KR0159084B1 - 고분자 필름 - Google Patents

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죤 안토니 클라이세
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Abstract

내용 없음.

Description

고분자 필름
본 발명은 고분자 필름, 특히 식물재료의 저장용 또는 포장용 고분자 필름에 관한 것이다.
식물재료는 성장식물에서 절단한 것이거나 또는 땅에서 파낸 것일 경우에도 저장 기간동안 계속 혼합한다. 예를 들어 과일 및 야채는 저장시에도 주위의 공기를 계속 필요로 하며 수분손실과 또한 식물재료의 신선도 유지에 좋지 못한 주위의 O2및 CO2의 양에 따라 식물재료의 저급화 현상이 발생한다.
과일 및 야채를 포장하면 신선도가 오래 지속되며 신선한 생산물이 슈퍼마켓 선반에 진열될 때 손상위험을 줄일 수 있는 장점도 있다. 그러나 계속적인 호흡작용에 따라 포장속의 공기가 변하기 때문에 대부분의 포장재를 사용함에 있어 문제점이 생긴다. 특히 숙성동안 식물재료의 호흡속도가 급속히 커지는 단계가 있다는 것은 문제가 된다. 그러므로 고분자 필름(e.g. 폴리올레핀 필름)이 야채 및 과일의 저장수명을 향상시킬 수 있다고 해도 저장동안 포장속의 공기변화에 따라 저급화 현상이 가속되는 순간이 도래할 수 있다.
고분자 필름으로 만들어진 포장재 속에 식물재료를 저장할 경우의 문제들을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 제안되었다. 예를 들어 영국특허명세서 1106265호 및 1134667호에서는 O2및 CO2에 대해 투과가능한 두께이며 제품을 밀봉시키며 포장내에 조절된 공기를 유지하기에 충분한 면적인 구멍없는 폴리에틸렌 시이트(sheet)를 사용함으로써 표준 공기보다 산소함유량은 적고 CO2함량은 크도록 포장재내의 공기를 조절하는 것에 대해 기술하였다. 이 방법에 따라 산소 및 CO2수준이 조절된다고 해도 공기속의 수분함량은 제어되지 못하므로 포장된 식물의 저급화 현상을 증가시킬 수 있는 바람직하지 않는 물을 축적시킬 수 있다.
일본특허 공고 제62.148247호에서 제기된 매우 우수한 수분 투과성 필름에는 1㎠당 50 내지 300개의 약 50㎛ 내지 300㎛ 직경크기로된 구멍이 있다. 응축된 물방울을 제거하기에 추분한 수증기 투과성이 이 필름은 베어낸 꽃을 포장하기 위한 것으로 제기되었다.
또 다른 시도로서 투과성이 더 좋은 물질로 만들어진 투과성 창을 가지는 기체 및 수증기 불투과성 필름의 사용이 포함된다. 또한 한면이 불투수성 플라스틱 필름이고 또 다른 한 면이 미세다공성 필름으로된 복합용기도 제안되었다.
본 발명에 있어서, 구멍이 있고 또한 25℃ 및 75%의 상대 습도에서 측정된 수증기 투과율이 800g m-2day-1를 넘지 않으며 산소 투과율이 200000㎤ m-2day-1atm-1을 넘지 않는 식물재료 저장 또는 포장용 고분자 필름이 제공된다.
본 발명의 필름의 경우 저장될 식물재료의 저장기간을 연장하기 위해 요구되는 수준의 산소 투과성이 있는 포장재를 공급하면서 동시에 포장재의 투수성이 원하는 수준으로 되도록 조절하는 장점이 있고 이 경우 하나의 포장을 위해 특별한 창이나 또는 다수의 필름을 사용할 필요가 없다. 본 발명의 필름은 일반적으로 종래적인 접착필름 보다 단단하므로 수평형 혹은 수직형 충전 밀폐포장 기계에 보다 쉽게 이용될 수 있다. 더욱이 구멍이 매우 작기 때문에 이 필름은 항상 투명하다.
