KR102513459B1 - 아이스팩용 친환경 포장재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 내부 접촉층, 중간 차단층 및 외부층을 포함하는, 아이스팩용 친환경 포장재가 제공되며, 상기 내부층은 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름, 바이오베이스 플라스틱 필름 또는 생분해성 플라스틱 필름으로 구성된 군에서 선택되고, 상기 중간층은 생분해 촉매제를 함유하는 나일론 필름에서 선택되고, 상기 외부층은 평량 35 g/m2 이상인 크래프트지에서 선택되며, 상기 외부층은 필요에 따라 친환경 인쇄층 및 방담 또는 발수 코팅층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 독성이 없고, 내용물을 변성시키지 않으며, 방수성 또는 냉매 차단성이 있고, 반복된 동결-해동 후에도 기계적 물성(내인열성 등)이 우수할 뿐만 아니라, 사용 후에는 일정한 시간이 경과하거나 일정한 조건 하에서는 분해될 수 있는 아이스팩용 친환경 포장재가 제공된다.

Description

아이스팩용 친환경 포장재 및 이의 제조 방법{ECO-FRIENDLY PACKING MATERIAL FOR ICE PACK AND PREPARATION THEREOF}
본 발명은 아이스팩용 친환경 포장재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
아이스 팩은 그 내부에 물이나 젤 등과 같은 냉매가 충진된 상태로 밀봉되어 있는 것으로, 냉동고에서 냉매를 얼린 뒤 사용되며, 식품 보관 및 운반시 냉기를 생성함으로써 주위 온도를 떨어뜨려 상온에서보다 더 오랜 시간 동안 해당 식품의 신선도를 유지하기 위해 사용된다. 아이스팩은 밀봉된 후에는 폐기 시까지는 개봉하지 않고 사용되며, 장기간 사용 시에 방수성 및 물성의 유지가 중요한 관건이 된다.
통상적으로 아이스 팩은 얼음 대용으로 사용되며, 식료품 예컨대, 해물류나 육류 및 야채류 등과 같이 두어 이들 식료품을 저온 상태로 지속시키기 위하여 사용되며, 얼음에 비해 사용시간이 길고 그 효과가 우수하여 널리 사용되고 있다.
이러한 아이스팩은 공간부에 냉매를 채우고 밀봉된 상태에서 냉매를 냉각하여 얼린 뒤 식료품의 보관 및 운반을 위한 박스 등에 식료품과 함께 투입되어 식료품의 신선도를 장시간 동안 유지시키게 된다.
일반적으로, 아이스팩의 제조에 사용되는 포장재는 냉각하고자 하는 외부 물체에 대해 독성이나 변성을 야기하는 성질이 없고, 물이나 내부 냉매에 의해 변성되지 않아야 하고, 방수성 또는 냉매 차단성을 가지면서, 외부 충격에 견딜 만큼 튼튼해야 하며, 반복된 동결-해동에 충분한 내구성을 유지해야 하나, 이러한 성질을 두루 만족시키는 재질은 없기 때문에 서로 다른 재질의 필름들을 두 겹이나 그 이상으로 겹쳐서 다층필름 형태로 만들어 포장재로 사용한다.
예를 들어, 2층 필름 포장재로 만들어진 아이스팩의 일례로서, 종래의 아이스 팩은 상면부와 하면부가 그 테두리를 따라 상호 간에 부착되고 그 내부에 냉매가 충진되는 공간부를 형성하고 있고, 상기 상면부와 하면부는 각각 폴리에틸렌으로 된 내층과 나일론으로 된 외층이 적층된 2중 구조로 구성된다.
또한, 3층 필름 포장재로 만들어진 아이스팩은, 냉매와 접촉하는 내부층, 냉매 및 경우에 따라서는 기체와 산소를 차단하는 차단층, 및 외부에 노출되거나 외부 물체에 접촉하는 외부층의 세 부분으로 구성되며, 외층은 다시 인쇄층 및 코팅층을 더 포함할 수 있다. 이러한 3층 필름 포장재는, 예를 들면, PET/NY/LDPE, OPP/NY/LDPE, 종이/Al Foil/LDPE 등의 층 구성을 가질 수 있다.
최근 들어, 환경 문제에 대한 이슈가 많이 제기되면서 아이스팩 포장재에 대해서 생분해성, 탄소저감성 또는 재활용성 등과 같은 친환경성에 대한 요구가 대두되고 있다.
