KR102184015B1 - 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함되며, 다층 구조를 갖는 열성형 트레이에 관한 것으로 상기 열성형 트레이는 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 메인층과 물결무늬가 있는 표면층으로 구성되어 있는 압출 시트를 열성형하여 제조되며, 상기 전체 다층 압출시트에 대해서, 메인층의 경우 산소차단용 재생 폴리프로필렌 40wt%이상, 폴리올레핀 수지 30wt% 이상과 기타 첨가제가 포함되어 형성되며, 상기 전체 다층 압출시트에 대해서, 표면층의 경우, 폴리올레핀 수지 10wt% 미만, 탄산칼슘 등의 무기물 10wt% 이상과 첨가제가 포함되어 형성되며, 표면층에 물결무늬가 형성되는 것을 특징으로 하고, 이는 폐플라스틱 중 하나인 산소차단제가 포함된 다층 스크랩을 사용하여 제품을 제작함으로 폴리올레핀 수지의 사용량 및 폐플라스틱의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있으며, 결국 폴리올레핀 수지의 대체로 인하여 대기의 탄소배출량을 크게 낮출 수 있은 효과도 발휘하는 매우 친환경적인 장점을 갖는다. 또한 본 발명에 적용된 롤터치를 하지 않은 무광 및 흐름자국을 가지고 있는 표면층은 열성형 트레이의 고급화된 감성을 소비자에게 전달함으로 소비자들로 하여금 구매의욕을 상승시킬 수 있는 장점도 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 트레이 제조용 다층압출시트는 폐플라스틱 중 하나인 산소차단제가 포함된 다층 스크랩을 사용하여 제품을 제작함으로 폴리올레핀 수지의 사용량 및 폐플라스틱의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있으며, 결국 폴리올레핀 수지의 대체로 인하여 대기의 탄소배출량을 크게 낮출 수 있은 효과도 발휘하는 매우 친환경적인 장점을 갖는다.

Description

산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이 및 그 제조방법 {THERMOFORMING TRAY HAVING RECYCLED POLYPROPYLENE FOR OXYGEN-PROOF AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이 및 그 제조방법에 관한 것이고, 특히 다층 구조를 가진 트레이에 관한 것으로서 구체적으로는 산소차단제가 함유된 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 폴리올레핀 메인층과 메인층 단면 또는 양면에 물결무늬가 있는 표면층으로 구성된 열성형 트레이 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이 및 그 제조방법에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트를 포함하는 트레이 제조용 다층압출시트에 관한 것이고, 이는 폴리비닐알코올(EVOH) 및 폴리프로필렌(PP)이 혼합적층된 산소차단시트의 스크랩을 재활용함으로써 자원의 재활용을 도모할 수 있는 트레이 제조용 다층압출시트에 관한 것이다.

간편식 시장의 급속한 성장으로 인하여 간편식을 포장하는 다양한 용기들의 사용도 급속하게 늘고 있다. 최근 밥 등을 포장하기 위한 용기를 제조하기 위하여 산소차단제가 포함된 다층 플라스틱 시트의 사용도 급증하고 있다.

그러나, 이와 같이 산소차단제가 포함된 다층 플라스틱 시트의 경우 단일 재질의 플라스틱으로 이루어지지 않고, 여러 종류의 고분자 소재들로 구성되어 있어서 재활용이 매우 어려운 상황이다.

일반적으로 단일 소재 시트는 포장용기 제작 후 발생하는 스크랩을 다시 재활용하여 동일 시트를 제작하고 있으나, 산소차단제가 포함된 다층 플라스틱 시트는 포장용기 제작 후 발생하는 스크랩을 재활용하지 못하고 거의 폐플라스틱으로 취급되고 있다.

플라스틱 소재는 편리하게 사용되고 있지만 대량으로 버려지는 플라스틱 용기, 식품 포장재 등의 폐기물의 경우 자연분해가 되지 않기 때문에 그 사용이 늘어나는 것에 비례하여 반대로 대량의 폐기물이 발생하게 되고, 이로 인하여 토양, 대기, 수질 오염 등 환경이 크게 훼손되는 문제가 있다. 또한 플라스틱 폐기물의 처리를 위하여 소각이나 매립에 따른 환경 호르몬 누출, 맹독성의 다이옥신 검출, 폐기물의 불완전 연수에 의한 대기오염 발생 등과 같은 심각한 환경오염의 원인으로 이어지고 있다.

