KR101292453B1 - 열 압착 공정을 이용한 발수성 포장재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식품 등을 포장하기 위한 발수성 포장재의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 배리어성을 가지는 지지체와, 상기 지지체 상에 형성된 실란트층을 포함하는 적층시트를 얻는 적층시트 준비 공정; 소수성 입자와 용매를 포함하는 소수성 입자 코팅액을 상기 적층시트의 실란트층 상에 코팅하는 코팅 공정; 상기 소수성 입자 코팅액이 코팅된 적층시트를 건조시키는 건조 공정; 및 상기 건조된 적층시트를 2개의 압착롤러 사이에 통과시켜 압착시키되, 50 ~ 100℃의 열과 0.5 ~ 3.5 Kgf의 압력을 가하여 압착시키는 열 압착 공정을 포함하는 발수성 포장재의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 실란트층의 표면에 소수성 입자가 코팅, 건조된 후, 최적화된 열 압착 공정을 통해 고착되어, 우수한 발수성(초발수성)과 열 접착강도를 동시에 갖는다.

Description

열 압착 공정을 이용한 발수성 포장재의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING PACKING SHEET WITH WATER REPELLENT PROPERTY USING HEAT PRESS PROCESS}

본 발명은 발수성 포장재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실란트층(sealant layer)의 표면에 소수성 입자를 포함하는 코팅액을 코팅, 건조시킨 후, 열 압착 공정을 통해 고착시킴으로써, 우수한 발수성(초발수성)을 가짐은 물론 피착체(포장 용기 등)와 열 접착강도가 우수하고, 연속적인 공정에 의해 대량 생산이 가능하여 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 발수성 포장재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제품의 표면을 지칭함에 있어, 물방울 접촉각이 90도 이상인 표면을 소수성 표면이라고 하고, 물방울 접촉각이 90도 이상 150도 이하인 표면을 발수성 표면이라고 한다. 그리고 물방울 접촉각이 150도 이상인 표면은 초발수성 표면이라 지칭한다. 발수성 표면은 수분을 함유한 물질이 표면에 접촉되더라도 그 접촉 면적이 매우 작기 때문에 쉽게 붙지 않는다.

제품의 표면에 발수성을 구현하는 방법에는 여러 가지가 있다. 예를 들어, 제품의 표면에 마이크로 또는 나노미터 크기의 미세 구조를 형성시키는 경우 발수성, 바람직하게는 초발수성을 갖게 할 수 있다.

또한, 발수성 표면을 구현하기 위한 방법으로는 소수성 물질을 표면 처리하는 방법이 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2006-0011218호(특허문헌 1)에는 초발수성 코팅층을 형성하기 위한 것으로서, 무기 입자 존재 하에서 유기실란화합물을 부분적으로 가수 분해 및 중축합시켜 얻은 실리카 용액 등을 포함하는 코팅 조성물이 제시되어 있다. 그리고 대한민국 공개특허 제10-2006-0025859호(특허문헌 2)에는 투명한 비점착성 코팅층을 형성하기 위한 것으로서, 유기실란화합물을 무기 입자가 분산되어 있는 용매와 혼합하고, 이후 가수분해 및 중축합시켜 얻은 졸-겔 코팅 조성물이 제시되어 있다.

한편, 각종의 식품, 의약품 및 화장료 등의 내용물을 포장하기 위한 포장재에 있어서는, 배리어성(barrier property) 및 밀봉성(sealing property) 등이 요구되는 것 이외에 상기와 같은 발수성이 요구된다. 특히, 액상이나 점성체, 그리고 겔상 등의 성상을 가지는 내용물, 예를 들어 요구르트(yogurt), 액체 세제, 샴푸, 크림 치약 및 세안 크림 등의 내용물을 포장하기 위한 포장재의 경우에는 배리어성이나 밀봉성 등 이외에, 내용물이 포장재 표면에 부착되기 어려운 비부착성이 요구된다. 내용물이 포장재의 표면에 부착된 경우, 그 만큼의 손실을 가져오며, 위생상이나 미관상 등에서도 좋지 않다. 이러한 비부착성은 포장재의 표면에 발수성, 바람직하게는 초발수성을 부여함으로써 구현할 수 있다.

일반적으로, 시트(또는 필름) 상의 포장재는 다층 구조를 가지며, 이는 기본적으로 배리어성을 가지는 지지체와, 상기 지지체의 적어도 한 면에 형성된 실란트층(sealant layer)을 포함한다. 이때, 상기 실란트층은 열 접착(열 융착)되어 밀봉성을 도모한다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0885097호(특허문헌 3) 및 대한민국 공개특허 제10-2009-0062739호(특허문헌 4) 등에는 위와 같은 다층 구조의 포장재(필름)가 제시되어 있다.

또한, 비부착성(발수성)을 부여한 포장재로서, 일본 공개특허 JP2002-037310호(특허문헌 5)에는 실란트층에 비이온 계면활성제나 소수성 첨가물을 함유시켜 내용물의 부착 방지(발수성)를 도모한 부착 방지 뚜껑재가 제시되어 있다. 그러나 이는 비이온 계면활성제나 소수성 첨가물이 내용물(요구르트 등)과 접촉이 어려워 높은 비부착성을 보이기 어렵다.

한편, 대한민국 공개특허 제10-2011-0120889호(특허문헌 6)에는 최외층의 표면에 소수성 산화물 미립자(소수성 실리카 입자)를 부착시킨 적층체 및 용기가 제시되어 있다. 이는 소수성 산화물 미립자가 표면으로 노출되어 내용물과 접촉되므로 비부착성(발수성)이 개선될 수 있다.

그러나 포장재는, 비부착성(발수성)이 요구되어짐과 함께, 무엇보다 내용물의 안전한 보관을 위해 피착체와 우수한 열 접착강도를 가져야 하는데, 상기 선행 특허문헌 6은 이를 고려하지 못하고 있다. 특히, 포장용 뚜껑재는 포장 용기와 열 접착(열 융착)된 후, 접착 계면에서 우수한 열 접착강도를 가져야 밀봉성이 유지되는데, 상기 선행 특허문헌 6에 제시된 포장재는 우수한 열 접착강도를 보이기 어렵다.

