KR20130009408A - 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리올레핀계 연신 필름 - Google Patents

폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리올레핀계 연신 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열 라미네이션용 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 열 라미네이션용 폴리올레핀계 연신 필름에 관한 것이다.  본 발명은 제1스킨층, 코어층 및 제2스킨층을 포함하는 폴리올레핀 필름을 압출 성형하는 제1압출 단계; 상기 압출 성형된 필름을 냉각시키는 제1냉각 단계; 상기 제1냉각 단계를 거친 필름을 종연신하는 종연신 단계; 상기 종연신된 필름의 제1스킨층 상에 수지층이 형성되도록 압출 성형하는 제2압출 단계; 상기 수지층이 형성된 필름을 냉각시키는 제2냉각 단계; 및 상기 제2냉각 단계를 거친 필름을 횡연신하는 횡연신 단계를 포함하는 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법, 및 이로부터 제조된 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법을 제공한다.  본 발명에 따르면, 종연신 후에 진행되는 추가 압출 및 냉각 공정을 포함하되, 상기 추가 압출 공정을 통해 수지층이 적층되어, 융점이 낮은 수지의 경우에도 연속적인 압출을 통한 적층이 가능하여, 제조 공정이 단조롭고 시간이 적게 소요되어 제품의 생산 단가를 낮출 수 있으며, 층간 접착력을 개선할 수 있다. 

Description

폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리올레핀계 연신 필름 {METHOD OF MANUFACTURING ORIENTED POLYOLEFIN FILM FOR HEAT LAMINATION AND ORIENTED POLYOLEFIN FILM MANUFACTURED BY THEREOF}
본 발명은 각종 포장재 등으로 사용되는 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리올레핀계 연신 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다층 구조의 폴리올레핀계 연신 필름에 열 라미네이션 수지층을 적층함에 있어서, 압출 공정 및 종연신 공정 이후에 추가 압출 공정을 포함시키되, 상기 추가 압출 공정을 통해 열 라미네이션 수지층을 적층함으로써, 융점이 낮은 수지의 경우에도 연속적인 압출을 통한 적층이 가능하여, 제조 공정이 단조롭고 시간이 적게 소요되어 제품의 생산 단가를 낮출 수 있고, 층간 접착강도가 우수한 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법, 및 상기 제조방법에 의해 제조된 폴리올레핀계 연신 필름에 관한 것이다.
일반적으로 포장재(식품 등) 등으로 사용되는 필름은 표면에 열 라미네이션용 수지층이 형성된 연신 필름이 많이 사용되고 있다.  이러한 열 라미네이션용 필름으로서 폴리비닐클로라이드(PVC) 필름이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 있지만, PVC 필름은 소각 시 다이옥신과 같은 유해물질을 배출하고, PET 필름은 경제성이 떨어지고 재생에 어려움이 있다. 
이에 따라, 경제성과 재생 등에서 유리한 폴리올레핀계 연신 필름, 특히 이축 연신을 통해 제조한 다층 구조의 이축 연신 폴리프로필렌 필름(BOPP 필름 ; Biaxially Oriented Polypropylene Film)이 많이 사용되고 있다.  폴리프로필렌(PP)은 경제성 및 재성에 유리함은 물론 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성이나 광택성, 투명성 등의 광학적 특성, 그리고 무독성, 무취성 등의 식품 위생성 등에서도 뛰어나 포장재(식품 등)나 라미네이션 코팅(합지)용 등으로 유용하다.
도 1은 종래의 일반적인 BOPP 필름의 단면 구성도를 보인 것이고, 도 2는 종래 기술에 따른 BOPP 필름의 제조방법을 설명하기 위한 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 일반적으로 BOPP 필름은 코어층(3)으로서 PP층과, 상기 코어층(3)의 상부 및 하부에 적층된 제1스킨층(1, first skin layer) 및 제2스킨층(2, second skin layer)을 포함한다.  이때, 제1스킨층(1) 및 제2스킨층(2)은 PP층으로 구성된다.  그리고 상기 제1스킨층(1) 상에는 열 라미네이션, 즉 열 융착을 위한 수지층(4)이 적층된다. 
예를 들어, 위와 같은 BOPP 필름을 라미네이션 코팅(합지)용, 구체적으로 2장의 BOPP 필름 사이에 사진, 신분증, 인쇄물 또는 메뉴판 등의 인식물을 삽입한 후, 열 융착시키는 라미네이션 코팅(합지)용 필름이나, 식품 등의 포장용 필름으로 사용되는 경우, 상기 수지층(4) 상호간의 열 라미네이션(열 융착)되어 실링성이 도모된다.  이때, 상기 수지층(4)으로는 저온 열 융착(열 봉합)이 가능한 에틸렌 비닐 아세이트(EVA) 등의 저온 접착성 수지가 사용된다.
또한, 도 2를 참조하여 설명하면, 종래 상기와 같은 다층 구조의 BOPP 필름을 제조함에 있어서는, 압출기(5)를 통해 제1스킨(1), 코어층(3) 및 제2스킨층(2)을 동시에 압출시키면서 압출 다이(Dies)에서 상기 3개의 층들(1)(2)(3)이 합쳐지도록 하여 성형한다.  그리고 상기 압출된 다층 필름을 냉각롤(6)에 통과시켜 냉각시킨 다음, 이축 연신 즉, 종연신(MDO ; Machine Direction Orientation)과 횡연신(TDO ; Transverse Direction Orientation)을 연속적으로 수행하여 제조한다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 롤(R) 조합을 가지는 종연신기(7)에 통과시켜 기계 방향(길이 방향)으로 종연신(MDO)을 수행한 다음, 연속적으로 횡연신기(8)에 통과시켜 레일 패턴(rail pattern)에 의해 폭 방향으로 횡연신(TDO)을 수행한다.  이후, 종연신 및 횡연신된 필름은 곧바로 와인딩기(9, winding roll)에 권취된다. 
