KR19990018332A - 폴리올레핀으로 제조된 포장 필름재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 싱글 사이트 (single-site) 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제와 용융점이 낮은 폴리올레핀 소재를 용융혼련시킨 내층 필름과 용융점이 높은 폴리올레핀 소재의 외층 필름으로 구성되어 재생이 용이한 비닐 포장 필름재료에 관한 것이다.

Description

폴리올레핀으로 제조된 포장 필름재료
본발명은 폴리올레핀으로만 구성되어 폐기 후 재생이 용이한 환경 친화성 포장 필름재료에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 싱글 사이트(single-site) 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제와 용융점이 낮은 폴리올레핀 소재를 용융혼련시킨 내층 필름과 용융점이 높은 폴리오레핀 소재의 외층 필름으로 구성되어 재생이 용이한 비닐 포장 필름재료에 관한 것이다.
본 명세서에서 포장 필픔이란 두께가 250㎛ 이하로서 접지 가공 및 인쇄가 용이한 필름을 지칭한다.
쓰레기 종량제 실시 이후 포장 폐기물의 부피 축소가 용이하고 재활용이 용이한 단일 재질의 포장 용기 개발에 대한 소비자의 요구가 증가되고 있다. 현재 폐기시 부피 축소가 용이한 필름 사용 포장재로는 세제류, 두발용 화장품의 보충용 제품에 사용되는 리필백이나 식품 포장에 사용되는 연포장 필름을 들 수 있으나, 이들 필름 사용 포장재는 인쇄성, 열봉함성 등 생산성의 문제 때문에 적어도 2 내지 3 종류의 복합 재질로 구성되어 있다.
상기 현재 사용되는 필름 포장재의 구성에 대해 좀더 상세히 설명하면, 외층은 인쇄성, 기계적 물성을 고려하여 나이론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 이축연신 폴리프로필렌등 강인하고 열봉합성이 없는 소재로 제조된 필름을 사용하고, 내층은 열봉함성, 내충격성을 고려하여 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 이들을 혼합하여 제조된 필름을 사용하고 있어, 이들 내·외층이 복합된 필름은 재생이 불가능한 환경상의 문제점이 있다. 또한 상기 재질을 단독으로 사용할 경우 외층 재질은 열봉함성이 없어 필름을 봉투로 만들 수 없는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 이러한 선행기술의 문제점을 해결하고자 지속적으로 연구실험한결과, 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제와 용융점이 낮은 폴리올레핀 소재를 용융 혼련시킨 내층 필름과 용융점이 높은 폴리올레핀 소재의 외층 필름으로 포장용 필름을 구성하면 내층과 외층의 용융점 차이가 넓어져 열봉함성이 향상되어 폴리올레핀 소재만으로도 리필백 등 파우치 포장의 생산이 가능하다는 것을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.
본발명은 2층 이상으로 구성된 적층 필름에 있어서 외층은 고밀도 폴리에틸렌 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되고, 내층은 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 저밀도 폴리에틸렌에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합한 폴리올레핀계 개질화제를 용융 혼련하여 제조하거나 또는 개질화제를 단독으로 사용제조하여 구성된 포장용 적층 필름재료에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 용융점이 낮은 폴리올레핀 소재에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제를 용융 혼련시켜 내층과 용융점이 높은 폴리올레핀 소재의 외층으로 구성된 포장용 필름재료에 관한 것이다.
본 발명의 포장용 필름에 사용될 수 있는 소재로는 포장용 필름에 요구되는 특성 또는 용도에 따라 용융점이 낮은 폴리올레핀으로는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제를 선택하여 사용하는데, 그 이유는 일반적으로 이용되는 지글러 나타 (Ziegler Natta)촉매를 사용하여 폴리올레핀계 개질화제의 중합 반응을 수행할 경우 개질화제 수지의 저밀도화에 한계가 있는 반면, 싱글 사이트 촉매를 이용하여 중합하는 경우에는 수지의 초저밀도화가 가능하기 때문이다.
즉, 개질화제의 밀도는 수지의 용융온도에 영향을 미치므로 본 발명과 같이 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제를 이용하여 제조된 포장용 필름은 다른 개질화제를 사용하여 제조된 포장용 필름에 비해 열봉함성이 향상되는 이점이 있다.
