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KR102116009B1 - 폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그의 제조 방법 - Google Patents

폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR102116009B1
KR102116009B1 KR1020170029106A KR20170029106A KR102116009B1 KR 102116009 B1 KR102116009 B1 KR 102116009B1 KR 1020170029106 A KR1020170029106 A KR 1020170029106A KR 20170029106 A KR20170029106 A KR 20170029106A KR 102116009 B1 KR102116009 B1 KR 102116009B1
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김현민
조현주
박승영
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름에 관한 것으로, 특히 폴리알킬렌 카보네이트와 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 소정의 범위로 블레딩한 코어층과 폴리올레핀의 외층을 포함하여, 산소차단성 층을 도입하기 위한 추가적인 공정없이 간단한 공정만으로 접착제나 타이층이 없어도 두 층이 잘 붙어서 박리가 일어나지 않고, 우수한 산소차단성을 부여할 수 있으며, 제조 과정에 있어서도 차단성을 부여하기 위한 추가적인 공정 없이, 별도의 접착제와 타이층이 필요하지 않으므로 비용이 절감되고 층 구성이 단순화되어 제조비용을 크게 줄일 수 있다.

Description

폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그의 제조 방법 {MULTILAYER FILM COMPRISING POLYALKYLENE CARBONATE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 별도의 접착층을 도입하지 않고도 필름간 박리가 일어나지 않으며 우수한 산소차단성을 갖는 폴리알킬렌 카보네이트 함유 다층 필름에 관한 것이다.
플라스틱은 제조의 용이성과 사용의 편의성에 의하여 각종 물품의 소재로 사용되고 있으며, 일회용품, 예를 들어 포장 필름, 일회용 컵 및 일회용 접시와 같은 일회용 용기는 물론 건축자재 및 자동차 내장재 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
특히, 폴리알킬렌 카보네이트(polyalkylene Carbonate) 수지는 투명성과 높은 산소 차단성으로 식품 포장용도로 적용 시 식품의 신선도를 오래 보존할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 폴리알킬렌 카보네이트(polyalkylene Carbonate) 수지는 낮은 유리전이온도(Tg, ~20 ℃)와 점착 특성으로 인해 상온에서는 제조된 필름끼리 달라붙는 성질로 단독 사용이 어려운 문제가 있다. 또한, 일반적으로 식품 포장용 필름으로 폴리올레핀 필름이 사용되고 있으나, 폴리올레핀 필름은 수분차단성은 좋으나 산소 차단성이 낮은 단점이 있다.
이러한 측면에서, 폴리올레핀 필름/폴리알킬렌 카보네이트 필름/폴리올레핀 필름을 제조할 경우, 폴리알킬렌 카보네이트 필름의 높은 산소 차단성과 기존 식품 포장용의 폴리올레핀 필름 특성이 결합되어 산소차단성이 좋은 식품 포장용 필름이 가능하다. 그러나, 극성(polar) 또는 친수성 특징(Hydrophilic)을 갖는 폴리알킬렌 카보네이트 필름과 비극성(non-polar) 또는 소수성 특징(Hydrophobic)을 갖는 폴리올레핀 필름은 물성상의 상이성으로 인해 상용성(compatibility)이 없으며 이로 인해 상온은 물론 고온에서 열융착을 하더라도 서로 직접 접착이 안되는 문제가 있다.
한편, 대한민국공개특허 제2015-0087084호 등에서는, 이러한 폴리올레핀 필름과 폴리알킬렌 카보네이트 필름 사이에 접착층인 타이층(tie-layer)을 도입하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이렇게 타이층(tie-layer)을 도입하면 접착은 가능하나 5-layer 또는 그 이상으로 가공을 하여야 하므로 제조가 복잡하다는 단점이 있다. 또한, 고가의 타이층 도입으로 인해 최종 제품의 가격 경쟁력이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 타이층(Tie-layer)과 같이 별도의 접착층을 도입하지 않고도 폴리올레핀 필름과 폴리알킬렌 카보네이트 필름을 효과적으로 부착시킨 다층 필름을 개발하기 위한 노력이 계속되고 있다.
