KR102528097B1 - 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재 - Google Patents
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Abstract
합지되는 과정에서 주름의 발생이 억제되어 인쇄적성이 저하되지 않도록 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재를 제시한다. 그 포장재는 외피필름, 배리어층 및 실링층을 포함하여 순차적으로 적층되어 이루어지고, 외피필름 및 실링층은 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계 중의 어느 하나의 수지로 이루어지며, 실링층의 실링 개시온도는 외피필름의 융점에 비하여, 적어도 30℃보다 크다.
Description
본 발명은 친환경 포장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경을 위한 유니 소재로 이루어지고, 서로 다른 융점을 가진 필름을 활용하여 포장재에서 요구되는 물성이 개선된 포장재에 관한 것이다.
포장재는 식품, 음료수, 기타 물질을 포장하는 데에 사용된다. 일반적으로, 커피 등 식품을 위한 포장재는 가격이 저렴한 폴리올레핀 수지 또는 알루미늄이 적층되거나 코팅된 방수종이 등이 널리 사용된다. 포장재는 산소나 수분을 차단하는 배리어성, 내열성, 인쇄적성, 주름방지, 파단방지 등과 같이, 다양한 물성이 요구되고 있다. 최근, 환경문제가 심각해지면서, 유니 소재를 활용한 친환경 포장재가 주목받고 있다. 상기 유니 소재는 포장재의 물성은 그대로 유지하면서, 설계 및 생산 단계부터 고려하여 유해한 물질의 사용을 줄이고, 재활용을 용이하게 하기 위해 포장재의 재질을 단일하고 단순하게 하는 것이다.
한편, 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌은 산소나 수분의 차단성이 우수하고 가격이 저렴하여 식품포장재로 많이 사용되고 있다. 실제로, 국내의 식품포장재는 대략 95% 이상이 폴리에틸렌 필름이나 폴리프로필렌 필름을 기반으로 하고 있다. 이에 따라, 포장재에서 요구되는 물성을 충족하는 다층 폴리에틸렌 필름이나 다층 폴리프로필렌 필름이 유니 소재로써 고려되고 있다. 국내등록특허 제10-2157101호는 다층 폴리에틸렌 필름으로 이루어진 보호필름을 제시하고 있으나, 상기 특허는 식품포장재에서 요구되는 물성을 충족하지 못한다. 다층 폴리에틸렌 필름이나 다층 폴리프로필렌 필름은 내열성이 부족하여 합지되는 과정에서 주름이 발생하여 인쇄적성이 저하되는 문제를 개선할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 합지되는 과정에서 주름의 발생이 억제되어 인쇄적성이 저하되지 않도록 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재는 외피필름, 배리어층 및 실링층을 포함하여 순차적으로 적층되어 이루어지고, 상기 외피필름 및 상기 실링층은 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계 중의 어느 하나의 수지로 이루어지며, 상기 실링층의 실링 개시온도는 상기 외피필름의 융점에 비하여, 적어도 30℃보다 크다.
본 발명의 포장재에 있어서, 상기 실링층은 밀도가 0.860~0.925g/㎤이고 중량평균분자량/수평균분자량이 1~3일 수 있다. 상기 실링층은 폴리올레핀 엘라스토머(PolyOlefin Elastomer, POE) 또는 중간밀도폴리에틸렌(Midium Density PolyEthylene, MDPE) 또는 그들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 외피필름은 고밀도폴리에틸렌계 수지로 이루어지고, 상기 실링층은 선형저밀도폴리에틸렌계 수지로 이루어질 수 있다. 상기 외피필름 및 상기 배리어층 사이에는 함침용 다공성필름을 포함할 수 있다. 상기 함침용 다공성필름에는 상기 인쇄층의 배경층이 함침될 수 있다. 상기 함침용 다공성필름에는 셀룰로오스 섬유가 혼합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 포장재에 있어서, 상기 배리어층은 단백질, 탄수화물 및 로진을 포함할 수 있다. 상기 외피필름 및 상기 배리어층은 접착층으로 접합되고, 상기 접착층은 로진을 포함할 수 있다. 상기 로진은 에스테르화 반응에 의해 생성된 로진 에스테르일 수 있다. 상기 함침용 다공성필름은 제2 다공성필름, 지지필름, 제3 다공성필름이 적층되어 이루어지고, 상기 제2 다공성필름에는 상기 인쇄층의 일부가 함침되고, 상기 제3 다공성필름에는 접착층의 일부가 함침될 수 있다.
