KR102117699B1

KR102117699B1 - 파렛트 포장용 다층 포장재

Info

Publication number: KR102117699B1
Application number: KR1020190049886A
Authority: KR
Inventors: 안병석
Original assignee: 안병석
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2020-06-01

Abstract

본 발명은 파렛트 포장용 다층 포장재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스티렌 부타디엔 블락 공중합체(styrene-butadiene block copolymer)을 포함하는 중간층 및 상기 중간층의 상하면에 각각 적층되며 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하는 외부층을 포함하도록 구성되어, 높은 신율과 복원력을 가져 쓰레기 배출량을 최소화할 수 있으면서도 개구성과 슬립성이 향상된 파렛트 포장용 다층 포장재에 대한 것이다.

Description

파렛트 포장용 다층 포장재 {MULTILAYER PACKING MATERIAL FOR PALLET WRAPPING}

일반적으로 물품 제조 공정에 있어서, 물품 생산이 완료되면 물품이 포장라인으로 이송되어 일정 단위의 박스로 포장되고, 포장된 박스들은 다시 컨베이어를 타고 적재부로 이동하게 된다. 이때, 상기 물품 박스들은 파렛트 상에 다단으로 적재되어 운반 및 보관되게 되며, 이 과정에서 종래에는 물품 박스들을 고정하기 위하여 비닐로 랩핑 포장을 하였다. 그러나, 이러한 랩핑 작업시 여러 명의 인력을 필요로 할 뿐만 아니라, 1회용 포장재의 과다사용으로 인하여 쓰레기 배출량이 많아지고 비용이 증가하는 등 여러 문제점들이 지적되어 왔다.

이러한 문제를 해소하기 위하여, 본 발명자는 대한민국 등록특허공보 제10- 0777939호에서 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌을 혼용하여 A층 및 C층을 구비하고, 상기 A층 및 C층 사이에 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 B층을 구비한 A층/B층/C층 구조의 파렛트 적재물 포장용 비닐 포장재를 개발한 바 있다.

즉, 선형저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 A층 및 C층을 통하여 포장재에 우수한 인장강도 및 가공성을 부여하고, 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 B층을 통하여 복원력을 부여하여, 적재물을 보호하고 운반시에 유동을 방지할 수 있도록 하였다. 이를 통하여, 도 1과 같이 기계를 통해 포장재를 기계를 통해 2배 이상 봉투를 벌려도 터짐없이 물품을 포장할 수 있었다.

그러나, 상기 구성의 포장재로도 포장재의 사용량을 획기적으로 줄이는 데에는 한계가 있으며 이로 인한 환경부담금 또한 기업에 큰 부담이 되고 있다. 이에 본 발명자는 포장재의 신율 및 복원력을 높여 포장재의 사용량을 획기적으로 줄이면서도 높은 작업성을 가지는 새로운 파렛트 포장용 다층 포장재를 개발하기에 이르렀다.

대한민국 등록특허공보 제10- 0777939호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 높은 신율과 복원력을 가져 포장재의 사용량 및 쓰레기 배출량을 획기적으로 줄이면서도 개구성과 슬립성이 향상되어 높은 작업성을 가지는 파렛트 포장용 다층 포장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스티렌 부타디엔 블락 공중합체(styrene-butadiene block copolymer)을 포함하는 중간층 및 상기 중간층의 상하면에 각각 적층되며, 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하는 외부층을 포함하는 파렛트 포장용 다층 포장재를 제공한다.

이때, 상기 중간층은 스티렌 부타디엔 블락 공중합체 100 중량부로 이루어지거나, 최소 50 중량부 이상의 스티렌 부타디엔 블락 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부층은 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 100 중량부 대비 POP(폴리올레핀플라스토머) 또는 POE(폴리올레핀엘라스토머) 0.1~20 중량부를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)는 메탈로센계 선형 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE)이 사용될 수 있다.

또한, 상기 외부층은 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 100 중량부 대비 기능성 첨가제를 0.1~10 중량부 추가로 포함할 수 있으며, 상기 기능성 첨가제는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 합성실리카를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 기능성 첨가제는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)100 중량부 대비 합성실리카 5~30 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 합성실리카의 크기는 평균 입자크기가 13~17㎛인 것이 바람직하다.

이렇게 제조된 3층 구조의 다층 포장재는 중간층의 두께가 전체 포장재 두께의 40~60%를 차지고 상하 외부층의 두께가 각각 전체 포장재 두께의 20~30%를 차지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 파렛트 포장용 다층 포장재는 높은 신율과 복원력을 가져 포장재의 사용량 및 쓰레기 배출량을 획기적으로 줄임과 동시에 개구성과 슬립성이 향상되어 높은 작업성을 가진다.

도 1- 파렛트 포장용 포장재를 적재물에 씌우기 전후 상태를 나타내는 사진

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.

