KR102232482B1

KR102232482B1 - 식품 포장용 포장재의 제조방법 및 이에 따라 제조된 식품 포장용 포장재

Info

Publication number: KR102232482B1
Application number: KR1020200133515A
Authority: KR
Inventors: 한지훈
Original assignee: 한지훈
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-03-26

Abstract

본 발명은, 기재 필름(110)을 준비하는 기재 준비 단계; 상기 기재 필름(110)의 적어도 일부에 코팅 조성물을 도포하는 코팅 단계; 및 상기 기재 필름(110)에 도포된 코팅 조성물을 18~35℃에서 1~8시간 동안 건조시켜 흡착 코팅층(120)을 형성하여 식품 포장용 포장재(100)를 제조하는 건조 단계;를 포함하고, 상기 코팅 조성물은 물 100 중량부에 대하여, 고분자 수지 혼합물 8~20 중량부, 다공성 분말 5~15 중량부, 헥토라이트 화합물 2~7 중량부 및 첨가제 1~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식품 포장용 포장재의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 식품에서 발생되는 에틸렌 가스를 흡수함으로써 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 식품 포장용 포장재를 제조할 수 있다.

Description

식품 포장용 포장재의 제조방법 및 이에 따라 제조된 식품 포장용 포장재{Manufacturing method of food package and food package manufactured thereby}

본 발명은 식품 포장용 포장재의 제조방법 및 이에 따라 제조된 식품 포장용 포장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식품에서 발생되는 에틸렌 가스를 흡수함으로써 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 식품 포장용 포장재의 제조방법 및 이에 따라 제조된 식품 포장용 포장재에 관한 것이다.

식품 포장은 식품의 신선도를 유지시켜 식품을 장기간 동안 보관하기 위한 중요한 기술로서, 그 중요성이 날로 증가하고 있다. 특히 수분이 많은 과일이나 채소류 등은 유통 기간이 길어질수록 신선도가 급격히 저하되는 문제가 있으며, 식품으로부터 수분이 빠져나와 이러한 수분에 의해 부패되거나 곰팡이가 발생되기 쉬워 식품 보관시 수분을 흡수할 수 있는 물질을 첨가하여 신선도를 더욱 오래 유지할 수 있도록 하는 방법들이 사용되고 있다.

일예로, 식품과 흡습제를 함께 포장하여 식품에서 발생되는 수분을 흡습제가 흡수하도록 하는 방식이 있고, 다른 예로, 식품이 포장되는 포장재 자체에 수분을 흡수할 수 있는 물질이 혼합되어 포장재가 식품에서 발생되는 수분을 흡수하는 기능성 포장재를 이용하는 방식이 있다.

또한, 식품의 포장재에 항균물질을 코팅하여 포장재의 항균성을 높이는 방식이나, 식품을 밀폐하고 진공 포장하는 방식 등 신선도를 유지하기 위한 다양한 포장 방식이 이용되고 있다.

또한, 과채류와 같은 식품은 보관시 과채류가 호흡하며 발생시키는 에틸렌가스, 열 및 각종 가스 등에 의해 과채류의 숙성노화가 진행되어 과채류의 신선도 저하가 가속화되는 문제가 있어, 최근에는 식품에서 발생하는 수분과 각종 가스류를 흡착하여 식품의 신선도를 유지시키고자 하는 다양한 포장재의 개발이 이루어지고 있다.

한편, 현재 소비자들의 소비문화가 온라인 주문 등의 배송 문화로 변화함에 따른 배송량 급증으로 인해 식품의 품질 유지에 대한 경각심이 고조되고 있으며, 운송 거리 증가로 인한 배송시간 지연에 의하여 과채류의 부패 및 품질저하(산화)가 될 가능성 또한 높아지고 있어 보다 효과적으로 신선도를 유지할 수 있고, 과채류의 보관, 저장 및 운반시에 형태 및 품질을 보존하기 위해 높은 기계적 강도를 갖는 기능성 식품 포장재에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명에서는 식품에서 발생되는 에틸렌 가스를 흡수함으로써 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 식품 포장용 포장재의 제조방법 및 이에 따라 제조된 식품 포장용 포장재를 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 기재 필름(110)을 준비하는 기재 준비 단계; 상기 기재 필름(110)의 적어도 일부에 코팅 조성물을 도포하는 코팅 단계; 및 상기 기재 필름(110)에 도포된 코팅 조성물을 18~35℃에서 1~8시간 동안 건조시켜 흡착 코팅층(120)을 형성하여 식품 포장용 포장재(100)를 제조하는 건조 단계;를 포함하고, 상기 코팅 조성물은 물 100 중량부에 대하여, 고분자 수지 혼합물 8~20 중량부, 다공성 분말 5~15 중량부, 헥토라이트 화합물 2~7 중량부 및 첨가제 1~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식품 포장용 포장재의 제조방법에 관한 것이다.

