KR102063785B1

KR102063785B1 - 리드필름을 포함하는 포장용기 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102063785B1
Application number: KR1020180169326A
Authority: KR
Inventors: 최종한; 함진수; 이광희; 허미; 김우진; 하상훈
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-01-10
Also published as: CN111886185B; JP7183284B2; JP2021513488A; CN111886185A; WO2020138643A1

Abstract

본 발명은 리드필름을 포함하는 포장용기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 포장용기는 평균 셀 크기가 100 내지 500 μm로 조밀한 셀 크기를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트를 포함함으로써, 발포시트의 표면거칠기가 감소시킬 수 있어 성형체의 제조 후에도 상기 성형체와 리드필름의 접착력 및 기밀성이 향상될 수 있다.

Description

리드필름을 포함하는 포장용기 및 이의 제조방법{A packaging container having lid film, and Method for preparing the same}

본 발명은 리드필름을 포함하는 포장용기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

통상의 식품 포장용기로 사용되고 있는 제품은 발포식과 비발포식으로 나뉜다. 발포식의 식품 포장용기는 폴리스타이렌을 발포 가스와 혼합시켜 압출시킨 제품이 사용되고 있는데, 이는 두께를 비교적 두껍게 유지할 수 있어 형태유지, 단열성, 가격 경쟁력이 높은 장점이 있다. 반면, 이러한 발포식 제폼은 고온에서 유해물질이 검출되는 단점이 있다.

비발포식의 식품 포장용기기 경우, 열에 안정한 폴리프로필렌을 필름형태로 제작된 제품이 사용되고 있다. 한편, 이러한 비발포식의 식품 포장용기는 고온에서 형태변화율이 적고, 유해물질이 검출되지 않는 장점이 있다. 그러나, 가격이 비싸고 단열이 잘 되지 않는 단점이 있다.

한편, 현대사회에서 점차 생활이 편리해 지면서 일회용품 사용이 증가하고, 1인 가구 증가에 따른 배달음식 및 간편요리 제품의 수요가 점차 늘어나고 있다. 이에 따라, 식품 포장용기의 수요도 증가하고 있으며, 유해물질로부터 안전하고 용도에 따른 기능이 부여된 새로운 용기 소재에 대한 소비자 니즈가 점점 커지고 있다.

이와 관련하여, 식품 포장용기 관련 업체에서는 편리함, 안전성, 친환경 성능 및 가격경쟁력을 모두 갖춘 식품 포장용기에 대하여 연구개발 중이며, 본 출원인은 내열성 및 강도가 우수한 내열재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 포장용기 (한국 등록특허 제 10-1667999) 및 내한성이 우수한 수지 발포체 및 이를 포함하는 포장 용기(한국 등록특허 제10-1826785호) 등을 개발한 바 있다. 상기 포장 용기는 수지 발포체로 폴리에스테르 수지를 이용하여 제조함으로써, 친환경적이고, 경량임과 동시에 고강도 및 내열성를 구현할 수 있고, 온도 변화에 따른 내구성이 우수한 효과가 있다.

그러나, 상기 식품용기는 기존에 주로 사용되고 있는 올레핀계 리드필름을 사용할 경우 접착력이 부족한 단점이 있다. 따라서 폴리에스테르 발포체와 접착력이 우수한 리드필름의 개발이 필요하다.

대한민국등록특허 제10-1778629호 대한민국등록특허 제10-1667999호

본 발명은 리드필름을 포함하는 포장용기 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은,

평균 셀 크기가 100 내지 500 μm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트를 포함하며, 하기 수학식 1을 만족하는 용기 구조의 성형체, 및

상기 성형체의 상단에 부착되는 리드필름을 포함하는 포장용기로서,

상기 발포시트는 표면 거칠기(중심성 평균 거칠기: Ra)가 3 이하이고,

상기 성형체와 리드필름의 접착력이 KS M 3725 기준으로 500 내지 1,500 gf인 것을 특징으로 하는 포장용기를 제공한다:

[수학식 1]

0.01 ≤ H/D ≤ 2;

수학식 1에서,

H는 수용부 및 개구부를 포함하는 성형체에서 수용부의 깊이를 나타내고, 1cm ≤ H ≤ 10 cm이며,

D는 성형체에서 개구부의 직경을 나타내며, 단위는 cm이다.