아울러, 시트(또는 필름) 상의 포장재를 제조함에 있어서는, 연속적인 공정으로 제조되어야 생산 단가를 줄일 수 있는데, 상기 선행 특허문헌 6을 포함한 종래 기술에 따른 제조방법은 연속적이지 않아 공정이 복잡하다. 이에 따라, 저렴한 가격으로 보급되기 어렵고, 또한 실제 생산 라인에서의 최적화된 공정 조건을 제시하지 못하고 있어 신뢰성이 부족하다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0011218호 대한민국 공개특허 제10-2006-0025859호 대한민국 등록특허 제10-0885097호 대한민국 공개특허 제10-2009-0062739호 일본 공개특허 JP2002-037310호 대한민국 공개특허 제10-2011-0120889호

이에, 본 발명은 실란트층의 표면에 소수성 입자 코팅액을 코팅, 건조시킨 후, 실제 생산 라인에서 최적화된 열 압착 공정을 진행함으로써, 우수한 발수성(초발수성)에 의해 내용물과 높은 비부착성을 가지며, 이와 함께 피착체(포장 용기 등)와 열 접착강도가 우수한 발수성 포장재의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 발수성과 열 접착강도가 우수하면서 연속적인 공정에 의해 대량 생산이 가능하여 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 발수성 포장재의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

배리어성을 가지는 지지체와, 상기 지지체 상에 형성된 실란트층을 포함하는 적층시트를 얻는 적층시트 준비 공정;

소수성 입자와 용매를 포함하는 소수성 입자 코팅액을 상기 적층시트의 실란트층 상에 코팅하는 코팅 공정;

상기 소수성 입자 코팅액이 코팅된 적층시트를 건조시키는 건조 공정; 및

상기 건조된 적층시트를 2개의 압착롤러 사이에 통과시켜 압착시키되, 50 ~ 100℃의 열과 0.5 ~ 3.5 Kgf의 압력을 가하여 압착시키는 열 압착 공정을 포함하는 발수성 포장재의 제조방법을 제공한다.

이때, 바람직한 구현예에 따라서, 상기 열 압착 공정에서는 70 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력을 가하여 압착시키는 것이 좋다.

또한, 상기 코팅 공정에서는 소수성 입자 코팅액을 실란트층 상에 5.0 ~ 20.0 g/㎡의 코팅량으로 코팅하는 것이 좋다.

아울러, 상기 건조 공정에서는 코팅된 적층시트를 80 ~ 120℃로 유지되는 열풍 챔버에 통과시키되, 40 ~ 60M/min의 속도로 통과시켜 건조시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 실란트층의 표면에 소수성 입자가 코팅, 건조된 후, 최적화된 열 압착 공정을 통해 고착되어, 우수한 발수성(초발수성)과 열 접착강도를 갖는다. 구체적으로, 본 발명에 따르면, 물방울 접촉각 100도 이상, 바람직하게는 150도 이상의 초발수성 표면을 가져 내용물과는 우수한 비부착성을 가지면서, 이와 함께 포장 용기 등의 피착체와는 우수한 열 접착강도를 가져 밀봉성이 개선된다.

또한, 롤-투-롤 공정(roll to roll process)을 통한 연속적인 공정으로 진행되어 짧은 시간 내에 대량 생산이 가능하며, 이에 따라 저렴한 가격으로 보급시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 제조될 수 있는 포장재의 예시적인 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조될 수 있는 포장재의 다른 예시적인 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 제조장치의 예시적인 형태를 보인 구성도이다.
도 4는 상기 도 3에 보인 제조장치를 구성하는 코팅부의 예시적인 형태를 보인 구성도이다.
도 5는 상기 도 3에 보인 제조장치를 구성하는 열 압착부의 예시적인 형태를 보인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 포장재 시편의 표면 SEM 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 제조되는 발수성 포장재의 예시적인 단면 구성도를 보인 것이다. 그리고 도 3 내지 도 5는 본 발명에 사용될 수 있는 제조장치의 예시적인 구현예를 보인 구성도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 제조되는 발수성 포장재는 배리어(barrier)성을 가지는 지지체(10)와, 상기 지지체(10) 상에 형성된 실란트층(20, sealant layer)을 포함한다. 그리고 상기 실란트층(20)의 표면에는 발수성을 위한 소수성 입자(5)가 고착되어 있다.

상기 소수성 입자(5)는 마이크로미터(㎛)의 크기(직경), 바람직하게는 나노미터(㎚)의 크기(직경)를 갖는다. 이때, 상기 소수성 입자(5)들은 실란트층(20)의 표면 상에 균일하게 분포하여 고착되어 있되, 이들의 대부분은 열 압착 공정을 통해 실란트층(20)에 소정의 깊이로 매립되어 있다. 구체적으로, 소수성 입자(5)는, 그의 직경의 일부는 실란트층(20)의 내부에 매립되어 있고, 직경의 나머지는 외부로 노출되어 있다. 예를 들어, 소수성 입자(5)의 전체 직경을 1이라 했을 때, 직경의 0.1 내지 0.8은 실란트층(20)의 내부에 매립, 고착되고, 직경의 나머지는 외부로 노출될 수 있다.

또한, 도 2를 참조하면, 상기 실란트층(20)의 표면에는 요철(22)이 형성될 수 있다. 이때, 요철(22)은 발수성 개선을 위한 미세 구조로서, 이는 마이크로미터 또는 나노미터의 크기(깊이, 폭)를 가질 수 있다. 그리고 이와 같이 실란트층(20)에 요철(22)이 형성된 경우, 상기 소수성 입자(5)는 도 2에 보인 바와 같이 요철(22)의 요부와 돌부의 표면에 소정의 깊이로 매립된 구조로 고착되어 있다.

본 발명에 따른 발수성 포장재의 제조방법은 위와 같은 구조의 발수성 포장재를 제조하기 위한 것으로서, 지지체(10)와 실란트층(20)을 포함하는 적층시트(L, 도 3 참조)를 얻는 적층시트(L) 준비 공정, 소수성 입자 코팅액을 상기 적층시트(L)의 실란트층(20) 상에 코팅하는 코팅 공정, 상기 코팅된 적층시트(L)를 건조시키는 건조 공정, 및 상기 건조된 적층시트(L)에 열과 압력을 가하여 압착시키는 열 압착 공정을 포함한다.

이때, 상기 각 공정들은, 바람직하게는 롤-투-롤 공정(roll-to-roll)을 통해 연속적으로 진행된다. 구체적으로, 적층시트(L)를 다수의 롤러(R, 도 3 참조)를 이용하여 연속적으로 이송시키면서 코팅 공정, 건조 공정, 및 열 압착 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 제조장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 제조장치는 적층시트(L)를 공급하는 급지부(110), 상기 급지부(110)로부터 공급된 적층시트(L)에 소수성 입자 코팅액을 코팅하는 코팅부(120), 상기 코팅부(120)에서 코팅된 적층시트(L)를 건조시키는 건조부(130), 상기 건조부(130)에서 건조된 적층시트(L)를 열 압착하는 열 압착부(140), 및 상기 열 압착부(140)에서 열 압착된 포장재를 권취하는 권취부(150)를 포함한다. 또한, 제조장치는, 장치의 각 구성요소(110)(120)(130)(140)(150) 간으로의 연속적인 이송/공급을 위한 다수의 롤러(R)를 포함한다. 그리고 상기 급지부(110)에는 권출 롤러(112, Unwinding roller)가 설치되어 있으며, 상기 권취부(150)에는 권취 롤러(152, Winding roller)가 설치되어 있다.