기존 아이스팩용 다층 포장재는 석유 유래의 플라스틱 제품을 사용한 것으로, 여기에 사용된 다층 포장재는 생분해가 어렵고, 분리수거가 잘 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 분리수거된 경우에도 재활용이 어려우며, 이를 소각하는 경우 유독가스가 발생하여 대기오염을 유발하고, 매립하는 경우 매립공간의 부족 및 환경오염을 유발시키는 원인이 된다.
특히, 완벽한 방수성 또는 냉매 차단성을 위해 금속층(예. 알루미늄 호일)에 중합체 필름(예. 나일론 필름)을 합지 또는 접합시킨 다층 포장재는 재활용이 거의 불가능하다고 알려져 있다.
이러한 상황에서, 상술한 바와 같이 외부 물체에 대한 독성이나 변성을 야기하는 성질이 없고, 물이나 냉매에 의해 변성되지 않아야 하고, 방수성 또는 냉매 차단성을 가지면서, 외부 충격에 견딜만큼 우수한 기계적 물성(내인열성 등)이 우수하고 반복된 동결-해동에도 충분한 내구성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 후에는 일정한 시간이 경과하거나 일정한 조건 하에서는 분해될 수 있는 아이스팩용 친환경 포장재가 절실하였다.
본 발명의 목적은, 외부 물체에 대한 독성이나 변성시키는 성질이 없고, 방수성 또는 냉매 차단성이 있고, 기계적 물성(내인열성 등)이 우수하고 반복된 동결-해동 후에도 내구성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 후에는 일정한 시간이 경과하거나 일정한 조건 하에서는 분해될 수 있는 아이스팩용 친환경 포장재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부층, 중간층 및 외부층을 포함하는 아이스팩용 친환경 다층 포장재로서,
상기 내부층은 생분해 촉매제를 함유하는 열접합성 중합체 필름으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름, 바이오베이스 플라스틱 필름 및 생분해성 플라스틱 필름으로 구성된 군에서 선택되고,
상기 중간층은 생분해 촉매제를 함유하는 내인열성 중합체 필름으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 나일론 필름, 폴리에스테르 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리비닐클로라이드 필름으로 구성된 군에서 선택되고,
상기 외부층은 평량 35 g/m2 이상, 바람직하게는 평량 70 g/m2 이상의 종이에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 아이스팩용 친환경 포장재를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 생분해 촉매제는 페릭 아세틸카바메이트, 알미늄 아세틸카바메이트 및 망간 아세틸카바메이트로 구성된 군에서 선택되는 아세틸카바메이트 금속염 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 생분해 촉매제는 첨가되는 필름층에 대해 0.01∼0.1중량%가 되는 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부층은 평량 70 내지 200g/m2 의 크래프트지에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부층은 두께 80∼135㎛를 가질 수 있고, 상기 중간층은 두께 10∼50㎛, 바람직하게는 10∼25㎛, 더욱 바람직하게는 12∼20㎛를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부층과 중간층은 무용제 접합된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부층은 친환경 잉크층, 보호 코팅층, 및 방담 또는 발수 코팅층으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 아이스팩용 친환경 포장재의 제조 방법을 제공한다:
(단계 1) 내부층으로서 생분해 촉매제를 함유하는 열접합성 중합체 필름을 준비하는 단계, 여기서 상기 열접합성 중합체 필름은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름, 바이오베이스 플라스틱 필름 또는 생분해성 플라스틱 필름으로 구성된 군에서 선택될 수 있음;
(단계 2) 중간층으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 내인열성 중합체 필름을 준비하는 단계, 여기서 상기 내인열성 중합체 필름은 나일론 필름, 폴리에스테르 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리비닐클로라이드 필름으로 구성된 군에서 선택될 수 있음;
(단계 3) 외부층으로서 평량 35 g/m2 이상의 종이, 바람직하게는 평량 평량 70∼200 g/m2의 크래프트지를 준비하는 단계; 및
(단계 4) 상기 단계 1에서 내부층으로 준비된 열접합성 중합체 필름, 상기 단계 2에서 중간층으로 준비된 내인열성 중합체 필름 및 상기 단계 3에서 외부층으로 준비된 크래프트지를 차례로 무용제 접합시켜 적층하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 제조 방법은 하기 단계를 더 포함할 수 있다:
(단계 5) 상기 외부층에 친환경 잉크층을 형성하는 단계;
(단계 6) 상기 외부층에 보호 코팅층을 형성시키는 단계; 또는
(단계 7) 상기 외부층에 방담 또는 발수 코팅층을 형성시키는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부층에 친환경 잉크층 및 방담 또는 발수 코팅층을 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 외부 물체에 대한 독성이나 변성시키는 성질이 없고, 방수성 또는 냉매 차단성이 있고, 기계적 물성(내인열성 등)이 우수하고 반복된 동결-해동 후에도 내구성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 후에는 일정한 시간이 경과하거나 일정한 조건 하에서는 분해될 수 있는 아이스팩용 친환경 포장재가 제공된다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 내부층, 중간층 및 외부층을 포함하는 아이스팩용 친환경 다층 포장재를 제공하는 것으로,
상기 내부층은 생분해 촉매제를 함유하는 열접합성 중합체 필름으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름, 바이오베이스 플라스틱 필름 및 생분해성 플라스틱 필름으로 구성된 군에서 선택되고,
상기 중간층은 생분해 촉매제를 함유하는 내인열성 중합체 필름으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 나일론 필름, 폴리에스테르 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리비닐클로라이드 필름으로 구성된 군에서 선택되고,
상기 외부층은 크래프트지에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
(A) 내부층
본 발명에 있어서, 내부층은 물이나 얼음 또는 냉매를 직접 둘러싸는 부분으로, 파우치 또는 봉지 형태로 제조하였을 때 내측에 위치하여 방수성을 나타내는 층으로, 내부 방수층이라고 칭할 수 있다.