상기 다공성 분말은 평균입자크기 10~100㎛의 제올라이트, 규조토 및 벤토나이트 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 다공성 분말의 일부에는, 기공에 평균입자크기 20~50nm의 그래핀 분말이 흡착될 수 있다.

상기 고분자 수지 혼합물은 PLA(polylactic acid) 수지 100 중량부에 대하여, 아크릴 수지 8~15 중량부를 포함할 수 있다.

상기 아크릴 수지는 하이드록시기를 포함하는 메타아크릴레이트계 수지일 수 있다.

상기 건조 단계를 거쳐 얻어진 식품 포장용 포장재(100)에 미세 천공을 형성하는 천공 형성 단계;가 추가로 더 수행될 수 있다.

본 발명은 상기의 방법에 따라 제조된 식품 포장용 포장재를 포함한다.

본 발명의 식품 포장용 포장재의 제조방법에 따르면, 식품에서 발생되는 에틸렌 가스를 흡수함으로써 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 식품 포장용 포장재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식품 포장용 포장재의 단면도이다.
도 2는 실험예 1의 실험 결과 사진이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.

본 발명은 식품 포장용 포장재의 제조방법 및 이에 따라 제조된 식품 포장용 포장재에 관한 것이다.

본 발명에 따른 식품 포장용 포장재의 제조방법에 따라 제조된 식품 포장용 포장재는 식품, 특히 과채류에서 발생되는 에틸렌 가스 및 수분을 흡수하여 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있으므로, 보관 및 유통 과정에서 발생할 수 있는 식품의 품질 변화를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 식품 포장용 포장재의 제조방법은, 기재 필름(110)을 준비하는 기재 준비 단계; 상기 기재 필름(110)의 적어도 일부에 코팅 조성물을 도포하는 코팅 단계; 및 상기 기재 필름(110)에 도포된 코팅 조성물을 18~35℃에서 1~8시간 동안 건조시켜 흡착 코팅층(120)을 형성하여 식품 포장용 포장재(100)를 제조하는 건조 단계;를 포함하며, 이와 같은 단계를 거쳐 제조된 식품 포장용 포장재(100)는 도 1과 같은 단면 형태를 갖는다.

상기 기재 준비 단계는 식품 포장용 포장재(100)의 베이스가 되는 기재 필름(110)을 준비하는 단계로, 이러한 기재 필름(110)으로 상기 기재 필름(110)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 필름이 사용될 수 있다.

상기 코팅 단계는 앞서 준비된 기재 필름(110)의 적어도 일부에 코팅 조성물을 도포하는 단계로, 상기 코팅 조성물은 물 100 중량부에 대하여, 고분자 수지 혼합물 8~20 중량부, 다공성 분말 5~15 중량부, 헥토라이트 화합물 2~7 중량부 및 첨가제 1~5 중량부를 포함한다.

코팅 단계를 통해 기재 필름(110)의 적어도 일부에 도포된 코팅 조성물은 이후 건조 단계를 통해 건조되어 기재 필름(110)에 부착된 흡착 코팅층(120)을 형성하며 흡착 코팅층(120)에 포함되어 있는 다공성 분말의 기공에 식품에서 발생되는 에틸렌 가스와 수분이 흡착 및 흡수되어 식품 포장용 포장재로 사용되는 경우 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있다.