또한, 도 4에는 상기 코팅부(120)의 예시적인 형태가 도시되어 있다. 그리고 도 5에는 상기 열 압착부(140)의 예시적인 형태가 도시되어 있다. 본 발명에서, 상기 각 공정들은 도 3 내지 도 5에 예시한 바와 같은 제조장치를 통해 연속적인 공정으로 구현되는 것이 바람직하다. 각 공정별로 설명하면 다음과 같다.

(1) 적층시트(L) 준비 공정

먼저, 적층시트(L)를 준비한다. 적층시트(L)는 배리어성을 가지는 지지체(10)와, 상기 지지체(10) 상에 형성된 실란트층(20)을 포함한다. 그리고 실란트층(20)의 표면에는 상기한 바와 같이 발수성 개선을 위한 미세 구조로서 요철(22)이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 지지체(10)와 실란트층(20)의 접촉 계면에도 미세 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 요철 구조는 지지체(10)와 실란트층(20)의 접촉 면적을 증가시켜 층간 부착력을 향상시킬 수 있다.

상기 지지체(10)는 적절한 지지력과 함께, 가스(공기 등)와 수분 등의 침투를 차단하는 배리어성을 가지는 것이면 제한되지 않는다. 그리고 지지체(10)는 롤-투-롤 공정(roll-to-roll process)에 적합하도록, 즉 다수의 롤러(R)를 통해 자유롭게 이송/공급될 수 있도록 플렉시블(flexible)한 것이면 좋다.

또한, 상기 지지체(10)는 다층 구조를 가질 수 있다. 지지체(10)는, 예를 들어 종이, 섬유 시트(직포 및/또는 부직포), 금속층, 증착층, 플라스틱 필름 및 수지 코팅층 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

이때, 상기 금속층과 증착층은 배리어성을 도모할 수 있으면 좋다. 상기 금속층은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 알루미늄(Al) 또는 이의 합금으로부터 선택된 박막이 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 상기 증착층은 예를 들어 종이나 플라스틱 필름 등의 기재 상에 증착되어 형성될 수 있다. 그리고 상기 증착층을 구성하는 물질은 예를 들어 금속 및 무기물(금속 산화물) 등으로부터 선택될 수 있다.

상기 플라스틱 필름은 지지력을 가지면서 이와 함께 배리어성을 가지면 좋다. 플라스틱 필름은 예를 들어 폴리에스테르계 및 폴리올레핀계 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함하는 필름으로부터 선택될 수 있다. 플라스틱 필름은 구체적인 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 이들의 공중합체 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상의 수지를 포함하는 필름이 사용될 수 있다.　플라스틱 필름은 일례로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 유용하게 사용할 수 있다.

상기 수지 코팅층은 예를 들어 종이, 섬유 시트 및 플라스틱 필름 중에서 선택된 어느 하나에 코팅을 통해 형성될 수 있다. 그리고 이러한 수지 코팅층은 실란트층(20)과 층간 부착력을 개선시킬 수 있으면 좋다. 수지 코팅층은 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 이들의 공중합체 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지가 압출 코팅되어 형성될 수 있다.

한편, 상기 실란트층(20)은 열에 의해 용융, 접착(열 융착)되어 밀봉성을 도모하는 것이면 제한되지 않는다. 실란트층(20)은 당업계에서 통상적으로 사용되는 핫멜트(hot melt)나 히트실(heat seal)이 코팅되어 형성될 수 있다. 실란트층(20)은 예를 들어 폴리프로필렌(PP)계나 폴리에틸렌(PE)계 등의 폴리올레핀계, 폴리우레탄계 및 이들의 공중합체나 유도체, 그리고 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 등으로부터 선택된 하나 이상의 실링 수지를 포함할 수 있다. 실란트층(20)은 구체적인 예를 들어 공중합체(co-polymer)나 터폴리머(ter-polymer)로서, 폴리올레핀계 왁스와 에틸렌비닐아세테이트(EVA)의 공중합체, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 및 에틸렌/프로필렌/부타디엔의 터폴리머(3원 공중합체) 등으로부터 선택된 하나 이상의 실링 수지를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 적층시트(L)는 위와 같은 지지체(10) 및 실란트층(20)을 적어도 포함하되, 이들 이외에 하나 이상의 다른 층을 더 포함하는 적층 구조를 가질 수 있다. 적층시트(L)는 예를 들어 인쇄층, 인쇄 보호층, 착색층 및 방담제층, 그리고 이들 각층을 접착하기 위한 접착제층나 프라이머층 등으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다. 그리고 적층시트(L)를 구성하는 각 층들의 형성 방법은 특별히 제한되지 않는다.

위와 같은 적층시트(L)는 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같은 급지부(110)에서 롤러(R)를 따라 코팅부(120)로 공급되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 적층시트(L)는 급지부(110)의 권취롤러(112)에 감겨져 있다가 롤러(R)를 따라 코팅부(120)의 가압롤러(122)(124) 사이로 연속적으로 이송/공급되는 것이 바람직하다.

(2) 소수성 입자 코팅 공정

위와 같이 적층시트(L)를 준비한 다음에는 상기 적층시트(L)의 실란트층(20) 상에 소수성 입자 코팅액을 코팅한다. 이때, 소수성 입자 코팅액은 소수성 입자(5)와 용매를 포함한다. 용매는 제한되지 않는다. 용매는 소수성 입자(5)의 코팅이 가능할 점도로 분산(희석)시킬 수 있으면 좋다. 용매는 예를 들어 유기 용제, 물 또는 이들의 혼합으로부터 선택될 수 있다. 상기 용기 용제는 메탄올이나 에탄올 등의 알콜류, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 및 톨루엔 등의 방향족계 등으로부터 선택될 수 있다.

상기 소수성 입자(5)는 실란트층(20)의 표면에 고착되어 소수성(바람직하게는 발수성)을 갖게 하면 좋다. 소수성 입자(5)는 예를 들어 산화물계 미립자나 수지계 미립자 등으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 산화물계 미립자로부터 선택되는 것이 좋다.