내부 방수층은 열접착성을 갖고 있는 중합체에서 선택되는 것이 바람직한데, 예를 들어, 열을 가하면 공기가 통할 수 없도록 밀봉되는 열실링성 또는 열접착성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 내부층으로는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 된 필름을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 내부층으로 바이오베이스 플라스틱 필름 및 생분해성 플라스틱 필름을 또한 이용할 수 있다.
바이오베이스(Bio-based) 플라스틱은 바이오매스를 일정량 이상 함유하는 플라스틱을 말하며, 예를들면 사탕수수-유래 바이오PE, 바이오PP 등을 예시할 수 있다. 바이오베이스 플라스틱은 탄소저감 효과가 우수하고 물성 등이 기존의 플라스틱과 유사한 특징을 가지고 있다. 다만, 생분해가 되지 않다는 단점이 있지만, 생분해 촉매제의 사용으로 이러한 단점을 해결할 수 있다.
생분해성(Bio-degradable 또는 Bio-decomposable, BD) 플라스틱은 미생물에 의해 분해가능한 플라스틱으로서, 예를 들면, PLA(Polylactide), TPS(열가소성 전분, Thermoplastic starch), PHA(Polyhydroxyalcanoate), PBA(Polybuthylene succinate), PVA(polyvinylalcohol), PCL(Polycarprolacton), PGA(Polyglycol acid), AP(aliphatic polyester, AP) 등이 있다.
생분해성 플라스틱은 자연계에서 미생물에 의해 분해가능하므로 생분해성이 우수하고 탄소저감효과가 우수하나, 고가이며, 물성이 낮고, 유통 중 분해가능성이 있다. 다만, 본 발명에서는 파우치 내에서 살균 상태로 아이스팩과 접하기 때문에, 유통 중 분해가능성은 낮은 편이다.
본 발명에 있어서, 내부층의 두께는 특별히 한정되지 않으나 80∼135㎛에서 선택될 수 있다.
바이오베이스 플라스틱으로 형성된 내부층에 포함되는 생분해 촉매제의 함량은 내부층의 기재 중합체에 대해 0.01∼1중량%, 바람직하게는 0.02∼0.5중량%, 더욱 바람직하게는 0.03∼0.1중량%에서 선택될 수 있다.
(B) 중간층
본 발명에 있어서, 중간층은 내부 방수층을 보호 및 보강하여 내부 방수층이 외부 자극(외력 또는 열)에 의해 인열, 천공, 파손되지 않게 해주고, 경우에 따라서는, 내부 방수층의 인열, 천공, 파손 시에도 내부의 얼음, 물 및 냉매 등을 일시적으로 저장하거나 누출되지 않게 해주는 역할을 하므로, 중간 보강층이라고 칭할 수 있다.
중간층으로 사용될 수 있는 중합체는 내열성, 내인열성 및 유연성이 있고, 어느 정도의 방수성이 있다면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용할 수 있는 중간 보강층으로는, 예를 들면, 나일론 필름, 폴리에스테르 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리비닐클로라이드 필름으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 기재 중합체 필름에, 상술한 생분해 촉매제를 상기 기재 중합체에 대해 0.01∼1중량%, 바람직하게는 0.02∼0.5중량%, 더욱 바람직하게는 0.03∼0.1중량%의 양으로 포함시킨 것들을 사용할 수 있다.