본 발명의 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재에 의하면, 서로 다른 융점을 가진 필름을 활용함으로써, 합지되는 과정에서 주름의 발생을 억제하여 인쇄적성이 저하되지 않는다.
도 1은 본 발명에 의한 제1 포장재를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 제2 포장재를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제3 포장재를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 제2 포장재를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제3 포장재를 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 과장되게 표현하였다. 한편, 도면들에 있어서, 막(층, 패턴) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 막(층, 패턴)이 다른 막(층, 패턴)의 상, 상부, 하부, 일면에 있다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 막(층, 패턴)에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 다른 막(층, 패턴)이 개재될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 서로 다른 융점을 가진 필름을 활용함으로써, 합지되는 과정에서 주름의 발생이 억제되어 인쇄적성이 저하되지 않도록 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재를 제시한다. 이를 위해, 서로 다른 융점을 가진 필름을 포함한 포장재에 대하여 자세하게 알아보고, 다른 융점의 필름에 의하여 포장재의 물성이 개선되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 친환경 포장재는 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계 중의 어느 하나의 수지로 이루어진 유니 소재이며, 여기서는 폴리에틸렌계를 사례로 들어 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 포장재는 식품, 음료수, 기타 물질을 포장하는 데에 사용되며, 특히. 커피 등 식품을 위한 포장재가 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 제1 포장재(100)를 나타내는 단면도이다. 다만, 엄밀한 의미의 도면을 표현한 것이 아니며, 설명의 편의를 위하여 도면에 나타나지 않은 구성요소가 있을 수 있다.
도 1에 의하면, 제1 포장재(100)는 인쇄층(10), 외피필름(20), 배리어층(30) 및 실링층(40)을 포함하여 이루어진다. 외피필름(20) 및 배리어층(30)은 제1 접착층(21)으로 접합되고, 실링층(40) 및 배리어층(30)은 제2 접착층(31)에 의해 접합된다. 이때, 외피필름(20)은 내열성 및 기계적강도 등이 우수한 고밀도폴리에틸렌(HDPE)계 수지로 이루어지고, 실링층(40)은 실링성이 우수한 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)계 수지로 이루어지는 것이 좋다. 외피필름(20) 및 실링층(40)은 폴리에틸렌계 수지로 이루어져서, 제1 포장재(100)는 유니 소재를 구현한다. 제1 포장재(100)는 제1 및 제2 접착층(21, 31)을 포함하고, 외피필름(20), 배리어층(30) 및 실링층(40)이 합지(lamination)에 의해 제조되고, 인쇄층(10)은 합지가 이루어진 후에 형성된다.
제1 포장재(100)는 합지되는 과정에서, 가열 및 냉각에 의한 열이력(thermal history)을 수반한다. 상기 열이력으로 인하여, 외피필름(20)에 열충격(thermal shock)이 발생하여, 수축률 및 기공률이 제1 포장재(100)에서 요구되는 수준에 미치지 못하게 된다. 구체적으로. 상기 수축률이 크면, 외피필름(20)에서의 주름이 발생되는 원인이 되어 상기 인쇄적성이 저하된다. 상기 주름이 발생하면, 인쇄층(10)의 인쇄적성이 저하된다. 또한, 외피필름(20)은 폴리에틸렌계 수지로 이루어지므로, 기계적강도가 상대적으로 약하므로 상기 수축률과 함께 외피필름(20)에 주름이 형성되는 다른 원인이 된다. 이에 따라, 외피필름(20)에서의 주름을 방지할 필요가 있다.