또한, 상기 산화물계 미립자는 소수성을 가지는 것이라면 특별하게 한정되지 않으며, 표면 처리에 의해 소수화된 것이어도 좋다. 산화물계 미립자는 예를 들어 친수성 산화물 미립자를 실란 커플링제 등으로 표면 처리하여 소수화된 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 산화물계 미립자는 소수성을 가지는 것으로서 실리카, 알루미나 및 티타니아 등으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 아울러, 상기 산화물계 미립자는 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 상기 산화물계 미립자는 시판되는 실리카 제품으로서, 예를 들어 「AEROSIL R812」, 「AEROSIL R812S」(이상, 일본, 에보닉 데구사 제품)나, 「AEROSIL R972」, 「AEROSIL R972V」, 「AEROSIL R974」(이상, 일본, 아에로실 주식회사 제품) 등을 사용할 수 있다.

상기 소수성 입자(5)의 형상은 제한되지 않는다. 소수성 입자(5)는 예를 들어 구형 또는 이에 준하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 소수성 입자(5)는 마이크로미터(㎛) 이하의 크기(직경), 바람직하게는 나노미터(㎚)의 미세 크기(직경)를 가지는 것으로부터 선택되면 좋다. 소수성 입자(5)는 구체적으로 1 ~ 100nm의 평균 입자 직경, 보다 바람직하게는 3 ~ 50nm의 평균 입자 직경을 가지는 것을 유용하게 사용할 수 있다.

아울러, 상기 소수성 입자(5)는 소수성 입자 코팅액 전체 중량 기준으로 1 ~ 10중량%로 포함되는 것이 좋다. 이때, 소수성 입자(5)의 함량이 1중량% 미만이면 발수성이 미미할 수 있다. 그리고 소수성 입자(5)의 함량이 10중량%를 초과하는 경우 코팅액의 분산도가 포화되어 코팅성이 떨어질 수 있고, 소수성 입자(5)의 탈착량이 많아져 손실을 가져올 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 소수성 입자(5)는 코팅액 전체 중량 기준으로 3 ~ 5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소수성 입자 코팅액은 소수성 입자(5)와 용매를 포함하되, 부가 성분으로서 분산제, 착색제, 침강방지제 및 점도조정제 등으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 그리고 이러한 첨가제는, 특별히 한정하는 것은 아니지만 코팅액 전체 중량 기준으로 각각 0.001 ~ 5중량%로 포함될 수 있다.

상기 소수성 입자 코팅액은 공지의 다양한 코팅 방법을 통해 실란트층(20) 상에 코팅될 수 있다. 소수성 입자 코팅액은 예를 들어 그라비아 코팅, 롤 코팅, 바 코팅, 닥터 블레이드 코팅 등을 통해 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 연속적인 공정을 통한 대량 생산이 가능하도록, 그라비아 코팅 또는 롤 코팅을 통해 코팅되는 것이 좋다. 보다 구체적으로는, 도 4에 보인 바와 같은 코팅부(120)에서 그라비아 코팅(또는 롤 코팅)되는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 코팅부(120)는, 소수성 입자 코팅액이 수용된 수용조(121)와, 상기 수용조(121) 상에 설치된 코팅 롤(122)과, 상기 코팅 롤(122)로부터 소정 간격으로 이격 설치된 가이드 롤(124)을 포함한다. 그리고 도 4에 도시한 바와 같이, 코팅 롤(122)의 측방에는 스크레이퍼(125, scraper)가 설치된 것이 좋다.

급지부(110)에서 공급된 적층시트(L)는 상기 코팅부(120)의 코팅 롤(122)과 가이드 롤(124)의 사이를 통과한다. 이때, 코팅 롤(122)은 수용조(121)에 수용된 소수성 입자 코팅액을 픽업(pick-up)한 다음, 적층시트(L)의 실란트층(20)의 표면에 전사시켜 코팅한다. 그리고 상기 스크레이퍼(125)는 코팅 롤(122)에 픽업(pick-up)된 코팅액을 스크랩(scrape)하여, 실란트층(20)에 균일하면서 평활한 두께로 코팅(전사)되게 한다.

위와 같이, 적층시트(L)의 실란트층(20)에 소수성 입자 코팅액을 코팅함에 있어서는 발수성, 생산성 및 고착성 등으로 고려하여, 평량(단위 면적당 코팅된 코팅액의 중량) 5.0 ~ 20.0 g/㎡의 코팅량으로 코팅되게 것이 바람직하다. 이때, 코팅량이 5.0 g/㎡ 미만인 경우, 양호한 발수성을 도모하기 어렵다. 그리고 코팅량이 20 g/㎡를 초과하는 경우, 발수성은 높아질 수 있으나 건조 시간이 지연되어 생산성이 떨어질 수 있다. 또한, 코팅량이 많은 경우, 소수성 입자(5)의 고착량이 많아져 피착체(포장 용기 등)와의 열 접착강도가 떨어질 수 있고, 미처 고착되는 소수성 입자(5)가 내용물에 혼입될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 보다 바람직하게는 상기 소수성 입자 코팅액을 평량 8.0 ~ 12.0 g/㎡이 되도록 코팅하는 것이 좋다. 이와 같이, 최적의 범위로서, 평량 8.0 ~ 12.0 g/㎡으로 코팅되는 경우, 발수성은 물론 피착체(포장 용기 등)와 우수한 열 접착강도를 가지며, 또한 연속공정을 통한 생산성 등에서도 매우 유리하다.

상기 코팅량은 예를 들어 코팅 롤(122)의 선수와 심도를 통해 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅 롤(122)은 표면에 오목한 셀(cell)이 형성되어 있고, 상기 셀의 면적, 깊이 및 개수에 의한 선수와 심도를 가지는데, 이러한 선수와 심도를 통해 코팅량을 조절할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 선수 120 ~ 175선, 심도 35 ~ 80㎛를 가지는 코팅 롤(122)을 사용하는 경우, 8.0 ~ 12.0 g/㎡의 코팅량으로 코팅되게 할 수 있다.

(3) 코팅액 건조 공정

위와 같이 소수성 입자 코팅액을 코팅한 다음에는 상기 코팅액을 건조시킨다. 건조를 진행하게 되면, 소수성 입자 코팅액의 용매는 증발 제거되고, 소수성 입자(5)는 실란트층(20)의 표면에 안착된 상태가 된다.

상기 건조는 예를 들어 열풍이나 복사열을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 열풍을 이용하는 것이 좋다. 또한, 건조는 용매의 종류에 다를 수 있지만, 60 ~ 140℃의 온도에서 건조시키는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 80 ~ 120℃의 온도에서 건조시키는 것이 좋다.