본 발명은 별도의 접착층을 도입하지 않고도 필름간 박리가 일어나지 않으며 우수한 산소차단성을 갖는 폴리알킬렌 카보네이트 함유 다층 필름을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름을 효과적으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 하나 이상의 폴리알킬렌 카보네이트 60 내지 80 중량% 및 하나 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 20 내지 40 중량%을 포함하는 코어 층; 및 코어 층에 인접하여 위치하며, 하나 이상의 폴리올레핀 50 중량％ 이상을 함유하는 외층;을 포함하는 다층 필름이 제공된다.
상기 폴리알킬렌 카보네이트의 중량평균분자량은 30,000 내지 300,000 g/mol일 수 있으며, 폴리에틸렌 카보네이트, 폴리프로필렌 카보네이트, 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다.
또한, 상기 폴리알킬렌 카보네이트는 이산화탄소와, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 사이클로알킬렌옥사이드; 및 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴로 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 20의 스티렌옥사이드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 에폭사이드 화합물을 반응시킨 폴리카보네이트 코폴리머(copolymer) 또는 터폴리머(terpolymer)일 수 있다.
상기 에틸렌비닐아세테이트 공중합체는 비닐아세테이트 단위의 함량이 20 중량% 내지 40 중량%일 수 있다.
본 발명의 다층 필름은 전체 필름 두께가 100 ㎛ 이하이고, ASTM D 3985의 방법으로 측정한 산소투과도가 500 cc/m2ㆍdayㆍbar 이하일 수 있다.
한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, a) 하나 이상의 폴리알킬렌 카보네이트 60 내지 80 중량%과 하나 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 20 내지 40 중량%을 혼합하여 제1 수지 조성물을 제조하는 단계; b) 하나 이상의 폴리올레핀 50 중량％ 이상을 포함하는 제2 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 c) 상기 제1 수지 조성물 및 제2 수지 조성물을 용융한 후 블로운(blown) 또는 캐스팅(casting) 타입의 필름 성형기를 사용하여 공압출하는 단계;를 포함하는 다층 필름의 제조 방법이 제공된다.
상기 c) 단계에서 공압출 시 제1 수지 조성물과 제2 수지 조성물이 2층 이상 적층되도록 수행할 수 있으며, 공압출 시 제1 수지 조성물은 130 내지 200 ℃에서 용융압출하고, 제2 수지 조성물은 140 내지 250 ℃에서 용융압출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 코어층에 폴리알킬렌 카보네이트와 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 소정의 범위로 블렌딩하여 제조한 필름층을 배치함으로써, 별도의 접착층 없이도 상기 코어층과 폴리올레핀을 포함하는 외층을 효과적으로 부착시켜 산소차단성 등이 우수한 2-layer 또는 3-layer의 다층 필름을 효과적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 3-layer의 다층 필름(multi-layer flim) 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 3-layer의 다층 필름(multi-layer flim)의 SEM image를 나타낸 사진이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그의 제조 방법에 관하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 하나 이상의 폴리알킬렌 카보네이트 60 내지 80 중량% 및 하나 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 20 내지 40 중량%을 포함하는 코어 층; 및 코어 층에 인접하여 위치하며, 하나 이상의 폴리올레핀 50 중량％ 이상을 함유하는 외층;을 포함하는 다층 필름이 제공된다.
특히, 본 발명은 폴리에틸렌 카보네이트 수지(PEC) 등에 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지를 블렌딩(Blending)하여 만든 마스터배치 펠릿(masterbatch pellet)으로 코어층을 구성하고, 폴리올레핀 수지를 외층으로 구성하여 다층 필름, 예컨대, PE-PEC compound-PE 공압출 블로운(blown) 필름을 제조할 경우에 필름간 박리가 일어나지 않으면서도 우수한 산소차단성을 확보하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다층 필름 중 코어층은 하나 이상의 폴리알킬렌 카보네이트 60 내지 80 중량% 및 하나 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 20 내지 40 중량%을 포함한다.
상기 코어층에서 폴리알킬렌 카보네이트의 함량은 높을수록 바람직하며, 특히 산소차단성 구현한다는 측면에서 60 중량% 이상이 되어야 한다. 다만, 이러한 높은 산소차단성 구현과 함께 올레핀 수지와의 우수한 접착성을 달성하고자 하는 측면에서 80 중량% 이하가 되어야 한다. 또한, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체의 함량은 올레핀 수지와의 접착성 측면에서 20 중량% 이상이 되어야 하고, 산소차단성과 필름의 투명성 확보하는 측면에서 40 중량% 이하가 되어야 한다. 좀더 바람직하게는, 폴리알킬렌 카보네이트는 65 내지 75 중량%가 될 수 있으며, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체는 25 내지 35 중량%가 될 수 있다.
