KR100741631B1 - 식품 포장용 다층 시트 및 포장 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 20 중량% ~ 30 중량%의 폴리스티렌(PS)를 함유하고 잔부가 스티렌-부타디엔 공중합체(SBC)로 이루어진 기재층과, 이 기재층 위에 적층되고 50 중량% 이상의 폴리스티렌과 50 중량% 이하의 스티렌-부타디엔 공중합체를 함유하는 실란트층 또는 100 중량%의 폴리스티렌으로 이루어진 실란트층을 구비하는 식품 포장용 다층 시트에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 종래의 단층 구조의 PS/SBC계 용기용 시트의 기본적인 물성에 거의 영향을 미치지 않으면서 리드 재료와의 열봉합성을 현저히 증가시킬 수 있다.　

포장 용기, 다층 시트, 리드, 기재층, 실란트층, 열봉합, 접착 강도, 폴리스티렌(PS), 스티렌-부타디엔 공중합체(SBC), 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA)

Description

식품 포장용 다층 시트 및 포장 용기{MULTI-LAYERED SHEET FOR PACKAGING FOOD AND PACKAGING CONTAINER}

도 1은 본 발명의 식품 포장용 다층 시트를 성형하여 제조한 포장 용기의 일 실시예와 포장 용기의 단면 구조를 나타내는 도면.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1: 용기 2: 리드

3: 열봉합부 4: 기재층

5: 실란트층 6: 이지 필 필름(EVA 수지)

7: 리드 보강재

본 발명은 식품을 담아서 포장하는 용기 본체에 사용되는 다층 시트 및 이를 이용하여 제조한 포장 용기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA)를 포함하는 리드(lid) 재료와의 열봉합(heat seal)성이 우수하고 투명성, 내한성, 내충격성, 파열 강도 및 성형성도 겸비할 수 있는 식품 포장용 다층 시트에 관한 것이다.

식품을 포장하기 위하여, 투명 랩(wrap)으로 싸거나 1회용 도시락에 담아서 판매하는 등의 방법이 흔히 사용되고 있으나, 식품 위생성, 안전성, 장기 보존성 등을 보장하기 위해서는 식품을 주위 환경과 완전히 격리시키는 방법이 바람직하다. 이를 위하여, 최근에는 수지로 이루어진 포장 용기 내에 내용물을 담은 후에, 별도의 리드를 고온에서 용기에 대하여 가압하여 밀봉하는 열봉합 방법이 널리 사용되고 있다.

전형적인 예로서, 투명성을 갖춘 도시락, 컵 등의 용도로 사용되는 포장 용기의 제조에 있어서는, 수지 성분으로서 일반적으로 폴리스티렌(PS)과 스티렌-부타디엔 중합체(SBC)를 사용하고 있으며, PS와 SBC를 혼합하고 단층 시트 형태로 압출한 후에 각통, 원통 등의 소정의 용기 본체 형태로 열성형한다.

이러한 포장 용기의 수지 성분 중의 PS는 가격이 저렴하고 강성과 투명성이 우수하기는 하나 내한성과 내충격성이 양호하지 못하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 해소하고자, 비교적 고가의 SBC를 적절하게 첨가하여 투명성을 유지하면서 내한성과 내충격성을 향상시킴으로써 소비자가 사용하기에 적절한 물성을 확보하고 있다.

특히, 국내 시장에 있어서의 포장 용기 생산 업체에서는, 용기의 강성, 내충격성, 내한성, 성형성 등의 양호한 조합을 얻을 수 있는 PS와 SBC의 최적의 중량비를 2:8 ~ 3:7로 설정하고 있다.

한편, 포장 용기는 리드 재료와의 열봉합 시에 상호 열접착성이 우수할 필요가 있으며, 사용자가 적절한 힘을 가하여 열봉합부를 다시 분리하여 포장 용기를 편리하게 개봉할 수 있도록 할 필요도 있다. 이를 위하여, 이른바 이지 필 필름(easy peel film)(개봉 용이화 필름)이라고 불리는 재료가 널리 사용되고 있으며, 용기 재료가 PS/SBC계 수지인 경우에는, 이지 필 필름으로서 통상적으로 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA)를 사용한다.

