KR960015092B1 - 차등 이축 연신비를 가진 고밀도 폴리에틸렌(hdpe) 필름 - Google Patents

차등 이축 연신비를 가진 고밀도 폴리에틸렌(hdpe) 필름 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

차등 이축 연신비를 가진 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름
본 발명은 차등 이축 연신비를 가진 고밀도 폴리에틸렌 필름(HDPE film, high density polyethylene film)에 관한 것이다.
에틸렌-비닐아세테이트 열융착성(heat sealable) 코우팅을 가진 고밀도 폴리에틸렌 인플레이션 필름(blown frlm)은 식품 포장용으로 사용된다. 그러나, 이러한 필름은 곡류와 같은 건조 식품에 적절한 포장재에 요구되는 수증기 투과도(WVTR, water vapor transmi ssion) 요건에 부합하기 위해서 약 2밀(mil)의 두께를 가져야 한다. 더욱이, 인플레이션 HDPE 필름은, 특히 박스중의 백(bag-in-box) 형태의 식품을 포장할때 필요시되는 완전-접힘(dead-fold) 특성을 나타내지 않는다.
본 발명의 목적은 약 1밀의 두께를 지닌 필름으로써 우수한 WVTR 특성을 나타내며, 또한 수직형태의 충전 및 밀봉(vertical form, fill and seal, VFFS) 기계장치상에서 수행되는, 식품을 박스중의 백 형태로 포장하는 작업에 적합하도록 완전-접힘 특성을 가지는 HDPE 필름을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 0.96 이상의 밀도를 가진 50중량% 이상의 고밀도 폴리에틸렌을 포함하며, 종방향에서의 변형비가 1.25 : 1 내지 2 : 1이고 횡방향에서의 변형비가 6 : 1 내지 12 : 1인 이축 연신된 고밀도 폴리에틸렌 필름을 제공한다. 횡방향에서의 변형비는 종방향에서의 변형비의 4배 이상인 것이 바람직하다.
본 명세서에서, "HDPE"란 0.96 이상의 밀도를 가진 고 밀도 폴리에틸렌을 의미한다. 본 발명의 필름은 인플레이션 고밀도 폴리에틸렌 필름보다 매우 우수한 낮은 WVTR, 개선된 완전-접힘 특성 및 그밖의 물리적 성질을 지닌다. 공동 압출 또는 코우팅에 의한 열융착성 층을 구비할때, 필름은 포장, 특히 건조식품의 포장에 사용하기에 적합하다.
본 발명의 차등 이축 연신비를 가진(differential biaxially oriented) 필름은 HDPE를 주성분으로 사용하여 제조된다. 필름은 주로 단독의 HDPE 수지, HDPE 수지의 혼합물, 또는 10중량% 이하의 소량의 미소결정질 왁스를 함유하는 HDPE로 이루어질 수 있다. HDPE 수지의 혼합물은 보다 우수한 가공 특성을 제공한다. HDPE 수지의 배합물 또는 미소결정질 왁스와의 배합물중 어느 하나로 제조된 필름은 필름의 분열을 저하시키는데, 필름의 분열은 수직형 충전 및 밀폐(VFFS) 기계장치에서의 작업중에 횡방향으로 필름이 파열하는 경향으로 나타난다.
HDPE 중합체의 배합물은 (i) 용융지수가 0.5 내지 2.0, 바람직하게는 0.6 내지 1.2인 다량의 제1HDPE, 및 (ii) 상기 제1HDPE의 용융지수와 상이한 용융지수를 가진 제2HDPE를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 이때, (ii)의 HDPE는 0.1 내지 0.5의 용융지수를 갖는 것이 바람직하다.
삼종배합물이 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 적합한 삼종배합물은 용융지수가 0.5 이상 2.0인 HDPE 80-98중량%, 바람직하게는 84-96중량%; 용융지수가 0.1 내지 0.5인 HDPE 1-25중량%, 바람직하게는 3-8중량% ; 및 용융지수가 2 이상 내지 약 8인 HDPE 1-25중량%, 바람직하게는 3-8중량%를 포함하는 것이 일반적이다. 부수적인 성분인 제2 및 제3의 HDPE 중합체가 거의 동량으로 존재하는 것이 바람직하다.
본 발명의 차등 이축 연신비를 가진 HDPE 필름은, 그것의 하나 이상의 측면상에 열융착성 층을 구비하는 것이 매우 바람직하다. 열융착성 층은 공지된 방식으로 HDPE에 부착될 수 있는데; 예를 들면 이축 연신 작업중 하나 또는 두가지 모두의 연신 작업을 수행한 후에 HDPE를 코우팅하거나 또는 연신 작업에 앞서 코우팅 또는 공동압출하는 방식이다.
열융착성 층은 폴리올레핀 필름, 특히 폴리에틸렌 필름과 관련된 용도에 사용되는 통상의 재료일 수 있다. 예를 들면, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 또는 에틸렌-메타크릴산염 이오노머(DuPont에서 "Surlyn"이라는 상표명으로 시판함)이 사용될 수 있다. 열융착성 층이 에틸렌-메타크릴산염 이오노머인 필름은 VFFS 용도에 적합한 필름을 제조하는데 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 열융착성 층은 열융착성 수지 자체만을 포함하거나 소량의 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비교적 고가인 Surlyn 이오노머를 저밀도 폴리에틸렌과 같은 소량의 저렴한 물질과 혼합할 수 있다.
