KR101816354B1 - 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물 - Google Patents

종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수지 혼합물, 첨가제, 용제를 포함하는 코팅 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 폴리에틸렌계 왁스 3 내지 12 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물에 관한 것이다.

Description

종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물{coating composition capable of embodying paper feel for food packing paper}
본 발명은 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 종이가 가지고 있는 느낌을 부여한 포장재들이 가지고 있던 안전성, 가공성, 가격 등의 문제를 해결하고, 종이가 가지고 있는 시각적 느낌뿐만 아니라 촉감까지 부여할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 식품 포장재는 합성수지 재질로 이루어지며, 각종 과일, 야채, 생육 및 가공식품 등의 포장에 널리 사용되고 있다.
식품 포장재에는 식료품 매장에서 흔히 볼 수 있는 백, 봉지, 파우치, 랩 등이 있는데, 이것들은 어떤 크기나 형태의 물건도 쉽게 담아서 밀봉할 수 있기 때문에 유연 포장재라고도 불린다. 이 유연 포장재는 플라스틱 필름으로 생산한 재질, 종이, 알루미늄 호일 및 섬유 등의 유연성을 가진 재료를 복층 또는 다층의 형태로 만들어 내용물의 특성에 맞게 봉투나 필름 형태로 제작한 것이다.
최근 천연(natural), 유기농(organic), 친환경성(environment friendly) 등을 추구하는 소비자들이 증가함에 따라, 유연 포장재의 분야에서도 이러한 트렌드를 반영하여 다양한 기능성을 가지는 포장재들이 개발되고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허번호 10-0666528호는 항균성 식품 포장용 종이 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연펄프를 지료(紙料)로 사용하면서 초지공정 및 원지제조공정에서 에멀젼 로진 사이즈제를 다량 첨가하며, 여기에 외첨 사이즈제를 첨가하여 내수성을 강화시키고, 포장지의 외면이 되는 원지의 일면에는 피그먼트 코팅을 수행하여 외관상의 미려함을 보강하고, 내면이 되는 원지의 또 다른 일면에는 산화전분과 내유제의 혼합용액에 이온상태가 아닌 금속 입자 상태이면서 미세한 은나노 입자를 분산시킨 항균용액을 도포 후 건조시키므로써 균일한 항균막 형성으로 식품 포장지에 식품이 직접 접촉되더라도 인체에 무해하며 안정화된 은나노 입자에 의해 지속적인 살균력이 발현되는 항균성 식품 포장용 종이 및 그의 제조방법을 개시하고 있다.
또한, 상기와 같은 기능성 이외에도 종이 및 유사 재질을 사용하거나 무광 코팅액 등을 사용한 가공법을 통하여 종이가 가지고 있는 느낌을 포장재에 부여함으로써 이와 같은 트렌드를 반영하고자 하는 노력이 있었다.
그러나 기존의 종이가 가지고 있는 느낌을 부여한 포장재들은 안전성, 가공성 및 가격 등의 면에서 여러 단점이 존재하여 실제 적용이 쉽지 않으며 그 효율성이 떨어진다는 단점이 있었다.
구체적으로, 종래에는 종이 유사재질로서 종이/플라스틱 필름 라미네이트 또는 유산지를 사용하거나, 무광코팅액으로 코팅하는 가공법을 사용하였다. 그러나 종이/플라스틱 필름 라미네이트의 경우 플라스틱 외면 또는 중간에 실제 종이를 라미네이션하지만, 복잡한 가공과정 및 높은 가격의 문제가 있었고, 플라스틱 필름을 종이와 같은 제조공정으로 제작하는 유산지의 경우 플라스틱 필름의 성질과 종이 느낌을 모두 가지고 있지만 높은 가격과 제한적인 인쇄의 문제점이 있었으며, 무광코팅액으로 코팅하는 가공법의 경우 시각적으로 종이의 무광 효과를 부여하지만, 종이의 촉감을 부여하지는 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 최근의 트렌드를 반영하면서도 상기와 같은 문제점들을 해결할 수 있는 식품 포장재에 종이 질감을 구현할 수 있는 코팅 조성물의 개발이 요구되고 있다.
