KR101127323B1

KR101127323B1 - 폴리프로필렌계 적층 필름 및 이를 이용한 포장체

Info

Publication number: KR101127323B1
Application number: KR1020067018927A
Authority: KR
Inventors: 겐지 가와이; 히로가즈 오오기
Original assignee: 토요 보세키 가부시기가이샤
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: WO2005090073A1; JP5130495B2; US20080003386A1; US7879439B2; JP2011173658A; KR20070007100A; CN1933970B; CN1933970A

Abstract

고속 제막, 광폭화한 폴리올레핀계 필름 전폭에 걸쳐 균일한 물성이고 두께 불균일이 없는 필름을 제공하는 것으로서, 대량 생산화에 대응하고, 광택감, 제대성이 양호한 포장용 필름 및 포장체를 제공한다.

폴리프로필렌계 수지를 주체로 하여 연신되어 이루어지는 기층의 하나 이상의 면에 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 밀봉층이 형성된 적층체로 이루어지고, 유효 제품 취득폭이 5500 ㎜ 이상인 필름이며, 상기 필름의 두께 변동률 Y(％)와 필름의 제품 취득폭 X(㎜)의 관계가 하기 수학식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름.

<수학식 1>

Y≤0.001X＋4

폴리프로필렌계 적층 필름, 폴리올레핀계 필름, 두께 불균일, 광택감, 포장체

Description

폴리프로필렌계 적층 필름 및 이를 이용한 포장체{LAYERED POLYPROPYLENE FILM, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND PACKAGE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 필름 및 포장체에 관한 것으로, 특히 신선 식품, 가공 식품, 의약품, 의료 기기, 전자 부품 등의 포장용 필름에 있어서 중요한 특성인, 인쇄 공정 및 제대 공정에 있어서의 인쇄 어긋남이나 피치 어긋남, 밀봉 강도 부족, 밀봉 외관 불량이 발생하지 않는 가공 적성이 안정적으로 우수한, 내측 표면에 밀봉층을 갖는 다층 적층체로 이루어지는 필름 및 포장체에 관한 것이다.

종래부터 폴리프로필렌계 필름은 광학적 성질, 기계적 성질, 포장 적성 등이 우수한 점에서, 식품 포장 및 섬유 포장 등의 포장 분야에 널리 사용되고 있다. 특히, 밀봉층을 갖는 복합 필름은 단일체로 필로 포장이나 용단 밀봉 봉지용 자재로서 널리 사용되고 있다.

또한, 이들 필름은 최근 들어 고속 제막화, 광폭화에 따라 대량 생산되게 되었다. 이와 같은 대량 생산화가 진행되는 동안에 문제가 되는 것이 필름의 두께 불균일로서, 필름에 두께 불균일이 있으면, 필름의 가공 공정에 있어서 인쇄성, 제대성 등이 현저히 악화된다. 두께 불균일 감소와 관련하여, 폴리에스테르계 필름에서는 정전 밀착법 등으로 롤에 밀착시키기 쉽기 때문에 두께 불균일 감소는 비교 적 용이하지만, 폴리올레핀계 필름에서는 용융 압출한 필름을 정전 밀착법으로 롤에 밀착시키기 어렵고, 또한 폴리올레핀계 수지는 용융 점도가 높고 분자량 분포도 넓기 때문에, 폴리올레핀계 수지의 분자량 분포에 의존하는 용융 변형의 완화 시간 분포가 있는 것 등에 기인하여 두께 불균일이 발생하기 쉬워, 일본 특허 공개 (평)7-117124호 공보에서 볼 수 있는 바와 같이, 평활성, 평면성을 얻기 위해서는 특수한 제조 방법을 실시하는 것이 필요한 상황이었다.

본 발명의 목적은 폴리올레핀계 필름의 고속 제막, 광폭화에서의 권취화에 있어서도 전폭에 걸쳐 두께 불균일이 없고, 물성 편차가 작은 필름을 얻는 것으로서, 대량 생산화에 대응하여 두께 불균일이 없고 평면성이 양호하며 광택감이 있고, 제대성이 양호한 필름 및 안정된 성능 및 외관의 포장체를 제공하고자 하는 데에 있다.

즉, 본 발명은 이하의 구성을 채용하는 것이다.

1. 폴리프로필렌계 수지를 주체로 하여 연신되어 이루어지는 기층의 하나 이상의 면에 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 밀봉층이 형성된 적층체로 이루어지고, 제품 취득폭이 500 ㎜ 이상인 필름이며, 상기 필름의 두께 변동률 Y(％)와 필름의 제품 취득폭 X(㎜)의 관계가 하기 수학식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름.

Y≤0.001X＋4

2. 제1에 기재된 폴리올레핀계 적층 필름이며, 2축 연신되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름.

3. 제1 또는 제2에 기재된 폴리올레핀계 적층 필름이며, 기층에 흐림 방지제를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름.

4. 제3에 기재된 폴리올레핀계 적층 필름을 이용하여 이루어지는 포장체이며, 밀봉층에는 기층으로부터 이행된 흐림 방지제를 갖는 것을 특징으로 하는 포장체.

