KR101962536B1 - 스킨 포장용 다층 필름 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 딥 드로잉성이 우수한 스킨 포장용 다층 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 스킨층, 코어층 및 시일층으로 이루어진 스킨 포장용 다층 필름으로서, 상기 스킨층은 스킨층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함하고, 상기 코어층은 코어층 총 중량 대비 아이오노머 수지 50~90 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 10~50 중량%를 포함하고, 상기 시일층은 시일층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함한다. 본 발명에 따른 스킨 포장용 다층 필름은 인장강도, 신율, 수축성이 우수하고 딥드로잉성이 우수하다.
Description
본 발명은 딥 드로잉성이 우수한 스킨 포장용 다층 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 1인 가구가 많아지고 현대인들의 바쁜 생활로 인해 즉석 식품 시장이 커지고 있다. 이러한 즉석 식품에 더하여, 육가공 식품도 이런 소비 트렌드를 반영 하고 있다. 포장의 간소화, 쉽게 포장을 열 수 있는 특성(easy open), 진열대에서 가정까지 쉽게 가지고 갈 수 있는 이동성, 1인 가구 증가에 따른 소포장 및 인터넷 구매 활성화에 따라, 유통 중 포장 안정성을 고려한 육가공 포장의 형태가 발전하고 있다.
이러한 포장 형태의 일종으로서, 진공 스킨 포장이 있다. 진공 스킨 포장은 투명한 필름과 제품을 진공으로 밀착시키는 포장을 의미한다. 진공 스킨 포장은 유럽과 같은 선진국에서 이미 육류, 해산물, 즉석식품과 각종 가공식품 포장에 보편적으로 사용되고 있다. 진공 스킨 포장이 각광받고 있는 이유는 다양하다. 진공 스킨 포장된 제품은 제품 상태를 있는 그대로 볼 수 있고, 제품이 눈에 잘 띄어서 소비자의 시선을 사로잡을 수 있다는 이점이 있다. 또한, 진공을 이용하여 포장 필름 제품에 밀착시켜 고기의 육즙 등이 흘러 빠져나오지 않는다는 이점이 있다. 따라서 육즙에서 발생하는 냄새가 없으며 박테리아가 증식되지 않아 유통 기한을 최대 3, 4주까지 늘릴 수 있다.
도 1은 일반적인 진공 스킨 포장 공정을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 보면, 용기나 베이스 필름 위에 포장하고자 하는 식품을 위치시키고, 스킨 포장용 필름을 그 위에 위치시킨 다음 진공 및 열을 가하여 식품을 포장할 수 있다. 이러한 진공 스킨 포장은 포장 과정 중 필름이 손상되지 않고 유지되어야 하며, 잘 수축되어 우수한 스킨 효과를 나타내야 한다. 또한, 이러한 스킨 포장 필름은 수축하면서 내용물의 모양을 유지시켜야 하고, 오랜 시간 보관하기 위해 산소 등 외부 요인들을 차단할 수 있다. 종래 스킨 포장용 필름은 산소를 차단하고 진공이 잘 풀리지 않기 위해 CPP 필름(무연신 폴리프로필렌 필름)을 사용하고 있다. 하지만, 이러한 CPP 필름은 열봉합 특성이 우수하여 진공이 잘 풀리지 않는 이점은 있으나, 성형성이 나쁘고 육류 제품의 뼈나 튀어나온 부분에서는 성형이 잘 되지 않아 터지는 현상이 발생하는 문제가 있다. 또한, 종래 포장 필름은 기본적으로 요구되는 산소 차단성이 나쁘기 때문에 식품의 변색 및 부패가 발생하는 문제가 있다.
한국공개특허 제2015-0028210호에서는 블로운 필름을 개질하여 저가 진공포장용 필름을 제조하는 방법을 개시하고 있다.