아울러, 건조는 코팅 공정 후 연속적으로 진행되는 것이 좋다. 구체적으로, 코팅부(120)에서 코팅된 적층시트(L)를 롤러(R)를 이용하여 건조부(130)로 연속적으로 이송시키면서 건조시키는 것이 생산성에서 유리하다. 이때, 도 3을 참조하면, 건조부(130)는 열풍 챔버(131)를 포함하되, 상기 열풍 챔버(131)를 1개 또는 2개 이상 다수 개 포함할 수 있다. 그리고 적층시트(L)가 열풍 챔버(131)의 내부를 연속적으로 통과할 수 있도록, 상기 열풍 챔버(131)의 내부에는 다수의 이송 롤러(R130)가 설치되어 있는 것이 좋다.

또한, 상기 건조는, 코팅된 적층시트(L)를 80 ~ 120℃로 유지되는 열풍 챔버(131)에 통과시키되, 라인 스피드(speed) 40 ~ 60M/min(미터/분)의 속도로 통과시켜 건조시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건으로 건조시키는 경우, 코팅액이 충분히 건조되면서 생산성에서도 매우 유리하다.

(4) 열 압착 공정

다음으로, 상기 건조된 적층시트(L)를 열 압착한다. 구체적으로, 건조된 적층시트(L)를 2개의 압착롤러(142)(144) 사이에 통과시켜 압착시키되, 열과 압력을 가하여 압착시킨다. 바람직하게는, 건조부(130)에서 건조된 적층시트(L)를 롤러(R)를 이용하여 열 압착부(140)로 연속적으로 이송시키면서 2개의 압착롤러(142)(144)에 통과되게 하여 열 압착시킨다.

도 5를 참조하면, 상기 열 압착부(140)는 적어도 2개의 압착롤러(142)(144)를 포함한다. 보다 구체적으로, 열 압착부(140)는 제1압착롤러(142)와, 상기 제1압착롤러(142)에 소정 간격으로 이격 설치된 제2압착롤러(144)를 포함한다. 그리고 이들 중에서 적어도 하나 이상은 적층시트(L)에 열을 공급한다. 바람직하게는 소수성 입자(5)와 접촉되는 압착롤러(142)(144)로서, 적어도 제1압착롤러(142)는 적층시크(L)에 열을 공급한다. 이때, 제1압착롤러(142)에는 열 공급수단으로서 열선 등이 설치될 수 있다. 또한, 상기 2개의 압착롤러(142)(144) 중에서 적어도 하나 이상은 적층시트(L)에 가압력을 제공한다. 그리고 2개의 압착롤러(142)(144) 중에서 적어도 하나 이상은 수직 이동이 가능하여, 적층시트(L)의 두께에 따라 적절한 가압력을 제공할 수 있다.

적층시트(L)에 코팅된 소수성 입자(5)는 위와 같은 2개의 압착롤러(142)(144)의 사이를 통과하면서 가해진 열과 압력에 의해 실란트층(20)에 매립, 고착된다. 구체적으로, 열과 압력에 의해 실란트층(20)이 유연해지면서 소수성 입자(5)가 실란트층(20) 내부로 침투하여, 소수성 입자(5) 직경의 일부가 매립되어 고착된다. 이때, 열과 압력은 소수성 입자(5)가 코팅된 면 쪽에서 가하는 것이 좋다. 예를 들어, 도 5에서의 제1압착롤러(142)가 소수성 입자(5) 쪽으로 열과 압력을 가하도록 하는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 상기 열 압착에서 가해지는 열과 압력은 포장재의 발수성(비부착성)과 열 접착강도에 중요한 인자로 작용한다. 이때, 열만 가하거나, 압력만 가하는 경우, 본 발명에서 목적하는 발수성(비부착성)과 열 접착강도를 동시에 만족시킬 수 없다. 또한, 열과 압력 모두를 가하되, 이들이 지나치게 낮거나 높으면, 우수한 발수성(비부착성)과 열 접착강도를 도모하기 어렵다. 본 발명에 따르면, 열과 압력을 동시에 가하되, 50 ~ 100℃의 열과 0.5 ~ 3.5 Kgf의 압력을 가하는 경우, 우수한 발수성(비부착성)과 열 접착강도를 동시에 갖는다. 구체적으로, 열과 압력이 상기 범위를 벗어나 너무 낮으면, 소수성 입자(5)의 매립, 고착되는 정도가 미미하여 피착체(포장 용기 등)와의 열 접착강도가 저하되고, 이에 따라 열 접착(열 융착) 후 양호한 밀봉성을 유지하기 어렵다. 또한, 열과 압력이 상기 범위를 벗어나 너무 높으면, 소수성 입자(5)가 실란트층(20) 내부로 함몰되는 량이 많아져 발수성이 저하되고, 내용물과 높은 비부착성을 보이기 어렵다.

상기한 점을 고려할 때, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 70 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력을 가하여 열 압착시키는 것이 좋다. 이와 같은 열과 압력으로 열 압착시키는 경우, 물방울 접촉각 150도 이상의 초발수성(내용물과의 높은 비부착성)을 가지면서, 이와 동시에 피착체(포장 용기 등)와의 열 접착강도가 우수하여 양호한 밀봉성을 유지한다.

한편, 위와 같은 조건으로 열 압착을 진행한 후에는 열 압착된 포장재 제품을 권취할 수 있다. 바람직하게는, 열 압착부(140)에서 롤러(R)를 따라 권취부(150)로 연속적으로 이송되게 하여 권취롤러(152)에 권취되게 하는 것이 좋다. 아울러, 선택적으로, 권취하기 이전에 냉각시킬 수 있다. 구체적으로, 열 압착 공정을 거친 후에는 열 압착된 포장재를 소정의 온도, 예를 들어 상온 이하에서 냉각시킨 다음, 권취롤러(152)에 권취시킬 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 본 발명에서 상기 코팅 공정, 건조 공정 및 열 압착 공정은 하나의 생산 라인에서 롤-투-롤 공정을 통해 연속적으로 진행되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 코팅 공정과 건조 공정은, 이들을 사이클(cycle)로 하여 2회 이상 진행할 수 있다. 구체적으로, 2회를 예를 들면, 장치를 설계함에 있어, 제1코팅부 --> 제1건조부 --> 제2코팅부 --> 제2건조부 --> 열 압착부로 설계하여, 상기 코팅 공정과 건조 공정을 1사이클로 하여, 2회 이상 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 실란트층(20)의 표면에 소수성 입자 코팅액이 코팅, 건조된 후, 최적화된 열과 압력의 조건으로 열 압착되어, 우수한 발수성(초발수성)과 열 접착강도를 동시에 갖는다. 보다 구체적으로, 물방울 접촉각 120도 이상의 우수한 소수성(발수성) 표면을 갖는다. 바람직하게는 물방울 접촉각 150도 이상의 초발수성 표면을 갖는다. 이에 따라, 내용물의 포장 후, 내용물과 높은 비부착성을 유지하여, 내용물의 부착에 따른 제품의 손실이나 위생상의 문제점을 개선한다. 또한, 우수한 발수성을 가지면서, 이와 동시에 포장 용기 등의 피착체와는 우수한 열 접착강도를 가져 양호한 밀봉성을 유지한다. 아울러, 각 공정들이 롤-투-롤 공정(roll to roll process)을 통한 연속적인 공정으로 진행되어 짧은 시간 내에 대량 생산이 가능하며, 이에 따라 원가절감과 고수율성을 도모할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 포장재는 각종 제품의 포장용으로 유용하게 사용된다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 식품, 의약품 및 화장료 등의 내용물을 포장하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어 액상이나 점성체, 그리고 겔상 등의 성상을 가지는 내용물, 보다 구체적인 예를 들어 요구르트(yogurt), 액체 세제, 샴푸, 크림 치약 및 세안 크림 등의 내용물을 포장하기 위한 포장재로 사용되면 좋다.

