KR102743975B1 - 투명성과 인쇄성이 우수한 수축 라벨용 필름 - Google Patents
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Abstract
비접착식 폴리올레핀계 소재를 이용한 수축 라벨용 필름에 있어 투명성과 고시성이 향상된 수축 라벨용 필름이 개시된다. 본 발명은 스킨층, 코어층 및 씰층을 포함하는 수축 라벨용 필름으로서, 상기 스킨층 및 씰층은 환형 올레핀 수지 70 내지 90 중량부 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 10 내지 30 중량부를 포함하고, 상기 코어층은 환형 올레핀 수지 5 내지 25 중량부, 프로필렌 공중합체 60 내지 85 중량부 및 개질제 1 내지 20 중량부를 포함하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
Description
본 발명은 수축 라벨용 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명성과 인쇄성이 우수한 수축 라벨용 필름에 관한 것이다.
PET 병 등 각종 플라스틱 용기에는 일반적으로 외면에 인쇄층이 형성된 라벨이 부착되고 있다. 이러한 라벨의 종류로는 접착식 라벨과 비접착식 라벨이 있으며, 이는 용기와 라벨 사이의 접착제의 사용 유무에 따라 구분된다.
접착식 라벨의 경우 통상 폴리프로필렌 소재를 사용하여 제조되고, 비접착식 라벨의 경우 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리염화비닐 등을 주로 사용하여 제조된다. 라벨이 부착된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS) 등의 용기는 사용 후 분쇄되어 펠렛화된 후 재생 공정을 거쳐 용기로 재생된다. 이때, 재생 공정은 펠렛화된 용기를 물에 투입하여 비중 차이에 의해 분류되어진다.
한편, 환경부는 포장재 재활용 용이성 등급 기준을 시행(환경부고시 제2019-255호, 19.12.30. 시행)하였으며, 이에 따르면 비중 1 미만의 비접착식 라벨을 최우수 재활용 용이성 등급으로 구분하고 있고, 따라서 비중 1 미만의 비접착식 라벨의 개발이 요구되고 있다.
비접착식 라벨의 물성에 있어, 기존 PS, PET, 폴리염화비닐(PVC) 등의 경우 비중이 큰 관계로 비중이 1 미만인 폴리올레핀 소재의 사용을 고려할 수 있으나, 폴리올레핀 소재 필름은 수축성 및 시밍(seaming)성 부여가 어려워 환형 올레핀 수지(Cyclic Olefin Copolymer, COC)를 첨가하여 필름을 성형하고 있다.
한편, 라벨의 경우 생산된 필름에 그라비아(Gravure) 인쇄를 진행하는데, 이때, 필름의 종방향(MD) 인장강도가 낮을 경우 롤(Roll)에 걸리는 텐션(Tension)이 낮아 인쇄 시 생산성이 저하된다. 또한 인쇄 시 필름 헤이즈(Haze)가 높을 경우 인쇄된 제품의 외관 선명도 및 심미적인 부분에 있어 상품성이 떨어진다.
일본 등록특허 제6268136호는 환상 올레핀계 수지 및 에틸렌계 수지를 포함하는 표리층, 올레핀계 수지 및 가소성 수지를 포함하는 중간층으로 구성된 열수축성 다층 필름을 개시하고 있으나, 필름의 헤이즈가 높고, 종방향(MD) 인장강도가 낮아 인쇄 시 텐션 조절이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 폴리올레핀계 소재를 이용한 수축 라벨용 필름에 있어, 비중 1 미만의 비접착식 라벨로서 향상된 시밍 특성, 고시성 및 수축성을 유지하면서, 투명성과 인쇄성이 향상된 수축 라벨용 필름을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 스킨층, 코어층 및 씰층을 포함하는 수축 라벨용 필름으로서, 상기 스킨층 및 씰층은 환형 올레핀 수지를 포함하고, 상기 코어층은 프로필렌과, 에틸렌 또는 α-올레핀 중에 선택되는 2종의 올레핀과의 삼원 공중합체 40 내지 90 중량부; 연화점이 120 내지 140℃인 석유수지 5 내지 30 중량부; 폴리올레핀 엘라스토머 5 내지 30 중량부;를 포함하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
또한 상기 환형 올레핀 수지는 유리전이온도(Tg)가 60 내지 75℃인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
또한 상기 삼원 공중합체는 융점(Tm)이 123 내지 138℃ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 2 내지 10 g/10min이고, 상기 2종의 올레핀은 에틸렌 및 1-부텐인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
또한 상기 에틸렌 및 1-부텐은 상기 삼원 공중합체 중에 각각 1 내지 5 중량% 포함된 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
또한 상기 폴리올레핀 엘라스토머는 밀도가 0.85 내지 0.9 g/㎤ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 10 g/10min인, 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 또는 프로필렌-부텐 고무(PBR)인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
또한 상기 코어층은 프로필렌 단독 중합체를 0.1 내지 20 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
또한 상기 프로필렌 단독 중합체는 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 1 내지 10 g/10min인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
또한 상기 필름은 밀도가 1 g/㎤ 미만이고, 하기 방법에 따라 측정된 수축률이 40% 이상이고, 고시성(stiffness)이 4.5 gf/50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
[수축률 측정방법]
횡방향(TD)으로 연신된 필름을 50 mm × 50 mm 크기로 절단하여 100℃의 온수조에 각 10초 동안 침지시킨 후 치수를 측정하여, 하기 수학식 1에 따라 횡방향(TD) 수축률을 계산하고 평균 수축률로 나타냄.