5. 결정성 폴리프로필렌을 주체로 하는 기층 형성용 수지와 상기 수지의 스웰비보다 작은 스웰비의 폴리올레핀을 주체로 하는 밀봉층 형성용 수지를 각각 다른 압출기로부터 가열 용융시켜 T형 다이스 내에서 상기 기층 형성용 수지와 밀봉층 형성용 수지를 적층한 후, 슬릿상의 T형 다이스 출구로부터 필름형으로 용융 압출하고, 냉각 고화시켜 미연신 필름으로 할 때에, 상기 용융 압출된 필름형 수지를 칠롤 상에 낙하시키면서, 상기 필름형 수지에 대하여 상기 칠롤에 접촉하는 면과는 반대측 면에서 에어 나이프에 의해 풍압 700 내지 2200 ㎜H₂O의 바람에 노출시킴으로써 미연신 필름과 칠롤을 밀착시킨 후, 이어서, 상기 미연신 필름을 90 내지 140 ℃의 온도로 가열하고 길이 방향으로 3 내지 7배 연신한 후 냉각하고, 이어서, 텐터식 연신기로 유도하여 100 내지 175 ℃의 온도로 가열하고, 폭 방향으로 8 내지 12배로 연신한 후, 80 내지 168 ℃의 온도에서 열 처리하여 폭 방향으로 2 내지 15 ％ 완화 처리하고, 냉각한 후 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필 름의 제조 방법.

6. 제1에 기재된 폴리올레핀계 적층 필름이 제품 취득폭 500 ㎜ 이상, 길이 2000 m 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름 롤.

7. 제6에 기재된 폴리올레핀계 적층 필름 롤이며, 이 폴리올레핀계 필름은 필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역에 있어서의 필름으로부터 유동 방향 20000 ㎜, 폭 방향 40 ㎜의 시험편을 잘라내어 유동 방향 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 측정했을 때, 상기 필름의 두께 변동률 Z(％)가 3％ 이상, 15％ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름 롤.

8. 제1에 기재된 폴리올레핀계 적층 필름이 폭 5500 ㎜ 이상, 길이 2000 m 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름 롤.

9. 제8에 기재된 폴리올레핀계 적층 필름 롤이며, 이 폴리올레핀계 필름은 필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역에 있어서의 필름으로부터 유동 방향 20000 ㎜, 폭 방향 40 ㎜의 시험편을 잘라내어 유동 방향 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 측정했을 때, 상기 필름의 두께 변동률 Z(％)가 3％ 이상, 15％ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 적층 필름 롤.

<발명의 효과>

본 발명의 폴리프로필렌계 적층 필름은 고속 제막, 광폭화된 폴리프로필렌계 적층 필름임에도 불구하고 두께 불균일이 매우 작아 평면성이 우수하고, 광택감이 있고, 나아가 물성 편차도 작고, 밀봉 강도 부족, 밀봉 외관 불량이 발생하지 않아 제대성이 좋은 등, 가공 적성이 안정적으로 양호하여 특히 외관을 중시한 포장용 필름 및 포장체로서 바람직하다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 폴리프로필렌계 적층 필름은 폴리프로필렌계 수지를 주체로 하여 이루어지는 기층의 한쪽 면에 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 밀봉층이 형성된 적층체로 이루어지는 필름이다.

이러한 폴리프로필렌계 적층 필름의 제조 방법은 대량 생산화에 대응하는 의미에서도 공압출법 등에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명을 구성하는 포장용 필름의 기층은 2축 연신되어 있는 것이 적합하지만, 포장체의 내측 표면에 형성하는 밀봉층은 미연신, 1축 연신, 2축 연신 중 어느 상태이어도 무관하다.

여기서 본 발명에서의 폴리프로필렌계 적층 필름의 기층을 형성하는 데 적합한 폴리프로필렌계 수지로서는, 예를 들면 기상법으로 얻어진 이소택틱 폴리프로필렌 외에, 프로필렌?에틸렌 공중합체, 프로필렌?부텐-1 공중합체, 프로필렌?에틸렌?부텐-1 공중합체, 프로필렌?펜텐 공중합체 등의 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.

또 다른 폴리올레핀계 수지, 예를 들면 에틸렌?부텐-1 공중합체, 에틸렌?프로필렌?부텐-1 공중합체, 에틸렌?아크릴산 공중합체?에틸렌?아크릴산 공중합체를 금속 이온에 의해 가교한 이오노머, 폴리부텐-1, 부텐?에틸렌 공중합체 등을 일부에 이용할 수도 있고, 또한, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카 보네이트계 수지 등을 필름의 특성을 손상시키지 않는 범위에서 이용할 수도 있다. 또한, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등을 임의로 배합할 수도 있다.

그러나, 필름의 두께 불균일 감소를 위해서는 기재층을 형성하는 폴리올레핀 수지의 스웰비가 필름 표면의 하나 이상의 면에 형성된 밀봉층의 폴리올레핀계 수지의 스웰비보다 크고, 1.42 이하의 스웰비를 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 스웰비란 다이스 웰(압출 다이 출구에서의 용융 수지의 유동 상태를 나타내는 것) 크기의 측도를 의미하며, 이 값이 클수록 압출 다이 출구에서의 팽창이 큰 것을 의미하고, 저항이 큰 것이다. 작으면 압출 다이 출구에서의 팽창이 작고, 저항이 작은 것을 의미한다.

이 때, 기층을 형성하는 폴리프로필렌계 수지의 스웰비가 한쪽 면 표면에 형성된 밀봉층(이 경우 칠롤에 밀착되는 측)의 폴리올레핀계 수지의 스웰비 이하인 경우에는 압출기로 용융하여 다이스로부터 수지를 압출하여 인취기(칠롤)상에 낙하시키고, 외측으로부터 에어 나이프에 의해 바람에 노출시키는 등 하여, 밀착시킬 때 인취기와의 접촉이 불안정해지고, 필름 표면의 평면성이 무너져 두께 불균일이 발생하는 경우가 있다. 스웰비가 1.42를 초과하는 경우에는 다이스 출구에서의 압력이 외측으로 너무 향하기 때문에, 다이스 출구에 있어서 밀봉층 수지 표면과 금속의 마찰이 생겨 필름 표면이 거칠어져 두께 불균일이 발생하는 경우가 있다.