또한, 리드 재료는 소정의 두께를 가져 강성이 유지될 필요가 있는데, EVA는 고가의 수지이기 때문에, 생산 단가를 절감하기 위한 목적으로 저가의 보강재를 적층하여 이지 필 필름을 제조하는 것이 일반적이다. 이러한 보강재의 대표적인 예로서 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 들 수 있으며, EVA와 LLDPE를 대략 3:7의 두께비로 공압출하여 리드 재료로서 사용하게 된다.

국내의 포장 용기 생산 업체에 의하여 이미 규격화되어 있는 PS/SBC계의 식품포장용 단층 시트를 이용하여 성형한 포장 용기들은 상방이 개방된 상태로 사용될 경우에 특별히 문제가 되지는 않는다. 그러나, 포장 용기의 상부가 리드와 열봉합되어 사용될 경우에는, 포장된 내용물의 냉동, 냉장 등의 사용 시에 포장 용기와 리드 사이의 밀봉부가 박리되어 내용물에 손상을 주는 문제가 흔히 발생하고 있다.

포장 용기의 유통 중에 박리가 발생하는 주된 이유는, 용기용 시트의 성분 중의 70% ~ 80%를 차지하는 수지인 SBC는 일반적으로 다른 수지와의 접착성이 양호하지 않기 때문이며, 포장 용기와 리드 사이의 열봉합 강도를 향상시키고자 하는 많은 연구들이 주로 리드 재료에 대하여 이루어지고 있는 실정이다.

포장 용기와 리드의 열봉합 강도만을 향상시키기 위한 목적이라면, 종래의 포장 용기를 구성하는 PS와 SBC의 수지 중에서 PS의 함량을 증가시켜 리드 재료와의 접착 강도를 향상시킬 수는 있다. 그러나, 이 경우에 포장 용기의 강성 증가와 더불어 내충격성과 내한성이 감소하여 포장 용기의 제조 또는 사용에 적합하지 않게 되므로, PS와 SBC의 배합비의 변경만으로는 포장 용기가 갖추어야 할 전반적인 특성을 충족하지 못하게 된다.

본 발명에서는, 식품 포장용 시트의 구조에 대한 검토를 통하여, 리드 재료와의 충분한 열봉합성을 확보함과 더불어 종래의 식품 포장용 시트의 기본적인 특성으로서의 투명성, 파열 강도 및 성형성도 유지할 수 있는 식품 포장용 다층 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 형태에 따르면, 20 중량% ~ 30 중량%의 폴리스티렌(PS)를 함유하고 잔부가 스티렌-부타디엔 공중합체(SBC)로 이루어진 기재층과, 50 중량% 이상의 폴리스티렌과 50 중량% 이하의 스티렌-부타디엔 공중합체를 함유하는 실란트층 또는 100 중량%의 폴리스티렌의 실란트층이 적층되어 이루어진 식품 포장용 다층 시트가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 전술한 바와 같은 수지 조성으로 이루어진 기재층과 실란트층이 적층된 용기 재료를 각통, 원통 등의 소정 형상으로 성형하여 제조한 용기 본체와, 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA)의 필름을 구비하는 리드를 포함하는 포장 용기로서, 상기 용기 본체 내에 내용물이 수용된 후에 용기 본체의 실란트층과 리드의 EVA의 필름이 열봉합되어 있는 것을 특징으로 하는 포장 용기가 제공된다.

이와 같은 본 발명의 구성에 대하여, 이하에서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 식품 포장용 다층 시트가 적용되는 포장 용기의 일 실시예를 나타내며, 열봉합된 용기(1)와 리드(2)의 단면 구조가 함께 도시되어 있다.

