용 및 표층(B)용 압출기에 투입하여 용융, 혼련한후 T-다이를 통해 공압출시킨 다음 캐스팅롤러를 통과시켜 냉각시트화하고 이어서 종방향 연신을 수행한 다음 횡방향 연신을 수행한 후 코로나 처리를 하여 극성화된 필름을 성형하였다. 이때 마스터칩은 표층(A), 표층(B)과 기재층(C)의 어느 한층 또는 3층에 모두 첨가할 수 있으나 표층(A) 또는 표층(B)중 어느 한층에 첨가하는 것이 가장 바람직하다. 또한 표층의 한층 또는 두층 모두를 열접착이 가능한 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 에틸렌-프로필렌-부텐 터폴리머 또는 프로필렌-부텐 코폴리머와 혼합하여 열접착이 가능한 필름으로 적용이 가능하다.
본 발명에서 표층의 어느 하나 또는 표층과 기재층에 첨가되는 형광센서에 감지가능한 첨가제인 형광제의 총량은 형광센서 감지정도를 고려하여 5 ∼ 10,000ppm이 바람직하다.
본 발명의 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름은 포장지 또는 라벨로 제조하여 음료팩의 빨대에 적용하거나 각종 상자, 병 등의 라벨로 적용하여 빨대가 부착되지 않는 음료팩이나 라벨이 부착되지 않은 각종 상자, 병등이 형광센서의 감지여부에 따라 정확하게 자동 분리될 수 있도록 하는 특징이 있다.
이하, 본 발명의 구체적이 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 본 발명 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름제조
본 실시예에서는 형광센서 감지가 가능한 첨가제 1중량%와 멜트인덱스가 20g/10min이고, 녹는점이 160℃인 파우더 상태의 폴리프로필렌 수지 99중량%를 믹서로 혼합하여 형광제 함량이 1%인 마스터칩을 제립하였다. 도 1에 나타낸 바와 같이 제립된 마스터 칩 1중량%와 칩상태의 폴리프로필렌계 수지 99중량%를 혼합하여 표층(A) 압출기(2)에서 압출하고 표층(B)는 에틸렌-프로필렌코폴리머(융점 145℃)또는 에틸렌-프로필렌-부텐 터폴리머(융점 135℃)와 프로필렌-부텐 코폴리머(융점 110℃)를 혼합하여 표층(B) 압출기(2')에서 압출하고 기재층(C)은 프로필렌 호모폴리머(융점 163℃)칩을 압출기(1)를 통해 압출한 후 T-다이(3)에서 공압출하여 30℃의 캐스팅롤러(4)에서 냉각 시트화하고 상기 시트를 종방향 연신기(5)에서 120℃를 유지하면서 4배로 연신한 후 다시 텐터식 횡방향 연신기(6)에서 150℃를 유지하면서 9배로 연신한 다음 코로나 방전기(7)에서 40dyne/cm 코로나 방전 처리를 수행하여 필름표면을 극성화하였다. 극성화된 본 발명 필름을 롤상태로 감아 필요에 따라 다양한 크기로 재단(slitting)할 수 있도록 하였다. 본 발명 방법에 의하여 도 2에 나타낸 바와 같은 표층(A)/기재층(C)/표층(B)으로 구성된 두께가 1.5㎛/17.0㎛/1.5㎛인 열접착이 가능한 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하였다.
실시예 2: 마스터칩 2중량%를 함유한 본 발명 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 본 발명 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하되, 상기 실시예 1의 마스터 칩을 기능성을 제고하기 위해 2중량% 칩상태의 폴리프로필렌계 수지 98중량%를 혼합하여 본 발명 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하였다.
실시예 3: 마스터칩 3중량%를 함유한 본 발명 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 본 발명 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하되 상기 실시예 1의 마스터 칩을 기능성을 제고하기 위해 3중량% 칩상태의 폴리프로필렌계 수지 97중량%를 혼합하여 본 발명 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하였다.
실험예 1: 본 발명 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름의 물리적 특성
상기 실시예 1 ∼ 3에서 제조한 본 발명 이축연신 폴리프로필렌 필름의 열접착성과 표면외관 및 형광센서 감지여부를 각각 조사하였다. 조사결과는, 표 1에 나타낸 바와 같이 모두 양호 또는 우수한 수준임을 알 수 있었다.
본 발명 이축연신 폴리프로필렌 필름의 물리적 특성
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3
열접착성 양호 양호 양호
표면외관 양호 양호 양호
형광센서감지여부 양호 우수 우수
실시예 4: 인플레이션 방법에 의한 본 발명 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름 제조
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 본 발명 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하되, 링(ring)-다이에서 공압출하여 시트상 필름을 인플레이션 방법에 의해 동시 이축 연신한 후 코로나 방전기에서 40dyne/cm 코로나 방전 처리하고 필름을 롤상태로 감아 다양한 크기로 재단할 수 있도록 하여 표층(A)/기재층(C)/표층(B)으로 구성된 두께가 1.5㎛/17.0㎛/1.5㎛인 열접착이 가능한 형광센서 감지용 공압출 동시이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하였다.
이상, 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이 형광제(fluorescent)를 폴리프로필렌 필름의 기재층 또는 표층에 5 ∼ 10,000ppm이 함유되도록 폴리프로필렌 수지에 첨가하여 공압출한 다음 냉각시트화한 후 이를 연신 및 열고정함을 특징으로 제조된 형광센서 감지용 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름은 형광센서 감지능이 뛰어난 효과가 있으므로 형광센서 감지에 의한 공장 자동화 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (7)

  1. 형광센서 감지가 가능한 첨가제로서 벤조자졸계, 트리오페네디일계 및 벤조자조일계 형광제 0.001 ∼ 50중량%와 파우더상태의 폴리프로필렌계 수지 99.999 ∼ 50중량%로 혼합된 마스터 칩 0.1 ∼ 10중량%와 칩상태의 폴리프로필렌계 수지 90 ∼ 99.9중량%를 포함함을 특징으로 하는 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름 제조용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서 파우더 및 칩 상태 폴리프로필렌계 수지의 멜트인덱스는 3∼30g/10min이고, 녹는점은 120∼165℃를 특징으로 하는 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름 제조용 조성물
  3. 형광센서 감지가 가능한 첨가제로서 형광제 0.001 ∼ 50중량%와 파우더상태의 폴리프로필렌계 수지 99.999 ∼ 50중량%로 혼합된 마스터 칩 0.1 ∼ 10중량%와 칩상태의 폴리프로필렌계 수지 90 ∼ 99.9중량% 를 혼련하여 표층(A), 표층(B) 또는 기재층(C)용 압출기에 투입하여 공압출한 후 연신한 다음 코로나 방전처리하며, 표층(A), 표층(B) 또는 기재층(C)중 어느 한층 이상에 형광제가 포함된 것을 특징으로 하는 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 연신이 종방향으로 연신한 다음 횡방향으로 연신하는 이축연신 또는 인플레이션법에 의해 연신된 것임을 특징으로 하는 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름 제조방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항의 방법에 의해 제조된 것이 특징인 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항의 방법에 의해 제조된 것이 특징인 표층(A) 또는 표층(B)의 한층 또는 두층이 열접착이 가능한 형광센서 감지용 이축연신 폴리프로필렌 필름
  7. 제 3 항 또는 제 4 항의 방법에 의해 제조된 것이 특징인 표층(A) 또는 표층(B)의 두층이 프로필렌 호모 폴리머로 구성된 이축연신 폴리프로필렌 필름.
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