KR20140127595A

KR20140127595A - 저비중을 갖는 라벨용 열 수축성 필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140127595A
Application number: KR1020130046137A
Authority: KR
Inventors: 오원석; 오영택
Original assignee: 동일화학공업 주식회사
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2014-11-04

Abstract

본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포층(10) 및 상기 발포층(10) 양쪽으로 용융접착된 한 쌍의 비발포층(20)으로 이루어지고, 상기 발포층(10)과 상기 한 쌍의 비발포층(20)이 공압출하여 이루어져 저비중을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포층(10) 및 상기 발포층(10) 양쪽으로 용융접착된 한 쌍의 비발포층(20)이 형성되도록 각각의 원료를 공압출하여 미연신 필름을 제조하고, 상기 미연신 필름을 TD(transverse direction) 방향으로 연신하여 제조된다. 상기 발포층(10)은 5 내지 20% 범위의 발포율로 발포되는 것이 바람직하다. 상기 발포층(10)의 두께는 전체 필름의 두께에 대하여 60 내지 90% 범위이고, 한 쌍의 비발포층(20) 두께는 전체 필름의 두께에 대하여 각각 5 내지 20% 범위인 것이 바람직하다. 본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 그 비중이 0.9 내지 1 미만의 범위인 것이 바람직하다.

Description

저비중을 갖는 라벨용 열 수축성 필름 및 그 제조방법 {Heat Shrinkable Film for Label with Low Specific Gravity and Process of Preparing Same}

본 발명은 합성수지 용기, 유리병, 알루미늄 캔 등과 같은 각종 용기의 외주에 라벨을 형성하기 위하여 사용되는 열 수축성 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 각종 용기의 라벨용 필름으로 사용하기에 적합하고 수(水) 분리가 용이하도록 낮은 비중을 갖는 열 수축성 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

열 수축성 필름은 폴리에스터(PET) 병과 같은 각종 합성수지 용기, 유리병, 알루미늄 캔 등과 같은 용기(이하 '용기'라 통칭함)의 외주를 감싸도록 형성하는 라벨용으로 사용되고 있다. 즉, 라벨용 열 수축성 필름에 필요한 내용을 인쇄하고, 인쇄된 필름을 원통형으로 중앙접착하여(tubing 또는 seaming이라 한다) 용기에 씌우고, 외부에서 열풍을 가하여 열수축을 이룸으로써 용기 외주에 밀착되도록 부착시킨다.

이처럼 열수축에 의하여 용기 외주에 감싸지도록 부착되는 라벨용 열 수축성 필름은 라벨 제조공정이나 품질 또는 외관 등을 고려할 때, 다양한 물성조건을 충족해야 한다. 그러한 물성으로는 내열성, 인쇄성, 광택성, 투명성, 접착성, 수축성 등이 있는데, 이러한 물성들이 모두 충족되어야 라벨용 필름으로 사용할 수 있다.

이제까지 알려진 합성수지 필름 중에서, PVC 필름이 라벨용 열 수축성 필름으로 가장 적합한 것으로 알려졌다. PVC 필름은 내열성, 인쇄성, 광택성, 투명성, 접착성, 연신성 등의 물성이 라벨용 필름에 적합하기 때문에 라벨용 열 수축성 필름으로 널리 사용되어 왔다. 하지만 PVC 필름은 사용후 폐기 과정에서 환경호르몬을 생성시키기 때문에 환경오염상의 치명적인 결점을 내포하고 있다. 따라서 우리나라나 대만에서는 이미 PVC 필름을 라벨용으로 사용하지 못하도록 법적으로 규제하고 있고, 다른 선진 외국들도 법으로 규제하거나 또는 자율적 규제를 통하여 사용을 금지하고 있는 실정이다.

라벨용 PVC 필름을 대체할 목적으로 개발된 것이 PET 필름과 PS 필름이다. PET 필름이나 PS 필름은 PVC 필름과 같은 환경오염 문제가 없고, 회수나 재생이 용이하지만, 라벨용으로 사용하기 위해 극복되어야 할 문제점도 적지 않다.