[수학식 1]
[고시성(stiffness) 측정방법]
LOOP STIFFNESS TESTER(TOYOSEIKI사)를 이용하여, 연신된 필름을 25 mm × 150 mm 크기로 절단하여 시험기의 좌우 크램프(필름 고정 장치)의 간격을 50 mm로 하여 고정시킨 후 양 크램프의 바깥에 나와 있는 부분은 커팅 후 크램프 간격이 없어지도록 필름을 구부려 형성된 LOOP 형태의 시편의 끝부분이 Recoder(하중장치)로 60 mm/min 속도로 밀어질 때 걸리는 하중(gf)을 측정함.
또한 상기 필름은 헤이즈(ASTM D1003, 두께 50 ㎛)가 8% 미만이고, 하기 방법에 따라 측정된 종방향(MD) 인장강도가 250 내지 500 kgf/㎠이고, 횡방향(TD) 신율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름을 제공한다.
[측정방법]
제조된 시편(ASTM D638 Type IV 규격)에 대하여 ASTM D638에 따라 만능재료시험기를 이용하여 50 mm/min 조건 하에서 종방향(MD) 인장강도를 측정하고, 상기 인장강도 측정과 동일한 조건에서 필름이 파단할 때까지의 횡방향(TD) 신율을 측정함.
본 발명에 따르면 스킨층, 코어층 및 씰층을 포함하는 수축 라벨용 필름에 있어, 스킨층 및 씰층에 기존 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용하지 않고, 코어층을 프로필렌 삼원 공중합체, 석유수지 및 폴리올레핀 엘라스토머로 조성하고 나아가, 프로필렌 단독 중합체를 포함시켜 비중 1 미만의 비접착식 라벨로서 향상된 시밍 특성, 고시성 및 수축성을 유지하면서, 투명성과 인쇄성이 향상된 수축 라벨용 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 수축 라벨용 필름을 이용한 라벨링 공정(Shooting 및 수축)과 슬리브(Sleeve) 제조 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 시험예에서 필름의 접착 유무를 확인하는 부위를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 시험예에서 필름의 접착 유무를 확인하는 부위를 설명하는 도면이다.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 스킨층, 코어층 및 씰층을 포함하는 수축 라벨용 필름으로서, 상기 스킨층 및 씰층은 환형 올레핀 수지를 포함하고, 상기 코어층은 프로필렌과, 에틸렌 또는 α-올레핀 중에 선택되는 2종의 올레핀과의 삼원 공중합체 40 내지 90 중량부; 연화점이 120 내지 140℃인 석유수지 5 내지 30 중량부; 폴리올레핀 엘라스토머 5 내지 30 중량부;를 포함하는 수축 라벨용 필름을 개시한다.
본 발명은 비중 1 미만의 비접착식 라벨로서 향상된 시밍 특성, 고시성 및 수축성을 유지하면서, 투명성과 인쇄성이 향상된 수축 라벨용 필름을 제공한다.