본 발명의 HDPE 필름은 열융착성 층 이외에 또는 그 대신에 다른 중합체 층, 예를 들면, 산소와 같은 기체에 대한 소정의 방벽 특성을 가진 중합체 층을 포함할 수 있다.
HDPE 필름의 연신도는, 적절한 연신도가 소정의 물리적 특성, 우수한 WVTR 특성 및 완전-접힘 특성을 제공하는 까닭에, 본 발명의 중요한 요소이다. 예를 들면, 1.0-1.2밀의 두께를 갖는 본 발명의 필름은 약 0.28 이하의 허용가능한 WVTR(g-및/100in2-24시간-1기압)을 갖지만, 인플레이션 HOPE 필름의 경우에는 다소 큰 수치(1.5배 또는 그 이상의 두께)가 필요한 것으로 나타났다. 이와 같이 낮은 WVTR의 장점은 이축 연신에 의해 얻어진 개선점에 기인할 뿐만 아니라 인플레이션 필름 압출에서 사용했던 것보다 본 발명의 캐스트 압출 공정에서 더욱 높은 고밀도의 HDPE를 사용할 수 있는 가능성에 기인한다. 인플레이션 필름 압출에는 일반적으로 저밀도 HDPE 중합체가 필요하다. 왜냐하면 고밀도 수지(약 0.957 이상의 밀도)는 실제의 통상적인 방식의 인플레이션 필름 공정으로 가공할 수 없기 때문이다. 0.957 이상의 밀도를 갖는 고밀도 HDPE 수지를 캐스트 압출에 의해 얇은 필름으로 직접 만들 수 있지만, 권축, 균일성, 평활성 및 높은 WVTR 등의 문제점은 장애로 남아있다. 특히 VFFS 용도에 대해 최량의 조화를 이룬 특성을 가진 약 0.8-1.5밀의 얇은 HDPE 필름은, 연신에 의해 소정의 수치로 감소시킨 12 내지 20밀의 캐스트 게이지를 갖는 필름으로부터 제조된 본 발명의 차등 이축 연신비를 가진 필름에서 얻어진다.
필름은 통상적인 방식으로 제조하여 연신시킨다. 열융착성 층이 HDPE 필름의 한 측면상에 존재할 경우, 캐스트 압출은 3개 이상의 로울을 갖는 멀티-로울 스택 시스템을 사용하여 수행하는 것이 일반적이다. HDPE 쪽의 로울은 약 65℃로 유지시키고 열융착성 층쪽의 로울은 약 20℃로 유지시키는 것이 유리하다.
통상적인 방식에서, 필름을 그 연신온도로 가열하고, 먼저 제2니프 로울이 소정의 연신비와 동일한 양으로 제1니프 로울보다 더 큰 회전 속도하에 회전하는, 두 세트이 니프 로울사이에서 MD 연신 처리한다. 이어서 필름을 폭출기에서 가열하고 힝방향으로 신장시켜 TD 연신 처리한다. 일반적으로 MD 연신은 60-120℃에서 수행하고 TD 연신은 110-145℃에서 수행한다.
본 발명은 또한 식품을 포장하는데 전술한 바와 같은 필름을 사용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 HDPE 필름은 1.25배의 MD 연신하에 140fpm의 선속도에 상응하는 약 110fpm 이하의 캐스트 속도에서 양질의 제품으로 제조될 수 있다.
이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명을 설명하고자 하며, 후술하는 실시예에서 특별한 언급이 없는 한 모든 부는 중량부이다.
[실시예 1 및 2]
1밀의 최종두께를 가진 2층 이축 연신 필름을 필름두께의 95%를 차지하는 주요 HDPE 층과 필름두께의 5%를 차지하는 Surlyn 1652(DuPont에서 시판하는 에틸렌-메타크릴산 공중합체 염 이오노머)층을 공동압출시켜 제조했다. 필름은 HDPE측에서 65℃, 그리고 Surlyn측에서는 20℃의 로울 온도를 갖는 3-로울 스택 시스템에 의해 제조했다. 이어서 필름을 폭출기에서 약 115℃하에 MD로 1.4배 연신시키고, 115-140℃하에 TD 방향으로 10배 연신시켰다.
HDPE 실시예 1은 PE-5849(밀도 0.96, 용융지수 1.0, DuPont에서 구입)이다. 실시예 2에서는, 90중량%의 PE-5849를 5중량%의 PE-5925(밀도 0.96, 용융지수 0.45, DuPont에서 구입) 및 5중량%의 PE-7835(밀도 0.96, 용융지수 3.0, Du Pont에서 구입)와 혼합했다.
실시예 2의 필름은 80-120℃의 주입시일 범위 및 열점착 범위를 나타내었고, VFFS 포장 기계장치상에서 우수한 성능을 나타낸 반면, 실시예 1은 과도한 TD 분열로 허용불가능한 성능을 나타내었다. 그러나, 필름의 물리적 특성은 동등하였으며, 이를 하기 표 1에 비교 요약하였다.
Figure kpo00001
[실시예 3-4]
실시예 1과 유사한 방식으로, 실시예 3의 필름을 제조하였으며, HDPE 층이 4중량%의 미소결정질 왁스를 함유하는 필름(실시예 4)과 비교하였다. 실시예 3의 필름은 105-120℃에서 주름-시일 및 열-점착을 나타내었지만 VFFS 기계장치상에서 다수의 TD 분열을 나타내므로 VFFS 용으로 허용될 수 없었다. 실시예 4의 필름은 90-120℃에서 주름-시일 및 열-점착을 나타내었고 분열이 전혀 없었다.
필름의 물리적 특성을 하기 표 2에 요약하였다.
Figure kpo00002