이 단계에서 코팅 조성물은 기재 필름(110)의 적어도 일부에 도포되며, 바람직하게는 기재 필름(110)의 일면에만 도포된다. 코팅 조성물은 기재 필름(110)의 일면 전면에 도포될 수 있으며, 또는 문자, 도형, 이미지 등의 형태를 갖도록 일면의 일부에만 도포될 수 있다.

상기 코팅 조성물은 분사, 스프레딩, 브러싱, 롤링, 롤러 코팅, 붓기 등의 코팅 방식을 통해 기재 필름(110)에 도포될 수 있으나, 도포 방식이 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 코팅 조성물은 물 100 중량부에 대하여, 고분자 수지 혼합물 8~20 중량부, 다공성 분말 5~15 중량부, 헥토라이트 화합물 2~7 중량부 및 첨가제 1~5 중량부를 포함한다.

상기 물은 코팅 조성물의 용매로 작용하는 것으로, 코팅 조성물에 포함되는 성분들을 분산시켜 유동성을 부여하는 역할과 코팅 조성물이 기재 필름(110)에 피복층을 형성하도록 돕는 역할을 한다. 본 발명에서는 이러한 코팅 조성물의 용매로 유기 용제를 사용하지 않고 물을 사용함으로써 휘발성 유기 화합물(VOC)의 발생에 의한 환경 오염, 인체 안전성 저하 등의 부작용을 방지할 수 있다.

상기 고분자 수지 혼합물은 다공성 분말을 기재 필름(110)상에 접착시키기 위한 접착제로써 작용하는 것으로, PLA(polylactic acid) 수지 및 아크릴 수지를 포함하며, PLA 수지 100 중량부에 대하여 및 아크릴 수지 8~15 중량부가 포함된다.

상기 PLA 수지는 식물에서 추출한 전분을 원료로 한 소수성(hydrophobic)의 결정성 폴리에스테르의 일종으로, 생체 내에 존재하는 천연 유기 화합물인 유산을 기본 구성단위로 하기 때문에 생분해성 고분자 중에서도 안전성과 식품위생성이 가장 우수한 고분자이며, 물리적 특징, 내열성 및 경제성 모두 뛰어난 장점이 있다.

이러한 PLA 수지는 광학 이성질체로 L형과 D형을 갖는데, 본 발명에서 사용되는 PLA 수지는 L형 PLA 수지 또는 D형 PLA 수지인 것이 바람직하며, L형과 D형이 혼합되어 사용되는 경우 녹는점이 200℃ 이상으로 과도하게 높아져 코팅 단계에서 기재 필름(110)의 손상을 유발할 수 있기 때문이다.

또한, L형 PLA 수지의 경우에는 190℃, 2.16kg 하중에서의 용융지수(Melt index, MI)가 10~30g/10분인 것이 사용되는 것이 바람직하고, D형 PLA 수지의 경우에는 용융지수가 30~50g/10분인 것이 사용되는 것이 바람직한데, 이러한 용융지수를 갖는 PLA 수지를 사용할 때 점도의 과도한 상승이 발생되지 않아 혼합성이 우수하고, 건조 후 결정체의 입체 구조 형성이 완전하게 이루어져 강도 및 내열성이 향상되는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

그러나, PLA 수지는 기재 필름(110)에 대한 접착력이 충분하지 않아 단독으로 사용되는 경우에는 상대적으로 다공성 분말의 함량이 저하되어 결과적으로 식품의 신선도 향상 효과가 저하되는 문제가 있다.

이에, 고분자 수지 혼합물에 아크릴 수지를 함께 사용함으로써 이러한 접착력 저하를 방지하고, 동시에 아크릴 수지에 의한 강도 개선효과를 얻을 수 있어 코팅 조성물에 의해 형성된 흡착 코팅층(120) 자체의 강도가 향상되어 식품 포장용 포장재를 여러 번 재사용하여도 식품 신선도 유지 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이때, 아크릴 수지의 함량이 8 중량부 미만인 경우에는 상술한 효과를 얻기 어렵고, 15 중량부를 초과하는 경우에는 경도가 과도하게 증가하여 식품 포장용 포장재가 휘어지거나 접히는 경우 흡착 코팅층(120)이 손상되는 문제가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