도 1은 수축 라벨용 필름을 이용한 라벨링 공정(Shooting 및 수축)과 슬리브(Sleeve) 제조 공정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 시밍(Seaming) 특성은 슬리브(Sleeve) 제조 시 필름 간 접착을 위한 필수 물성이고, 상기 고시성은 라벨을 병에 삽입시키기 위한 공정(Shooting 공정)이 원활히 수행되도록 하기 위해 필름에 일정 값(약 4.5 gf) 이상 요구되는 강성(Loop Stiffness)이고, 상기 투명성은 필름에 인쇄 시 필름 외관에 영향을 미치고, 상기 수축성(TD 방향)은 라벨 슈팅(Shooting) 후 열수축 터널을 통과할 때 필름을 병용기 등에 밀착시키기 위해 필요한 물성이다.
본 발명에서 스킨층 및 씰층에 각각 사용되는 상기 환형 올레핀 수지는 기본적으로 폴리올레핀 소재의 수축성 및 시밍(seaming)성을 부여하기 위해 사용되는 성분으로, 유리전이온도(Tg)가 60 내지 75℃인 것이 사용될 수 있고, 바람직하게는 62 내지 68℃인 것이 사용될 수 있다. 상기 유리전이온도가 60℃ 미만이면 저온 수축이 발생하여 여름철에 대기 온도가 상승할 경우 수축 라벨용 필름의 치수 안정성이 저하될 수 있고, 75℃를 초과하면 수축 라벨용 필름 제조 공정 중 연신 공정에서 연신 방향으로의 연신 온도가 높아져야 하기 때문에 필름의 열수축성이 저하될 수 있다.
상기 환형 올레핀 수지는 환형 올레핀 성분을 공중합 성분으로 포함하는 것으로, 환형 올레핀 성분을 주쇄에 포함하는 폴리올레핀이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 상기 환형 올레핀 수지는 환형 올레핀의 중합체 또는 그 수소 첨가물, 환형 올레핀과 α-올레핀의 공중합체 또는 그 수소 첨가물 등일 수 있다. 또한 이들 중합체에 친수성기를 갖는 불포화 화합물을 그래프트 및/또는 공중합시킨 것일 수 있다. 이러한 환형 올레핀 수지는 단독으로 사용될 수도 있고, 2종 이상이 조합되어 사용될 수도 있다.
여기서, 상기 스킨층 및 씰층에 종래 필름의 비중을 낮추기 위해 선형 저밀도 폴리에틸렌을 혼합하였으나, 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 인한 투명성 저하를 방지하기 위해 본 발명에서는 상기 스킨층 및 씰층에 선형 저밀도 폴리에틸렌을 배제하고, 코어층의 조성 변활를 통해 필름의 비중이 1 미만을 충족하도록 하였다. 즉, 종래 수축 라벨용 필름의 경우 스킨층 및 씰층에 선형 저밀도 폴리에틸렌 함유 시 10% 이상의 헤이즈를 나타냈으나, 이의 배제를 통해 헤이즈 4.5% 이하 수준까지 투명성을 개선시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 코어층은 상기 스킨층 및 씰층에 환형 올레핀 수지 사용으로 인해 향상된 물성이 저하되지 않는 한도에서 필름의 비중을 낮춤과 동시에 필름의 우수한 고시성, 수축성 및 시밍성 유지 측면에서 프로필렌과, 에틸렌 또는 α-올레핀 중에 선택되는 2종의 올레핀과의 삼원 공중합체; 석유수지; 및 폴리올레핀 엘라스토머;를 포함하는 것이 가장 적합한 것으로 확인되었다.
상기 삼원 공중합체로서 바람직하게는 에틸렌-프로필렌-α-올레핀 삼원 공중합체일 수 있으며, α-올레핀은 탄소수 4 내지 10으로서 예컨대, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센 등일 수 있고, 바람직하게는 1-부텐일 수 있다. 에틸렌-프로필렌-α-올레핀 삼원 공중합체의 경우 에틸렌 및 α-올레핀의 함량은 각각 1 내지 5 중량%일 수 있다.
또한 상기 삼원 공중합체는 융점(Tm)이 123 내지 138℃ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 2 내지 10 g/10min인 것이 바람직하게 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 융점(Tm)이 126 내지 135℃ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 4 내지 8 g/10min일 수 있다.
