KR102158171B1

KR102158171B1 - 재활용이 가능한 다층필름 및 이를 이용한 식품용 용기

Info

Publication number: KR102158171B1
Application number: KR1020200003561A
Authority: KR
Inventors: 윤완식; 최하영
Original assignee: 주식회사 알커미스
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-09-23

Abstract

본 발명은 박리기재층 및 박리점착층을 포함하는박리층 및 기재층을 포함하는 다층 필름이며, 상기 박리기재층은 생분해 수지를 포함하는 제1 수지, 산화생분해 촉매제를 포함하는 제2 수지, 광분해가 가능한 제3 수지로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 필름에 관한 것으로, 이를 이용하여 식품용 용기를 제조하는 경우 용기에 식품을 담아 사용한 이후에 분리층을 간단하게 분리함으로써 일반 쓰레기로 배출하고, 기재층은 세척 및 재새척을 하지 않고도 깨끗한 상태로 재활용이 효과를 제공한다.

Description

재활용이 가능한 다층필름 및 이를 이용한 식품용 용기{Recyclable multilayer film and food container using the same}

본 발명은 재활용이 가능한 다층필름 및 이를 이용한 식품용 용기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 퇴비화할 수 있는 일반 쓰레기와 재활용할 수 있는 재활용 쓰레기로 쉽게 분리하여 친환경적으로 처리할 수 있는 다층 필름 및 이를 이용한 식품용 용기에 관한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.

일회용 플라스틱 용기는 가볍고 취급이 용이하여 많이 사용되며, 특히 음식 배달 문화가 발달하여 더욱 많이 사용하게 되었다. 하지만, 사용 후에 플라스틱 용기를 버릴 때 용기에 남아있는 음식물에 오염된 부분을 세척할 필요가 있는데, 소비자들은 세척하는 것이 매우 번거롭고 세척이 완벽하지 않아서, 재활용 플라스틱으로 회수가 되더라도 다시 세척하는데 비용이 많이 들고, 플라스틱을 재생하더라도 물성이 제대로 나오지 않아서 활용에 어려움이 많다.

등록특허 제10-0334853호에 폴리스티렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 필름 등과 같은 전통적인 플라스틱과 접착층을 이용하여 복수층의 용기를 만들고 이를 벗겨서 재이용하는 것이 제안되어 있다. 그러나 전통적인 필름은 분리되어도 분해가 되지 않는 난분해성 플라스틱으로 환경오염을 일으킨다. 또한, 접착성분을 두꺼운 베이스 시트에 위치시킴으로써 음식물에 오염된 필름 부분도 재활용을 어렵게 하고, 접착성분이 있는 베이스 시트는 접착성분과 베이스 시트로 각각 분리가 되지 않아서 재활용을 어렵게 하여, 어느 층도 재활용이 용이하지 않다.

본 발명은 사용 후 쉽게 분리하여 재활용이 가능한 다층 필름 및 이를 이용하여 제조한 식품용 용기를 제공하여 소비자가 이 식품용 용기를 사용한 후에 세척을 하지 않고서도 내용물로 오염된 부분을 쉽게 분리하여 퇴비화할 수 있고 기재를 용이하게 재활용할 수 있는 다층 필름 및 이를 이용한 식품용 용기를 제공하고자 한다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

본 발명에 따른 다층필름(1)은 도 1에 나타낸 것과 같이 박리층(10) 및 기재층(20)을 포함하며, 박리층(10)은 다시 박리기재층(11) 및 박리점착층(12)을 포함한다. 도 2에 나타낸 것과 같이 상기 기재층(20)으로부터 상기 박리층(10)을 쉽게 분리가 가능한 효과를 제공하며, 상기 분리된 박리층(10)은 퇴비화가 용이하고, 상기 분리된 기재층(20)은 재활용이 용이한 효과를 제공한다.

상기 박리기재층(11)은 생분해 수지를 포함하는 제1 수지, 산화생분해 촉매제를 포함하는 제2 수지, 광분해가 가능한 제3 수지로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 수지를 포함하며, 단일층이거나 다중층으로 구성될 수 있다.

상기 제1 수지는 생분해 수지로서, 예를 들어, 폴리락틱애시드(Polylactic acid, PLA), 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(Polybutylene adipate terephthalate, PBAT), 폴리부틸렌 석시네이트(Polybutylene succinate, PBS), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene terephthalate, PTT), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 폴리히드록시 알카노에이트(Polyhydroxy alkanoate, PHA), 폴리하이드록시 부틸레이트(Polyhydroxy butyrate, PHB), 폴리하이드록시 부티레이트 코 발레레이트(Polyhydroxy-butyrate-co-valerate, PHBV), 열가소성 전분(Thermoplastic starch, TPS), 셀룰로오스(Cellulose)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 포함하는 수지이다.

