2018.03.01 10:03

블로운 필름

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1) 개요(종류,제조공정)

 

필름이란 일반적으로 두께가 0.25mm미만의 제품을 말하며 그 이상의 제품을 시이트(Sheet)라 정의한다. 가장 널리 사용되고 있는 필름은 두께가 0.125mm 이하의 얇은 제품이다. 필름의 종류는 제조방법에 따라 블로운 필름(Blown or Inflation Film)과 평판필름(Cast Film)의 두종류로 대별되며, 이를 가공방법에 따라 세분화 시키면 블로운 필름은 수평식, 하향식 및 상향식으로 구분되고 평판필름은 냉각롤라 법과 급냉수조법으로 구분된다.

 

비교항목

블로운 필름

평판필름

성형공설비 생산속도 두께조절

장치가 간단하고 조작이 용이저 속비교적 두께 편차가 큼

장치가 크고 설비비용이 고가고속두께 편차가 작음

물성강 도광학성

양족방향 분자배향의 균형으로 비교적 강도가 우수함비교적 투명하나 광택이 나쁨

분자배향의 불균형으로 비교적충격강도가 약함투명성 및 광택성 우수

2차가공성인쇄성열봉합성

고급 인쇄및 양면인쇄 불가능Bag 제조시 열봉합점이 적음

고급인쇄 및 양면 인쇄가 가능Bag제조시 열봉합점이 많음

기타

필름 양단부위 절단이 불필요ggi하므로 스크랩(Scrap)이 적음

필름 양단부위 절단이 필요ggi하므로 스크랩(Scrap)이 많음

 

 

1. 블로운 필름과 평판필름의 비교

블로운 제품의 제조공정(그림 1)은 용융수지가 압출기 다이를 통해 연속적으로 생성되는 튜브 형태의 버블을 형성하고 이 버블 내부에 운하는 양만큼의 공기를 불어 넣어 필름폭을 결정한 후, 닙롤에 의해 접혀지고 두겹으로 권취된다

 

 

 

<그림 1 블로운 필름의 제조공정도>

이러한 필름의 제조 공정상 가공기기에 무리를 주지 않고 양질의 필름제품의 원활한 생산과 가공성 향상 을 위해서 일차적으로 최적의 압출기와 다이의 크기가 설정되어야 한다.

 

압출기 직경 in(mm)

다이 직경 in(mm)

1.5 (38)

4 (100)이하

2.5 (64)

5~8 (75~205)

3.5 (89)

3~12 (75~205)

4.5 (114)

6 (150)

6(152)

6(150)

 

 

2. 블로운필림용 압출기와 다이의 크기

 

 

 

 

 

 

2) 유크레아 블로운 필름용 폴리에틸렌

 

유크레아 블로운 필름용 폴리에틸렌 제품은 각종 용도의 필름에 사용되어 호평을 받고 있으며 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도폴리에틸렌(MDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE)등의 선형구조 를 갖는 다양한 밀도범위를 갖는 제품이므로 필름의 각 용도에 맞는 최적의 수지를 선택, 사용할 수 있다. a) 유크레아 블로운 필름용 선형폴리에틸렌의 특성열접착강도가 우수함내천공 및 내핀홀(Resistance to Puncture and Pin-hole)성이 우수함(Gel)화도가 낮고 불순물이 없으므로 무결함 필름 생산이 가능함.인장강도 및 질김성이 뛰어남뽑힘성(Draw Down Rate)성이 우수함동일한 강도의 얇은 필름의 생산으로 원료절감(Down Gauging)ESCR성이 우수함b) 유크레아 필름용 선형폴리에틸렌의 주요 용도농업용 온상 필름자동포장기용 필름적층 필름냉동식품 포장용 필름레토르트 파우치용 필름의료 및 의약품 포장용 필름중포용 필름멀칭용 필름쓰레기백 및 쇼핑백1. 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)

유크레아 LLDPE는 열봉합강도 ,인장강도 및 내천공성등이 우수하여 고급포장용 필름에 널리사용되고 있다. 이러한 물성들이 기존 고압법 LDPE보다 우수한 이유는 유크레아 LLDPE의 분자구조가 선형이고 좁은 분자량분포를 갖기 때문이다. a) 첨가제(Additive): 유크레아 LLDPE 제품에는 슬립제, 블로킹방지제, 광안정제 등 필름의 각 용도에 알맞은     첨가제가 적당량 처방되어 있다.b) 내천공성(Resistance to Punture): 유크레아 LLDPE필름은 인장강도와 신장률이 우수하기 때문에 기존의    고압법 LDPE필름보다 최소한 2~3배 정도 우수하며, 내핀홀성 또한 최소한 4배이상 우수하다.c) 고압법 LDPE와 혼합사용: 유크레아 LLDPE는 단독으로 사용되어 기존의 고압법 LDPE의 많은 분야에 대체,     사용되고 있으며, 필름물성을 개선하기 위해 두가지 수지를 혼합하여 사용되기도 한다.

