KR20100037727A

KR20100037727A - 생분해성 양방향 수축필름 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20100037727A
Application number: KR1020080096961A
Authority: KR
Inventors: 김경연; 김상일
Original assignee: 에스케이씨 주식회사
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-12
Also published as: WO2010038984A3; WO2010038984A2; KR101012167B1

Abstract

본 발명은 생분해성 양방향 수축필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, L-락트산을 80 중량% 이상 함유하는 폴리락트산 수지를 주성분으로 하는 본 발명의 생분해성 양방향 수축필름은 열풍오븐에서 100 ℃, 10 분간 수축시켰을 때의 양방향 수축률이 10 내지 50 %이고, 스트레인-스트레스 곡선상에서 초기 탄성모듈러스가 50 내지 350 ㎏f/㎟이며, 열풍수축터널에서 120 ℃, 10 초간 수축시킨 후의 필름의 신도 저하율(△E)이 0 내지 70 %인 것을 특징으로 하므로, 이러한 본 발명의 필름은 균일하게 수축 가능하고 운송/보관시 외부충격에 의해 쉽게 깨지지 않아 우수한 유연성과 내파대강도를 발휘한다.

생분해, 양방향 수축, 필름, 폴리락트산, 연신, 포장재, 탄성모듈러스

Description

생분해성 양방향 수축필름 및 이의 제조방법{BIDIRECTIONAL SHRINKABLE BIODEGRADABLE FILM AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 생분해성 양방향 수축필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 수축성 및 우수한 유연성과 내파대강도를 갖는 오버랩용 생분해성 양방향 수축필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

범용적인 열수축필름으로는, 석유계로부터 유래된 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리에스테르필름(PET) 등이 많이 사용되고 있다. 열수축성 필름이 각종 수축포장재 또는 오버랩용으로 사용되기 위해서는 수축성, 인쇄성, 투명성, 내용제성, 내열성 등 기본특성 및 후가공성 적성뿐만 아니라, 수축 후의 운송/보관상의 안전성, 내충격성 등이 요구된다. 석유계 유래 필름들은 상기 요구특성을 부분적으로 만족하는 경우가 있으나, 폴리비닐클로라이드 필름(PVC)은 소각시 다이옥신 등과 같은 유해물질이 발생하여 사용에 많은 규제가 되고 있고, 폴리스티렌 필름(PS)은 인쇄성이 불량하여 일반 필름용 잉 크를 사용할 수 없고 자연 수축률이 커서 보관상의 어려움이 있고, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)은, 내열성이 약하고 너무 유연하여 후가공성이 불량하다는 문제점이 있다. 수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 내열성, 내후성, 수축 균일성은 우수하나, 폐기시 분해가 되지 않고 축적되어 매립지의 수명을 짧게 하여 지구 토양 오염을 야기하고 있는 실정이다.

따라서, 최근 들어 수지 자체의 생분해성이 높은 지방족 폴리에스테르인 폴리락트산에 관한 연구가 많이 진행되고 있다.

일본 특허공개 제 2002-113775 호에서는 폴리락트산을 주재로 한 열수축성 필름을 제안하고 있으나, 이 필름은 열수축률이 너무 낮아 수축하여도 완전하게 수축이 일어나지 않을 뿐더러 제시된 수축률에서는 결정화도가 높아 내충격성이 현저히 떨어지는 문제점을 갖는다.

또한, 미국 특허공개 제 2007/0003774 호 및 제 2007/0116909 호에서는 블로운 방식으로 제조한 열수축성 생분해 폴리락트산계 필름을 제안하고 있다. 그러나 이러한 공법으로 만든 필름은 강도와 신도가 현격히 낮아 저하된 기계적 특성을 나타내고, 수축터널에서 수축시 결정화가 가속화되어 신도가 급격히 떨어지면서 필름이 쉽게 깨지는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명의 목적은 균일한 수축성을 가지며 내충격성, 유연성, 투명성 등의 기본특성이 우수할 뿐만 아니라, 포장 용도에 적합한 물성을 지닌 생분해성 양방향 수축필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 폴리락트산 수지를 주성분으로 하는 이축연신 생분해 필름에 있어서, L-락트산을 80 중량% 이상 함유하는 폴리락트산 수지를 포함하고; 열풍오븐에서 100 ℃, 10분간 수축시켰을 때의 양방향 수축률이 10 내지 50 %이며; 스트레인-스트레스 곡선상에서 초기 탄성모듈러스가 50 내지 350 ㎏f/㎟ 이고; 열풍수축터널에서 120 ℃, 10 초간 수축시킨 후의 필름의 신도 저하율(△E)이 0 내지 70 %인 것을 특징으로 하는, 생분해성 양방향 수축필름 및 이를 포함한 포장재를 제공한다.

