제7장 음료용 PET병 유래의 리사이클 수지를 사용한 shrink film의 개발(Toyobo㈜ 吉田成人)

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제7장 음료용 PET병 유래의 리사이클 수지를 사용한 shrink film의 개발(Toyobo㈜ 吉田成人)

최근, 세계적으로 sustainable 사회의 실현을 향한 기운이 불가역적으로 높아지고 있고, 식품 포장재료의 신규 제안에 있어서도, 환경 부하 저감의 기여는 필수 컨셉으로 되어 있다. 당사에 있어서도 3R, Reuse, Reduce, Recycle에 바이오매스 원료를 키워드로 하는 데에다, 친환경 포장 재료 개발을 진행해 왔다. 여기에서는, 음료용 PET병 유래의 리사이클 수지를 사용한 필름, 특히 shrink 필름의 개발에 대해서 서술한다.

일반적으로, 음료 상품의 용기 라벨은 share의 순으로 종이나 PP 필름에 의한 감는 라벨, shrink label, tack label이 있는데, 이 중 shrink label은 내용물 정보의 표시와 동시에, 용기 형상에 맞춘 아름다운 완성이고, 디자인을 주고, 상품 브랜드를 차별화하는 점에서 라벨 종으로서 확고한 지위를 구축하였다. 당사의 열수축성 polyester 필름 “Space clean”은 polyester 필름에 열수축성을 부여한 라벨용 필름으로, 투명성, 광택성 우수, 선명한 다색 인쇄가 가능하다. 또한 허리가 있어 박육화에 적합한 이외에, PS계의 shrink 필름과 동등한 재봉선 cut성을 갖추고, 또한 자연 수축은 보다 적고, 보관 시의 치수 안정성이 우수하기 때문에 재고 관리가 용이하다는 이점이 있다.

특히 “Space clean의 차별화의 포인트는 박육화이다. 일반적인 shrink 필름의 두께는 40~60㎛ 정도이고, 필름의 성능, 생산성을 양립하기 위해 보다 박육화 하는 것은 어렵다고 되어 있는데, 당사에서는 독자의 연신 기술에 의해 두께 30㎛, 20㎛를 실현하였다. 라벨용 shrink 필름에서 이 레벨의 얇음을 실현하고, 안정 공급하고 있는 것은 당사 뿐으로, user에 패키지의 경량화, 플라스틱의 사용량 삭감, 또한 폐기물 감용이라고 하는 가치를 제공하고 있다. Shrink 필름은 일반적으로 두께가 얇게 되면, 음료 생산 라인에 있어서 고속의 용기로의 라벨 장착이 곤란하게 되는데, user 및 장착기 메이커에 의한 고도의 장착 기술로 이 과제가 극복되어, 현재 당사에서 20㎛의 grade가 주력 상품으로 되어 있다.

https://www.toyobo.co.jp/seihin/film/package/product04.html#product09

東洋紡エステル®フィルム ｜ 東洋紡 パッケージング事業総括部

film business presentation_e4.pdf

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한편, 당사에서는 포장용에 이어 공업용 PET 필름 사업을 전개하는 중에, 비교적 빠른 단계에서 사용 후 PET 병에서 유래하는 리사이클 수지를 사용한 필름의 개발을 추진해 왔다. 최근 플라스틱 포장에 사용하는 화석 연료 사용량을 줄이는 목적 때문에, 재생 수지 사용을 부르 짓는 필름의 출시가 국내 외에서 잇따르고 있는데, 그 중에서는 원료로서 성형품이나 필름의 제조 공정에서 발생하는 단재(端材)나 불량품을 재생 이용한 것도 있다. 이들의 이물의 혼입도 적게 억제하는 것이 가능하고 재생도 용이하지만 대다수가 thermal recovery로 처리되고 있는 사용 후 플라스틱을 리사이클 하는 편이, 이산화탄소 배출량 감소에 공한도는 크다고 생각되어 진다.

당사에서는, 사용 후 플라스틱을 리사이클 한(Post Consumer Recycled: PCR) 원료를 사용하는 것이 플라스틱 폐기물 삭감, 이산화탄소 배출량 삭감에 이어진다고 하는 신조의 아래, 사용 후의 PET병을 원료로 하여 이용한 필름 개발을 추진해 왔다. 2020년부터는 음료용 PET병으로부터 리사이클 괸 원료를 사용한 필름 제품군에 대해서, “Beverage Bottles to Film-BB2F(이하 BB2F)” 브랜드로의 전개를 개시하고 있다. 일반적으로 음료용 PET병으로부터 재생된 리사이클 PET 수지는 virgin 수지보다도 고가인데, PCR 원료를 함유한 패키지 필름을 사용하는 것으로, 음료, 식품, 일용품의 브랜드 오너는 자사의 기업 가치를 향상시키는 것이 가능한 것 외에, 구미에서의 사용 후 플라스틱 제품(single use)의 사용 제한에 대한 대책으로 된다.

