KR102465640B1 - 가스 배리어층을 포함하는 발포시트 및 이를 이용한 식품용기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발포층의 일면 또는 양면에 가스 배리어층을 구비하는 발포시트 및 이를 이용한 식품용기에 관한 것으로, 상기 발포시트는 두께 방향으로 셀의 크기 구배를 갖는 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 폴리아미드로 구성되는 가스 배리어층을 구비하여 발포시트의 제조 및/또는 성형시 가스 배리어층의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가스의 투과를 방지하는 효과가 우수하므로 가스 배리어 특성이 요구되는 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 발포층의 일면 또는 양면에 가스 배리어층을 구비하는 발포시트 및 이를 이용한 식품용기에 관한 것이다.
통상적으로 식품용기로 사용되고 있는 제품은 발포식과 비발포식으로 나뉜다. 발포식의 식품용기는 폴리스타이렌을 발포 가스와 혼합시켜 압출시킨 제품이 사용되고 있는데, 이는 두께를 비교적 두껍게 유지할 수 있어 형태유지, 단열성, 가격 경쟁력이 높은 장점이 있는데 반해, 고온에서 유해물질이 검출되는 단점이 있다.
비발포식 식품용기의 경우, 열에 안정한 폴리프로필렌을 필름 형태로 제작된 제품이 사용되고 있다. 이러한 비발포식의 식품용기는 고온에서 형태 변화율이 적고, 유해물질이 검출되지 않는 장점이 있으나, 가격이 비싸고 단열이 잘 되지 않는 단점이 있다.
한편, 현대사회에서 점차 생활이 편리해 지면서 일회용품 사용이 증가하고, 1인 가구 증가에 따른 배달음식 및 간편요리 제품의 수요가 점차 늘어나면서, 식품 포장용기 관련 업체에서는 편리함, 안전성, 친환경 성능 및 가격경쟁력을 모두 갖춘 식품포장용기를 제조하기 위하여 많은 노력이 이루어지고 있다.
이와 관련하여, 식품 포장용기 관련 업체에서는 편리함, 안전성, 친환경 성능 및 가격경쟁력을 모두 갖춘 식품 포장용기를 제조하기 위하여 많은 노력이 이루어지고 있다.
그 예로써, 친환경 내열재 및 이를 포함하는 포장용기에 대한 기술이 제안된 바 있다. 구체적으로, 상기 등록특허에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 발포체의 적어도 일면에 에틸렌비닐알코올(ethylene vinyl alcohol, EVOH) 가스 배리어층을 포함하는 2층 구조의 내열재를 갖는 포장용기에 대해서 개시되어 있다.
그러나, 상기 에틸렌비닐알코올은 배리어성이 우수하나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 융점이 높은 수지를 포장용기에 적용하는 경우 큰 융점 차이로 인해 성형이 어려운 단점이 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 내열성을 향상시키기 위해 고온의 열처리가 필요한데, 이러한 경우 상기 에틸렌비닐알코올이 융해되어 식품용기의 전체 면적에 가스 배리어층을 형성할 수 없는 등 식품용기의 상태가 불량해지는 한계가 있다.
이에, 본 발명의 목적은 성형 시 가스 배리어층의 손상이 발생되지 않고, 높은 가스 배리어 효과를 나타내는 발포시트 및 이를 포함하는 포장용기를 제공하는데 있다.
상술된 문제를 해결하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
폴리에스테르 발포층; 및 상기 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 마련된 가스 배리어층을 구비하고,
상기 가스 배리어층은 폴리카프로락탐, 폴리헥사메틸렌 아디페이트, 폴리카프로락탐 및 폴리헥사메틸렌 아디페이트의 공중합체, 폴리라우릴락탐, 폴리헥사메틸렌 세바카미드 및 폴리(메타-자이렌 아디프아미드)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 폴리아미드 수지를 함유하는 발포시트를 제공한다.
