KR100404597B1 - 사문옥석을 이용한 포장재 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세 파쇄된 사문옥석을 주재로 하여 이루어지는 포장재의 제조방법에 관한 것으로, 기존포장재의 사양과 설비의 개조없이 포장재 제조공정중에 단층 또는 다수층으로 이루어진 층상구조의 포장재를 구성하는 층중 적어도 한층에 사문옥석 파쇄입자를 일정비율로 혼합한 조성물을 표면처리함으로써 포장재의 내면 또는 내용물에 서식, 기생하는 세균류 및 곰팡이의 서식을 방지하여 내용물의 신선도 유지 및 저장 또는 유효기간을 연장할 수 있는 효과를 갖는 포장재 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 사문옥석을 이용한 포장재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단층 또는 다수층으로 이루어진 층상구조의 포장재에 있어서, 포장재를 구성하는 층중 적어도 한층에 무기항균 미립자를 용액 또는 코팅액의 고형분에 대해 일정비율로 혼합한 조성물을 표면처리함으로써 포장재의 내면 또는 내용물에 서식, 기생하는 세균류 및 곰팡이의 서식을 방지하여 내용물의 선도 유지 및 저장 또는 유효기간을 연장할 수 있는 사문옥석을 이용한 포장재의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 층상구조의 포장재는 종이, 필름, 알루미늄 호일등의 재질로된 인쇄원단을 기준으로 그 외부측에는 각종 문구나 그림등이 도안된 인쇄층이, 그 내부층에는 수분차단, 공기차단, 실링등의 효과를 위해 코팅액으로 코팅처리한 코팅층이 형성되어 구성된 것이고, 다른 예로는 인쇄원단에 인쇄층을 형성시키고 라미네이트 원단에는 실란트 또는 레진층을 형성시켜 상기 라미네이트 원단과 인쇄층사이에 접착처리하여 접착층을 형성시켜 구성한 것이며, 또다른 예로는 상기 다른 예에서의실란트 또는 레진층대신 라미네이트한 실란트 필름층을 적용하여 구성한 것이다.
상기와 같은 종래의 포장재의 경우, 항균제를 포장재를 가공하는 공정중에 첨가하지 않고 트레이 사출시 첨가하거나 혹은 필름을 인발할 때 원자제에 넣어서 항균처리하여왔다. 따라서 상기와 같이 항균제를 원자재에 넣어서 포장재를 제조할 경우 다양한 포장재에 적용하는 것이 불가능하므로 일반화되지 못하는 단점이 있었다.
이에 본 발명의 목적은 식품포장재의 사양과 설비의 개조없이 포장재 제조공정중에 포장재의 내면 또는 내용물에 서식, 기생하는 세륜류 및 곰팡이의 서식을 방지하는 포장재 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 실링성, 산소차단성, 수분차단성등 기존 포장재의 물성을 유지하면서 내용물의 선도 유지 및 저장 또는 유효기간을 연장할 수 있는 포장재 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면,
포장재를 제조함에 있어서,
제조된 1이상의 포장재 원지에 100∼1300메쉬로 파쇄한 사문옥석 입자를 사용하여 완성된 포장재의 평균평량이 200∼260g/m2이 되도록, 그리고 제조된 포장재의 전체층 두께가 0.2∼30mm가 되도록 사문옥석층을 형성하고, 상기 사문옥석층이 우선 접착제를 평량 10∼100g/m2이 되도록 도포한 다음, 접착층이 형성된 포장재를 이송시킬 때, 사문옥석 입자를 적당량 분무하여 형성하거나, 또는 상기 사문옥석층이 사문옥석 입자와 접착제를 60:40∼90:10의 중량비로 혼합한 혼합액을 도포하여 형성함을 특징으로 하는 포장재 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 사용되는 세라믹으로는 SiO4및 MgO와 같은 특정 무기이온을 다량 함유하고 있는 사문옥석, 그중에서도 특히 경옥(Jadeite)보다는 연옥(Nephite)을 사용하는 것이 바람직하다.
일반적으로 사문옥석은 미국, 중국, 캐나다등지의 수입산과 부여나 홍천, 대천 등지의 국산이 있으며, 특히 국내 부여산은 SiO444%와 MgO 43%이라는 조성을 갖고 있다.