밀봉층이 양면에 있는 경우 또는 임의의 밀봉층에 대하여 밀봉층이 한쪽 면에만 있는 경우에는 밀봉층측을 인취기(칠롤) 상에 낙하시키는 것이 필요하다. 본원에서는 특히 밀봉층이 양면에 있는 경우가 필름 표면의 거칠음을 감소시키는 효 과가 커서 바람직하지만, 한쪽 면에 한정되는 것은 아니다.

또한, 밀봉층을 형성하기에 적합한 폴리프로필렌계 수지로서는, 예를 들면 기상법으로 얻어진 에틸렌?부텐-1 공중합체, 에틸렌?프로필렌?부텐-1 공중합체, 에틸렌?아크릴산 공중합체, 에틸렌?아크릴산 공중합체를 금속 이온에 의해 가교한 이오노머, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1, 부텐?에틸렌 공중합체, 프로필렌?프로필렌?부텐-1 공중합체, 프로필렌?펜텐 공중합체 등의 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지 등을 필름의 특성을 손상시키지 않는 범위에서 이용할 수도 있다. 또한 적절히 무기질 입자 또는 유기 중합체로 이루어지는 미립자를 함유하는 것이 바람직하다.

그러나, 본 발명에서의 포장용 필름 표면의 밀봉층을 형성하기에 적합한 폴리올레핀계 수지는 스웰비가 1.10 내지 1.40의 범위인 것이 바람직하고, 스웰비가 1.10 미만인 경우에는 다이스 출구로부터 수지가 압출될 때에, 인취기와의 접촉이 불안정해지고, 필름 표면의 평면성이 무너져 두께 불균일이 발생하기 쉬워지며, 스웰비가 1.40을 초과하는 경우에는 다이스 출구에서의 압력이 외측으로 너무 향하기 때문에, 다이스 출구에 있어서 밀봉층 수지 표면과 금속과의 마찰이 생겨 필름 표면이 거칠어져 두께 불균일이 발생하기 쉬워지는 것이다.

즉, 기층과 밀봉층의 스웰비를 어느 특정 범위 내로 함으로써, 안정적으로 다이스로부터 수지를 압출, 냉각, 인취할 수 있기 때문에, 최종적으로 얻어지는 필름의 폭 방향의 두께 변동을 작게 할 수 있고, 또한 그 변동이 안정적이기 때문에, 폭이 넓고 길이가 긴 필름의 생산에 유리하다.

다음으로, 본 발명에 있어서의 필름의 제조 방법에 대하여 설명한다.

결정성 폴리프로필렌을 주체로 하는 기층 형성용 수지와 폴리올레핀을 주체로 하는 밀봉층 형성용 수지를 각각 다른 압출기에 공급하여 가열 용융하고, 여과 필터를 통과시킨 후, 220 내지 320 ℃의 온도에서 T형 다이스 내에서 기층 형성용 수지와 밀봉층 형성용 수지를 적층한 후, 슬릿상의 T형 다이스 출구로부터 용융 압출하고, 냉각 고화시켜 미연신 필름을 만든다. 이 때, 드럼상 인취기(칠롤) 상에 수지를 낙하시키고, 칠롤에 접촉하는 면과는 반대측 면에서 에어 나이프에 의해 바람에 노출시킴으로써, 미연신 시트와 칠롤의 밀착성이 증가하여 양호한 미연신 시트가 얻어지기 때문에 바람직하다. 이 때의 에어 나이프의 풍압은 700 내지 2200 ㎜H₂O의 범위로 한다. 풍압이 낮으면 미연신 시트와 칠롤의 밀착이 불균일해지고, 풍압이 높으면 미연신 시트가 파닥거려 칠롤과의 밀착이 불균일해지기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 에어 나이프와 미연신 시트의 거리는 1 ㎜ 내지 5 ㎜의 범위가 바람직하고, 바람 거리가 짧으면 미연신 시트가 파닥거리기 쉬워 에어 나이프의 선단부와 접할 수 있고, 거리가 길면 미연신 시트와 칠롤의 밀착이 충분하지 않을 수 있다.

여기서 말하는 에어 나이프와 미연신 시트의 거리는 에어 나이프의 선단부와 미연신 시트의 수직 거리를 의미한다.

또한, 에어 나이프로부터의 바람을 미연신 시트와 칠롤의 접지점에 접촉시키 는 것이 중요하다. 이를 위해서는 에어 나이프와 미연신 시트의 각도를 조정하는 것이 한 수단일 수 있는데, 각도가 작으면, 용융 수지가 칠롤에 접촉하기 전에 바람에 노출되기 때문에 칠롤의 접지점이 변동하고, 또한 각도가 크면, 용융 수지의 칠롤으로의 접지점으로부터 진행 방향측으로 바람에 노출되게 되므로, 밀착이 불충분해져 두께 변동 요인이 된다.

여기서 말하는 에어 나이프와 미연신 시트의 각도는 칠롤의 중심점으로부터 용융 수지의 설치점을 향해 그은 선에 대하여 바람이 분사되는 각도를 의미한다.

또한, 수지 온도는 수지 열화가 발생하지 않는 범위에서 230 내지 290 ℃ 정도의 고온인 것이 바람직하고, 니아가 270 내지 280 ℃ 정도의 고온이 바람직하다.

용융 압출할 때의 결정성 폴리프로필렌을 주체로 하는 기층 형성용 수지와 폴리올레핀을 주체로 하는 밀봉층 형성용 수지의 수지 온도는 각각의 수지에 융점이 있는 경우, 그 융점보다 60 ℃ 이상 높은 온도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 ℃ 이상 높은 온도에서 열 열화에는 이르지 않는 수지 온도이다. 이러한 고온에서는 폴리올레핀계 수지의 분자량 분포에 의존하는 용융 변형의 완화 시간 분포의 영향을 적게 할 수 있기 때문에 두께 불균일을 감소시킬 수 있다.

