KR100792255B1

KR100792255B1 - 열수축성 폴리에스테르 필름 라벨

Info

Publication number: KR100792255B1
Application number: KR1020060129939A
Authority: KR
Inventors: 김상필; 황창익; 김정원; 한승훈
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-01-07
Anticipated expiration: 2026-12-19

Abstract

본 발명의 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨은 원단상태에서 두 폭 이상으로 인쇄한 후, 인쇄공정, 슬릿팅 공정, 중앙부 실링 공정 및 권취 공정으로 통해 제조되고, 인쇄부, 실링부 및 무지부로 구성되는 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨에 있어서, 상기 무지부의 간격이 0.1 ~ 8 ㎜를 유지하는 것이다.

이를 통해 인쇄 뒤 60일 경과 후에도 상, 하단부 말림의 빈도 수가 10 % 이하로 저하되어 수축마무리성 불량을 최소화할 수 있다.

열수축성 폴리에스테르계 필름, 경시변화, 상, 하단부 말림의 빈도 수, 수축마무리성 불량, 무지부

Description

열수축성 폴리에스테르 필름 라벨{HEAT-SHRINKABLE POLYESTER FILM LABEL}

도 1은 열수축성 폴리에스테르 필름의 상단부 말림현상을 도시한 것이다.

도 2a ~ 2d는 열수축성 폴리에스테르 필름의 제조공정을 도식화한 그림이다.

도 3은 열수축성 폴리에스테르 필름 라벨의 인쇄도안을 도시한 것이다.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

1: 상단부 말림현상 2: 인쇄부

3: 무지부 4: 실링부

본 발명은 열수축성 폴리에스테르 필름 라벨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에스테르 필름 라벨의 비인쇄부인 무지부의 간격을 조절하여, 인쇄 후 경시에 따른 상ㆍ하단부 말림 등의 수축 마무리성 불량이 해소된 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨에 관한 것이다.

일반적으로 열수축성 필름은 가열에 의해서 수축되는 성질을 이용하여 플라스틱병, 유리병 등의 라벨용, 캡씰(cap-seal)용, 건전지 포장용, 여러 개의 용기를 직접 포장하는 용도로 널리 사용되고 있다.

종래 열수축성 필름은 폴리염화비닐계, 폴리스티렌계, 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계 필름을 사용하지만, 폴리염화비닐계 필름은 소각 시 염소가스와 다이옥신이 발생하여, 환경친화력에 매우 열악한 문제가 있다.

또한, 폴리스티렌계 필름은 수축 후의 마무리 외관성이 양호하나, 내용제성이 떨어지기 때문에 인쇄 시에 특수한 조성의 잉크를 사용하여야 할 뿐만 아니라, 자연수축율이 커서 보관에 어려운 문제가 있다.

폴리프로필렌계 필름은 낮은 온도에서는 수축성이 불량하고, 수축 부분에 주름이나 얼룩이 생기기 쉽고, 상기 소재의 필름들은 내열성이 부족하고, 보일 처리 또는 레토르트 처리 시 용융 또는 파열되기 쉬워서 필름상태를 유지하기 어려운 단점이 있다.

따라서, 최근 열수축성 필름분야에서는 상기의 문제가 없는 폴리에스테르계 소재의 열수축성 필름에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에, 폴리에스테르계 필름은 상기 폴리염화비닐계 필름이나 폴리스티렌계 필름을 대체하는 수축라벨로서 매우 기대되고 있으며, 패트(PET)용기의 사용범위 증대에 따라 사용량도 점차 증가하고 있다.

그러나, 열수축성 폴리에스테르계 필름은 내열성, 내후성이 우수하고 수축율도 충분하나, 통상 폴리에스테르계 수축필름용 잉크(용제 배합비: 톨루엔/메틸에틸케톤/에틸아세테이트=40%/40%/20%)를 사용할 경우 인쇄 공정 후 일정기간이 경과되면, 라벨링 공정 시 상ㆍ하단부 말림현상이 유발되어, 수축 마무리성 불량이 발생하여 생산성이 저하된다.

통상 인쇄는 그라비아(gravure) 인쇄로 수행되며, 용도에 따라 1도에서 10도의 인쇄공정을 수행한다. 이때, 잉크는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트 등의 극성용매를 적정 비율로 배합된 잉크를 사용하며, 특히 음료용 라벨의 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 두 폭으로 인쇄된다. 도 2a 내지 도 2는 열수축성 폴리에스테르 필름의 제조공정을 도식화한 그림으로서 2단의 필름 라벨의 인쇄부에 소정의 형상을 인쇄하는 공정, 인쇄된 2단의 라벨을 절단하는 슬리팅 공정, 상기 슬리팅된 라벨의 양단을 실링하는 단계 및 실링된 필름 라빌을 롤 형상으로 권취하는 단계로 구성된다.