또한, 본 발명은,

발포시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계;

상기 암형 금형과 수형 금형을 가압하여 상부 개구부가 있는 오목한 형상으로 성형체를 성형하는 단계; 및

상기 성형체의 개구부에 리드필름을 부착하는 단계를 포함하고,

상기 성형하는 단계는 시트 표면 온도가 140 내지 160℃ 되도록 열을 인가하고, 상기 암형 금형 및 수형 금형의 표면 온도를 60 내지 200℃로 설정하여 성형체를 성형하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 포장용기는 평균 셀 크기가 100 내지 500 μm로 조밀한 셀 크기를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트를 포함함으로써, 발포시트의 표면거칠기가 감소시킬 수 있어, 성형체의 제조 후에도 상기 성형체와 리드필름의 접착력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 성형체와 리드필름의 접착력이 KS M 3725 기준으로 500 내지 1,500 gf로, 성형체와 리드필름간의 우수한 접착력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 리드필름을 통한 기밀성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 성형체의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 성형체의 제조방법을 순차대로 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.

본 발명은 리드필름을 포함하는 포장용기 및 성형체의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 포장용기는 평균 셀 크기가 100 내지 500 μm로 조밀한 셀 크기를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트를 포함함으로써, 발포시트의 표면거칠기가 감소시킬 수 있어 성형체의 제조 후에도 상기 성형체와 리드필름의 접착력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 성형체와 리드필름의 접착력이 500 내지 1,500 gf로, 성형체와 리드필름간의 우수한 접착력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 리드필름을 통한 기밀성이 향상될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 사용함으로써, 친환경적이며, 재사용에 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 성형체의 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 성형체의 제조방법을 순차대로 도시한 도면이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 성형체에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명은, 평균 셀 크기가 100 내지 500 μm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트를 포함하며, 하기 수학식 1을 만족하는 용기 구조의 성형체, 및 상기 성형체의 상단에 부착되는 리드필름을 포함하는 포장용기로서, 상기 발포시트는 표면 거칠기(중심성 평균 거칠기: Ra)가 3 이하이고, 상기 성형체와 리드필름의 접착력이 KS M 3725 기준으로 500 내지 1,500 gf인 것을 특징으로 하는 포장용기를 제공한다:

[수학식 1]

0.01 ≤ H/D ≤ 2;

수학식 1에서,

D는 성형체에서 개구부의 직경을 나타내며, 단위는 cm이다.

성형체는 컵 또는 사발의 형태를 가지며, 즉석식품을 수용할 수 있는 수용공간이 구비된다. 또한, 성형체는 개구부의 외주연을 따라 외측 방향으로 연장되는 플랜지를 더 포함하고, 상기 플랜지에 상기 리드필름이 부착될 수 있다. 통상적으로, 리드필름은, 즉석식품을 수용한 성형체의 상단에 부착되어 즉석식품이 외부로 노출되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

본 발명의 리드필름은 성형체와의 접착력이 KS M 3725 기준으로 500 내지 1,500 gf일 수 있어, 성형체와 리드필름간의 우수한 접착력을 제공할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 본 발명의 포장용기는 상기 리드필름을 통한 기밀성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 성형체와 리드필름의 접착력은 500 내지 1,200 gf, 500 내지 1,000 gf, 500 내지 800 gf, 500 내지 600 gf, 600 내지 1,500 gf, 800 내지 1,500 gf, 1,000 내지 1,500 gf, 또는 1,200 내지 1,500 gf일 수 있다.

상기 리드필름은 알루미늄호일층, 상기 알루미늄호일층의 일면에 도포된 접착층 및 상기 알루미늄호일층의 타면에 도포된 인쇄층을 포함하여 구성될 수 있다. 특히, 리드필름은 포장용기의 포장과정을 거쳐 상기 성형체의 플랜지에 융착될 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄층이 순간 가열되면 가열된 부분의 접착층이 용융되면서 성형체의 플랜지에 융착되어 성형체의 상단을 따라 열부착될 수 있다.

하나의 예로서, 리드필름은 3 내지 7 층(layer)로 구성될 수 있고, 성형체의 상단과 접촉하는 내측 전면에 접착층을 포함할 수 있으며, 상기 접착층은 리드필름은 에틸-메타크릴레이트(ethyl-methacrylate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephtalate) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 일 예로는 상기 접착층은 에틸-메타크릴레이트(EMA)일 수 있다.