또한, 한국공개특허 제2012-0023191호에서는 아이오노머와 프로필린계 중합체를 함유하고 용융 T 다이 캐스팅법에 의해 성형된 히트 시일 재료 및 포장 재료를 개시하고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 인장강도, 신율, 수축성이 우수하고 딥드로잉성이 우수한 스킨 포장용 다층 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제는, 스킨층, 코어층 및 시일층으로 이루어진 스킨 포장용 다층 필름으로서, 상기 스킨층은 스킨층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함하고, 상기 코어층은 코어층 총 중량 대비 아이오노머 수지 50~90 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 10~50 중량%를 포함하고, 상기 시일층은 시일층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함하는, 스킨 포장용 다층 필름에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 아이오노머 수지는 금속 이온에 의해 가교 결합된 아크릴산 또는 메타아크릴산과 에틸렌과의 공중합체일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 금속 이온은 아연, 나트륨 및 칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 폴리올레핀 엘라스토머는 메탈로센 합성 촉매 및 용액 가공법으로 제조된 에틸렌계 폴리올레핀 엘라스토머일 수 있다.
또한 바람직하게는, 다층 필름 총 두께 대비 상기 스킨층의 두께는 20~40%이고, 상기 코어층의 두께는 30~50%이고, 상기 시일층의 두께는 20~40%일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 스킨 포장용 다층 필름은 3층 블로운 압출 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 스킨 포장용 다층 필름은 인장강도, 신율, 수축성이 우수하고 딥드로잉성이 우수하여, 식품 포장시 변색 및 부패가 거의 발생하기 않고, 식품 포장의 진공 성형이 용이하다.
도 1은 일반적인 스킨 포장 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 스킨 포장용 다층 필름(10)의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스킨 포장용 다층 필름(10)의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 스킨 포장용 다층 필름(10)의 구조를 나타낸 단면도이다. 본 발명의 다층 필름은 스킨층(11), 코어층(12) 및 시일층(13)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 스킨층(11) 및 시일층(13)은 아이오노머 및 폴리올레핀 엘라스토머를 포함한다. 상기 스킨층(11)은 스킨층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함한다. 상기 시일층(13)은 시일층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함한다.
스킨층 및 시일층에서 아이오노머 수지 함량이 25 중량% 미만이고 폴리에틸렌 엘라스토머 함량이 75 중량%를 초과하는 경우에는 인장강도 및 딥드로잉성이 저하된다. 또한, 스킨층 및 시일층에서 아이오노머 수지 함량이 50 중량% 초과이고 폴리에틸렌 엘라스토머 함량이 50 중량% 미만인 경우에는 신율 및 딥드로잉성이 저하된다.
상기 코어층(12)은 코어층 총 중량 대비 아이오노머 수지 50~90 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 10~50 중량%를 포함한다. 아이오노머 수지 함량이 50 중량% 미만이고 에틸렌 비닐아세테이트 함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 수축성 및 딥드로잉성이 저하되고, 에틸렌 비닐아세테이트 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 신율, 수축성 및 딥드로잉성이 모두 저하된다.
상기에서 스킨층, 시일층 및 코어층에 사용되는 아이오노머는 금속 이온에 의해 가교 결합된 아크릴산 또는 메타아크릴산과 에틸렌과의 공중합체이고, 바람직하게는 본 발명에서는 아크릴산 또는 메타아크릴산과 에틸렌을 5:5 내지 9:1의 중량비로 공중합할 수 있다. 또한, 본 발명에 사용된 에틸렌계 아이오노머의 금속 이온은 아연(Zn), 나트륨(Na) 및 칼륨(Ka)일 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 아이오노머는 듀폰사의 Surlyn 9020, Surlyn 8940, Surlyn 9910, Surlyn 1601 등을 사용할 수 있다.
상기 폴리올레핀 엘라스토머는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 지방족 알파(α)-올레핀 또는 방향족 올레핀의 공중합체인 것이 바람직하다. 상기에서 알파(α)-올레핀은 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센 및 1-옥텐으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 1-옥텐일 수 있다. 바람직하게는 상기 폴리올레핀 엘라스토머는 0.895 ~ 0.905 g/cm3의 밀도, 85 ~ 100℃의 융점 및 35 ~ -25℃의 유리전이온도를 갖는다. 또한, 상기 폴리올레핀 엘라스토머는 메탈로센 중합 촉매 및 용액 가공법을 이용하여 합성된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 스킨포장용 다층 필름은 40 내지 100㎛ 두께를 갖는 것이 바람직하다. 각 층의 두께는 다층 필름 총 두께 대비 스킨층의 두께는 20~40%이고, 상기 코어층의 두께는 30~50%이고, 상기 시일층의 두께는 20~40%인 것이 바람직하다.