본 발명에서 상기 코어층을 구성하는 석유수지는 필름의 투명성 개선과 함께 고시성 향상을 위해 혼합되는 개질제이다. 상기 석유수지는 나프타 등의 고온열분해유 속에 있는 고급 불포화 탄화수소를 원료로 하여 산성 촉매로 중합시켜 얻는 중량평균 분자량 2,000 g/mol 이하의 연한 황색 또는 흑갈색 열가소성 수지로서, 본 발명에서는 고시성 향상 관점에서 연화점이 120 내지 140℃, 바람직하게는 120 내지 130℃인 석유수지가 사용될 수 있다.
석유수지로서 방향족 석유수지의 경우 주요 성분은 스티렌비닐톨루엔, α-메틸스티렌, 인덴의 공중합체일 수 있고, 지방족 석유수지의 경우에는 나프타 분해공정 중 올레핀 공정에서 생산되는 유분 가운데 C5 유분을 원료로 하여 제조되는 수지로서, 주요 성분은 이소프렌, 피페리렌-2-메틸부텐-1 등의 공중합체일 수 있다. 또한 지방족 석유수지는 디시클로펜다디엔을 원료로 제조된 석유수지를 포함할 수 있다. 또한 수소 첨가 석유수지의 경우 상기 방향족 석유수지와 상기 지방족 석유수지에 수소를 첨가하여 형성된 수지로서, 디시클로펜다디엔을 원료로 제조되고 수소가 첨가된 석유수지를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 코어층에는 구성 성분간 상용성 증가를 통한 분산 및 흐름성 개선과 함께 특히, 횡방향(TD) 신율 증대를 위해 폴리올레핀 엘라스토머(POE)를 포함한다. 즉, 수축 필름의 횡방향(TD) 신율(Elongation)이 낮을 경우 탄산음료 등의 제품 라벨에 적용 시 라벨 터짐 현상이 발생할 수 있으며, 본 발명에서는 코어층에 폴리올레핀 엘라스토머의 혼합을 통해 종래 대비 횡방향(TD) 신율을 50% 이상 수준까지 향상시킬 수 있다.
이러한 목적을 고려하여 상기 폴리올레핀 엘라스토머는 밀도가 0.85 내지 0.9 g/㎤ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 10 g/10min일 수 있고, 바람직하게는 밀도가 0.86 내지 0.89 g/㎤ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 2 내지 8 g/10min일 수 있다.
상기 폴리올레핀 엘라스토머는 프로필렌과, 에틸렌 또는 α-올레핀 중에 선택되는 올레핀과의 공중합체일 수 있고, 바람직하게는 프로필렌과 5 내지 20 중량% 함량의 에틸렌이 공중합된 에틸렌-프로필렌 고무이거나, 프로필렌과 10 내지 30 중량% 함량의 부텐이 공중합된 에틸렌-부텐 고무일 수 있고, 더욱 바람직하게는 프로필렌과 10 내지 20 중량% 함량의 에틸렌이 공중합된 에틸렌-프로필렌 고무일 수 있다.
본 발명에서 상기 코어층에는 프로필렌 단독 중합체를 더욱 포함함으로써 종방향(MD) 인장강도를 향상시킨다. 즉, 수축 라벨용 필름의 인쇄 시 종방향(MD) 인장강도가 낮을 경우 롤 텐션(Roll Tension) 조절이 어려워 인쇄 속도가 감소하게 되는데, 코어층 조성으로 프로필렌 단독 중합체를 0.1 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부 혼합하여 필름의 종방향(MD) 인장강도 개선을 통해 인쇄 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 이러한 종방향(MD) 인장강도 개선 목적을 고려하여 상기 프로필렌 단독 중합체는 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 1 내지 10 g/10min일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 5 g/10min일 수 있다.
본 발명에서는 상기 성분 조합의 각 층에서 일정 범위의 성분 함량비를 통해 수축 라벨용 필름으로서 목적하는 향상된 시밍 특성, 고시성 및 수축성의 유지와 함께, 투명성과 인쇄성 향상 구현이 가능하도록 한다. 이를 위해 상기 코어층에서는 상기 삼원 공중합체가 40 내지 90 중량부, 상기 석유수지가 5 내지 30 중량부 및 상기 폴리올레핀 엘라스토머가 5 내지 30 중량부 함량 범위로 포함된다. 바람직하게는 상기 삼원 공중합체가 50 내지 80 중량부, 상기 석유수지가 5 내지 25 중량부 및 상기 폴리올레핀 엘라스토머가 10 내지 25 중량부 함량 범위로 포함될 수 있다.