본 발명의 변형례에 따르면, 중간 보강층으로는, 예를 들면, 나일론 필름, 폴리에스테르 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리비닐클로라이드 필름으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 기재 중합체 필름에, 전분과 같은 바이오-유래 물질을 상기 기재 중합체에 대해 1∼30중량%, 바람직하게는 5∼25중량%, 더욱 바람직하게는 10∼20중량%의 양으로 포함시킨 것들을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 중간 보강층으로는, 예를 들면, 나일론 필름, 폴리에스테르 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리비닐클로라이드(PVC) 필름으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 기재 중합체 필름에, 상술한 생분해 촉매제를 상기 기재 중합체에 대해 0.01∼1중량%, 바람직하게는 0.02∼0.5중량%, 더욱 바람직하게는 0.03∼0.1중량%의 양으로 포함시키고, 아울러 전분 또는 셀룰로오스와 같은 식물계 바이오매스를 상기 기재 중합체에 대해 1∼30중량%, 바람직하게는 5∼25중량%, 더욱 바람직하게는 10∼20중량%의 양으로 포함시킨 것들을 사용할 수 있다.
(C) 외부층
일반적으로 포장재의 외부층은 내부 구조체(즉, 내부층 및 중간층)를 보호하면서 냉각하고자 하는 외부 물체에 대한 독성이나 이들을 변성시키는 성질이 없는 재료로 제조하는 것이 필수적이다.
더나가서, 아이스팩용 포장재의 외부층은 반복된 동결-해동 시에 겪는 물성 변화에 대한 내구성 뿐만 아니라 포장재 표면에 응결/빙결되는 수분에 대한 내습성을 가지는 것이 요구된다.
본 발명에 있어서, 외부층으로서 평량 35 g/m2 이상, 바람직하게는 70 g/m2 이상의 종이를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 노루지, 한지, 크라프트지, 백판지, 박엽지 또는 식품지 등을 언급할 수 있으며, 바람직하게는 우수한 산소차단성 및 수분차단성을 갖는 프로테고(Protego®, ㈜한솔제지)를 언급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부층은 70 내지 200m2/g의 평량을 갖는 크래프트지에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는, 90 내지 150m2/g의 평량을 갖는 크래프트지에서 선택될 수 있다. 크래프트지의 적절한 평량은 비용, 인쇄성, 포장특성 및 취급성 등을 감안하여 선택될 수 있다.
예를들어, 중간층으로서 나일론 필름, 폴리에스테르 필름과 같이 내인열성이 비교적 높은 것을 사용할 경우에는, 외부층으로 35 g/m2 이상, 구체적으로는 35 내지 100 g/m2, 바람직하게는 40 내지 90 g/m2의 평량을 갖는 식품지를 사용할 수 있다.
또한 중간층으로서 폴리프로필렌 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리비닐클로라이드 필름 등과 같이 내인열성이 비교적 낮은 경우에는, 외부층으로서 70 g/m2 이상, 구체적으로는 70 내지 200 g/m2, 바람직하게는 90 내지 150 g/m2의 평량을 갖는 크래프트지를 사용할 수 있다. 다만, 외부층으로 사용되는 종이의 선택은 비용, 인쇄성, 포장특성 및 취급성 등을 감안하여 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 외부층으로 사용되는 크래프트지의 평량은 상술한 범위에서 선택되는 것이 중요하나, 필요에 따라 조절될 수 있다. 중간층 및/또는 내부층의 두께가 상술한 범위보다 두꺼운 경우에는 종이의 평량을 상술한 범위 이하로 감소시킬 수 있으며, 그 역으로도 선택가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부층은 친환경 잉크층, 보호 코팅층, 방담(anti-fogging) 코팅층 및 발수(water-repellant) 코팅층으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 외부층에는 제품의 내용물을 표시하는 인쇄층 및 외부층의 손상(긁힘, 빛에 의한 변색 등)을 방지하기 위한 보호층이 더 설치될 수 있다.
상술한 인쇄층은 외부층의 일부 또는 전부에 형성될 수 있으며, 친환경 인쇄 잉크를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 수성 잉크, EB 경화 잉크, UV 경화 잉크, 생분해성 잉크를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 EB 잉크를 사용할 수 있다.
(D) 생분해 촉매제
본 발명에 있어서, 생분해 촉매제는 산화 생분해제(oxo biodegradable agent)를 의미하며, 자연계에서 열, 광, 효소, 화학 반응 등의 복합적 분해 작용이 이루어져 1차적으로 산화분해가 이루어져 저분자화되고, 2차적으로 미생물에 의한 분해를 야기하는 물질이다.