본 발명의 필름의 수증기 투과성은 필름재료로 사용하는 고분자형에 따라 다르다. 사용할 수 있는 고분자로는 재생 셀룰로오스, 비닐아세테이트나 메틸아크릴레이트와 같은 폴리올레핀의 단일 및 공중합체, 폴리에스테르, 및 폴리아미드 등이 있다. 이 필름은 적층(laminate)필름일 수 있으며 하나나 그 이상의 열 밀봉층을 포함할 수도 있다. 재생 셀룰로오스 필름은 25℃ 및 75%의 상대습도에서 24㎛ 두께의 필름에 대해 측정했을 때 최고800g m-2day-1까지의 넓은 범위에 달하는 수증기 투과율을 얻기 위해 이용될 수 있다. 보다 두꺼운 필름을 사용하면 투과율이 낮아지지만 일반적으로 수증기 투과율을 감소시키고자 할 경우에는 필름에 피막을 씌우는 것이 바람직하다. 이러한 목적에 적당한 물질들은 이미 잘 알려져 있다. 수증기 투과율은 보통 약 100-800g m-2day-1이며 더 낮은 값을 요구할 경우 약 80g m-2day-1로 그리고 더 낮아야 할 경우 약 10g m-2day-1까지 낮출 수 있다. 피복할 경우 투과율은 보통 500g m-2day-1미만이다.
또한 본 발명의 필름제조에 폴리올레핀을 사용할 수 있으며 이 재료로 만들어진 필름의 고유한 수증기 투과율은 이 필름과 동일한 두께의 피복되지 않은 재생 셀룰로오스 필름의 투과율보다 작은 경향이 있다. 약 30㎛ 두께의 폴리프로필렌 필름의 수증기 투과율이 1 내지 2g m-2day-1인 반면에 동일한 두께의 폴리에틸렌 필름의 수증기 투과율은 약 4g m-2day-1이다.
필름의 수증기 투과율은 포장될 식물재료의 호흡 요구에 맞도록 적절히 선택되며 그 결과 포장된 식물재료의 저장기간을 최적화하기 위해 선택된 투과율을 제외한 그외의 수증기 투과율에 대한 전반적인 우선 선택순위는 없다. 25℃ 및 75%의 상대습도에서 측정할 때 본 발명 필름의 산소투과율은 200000㎤ m-2day-1atm-1을 넘지 않는다. 수증기 투과율과 같이 서로 다른 식물재료는 서로 상이한 산소 투과율의 필름을 필요로 하며 이러한 투과율은 100000 특히 50000㎤ m-2day-1atm-1을 넘지 않는 것이 바람직하다. 10000㎤ m-2day-1미만의 낮은 산소투과율도 달성될 수 있다. 그러나 산소투과율은 필름 재료의 고유한 값보다 크며 필름 재료의 값보다 최소한 900㎤ m-2day-1atm-1이상 켜야 한다. 즉 보통 3500㎤ m-2day-1atm-1이상을 뜻한다.
본 발명 필름의 산소투과는 필름에 구멍을 뚫어서 이루어진다. 구멍의 크기는 필름의 산소투과율에 영향을 미치며 바람직하게는 20 내지 100㎛, 좀더 바람직하게는 40 내지 60㎛ 이고 약 50㎛ 평균 직경크기로된 것이 가장 바람직하다. 구멍이 지나치게 크면 산소투과율을 조절하는 것이 불가능하고 지나치게 작을 경우 구멍의 수가 많아져야 하므로 필름의 가격이 더 비싸진다. 대체로 필름 표면적 1㎡당 1000개의 구멍이 있는 것이 바람직하지만 10개 미만의 구멍도 사용할 수 있다. 이것은 1㎠당 50 내지 300개의 구멍이 있는 필름(일본특허 공고 제62.148247호)의 구멍 빈도보다 동일한 면적당 최소한 500배가 적은 것이다. 본 발명에 따른 필름의 구멍크기 및 구멍수는 포장될 식물재료에 따라 다르게 선택될 것이다. 그러나 각 식물재료 포장에 최소한 1개의 구멍이 있는 필름으로도 충분할 것이다. 보통 1㎡당 최소한 50개의 구멍을 필요로 한다. 일반적으로 필름의 구멍수는 1㎡당 500개 미만이고 대체로 1㎡당 100개 내지 300개이다.
본 발명의 필름에서 구멍은 공지방법을 이용해 만들 수 있다. 그러나 기계적 관통방법을 이용할 경우 요구된 산소투과율을 얻기 위한 충분히 작은 구멍을 형성하기 어려우며 전기적 방전법 및 레이저를 이용한 광학적 수단이 바람직하다.
대부분 응용에서 본 발명의 필름을 열봉합할 수 있어야 하고 특히 산소투과율이 포장의 누출부보다 필름의 구멍에 의존하도록 보장할 수 있어야 한다. 그러므로 여러 열봉합층이 본 발명의 필름위에 형성되어 필름 고유의 수증기 투과성에 영향을 미칠 것이라고 예상된다. 물론 필름 자체가 열봉합성 물질일 수도 있다. 숙련된 기술자들이라면 열봉합층 또는 다른 층들이 필름의 구멍을 막지 말아야 하고 그 결과 이러한 구멍은 일반적으로 이미 상기의 층들이 갖추어진 필름에 대해 형성될 것이라는 사실을 예상할 수 있을 것이다. 공지방법에 따라 즉 예를 들어 동시-압출(co-extrusion)이나 코팅법으로 상기의 층을 형성할 수 있다.
