KR102388742B1

KR102388742B1 - 액상 내용물 감량 개선 친환경 포장재

Info

Publication number: KR102388742B1
Application number: KR1020200111470A
Authority: KR
Inventors: 박기호; 김지훈; 이진경
Original assignee: 동원시스템즈 주식회사
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-04-21
Also published as: KR102388742B9; KR20220029920A

Abstract

본 발명에 따른 친환경 포장재는, 바이오탄소 함량이 80% 내지 100% 인 종이층 및 결정화도가 40% 내지 99.9% 인 필름층을 포함하는 것으로서, 친환경 소재를 이용하여 재활용 및 생분해가 용이한 것이고, 수분투과도 및 산소투과도가 우수하여 내용물을 무게 감소 및 변질 없이 보관할 수 있는 친환경 포장재를 제공한다.

Description

액상 내용물 감량 개선 친환경 포장재 {ECO-FRIENDLY PACKAGING WITH IMPROVED REDUCTION OF LIQUID CONTENTS}

본 발명은 액상 내용물 감량 개선 친환경 포장재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 포장재는 수분 및 산소의 차단을 위하여, 다층 구조의 합지물에 알루미늄 또는 알루미늄 증착 필름이 포함되었다. 그러나, 이와 같이 포장재에 알루미늄 재질이 포함되는 경우, 재활용이 불가능하다는 문제가 있었다.

또한, 종래의 포장재의 경우, 일반 자연상태에서 버려진 후에 분해가 되지 않아, 심각한 환경 오염을 초래하고 있었다. 이러한 문제점들로 인하여, 플라스틱을 규제하는 등 포장재에 대한 필요성이 커지고 있는 실정이다.

따라서, 알루미늄 재질을 포함하지 않으면서도, 포장재 내부의 내용물 혹은 식품의 변질을 보호를 위하여 충분한 차단성을 갖고, 또한 자연상태에서 생분해/생붕괴 가능한 포장재가 요구되고 있다. 또한, 최근 전 세계적으로 친환경에 대한 요구가 매우 중요하게 대두되면서, 국내 역시 친환경 포장재에 대한 요구가 증가하고 있는 추세이다.

이러한 문제들로 인해, 차단성을 가지는 생분해성 종이계 포장재가 개발되고 있으나, 현재 개발된 포장재의 경우 건식 또는 휘발성이 없는 물질의 포장에만 이용될 수 있다는 한계가 있다.

특히, 수분과 알코올을 주요 성분으로 하는 액상 화장품의 경우 수출되는 동안 한정된 유통기한 내에서 환경 온도가 증가하고 내용물의 감량으로 인해 초기 내용물의 함량이 달라지는 단점이 있어 사용이 제한되고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 알루미늄을 이용하지 않으면서, 종이와 필름이 쉽게 분리될 수 있어 재활용이 용이하고, 수분과 알코올 기반의 화장품의 내용물에 대한 감량률이 개선된 포장재의 개발이 시급한 상황이며, 특히, 한국은 마스크 팩 등의 화장품을 대량 수출하는 나라로서, 액상 화장품을 포장할 수 있는 친환경 포장재에 대한 요구가 더욱 큰 상황이다.

본 발명에 따른 친환경 포장재의 목적은, 알루미늄 재질 또는 금속증착 필름을 포함하지 않고 내용물의 감량률이 낮은 포장재를 제공하고자 하는 것이다.

내용물의 감량률은 하기 수학식3 또는 4로 제시할 수 있다.

[수학식 3]

[수학식 4]

결과값의 감량률은 수학식 3을 사용하여 파우치무게를 제외한 순수 에센스 무게로만 측정하였다.

초기 포장재의 질량은 에센스를 주입한 포장재를 씰링하였을 당시 질량으로 한다.

내용물의 감소 중량은 시간 x(날짜)에 따라 수학식 1과 같이 표시할 수 있다.

아래 수학식 1은 보관온도 45℃일 때 따른다. 5℃ 씩 상승함에 따라 감량률은 그 전 온도의 감량률의 2배씩 증가하며, 5℃ 씩 하강함에 따라 감량률은 그 전 온도의 감량률의 2배씩 감소한다.

[수학식 1]

이 때 α 는 0.01에서 0.5의 값을 갖을 수 있고, 바람직하게는 0.01에서 0.2, 보다 바람직하게는 0.01 에서 0.15 의 값을 갖는다.

β 값은 상수이며 -0.5에서 0.7의 값을 갖는다.

또한, 제공되어지는 포장재는 종이층 및 필름층이 쉽게 분리되어 재활용이 용이하고 생분해 (퇴비화) 또는 생붕괴가 가능할 수도 있다.