종래, 다층 구조의 BOPP 필름을 제조함에 있어서는, 위와 같이 압출 --> 냉각 --> 종연신 --> 횡연신 공정을 연속적으로 수행하여, 도 1에 도시한 바와 같이 PP층/PP층/PP층의 3층 구조를 갖는 다층 필름을 제조한다. 
또한, 위와 같은 연속적인 공정을 통해 다층 필름을 제조한 후에는 상기한 바와 같이 제1스킨층(1) 상에 열 라미네이션을 위한 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 등의 수지층(4)을 적층 형성해야 하는데, 이때 종래에는 도 1에 도시한 바와 같이 제1스킨층(1) 상에 앵커층(5, anchor layer)을 코팅한 다음, 상기 앵커층(5) 상에 T-다이(T-Die) 압출 코팅하여 수지층(4)을 형성하고 있다. 
이때, 상기 수지층(4)을 형성함에 있어서, 앵커층(5)을 형성하지 않고, 다층 압출 코팅 시 스킨(skin) 압출부에 저온 접착성 수지를 투입하고, 동시 공압출을 통해 제1스킨층(1) 상에 직접 수지층(4)을 직접 형성하는 방법이 고려될 수 있으나, 이 경우 상기 저온 접착성 수지와 PP로 구성된 제1스킨층(1)의 물리 화학적 성상이 차이가 커 동시 압출이 어렵고 층간 접착력이 낮다. 즉, 에틸렌 비닐 아세테트(EVA) 등의 저온 접착성 수지는 PP와의 융점 차이로 동시 공압출이 어렵고, 두 물질 간의 성상 차이가 커 직접 접착되지 않거나 층간 접착력(접착강도)이 낮다.
또한, 상기 저온 접착성 수지를 위와 같이 공압출하는 경우, 저온 접착성 수지는 압출 다이에서 열 분해되어 설비를 부식시키는 등의 원인이 되기도 하며, 저융점 특성으로 인해 이종연신기(7)의 롤(R)을 통과하는 과정에서 수지층(4)에 스크래치가 발생되어 제품의 외관성이 떨어지고, 이와 함께 수지층(4)이 롤(R)에 달라붙는 현상이 발생되어 동시 공압출이 어렵다.
이에 따라, 상기한 바와 같이 종래 열 라미네이션용 수지층(4)을 형성함에 있어서는, 제1스킨층(1) 상에 앵커층(5)을 먼저 코팅하고, 그 위에 별도의 T-다이 압출 코팅을 통하여 수지층(4)을 형성하고 있다.  그러나 이 경우, 앵커층(5)의 코팅 공정 및 수지층(4)의 압출 코팅 공정의 추가 공정이 수반되어 비용 및 시간이 많이 소요되고 공정이 복잡하다.  이는 제품의 생산 단가 상승의 원인이 된다.  또한, 상기 앵커층(5)은 환경적 측면에서도 바람직하지 않다. 
이에, 본 발명은 열 라미네이션용 수지층을 형성함에 있어서, 융점이 낮은 수지의 경우에도 압출을 통한 연속 공정으로 적층 형성이 가능하도록 함으로써, 제조 공정이 단조롭고 시간이 적게 소요되어 제품의 생산 단가를 낮출 수 있고, 또한 층간 접착력이 우수한 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법, 및 이로부터 제조된 폴리올레핀계 연신 필름을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
제1스킨층, 코어층 및 제2스킨층을 포함하는 폴리올레핀 필름을 압출 성형하는 제1압출 단계;
상기 압출 성형된 필름을 냉각시키는 제1냉각 단계;
상기 제1냉각 단계를 거친 필름을 종연신하는 종연신 단계;
상기 종연신된 필름의 제1스킨층 상에 수지층이 형성되도록 압출 성형하는 제2압출 단계;
상기 수지층이 형성된 필름을 냉각시키는 제2냉각 단계; 및
상기 제2냉각 단계를 거친 필름을 횡연신하는 횡연신 단계를 포함하는 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 제1압출 단계는, 제1스킨층의 원료로서 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 원료를 사용하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제2냉각 단계는, 표면에 요철 구조를 가지는 냉각롤을 이용하여 냉각시킴과 동시에 수지층에 공기 채널을 형성시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 폴리올레핀계 연신 필름을 제공한다.
본 발명에 따르면, 종연신 후 추가 압출/냉각 공정(제2압출/제2냉각 단계)을 포함하되, 상기 추가 압출을 통해 수지층이 적층 형성되어, 융점이 낮은 수지의 경우에도 압출을 통한 인라인(In-Line) 공정으로 적층 형성이 가능하다. 
이에 따라, 본 발명에 따르면, 다층 구조의 폴리올레핀계 연신 필름을 제조함에 있어, 수지층을 포함한 각 층을 연속적인 압출 공정을 통해 적층되어, 제조 공정이 단조롭고 시간이 적게 소요되어 제품의 생산 단가를 낮출 수 있다.  또한, 층간 접착력, 즉 수지층과 피착체 간의 접착력은 물론, 제1스킨층과 수지층 간의 층간 접착력이 우수한 효과를 갖는다. 