한편, 하기 특허문헌 1은 음식용기용 이형시트 및 그 제조방법을 개시하고 있으나, 특허문헌 1과 같은 시트는 스크랩의 재활용이 어렵다는 문제가 있었다.

따라서, 포장용 트레이 제조후 남은 스크랩을 활용하여 일반적인 트레이 제조용 시트를 제작할 수 있는 새로운 기술의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0040001호 (2016.04.12)

이에 본 발명에서는 40wt% 이상의 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 고분자 수지 조성물을 이용하여 열성형 트레이 제작 시 발생하는 낮은 수율을 극복하고자 3 개층을 가진 선물세트용 트레이 구조를 제안하고, 이를 제작하기 위한 방법을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하고자 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트의 이형 소재 스크랩 부산물을 활용하여 포장용 트레이 제조용 시트를 제조할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

본 발명의 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이는 메인층과 메인층 단면 또는 양면에 물결무늬를 갖는 표면층으로 구성된 압출시트를 열성형하여 제조한다.

구체적으로는 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이를 제조하기 위해서 2개의 압출기(Extruder)를 가진 압출성형기를 이용하며, 첫 번째 압출기에는 메인층의 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌 40wt%이상, 폴리올레핀 수지 45wt% 미만과 기타 첨가제를 투입하고, 두 번째 압출기에는 표면층의 고분자 수지 조성물인 폴리올레핀 수지 80wt% 이상, 탄산칼슘 등의 무기물 20wt% 미만과 기타 첨가제를 투입하여 전체 시트의 두께에 대해 70%이상으로 형성된 메인층과 전체 시트의 두께에 대해 30%미만으로 형성된 표면층을 지닌 시트를 성형하고, 제작된 시트를 열성형하여 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이를 제조한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이는 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함되며, 다층 구조를 갖는 열성형 트레이로서, 상기 열성형 트레이는 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 메인층과 물결무늬가 있는 표면층으로 구성되어 있는 압출 시트를 열성형하여 제조되며, 상기 전체 다층 압출시트에 대해서, 메인층의 경우 산소차단용 재생 폴리프로필렌 40wt%이상, 폴리올레핀 수지 30wt% 이상과 기타 첨가제가 포함되어 형성되며, 상기 전체 다층 압출시트에 대해서, 표면층의 경우, 폴리올레핀 수지 10wt% 미만, 탄산칼슘 등의 무기물 10wt% 이상과 기타 첨가제가 포함되어 형성되며, 표면층에 물결무늬가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이는 2개의 압출기(Extruder)를 가진 압출성형기를 이용하여 첫 번째 압출기에는 메인층의 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌 40wt%이상, 폴리올레핀 수지 45wt% 미만과 기타 첨가제를 투입하고, 두 번째 압출기에는 표면층의 고분자 수지 조성물인 폴리올레핀 수지 80wt% 이상, 탄산칼슘 등의 무기물 20wt% 미만과 기타 첨가제를 투입하여 전체 시트의 두께에 대해 70%이상으로 형성된 메인층과 전체 시트의 두께에 대해 30%미만으로 형성된 물결무늬 표면층을 갖는다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이의 제조를 위한 압출시트의 성형에 있어서, 메인층과 양면에 표면층을 갖는 샌드위치 구조의 3개층을 갖는 시트를 압출성형하고, 제작된 시트를 열성형하여 제조된다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 상기 첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제 및 CaCO₃, 분산제, 수분흡수제 등 적어도 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 압출성형을 통해 다층 시트 성형 시, 상기 2개의 표면층 중 한 층은 롤 터치를 하지 않아 표면층이 무광인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트는 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트가 포함된 베이스층(100); 및 상기 베이스층(100)의 일측 또는 양측 표면에 융착된 표면층(200);을 포함하며, 상기 베이스층(100)은 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트; 폴리올레핀수지; 및 탄산칼슘;을 혼합한 제1혼합물을 압출성형하여 형성되며, 상기 표면층(200)은 폴리올레핀수지; 및 탄산칼슘;을 혼합합 제2혼합물을 압출성형하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 다층압출시트는 제1압출기 및 제2압출기를 갖는 압출성형기를 이용하여 제조되며, 상기 제1압출기에는 베이스층(100)의 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트, 폴리올레핀수지, 탄산칼슘 및 제1첨가제를 투입하고, 상기 제2압출기에는 표면층(200)의 고분자 수지 조성물인 폴리올레핀수지, 탄산칼슘 및 제2첨가제를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 베이스층(100)은 다층압출시트 전체의 두께 대비 70% 이상의 두께로 형성되거나, 상기 표면층(200)은 다층압출시트 전체의 두께 대비 30% 미만의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 