) 유크레아 lldpe에 소량의 고압법 ldpe를 혼합하여 사용할 경우 가공성 및 광학적 특성 이 향상되며, 반대로 고압법 ldpe      소량의 유크레아 lldpe를 혼합하여 사용할 경우 인 장강도 및 내천공성 등이 향상된다.      3에 나타난 바와 같이 유크레아 lldpe의 혼합비율이 25~30%범위에서는 고압법 ldpe를 단독으로 사용할 경우보다 인장      강도, 신장율 및 충격강도 등이 우수하며, 40%lldpe 혼합비율까지는 기존의 ldpe용 가공기기를 사용하여도 무방하다.

 

두께 50um, MD/TD

 

 

LLDPE 혼합비율(%)

인장강도 (kg/)

신장율(%)

충격강도(Dart,g)

Haze(%)

100

440/410

830/950

130

20

70

395/355

820/885

125

8.7

50

360/340

750/870

120

7.3

30

310/290

690/835

110

7.1

15

280/260

570/780

100

7.0

0

230/210

520/695

90

7.5

3.LLDPE/LDPE 혼합비율에 따른 물성변화

 

d) 라미네이션성: 유크레아 LLDPE 수지는 표준 라미네이션용 접착제와 함께 사용되어 겔(Gel)현상이 없는 고기능성    고급 라미네이션용 필름으로 널리 사용되고 있다. e) 코모노머(Comonomer): 유크레아 LLDPE 수지는 코모노머로 부텐-1과 옥텐-1을 사용하므로 필름의 용도별 특성    에 알맞는 제품선택의 폭이 크다 f) 타수지로 가공한 필름보다 겔(Gel), Fish eye등의 필름 표면상 결점이 없다.g) 열접착 및 열봉합성(Hot Tack and Heat Seal Property) : 유크레아 LLDPE필름의 열접착강도는 기존의    고압법 LDPE보다도 2배이상 우수하다, 또한 열봉합성이 우수하므로 그리스, 유류제품 혹은    분말제품의 포장시 봉합부위에서 내용물이 유출될 염려가 없다.

 

 

<그림 3 수지의 열접착 강도>

 

 

<그림 4. LLDPELDPE와의 열접착강도 및 열봉합강도 비교>

h) 얇은 두께의 필름생산 가능(Down-guaging): 유크레아 LLDPE 가 기존의 고압법 LDPE보다 뽑힘성, 인장강도 및    충격강도 등의 물성이 월등이 우수하므로 보다 얇은 두께의 필름 생산이 가능하다.

 

<그림 5. 용융지수 및 수지물성과의 관계>

생산성 증대: LLDPE특성에 맞는 블로운 필름 가공기를 선택 사용할 경우 그림 6.에 나타난 바와 같이 동일한   헤드압력에서 보다 높은 생산성을 얻을 수 있다

 

 

 

<그림 6. LLDPELDPE의 생산성 비교>

2. 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)

 

 

유크레아 MDPE필름은 LDPE 필름보다 강성, 내열성, 차단성 및 내그리이스성 등이 우수하다. 일반적으로 선형구조를 갖는 수지들은 밀도가 증가할수록 충격강도 및 투명성등이 저하되는 경향이 있으나 이에 대하여 유크레아MDPE는 좁은 분자량 분포를 갖고 있기 때문에 우수한 성질을 나타내며 적절한 가공기기의 선정과 냉각속도를 증가시키는 등의 가공조 건의 변화를 통해 투명성을 더욱 향상시킬 수 있다.좁은 분자량 분포를 갖는 유크레아 MDPE 필름은 LDPE필름에 비해 강성이나 차단성이 요구되고 내열성이 요구되는 단층 필름이나 라미네이션용으로 주로 사용된다.이러한 MDPE 필름제품은 강한 열접착이 필요한 포장지에 사용되거나 내열성이 요구되는 나일론, 폴리에스터의 라미네이션 용으로 사용된다. 또한 MDPE 옥텐 코폴리머 제품은 질김성과 기계적 강성의 균형이 요구되는 야채포장이나 산업 포장용에 사용되어 더욱 얇은 제품의 생산이 가능하다.3. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)

