KR20060111332A - 수축필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수축필름에 관한 것으로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 베이스 수지와, 0.01 내지 2중량%의 벤조트리아졸계 자외선 안정제와, 0.01 내지 10중량%의 하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 자외선과 근적외선 차단 효과가 우수한 수축필름이 제공된다.

Description

수축필름{SHRINK FILM}

본 발명은, 수축필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자외선과 근적외선 차단성능이 우수한 수축필름에 관한 것이다.

최근, 음료수의 포장에 PET용기가 많이 사용된다. 음료수 용기로 PET재질의 용기가 많이 사용되는 이유는 강도와 투명성이 좋고 표면에의 인쇄성이 우수하기 때문이다.

공장에서 생산된 음료수는 PET용기에 봉입된 후, 상부가 개방된 종이나 플라스틱 박스 속에 다수개씩 포장된다. 종이박스의 개방된 상부는 통상 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 된 수축필름으로 덮어 씌어 포장한 후 운송하여 각 판매상에게 공급된다.

그러나 PET용기의 경우 알루미늄 등의 금속캔과 달리 햇빛을 쬐면, 자외선이 투명한 용기 벽을 투과하여 음료의 색깔이나 향이 변하게 될 우려가 있다. 또한 여러 단계의 중간상인을 거치게 되면서 박스의 운송이 이루어지기 때문에 불가피하게 박스를 야적하게 되는 경우도 있게 되어 자외선 노출문제가 심각해진다. 특히 과일 쥬스의 경우 자외선에 의해 변질될 우려가 크므로 주의하여야 한다.

자외선은 397nm 내지 10nm의 파장을 가지는데, 이 중 음식류 또는 음료수의 맛을 변질시키는 파장은 대략 360nm 내지 380nm이다.

한편 파장이 700nm 내지 1000nm 정도인 근적외선은 용기 내 식품을 온도를 상승시켜 식품의 신선도를 저하시키는 요인이 된다.

이와 같은 자외선과 근적외선을 차단하고자 자외선 차단제가 많이 적용되고 있다. 그러나 종래의 자외선 차단제는 근적외선은 효과적으로 차단하지 못하는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 자외선과 근적외선 모두를 효과적으로 차단하는 수축필름을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 베이스 수지와, 0.01 내지 2중량%의 벤조트리아졸계 자외선 안정제와, 0.01 내지 10중량%의 하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 포함하는 수축필름에 의하여 달성될 수 있다.

상기 벤조트리아졸계 자외선 안정제는 2(3′,5′-디-t-부틸-2′-하이드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸과 2(3′-t-부틸-2′-하이드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

수축필름은 0.1 내지 10중량%의 제올라이트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

수축필름은 0.1 내지 10중량%의 실리카를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 베이스 필름은 선형 폴리에틸렌과 선형 저밀도폴리에틸렌을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.

수축필름은 수지를 가열 연신하여 배향필름을 제조하고 연화점 이상의 온도로 재가열하여 수지필름에 내재하는 응력을 완화시킨 것으로, 필름의 수축특성을 이용하여 물품을 견고하게 포장하는데 사용된다.

수축필름을 제조하는 방법은 통상 다음과 같다.

베이스 수지로서 용융지수(melt index)가 0.3 내지 1사이의 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 제품을 사용하여 블로운 타입(blown type)의 압출기를 이용하여 제품을 제조한다. 가공조건을 보면 가공온도는 150 내지 160℃, 필름팽창비(blow up ratio, BUR)는 1.2 내지 3이다. 필름두께는 50 내지 120㎛로 조절한다. 필름 가공시 결빙선 및 뽑힘성(draw down ratio, DDR)을 적절히 조정하여 고객이 요구하는 수축율을 맞춘다.

수축필름에 있어 수축율은 매우 중요한 물성인데, 가로방향 수축율(TD)은 통상 필름팽창비에 의존하고 세로방향 수축율(MD)은 통상 뽑힘성에 의존한다. 이 밖에 수축율에 영향을 미치는 인자는 용융지수, 밀도, 성형온도, 권취속도, 결빙선 높이, 스크류 속도 등이다.

