KR20160008544A - 합성 수지계 연신 필름 - Google Patents

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가쓰히코 고바야시
슈이치 무라야마
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덴카 주식회사
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Abstract

핸드커팅성(hand cutting property)이 우수하고, 또한 내열성, 히트 실링(heat sealing) 특성의 밸런스를 겸비한 폴리에틸렌계의 필름을 제공한다. 발명의 필름은, 예를 들면, 카레, 스튜, 오뎅 등의 레토르트(retort) 식품류, 쥬스, 커피 등 음료류, 스넥 과자류, 양화과자류, 조미료류, 분말 또는 과립형 의약품 등의 약봉지 등의 연 포장 재료 등에 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌계의 필름은, 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌과 환상(環狀) 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머를 포함하는 수지 조성물을 1축 방향으로 연신한 것이다.

Description

합성 수지계 연신 필름{SYNTHETIC RESIN-BASED STRETCHED FILM}
본 발명은, 폴리에틸렌계 수지 조성물을 1축 방향으로 연신한 필름과 그 용도에 관한 것이다. 그리고, 본 발명의 배합 조성(組成)을 나타내는 「부」의 단위는, 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준으로 표시한다.
폴리에틸렌계 수지로 이루어지는 필름은, 식품이나 각종 부품 등의 포장용에 널리 사용되고 있다.
이들 필름을 포장용에 사용하는 경우에는, 봉투형으로 가공되고, 가위나 나이프 등을 사용하지 않아도 손으로 용이하게 개봉할 수 있는 것이 요구되고 있으며, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌과 직쇄형이 아닌 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 수지 조성물을 포함하는 조성물을 6∼16 배로 가로 1축 연신한 필름이 제안되어 있다(특허 문헌 1).
그러나, 핸드커팅성(hand cutting property)이 우수하지만 내열성에 한계가 있으므로, 열수축 등에 의해, 가열 멸균 가공을 요하는 레토르트(retort) 등의 포장 용도에는 적합하지 않았다.
일본공개특허 제2006-348197(2006-348197A)
본 발명의 과제의 일례는, 이(易)커트성, 직선커트 등의 핸드커팅성이 우수한 폴리에틸렌계의 필름을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명은, 더욱 바람직하게는, 이커트성, 직선커트 등의 핸드커팅성이 우수하고, 또한 내열성, 히트 실링(heat sealing) 특성의 밸런스를 겸비한 폴리에틸렌계의 필름을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기 문제점을 달성하기 위해 예의(銳意) 검토한 결과, 고밀도 폴리에틸렌에 환상(環狀) 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 필름을 1축 방향으로 연신(延伸)하는 것에 의해, 핸드커팅성이 우수한 리에틸렌계의 필름을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
또한, 본 발명자는, 또한 핸드커팅성을 구비하면서, 내열성, 히트 실링성의 밸런스를 겸비한 필름을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌과 환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머를 포함하는 수지 조성물을 1축 방향으로 연신한 필름이다.
또한 고밀도 폴리에틸렌 100 질량부에 대하여, 저밀도 폴리에틸렌은 5∼45 질량부를 포함하고, 환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머를 5∼45 질량부를 필름이다. 환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머는, 유리 전이 온도가 150℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 이커트성, 직선커트성 등 핸드커팅성이 우수한 폴리에틸렌계의 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 핸드커팅성이 우수하고, 또한 내열성, 히트 실링 특성의 밸런스를 겸비한 폴리에틸렌계의 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 필름은, 예를 들면, 카레, 스튜, 오뎅 등의 레토르트 식품류, 쥬스, 커피 등 음료류, 스넥 과자류, 양화과자류, 조미료류, 분말 또는 과립형 의약품 등의 약봉지 등의 연포장 재료 등에 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.
본 발명의 필름은, 고밀도 폴리에틸렌(이하 「HDPE」로 약기함)과 저밀도 폴리에틸렌(이하 「LDPE」로 약기함)과 환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머(이하 「COP」로 약기함)를 혼합한 폴리에틸렌계 수지 조성으로 이루어진다.
그리고, HDPE를 단독 또는 HDPE와의 혼합계에서 사용하면 핸드커팅성은 우수지만, 가열 멸균 공정(예를 들면, 120℃에서 60분)에서 열수축이 발생하여, 포장 용기로서의 기능이 없어진다.
또한, 범용으로 사용되고 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이나 나일론 필름 등을 사용하면, 열수축은 발생하지 않지만, 직선커트성을 얻지 못하고, 경사 커팅 등이 발생하고, 예를 들면, 가열한 포장 백의 내용물이 흘러내리거나, 사고로 이어질 가능성이 있다.