표면층(200)의 표면에는 물결무늬가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 제1혼합물은 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트 35 내지 45중량%; 폴리올레핀수지 25 내지 35중량%; 탄산칼슘 20 내지 30중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 제1첨가제 또는 제2첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제 및 분산제로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 상기 제1첨가제 또는 제2첨가제는 각각 5 내지 10중량%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 열성형 트레이는 상기 다양한 구현예에 따른 본 발명의 트레이 제조용 다층압출시트를 일정한 모양으로 열성형하여 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열성형 트레이의 제조방법은 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함되며, 다층 구조를 갖는 열성형 트레이의 제조방법으로서, 제1압출기에 담긴 메인층형성 재료를 압출하여 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 메인층을 형성하는 단계; 제2압출기에 담긴 표면층형성 재료를 압출하여 표면층을 형성하는 단계; 상기 메인층의 양측 표면에 각각 상기 표면층을 점착시켜 압출시트를 형성하는 단계; 및 상기 압출시트를 일정 형상으로 열성형하여 열성형 트레이를 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 메인층형성 재료는 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트, 폴리올레핀수지, 탄산칼슘 및 제1첨가제가 포함되며, 상기 표면층형성 재료는 폴리올레핀 수지, 탄산칼슘 및 제2첨가제가 포함되고, 상기 제1첨가제는 수분흡수제이고, 상기 제2첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제, CaCO3, 분산제, 또는 수분흡수제이며, 상기 메인층의 양측 표면에 각각 점착된 표면층 중 어느 하나는 롤 터치를 하지 않아 표면층이 무광이고, 상기 열성형은 175℃ 내지 184℃의 온도로 수행하며, 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트는 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 폴리프로필렌시트를 이용하여 포장용 트레이를 제조하고 남은 절단 스크랩을 재활용하여 사용하는 것이며, 상기 제1첨가제로 포함되는 수분흡수제는 상기 절단 스크랩의 절단면을 통하여 상기 에틸렌비닐알코올(EVOH)의 -OH기와 공기 중의 수분이 반응하는 것을 방지하기 위하여 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이는 폐플라스틱 중 하나인 산소차단제가 포함된 다층 스크랩을 사용하여 제품을 제작함으로 폴리올레핀 수지의 사용량 및 폐플라스틱의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있으며, 결국 폴리올레핀 수지의 대체로 인하여 대기의 탄소배출량을 크게 낮출 수 있은 효과도 발휘하는 매우 친환경적인 장점을 갖는다. 또한 본 발명에 적용된 롤터치를 하지 않은 무광 및 흐름자국을 가지고 있는 표면층은 열성형 트레이의 고급화된 감성을 소비자에게 전달함으로 소비자들로 하여금 구매의욕을 상승시킬 수 있는 장점도 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 트레이 제조용 다층압출시트는 폐플라스틱 중 하나인 산소차단제가 포함된 다층 스크랩을 사용하여 제품을 제작함으로 폴리올레핀 수지의 사용량 및 폐플라스틱의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있으며, 결국 폴리올레핀 수지의 대체로 인하여 대기의 탄소배출량을 크게 낮출 수 있은 효과도 발휘하는 매우 친환경적인 장점을 갖는다. 또한 본 발명에 적용된 롤터치를 하지 않은 무광 및 흐름자국을 가지고 있는 표면층은 열성형 트레이의 고급화된 감성을 소비자에게 전달함으로 소비자들로 하여금 구매의욕을 상승시킬 수 있는 장점도 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 트레이 제조용 다층압출시트를 이용하여 열성형으로 제조한 트레이의 사진이며, 이는 본 발명에 따라 산소차단용 재생 폴리프로필렌 45wt%, 폴리올레핀 수지 33wt%, 탄산칼슘 무기물 15wt%과 기타 첨가제 7wt%를 균질 혼합한 고분자 수지 조성물을 이용하여 제조된 압출시트를 열성형하여 제조한 열성형 트레이를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 트레이 제조용 다층압출시트의 일측 표면사진이며, 본 발명에 따라 산소차단용 재생 폴리프로필렌 45wt%, 폴리올레핀 수지 33wt%, 탄산칼슘 무기물 15wt%과 기타 첨가제 7wt%를 균질 혼합한 고분자 수지 조성물을 이용하여 제조된 다층 구조의 압출시트를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 압출성형된 트레이 제조용 다층압출시트의 개략적인 단면구조를 나타내는 그림이다.
도 4는 본 발명에 따른 트레이 제조용 다층압출시트를 일반적인 열성형 온도에서 열성형으로 제조한 트레이의 사진이다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 산소차단용 재생 폴리프로필렌을 이용하여 제작된 다층 열성형 트레이 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 산소차단용 재생 폴리프로필렌 45wt%, 폴리올레핀 수지 33wt%, 탄산칼슘 무기물 15wt%과 기타 첨가제 7wt%를 균질 혼합한 고분자 수지 조성물을 이용하여 제조된 압출시트를 열성형하여 제조한 열성형 트레이를 나타내는 사진이다.

