KR102164729B1 - 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 폴리스티렌 및 보조첨가제로 이루어지는 하부층과, 폴리스티렌과 폴리에틸렌, 이탄산나트륨, 비눗돌 분말, SBS 블록공중합체, SBR 및 보조첨가제로 이루어지는 상부층을 공압출하여 제조되는 것으로, 상부층의 표면에 마치 스웨이드(suede) 가죽이나 후로킹(flocking) 천과 같이 짧고 부드러운 기모(起毛)의 질감과 촉감이 발현됨으로써 특히 상품포장용 트레이(tray)를 제조하는데 적합한 공압출 적층시트의 제조방법에 관한 것이다.

Description

상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법{A process for preparing co-extruded lamination sheet for packing tray}
본 발명은 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 폴리스티렌 및 보조첨가제로 이루어지는 하부층과, 폴리스티렌과 폴리에틸렌, 이탄산나트륨, 비눗돌 분말, SBS 블록공중합체, SBR 및 보조첨가제로 이루어지는 상부층을 공압출하여 제조되는 것으로, 상부층의 표면에 마치 스웨이드(suede) 가죽이나 후로킹(flocking) 천과 같이 짧고 부드러운 기모(起毛)의 질감과 촉감이 발현됨으로써 특히 상품포장용 트레이(tray)를 제조하는데 적합한 공압출 적층시트의 제조방법에 관한 것이다.
산업의 발달과 함께 상품 소비가 확대되고 판매 경쟁이 치열해 짐에 따라 상품 포장에 대한 중요성이 점점 증가하고 있다. 일반적으로 상품 포장은 외포장과 내포장으로 구분된다. 외포장은 주로 소비자들의 시선을 끄는 장식기능과 함께 상품 식별기능을 제공하고, 내포장은 상품의 특성과 기능에 따라 그 상품을 물리적 또는 화학적으로 보호하는 기능을 한다.
상품 포장용 트레이(tray)는 내포장 재료의 일종으로서, 스티로폼이나 종이 또는 합성수지 시트를 이용하여 해당 상품의 외형에 대응하는 상품 수용부를 갖도록 입체 구조로 성형한 포장용기를 의미한다.
종래에도 특허 제10-1018133호(2011년 02월 21일)에는, 복수개의 과자류를 묶음 단위로 판매할 때 사용할 수 있도록 구성된 입체 형상의 과자류 포장용기가 소개되어 있고, 등록실용신안 제20-0468938호(2013년 09월 03일)에는, 종이 또는 합성수지로 형성되는 직육면체 형상의 상면을 부분적으로 절개하고 접어서 그 내부에 상품 수용공간을 갖도록 구성한 식품포장용 트레이가 개시되어 있다.
또한, 상품포장 트레이의 소재로 유용한 합성수지 시트(필름이라도 함)도 다수 개발되어 있다. 예를 들면, 특허 제10-0270480호(2000년 08월 02일)에는 폴리프로필렌 수지를 중심층으로 하고 그 양면에 표면층을 공압출하여서 제조되는 무연신 무광택 적층필름이 소개되어 있다. 여기서 상기 표면층은 열접착성을 갖는 무광택층으로 구성되어 있어서 식품포장재나 의료용 포장재로 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 특허 제10-1429220호(2014년 08월 05일)에는, 프로필렌 중합체 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 중심층의 양측에 열접착층과 표면층이 위치하고, 상기 중심층과 상기 열접착층의 사이 또는 상기 중심층과 상기 표면층의 사이 중에서 적어도 한 곳에는 중간층이 위치하는 다층구조의 연신 공압출 필름이 소개되어 있다.