도 3은 열수축성 폴리에스테르 필름의 인쇄 도안을 도시화한 것으로서, 보다 상세히 살펴보면, 상기 인쇄 도안은 인쇄 시에 미인쇄부인 실링부(세로방향, 4) 및 무지부(가로방향 3)와 라벨 내면에 인쇄되는 인쇄부(2)로 구분되며 통상적으로 무지부는 컷팅을 용이하게 하기 위하여 10 ~ 30㎜의 간격을 유지한다. 이렇게 두 폭으로 인쇄된 필름은 도 2와 같이 중앙 부분을 슬릿팅한 후, 양 에지(edge) 부분이 중앙에 오도록 접어 1,3-디옥솔란(1,3-dioxolane)으로 실링부(4)를 실링하면서 원 통형의 필름 라벨로 제조된다.

그러나 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨은 라벨링 공정에서 인쇄 후 초기(1 ∼ 3일)에는 수축 마무리성이 양호하나, 한달정도 경과 후에는 도 1에 도시한 바와 같이, 경시변화에 의해 상ㆍ하단부 말림 현상 등의 수축 마무리성 불량이 발생한다.

이러한 상ㆍ하단부 말림 현상은 열수축성 폴리에스테르계 필름을 인쇄할 때 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트 등의 극성용매를 사용하는데, 상기 극성용매의 끓는점(boiling point)은 70℃ 이상이나, 건조온도는 열수축성 폴리에스테르계 필름이 치수 안정한 60℃ 이하에서 건조를 하게 되므로 잔류용제가 잔존하기 때문이다. 이렇게 발생된 잔류용제는 시간이 경과할수록 필름 표면을 스웰링(swelling)시켜 인쇄부의 수축특성 저하를 유발한다.

또한, 라벨의 상ㆍ하단부에는 라벨 컷팅(cutting) 시, 센서가 라벨과 라벨사이를 감지하는 부분으로 활용하기 위하여, 통상 인쇄를 하지 않게 되는데, 이로 인하여 인쇄부와 인쇄가 안된 미인쇄부 간에 수축률 차이가 발생하게 된다. 또한, 인쇄면은 통상 1 ∼ 5㎛ 정도의 인쇄층이 도포되는데, 이로 인하여 인쇄부와 미인쇄부 간에 두께 차이가 발생하게 된다. 따라서 라벨링 시, 수축터널을 통과하면 인쇄부와 미인쇄부 간의 수축율차이, 두께차이에 의해 불균일 수축이 일어나게 되 고, 상대적으로 수축속도가 빠른 미인쇄부분이 안쪽으로 말려 들어가게 되어 경시변화에 따른 라벨 상ㆍ하단부 말림현상이 발생한다.

이러한 열수축성 폴리에스테르계 필름의 경시변화 문제를 해결하고자, 대한민국 특허공개 제2005-67627호, 제2003-27461호, 제2003-30099호 등에서는 폴리에스테르 조성물 중에 폴리에스테르 액정 고분자, 폴리에스테르 엘라스토머, 이량체 산 및/또는 이량체 디올 및/또는 ε-카프롤락톤 등을 함유하여 경시변화에 따른 수축율 저하, MD(Mechanical Direction) 방향의 신도저하 등을 개선할 수 있다고 제안하고 있다.

그러나, 상기 발명에 의한 폴리에스테르계 필름은 원단 상에서의 경시변화에 따른 기계적 물성 변화는 어느 정도 개선될 수 있으나, 극성용매를 사용한 인쇄공정 후 수축외관 불량 등의 경시변화 문제는 여전히 해결하지 못하고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 목적은 인쇄 시 사용되는 극성용매로 인하여 발생하는 경시변화에 따른 무지부의 말림현상이 개선되고, 60일 경과 후에도 무지부의 말림현상에 따른 불량률이 10 % 이하인 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨을 제공하는 것이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨은 원단상태에서 두 폭 이상으로 인쇄한 후, 인쇄공정, 슬릿팅 공정, 중앙부 실링 공정 및 권취 공정을 통해 제조되고, 인쇄부, 실링부 및 무지부로 구성되는 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨에 있어서, 상기 무지부의 간격이 0.1 ~ 8 ㎜이다.

상기 인쇄부 및 무지부의 두께 차이는 바람직하게는 5㎛ 이하이다.

상기 폴리에스테르계 필름 라벨의 재질은 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

즉, 본 발명의 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨은 도 3에 기재된 바와 같 이 하나 당 인쇄도안(10)이 인쇄부(2); 실링부(4); 무지부(3)로 이루어지되, 중앙부 실링 공정에서 실링되는 실링부(4) 및 라벨 컷팅 시, 센서가 라벨과 라벨 사이를 감지하는 무지부(3)는 미인쇄부이다. 이에, 본 발명은 상기 라벨의 무지부(3)의 간격을 0.1 ~ 8 ㎜로 조절하여, 인쇄 후 경시에 따른 상ㆍ하단부 말림 등의 수축 마무리성 불량 문제를 해소할 수 있다.

