KR101348913B1 - 용기 커버용 포장재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기 커버용 포장재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 표면이 코팅된 종이층; 상기 종이층의 배면에 적층되며, 표면으로부터 우레탄층과 Al층이 순서대로 형성된 필름층; 상기 필름층상에 코팅되는 프라이머층; 및 상기 프라이머층상에 코팅되는 히트실재층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 커버용 포장재의 각 층간 결합력을 높여 포장재의 내구성을 제고하며, 커버용 포장재와 용기 테두리의 균일한 결착력을 확보하도록 함으로써 용기 커버가 용기로부터 용이하게 착탈되도록 하는 작용효과가 기대된다.

Description

용기 커버용 포장재{Packaging material for sealing the top of container}

본 발명은 용기 커버용 포장재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 표면이 코팅된 종이층; 상기 종이층의 배면에 적층되며, 표면으로부터 우레탄층과 Al층이 순서대로 형성된 필름층; 상기 필름층상에 코팅되는 프라이머층; 및 상기 프라이머층상에 코팅되는 히트실재층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재를 제공한다.

식품 등이 수용된 용기의 커버로 사용되는 알루미늄 질감의 포장재는 경량성과 사용의 편의성, 방수성 등으로 대표되어, 용기 식품의 다양화 및 상품 점유율 상승과 더불어 그 사용량이 점차 증가하고 있다.

이러한 용기 제품으로는 음용 방식 또는 소위 떠먹는 방식의 요구르트, 용기 라면, 우유, 소포장 케익, 버터 등 시판되고 있는 용기에 수용 가능한 식품이 일차적인 대상이며, 그 밖에도 식품의 카테고리에 포함되지는 아니하나, 용기에 수용가능한 모든 제품이 대상이 될 수 있어 매우 광범위하다.

한편, 용기의 커버는 용기에 내용물을 수용한 후, 가열 압착 방식 또는 접착 방식에 의해 용기의 상부 테두리와 강하게 결착되는데, 결착력은 상기 커버를 인력으로 제거할 수 있을 정도를 유지하며, 그 이상의 힘으로 결착되면 커버가 잘 벗겨지지 않거나, 용기 테두리상의 일부분에서 벗겨지더라도, 그 테두리상의 다른 일부에서 잘 벗겨지지 않은 결과, 커버의 재질상 쉽게 찢어지는 문제점이 발생된다.

한편, 결착력이 인력으로 제거할 수 있을 정도를 유지한다고 하더라도, 결착력의 균일성이 확보되지 아니하는 경우에는 커버를 모두 벗겨 개봉하기 전에 커버가 역시 찢어지는 문제점이 발생한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 커버용 포장재의 각 층간 결합력을 높이고, 용기 테두리와의 균일한 결착력을 확보하도록 함으로써 용기 커버가 용기로부터 용이하게 착탈되도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 표면이 코팅된 종이층; 상기 종이층의 배면에 적층되며, 표면으로부터 우레탄층과 Al층이 순서대로 형성된 필름층; 상기 필름층상에 코팅되는 프라이머층; 및 상기 프라이머층상에 코팅되는 히트실재층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재를 제공한다.

상기 프라이머층은 폴리부타디엔계 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 프라이머층은 폴리부타디엔계 고형분을 메탄올 용매에 분산하여 제조하되, 용매 중량대비 0.5 ~ 1.0 중량% 첨가하여 제조되는 코팅액으로부터 형성되는 것이 바람직하다.

상기 히트실재층은 PMMA 성분인 것이 바람직하다.

상기 히트실재층은 PMMA 고형분을 MEK(methyl ethyl ketone 또는 EA(ethyl acetate) 용매에 분산하여 제조하되, 용매 중량대비 20 ~ 25 중량% 첨가하여 제조되는 코팅액으로부터 형성되는 것이 바람직하다.

상기 종이층의 표면에는 내열잉크에 의해 형성된 인쇄층이 더 마련되는 것이 바람직하다.

상기 내열잉크는 잉크, 폴리아미드 수지, 니트로셀룰로오스 수지 및 에폭시수지를 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.

상기 우레탄층은 우레탄 수지에 필름층을 함침하여 형성되며, 이후, Al을 진공증착하는 것이 바람직하다.