이때, 상기 폴리에스테르 발포층은 평균 크기가 50 내지 200㎛의 폐쇄셀을 포함하고, 상기 폐쇄셀은 폴리에스테르 발포층의 두께 방향으로 크기 구배를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르 발포층은 가스 배리어층과 접한 면에서 발포층의 중심면 방향으로 폐쇄셀의 크기가 커지는 구조를 가질 수 있다.
하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 발포층은 제1 면에 가스 배리어층이 마련된 경우, 발포층의 제1 면에서 두께 방향으로 1/2 지점까지의 제1 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛이고; 및 상기 1/2 지점에서 가스 배리어층이 마련되지 않은 제2 면까지의 제2 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 5㎛ 내지 300㎛일 수 있다.
아울러, 상기 폴리에스테르 발포층은 제1 면 및 제2 면에 가스 배리어층이 마련된 경우, 제1 면에서 발포층의 두께 방향으로 1/3 지점까지의 제3 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛이고; 발포층의 두께 방향으로 1/3 지점에서 2/3 지점까지의 제4 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 5㎛ 내지 300㎛이며; 및 발포층의 두께 방향으로 2/3 지점에서 제2 면까지의 제5 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 발포층의 평균 두께는 0.5 내지 3.0mm일 수 있고, 상기 발포시트의 평균 두께는 1.0 내지 5.0mm일 수 있다.
이와 더불어, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발포시트는 ASTM F 3985에 따른 산소 투과도가 23℃에서 20 cc/㎡·day 이하일 수 있고, ASTM F 1249에 따른 수증기 투과도가 37℃ 및 100%의 상대습도 조건 하에서, 50 g/㎡·day 이하일 수 있다.
나아가, 본 발명은 일실시예에서, 상기 발포시트를 포함하는 식품용기를 제공한다.
본 발명에 따른 발포시트는 두께 방향으로 셀의 크기 구배를 갖는 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 폴리아미드로 구성되는 가스 배리어층을 구비하여 발포시트의 제조 및/또는 성형시 가스 배리어층의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가스의 투과를 방지하는 효과가 우수하므로 가스 배리어 특성이 요구되는 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 발포층의 일면에 가스 배리어층이 마련된 발포시트의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 발포층의 양면에 가스 배리어층이 마련된 발포시트의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 발포층의 양면에 가스 배리어층이 마련된 발포시트의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
본 발명에서, "셀"이란, 고분자 내 발포에 의해 팽창된 미세구조를 의미한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
발포시트
본 발명은 일실시예에서,
폴리에스테르 발포층; 및 상기 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 마련된 가스 배리어층을 구비하고,
상기 가스 배리어층은 폴리아미드 수지를 함유하는 발포시트를 제공한다.
본 발명에 따른 발포시트는 폴리에스테르 수지로 구성된 발포층을 포함하는 시트로서, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 결정성을 가지는 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌계 수지나 폴리프로필렌계 수지 등의 폴리올레핀 수지나 폴리스티렌 또는 폴리우레탄에 비해 기계적 특성이 우수하고 열적 특성 및 내화학성 등이 뛰어나다.
이러한 폴리에스테르 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 본 발명은 폴리에스테르 수지를 발포층의 주성분으로 사용하여 발포층에 높은 기계적 물성을 구현할 수 있다. 여기서, '주성분'이라 함은 전체 발포층의 70 중량% 이상, 80 중량% 이상 또는 90 중량% 이상을 차지하는 것을 의미할 수 있고, 경우에 따라서는 100 중량%일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 비발포층인 가스 배리어층을 구비하고, 상기 가스 배리어층은 폴리아미드 수지를 포함할 수 있다.
이때, 상기 폴리아미드 수지는 폴리카프로락탐(나일론6), 폴리헥사메틸렌 아디페이트(나일론6.6), 폴라카프로락탐과 폴리헥사메틸렌 아디페이트의 공중합체, 폴리라우릴락탐(나일론12), 폴리헥사메틸렌 세바카미드(나일론6.10), 및 폴리(메타-자이렌 아디프아미드)(MXD6)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포층은 폴리카프로락탐 또는 폴리헥사메틸렌아디페이트를 이용하여 제조된 발포층일 수 있다.