또한, 본 발명은 결정화도가 높은 필름을 적층하여 물질의 이동을 제한되기 때문에 차단성은 높아지게 된다. 산소차단성 및 수분차단성이 우수하여 오랜 시간동안 내용물의 변질 및 감량을 막을 수 있는 포장재를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 친환경 포장재는, 종이층 및 필름층을 포함하는 것으로서, 상기 필름층은, 결정화도가 40 % 내지 99.9 % 이고, 액상 내용물의 감량률이 45℃ 환경 온도에서 시간 x(day)에 따라 하기 수학식 1을 만족하는 것이다. 5℃ 씩 상승함에 따라 감량률은 그 전 온도의 감량률의 2배씩 증가하며, 5℃ 씩 하강함에 따라 감량률은 그 전 온도의 감량률의 2배씩 감소한다.

[수학식 1]

(단, α 값은 0.01 내지 0.5이고, β는 -0.5 내지 0.7임).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 종이층, 상기 필름층 또는 둘 다는, 산소투과도가 0.01 cc/m²-day 내지 1.5 cc/m²-day 이고, 수분투과도가 0.01 cc/m²-day 내지 2 cc/m²-day인 것일 수 있고, 상기 필름층의 결정화도는 하기 수학식 2와 같이 계산한 것일 수 있다.

[수학식 2]

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 종이층은, 방사성탄소동위원소의 함량이 80 pMC 내지 100 pMC 인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 포장재 일면의 상기 필름층은, PBAT (Poly Butylene Adipate terephtalate), PBS (Poly Butylene Succinate), PLA (Poly lactic acid), PHA (Polyhydroxyalkanoate), TPS (Thermoplastic Starch), Bio-PE(Bio-based Polyethylene), Bio-PP(Bio-based Polypropylene), PVA (Poly Vinyl Alcohol), PCL (Poly caprolatam), Oxo-PE (Oxidative degradation Polyethylene), Oxo-PP (Oxidative degradation Polypropylene), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene), EVA (Ethlene Vinyl Acetate), PET (Polyethylene Terephthalate), PVDC (Polyvinylidene Chloride), EVOH (Ethlenevinyl Alcohol) 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, PHA (Polyhydroxyalkanoate), PLA (Poly lactic Acid), TPS (Thermoplastic Starch), PVA (Poly Vinyl Alcohol), PCL (Poly caprolatam) 및 PBAT (Polybutylene Adipate terephthalate)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 실링 강도가 2 kgf/15㎜ 내지 50 kgf/15㎜ 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 포장재 내 상기 필름층은, 적어도 일부분이 상기 종이층의 내측에 위치되도록 상기 종이층 상에 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 포장재는, 상기 종이층 및 상기 필름층 사이에 접착층;을 더 포함하는 것이고, 상기 접착층은, 폴리올레핀계, 폴리우레탄계, PVA 계, 아크릴계, EVA계 및 에폭시계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 접착층의 도공량은 드라이 라미네이션 또는 논솔벤트 라미네이션 공법일 때1 g/m² 내지 15 g/m²인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 포장재는, 스파우트, 지퍼 및 밸크로로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 부착물이 적용 가능한 것일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 친환경 포장재의 제조방법은, 평량이 30 g/m² 내지 250 g/m²인 종이를 준비하는 단계; 상기 종이 위에 접착제를 위치시키는 단계; 및 상기 접착제 상에 필름을 위치시키는 단계;를 포함하고, 상기 필름은, PBAT (Poly Butylene Adipate Terephtalate), PBS (Poly Butylene Succinate), PLA (Poly lactic acid), PHA (Polyhydroxyalkanoate), TPS (Thermoplastic Starch), PVA (Poly Vinyl Alcohol), PCL (Poly caprolatam), Oxo-PE (Oxidative degradation Polyethylene), Oxo-PP (Oxidative degradation Polypropylene), Bio-PE(Bio-based Polyethylene), Bio-PP(Bio-based Polypropylene), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene), EVA (Ethlene Vinyl Acetate), PET (Polyethylene Terephthalate), PVDC (Polyvinylidene Chloride), EVOH (Ethlenevinyl Alcohol) 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 종이와 상기 필름은, 무용제 (Nonsolvent) 라미네이션, 드라이 라미네이션 또는 T-다이 (die) 압출 공정으로 접착되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착제는, 우레탄을 포함하는 것이고, 상기 종이와 상기 필름은 드라이 라미네이션 공법으로 접착되어, 상기 친환경 포장재의 두께가 40μm 내지 300μm 인 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 포장재는, 본 발명의 친환경 포장재 또는 본 발명의 친환경 포장재의 제조방법으로 제조된 친환경 포장재를 포함하고, 식약품 또는 용액류 화장품 포장용인 것이다.