도 2는 본 발명에 따라 산소차단용 재생 폴리프로필렌 45wt%, 폴리올레핀 수지 33wt%, 탄산칼슘 무기물 15wt%과 기타 첨가제 7wt%를 균질 혼합한 고분자 수지 조성물을 이용하여 제조된 다층구조의 압출시트를 나타내는 사진이다.

도 3은 압출성형된 다층 시트의 단면도로서, 본 발명의 압출성형된 시트는 메인층(20), 무광인 표면층(10)과 유광인 표면층(30)으로 제조된다.

본 발명의 도 1은 제품이 수납되는 앞면을 나타내고, 이 앞면이 무광인 표면층(10)으로 형성되며, 도 2의 압출시트를 열성형하여 제작된다.

도 1의 열성형 트레이 제작을 위해서 열성형 시 히터의 온도조건은 175℃ ~ 185℃으로 유지하였으며, 이 온도 조건은 산소차단제가 포함되지 않은 폴리프로필렌을 이용한 열성형 트레이 제작 시의 온도 조건에 비해 5~10% 정도 낮은 온도조건이다.

도 2의 압출시트를 제조하기 위해서는 2개의 압출기(Extruder)를 가진 압출성형기를 이용하여 다층구조의 압출시트를 제조하고, 도2의 압출시트 제작 시 한 면은 롤터치 공정을 진행하지 않아 무광인 표면층을 생성하며, 압출성형 조건의 제어를 통하여 표면에 물결무늬가 형성되게 제조함으로 열성형 트레이의 고급화된 감성을 소비자에게 전달함으로 소비자들로 하여금 구매의욕을 상승시킬 수 있다.

상기 도 2의 압출시트를 제조하기 위한 2개의 압출기(Extruder)를 가진 압출성형기의 첫 번째 압출기에는 메인층의 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌 40wt%이상, 폴리올레핀 수지 45wt% 미만과 기타 첨가제를 투입하고, 두 번째 압출기에는 표면층의 고분자 수지 조성물인 폴리올레핀 수지 10wt% 미만, 탄산칼슘 등의 무기물 10wt% 이상과 기타 첨가제를 투입한다. 2개의 압출기의 각각 투입된 고분자를 압출성형하고, 피드블럭의 제어를 통하여 메인층의 두께는 전체 시트의 두께의 70%이상으로 형성하고 무광인 표면층과 유광인 표면층이 두께의 합은 전체 시트의 두께에 대해 30%미만으로 형성되도록 제조한다. 이 때, 양쪽의 표면층 중 한 면은 롤터치를 진행하여 유광인 표면층이 형성되도록 다층구조의 압출시트를 제작한다.

상기 도 2의 압출시트의 표면의 물결무늬는 산소차단제가 포함된 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 가지고 있는 수분 흡수의 특성을 이용하여 압출성형 시 고분자 수지조성물의 건조조건 및 성형조건의 변화를 통하여 표면층에 물결무늬가 형성되도록 다층구조의 압출시트를 제작한다.