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하기의 실시예에서는 소수성 입자(5)로서 소수성 나노 실리카 미립자를 사용한 것을 예시하였다. 또한, 하기 실시예에서는 각 공정을 도 3 내지 도 5에 보인 바와 같은 장치를 이용하여 연속적인 공정으로 진행한 것을 예시하였다.

[실시예]

1. 적층시트 제조

먼저, 평량 60g/㎡의 종이에 두께 9㎛의 알루미늄 포일(Al foil)을 드라이 라미네이트 접착제(건조 후, 중량 4.5g/㎡)를 사용하여 접합하였다. 이후, 상기 알루미늄 포일 상에 두께 12㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 드라이 라미네이트 접착제(건조 후, 중량 4.5g/㎡)를 사용하여 접합한 다음, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 저밀도 폴리에틸렌(PE)을 두께 20㎛로 용융 압출 코팅하였다.

다음으로, 상기 저밀도 폴리에틸렌(PE) 코팅면 상에 폴리올레핀계 왁스와 에틸렌비닐아세테이트(EVA ; Ethylene Vinyle Acetate)의 공중합체인 핫멜트(hot melt)를 도포하였다. 이때, 핫멜트는 건조 후 중량이 23g/㎡이 되도록 도포한 후, 건조시켰다.

위와 같은 공정으로 [종이/Al/PET/PE/핫멜트]의 적층 구조를 가지는 적층시트를 제조하였다.

2. 소수성 나노 실리카 입자 코팅

먼저, 에탄올에 소수성 나노 실리카 입자(제품명 : R812S, 제조사 : 에보닉데구사, BET 비표면적 : 220㎡/g, 1차입자 평균지름 : 7nm)를 코팅액 전체 중량 기준으로 5중량%의 무게 비율로 분산시켜 소수성 나노 실리카 입자 코팅액을 제조하였다.

다음으로, 상기 소수성 나노 실리카 입자 코팅액을 상기에서 제조한 적층시트의 핫멜트 면에 코팅하였다. 이때, 150선의 선수를 가지는 코팅 롤을 사용하여 핫멜트 면에 평량 9.17 g/㎡-wet의 도포량으로 소수성 나노 실리카 입자 코팅액을 코팅하였다.

3. 코팅액의 건조

위와 같이 소수성 나노 실리카 입자 코팅액이 코팅된 적층시트를 연속적인 공정으로 열풍 챔버에 통과시켜 건조시켰다. 이때, 열풍 챔버의 온도는 100℃로 유지하되, 40M/min의 속도로 통과되도록 하여 건조시켰다.

4. 열 압착

상기 건조된 적층시트를 연속적인 공정으로 2개의 압착롤러에 통과시키되, 열과 압력을 가하면서 통과시켜 열 압착된 포장재 시편들을 제조하였다. 이때, 각 실시 시편에 따라 열과 압력을 달리하였다. 구체적으로, 열은 상온(25℃) ~ 150℃의 구간에서 10℃ 간격으로 각 시편마다 달리하였으며, 압력은 0 kgf ~ 4 kgf의 구간에서 0.5 kgf 간격으로 각 시편마다 달리하였다.

첨부된 도 6은 상기와 같이 열 압착을 진행한 포장재 시편 중에서, 70℃의 열과 1.5 Kgf의 압력 조건으로 열 압착시킨 시편의 표면 사진이다. 도 6에 보인 바와 같이, 포장재 시편의 표면(핫멜트)에 소수성 나노 실리카 입자가 고착되어 거친 표면을 형성하고 있음을 알 수 있다.

[비교예 1]

상기 실시예 1과 비교하여, 소수성 나노 실리카 입자의 코팅과 열 압착 공정을 진행하지 않은 것을 본 비교예 1(No-코팅)에 따른 시편으로 사용하였다.

[비교예 2]

상기 실시예 1과 비교하여, 소수성 나노 실리카 입자를 코팅, 건조하되, 건조 후 열 압착 공정을 진행하지 않은 것을 본 비교예 2(No-압착)에 따른 시편으로 사용하였다.

상기와 같이 제조된 각 실시예 및 비교예에 따른 포장재 시편들에 대하여, 다음과 같이 도립 테스트(내용물과의 비부착성), 열 접착강도 및 물방울 접촉각을 평가하였다. 그 결과를 하기 [표 1] 내지 [표 4]에 나타내었다. 이때, 하기 [표 1] 내지 [표 4]에는 열과 압력의 변화 구간에서, 열은 상온(25℃) ~ 100℃의 구간, 압력은 0 kgf ~ 4 kgf 구간의 시편들에 대한 결과를 나타내었다.

(1) 도립 테스트(내용물과의 비부착성 )

먼저, 시판되는 요구르트를 구입하여, 두께 80㎛의 폴리프로필렌(PP) 포장 용기에 주입 충전하였다. 그리고 상기 각 실시예 및 비교예에 따른 포장재 시편을 폭 5cm, 길이 5cm로 절단한 다음, 이를 뚜껑재로 하여 소수성 나노 실리카 입자 코팅 면이 포장 용기(PP)에 접하도록 한 후, 열 접착(열 융착)하여 밀봉시켰다. 이때, 열 접착온도 200℃, 열 접착압력 2kgf, 열 접착시간 2초로 하여 열 접착하였다.