본 발명에 따른 친환경 포장재는, 알루미늄 재질 또는 금속증착 필름을 포함하지 않고 내용물의 감량률이 낮은 포장재를 제공할 수 있다.

또한, 바이오탄소 함량이 높아 공정 상 원재료 이산화탄소 절감 효과가 있으며, 생분해 또는 생붕괴가 가능한 친환경 포장재를 제공할 수도 있다.

또한, 본 발명은 결정화도가 높은 필름을 적층하여 수분, 기체 물질의 이동을 제한되기 때문에 차단 효과가 높아지게 된다. 산소차단성 및 수분차단성이 우수하여 오랜 시간동안 내용물의 변질 및 중량 감소를 막을 수 있는 포장재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포장재의 구조이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

종래의 포장재는 내용물 혹은 식품의 변질을 막고자 산소와 수분의 유입을 방지하기 위해 알루미늄 호일을 적용하여 포장재를 제작하였다. 종래의 알루미늄 호일이 적용된 포장재의 경우, PET (Polyethylene Terephthalate) (또는 Nylon)/알루미늄/실링층(PE-Polyethlene, PP-Polypropylene)으로 구성되어 있어 재활용을 위한 분리배출 자체가 불가능하다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 알루미늄 호일을 대체할 수 있도록 PET나 Nylon에 알루미늄 또는 알루미나를 증착하는 방법을 사용하거나, 산소 배리어성이 우수한 고분자 PVA (Polyvinyl Acetate), PVDC (Polyvinylidene Chloride) 또는 EVOH (Ethlenevinyl Alcohol)등을 코팅 및 합지하는 방법을 사용하였다. 그러나, 이 방법들은 알루미늄 사용을 줄이는 것에 불과한 방법으로서, 분리배출 및 생분해에 대한 근본적인 대책이 될 수는 없었다.

한편, 분리배출 및 생분해를 위하여, 산소 및 수분을 차단하는 배리어 종이가 점차 개발되고 있다. 종래의 배리어 종이는 산소차단성 및 수분차단성이 낮아 식품포장재 관리기준에 미치지 못한다. 특히, 식품포장재 관리기준 상 펫푸드, 김, 견과류 등 수분에 의하여 변질이 가능한 식품은, 수분차단성이 1 g/m²-day 이하로 엄격히 관리되고 있다는 점에서, 수분차단성이 높은 배리어 종이가 적용될 필요가 있다.

본 발명에 일 측면에 따른 친환경 포장재는, 종이층; 및 상기 종이층 상에 형성된 필름층;을 포함하고, 상기 필름층은, 결정화도가 40% 내지 99.9%인 것이고, 상기 친환경 포장재가 담을 수 있는 액상 내용물의 감량률이 45 ℃의 환경 온도에서 시간 x(day)에 따라 하기 수학식 1을 만족하는 것이다.

[수학식 1]

(단, α 값은 0.01 내지 0.5이고, β는 -0.5 내지 0.7임)

감량률은, 온도에 따라서도 변할 수 있는데, 구체적으로 5℃ 씩 상승함에 따라 감량률은 그 전 온도의 감량률의 2배씩 증가하며, 5℃ 씩 하강함에 따라 감량률은 그 전 온도의 감량률의 2배씩 감소한다.

상기 종이층은, 평량이 30 g/m² 내지 250 g/m², 바이오탄소의 함량이 80% 내지 100% 인 것일 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 포장재는, 종이층 및 필름층의 두 층 이상으로 이루어진 것일 수 있다.

상기 종이층은, 산소 및 수분에 대한 차단성을 가지는 것으로서, 이를 포함하는 친환경 포장재는 상기 종이층에 의해 외측과 내측의 산소 및 수분 통과를 방해하는 것일 수 있다.

상기 필름층은, 미생물, 수분, 산소, 빛 및 열로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상에 의하여, 생분해 또는 생붕괴가 가능한 것일 수 있다. 따라서, 상기 필름층을 포함하는 포장재는, 생분해 또는 생붕괴 가능한 것일 수 있다.

바이오탄소의 함량은 ASTM D 6866-16을 따라 측정되는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 포장재를 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포장재의 단면도이다. 다만, 도 1은 예시적인 도면으로서, 각 구성의 위치, 크기 및 두께 등을 한정하는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 포장재(1)는 제품을 포장하기 위한 친환경 포장재에 적용될 수 있다. 예를 들어, 포장재(1)는 펫푸드 포장재, 김 포장재, 견과류 포장재, 건조식품 포장재, 마스크팩 포장재, 사료 포장재 및 커피 파우치 등에 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 포장재(1)는, 종이층(11) 및 필름층(12)을 포함하는 것이며, 상기 종이층 및 상기 필름층 사이에 접착층(13)을 더 포함하는 것일 수 있다.