이러한 아크릴 수지로는 하이드록시기를 포함하는 메타아크릴레이트계 수지가 사용될 수 있으며, 예를 들어 하이드록시 에틸메타아크릴레이트, 하이드록시 메틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필메타아크릴레이트 및 2-하이드록시 부틸메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 다공성 분말은 내부에 미세한 기공이 무수히 많이 형성되어 넓은 표면적을 가지며, 그 구조적 특징으로 인해 에틸렌 가스, 암모니아 가스, 탄산 가스, 황화수소 가스 등과 같은 가스와의 결합력 및 수분 흡수 능력이 우수하여, 식품 포장용 포장재에 포함되어, 식품에서 발생하는 다양한 가스 및 수분을 흡수함으로써 식품의 신선도를 유지시켜 보관 기간을 늘릴 수 있다.

이러한 다공성 분말은 코팅 조성물 100 중량부에 대하여 5~15 중량부로 포함될 수 있으며, 5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 상술한 효과를 얻기 곤란하고, 15 중량부를 초과하는 경우에는 코팅 조성물의 경도가 증가하여 포장재의 유연성이 저하되고, 포장재의 휨이나 구겨짐에 따라 코팅 조성물에 크랙이 발생하여 포장재의 내구성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.

상기 다공성 분말은 평균입자크기 10~100㎛의 제올라이트, 규조토 및 벤토나이트 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트와 규조토가 1:0.7~1.2의 중량부로 혼합된 혼합물이거나, 제올라이트, 규조토 및 벤토나이트가 1:0.5~0.8:0.2~0.4의 중량부로 혼합된 혼합물일 수 있는데, 이와 같이 다공성 분말로 2종 이상의 분말이 사용되는 경우에는 각 분말이 갖는 서로 다른 특성으로 인해 흡착 코팅층(120)의 내구성, 접착성 및 유연성을 저해하지 않으면서도 우수한 수분 흡수 능력, 가스 흡착 능력을 발휘하므로 상술한 바와 같이 여러 종류의 다공성 분말 혼합물이 사용되는 것이 바람직하다.

제올라이트는 주로 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 다공질 결정체의 알루미늄 규산염 광물로서, (Si,Al)O₄의 사면체가 정점 산소(apical oxygen)에 의하여 3차원의 입체망상 골격구조를 이루고 있으며, 중앙부에 큰 공극이 형성되고 물분자와 교환성 양이온이 함유되어 있다. 물분자는 비교적 저온의 가열에 의하여 쉽게 제거되나 제올라이트 구조의 골격은 변하지 않으므로 공기 중의 수분을 흡수할 수 있다.

또한, 제올라이트는 일정한 크기의 세공경을 가지고 있어서 이것보다 작은 분자를 선택적으로 통과시켜 흡착하며, 결정구조 내에 있는 양이온의 작용에 의해 불포화 탄화수소나 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착함과 더불어 상기 양이온은 다른 양이온과 용이하게 교환가능하여 유해물질의 제거, 유용성분의 농축 및 회수 기능과 더불어, 양이온의 일부를 음이온으로 치환하여 항균성을 갖도록 함으로써 식품의 품질유지와 선도유지에 효능을 발휘한다.

규조토는 단세포생물인 규조류의 유해가 쌓여 이루어진 암석 또는 퇴적물로서 주로 이산화규소(SiO₂)로 구성되어 있으며, 대부분이 비정질 실리카로 구성되고 여기에 약간의 결정질 실리카가 존재하며, 다공질인 규조 자체의 복잡한 구조와 그 껍데기의 일차 및 이차 공극 때문에 밀도가 매우 낮고 규조의 셀에 무수한 틈이 있어서 불순물 입자를 걸러낼 수 있으며, 열절연성, 내화성, 내화학성, 흡수성이 우수하여 흡착제, 거름재, 보온재, 연마재 등에 많이 사용된다.

벤토나이트는 화산회 및 응회암 등 화산암들의 변질물이 호수에 퇴적되어 생성된 물질로, 화학 조성이 매우 복잡한 광물이며 층상 구조로 형성된다. 벤토나이트는 팽윤성, 친수성, 점착성, 가소성, 점결성, 양이온 교환성, 콜로이드성 등을 지니고 있으며, 물을 흡수하면 팽창되는 성질이 강하고, 방사능이나 중금속 등과 같은 유해물질을 흡착하는 특징이 있다.