또한 본 발명에서는, L-락트산을 80 중량% 이상 함유하는 폴리락트산 수지를 주성분으로 하는 원료수지를 용융압출하는 단계; 용융압출된 미연신 필름을 원료수지의 유리전이온도보다 0 내지 40 ℃ 높은 온도에서 종과 횡 방향으로 각각 2 내지 7 배 연신하는 단계; 이축연신된 필름을 원료수지의 용융온도보다 50 내지 100 ℃ 낮은 온도에서 열고정시키는 단계; 및 열고정된 필름에 대해 무이완 또는 정이완을 주면서 필름을 냉각시키는 단계를 포함하는, 본 발명의 생분해성 양방향 수축필름 의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 생분해성 양방향 수축필름은 균일한 수축성을 가지며 내충격성, 유연성, 투명성 등의 기본특성이 우수할 뿐만 아니라, 초기 수축속도가 낮아 수축터널에서 균일하게 수축 가능하고, 운송/보관시 외부충격에 의해 쉽게 깨지지 않아 우수한 유연성과 내파대강도를 가짐으로써 오버랩용도로 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 생분해성 양방향 수축필름에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 생분해성 양방향 수축필름은 원료수지로서 폴리락트산 수지를 주성분으로 하는 이축연신 필름으로서, 특히 L-락트산을 80 중량% 이상 함유하는 폴리락트산 수지를 포함한다. L-락트산 함유량이 80 중량% 이하일 경우, 결정성이 너무 낮아져 내열성이 현저히 떨어지는 문제점이 있고 높은 수축응력으로 인하여 수축속도가 빨라져 수축 균일성이 떨어지는 문제점이 있다. 바람직하게는 L-락트산 함유량이 90 중량% 이상인 것이 좋다.

또한 원료수지로서 폴리락트산 수지 외에 유리전이온도가 -80 내지 60 ℃ 인 지방족 또는 지방족-방향족 폴리에스테르 수지를 혼합시켜 사용할 수도 있다.

상기 지방족 또는 지방족-방향족 폴리에스테르 수지는, 지방족 디카르복시산 또는 그 유도체와 디올 성분을 중축합하여 얻어질 수 있으며, 생분해성을 해치치 않는 범위에서 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 2,6-디카르복실산, 디페닐술폰산디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산으로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 디카르복시산을 추가로 사용할 수 있다. 이때 지방족 디카르복시산 또는 그 유도체로서, 숙신산, 글루탈산, 말론산, 옥살산, 아디프산, 세바신산, 아젤라산 및 노난디카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 디올 성분으로서 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 1,4-시클로헥산디올, 헥사메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜 및 테트라메틸렌글리콜로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

이러한 유리전이온도가 -80 내지 60 ℃ 인 지방족 또는 지방족-방향족 폴리에스테르 수지의 원료수지 총중량에 대한 함유량은 1 내지 30 중량% 인 것이 바람직한데, 30 중량%를 초과하여 포함할 경우, 폴리락트산과 혼련성이 떨어져 압출가공시에 쉬트 형성이 어렵고 쉽게 열분해가 되며, 상용성이 떨어져 최종필름이 불투명해지는 문제점이 있다. 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량% 인 것이 좋다.

본 발명의 생분해성 양방향 수축필름은 각종 수축포장재 또는 오버랩 용도에 최적화되기 위해서 다음과 같은 물성을 가지게 된다.

먼저, 생분해성 양방향 수축필름을 열풍오븐에서 100 ℃, 10 분간 수축시켰을 때의 양방향 수축률이 10 내지 50 %일 필요가 있다. 양방향 수축률이 10 % 미만 일 경우, 수축이 너무 적게 되어 다양한 형태를 가지는 용기에 적용할 수 없는 문제점이 있고 수축을 해도 외관이 타이트함이 없고 주름이 생기는 문제점이 있다. 양방향 수축률이 50 %를 초과할 경우, 수축속도가 너무 빨라 수축터널에서 수축형태가 뒤틀리거나 핀트가 어긋나는 문제점이 있기 때문이다.