다음으로, 상기 밀봉된 각 샘플을 10초 동안 상하로 수회 흔든 후, 포장재(뚜껑재) 시편을 개봉(박리)하였다. 그리고 코팅된 면의 표면 상태를 육안으로 확인하였다. 이때, 코팅된 면의 3cm x 3cm 구역에서 요구르트가 부착되는 정도를 다음과 같이 평가하였다. 그 결과는 하기 [표 1]과 같다.

* 도립 테스트(비부착성) 평가 기준(3cm x 3cm 구역)

○ : 내용물 부착 없음

△ : 내용물 부착 적음

X : 내용물 부착 많음

< 도립 테스트(비부착성) 평가 결과 >

비　 고

열 압착 시의 압력(Kgf)

비교예1 (No-코팅)

비교예2 (No-압착)

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

열 압착 시의 온도 (℃)

25

△

△

△

△

△

△

△

△

△

X

△

50

△

△

△

○

△

△

○

△

△

60

△

○

○

○

○

○

○

○

△

70

△

○

○

○

○

○

○

○

△

80

△

△

○

○

○

○

○

○

△

90

△

○

○

○

○

○

△

△

△

100

△

△

○

○

△

△

△

△

△

* 도립 테스트 평가 기준 - 3cm x 3cm 구역에서 내용물(요구르트) 부착되는 정도 ○ : 내용물 부착 없음 △ : 내용물 부착 적음 X : 내용물 부착 많음

상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 소수성 나노 실리카 입자가 코팅된 경우, 발수성(소수성) 표면으로 개질되어 내용물(요구르트)과의 비부착성이 개선됨을 알 수 있었다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, 소수성 나노 실리카 입자의 코팅 후, 열 압착을 진행하는 경우, 열과 압력의 조건에 따라 내용물(요구르트)과의 비부착성이 달라짐을 알 수 있었다. 구체적으로, 고온 고압이나 저온 저압의 조건에서는 내용물과의 비부착성이 떨어지며, 열과 압력을 적정 범위에서 동시에 가하는 경우에 양호한 비부착성을 가짐을 알 수 있었다. 보다 구체적으로, 상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 도립 테스트에서는 50 ~ 100℃의 열과 0.5 ~ 3.5 Kgf의 압력 조건에서 양호한 비부착성을 가지며, 특히 60 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력 조건에서 매우 우수한 비부착성을 가짐을 알 수 있었다.

(2) 열 접착강도 측정( PP , PS 포장 용기)

2종류의 포장 용기[두께 80㎛의 폴리프로필렌(PP) 재질, 두께 80㎛의 폴리스티렌(PS) 재질]에 대하여, 각각 ASTM-D882 시험법에 준하여 다음과 같이 열 접착강도를 측정하였다.

먼저, 상기 도립 테스트에서와 같이, 각 실시예 및 비교예에 따른 포장재 시편을 폭 15mm, 길이 5cm로 절단한 다음, 소수성 나노 실리카 입자가 코팅된 면이 포장 용기(PP, PS)에 접하도록 적층하였다. 그리고 열 접착온도 200℃, 열 접착압력 2kgf, 열 접착시간 2초로 하여 열 접착(열 융착)을 진행하였다.

다음으로, 상기 열 접착된 각 샘플에 대하여, 열 접착강도 측정기(일본, SHIMADZU 사의 Trapezium X 모델)를 사용하여 200mm/min의 속력으로 상승하는 하중을 가하여 열 접착강도를 측정하였다.

일반적으로, 포장재(뚜껑재)와 포장 용기의 열 접착강도는 내용물의 안정적인 보관성(밀폐성)과 용이한 개봉성(박리성)을 고려하여, 700 ~ 1,200 gf의 하중 값(접착강도)이 적당하며, 보다 더 적합하게는 900 ~ 1,100 gf의 하중 값을 가져야 한다. 이에, 열 접착강도를 각 샘플마다 5회 반복 측정하되, 최고 값과 최저 값을 뺀 3회의 평균값을 산출하고, 아래의 기준으로 평가하였다. 그 결과는 하기 [표 2] 및 [표 3]과 같다. 하기 [표 2]는 PP 포장 용기와의 열 접착강도 평가 결과이고, 하기 [표 3]은 PS 포장 용기와의 열 접착강도 평가 결과이다.

* 열 접착강도 평가 기준

○ : 900 ~ 1,1000 gf

△ : 750 gf 이상, 900 gf 미만

X : 750 gf 미만

< PP 포장 용기와의 열 접착강도 평가 결과 >

비　 고

열 압착 시의 압력(Kgf)

비교예1 (No-코팅)

비교예2 (No-압착)

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

열 압착 시의 온도 (℃)

25

X

X

X

X

X

X

X

△

△

○

X

50

X

X

X

△

△

△

△

△

△

60

X

X

△

○

△

○

△

△

△

70

X

△

○

○

○

○

△

△

△

80

X

△

○

○

○

○

○

△

X

90

X

△

△

○

○

○

△

△

X

100

△

△

△

△

△

△

X

X

X

* 열 접착강도 평가 기준 ○ : 900 ~ 1,1000 gf △ : 750 gf 이상, 900 gf 미만 X : 750 gf 미만

< PS 포장 용기와의 열 접착강도 평가 결과 >

비　 고

열 압착 시의 압력(Kgf)

비교예1 (No-코팅)

비교예2 (No-압착)

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

열 압착 시의 온도 (℃)

25

X

X

X

X

X

X

X

△

△

○

X

50

X

X

X

X

△

○

△

△

△

60

X

X

△

△

△

○

○

△

△

70

X

X

△

△

○

○

○

△

△

80

X

X

△

△

○

○

○

○

△

90

X

△

△

○

○

○

○

○

X

100

X

△

△

△

△

△

△

X

X

* 열 접착강도 평가 기준 ○ : 900 ~ 1,1000 gf △ : 750 gf 이상, 900 gf 미만 X : 750 gf 미만

상기 [표 2] 및 [표 3]에 나타난 바와 같이, 소수성 나노 실리카 입자의 코팅 후, 열 압착을 진행하지 않는 경우(비교예2), 포장 용기(PP, PS)와의 열 접착강도가 구현되지 않음을 알 수 있었다.