상기 다공성 분말의 일부에는, 기공에 평균입자크기 20~50nm의 그래핀 분말이 흡착될 수 있다. 구체적으로, 다공성 분말로 사용되는 제올라이트는 기공에 평균입자크기 20~50nm의 그래핀 분말이 흡착된 것일 수 있다.

더욱 구체적으로는, 제올라이트 100 중량부에 대하여 그래핀 분말 10~30 중량부가 혼합된 혼합 분말을 산소가 풍부한 진공 분위기 및 80~250℃의 온도 조건 하에 1~7kV의 전압을 인가하여 플라즈마 방전시킴으로써 제올라이트 표면에 그래핀 분말을 흡착시킬 수 있다. 이때, 산소가 풍부한 분위기는 산소가 단독으로 존재하거나 산소가 질소나 불활성 기체와 함께 존재하는 분위기를 의미한다.

플라즈마 방전시 온도가 80℃ 미만인 경우 그래핀 분말이 제올라이트에 충분히 흡착되지 않고, 250℃를 초과하는 경우에는 제올라이트의 기공이 폐색되는 문제가 있으므로, 상술한 온도 조건에서 플라즈마 방전이 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법을 통해 그래핀 분말이 흡착된 제올라이트는 그 자체로 다공성이기 때문에 가스 흡착, 수분 흡수 기능이 그대로 유지되면서 그래핀에 의한 항균 효과가 추가될 뿐만 아니라 그래핀 표면에 가스 분자들이 흡착되어 제올라이트의 가스 흡착 성능을 높임으로써 식품의 신선도를 보다 오래 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 헥토라이트 화합물은 코팅 조성물 내에서 입자성 물질인 다공성 분말을 균일하게 분산시키고, 다공성 분말의 침강을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 2수소첨가 탈로우 벤질모늄 헥토라이트, 디스테아르디모늄 헥토라이트, 쿼터늄-18 헥토라이트 또는 스테아르알코늄 헥토라이트가 사용될 수 있다.

헥토라이트 화합물은 물 100 중량부에 대하여 2~7 중량부로 포함될 수 있으며, 2 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 상술한 효과를 얻기 곤란하고 7 중량부를 초과하는 경우에는 다공성 분말의 기공을 폐색시켜 다공성 분말에 의한 가스 흡착, 수분 흡수 등의 기능을 저하시키는 문제가 있으므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 PLA 수지와 아크릴 수지 및 용매인 물을 균일하게 혼합시키기 위해 첨가되는 계면활성제로, 물 100 중량부에 대하여 1~5 중량부로 포함될 수 있다.

첨가제가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 물과 고분자 수지 혼합물의 균일한 혼합이 이루어지지 않는 문제가 있고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 추가적인 분산 효과가 없을 뿐만 아니라 과도한 첨가제 함량에 의해 오히려 코팅 조성물의 물성이 저하되는 문제가 있으므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

이러한 첨가제로는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

양이온성 계면활성제의 예로는 알킬트리메틸암모늄 또는 알킬트리에틸아모늄과 같은 알킬암모늄류, 알킬디메틸벤질암모늄염류, 인산아민염류 등이 있다.

음이온성 계면활성제로는 알킬 설페이트, 알킬술포네이트, 알킬카르복실산이 있고, 또한, 직쇄 또는 분지쇄 지방족 알콜 및 카르복실산의 폴리에톡시화 유도체의 설페이트; 알킬벤젠 또는 알킬나프탈렌 술포네이트 및 설페이트, 예컨대 소듐 옥틸벤젠술포네이트; 알킬카르복실레이트, 예컨대 도데실카르복실레이트; 및 에톡시화 및 폴리에톡시화 알킬 및 아르알킬 알콜 카르복실레이트의 알칼리 금속 및 (알킬)암모늄 염이 사용될 수 있다.

양쪽성계면활성제로는 알라닌계, 이미다졸륨베타인계, 아미드프로필베타인계, 아미노디프로피온산염 등이 사용될 수 있다.