 

 

 

HDPE 필름은 LDPELLDPE보다 인장강도, 인열강도 및 충격강도 등의 기계적 물성이 우수하며 치수안정성이 뛰어나다. 또한 온도와 습도에 큰 영향을 받지 않으며 기체 차단성, 내약품성, 산화안정성 및 인쇄성이 좋다.이러한 장점 때문에 극박 필름에 의한 저렴한 가격을 장점으로 농업용 멀칭필름, 쇼핑백 및 쓰레기백 등에 주로 사용된다.상업적으로 사용되고 있는 모든 HDPE의 분자구조는 전형적으로 선형구조를 가지고 있으며, 유크레아 HDPE는 넓은 분자량분포를 가지고 있으며 중간 정도의 분자량을 갖는 제품이다.유크레아 HDPE의 밀도 범위는 0.94 ~ 0.96 g/이며, 필름의 질김성, 강성 및 차단성 등 여러가지 물성의 조합과 연계시켜 폭넓은 제품선택이 가능하다. 기존 HDPE에서 사용되던 가공기기로 조업이 가능하며, Lot간의 균질성이 우수하므로 작업이 용이하고 무결함 의 제품생산이 가능하다. 특히 겔화도가 낮고 뽑힘성이 우수하므로 공압출용으로 널리 사용되고 있다. 일반적으로 HDPE 필름의 제조공정은 평판필름보다는 블로운 필름 제조공정이 많이 사용되며 평판필름의 경우 특별한 용도를 위해 일부 제조되고 있다.HDPE 블로운 필름의 제품특성 및 가공공정상의 특성은 다음과 같다.a) HDPELDPE보다 연화점이 높고 강성, 경도, 인장 강도 및 파열(Brust)강도 등이 우수한 반면 충격강도와 인열강도 등은 열세이며 저온특성 은 거의 비슷하다. 이러한 필름 자체의 특성차이로 인하여 스크류의 형태, 결빙선의 높이, 지지대(Collapsing Frame)의 구조 및 팽창비 등 가공상 의 차이점이 있다. b) 블로운 필름 제조공정은 평판필름(Cast Film)제조공정에 비하여 투자비가 적게 들고 가장자리의 트리밍이 불필요하므 로 원료 손실이 없다. 또한 한쪽방향의 연신만이 가능한 평판필름보다 기계방향(MD)과 세로방향(TD)의 양방향으로 연신이 가능한 블로운 필름의 충격특성과 질김성이 우수하다.c) 사이즈 면에서도 블로운 필름은 버블 내의 공기량만을 변화시키면 되지만 평판필름은 각 사이즈별로 다이가 있어야 하므로 블로운 필름이 다양한 크기의 필름 생산이 용이하며, 냉각속도가 늦기 때문에 결정화도가 높고 고강성의 필름이 생산된다. d) 블로운 필름 제품은 기술적인 면이나 가격적인 면에서 일용잡화용 백등과 같이 종이와 경쟁관계에 있는 제품시장에서 종이에 비하여 물에 젖지 않고 부피(종이의 1/3)와 무게가 작고, 쉽게 구겨지지 않는 등의 장점 때문에 높은 성장율을 기록하고 있다. 심지어 종이와 같은 질감을 부여하기 위하여 탈크(Talc)나 미카(Mica)등의 충진제가 사용되기도 한다.4.옥텐-1 LLDPE의 특성

 

 

LLDPE 제조공정상 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 등의 알파-올레핀 계열의 코모노머가 사용되며 이러한 코모노머의 사용으로 인하여 밀도와 용융지수가 감소하고 필름의 인열강도 및 충격강도 등의 물성이 좋아진다.알파-올레핀 중에서도 부텐-1보다 고급(Higher) 알파-올레핀인 옥텐 -1 제품의 물성이 우수하며, 부텐-1 제품대비, 옥텐-1 제품의 우수 물성 및 특성은 다음과 같고 이중 주요 물성을 그림7에 나타내었다. 옥텐-1 LLDPE 제품의 우수 물성 및 특성

- 물성이 우수하므로 동일용도 제품을 얇게 생산(Down Gauging)- 질김성, 강성, 인열강도, 내핀홀성 및 충격강도 우수- 열접착강도 및 열봉합성 우수- 투명성 및 광학적 특성 우수

 

 

 

 

<그림7. 부텐-1 및 옥텐-1 LLDPE의 기계적 물성비교>

 

 

 

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