상기 박리기재층으로 제1 수지를 사용하는 경우 바람직하게는 폴리락틱애시드(Polylactic acid, PLA)와 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(Polybutylene adipate terephthalate, PBAT)를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 PLA 및 PBAT의 중량비가 10 내지 30 wt% 및 90 내지 70 wt%로 혼합하여 사용하는 것이좋다. PLA를 100 wt% 또는 PBAT를 100 wt%로 사용할 수 있으나, 일반적으로 사용하는 PE와 비슷한 물성을 내기 위하여 상기 비율로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

상기 제2 수지는 산화생분해 촉매제를 포함하는 수지로서,예를 들어, 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에스테르(Polyester), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(Polyvinylidene chloride, PVDC), 플루오로카본폴리머(Fluorocarbon polymer), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리이미드(polyimide, PI)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 수지에 산화생분해 촉매제가 0.001 wt% 내지 10 wt%가 포함된 수지이다. 0.001 중량% 미만 시 사용상 분해 효과가 떨어지며, 10 중량% 초과 시 필름의 물성이 떨어져 사용하기 어렵다.

상기 박리기재층으로 제2 수지를 사용하는 경우 산화생분해 촉매제는 아미노산(Amino acid) 금속염을 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 상기 아미노산 금속염은 아미노기 및 카복실기를 포함하는 아미노산, 히드록시기 또는 설퍼기를 포함하는 아미노산 및 이들의 이성질체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 아미노산의 금속염들 중에서 적어도 1종 이상을 포함한다.

상기 아미노기 및 카복실기를 포함하는 아미노산은 글라이신, 알라닌, 시스테인, 세린, 발린, 메티오닌, 프롤린, 페닐알라닌, 타이로신, 아스파틱에시드, 글루타믹에시드, 프롤린, 아스파라긴, 글루타민, 히스티딘, 아미노부티릭에시드 및 이들의 이성질체로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고, 상기 히드록시기 또는 설퍼기가 포함된 아미노산은 하이드록시라이신, 호모세린, 호모시스테인, 스타틴 및 이들의 이성질체로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.

이 때, 아미노산은 반드시 한 종류의 아미노산을 포함해야 하는 것은 아니고, 두 종류 이상의 아미노산이 혼합된 것을 사용할 수 있다. 두 종류 이상의 아미노산이 혼합된 경우에는 두 아미노산의 수소 결합을 통해 반응 후 결정화에 도움이 될 수 있으며 수소 결합을 통해 보다 안정한 화합물을 형성할 수 있다.

바람직하게는 글라이신의 금속염, 알라닌의 금속염 및 글루타믹에시드의 금속염 중 어느 1종 이상을 사용하는 것이 좋다.

상기 아미노산 금속염의 금속은 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 주석(Sn), 망간(Mn), 아연(Zn), 칼륨(K), 은(Ag), 금(Au) 및 구리(Cu)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 좋다.

즉, 아미노산 금속염은 예를 들어, 포타시움글루타메이트, 소디움글루타메이트, 마그네슘글루타메이트, 망간글루타메이트, 실버글루타메이트, 징크글루타메이트, 포타시움글라이시네이트, 소디움글라이시네이트, 마그네슘글라이시네이트, 망간글라이시네이트, 실버글라이시네이트, 징크글라시네이트, 카파글라이시네이트 등을 포함한다.

또한 박리기재층으로 제2 수지를 사용하는 경우 촉매제로 하이드록시산(Hydroxy acids) 금속염을 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 하이드록시산은 고비점 지방산이며 분자체인에 하이드록시기가 하나 또는 그 이상 있음으로 생분해력이 매우 우수하다. 하이드록시산 금속염은 단독으로 첨가되더라도 제2 수지의 산화를 유도할 수 있으나, 상기 아미노산 금속염과 함께 첨가되어 제2 수지의 산화를 유도시키는 것을 돕는 작용을 하며, 이로 인해 적은 양의 촉매제만을 첨가하여도 목적하는 생분해성을 달성할 수 있게 된다.

촉매제로서 아미노산 금속염과 하이드록시산 금속염이 함께 첨가되는 경우 바람직하게는 아미노산 금속염 100 중량부에 대하여 하이드록시산 금속염을 1 내지 50 중량부 첨가하는 것이 좋다. 50 중량부를 초과할 경우 아미노산 금속염과 결합하여 촉매제의 효과가 감소할 수 있으며 1 중량부 미만을 첨가할 경우 촉매제로서의 역할을 할 수 없다.