KR 10-0666528 B1 (공고일 2007.01.19)
이에 본 발명자들은 기존의 식품 포장재에 종이 질감을 구현하기 위하여 예의 연구한 결과, 표면에 무광 효과를 주는 목적으로 사용되는 기존의 무광 코팅에 촉감을 부여하기 위하여 폴리에틸렌계 왁스를 첨가함으로써 식품 포장재에 종이와 같은 시각적인 느낌뿐만 아니라 촉감 또한 부여할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수지 혼합물, 첨가제, 용제를 포함하는 코팅 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 폴리에틸렌계 왁스를 3 내지 12 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 코팅 조성물은 종이와 같은 시각적 느낌뿐만 아니라 종이 질감을 효과적으로 구현할 수 있게 하므로, 기존의 종이가 가지고 있는 느낌을 부여한 포장재에 비하여 안전성, 가공성, 경제성 등이 뛰어난 종이 질감을 가지는 식품 포장재를 제공하는데 유용하다.
도1은 제조예 1에 따른 본 발명의 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재(100)의 측단면도를 나타낸 것으로, 아래에서부터 기재층(110), 인쇄층(120) 및 종이 질감을 구현할 수 있는 코팅층(130)을 포함하는 식품 포장재를 도시한 것이다.
도2는 종이질감을 구현한 종래의 식품 포장재를 나타낸 것으로, 도2a 는 종이 유사재질로서 아래에서부터 기재층(211), 접착제층(212) 및 종이층(213)을 포함하는 종이/플라스틱 필름 라미네이트(210)를 도시한 것이고, 도2b는 유산지(220)를 도시한 것이고, 도2c는 아래에서부터 기재층(231), 인쇄층(232) 및 무광코팅액으로 형성된 무광코팅층(233)을 포함하는 무광코팅액으로 코팅한 식품 포장재(230)를 도시한 것이다.
도3은 제조예 1에 따른 본 발명의 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재의 사시도를 도시한 것이다.
도4는 제조예 1에 따른 본 발명의 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재의 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 첫 번째 양태로서, 본 발명은 수지 혼합물, 첨가제, 용제를 포함하는 코팅 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 폴리에틸렌계 왁스 3 내지 12 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물을 제공한다
상기 수지 혼합물은 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 19.5 내지 38 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 수지 혼합물은 용제에 녹아 유동성을 갖춘 상태에서 충분히 분산된 안료를 입자별로 각각 코팅하는 것으로, 이렇게 이루어진 코팅 조성물은 도포 대상면에 도포되면 상기 수지 혼합물이 갖는 부착성에 의해 도포 대상면 상에 밀착된다. 상기 수지 혼합물의 함량이 19.5 중량% 미만일 경우 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물이 도포 대상면에 밀착되지 않아 코팅층(130)이 갈라지거나 박리될 수 있고, 상기 수지 혼합물의 함량이 38 중량%를 초과하면 코팅 조성물이 쉽게 응고되어 도포성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 수지 혼합물은 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral), 비닐 클로라이드-비닐 알코올비닐 공중합체(vinyl chloride-vinyl alcoholvinyl copolymer), 아크릴 중합체(acrylic polymer), 폴리우레탄(polyurethane), 로진변성말레인산 및 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol) 중 선택된 하나 이상의 혼합물일 수 있다.
바람직하게는, 상기 수지 혼합물은 코팅 조성물 총 중량을 기준으로 폴리비닐 부티랄 1 내지 3 중량%, 비닐 클로라이드-비닐 알코올비닐 공중합체 1 내지 5 중량%, 아크릴 중합체 1 내지 3 중량%, 폴리우레탄 15 내지 20 중량%, 로진변성말레인산 1 내지 5 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 0.5 내지 2 중량%을 포함한다.