상기 필름층은 PET를 재질로 하는 것이 바람직하다.

상기 히트실재층의 형성 이후에 100 ~ 200℃ 온도범위에서 건조하여 히트실재층을 프라이머층에 단단히 접착되도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 커버용 포장재의 각 층간 결합력을 높여 포장재의 내구성을 제고하는 작용효과가 기대된다.

또한, 본 발명은 커버용 포장재와 용기 테두리의 균일한 결착력을 확보하도록 함으로써 용기 커버가 용기로부터 용이하게 착탈되도록 하는 작용효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 포장재의 박리 성능을 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1에 대한 비교예로서 SEBS를 히트실재로 적용한 포장재의 박리 성능을 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1과 도 2의 히트실재를 각각 적용하였을 때의 균일도와 박리 후 표면 상태를 나타내는 사진이다.
도 4는 도 1에 대한 비교예로서 필름층에 코팅되는 물질을 아크릴로 적용한 포장재의 박리 성능을 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1에 대한 비교예로서 프라이머를 사용하지 않은 포장재의 박리성능을 나타내는 그래프이다.

이하에서는 본 발명을 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 코팅재는 표면이 코팅된 종이층과, 상기 종이층의 배면에 적층되며, 표면으로부터 우레탄층과 Al층이 순서대로 형성된 필름층과, 상기 필름층상에 코팅되는 프라이머층 및 상기 프라이머층상에 코팅되는 히트실재층을 포함하여 구성된다.

종이층의 표면에는 인쇄층이 더 형성될 수 있으며, 통상 이러한 인쇄층은 상표, 로고 등이 인쇄된다. 인쇄층은 약 150℃의 온도에서 이루어지는 가열 압착의 공정 등을 수행하는 이유로, 내열잉크에 의하여 형성되어야 하며, 내열잉크를 사용하지 않는 경우에는 가열 공정 중에 인쇄층에 손상이 발생될 수 있으므로 바람직하지 않다. 상기 인쇄층은 종이에 인쇄층을 형성하고, 그 위에 OP 바니쉬(Over Print Varnish) 코팅 등과 같은 코팅공정을 수행함으로써 보호된다.

상기 내열잉크는 잉크, 폴리아미드 수지, 니트로셀룰로오스 수지 및 에폭시수지를 혼합하여 제조된다.

상기 성분들의 함량은 잉크 10 ~ 12 중량%, 폴리아미드 수지 13 ~ 17 중량%, 니트로셀룰로오스 수지 35 ~ 45 중량%, 에폭시 수지 5 ~ 7 중량% 첨가되며, 그 밖에 산화방지제, 분산제, 소포제, 바인더, 용매 등이 포함된다.

여기서, 상기 폴리아미드 수지는 위 범위 미만으로 첨가되는 경우에는 접착력이 저하되며, 위 범위를 초과하는 경우에는 내열성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 상기 니트로셀룰로오스 수지는 위 범위 미만으로 첨가되는 경우에는 내열성이 저하되며, 위 범위를 초과하는 경우에는 접착력이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 폴리아미드 수지와 니트로셀룰로오스 수지는 서로 반대되는 성향을 나타내므로, 위 범위는 유기적으로 그 임계적 의의를 갖는다. 한편, 에폭시 수지는 위 범위를 벗어나는 경우 고온 내열성에 부정적인 영향을 미치는 문제점이 있으므로, 위 범위 또한 그 의의가 있다.

상기 폴리아미드 수지는 기재와의 접착력과 광택이 우수하며, 니트로셀룰로오스 수지는 내열성을 부여하고, 에폭시 수지는 고온에서의 내열성을 강화하는 역할을 한다.

또한, 상기 필름층은 바람직하게는 PET를 재질로 사용하며, 다만, PET는 우레탄 수지를 딥코팅 등의 방식에 의해 코팅한 것을 사용한다. 여기서 우레탄 수지는 필름층에 증착되는 Al층과 PET의 결합력을 증진하는 작용과, 프라이머와 필름층의 결합력 강화작용을 위하여 사용되는 것이다. 이와 같은 우레탄 수지는 높은 점착력을 갖는다는 점, 실험적으로 지득된 바와 같이 프라이머층과 결합력이 우수하다는 점이 특징이다. 따라서, 우레탄 수지는 본 발명의 층간 결합력 향상에 있어서 반드시 필요한 구성요소이며, 다른 점착성 재질에 비하여 점착력이 매우 우수하다.