상기 하이드록시산 금속염은 하이드록시리놀레익에시드(2-hydroxylinoleic acid), 트렌스하이드록시데케노익에시드(trans 10-hydroxydec-2-enoic acid), 하이드록시데케노익에시드(9-hydroxydec-2-enoicacid), 하이드록시옥타디에노익에시드(8-hydroxy-5,6-octadienoic acid), 하이드록시에이코세노익에시드(14-hydroxy-11-eicosenoic acid), 하이드록시옥타데세노익에시드(12-hydroxy-9-octadecenoic acid), 하이드록시옥타데카디에노익에시드(12-hydroxy-9,15-octadecadienoic acid) 및 하이드록시에코사디에노익에시드(14-hydroxy-11,17-eicosadienoic acid)로 구성된 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 하이드록시산의 금속염들 중에서 적어도 1종 이상을 포함한다.

상기 하이드록시산 금속염의 금속은 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 주석(Sn), 망간(Mn), 아연(Zn), 칼륨(K), 은(Ag), 금(Au) 및 구리(Cu)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 좋다.

즉 하이드록시산 금속염은 예를 들어, 포타시움리놀레이트, 소디움리시놀레이트, 실버리시놀레이트, 징크리시놀레이트, 포타시움디하이드록시스테아레이트, 마그네시움리시놀레이트, 망간리시놀레이트, 망간하이드록시스테아레이트, 소디움디하이드록시스테아레이트, 실버디하이드록시스테아레이트, 징크디하이드록시스테아레이트 등을 포함한다.

상기 제3 수지는 광분해가 가능한 폴리케톤(Polyketone) 수지로서, 예를 들어, 아로마틱 케톤 (aromatic ketone), 알리파틱 케톤(aliphatic ketone), 폴리알킬렌 카보네이트 중에서 선택된 하나 이상의 수지를 포함한다.

상기 박리기재층으로 제3 수지를 사용하는 경우 본 발명의 발명자가 등록한 특허 제10-1950100호의 폴리케톤 조성물을 사용하는 것이 좋다. 또한 폴리알킬렌 카보네이트가 포함된 조성물을 사용하는 것도 좋다.

상기 박리점착층(12)은 유통 및 사용상에 충분한 점착력을 가지고, 박리 시 손으로 박리가 가능한 1~1000 gf/25mm의 점착력을 갖는 층이며, 아크릴 수지(acrylic resin), 에틸렌초산비닐(ethylene-vinyl acetate, EVA) 등 점착 가능한 수지를 사용할 수 있고, 단일층이거나 다중층으로 구성될 수 있다.

상기 박리점착층(12)의 점착가능한 수지는 더욱 구체적으로 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산 에스테르, 비닐 아세테이트에서 선택된 적어도 하나의 비닐모노머와 에틸렌 사이의 코폴리머 또는 스티렌 코폴리머 등을 들 수 있다. 이들의 예는 에틸렌-불포화 카르복실산 코폴리머, 에틸렌-불포화 카르복실산 에스테르 코폴리머, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸렌-불포화 카르복실산 에스테르-비닐 아세테이트 테르폴리머, 에틸렌과 2종류 이상의 불포화 카르복실산 에스테르로 이루어진 다성분 폴리머, 스티렌-부타디엔 코폴리머, 스티렌-이소프렌 코폴리머, 스티렌-부타디엔 코폴리머의 수소첨가물 및 스티렌-이소프렌 코폴리머의 수소첨가물로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.

불포화 카르복실산의 구체적인 예는 아크릴산, 메타크릴산을 포함한다. 불포화 카르복실산 에스테르의 구체적인 예는 에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트를 포함한다.

불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산 에스테르, 비닐 아세테이트에서 선택된 적어도 하나의 비닐 모노머와 에틸렌 사이의 코폴리머의 바람직한 예는 에틸렌-아크릴산 코폴리머, 에틸렌-메타크릴산 코폴리머, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-에틸 메타크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-비닐 아세테이트-글리시딜 메타크릴레이트 코폴리머로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.

또한 박리점착층(12)을 구성할 수 있는 물질은 아크릴 계열 점착제, 실리콘 계열 점착제 및 고무 계열 점착제로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상일 수 있으며, 핫멜트 점착제 형태, 용제에 희석한 (유성, 용제계) 점착제 형태, 또는 수성 (수계) 점착제 형태를 가질 수 있다.

또한 상기 박리점착층(12)은 필요에 따라 산화방지제, 열안정제, 자외선흡수제, 윤활제, 정전기방지제, 미네랄 오일 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 박리기재층(11)은 3 내지 300μm 두께로 형성 되고, 상기 박리점착층(12)은 0.5 내지 100μm 두께로 형성된다.

상기 기재층(20)은 생분해 수지를 포함하는 제1 수지, 산화생분해 촉매제를 포함하는 제2 수지, 광분해가 가능한 제3 수지로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 수지를 포함하며, 단일층이거나 다중층으로 구성될 수 있다. 또한 기재층(20)은 종이, 판지, 직포, 부직포 등으로 만들어진 층일 수 있으며, 산소투과도가 적은 폴리올레핀/EVOH/폴리올레핀으로 구성된 다중층일 수도 있다. 상기 기재층(20)은 100 내지 700μm 두께로 형성된다.