이같은 사문옥석은 포장재로 제조시 입자 크기가 크면 그 부분이 튀어나와 다치게되는 문제로 인해 사문옥석은 적용 전에 파쇄하는 것이 좋다. 그 파쇄도는100∼1300메쉬인 것이 바람직한데, 100메쉬를 벗어나게 되면 적용시 문제가 발생하게 되며, 1300메쉬이하로는 실제 공정에서 분쇄하기 어렵기 때문이다.
이같이 파쇄된 사문옥석을 포장재 원지에 5:95∼25:75의 중량비로 혼합한 다음 통상의 포장재 제조공정에 따라 1이상의 층으로된 포장재를 제조한다. 사문옥석이 과량 첨가되면 원적외선 방사율에 있어 증가가 거의 없으며, 입자 분산등 제조공정상 문제와 비용상승 문제가 야기되며, 소량 첨가될 경우에는 원적외선 방사량이 적어 그 효능이 약하므로 바람직하지 않다.
대체 방안으로 일단 포장재 원지를 제조한 다음 그 1이상의 층에 사문옥석층을 형성할 수 있다. 이 경우에 접착제가 사용되는데, 이들 수지류는 상응하는 경화제와 1:1비로 혼합한 제품으로 시판되고 있다.
접착제로서 천연수지 접착제는 적용후 불연성을 제공하기 위한 것으로, 벤조인, Damar(상품명), 에스테르 검, 폰티아낙 산다라(Pontianac Sandara)등을 들 수 있으며, 화학수지 접착제로는 실리콘, 멜라민, 폴리아미드, 아크릴산 에스테르등을 들 수 있다. 여기서 실리콘, 멜라민, 폴리아미드는 파장특성 및 방사율이 특히 우수한 것이며, 아크릴산 에스테르의 경우는 7∼10미크롱 범위에서 방사율이 좋다. 따라서 원하는 방사율 및 파장특성에 따라 적절한 종류를 선택할 수 있다.
이같은 접착제를 포장재 원지에 평량 10∼100g/m2이 되도록 도포한다. 이때10g/m2미만일 경우에는 접착효과를 거의 얻을 수 없으며, 100g/m2이상 도포하게 되면 접착제가 너무 과다하여 서로 뭉치게 됨으로써 결과 제조된 포장재의 두께가 일정치않을 뿐만 아니라 차후 적용할 사문옥석과의 접착력이 떨어지게 되므로 바람직하지 않다.
그런 다음 사문옥석층을 완성된 포장재의 평균 평량이 200∼260g/m2이 되도록 분무한다. 완성된 포장재의 평균 평량이 200g/m2미만이면 펄프류중 상대적으로 두께가 두꺼운 적용처인 포장재내에서 미생물의 번식을 억제하는 효과가 뚜렷히 나타나지 않으므로 바람직하지 않으며, 260g/m2을 초과하면 되려 포장재의 내용물이 두꺼운 사문옥석층과 접착층에 의해 신선도를 떨어뜨릴 염려가 있으므로 바람직하지 않다.
혹은 파쇄된 사문옥석 입자와 접착제를 60:40∼90:10의 중량비로 혼합한 다음 상기한 바와 같이 완성된 포장재의 평균 평량이 200∼260g/m2이 되도록 코팅 처리할 수도 있다. 이 경우 또한 사문옥석과 접착제가 60:40중량비 이하일 경우에는 결과 제조된 포장재에 원하는 평량을 제공할 수 없으며, 90:10중량비를 벗어나게 되면 접착제량이 상대적으로 너무 적어 적절한 사문옥석의 접착을 기대할 수 없으므로 바람직하지 않다.
또한 기타 첨가제로서 공지된 산화방지제, 전분, 소포제, 분산제, 가소제, 농후제, 현탁제, 자외선 흡수제, 증점제, 무기안료등을 필요에 따라 사용할 수 있으며, 이중에서 무기안료의 예로는 산화철, 산화티탄, 페릭 페로시아나이트, DC 옐로 No.5 알루미늄 레이크 및 DC 레드 No.6 바륨 레이크와 같은 레이크를 들 수 있다.
이와같이 포장재 상부에 사문옥석층을 형성한 다음 80∼300℃의 온도에서 건조시킨다. 이때 건조 온도가 80℃미만일 경우에는 접착제로서 화학수지를 적용할 경우에 완전한 건조를 도모할 수 없으며, 300℃이상과 같은 고온은 접착제가 되려 타버리게 되므로 바람직하지 않다.