상기와 같은 접착강도가 향상된 접착층은 성형체의 상단에 용이하게 열접착시킬 수 있을 뿐만 아니라, 성형체(10)와 상기 리드필름간의 일정 수준 이상의 접착력이 유지됨으로써 포장용기에 적용될 때, 우수한 기밀성 등을 제공할 수 있는 이점이 있다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 성형체(10)는 바닥부(11) 및 바닥부(11)의 둘레를 따라 상단이 개방된 상태의 벽부(12)를 포함하고, 상기 수학식 1 에서 H/D 값은 0.01 내지 2, 0.01 내지 1.5, 0.01 내지 1.3, 0.05 내지 1.2, 0.1 내지 1.1, 0.3 내지 1.0, 0.4 내지 0.9, 0.5 내지 0.8, 0.55 내지 0.7, 또는 0.6 내지 0.65일 수 있다. 아울러, 상기 수학식 1에서 H 값은 1 내지 10 cm일 수 있다. 일 예로, 성형체(10)의 개구부의 직경이 10 cm일 수 있으며, 수용부의 깊이가 3 cm일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 성형체(10)는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포층 및 상기 발포층의 일면 또는 양면에 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지층을 포함함으로써, 하기 수학식 2를 만족하는 성형체(10)를 제공할 수 있다.

[수학식 2]

|T₂ - T₁| ≥ 10℃

상기 수학식 2에서,

T₁는 20℃, 1 atm 조건에서, 성형체에 100℃의 물을 담고, 1 분 경과 되었을 때 측정한 성형체의 외측 표면 온도이며,

T₂은 20℃, 1 atm 조건에서, 성형체(10)에 100℃의 물을 담고, 1 분 경과 되었을 때 측정한 성형체 내부의 물의 온도이다.

본 발명에 따른 성형체(10)는 평균 셀 크기가 100 내지 500 μm로 조밀한 셀 크기를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트를 포함하며 포함함으로써, 열차단성이 우수함을 나타낸다. 구체적으로, 상온(20℃), 1기압 조건에서, 성형체(10) 내부에 100℃의 물을 70%(v/v) 담은 상태에서, 1 분 경과된 시점에서, 성형체(10) 내부 물의 온도와 성형체(10) 외부 표면의 온도차가 10℃ 이상일 수 있다. 이는 본 발명에 따른 성형체(10)가 열차단성이 우수함을 나타내는데, 구체적으로, 제조된 성형체(10)에 100℃의 물을 70%(v/v) 담은 상태에서 1 분 경과된 시점에서, 성형체(10) 내부에 수용된 물의 온도와 성형체(10) 외부 표면의 온도차이다.

하나의 예로써, 본 발명에 따른 성형체(10)에 100℃의 물을 70%(v/v) 담은 상태에서, 1 분 경과된 시점에 성형체(10) 외부 온도가 40℃ 인 경우, 성형체(10) 내부에 수용된 물의 온도는 95℃일 수 있다. 본 발명에 따른 성형체(10)는 상기 조건에서 성형체(10) 내부에 수용된 물의 온도와 성형체(10) 외부 표면의 온도차를 비교적 높게 유지함으로써, 열차단성이 우수함을 알 수 있으며, 이로 인해 식품의 보온을 효과적으로 향상시키는 효과를 나타낸다.

한편, 본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트는 0.1 내지 10 중량%의 무기입자를 포함할 수 있으며, 상기 무기입자의 평균 크기는 0.05 내지 60 μm일 수 있다. 예를 들어, 상기 발포시트는 0.1 내지 8 중량%, 0.1 내지 6 중량%, 0.1 내지 4 중량%, 0.1 내지 2 중량%, 0.1 내지 1 중량%, 1 내지 10 중량%, 2 내지 10 중량%, 4 내지 10 중량%, 6 내지 10 중량%, 또는 8 내지 10 중량%의 무기입자를 포함할 수 있으며, 상기 무기입자의 평균 크기는 0.05 내지 50 μm, 0.05 내지 30 μm, 0.05 내지 10 μm, 0.05 내지 5 μm, 0.05 내지 1 μm, 1 내지 60 μm, 5 내지 60 μm, 20 내지 60 μm, 또는 40 내지 60 μm일 수 있다.