본 발명에 따른 다층 필름은 상기 기재층으로부터 상기 박리층을 분리하기 용이하며, 분리된 박리층은 생분해성을 가져 퇴비화 가능하고, 기재층은 재활용이 가능하다.이에 따라 본 발명에 따른 다층 필름을 이용하여 식품용 용기를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 식품용 용기는 상기 다층 필름을 이용하여 도 3에 나타낸 것과 같이 용기 형상으로 성형하여 제조될 수 있고,도 4에 나타낸 것과 같이 상기 박리층의 분리가 가능하다.

본 발명에 따른 식품용 용기는 상기 기재층 및 박리층을 동시에 공압출(coextrusion)하거나 박리층 공압출 후 기재층을 라미네이션하거나 박리기재층에 박리점착층을 구성할 물질을 수계 또는 솔벤트에 희석하여 도포 후 건조한 후 기재층을 라미네이션하여 다층 필름을 얻은 후 다층 필름을 진공 및/또는 압축성형하여 제조할 수 있다.

또한 상기 박리기재층(11)과 박리점착층(12)의 결합력을 높이기 위하여 박리기재층 일면에 코로나 또는 플라즈마 등의 물리적 처리를 하거나 프라이머 코팅 처리한 후 처리된 면에 박리점착층을 형성할 수 있으며, 또는 화학적 결합층(Tie-layer)을 둘 수 있다.

한편, 상기 박리기재층을 제2 수지로 구성할 경우 산화생분해 촉매제로 사용될 아미노산 금속염의 제조 방법은 고체상의 아미노산 금속염을 제조하는 제1 단계 및 미반응 아미노산과 금속화합물을 제거하고 순도를 높이는 제2 단계를 포함한다.

제1 단계에서는 상기 아미노산을 물 또는 용매에 용해시킨 후 서서히 교반하면서 물 또는 용매에 용해된 상기 금속의 금속화합물을 서서히 적하하여 교반 후 서서히 70 내지 90℃ 까지 승온하여 4 내지 6시간 동안 교반하여 아미노산 금속염을 합성하고 사용된 용매를 상온 증류 또는 감압 증류하여 고체상의 아미노산 금속염을 제조한다. 또한 상기 아미노산과 직접 반응하지 않는 금속화합물은 용매에 용해시키고, 상기 얻은 아미노산 금속염을 물 또는 용매에 서서히 교반하여 녹인 후 용매에 용해된 금속 화합물을 서서히 첨가하여 70 내지 90℃ 까지 승온하고 3 내지 6시간 동안 교반하여 고체상의 아미노산 금속염을 제조한다.

상기 금속화합물은 예를 들어, 포타시움하이드록사이드, 포타시움클로라이드, 소디움하이드록사이드, 소디움카보네이트, 마그네시움하이드록사이드, 마그네시움클로라이드, 마그네시움설페이트, 카파하이드록사이드, 카파클로라이드, 망간클로라이드, 망간설페이트, 징크하이드록사이드, 징크클로라이드 등을 사용할 수 있다.

제2 단계에서는 미반응 아미노산과 금속화합물을 제거하고 순도를 높이기 위해 재결정 방법으로 재결정하여 순수한 아미노산 금속염을 제조한다. 또는 상기 재결정 방법 외에 바람직한 방법으로는 아미노산 금속염에 대한 용해도가 낮은 1종 또는 2종의 혼합물의 알코올류를 사용하여 침전 방식으로 순수한 아미노산 금속염을 제조할 수 있다.

상기 침전 방식에 사용되는 용매는 알코올류가 바람직하며 탄소수가 1-20인 알리파틱(Aliphatic) 또는 아로마틱(Aromatic) 알코올로서 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등으로 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 알코올의 함량은 아미노산의 금속염 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부가 바람직한데, 30 중량부를 초과하는 경우에는 첨가되는 수용성 금속염의 침전문제가 있고, 1 중량부 미만인 경우에는 용해도 저하 문제가 있다.

또한 상기 박리기재층의 산화생분해 촉매제로 사용될 하이드록시산 금속염의 제조 방법은 전술한 종류의 하이드록시산을 용매에 넣고 70 내지 90℃로 가열하여 용해시킨 후 물에 용해된 상기 금속의 금속화합물을 서서히 적하하고 4 내지 6시간 동안 90 내지 110℃에서 가열 교반한 후 상온으로 냉각하고 용매와 불순물을 감압 증류하여 하이드록시산 금속염을 제조할 수 있다.