특허 제10-1018133호(2011년 02월 21일) 등록실용신안 제20-0468938호(2013년 09월 03일) 특허 제10-0270480호(2000년 08월 02일) 특허 제10-1429220호(2014년 08월 05일)
본 발명의 목적은 하부층과 상부층의 2층 구조로 이루어지는 공압출 적층시트를 제조함에 있어서, 상부층의 표면에 마치 스웨이드(suede) 가죽이나 후로킹(flocking) 천과 같이 짧고 부드러운 기모(起毛)의 질감과 촉감이 발현됨으로써 특히 상품포장용 트레이(tray)를 제조하는데 적합한 공압출 적층시트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법은, A) 폴리스티렌 95~98중량%및 보조첨가제 2~5중량%로 이루어지는 하부층 조성물을 준비하는 단계와; B) 폴리스티렌 50~80중량%와 폴리에틸렌 3~8중량%, 이탄산나트륨 2~5중량%, 비눗돌 분말 7~12중량%, SBS 블록공중합체 3~10중량%, SBR 3~10중량% 및 보조첨가제 2~5중량%로 이루어진 상부층 조성물을 준비하는 단계와; C) 상기 하부층 조성물과 상기 상부층 조성물을 190~210℃의 온도에서 공압출하여 하부층과 상부층의 두께가 8 : 2 ~ 9.5 : 0.5의 비율로 적층되어 있는 적층시트를 압출하는 단계와; D) 상기 적층시트를 20~35℃의 온도에서 냉각 및 건조시키는 단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제조되는 공압출 적층시트는 상부층의 표면에 마치 스웨이드(suede) 가죽이나 후로킹(flocking) 천과 같이 짧고 부드러운 기모(起毛)의 질감과 촉감이 발현됨으로써 예컨대 상품포장용 트레이(tray)로 사용할 경우, 해당 상품의 이미지를 고급스럽게 장식할 수 있는 효과가 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 공압출 적층시트의 상부층 표면을 10배율로 확대 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법은 다음 A) 단계 내지 D) 단계로 나누어 설명할 수 있다.
먼저 A) 단계에서는 하부층 조성물을 준비한다. 상기 하부층 조성물은 폴리스티렌 95~98중량%와 보조첨가제 2~5중량%로 이루어진다.
상기 폴리스티렌은 본 발명에 따른 적층시트를 구성하는 기초수지로서, 무색 투명하고, 내수성과 내약품성 및 성형성이 우수한 장점이 있어서 종래에도 각종 포장용 재료로 널리 사용되고 있다.
상기 보조첨가제는 마스터 배치용 기초수지 및 안료와 함께 증백제, 분산제 등의 통상적인 첨가제를 포함하는 마스터 배치(master batch)형 보조첨가제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 하부층 조성물에서 상기 폴리스티렌과 상기 보조첨가제의 함량은 사실상 유의한 기술적인 의미를 갖지 않는다.
다음 B) 단계에서는 상부층 조성물을 준비한다. 상기 상부층 조성물은 폴리스티렌 50~80중량%와 폴리에틸렌 3~8중량%, 이탄산나트륨 2~5중량%, 비눗돌 분말 7~12중량%, SBS 블록공중합체 3~10중량%, SBR 3~10중량% 및 보조첨가제 2~5중량%로 이루어진다.
상기 상부층 조성물의 구성성분 중에서 폴리스티렌은 상부층을 구성하는 기초 수지이다. 따라서 상부층에 사용되는 폴리스티렌과 보조첨가제는 상기 A) 단계의 하부층 조성물에 사용된 구성성분과 동일한 것을 사용한다.
그리고 상기 폴리에틸렌은 폴리스티렌과 함께 상부층을 구성하는 기초수지로서, 상기 이탄산나트륨과 화학작용을 일으켜서 최종 적층시트의 표면에 무광택의 부드러운 가죽이나 천과 같이 부드럽고 짧은 기모(起毛)의 질감과 촉감을 발현하는 기능을 한다.
상기 폴리에틸렌의 함량이 3중량% 미만이면 상부층의 표면이 너무 매끈해서 원하는 질감 및 촉감을 구현할 수 없는 문제가 있고, 반대로 8중량%를 초과하면 상품포장 트레이의 표면에 분화구가 같은 미세한 홈 자국이 불규칙하게 발생하는 문제가 있다.
상기 이탄산나트륨(Sodium Bicarbonate, 화학식 NaHCO3)은 본 발명의 특징적 구성요소 중 하나로서, 탄산수소나트륨(Sodium hydrogen carbonate) 또는 베이킹 소다, 또는 중조(重曹)라고도 한다.
상기 이탄산나트륨은 백색의 결정 덩어리 또는 결정성 분말로서, 물에 쉽게 녹아 가수분해 되고, 약 65℃ 이상에서 서서히 탄산가스를 발생하는 특징이 있어서, 예컨대 빵이나 과자를 제조 할 때 재료를 팽창시켜서 맛과 식감을 좋게 하고, 소화가 잘 되도록 부드럽게 연화시켜 주는 식품첨가물로 주로 사용된다.
그러나 본 발명에서는 상기 폴리에틸렌 및 다음에 설명하는 비눗돌 분말과 화학작용을 일으켜서 상부층 표면에 가죽이나 천과 같이 부드러운 질감과 촉감을 발현하는 기능을 한다. 상기 이탄산나트륨의 함량은 상기 폴리에틸렌의 함량에 의존한다.