그리고 스트레인-스트레스 곡선상에서 초기 탄성모듈러스가 50 내지 350 ㎏f/㎟일 필요가 있다. 탄성모듈러스가 50 ㎏f/㎟ 미만일 경우 인쇄, 라미네이팅 등의 가공 공정에서 기계적인 텐션에 대한 저항력이 충분하지 못하여, 주행방향으로 주름이 발생하여 인쇄상 문제가 발생 되거나, 주행중에 파단이 발생 되어 바람직하지 않다. 역으로 350 ㎏f/㎟ 를 초과할 경우는 필름의 스티프니스가 상승하여 외부 충격에 의해 쉽게 파단되거나 쉽게 깨지기 때문에 바람직하지 않다. 더욱 좋게는 150 내지 300 ㎏f/㎟ 의 범위가 좋다.

또한 열풍수축터널에서 120 ℃, 10 초간 수축시킨 후의 필름의 신도 저하율(△E)이 0 내지 70 %일 필요가 있다. 모든 수축필름은 결정화를 완전하게 유도하지 않기 때문에 열을 가하면 연신 전의 상태로 돌아가려는 응력이 존재하며, 이 때 열에 의해 필름의 결정화가 진행된다. 결정화가 진행이 되면 수축후의 필름물성이 바뀌게 되는데 특히 신도가 급격하게 줄어든다. 수축후의 신도 저하율(△E)이 70 %를 초과할 경우, 운송 도중, 제품끼리 부딪혀 필름이 깨지는 문제점이 발생되어 포장재 필름으로 기본적인 역할을 할 수 없게 된다. 바람직하게는 신도 저하율(△E)이 50 %이하인 것이 좋다.

그리고 필름의 충격흡수에너지는 5 ㎏f-㎝ 이상인 것이 바람직하며, 5 내지 30 ㎏f-㎝ 인 것이 더욱 바람직하다. 충격흡수에너지는 필름을 파열시킬 때, 빠른 속도에 충격을 흡수할 수 있는 힘을 측정하는 것으로 충격흡수에너지가 5 ㎏f-㎝ 미만일 경우, 운송/취급/보관시에 작은 충격으로 필름이 파손되기 때문에 바람직하지 않다.

또한 필름의 엘멘도프 인열강도는 3.0 ㎏f/㎛ 이상인 것이 바람직하며, 3.0 내지 10.0 ㎏f/㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 보통 필름이 파열이 된 후, 인열이 전파되는 속도가 늦을수록 유연하고 충격에 강한 필름이라 말할 수 있는데, 엘멘도프 인열강도가 3.0 ㎏f/㎛ 미만일 경우, 파열 후 찢겨지는 면적이 훨씬 높아 제품까지 손상되는 문제점이 있다.

그리고 필름의 헤이즈(haze)는 30 % 이하인 것이 바람직하다. 헤이즈가 30 %를 초과할 경우는 필름의 투명도가 현저히 탁해져서 투명성이 요구되는 포장용도로는 사용할 수 없으므로 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는 최종 필름의 헤이즈가 20 % 이하일 수 있다.

다음으로, 이러한 본 발명의 생분해성 양방향 수축필름을 제조하는 공정에 대해 상세히 설명하겠다. 본 발명에 따른 필름 제조공정은 간략하게는, (1) 원료수지를 용융압출하는 단계; (2) 용융압출된 미연신 필름을 종횡으로 이축 연신하는 단계; (3) 이축연신된 필름을 열고정시키는 단계; 및 (4) 열고정된 필름을 냉각시키는 단계로 구분된다.

본 발명에서는 주된 원료수지로서 L-락트산을 80 중량% 이상 함유하는 폴리 락트산 수지를 사용하고, 이 외에도 유리전이온도가 -80 내지 60 ℃ 인 지방족 또는 지방족-방향족 폴리에스테르 수지를, 원료수지의 총중량 대비 1 내지 30 중량%로 혼입시켜 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위내에서 원료수지에 가교제, 산화방지제, 열안정제, 자외선 흡수제, 블로킹 방지제, 무기활제, 대전 방지제 등의 첨가제를 통상적인 방식으로 첨가하는 것도 무방하다.

