KR20130013872A - 다중 접착층을 가진 연신 공압출 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열 접착 특성이 우수한 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종이, 필름, 금속 등의 접착 대상물에 직접 접착이 가능한 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름에 의할 경우, EVA 라미네이션 코팅과 같은 추가 공정, 두께 불균일, 제조과정에서의 롤의 오염 등이 없으면서도, 접착 대상물과의 접착력이 우수한 연신 공압출 필름을 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 따른 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름에 의할 경우, EVA 라미네이션 코팅과 같은 추가 공정, 두께 불균일, 제조과정에서의 롤의 오염 등이 없으면서도, 접착 대상물과의 접착력이 우수한 연신 공압출 필름을 얻을 수 있게 된다.
Description
본 발명은 열 접착 특성이 우수한 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종이, 필름, 금속 등의 접착 대상물에 직접 접착이 가능한 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름에 관한 것이다.
일반적으로 종이, 금속 또는 필름 등의 접착 대상물에 필름을 접착시키는 방법으로는 이축 연신 폴리프로필렌 필름(BOPP) 표면에 아크릴계 또는 유성 접착제 등과 같은 프라이머(primer)를 도포하여 접착 대상물과 접착하는 드라이 라미네에션(dry lamination) 방법과, 표면층에 프라이머를 대체할 수 있는 폴리올레핀 수지를 공압출한 후, 상기 폴리올레핀 수지층 위에 에틸렌초산비닐 수지(EVA)를 라미네이션 코팅하여 접착 대상물과 접착하는 써멀 라미네이션(thermal lamination) 방법이 있다(대한민국 등록특허 10-0531256, 대한민국 등록특허 10-0656264).
최근 들어, 상기 드라이 라미네이션 방법에 사용되는 용매 등이 환경에 유해한 것으로 알려지면서 드라이 라미네이션으로 생산된 제품은 선진국에서 사용이 제한되기 시작하여, 점차 써멀 라미네이션으로 생산된 제품으로 대체되고 있는 실정이다.
그러나 상기 써멀 라미네이션 방법은 EVA를 코팅해야만 종이 등의 접착 대상물과 접착이 가능하기 때문에 EVA 라미네이션 코팅에 따른 추가 가공비가 들어가며, EVA 자체가 수요에 따라 가격이 급등락하여 일정한 수익 구조를 가지기 어려운 문제점을 가지고 있다.
최근의 써멀 라미네이션용 BOPP 중에는 폴리올레핀 계열의 단일 열접착층을 형성하고, 상기 열접착층의 두께를 높여 EVA 라미네이션 코팅 없이 종이 등의 접착 대상물과의 접착이 가능한 제품이 일부 생산되고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 단순히 단일 열접착층의 두께를 증가시킨 제품은 생산 및 적용에 한계가 있다. 우선, 기재층의 폴리프로필렌은 160℃ 이상의 녹는점을 가지고 열접착층 수지는 50~110℃의 녹는점을 가지는데, 기재층과 열접착층을 공압출하는 경우 녹는점이 높은 수지를 기준으로 온도를 설정하기 때문에 열접착층 수지는 적정 이상의 유동성을 보이게 되고 이러한 결과로 열접착층의 두께 불균형이 나타나게 된다. 이러한 두께 불균형은 열접착층의 두께가 얇을 경우에는 불균형의 정도가 약하지만, 열접착층의 두께를 두껍게 생산할 때에는 불균형의 정도가 심하게 나타나게 되며, 또한 생산 속도를 점차적으로 상승시키면 두께 편차가 심해져 필름으로서의 상업적 가치가 상실될 뿐만 아니라 생산 효율도 떨어지는 문제점을 안고 있었다.
또한, 열접착층의 두께를 증가시킨 제품을 생산할 때에는 열접착층과 기재층의 폴리프로필렌 간에 접착력의 부족이 발생하여 열접착층의 일부가 필름에서 탈착되어 롤을 오염시키게 되므로, 결과적으로 열접착층으로 사용하는 수지를 제한하는 방향으로 제품 생산이 이루어져 왔다. 나아가, 이러한 열접착층 수지의 제한은 최종 적용 대상이 되는 종이 등의 접착 대상물과 접착시 충분한 접착력을 나타내지 못하게 되어 접착력이 낮은 제품에 제한적으로 적용되어 사용될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, EVA 라미네이션 코팅과 같은 추가 공정, 두께 불균일, 제조과정에서의 롤의 오염 등이 없으면서도, 접착 대상물과의 접착력이 우수한 연신 공압출 필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름을 제공하는데, 본 발명의 일례에 따른 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름은, 기재층과 기재층에 접한 접착층을 포함하는 연신 공압출 필름에 있어서, 상기 접착층은 상기 기재층에 접한 한층 이상의 Inter-Layer 접착층 및 상기 Inter-Layer 접착층에 접한 한층 이상의 열접착층으로 이루어지며, 상기 Inter-Layer 접착층은 올레핀 공중합체 또는 올레핀과 불포화카르본산 또는 불포화카르본산 무수물과의 공중합체이면서 녹는점(Tm)이 90 내지 150℃인 수지로 이루어지고, 상기 열접착층은 올레핀 공중합체 또는 올레핀과 불포화카르본산 또는 불포화카르본산 무수물과의 공중합체이면서 녹는점(Tm)이 70 내지 130℃인 수지로 이루어진다.