또한, 칠롤 온도는 30 ℃ 이하 정도의 저온인 것이 바람직하고, 나아가 20 ℃ 이하 정도의 저온이 바람직하다. 수지 온도가 낮고 칠롤 온도가 높으면, 수지의 결정화가 진행되어 필름 표면이 거칠한 상태가 되어 두께 불균일이 발생하기 쉬워 바람직하지 않다. 다음으로, 이 미연신 필름을 이축 연신하고, 이축 배향시킨다. 연신 방법으로서는 축차 이축 연신 방법, 또는 동시이축 연신 방법을 사용할 수 있다. 축차 이축 연신 방법에서는 우선 미연신 필름을 90 내지 140 ℃의 온도로 가열하고, 길이 방향으로 3 내지 7배 연신한 후 냉각하고, 이어서, 텐터식 연신기로 유도하여 100 내지 175 ℃의 온도에서 가열하고, 폭 방향으로 8 내지 12배로 연신한 후, 80 내지 168 ℃의 온도에서 열 처리하여 폭 방향으로 2 내지 15％, 바람직하게는 4 내지 10％ 완화시키고, 냉각한 후 권취한다. 연신 후, 완화 열처리함으로써, 폴리올레핀계 수지의 분자량 분포에 의존하는 용융 변형의 변형이 해소되기 때문에, 필름 전폭에 걸쳐 적층 필름의 열수축성 등의 물성이 안정되고, 그 결과, 열밀봉성이 안정되고, 나아가 안정된 성능 및 외관의 포장체가 얻어진다.

본 발명의 적층 필름은 필름의 두께 변동률 Y(％)과 필름의 제품 취득폭 X(㎜)의 관계가 하기 수학식을 만족시키는 것이 필요하다.

<수학식 1>

Y≤0.001X＋4

바람직하게는 Y≤0.001X＋3.8, 특히 바람직하게는 Y≤0.001X＋3.5의 관계를 만족시키는 것이다. 상기 관계식을 만족시키지 않는 경우에는 필름의 평면성이 나쁘고, 빛의 반사 관계상 광택감이 없는 필름이 될 뿐 아니라, 제대시에 필름이 사행(蛇行)하여 제대 불량 등이 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 변동률 Y가 1％이면 실용상 충분히 우수한 것이다. 여기서 Y는 제품 취득폭 X에 대응하는 부분에 대한 폭 방향 두께 변동률을 말한다. 또한, 여기에서의 두께 변동률 Y는 이하와 같이 측정한다.

두께 변동률(％): 안리쯔 가부시끼가이샤 제조의 필름 두께 연속 측정기(제 품명: K-313A 광범위 고감도 전자 마이크로미터 및 필름 공급 장치로서 미크론 계측기(주) 제조의 필름 공급 장치: 제번 A90172를 사용)를 이용하여 필름의 권취 방향과 직교하는 제품 취득폭 전폭에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 계측하고, 하기 수학식으로부터 두께 변동률을 산출하였다.

두께 변동률(％)＝[(두께의 최대치-두께의 최저치)/두께의 평균치]×100

또한, 본 발명의 적층 필름은 목적으로 하는 대량 생산화를 위해 필름 제품 취득폭은 적어도 500 ㎜이다. 또한, 5500 ㎜ 이상 정도의 넓은 폭이더라도 필름의 두께 변동률이 필름의 권취 방향과 직교하는 제품 취득폭 전폭에 걸쳐 상기 수학식을 만족시키는 것이 바람직하다. 제품 취득폭이 500 ㎜ 미만이면, 대량 생산할만한 정도의 생산량을 기대할 수 없는 경우가 있다.

여기서 말하는 제품 취득폭이란, 필름의 제막 공정에서 가로 연신하는 등 할 때에 필름의 폭 방향 양단에 발생하는 미연신 부분 등의 두께가 두꺼운 부분을 제외한 제품 취득폭 또는 그보다 슬릿 세분된 필름의 길이를 말한다.

물론, 제품 취득폭이 필름의 제막 공정에서 가로 연신하는 등할 때에 필름의 폭 방향 양단에 발생하는 미연신 부분 등의 두께가 두꺼운 부분을 제외한 제품 취득폭인 경우에 있어서, 필름의 두께 변동률 Y(％)와 필름의 제품 취득폭 X(㎜)의 관계가 상기 수학식을 만족시키는 것이 바람직하다. 이 경우의 제품 취득폭은 5500 ㎜ 이상인 경우가 바람직하다.

또한, 본 발명의 적층 필름은 필름의 폭 방향 두께 변동률 Y가 10％ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 9％ 이하, 특히 바람직하게는 8％ 이하, 가장 바람직하게는 7％ 이하이다. 폭 방향의 두께 변동률 Y가 10％를 초과하면 인쇄, 제대시에 필름이 사행하여 인쇄 피치 어긋남, 제대 불량 등이 발생하기 때문에 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 광폭 권취 롤로부터 소폭의 제품으로 슬릿하여 사용할 때 제품마다 두께 변동이 있기 때문에, 인쇄, 제대 가공시의 조건 설정이 그때마다 필요하게 되어 바람직하지 않다.

또한, 변동률 Y가 1％이면 실용상 충분히 우수한 것이다.

본 발명에서의 폴리올레핀계 적층 필름은 제품 취득폭 500 ㎜ 이상의 폴리올레핀계 적층 필름을 권취 코어(심)에 길이 2000 m 이상 권취한 필름 롤인 것이 바람직하다. 길이 2000 m에 미치지 않는 필름 롤은 필름의 권취 길이가 적기 때문에 필름의 전장에 걸친 두께 변동이 작아지므로 본 발명의 효과가 발현되기 어려워진다. 롤에 권회되는 폴리올레핀계 적층 필름의 길이는 4000 m 이상이 보다 바람직하고, 8000 m 이상이 더욱 바람직하다. 제품 취득폭이 5500 ㎜ 이상인 경우에서도 마찬가지다.