본 발명에서 적용되는 가스 배리어층은 상기 폴리아미드 수지로 구성되어 내열성, 내유성 등이 우수할 뿐만 아니라 가스 배리어 특성, 특히 산소 배리어 특성이 우수한 이점이 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 발포시트는 산소에 대한 배리어 특성이 우수하여 ASTM F 3985에 따른 산소 투과도가 23℃에서 20 cc/㎡·day 이하일 수 있으며, 구체적으로는 0.1 내지 20 cc/㎡·day, 0.1 내지 15 cc/㎡·day, 0.1 내지 13 cc/㎡·day, 0.1 내지 10 cc/㎡·day, 0.1 내지 7 cc/㎡·day, 0.1 내지 5 cc/㎡·day, 또는 0.1 내지 3 cc/㎡·day 일 수 있다.
여기서, 상기 가스 배리어층은 충분한 산소 배리어성을 구현할 수 있는 두께라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있으나, 구체적으로는 0.01 내지 1.5mm일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.05 내지 1.5 mm, 0.1 내지 1.5 mm, 0.2 내지 1.5 mm, 0.5 내지 1.5 mm, 0.7 내지 1.4 mm, 0.9 내지 1.2 mm 또는 1 mm 일 수 있다.
나아가, 상기 폴리에스테르 발포층은 높은 가스 배리어성을 구현하기 위하여 90% 이상의 셀이 폐쇄셀(DIN ISO4590)을 포함할 수 있다. 이는 발포층의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포층 중 폐쇄셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다.
또한, 상기 폐쇄셀은 평균 크기가 50 내지 200㎛일 수 있고, 구체적으로는 80 내지 200㎛; 100 내지 180㎛; 120 내지 180㎛; 또는 120 내지 150㎛일 수 있으며, 상기 폐쇄셀의 크기는 폴리에스테르 발포층의 두께 방향으로 크기 구배를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르 발포층은 가스 배리어층과 접한 면에서 발포층의 중심면 방향으로 폐쇄셀의 크기가 커지는 구조를 가질 수 있다.
하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 발포층은 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 발포층의 제1 면에 가스 배리어층이 마련된 경우,
상기 발포층의 제1 면에서 두께 방향으로 1/2 지점까지의 제1 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛, 보다 구체적으로는 0.1㎛ 내지 4㎛, 또는 0.5㎛ 내지 0.3㎛이고; 및
상기 1/2 지점에서 가스 배리어층이 마련되지 않은 제2 면까지의 제2 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 5㎛ 내지 300㎛, 보다 구체적으로는 50㎛ 내지 200㎛, 또는 80㎛ 내지 150㎛일 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 발포층은 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 발포층의 제1 및 및 제2 면에 가스 배리어층이 마련된 경우,
상기 발포층의 제1 면에서 두께 방향으로 1/3 지점까지의 제3 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛, 보다 구체적으로는 0.1㎛ 내지 4㎛, 또는 0.5㎛ 내지 0.3㎛이고;
상기 발포층의 두께 방향으로 1/3 지점에서 2/3 지점까지의 제4 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 5㎛ 내지 300㎛, 보다 구체적으로는 50㎛ 내지 200㎛, 또는 80㎛ 내지 150㎛이며; 및
상기 발포층의 두께 방향으로 2/3 지점에서 제2 면까지의 제5 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛이고, 보다 구체적으로는 0.1㎛ 내지 4㎛, 또는 0.5㎛ 내지 0.3㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 발포시트는 상술된 바와 같이 발포층 표면에서 두께 방향으로 폐쇄셀의 크기가 커지는 형태의 크기 구배를 갖는 발포층을 내부에 구비함으로써 발포층 표면에서 수증기에 대한 높은 배리어 특성이 구현할 수 있다. 그 예로서, 상기 발포시트는 수증기에 대한 배리어 특성이 우수하여 ASTM F 1249에 따른 수증기 투과도가 37℃ 및 100%의 상대습도 조건 하에서, 50 g/㎡·day 이하일 수 있으며, 구체적으로는 0.1 내지 50 g/㎡·day, 0.1 내지 40 g/㎡·day, 0.1 내지 30 g/㎡·day, 0.1 내지 20 g/㎡·day, 0.1 내지 10 g/㎡·day, 0.1 내지 8 g/㎡·day, 0.1 내지 5 g/㎡·day 또는 0.1 내지 3 g/㎡·day 범위일 수 있다.