도 1은 종래의 일반적인 폴리올레핀계 연신 필름(BOPP 필름)의 단면 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 폴리올레핀계 연신 필름(BOPP 필름)의 제조방법을 설명하기 위한 제조장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 폴리올레핀계 연신 필름의 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법을 설명하기 위한 제조장치의 예시적인 구성도이다.
도 5는 상기 제조장치를 구성하는 냉각롤의 다른 구현예를 보인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따라 제조되는 폴리올레핀계 연신 필름에 대하여 설명하고, 이후 본 발명에 따른 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따라 제조되는 폴리올레핀계 연신 필름(이하, "연신 필름"이라 약칭한다)의 예시적인 단면 구성도이다. 
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따라 제조되는 연신 필름은, 적어도 3층 이상의 폴리올레핀 필름(F, 이하 '다층 필름'이라 약칭한다)과, 상기 다층 필름(F) 상에 적층 형성된 수지층(40)을 포함한다. 
이때, 상기 다층 필름(F)은, 3층 이상의 층이 공압출을 통해 동시에 적층 성형된 것으로서, 각 층은 베이스 수지(주원료)로서 적어도 폴리올레핀계 수지를 포함한다.  상기 다층 필름(F)은, 구체적으로 도 3에 도시한 바와 같이 코어층(30); 상기 코어층(30)의 상부에 적층된 제1스킨층(10); 및 상기 코어층(30)의 하부에 적층된 제2스킨층(20)을 포함한다.  상기 다층 필름(F)은 상기한 3개의 층, 즉 제1스킨층(10), 코어층(30) 및 제2스킨층(20)이 순차적으로 적층된 3층 구조를 포함하되, 상기 3개의 층 이외에 하나 이상의 다른 층을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 각 층들(10)(20)(30)은 베이스 수지(주원료)로서 폴리올레핀계 수지를 포함한다.  바람직한 구현예에 따라서, 상기 코어층(30)은 베이스 수지(주원료)로서 폴리프로필렌(PP)계 수지를 포함하고, 상기 제1스킨층(10)은 베이스 수지(주원료)로서 폴리에틸렌(PE)계 수지를 포함하며, 상기 제2스킨층(20)은 베이스 수지(주원료)로서 폴리프로필렌(PP)계 수지 및 폴리에틸렌(PE)계 수지로부터 선택된 하나 이상을 포함하면 좋다.
또한, 본 발명에 따른 연신 필름은 상기 다층 필름(F) 상에 적층 형성된 수지층(40)을 포함하며, 이러한 수지층(40)은 1층 또는 2층으로서 제1스킨층(10) 상에 적층 형성된다. 이때, 상기 수지층(40)은 아래에서 설명하는 바와 같이, 종래와 같이 앵커층(5, 도 1 참조)을 코팅한 후, 별도의 압출 코팅 공정을 통하여 형성되지 않고, 본 발명에 따라서 종연신 후에 수행되는 추가 압출 공정을 통해 다층 필름(F) 상에 적층 형성된다.  이하, 본 발명에 따른 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 제조방법을 구현하기 위한 제조장치의 일례를 보인 것이다.  도 4에 보인 제조장치는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 도시한 것으로서, 제조장치는 도 4에 보인 것 이외에 다양한 형태가 가능하다.
도 4를 참조하여 설명하면, 제조장치는 제1압출기(100-1), 제1냉각롤(200), 종연신기(300), 제2압출기(100-2), 제2냉각롤(400), 횡연신기(500) 및 와인딩기(600)를 포함한다.  이들 각 장치는 연속 공정이 가능하도록 순차적으로 배치된다.  각 장치의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 종연신기(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 롤(R)이 조합되어 구성될 수 있다.  도 4에서, 도면 R1 및 R2는 각각 제1냉각롤(200) 및 제2냉각롤(400)에 인접하여 설치된 가이드 롤(R1)(R2)이다.
본 발명에 따른 제조방법은, 상기와 같은 적어도 3개의 층(10)(20)(30)을 포함하는 다층 필름(F)이 형성되도록 압출 성형하는 제1 압출 단계; 상기 압출 성형된 다층 필름(F)을 냉각시키는 제1냉각 단계; 상기 제1냉각 단계를 거친 다층 필름(F)을 종연신하는 종연신 단계; 상기 종연신된 다층 필름(F) 상에 1층 이상의 수지층(40)이 적층 형성되도록 압출 성형하는 제2압출 단계; 상기 수지층(40)이 적층 형성된 다층 필름(F)을 냉각시키는 제2냉각 단계; 및 상기 제2냉각 단계를 거친 다층 필름(F)을 횡연신하는 횡연신 단계를 포함한다.  그리고 이들 각 단계들은 연속적이다.
먼저, 상기 제1압출 단계에서는, 제1압출기(100-1)를 통해 적어도 3개의 층(10)(20)(30)을 포함하는 다층 필름(F)을 압출 성형한다.  구체적으로, 제1스킨층(10), 코어층(30) 및 제2스킨층(20)을 포함하는 적어도 3개의 층이 적층 형성되도록 공압출하여 다층 필름(F)을 성형한다.  이때, 상기 제1압출기(100-1)는 다층 필름(F)의 층 개수에 대응되는 압출부를 가지며, 압출 다이(Dies)에서 각 층(10)(20)(30)들은 합쳐진다.  예를 들어 제1스킨층(10), 코어층(30) 및 제2스킨층(20)으로 구성된 3층 구조의 다층 필름(F)을 성형하고자 하는 경우, 상기 제1압출기(100-1)는 이에 대응되는 3개의 압출부를 가질 수 있다. 