또한, HDPE를 단독 또는 HDPE와 LDPE와의 혼합계에서 사용하면, 포장백을 제대(製袋)할 수 있는 히트 실링 강도를 얻지 못하고, 다른 히트 실링층(예를 들면, CPP)이 필요하다.
본 발명에서 사용되는 HDPE는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 융점이 DSC법의 측정으로 126∼136 ℃의 범위이며, 밀도가 0.94∼0.97 g/cm3의 범위에서 멜트플로우레이트(MFR)가 JIS K-6922-2에 규정되는 온도 190℃, 하중 2.16 kg의 조건 하에 있어서, 바람직하게는 0.05∼10.0 g/10분이며, 더욱 바람직하게는 0.05∼5.0 g/분이다.
LDPE는, HDPE 100 질량부에 대하여, 5∼45 질량부 함유하는 것이 바람직하고, 융점이 DSC법의 측정으로 100∼125℃의 범위이며, 밀도가 0.91∼0.93 g/cm3의 범위에서 멜트플로우레이트(MFR)가, JIS K-6922-2에 규정되는 온도 190℃, 하중 2.16 kg의 조건 하에 있어서, 바람직하게는 0.05∼10.0 g/10분이며, 더욱 바람직하게는 0.05∼5.0 g/분이다.
본 발명에서 사용되는 COP는 유리 전이점 120℃ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 150℃ 이상이다.
그리고, 본 발명에 있어서 상기 환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머의 유리 전이 온도란, JISK7121에 규정되어 있는 측정 방법에 준거하여 측정한 중간점 유리 전이 온도를 말한다.
또한, 환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머에는, 노르보르넨과 에틸렌을 메탈로센 촉매에 의해 공중합한 시클로올레핀코폴리머(COC) 타입과 메타세시스 개환 중합 타입의 COP 타입이 있지만 그 어느 쪽을 사용해도 된다.
환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머의 시판품으로서는, 예를 들면, 일본 제온사에서 제조한 ZEONOR(등록상표), 폴리플라스틱스사에서 제조한 TOPAS(등록상표) 등이 있다.
HDPE와 LDPE를 포함하는 혼합물과 COP의 배합비는, 100 질량부의 HDPE에, 이 HDPE를 100 중량부로 한 경우에 5∼45 질량부의 LDPE를 가한 혼합물(105 중량부∼145 중량부)에 대하여, HDPE를 100 질량부로 한 경우에 COP를 5∼45 질량부 함유하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 혼합물(105 중량부∼145 중량부)에 대하여, 5∼30 질량부이다. 더욱 바람직하게는, 혼합물(105 중량부∼145 중량부)에 대하여, 5∼20 질량부이다
COP가 5 질량부 미만에서는, 충분한 내열성이나 히트 실링 강도를 얻지 못하고, 45 질량부를 넘으면, 원료 비용이 상승할 뿐만 아니라, 충분한 1축 연신이 이루어지지 못하고, 필름 제조가 매우 곤란하게 된다.
또한, 나아가서는 필요에 따라 상기 단락 0014 및 단락 0015의 수지 조성물 중에 열안정제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 항(抗)블록킹제, 윤활제, 대전(帶電) 방지제, 안료, 염료 등의 첨가제를 가할 수도 있다.
혼합한 수지 조성물을 얻는 방법에는, 특별히 제한은 없고, 공지의 혼합 방법이 사용된다.
예를 들면, 헨셀 믹서, 리본 블렌더, 밴버리(banbury) 믹서, 텀블러 믹서 등 공지의 혼합기를 사용하여, 실온 또는 그 근방의 온도에 있어서 혼합하는 방법이 있다.
혼합한 후, 믹싱 롤, 1축 또는 2축 스크루 압출기 등을 사용하여 혼련하고, 용융한 후, 얻어진 시트형물 또는 스트랜드(strand)를 분쇄, 절단하는 등에 의해 펠릿형으로 성형할 수도 있다.
각 수지가 이미 펠릿형으로 성형되어 있는 경우에는, 각 수지를 혼합하여 그대로 사용할 수도 있다.
본 발명의 필름은 이하와 같이 하여 얻을 수 있다.
먼저, 상기 수지 조성물을 사용하여 미연신 필름을 형성한다.