또한, 열만 가해지거나, 압력만 가해지는 경우에도 포장 용기(PP, PS)와의 열 접착강도가 떨어지며, 열과 압력의 조건에 따라 열 접착강도가 달라짐을 알 수 있었다. 구체적으로, 열 접착강도에 있어서도 고온 고압이나 저온 저압의 조건에서는 열 접착강도가 낮으며, 열과 압력을 적정 범위에서 동시에 가하는 경우에 양호한 열 접착강도를 가짐을 알 수 있었다. 보다 구체적으로, 상기 [표 2] 및 [표 3]에 나타난 바와 같이, 열 접착강도에서는 60 ~ 90℃의 열과 1.0 ~ 3.5 Kgf의 압력 조건에서 우수한 열 접착강도를 가짐을 알 수 있었다. 특히, PP 포장 용기의 경우에는 70 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력 조건에서 가장 적합한 열 접착강도를 보이며, PS 포장 용기의 경우에는 70 ~ 90℃의 열과 2.0 ~ 3.0 Kgf의 압력 조건에서 가장 적합한 열 접착강도를 가짐을 알 수 있었다.

(3) 물방울 접촉각 측정

상기 각 실시예 및 비교예에 따른 포장재 시편에 대하여, 소수성 나노 실리카 입자가 코팅된 면에 증류수 물방울(10㎕)을 떨어뜨린 다음, 물방울 접촉각 측정기(Phoenix 300, Surface Electro Optics. CO, Ltd)를 사용하여 증류수와의 접촉각(°)을 측정하였다. 그 결과는 하기 [표 4]와 같다.

< 물방울 접촉각 평가 결과, 단위 : 각도(°) >

비　 고		열 압착 시의 압력(Kgf)									비교예1 (No-코팅)		비교예2 (No-압착)
		0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
열 압착 시의 온도 (℃)	25	123	128	127	130	131	129	131	123	120	92		152
	50	124	132	133	136	139	140	144	141	137
	60	124	137	141	146	148	145	149	142	132
	70	129	142	149	154	153	152	148	144	128
	80	134	140	147	155	152	150	149	145	127
	90	133	143	148	148	154	152	146	138	120
	100	135	140	142	139	144	148	139	126	113

상기 [표 4]에 나타난 바와 같이, 소수성 나노 실리카 입자가 코팅된 경우, 코팅되지 않은 경우에 비하여, 물방울 접촉각 100도 이상으로서 발수성(소수성) 표면으로 개질됨을 알 수 있었다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, 소수성 나노 실리카 입자의 코팅 후, 열 압착을 진행하는 경우, 열과 압력의 조건에 따라 물방울 접촉각이 달라짐을 알 수 있었다. 구체적으로, 열과 압력이 너무 낮거나 높은 경우, 물방울 접촉각이 낮아지며, 열과 압력을 적정 범위에서 동시에 가하는 경우에 높은 물방울 접촉각이 구현되어 우수한 발수성을 알 수 있었다. 보다 구체적으로, 상기 [표 4]에 나타난 바와 같이, 물방울 접촉각에 있어서도 50 ~ 100℃의 열과 0.5 ~ 3.5 Kgf의 압력 조건에서 물방울 접촉각 약 140도 이상의 우수한 발수성을 가짐을 알 수 있었다. 특히, 70 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력 조건에서, 물방울 접촉각 150도 이상의 초발수성 표면을 가짐을 알 수 있었다.

이상의 실시예를 통해서도 확인되는 바와 같이, 소수성 나노 실리카 입자의 코팅 후, 열 압착을 진행하되, 적정 조건으로 진행하는 경우에 발수성(비부착성) 및 열 접착강도가 개선됨을 알 수 있다. 구체적으로, 열만 가하는 경우, 압력만 가하는 경우, 그리고 열과 압력을 동시에 가하되, 이들이 너무 낮거나 높은 경우에는 발수성(비부착성)과 열 접착강도를 동시에 만족시킬 수 없으며, 50 ~ 100℃의 열과 0.5 ~ 3.5 Kgf의 압력을 가하는 경우에 우수한 발수성과 열 접착강도를 가짐을 알 수 있다. 특히, 70 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력을 가하는 경우에, 포장 용기와의 우수한 열 접착강도를 가지면서 이와 동시에 물방울 접촉각 150도 이상의 초발수성을 가짐을 알 수 있다.

5 : 소수성 입자 10 : 지지체
20 : 실란트층 22 : 요철
110 : 급지부 112 : 권출롤러
120 : 코팅부 122 : 코팅 롤
124 : 가이드 롤 125 : 스크레이퍼
130 : 건조부 131 : 열풍 챔버
140 : 열 압착부 142, 144 : 압착롤러
150 : 권취부 152 : 권취롤러
L : 적층시트 R : 롤러

Claims (6)

1. 배리어성을 가지는 지지체와, 상기 지지체 상에 형성된 실란트층을 포함하는 적층시트를 얻는 적층시트 준비 공정;
   소수성 입자와 용매를 포함하는 소수성 입자 코팅액을 상기 적층시트의 실란트층 상에 코팅하는 코팅 공정;
   상기 소수성 입자 코팅액이 코팅된 적층시트를 건조시키는 건조 공정; 및
   상기 건조된 적층시트를 2개의 압착롤러 사이에 통과시켜 압착시키되, 70 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력을 동시에 가하여 압착시키는 열 압착 공정을 포함하는 발수성 포장재 제조방법으로서,
   상기 공정들은 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 연속적으로 진행되는 연속 공정인 것을 특징으로 하는 발수성 포장재의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 코팅 공정에서는 소수성 입자 코팅액을 실란트층 상에 5.0 ~ 20.0 g/㎡의 코팅량으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 발수성 포장재의 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 코팅 공정에서는 소수성 입자 코팅액을 실란트층에 그라비아 코팅 또는 롤 코팅하는 것을 특징으로 하는 발수성 포장재의 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 건조 공정에서는 코팅된 적층시트를 80 ~ 120℃로 유지되는 열풍 챔버에 통과시키되, 40 ~ 60M/min의 속도로 통과시켜 건조시키는 것을 특징으로 하는 발수성 포장재의 제조방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 적층시트 준비 공정에서 준비된 적층시트를 롤러로 이송시키면서 코팅 공정, 건조 공정 및 열 압착 공정을 연속적으로 진행하되,
   상기 코팅 공정에서는 소수성 입자 코팅액을 실란트층 상에 8.0 ~ 12.0 g/㎡의 코팅량을 갖도록 코팅하고,
   상기 건조 공정에서는 코팅된 적층시트를 80 ~ 120℃로 유지되는 열풍 챔버에 통과시키되, 40 ~ 60M/min의 속도로 통과시켜 건조시키며,
   상기 열 압착 공정에서는 건조된 적층시트에 70 ~ 90℃의 열과 1.5 ~ 2.5 Kgf의 압력을 가하여 압착시키는 것을 특징으로 하는 발수성 포장재의 제조방법.

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