또한 전체두께는 6∼15mm 정도로 두껍게 형성할 수도 있으나, 두께가 얇을수록 방사 원전외선량이 커지게 되므로 바람직하다.
이와 같이 제조하면 포장재의 내면 또는 내용물에 서식, 기생하는 세균류 및 곰팡이의 서식을 방지할 뿐만 아니라 사문옥석에서 방출되는 원적외선에 의해 내용물의 선도 유지에 효과가 좋으며, 나아가 내용물의 저장 또는 유효기간을 연장할 수 있는 포장재를 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
<실시예 1>
포장재의 일층에 접착제로서 멜라민을 도포한 다음 100메쉬로 파쇄시킨 사문옥석(대한민국, 부여산)을 분무하여 전체 두께 6∼15mm, 그리고 평균 평량 200∼260g/m2이 되도록 접착시켰다.
그런 다음 80℃의 온도에서 건조시켜 과일 보관용 포장재를 제조하였다.
<실시예 2-4>
사문옥석(대한민국, 홍성산)을 600메쉬로 파쇄시킨후 여기에 접착제로서 벤조인을 하기표 1과 같은 비율로 배합하여 조성물을 제조하였다.
그런 다음 포장재에 상기 조성물을 도포하고 건조시켜 제조하였으며, 그 도포두께는 6∼15mm정도로 하였다.
<종래예>
실시예의 신선도 결과를 비교할 목적으로, 맥반석과 은계 항균제로 제조된 플라스틱 제품을 제조하고, 본 발명과 동일한 실험을 수행하였다.
우선 맥반석 30kg을 분쇄기에서 350mesh이상의 직경을 갖도록 분쇄한 다음 1100∼1300℃의 온도에서 3∼10시간동안 소성시켰다. 그런 다음 상기 맥반석과 은이온의 결정(은계 항균제)를 10:1의 중량비로 혼합한 다음 정밀 분쇄기에서 1∼5㎛ 직경을 갖도록 분쇄하였다.
이어서 상기 맥반석과 은계 항균제 혼합물 6중량%와 플라스틱 주재 수지 94중량%를 혼합하고 용융 압출에 의해 성형하여 플라스틱 제품을 제조하였다.
<비교예 1>
포장재 원지에 100~1300메쉬로 파쇄한 사문옥석을 포장재 원지대비 3:97중량비로 혼합한 다음 통상의 포장재 제조공정을 통하여 과일포장재를 제조하였다.
<비교예 2-4>
하기표 1에 기재한 바와 같이 각각 실시예 2-4에서 벗어난 범위로 포장재를 제조하였다.
| 사문옥석(중량%) | 벤조인(중량%) | |
| 실시예 2 | 60 | 40 |
| 실시예 3 | 75 | 25 |
| 실시예 4 | 90 | 10 |
| 비교예 2 | 55 | 35 |
| 비교예 3 | 40 | 60 |
| 비교예 4 | 30 | 70 |
곰팡이 발생시험
이상과 같이 제조된 본 발명 포장재와 종래기술 포장재 및 일반포장재의 곰팡이 발생 대비 시험을 ASTM G-21하에 실시하고 그 결과를 관찰하였다.
먼저, 시험용 포장재를 1m2으로 절개하여 시편을 제조하였다. 그런 다음 곰팡이 균주로는 아스페르질루스 니게르(Aspergillus niger) ATCC 9542 및 페니실륨 피노필륨(Penicillium pinophilum) ATCC 11797 및 차에토미움 글로보섬(Chaetomium globosum) ATCC 6205의 혼합 균주를 도포용 브러쉬를 사용하여 고르게 시편에 도포하였다.
이와같이 제조한 시편을 동일 조건, 즉 온도 30℃, 습도 80%에서 1,2,3, 및 4주 간격으로 곰팡이 발생여부를 육안관찰후, 그 결과를 하기표 2에 나타내었다,
| 1주후 | 2주후 | 3주후 | 4주후 | |
| 실시예 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 4 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 종래예 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 비교예 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 비교예 2 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| 비교예 3 | 0 | 1 | 1.5 | 3 |
| 비교예 4 | 1 | 2 | 3 | 4 |
*0:곰팡이 발생없음
*1:곰팡이 발생
*2:전체 시편의 1/10으로 퍼짐
*3:전체 시편의 1/6으로 퍼짐
*4:전체 시편의 1/3으로 퍼짐
*5:전체 확산됨.