PET 필름은 내열성, 인쇄성 및 접착성이 양호하지만, 비중이 약 1.35 정도로서 제조원가를 상승시키는 요인이 되고, 열수축시에 과수축이 일어나는 결점이 있다. 과수축이 일어나면 유리병이나 알루미늄 캔은 영향을 받지 않지만 합성수지 용기인 경우에는 용기가 찌그러지거나 변형되는 현상이 일어난다. PET 필름은 내열성이 좋기 때문에, 과일쥬스와 같이 고온인 통상 98℃에서 살균처리를 해야 하는 경우에도 사용할 수 있는 장점이 있다.

한편 PS 필름은 저온 수축성이 좋고, 비중이 약 1.05 정도로 가볍고, 과수축이 일어나지 않는 장점이 있다. 저온 수축성이 좋기 때문에 우유나 요구르트와 같은 유가공 제품의 용기용 라벨로 사용하기에 적합하다. 비중이 가볍기 때문에 제조원가를 절감할 수 있고, 과수축이 일어나지 않기 때문에 열수축 후에 미려한 외관을 유지할 수 있다. 그러나 PS 필름은 인쇄과정에서 톨루엔이나 벤젠을 사용하지 않고 알콜 계통의 용제를 사용하기 때문에 환경성에는 좋으나, 인쇄성이 까다롭기 때문에 인쇄에 양호한 잉크를 적절히 선택하거나 개발하여야 하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 출원인은 라벨용 열수축성 필름을 개발하여 대한민국특허 제926716호 및 제1156607호로 특허받은 바 있고, 특허출원 제2012-25974호로 특허출원한 바 있다.

특허 제926716호의 라벨용 열 수축성 필름은 PS계 필름층을 중간층으로 하고, 그 중간층의 양쪽에 PET계 필름층을 접착시킨 3층 구조로 이루어지는 것으로, 이 3층 구조의 필름은 내열성, 인쇄성, 광택성, 투명성, 접착성, 연신성 등의 물성이 모두 양호하기 때문에 라벨용 필름으로 사용하기에 적합하다.

특허 제1156607호의 라벨용 열 수축성 필름은 특정의 구조식을 갖는 PS계 필름층을 중간층으로 하고, 그 중간층의 양쪽에 특정의 구조식을 갖는 PET계 필름층을 접착시킨 구조로 이루어지는 것으로, 비중이 가볍고, 저온 수축성이 좋고, 과수축이 일어나지 않는 라벨용 필름을 제공한다.

특허출원 제2012-25974호의 특정의 구조식을 갖는 PS계 필름층과 특정의 구조식을 갖는 PET계 필름층으로 이루어져 5도 이상의 인쇄를 해야 하는 경우에도 필름의 박리현상을 방지할 수 있는 새로운 라벨용 열수축성 필름을 제공한다.

그러나 상기와 같은 라벨용 필름이 용기에 적용되어 사용되고 있지만, 재활용을 위하여 용기를 회수하고자 할 때 라벨로 인한 어려움이 존재하여 왔다. 예를 들어, 거의 대부분의 용기가 PET로 제조되는데, PET 용기를 재활용하기 위해서는 용기에 수축되어 부착된 라벨을 제거해야만 한다. 라벨을 제거해야 하는 이유는 라벨은 통상 PS 성분을 함유하고 있기 때문에 PET와는 그 성분이 상이하고, 또한 라벨에는 각종 다양한 색상의 잉크로 인쇄되어 있기 때문에 투명한 PET 용기와 혼합되는 경우 오염을 초래하고 따라서 PET 용기의 재활용시 상품가치가 떨어지게 된다. 이러한 이유 때문에 한국정부에서도 라벨을 용이하게 회수하여 페기하고, PET 용기를 효율적으로 회수하기 위하여 수(水) 분리가 용이한 라벨용 필름의 개발을 독려하고 있다.

라벨이 부착된 PET 용기를 파쇄하여 수분리를 하면, PET의 비중은 통상 1.35 정도이기 때문에 파쇄된 PET 조각은 밑으로 가라앉게 되고, 라벨의 비중이 1보다 가벼우면 파쇄된 라벨은 물위로 뜨기 때문에 파쇄된 라벨을 용이하게 제거하여 분리할 수 있다. 이렇게 함으로써 가라앉은 PET 조각을 용이하게 회수하여 재활용할 수 있다. 이 분리작업을 위하여 소금을 녹인 염수에서 분리하는 방법을 쓰고 있으나, 이는 염수가 담긴 PET를 다시 세척해야 하는 과정이 필요하고 따라서 비용과 환경문제가 부담이 되고 있다.