표1 BB2F 필름의 예

제품명	PCR 사용률	용도	두께	특징
Cycle clean	80%	연포장(기재 필름)	12㎛	Virgin 원료 100%와 동등한 필름물성
Space clean	20%	음료, 일용품 shrink label	30, 40, 45㎛	박육, 재봉선 cut성

당사의 “Cycle clean”은 음료용 PET병 유래의 리사이클 PET를 80% 사용한 포장용 2축 연신 PET 필름이고, 현재 연포장재, 라벨 재로서 폭넓게 사용되고 있다. 음료용 PET병은 국내에서 회수, 리사이클의 루트가 확립되어 있고, 리사이클 원료로서 섬유나 시트 용에 사용되는데, 재생 시에는 불순물의 혼입, 폴리머 점도의 저하를 동반하지 않고, 필름 생산에 있어서는 virgin 원료 사용 시와 비교하여 제막 시의 파열, fish eye의 발생, 또한 필름 물성의 저하를 피할 수 없고, 얇고 고품질의 포장 필름을 안정 생산하는 것은 기술적으로 난이도가 높다. 당사에서는 품질 안정한 리사이클 PET가 공급 가능한 recycler로부터 원료를 조달, 당초 리사이클 PET를 60% 사용한 두께 18㎛의 2축연신 PET 필름을 개발하고, 이어 사용 비율 80%, 두께 12㎛까지의 박육화에 성공하였다. 물성을 virgin 원료 100% 사용 필름과 동등하면서, 이산화탄소 배출량을 약 24% 삭감 가능하게 되었다. 각종 pouch나 음료용 roller label재로의 사용이 진행되고 있는 한편, 앞으로는 당사의 투명증착 필름 “Ecocyar”의 기재로서 사용하는 것도 생각하고 있다.

“Cycle clean”에 더하여, 전술의 수축 필름 “Super clean”에 있어서도 리사이클 PET 사용을 검토하고, 출시에 다다랐다. 현재는 음료용기 라벨, 잡화, 일용품 용기 라벨에 폭넓게 이용되고 있다. “Space clean”에서는, “Cycle clean”에서 서술한 리사이클 원료 사용 시의 필름 생산, 품질 확보에 있어서의 어려움에 더해, 수축 필름의 원료에 PET를 사용하면 수축율이 저하하고, 동시에 수축 응력이 증가, 용기 형상에 딱 맞는 아름다운 수축 마무리를 얻기 힘들다고 하는 허들이 있다. 당사에서는 원료 배합 기술과 제막 기술과의 조합으로 이것을 커버, 새롭게 박욕화도 가능하고, 리사이클 PET를 25% 사용한 두께 30, 40, 45㎛의 shrink 필름의 시장 투입이 가능하게 되었다. 국내외의 시장 동향으로부터, 앞으로는 수축성능을 유지한 상에서, 한 층의 리사이클 사용 비율향상, 폐기물 감용을 위한 박육화가 요구된다고 예상하고 있고, 이것에 대한 polyester 원료와 제막 기술을 더욱 첨예화 시킨 “Cycle clean” 동등의 리사이클 PET 사용 비율, 세계에서 가장 얇은 리사이클 PET 사용 shrink film, 라벨이 혼입하여도 PET병 리사이클을 방해하지 않는 shrink 필름 등을 계속적으로 제안해 가고 싶다고 생각하고 있다.

표2 Space clean SP809

	단위		SP809-30	SP809-40	SP809-45
두께	㎛		30	40	45	JIS C2318
Haze	%		4.5	5.7	5.7	JIS K7105
Gross (45°)	%		180	180	180	JIS Z8741
도달 수축율	TD	%	60	59	59	JIS Z1709
	MD	%	9	9	9
인장 파단 강도	TD	MPa	280	300	300	JIS K7127
	MD	MPa	80	80	80
인장 파단 신도	TD	%	90	90	100	JIS K7127
	MD	%	640	700	700
마찰 강도	J		0.9	1.1	1.1	필름 impact법

이것으로서 고기능 material 기술 시장 동향 리포트 vol. 7을 마칩니다.

연이어서 vol.8로 넘어가니 계속 성원 이어서 보내 주세요.