필름층을 구성하는 방법은 먼저 PET층을 준비하고, 이를 딥코팅 등의 방식에 의하여 그 표면에 코팅층을 형성한 후, 그 표면에 Al을 증착함으로써 수행된다. Al은 필름층의 질감을 위하여 적용되는 것이며, 따라서 종이층이 알루미늄 호일층과 같은 질감으로 인식될 수 있다. 또한, Al증착은 종이층이 수분흡수성질이 있기 때문에 방수기능을 부여하기 위해서 수행된다. 또한 산소가 유입되어 내용물이 산패되는 현상을 막아주는 역할을 부여하기 위해 수행하기도 한다. 이에 대한 대체재로서의 알루미늄 호일은 경직되어 유연성이 떨어지며 고가이므로, 본 발명에서와 같은 필름층을 사용하는 것이 경제적인 측면에서도 매우 유리하다.

이와 같이 준비된 필름층의 인쇄된 표면의 반대면에는 프라이머층이 코팅된다. 본 발명의 일 실시예에서는 바람직하게 프라이머층을 폴리부타디엔계 물질로 구성하였다.

상기 폴리부타디엔계 물질은 필름층과 히트실재사이에서 가교역할을 한다. 필름층에 형성된 우레탄층은 점착력이 우수한 물질로서 본 발명의 특징을 이룬다 할 것이나, 히트실재와의 결합력 또한 중요한 바, 히트실재와의 직접 결합보다는 중간에 결합을 매개하는 물질을 적용할 때, 전체적인 층간 결합력이 향상됨을 실험적으로 확인할 수 있었으며, 본 발명에서는 우레탄과 히트실재의 가교역할로서 가장 우수한 성능을 발휘한 폴리부타디엔계 물질을 적용한 것이다.

폴리부타디엔계 물질을 이용한 프라이머는 폴리부타디엔 고형분을 0.5% 농도의 메탄올을 용매로하여 용해하고, 3g/1m³의 농도로 하여 사용하였다. 여기서, 상기 농도는 일 실시예에 불과한 것으로서, 그 농도는 다양하게 조절될 수 있다.

구체적으로, 상기 프라이머층은 폴리부타디엔계 고형분을 메탄올 용매에 분산하여 제조하되, 용매 중량대비 0.5 ~ 1.0 중량% 첨가하여 제조되는 코팅액으로부터 형성되는 것이 바람직하다.

상기 폴리부타디엔은 본 발명에 의한 포장재의 라미네이션 공정에서 필수적으로 수행되는 가열과정에 대응하여 내열성 있는 물질로서 선정된 것이다. 이러한 폴리부타디엔은 내열성면에서, 그리고 필름층과 히트실재와의 가교성 측면에서 우수하여 이 또한 본 발명의 특징있는 구성요소를 이룬다.

이후에, 상기 프라이머층에 다시 히트실재를 코팅한다. 상기 히트실재는 상호 비극성인 기재 사이의 접착을 위하여 열접착성을 부여하도록 기능하는 것이다.

상기 히트실재층의 형성 이후에 100 ~ 200℃ 온도범위에서 건조하여 히트실재층을 프라이머층에 단단히 접착되도록 한다. 만일 위 온도의 하한 미만인 경우, 프라이머층과의 접착력이 떨어지며, 위 상한을 넘는 경우에는 각 층의 성분에 변성이 오므로, 역시 접착력이 떨어지는 문제점이 있으므로, 건조온도는 위 범위에서 그 임계적 의의가 있다.

상기 히트실재층은 PMMA 고형분을 MEK(methyl ethyl ketone 또는 EA(ethyl acetate) 용매에 분산하여 제조하되, 용매 중량대비 20 ~ 25 중량% 첨가하여 제조되는 코팅액으로부터 형성되는 것이 바람직하다.