생분해 촉매제를 함유하는 플라스틱(산화 생분해 플라스틱이라고도 칭함) 제품은 일상 사용 조건에서는 분해되지 않고, 일정 조건 하에서만 분해가 발생하는데, 예를 들면 열 및 광분해는 68℃ 이상 및 습도 85% 이상에서, 미생물 분해는 37℃ 이상 및 습도 85% 이상에서 발생하는 것으로 알려져 있다.
이러한 생분해 촉매제로는 페릭 아세틸카바메이트, 알미늄 아세틸카바메이트 및 망간 아세틸카바메이트로 구성된 군에서 선택되는 아세틸카바메이트 금속염 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 있어서, 이러한 생분해 촉매제는 기재 플라스틱에 대해 0.01∼1중량%, 바람직하게는 0.02∼0.7중량%, 더욱 바람직하게는 0.05∼0.5중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서, 다른 유형 또는 다른 종류의 "생분해 촉매제"를 사용하거나 첨가할 수 있다. 예를 들면, 불포화 지방산은 고분자 자동산화 기능을 수행하여 고분자 분해에 기여할 수 있는데, 1 내지 5 중량부 사용할 수 있다. 1 중량부 미만의 경우 고분자 화합물의 분해 시에 자동 산화분해 기능이 약하고, 5 중량부를 초과할 경우 고분자 물성이 취약해질 우려가 가능성이 있다. 이러한 불포화지방산으로는 올레산, 리놀레산, 아라키돈산, 리놀렌산 등 이중 결합이 2개 이상인 폴리엔지방산을 언급할 수 있으며, 바람직하게는 알파 리놀레산과 아라키돈산의 혼합물을 사용할 수 있다.
또 다른 예로서, 중탄산소다는 식물체 바이오매스의 가소제 및 금속염의 작용을 도와 분해를 촉진시키는 역할을 수행할 수 있으며 1 내지 5 중량부를 사용할 수 있다. 만일 1 중량부 미만 사용시 그 기능이 약할 수 있고, 5 중량부 초과 사용시 발포가 일어날 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부층은 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름이고, 중간층은 생분해 촉매제를 함유하며 나일론, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 및 폴리우레탄으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 중합체 필름이며, 외부층은 평량 70 g/m2 이상인 크래프트지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부층은 두께 80∼135㎛에서 선택될 수 있고, 중간층은 두께 10∼50㎛, 바람직하게는 12∼25㎛, 더욱 바람직하게는 12∼20㎛에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부층과 중간층의 접착 및 중간층과 외부층의 접착은 무용제 방식으로 수행될 수 있으며, 예를 들면, 무용제형 에폭시계 접착제, 무용제형 우레탄계 접착제, 무용제형 아크릴계 접착제 등을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 상술한 아이스팩용 친환경 포장재의 제조 방법을 제공하는 것으로, 하기 단계를 포함한다:
(단계 1) 내부층으로서 생분해 촉매제를 함유하는 열접합성 중합체 필름을 준비하는 단계, 여기서 상기 열접합성 중합체 필름은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름, 바이오베이스 플라스틱 필름 또는 생분해성 플라스틱 필름으로 구성된 군에서 선택될 수 있음;
(단계 2) 중간층으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 내인열성 중합체 필름을 준비하는 단계, 여기서 상기 내인열성 중합체 필름은 나일론 필름, 폴리에스테르 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리비닐클로라이드 필름으로 구성된 군에서 선택될 수 있음;
(단계 3) 외부층으로서 평량 35 g/m2 이상의 종이, 바람직하게는 평량 평량 70∼200 g/m2의 크래프트지를 준비하는 단계; 및
(단계 4) 상기 단계 1에서 내부층으로 준비된 열접합성 중합체 필름, 상기 단계 2에서 중간층으로 준비된 내인열성 중합체 필름 및 상기 단계 3에서 외부층으로 준비된 크래프트지를 차례로 무용제 접합시켜 적층하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 아이스팩용 친환경 포장재는 하기 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다:
(단계 1a) 내부층으로서 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름을 준비하는 단계;
(단계 2a) 중간층으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 나일론 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름 또는 폴리우레탄 필름을 준비하는 단계;
(단계 3a) 외부층으로서, 평량 70 g/m2 이상의 크래프트지를 준비하는 단계;
(단계 4a) 상기 단계 3a에서 외부층으로 준비된 크래프트지에, 상기 단계 2a에서 중간층으로 준비된 생분해 촉매제를 함유하는 나일론 필름, 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름 또는 폴리비닐클로라이드 필름을 무용제 접합시키고, 여기에 상기 단계 1a에서 내부층으로 준비된 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름을 무용제 접합시키는 단계.