상기 박리점착층을 구성하는 물질은 믹서(예를 들면, 헨첼(Henschel)믹서나 텀블러)를 사용하여 소정량의 각 성분을 건식 혼합하거나, 반죽기(예를 들면 단일 또는 2중 스크루 압출기나 반버리(Banburry)믹서)를 사용하여 160∼260℃에서 성분들을 충분히 반죽하여 혼합하거나 반죽된 재료를 과립상으로 제조하여 사용할 수 있다. 또한 수계 또는 솔벤트에 희석하여 콤마 코팅 헤드 또는 그라비아 코팅헤드를 이용하여 일정한 두께로 코팅한 후에 건조로를 통과하여 건조시켜 만들 수 있다. 필요에 따라서, 산화방지제, 열안정제, 자외선흡수제, 윤활제, 정전기방지제, 미네랄 오일 등과 같은 첨가제를 첨가할 수 있다.

바람직하게 본 발명의 용기는 박리층을 용이하게 박리할 수 있는 형상을 가진 부분을 가진다. 예를 들면, 도 5에 나타낸 것과 같이 용기를 형성하는 모서리 일부에 돌출부(30)가 박리층 상에 열접착에 의해서 접착될 수 있다. 열접착은 돌출부와 상기 돌출부가 접착될 용기의 모서리 부분을 가열하고, 수초동안 압력을 가해서 라미네이팅하는 일반적인 공지기술에 의해서 행해질 수 있다. 여기서, 돌출부(30)는 기재층에서 박리층을 박리할 때, 손을 이용하여 잡을 수 있는 필름으로서 손으로 돌출부를 잡고 당김으로써 기재층에서 박리층을 용이하게 박리할 수 있다.

상기 돌출부는 별도로 구비될 수 있으나 상기 박리층 또는 기재층 형성 시 모서리로부터 연장(돌출)되어 형성된 노치(notch)부를 일 수 있다.

본 발명에 따른 다층 필름은 기재층과 분리층의 분리가 용이하고, 분리된 분리층의 퇴비화가 용이하므로 이를 이용하여 식품용 용기를 제조하는 경우 용기에 식품을 담아 사용한 이후에 분리층을 간단하게 분리함으로써 일반 쓰레기로 배출하고, 기재층은 세척 및 재새척을 하지 않고도 깨끗한 상태로 재활용이 가능한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 필름을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 필름의 박리층이 분리되는 것을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 다른 다층 필름으로 형성된 식품용 용기를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 필름으로 형성된 식품용 용기의 박리층이 분리되는 것을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 식품용 용기에 형성된 돌출부를 이용하여 박리층이 분리되는 것을 나타낸 것이다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.

<실시예>

(1) 실시예 1

먼저, 생분해 수지인 PLA와 PBAT를 이용하여 펠렛(Pellet)을 제조하였다. PLA는 네이처웍스사의 Ingeo Biopolymer 2003D (MFI 6)를 사용하였으며, PBAT는 솔테크사의 SOLPOL 1000 (MFI 3)을 사용하였다. PLA와 PBAT의 비율은 20:80 중량%로 하였다. 컴파운딩은 25mm, L/D=40 인 Twin Screw Extruder(JWELL사의 CJWH-25)를 사용하였으며 Cylinder 160~190℃, Adapter/Die 170℃ 온도조건에서 screw 60 rpm 속도, 장비부하 60% 이하를 유지하여 펠렛(pellet)을 제조하였으며, 제조된 수지 조성물을 50℃의 진공오븐에서 하룻밤 동안 건조한 후 사용하였다.

다음으로 상기 제조된 펠렛으로 Blowing Film Machine을 이용하여 필름, 박리기재층을 제조하였다. Zhangjiang Friend Machinery사의 Blowing Film Machine(FLD-25)을 이용하여 혼련 및 필름 성형을 실시하였다. 필름 성형조건은 생성폭 10~12cm, Cylinder 온도 170~190℃, Adapter/Die 온도 160℃, screw 속도 18 rpm이며, 두께는 50 μm 필름을 제작하였다. 필름의 한쪽면에 코로나를 처리하였다. 이하 특별히 명시하지 않는 한 필름의 한쪽면에 코로나 처리를 하여, 코로나 처리면에 박리점착층을 형성하였다.

상기 제조된 박리기재층에 약접 수성점착제를 도포한 후 건조하여 박리층을 제조하였다. 약접 수성점착제는 부림케미칼의 BAW-1300을 사용하였다. 상기 코로나 처리된 박리기재층 면에 그라비아 코팅 기술을 사용하여 점착제 조성물을 코팅하였다. 이후에 코팅된 필름을 오븐에 통과시킴으로 건조시켰는데, 이때 오븐 내의 3개의 영역은 영역당 대략 1분 동안 대략 총 3분 동안 각각 50℃, 80℃, 110℃로 설정하였다. 건조된 점착층의 두께는 약 2㎛로 제작하였다. 이어서 50℃ 가열 오븐내에서 약 72시간 동안 저장하여 안정화 시켰다.