용기(1)를 구성하는 다층 시트는 기재층(4)과 실란트층(5)으로 이루어진다. 상기 기재층(4)의 구성 성분들 중의 PS는 시트에 강성을 부여하기 위한 투명성 수지이고, 잔부로서의 SBC는 시트에 내충격성을 부여함과 더불어 내한성과 내후성을 확보할 수 있도록 하는 투명성 수지이다.

기재층(4)의 수지 조성물 내의 PS와 SBC의 함량의 중량비가 2:8 미만(즉, PS 함량이 20 중량% 미만이고 SBC 함량이 80 중량%를 초과)이면 시트의 충분한 강성이 얻어지지 않고, 3:7를 초과하면 강성 증가와 더불어 내충격성이 감소하여 시트의 작업성이 현저히 저하한다.

용기(1)를 구성하는 시트와 리드(2)의 접착성을 향상시키기 위하여, 본 발명에서는 리드와 열봉합되는 용기 재료의 일면에 실란트층(5)을 적층하며, 실란트층의 주성분으로서 PS와 SBC를 이용한다. 이와 같이, 기재층(4)과 실란트층(5)이 공통의 수지 성분을 함유하게 되면, 기재층(4)과 실란트층(5)의 적층 시에 층들 사이의 동질성에 의하여 밀착성이 향상하여 층간 박리를 방지할 수 있다.

실란트층(5)을 구성하는 수지 중의 PS 함량의 하한을 설정함에 있어서, 종래의 식품 포장용 단층 시트(본원발명의 기재층에 해당하는 시트)와 리드 재료를 열봉합하는 경우에 달성될 수 있는 접착 강도의 범위를 평가할 수 있고, 그 범위의 상한치 이상의 접착 강도를 얻도록 실란트층 내의 PS 함량의 범위를 설정하면, 포장 용기 내에 내용물을 포장한 후의 완제품의 유통 중에 열봉합부(3)가 박리되는 문제점을 비약적으로 개선할 수 있다. 본 발명에 있어서, EVA 수지(6)를 포함하는 리드 재료를 사용하는 경우에, 실란트층(5) 내의 PS 함량을 50% 이상으로 하면, 그와 같은 목적을 달성할 수 있다.

PS로는 일반용 폴리스티렌(GPPS)와 내충격성 폴리스티렌(HIPS)이 있으며, GPPS는 HIPS보다 내충격성이 저하하지만 EVA와의 열봉합성 양호하므로, 본원발명에서는 접합성의 관점에서 실란트층(5) 내의 PS 성분으로서 GPPS를 사용하는 것이 바람직하다.

기재층(4)과 실란트층(5)의 적층하는 방법으로는, 생산성이 우수하고 박막 필름을 얻을 수 있는 공압출법이 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 식품 포장용 다층 시트의 전체 두께는 특별히 한정될 필요는 없으며, 포장 용기의 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 참고로, 현재 시판되고 있는 식품 포장용 단층 시트의 두께는 대략 0.15mm ~ 2.2mm의 범위이다.

다층 시트 내의 실란트층의 두께는 용기의 두께에 따라 달라질 수 있으며, 리드 재료와의 접착성을 확보하면서 용기용 시트의 물성을 크게 변화시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.

포장 용기에 색상을 부여하고자 할 경우에는 필요한 색상 및 그 농담에 따라서, 기재층은 0.2 중량% ~ 20 중량%의 안료계 또는 염료계의 착색제를 함유할 수도 있다.

전술한 바와 같은 기재층(4)과 실란트층(5)로 이루어진 식품 포장용 다층 시트를 소정 형상으로 성형하여 용기(1) 본체를 제조하고, 내용물을 담은 후에, EVA 필름(6)을 구비하는 별도의 리드를 용기 본체에 상방에 배치하고, 용기 본체의 실란트층(5)과 리드의 EVA 필름(6)을 열봉합함으로써 포장 용기를 제조할 수 있다.