상기 첨가제는 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 4.9 내지 19.5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 첨가제는 폴리에틸렌계 왁스, 실리카 겔(silica gel), 염소처리 폴리프로필렌(chlorinated polypropylene), 침전방지제, 소포제를 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌계 왁스는 폴리에틸렌 왁스(polyethylene wax), 폴리테트라플루오르에틸렌 왁스(polytetrafluoroehylene wax) 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 첨가제는 폴리에틸렌계 왁스 3 내지 12 중량%, 실리카겔 1 내지 5 중량%, 염소처리 폴리프로필렌 0.5 내지 1 중량%, 침전방지제 0.2 내지 0.5 중량% 및 소포제 0.2 내지 1 중량%를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 폴리에틸렌계 왁스는 폴리에틸렌 왁스 1 내지 4 중량%, 폴리테트라플루오르에틸렌 왁스 2 내지 8 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 폴리에틸렌계 왁스는 본 발명의 코팅 조성물에 3 내지 12 중량% 포함됨으로써 내마모성, 내슬립성, 내열성과 종이의 질감을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 라미네이션 과정(드라이 및 티 다이)에서 문제가 될 수 있는 가이드 롤 및 실리콘 롤에 묻는 현상이 해결된다. 또한, 상기 폴리에틸렌계 왁스를 3 중량% 미만으로 사용하는 경우 종이 질감을 구현할 수 없고, 12 중량% 초과하여 사용하는 경우 종이 질감의 촉감성은 향상되나 코팅침전이 빨라 코팅 보존성이 떨어지는 문제가 있다.
상기 용제는 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 43 내지 75 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 용제는 수지 혼합물을 용해하거나 희석시키는 것이다. 상기 용제의 함량이 43 중량% 미만일 경우 도포공정이 용이하지 않고, 상기 용제의 함량이 75 중량%를 초과하면 도포품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 용제로 케톤계 용제, 아세테이트계 용제, 알코올계 용제, 글리콜에테르계 용제 중 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 케톤계 용제는 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone)이고, 상기 아세테이트계 용제는 에틸 아세테이트(ethyl acetate)이고, 상기 알코올계 용제는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)이며, 상기 글리콜에테르계 용제는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(propylene glycol methyl ether)이다.
더욱 바람직하게는, 상기 용제는 메틸 에틸 케톤 15 내지 30 중량%, 에틸 아세테이트 20 내지 33 중량%, 이소프로필 알코올 5 내지 7 중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 3 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 코팅 조성물은 목적하는 기능을 손상하지 않는 범위에서 필요에 따라서, 코팅의 인쇄 작업성을 개선하고 인쇄효과를 향상시키기 위하여, 보조제로서 소포제, 분산제, 라벨링제, 희석제, 슬리핑제, 가소제, 커플링제, 자외선 흡수제, 드라이어 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 코팅 조성물은 수지 혼합물로서 폴리비닐 부티랄 1 내지 3 중량%, 비닐 클로라이드-비닐 알코올비닐 공중합체 1 내지 5 중량%, 아크릴 중합체 1 내지 3 중량%, 폴리우레탄 15 내지 20 중량%, 로진변성말레인산 1 내지 5 중량%, 폴리에스테르 폴리올 0.5 내지 2 중량%를 포함하고, 첨가제로서 폴리에틸렌 왁스 1 내지 4 중량%, 폴리테트라플루오르에틸렌 왁스 2 내지 8 중량%, 실리카 겔 1 내지 5 중량%, 염소처리 폴리프로필렌 0.5 내지 1 중량%, 침전방지제 0.2 내지 0.5 중량% 및 소포제 0.2 내지 1 중량%를 포함하며, 용제로서 메틸 에틸 케톤 15 내지 30 중량%, 에틸 아세테이트 20 내지 33 중량%, 이소프로필 알코올 5 내지 7 중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 3 내지 5 중량%를 포함한다.
상기 코팅 조성물은 180 내지 260 센티스토크(cSt), 바람직하게는 192.4 내지 251.6 cSt 점도를 가질 수 있다. 180 센티스토크 미만인 경우 접착성과 결합력이 낮아 인쇄품질이 떨어질 수 있고 260 센티스토크를 초과하는 경우 점도가 높아 도포공정이 용이하지 않다.
상기 코팅 조성물의 입도는 3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 코팅 조성물의 입도가 3㎛를 초과하는 경우 왁스입자 크기로 인해 도포성이 떨어지는 문제가 있다.
이하 실시예로서 본 발명의 구성을 상세히 설명하도록 하겠으며, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 본 발명에 따른 코팅 조성물의 제조
본원발명은 하기 표1의 기재와 같은 성분 및 함량으로 수지 혼합물, 첨가제 및 용제를 배합 조성하여, 코팅의 점도는 20±2 SEC (25에서 리고사 잔컵(RIGOSHA ZHAN CUP) #4로 측정)이고, 또한 코팅의 평균 입도는 3㎛ 이하인 코팅 조성물을 수득하였다.