상기표 2에 나타난 바와 같이 일반포장재의 경우에는 1주일후 곰팡이가 발생하고, 4주후에는 시편의 1/3에 곰팡이가 퍼진 반면, 본 발명에 의해 제조된 포장재의 경우에는 곰팡이가 발생하기 가장 좋은 조건하에서도 4주후에도 곰팡이 발생이 전혀 관찰되지 않았다.
세균 감소율 시험
이상과 같이 제조된 본 발명 포장재와 종래기술 포장재 및 일반포장재의 세균 감소율 시험을 KICM-FIR-1003(한국 건자재 시험 연구원내 시험방법)하에 실시하고 그 결과를 관찰하였다.
먼저, 시험용 포장재를 1m2으로 절개하여 시편을 제조하였다. 그런 다음 곰팡이 균주로는 에스케리챠 콜리(Escherichia coli) ATCC 25922(대장균 항균시험용) 및 슈도모나스 아에루지노사(Pseudomonas aeruginosa) ATCC 15422(녹농균 항균시험용)를 각각 도포용 브러쉬를 사용하여 고르게 시편에 도포하였다.
이와같이 제조한 시편을 동일 조건, 즉 온도 30℃, 습도 80%에서 초기농도와 24시간후 세균 농도를 측정하고 그 세균 감소율을 계산하여 하기표 3에 기재하였다.
| 시험항목 | 시료구분 | 초기농도(CFU/㎖) | 24시간후 농도(CFU/㎖) | 세균감소율(%) |
| 대장균에 의한 항균 시험 | 블랭크 | 219 | 589 | - |
| 실시예 1 | 219 | 2 | 99.8 | |
| 녹농균에 의한 항균 시험 | 블랭크 | 210 | 561 | - |
| 실시예 2 | 210 | 2 | 99.8 |
*블랭크:시료를 넣지 않은 상태하에 측정한 것임
*CFU(colony forming unit):군체 형성 단위
*배지상의 균수는 희석배수를 곱하여 산출한 것임.
상기표 3에서 보듯이, 본 발명의 포장재를 적용한 경우 주변환경에서 세균 감소 효과또한 현저한 것을 확인할 수 있었다.
원적외선 분광복사율
본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 포장재의 원적외선 분광복사율(spectral emissivity)을 분광 복사계(spectroradiometer)와 흑체를 사용하여 186℃, 50%RH하에서 측정하고 그 결과를 하기표 4에 나타내었다.
| 파장(㎛) | 분광복사율 | 파장(㎛) | 분광복사율 |
| 3.000 | 0.915 | 8.600 | 0.951 |
| 3.300 | 0.906 | 8.800 | 0.943 |
| 3.400 | 0.901 | 9.000 | 0.937 |
| 3.600 | 0.911 | 9.300 | 0.924 |
| 3.800 | 0.917 | 9.400 | 0.906 |
| 4.000 | 0.923 | 9.600 | 0.882 |
| 4.300 | 0.926 | 9.800 | 0.859 |
| 4.400 | 0.921 | 10.000 | 0.849 |
| 4.600 | 0.929 | 10.300 | 0.841 |
| 4.800 | 0.956 | 10.400 | 0.844 |
| 5.000 | 0.947 | 10.600 | 0.847 |
| 5.300 | 0.932 | 10.800 | 0.863 |
| 5.400 | 0.926 | 11.000 | 0.877 |
| 5.600 | 0.928 | 11.300 | 0.890 |
| 5.800 | 0.933 | 11.400 | 0.899 |
| 6.000 | 0.926 | 11.600 | 0.908 |
| 6.300 | 0.925 | 11.800 | 0.913 |
| 6.400 | 0.930 | 12.000 | 0.919 |
| 6.600 | 0.927 | 12.300 | 0.922 |
| 6.800 | 0.929 | 12.400 | 0.925 |
| 7.000 | 0.934 | 12.600 | 0.925 |
| 7.300 | 0.936 | 12.800 | 0.928 |
| 7.400 | 0.940 | 13.000 | 0.921 |
| 7.600 | 0.939 | 13.300 | 0.928 |
| 7.800 | 0.941 | 13.400 | 0.926 |
| 8.000 | 0.963 | 13.600 | 0.929 |
| 8.300 | 0.952 | 13.800 | 0.930 |
| 8.400 | 0.952 | 14.000 | 0.930 |
상기 표에서 보듯이, 본 발명의 포장재의 경우는 186℃의 고온에서도 3.000∼14.000㎛의 파장대 전역에 걸쳐 원적외선 분광복사율이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
과일신선도시험
본 발명의 실시예 3에서 제조한 포장재, 비교예 4에서 제조한 포장재 및 일반 플라스틱 포장재에 생식품중 가장 잘 변하는 최악의 조건을 만족하는 딸기를 선택하여 다음과 같은 처리를 거쳐 선도 보존능을 평가하였다.