미연신 필름의 형성 방법으로서는, 전술한 원료 수지의 혼합물을 압출기에 공급하고, 용융시키고, 필름 다이(die)를 통하여 압출하고, 성형기로 냉각시킨다. 이 공정에 의해, 두께가 약 20∼1400 ㎛의 범위인 미연신 필름을 형성한다.
또한, 얻어진 미연신 필름을 100∼140 ℃에서 세로 방향 또는 가로 방향으로 1축 연신하는 것에 의해 본 발명의 필름은 얻어진다.
그리고, 미연신 필름을 100∼140 ℃에서 1축 연신한 이유는, 100 이하에서는, 1축 연신이 곤란해지기 때문이다. 반대로, 140℃에서는 지나치게 1축 연신이 되는 것과, 및 HDPE 및 LDPE가 열에 의한 변성이 생길 우려가 있기 때문이다.
필름의 연신 배율은, 바람직하게는 6∼16 배, 더욱 바람직하게는 9∼15 배의 범위이다. 연신 배율이 6배 미만에서는 연신 방향으로 직선적으로 찢을 수 없게 된다. 한편 16배를 넘으면 연신이 곤란하게 되는 경우가 있다.
또한, 연신된 필름의 두께는, 5∼100 ㎛가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10∼60 ㎛의 범위이다.
5㎛ 미만에서는 필름으로서 필요한 강도가 부족하고, 한편, 100㎛를 넘으면 찢는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.
미연신 필름을 연신하는 방법으로서는, 롤 연신에 의한 세로 1축 연신법, 또는 텐터 연신에 의한 가로 1축 연신법의 채용을 예로 들 수 있다.
바람직하게는, 텐터 연신에 의한 가로 1축 연신법이다.
연신 후의 필름 치수를 안정화시키기 위하여, 연신 방향으로 1∼10 % 정도 수축시키고, 1∼60 초간, 100∼165 ℃에서 열처리(히트 세트)를 행하는 것을 고려할 수 있다.
또한, 필름의 표면에는 코로나 처리, 플라즈마 처리 등의 표면 처리를 행하는 것을 고려할 수 있다.
또한, 이커트성 및 직선커트성 등의 핸드커팅성이 없어지지 않는 범위에서, 연신 방향과 수직 방향으로 1∼3 배로 연신되어도 상관없다.
이 필름의 다른 특징으로서는 발명의 효과에 더하여, 투습도가 낮으며, 또한, 비틀림, 절곡 시의 변형 형상 유지성(데드 홀드성)의 향상을 얻을 수 있는 경우가 있다.
[실시예]
이하에서, 표 1을 참조하면서, 실시예, 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이들은, 모두 예시적인 것이며, 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1에 있어서 「이커트성」은, 필름을 연신 방향으로 인렬(引裂)하고, 이하의 기준으로 육안으로 평가했다.
양호: 필름은 손가락끝의 비틀림으로 쉽게 직선형으로 끊어진 것.
불량: 손가락끝의 손톱으로 찔러도 필름이 신장되어 쉽게 끊어지지 않고, 흠집 등에 의해 끊어지는 것.
표 1에 있어서 「직선커트성」은, 필름을 찢었을 때의 인렬 방향을, 이하의 기준으로 육안으로 평가했다.
양호: 거의 연신 방향으로 직선적으로 끊어진 것.
불량: 연신 방향으로부터 크게 일탈하거나, 방향성이 거의 없는 것.
표 1에 있어서 「열수축율」은, 필름을 세로 방향 100 ㎜, 가로 방향 100 ㎜의 사이즈로 절단한 샘플을 110℃ 및 120℃의 가열 기어 오븐에서 10분간 방치한 후에, 샘플의 치수를 계측하고, 가열 처리 전과의 차이의 비율을 산출하였다.
열수축율은 이하의 식으로 표시된다.
열수축율(%) = (가열전 치수-가열 후 치수)/가열전 치수
표 1에 있어서 「히트 실링성」은 필름 표면끼리를 히트 실링 시험기(도요정기에서 제조한 열 경사 측정기 HG-100)로 140℃, 압력 4.0 kgf/cm2로 압착한 후에, 인장(引張) 시험기에 의해 300 ㎜/분의 속도로 박리했을 때의 박리 상태를 관찰했다.