상기 무기입자는 Talc, CaCO₃, TiO₂, 및 SiO 중 1종 이상을 포함할 수 있다.

하나의 예로, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트는 0.5 내지 9 중량%의 탄산칼슘(CaCO₃)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 탄산칼슘(CaCO₃)은 무기입자로, 상기와 같은 무기입자를 포함함으로써, 본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포층의 표면이 균일하며 우수한 열성형성을 나타낼 수 있다.

상기 탄산칼슘의 열전도율은 1.0 내지 3.0 kcal/mh℃일 수 있다. 구체적으로, 탄산칼슘의 열전도율은 1.2 내지 2.5 kcal/mh℃, 1.5 내지 2.2 kcal/mh℃ 또는 1.8 내지 2.0 kcal/mh℃일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄산칼슘의 열전도율은 1.5 내지 2.5 kcal/mh℃ 또는 1.8 내지 2.3 kcal/mh℃일 수 있다. 상기와 같이 탄산칼슘을 포함하는 발포시트는 우수한 열전도율을 나타냄으로써 균일한 표면을 가지고, 우수한 열 성형성을 나타낼 수 있다.

예를 들어, 상기 탄산칼슘의 함량은 0.5 내지 9 중량%일 수 있다. 구체적으로, 탄산칼슘의 함량은 0.5 내지 8 중량%, 0.6 내지 7 중량%, 0.7 내지 6 중량%, 0.8 내지 5 중량%, 0.9 내지 4 중량%, 1.0 내지 3.0 중량%, 2 중량% 내지 3.5 중량%일 수 있다. 일 예로, 1.0 중량% 또는 3 중량%일 수 있다.

하나의 예시에서, 발포시트의 밀도(KS M ISO 845)는 평균 100 내지 500 kg/m³일 수 있다. 구체적으로, 발포시트의 밀도는 평균 100 내지 450 kg/m³, 100 내지 400 kg/m³, 100 내지 300 kg/m³, 100 내지 200 kg/m³, 150 내지 500 kg/m³, 200 내지 500 kg/m³, 300 내지 500 kg/m³, 또는 400 내지 500 kg/m³일 수 있다.

다른 하나의 예시에서, 본 발명에 따른 발포시트는 200℃에서 10 초의 조건에서 고온신율은 325% 내지 375%일 수 있다. 구체적으로, 발포시트는 200℃에서 10 초의 조건에서 고온신율은 330% 내지 360%, 345% 내지 370% 또는 335% 내지 360%일 수 있다. 보다 구체적으로, 발포시트는 200℃에서 10 초의 조건에서 고온신율은 345% 내지 355%일 수 있다.

상기와 같은 폴리에스테르 및 탄산칼슘를 포함함으로써, 본 발명에 따른 발포시트는 우수한 가공성을 나타낼 수 있다.

식품의약품안전처의 기구 및 용기포장과 그 원재료에 관한 규격을 기준으로, 용출규격 측정 시, 총 용출량이 30 ppm 이하이고, 안티몬 게르마늄, 테레프탈산, 이소프탈산, 아세트 알데하이드 물질이 불검출되며, 잔류규격 측정 시, 휘발성 물질이 검출되지 않는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 성형체(10)는 상기와 같이, 친환경 소재인 폴리에스테르 수지를 사용함으로써, 식품의약품안전처에서 발행하고 있는 기구 및 용기포장의 기준 및 규격 고시전문고시 제2015-7호에 기재된 우려 물질들을 허용 범위 내로 조절할 수 있다.

이와 같은 소재를 이용한 성형체(10)를 이용하여 식품 포장용기를 제조함으로써, 친환경적인 식품 용기를 제공할 수 있다.하나의 예로서, 본 발명에 따른 성형체는, 배리어(Barrier) 성능, 친수화 기능 또는 방수 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 친수화제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 수지 발포시트는 증점제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.

상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)이 사용될 수 있다.

상기 열안정제는, 유기 또는 무기인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 수지 발포시트의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.

상기 발포제의 예로는, N₂, CO₂, 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO₂가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 성형체의 제조방법을 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 성형체의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명은, 발포시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계; 상기 암형 금형과 수형 금형을 가압하여 상부 개구부가 있는 오목한 형상으로 성형체를 성형하는 단계; 및 상기 성형체의 개구부에 리드필름을 부착하는 단계를 포함하고, 상기 성형하는 단계는 시트 표면 온도가 140 내지 160℃ 되도록 열을 인가하고, 상기 암형 금형 및 수형 금형의 표면 온도를 60 내지 200℃로 설정하여 성형체를 성형하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법을 제공한다.