포장될 식물재료의 요구에 맞는 필름을 수증기투과성(즉 필름에 사용될 고분자 종류 및 두께)과 산소투과성(즉 서로 상이한 온도 조건하에서 동일한 물질에 대한 서로다른 구멍 형태 및 빈도)의 관점에서 선택한다. 약 1㎡당 10개 정도로 적은 수의 구멍이 필름에 있을 경우 산소가 포장내부와 외부공기 사이를 통과할 수 있도록 하기 위해 최소한 1개의 구멍이 각 포장용 필름표면에 존재해야 한다.
여러 가지의 과일, 야채, 식물향신료 및 꽃등을 본 발명 필름으로 만든 포장에 넣어 저장했을 때 아주 우수한 저장수면을 나타내었다. 호흡작용시의 O2, CO2및 수증기 요구의 관점에서 식물재료의 다양성을 위해 선택한 브로콜리, 당근, 버섯 및 토마토는 지금까지 고분자 포장 필름에 포장된 것과 비교될 때 연장된 저장수명을 나타내었다.
다음의 실시예들은 예를 들기 위한 것이며 별도의 언급이 없는한 비율은 중량비율이고 온도는 섭씨온도로 나타낸다.
[실시예 1]
손상된 부분을 제거한 후 당근은 세척하여 25ppm의 염소를 함유한 냉각수에 1분간 놓아두고 그후 다시 찬물로 헹군다. 당근을 건조시킨 후 여러 종류의 필름으로 열봉합하여 포장물을 만들 때 각각의 포장물은 20cm×18cm의 내부 치수로 되어있고 포장된 당근의 중량은 0.35kg이다. 필름으로 포장하지 않은 같은 양의 당근을 대조표준용으로 개방식 트레이(tray)위에 놓아둔다. 모든 표본물질을 20℃에서 그리고 50%의 상대습도에서 저장한다.
사용된 필름은 다음과 같다:-
(A) - 25㎛ 두께이고 또한 약 1㎡당 50㎛의 직경크기로된 100개의 구멍이 있는 열봉합성 폴리프로필렌 필름.
(B) - 1㎡당 68개의 구멍이 있는 것만 제외하고 (A)와 유사한 필름.
(C) - 1㎡당 34개의 구멍이 있는 것만 제외하고 (A)와 유사한 필름.
(D) - 구멍이 없는 점만 제외하고 (A)와 유사한 필름.
(E) - 25㎛ 두께의 무공(imperforate) 폴리에틸렌 접착 필름.
(F) - 25㎛ 두께의 무공 폴리염화비닐 랩 필름.
포장하지 않은 대조표준과 비교할 때 당근을 필름으로 포장한 모든 포장물의 저장수명이 크게 향상되었다. 포장하지 않은 당근이 3일후에는 말라서 시들고 이용할 수 없게 되는 반면에 포장물은 최소한 7일간 곰팡이 없이 저장수명이 유지된다. 무공필름(D),(E) 및 (F)로 포장된 포장물은 3일이내에 혐기성으로 되거나 또는 늦어도 10일째에는 혐기성으로 된다. 필름(B)으로 포장된 당근이 특히 우수하며 필름 (A) 및 (C)로 포장된 당근은 이보다는 못하지만 그외의 다른 필름으로 포장된 것보다는 확실히 우수하다.
포장된 당근에서의 수분손실은 모든 경우에서 10일 후 1wt.% 미만으로 적당하였다.
[실시예 2]
세척 및 1시간동안 건조시킨 후 6개의 쟁반에 포장된 점만 제외하고 실시예 1의 방법을 토마토에 대해 반복실행한다. 칼리스(calice)는 제거되지 않았다.
각 쟁반을 실시예 1의 필름(A) 및 (C)-(F)로 각각 포장하고 나머지 하나의 쟁반은 대조표준으로 포장하지 않은 채 놓아둔다.
포장되지 않은 토마토는 4일 후 아주 연하게 되어 곰팡이가 피고 필름(F)로 포장된 토마토는 3일 후 곰팡이가 핀다. 1㎡당 100개의 구멍이 있는 필름(A)은 7일 이후 넓은 범위에 걸쳐 곰팡이가 피고 토마토의 경우 4일 이후면 연해진다. 그러나 필름(C)에 포장된 토마토는 6일 이후에도 단단하게 유지되었다.