이러한 포장 용기의 구성에 따르면, 리드의 EVA 필름과 직접 접촉하는 용기 일면의 부위만을 한정하여 PS의 함량을 높일 수 있기 때문에, 종래의 포장 용기의 기본적인 물성으로서의 강성, 내한성, 내충격성 등을 거의 변화시키지 않으면서, 용기용 시트와 리드의 접착 강도를 향상시키는 것이 가능하다.

<실시예>

종래의 식품 포장용 단층 시트의 조성에 따라 PS와 SBC를 3:7의 중량비로 배합한 후에 압출하여 시트 시험편을 제조하였으며, 이를 표 1에 비교예로 나타내었다.

본 발명에 따른 식품 포장용 다층 시트는 비교예와 같은 수지를 기재층으로 하고 그 위에 실란트층이 적층된 형태이며, 용기와 리드와의 접착은 실란트층이 형성된 면에서 이루어진다. 따라서, 본 발명의 실란트층의 조성에 따라, PS를 50 중량% 이상으로 하여 SBC와 배합한 후에 압출하여 여러 조성의 시트 시험편을 제조하였으며, 이를 표 1에 A 내지 D로 나타내었다.

리드 재료로는, EVA 수지와 LLDPE 수지를 3:7의 두께비로 공압출한 필름을 사용하였다.

얻어진 시트 시험편 위에 리드를 배치하고, 170℃에서 1초 동안 1.5kg/cm²의 가압력으로 시트 시험편과 리드를 접착하였다.

접착성을 평가하기 위하여, 접착된 적층 시험편을 폭 15mm로 절단하였으며, 토요세이키(Toyoseiki)사의 스트로그래프(Strograph) VES1D를 이용하여 접착 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다.

	배합비	용기/리드 접착 강도
비교예	PS/SBC=3/7	200 ~ 300 g/15mm
A	PS/SBC=5/5	300 ~ 400 g/15mm
B	PS/SBC=6/4	400 ~ 500 g/15mm
C	PS/SBC=7/3	600 ~ 700 g/15mm
D	PS/SBC=8/2	800 ~ 1000 g/15mm
E	PS/SBC=10/0	800 ~ 1000 g/15mm

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실란트층을 구비하는 다층시트를 사용하여 EVA 필름과 열봉합할 경우에, 용기와 리드의 접착 강도를 종래의 식품 포장용 단층 시트에 의해 얻어지는 접착 강도 이상(300g/15mm 이상)으로 개선할 수 있으므로, 포장 용기의 유통 중에 용기와 리드의 열봉합부가 박리되는 불량을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의한 식품 포장용 다층 시트를 사용하여 포장 용기를 제조하면, 종래의 PS/SBC계의 단층 시트로부터 얻을 수 있는 포장 용기의 투명성, 파열 강도, 성형성과 같은 기본 물성을 그대로 유지하면서, 리드 재료와의 접착 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 내용물이 포장되어 완성된 포장 용기의 취급 중에 발생하는 포장 용기의 열봉합부의 박리에 의하여 내용물이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA) 필름을 포함하는 리드와 열봉합되는 용기 재료로서, 20 중량% ~ 30 중량%의 폴리스티렌(PS)을 함유하고 잔부가 스티렌-부타디엔 공중합체(SBC)로 이루어진 기재층과, 50 중량% 이상의 폴리스티렌과 50 중량% 이하의 스티렌-부타디엔 공중합체를 함유하는 실란트층 또는 100 중량%의 폴리스티렌의 실란트층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 식품 포장용 다층 시트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기재층은 0.2 중량% ~ 20 중량%의 안료계 또는 염료계의 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 다층 시트.
3. 제1항 또는 제2항에 따른 식품 포장용 다층 시트를 소정 형상으로 성형한 용기 본체와, 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA)의 필름을 구비하는 리드를 포함하며,

   상기 용기 본체 내에 내용물이 수용되어 있고, 용기 본체의 실란트층과 리드의 EVA의 필름이 열봉합되어 있는 것을 특징으로 하는 포장 용기.

Images