상기 코어층에서 상기 삼원 공중합체 함량이 40 중량부 미만일 경우 연신 시 투명도가 저하되고, 90 중량부를 초과할 경우 필름의 수축성이 저하된다. 또한 상기 석유수지 함량이 30 중량부를 초과할 경우에는 필름의 수축성이 저하된다. 또한 상기 폴리올레핀 엘라스토머 함량이 10 중량부 미만일 경우 필름의 수축성 및 신율이 저하되고, 30 중량부를 초과할 경우 필름의 고시성, 투명성 및 인장강도가 저하된다.
한편, 본 발명에서 상기 환형 올레핀 수지와 폴리올레핀과의 점도 차이로 인한 흐름 불균일이 발생할 수 있는데, 이러한 문제 해결을 위해 스킨층, 코어층 및 씰층은 각각 용융 혼련(melt blend)된 조성물로 형성되도록 할 수 있으며, 각각의 조성물을 합지하여 필름을 제조할 수 있다. 이로써 각 층의 원료의 흐름성 차이에 의한 필름 연신 전 용융 혼련을 통해 분산성 향상과 함께 필름 성형 후 원활한 연신 공정이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 수축 라벨용 필름을 구성하는 각 층의 수지 조성은 본 발명의 목적을 훼손하지 않는 한, 필요에 따라 각종 첨가제, 예컨대, 산화방지제, 촉매중화제, 안료, 분산제, 내후제, 대전방지제, UV 안정제, 탈크 등을 1종 이상 추가로 함유할 수 있다. 이러한 첨가제들의 사용량은 각각 본 발명에 따른 수축 라벨용 필름의 특성에 영향을 미치지 않고 이를 제조하는 데 사용 가능한 것으로 알려진 범위 내에서 전체 제조량 및 제조 공정 등을 고려하여 조절할 수 있다.
본 발명에서 상기 성분들을 이용한 필름의 제조는 당 업계에 알려진 통상의 방법에 따를 수 있다. 예컨대, 각 층을 구성하는 상기 성분들을 각각 필요한 양으로 믹서에 투입시켜 혼합한 후 압출기를 이용하여 180 내지 240℃에서 펠렛 상으로 제조하고, 다층 필름 성형기를 통하여 용융 성형하여 필름(film)화함으로써, 수축 라벨용 필름을 제조할 수 있다.
이때, 다층 필름 성형기를 이용하여 스킨층 : 코어층 : 씰층의 두께 비율을 예컨대, 1 : 5 내지 10 : 0.5 내지 1.5 로 구성하여 두께 175 내지 200 ㎛의 시트 형태로 성형 후 연신부 80 내지 85℃, 예열부 95 내지 100℃ 및 열고정부 75 내지 80℃ 조건에서 연신비 3.5 내지 5배로 연신된 최종 두께 50 ㎛ 수준의 필름을 제조할 수 있다.
이상의 본 발명에 따른 수축 라벨용 필름은 비중 1 미만의 비접착식 라벨로서 향상된 시밍 특성, 고시성 및 수축성을 유지하면서, 투명성과 인쇄성이 향상된 수축 라벨용 필름을 제공할 수 있으며, 구체적으로 본 발명에 따른 수축 라벨용 필름은 밀도가 1 g/㎤ 미만이고, 하기 방법에 따라 측정된 수축률이 40% 이상, 바람직하게는 45% 이상이고, 고시성(stiffness)이 4.5 gf/50㎛ 이상, 바람직하게는 5 gf/50㎛ 이상일 수 있고, 헤이즈(ASTM D1003, 두께 50 ㎛)가 8% 미만, 바람직하게는 4.5 이하이고, 하기 방법에 따라 측정된 종방향(MD) 인장강도가 250 내지 500 kgf/㎠, 바람직하게는 260 내지 400 kgf/㎠이고, 횡방향(TD) 신율이 30% 이상, 바람직하게는 35% 이상일 수 있다.
[수축률 측정방법]
횡방향(TD)으로 연신된 필름을 50 mm × 50 mm 크기로 절단하여 100℃의 온수조에 각 10초 동안 침지시킨 후 치수를 측정하여, 하기 수학식 1에 따라 횡방향(TD) 수축률을 계산하고 평균 수축률로 나타냄.