또한, 권취 코어로서는 통상적으로 313 ㎜φ 등의 금속제 코어를 사용할 수 있다.

본 발명의 폴리올레핀계 적층 필름 롤에 권회되어 있는 폴리올레핀계 적층 필름은 필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역으로부터 유동 방향 20000 ㎜, 폭 방향 40 ㎜의 시험편을 잘라내어 유동 방향 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 측정했을 때, 이 정상 영역으로부터 얻어지는 각 시료에 대하여 긴 방향 두께 변동률 Z가 3％ 이상, 15％ 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10％ 이하이다.

또한, 여기서의 두께 변동률 Z는 이하와 같이 측정한다.

안리쯔 가부시끼가이샤 제조의 필름 두께 연속 측정기(제품명: K-313A 광범위 고감도 전자 마이크로미터 및 필름 공급 장치로서 미크론 계측기(주) 제조의 필름 공급 장치: 제번 A90172를 사용)을 이용하여 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 계측하고, 하기 수학식으로부터 두께 변동률을 산출하였다.

<수학식 2>

우선, 상기 시료 절취부를 특정하는 "필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역"의 의미에 대하여 설명한다. "필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역"이란 필름 제조시에 제막 공정이나 연신 공정이 안정적으로 이루어져 필름 물성이 거의 균일해지는 영역이다. 본 발명에서는 제막 공정이나 연신 공정이 안정된 정상 상태로 운전되고 있을 때에 얻어진 긴 필름에 있어서, 최대 수축 방향과 직교하는 방향의 열수축율을 고도로 균일화하는 것을 기술 사상으로 하고 있다. 실제 조업시에는 필름 제조 중에 필름 물성이 원료 공급 방법이나 제막 조건에 따라 변동할 수 있지만, 본 발명에서는 제막 공정이나 연신 공정이 불안정한 때에 얻어진 필름에까지 균일화를 요구하는 것은 아니다. 이 때문에, 균일화를 요구하는 특성을 평가할 때의 샘플링은 제막 공정이나 연신 공정이 안정된 정상 상태로 운전되고 있는 영역, 즉 "정상 영역"에서만 수행하는 것을 전제로 하였다.

따라서, 예를 들면, 권취 개시로부터 10 m 정도가 정상 운전되지 않을 때의 필름이면 이 부분으로부터는 샘플링하지 않고, 권취 개시로부터 10 m를 상기 필름의 제1 단부로 하여 샘플링한다.

상기 정상 영역(정상 운전 영역)의 수는 통상적으로 하나의 필름 롤 당 1개소(필름 롤 전체에 걸쳐 1개소)이다. 단, 제조 상황에 따라서는 복수 개소에 존재하는 경우도 있을 수 있기 때문에, 이 경우에는 정상 영역에서만 샘플링한다.

샘플링 방법을 설명한다. 1개의 롤에 감겨 있던 필름에 대하여 상기 정상 영역으로부터 임의로 유동 방향 20000 ㎜, 폭 방향 40 ㎜의 시험편을 잘라낸다.

또한, 본 발명의 적층 필름에 있어서 신선품을 포장하는 경우에는, 신선품에 접하는 측의 밀봉층 중에 신선품을 포장한 상태로 보존 또는 유통 기간 중에 흐림 방지성을 나타내도록 흐림 방지제가 존재하는 것이 바람직하다. 이러한 흐림 방지제는 기층의 압출시에 기층 수지 중에 함유시켜 두고, 신선품을 포장한 상태에서 보존 또는 유통 기간 중에 흐림 방지제가 밀봉층 표면으로 이행하도록 하는 것이 필름의 두께 불균일 감소를 위해 바람직하다. 또한, 기층 중에 함유시켜 둠으로써, 흐림 방지제에 의해 밀봉성이 손상되는 일도 없고, 열밀봉 강도가 안정하기 때문에 바람직하다. 흐림 방지제가 존재하지 않는 경우에는 포장체 내면의 흐림 현상이 발생하여 상품 가치를 떨어뜨리는 경우가 있다.

여기서 말하는 흐림 방지제로서는, 예를 들면 다가 알코올의 지방산 에스테르류, 고급 지방산의 아민류, 고급 지방산의 아마이드류, 고급 지방산의 아민이나 아마이드의 에틸렌 옥사이드 부가물 등을 전형적인 것으로서 들 수 있다. 또한, 흐림 방지제의 필름 중에서의 존재량은 전층 환산으로 0.1 내지 10 질량％, 특히 0.2 내지 5 질량％가 바람직하고, 밀봉층 구성 성분 중에서는 5 질량％ 이하, 특히 0.1 내지 1.0 질량％인 것이 바람직하다.

밀봉층의 두께비는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로 본 발명의 적층 필름 중의 전층에 대하여 1/50 내지 1/3(기층의 양면에 밀봉층을 가질 때에는 그 합계 두께)인 것이 바람직하다. 두께비가 보다 작으면 제대했을 때의 밀봉 강도가 불충분해지고, 포장체로서의 신뢰성이 부족하게 된다. 또한, 두께비가 보다 크면 기층 부분의 비율이 작음으로써 적층 필름 전체에 강성이 없어지고, 내용물을 충전한 후의 포장체의 형상이 불안정하여 상품 가치가 떨어진다. 또한, 적층 필름의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5 내지 250 ㎛ 정도이고, 이 범위에서 밀봉층의 두께를 적절히 정할 수 있다.