본 발명의 저비중을 갖는 라벨용 열 수축성 필름은 상기와 같은 목적 하에서 개발된 것으로, 비중이 1 보다 작게 함으로써 물위에 뜨는 라벨용 필름을 개발하기에 이른 것이다. 본 발명의 필름이 라벨로 사용된 PET 병은 회수한 후 절단기에서 적절한 크기로 절단한다. 절단한 PET 병 조각을 물속에 넣으면 PET 병 조각은 밑으로 가라앉고 라벨 필름은 물위로 뜨게 된다. 물위로 뜬 라벨 필름을 제거하여 폐기하고 가라앉은 PET 조각을 회수하여 재활용한다.

본 발명의 목적은 비중이 1 보다 작게 함으로써 물위에 뜨는 라벨용 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비중이 0.9 내지 1 미만의 범위인 물위에 뜨는 라벨용 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 내열성, 인쇄성, 광택성, 투명성, 접착성, 연신성 등과 같은 라벨용 열수축성 필름으로서의 물성을 모두 충족하고 동시에 물위에 뜨는 저비중을 갖는 라벨용 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 비중이 1 보다 작게 함으로써 수(水) 분리를 용이하게 할 수 있는 라벨용 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 원료를 적게 사용함으로써 제조원가를 절감할 수 있으며 세계적으로 지향하고 있는 국가정책에서도 요구하는 중량비 대비 감량화 정책에 부응하는 라벨용 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포층(10) 및 상기 발포층(10) 양쪽으로 용융접착된 한 쌍의 비발포층(20)으로 이루어지고, 상기 발포층(10)과 상기 한 쌍의 비발포층(20)이 공압출하여 이루어져 저비중을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포된 중간층(10) 양쪽으로 비발포층(20)이 형성되도록 각각의 원료를 공압출하여 미연신 필름을 제조하고, 상기 미연신 필름을 TD(transverse direction) 방향으로 연신하여 제조된다.

상기 발포층(10)은 5 내지 20% 범위의 발포율로 발포되는 것이 바람직하다.

상기 발포층(10)의 두께는 전체 필름의 두께에 대하여 60 내지 90% 범위이고, 한 쌍의 비발포층(20) 두께는 전체 필름의 두께에 대하여 각각 5 내지 20% 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 그 비중이 0.9 내지 1 미만의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 그 두께가 30 내지 60 ㎛ 범위인 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명은 비중이 1 보다 작게 함으로써 물위에 뜨는 라벨용 필름에 관한 것으로, 내열성, 인쇄성, 광택성, 투명성, 접착성, 연신성 등과 같은 라벨용 열수축성 필름으로서의 물성을 모두 충족하고 동시에 물위에 뜨는 저비중을 가짐으로써 수(水) 분리를 용이하게 할 수 있고, 나아가 원료를 적게 사용함으로써 제조원가를 절감할 수 있고 감량화 정책에 부응하는 라벨용 열수축성 필름을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

제1도는 본 발명에 따른 3층 구조를 갖는 열 수축성 필름의 개략적인 단면도이다.

본 발명은 합성수지 용기, 특히 PET 병 용기의 외주에 라벨을 형성하기 위하여 사용되는 열 수축성 필름에 관한 것으로, 각종 용기의 라벨용 필름으로 사용하기에 적합하고 수(水) 분리가 가능하도록 낮은 비중을 갖는 열 수축성 필름에 관한 것이다. 제1도는 본 발명에 따른 3층 구조를 갖는 열 수축성 필름의 개략적인 단면도이다.