이와 같이 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제로는 예를 들어 미합중국 특허 제 5,055,438호에 개시되어 있는 싱글 사이트 촉매를 사용하여 제조된 에틸렌과 알파 올레핀의 공중합체가 통상 사용되며, 이의 바람직한 예로는 미국 EXXON EXACT(상품명)수지, 동일회사의 SLP(상품명)수지 및 미국 DOW사의 ENGAGE(상품명)수지를 언급할 수 있다.
본 발명에 따른 포장용 필름재료를 제조함에 있어 바람직하게 이용할 수 있는 방법으로는 외층과 내층을 동시에 제조하는 코 익스트루젼 인플레이션(co-extrusion inflation) 방법 및 외층 필름 제조후 내층 필름을 덧씌우는 티 다이 익스트루젼(T-die Extrusion) 또는 내층 및 외층을 각각 제조후 양필름을 접착시키는 드라이 라미네이션(dry-Lamination)방법을 들 수 있다.
본 발명의 필름재료에 있어서 폴리올레핀계 개질화제는 코 익스트루젼 인플레이션 방법 및 드라이 라미네이션 방법의 경우 내층의 폴리올레핀 수지에 대해 10 내지 50 중량%의 양으로 사용한다. 개질화제를 10 중량% 미만으로 사용할 경우에는 열 봉함성 향상 효과를 충분히 발휘하지 못하고, 50 중량%를 초과하여 사용할 경우에는 필름끼리 들어 붙는 블로킹(blocking)현상이 심하게 발생되어 필름의 제조가 곤란할 수 있다.
또한 티 다이 익스트루젼 방법의 경우 외층 및 내층 필름을 각각 제조하여 접착층을 이용하여 라미네이션하는 경우에는 폴리올레핀계 개질화제를 내층수지에 대해 10 내지 50 중량%의 양으로 사용할 수 있으며, 외층 필름 제조후 티 다이 익스트루젼 코딩 방법으로 내층을 덧씌우는 경우 폴리올레핀계 개질화제를 내층 폴리올레핀계 수지에 대해 10 내지 100 중량%의 양으로 사용할 수 있는데, 이는 티 다이 익스트루젼 코팅 방법의 경우 블로킹 현상이 발생되지 않기 때문이다.
상기 방법에 따라 제조된 본 발명의 포장용 필름의 열봉함성은 종래의 폴리에틸렌 적층 필름에 비해 열 봉함성이 월등히 우수한 것으로 나타났다(표 2.).
한편 본 발명에 따라 제조된 포장 필름은 바람직하게는 세제류, 섬유 유연제류, 두발용 화장품의 리필 포장재 또는 즉석 식품, 조미료 등 식품의 연포장재로 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 포장용 필름을 이와 같은 포장재로 사용하는 방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
이하 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일뿐 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
선형 저밀도 폴리에틸렌에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합된 폴리올레핀계 개질화제를 10 중량% 혼합하여 인플레이션 블로우 방법으로 50㎛두께의 필름을 제조하였다.
(실시예 2)
선형 저밀도 폴리에틸렌 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합산 폴리올레핀계 개질화제를 20 중량% 혼합하여 인플레이션 블로우 방법으로 50㎛ 두께의 필름을 제조하였다.
(실시예 3)
선형 저밀도 폴리에틸렌 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합산 폴리올레핀계 개질화제를 30 중량% 혼합하여 인플레이션 블로우 방법으로 50㎛ 두께의 필름을 제조하였다.
(실시예 4)
선형 저밀도 폴리에틸렌에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 중합산 폴리올레핀계 개질화제를 40 중량% 혼합하여 인플레이션 블로우 방법으로 50㎛ 두께의 필름을 제조하였다.
(실시예 5)
고밀도 폴리에틸렌만을 사용해 필름을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 필름을 제조하였다.
(실시예 6)
실시예 1의 방법으로 만들어진 필름과 실시예 5의 방법으로 만들어진 필름을 티 다이 익스트루젼 라미네이션 방법으로 적층 필름을 만들었으며, 이때 접착용 수지로서는 저밀도 폴리에틸렌을 20㎛ 두께로하여 사용하였다.