본 발명에 따른 발포시트는 사용되는 용도에 따라 적절한 두께로 사용될 수 있으나, 식품용기로 사용하는 경우 1.0 내지 5.0mm의 두께를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 발포시트의 두께는 1.2 내지 4 mm, 1.5 내지 3.5 mm, 1.8 내지 3 mm 혹은 2 mm 일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 발포층의 평균 두께는 0.5 내지 3.0mm일 수 있으며, 구체적으로는 0.6 내지 2.5 mm; 0.8 내지 2.2 mm; 1.0 내지 2.0 mm; 1.0 내지 1.8 mm; 또는 1.2 내지 1.5 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 발포시트는 상기와 같이 두께 방향으로 셀의 크기 구배를 갖는 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 폴리아미드로 구성되는 가스 배리어층을 구비하여 발포시트의 제조 및/또는 성형 시 가스 배리어층의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가스의 투과를 방지하는 효과가 우수하므로 가스 배리어 특성이 요구되는 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
한편, 본 발명은 디카르복실산 성분과 글리콜 성분을 반응시키거나 히드록시카르복실산 성분을 반응시켜 발포층에 포함된 폴리에스테르 수지를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 디카르복실산 성분으로는 테레프탈산(terephthalic acid), 나프탈렌 디카르복실산(naphthalene dicarboxylic acid) 및 아디프산(adipic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 글리콜 성분으로는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 부틸렌 글리콜(butylehe glycol) 및 2-메틸-1,3-프로판디올(2-methyl-1,3-propanediol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
아울러, 상기 히드록시카르복실산 성분은 락트산(lactic acid) 및 글리콜산(glycolic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
하나의 예로서, 본 발명에서 사용되는 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 반응시킨 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지는 펠렛(pellet), 그래뉼(granule), 비드(bead), 칩(chip), 분말(powder) 등의 형태로 도입될 수 있고, 경우에 따라서는 용융된 상태로 도입될 수도 있다.
하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 수지는 칩(chip) 형태로 압출기에 도입되어 압출 발포될 수 있으며, 이 경우, 수지 칩(resin chip)의 용융을 위하여 260℃ 내지 300℃의 온도에서 수지 칩을 용융하는 과정을 거칠 수 있다.
이와 더불어, 발포층는 발포시트의 기능화를 위하여 폴리에스테르 수지의 발포 시 다양한 형태의 첨가제를 필요에 따라 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 첨가제들은 배리어(Barrier) 성능, 친수화 기능 또는 방수 기능을 발포시트에 부여할 수 있으며, 증점제, 계면활성제, 친수화제, 열안정제, 방수제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 발포층은 증점제, 열안정제 및 발포제 중 1종 이상을 투입할 수 있으며, 앞서 열거된 기능성 첨가제들 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)이 사용될 수 있다.
또한, 상기 열안정제는 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 이러한 유기 또는 무기 인 화합물로는 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있고, 보다 구체적으로, 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
아울러, 상기 발포제의 예로는, 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제, 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, p,p'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[p,p'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포시트는 상기에서 언급된 바와 같이 두께 방향으로 셀의 크기 구배를 갖는 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 폴리아미드로 구성되는 가스 배리어층을 구비하여 발포시트의 제조 및/또는 성형시 가스 배리어층의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가스의 투과를 방지하는 효과가 우수하므로, 가스 배리어 특성이 요구되는 다양한 분야에서 예를 들어, 진공식품포장, 약품포장 등에 사용되는 포장재나; 이차전지용 파우치 등의 전자 포장재 등에 유용하게 사용될 수 있다.