본 발명에 있어서, 중간층으로 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름을 사용하는 경우, 내부층 필름과 중간층 필름은 배향 또는 연신 방향이 서로 수직으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부층으로 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름을 사용하고 동시에 중간층으로 생분해 촉매제를 함유하는 나일론 필름을 사용하여 아이스팩용 친환경 포장재를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부층은 친환경 잉크층, 보호 코팅층, 방담 코팅층 및 발수 코팅층으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 제조 방법은 하기 단계를 더 포함할 수 있다:
(단계 5) 상기 외부층에 친환경 잉크층을 형성하는 단계;
(단계 6) 상기 외부층에 보호 코팅층을 형성시키는 단계; 또는
(단계 7) 상기 외부층에 방담 또는 발수 코팅층을 형성시키는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부층에 친환경 잉크층 및 방담 또는 발수 코팅층을 형성시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 방담 또는 발수 코팅층은 방담성 및/또는 발수성을 나타낼 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 실리콘계 또는 무기질을 사용하여 형성될 수 있고, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 상기 방담 또는 발수 코팅층은 예를 들면 두께 5∼25㎛, 바람직하게는 10∼20 ㎛의 두께로 형성될 수 있는데, 두께가 너무 두꺼우면 경제성이 나빠지고, 두께가 너무 얇으면 충분한 효과를 나타내는 것이 어려울 수 있다.
본 발명에 있어서, 방담 또는 발수 코팅으로서 파라핀 왁스를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 필름형성력이 우수한 생분해성 고분자 물질, 예를 들면, SC(sodium caseinate), PVA(polyvinyl alcohol), PLA(poly lactic acid) 등을 사용할 수 있다.
상술한 친환경 인쇄층은 외부층의 일부 또는 전부에 형성될 수 있으며, 예를 들면, 수성 잉크, EB　경화 잉크, UV　경화 잉크,　생분해성 잉크 등에서 선택되는 친환경 인쇄 잉크를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 EB 경화 잉크를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접합은 무용제 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 아이스팩용 친환경 포장재의 수분 투과도는 종래의 다층 포장재가 10∼20 g/m2·day인 것에 비해 크게 감소하여 10 g/m2·day 이하, 바람직하게는 7 g/m2·day 이하, 더욱 바람직하게는 5 g/m2·day 이하이므로, 매우 높은 수분 차단성을 나타낸다.
이러한 낮은 수분 차단성은 기존의 아이스팩용 다층 필름 포장재에 비해 월등히 개선된 것으로, 본 발명의 우수한 효과를 나타낸다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예
실시예 1A(식품지/PVC 필름/ LLDPE 필름의 3층 포장재의 제조)
폴리비닐클로라이드(PVC, 제조사: 한화케미칼)에 생분해 촉매제로서 페릭 아세틸카바메이트를 0.2중량%의 양으로 첨가하고, 두께 12∼14㎛의 필름으로 제조하였다.
상기 제조된 PVC 필름을 평량 약 35 g/m2의 식품지(상표명: 노루지, 제조사: 한솔제지)에 무용제 합지하였다.
상기 식품지/PVC 필름의 2층 구조물에, 생분해 촉매제로서 페릭 아세틸카바메이트를 0.1중량%의 양으로 함유하는 50∼80㎛의 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름(LLDPE 필름)을 합지하고 무용제 적층하여, 식품지/PVC 필름/LLDPE 필름의 3층 구조 포장재를 수득하였다.
얻어진 다층 포장재의 평량, 두께, 인장강도 및 수분투과도를 측정하고 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실시예 1B(식품지/PVC 필름/BB 필름의 3층 포장재의 제조)
내부 접촉층으로서 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름(LLDPE 필름) 대신 바이오베이스 플라스틱 필름(BB 필름)를 50∼80㎛의 두께로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1A에서와 동일하게 진행하여 식품지/PVC 필름/BB 필름의 3층 구조 포장재를 제조하였다.
얻어진 포장재의 평량, 두께, 인장강도 및 수분투과도를 측정하고 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실시예 1C(식품지/PVC 필름/BD 필름의 3층 포장재의 제조)
내부 접촉층으로서 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름(LLDPE 필름) 대신에 생분해성 플라스틱 필름(BD 필름)을 50∼80㎛의 두께로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1A에서와 동일하게 진행하여 식품지/PVC 필름/BD 필름의 3층 구조 포장재를 제조하였다.