또한, 비이온성 계면활성제로는 폴리(에틸렌 옥사이드), (옥타에틸렌 글리콜) 모노도데실 에테르 (C12EO8), (옥타에틸렌 글리콜) 모노헥사데실 에테르(C16EO8), 폴리(에틸렌 옥사이드)와 폴리 (프로필렌 옥사이드)로 구성된 공중합체 및 폴리(알킬렌 옥사이드) 삼블록 공중합체, 예컨대 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드) (PEO-PPO-PEO) 또는 역(PPO-PEO-PPO) 등이 사용될 수 있다.

상기에 나열한 계면활성제의 종류는 예시적인 것으로, 본 발명에서 사용될 수 있는 첨가제로 공지의 다양한 계면활성제가 사용될 수 있다.

한편, 상기 건조 단계는 앞서 코팅 단계를 통해 기재 필름(110)에 도포된 코팅 조성물을 건조시켜 기재 필름(110) 상에 부착된 흡착 코팅층(120)을 형성하는 단계이다.

이 단계는 상기 기재 필름(110)에 도포된 코팅 조성물을 18~35℃에서 1~8시간 동안 건조시켜 흡착 코팅층(120)을 형성하는 단계로, 이때 건조 온도가 상기 온도 미만인 경우에는 건조 시간이 과도하게 증가하여 작업 시간이 필요 이상으로 증가하는 문제가 있다.

반면, 상기 온도 범위를 초과하는 경우에는 고온으로 인해 기재 필름(110)에 도포된 코팅 조성물의 표면과 내면의 건조 속도 차이로 인해 흡착 코팅층(120)이 평탄하게 형성되지 않거나, 크랙이 생겨 기재 필름(110)으로부터 탈리되는 등의 문제가 발생될 뿐만 아니라 기재 필름(110)의 손상이 야기될 수 있으므로, 상술한 조건에서 건조 단계가 이루어지는 것이 바람직하다.

이후, 상기 건조 단계를 거쳐 얻어진 식품 포장용 포장재(100)에 미세 천공을 형성하는 천공 형성 단계;가 추가로 더 수행될 수 있다. 이 단계를 통해 상기 식품 포장용 포장재(100)에 1~20 ㎛의 미세 천공이 적어도 하나 이상, 바람직하게는 복수개로 형성될 수 있으며, 이러한 미세 천공을 통해 식품의 호흡에 따른 가스 투과도가 조절될 수 있으며, 미세 천공의 크기가 마이크로 단위로 형성되기 때문에 외부로부터 식품 포장용 포장재(100) 내부로의 이물질, 벌레 등의 유입이 방지될 수 있다.

이러한 미세 천공은 UV레이저, CO₂레이저 또는 열침천공 방식을 통해 형성될 수 있다.

상기의 방법을 통해 제조된 식품 포장용 포장재(100)는 포장될 식품의 형태나 크기에 따라 다양한 형상으로 후성형 되어 식품을 수납하거나 밀봉시키는 포장재로 사용될 수 있다. 이 경우, 식품 포장용 포장재의 흡착 코팅층(120)이 식품에서 발생되는 각종 가스나 수분을 흡수하므로, 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

[ 제조예 ]

0.03mm 두께의 OPP 필름을 준비하고, 일면에 코팅 조성물을 분사 방식으로 도포한 뒤 24℃의 실내에서 5시간 동안 건조시켜 기재 필름인 OPP 필름의 일면에 흡착 코팅층을 형성함으로써 식품 포장용 포장재를 제조하였다. 이후, 흡착 코팅층이 내측으로 위치되도록 하여 식품 포장용 포장재를 파우치 형태로 가공하여 실시예 1의 포장재를 제조하였다.

상기 코팅 조성물로는 물 100 중량부, 고분자 수지 혼합물 10 중량부, 평균입자크기 20~60㎛인 다공성 분말 8 중량부, 디스테아르디모늄 헥토라이트 4 중량부 및 첨가제인 코카미도프로필베타인 2 중량부를 혼합한 것을 사용하였다.