또한, 상기 다층 필름(F)의 압출 성형을 위한 원료, 즉 상기 제1압출기(100-1)에 투입되는 원료는 폴리올레핀계 수지 조성물이 사용된다.  상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 베이스 수지(주원료)로서, 적어도 1종 이상의 폴리올레핀계 수지를 포함한다.  상기 폴리올레핀계 수지는 폴리올레핀이면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 폴리프로필렌(PP)계, 폴리에틸렌(PE)계 및 이들의 공중합체 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.  또한, 상기 폴리올레핀계 수지로는, 에틸렌 및 프로필렌 중에서 선택된 하나 이상의 공중합체로서, 예를 들어 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 등의 2원 공중합체, 그리고 에틸렌-메타크릴산-에스테르 3원 공중합체 등을 사용할 수 있으나, 이들에 의해 제한되는 것은 아니다. 
아울러, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 적어도 폴리올레핀계 수지를 포함하되, 필요에 따라 다른 수지나 기타 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.  이때, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 다른 수지나 기타 첨가제를 0 ~ 40중량부, 더욱 구체적으로는 5 ~ 20중량부로 포함할 수 있다.  상기 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 대전 방지제, 슬립제 및 안티 블로킹제 등으로부터 선택된 하나 이상을 예로 들 수 있다. 
상기 제1압출 단계를 통한 다층 필름(F)을 성형함에 있어서, 각 층들은 서로 동일한 원료, 또는 서로 다른 원료가 사용될 수 있다. 예를 들어 코어층(30)은 폴리프로필렌(PP)을 베이스 수지(주원료)로 하여 PP층이 되도록 성형할 수 있다.  그리고 상기 제2스킨층(20)은 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)으로부터 선택된 하나 이상을 베이스 수지(주원료)로 하여 PP층, PE층 또는 PP-PE 혼합층이 되도록 성형할 수 있다.  이때, 제2스킨층(20)은 폴리프로필렌(PP)을 베이스 수지(주원료)로 하여 유광으로 구현할 수 있으며, 또는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 적정 혼합, 예를 들어 1 : 0.5 ~ 2(PP : PE)의 중량비로 혼합하여 무광으로 구현할 수 있다.  또한, 이와 같이 제2스킨층(20)을 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 혼합으로 구성하는 경우, 상기 두 수지의 혼합물을 마스터배치(master batch)화, 예를 들어 펠렛(pellet) 상으로 성형하여 제1압출기(100-1)를 투입할 수 있다.
바람직한 구현예에 따라서, 상기 제1스킨층(10)의 원료로는 폴리에틸렌(PE)계 수지를 포함하는 것이 좋다.  이와 같이, 제1스킨층(10)이 폴리에틸렌(PE)계 수지를 포함하는 경우, 수지층(40)을 구성하는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 등의 저온 접착성 수지(저융점 수지)와 상용성이 좋아 층간 접착력(접착강도), 즉 제1스킨층(10)과 수지층(40)의 층간 접착력(접착강도)이 개선된다.  제1스킨층(10)의 원료로는, 구체적으로 폴리에틸렌(PE)계 수지로서 호모 폴리에틸렌(PE) 및 에틸렌 중합체 등으로부터 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 더욱 구체적으로는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등으로부터 선택되는 것이 층간 접착력에 유리하다. 
또한, 상기 제1압출 단계에서, 각 층(10)(20)(30)의 원료로서 베이스 수지(폴리올레핀계 수지) 외에 전술한 바와 같이 대전 방지제 및 안티 블로킹제 등으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 원료를 사용할 수 있는데, 이때 상기 코어층(30)의 경우에는 술폰산염이나 암모늄 염 등의 대전 방지제를 포함하는 원료를 사용할 수 있으며, 상기 제2스킨층(20)의 경우에는 실리카, 규조토 및 탈크 등의 안티 블로킹제를 포함하는 원료를 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1압출 단계를 통한 다층 필름(F)을 성형함에 있어서는 각 층의 두께를 적절히 조절하는 것이 좋다.  예를 들어, 도 3을 참조하여 설명하면, 제1스킨층(10), 코어층(30) 및 제2스킨층(20)으로 구성된 3층 구조를 갖게 하되, 상기 제1스킨층(10)의 두께(T10)는 연신 필름 전체 두께(T)의 1 ~ 10%, 상기 코어층(30)의 두께(T30)는 연신 필름 전체 두께(T)의 30 ~ 70%, 그리고 제2스킨층(20)의 두께(T20)는 연신 필름 전체 두께(T)의 1 ~ 10%가 되도록 성형할 수 있다.  아울러, 상기 제1압출 단계에서의 압출 온도는 사용되는 원료에 따라 다양한 온도 범위를 가질 수 있으며, 예를 들어 140 ~ 320℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 위와 같은 제1압출 단계를 통해 압출 성형된 다층 필름(F)은 제1냉각롤(200)에 통과되어 제1냉각 단계를 거친다.  이때, 도 4에서는 상기 제1냉각롤(200)이 제조장치 내에 1개 설치된 모습을 예시하였지만, 상기 제1냉각롤(200)은 제조장치 내에 1개 또는 2개 이상의 다수개가 연속 배치될 수 있다.  이러한 제1냉각 단계에서의 냉각온도, 즉 상기 제1냉각롤(200)의 온도는 예를 들어 5 ~ 80℃로 설정될 수 있으나, 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
상기 제1냉각 단계를 거친 다층 필름(F)은 가이드 롤(R1)을 따라 종연신기(300)로 이송되어 기계 방향(길이 방향)으로 종연신(MDO)된다.  예를 들어, 도 4에 보인 바와 같이, 다수의 롤(R)에 의해 종연신될 수 있다.  이러한 종연신 단계의 연신온도, 즉 상기 종연신기(300)에 설치된 롤(R)의 온도는 예를 들어 80 ~ 160℃로 설정될 수 있으나, 이에 의해 제한되는 것은 아니다.  또한, 종연신 단계에서는 2 ~ 10배(연신비), 구체적인 예를 들어 3 ~ 7배(연신비), 보다 구체적인 예를 들어 4 ~ 5배(연신비)로 종연신될 수 있다.  이러한 종연신비는 롤(R) 속도에 의해 구현될 수 있다. 