도 4는 도 2의 다층구조의 압출시트를 다른 열성형 조건에서 제조한 열성형 트레이를 나타내는 사진이며, 열성형 시 히터의 온도조건을 185℃ ~ 195℃으로 유지하여 성형한 열성형 트레이이다. 도 4와 도 1의 열성형 트레이를 비교해보면, 도1의 열성형 트레이가 보다 정확한 목표치수를 구현함으로 본 발명의 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 고분자 수지 조성물을 이용한 열성형 트레이를 재생하기 위해서는 기본 온도 조건에 비해 5~10% 정도 낮은 온도조건에서 성형하는 것이 바람직하다. 이와 같이 성형조건의 변화를 통하여 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이 제작 시 발생하는 낮은 수율을 극복할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 도면을 참조하여 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이는 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함되며, 다층 구조를 갖는 열성형 트레이로서, 상기 열성형 트레이는 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 메인층과 물결무늬가 있는 표면층으로 구성되어 있는 압출 시트를 열성형하여 제조되며, 상기 전체 다층 압출시트에 대해서, 메인층의 경우 산소차단용 재생 폴리프로필렌 40wt%이상, 폴리올레핀 수지 30wt% 이상과 기타 첨가제가 포함되어 형성되며, 상기 전체 다층 압출시트에 대해서, 표면층의 경우, 폴리올레핀 수지 10wt% 미만, 탄산칼슘 등의 무기물 10wt% 이상과 기타 첨가제가 포함되어 형성되며, 표면층에 물결무늬가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이는 2개의 압출기(Extruder)를 가진 압출성형기를 이용하여 첫 번째 압출기에는 메인층의 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌 40wt%이상, 폴리올레핀 수지 45wt% 미만과 기타 첨가제를 투입하고, 두 번째 압출기에는 표면층의 고분자 수지 조성물인 폴리올레핀 수지 80wt% 이상, 탄산칼슘 등의 무기물 20wt% 미만과 기타 첨가제를 투입하여 전체 시트의 두께에 대해 70%이상으로 형성된 메인층과 전체 시트의 두께에 대해 30%미만으로 형성된 물결무늬 표면층을 갖는다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이의 제조를 위한 압출시트의 성형에 있어서, 메인층과 양면에 표면층을 갖는 샌드위치 구조의 3개층을 갖는 시트를 압출성형하고, 제작된 시트를 열성형하여 제조된다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 상기 첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제 및 CaCO₃, 분산제 등 적어도 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이에 있어서, 압출성형을 통해 다층시트 성형 시, 상기 2개의 표면층 중 한 층은 롤 터치를 하지 않아 표면층이 무광인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트는 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트가 포함된 베이스층(100); 및 상기 베이스층(100)의 일측 또는 양측 표면에 융착된 표면층(200);을 포함하며, 상기 베이스층(100)은 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트; 폴리올레핀수지; 및 탄산칼슘;을 혼합한 제1혼합물을 압출성형하여 형성되며, 상기 표면층(200)은 폴리올레핀수지; 및 탄산칼슘;을 혼합합 제2혼합물을 압출성형하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 다층압출시트는 제1압출기 및 제2압출기를 갖는 압출성형기를 이용하여 제조되며, 상기 제1압출기에는 베이스층(100)의 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트, 폴리올레핀수지, 탄산칼슘 및 제1첨가제를 투입하고, 상기 제2압출기에는 표면층(200)의 고분자 수지 조성물인 폴리올레핀수지, 탄산칼슘 및 제2첨가제를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 베이스층(100)은 다층압출시트 전체의 두께 대비 70% 이상의 두께로 형성되거나, 상기 표면층(200)은 다층압출시트 전체의 두께 대비 30% 미만의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 표면층(200)의 표면에는 물결무늬가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 제1혼합물은 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트 35 내지 45중량%; 폴리올레핀수지 25 내지 35중량%; 탄산칼슘 20 내지 30중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 제1첨가제 또는 제2첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제 및 분산제로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 상기 제1첨가제 또는 제2첨가제는 각각 5 내지 10중량%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 열성형 트레이는 상기 다양한 구현예에 따른 본 발명의 트레이 제조용 다층압출시트를 일정한 모양으로 열성형하여 제조된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 베이스층(100)에 포함되는 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트는 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 폴리프로필렌시트를 이용하여 포장용 트레이를 제조하고 남은 스크랩을 재활용하여 사용하는 것이 가능하다.

즉, 본 발명자는 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 폴리프로필렌시트와 같이 이종소재가 서로 접합되어 목적하는 제품을 제조하고 남아도 이를 재활용할 수 없었던 종래의 문제점을 해결하고자 신규한 공법을 개발하였다.