한편, 상기 발포시트는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 및 무기입자를 포함하는 수지 혼합물을 압출 발포 후 냉각시켜 발포시트를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 압출 발포 후 냉각시키는 단계는 -10 내지 20℃의 온도 범위에서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 발포시트는 폴리에스테르 수지 혼합물을 압출 발포하여 제조할 수 있다. 상기 압출 발포는 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지할 수 있다. 상기 압출 발포 후 냉각시키는 단계는 발포시트의 내측은 발포장치의 금속 재질의 맨드렐로, 발포시트 외측은 발포장치의 냉각 Air로 냉각시키는 것일 수 있고, 이 때, 냉각은 -10 내지 20℃의 온도 범위에서 수행하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각은 -10 내지 15℃, -10 내지 10℃, -10 내지 5℃, 5 내지 20℃, 또는 15 내지 20℃에서 수행하는 것일 수 있다.

상기 발포시트는 0.1 내지 10 중량%의 무기입자를 포함할 수 있으며, 상기 무기입자의 평균 크기는 0.05 내지 60 μm일 수 있다. 예를 들어, 상기 발포시트는 0.1 내지 8 중량%, 0.1 내지 6 중량%, 0.1 내지 4 중량%, 0.1 내지 2 중량%, 0.1 내지 1 중량%, 1 내지 10 중량%, 2 내지 10 중량%, 4 내지 10 중량%, 6 내지 10 중량%, 또는 8 내지 10 중량%의 무기입자를 포함할 수 있으며, 상기 무기입자의 평균 크기는 0.05 내지 50 μm, 0.05 내지 30 μm, 0.05 내지 10 μm, 0.05 내지 5 μm, 0.05 내지 1 μm, 1 내지 60 μm, 5 내지 60 μm, 20 내지 60 μm, 또는 40 내지 60 μm일 수 있다.

다음으로, 가공하는 단계는 발포시트(1)를 성형체 성형장치(20)의 암형 금형(21)과 수형 금형(22) 사이에 배치하는 단계 및 수형 금형(22)을 가압하여 성형체 (10)를 성형하는 단계를 제공한다.

구체적으로, 암형 금형(21)과 수형 금형(22) 사이에 배치된 발포시트(1) 는 열성형됨으로써 성형체(10)로 성형될 수 있다. 상기 열성형으로는 진공 성형, 압공 성형 또는 진공 성형과 압공 성형을 조합한 진공 압공 성형, 수형 금형(플러그)을 사용하면서 또는 수형 금형(22)을 사용한 후, 진공 및/또는 압공 성형하는 등의 열 성형될 수 있다.

도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 발포시트(1)를 성형하기 전, 발포시트(1)를 성형장치의 암형 금형(21)과 수형 금형(22) 사이에 배치하는 배치단계를 나타낸다. 도 2(b)는 연신 공정 및 열 공정을 나타내는 도면으로, 도 2(b)와 같이, 수형 금형(22)을 하강하여 발포시트(1)를 연신하고, 암형 금형(21)으로부터의 진공 흡인에 의해 암형 금형(21)의 캐비티의 형상으로 부형되며, 열이 가해진다. 도 2(c) 는 수형 금형(22)의 가압과 암형 금형(21)으로부터 압축 공기에 의해, 성형되고 있는 발포시트(1)를 수형 금형(22)의 형상으로 부형되어 최종 성형품인 성형체(10)가 성형되는 것을 나타낸다. 다음으로, 성형된 성형체 (10)는 냉각 후 수형 금형(22)을 상승시켜 취출될 수 있다.

아울러, 성형하는 단계는, 시트 표면 온도가 140 내지 160℃ 되도록 열을 인가하고, 상기 암형 금형(21) 및 수형 금형(22)의 표면 온도를 60 내지 200℃로 설정하여 성형체를 성형할 수 있다.