본원 발명의 적층 필름은 특히 15 ㎛ 내지 60 ㎛ 두께의 필름에서 유용하다.

본 명세서 중에서 이용한 특성치의 측정 방법을 다음에 나타낸다.

(1) 스웰비

다이스 웰 크기의 측도로, 이 값이 클수록 압출 출구에서의 팽창이 큼을 나타낸다.

JIS K6758에 나타난 폴리프로필렌 시험 방법(230 ℃, 21.18N)에 준거한 용융 흐름 지수를 측정할 때의 용융 수지 토출부를 사진 촬영하여 다이 내경과 다이로부터 압출되는 용융 수지 스트랜드 직경의 비를 측정하였다.

스웰비＝용융 수지 스트랜드 직경/다이 내경

도 1에 그 개념도를 나타낸다.

(2) 폭 방향 두께 변동률 Y(％)

안리쯔 가부시끼가이샤 제조의 필름 두께 연속 측정기(제품명: K-313A 광범위 고감도 전자 마이크로미터 및 필름 공급 장치로서 미크론 계측기(주) 제조의 필름 공급 장치: 제번 A90172를 사용)를 이용하여 필름의 권취 방향과 직교하는 제품 취득폭 전폭에 걸쳐(필름의 권취 방향 길이 40 ㎜) 연속적으로 필름 두께를 계측하고, 하기 수학식으로부터 두께 변동률을 산출하였다.

<수학식 2>

두께 변동률(％)=[(두께의 최대치-두께의 최저치)/두께의 평균치]×100

(3) 광택감(글로스)(％)

ASTM D2457에 준거하여 측정하였다. 수치가 높을수록 양호한 광택감을 나타낸다.

(4) 가공 적성

(용단 밀봉)

용단 밀봉기(교에이 인사쯔 기카이 자이료(주) 제조: PP500형)를 이용하여 필름의 용단 밀봉 봉지를 제조하였다.

조건: 용단 날; 날끝 각도 60도

밀봉 온도; 370 ℃

쇼트수; 120 봉지/분

완성된 용단 밀봉 봉지의 완성품 외관을 하기 판정 기준에 의해 분류하였다.

◎: 매우 양호(삼각판으로의 2단 접이성이 양호하고 완성된 봉지의 봉지 입구 단면이 깔끔하게 고르고, 밀봉 부분도 깔끔하게 마무리되었음)

○: 양호(제대 조건의 미세 조정이 필요하지만 전체적으로 양호)

×: 약간 불량(상당한 제대 조건의 조정이 필요)

××: 불량(조정으로는 대응이 곤란, 봉지 입구 단면의 불균일이 다수 발생하였고, 밀봉부의 마무리도 나쁨)

(5) 열밀봉 강도

제품 취득폭×길이 방향 500 ㎜의 샘플을 샘플링하여 이것을 폭 방향으로 3 등분하고, 각각의 중앙부로부터 폭 방향 50 ㎜×길이 방향 250 ㎜ 크기의 샘플을 샘플링하고, 이 샘플을 밀봉면이 합쳐지도록 2단으로 접어 열밀봉 온도 130 ℃, 압력 1 kg/㎠, 열밀봉 시간 1초의 조건으로 열판 밀봉을 행하여 15 ㎜ 폭의 시험편을 제조하였다. 이 시험편의 180도 박리 강도를 측정하여 열밀봉 강도(N/15 ㎜)로 하였다.

(6) 열수축률(％)

제품 취득폭×길이 방향 500 ㎜의 샘플을 샘플링하여 이것을 폭 방향으로 3 등분하고, 각각의 중앙부로부터 폭 방향 300 ㎜×길이 방향 20 ㎜ 크기의 샘플을 샘플링하고, 이것의 중앙부에 도 2에 나타내는 바와 같은 200 ㎜ 간격의 표선을 넣어 이의 간격 A를 측정하였다. 계속해서, 무하중으로 120 ℃ 분위기의 오븐에 5분간 넣은 후에 실온에서 30분 방치하고, 표선의 간격 B를 구하고, 이하의 수학식에 의해 열수축률을 구하였다.

열수축률(％)＝[(A-B)/A]×100

(7) 두께 변동률 Z(％)

실시예 및 비교예에서 얻어진 필름 롤에 있어서, 정상 영역으로부터 시료를 잘라내어 두께 변동률 Z(상기 (7))를 측정하였다. 한편, 측정에 있어서는, 필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역으로부터 유동 방향 20000 ㎜, 폭 방향 40 ㎜의 시험편을 잘라내어 유동 방향 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 측정하였다.

안리쯔 가부시끼가이샤 제조의 필름 두께 연속 측정기(제품명: K-313A 광범위 고감도 전자 마이크로미터 및 필름 공급 장치로서 미크론 계측기(주) 제조의 필름 공급 장치: 제번 A90172를 사용)를 이용하여 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 계측하고, 하기 수학식으로부터 두께 변동률을 산출하였다.

<수학식 2>

도 1은 스웰비의 개념도이다.

도 2는 열수축률 측정의 개념도이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(가) 밀봉층 형성용 수지

(a) 프로필렌?에틸렌?부텐 공중합체(에틸렌 함유량 2.5 몰％, 부텐 함유량 7 몰％, 융점 133.2 ℃) 80 질량부와 프로필렌?부텐 공중합체(부텐 함유량 25 몰％, 융점 128.0 ℃) 20 질량부로 이루어지는 FSX66M3(스미또모 가가꾸 고교(주) 제조, 스웰비 1.24, 용융 흐름 지수 2.9 g/10분, 융점 132.8 ℃) 100 질량부를 이용하여 밀봉층 형성용 수지로 하였다.