특히, 폴리알킬렌 카보네이트는 에틸렌비닐아세테이트와 상용성이 좋아 균일하게 섞이는데, 에틸렌비닐아세테이트는 올레핀과의 상용성이 좋아 폴리알킬렌 카보네이트와 올레핀과의 이질성에 다리 역할을 해주고 있다. 그런데, 에틸렌비닐아세테이트는 산소차단성이 좋지 못하기 때문에 과량을 섞을 경우 산소 차단성이 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 높은 산소차단성을 구현하는 측면에서 40 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 하지만, 이렇게 산소 차단성을 높이기 위해 에틸렌비닐아세테이트의 양을 많이 줄이게 되면, 올레핀 수지와의 접착성이 저하되며 박리가 일어나므로, 이러한 층간 박리를 방지하는 측면에서 20 중량% 이상으로 포함되어야 한다. 특히, 에틸렌비닐아세테이트 내의 비닐아세테이트 함량이 높은 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 예컨대, 에틸렌비닐아세테이트 수지 내 비닐아세테이트 함량은 전체 컴파운드 기준으로 4 내지 16 중량%일 때 더욱 바람직하다. 또한, 에틸렌비닐아세테이트 수지는 폴리알킬렌 카보네이트와 굴절율 차이가 있어 과량으로 섞일 경우 필름의 탁도가 올라가는 단점이 있어 바람직하지 못하다. 따라서, 다층 필름의 산소 차단성과 투명성을 유지하면서 올레핀 필름과의 접착성을 유지하는 측면에서 상술한 바와 같은 조성을 유지할 필요가 있다.
상기 폴리알킬렌 카보네이트의 중량평균분자량은 30,000 내지 300,000 g/mol, 바람직하게는 45,000 내지 280,000 g/mol, 좀더 바람직하게는 50,000 내지 250,000 g/mol일 수 있으며, 폴리에틸렌 카보네이트, 폴리프로필렌 카보네이트, 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다.
또한, 상기 폴리알킬렌 카보네이트는 이산화탄소와, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 사이클로알킬렌옥사이드; 및 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴로 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 20의 스티렌옥사이드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 에폭사이드 화합물을 반응시킨 폴리카보네이트 코폴리머(copolymer) 또는 터폴리머(terpolymer)일 수 있다.
본 발명에서 사용된 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 수지 내 비닐아세테이트 함량은 높을수록 유리하며, 상기 에틸렌비닐아세테이트 공중합체는 비닐아세테이트 단위의 함량이 20 중량% 내지 40 중량% 또는 25 중량% 내지 40 중량%가 될 수 있다. 이러한 에틸렌비닐아세테이트 수지 내 비닐아세테이트 함량은, 전체 컴파운드 기준으로 4 내지 16 중량% 또는 5 내지 15 중량%가 될 수 있으며, 예컨대, 7 내지 15 중량%가 될 수 있다.
또한, 본 발명의 다층 필름은 상술한 바와 같은 코어층에 인접하여 위치하며, 하나 이상의 폴리올레핀 50 중량％ 이상을 함유하는 외층을 포함한다. 상기 외층에서 폴리올레핀의 함량은 우수한 인장강도 확보 측면에서 50 중량% 이상이 되어야 한다. 예컨대, 상기 폴리올레핀은 가공성을 좋게 하기 위해 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear low-density polyethylene) 주성분에 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, low-density polyethylene)가, LLDPE 총량 기준으로 10 내지 20 wt% 비율로 혼합된 것일 수 있으며, 상기 LLDPE와 LDPE 두 수지의 중량%는 전체 중량의 9 중량% 이상이 될 수 있으며, 바람직하게는 LLDPE와 LDPE의 합이 전체 중량의 약 70 중량%가 될 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀은 추가로 아미드(amide)계 슬립제(slip agent) 등의 첨가제 1종 이상을 1000 ppm 이하 또는 100 내지 1000 ppm의 함량으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀은 멜트플로우레이트(MI)가 0.7 내지 2.0이고, 분자량 분포(Mn/Mw)가 3 내지 5일 수 있다.