본 발명의 파렛트 포장용 다층 포장재는 스티렌 부타디엔 블락 공중합체(styrene-butadiene block copolymer)로 이루어진 중간층 및 상기 중간층의 상하면에 각각 적층되며, 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하는 외부층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 다층 포장재의 중간층은 바람직하게는 스티렌 부타디엔 블락 공중합체 100 중량부로 이루어질 수 있으나, 필요에 따라 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), POE(Polyolefin Elastomer), LLDPE, mLLDPE 등과 혼합되어 사용될 수 있다. 이 경우에도 충분한 신율 및 복원력 향상을 위하여 중간층은 최소 50 중량부 이상의 스티렌 부타디엔 블락 공중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스티렌 부타디엔 블락 공중합체는 melt temp.는 170~ 240℃, mold temp.는 30~50℃이며, density는 0.98~1.2g/cc인 것이 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 포장재는 상기 스티렌 부타디엔 블락 공중합체의 높은 신율 및 복원력으로 인하여 기존의 에틸렌비닐아세테이트 계열을 중간층의 주 구성성분으로 사용한 비닐 포장재에 비하여 포장재 사용량을 30~40 % 정도 절감할 수 있다.

다만, 스티렌 부타디엔 블락 공중합체 단독으로 중간층을 구성하는 경우, 스티렌 부타디엔 블락 공중합체 특유의 끈적거리는 성질 등으로 인하여 포장재의 전체적인 개구성이나 슬립성이 현저히 떨어지는 현상이 발생하게 된다. 기존에는 필름의 외부층에 안티블라킹제나 슬립제등을 첨가하여 이러한 문제점을 해결하는 것이 일반적이었으나, 본 발명의 구성을 가지는 다층 포장재의 경우 일반적인 안티블라킹제나 슬립제로는 개구성이나 슬립성을 향상시키는데 한계가 있다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 외부층에 개량된 기능성 첨가제가 혼합되는 것을 특징으로 하며, 이는 이하에서 자세히 설명한다.

상기 외부층을 구성하는 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 포장재에 인장강도 및 작업성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 일 실시예로 메탈로센계 선형 저밀도 폴리에틸렌(mLLDPE) 등이 사용될 수도 있다. 상기 LLDPE의 중량평균분자량(Mw)은 9만 내지 11만이고, 분자량분포도(GPC)는 2.5 내지 2.8이며, 밀도는 0.918 이하, 일반적으로 0.912 ~ 0.928g/㎤의 밀도를 갖는 것이 사용될 수 있다.

또한, 상기 외부층은 포장되는 물품의 필요에 따라 상기 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 100 중량부 대비 POP(폴리올레핀플라스토머) 또는 POE(폴리올레핀엘라스토머) 0.1~20 중량부를 추가로 포함할 수 있다.

한편, 앞서 언급한 바와 같이 상기 외부층은 개구성과 슬립성 등의 물성 향상을 위하여 기능성 첨가제를 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 100 중량부 대비 기능성 첨가제를 0.1~10 중량부 추가로 포함하게 된다. 이때, 상기 기능성 첨가제는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 합성실리카를 포함하며, 필요에 따라 분산제, 항산화제 등을 추가로 포함할 수 있다.

상기 기능성 첨가제의 저밀도 폴리에틸렌은 첨가제 타 성분에 대한 용제 역할을 하며, 상기 합성실리카는 포장재의 전체적인 개구성과 슬립성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 100 중량부 대비 5~30 중량부 사용되는 것이 바람직하다. 상기 합성실리카의 함량이 5 중량부 미만인 경우 개구성과 슬립성을 향상시키기 어려우며, 30 중량부 이상인 경우 오히려 포장재의 물성을 저하시킬 수 있다.

이때, 상기 합성실리카의 평균 입자크기는 13~17㎛인 것이 바람직하다. 일반적으로 포장재에 사용되는 첨가제 성분의 입자크기는 5~7㎛이나, 본 발명은 13~17㎛의 기존의 거의 2배 정도의 큰 입자크기를 가지는 합성실리카를 첨가제 성분으로 사용하여 스티렌 부타디엔 블락 공중합체 단독으로 중간층을 구성해도 개구성이나 슬립성 등의 작업성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 실리카 입자는 일반적으로 상용되는 실리카 입자가 모두 사용될 수 있으나, 바람직하게는 혼화성을 더욱 높이기 위하여 실리콘 오일에 의해 표면 처리된 실리카 입자가 사용될 수 있다.

이때, 실리콘 오일은, 특별히 한정되지 않고, 공지의 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 구체적으로는 디메틸 실리콘 오일(dimethyl silicone oil), 메틸페놀 실리콘 오일(methylphenol silicone oil), 메틸 하이드로겐 실리콘 오일(methyl hydrogen silicone oil), 아미노변성 실리콘 오일, 에폭시변성 실리콘 오일, 카르복실변성 실리콘 오일, 카르비놀변성 실리콘 오일, 폴리에테르변성 실리콘 오일, 알킬변성 실리콘 오일, 불소변성 실리콘 오일 등이 사용될 수 있다.