상기 히트실재는 가열과 적어도 어느 정도의 압력에 의해 가교되는 물질로서, 예를 들어 기판 등을 가교하기 위한 층간 라미네이션에 유용하게 사용된다. 히트실재는 먼저 히트실재를 가열하고, 여기에 기판을 가압하여 접착한 후 냉각하는 방법에 의해서 라미네이션에 적용한다. 용기의 테두리에 포장재를 붙일 때에도 마찬가지이다.

이러한 히트실재는 열접착을 위한 별도의 기재를 대체하여 코팅개념으로 사용하는 것으로서, 히트실재는 접착력은 우수하면서도 균일한 박리성능이 부여되고 있다. 별도의 기재를 이용하여 열접착을 시도하는 경우에는 열융착의 개념이 적용되어야 하기 때문에 박리가 매우 어려우므로 포장재를 용기에 접착하는데 사용하기에는 바람직하지 않다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 히트실재는 가격이 저렴하면서도 균일한 박리성능을 나타내는 PMMA를 사용하였으며, 이와 같은 박리성능은 실험적으로 확인한 바, 이를 도 1에서와 같이 그래프로 나타내었으며, 도 2에서는 비교예로서 SEBS를 히트실재로 사용한 포장재에 대한 박리성능을 그래프로 나타내었다. 여기서 박리성능이란 박피의 개념으로 이해되어서는 아니되며, 용기와 포장재의 결합상태로부터 이를 벗겨내는데 필요한 힘과 탈락의 균일성 등을 대표적으로 표현하는 용어이다.

한편, 도 1 및 도 2의 가로축은 접착영역을 길이의 개념으로 나타낸 것이고, 세로축은 접착강도를 나타낸 것이다.

이러한 박리성능을 다음과 같은 기준에 의거하여 측정하였다.

- 접착온도 : 210℃

- 접착압력 : 2기압

- 접착시간 : 1초

- 비교대상 : PMMA 계열 히트실재(실시예, 도 1)와 SEBS 계열 히트실재(비교예, 도 2))

- 접착기재 : 폴리스티렌 시트

도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 PMMA계열의 히트실재를 사용하였을 때에는 포장재의 균일한 박리성능을 나타내고 있으나, 비교예로서 제시된 SEBS계열의 히트실재는 매우 불균일한 박리성능을 나타내고 있다. 전술한 바와 같이 박리성능이 불균일한 경우에는 접착력이 우수하다고 하여도 박리과정에서 포장재가 균열을 일으킬 위험이 있으며, 따라서, 박리성능이 매우 좋지 않은 것으로 평가될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 실시예와 비교예에서, 세로축의 접착강도를 비교하였을 때, 수치적인 측면에서도 본 발명에 의한 PMMA가 대체로 1kgf의 강도 주변에서 거의 일정하게 변동하는 반면, 비교예에 의한 SEBS는 0.6kgf의 강도를 정점으로 하여 심하게 등락하는 경향을 보여주고 있어, 본 발명에 의한 PMMA가 히트실재로서는 더 우수한 접착력을 갖는 것으로 평가될 수 있다.

따라서, 도 1 및 도 2의 비교에 의하여 본 발명의 히트실재가 더 우수한 박리성능을 나타내는 것으로 확인될 수 있었다.

도 3에서는 도 1 및 도 2에서 제시된 두가지 히트실재를 적용한 경우, 표면상태와 도막분포를 각각 나타낸 것이다.

도 3의 (b)와 (d)에서, 최상층이 종이층, 중층이 필름층, 하층이 히트실재 도막을 각각 나타내는 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 히트실재를 적용한 경우(a, b), 박리후에도 균일한 박리가 가능하여 전면에 걸쳐서 고른 백화가 가능하였고, 히트실재에 의한 도막의 두께가 균일한 특징이 있으나, 비교예에 의한 히트실재를 적용한 경우(c, d), 박리후에 간헐적으로 접착이 이루어지지 않은 부분이 존재하며, 도막의 두께가 불균일한 특징을 나타내었다. 따라서, 본 발명의 히트실재는 우수한 접착력, 박리성능을 나타냄을 알 수 있었다.