상기의 원료수지를 용융압출한 다음에는, 캐스팅 롤에 밀착시켜 종횡으로 이축 연신하게 되는데, 이 때 캐스팅 롤 온도를 최대한 낮추어야 결정화 속도를 빠르게 할 수 있기 때문에, 캐스팅 롤 온도는 0 내지 30 ℃인 것이 바람직하며, 특히 10 내지 20 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 연신 단계에서 종과 횡방향의 연신온도는 원료수지의 유리전이온도보다 0 내지 40 ℃ 높은 온도인 것이 바람직하다. 연신온도가 원료수지의 유리전이온도보다 낮으면 연신응력이 높아 공정상 파단빈도가 높아지고 배향결정화가 심하여 백탁발생 및 와인딩 공정에서 잘 끊어지기 때문이다. 반면 연신온도가 유리전이온도+40 ℃의 온도보다 높을 경우, 고온 연신으로 롤과 필름사이에 점착이 일어나기 쉽고 필름의 두께 평활도가 불량해져 부위별 수축률의 차이가 생기게 된다.

또한, 종과 횡방향의 연신비율은 2 내지 7 배, 바람직하게는 3 내지 5 배일 필요가 있다. 2 배 미만으로 연신할 경우, 응력 유도에 의한 배향결정화가 이루어지지 않아서 수축성이 나오지 않고 수축균일성에 문제가 있어 바람직하지 않다.

다음으로 열고정 단계에서는, 원료수지의 용융온도보다 50 내지 100 ℃ 낮은 온도에서 열고정을 실시한다. 상기 범위값보다 낮은 온도에서 열고정을 하면, 열에 의한 열결정화가 진행되어 충분한 수축특성을 얻을 수 있고, 결정화도가 상승되어 필름의 유연성과 충격강도 측면에서 바람직하지 않다. 반대로 상기 범위값보다 높은 온도에서 열고정을 하면, 결정화가 이루어지지 않아 초기 수축속도가 빨라져 후가공과정에서 핸들링 하기가 어려워진다. 바람직하게는 원료 수지의 용융온도보다 50 내지 80 ℃ 낮은 온도에서 열고정하는 것이 좋다.

마지막으로 냉각 단계에서는, 양방향의 수축률의 밸런스를 위해, 무이완하거나 배향된 분자들의 상태를 재배열시켜주는 정이완을 0.01 내지 5 % 줄 필요가 있다. 만약 역이완을 하는 경우, 횡방향의 수축률만 높아지기 때문에 바람직하지 않다.

이와 같은 공정으로 제조된 본 발명의 생분해성 양방향 수축필름은 수축성, 내충격성, 유연성, 투명성 등의 제반물성이 우수하므로, 이를 포함하는 포장재는 운송/보관시 외부충격에 쉽게 깨지지 않을 뿐 아니라 우수한 유연성과 내파대강도를 발휘한다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 일례일 뿐 본 발명이 이에 한정 되는 것은 아니다.

실시예

아래의 실시예 및 비교예에서 폴리락트산 수지는 네이쳐웍스사(NatureWorks LLC)에서 구입한 제품명 4042D (용융온도 150 ℃, L-락트산 함유량 95.5 %, Tg=60 ℃) 또는 제품명 4032D (용융온도 170 ℃, L-락트산 함유량 98.5 %, Tg=62 ℃)의 폴리락트산 수지를 사용하였다.

실시예 1

원료수지인 폴리락트산 수지 (4042D, 네이쳐웍스사)에, 평균입경 2 ㎛의 이산화규소를 최종 필름에 대해 0.07 중량%가 되도록 첨가하여 혼합한 마스터배치(master batch)를 열풍건조기로 110 ℃에서 2 시간 건조하여 수분을 제거하였다. 이를 240 ℃에서 용융압출하고 25 ℃의 캐스팅 롤에 밀착시켜 종 방향으로 75 ℃에서 3.0 배 연신하고, 횡 방향으로 90 ℃에서 4.0 배 연신하였다. 이를 80 ℃에서 열고정시키고 무이완을 주면서 냉각하여 20 ㎛의 두께를 가진 생분해성 양방향 수축필름을 제조하였다.