구체적으로, 본 발명에 따른 산소차단 트레이 제조용 다층시트는 기본적으로 산소차단 기능을 발휘하는 베이스층(100) 및 상기 베이스층(100)의 일면 또는 양면에 있는 표면층(200)으로 구성된다.

특히, 본 발명에서는 상기 베이스층(100)에 이종소재 접합시트인 스크랩 산소차단시트가 사용되는 점에 특징이 있다.

즉, 상기 베이스층(100)은 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트; 폴리올레핀수지; 및 탄산칼슘;을 혼합한 제1혼합물을 압출성형하여 형성되는 점에 특징이 있다.

종래에는 이종소재가 접합되어 있는 다층시트를 이용하여 트레이 등을 제조한 후에 이종소재의 혼합특성상 이를 재활용하지 못하고 대부분 플라스틱 폐기물로 처리하는 문제가 있었으며, 이에 따라 폐기물로 인한 환경오염뿐만 아니라 자원낭비의 문제 또한 심각하였다.

이에 따라, 본 발명자는 종래 산업 폐기물로 대부분 폐기처리되었던 이종소재 접합 플라스틱 시트인 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트 스크랩 부산물을 활용하여 선물세트용 트레이 제조용 다층압출시트를 제조할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

한편, 상기 표면층(200)은 폴리올레핀수지; 및 탄산칼슘;을 혼합합 제2혼합물을 압출성형하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스층(100) 및 표면층(200)을 제조하기 위하여 사용되는 폴리올레핀수지로는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 수지를 사용하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 베이스층(100)의 두께는 상기 베이스층(100)의 어느 일측에 적층된 표면층(200)의 두께보다 4.7 내지 7배 두꺼운 것일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 제1혼합물은 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트 35 내지 45중량%; 폴리올레핀수지 25 내지 35중량%; 탄산칼슘 20 내지 30중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 다층시트를 제작하기 위하여 재생스크랩 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트의 비율을 35 내지 45중량%로 포함시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 재생스크랩 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트는 에틸렌비닐알코올(EVOH)가 3 내지 5중량% (예를 들어, 4중량%)의 비율로 포함되며, 그 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 총 중량 95 내지 97중량% (예를 들어, 96중량%)의 비율로 포함된다.

한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 제1혼합물은 첨가제를 더욱 포함하며, 상기 첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제 및 분산제로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 상기 첨가제는 5 내지 10중량%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 트레이 제조용 다층압출시트에 있어서, 상기 제2혼합물은 첨가제를 더욱 포함하며, 이는 폴리올레핀수지 70 내지 85중량%; 탄산칼슘 10 내지 20중량%; 및 첨가제 5 내지 10중량%;를 포함하고, 상기 첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제 및 분산제로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 트레이 제조용 다층압출시트는 2개의 압출기를 갖는 다중압출기를 이용하여 제조되는 것이 가능하다.

이러한 다중압출기는 상기 제1혼합물이 투입되는 제1압출기 및 상기 제2혼합물이 투입되는 제1압출기로 구성될 수 있다.

이와 같은 제1압출기 및 제2압출기는 각각 베이스층(100) 및 표면층(200)을 압출하며, 이와 같이 압출된 베이스층(100) 및 표면층(200)은 압출 직후 접착되어 하나의 시트를 형성한다.

한편, 이와 같이 형성된 트레이 제조용 다층시트는 일정한 트레이 형상을 갖는 성형틀을 이용하여 각각의 트레이로 열성형된다.

특히, 본 발명에 따라 제조된 다층시트를 이용하여 트레이를 열성형할 경우, 열성형 온도가 매우 중요하다.

즉, 통상적인 산소차단용 트레이 제조용 다층시트를 이용하여 일정 형상의 트레이를 열성형 할 때, 185 내지 195℃의 온도에서 열성형을 수행한다.

그러나, 본 발명에 따라 제조된 다층압출시트를 이용하여 트레이를 열성형할 경우 175 내지 184℃ 온도에서 열성형을 수행할 경우, 트레이의 치수오차 발생이 최소화될 수 있음을 발견하였다.

한편, 상기 표면층(200)은 베이스층(100)의 어느 일면에 형성하거나 또는 베이스층(100)의 양면에 형성하는 것이 가능하다.