상기 종연신 단계를 거친 다층 필름(F)은, 본 발명에 따라서 추가 압출 공정(제2압출 단계), 및 이와 동시에 수행되는 냉각 공정(제2냉각 단계)을 연속적으로 거친다. 
상기 제2압출 단계에서는 다층 필름(F) 상에 수지층(40)이 적층 형성된다.  구체적으로, 도 4를 참조하여 설명하면, 다층 필름(F)은 종연신된 후, 제2압출기(100-2)로 공급된다.  이때, 상기 제2압출기(100-2)에는 수지층(40)의 형성을 위한 원료를 공급하는 수지 공급부(150)가 설치될 수 있다.  상기 제2압출기(100-2)에는 다층 필름(F)이 통과되고, 이와 동시에 수지 공급부(150)에서 원료가 공급되어 수지층(40)이 압출되면서 다층 필름(F) 상에 수지층(40)이 다이(Dies)에서 합쳐진다.
본 발명에서 상기 수지층(40)의 원료, 즉 상기 수지 공급부(150)에서 제2압출기(100-2)로 공급되는 원료는 특별히 제한되지 않는다.  수지층(40)의 원료는 저온 접착성 수지(저융점 수지)로서, 열 라미네이션(열 융착)이 가능한 것이면 제한되지 않는다.  상기 수지층(40)의 원료는 예를 들어 폴리올레핀계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, 메탈로센 수지, 나일론 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸 아세테이트(EMA), 에틸렌 메틸 아크릴 액시드(EMAA), 에틸렌 글리콜(EG), 에틸렌 액시드 터폴리머(ethylene acid ter-polymer) 및 에틸렌/프로필렌/부타디엔 터폴리머 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 원료를 사용할 수 있다.   
본 발명에 따르면, 종래와 같이 종연신 후에 곧바로 횡연신을 수행하지 않고, 종연신 후에 추가 압출 공정, 즉 상기한 제2압출 단계를 통해 수지층(40)을 적층 형성함으로써, 연속 압출을 통한 인라인 공정으로 수지층(40)이 형성되어 공정이 단조롭다.  또한, 상기 수지층(40)의 원료로서 다층 필름(F)을 구성하는 베이스 수지, 즉 제1스킨층(10)을 구성하는 베이스 수지와 물리 화학적 성상의 차이가 있는 것, 즉 폴리올레핀보다 융점이 낮거나 높은 수지의 사용이 가능하다.  특히, 폴리올레핀계 수지보다 융점이 낮은 수지의 사용이 가능하다. 
즉, 본 발명에 따르면, 상기 제2압출 단계에서 수지층(40)의 원료로서 제1압출 단계에서 사용한 원료보다 융점이 낮은 수지를 포함하는 원료를 사용할 수 있다.  예를 들어, 저온의 열에 의해 융착(열 봉합)이 가능한 저온 접착성 수지로서, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸 아세테이트(EMA), 에틸렌 메틸 아크릴 액시드(EMAA), 저온 메탈로센 수지, 에틸렌 글리콜(EG), 에틸렌 액시드 터폴리머 및 에틸렌/프로필렌/부타디엔 터폴리머 등과 같이 융점이 낮고 실링성이 우수한 수지의 사용이 가능하고, 이들 수지를 연속 압출을 통한 인라인 공정으로 적층 형성할 수 있다.  아울러, 종래와 같이 앵커층(5, 도 1 참조)을 형성하지 않고도, 제1스킨층(10)과 수지층(40)의 접착력이 우수하여 층간 접착력이 개선된다.
부가적으로, 본 발명에 따르면, 위와 같이 수지층(40)이 추가 압출 공정(제2압출 단계)을 통해 적층되어, 수지층(40)의 원료가 제한되지 않아 수지층(40)은 다양한 기능성을 가질 수 있다.  예를 들어, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 수지층(40)의 원료는 대전 방지제를 포함하는 원료를 사용할 수 있다.  이때, 수지층(40)은 열 라미네이션(열 융착) 기능과 함께 대전 방지능을 갖는다.  상기 대전 방지제의 종류는 전술한 바와 같으며, 이는 예를 들어 수지층(40)을 구성하는 저온 접착성 수지 100중량부에 대하여 0.01 ~ 10.0중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 제2압출 단계에서, 상기 수지층(40)의 두께(T40)는 연신 필름 전체 두께(T)의 10 ~ 68%가 되도록 성형할 수 있다.  아울러, 상기 제2압출 단계에서 압출 온도는, 수지층(40)의 사용 원료, 즉 수지층(40)을 구성하는 저온 접착성 수지의 종류 및 융점을 고려하여 다양한 온도 범위로 설정될 수 있다.  예를 들어, 150 ~ 330℃의 온도 범위로 설정하여 압출할 수 있다.  이때, 압출 온도가 150℃미만으로서 너무 낮으면 압출이 어려울 수 있으며, 330℃를 초과하여 너무 높으면 흐름성이 높아 바람직하지 않을 수 있다.  예를 들어, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 등의 저융점 수지를 사용하는 경우에는 180 ~ 250℃의 온도에서 압출하는 것이 좋다.