식품용기
또한, 본 발명은 일실시예에서, 상술된 본 발명의 발포시트를 포함하는 식품용기를 제공한다.
본 발명에 따른 식품용기는 본 발명의 발포시트로 구성되어 제조 및/또는 성형시 가스 배리어층의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가스의 투과를 방지하는 효과가 우수하여 용기에 담기는 식품의 부패 및/또는 손실을 방지하는 효과가 우수하다.
또한, 상기 식품용기는 인체에 안전하고 친환경적이며, 단열성 및 기계적 강도가 높아 내구성이 우수한 이점이 있다.
하나의 예로서, 포장용기는 친환경 소재인 폴리에스테르 수지를 사용함으로써, 대한민국 식품의약품안전처에서 발행하고 있는 기구 및 용기포장의 기준 및 규격 고시전문고시 제2015-7호에 기재된 우려 물질들을 허용 범위 내로 조절될 수 있다.
여기서, 기구 및 용기포장의 기준 및 규격 고시전문고시 제2015-7호는 대한민국 식품의약품안전처의 기구 및 용기포장과 그 원재료에 관한 규격을 기준으로, 용출규격 측정 시, 총 용출량이 30ppm 이하이고, 안티몬 게르마늄, 테레프탈산, 이소프탈산, 아세트 알데하이드 물질이 불검출되며, 잔류규격 측정 시, 휘발성 물질이 검출되지 않는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 포장용기는 그 용도가 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로는 육류, 생선 등의 식품이나 커피, 아이스크림 등의 식음료, 또는 조리된 요리 등을 담는데 사용되는 냉동, 냉장 및/또는 레토르트 포장재는 물론, 약품 등을 포장하는 약품 포장재 등으로 광범위하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
본 발명에 따른 발포시트를 제조하기 위해, 먼저 PET 수지를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에 수분이 제거된 PET 수지와 상기 PET 수지 100중량부를 기준으로, 피로멜리틱 디언하이드리드 1중량부, 탈크 1중량부 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 준비하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 Butane 을 PET 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하였다. 한편, 제2 압출기에는 가스 배리어층 형성을 위한 폴리카프로락탐 (나일론 6)을 50 중량부를 공급하고 260℃로 가열 용융하였다.
그 다음에 용융 상태의 폴리카프로락탐 수지 조성물을, 분지 유로를 가지는 분배관에서 합류 금형의 관체와 슬릿으로부터 각각 합계가 15kg/시간으로 되는 양으로 토출시켜, 발포성 수지 조성물의 외측 일면에 적층 합류시킨 후 합류 금형 선단과 접속된 써큘러 다이(구경 110mm, 슬릿 간극 0.95mm)로부터 115 kg/시간으로 되는 수지 토출량으로 원통형으로 공압출시킴으로써 발포층을 통하여 그 외측 일면에 가스 베리어층이 적층된 발포 시트를 형성하였다. 이때, 발포성 수지 조성물의 외측 일면에 폴리카프로락탐 수지 조성물의 적층 시 발포성 수지 조성물의 외측 온도는 10~20℃로 제어되었다. 또한, 제조된 발포층의 두께는 1.4mm였고, 발포시트의 두께는 2.0 mm였다.
실시예 2.
PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지와 상기 PET 수지 100중량부를 기준으로, 피로멜리틱 디언하이드리드 1중량부, 탈크 1중량부 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제 1 압출기에 발포제로서 Butane을 PET 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 압출발포하여 1.5 mm 두께의 폴리에스테르 발포층을 제조하였다. 이때, 발포성 수지 조성물의 외측 일면이 닿는 원통형의 Mandrel의 온도는 5~15℃로 제어하고, Mandrel 상부에 위치하는 에어링을 이용하여 Mandrel이 닿지 않는 발포성 수지 조성물의 외측 타면 온도는 0~10℃로 제어되었다.