실시예 2

원료수지인 폴리락트산 수지 (4032D, 네이쳐웍스사)에, 평균입경 2 ㎛의 이산화규소를 최종 필름에 대해 0.07 중량%가 되도록 첨가하여 혼합한 마스터배치를 열풍건조기로 110 ℃에서 2 시간 건조하여 수분을 제거하였다. 이를 240 ℃에서 용융압출하고 25 ℃의 캐스팅 롤에 밀착시켜 종 방향으로는 75 ℃에서 2.5 배 연신하고, 횡 방향으로 90 ℃에서, 3.7 배 연신하였다. 이를 90 ℃에서 열고정시키고 무이완을 주면서 냉각하여 20 ㎛의 두께를 가진 생분해성 양방향 수축필름을 제조하였다.

실시예 3

원료수지로서 폴리락트산 수지 (4032D, 네이쳐웍스사)와 유리전이온도가 -30 ℃인 폴리부틸렌아디페이트코테레프탈레이트 수지 (PBAT, G8060, 이래화학)를 90 : 10 의 중량비로 블렌딩하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 20 ㎛의 두께를 가진 생분해성 양방향 수축필름을 제조하였다.

비교예 1

원료수지인 폴리락트산 수지 (4032D, 네이쳐웍스사)에, 평균입경 2 ㎛의 이산화규소를 최종 필름에 대해 0.07 중량%가 되도록 첨가하여 혼합한 마스터배치를 열풍건조기로 110 ℃에서 2 시간 건조하여 수분을 제거하였다. 이를 240 ℃에서 용융압출하고 25 ℃의 캐스팅 롤에 밀착시켜 종 방향으로는 80 ℃에서 3.0 배 연신하고, 횡 방향으로 90 ℃에서 4.0 배 연신하였다. 이를 150 ℃에서 열고정시키고 무이완을 주면서 냉각하여 20 ㎛의 두께를 가진 생분해성 양방향 수축필름 제조하였다.

비교예 2

원료수지인 폴리락트산 수지 (4042D, 네이쳐웍스사)에, 평균입경 2 ㎛의 이산화규소를 최종 필름에 대해 0.07 중량%가 되도록 첨가하여 혼합한 마스터배치를 열풍건조기로 110 ℃에서 2 시간 건조하여 수분을 제거하였다. 이를 240 ℃에서 용융압출하고 25 ℃의 캐스팅 롤에 밀착시켜 종 방향으로는 60 ℃에서 1.5 배 연신하고, 횡 방향으로 100 ℃에서 5.0 배 연신하였다. 이를 50 ℃에서 열고정시키고 역이완을 주면서 냉각하여 20 ㎛의 두께를 가진 생분해성 양방향 수축필름을 제조하였다.

비교예 3

폴리락트산 수지 (4032D, 네이쳐웍스사)와 유리전이온도가 -20 ℃인 폴리부틸렌석시네이트 수지 (PBS, G4560, 이래화학)를 40 : 60의 중량비로 블렌딩하여 제습건조기로 70 ℃에서 5 시간 건조하여 수분을 제거하였다. 이를 220 ℃에서 용융압출하고 25 ℃의 캐스팅 롤에 밀착시켜 종 방향으로는 80 ℃에서 2.8 배 연신하고, 횡 방향으로 105 ℃에서 5.5 배 연신하였다. 이를 60 ℃에서 열고정시키고 역이완을 주면서 냉각하여 20 ㎛의 두께를 가진 생분해성 양방향 수축필름을 제조하였다.

시험예

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 폴리에스테르 필름에 대해 필름의 특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때 필름의 특성 측정은 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 필름의 조성

일본 제올(Jeol)사의 H-NMR (모델명: JSM-LA300)을 이용하여 필름을 용제 (중수소로 치환된 클로로포름과 트리프루오로아세트산의 4 : 1 혼합 용액)에 녹인 후 측정하여 얻어진 각 특성 피크의 면적비를 이용하여 필름의 조성을 나타내었다.

(2) 편광계 (Polarimeter)

일본 자스코(Jasco)사의 전자동 편광기(Automatic Polarimeter, 모델명: P-1020)를 사용하였고, 광원을 나트륨 램프로 하여 589 nm 광원파장에서 측정한 값을 소프트웨어로 계산하여 L-락트산 함유량(중량%)으로 나타내었다.