[수학식 1]
[고시성(stiffness) 측정방법]
LOOP STIFFNESS TESTER(TOYOSEIKI사)를 이용하여, 연신된 필름을 25 mm × 150 mm 크기로 절단하여 시험기의 좌우 크램프(필름 고정 장치)의 간격을 50 mm로 하여 고정시킨 후 양 크램프의 바깥에 나와 있는 부분은 커팅 후 크램프 간격이 없어지도록 필름을 구부려 형성된 LOOP 형태의 시편의 끝부분이 Recoder(하중장치)로 60 mm/min 속도로 밀어질 때 걸리는 하중(gf)을 측정함.
[인장강도 및 신율 측정방법]
제조된 시편(ASTM D638 Type IV 규격)에 대하여 ASTM D638에 따라 만능재료시험기를 이용하여 50 mm/min 조건 하에서 인장강도를 측정하고, 상기 인장강도 측정과 동일한 조건에서 필름이 파단할 때까지의 횡방향(TD) 신율을 측정함.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 실시예 및 비교예에 사용된 성분 사양을 하기 표 1에 정리하여 나타내었고, 물성 측정방법은 다음과 같다.
[측정방법]
- 밀도 : ASTM D 1505 밀도구배관법에 의거하여 측정하였다.
- 용융지수 : ASTM D1238 규격에 따라 190℃ 또는 230℃에서 하중 2.16 ㎏ 조건으로 측정하였다.
- 융점(Tm) : ASTM D3418 규격에 따라 측정하였다. 차동 주사 열량계(DSC, TA Instruments)를 사용하여 질소가스 대기 하에 220℃에서 5분 동안 시험편 10 mg을 예비 용융시킨 후, 온도를 10 ℃/min의 감온 속도로 40℃로 강하시켰다. 그 후, 온도를 10 ℃/min의 승온 속도로 상승시키고, 수득된 용융 흡열 곡선의 최대 피크의 피크 온도를 융점(Tm)으로 정의하였다.
- 유리전이온도(Tg) : ASTM D3418 규격에 따라 측정하였다. 차동 주사 열량계(DSC, TA Instruments)를 사용하여 질소가스 대기 하에 220℃에서 5분 동안 시험편 10 mg을 예비 용융시킨 후, 온도를 10 ℃/min의 감온 속도로 -80℃로 강하시켰다. 그 후, 온도를 10 ℃/min의 승온 속도로 상승시키면서, 유리전이 전환 시작 지점과 끝난 지점의 높이 중간값을 유리전이온도(Tg)로 산출하여 정의하였다.
- 연화점(VICAT) : ASTM D1525 규격(석유수지의 경우 ASTM E28 규격)에 따라 측정하였다. 침투형 시험으로 두께가 3 mm인 시편에 1 kg 또는 5 kg의 하중을 가하고 50 ℃/hr의 속도로 균일하게 승온하면서 표면적이 1 ㎟인 표준 바늘이 시편을 1 mm 침투했을 때의 온도를 연화점으로 정의하였다.
| 구분 | 성분 | Grade | 밀도 (g/㎤) |
MI(g/10min) | 열분석 결과 | |||
| 190℃ | 230℃ | Tm(℃) | Tg(℃) | 연화점(℃) | ||||
| 스킨층 /씰층 |
COC | 9506F-500 | 1.010 | 0.9 | 5.5 | - | 65 | - |
| LLD | XP9200EN | 0.917 | 1.0 | - | 116 | - | 106 | |
| 코어층 | T-PP1 | SB-740D | 0.900 | - | 5.5 | 129 | - | 114 |
| T-PP2 | SFI-553 | 0.900 | - | 7.0 | 132 | - | 118 | |
| H-PP | FO-130X | 0.900 | - | 3.0 | - | - | - | |
| HC | SU525 | 1.080 | - | - | - | - | 125 | |
| PER | 6102FL | 0.862 | 1.4 | 3.0 | - | - | 53 | |
| PBR | XM-7070 | 0.884 | 3.0 | 7.0 | - | - | 67 | |
| * 주 - COC : 환형 올레핀 수지 - LLD : 선형 저밀도 폴리에틸렌 - T-PP1 : 프로필렌 삼원 공중합체(에틸렌 3.2 중량%, 1-부텐 4.5 중량% 포함) - T-PP2 : 프로필렌 삼원 공중합체(에틸렌 3.2 중량%, 1-부텐 3.5 중량% 포함) - H-PP : 프로필렌 단독 중합체 - HC : 석유수지 - PER : 프로필렌-에틸렌 고무(에틸렌 16 중량% 포함) - PBR : 프로필렌-부텐 고무(부텐 26 중량% 포함) |
||||||||
실시예 및 비교예
하기 표 2의 조성으로 각 층별 용융 혼합물(melt blend)(2축 스크류 압출기 사용)을 준비한 후, 각 층별 혼합물을 다층 필름 성형기를 이용하여 스킨층, 코어층 및 씰층의 두께 비율을 1:8:1 또는 1.5:7:1.5 로 구성하여 두께 175 내지 200 ㎛의 시트 형태로 성형 후 연신부 80 내지 85℃, 예열부 98℃ 및 열고정부 78℃ 조건에서 연신비 3.8 내지 4.8배로 연신하여 최종 두께 50 ㎛의 필름을 제조하였다.