제조된 폴리에스테르 발포층의 양면에 폴리카프로락탐 필름을 위치하고 180~190℃에서 가압하여 폴리에스테르 발포층의 양면에 가스 베리어층이 형성된 발포시트를 제조하였다. 이때, 상기 발포시트의 평균 두께는 2.5 mm였다.
비교예 1.
가스 배리어층 제조 시 폴리카프로락탐 대신에 에틸렌비닐알코올(EVOH)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 발포시트를 제조하였다.
비교예 2.
가스 배리어층을 적층시키지 않는 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 발포시트를 제조하였다.
비교예 3.
발포층의 폐쇄셀 크기가 균일한 PET 발포시트를 시중에서 구입하여 발포층으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 발포시트를 제조하였다.
실험예.
본 발명에 따른 발포시트의 성능을 평가하기 위하여 실시예 및 비교예에서 제조된 발포시트를 대상으로 다음과 같은 실험을 수행하였다.
가) 발포층의 셀 크기 측정
발포층의 두께 방향 영역별 셀 크기를 평가하기 위하여 각 발포시트의 단면을 주사전자현미경(SEM) 촬영하여 셀 크기를 측정하였다. 이때, 발포층의 일면에만 가스 배리어층이 형성된 실시예 1의 발포시트는 도 1에 나타낸 바와 같이 영역을 나눠 셀 크기를 측정하였으며; 발포층의 양면에 가스 배리어층이 형성된 실시예 2 및 비교예 1~3의 발포시트는 도 2에 나타낸 바와 같이 영역을 나눠 셀 크기를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다
나) 성형성 평가
각 발포시트를 대상으로 성형 예열온도 250℃ 및 예열시간 60초 조건 하에서 냉간 성형을 수행하고, 성형된 발포시트의 외관을 육안으로 관찰하여 외관 상태가 양한 한 경우는 '○'; 및 발포시트가 손상된 경우는 'Χ'로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
다) 산소 투과도 평가
23℃의 온도 및 50%의 상대습도 조건 하에서 각 발포시트의 산소 투과도를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
- 시험방법: ASTM D 3985
- 시험기기: OX-TRAN 702 (MOCON 사, 미국)
- 시험온도: 23℃
- 시험시간: 30분
- 측정범위: 0.1 ~ 2000 cc/m㎡·day
- 시편 크기: 40×40×3(가로×세로×높이) ㎣
라) 수증기 투과도 평가
ASTM F 1249 를 기준으로, 37℃ 의 온도 및 100% 의 상대습도 조건 하에서, 각 발포시트에 대한 수증기 투과도를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
| 폐쇄셀의 평균 크기 [㎛] | |||||
| 제1 영역 | 제2 영역 | 제3 영역 | 제4 영역 | 제5 영역 | |
| 실시예 1 | 3.0±0.05 | 150±10 | - | - | - |
| 실시예 2 | - | - | 2.5±0.05 | 130±10 | 2.5±0.05 |
| 비교예 1 | - | - | 2.5±0.05 | 130±10 | 2.5±0.05 |
| 비교예 2 | - | - | 2.5±0.05 | 130±10 | 2.5±0.05 |
| 비교예 3 | - | - | 150±10 | 150±10 | 150±10 |
| 성형성 | 투과도 [g/㎡·day] | ||
| 산소 | 수증기 | ||
| 실시예 1 | ○ | 3 | 7.5 |
| 실시예 2 | ○ | 2 | 6 |
| 비교예 1 | Χ | 11 | 14 |
| 비교예 2 | ○ | 16 | 19 |
| 비교예 3 | ○ | 2.5 | 18 |
상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 발포시트는 두께 방향으로 셀의 크기 구배를 갖는 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 폴리아미드로 구성되는 가스 배리어층을 구비하여 발포시트의 제조 및/또는 성형시 가스 배리어층의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가스의 투과를 방지하는 효과가 우수한 것을 알 수 있다.