얻어진 다층 포장재의 평량, 두께, 인장강도 및 수분투과도를 측정하고 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실시예 1A 실시예 1B 실시예 1C
외부층 식품지
(평량 약 35g/m2)		 좌동 좌동
중간층 PVC 필름
(두께 12∼14㎛)		 좌동 좌동
내부층 LLDPE 필름
(두께 50∼80㎛)		 바이오베이스 플라스틱 필름
(두께 50∼80㎛)		 생분해성 플라스틱 필름
(두께 50∼80㎛)
3층 포장재의 물성
평량(g/m2) 102.9∼135.5 102.9∼135.5 102.9∼135.5
두께(㎛) 95∼126 95∼126 95∼126
인장강도(MD) (kg/mm2) 71.0±7.0 69.0±1.0 67.0±7.0
인장강도(TD) (kg/mm2) 69.0±7.0 64.0±7.0 63.0±7.0
수분투과도(MVTR)
g/㎡.day(38℃, 90%RH)		 3.8 3.9 4.3
표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1A∼1C에서 제조된 종이-필름-필름의 3층 구조 포장재는 수분투과도가 4.5 g/m2·day 미만이면서 인장강도 MD 및 TD가 모두 60 kg/mm2 이상이어서, 아이스팩용 친환경 포장재로서 적합함을 알 수 있다.
실시예 2A(크래프트지/NY필름/ LLDPE필름의 3층 포장재의 제조)
나일론(상표명: CNB01, 제조사: 코오롱인더스트리)에 생분해 촉매제로서 페릭 아세틸카바메이트를 0.2중량%의 양으로 첨가하고, 12∼24㎛의 두께를 갖는 필름으로 제조하였다.
상기 제조된 나일론 필름(NY 필름)을 평량 약 70 g/m2의 크래프트지에 무용제 합지하였다.
상기 크래프트지/NY 필름의 2층 구조물에, 생분해 촉매제로서 페릭 아세틸카바메이트를 0.1중량%의 양으로 함유하는 두께 50∼80㎛의 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름(LLDPE필름)을 합지하고, 무용제 적층하여, 크래프트지/NY 필름/LLDPE 필름의 3층 구조 포장재를 수득하였다.
얻어진 다층 포장재의 평량, 두께, 인장강도 및 수분투과도를 측정하고 그 결과를 표 2에 기재하였다.
실시예 2B(크래프트지/NY 필름/BB 필름의 3층 포장재의 제조)
내부층으로서 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름(LLDPE 필름) 대신 바이오베이스 플라스틱 필름(BB 필름)를 50∼80㎛의 두께로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2A에서와 동일하게 진행하여 식품지/NY 필름/BB 필름의 3층 구조 포장재를 제조하였다.
얻어진 포장재의 평량, 두께, 인장강도 및 수분투과도를 측정하고 그 결과를 표 2에 기재하였다.
실시예 2C(크래프트지/NY 필름/BD 필름의 3층 포장재의 제조)
내부 접촉층으로서 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름(LLDPE필름) 대신에 생분해성 플라스틱 필름(BD 필름)을 50∼80㎛의 두께로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2A에서와 동일하게 진행하여 식품지/NY 필름/BD 필름의 3층 구조 포장재를 제조하였다.
얻어진 다층 포장재의 평량, 두께, 인장강도 및 수분투과도를 측정하고 그 결과를 표 2에 기재하였다.
실시예 2A 실시예 2B 실시예 2C
외부층 크래프트지
(평량 약 70g/m2)		 좌동 좌동
중간 차단층 NY 필름
(두께 12∼14㎛)		 좌동 좌동
내부 접촉층 LLDPE 필름
(두께 50∼80㎛)		 바이오베이스 플라스틱 필름
(두께 50∼80㎛)		 생분해성 플라스틱 필름
(두께 50∼80㎛)
3층 포장재의 물성
평량(g/m2) 125∼155 125∼155 125∼155
두께(㎛) 117∼145 117∼145 117∼145
인장강도(MD) (kg/mm2) 72.0±7.0 68.0±1.0 67.0±7.0
인장강도(TD) (kg/mm2) 71.0±7.0 65.0±7.0 64.0±7.0
수분투과도(MVTR)
g/㎡.day(38℃, 90%RH)		 4.07 3.97 4.25
표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 2A∼2C에서 제조된 종이-필름-필름의 3층 구조 포장재는 수분투과도가 4.5 g/m2·day 미만이면서 인장강도 MD 및 TD가 모두 60 kg/mm2 이상으로 우수하여, 아이스팩용 친환경 포장재로서 적합함을 알 수 있다.
실시예 3A∼3C
중간층으로서 나일론 대신에 고밀도 폴리에틸렌(상표명: FL7000, 제조사: 롯데케미컬)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2A∼2C와 각각 동일하게 진행하여, 크래프트지/HDPE 필름/LLDPE 필름, 크래프트지/HDPE 필름/BB 필름 및 크래프트지/HDPE 필름/BD 필름을 각각 제조하였다.