상기 비눗돌(soapstone) 분말은 활석(滑石) 분말과 같은 의미로 사용되는 자연석의 일종이다. 상기 비눗돌, 즉 활석은 화학식이
Figure 112019079788081-pat00001
인 단사정계(單斜晶系)의 광물로서, 자연산 광물 중 경도가 가장 낮은 것으로 칼에 쉽게 긁히는 성질이 있다. 특히, 표면의 촉감이 비누처럼 부드럽고 매끄러워서 지방감(脂肪感)을 주며, 비중은 2.58∼2.83이고, 색깔은 순수한 성분일 때는 백색을 띠지만, 불순물의 함유량에 따라 녹색을 띠기도 한다.
비눗돌의 용도는 순도에 따라 다양한데, 백색도 90 이상인 고순도 비눗돌은 백색 석필과 화장품, 특히 베이비 파우더(baby powder)의 주원료로 사용되며, 그 이 밖에도 타일이나 도자기 등의 요업 재료, 페인트 원료, 제지공업 재료, 세면도구, 윤활제, 구두약 등의 원료로 사용된다.
그러나 본 발명에서는 상기 이탄산나트륨과 화학작용을 일으켜서 상부층 표면에 가죽이나 천과 같이 부드럽고 짧은 기모(起毛)의 질감과 촉감을 발현하는 기능을 한다. 상기 이탄산나트륨의 함량은 상기 폴리에틸렌의 함량에 의존한다.
다음으로 상기 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) 블록공중합체는 상부층의 조직을 부드럽게 하여 상부층이 갈라지는 현상을 방지하는 기능을 하는 것으로, 상기 SBS 블록공중합체 60~70중량부에 대하여 유화오일(Emulsifiable oil) 30~40중량부를 더 포함하는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 유화오일은 수소처리된 중질 파라핀계 정제유[Distillates (petroleum), hydrotreated heavy paraffinic]를 사용할 수 있다.
마지막으로 상기 SBR(Styrene Butadiene Rubber)은 대표적인 천연고무의 일종으로서, 상기 SBS 블록공중합체와과 함께 상부층의 조직을 부드럽게 하여 상부층이 갈라지는 현상을 방지하는 기능을 한다.
다음 C) 단계에서는 상기 하부층 조성물과 상기 상부층 조성물을 각각 75℃의 온도에서 약 30분 정도 건조하여 수분을 제거한 다음, 190~210℃의 온도에서 공압출하여 하부층 위에 상부층이 적층되어 있는 적층시트를 압출한다.
이때, 상기 하부층과 상부층의 두께 비율은 8 : 2 ~ 9.5 : 0.5의 비율을 갖는 것이 바람직하고, 하부층 조성물은 200℃, 상부층 조성물은 195℃의 온도에서 공압출하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 공압출 적층시트는 상부층에 비해 하부층의 두께가 훨씬 두껍고, 따라서 상기 하부층 조성물의 압출량이 상부층 조성물에 비해 훨씬 많기 때문에 이들을 공압출 할 때는 하부층 조성물의 압출온도를 상부층 조성물 보다 약 5℃ 정도 높게 하는 것이 바람직하다.
만일 상기 하부층과 상부층의 두께 비율이 8 : 2 미만이거나 9.5 : 0.5를 초과하면, 상부층의 표면에 원하는 무늬가 나타나지 않거나, 하부층과 상부층이 서로 분리되는 박피 현상이 나타날 우려가 있다.
마지막 D) 단계에서는 상기 적층시트를 20~35℃의 온도에서 냉각함으로써, 본 발명에 따른 공압출 적층시트의 제작이 완료된다. 상기 D) 단계에서는 냉각롤러를 이용하여 상기 적층시트를 냉각하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 제조되는 적층시트는 상기 상부층 조성물에 포함되어 있는 폴리에틸렌과 이탄산나트륨 및 비눗돌 분말의 화학작용에 의해서 상부층의 표면에 마치 스웨이드(suede) 가죽이나 후로킹(flocking) 천과 같이 짧고 부드러운 기모(起毛)의 질감과 촉감이 발현된다.