도 4를 참조하면, 위와 같은 제2압출 단계를 통해 수지층(40)이 적층 형성된 다층 필름(F)은 연속적으로 제2냉각롤(400)에 통과되어 제2냉각 단계를 거친다.  이때, 제2냉각롤(400)에 통과시킴에 있어서, 제2냉각롤(400)의 롤 표면에 수지층(40)이 밀착되도록 위치시켜 냉각시키는 것이 좋다.  또한, 도 4에서는 상기 제2냉각롤(400)이 제조장치 내에 1개 설치된 모습을 예시하였지만, 상기 제2냉각롤(400)은 제조장치 내에 1개 또는 2개 이상의 다수개가 연속 배치될 수 있다.  이러한 제2냉각 단계에서의 냉각온도, 즉 상기 제2냉각롤(400)의 온도는 예를 들어 5 ~ 80℃로 설정될 수 있으나, 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 제2냉각 단계에서는 수지층(40)을 냉각시킴과 동시에 수지층(40)에 공기 채널(air channel)을 형성시키는 것이 좋다.  본 발명에 따르면, 상기 공기 채널에 의해 필름의 권취 품질이 향상된다.  아래에서 설명되는 바와 같이, 횡연신된 필름은 와인더기(600)에 권취되는 데, 이때 권취 공정에서 주름이 잡히고 잘 펴지지 않을 수 있다.  수지층(40)을 형성함에 있어, 종래와 같이 코팅 공정 등에 의하지 않고, 본 발명은 종연신 후 연속적인 추가 압출 공정(제2압출 단계)을 통해 수지층(40)을 적층함으로 인하여, 권취 시 주름이 잡히고 잘 펴지지 않을 수 있다.  수지층(40)의 원료로서 융점이 낮은 수지를 사용하는 경우, 상기 주름 현상은 심할 수 있다. 
이때, 상기 공기 채널은 공기 흐름 통로를 제공하여 권취 시 주름이 잡히는 것을 효과적으로 방지한다.  즉, 권취 시 필름과 필름 사이에 존재한 공기가 공기 채널을 통해 외부로 빠져나가 주름이 잡히는 것을 효과적으로 방지한다.  상기 공기 채널은 다수 개로서 그 형상은 제한되지 않는다.  상기 공기 채널은 수지층(40)의 표면에 길이방향 또는 폭 방향으로, 예를 들어 일자형 또는 격자형으로 형성되거나, 규칙적 또는 불규칙적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 공기 채널은 제2냉각 단계에서 형성되는데, 이때 상기 공기 채널의 형성은 표면에 요철 구조를 가지는 제2냉각롤(400)을 사용함으로써 구현될 수 있다.  구체적으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제2냉각롤(400)로서 표면에 요철 구조(450)가 형성된 냉각롤을 사용하여 수지층(40)에 공기 채널이 형성되게 한다.  즉, 제2압출 단계에서 수지층(40)이 형성된 다층 필름(F)을 제2냉각롤(400)에 통과시켜 냉각시키되, 표면에 요철 구조(450)가 형성된 제2냉각롤(400)에 수지층(40)이 밀착되도록 통과시켜 공기 채널이 형성되게 한다. 
이때, 상기 제2냉각롤(400)에 형성된 요철 구조(450)는 공기 채널을 형성시킬 수 있는 것이면, 그 형상과 구조는 제한되지 않으며 다양하게 형성될 수 있다.  예를 들어, 상기 요철 구조(450)는 제2냉각롤(400)의 축 방향과 평행하거나 직교하여 일자형이나 격자형으로 형성될 수 있으며, 요철 구조(450)는 또한 제2냉각롤(400)의 표면에 규칙 또는 불규칙적으로 형성되어도 좋다. 상기 요철 구조(450)는, 도 5에 예시한 바와 같이 돌부(452)와 홈부(454)를 포함할 수 있는데, 이러한 돌부(452)와 홈부(454)의 개수나 깊이(높이) 등은 제한되지 않는다. 
상기 제2냉각롤(400)은 공기 채널을 형성시킬 수 있는 표면 요철 구조(450)을 가지는 것이면 좋으며, 예를 들어 매트 타입 롤(Matt type roll)이나 엠보 타입 롤(Emboss type roll)이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 매트 타입 롤이 좋다.
상기 매트 타입 롤은, 표면이 샌딩(sanding) 처리된 것으로서, 이는 예를 들어 샌딩 처리에 의해 50 ~ 150목(바람직하게는 균일도 80 ~ 120목)을 가지는 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 50 ~ 150 메쉬(mesh) 크기의 샌드(sand)에 의해 규칙적 또는 불규칙적으로 격자형의 돌부(452)가 형성된 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 매트 타입 롤은 샌딩 처리에 의해 홈부(454)가 형성되되, 상기 홈부(454)는 5㎛ ~ 30㎛의 깊이(D454)를 가지는 것이 좋다. 이때, 샌딩에 의한 홈부(454)의 깊이(D454)가 5㎛ 미만인 경우 공기 채널의 크기가 너무 작거나 공기 채널의 분포율(형성율)이 낮을 수 있으며, 홈부(454)의 깊이(D454)가 30㎛를 초과한 경우 밀착력이 낮아져 수지층(40)과 피착체의 접착력이 다소 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 홈부(454)는 10㎛ ~ 20㎛의 깊이(D454)를 가지는 것이 좋다. 이러한 범위의 깊이(D454)를 가지는 매트 타입 롤에 의해 공기 채널이 형성되는 경우, 권취 시 주름이 잡히는 현상을 효과적으로 방지하고 피착체와의 양호한 접착력을 갖게 할 수 있다.