도 4에서는 도 1에 대한 비교예로서 필름층에 코팅된 물질을 우레탄이 아닌 아크릴을 적용하여 박리성능을 측정하고 그 결과를 나타낸 것이다. 박리성능을 측정함에 있어서의 기준은 전술한 도 1과 도 2에서와 동일하다.

도시된 바와 같이, 도 1의 결과에 비하여 전체적으로 접착력(접착강도)이 낮을 뿐만 아니라, 접착의 균일성도 떨어지므로 접착이 안정적이지 않고, 박리될 때, 포장재가 국부적으로 찢어질 수 있다.

도 5에서는 도 1에 대한 비교예로서 프라이머를 적용하지 않은 상태에서 제조된 포장재에 대한 박리성능을 그래프로 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 도 1에서와 같은 본 발명의 실시예에 비하여 접착력이 1/3의 수준 밖에는 되지 않고, 국부적 접착력의 편차가 매우 커 접착의 균일성이 전혀 확보되지 아니하였다.

접착력의 균일성은 먼저, 용기의 재질인 폴리스티렌과의 열압착 정도에 따라서 정해지는데, 폴리스티렌과의 압착이 잘 되느냐의 여부가 균일한 접착력의 구현과도 매우 밀접하게 연관된다. 즉, 본 발명에 의한 히트실재인 PMMA는 SEBS에 비하여 폴리스티렌과의 접착력이 우수하다. 이러한 접착력의 우위성이 균일한 접착성능을 구현한다고 할 것이다. 또한, 본 발명에서는 필름층의 코팅제로서 우레탄을 사용하였는데, 우레탄은 종래기술인 아크릴에 비하여 폴리부타디엔과의 결합력이 우수하며 폴리부타디엔은 폴리스티렌과의 접착력이 우수한 히트실재인 PMMA와 필름층의 매개역할을 효과적으로 수행하므로, 결과적으로 균일한 접착성능의 발현이 가능하다.

그러므로, 종합적으로 살펴보면, 본 발명에서와 같이 우레탄을 필름층의 코팅물질로, 그리고 히트실재를 PMMA로, 상기 필름층과 히트실재의 매개체를 폴리부타디엔으로 선택함으로써 접착력이 보다 우수하고 접착의 균일성을 확보할 수 있는 포장재를 제조할 수 있다.

본 발명은 층간 결합력을 확보함과 동시에, 히트실재에 의한 용기와의 접착력 및 접착 균일성을 확보한 것으로서, 그 물질간의 유기적 결합관계가 확보되어 매우 우수한 작용효과를 발휘하는 것이며, 이에 본 발명의 특징이 존재한다고 할 것이다.

이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 상세히 설명하였으나, 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 보호범위는 후술하는 특허청구범위의 해석에 의하여야 함은 자명하다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 표면이 코팅된 종이층;
   상기 종이층의 배면에 적층되며, 표면으로부터 우레탄층과 Al층이 순서대로 형성된 필름층;
   상기 필름층상에 코팅되는 프라이머층; 및
   상기 프라이머층상에 코팅되는 히트실재층;
   을 포함하여 구성되되,
   상기 히트실재층의 형성 이후에 100 ~ 200℃ 온도범위에서 건조하여 히트실재층이 프라이머층에 단단히 접착된 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프라이머층은 폴리부타디엔계 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프라이머층은 폴리부타디엔계 고형분을 메탄올 용매에 분산하여 제조하되, 용매 중량대비 0.5 ~ 1.0 중량% 첨가하여 제조되는 코팅액으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 히트실재층은 PMMA 성분인 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 히트실재층은 PMMA 고형분을 MEK(methyl ethyl ketone 또는 EA(ethyl acetate) 용매에 분산하여 제조하되, 용매 중량대비 20 ~ 25 중량% 첨가하여 제조되는 코팅액으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 종이층의 표면에는 내열잉크에 의해 형성된 인쇄층이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 내열잉크는 잉크, 폴리아미드 수지, 니트로셀룰로오스 수지 및 에폭시수지를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 우레탄층은 우레탄 수지에 필름층을 함침하여 형성되며, 이후, Al을 진공증착하는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 필름층은 PET를 재질로 하는 것을 특징으로 하는 용기 커버용 포장재.
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