한편, 표면층(200)의 표면에 폴리프로필렌(PP)을 격자 그물구조로 형성하여 추가적으로 적층시키는 것이 가능하다.

이와 같이 폴리프로필렌(PP)을 격자 그물구조로 추가 적층시킬 경우, 폴리프로필렌을 이용하여 폴리프로필렌 섬유 (직경 약 1 내지 2㎜)를 제작하고, 이러한 폴리프로필렌 섬유를 가로 세로 격자로 배열한 후 (3 내지 5㎜의 상호 이격 거리 유지), 이를 표면층(200)에 부착시키는 방법을 사용하는 것이 가능하다.

한편, 산소차단용 재생 폴리프로필렌의 구성은 "PP-접착제-EVOH-접착제-PP"와 같이 구성된다.

이와 같이 산소차단용 재생 폴리프로필렌을 구성하는 성분 중, EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)의 경우 -OH기가 친수성이라 공기 중에 노출시 수분을 격렬하게 흡수하게 된다.

즉, 산소차단용 폴리프로필렌을 재활용하기 위하여 단순하게 이를 절단시킨 스크랩을 이용하는 경우, EVOH가 공기중에 노출된 상태에서 높은 함량으로 스크랩이 투입될 경우 EVOH의 -OH기와 공기 중의 수분이 반응하여 제품 불량률이 현저하게 증가하게 된다.

도 5는 산소차단용 폴리프로필렌을 재활용하기 위하여 단순하게 이를 절단시킨 스크랩을 이용하여 준비된 재생 컴파운딩 팰릿의 단면을 나타내는 사진이며, 도 6은 이와 같은 재생 컴파운딩 팰릿을 이용하여 제조한 트레이 제조용 시트의 단면 사진이다.

도 5 및 도 6의 사진을 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, EVOH의 -OH기와 공기 중의 수분이 반응하여 형성된 기포층을 관찰할 수 있다.

한편, 도 7은 이러한 기포층이 형성된 시트를 이용하여 트레이를 제조한 경우 성형품의 기포불량을 확인할 수 있는 사진이다.

따라서, 본 발명자는 이와 같이 재생 스크랩을 단순히 사용할 경우 EVOH의 -OH기와 공기 중의 수분이 반응하여 기포층이 형성되는 문제점을 해결하기 위해 재생 스크랩을 다른 재료와 배합한 다음 건조과정을 수행하였다.

이러한 건조과정은 약 90℃의 열풍을 이용하여 수행하며, 3 내지 6시간 열풍건조를 수행한다.

한편, 이러한 열풍건조와 함께 EVOH의 -OH기가 공기 중의 수분과 반응하는 것을 최대한 방지하기 위하여 배합재료에 첨가제로 수분흡수제를 투입하는 것이 바람직하다.

이와 같이 수분흡수제를 첨가제로 투입할 경우, 상기 언급한 기포층 발생의 문제를 더욱 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.

수분흡수제로는 시중에 유통되는 통상적인 수분흡수제를 사용하는 것이 가능하다.

한편, 도 8은 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 열성형 트레이 제조용 시트를 제조하는 실제 공정을 사진으로 도시한 공정 흐름도이다.

본 발명자는 이와 같이 열풍건조 및 수분흡수제 첨가를 이용하여 산소차단용 재생 폴리프로필렌 스크랩의 함량을 전체 배합 조성물 중 70중량%까지 투입하더라도 최종적으로 제조된 트레이에 기포불량이 발생하지 않음을 실험을 통하여 확인하였다.

즉, 본 발명자가 개발한 신규한 방법을 통하여 산소차단용 재생 폴리프로필렌 스크랩의 재활용 효율을 매우 높일 수 있는 장점을 갖게 되는 것이다.

[실시예 1]

본 발명자는 메인층(베이스층)에 산소차단용 재생 폴리프로필렌 60중량%, 폴리올레핀 수지 30중량%, 산화방지제 2중량%, UV 안정제 2중량%, 내열성 강화제 2중량%, CaCO3 2중량%, 분산제 1중량% 및 수분흡수제 1중량%를 포함시키고, 양측의 표면층에는 각각 폴리올레핀 수지 80중량%, 탄산칼슘 16중량%, 및 산화방지제 1중량%, UV 안정제 1중량%, 내열성 강화제 1중량% 및 분산제 1중량%를 포함시켜, 메인층(베이스층)의 두께를 0.6㎜로 하고, 양측의 표면층의 두께를 각각 0.1㎜로 하여 전체 시트의 두께를 0.8㎜로 제작하였다.