본발명에서 자외선과 근적외선 차단을 위해 사용하는 첨가제는 TINUVIN 326, TINUVIN 327, 하이드로탈사이트(hydrotalcite, Mg_4.5Al₂(OH)₁₃CO₃3.5H₂O, Mg₄Al₂(OH)₁₂CO₃3H₂O 등), 실리카, 제올라이트(aluminosillicate dehydrate) 등이다.

TINUVIN 327은 시바-가이기사의 자외선 차단제로 명칭은 2(3′,5′-디-t-부틸-2′-하이드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸이다. 구조식은 다음과 같다.

- 구조식 -

CAS NO.는 3864-99-1이며 분자량은 357.9이다. 외관은 분말형태이며 노란색을 띠고 있다. TINUVIN 327은 열안정성이 좋고, 휘발도가 낮으며 광안정성이 우수하다.

TINUVIN 326은 시바-가이기사의 자외선 차단제로 명칭은 2(3′-t-부틸-2′-하이드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸이며 구조식은 다음과 같다.

- 구조식 -

CAS NO.는 3896-11-5이며 분자량은 315.8이다. 외관은 분말형태이며 노란색을 띠고 있다. TINUVIN 326은 열안정성이 좋고, 휘발도가 낮으며 광안정성이 우수하다.

본발명의 첨가제가 적용되는 베이스 수지는 통상 폴리에틸렌이며, 이에 폴리프로필렌, 나일론 등이 추가로 포함될 수 있다. 이외에 수축필름의 성능을 향상시 키기 위한 산화방지제 등이 더 포함되기도 한다. 폴리에틸렌은 선형 폴리에틸렌과 저밀도 선형 폴리에틸렌의 혼합물인 것이 바람직하다.

본발명에 따른 첨가제는 TINUVIN 326과 TINUVIN 327 중 적어도 어느 하나와 하이드로탈사이트를 포함한다. TINUVIN 326과 TINUVIN 327은 혼합하여 사용될 수 있다. 또한 여기에 실리카나 제올라이트가 더 포함될 수도 있고, 실리카와 제올라이트가 모두 포함될 수도 있다. 하이드로탈사이트를 사용하지 않고 TINUVIN 326과 TINUVIN 327 중 적어도 어느 하나와 실리카나 제올라이트를 같이 사용할 수도 있다.

사용량은 TINUVIN 326과 TINUVIN 327은 0.01 내지 2중량%이며 혼합하여 사용되는 경우도 마찬가지이다. 하이드로탈사이트의 사용량은 0.01 내지 10중량%이고 실리카와 제올라이트의 사용량은 각각 0.1 내지 10중량%이다.

이하 실험을 통해 본발명에 따른 첨가제의 효과에 대해 자세히 설명하겠다.

<실험 1 - TINUVIN 327 + 하이트로탈사이트>

첨가제로 TINUVIN 327과 하이트로탈사이트를 같이 사용한 경우의 차단효과를 비교하였다.

사용된 필름의 두께는 100㎛로 균일하게 하였다. 사용된 베이스 수지는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)인 BF115와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)인 현대석유화학의 UN314를 50%씩 블렌드하여 사용하였다

자외선 투과율 측정에는 일본 시마츠사의 UV-2100S를 사용하였다.

가공에 사용한 기기는 블로운 타입의 Φ50mm 압출기이고, 필름팽창비는 1.5, 뽑힘성은 6, 결빙선은 45cm였다.

비교예 1은 첨가제를 사용하지 않은 경우이다. 비교예 2와 비교예 3은 각각 TINUVIN과 하이드로탈사이트 만을 사용한 경우이다.

실시예 1 내지 실시예 3은 TINUVIN 327 0.4%와 하이드로탈사이트를 각각 1%, 3%, 5% 사용한 경우이다.

다음 표 1에 서로 다른 첨가제를 사용한 수축필름에 있어서, 파장에 따른 차단율을 나타내었다. 여기서 327은 TINUVIN 327을, HTC는 하이드로탈사이트를 나타낸다.

표 1. 첨가제에 따른 차단율 (단위 : %)

첨가제가 들어있지 않은 비교예 1의 경우 모든 파장에서 50%이하의 차단율을 나타냈으며 특히 근적외선 영역의 차단율이 매우 불량하다.