상기 실리콘 오일의 점도는 특별히 제한되지 않으나, 20~500cSt의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이보다 점도가 작은 경우 실리콘 오일이 휘발성이 되고 이보다 큰 경우 처리가 불균일해지는 경향이 있다.

실리콘 오일에 의한 표면 처리의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 톨루엔 등의 용매 중에 실리콘 오일을 용해시킨 후 상기 용매에 실리카 입자를 분산시키고 용매를 증발시켜 실리카 입자 표면에 실리콘 오일을 부착시키는 습식 방법이나, 실리카 입자에 실리콘 오일을 분무하여 실리카 입자 표면에 실리콘 오일을 부착시키고, 소정의 열처리를 하는 건식 방법 등이 사용될 수 있다.

실리카 입자 표면에 부착되는 실리콘 오일의 함량은 실리카 입자에 대해 2~4 중량%인 것이 바람직하다. 이보다 작으면 혼화도를 높이는 역할을 하기 어려우며, 이보다 큰 경우 오히려 실리콘 입자가 응집되는 효과를 가져올 수 있다.

한편, 상기 첨가제는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 100 중량부 대비 1~5 중량부의 분산제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 분산제는 상기 합성실리카가 잘 분산되도록 돕는 역할을 하며, 일반적으로 포장재에 사용되는 다양한 분산제가 사용될 수 있다.

또한, 상기 첨가제는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 100 중량부 대비 0.1~3 중량부의 항산화제를 추가로 포함할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 3층 구조의 다층 포장재는 공압출 방식 등으로 제조할 수 있으며, 중간층의 높은 신율로 인하여, 중간층의 두께가 전체 포장재 두께의 40~60%를 차지하고 상하 외부층의 두께가 각각 전체 포장재 두께의 20~30%를 차지하게 된다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 및 비교예]

1) 중간층은 styrene-butadiene block copolymer(styroflex2G66)를 단독으로 조성하고, 외부층은 하기 표 1의 조성에 스크류 방식의 혼합기에서 혼련하여 준비한 후, 130~180℃의 용융 압출온도에서 공압출 방식으로 용융압출하였다. 이후 냉각 온도에서 냉각시켜 중간층과 상하 외부층의 두께비가 2:1:1인 3층 구조의 파렛트 포장용 비닐 포장재를 제조하였다.

2) 한편, 실시예 2의 경우, 실리카 입자를 질소 분위기의 믹서 용기에 넣고 교반하면서 270℃까지 가열한 후, 개방 상태에서 점도 50cSt의 디메틸 실리콘 오일을 실리카 입자의 12wt% 가량 첨가하였다. 이후 유체 노즐을 이용하여 분무한 후, 분위기와 온도를 유지한 상태에서 1시간 교반하여 실리콘 오일이 표면 처리된 실리카 입자를 얻었다.

[실험예]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 시트를 절단하여 시편을 제작하고, 하기 물성에 대하여 측정평가하여 표 2에 기재하였다. 인장강도는 ASTM D638에 의해 측정하였다.

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 3층 구조의 포장재는 높은 신율과 복원력을 가져 포장재의 사용량 및 쓰레기 배출량을 획기적으로 줄임과 동시에 개구성과 슬립성이 향상되어 높은 작업성을 가지는 것을 알 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims

스티렌 부타디엔 블락 공중합체(styrene-butadiene block copolymer)을 포함하는 중간층; 및
상기 중간층의 상하면에 각각 적층되며, 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함하는 외부층;
을 포함하되,
상기 외부층은 상기 선형저밀도 폴리에틸렌 100 중량부 대비 폴리올레핀플라스토머(POP) 또는 폴리올레핀엘라스토머(POE) 0.1 내지 20 중량부를 더 포함하고,
상기 외부층은 상기 선형저밀도 폴리에틸렌 100 중량부 대비 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 합성실리카를 포함하는 기능성 첨가제 0.1 내지 20 중량부를 추가로 포함하고,
상기 합성실리카의 평균 입자 크기는 13 내지 17μm이고,
상기 합성실리카의 입자는 20 내지 500cSt의 점도를 갖는 실리콘 오일에 의해 표면 처리된 것을 특징으로 하고,
상기 실리콘 오일의 함량은 실리카 입자 100중량부에 대해 2 내지 4 중량부인 것을 특징으로 하고,
상기 기능성 첨가제는 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 100 중량부 대비 1~5 중량부의 분산제 및 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 100 중량부 대비 0.1~3 중량부의 항산화제를 더 포함하는 파렛트 포장용 다층 포장재.
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