상기 제조된 박리층을 기재층에 합지하여 다층 필름을 만들었다. 기재층은 효성화학의 폴리프로필렌 R601 (MFI 12)을 이용하여 500 micron 시트를 제조하였다. Dongguan Machinery사의 T-Die Casting Film Machine(XH-432-25-300)을 이용하여 혼련 및 시트 성형을 실시하였다. 시트성형조건은 생성폭 12~15cm, Cylinder 온도 220~240℃, Adapter/Die 온도 220℃, screw 속도 60 rpm이며, 두께 500㎛ 다층 필름을 제작하였다.

다층필름을 진공성형하여 최종 용기를 만들었다.

(2) 실시예 2

필름, 박리기재층(A)에 강접 수성점착제를 도포한 후 건조하여 박리층을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다. 강접 수성점착제는 부림케미칼의 BAW-6920을 사용하였다.

(3) 실시예 3

폴리에틸렌에 산화생분해 촉매제를 이용하여 펠렛을 만든 것을 제외하고는 실시예 1과 같다. 산화생분해 촉매제는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 망간스테아레이트 (Manganese Stearate)를 사용하였으며, 산화촉매제는 0.3 중량%를 사용하였다. 산화방지제가 포함되지 않은 LDPE (한화케미칼 5310)에 산화촉매제를 0.3 중량% 넣어 펠렛을 제조하였다.

(4) 실시예4

필름, 박리기재층에 강접 수성점착제를 도포한 후 건조하여 박리층을 만든 것을 제외하고는 실시예 3과 같다.

(5) 실시예 5

수지를 EVA와 함께 다층 T-Die Machine을 이용하여 2층 필름을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다. EVA는 LG Chemical사의 EA28400 (VA 함량 28%)을 사용하였다.

(6) 실시예 6

산화생분해 촉매제-폴리에틸렌 수지를 EVA와 함께 다층 T-Die Machine을 이용하여 2층 필름을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다.

(7) 실시예 7

폴리케톤 Pellet과 T-Die Casting Film 기계를 사용하여 필름을 만들고, 필름의 한쪽면에 프라이머 처리를 하였으며, 이후 실리콘 점착제를 코팅하였다. 폴리케톤은 효성화학의 POKETON M710F (MFI 3)를 기본으로 하여, 본 발명의 발명자가 등록한 특허 (등록번호 10-1950100)의 조성물을 만들어 사용하였다. 폴리케톤 M710F에 가소제 10 중량%를 사용하여 Pellet을 제조하였다. 컴파운딩은25mm, L/D=40 인Twin Screw Extruder(JWELL사의 CJWH-25)를 사용하였으며 Cylinder 190~220℃, Adapter/Die 220℃ 온도조건에서 screw 30 rpm 속도, 장비부하 60% 이하를 유지하여 펠렛(pellet)을 제조하였으며, 제조된 수지 조성물을 50℃의 진공오븐에서 하룻밤동안 건조한 후 사용하였다.

다음으로 상기 제조된 펠렛으로 T-Die Casting Film Machine을 이용하여 Film, 박리기재층을 제조하였다. Dongguan Machinery사의 T-Die Casting Film Machine(XH-432-25-300)을 이용하여 혼련 및 필름 성형을 실시하였다. 필름성형조건은 생성폭 12~15cm, Cylinder 온도 190~220℃, Adapter/Die 온도 220℃, screw 속도 60 rpm이며, 두께 50㎛ 필름을 제작하였다.

상기 필름, 박리기재층에 프라이머를 처리하고, 실리콘 점착제를 도포한 후 건조하여 박리층을 만들었다. 프라이머는 다우코닝사의 DOWSIL #7499 PSA Primer을 사용하였으며, 그라비아 코팅 기술을 사용하여 코팅하였다. 프라이머 처리된 필름면에 그라비아 코팅 기술을 사용하여 실리콘 점착제 조성물을 코팅하였다. 실리콘 점착제는 다우코닝사의 DOWSIL #7645 Adhesive를 사용하였다. 이후에 코팅된 필름을 오븐에 통과시킴으로 건조시켰는데, 이때 오븐 내의 3개의 영역은 영역당 대략 1분 동안 대략 총 3분 동안 각각 100℃, 150℃, 180℃로 설정하였다. 건조된 점착층의 두께는 약 3㎛로 제작하였다. 이어서 50℃ 가열 오븐내에서 약 72시간 동안 저장하여 안정화 시켰다.

(8) 실시예 8

기재층을 종이로 만들어진 시료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다. 종이는 무림제지의 네오스타 MGB (평량 350 g/m²)을 사용하였다.

(9) 실시예 9

기재층을 PE/Tie/EVOH/Tie/PE로 만들어진 시료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다. PE/Tie/EVOH/Tie/PE 시트는 한국생산기술연구원에서 시험제조한 시트(두께 500 micron)를 사용하였다.