이하, 본 발명에 대한 실시예를 설명한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명의 내용을 보다 분명하게 설명하기 위한 것이므로, 이들 실시예에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
다음 표 1과 같은 구성성분 및 함량(단위; 중량%)으로 하부층 조성물과 상부층 조성물을 각각 준비하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
하부층
조성물		 폴리스티렌 95 97 97 97 98
마스터 배치 5 3 3 4 2
상부층
조성물		 폴리스티렌 70 50 67 80 60
폴리에틸렌 5 8 5 3 5
비눗돌 분말 10 13 10 5 10
이탄산나트륨 3 6 3 1 3
SBS 블록 공중합체 6 10 10 4 7
SBR 3 9 3 2 12
마스터 배치 3 2 2 5 3
상기 [표 1]에서, SBS 블록공중합체는 금호석유화학의 ‘KTR 301’ 제품을 사용하였다. 상기 ‘KTR 301’ 제품은 SBS 블록공중합체 65~66중량%와 수소처리된 중질 파라핀계 정제유 32~34중량%, 그리고 첨가제 1~2중량%로 이루어진 것이다. 그리고 상기 SBR(Styrene Butadiene Rubber)은 INEOS Styrolution Korea Ltd.의 ‘K-Resin’ 제품을 사용하였다.
또한 각 실시예에 사용된 마스터 배치는 국내 ㈜ D 프라스틱의 ‘M/B 진베이지 7838’ 제품을 사용하였다. 상기 ‘M/B 진베이지 7838’ 제품은 폴리스티렌 수지 82.3 중량%, 백색안료 4 중량%, 황색안료 1.1 중량%, 적색안료 0.5 중량%, 검정안료 0.1 중량%, 기타 첨가제 12 중량%로 이루어져 있으며, 전체적으로 연한 베이지 색상을 나타낸 것이다.
상기 표 1의 하부층 조성물과 상부층 조성물을 각각 75℃의 온도에서 약 30분 정도 건조하여 수분을 제거하였다. 이어서 상기 하부층 조성물과 상부층 조성물을 공압출 장치에 투입하고, 상기 하부층 조성물은 200℃, 상기 상부층 조성물은 195℃의 온도에서 공압출하여 두께가 1mm 인 적층시트를 압출하였다. 이때 상기 적층시트는 하부층이 0.75 mm의 두께를 갖고, 상부층이 0.25 mm의 두께를 갖도록 압출하였다.
다음으로 상기 적층시트를 온도가 25℃인 3단 냉각롤러 사이로 통과시키면 서 냉각하여 본 발명의 공압출 적층시트를 제조하였다. 그 중에서 상기 실시예 1에 따라 제조된 공압출 적층시트에 대하여 스마트폰 현미경 화이트 카메라를 사용하여 상부층의 표면 상태를 10배율로 확대 촬영하고, 그 확대사진을 첨부 도 1에 수록하였다.
첨부 도 1의 확대사진에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조되는 상품포장 트레이용 공압출 적층시트는 상부층의 표면이 마치 스웨이드(suede) 가죽이나 후로킹(flocking) 천과 같이 짧고 부드러운 기모(起毛)의 질감과 촉감을 나타내는 것으로 확인되었다.
한편, 본 발명에서는 편의상 본 발명에 따라 제조되는 공압출 적층시트의 용도를 상품포장 트레이용으로 적시하였으나, 상기 적층시트는 필요에 따라 다른 용도로 사용될 수도 있다.

Claims (4)

  1. A) 폴리스티렌 95~98중량%와 보조첨가제 2~5중량%로 이루어지는 하부층 조성물을 준비하는 단계와;
    B) 폴리스티렌 50~80중량%와 폴리에틸렌 3~8중량%, 이탄산나트륨 2~5중량%, 비눗돌(soapstone) 분말 7~12중량%, SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) 블록공중합체 혼합물 3~10중량%, SBR(Styrene Butadiene Rubber) 3~10중량% 및 보조첨가제 2~5중량%로 이루어지는 상부층 조성물을 준비하는 단계와;
    C) 상기 하부층 조성물과 상기 상부층 조성물을 190~210℃의 온도에서 공압출하여 하부층과 상부층의 두께가 8 : 2 ~ 9.5 : 0.5의 비율로 적층되어 있는 적층시트를 압출하는 단계와;
    D) 상기 적층시트를 20~35℃의 온도에서 냉각 및 건조시키는 단계;
    를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 A) 단계의 하부층 조성물 및 상기 B) 단계의 상부층 조성물에 사용되는 보조첨가제는 각각 안료, 증백제, 분산제를 포함하는 마스터 배치(master batch)인 것을 특징으로 하는 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 B) 단계의 SBS 블록공중합체는 상기 SBS 블록공중합체 60~70중량부에 대하여 수소처리된 중질 파라핀계 정제유[Distillates (petroleum), hydrotreated heavy paraffinic] 30~40중량부를 더 포함하는 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 C) 단계에서 상기 하부층 조성물은 200℃, 상기 상부층 조성물은 195℃의 온도에서 공압출하는 것을 특징으로 하는 상품포장 트레이용 공압출 적층시트의 제조방법.
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