한편, 상기 제2냉각롤(400)에 의해 형성된 공기 채널은 연신 필름의 제품화 시 또는 사용 시에 쉽게 제거될 수 있다.  구체적으로, 와인딩기(600)에 권취된 연신 필름(제품)은 적절한 크기로 절단되어 제품화될 수 있는데, 이때 연신 필름에 인위적인 열을 가하면 상기 공기 채널은 쉽게 제거된다.  즉, 연신 필름에 소정의 열을 가하면, 공기 채널이 제거되어 연신 필름은 평탄화를 유지한다.  또한, 연신 필름의 사용 과정에서 상기 공기 채널은 쉽게 제거될 수 있다.  예를 들어, 연신 필름은 포장재용, 라벨용 및 라미네이션 코팅(합지)용 등으로 사용될 수 있는 데, 이때 실링을 위해 열을 가하거나 코팅 밀착을 위해 열을 가하는 경우, 상기 열에 의해 공기 채널은 쉽게 제거될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 제2냉각 단계를 거친 필름은 가이드 롤(R2)을 따라 횡연신기(500)로 이송되어 폭 방향으로 횡연신(TDO)된다.  상기 횡연신기(500)는 통상적인 것을 사용할 수 있다.  이러한 횡연신 단계의 연신온도, 즉 상기 횡연신기(400)의 온도는 예를 들어 100 ~ 200℃로 설정될 수 있으나, 이에 의해 제한되는 것은 아니다.  또한, 횡연신 단계에서는 2 ~ 15배(연신비), 구체적인 예를 들어 5 ~ 12배(연신비), 보다 구체적인 예를 들어 8 ~ 10배(연신비)로 횡연신될 수 있으며, 이러한 횡연신비는 레일 패턴(Rail pattern)에 의해 구현될 수 있다.
위와 같이, 횡연신된 연신 필름은 와인딩기(600)에 권취된 후, 제품화될 수 있다.  이때, 횡연신 후에는 통상과 같이 트리밍(trimming) 공정을 진행한 다음, 권취될 수 있다.  구체적으로, 횡연신기(500)에 의해 필름의 양쪽 말단이 두께 차이를 보이는 경우, 양쪽 말단을 제거하는 트리밍 공정을 진행한 다음, 와인딩기(600)에 권취시키는 것이 좋다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 종연신 후 곧바로 횡연신을 수행하지 않고, 종연신 공정과 횡연신 공정의 사이에 추가 압출(제2압출 단계) 및 냉각 공정(제2냉각 단계)을 포함하되, 상기 추가 압출 공정(제2압출 단계)을 통해 수지층(40)이 적층되어, 융점이 낮은 수지의 경우에도 압출을 통한 적층이 가능하다.  이에 따라, 수지층(40)을 포함하는 다층 연신 필름을 제조함에 있어서, 연속적인 압출을 통한 인라인 공정으로 다층의 구현이 가능하여, 제조 공정이 단조롭고 시간이 적게 소요되어 제품의 생산 단가를 낮출 수 있다.  아울러, 연신 필름을 장폭으로 제조할 수 있어 가격 경쟁력이 높고, 상기 수지층(40)은 피착체와 우수한 접착력을 갖는다.
또한, 상기 제1스킨층(10)이 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 경우, 수지층(40)을 구성하는 저온 접착성 수지, 예를 들어 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 등의 저융점 수지와 접착력이 개선되어 제1스킨층(10)과 수지층(40) 간의 층간 접착력(접착강도)가 우수하다.
아울러, 상기 제2냉각 단계에서, 요철 구조(450)가 형성된 제2냉각롤(400)을 사용하는 경우, 수지층(40)에 공기 채널이 형성되어 권취 시 주름이 잡히는 것이 방지되어 외관성이 확보된다. 
이상에서 설명한 본 발명에 따라 제조된 연신 필름은 각종 포장재, 라벨, 라미네이션 코팅(합지)용 등으로 다양하게 사용될 수 있다.  예를 들어 식품, 전자제품 및 의약품 등의 포장재나 사진, 신분증, 인쇄물 및 메뉴판 등의 라미네이션 코팅(합지)용, 그리고 블로우 인몰드 성형 시 라벨용 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 다층 폴리올레핀계 연신 필름은 상기한 바와 같은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 것으로서, 층 구조 및 각 층의 구성은 전술한 바와 같다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다.  하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 
[실시예 1 및 2]
도 4에 보인 장치를 이용하여, 먼저 공압출을 통해 제1스킨층(10)/코어층(30)/제2스킨층(20)이 적층된 필름을 형성한 다음, 제1차 냉각시키고, 이후 종연신비 4배로 종연신하였다.  그리고 종연신 후, 연속 압출을 통한 인라인(In-Line) 공정으로 상기 제1스킨층(10) 상에 수지층(40)으로서 EVA층을 압출 적층한 다음, 냉각롤에 통과시켜 제2차 냉각시키고, 이후 횡연신비 8배로 횡연신하여 도 3에 보인 바와 같은 4층 구조의 연신 필름을 제조하였다.  이때, 상기 코어층(30)과 제2스킨층(20)은 모두 PP층으로 구성하고, 상기 제1스킨층(10)의 경우에는 LLDPE층으로 구성하였다.
또한, 상기 수지층(40)의 압출 후, 냉각시킴에 있어서, 실시예 1의 경우에는 요철 구조가 없는 냉각롤(일반 Roll)에 통과시켜 냉각시켰으며, 실시예 2의 경우에는 샌딩 처리된 매트 타입 롤(Matt Roll)에 통과시켜 냉각시켰다.