본 발명에서는 발포층(10)이 중간층 즉 필름의 내부에 위치하여야 한다. 다시 말해서 상기 발포층의 양쪽으로 한 쌍의 비발포층(20)이 용융접착되어 3층 구조로 이루어진다. 이처럼 발포층(10)이 필름의 내부에 위치하고 비발포층(20)이 표피층에 위치하는 이유는 표피층인 비발포층에 필요한 내용을 인쇄해야 하기 때문이다. 폴리스티렌을 주성분으로 하여 발포된 발포층(10)은 그 표면이 균일하지 않기 때문에 인쇄를 하는 경우 양호한 인쇄품질을 유지할 수 없다. 그러나 비발포층(20)은 표면이 균일하기 때문에 양호한 인쇄를 할 수 있다.

물론 본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포층(10) 및 상기 발포층(10)의 한 쪽에 용융접착된 하나의 비발포층(20)으로 이루어질 수도 있다. 이 경우에는 비발포층의 표면에 인쇄를 하여야 한다. 상기와 3층 구조로 이루어진 필름은 양쪽 표면이 모두 비발포층이기 때문에 어느 표면에 인쇄를 해도 모두 가능하다.

본 발명에서 필름의 중간층으로 발포층을 형성하는 이유는 비중을 작게 하기 위한 것이다. 본 발명에서는 필름의 비중이 약 0.9 내지 1 미만의 범위인 것이 바람직한데, 이를 위해서 상기 발포층(10)은 5 내지 20% 범위의 발포율로 발포되는 것이 바람직하다. 발포율이 클수록 비중은 작아진다. 그러나 라벨용 열수축성 필름은 수축된 후 용기 외주에 밀착되기 때문에 수축율이 양호해야 한다. 그런데 발포층(10)의 발포율이 20% 초과하면 수축율이 감소하기 때문에 일반적인 용기에 적용할 수 없게 된다. 한편 발포층(10)의 발포율이 5% 미만이면 비중이 증가하여 본 발명에서는 필요로 하는 약 0.9 내지 1 미만의 비중을 얻을 수 없다.

본 발명의 한 구체예에서, 발포층(10)의 두께는 전체 필름의 두께(t)에 대하여 60 내지 90% 범위이고, 한 쌍의 비발포층(20) 두께는 전체 필름의 두께(t)에 대하여 각각 5 내지 20% 범위인 것이 바람직하다. 본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 그 두께가 약 30 내지 60 ㎛ 범위인 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포층(10) 및 상기 발포층(10) 양쪽으로 용융접착된 한 쌍의 비발포층(20)이 형성되도록 각각의 원료를 공압출하여 미연신 필름을 제조하고, 상기 미연신 필름을 TD(transverse direction) 방향으로 연신하여 제조된다.

본 발명의 열수축성 필름은 모두 폴리스티렌을 주성분으로 한다. 발포층(10)은 발포제를 사용하여 발포시키면서 양쪽으로 한 쌍의 비발포층(20)을 함께 공압출한다. 이처럼 공압출하여 3층 구조로 필름을 성형하는 기술은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 폴리스티렌 수지는 다양하다. 폴리스티렌 수지는 투명하고 가공성이 좋은 반면 충격강도가 약한 결점이 있다. 따라서 부타디엔과 같은 고무성분을 부가하여 공중합시킨 폴리스티렌이 바람직하게 사용될 수 있다.

발포층(10)을 형성하기 위하여 사용되는 발포제는 폴리스티렌 수지 대비 0.01 내지 1.0 중량%로 사용하는 것이 바람직한데, 발포제의 사용량은 발포율과 직접 관계가 있기 때문에, 상기 설명한 5 내지 20% 범위의 발포율을 감안하여 발포제의 사용량을 적절히 증감할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 발포제로는 유기 및 무기 발포제가 있다. 시판되는 대표적인 예로 아조디카본아미드(azodicarbonamide), p,p'-옥시비스(벤젠 술포닐히드라지드)(p,p'-oxybis(benzene sulfonyl hydrazide), p-톨루엔 술포닐히드라지드(p-tolune sulfonyl hydrazide), p-톨루엔 술포닐 아세톤 히드라존(p-tolune sulfonyl acetone hydrazone), N,N'-디니트로소펜타메틸렌 테르라민(N,N'-dinitrosopentamethylene tertamine), p-톨루엔 술포닐세미카바지드(p-tolune sulfonyl semicarbazide), 5-페닐테트라졸(5-phenyltertazole), 나트륨 비카보네이트(sodium bicarbonate) 등이 있다.