○: 실링성이 양호하며 코브웨빙(Cobwebbing) 등의 이상(異常)이 발생하지 않은 것
△: 실링은 가능하지만, 필름에 주름이 발생한 것
×: 실링성이 불량이며 필름 계면에서 박리가 발생한 것
(실시예 1)
HDPE(융점 129℃, 밀도 0.957 g/cm3, MFR 0.2 g/10분) 100 질량부와 LDPE 15 질량부(융점 110℃, 밀도 0.920 g/m3, MFR 0.6 g/10분)에 유리 전이 온도 158℃의 COP(에틸렌과 노르보르넨의 공중합체 폴리플라스틱사 제조: TOPAS(등록상표) 6015) 20 질량부를 드라이브렌딩한 것을 압출기 내에 공급하고, 용융한 것을 필름 다이에 통과시켜 압출하고, 성형기로 냉각함으로써, 두께가 200㎛의 미연신 필름을 성형하였다. 이 미연신 필름을 120℃의 텐터 내에서 10배로 연신하여, 20㎛의 1축 연신 필름을 얻었다.
(실시예 2)
실시예 1에 있어서 LDPE를 5 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하여 20㎛의 1축 연신 필름을 얻었다.
(실시예 3)
실시예 1에 있어서 LDPE를 45 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하여 20㎛의 1축 연신 필름을 얻었다.
(실시예 4)
HDPE(융점 129℃, 밀도 0.957 g/cm3, MFR 0.2 g/10분) 100 질량부에 유리 전이 온도 163℃의 COP(에틸렌과 노르보르넨의 공중합체 일본제온사 제조: ZEONOR(등록상표) 1600) 20 질량부를 혼합한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 필름을 얻었다.
(실시예 5)
HDPE(융점 129℃, 밀도 0.957 g/cm3, MFR 0.2 g/10분) 100 질량부에 유리 전이 온도 178℃의 COP(에틸렌과 노르보르넨의 공중합체 폴리플라스틱사 제조: TOPAS(등록상표) 6017) 20 질량부를 혼합한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 필름을 얻었다.
(실시예 6)
실시예 1에 있어서 COP를 5 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하였다.
(실시예 7)
실시예 1에 있어서 COP를 45 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하였다.
(실시예 8)
실시예 2에 있어서 COP를 5 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하였다.
(실시예 9)
실시예 2에 있어서 COP를 45 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하였다.
(실시예 10)
실시예 3에 있어서 COP를 5 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하였다.
(실시예 11)
실시예 3에 있어서 COP를 5 질량부로 한 점 이외에는 동일하게 하였다.
(실시예 12)
HDPE(융점 129℃, 밀도 0.957 g/cm3, MFR 0.2 g/10분) 100 질량부에 유리 전이 온도 112℃의 COP(에틸렌과 노르보르넨의 공중합체 폴리플라스틱사 제조: TOPAS(등록상표) 7010) 20 질량부를 혼합한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 필름을 얻었다.
(비교예 1)
HDPE(융점 129℃, 밀도 0.957 g/cm3, MFR 0.2 g/10분)를 단독으로 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 필름을 얻었다.
(비교예 2)
HDPE(융점 129℃, 밀도 0.957 g/cm3, MFR 0.2 g/10분) 100 질량부에 유리 전이 온도 158℃의 COP(에틸렌과 노르보르넨의 공중합체 폴리플라스틱사 제조: TOPAS(등록상표) 6015) 60 질량부를 혼합한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 필름을 얻었다.
(비교예 3)
HDPE(융점 129℃, 밀도 0.957 g/cm3, MFR 0.2 g/10분) 100 질량부에 유리 전이 온도 158℃의 COP(에틸렌과 노르보르넨의 공중합체 폴리플라스틱사 제조: TOPAS(등록상표) 6015) 30 질량부를 혼합한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 필름을 얻었다.
(비교예 4)
범용의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지제 필름(테이진듀퐁사 제조: 테이진테트론필름 G2)의 두께 20㎛ 타입을 비교 평가했다.
표 1로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명의 필름은 이커트성 및 직선커트성 등 핸드커팅성이 우수하고, 또한 내열성, 히트 실링 특성의 밸런스를 양호하게 유지하고 있다. 표 1에는 나타내지 않았지만 상기 필름은, 투습도가 낮고, 또한, 비틀림, 절곡 시의 변형 형상 유지성(데드 홀드성)의 향상 효과도 얻어졌다.

Claims (3)

  1. 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌과 환상(環狀) 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머를 포함하는 수지 조성물을 1축 방향으로 연신한 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    고밀도 폴리에틸렌 100 질량부에 대하여, 저밀도 폴리에틸렌은 5∼45 질량부를 포함하고, 환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머를 5∼45 질량부를 포함하는 필름.
  3. 제2항에 있어서,
    환상 폴리올레핀 구조를 가지는 폴리머는, 유리 전이 온도가 150℃ 이상인, 필름.
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