보다 구쳄적으로, 통상적으로 라벨링 공정에서 라벨 컷팅(cutting) 시 센서가 라벨과 라벨사이를 감지하기 위해 라벨 상, 하단부는 인쇄를 하지 않는데, 이 부분은 수축특성을 그대로 유지하게 되므로, 인쇄부(2)와 인쇄를 하지 않은 무지부(3) 간에는 수축특성차이가 발생하게 된다(수축특성: 무지부>인쇄부).

이에 본 발명자는 실험을 통해 라벨 수축 시 인쇄부(2)와 무지부(3) 간의 수축특성 차이로 인해 두 부분이 불균일 수축이 일어나고, 상대적으로 수축속도가 빠른 무지부분이 먼저 수축이 일어나면서 안으로 말려 들어가게 되므로 상, 하단부 말림 현상이 발생하게 됨을 확인하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 폴리에스테르계 수축필름을 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트 등의 극성용매가 적절히 배합된 잉크 도포 시, 인쇄층이 도포되지 않는 라벨의 무지부(3)의 간격을 통상의 10 ~ 30㎜가 아닌 0.1 ~ 8 ㎜로 줄여 라벨을 제조하였다. 이를 통해 60일 경과 후에도 라벨의 상ㆍ하단부 말림현상의 발생빈도를 10% 이하로 낮출 수 있어, 수축 마무리성 불량이 발생하지 않는 열수축성 폴리에스테르계 수축 라벨을 제공할 수 있었다. 만일 0.1㎜ 미 만이면 슬릿팅 공정 시 오차가 발생할 수 있고, 8 ㎜를 초과하면 60일 경과 후에도 라벨의 상ㆍ하단부 말림현상의 발생빈도를 10 %를 초과하게 되어 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

한편 상기 인쇄부(2) 및 무지부(3) 간의 두께 차이가 5㎛ 이하가 바람직하며, 두께 차이가 0에 근접할수록 수축률 차이가 최소화되므로 균일한 수축이 일어나 수축마무리성이 양호한 반면, 두께 차이가 5㎛를 초과하면 두꺼운 인쇄층이 라벨의 수축을 저해하므로 상대적으로 무지부의 수축속도가 빠르게 되어 상ㆍ하단 무지부 말림현상등의 수축마무리성 불량이 발생하게 된다.

한편 본 발명의 폴리에스테르계 필름 라벨의 재질은 통상의 수축성 폴리에스테르계 필름 라벨의 재질이면 어느 것이든 사용가능하나 바람직하게는 물성의 향상을 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한다.

다음으로 본 발명의 폴리에스테르계 필름 라벨의 제조방법을 도 2를 참조하여 설명한다.

본 발명의 폴리에스테르계 필름 라벨은, 1) 열수축성 폴리에스테르 필름에 디자인이 인쇄된 영역에 1 도 내지 10 도로 유색 인쇄하되, 1 도당 0.2㎛ ∼ 3㎛ 두께로 인쇄부(2)를 형성하고, 2) 무지부(3)의 간격이 0.1 ~ 8 ㎜가 되도록 무지부(3)를 형성하며, 3) 상기 인쇄된 열수축성 폴리에스테르 필름은 중앙 부분을 슬 릿팅한 후, 폭 방향으로 양 엣지부를 중앙에 오도록 중첩시켜 실링부(4)를 실링하여, 원통형으로 제작되는 것으로 이루어진다.

상기 단계 1의 인쇄 공정에서 인쇄 두께가 0.2㎛ 미만일 경우, 인쇄면의 불투명도가 낮아지므로 라벨로서의 상품가치가 떨어지며, 두께가 3㎛를 초과할 경우 건조가 어려울 뿐만 아니라, 잉크의 점도가 낮을 경우 색번짐의 문제가 발생하게 되므로 바람직하지 않다.

이때, 인쇄 공정에서 사용되는 잉크는 용매, 피막의 성분인 도료(수지, binder), 도료의 분산, 건조, 경화 등의 여러 성질을 향상시키기 위해 첨가되는 첨가제, 색상 구현을 위한 안료 또는 염료로 구성되며, 바람직하게는 상기 잉크가 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트의 극성용매 40%:40%:20%로 배합된 것을 사용한다. 또한, 투명인쇄에 사용되는 투명잉크는 잉크의 구성단위 중, 안료 또는 염료가 제외된 것이다.