Claims (18)

  1. 0.96 이상의 밀도를 가진 50중량% 이상의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)를 포함하며, 1.25 : 1 내지 2 : 1의 종방향 변형비, 및 6 : 1 내지 12 : 1의 횡방향 변형비를 가지는, 이축 연신된 고밀도 폴리에틸렌 필름.
  2. 제1항에 있어서, 횡방향 변형비가 종방향 변형비보다 4배 이상 큰 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, (i) 용융지수가 0.5 내지 2.0인 다량의 제1HDPE 및, (ii) 상기 제1HDPE의 용융지수와 상이한 용융지수를 갖는 제2HDPE를 포함하는 필름.
  4. 제3항에 있어서, (i)의 HDPE가 0.6 내지 1.2의 용융지수를 가지는 필름.
  5. 제3항에 있어서, (ii)의 HDPE가 0.1 내지 0.5의 용융지수를 가지는 필름.
  6. 제3항에 있어서, (iii) 용융지수가 2.0 내지 8인 제3HDPE를 추가로 포함하는 필름.
  7. 제3항에 있어서, (i)의 HDPE가 필름 중합체 재료의 50 내지 98중량%를 구성하는 필름.
  8. 제3항에 있어서, (ii)의 HDPE가 필름 중합체 재료의 1 내지 25중량%를 구성하는 필름.
  9. 제6항에 있어서, (iii)의 HDPE가 필름 중합체 재료의 1 내지 25중량%를 구성하는 필름.
  10. 제6항에 있어서, (i)의 HDPE는 필름 중합체 재료의 84중량% 이상을 구성하고, (ii)와 (iii)의 HDPE는 각각 필름 중합체 재료의 3 내지 8중량%를 구성하는 필름.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 HDPE가 단일의 수지를 주성분으로 하는 필름.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 10중량% 이하의 미소 결정질 왁스를 포함하는 필름.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필름의 하나 또는 이상의 측면상에 열융착성 층을 가지는 필름.
  14. 제13항에 있어서, 상기 열융착성 층이 이오노머를 포함하는 필름.
  15. 제13항에 있어서, 상기 열융착성 층이 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 포함하는 필름.
  16. 제1항에서 정의한 필름을 사용하여 식품을 포장하는 방법.
  17. 제5항에 있어서, (iii) 용융지수가 2.0 내지 8인 제3HDPE를 추가로 포함하는 필름.
  18. 제3항에 있어서, 필름의 하나 이상의 측면상에 열융착성 층을 가지는 필름.
KR1019880012524A 1987-09-28 1988-09-28 차등 이축 연신비를 가진 고밀도 폴리에틸렌(hdpe) 필름 KR960015092B1 (ko)

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US101,894 1987-09-28

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