발포층(10)은 그 내부에 기포를 함유하는 셀(cell)이 균일하게 생성되는 현미경적 구조를 이루는데, 이 셀이 작고 균일하게 분포되어야 양질의 발포 필름을 제조할 수 있다. 발포제는 작은 셀이 균일하게 분포되도록 압출과정에서 가스를 균일하게 발생시킬 수 있어야 한다. 발포제는 폴리스티렌 수지와 혼합되어 가열된 후 용융상태로 압출된다.

상기 공압출하여 제조된 미연신 필름은 TD(transverse direction) 방향으로 연신하여 제조된다. 미연신 필름을 TD 방향으로 연신하는 이유는 수축율을 부여하기 위한 것이다. 미연신 필름은 TD 방향으로 약 2 내지 5배의 연신율로 연신하는 것이 바람직하다. 보통 미연신 필름의 폭이 750mm인 경우 약 2,500mm 내지 3,500mm의 폭으로 연신하는 것이 바람직하다. 필요한 경우 2단계 연신법에 의하여 연신을 할 수도 있다. 2단계 연신법은 본 출원인의 다른 특허인 특허 제741935호에 상세히 설명되어 있다.

본 발명의 한 구체예에서, 발포층(10)의 두께는 전체 필름의 두께에 대하여 약 80%, 하나의 비발포층(20) 두께는 전체 필름의 두께에 대하여 약 10%로 하고, 발포층의 발포율을 15%로 하면, 본 발명에서는 필요로 하는 약 0.9 내지 1 미만의 비중을 갖는 라벨용 필름을 얻을 수 있다. 본 발명의 라벨용 열 수축성 필름은 그 두께가 약 30 내지 60 ㎛ 범위인 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 단순한 변형 및 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어 하며, 하기 기재되는 특허청구범위는 본 발명의 보호범위를 구체적으로 한정하게 될 것이다.

10: 발포층 20: 한 쌍의 비발포층
t: 필름의 두께

Claims

폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포층(10) 및 상기 발포층(10) 양쪽으로 용융접착된 한 쌍의 비발포층(20)으로 이루어지고, 상기 발포층(10)과 상기 한 쌍의 비발포층(20)이 공압출하여 이루어져 저비중을 갖는 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름.
제1항에 있어서, 상기 발포층(10)은 전체 필름에 대하여 60 내지 90% 범위의 두께를 갖고, 상기 한 쌍의 비발포층(20)은 전체 필름에 대하여 각각 5 내지 20% 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름.
제1항에 있어서, 상기 발포층(10)은 5 내지 20% 범위의 발포율로 발포되는 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 필름의 두께가 30 내지 60 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름.
제4항에 있어서, 상기 폴리스티렌은 부타디엔 고무성분이 공중합된 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름.
제5항에 있어서, 상기 필름의 비중이 0.9 내지 1 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름.
폴리스티렌을 주성분으로 하는 발포층(10) 및 상기 발포층(10) 양쪽으로 용융접착된 한 쌍의 비발포층(20)이 형성되도록 각각의 원료를 공압출하여 미연신 필름을 제조하고; 그리고
상기 미연신 필름을 TD(transverse direction) 방향으로 연신하는;
단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저비중을 갖는 라벨용 열 수축성 필름의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 연시 단계는 미연신 필름이 TD 방향으로 2 내지 5배의 연신율로 연신하는 것을 특징으로 하는 저비중을 갖는 라벨용 열 수축성 필름의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 발포층(10)은 전체 필름에 대하여 60 내지 90% 범위의 두께를 갖고, 상기 한 쌍의 비발포층(20)은 전체 필름에 대하여 각각 5 내지 20% 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 발포층(10)은 5 내지 20% 범위의 발포율로 발포되는 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름의 제조 방법.
제7항 내지 제10항의 어느 한 항에 있어서, 상기 필름의 두께가 30 내지 60 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 폴리스티렌은 부타디엔 고무성분이 공중합된 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 필름의 비중이 0.9 내지 1 미만인 것을 특징으로 하는 라벨용 열 수축성 필름의 제조 방법.
제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 따른 열 수축성 필름의 라벨용으로서의 용도.