종이층(11)은, 평량이 20 g/m² 내지 250 g/m²인 것일 수 있으며, 바람직하게는, 45 g/m² 내지 150 g/m²인 것일 수 있고, 보다 바람직하게는, 50 g/m² 내지 100 g/m²인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 종이층, 상기 필름층 또는 둘 다는, 산소투과도가 1.5 cc/m²-day 이하이고, 수분투과도가 0.01 cc/m²-day 내지 2 cc/m²-day인 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층의 결정화도는 하기 수학식 2와 같이 계산되는 것일 수 있다.

[수학식 2]

내용물을 보관한 채 장시간동안 내용물의 변질 없이 유지하기 위해서는 상기 종이층, 상기 필름층 또는 둘 다는, 산소차단 및 수분차단이 좋은 것일 수 있다.

상기 종이층, 상기 필름층 또는 둘 다는, 산소투과도가 0.01 cc/m²-day 내지 1.5 cc/m²-day인 것일 수 있고, 바람직하게는, 1 cc/m²-day 내지 1.5 cc/m²-day인 것일 수 있다.

또한, 차단성 또는 기능성을 부여하기 위하여 종이 외면 이나 내면 또는 종이와 필름 사이에 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, PVDC, 나노클레이, Graphene Oxide, β-cyclodextrin, Montmorillonite, 나노셀룰로오스 중 하나이상을 사용하여 층을 형성할 수도 있다.

방사성탄소동위원소를 측정하기 위해서는 가속 질량 분석법 (AMS)를 이용할 수 있다.

방사성탄소동위원소의 함량을 측정함으로써, 화석연료로부터 유래된 물질과 바이오매스로부터 유래된 물질이 얼마나 함유되어 있는지 함량을 측정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 종이층은 바이오탄소를 함유하는 식물성 물질로부터 유래되거나, 바이오탄소를 함유하는 바이오매스 물질 및 다른 수지를 혼합하여 제조한 것일 수 있다.

바람직하게는, 종이층은, 방사성탄소동위원소의 함량이 90 pMC 내지 100 pMC인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, PBAT (Poly Butylene Adipate terephtalate), PBS (Poly Butylene Succinate), PLA (Poly lactic acid), PHA (Polyhydroxyalkanoate), TPS (Thermoplastic Starch), Bio-PE(Bio-based Polyethylene), Bio-PP(Bio-based Polypropylene), PVA (Poly Vinyl Alcohol), PCL (Poly caprolatam), Oxo-PE (Oxidative degradation Polyethylene), Oxo-PP (Oxidative degradation Polypropylene), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene), EVA (Ethlene Vinyl Acetate), PET (Polyethylene Terephthalate), PVDC (Polyvinylidene Chloride), EVOH (Ethlenevinyl Alcohol) 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

상기 필름층에 포함되는 물질은, 용융 지수가 0.01 g/10min 내지 30 g/10min인 것일 수 있으며, 바람직하게는, 용융 지수가 0.01 g/10min 내지 15 g/10min인 것일 수 있다.

상기 범위 내에서 용융 지수를 가지는 경우, 필름층이 더 높은 실링 특성을 가지는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, PHA (Polyhydroxyalkanoate), PLA (Poly lactic Acid), TPS (Thermoplastic Starch), PVA (Poly Vinyl Alcohol) 및 PCL (Poly caprolatam)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 1-에텐 (1-ethene), 1-프로펜 (1-propene), 1-부텐 (1-butene), 1-헥센 (1-hexene) 및 1-옥텐 (1-octene)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 α-올레핀 (α-olefin), ε-카프로락탐 (ε-caprolactam), 아디프산 (adipic acid), 헥사메틸렌 디아민 (hexamethylene diamine), 세바코일 클로라이드 (Sebacoyl chloride), 에틸렌 글리콜 (ethylene glycol), 테레프탈산 (terephthalic acid), 젖산 (lactic acid), 1,4-부탄디올 (1,4-butanediol), 석신산 (Succinic acid) 및 녹말 (Starch polymers)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 단량체를 중합시켜 제조되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 바이오탄소의 함량이 80 % 내지 100% 인 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 예시적으로, 바이오탄소의 함량이 80 % 내지 100% 인 PHA (Polyhydroxyalkanoate), PLA (Poly lactic Acid), TPS (Thermoplastic Starch), PVA (Poly Vinyl Alcohol) 및 PCL (Poly caprolatam)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

