일본 포장기술편람(편리성) - 4 직선 컷 필름

[YDfamily]

2-3-2 직선 cut 필름

플라스틱 필름에 의한 포장 재료의 큰 과제의 한가지로 쉬운 개봉성을 들 수 있다.

그 중에도 직선 컷 필름을 이용하는 쉬운 개봉성 부여의 방법은, 가장 전통적인 것이고, 폭 넓게 이용되고 있는 방법의 하나이다.

직선 컷 필름은 종방향(MD: Machine Direction) 또는 횡방향(TD: Transverse Direction)으로 직선 cut성을 가진 필름으로, 필름 자체에 기능을 부여하고 있기 때문에 laminate 포장 재료의 인쇄 기재 필름으로서 사용이나, 기재 필름과 sealant 필름과의 접합하는 것만으로 포장재료에 직선 cut성을 가지게 하여, 개봉성을 현격히 좋게 하는 것이 가능하다. 이를 위해 barrier free나 universal design 및 PL법 대책의 관점에서 식품이나 의약품 등의 분야에 채용이 증가하고 있다.

(1) 1축 연신에 의한 직선 컷 필름

플라스틱 필름은 한 방향으로 인장(연신)하는 것에 의해 긴 띠상으로 된 플라스틱 분자(분자 고리)가 인장 된 방향으로 분자 고리가 늘어난다. 이것을 일축 연신 필름이라고 한다.

일축 연신 필름은 인장한 방향으로 분자 사슬이 선상으로 늘어선 상태이기 때문에, 이 이상 늘리는 것은 불가능한데, 이것과 직행하는 방향으로는 선상으로 늘어선 된 분자 사슬이 벗겨지기 때문에, 나무젓가락을 나누는 것 같이 용이하게 찢는 것이 가능하다.

식당 등에서 나누어 주는 물수건 포장은 용이하게 찢는 것이 가능하다(도2.13). 이것은 일축 연신 필름을 단독으로 이용한 전형적인 응용 예이다.

도2.13 직선 cut 필름을 사용한 물수건 포장, 과자 포장

이 원리를 응용하여 많은 직선 cut 필름이 시판되고 있다.

일축 연신 필름은 일반적인 필름과 동일하게, T-Die cast 제막기 또는 inflation 제막기로 제막한다.

필름의 제막 축에 대하여 MD 방향으로 찢기를 원하는 경우 MD 방향으로, TD 방향으로 찢기를 원하는 경우는 TD 방향으로 연신 한다. 각각 종 일축 연신, 횡 일축 연신이라고 한다(도2.14)

연신 한 상태에서는 필름은 서서히 원래대로 수축하려고 하기 때문에, 연신 한 상태에서 추가로 가열한다. 그러면 필름은 이 온도 이상으로 되지 않는 한 수축하지 않게 된다. 이 가열을 열고정이라고 한다. 열 고정하지 않은 필름은 열수축 필름(shrink film)으로 되고, 병 음료의 라벨이나 햄의 casing 등에 사용되고 있다.

이러한 일축 연신 필름은 MD 또는 TD 방향으로 직선상으로 찢는 것이 가능한 반면, 한번 더 직각 방향으로 연신 한 필름과 비교하면, 다음과 같은 문제점이 있다.

∙ MD/TD로의 강도의 이방(異方)성이 크기 때문에 중량물이나 액체의 포장에는 부적합

∙ 인쇄 기재 필름으로서 2축 연신 필름과 비교하면 pitch가 안정하지 않다.

∙ 찢을 때에 보푸라기 같은 찌꺼기(수염)가 발생하기 쉬움

이들의 문제점을 극복하기 위해서, 다양한 개량안이 제시되고 있다.

도2.14 횡 일축 연신(좌)과 종 일축 연신(우)의 모식도

(2) 2축 연신에 의한 직선 cut 필름

수지 A에 소량의 상용하지 않는 수지 B를 blend 하면, 수지 A에 수지 B가 섬상으로 분산한다. 이것을 해도(海島) 구조라고 한다. 해도 구조를 형성하는 것으로 수지는 응집력이 저하하여 약해진다. 이 수지를 T-Die로부터 흘리면, 용융 수지 중의 섬부분은 당김에 따라서 MD 방향으로 가늘고 길게 변형한다(도2.15). 이렇게 하여 제막 된 필름은 MD 방향으로 직선적으로 찢기게 된다.

도2.15 나일론에 비 사용의 특수 나일론을 blend한 예

섬 상으로 분산한 특수 나일론이 MD 방향으로 가늘고 길게 변형하여 있다.

이 상태로 TD 방향으로 연신 하여도 수지 B의 형태는 거의 변화하지 않기 때문에 2축 연신 필름에도 불구하고 MD 방향 직선 cut성을 가진 필름이 얻어진다.

2축 연신이기 때문에 인쇄 기재 필름으로서 사용이 가능하고, 중량물이나 액체 포장용도에도 사용이 가능하다.

2016년 9월 시점에서 몇 개 회사로부터 이 원리를 이용한 직선 cut 필름이 시판되고 있다.

(3) 하이브리드형 직선 cut 필름

1축 연신 필름 상에서 한번 더 수지를 적층하여 그 후 최초의 연신 방향과 직행하는 방향으로 연신 하면, 2축 연신 필름 상에 1축 연신 필름이 적층된 연신 필름이 제막 가능하다(도2.16). 이 필름은 인쇄 기재로서도 사용이 가능하여, 1축 연신 층과 2축 연신 층의 두께 비율을 제어하는 것으로 cut성의 컨트롤이 가능하게 되었다.

2016년 9월 시점에서 1사가 이 원릐를 사용한 OPP 필름을 제조, 시판하고 있다.

도2.16 하이브리드형 직선 cut 필름의 개념도