(나) 기층 형성용 수지

(b) 이소택틱 폴리프로필렌 중합체 FS2011DG3(스미또모 가가꾸 고교(주)제조, 스웰비 1.31, 용융 흐름 지수 2.5 g/10분, 융점 158.5 ℃) 100 질량부에 흐림 방지제(고급 지방산 에스테르 모노글리세리드) 1.0 질량부를 혼합하여 기층 형성용 수지로 하였다.

(다) 제막

(a)의 수지와 (b)의 수지를 1:9(질량비)의 비율로 하고, (a)의 수지 온도를 270 ℃, (b)의 수지 온도를 278 ℃가 되도록 하여 용융하고, 기층의 양면에 밀봉층을 적층한 3층 상태로 립 폭 900 ㎜, 립 갭 2.5 ㎜의 T 다이로부터 공압출하고, 온도 20 ℃의 드럼상 인취기(칠롤)에 T 다이 출구에서 200 ㎜ 하측의 위치에서 미연신 필름과의 거리 3.5 ㎜, 미연신 필름과의 각도 14°로 설정한 립 갭 0.9 ㎜의 에 어 나이프로 풍압 1060 ㎜H₂O의 바람을 미연신 시트와 칠롤의 접지점에 분사하여 냉각 고화하였다. 이렇게 해서 얻어진 미연신 필름을 120 ℃의 온도로 예열한 후, 130 ℃의 온도에서 주속도가 상이한 롤 사이에 세로 방향으로 3.8배 연신한 후에 120 ℃까지 냉각하고, 다음으로 상기 연신 필름을 텐터로 유도하여 172 ℃의 오븐 내에서 예열한 후 155 ℃의 오븐 내에서 가로 방향으로 10배 연신하였다. 또한, 165 ℃의 오븐 내에서 가로 방향으로 8％ 완화시켜 연신 필름을 얻었다.

필름의 제조 중에 제조 및 연신 공정은 안정적이었다. 따라서, 필름 롤은 필름의 전장에 걸쳐 정상 영역에 해당함이 확인되었다.

얻어진 필름은 기층이 23 ㎛이고 밀봉층 한쪽당 1 ㎛로 합계 25 ㎛인 3층 필름으로서, 그 유효 제품 취득폭 6000 ㎜, 길이 24000 m의 롤 필름으로부터, 이를 폭 방향으로 10 등분, 길이 방향으로 6 등분하여 폭 600 ㎜ 길이 4000 m의 제품 롤을 얻었다.

얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 1에 나타내었다. 이 표로부터, 본 발명의 적층 필름은 두께 변동률이 작고, 우수한 광택감과 가공 적성을 가짐을 알 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1에 있어서, (a), (b)의 수지 온도를 260 ℃로 하고, 칠롤 온도를 25 ℃로 한 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 2의 적층 필름을 얻었다. 얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 1에 나타내었다.

실시예 2의 적층 필름은 실시예 1에 비해 두께 변동률은 크지만, 광택감, 가공성 모두 양호하였다.

(비교예 1)

실시예 1에 있어서, 밀봉층에 이용하는 수지의 스웰비를 표 1에 나타낸 바와 같이 변경하여 비교예 1의 필름을 얻었다. 얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 1에 나타내었다.

비교예 1은 두께 변동률이 크고, 광택감이 없고, 제대 가공성이 나쁜 것이었다.

(비교예 2)

실시예 1에 있어서, 에어 나이프의 풍압을 2500 ㎜H₂O로 한 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 2의 적층 필름을 얻었다. 얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 1에 나타내었다.

비교예 2는 두께 변동률이 크고, 광택감이 없고, 제대 가공성이 나쁜 것이었다.

(실시예 3)

(가) 밀봉층 형성용 수지

(나) 기층 형성용 수지

(다) 제막

(a)의 수지와 (b)의 수지를 1:9(질량비)의 비율로 하고, (a)의 수지 온도를 270 ℃, (b)의 수지 온도를 278 ℃가 되도록 하여 용융하고, 기층의 양면에 밀봉층을 적층한 3층 상태로 립 폭 900 ㎜, 립 갭 2.5 ㎜의 T 다이로부터 공압출하고, 온도 20 ℃의 드럼상 인취기(칠롤)에 T 다이 출구로부터 200 ㎜의 위치에서 립 갭 0.9 ㎜의 에어 나이프로 풍압 1060 ㎜H₂O의 바람을 분사하여 냉각 고화하였다. 이렇게 해서 얻어진 미연신 필름을 120 ℃의 온도로 예열한 후, 130 ℃의 온도에서 주속도가 상이한 롤 사이에 세로 방향으로 3.8배 연신한 후, 120 ℃까지 냉각하고, 다음으로 상기 연신 필름을 텐터로 유도하여 172 ℃의 오븐 내에서 예열한 후 155 ℃의 오븐 내에서 가로 방향으로 10배 연신하였다. 또한, 165 ℃의 오븐 내에서 가로 방향으로 8％ 완화시켜 연신 필름을 얻었다.

이어서, 얻어진 필름의 밀봉층 표면에 코로나 방전 처리하고, 코로나 방전 처리면의 젖음 장력 39 mN/m, 기층이 23 ㎛이고 밀봉층 한쪽 면당 1 ㎛로 합계 25 ㎛인 3층의 유효 제품 취득폭 6200 ㎜의 적층 필름을 얻었다.

얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 2에 나타내었다. 이 표로부터, 본 발명의 적층 필름은 두께 변동률이 작고, 우수한 열밀봉 강도와 가공 적성을 갖는 것임을 알 수 있다.

(실시예 4)

실시예 3에 있어서, (a), (b)의 수지 온도를 260 ℃로 하고, 칠롤 온도를 25 ℃로 한 점 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 실시예 4의 적층 필름을 얻었다. 얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 2에 나타내었다.