상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 기재층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮고, 상기 열접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 올레핀은 α-올레핀인 것이 바람직하며, 상기 α-올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-핵센, 1-메틸-1-펜텐, 1-핵센, 1-옥텐, 1-데센 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 불포화카르본산은 아크릴산(Acrylic Acid), 메타트릴산(Methacrylic Acid), 비닐초산(vinyl Acetic Acid), 초산비닐(Vinyl Acetate), 메틸-아크릴산(Methyl-acrylic Acid), 에틸-아크릴산(Ethyl-acrylic Acid), 부틸-아크릴산(Buthyl-acrylic Acid), 메틸-메타크릴산(Methyl Methacrylic Acid), 에틸-메타크릴산(Ethyl Methacrylic Acid) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름에 의할 경우, EVA 라미네이션 코팅과 같은 추가 공정, 두께 불균일, 제조과정에서의 롤의 오염 등이 없으면서도, 접착 대상물과의 접착력이 우수한 연신 공압출 필름을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의하여 제조된 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름의 샘플 사진이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름을 제공하는데, 본 발명의 일례에 따른 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름은, 기재층과 접한 단일 접착층으로 이루어지던 종래와 달리 접착층을 기재층과 접한 Inter-Layer 접착층 및 상기 Inter-Layer 접착층에 접한 열접착층으로 구성함으로써 접착 대상물과의 접착력을 향상시킴과 아울러 접착층의 두께 불균일 및 기재층과 접착층의 접착력 부족으로 접착층이 기재층에서 이탈되면서 롤(Roll)을 오염시키던 문제 등을 해결함으로서 품질, 생산성 향상 및 원가를 절감시킬 수 있는 연신 공압출 필름을 제공하는데 그 특징이 있다.
즉, 본 발명에 따른 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름은 기재층과 기재층에 접한 접착층을 포함하는 연신 공압출 필름에 있어서, 상기 접착층은 상기 기재층에 접한 Inter-Layer 접착층 및 상기 Inter-Layer 접착층에 접한 열접착층으로 이루어진다.
또한 본 발명에 따른 연신 공압출 필름은 상기 기재층의 상기 접착층이 접하는 면의 반대 면에 표면층을 기재층에 접하도록 추가로 포함할 수 있다.
상기 Inter-Layer 접착층 및 열접착층은 각각 단일층으로 이루어질 수 있으며, 설계에 따라서는 각각 다중층으로 이루어질 수도 있다. 마찬가지로 상기 기재층 및 표면층 역시 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
상기 기재층 및 표면층을 형성하는 수지는 통상의 연신 공압출 필름의 제조에 이용되는 수지, 즉 폴리프로필렌 등의 통상의 폴리올레핀 수지가 사용될 수 있으므로 이의 상세한 설명은 생략한다.
상기 Inter-Layer 접착층은 올레핀 공중합체 또는 올레핀과 불포화카르본산 또는 불포화카르본산 무수물과의 공중합체이면서 시차주사열량계(DSC)로 측정한 녹는점(Tm)이 90 내지 150℃인 수지로 이루어지고, 상기 열접착층은 올레핀 공중합체 또는 올레핀과 불포화카르본산 또는 불포화카르본산 무수물과의 공중합체이면서 시차주사열량계(DSC)로 측정한 녹는점(Tm)이 70 내지 130℃인 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 기재층은 Inter-Layer 접착층과 제조과정에서 서로 접착되고, Inter-Layer 접착층은 열접착층과 제조과정에서 서로 접착된다. 즉, Inter-Layer 접착층은 기재층과 열접착층의 중간에 위치하여 각각을 견고하게 접착되게끔 하여 종래의 기재층과 접착층의 접착력이 미흡하여 발생하던 문제점을 해결할 수 있게끔 하여 준다.