시험예
상기 제조된 필름에 대하여 하기 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[물성 측정방법]
- 수축률 : 횡방향(TD)으로 연신된 필름을 50 mm × 50 mm 크기로 절단하여 100℃의 온수조에 각 10초 동안 침지시킨 후 치수를 측정하여, 하기 수학식 1에 따라 횡방향(TD) 수축률을 계산하고 평균 수축률로 나타내었다.
[수학식 1]
- Seaming : Solvent(톨루엔, 클로로포름, 리모넨 또는 알파피넨)를 면봉에 묻혀서 연신된 필름의 외면과 배면의 접착 유무를 확인하였다(도 2 참조).
- Haze : ASTM D1003 규격에 따라 측정하였다.
- Loop-stiffness : LOOP STIFFNESS TESTER(TOYOSEIKI사)를 이용하여, 연신된 필름을 25 mm × 150 mm 크기로 절단하여 시험기의 좌우 크램프(필름 고정 장치)의 간격을 50 mm로 하여 고정시킨 후 양 크램프의 바깥에 나와 있는 부분은 커팅 후 크램프 간격이 없어지도록 필름을 구부려 형성된 LOOP 형태의 시편의 끝부분이 Recoder(하중장치)로 60 mm/min 속도로 밀어질 때 걸리는 하중(gf)을 측정하였다.
- 인장강도 및 신율 : 제조된 시편(ASTM D638 Type IV 규격)에 대하여 ASTM D638에 따라 만능재료시험기를 이용하여 50 mm/min 조건 하에서 종방향(MD) 인장강도를 측정하고, 상기 인장강도 측정과 동일한 조건에서 필름이 파단할 때까지의 횡방향(TD) 신율을 측정하였다.
| 구분 | 성분 | 비교예1 | 비교예2 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 실시예7 | 실시예8 | 실시예9 |
| 스킨 /씰층 (중량부) |
COC | 70 | 70 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| LLD | 30 | 30 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 코어층 (중량부) |
T-PP1 | 65 | - | 65 | 60 | 65 | 70 | 60 | 60 | - | 60 | - |
| T-PP2 | - | 65 | - | - | - | - | - | - | 65 | - | 65 | |
| H-PP | - | - | - | - | 5 | 5 | 5 | 5 | - | 5 | 5 | |
| HC | 20 | 20 | 20 | 20 | 15 | 10 | 20 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| PER | - | - | - | - | - | - | 15 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| PBR | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | - | - | - | - | - | |
| 필름두께비 | 스킨/씰층 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 |
| 코어층 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 7 | 7 | |
| 필름 물성 |
밀도 (g/㎤) |
0.93 | 0.93 | 0.94 | 0.941 | 0.932 | 0.926 | 0.93 | 0.92 | 0.921 | 0.925 | 0.926 |
| Haze (%) |
12.5 | 13.5 | 4.5 | 4.3 | 4.8 | 5 | 4 | 4.5 | 4.8 | 4.2 | 4.5 | |
| Loof Stiffness(gf/50㎛) | 5 | 5.5 | 5.6 | 5.8 | 5.4 | 5.1 | 5.6 | 5.3 | 5.5 | 5.7 | 5.9 | |
| Seaming | O | O | O | O | O | O | O | O | O | O | O | |
| 인장강도(kgf/㎠) | 250 | 280 | 260 | 290 | 250 | 248 | 285 | 265 | 275 | 290 | 300 | |
| 신율(%) | 28 | 28 | 25 | 29 | 30 | 32 | 35 | 42 | 40 | 41 | 40 | |
| 수축율(%) | 55 | 52 | 57 | 58 | 48 | 48 | 50 | 52 | 48 | 55 | 52 |