본 발명의 스킨 포장용 다층 필름은 3-레이어 블로운 방법으로 압출할 수 있다. 상기 3-레이어 블로운 방법은 각 층의 원료를 각각 다른 압출 다이스를 통해 블로운 성형법으로 가공하는 것을 가리킨다. 구체적으로 외층, 중층, 내층으로 구분되는 각각의 호퍼 및 스크류를 통해 수지를 용융시키고 이때 원형의 다이스를 통해 튜브 형태로 바람을 불어주면서 공기 중에 냉각을 시켜주면서 필름으로 압출할 수 있다. 본 발명의 압출 방법의 경우, 폴리 올레핀계 수지를 대표적으로 가공하는 압출 방법이며 기존 T-다이 캐스트 압출 방법보다 용융지수(Melt index)가 낮은 고분자량의 수지를 압출할 수 있으므로 기계적 강도가 높고 물성이 우수한 필름을 압출할 때 용이할 수 있다. 또한, 블로운 팽창비 조절을 통해 필름 폭을 다양하게 압출할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 필름 압출시 블로운 작업 후 필름이 개구가 되어야 하므로 고분자 첨가제를 추가하여야 한다. 본 발명의 경우, 스킨 포장용 필름의 특성상 투명성 및 수축성을 저하시키지 않아야 하므로 무기물의 블로킹 방지제는 적합하지 않다. 바람직하게는, 올레아마이드, 에루카아마이드 등과 같이 지방산 아마이드 계열의 슬립제를 첨가할 수 있다. 상기 첨가제는 필름 총 중량 대비 0.5 중량% 내지 2 중량%로 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 첨가제는 코어층에 포함될 수 있다. 스킨층이나 시일층에 첨가제가 포함될 경우, 스킨 성형시 첨가제가 누출될 가능성이 있다.
이하에서 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한 해석되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6
하기 표 1에 기재된 조성을 사용하여 60㎛ 두께의 3층 압출 필름을 제조하였다. 상기 3층 압출 필름은 3-레이어 블로운 방법을 사용하여 제조되었다. 두께비는 스킨층 : 코어층 : 시일층이 30% : 40% : 30%이다.
아이오노머는 듀폰사의 Surlyn 8940을 사용하였고, 폴리올레핀 엘라스토머(POE)는 (주)엘지화학의 LC100을 사용하였고, 폴리에틸렌아세테이트(EVA)는 (주)엘지화학의 EC15006을 사용하였다.
| 항목 | 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | 비교예6 |
| 스킨층 (30%) |
아이오노머 | 25 | 50 | 50 | 10 | 0 | 60 | 100 | 50 | 50 |
| POE | 75 | 50 | 50 | 90 | 100 | 40 | 0 | 50 | 50 | |
| 코어층 (40%) |
아이오노머 | 50 | 50 | 90 | 50 | 50 | 50 | 50 | 40 | 100 |
| EVA | 50 | 50 | 10 | 50 | 50 | 50 | 50 | 60 | 0 | |
| 시일층 (30%) |
아이오노머 | 25 | 50 | 50 | 10 | 0 | 60 | 100 | 50 | 50 |
| POE | 75 | 50 | 50 | 90 | 100 | 40 | 0 | 50 | 50 |
실험예
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 필름에 대해 인장강도, 신율, 수축성(MD, TD) 및 딥드로잉성을 측정하였다. 측정결과를 아래 표 2에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | ||
| 인장 강도 (kgf/㎤) |
380 | 360 | 370 | 220 | 200 | 470 | 450 | 370 | 420 | |
| 신율(%) | 650 | 650 | 650 | 650 | 650 | 300 | 270 | 640 | 420 | |
| 수축성 | MD | 15% | 17% | 13% | 7% | 8% | 12% | 10% | 12% | 8% |
| TD | 10% | 12% | 10% | 5% | 5% | 9% | 8% | 9% | 6% | |
| 딥드로잉성 (mm) |
30 | 30 | 30 | 10 | 10 | 15 | 15 | 20 | 15 | |
| 열접착강도 (kgf) |
1.2 | 1.15 | 1.2 | 0.5 | 0.4 | 0.6 | 0.5 | 0.8 | 0.6 | |
| 산소차단성 (cc/m2day) |
1.5 | 1.7 | 1.6 | 5.5 | 5.7 | 2.1 | 2.3 | 2.5 | 2.4 | |
- 인장강도, 신율 : ASTM D 882 기준에 따라 UTM 장비((주)테스트원, 2006)로 측정하였다.