(3) 열특성 분석 (Tg, Tm, △Hm)

퍼킨엘머(Perkin-Elmer)사의 시차주사형열분석기(DSC)를 이용하여 승온속도 10 ℃/분으로 측정하였다. 이 때 최초 흡열 변화를 유리전이온도(Tg, ℃)로 하고, 다음에 나타나는 발열곡선의 피크점을 결정화 온도(Tc, ℃)로 하였으며, 계속해서 나타나는 흡열곡선의 피크점을 필름의 융점(Tm, ℃)으로 하였다.

(4) 초기 탄성모듈러스

ASTM D 882에 의거하여 측정하였으며, 인스트론(Instron)사의 만능시험기(UTM, 모델명: 4206-001)를 이용하여 제조한 필름을, 길이 약 100 ㎜, 폭 15 ㎜로 재단한 후, 척간 간격이 50 ㎜가 되도록 장착하여 인장속도 200 ㎜/분의 속도로 실험하였다. 그 후 설비에 내장된 프로그램에 의하여 계산된 초기 탄성모듈러스(㎏f/㎟) 값을 얻었다. 초기 탄성 모듈러스가 낮을수록 유연성이 우수하다.

(5) 수축률 (%)

샘플을 측정하려는 방향으로 길이 200 ㎜, 폭 15 ㎜로 하여 주 수축률은 100 ℃ 의 온도로 유지되는 열풍 오븐에서 10 분간 열처리한 후 길이를 하기 식에 의하여 계산하였다.

수축율(%) = (열처리전 길이 - 열처리후 길이) / 열처리전 길이 X 100

(6) 신도저하율(%)

ASTM D 882에 의거하여 측정하였으며, 인스트론(INSTRON)사의 만능시험기(UTM, 모델명 4206-001)를 이용하여 제조한 필름을 길이 약 100 ㎜, 폭 15 ㎜로 재단한 후 척간 간격이 50 ㎜가 되도록 장착하여 인장속도 200 ㎜/분의 속도로 실험하였다. 그 후 설비에 내장된 프로그램에 의하여 수축 전의 신도값을 얻고, 하기 (11)번의 수축특성평가에서 얻은 샘플을 상기의 방식으로 수축 후의 신도값을 얻어 신도저하율을 하기 식에 의하여 계산하였다.

신도저하율(%)(△E) = (수축전의 신도 - 수축후의 신도) / 수축전의 신도 X 100

(7) 충격흡수에너지

ASTM D3420의 규정에 따라 측정하였으며, 장치는 일본 토요세이키(Toyoseiki)사의 필름충격시험기(Film Impact Tester)를 사용하였다. 진자 팁(Pendulum Tip)은 0.5 인치의 직경을 가지는 반구형을 사용하였으며, 시료 필름은 직경이 약 50 ㎜의 원형 구멍을 가지는 샘플대에 장착하였다. 이렇게 측정한 값을 충격흡수에너지(㎏f-㎝)로 하였다. 각 시료마다 10 번을 측정하여 그 평균값을 취하였다.

(8) 엘멘도프 인열강도

ASTM D1922의 규정에 따라 측정하였으며, 장치는 엘멘도프(Elmendorf Tear Tester) 시험기를 이용하여 일정한 속도로 진동하는 추(pendulum)를 일정 위치로 올렸다가 일시에 추를 놓음으로써 필름이 찢어지는 힘을 측정하여 엘멘도프 인열강도 (㎏f/㎛)로 하였다.

(9) 헤이즈(Haze)

일본 니혼 세미츄 코가쿠(Nihon Semitsu Kogaku)사의 헤이즈미터(모델명 : SEP-H)로 측정하였으며, C-광원을 사용하여 헤이즈를 측정하였다.

(10) 제막 안정성

연신 필름의 파단성 및 평횔도에 따라 다음과 같이 평가 하였다:

○ (양호) : 파단이 없고, 최종 필름에 연신 무라가 없고 평활도가 우수한 경우;

△ (비교적 양호) : 파단성은 없으나, 최종 필름에 백탁 및 연신 무리가 있는 경우; 및

× (불량) : 롤 융착이나, 필름의 파단으로 인하여 장시간 생산이 곤란한 경우.