구체적으로, 실시예의 발포시트는 가스 배리어층과 접하는 면에서 중심면을 셀 크기 구배를 갖는 발포층의 일면 또는 양면에 폴리아미드로 구성된 가스 베리어층이 형성되어 성형 시 가스 베리어층의 손상이 발생되지 않을 뿐만 아니라 산소 및 수증기에 대한 투과도가 8.0 g/㎡·day 이하로 현저히 낮게 나타났다.
이에 반해, 비교예 1의 발포시트는 에틸렌비닐알코올로 가스 배리어층이 형성되어 200℃ 이상의 고온 성형시 가스 배리어층의 손상이 발생하는 것이 확인되었다. 또한, 가스 배리어층을 포함하지 않는 비교예 2의 발포시트는 15 g/㎡·day 이상의 현저히 높은 산소 및 수증기 투과도를 나타냈으며, 폴리아미드 가스 배리어층을 구비하나, 발포층의 셀 크기가 균일한 비교예 3의 발포시트는 15 g/㎡·day 이상의 수증기에 대한 투과도를 나타내는 것으로 확인되었다.
이러한 결과로부터 본 발명에 따른 발포시트는 성형성이 우수하고, 가스 배리어성이 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
Claims (11)
- 폴리에스테르 발포층; 및
상기 폴리에스테르 발포층의 일면 또는 양면에 마련된 가스 배리어층을 구비하고,
상기 가스 배리어층은 폴리카프로락탐, 폴리헥사메틸렌 아디페이트, 폴리카프로락탐 및 폴리헥사메틸렌 아디페이트의 공중합체, 폴리라우릴락탐, 폴리헥사메틸렌 세바카미드 및 폴리(메타-자이렌 아디프아미드)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 폴리아미드 수지를 함유하며,
상기 폴리에스테르 발포층은 평균 크기가 50 내지 200㎛의 폐쇄셀을 포함하고,
상기 폐쇄셀은 폴리에스테르 발포층의 두께 방향으로 크기 구배를 갖는 발포시트.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
폴리에스테르 발포층은 가스 배리어층과 접한 면에서 상기 발포층의 중심면 방향으로 폐쇄셀의 크기가 커지는 구조를 갖는 발포시트.
- 제1항에 있어서,
폴리에스테르 발포층은 상기 발포층의 제1 면에 가스 배리어층이 마련된 경우,
상기 발포층의 제1 면에서 두께 방향으로 1/2 지점까지의 제1 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛이고; 및
상기 1/2 지점에서 가스 배리어층이 마련되지 않은 제2 면까지의 제2 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 5㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 발포시트.
- 제1항에 있어서,
폴리에스테르 발포층은 상기 발포층의 제1 및 및 제2 면에 가스 배리어층이 마련된 경우,
상기 발포층의 제1 면에서 두께 방향으로 1/3 지점까지의 제3 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛이고;
상기 발포층의 두께 방향으로 1/3 지점에서 2/3 지점까지의 제4 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 5㎛ 내지 300㎛이며; 및
상기 발포층의 두께 방향으로 2/3 지점에서 제2 면까지의 제5 영역에 존재하는 폐쇄셀의 평균 크기가 0.01㎛ 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는 발포시트.
- 제1항에 있어서,
폴리에스테르 발포층의 평균 두께는 0.5 내지 3.0mm인 발포시트.
- 제1항에 있어서,
발포시트의 평균 두께는 1.0 내지 5.0mm인 발포시트.
- 제1항에 있어서,
폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함하는 발포시트.
- 제1항에 있어서,
발포시트는 ASTM F 3985에 따른 산소 투과도가 23℃에서 20 cc/㎡·day 이하인 발포시트.
- 제1항에 있어서,
ASTM F 1249에 따른 수증기 투과도가 37℃ 및 100%의 상대습도 조건 하에서, 50 g/㎡·day 이하인 것을 특징으로 하는 발포시트.
- 제1항에 따른 발포시트를 포함하는 식품용기.
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2021
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