[비교예 1 및 2]
현재 시중에서 판매되고 있는 EVA 열 라미네이션 제품을 구입하여 본 비교예의 시편으로 사용하였다.  구체적으로, 공압출을 통해 제1스킨층(PP층)/코어층(PP층)/제2스킨층(PP층)을 형성/냉각하고, 종연신비 4배, 횡연신비 8배로 하여 종연신과 횡연신을 연속적으로 수행한 것을 본 비교예 들에 따른 시편으로 사용하였다.
이때, 제1스킨층(PP층) 상에 통상과 같이 접착제(글루-GLUE)를 코팅, 도포하여 형성한 것을 비교예 1에 따른 시편으로 사용하였다. 그리고, 통상과 같이 OFF-LINE 공정을 통해 제1스킨층(PP층) 상에 앵커층을 형성한 다음, 상기 앵커층 상에 EVA층을 T-다이 압출 코팅한 것을 비교예 2에 따른 시편으로 사용하였다. 
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 열 라미 필름 시편에 대하여, 다음과 같이 층간 접착강도 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. 이때, 층간 접착강도는 제1스킨층(10)과 수지층(40)의 사이, 그리고 수지층(40)과 피착체의 사이에 대해 평가하였다.
* 층간 접착강도( 박리강도 )
(1) 라미네이팅기를 이용하여 상기 제조된 열 라미 필름 시편을 피착체(인쇄된 종이)면과 합지한 다음, 컷터 바(cutter bar)를 이용하여 각 합지 시편을 가로(15m)×세로(15cm)로 커팅한 샘플을 준비하였다.
(2) 상기 일정한 크기로 커팅된 샘플의 측면을 면도칼로 일정 길이만 층간 박리하였다. (제1스킨층(10)과 수지층(40)의 사이, 수지층(40)과 피착체의 사이)
(3) 상기 일정 부분 층간 박리된 샘플을 인장 강도 테스트기를 이용하여 180도의 박리각으로 층간 접착강도(박리강도)측정하였다.
        < 층간 접착강도 평가 결과 >
항 목
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
연신 필름의
적층 구조
PP/PP/PE/EVA PP/PP/PE/EVA PP/PP/PP/GLUE PP/PP/PP/앵커/EVA
EVA층 
형성 방법
인라인 압출
(일반 Roll)
인라인 압출
(Matt Roll)
GLUE TYPE
코팅
OFF-LINE
T-다이 압출
층간 접착강도(1)
박리 불가 박리 불가 박리 불가 간헐적 박리현상
층간 접착강도(2)
400 g/15㎜ 350 g/15㎜ 200 g/15㎜ 350 g/15㎜

* 층간 접착강도(1) : 제1스킨층과 수지층 간의 접착강도
* 층간 접착강도(2) : 수지층과 피착체(종이) 간의 접착강도
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제1스킨층(10) 상에 인라인 연속 압출을 통해 수지층(EVA층)을 형성해 본 결과, 우수한 접착강도(박리 불가)를 가지면서 용이하게 형성됨을 알 수 있었다.
또한, 상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 수지층(40)과 피착체(종이)와의 층간 접착강도에 있어서, 본 발명에 따라 제1스킨층(10)을 PE층(LLDPE)으로 구성하고, 인라인 압출을 통해 수지층(40)을 적층한 필름(실시예 1 및 2)이, 종래의 필름(비교예 1 및 2)보다 동등하거나 우수하게 평가됨을 알 수 있었다. 
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 필름의 경우, 권취 후의 외관성에 있어서도 양호함을 알 수 있었으며, 특히 실시예 2의 시편은 외관성 등의 권취 품질이 매우 우수함을 알 수 있었다.
10 : 제1스킨층            20 : 제2스킨층
30 : 코어층             40 : 수지층
100-1 : 제1압출기          100-2 : 제2압출기
150 : 수지 공급부            200 : 제1냉각롤
300 : 종연신기              400 : 제2냉각롤
500 : 횡연신기              600 : 와인딩기
450 : 요철 구조            452 : 돌부
454 : 홈부

Claims (8)

  1. 제1스킨층, 코어층 및 제2스킨층을 포함하는 폴리올레핀 필름을 압출 성형하는 제1압출 단계;
    상기 압출 성형된 필름을 냉각시키는 제1냉각 단계;
    상기 제1냉각 단계를 거친 필름을 종연신하는 종연신 단계;
    상기 종연신된 필름의 제1스킨층 상에 수지층이 형성되도록 압출 성형하는 제2압출 단계;
    상기 수지층이 형성된 필름을 냉각시키는 제2냉각 단계; 및
    상기 제2냉각 단계를 거친 필름을 횡연신하는 횡연신 단계를 포함하는 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1압출 단계는, 제1스킨층의 원료로서 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 원료를 사용하는 것을 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1압출 단계는, 제2스킨층의 원료로서 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 원료를 사용하는 것을 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1압출 단계는, 제2스킨층의 원료로서 안티 블로킹제를 포함하는 원료를 사용하는 것을 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2압출 단계는, 수지층의 원료로서 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸 아세테이트, 에틸렌 메틸 아크릴 액시드, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 액시드 터폴리머 및 에틸렌/프로필렌/부타디엔 터폴리머로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 원료를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2냉각 단계는, 표면에 요철 구조를 가지는 냉각롤을 이용하여 수지층에 공기 채널을 형성시키는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각롤에 형성된 요철 구조는 5㎛ ~ 30㎛의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 연신 필름의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 연신 필름.
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