- MD, TD 수축성 : 필름을 가로 100mm×세로 100mm로 자른 후 120℃의 챔버에서 10분간 방치 후, MD, TD 방향의 수축율을 측정하였다.
- 딥드로잉성 : KS B 5529(ISO149) Erichsen(㈜테스트원 2006년 제조)를 이용하여 파단면이 생길때 까지 펀치가 이동한 거리인 에릭슨을 측정하였다.
- 열접착강도 : 필름을 25mm X 100mm로 2장을 준비하여 5mm 넓이로 180℃, 5.5초, 3kgf 압력으로 필름끼리 열접착 후 UTM 장비를 이용하여 접착 강도를 측정하였다.
- 산소차단성 : ASTM D3985 기준에 따라 산소 투과도 측정 장비(Labthink Instruments사, 2014년 제조)로 측정하였다.
표 2를 보면, 비교예 1 및 2는 스킨층과 시일층에서 아이오노머 함량을 적게(10중량%) 또는 전혀 함유하지 않은 필름으로서, 신율은 실시예 1과 동일하나 인장강도 및 딥드로잉성이 현저히 낮다. 비교예 3 및 4는 스킨층과 시일층에서 아이오노머를 50 중량%를 초과하여 함유하고, 폴리올레핀 엘라스토머를 50 중량% 미만으로 함유한 필름으로서, 실시예 2와 대비하면, 인장강도는 우수하나 신율 및 딥드로잉성이 현저히 낮다. 이는 폴리올레핀 엘라스토머 함량이 50 중량% 미만으로 적게 함유한 결과로 분석된다. 비교예 5는 코어층에서 아이오노머 함량이 낮은 경우로서, 실시예 1 내지 3과 대비하면, 수축성 및 딥드로잉성이 낮다. 비교예 6은 코어층에서 에틸렌비닐아세테이트를 포함하지 않은 필름으로서, 실시예 1 내지 3과 대비하면, 신율, 수축성 및 딥드로입성이 낮다. 이러한 결과는 본 발명의 필름 조성 범위에서 스킨 포장용 필름에 사용되기에 최적의 물성을 갖는 필름을 제조할 수 있다는 것을 보여준다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (6)
- 스킨층, 코어층 및 시일층으로 이루어진 진공 스킨 포장용 다층 필름으로서,
상기 스킨층은 스킨층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함하고,
상기 코어층은 코어층 총 중량 대비 아이오노머 수지 50~90 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 10~50 중량%를 포함하고,
상기 시일층은 시일층 총 중량 대비 아이오노머 수지 25~50 중량% 및 폴리올레핀 엘라스토머 50~75 중량%를 포함하고,
상기 폴리올레핀 엘라스토머는 메탈로센 합성 촉매 및 용액 가공법으로 제조된 에틸렌계 폴리올레핀 엘라스토머이고, 0.895 ~ 0.905 g/cm3의 밀도, 85 ~ 100℃의 융점을 갖는, 진공 스킨 포장용 다층 필름. - 제1항에 있어서, 상기 아이오노머 수지는 금속 이온에 의해 가교 결합된 아크릴산 또는 메타아크릴산과 에틸렌과의 공중합체인, 진공 스킨 포장용 다층 필름.
- 제2항에 있어서, 상기 금속 이온은 아연, 나트륨 및 칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종인, 진공 스킨 포장용 다층 필름.
- 제1항에 있어서, 다층 필름 총 두께 대비 상기 스킨층의 두께는 20~40%이고, 상기 코어층의 두께는 30~50%이고, 상기 시일층의 두께는 20~40%인, 진공 스킨 포장용 다층 필름.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 진공 스킨 포장용 다층 필름은 3층 블로운 압출 방법으로 제조된 것인, 진공 스킨 포장용 다층 필름.
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