상기 잉크를 이용하여 인쇄부(2)를 인쇄할 때, 인쇄속도는 50 ∼ 200 mpm로 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 50 mpm 미만으로 수행할 경우 생산성이 떨어지는 문제가 있고, 200 mpm를 초과하면 70℃이하에서 건조가 충분히 일어나지 않으므로 인쇄층의 블로킹(blocking) 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.

단계 2에서는 무지부(3)의 간격이 0.1 ~ 8 ㎜가 되도록 무지부(3)를 형성하며 형성된 무지부의 두께가 인쇄부와 5㎛ 이내의 두께차를 갖도록 한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

두께가 50㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트가 각각 4:4:2의 중량비로 혼합된 성보잉크사제 적색, 녹색, 청색, 백색 잉크를 이용하여 그라비아 인쇄방법으로 4도 인쇄하였다. 이 때 총 도포 두께는 3.0㎛±0.5㎛이고, 라벨하나당 인쇄되는 면적은 304㎜×114㎜ (주수축방향×주수축방향과 직교방향) 이며, 라벨과 라벨 사이의 인쇄를 하지 않는 무지부 간격은 2㎜로 하였다. 이렇게 인쇄된 필름을 폭 방향으로 양 에지(edge)부를 중첩시켜 1,3 디옥솔란(dioxolane)으로 실링부를 실링(sealing)하여 폭(주수축방향) 152㎜ 및 길이 130㎜(길이방향 중 양 끝은 8㎜ 간격으로 투명인쇄되는 부분)의 원통형의 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨을 제작하였다.

< 실시예 2>

무지부 간격이 4㎜인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨을 제작하였다.

< 실시예 3>

무지부 간격이 6㎜인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨을 제작하였다.

< 실시예 4>

무지부 간격이 8㎜인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨을 제작하였다.

< 비교예1 >

무지부 간격이 12㎜인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨을 제작하였다.

< 비교예2 >

무지부 간격이 15㎜인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨을 제작하였다.

<실험예>

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨에 대하여, 라벨링 시 경시변화에 따른 상, 하단부 말림 현상의 빈도수를 비교하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

1) 상ㆍ하단부 말림 빈도 수

인쇄된 필름을 폭 152㎜ 및 길이 130㎜(길이방향 중, 양끝은 무지부 또는 투명인쇄 부분)가 되도록 1,3 디옥솔란(dioxolane)으로 실링부를 실링(sealing)하여 라벨을 제조한 후, 이를 시판되는 1.5ℓ 4각 내열 PET병의 어깨 및 몸통부위에 씌우고 열풍 터널에서 라벨링하였다. 열풍터널은 신성이엔지사의 모델명 SSI-2503인 라벨러를 이용하여 수축터널 조건 180℃/190℃/200℃에서 라인 스피드 130BPM(BOTTLE PER MINIUTE)로 라벨링하여 상ㆍ하단부 말림 빈도 수를 관찰하였다.

경시에 따른 상ㆍ하단부 말림 빈도를 50회 측정하였으며, 7일, 14일, 30일, 45일, 60일 동안 경과 후 측정하였으며, 수축터널 통과 후 폭 5㎜ 이상 안으로 말려들어 간 경우를 상ㆍ하단부 말림 현상으로 간주하였다.

[표 1]

표 1를 참조하면, 본 발명에서 제조된 실시예 1 내지 4의 열수축성 폴리에스 테르계 필름 라벨은 무지부의 길이를 0.1 ~ 8㎜ 이하로 줄여 줌으로 인쇄 뒤 60일 경과 후에도 상, 하단부 말림의 빈도 수가 10 % 이하로 저하되었다. 반면, 비교예 1, 2의 열수축성 폴리에스테르 필름 라벨의 경우는 60일 경과 후에도 상, 하단부 말림 빈도 수가 20 % 이상으로 관측되었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨의 무지부의 간격을 조절하고 이를 통해 인쇄 뒤 60일 경과 후에도 상, 하단부 말림의 빈도 수가 10 % 이하로 저하되어 수축마무리성 불량을 최소화할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

원단상태에서 두 폭 이상으로 인쇄한 후, 인쇄공정, 슬릿팅 공정, 중앙부 실링 공정 및 권취 공정으로 통해 제조되고, 인쇄부, 실링부 및 무지부로 구성되는 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨에 있어서,

상기 인쇄부의 인쇄층 두께는 5㎛ 이하이고, 상기 무지부의 간격이 0.1 ~ 8 ㎜인 것을 특징으로 하는 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨.
제1항에 있어서,

상기 인쇄부 및 무지부의 두께 차이가 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 열수축성 폴리에스테르계 필름 라벨.
제1항에 있어서,

상기 폴리에스테르계 필름 라벨의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 상기 열수축성 폴리에스테르게 필름 라벨.