이때, 고분자 수지 혼합물로 용융지수가 24g/10분인 L형 PLA 수지 100 중량부 및 하이드록시 에틸메타아크릴레이트 10 중량부가 혼합된 것을 사용하였고, 다공성 분말로 제올라이트, 규조토 및 벤토나이트가 1:0.6:0.3의 중량부로 혼합된 혼합 분말을 사용하였다.

[ 실험예 1]

제조예를 통해 제조된 본 발명의 일 실시예에 따른 식품 포장용 포장재를 실시예 1로 하고, 별도의 흡착 코팅층이 형성되지 않은 기재 필름을 파우치 형태로 가공하여 비교예 1로 하여, 각 실시예의 포장재에 사과를 넣고 밀봉하였다.

이후 밀봉된 각 사과를 상온(23℃)에서 15일간 방치한 뒤, 개봉하여 사과의 상태를 촬영하고 도 2에 도시하였다.

도 2를 참조하면, 실시예 1에 보관된 사과는 상온에서 15일간 보관되었음에도 외관상 무르거나 손상된 부분이 관찰되지 않았다. 반면, 비교예 1에 보관된 사과는 별도의 힘을 가하지 않았음에도 사과가 무른 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 실험 결과로부터 본 발명의 흡착 코팅층이 형성된 식품 포장용 포장재는 일반 포장재보다 식품의 신선도를 더욱 오랫동안 유지시킬 수 있는 것으로 확인되었다.

[ 실험예 2]

상기 고분자 수지 혼합물로 사용되는 고분자 수지의 함량을 하기 표 1과 같이 변화시키고, 각 혼합물을 이용하여 시편을 제조한 뒤 각 시편에 대하여 인장강도를 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다. 인장강도는 ASTM D 638에 의거하여 측정하였다.

	아크릴 수지(중량부)	인장강도(MPa)
시편 1	-	60.4
시편 2	6	62.8
시편 3	8	72.5
시편 4	12	74.6
시편 5	15	74.0
시편 6	17	67.1

상기 표 2의 결과를 살펴보면, 고분자 수지로 PLA 수지가 단독으로 사용된 시편 1과 비교하였을 때 아크릴 수지가 포함되는 경우 인장강도의 향상이 나타난 것으로 확인되었다.

특히, 시편 3 내지 시편 5의 경우 다른 시편들에 비해 현저히 우수한 인장강도를 갖는 것으로 나타났으며, 시편 2의 경우에는 아크릴 수지의 함량이 부족하여 이러한 효과가 미미한 것으로 판단되고, 6의 경우에는 오히려 아크릴 수지의 함량이 과도하여 인장강도가 저하되는 것으로 확인된다.

따라서, 본 실험 결과로부터 흡착 코팅층을 형성하기 위한 고분자 수지 혼합물로 PLA 수지와 아크릴 수지의 혼합물이 사용되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었으며, 특히 PLA 수지 100 중량부에 대하여 아크릴 수지 8~15 중량부가 사용되는 것이 더욱 바람직함을 확인할 수 있었다.

[ 실험예 3]

제조예와 동일한 방법을 이용하여 식품 포장용 포장재를 제조하되 다공성 분말로 사용되는 제올라이트로 하기와 같이 가공된 것을 사용하여 실시예 2의 식품 포장용 포장재를 제조하였다.

제올라이트 100 중량부, 평균입자크기 20~50nm의 그래핀 분말이 혼합된 혼합 분말을 반응기에 투입하고, 140℃까지 승온한 뒤 산소:아르곤이 5:95의 부피비로 존재하는 진공 분위기에서 4kV의 전압을 인가하여 플라즈마 방전시켜 제올라이트에 그래핀 분말을 흡착시켰다.

실시예 1과 실시예 2 및 비교예 1을 파우치 형태로 성형한 포장재에 파프리카 슬라이스를 동량으로 수납하여 진공 상태로 밀봉하였다. 이후, 각 패키지를 상온(23℃)에 보관하며 24시간마다 육안으로 관찰하여 그 결과를 표 2에 기재하였다.