본 발명의 다층 필름은 상술한 바와 같이 폴리에틸렌 카보네이트(PEC) 등과 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA)를 블렌딩한 코어층과 폴리올레핀을 함유하는 외층을 포함하여, 별도의 접착층을 도입하지 않고도 필름간 박리가 일어나지 않으며 우수한 산소차단성을 나타낸다.
본 발명에 따른 폴리알킬렌 카보네이트 필름은 폴리올레핀 필름과 직접적인 부착이 이루어지지 않는 것을 일정량의 EVA를 PEC에 블랜딩하여 이를 개선한 것이며, EVA의 양을 최적화하여 PEC의 산소차단성을 일정 수준 유지하며 동일 두께의 폴리올레핀 단독 필름 대비 산소차단성이 4배 이상 좋은 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 다층 필름은 전체 필름 두께가 100 ㎛ 이하 또는 10 내지 100 ㎛, 바람직하게는 70 ㎛ 이하 또는 55 ㎛ 이하가 될 수 있으며, SEM 분석시 각 층별로 균일한 두께로 적층이 잘 이뤄질 수 있다. 미국재료시험협회 규격 ASTM D 3985의 방법으로 측정한 산소투과도가 500 cc/m2ㆍdayㆍbar 혹은 그의 이하(23 ℃, 상대습도 0%, 50%, 90%에서 측정시) 또는 3 내지 500 cc/m2ㆍdayㆍbar가 될 수 있으며, 바람직하게는 300 cc/m2ㆍdayㆍbar 이하, 좀더 바람직하게는 100 cc/m2ㆍdayㆍbar 이하가 될 수 있다. 이와 함께, 수분차단성도 매우 높은 정도로 확보할 수 있어, 수분투과도는 37 ℃, 100% 조건에서 측정시 10 g/m2ㆍday 이하 또는 0.1 내지 10 g/m2ㆍday, 바람직하게는 8 g/m2ㆍday 이하, 좀더 바람직하게는 8 g/m2ㆍday 이하가 될 수 있다. 또한, 본 발명의 다층 필름은 코어층과 외층의 분리 자체가 되지 않기 때문에 별도의 박리강도를 측정할 수 없으나, 별도의 접착층을 도입하지 않고도 코어층과 외층 사이에 박리가 일어나지 않는 우수한 접착성을 나타내는 것이다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 바와 같이 폴리알킬렌 카보네이트를 포함하는 다층 필름을 제조하는 방법이 제공된다. 구체적으로, 상기 다층 필름의 제조 방법은 a) 하나 이상의 폴리알킬렌 카보네이트 60 내지 80 중량%과 하나 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 20 내지 40 중량%을 혼합하여 제1 수지 조성물을 제조하는 단계; b) 하나 이상의 폴리올레핀 50 중량％ 이상을 포함하는 제2 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 c) 상기 제1 수지 조성물 및 제2 수지 조성물을 용융한 후 블로운 (blown) 또는 캐스팅 (casting) 타입의 필름 성형기를 사용하여 공압출하는 단계;를 포함한다.
본 발명에서는 블로운(blown) 필름 제조 시 필름의 권취 속도를 조절하여 필름의 두께를 맞춰 제조할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 다층 필름의 제조 방법은 폴리알킬렌 카보네이트와 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 블랜딩한 코어층을 폴리올레핀을 함유하는 외층과 부착시킴으로써, 기존의 접착층 타이층(Tie-layer)을 도입하는 5-layer 필름 대비 2-layer 또는 3-layer 필름으로 매우 간단한 제조 공정을 통해 전체 생산 비용을 효과적으로 낮출 수 있는 특징이 있다.
먼저, 본 발명의 다층 필름에서 코어층을 구성하는 제1 수지 조성물을 폴리에틸렌 카보네이트(PEC) 등과 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 공중합체를 블렌딩 혼합하여 제조하는 단계 a)를 수행한다. 또한, PEC 수지와 EVA 수지를 일정 비율로 건식 블렌딩(dry blending)하여 트윈 스크류(twin screw) 압출기로 70 내지 180 ℃의 온도에서 마스터 배치(master batch)를 제조할 수 있다.