우선, 상기 방법으로 제조된 3종의 포장재에 산지에서 직접 채취한 딸기를각각 5개씩 투입한 다음 팩의 상단에 채용된 지퍼를 결속하고, 13℃로 셋팅된 인큐베이터에 재치하였다.
3일 단위로 딸기의 외관과 단면을 디지털 카메라로 촬영하고, 각 시료별 상태를 관능 검사로 비교하여 시간 변화에 따른 딸기의 신선도를 측정하였다. 이때 인큐베이터를 13℃로 셋팅한 것은 유통과정 및 매장 판매대의 평균 유지 온도를 고려하여 설정한 것이다.
이중 3일, 21일 및 29일째의 각 시료별 측정 결과를 하기표 5에 나타내었다.
| 시료 | 3일째 | 21일째 | 39일째 |
| 실시예 3 | 변화 없음 | 양호함 | 양호함 |
| 비교예 4 | 변화 없음 | 내,외면 모두 이상있음 | 내,외면 모두 이상있음 |
| 일반 포장재 | 변화 없음 | 내,외면 모두 이상있음 | 내,외면 모두 부패함 |
상기표 및 도면에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에서 제조한 포장재에 딸기를 보관한 경우에 종래에 다른 2개의 포장재를 사용하는 경우에 비하여 보관성이 현저한 것을 확인할 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 포장재를 제조하는 경우에는 기존포장재의 사양과 설비의 개조없이 포장재의 내면 또는 내용물에 서식, 기생하는 세균류 및 곰팡이의 서식을 방지하고 나아가 사문옥석에 의해 방출되는 원적외선에 의해 내용물의 선도를 유지하고, 저장 및 유효기간을 연장할 수 있는 효과를 갖는다.
Claims (4)
- 포장재를 제조함에 있어서,제조된 1이상의 포장재 원지에 100∼1300메쉬로 파쇄한 사문옥석 입자를 사용하여 완성된 포장재의 평균평량이 200∼260g/m2이 되도록 그리고 제조된 포장재 전체층의 두께가 0.2∼30mm가 되도록 사문옥석층을 형성하고, 상기 사문옥석층은 우선 접착제를 평량 10∼100g/m2이 되도록 도포한 다음, 접착층이 형성된 포장재를 이송시킬 때, 사문옥석 입자를 적당량 분무하여 형성하며,여기서 접착제로는 벤조인, Damar, 에스테르 검, 폰티아낙 산다라(Pontianac Sandara)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 천연수지 및 실리콘, 멜라민, 폴리아미드, 아크릴산 에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학수지중 1종을 사용함을 특징으로 하는 방법
- 포장재를 제조함에 있어서,제조된 1이상의 포장재 원지에 100∼1300메쉬로 파쇄한 사문옥석 입자를 사용하여 완성된 포장재의 평균평량이 200∼260g/m2이 되도록 그리고 제조된 포장재 전체층의 두께가 0.2∼30mm가 되도록 사문옥석층을 형성하고, 상기 사문옥석층은 사문옥석 입자와 접착제를 60:40∼90:10의 중량비로 혼합한 혼합액을 도포하여 형성하며,여기서 접착제로는 벤조인, Damar, 에스테르 검, 폰티아낙 산다라(Pontianac Sandara)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 천연수지 및 실리콘, 멜라민, 폴리아미드, 아크릴산 에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학수지중 1종을 사용함을 특징으로 하는 방법.
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