관찰은 선도, 성상, 진공 및 수분의 네 가지 항목으로 구분하여 관찰하였으며, 선도는 색 변화가 관찰되는 시점, 성상은 강도의 변화가 관찰되는 시점, 진공은 패키지의 진공이 풀리는 시점, 수분은 수분이 맺히는 시점을 기록하였다. 이러한 시점이 늦게 관찰될수록 포장재의 식품 신선도 유지력이 우수한 것으로 판단한다.

	선도	성상	진공	수분
실시예 1	9일	9일	9일	7일
실시예 2	9일	9일	9일	7일
비교예 1	6일	5일	6일	5일

상기 표 2의 실험 결과를 살펴보면, 실시예들의 경우에는 선도, 성상, 진공 상태는 9일간 유지되고 수분은 7일차부터 배출되는 것으로 나타나, 그래핀 분말이 흡착된 제올라이트를 사용하는 경우에도 동일한 신선도 유지 효과가 나타나는 것을 알 수 있었다.

한편, 비교예 1의 경우에는 전체 항목에 있어서 5~6일차에 불량한 결과가 관찰되어, 본 발명의 실시예에 따라 흡착 코팅층이 형성된 식품 포장용 포장재를 이용하는 경우 식품의 신선도를 보다 오래 유지할 수 있는 것으로 나타났다.

[ 실험예 4]

상기 실시예 1과 실시예 2의 포장재를 시료로 하여, 황색 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538P) 및 대장균(EscherichiaColi ATCC 8739)에 대한 항균력(24시간 경과 후 정균 감소율) 실험을 수행하고 그 결과를 표 3에 기재하였다. 이때, 실험은 온도 34℃, 상대습도 90% 환경에서 수행되었다.

시험균주	시료	배양초기	24시간 경과 후
황색포도상구균	실시예 1	2.4×10⁵	1.4×10⁶
황색포도상구균	실시예 2	2.4×10⁵	30
대장균	실시예 1	2.2×10⁵	1.4×10⁶
대장균	실시예 2	2.2×10⁵	<10

상기 표 3의 실험 결과를 살펴보면, 실시예 1의 경우 황색포도상구균과 대장균에 대하여 별도의 항균 효과가 나타나지 않았으나, 실시예 2의 경우에는 항균 효과가 있는 것으로 확인되었다.

따라서, 본 실험 결과로부터, 그래핀 분말이 흡착된 제올라이트를 사용하는 경우, 식품 포장용 포장재에 항균 효과가 부여되는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

100: 식품 포장용 포장재 110: 기재 필름
120: 흡착 코팅층

Claims

기재 필름(110)을 준비하는 기재 준비 단계;
상기 기재 필름(110)의 적어도 일부에 코팅 조성물을 도포하는 코팅 단계; 및
상기 기재 필름(110)에 도포된 코팅 조성물을 18~35℃에서 1~8시간 동안 건조시켜 흡착 코팅층(120)을 형성하여 식품 포장용 포장재(100)를 제조하는 건조 단계;를 포함하고,
상기 코팅 조성물은 물 100 중량부에 대하여, 고분자 수지 혼합물 8~20 중량부, 다공성 분말 5~15 중량부, 헥토라이트 화합물 2~7 중량부,, PLA 수지와 아크릴 수지 및 용매인 물을 균일하게 혼합하기 위하여 첨가되는 계면활성제인 첨가제 1~5 중량부를 포함하되.
상기 다공성 분말은 평균입자크기 10~100㎛의 제올라이트, 규조토 및 벤토나이트 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 다공성 분말의 일부에는, 기공에 평균입자크기 20~50nm의 그래핀 분말이 흡착되는 것을 특징으로 하는, 식품 포장용 포장재의 제조방법.
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제1항에 있어서,
상기 고분자 수지 혼합물은 PLA(polylactic acid) 수지 100 중량부에 대하여, 아크릴 수지 8~15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식품 포장용 포장재의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 아크릴 수지는 하이드록시기를 포함하는 메타아크릴레이트계 수지인 것을 특징으로 하는, 식품 포장용 포장재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 건조 단계를 거쳐 얻어진 식품 포장용 포장재(100)에 미세 천공을 형성하는 천공 형성 단계;가 추가로 더 수행되는 것을 특징으로 하는, 식품 포장용 포장재의 제조방법.
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