이 때, 상기 제1 수지 조성물에서 폴리알킬렌 카보네이트의 함량은 산소차단성 측면에서 60 중량% 이상이 되어야 하고, 올레핀 수지와의 접착성 측면에서 80 중량% 이하가 되어야 한다. 또한, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체의 함량은 올레핀 수지와의 접착성 측면에서 20 중량% 이상이 되어야 하고, 산소차단성과 필름의 투명성 측면에서 40 중량% 이하가 되어야 한다. 바람직하게는, 폴리알킬렌 카보네이트는 65 내지 75 중량%가 될 수 있으며, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체는 25 내지 35 중량%가 될 수 있다.
또한, 상기 제1 수지 조성물과 함께, 본 발명의 다층 필름에서 외층을 구성하는 제2 수지 조성물을 제조하는 단계 b)를 수행한다.
상기 제2 조성물에서 폴리올레핀의 함량은 우수한 인장강도 확보 측면에서 50 중량% 이상이 되어야 한다.
여기서, 상기 제1 수지 조성물과 제2 수지 조성물에서 사용되는 폴리알킬렌 카본네이트, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 및 폴리올레핀 관련한 종류, 분자량, 물성 범위, 조성 특징 등은 전술한 바와 같다.
이렇게 상기 제1 수지 조성물 및 제2 수지 조성물 제조한 후에, 이들 수지 조성물을 용융한 후 블로운(blown) 또는 캐스팅(casting) 타입의 필름 성형기를 사용하여 공압출하는 단계 c)를 수행한다.
상기 c) 단계에서 공압출 시 제1 수지 조성물과 제2 수지 조성물이 2층 이상 적층되도록 수행할 수 있다. 또한, 상기 공압출 시 제1 수지 조성물은 130 내지 200 ℃에서 용융압출하고, 제2 수지 조성물은 140 내지 250 ℃에서 용융압출할 수 있다. 예컨대, 상기 용융 압출은 일반적인 공압출 공정으로 진행할 수 있으며, 특별한 설비의 보강 없이 기존 LDPE 등의 공압출 설비를 그대로 활용 가능한 이점이 있다. 또한, PEC 수지와 EVA 수지를 blown 압출하기 전에 트윈 스크류(twin screw) 압출기로 70 내지 180 ℃의 온도에서 마스터 배치(master batch)를 제조할 수 있다.
상기 다층 필름의 제조 방법은 상술한 단계 외에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 채용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
<실시예>
실시예 1
PEC 수지 70 중량%에 EVA 수지 (LG화학, EC33018 Grade, VA 함량 33 중량%) 30 중량% (합계 100 중량%)을 잘 혼합하여 40 ℃의 진공 오븐에 12 시간 이상 건조하고, 이축 압출기를 이용하여 컴파운딩(compounding)하여 펠렛을 확보한 뒤, 3-layer 필름의 제조가 가능한 블로운(blown) 필름 설비의 내층에 상기 펠렛을 적용한 필름을 제조하고, 바깥층은 LLDPE(LG화학 S1020L Grade) 필름이 제조되도록 공압출 블로운(blown) 공정을 진행하여 두께 약 50 ㎛의 3-layer 필름을 제조한 후, 3-layer 필름의 각 층별 박리가 되는지 확인하고, 이 필름으로 ASTM D 3985의 방법으로 산소투과도를 측정하였다.
실시예 2
EVA의 함량을 40 wt%로 하여 PEC와 블렌딩(blending)한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 필름을 제조하고 물성 평가를 수행하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 EVA의 함량을 10 wt%로 하여 블렌딩(blending)한 PEC를 3-layer의 내층에 적용한 필름을 제조하고 바깥층을 LLDPE를 적용하여 공압출을 진행하여 두께 약 50 ㎛의 3-layer 필름(PE-PEC compound-PE 필름)을 제조한 후, 3-layer 필름의 각 층별 박리가 되는지 확인하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 EVA의 함량을 15 wt%로 하여 블렌딩(blending)한 PEC를 3-layer의 내층에 적용한 필름을 제조하고 바깥층을 LLDPE를 적용하여 공압출을 진행하여 두께 약 50 ㎛의 3-layer 필름(PE-PEC compound-PE 필름)을 제조한 후, 3-layer 필름의 각 층별 박리가 되는지 확인하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 EVA를 블렌딩(blending)하지 않고 PEC를 단독으로 3-layer의 내층에 적용한 필름을 제조하고 바깥층을 LLDPE를 적용하여 공압출을 진행하여 두께 약 50 ㎛의 3-layer 필름(PE-PEC-PE 필름)을 제조한 후, 3-layer 필름의 각 층별 박리가 되는지 확인하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서 PEC를 사용하지 않고 LLDPE 단독으로 두께 약 50 ㎛의 필름을 제조하여 필름으로 미국재료시험협회 ASTM D 3985의 방법으로 산소투과도를 측정하였다.