이를 좀더 자세히 설명하면 기재층으로 주로 사용하는 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌이며, 이의 녹는점은 160℃ 이상이다. 종래의 단일 접착층은 약 50 내지 110℃의 녹는점을 가진 수지를 활용하였다. 상기와 같은 녹는점을 가진 기재층의 수지와 접착층의 수지를 공압출하여 필름을 제조하는 경우 제조의 기준온도는 녹는점이 높은 수지를 기준으로 하여 설정하게 된다. 따라서 녹는점이 낮은 종래의 단일 접착층을 이루는 수지는 과도한 유동성을 보이게 되며, 이로 인하여 두께 불균일이 발생하게 된다. 또한 기재층과 접착층의 층간 접착력이 부족하게 되어 접착층이 기재층으로부터 이탈하여, 성형롤을 오염시키는 문제가 발생하게 된다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 접착층을 Inter-Layer 접착층과 열접착층으로 이원화하여 구성한다. 이때 상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 기재층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮고, 상기 열접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮게끔 구성한다. 즉, 기재층과 접착층 간에 과도한 녹는점의 차이가 발생했던 종래와 달리 중간에 완충층인 Inter-Layer 접착층을 두어 기재층과 Inter-Layer 접착층, Inter-Layer 접착층과 열접착층의 접착력을 높이게 된다.
상기 Inter-Layer 접착층은 녹는점이 90 내지 150℃인 수지로 이루어지며, 상기 열접착층은 녹는점이 70 내지 130℃인 수지로 이루어지는데, Inter-Layer 접착층과 열접착층을 이루는 수지의 녹는점이 상기 범위내에서 선택될 때, 열접착층을 이루는 수지의 녹는점이 항상 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮게 된다. Inter-Layer 접착층의 녹는점이 상기 온도 범위를 벗어날 경우에는 완충 역할을 하기 위하여 Inter-Layer 접착층을 도입한 본 발명 특유의 효과를 달성하지 못할 우려가 있어 바람직하지 않고, 열접착층의 녹는점이 상기 하한치 미만일 경우에는 층간 접착력의 부족 및 성형 롤을 오염시키는 종래와 같은 문제점이 발생할 우려가 있어 바람직하지 않고, 열접착층의 녹는점이 상기 상한치를 초과할 경우에는 접착 대상물과의 접착력이 낮아질 우려가 있어 바람직하지 않다.
열접착층의 녹는점은 접착 대상물과의 접착력만을 고려할 때는 낮은 것이 유리하다. 단일 접착층만을 사용하는 종래의 경우 접착력만을 고려하여 기재층 대비 녹는점이 과도하게 낮은 수지를 사용함으로써 상술한 두께 불균일, 성형 롤의 오염 등의 문제가 발생하였다. 본 발명은 완충 역할을 하기 위한 Inter-Layer 접착층을 두어, 두께 불균일 및 롤의 오염 등의 문제가 발생하지 않으면서도 접착 대상물과 접착되는 열접착층을 녹는점이 낮은 수지를 사용할 수 있게 됨으로써, 접착 대상물과의 접착력을 높일 수 있게 된다.
상기 Inter-Layer 접착층과 열접착층의 녹는점의 온도는 Inter-Layer 접착층과 열접착층의 다중 접착층을 도입하면서 본 발명의 발명자들이 반복된 연구 끝에 얻은 최적의 범위이다.
상기 올레핀은 올레핀 중 어느 것을 사용하여도 무방하나, 반복된 실험결과 α-올레핀을 사용하는 것이 보다 우수한 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 상기 α-올레핀의 예를 들어보면 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-핵센, 1-메틸-1-펜텐, 1-핵센, 1-옥텐, 1-데센 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
또한 상기 불포화카르본산은 아크릴산(Acrylic Acid), 메타트릴산(Methacrylic Acid), 비닐초산(vinyl Acetic Acid), 초산비닐(Vinyl Acetate), 메틸-아크릴산(Methyl-acrylic Acid), 에틸-아크릴산(Ethyl-acrylic Acid), 부틸-아크릴산(Buthyl-acrylic Acid), 메틸-메타크릴산(Methyl Methacrylic Acid), 에틸-메타크릴산(Ethyl Methacrylic Acid) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
또한 상기 기재층, Inter-Layer 접착층, 열접착층 및 표면층을 이루는 수지에는 산화방지제, 겔생성 방지제, 자외선흡수제, 대전방지제, 활제, 안티블로킹제, 충격보강제, 충진제 및 가소제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수 있으며, 이러한 첨가제의 사용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 기술이므로 이의 상세한 설명은 생략한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예
: 이중 접착층을 갖는
연신
공압출
필름의 제조
표면층, 기재층, Inter-Layer 접착층, 열접착층으로 이루어진 연신 공압출 필름을 제조하였다. 각 층을 구성하기 위하여 사용하는 수지의 단량체 성분 및 함량, 녹는점, 용융지수를 하기의 표 1에 나타내었다. 녹는점은 시차주사열량계(DSC, 10℃/min)를 이용하여 측정하였으며, 용융지수는 ASTM D 1238에 따라 측정하였다.