표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 스킨층 및 씰층에 환형 올레핀 수지를 적용하고, 코어층을 프로필렌 삼원 공중합체, 석유수지 및 폴리올레핀 엘라스토머로 조성할 경우 대체로 양호한 수축 특성, 시밍성 및 고시성을 유지하면서, 투명성과 인장강도를 향상시키고 있으며, 다만, 코어층에 폴리올레핀 엘라스토머로 PER을 사용하거나(실시예 5 내지 9), 프로필렌 단독 중합체를 더욱 혼합할 경우(실시예 2 내지 6, 8 및 9) 이러한 효과가 현저히 향상되는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 스킨층 및 씰층에 선형 저밀도 폴리에틸렌을 혼합할 경우(비교예 1 및 2)에는 투명성이 현저히 저하되고, 신율 또한 다소 저하되는 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (10)
- 스킨층, 코어층 및 씰층을 포함하는 수축 라벨용 필름으로서,
상기 스킨층 및 씰층은 환형 올레핀 수지를 포함하고,
상기 코어층은 프로필렌과, 에틸렌 또는 α-올레핀 중에 선택되는 2종의 올레핀과의 삼원 공중합체 40 내지 90 중량부; 연화점이 120 내지 140℃인 석유수지 5 내지 30 중량부; 폴리올레핀 엘라스토머 5 내지 30 중량부;를 포함하되,
상기 폴리올레핀 엘라스토머는 밀도가 0.85 내지 0.9 g/㎤ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 0.5 내지 10 g/10min인, 프로필렌-에틸렌 고무(PER)이고,
상기 코어층은 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 1 내지 10 g/10min인 프로필렌 단독 중합체를 1 내지 10 중량부 더 포함하고,
상기 필름은 하기 방법에 따라 측정된 종방향(MD) 인장강도가 260 내지 400 kgf/㎠이고, 횡방향(TD) 신율이 35% 이상인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름:
[측정방법]
제조된 시편(ASTM D638 Type IV 규격)에 대하여 ASTM D638에 따라 만능재료시험기를 이용하여 50 mm/min 조건 하에서 종방향(MD) 인장강도를 측정하고, 상기 인장강도 측정과 동일한 조건에서 필름이 파단할 때까지의 횡방향(TD) 신율을 측정함. - 제1항에 있어서,
상기 환형 올레핀 수지는 유리전이온도(Tg)가 60 내지 75℃인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름. - 제1항에 있어서,
상기 스킨층 및 씰층은 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름. - 제1항에 있어서,
상기 삼원 공중합체는 융점(Tm)이 123 내지 138℃ 및 용융지수(230℃, 2.16 kg 하중)가 2 내지 10 g/10min이고, 상기 2종의 올레핀은 에틸렌 및 1-부텐인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름. - 제1항에 있어서,
상기 에틸렌 및 1-부텐은 상기 삼원 공중합체 중에 각각 1 내지 5 중량% 포함된 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 필름은 밀도가 1 g/㎤ 미만이고, 하기 방법에 따라 측정된 수축률이 40% 이상이고, 고시성(stiffness)이 4.5 gf/50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름:
[수축률 측정방법]
횡방향(TD)으로 연신된 필름을 50 mm × 50 mm 크기로 절단하여 100℃의 온수조에 각 10초 동안 침지시킨 후 치수를 측정하여, 하기 수학식 1에 따라 횡방향(TD) 수축률을 계산하고 평균 수축률로 나타냄.
[수학식 1]
[고시성(stiffness) 측정방법]
LOOP STIFFNESS TESTER(TOYOSEIKI사)를 이용하여, 연신된 필름을 25 mm × 150 mm 크기로 절단하여 시험기의 좌우 크램프(필름 고정 장치)의 간격을 50 mm로 하여 고정시킨 후 양 크램프의 바깥에 나와 있는 부분은 커팅 후 크램프 간격이 없어지도록 필름을 구부려 형성된 LOOP 형태의 시편의 끝부분이 Recoder(하중장치)로 60 mm/min 속도로 밀어질 때 걸리는 하중(gf)을 측정함. - 제9항에 있어서,
상기 필름은 헤이즈(ASTM D1003, 두께 50 ㎛)가 8% 미만인 것을 특징으로 하는 수축 라벨용 필름.
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