한편, 성형단계에서 수형 금형(22)의 표면과 암형 금형(21)의 캐비티 표면 온도는 서로 다를 수 있다. 바람직하게는 수형 금형(22)의 표면 온도는 각각 250 내지 280℃, 255 내지 275℃, 260 내지 270℃ 또는 265℃일 수 있으며, 암형 금형의 캐비티 표면 온도는 200 내지 250℃, 210 내지 240℃, 215 내지 235℃, 220 내지 230℃ 또는 225℃일 수 있다.

하나의 예시로, 수형 금형(22)의 표면 온도가 265℃일 수 있으며, 암형 금형(21)의 표면 온도가 225℃일 수 있으며, 수형 금형(22)은 0.5 내지 15 초 동안 암형 금형(22)에 접촉시키는 것이 바람직하다. 아울러, 암형 금형(21)은 일측에 내부 공간인 캐비티를 감압하기 위한 감압홀(23)이 형성된 구조일 수 있다.

다음으로, 성형체를 -10 내지 20℃의 온도 범위에서 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각하는 단계의 온도는 -10 내지 20℃, -5 내지 18℃, -1 내지 17℃, 1 내지 16℃, 2 내지 15℃, 3 내지 14℃, 4 내지 13℃, 5 내지 12℃, 6 내지 11℃ 혹은 10℃일 수 있다. 열간 성형된 포장용기를 상기 범위의 온도로 냉각할 경우 폴리에스테르 수지 발포시트의 결정화도를 10 내지 35% 범위로 형성할 수 있다. 상기 온도 범위에서 냉각을 수행할 경우, 폴리에스테르 수지 발포시트의 결정화도가 과도하게 상승하는 것을 막아 금형내 성형체의 성형이 용이할 수 있으며, 경량성 및 내열성이 우수한 성형체를 제조할 수 있다.

하나의 예로서, 상기 열간 성형된 포장용기를 0.5 내지 5℃/min의 감온 조건에서 냉각하는 단계를 통해 포장용기의 결정화도를 10 내지 35% 범위로 형성할 수 있다. 상기 감온 조건은 구체적으로 0.8 내지 4.5℃/min, 1 내지 4℃/min, 1.5 내지 3.5℃/min, 1.8 내지 3.2℃/min, 2 내지 3℃/min, 혹은 2.3 내지 2.8℃/min일 수 있다. 상기 감온 조건에서 냉각하는 단계를 수행할 경우, 폴리에스테르 수지 발포시트의 결정화도가 과도하게 상승하는 것을 막아 금형내 성형체의 성형이 용이할 수 있으며, 경량성 및 내열성이 우수한 성형체를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

제조예 1

PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에서 상기 수분이 제거된 PET 수지 100 중량부, PMDA(pyromellitic dianhydride) 1 중량부, 0.5 μm 크기의 탄산칼슘(CaCO₃) 1 중량부, Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 부탄 가스를 혼합하고, 수지 용융물을 제2 압출기로 보내 220℃로 냉각하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die) 를 통과하면서 발포시트를 형성하였다.

이때, 제조된 폴리에스테르 수지 발포시트의 밀도는 380 kg/m³였으며, 두께는 1 mm 이였다.

실시예 1

제조예 1에서 제조한 발포시트를 냉각 온도 (Mandrel, Air) 10℃로 냉각시켜 제조한 발포시트로 H/D(H: 수용부의 깊이 D: 개구부의 직경)가 0.4인 사각 형태의 용기로 열성형하였다. 그 후 EMA 접착층 20μm를 합지한 리드필름으로 120℃에서 실링(Sealing) 하였다.

한편, 성형체의 성형시, 수형 금형의 표면온도는 40℃이며, 암형 금형의 표면온도는 80℃였다.

실시예 2

발포 시트를 제조할 때 냉각온도가 15℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포시트 및 성형체를 제조한 후 리드필름과 실링하였다.

실시예 3

H/D의 값이 0.5 인 것을 제외하곤 실시예 1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하였다.

실시예 4

포장용기의 리드필름으로 통상적으로 사용되는 알루미늄 호일층을 사용하였으며, 상기 알루미늄 호일층의 일면에 에틸-메타크릴레이트(EMA) 접착제를 도포하여 포장용기용 리드필름을 준비하였다.

비교예 1.

리드필름의 접착층을 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)를 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 발포체 및 성형체를 제조하고, 리드필름을 실링하였다.

비교예 2.