(본원발명의 코팅 조성물의 배합 성분 및 함량)
구성 성분 실시예1
(중랑%)
수지혼합물 폴리비닐 부티랄 1
비닐 클로라이드-비닐 알코올비닐 아세테이트 공중합체 1
아크릴 중합체 1
폴리우레탄 15
로진변성말레인산 1
폴리에스테르 폴리올 0.5
첨가제 폴리에틸렌 왁스 1
폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 왁스 5
실리카 겔 1
염소처리 폴리프로필렌(CPP) 0.5
침전방지제 0.2
소포제 0.2
용제 메틸 에틸 케톤(MEK) 30
에틸 아세테이트 32.6
이소프로필 알코올 5
프로필렌 글리콜 메틸 에테르 5
제조예 1: 본 발명에 따른 종이 질감을 구현하는 식품 포장재의 제조
본 발명의 일 실시예에 따른 종이 질감을 구현하는 식품 포장재의 제조는 기재층(OPP, PET, NYLON FILM)에 인쇄하고, 실시예 1 에서 제조된 코팅 조성물을 도포(드라이라미네이션)하여 종이 질감을 구현하는 식품 포장재를 제조하였다.
제조된 종이 질감을 구현하는 식품 포장재는 도3과 같은 적층 구조를 가지고 및 도4는 도시된 본 발명에 따른 종이 질감을 구현하는 식품포장재의 실제 사진과 같이 본 발명의 종이 질감을 구현하는 식품 포장재용 코팅 조성물을 적용한 종이 질감을 구현하는 식품 포장재는 무광효과 및 종이와 유사한 질감을 가지고 있음을 확인 할 수 있었다. 또한, 실제 종이와 광택, 거칠기를 비교한 결과 하기의 표와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
100 : 본 발명의 종이질감을 구현할 수 있는 식품 포장재
110, 211, 231 : 기재층 120, 232 : 인쇄층
130 : 코팅층 210 : 종이/플라스틱 필름 라미네이트
212 : 접착제층 213 : 종이층
220 : 유산지 230 : 무광코팅액으로 코팅한 식품 포장재
233 : 무광코팅층

Claims (11)

  1. 비닐 클로라이드-비닐 알코올비닐 아세테이트 공중합체(vinyl chloride-vinyl alcoholvinyl acetate copolymer), 폴리비닐 부티랄 (polyvinyl butyral), 아크릴 중합체(acrylic polymer), 폴리우레탄(polyurethane), 로진변성말레인산 및 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)를 포함하는 수지 혼합물, 첨가제, 용제를 포함하는 코팅 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 폴리에틸렌계 왁스를 조성물 총 중량 대비 3 내지 12 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 질감을 구현할 수 있는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지 혼합물은 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 19.5 내지 38 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수지 혼합물은 코팅 조성물 총 중량을 기준으로 폴리비닐 부티랄 1 내지 3 중량%, 비닐 클로라이드-비닐 알코올비닐 아세테이트 공중합체 1 내지 5 중량%, 아크릴 중합체 1 내지 3 중량%, 폴리우레탄 15 내지 20 중량%, 로진변성말레인산 1 내지 5 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 0.5 내지 2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 4.9 내지 19.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 폴리에틸렌 왁스(polyethylene wax), 폴리테트라플루오르에틸렌 왁스(polytetrafluoroethylene wax), 실리카 겔(silica gel), 염소처리 폴리프로필렌(chlorinated polypropylene), 침전방지제, 소포제를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 첨가제는 조성물 총 중량 대비 폴리에틸렌 왁스 1 내지 4 중량%, 폴리테트라플루오르에틸렌 왁스 2 내지 8 중량%, 실리카 겔 1 내지 5 중량%, 염소처리 폴리프로필렌 0.5 내지 1 중량%, 침전방지제 0.2 내지 0.5 중량% 및 소포제 0.2 내지 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용제는 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 43 내지 75 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용제는 메틸 에틸 케톤, 에틸 아세테이트, 이소프로필 알코올 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용제는 조성물 총 중량 대비 메틸 에틸 케톤 15 내지 30 중량%, 에틸 아세테이트 20 내지 33 중량%, 이소프로필 알코올 5 내지 7 중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 3 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은 180 내지 260 센티스토크의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 식품 포장재용 코팅 조성물.

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