이 때 사용된 상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌은 "PP-접착제-EVOH-접착제-PP"의 적층구조를 갖는 것으로서, 전체 PP가 약 92중량%, EVOH가 약 5중량%, 접착제가 약 3중량% 포함된 것이다.

상기 폴리올레핀 수지로는 PP를 사용하였다.

상기 접착제는 PP와 EVOH를 접착시키는 일반적인 접착제이다.

한편, 상기 시트를 제작할 때, 산소차단용 재생 폴리프로필렌 스크랩에 대하여 90℃의 열풍을 이용하여 수행하며, 6시간 동안 열풍건조를 수행하였다.

한편, 본 발명자는 메인층(베이스층)에 산소차단용 재생 폴리프로필렌 60중량%, 폴리올레핀 수지 30중량%, 산화방지제 2중량%, UV 안정제 2중량%, 내열성 강화제 2중량%, CaCO3 2중량%, 분산제 1중량% 및 수분흡수제 1중량%가 포함된 배합재료를 90℃의 열풍을 이용하여 수행하며, 6시간 동안 열풍건조를 수행하였으며, 이를 압출기에 투입하기 전 상태에서의 수분함량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 수분함량 측정은 "MOISTURE ANALYZER MX-50"를 사용하여 수행하였다.

[표 1]

한편, 본 발명자는 상기 실시예 1에 따라 제조된 시트를 이용하여 선물세트용 트레이를 제작하였으며, 이에 대하여 비중을 측정하는 실험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

한편, 본 발명자는 상기 실시예 1을 통하여 제조된 시트를 이용하여 트레이를 제조하였으며, 시트 및 트레이에 각각 기포형성으로 인한 제품 불량이 발생하는지 여부를 관찰하였으나, 모든 시트 및 트레이 테스트 제품의 전체 면적 대비 0.001% 미만의 면적에서 기포가 관찰되는 결과를 얻었다.

즉, 본 발명에 따라 준비된 시트를 이용하여 트레이를 제조할 경우 EVOH의 -OH기와 공기중의 수분이 반응하여 형성되는 기포 불량이 거의 발생하지 않는 효과를 얻을 수 있다.

100: 베이스층
200: 표면층

Claims (5)

1. 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함되며, 다층 구조를 갖는 열성형 트레이의 제조방법으로서,
   제1압출기에 담긴 메인층형성 재료를 압출하여 산소차단용 재생 폴리프로필렌이 포함된 메인층을 형성하는 단계;
   제2압출기에 담긴 표면층형성 재료를 압출하여 표면층을 형성하는 단계;
   상기 메인층의 양측 표면에 각각 상기 표면층을 점착시켜 압출시트를 형성하는 단계; 및
   상기 압출시트를 일정 형상으로 열성형하여 열성형 트레이를 제조하는 단계;를 포함하며,
   상기 메인층형성 재료는 고분자 수지 조성물인 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트, 폴리올레핀수지, 탄산칼슘 및 제1첨가제가 포함되며,
   상기 표면층형성 재료는 폴리올레핀 수지, 탄산칼슘 및 제2첨가제가 포함되고,
   상기 제1첨가제는 수분흡수제이고,
   상기 제2첨가제는 산화방지제, UV 안정제, 내열성 강화제, CaCO3, 분산제, 또는 수분흡수제이며,
   상기 메인층의 양측 표면에 각각 점착된 표면층 중 어느 하나는 롤 터치를 하지 않아 표면층이 무광이고,
   상기 열성형은 175℃ 내지 184℃의 온도로 수행하며,
   상기 산소차단용 재생 폴리프로필렌시트는 에틸렌비닐알코올(EVOH)로 이루어진 시트의 양면에 각각 폴리프로필렌(PP)이 접착된 산소차단용 폴리프로필렌시트를 이용하여 포장용 트레이를 제조하고 남은 절단 스크랩을 재활용하여 사용하는 것이며,
   상기 제1첨가제로 포함되는 수분흡수제는 상기 절단 스크랩의 절단면을 통하여 상기 에틸렌비닐알코올(EVOH)의 -OH기와 공기 중의 수분이 반응하는 것을 방지하기 위하여 포함되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 열성형 트레이의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images