TINUVIN 327 0.4%가 첨가된 비교예 2의 경우 자외선 영역의 차단율은 개선되었으나 근적외선 영역의 차단율은 불량하다.

하이드로탈사이트 4%가 첨가된 비교예 3의 경우 비교예 1과 2에 비해 근적외선 영역의 차단은 개선되었으나 자외선 영역의 차단율이 불량하다.

실시예 1 내지 3은 비교예 1 내지 3에 비해 자외선 영역과 근적외선 영역 모두에서 우수한 차단율을 나타낸다.

<실험 2 - TINUVIN 327 + 하이드로탈사이트 + 실리카>

첨가제로 TINUVIN 327, 하이드로탈사이트 그리고 실리카를 같이 사용한 경우의 차단효과를 비교하였다. 비교예 4는 실리카만을 사용한 경우이다.

실험 1과 실험방법은 동일하며, 표 2에 그 결과를 나타내었다.

표 2. 첨가제에 따른 차단율 (단위 : %)

실리카 4.5%만을 적용한 비교예 4를 보면, 하이드로탈사이트 만을 적용한 비교예 3과 같이 근적외선 영역의 차단은 양호하나 자외선 영역의 차단은 불량하다.

TINUVIN 327, 하이드로탈사이트 그리고 실리카를 모두 사용한 실시예 4를 보면 비교예 1 내지 4보다는 물론 실시예 1 내지 3에 비해서도 우수한 차단효과를 보여주고 있다.

<실험 3 - TINUVIN 326 + 하이드로탈사이트 + 실리카>

첨가제로 TINUVIN 326, 하이드로탈사이트 그리고 실리카를 같이 사용한 경우의 차단효과를 비교하였다. 실험 1과 실험방법은 동일하다.

표 3에 그 결과를 나타내었다. 여기서 326은 TINUVIN 326을 나타낸다.

표 3. 첨가제에 따른 차단율 (단위 : %)

표 3을 보면 TINUVIN 326, 하이드로탈사이트 그리고 실리카를 같이 사용한 실시예 5의 경우 자외선 영역과 근적외선 영역 모두에서 차단성능이 우수함을 확인할 수 있다. 그러나 실시예 5는 TINVIN 326 대신 TINUVIN 327을 사용한 실시예 4에 비하여는 근적외선 차단 성능이 떨어진다.

<실험 4 - TINUVIN 326 + 제올라이트>

첨가제로 TINUVIN 326, 그리고 제올라이트를 같이 사용한 경우의 차단효과를 비교하였다. 실시예 6 내지 8은 TINUVIN 326 0.4%와 제올라이트를 각각 2%, 4%, 6% 사용한 경우이다.

실험 1과 실험방법은 동일하다. 표 4에 그 결과를 나타내었다.

표 4. 첨가제에 따른 차단율 (단위 : %)

표 4에서와 같이 제올라이트가 추가된 실시예 6 내지 8은 제올라이트를 포함하지 않은 비교예 5에 비하여 우수한 근적외선 차단 성능을 나타낸다. 또한 제올라이트의 함량이 증가할수록 근적외선 차단 성능은 개선된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 자외선과 근적외선 모두를 효과적으로 차단하는 수축필름이 제공된다. 본 발명에 따른 수축필름을 식품의 포장에 사용하면 식품의 변질을 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 수축필름에 있어서,

   폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 베이스 수지와;

   0.01 내지 2중량%의 벤조트리아졸계 자외선 안정제와;

   0.01 내지 10중량%의 하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수축필름.
2. 제1항에 있어서,

   상기 벤조트리아졸계 자외선 안정제는 2(3′,5′-디-t-부틸-2′-하이드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸과 2(3′-t-부틸-2′-하이드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수축필름.
3. 제1항에 있어서,

   0.1 내지 10중량%의 제올라이트(aluminosillicate dehydrate)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수축필름.
4. 제1항에 있어서,

   0.1 내지 10중량%의 실리카를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수축필름.
5. 제1항에 있어서,

   상기 베이스 필름은 선형 폴리에틸렌(LDPE)과 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수축필름.