(실시예 7)
실시예 2의 방법으로 만들어진 필름과 실시예 5의 방법으로 만들어진 필름을 실시예 6과 동일한 방법으로 실시하여 적층 필름을 제조하였다.
(실시예 8)
실시예 3의 방법으로 만들어진 필름과 실시예 5의 방법으로 만들어진 필름을 실시예 6과 동일한 방법으로 실시하여 적층 필름을 제조하였다.
(실시예 9)
실시예 4의 방법으로 만들어진 필름과 실시예 5의 방법으로 만들어진 필름을 실시예 6과 동일한 방법으로 실시하여 적층 필름을 제조하였다.
(비교예 1)
선형 저밀도 폴리에틸렌만을 사용해 필름을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 필름을 제조하였다.
(비교예 2)
선형 저밀도 폴리에틸렌만을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 120㎛ 두께의 필름을 제조하였다.
(비교예 3)
비교예 1의 방법으로 만들어진 필름과 실시예 5의 방법으로 만들어진 필름을 실시예 6과 동일한 방법으로 실시해 적층 필름을 제조하였다.
(실험예 1 : 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름의 열 특성 비교)
실시예 1 및 3의 개질된 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름과 비교예 1의 기존 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름의 열 특성은 시차 주사열량계 (DSC : Differentil Scanning Calorimeter)를 이용하여 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
이때 용융온도 및 흡열량이 낮을수록 필픔의 열 봉함성은 우수한 것으로 평가된다.
열특성 비교
[표 1]
상기표 1과 같이 실시예 1,3의 필름은 비교예 1의 필름보다 용융온도 및 흡열량이 낮아 필름의 열 봉함성이 우수한 것으로 나타났다.
(실험예 2 : 적층 필름의 열 봉함성)
열경사 시험기(Heat Sealing Tester)를 잉요하여 본 발명의 실시예 6, 7, 8, 9 및 비교예 2, 3의 적층 필름 각각에 대해 온도에 따른 열봉함성을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이때 열봉함의 3대 요소인 온도, 시간, 압력 중 온도만을 변화시키고 열봉한 시간은 1초, 압력은 2kgf/㎠으로 고정시켰다.
열봉함성은 온도별 봉함한 필름의 표면 상태를 육안 관찰하고, 봉함 부위를 손으로 잡아 당겨 봉함 정도를 관능 평가 하였다.
열 봉함성 비교
[표 2]
[평가기준 : XX (봉함 안됨), X (봉함 부위 짓이겨짐), ◁ (약간 봉함),
◀ (봉함 부위 약간 짓이겨짐), ○ (봉함 상태 양호)]
상기표 2로부터 실시예 6,7,8 및 9의 적층 필름은 비교예 2 및 3의 필름에 비해 열 봉함성이 월등히 우수함을 확인하였다.

Claims (6)

  1. 2층 이상으로 구성된 적층 필름에 있어서, 외층은 고밀도 폴리에틸렌 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되고, 내층은 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 저밀도 폴리에틸렌수지에 싱글 사이트 촉매를 사용하여 개질화제를 용융 혼련하여 제조하거나 또는 개질화제를 단독 사용하여 제조하여 구성된 포장용 적층 필름재료.
  2. 제 1항에 있어서, 적층을 드라이 라미네이션, 티 다이 익스트루젼 코팅, 또는 코 익스트루젼 인플에리션 방법으로 수행한 필름재료.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 코익스트루젼 인플레이션 또는 드라이 라미네이션 방법의 경우 폴리올레핀계 개질화제를 내층의 폴리에틸렌수지에 대해 10 내지 50 중량% 함유함을 특징으로 하는 필름재료.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 티다이익스트루젼코팅방법의 경우 폴리올레핀계 개질화제를 10 내지 100 중량% 함유하는 필름재료.
  5. 제 1항에 정의된 적층 필름재료를 세탁 세제류, 섬유 유연제류, 주방용 세제류 또는 두발용 화장품의 리필백용 포장재로 이용하는 방법.
  6. 제 1항에 정의된 적층 필름재료를 제과류 또는 조미류 등 식품 포장재로 이용하는 방법.
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