필름층은, 바이오탄소의 함량이 높은 물질을 포함할수록 필름층 전체적으로 바이오탄소의 함량을 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 바이오탄소의 함량이 80 % 내지 100 % 인 PHA (Polyhydroxyalkanoate), PLA (Poly lactic Acid), TPS (Thermoplastic Starch), PVA (Poly Vinyl Alcohol), Bio-PE(Bio-based Polyethylene), Bio-PP(Bio-based Polypropylene) 및 PCL (Poly caprolatam)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상 및 PBAT (Poly Butylene Adipate terephtalate), PBS (Poly Butylene Succinate), Oxo-PE(Oxidative degradation Polyethylene), Oxo-PP(Oxidative degradation Polypropylene), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene), EVA (Ethlene Vinyl Acetate), PET (Polyethylene Terephthalate), PVDC (Polyvinylidene Chloride), EVOH (Ethlenevinyl Alcohol) 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

필름층은, 총 바이오탄소 함량이 20 % 이상인 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 30 % 내지 80 % 인 것이며, 보다 더 바람직하게는, 30 % 내지 60 % 인 것일 수 있다.

바이오탄소의 함량이 높을수록 원재료 부분 이산화탄소 절감 효과 및 생분해/생붕괴가 가능한 경우가 있어 친환경적일 수 있으나, 바이오매스로부터 이를 제조하는 것은 비용이 많이 드는 만큼 상기 범위 내에서 필름층을 제조하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 둘 다를 포함하는 것이고, 상기 폴리에틸렌은, 밀도가 0.85 g/cm³ 내지 0.98 g/cm³이고, 상기 필름층에서의 함량이 10 % 이상인 것이고, 상기 폴리프로필렌은, 블록 폴리프로필렌 (block PP), 호모 폴리프로필렌 (homo PP), 터 폴리프로필렌(Ter-PP) 및 랜덤 폴리프로필렌 (random PP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 녹는점이 150 ℃ 내지 165 ℃이고, 상기 필름층에서의 함량이 10 % 이상인 것일 수 있다.

일 예시적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 폴리에틸렌을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 폴리에틸렌은, 밀도가 0.850 g/cm³ 내지 0.965 g/cm³인 것일 수 있으며, 바람직하게는, 밀도가 0.915 g/cm³ 내지 0.960 g/cm³ 인 것일 수 있다.

일 예시적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 폴리프로필렌을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 폴리프로필렌은, 블록 폴리프로필렌 (block PP), 호모 폴리프로필렌 (homo PP), 터 폴리프로필렌(Ter-PP) 및 랜덤 폴리프로필렌 (random PP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 폴리프로필렌의 녹는점은, 135 ℃ 내지 165 ℃ 또는 145 ℃ 내지 165 ℃인 것일 수 있으며, 바람직하게는, 150 ℃ 내지 160 ℃인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 녹는점 150내지 165 ℃ 범위를 가지는 폴리프로필렌을 포함하는 것일 수 있으며, 필름층 전체에 대하여 10 % 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 필름층 내에서 폴리프로필렌의 함량은, 바람직하게는, 20 % 내지 80 %인 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 30 % 이상인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 수분 차단성을 높이기 위하여 필름의 결정화도가 20% 내지 90% 일 수 있으며 더 정확하게는 40% 내지 90% 인 것일 수 있다. 또한, 상기 필름 층 내 결정화도가 40% 이상인 원료를 30% 이상 사용한 것일 수 있다.

또한, 차단성을 더 높이기 위한 방법으로 필름에 무기물, 유기물, 또는 유/무기 하이브리드 차단성 코팅 또는 증착 기술이 추가로 사용될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 실링 강도가 2 kgf/15㎜ 내지 50 kgf/15 ㎜ 인 것일 수 있다.

필름층은 실링 온도가 80 ℃ 내지 250 ℃일 때 실링 강도가 2 kgf/15㎜ 내지 50 kgf/15㎜인 것일 수 있고, 바람직하게는, 실링 온도가 80 ℃ 내지 200 ℃일 때, 실링 강도가 2 kgf/15㎜ 내지 20 kgf/15㎜인 것일 수 있다.

실링 강도가 2 kgf/15㎜ 이상인 필름층을 적층함으로써, 포장재의 수분투과도를 1.2 g/m²-day 이하로 낮출 수 있다. 한편, 일반적으로 파우치형 포장재의 경우, 필름의 접착을 위하여 열봉합 (Heat sealing) 방법을 이용하며, 열봉합 부위의 분리 문제를 관리하기 위하여 실링 강도를 평가하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층은, 적어도 일부분이 상기 종이층의 내측에 위치되도록 상기 종이층 상에 형성된 것일 수 있다.

도 1을 참조하면, 종이층은 포장재의 외측에 위치될 수 있다. 종이층의 일면에는 필름층이 위치되는 것일 수 있고, 필름층의 적어도 일부분이 종이층의 내측에 위치되도록 종이층 상에 형성된 것일 수 있다.