실시예 1~2 및 비교예 1~4에 따라 필름을 제조하고 물성 평가를 수행하고, 그의 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
박리여부 산소투과도(cc/m2-day-bar)
실시예 1 박리안됨 500
실시예 2 박리안됨 800
비교예 1 박리됨 -
비교예 2 박리됨 -
비교예 3 박리됨 -
비교예 4 - 1900
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 코어층에서 EVA 함량을 최적화하여 PE-PEC compound-PE의 3-layer 필름을 제조한 경우, 코어층과 외층 필름 사이에서 박리가 일어나지 않으면서도 PEC의 높은 산소 차단성과 기존 식품 포장용의 LLDPE 필름 특성이 결합되어 산소차단성이 좋은 식품 포장용 필름 제조가 가능함을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1의 경우에, 제조된 필름의 산소투과도를 측정한 결과 동일한 두께의 LDPE 필름 대비 약 1/4 정도로 현저히 감소시키는 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.
더욱이, 기존에 알려진 방식으로 타이층(tie-layer)이 적용될 경우 olefin-tie-PEC-tie-olefin의 5 layer 혹은 그 이상으로 제조를 해야 하기 때문에 제조가 복잡하다는 단점이 있다. 또한, 고가의 타이층 도입으로 인해 최종 제품의 가격경쟁력이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 폴리알킬렌 카보네이트 60 내지 80 중량% 및 하나 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 20 내지 40 중량%을 포함하는 코어 층; 및
    코어 층에 인접하여 위치하며, 하나 이상의 폴리올레핀 50 중량％ 이상을 함유하는 외층;
    을 포함하는 다층 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리알킬렌 카보네이트의 중량평균분자량은 30,000 내지 300,000 g/mol인 다층 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리알킬렌 카보네이트가 폴리에틸렌 카보네이트, 폴리프로필렌 카보네이트, 또는 이들의 혼합물인 다층 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리알킬렌 카보네이트는 이산화탄소와, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 사이클로알킬렌옥사이드; 및 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴로 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 20의 스티렌옥사이드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 에폭사이드 화합물을 반응시킨 폴리카보네이트 코폴리머(copolymer) 또는 터폴리머(terpolymer)인 다층 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌비닐아세테이트 공중합체는 비닐아세테이트 단위의 함량이 20 중량% 내지 40 중량%인 다층 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    전체 필름 두께가 100 ㎛ 이하이고, ASTM D 3985의 방법으로 측정한 산소투과도가 500 cc/m2ㆍdayㆍbar 이하인 다층 필름.
  7. a) 하나 이상의 폴리알킬렌 카보네이트 60 내지 80 중량%과 하나 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 20 내지 40 중량%을 혼합하여 제1 수지 조성물을 제조하는 단계;
    b) 하나 이상의 폴리올레핀 50 중량％ 이상을 포함하는 제2 수지 조성물을 제조하는 단계; 및
    c) 상기 제1 수지 조성물 및 제2 수지 조성물을 용융한 후 블로운 (blown) 또는 캐스팅 (casting) 타입의 필름 성형기를 사용하여 공압출하는 단계;
    를 포함하는 다층 필름의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 공압출 시 제1 수지 조성물과 제2 수지 조성물이 2층 이상 적층되도록 하는 다층 필름의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 공압출 시 제1 수지 조성물은 130 내지 200 ℃에서 용융압출하고, 제2 수지 조성물은 140 내지 250 ℃에서 용융압출하는 다층 필름의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    온도 37 ℃ 및 상대습도 100% 조건 하에서 측정한 수분투과도가 10 g/m2ㆍdayㆍbar 이하인 다층 필름.
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