이때 중간층 HDPE 필름과 내부층 LLDPE 필름의 배향은 수직으로 합지되도록 제조하였다.
얻어진 다층 포장재의 평량, 두께, 인장강도 및 수분투과도를 표 3에 나타냈으며, 각각의 값은 실시예 2A∼2C에서 얻은 3층 필름의 것과 거의 유사하여, 아이스팩용 친환경 포장재로서 적합함을 보여주었다.
실시예 3A 실시예 3B 실시예 3C
외부층 크래프트지
(평량 약 80g/m2)		 좌동 좌동
중간 차단층 LLDPE 필름
(두께 20∼24㎛) 		좌동 좌동
내부 접촉층 LLDPE 필름
(두께 50∼80㎛)		 바이오베이스 플라스틱 필름
(두께 50∼80㎛)		 생분해성 플라스틱 필름
(두께 50∼80㎛)
3층 포장재의 물성
평량(g/m2) 130∼165 135∼165 135∼165
두께(㎛) 127∼155 127∼155 127∼155
인장강도(MD) (kg/mm2) 68.0±7.0 65.0±1.0 65.0±7.0
인장강도(TD) (kg/mm2) 67.0±7.0 62.0±7.0 63.0±7.0
수분투과도(MVTR)
g/㎡.day(38℃, 90%RH)		 3.61 3.86 3.44
표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 3A∼3C에서 제조된 종이-필름-필름의 3층 구조 포장재는 수분투과도가 4 g/m2·day 미만이면서 인장강도 MD 및 TD가 모두 60 kg/mm2 이상이어서, 아이스팩용 친환경 포장재로서 적합함을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 아이스팩용 친환경 포장재 및 이의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 내부층, 중간층 및 외부층을 포함하는 아이스팩용 친환경 포장재로서,
    상기 내부층은 생분해 촉매제를 함유하는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름을 사용하고,
    상기 중간층은 생분해 촉매제를 함유하는 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름을 사용하고,
    상기 외부층은 평량 70 g/m2 이상의 크래프트지를 사용하는 것을 특징으로 하는,
    아이스팩용 친환경 포장재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생분해 촉매제는 페릭 아세틸카바메이트, 알미늄 아세틸카바메이트 및 망간 아세틸카바메이트로 구성된 군에서 선택되는 아세틸카바메이트 금속염 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는,
    아이스팩용 친환경 포장재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생분해 촉매제는 첨가되는 중합체 필름층에 대해 0.01∼0.1중량%가 되는 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는,
    아이스팩용 친환경 포장재.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부층은 두께 80∼135㎛를 가지며,
    상기 중간층은 두께 10∼50㎛를 갖는 것을 특징으로 하는,
    아이스팩용 친환경 포장재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부층과 중간층은 무용제 접합된 것을 특징으로 하는,
    아이스팩용 친환경 포장재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부층은 친환경 잉크층, 보호코팅층, 방담코팅층 및 발수코팅층으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    아이스팩용 친환경 포장재.
  8. (단계 1) 내부층으로서 생분해 촉매제를 함유하는 열접합성 중합체 필름을 준비하는 단계, 여기서 상기 열접합성 중합체 필름은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름임;
    (단계 2) 중간층으로서, 생분해 촉매제를 함유하는 내인열성 중합체 필름을 준비하는 단계, 여기서 상기 내인열성 중합체 필름은 고밀도 또는 중밀도 폴리에틸렌 필름임;
    (단계 3) 외부층으로서 평량 70 g/m2 이상의 크래프트지를 준비하는 단계;
    (단계 4) 상기 단계 1에서 내부층으로서 준비된 열접합성 중합체 필름, 상기 단계 2에서 중간층으로서 준비된 내인열성 중합체 필름 및 상기 단계 3에서 외부층으로서 준비된 크래프트지를 차례로 무용제 접합시켜 적층하는 단계;를 포함하는,
    아이스팩용 친환경 포장재의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 하기 단계:
    (단계 5) 상기 외부층에 친환경 잉크층을 형성하는 단계;
    (단계 6) 상기 외부층에 보호 코팅층을 형성시키는 단계; 또는
    (단계 7) 상기 외부층에 방담 코팅층 또는 발수 코팅층을 형성시키는 단계; 중의 하나 이상의 단계를 더 포함하는,
    아이스팩용 친환경 포장재의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부층에 친환경 잉크층 및 방담 코팅층을 형성시키는 것을 특징으로 하는,
    아이스팩용 친환경 포장재의 제조 방법.
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