종이층의 타면에는 제품의 정보 및 디자인 등이 인쇄될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종이층은 종이의 내용물 감량을 억제하기 위하여, 자체 차단성이 있는 물질로 표면처리되는 것일 수 있다. 예를 들어, 종이층은 전분 또는 전분 유도체를 포함하는 표면 처리제로 사이징 또는 코팅되는 것일 수 있다. 전분으로는 쌀, 옥수수, 찰옥수수, 보리, 밀, 감자 및 타피오카로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 물질을 정제한 생전분이 사용될 수 있다. 전분 유도체로는 상기 물질을 산처리, 효소처리, 산화, 에스테르화 또는 에테르화하여 제조된 전분 유도체가 사용될 수 있다. 이후, 종이층은 캘린더링 (calendaring)될 수 있다. 종이층은 열과 압력으로 압착하는 캘린더링 공정을 통하여 밀도 및 표면 고르기가 향상될 수 있다. 이후, 종이층에 PVDC, 나노셀룰로오스와 같은 차단성 코팅을 추가하여 수분 및 산소에 대한 차단성을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 종이층 및 상기 필름층 사이에 접착층;을 더 포함하는 것이고, 상기 접착층은, 폴리올레핀계, 폴리우레탄계, PVA계, 아크릴계, EVA계 및 에폭시계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 접착층의 도공량은, 1 g/m² 내지 15 g/m²인 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 접착층은, PE (Polyethylene), PP (Polypropylene) 등과 같은 Polyolefin (폴리올레핀)계, Polyurethane (폴리우레탄)계, PVA (Polyvinyl Alcohol)계, Acryl(아크릴)계, EVA (Ethlene Vinyl Acetate)계 및 Epoxy(에폭시)계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

도 1을 참조하면, 종이층 및 필름층 사이에 접착층을 더 포함할 수 있으며, 종이층 및 필름층을 접착시키는 역할을 한다.

상기 접착층의 도공량은, 바람직하게는, 1 g/m² 내지 8 g/m²인 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 2 g/m² 내지 8 g/m²인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포장재의 두께는, 300 ㎛ 이하인 것일 수 있다.

포장재의 두께는, 바람직하게는, 50 ㎛ 내지 250 ㎛ 이하인 것일 수 있으며, 50 ㎛ 보다 얇은 경우 본 발명의 포장재가 바람직한 수분 차단성, 산소 차단성 및 기계적 물성을 가질 수 없으며, 250 ㎛ 보다 두꺼운 경우 원가 상승의 문제가 발생할 수 있다.

필름층의 두께는, 10 ㎛ 내지 250 ㎛인 것일 수 있다. 바람직하게는, 필름층의 두께는, 20㎛ 내지 140 ㎛인 것일 수 있다. 필름 두께가 상기 범위보다 낮은 경우 약한 실링 강도 및 중량물 포장을 버티지 못하는 단점이 발생할 수 있고, 상기 범위보다 높은 경우 원가 상승의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 친환경 포장재의 제조방법은, 평량이 30 g/m² 내지 250 g/m²인 종이를 준비하는 단계; 상기 종이 위에 접착제를 위치시키는 단계; 및 상기 접착제 상에 필름을 위치시키는 단계;를 포함하고, 상기 필름은, PBAT (Poly Butylene Adipate Terephtalate), PBS (Poly Butylene Succinate), PLA (Poly lactic acid), PHA (Polyhydroxyalkanoate), TPS (Thermoplastic Starch), PVA (Poly Vinyl Alcohol), PCL (Poly caprolatam), Bio-PE(Bio-based Polyethylene), Bio-PP(Bio-based Polypropylene), Oxo-PE (Oxidative degradation Polyethylene), Oxo-PP (Oxidative degradation Polypropylene), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene), EVA (Ethlene Vinyl Acetate), PET (Polyethylene Terephthalate), PVDC (Polyvinylidene Chloride), EVOH (Ethlenevinyl Alcohol) 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

종이 위에 접착제를 위치시키는 단계는, 예를 들어, 접착제를 도포하는 것일 수 있다.

필름을 위치시키는 단계는, 액상 필름을 도포하거나 고상 필름을 물리적으로 위치시키는 것일 수 있다. 단, 공정 설비에 따라서 필름 위에 접착제를 위치시킬 수도 있다.

종이, 접착제 및 필름을 모두 위치시킨 후 실링을 하여 포장재를 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름은, 오토클레이브 (Autoclave), 튜블러 공정 (Tubular), 기상 반응 (Gas phase), 용액 공정 (solution Reactor), 멀티존 순환 반응 (Multizone circulating Reactor), 슬러리상 공정 (Slurry-phase Reactor) 또는 슬러리 루프 공정 (Slurry Loop Reactor)을 이용하여 형성되는 고분자 수지를 사용한 것일 수 있다.