(10) 실시예 10

박리기재층은 산화생분해 촉매제를 넣은 Pellet을 이용하여 제조한 필름을 사용하고, 박리점착층은 고점착-유성점착제 CMT-150을 사용하고, 기재층은 Toray사의 Polyester Sheet P2AS61000을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다.

(11) 실시예 11

박리기재층은 폴리알킬렌 카보네이트의 일종인 폴리에틸렌 카보네이트가 포함된 폴리케톤을 사용하고, 폴리에틸렌 카보네이트는 Empower Materials사로부터 QPAC25 poly(ethylene carbonate)를 구입한 후 폴리락타이드(NatureWorks PLA 3001D)를 혼합하여, 폴리락타이드의 함량이 5중량%되도록 펠렛을 제조하였다. 이후 실시예7과 같이 박리기재층을 제조하였다. 박리점착층은 고점착-유성점착제 CMT-150을 사용하고, 기재층은 PE/Tie/EVOH/Tie/PE를 사용하였다.

< 비교예>

(1) 비교예 1

생분해 필름대신에 폴리에틸렌 필름을 사용하고, 박리점착층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 같다.

(2) 비교예 2

생분해 필름대신에 산화생분해 촉매제를 첨가한 폴리에틸렌 필름을 사용하고, 한 박리점착층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 같다.

(3) 비교예 3

산화생분해-폴리에틸렌 필름 대신에 산화생분해 촉매제를 넣지 않은 폴리에틸렌 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 같다.

(4) 비교예 4

산화생분해-폴리에틸렌 필름 대신에 산화생분해 촉매제를 넣지 않은 폴리에틸렌 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 같다.

(5) 비교예 5

필름의 어느 면에도 코로나를 처리하지 않은 것을 제외하고 실시예 3과 같다.

(6) 비교예 6

박리기재층(A)은 SKC사의 Polyester Film SH86 - 50 micron(양면 우레탄 프라이머 처리)을 사용하고, 박리점착층은 코스모텍사의 유성 고점착 점착제 CMT-150을 사용하여 25 micron의 점착제를 도포한 것을 제외하고는 실시예 10과 같다.

(7) 비교예 7

박리점착층은 코스모텍사의 유성 초고점착 점착제 OP-29을 사용하여 25 micron의 점착제를 도포한 것을 제외하고는 비교예 6과 같다.

	박리기재층	박리점착층	기재층
실시예1	생분해-PLA+PBAT	저점착-수성점착제	폴리프로필렌
실시예2	생분해-PLA+PBAT	고점착-수성점착제	폴리프로필렌
실시예3	산화생분해 촉매-폴리에틸렌	저점착-수성점착제	폴리프로필렌
실시예4	산화생분해 촉매-폴리에틸렌	고점착-수성점착제	폴리프로필렌
실시예5	생분해-PLA+PBAT	EVA 점착층	폴리프로필렌
실시예6	산화생분해 촉매-폴리에틸렌	EVA 점착층	폴리프로필렌
실시예 7	폴리케톤-가소제 (프라이머 처리)	저점착 실리콘점착제	폴리프로필렌
실시예 8	생분해-PLA+PBAT	저점착-수성점착제	종이
실시예 9	생분해-PLA+PBAT	저점착-수성점착제	PE/EVOH/PE 다층필름
실시예 10	산화생분해 촉매-폴리에틸렌	고점착-유성점착제	폴리에스터
실시예 11	폴리케톤-폴리알킬렌	고점착-유성점착제	PE/EVOH/PE 다층필름
비교예1	폴리에틸렌	-	폴리프로필렌
비교예2	산화생분해 촉매-폴리에틸렌	-	폴리프로필렌
비교예3	폴리에틸렌	저점착-수성점착제	폴리프로필렌
비교예4	폴리에틸렌	고점착-수성점착제	폴리프로필렌
비교예 5	산화생분해 촉매-폴리에틸렌 (비코로나 처리)	저점착-수성점착제	폴리프로필렌
비교예 6	폴리에스터	고점착-유성점착제	폴리에스터
비교예 7	폴리에스터	초고점착-유성점착제	폴리에스터

<실험예>

(1) 퇴비화성 측정

박리층의 퇴비화성은ASTM D 6400 및ASTM D 6954로 측정하였다. 분해기간에 따른 분해정도를 하기 표 1에 나타내었다. 분해정도는 180일 내에 90% 이상 분해된 경우 ◎, 180일 내에 60% 이상 분해된 경우 ○, 180일 내에 30% 이상 분해된 경우 △, 180일 내에 30% 미만 분해된 경우 X 로 표시하였다.

(2) 접착성 및 박리성 측정

접착성은 용기를 손으로 박리하기 전까지 다층필름의 접착성에 이상이 없는지 여부를 측정한다.