(11) 수축특성 평가

벽면에 상하 여러 단으로 열풍구멍을 가지고 있고 필요에 따라 열풍노즐의 개폐가 가능하며 터널을 통과하는 동안 용기의 회전이 가능하도록 제작된 열풍 터널기를 이용하였다. 균일한 수축성을 파악하기 위하여 라벨에 그래프 종이와 같은 눈금을 적당한 폭으로 인쇄하였다. 이 라벨을 통상적으로 과즙음료 용기로 주로 사용되는 1.5 L 사각 내열 PET 병의 어깨 위로 약 2 ㎝ 올라가도록 상부 몸통에 씌우고, 120 ℃ 열풍에 10 초간 통과시켰을 때 라벨의 수축 상태를 평가하여 아래와 같이 표시하였다:

○: 수축 후 균일하게 수축 되어 외관이 미려한 경우;

△: 수축이 한쪽으로 쏠리고, 분화구 모양의 불균일 수축이 나타나는 경우; 및

×: 수축이 제대로 되지 않아 병에 밀착이 되지 않고 들떠있는 경우.

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예에서는 필름의 균일한 수축성, 내충격성, 유연성, 투명성 등 본 발명이 목적으로 하는 제반 물성이 우수한 필름을 얻을 수 있는 반면에, 본 발명의 범위에서 벗어나는 비교예의 경우는 이와 같은 제반 물성이 본 발명의 필름에 비해 떨어짐을 알 수 있다.

Claims

폴리락트산 수지를 주성분으로 하는 이축연신 생분해 필름에 있어서,

L-락트산을 80 중량% 이상 함유하는 폴리락트산 수지를 포함하고;

열풍오븐에서 100 ℃, 10 분간 수축시켰을 때의 양방향 수축률이 10 내지 50 %이며;

스트레인-스트레스 곡선상에서 초기 탄성모듈러스가 50 내지 350 ㎏f/㎟ 이고;

열풍수축터널에서 120 ℃, 10 초간 수축시킨 후의 필름의 신도 저하율(△E)이 0 내지 70 %인 것을 특징으로 하는, 생분해성 양방향 수축필름.
제1항에 있어서,

상기 폴리락트산 수지 외에, 유리전이온도가 -80 내지 60 ℃인 지방족 또는 지방족-방향족 폴리에스테르 수지를 원료수지의 총중량 대비 1 내지 30 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 양방향 수축필름.
제1항에 있어서,

상기 필름이 5 ㎏f-㎝ 이상의 충격흡수에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 생분해성 양방향 수축필름.
제1항에 있어서,

상기 필름이 3.0 ㎏f/㎛ 이상의 엘멘도프 인열강도를 갖는 것을 특징으로 하는 생분해성 양방향 수축필름.
제1항에 있어서,

상기 필름이 30 % 이하의 헤이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 생분해성 양방향 수축필름.
(1) L-락트산을 80 중량% 이상 함유하는 폴리락트산 수지를 주성분으로 하는 원료수지를 용융압출하는 단계;

(2) 용융압출된 미연신 필름을 원료수지의 유리전이온도보다 0 내지 40 ℃ 높은 온도에서 종과 횡 방향으로 각각 2 내지 7 배 연신하는 단계;

(3) 이축연신된 필름을 원료수지의 용융온도보다 50 내지 100 ℃ 낮은 온도에서 열고정시키는 단계; 및

(4) 열고정된 필름에 대해 무이완 또는 정이완을 주면서 필름을 냉각시키는 단계를 포함하는, 제1항의 생분해성 양방향 수축필름의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 단계 (2)에서 종과 횡방향으로 각각 3 내지 5 배 이축연신하는 것을 특 징으로 하는 생분해성 양방향 수축필름의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 단계 (1)의 원료수지가, 상기 폴리락트산 수지 외에, 유리전이온도가 -80 내지 60 ℃인 지방족 또는 지방족-방향족 폴리에스테르 성분을 1 내지 30 중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 생분해성 양방향 수축필름의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 단계 (2)의 연신공정을 0 내지 30 ℃의 캐스팅 롤에서 수행하는 것을 특징으로 하는 생분해성 양방향 수축필름의 제조방법.
제1항의 생분해성 양방향 수축필름을 포함하는 포장재.