하기 표 1에 나타낸 것과 같은 수지를 각각 압출기로 용융시키고, 240℃의 T 다이로 공압출 시킨 후, 냉각롤로 공압출된 필름을 급냉시켰다.
냉각된 필름을 예열한 후, 기계방향으로 5배, 폭 방향으로 9배 연신을 하여 이축 연신된 필름을 제조하였다.
필름의 층별 두께는 표면층 1㎛, 기재층 13㎛, Inter-Layer 접착층 3㎛, 열접착층 3㎛ 이었으며, 도 1은 실시예 1에 의한 수지를 사용하여 제조한 연신 공압출 필름의 샘플이다.
[표 1]
비교예
: 단일 접착층을 갖는
연신
공압출
필름의 제조
표면층, 기재층, 접착층으로 이루어진 연신 공압출 필름을 제조하였다. 각 층을 구성하기 위하여 사용하는 수지의 단량체 성분 및 함량, 녹는점, 용융지수를 하기의 표 2에 나타내었다. 녹는점은 시차주사열량계(DSC, 10℃/min)를 이용하여 측정하였으며, 용융지수는 ASTM D 1238에 따라 측정하였다. 제조과정은 상기 실시예와 동일하였으며, 필름의 층별 두께는 표면층 1㎛, 기재층 13㎛, 접착층 6㎛ 이었다.
[표 2]
접착력 및 가공성 테스트
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 연신 공압출 필름을 종이와 열 접착하고 이의 성능을 확인하여 하기의 표 3에 나타내었다.
[표 3]
상기 표 3의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 연신 공압출 필름은 모두 접착 대상물인 종이와의 열접착력이 우수하면서도, 롤 오염, 접착층의 탈착이 발생하지 않았으나, 비교예에 의하여 제조된 연신 공압출 필름의 경우 종이와의 접착력이 약하거나 롤 오염, 접착층의 탈착이 발생함을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 이와 균등한 것들에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지는 않는다.
Claims (10)
- 기재층과 기재층에 접한 접착층을 포함하는 연신 공압출 필름에 있어서,
상기 접착층은 상기 기재층에 접한 한층 이상의 Inter-Layer 접착층 및 상기 Inter-Layer 접착층에 접한 한층 이상의 열접착층으로 이루어지며,
상기 Inter-Layer 접착층은 올레핀 공중합체 또는 올레핀과 불포화카르본산 또는 불포화카르본산 무수물과의 공중합체이면서 녹는점(Tm)이 90 내지 150℃인 수지로 이루어지고,
상기 열접착층은 올레핀 공중합체 또는 올레핀과 불포화카르본산 또는 불포화카르본산 무수물과의 공중합체이면서 녹는점(Tm)이 70 내지 130℃인 수지로 이루어지는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 열접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮은 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 기재층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮고, 상기 열접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮은 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 올레핀은 α-올레핀인 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제4항에 있어서,
상기 α-올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-핵센, 1-메틸-1-펜텐, 1-핵센, 1-옥텐, 1-데센 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 불포화카르본산은 아크릴산(Acrylic Acid), 메타트릴산(Methacrylic Acid), 비닐초산(vinyl Acetic Acid), 초산비닐(Vinyl Acetate), 메틸-아크릴산(Methyl-acrylic Acid), 에틸-아크릴산(Ethyl-acrylic Acid), 부틸-아크릴산(Buthyl-acrylic Acid), 메틸-메타크릴산(Methyl Methacrylic Acid), 에틸-메타크릴산(Ethyl Methacrylic Acid) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 기재층의 상기 접착층이 접하는 면의 반대 면에는 표면층이 추가로 기재층에 접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,
상기 기재층, Inter-Layer 접착층, 열접착층 및 표면층을 이루는 수지에는 산화방지제, 겔생성 방지제, 자외선흡수제, 대전방지제, 활제, 안티블로킹제, 충격보강제, 충진제 및 가소제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제가 1종 이상 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 기재층과 기재층에 접한 접착층을 포함하는 연신 공압출 필름에 있어서,
상기 접착층은 상기 기재층에 접한 한층 이상의 Inter-Layer 접착층 및 상기 Inter-Layer 접착층에 접한 한층 이상의 열접착층으로 이루어지며,
상기 Inter-Layer 접착층과 상기 열접착층은 올레핀 공중합체 또는 올레핀과 불포화카르본산 또는 불포화카르본산 무수물과의 공중합체로 이루어지고,
상기 열접착층을 이루는 수지의 녹는점은 상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점보다 낮은 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
- 제9항에 있어서
상기 Inter-Layer 접착층을 이루는 수지의 녹는점(Tm)은 90 내지 150℃이고,
상기 열접착층을 이루는 수지의 녹는점(Tm)은 70 내지 130℃인 것을 특징으로 하는 다중 접착층을 갖는 연신 공압출 필름.
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