또한, 상기 필름은, 연신되어 사용되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착제는, 우레탄을 포함하는 것이고, 상기 종이와 상기 필름은 드라이 라미네이션 공법으로 접착되어, 상기 포장재의 두께가 50 ㎛ 내지 300 ㎛ 인 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 포장재는, 본 발명의 친환경 포장재 또는 본 발명의 친환경 포장재의 제조방법으로 제조된 친환경 포장재를 포함하고, 식약품 또는 화장품 포장용인 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 포장재는, 알루미늄 또는 금속증착필름 프리인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 포장재는, 수분차단성 및 산소차단성이 뛰어나 내용물의 감량률이 대폭 개선된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 포장재는, 재활용이 가능한 친환경 용품인 것일 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

종이층으로서, 방사성탄소동위원소함량 90 pMC 이상이고, 바이오탄소 함량이 90 % 이상이며, 산소 투과도 1 cc/m²-day 이하, 수분 투과도 1.2 g/m²-day 내지 2.0 g/m²-day, 평량이 70 g/m²인 배리어 종이를 이용하였다.

필름층으로서, LDPE와 α-olefin co-monomer를 사용하여 결정화도가 40% 이상인 Polyethylene 수지를 blending하여 전체 필름 결정화도가 68%인 70㎛ 두께의 필름을 이용하였다.

결정화도는 PE결정화도가 100% 일 때 엔탈피 값이 293 J/g 인 것을 기준으로 필름의 DSC (Differential Scanning Calorimetry) 열분석을 통한 엔탈피 값의 비율로 수학식 2와 같이 계산하였다.

[수학식 2]

필름의 두께는 Mitutoyo547 401 두께 게이지를 이용하여 MD, TD 방향 일정한 간격으로 20포인트씩 측정한 값의 평균으로 하였다.

실시예 2

필름층으로서, 녹는점이 145 ℃ 내지 165 ℃인 폴리프로필렌으로서, 블록 폴리프로필렌, 호모 폴리프로필렌 및 랜덤 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 20 % 이상 포함하고, 필름내 결정화도가 50%인 두께 70㎛ 필름을 이용하여 제조하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 포장재를 제조하였다.

비교예 1

종이층으로서, 방사성탄소동위원소함량 90 pMC 이상이고, 바이오탄소 함량이 80% 내지 100% 이며, 산소차단성 1 cc/m²-day 이하, 수분차단성 1.2 g/m²-day 내지 2.0 g/m²-day, 평량이 70 g/m²인 배리어 종이를 이용하였다.

필름층은, LDPE, 1-부텐 (1-butene)을 포함하는 LLDPE 및 생분해 가능 수지 20 %를 혼합하여 필름의 결정화도가 37%인 두께 70 ㎛으로 제조하였다.

접착 공정으로는, 라미네이션 공정을 이용하였으며, 제조된 친환경 포장재는 산소차단성 1 cc/m²-day 이하, 수분차단성 0.5 cc/m²-day 내지 1.5 cc/m²-day이었다.

상기 친환경 포장재를 이용하여 포장재를 제조하였다.

비교예 2

필름의 결정화도가 30% 이상인 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 포장재를 제조하였다.

실험예

상기 실시예 및 비교예의 포장재에 대하여 내용물의 감량률을 측정하였다.

시판되고 있는 Dr. Jart+의 시카페어 마스크팩의 에센스를 내용물로 하였으며, 25 g의 내용물을 담은 포장재를 온도 45 ℃에서 28일 동안 보관 후 내용물의 감량율을 측정하였다. 코아테크 社의 HQ-FDO156 열풍순환식 건조기를 이용하여 온도를 계속 유지시켰으며, 내용물의 감량률은 아래의 수학식 3 또는 4와 같이 계산하였다.

[수학식 3]

혹은

[수학식 4]

[결과값의 감량률은 수학식 3을 사용하여 파우치무게를 제외한 순수 에센스 무게로만 측정하였다]

상기 실험예에 따른 감량률을 계산하여, 아래 표 1에 나타냈다.

구분	구조	감량률 (%)
실시예 1	종이 + PE 70 ㎛ 필름 합지(필름 결정화도 68%)	3.8
실시예 2	종이 + PP 70㎛ 필름 합지(필름 결정화도 50%)	4.3
비교예 1	종이 + PE 70 ㎛ 필름 합지(필름 결정화도 37%)	5.7
비교예 2	종이 + PE 70 ㎛ 필름 합지(필름 결정화도 30%)	6.8

표 1을 참조하면, 개선된 필름을 이용한 실시예 1 및 2의 포장재는, 비교예 1 내지 2의 포장재와 비교하여 감량률이 낮음을 알 수 있었다.