[실시예 3]
세척하지 않은 150g의 칼라브레스(calabress)를 0.25m × 0.185m(면적:0.0925㎡)의 쟁반에 포장한 포장물에서 필름은 다음과 같다:-
(G) - 25㎛ 두께의 열봉합성 폴리프로필렌 필름
(H) - 포장면적에 21개의 구멍이 있는 필름(G)
(I) - 포장면적에 7개의 구멍이 있는 필름(G)
비교의 목적으로 25㎛ 두께의 폴리염화비닐 접착필름으로 포장된 150g의 칼라브레스와 또한 전혀 포장되지 않는 칼라브레스를 준비한다.
20℃ 및 50%의 상대습도에서 2일이 지나면 포장되지 않은 재료는 시들어 갈색으로 변한다. 같은 조건하에서 본 발명의 유공필름이 6일정도까지 역효과를 나타내지 않는 반면 폴리염화비닐 접착필름으로 포장된 칼라브레스는 2일후에 황변한다. 3일이 지나면 무공 폴리프로필렌 필름으로 포장된 칼라브레스가 건조하게 되어 유공필름의 경우보다 더 시들게 된다. 4℃에서 본 발명의 필름에 저장된 칼라브레스는 17일 이후까지 양호하며 신선하고 다른 필름을 이용하여 포장한 어느 표본에서 보다도 더 좋은 모습을 하고 있다.
[실시예 4]
실시예 3의 방법을 이용하여 세척하기 않은 200g의 버섯을 다음과 같은 여러종류의 필름에 포장하였다:-
(J) - 25㎛의 두께 및 80g m-2day-1의 수증기 투과율로된 무공열봉합재생 셀룰로오스 필름-포장크기: 0.25m × 0.185m(면적:0.0825㎡)
(K) 포장면적에 53개의 구멍이 있는 필름(J) - 포장크기:0.175m × 0.125m(면적:0.975㎡)
(L) - 동일한 포장면적에 25개의 구멍이 있는 점만 제외하고 (K)와 유사한 필름
(M) - 동일한 포장면적에 12개의 구멍이 있는 점만 제외하고 (K)와 유사한 필름
25㎛ 두께의 폴리염화비닐 접착 필름으로 0.175m × 0.125m의 쟁반에 포장한 200g의 버섯과 포장하지 않은 동일 분량의 버섯에 대해 비교실험을 실행한다. 이 포장물들을 20℃ 및 50%의 상대습도로 저장한다.
접착필름 및 필름(J)으로 포장된 것과 또한 포장되지 않은 버섯이 2일이 지나면 이용할 수 없다. 필름(L) 및 (M)으로 포장된 것은 3이 이후에 품질이 저하된 모습으로 나타나지만 필름(K)으로 포장된 버섯은 6일 이후까지 사용할 수가 있다.
무공필름 및 접착필름에 있는 제품이 2일만 지나면 사용할 수 없게 되고 어떤 경우에는 곰팡이까지 생기는 반면에 포장면적에 각각 12개, 25개 및 50개의 구멍이 있는 점만 제외하면 모두 동일한 재생셀룰로오스로 만든 본 발명의 필름들에 대해 4℃에 동일한 일련의 실험을 실행했을 때 최고 20일까지 아주 우수한 결과를 얻을 수 있었다.

Claims (7)

  1. 평균직경이 20 내지 100㎛인 구멍이 10 내지 1000구멍/㎡으로 뚫리고 25℃ 및 75%의 상대습도에서 측정했을 때 수증기 투과율이 800g m-2day-1이하이며 산소투과율은 200000㎤ m-2day-1atm-1이하인 식물재료 저장용 또는 포장용 고분자필름.
  2. 제1항에 있어서, 수증기 투과율이 최소한 g m-2day-1또한 바람직하게는 최소한 80g m-2day-1인 고분자필름.
  3. 제1항에 있어서, 필름이 폴리올레핀으로 제조됨을 특징으로 하는 필름.
  4. 제3항에 있어서, 폴리올레핀이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 고분자필름.
  5. 전술한 모든 항중 한 항에 있어서, 필름의 산소 투과율이 100000㎤ m-2day-1atm-1이하인 고분자필름.
  6. 제5항에 있어서, 필름의 산소투과율이 50000㎤ m-2day-1atm-1보다 작은 고분자필름.
  7. 제1항에 있어서, 구멍의 평균직경 크기가 4 내지 60㎛인 고분자필름.
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