실시예 4의 적층 필름은 실시예 3에 비해 두께 변동률은 크지만, 제품 유효 취득폭의 폭 방향의 좌우 물성 차이가 작고, 가공성이 양호하였다.

(비교예 3)

실시예 3에 있어서, 밀봉층에 이용하는 수지의 스웰비를 표 2에 나타낸 바와 같이 변경하여 비교예 3의 필름을 얻었다. 얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 2에 나타내었다.

비교예 3은 두께 변동률이 크고, 제품 유효 취득폭의 폭 방향의 좌우 물성 차이가 있고, 가공성이 나쁜 것이었다.

(비교예 4)

실시예 3에 있어서, 에어 나이프의 풍압을 2500 ㎜H₂O로 한 점 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 비교예 4의 적층 필름을 얻었다. 얻어진 적층 필름의 여러 특성을 표 2에 나타내었다.

비교예 4의 적층 필름은 두께 변동률이 크고, 제품 유효 취득폭의 폭 방향의 좌우 물성 차이가 있고, 가공성이 나쁜 것이었다.

본 발명의 폴리올레핀계 적층 필름은 500 ㎜ 이상의 폴리올레핀계 적층 필름이면서 전폭에 걸쳐 두께 불균일이 없고, 광택감이 있고, 균일한 물성의 적층 필름으로서, 대량 생산화에 대응할 수 있다. 전폭에 걸쳐 균일하고 두께 불균일이 없는 필름이기 때문에, 인쇄성, 제대성이 우수하고, 열밀봉성이 안정적으로 양호하고, 광택감이 있어 외관도 우수한 포장체를 얻을 수 있고, 신선 식품, 가공 식품 등의 식품 포장에, 나아가 섬유, 의약품, 의료 기기, 전자 부품 등의 여러 포장 분야에 널리 사용할 수 있다.

Claims

폴리프로필렌계 수지를 주체로 하여 연신되어 이루어지고, 흐림 방지제를 갖는 기층의 하나 이상의 면에 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 밀봉층이 형성된 적층체로 이루어지고, 제품 취득폭이 500 ㎜ 이상인 필름이며, 상기 필름의 폭방향 두께 변동률 Y(％)와 필름의 제품 취득폭 X(㎜)의 관계가 하기 수학식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 신선 식품 포장용 폴리올레핀계 적층 이축 연신 필름.

<수학식 1>

Y≤0.001X＋4
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제1항에 기재된 폴리올레핀계 적층 이축 연신 필름을 이용하여 이루어지며, 밀봉층에는 기층으로부터 이행된 흐림 방지제를 갖는 것을 특징으로 하는 신선 식품용 포장체.
스웰비가 1.42 이하인 결정성 폴리프로필렌을 주체로 하는 기층 형성용 수지와 상기 수지의 스웰비보다 작고, 1.10 내지 1.40의 범위인 스웰비의 폴리올레핀을 주체로 하는 밀봉층 형성용 수지를 각각 다른 압출기로부터 가열 용융시켜 T형 다이스 내에서 상기 기층 형성용 수지와 밀봉층 형성용 수지를 적층한 후, 슬릿상의 T형 다이스 출구로부터 필름형으로 용융 압출하고, 상기 용융 압출된 필름형 수지를 칠롤 상에 낙하시키면서, 상기 필름형 수지에 대하여 상기 칠롤에 접촉하는 면과는 반대측 면에서 에어 나이프에 의해 풍압 700 내지 2200 ㎜H₂O의 바람에 노출시킴으로써 냉각 고화시켜 미연신 필름을 제조하면서, 동시에 미연신 필름과 칠롤을 밀착시킨 후, 이어서, 상기 미연신 필름을 90 내지 140 ℃의 온도로 가열하여 길이 방향으로 3 내지 7배 연신한 후 냉각하고, 이어서, 텐터식 연신기로 유도하여 100 내지 175 ℃의 온도로 가열하고, 폭 방향으로 8 내지 12배로 연신한 후, 80 내지 168 ℃의 온도에서 열 처리하여 폭 방향으로 2 내지 15 ％ 완화 처리하고, 냉각한 후 권취하는 것을 특징으로 하는 신선 식품 포장용 폴리올레핀계 적층 이축 연신 필름의 제조 방법.
제품 취득폭이 500 ㎜ 이상인 제1항에 기재된 폴리올레핀계 적층 이축 연신 필름을 길이 2000 m 이상 권취한 신선 식품 포장용 폴리올레핀계 적층 필름 롤.
제6항에 있어서, 폴리올레핀계 필름은 필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역에 있어서의 필름으로부터 유동 방향 20000 ㎜, 폭 방향 40 ㎜의 시험편을 잘라내어 유동 방향 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 측정했을 때, 상기 필름의 두께 변동률 Z(％)가 3％ 이상, 15％ 이하인 것을 특징으로 하는 신선 식품 포장용 폴리올레핀계 적층 필름 롤.
제품 취득폭이 5500 ㎜ 이상인 제1항에 기재된 폴리올레핀계 적층 이축 연신 필름을 길이 2000 m 이상 권취한 신선 식품 포장용 폴리올레핀계 적층 필름 롤.
제8항에 있어서, 폴리올레핀계 필름은 필름의 길이 방향으로 필름 물성이 안정된 정상 영역에 있어서의 필름으로부터 유동 방향 20000 ㎜, 폭 방향 40 ㎜의 시험편을 잘라내어 유동 방향 20000 ㎜에 걸쳐 연속적으로 필름 두께를 측정했을 때, 상기 필름의 두께 변동률 Z(％)가 3％ 이상, 15％ 이하인 것을 특징으로 하는 신선 식품 포장용 폴리올레핀계 적층 필름 롤.