상기 실험예를 참조하면, 필름의 결정화도가 40% 이상일 경우 업계에서 요구하는 감량률 수준에 들어가는 것을 알 수 있었다.

상기 실험예를 참조하면, 본 발명에 따른 포장재는, 휘발성이 강한 액체 또는 이를 포함하는 식약품 또는 화장품 등을 포장하였을 때, 내용물의 감소를 차단하는 효과를 가질 수 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

1 : 친환경 포장재
11 : 종이층
12 : 필름층
13 : 접착층

Claims

종이층 및 필름층을 포함하는 포장재로서,
상기 필름층은, 결정화도가 40 % 내지 99.9 % 이고,
액상 내용물의 감량률이 45℃ 환경 온도에서 시간 x(day)에 따라 하기 수학식 1을 만족하는 것이고,
상기 종이층은, 방사성탄소동위원소의 함량이 80 내지 100 pMC 인 것인,
친환경 포장재:
[수학식 1]

(단, α 값은 0.01 내지 0.5이고, β는 -0.5 내지 0.7임).
제1항에 있어서,
상기 종이층, 상기 필름층 또는 둘 다는, 산소투과도가 1.5 cc/m²-day 이하이고, 수분투과도가 0.01 cc/m²-day 내지 2 cc/m²-day인 것이고,
상기 필름층의 결정화도는 하기 수학식 2와 같이 계산한 것인,
친환경 포장재:
[수학식 2]

.
삭제
제1항에 있어서,
상기 필름층은, PBAT (Poly Butylene Adipate terephtalate), PBS (Poly Butylene Succinate), PLA (Poly lactic acid), PHA (Polyhydroxyalkanoate), TPS (Thermoplastic Starch), Bio-PE(Bio-based Polyethylene), Bio-PP(Bio-based Polypropylene), PVA (Poly Vinyl Alcohol), PCL (Poly caprolatam), Oxo-PE (Oxidative degradation Polyethylene), Oxo-PP (Oxidative degradation Polypropylene), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene), EVA (Ethlene Vinyl Acetate), PET (Polyethylene Terephthalate), PVDC (Polyvinylidene Chloride), EVOH (Ethlenevinyl Alcohol) 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
친환경 포장재.
제1항에 있어서,
상기 필름층은, 실링 강도가 2 kgf/15㎜ 내지 50 kgf/15㎜ 인 것인,
친환경 포장재.
제1항에 있어서,
상기 필름층은, 적어도 일부분이 상기 종이층의 내측에 위치되도록 상기 종이층 상에 형성된 것인,
친환경 포장재.
제1항에 있어서,
상기 종이층 및 상기 필름층 사이에 접착층;을 더 포함하는 것이고,
상기 접착층은, 폴리올레핀계, 폴리우레탄계, PVA계, 아크릴계, EVA계 및 에폭시계로 이루어진 화합물 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 접착층의 도공량은, 1 g/m² 내지 15 g/m²인 것인,
친환경 포장재.
제1항에 있어서,
스파우트, 지퍼 및 밸크로로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 부착물이 적용 가능한, 친환경 포장재.
친환경 포장재의 제조방법으로서,
평량이 20 g/m² 내지 250 g/m²인 종이를 준비하는 단계;
상기 종이 위에 접착제를 위치시키는 단계; 및
상기 접착제 상에 필름을 위치시키는 단계;를 포함하고,
상기 필름은, PBAT (Poly Butylene Adipate Terephtalate), PBS (Poly Butylene Succinate), PLA (Poly lactic acid), PHA (Polyhydroxyalkanoate), TPS (Thermoplastic Starch), Bio-PE(Bio-based Polyethylene), Bio-PP(Bio-based Polypropylene), PVA (Poly Vinyl Alcohol), PCL (Poly caprolatam), Oxo-PE (Oxidative degradation Polyethylene), Oxo-PP (Oxidative degradation Polypropylene), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene), EVA (Ethlene Vinyl Acetate), PET (Polyethylene Terephthalate), PVDC (Polyvinylidene Chloride), EVOH (Ethlenevinyl Alcohol) 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 친환경 포장재는, 제1항의 친환경 포장재인 것인,
친환경 포장재의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 종이와 상기 필름은, 무용제 (Nonsolvent) 라미네이션, 드라이 라미네이션 또는 T-다이 (die) 압출 공정으로 접착되는 것인,
친환경 포장재의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 접착제는, 우레탄을 포함하는 것이고,
상기 종이와 상기 필름은 드라이 라미네이션 공법으로 접착되어, 상기 친환경 포장재의 두께가 50 ㎛ 내지 300 ㎛ 인 것인,
친환경 포장재의 제조방법.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 친환경 포장재를 포함하고,
식약품 또는 화장품 포장용인, 포장재.