발포 시트를 제조할 때 냉각온도가 30℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포시트 및 성형체를 제조한 후 리드필름과 실링하였다

실험예 1: 리드 접착성 측정

PET foam Sheet와 리드필름 (PE 핫멜트 60 μm)을 25×60 mm로 준비하여 리드 접착용 Hot Press에서 온도 150℃에서 2 kgf 압력으로 실링(Sealing)한 후 KS M 3725 규격을 기준으로 인장시험기를 이용하여 인장속도 200 mm/분의 속도로 박리강도를 측정하였다.

실험예 2: 중심선 표면 거칠기 측정

KS B 0161에 의거하여 중심선 표면 거칠기 값을 측정하였다.

실시예 및 비교예에서 성형체의 시트 종류 및 성형 조건에 따른 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1을 참조하면, 냉각온도를 20℃ 이하로 발포시트를 제조할 경우 표면 거칠기가 3 이하인 것을 알 수 있었고, 이때 EMA 접착층을 적용한 리드와의 접착강도는 700 이상으로 우수한 접착력을 나타내었다.

냉각 온도가 30℃ 이상인 경우 표면거칠기가 7로, 표면이 거친 것을 알 수 있었고, EVA 접착층을 사용할 경우, 접착력이 450으로 낮은 접착력을 나타내었다.

1: 발포시트
10: 성형체
11: 바닥부 12: 벽부
13: 플랜지
20: 금형
21: 암형 금형 22: 수형 금형
23: 감압홀

Claims

평균 셀 크기가 100 내지 500 μm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 발포시트를 포함하며, 하기 수학식 1을 만족하는 용기 구조의 성형체, 및
상기 성형체의 상단에 부착되는 리드필름을 포함하는 포장용기로서,
상기 발포시트는 표면 거칠기(중심성 평균 거칠기: Ra)가 3 이하이고,
상기 성형체와 리드필름의 접착력이 KS M 3725 기준으로 500 내지 1,500 gf인 것을 특징으로 하는 포장용기:
[수학식 1]
0.01 ≤ H/D ≤ 2;
수학식 1에서,
H는 수용부 및 개구부를 포함하는 성형체에서 수용부의 깊이를 나타내고, 1 cm ≤ H ≤ 10 cm이며,
D는 성형체에서 개구부의 직경을 나타내며, 단위는 cm이다.
제1항에 있어서,
리드필름은 에틸-메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함하는 포장용기.
제1항에 있어서,
성형체는,
개구부의 외주연을 따라 외측 방향으로 연장되는 플랜지를 더 포함하고, 상기 플랜지에 상기 리드필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 포장용기.
제1항에 있어서,
상기 발포시트의 평균 두께는 0.5 내지 3 mm 범위인 것을 특징으로 하는 포장용기.
제1항에 있어서,
하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 포장용기:
[수학식 2]
|T₂ - T₁| ≥ 10℃
상기 수학식 2에서,
T₁는 20℃, 1 atm 조건에서, 성형체에 100℃의 물을 담고, 1 분 경과 되었을 때 측정한 성형체의 외측 표면 온도이며,
T₂은 20℃, 1 atm 조건에서, 성형체에 100℃의 물을 담고, 1 분 경과 되었을 때 측정한 성형체 내부의 물의 온도이다.
제1항에 있어서,
포장용기는 식품 포장용기인 것을 특징으로 하는 포장용기.
제1항에 따른 포장용기를 제조하는 방법으로서,
발포시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계;
상기 암형 금형과 수형 금형을 가압하여 상부 개구부가 있는 오목한 형상으로 성형체를 성형하는 단계; 및
상기 성형체의 개구부에 리드필름을 부착하는 단계를 포함하고,
상기 성형하는 단계는 시트 표면 온도가 140 내지 160℃ 되도록 열을 인가하고, 상기 암형 금형 및 수형 금형의 표면 온도를 60 내지 200℃로 설정하여 성형체를 성형하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 발포시트는,
폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 및 무기입자를 포함하는 수지 혼합물을 압출 발포 후 냉각시켜 발포시트를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 압출 발포 후 냉각시키는 단계는 -10 내지 20℃의 온도 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 무기입자의 평균 크기는 0.05 내지 60 μm인 포장용기의 제조방법.
제7항에 있어서,
암형 금형은, 일측에 내부 공간을 감압하는 감압홀이 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
제7항에 있어서,
성형된 성형체를 -10 내지 20℃의 온도 범위에서 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.