박리성은 용기를 손으로 박리하여 박리가 가능한지 여부를 측정한다.

박리강도는 UTM을 이용하여 ASTM D 3330을 이용하여 측정한다. 박리강도 시험시 각 샘플의 크기는 25 mm * 127 mm 이었다. 보다 구체적으로는 점착층을 기재층 패널에 접착시키고, 기재층 패널로부터 300 mm/min 의 속도로 180도 에서 박리하였을 때 박리 힘을 측정하였다.

	박리층 퇴비화성	접착성	박리성	박리강도 (gf/25mm)
실시예1	◎	O	O	10
실시예2	◎	O	O	500
실시예3	○	O	O	100
실시예4	○	O	O	800
실시예5	◎	O	O	5
실시예6	○	O	O	7
실시예 7	○	O	O	3
실시예 8	◎	O	O	5
실시예 9	◎	O	O	15
실시예 10	○	O	O	1000
실시예 11	○	○	○	920
비교예1	X	X	O	-
비교예2	○	X	O	-
비교예3	X	O	O	100
비교예4	X	O	O	500
비교예 5	○	X	O	15
비교예 6	X	O	O	1000
비교예 7	X	O	X	2000

실시예의 경우 박리층의 퇴비화성 및 접착성 및 박리성이 모두 우수하였고, 박리강도가 1000 gf/25mm 이하로서 손으로 박리가 가능하였다. 이에 쉽게 분리하여 퇴비화 할 수 있는 일반 쓰레기와 재활용할 수 있는 재활용 쓰레기로 구분하여 처리할 수 있는 다층 필름을 제작할 수 있었다.

비교예 1과 2에서는 어느 정도 퇴비화는 되었지만 박리층과 기재층의 접착성이 나오지 않아 식품용 용기로 사용하기 부적합하며, 비교예 3과 4에서는 점착은 가능하지만 박리층의 퇴비화성이 나오지 않았다. 비교예 5에서는 박리층과 점착제층의 접착성이 나오지 않아 분리가 일어났다. 비교예 6 에서는 박리층의 퇴비화성이 나오지 않았다. 비교예 7 박리층과 기재층의 접착력이 너무 강하여 접착성은 좋으나, 박리성이 좋지 않아 손으로 박리가 어려운 것을 확인할 수 있다.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

삭제
박리층 및 기재층을 포함하는 다층 필름이며,
상기 박리층은 박리기재층 및 박리점착층을 포함하고,
상기 박리기재층은 폴리락틱애시드(Polylactic acid, PLA)와 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(Polybutylene adipate terephthalate, PBAT)이 10 내지 30 wt% 및 90 내지 70 wt% 중량비로 포함되는 제1 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 필름.
박리층 및 기재층을 포함하는 다층 필름이며,
상기 박리층은 박리기재층 및 박리점착층을 포함하고,
상기 박리기재층은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에스테르(Polyester), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(Polyvinylidene chloride, PVDC), 플루오로카본폴리머(Fluorocarbon polymer), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리이미드(polyimide, PI)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 수지에 산화생분해 촉매제가 0.001 wt% 내지 10 wt% 포함되는 제2 수지를 포함하고,
상기 산화생분해 촉매제는 아미노산(Amino acids) 금속염 및 하이드록시산(Hydroxy acids) 금속염으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 필름.
박리층 및 기재층을 포함하는 다층 필름이며,
상기 박리층은 박리기재층 및 박리점착층을 포함하고,
상기 박리기재층은 아로마틱 케톤 (aromatic ketone), 알리파틱 케톤(aliphatic ketone) 및 폴리알킬렌 카보네이트(Polyalkylene carbonate)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 수지가 포함되는 제3 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 필름.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리점착층은 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산 에스테르, 비닐 아세테이트에서 선택된 적어도 하나의 비닐모노머와 에틸렌 사이의 코폴리머 또는 스티렌 코폴리머를 포함하거나, 아크릴 계열 점착제, 실리콘 계열 점착제 및 고무 계열 점착제로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 점착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 필름.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리기재층은 3 내지 300μm 두께로 형성되고,
상기 박리점착층은 0.5 내지 100μm 두께로 형성되며,
상기 기재층은 100 내지 700 μm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 필름.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재층은 생분해 수지를 포함하는 제1 수지, 산화생분해 촉매제를 포함하는 제2 수지, 광분해가 가능한 제3 수지로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 수지를 포함하거나 종이, 판지, 직포 또는 부직포로 형성되거나 폴리올레핀/EVOH/폴리올레핀으로 구성된 다중층인 것으로 특징으로 하는 다층 필름.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항의 다층 필름을 이용하여 용기 형상으로 성형된 식품용 용기.
제8항에 있어서,
상기 용기는 용기를 형성하는 모서리 일부에 돌출부가 박리층 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 식품용 용기.