한편, 선형저밀도폴리에틸렌으로 이루어진 실링층(40)은 밀도 0.860~0.925g/㎤, 중량평균분자량/수평균분자량 1~3이 바람직하고, 실링 개시온도는 대략 95℃ 이하이다. 이때, 상기 실링 개시온도는 압력 1kg/㎠, 1.0초간의 조건에서 열접착한 후에 그 강도를 측정하였을 때, 상기 강도가 500 g/15mm의 온도이다. 밀도가 0.860g/㎤ 미만에서는 내블로킹성이 악화되고, 0.925g/㎤를 초과하면 열접착성이 저하된다. 상기 선형저밀도폴리에틸렌의 중량평균분자량/수평균분자량은 단분산의 분자량 분포인 1 이상이지만 3까지는 허용될 수 있다. 상기 중량평균분자량/수평균분자량이 3을 넘으면, 선형저밀도폴리에틸렌의 점착성이 증가하고, 선형저밀도폴리에틸렌의 취급이 용이하지 않고 내블로킹성이 저하되는 등의 문제가 발생한다.
실링층(40)의 실링 개시온도는 고밀도폴리에틸렌으로 이루어진 외피필름(20)의 융점에 비하여, 30℃ 이상으로 낮은 것이 바람직하다. 외피필름(20)은 대략 60~80%의 결정화도 및 약 135℃의 융점을 가진다. 실링층(40)의 실링 개시온도가 외피필름(20)의 융점보다 30℃ 이상 낮으면, 합지하는 과정에서 외피필름(20)의 연화를 최대한으로 줄일 수 있다. 즉, 실링층(40)의 융점은 외피필름(20)보다 작다. 이렇게 되면, 외피필름(20)에서의 주름이 생성이 크게 감소한다. 실링층(40)의 실링 개시온도가 외피필름(20)의 융점보다 30℃ 이상 낮은 것은 외피필름(20)의 융점에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 외피필름(20)의 융점이 140℃이라면, 실링층(40)의 실링 개시온도는 110℃보다 낮을 수 있다.
한편, 실링층(40)의 실링 개시온도를 낮추기 위하여, 폴리올레핀 엘라스토머(PolyOlefin Elastomer, POE) 또는 중간밀도폴리에틸렌(Midium Density PolyEthylene, MDPE) 또는 그들의 혼합물을 추가할 수 있다. 상기 POE는 공지의 엘라스토머가 모두 적용될 수 있으며, 일반적으로 메탈로센 촉매를 사용하여 에틸렌과 1-부텐의 공중합 혹은 에틸렌과 1-옥텐을 공중합하여 제조되고, 지글러-나타 촉매를 이용하여 공지된 1-부텐과 프로필렌을 공중합하여 제조된 폴리올레핀 엘라스토머 등이 개발되고 있다. 상기 MDPE는 공지의 재질이면 모두 적용될 수 있고, 일반적으로 0.926∼0.940g/cm3의 밀도 범위로 정의되며, 일반적인 HDPE보다 밀도가 낮다. 상기 MDPE는 크롬/실리카 촉매, Ziegler-Natta 촉매 또는 메탈로센 촉매로 생산된다. 이때, 상기 POE 또는 상기 MDPE 또는 그들의 혼합물은 실링층(40)의 전체 중량에 대하여, 50중량% 이하가 바람직하다. 50중량%보다 크면, 실링층(40)의 안정성이 떨어지고, 실링 특성이 저하될 수 있다.
제1 및 제2 접착층(21, 31)은 수분에 용해되는 수용성 접착제로 이루어진 층이 바람직하고, 공지된 접착제를 모두 적용할 수 있다. 예컨대, 상기 수용성 접착제는 에틸렌비닐알코올 공중합체 또는 폴리비닐아세테이트를 수분에 유화시키거나, 또는 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리비닐알코올 등을 수분에 용해시켜 제조된다. 또한, 상기 수용성 접착제는 수성 폴리우레탄계 수지, 수성 아크릴계 수지, 수성 에폭시 수지, 수성 페놀 수지, 또는 그들의 조합을 이용할 수 있다. 제1 및 제2 접착층(21, 31)은 천연물질을 활용할 수 있다. 상기 천연물질은 아교, 부레풀, 해초풀, 전분(starch) 및 로진을 함유할 수 있다.
배리어층(30)은 산소 및 수분을 차단하여 제1 포장재(100)의 수명 및 성능향상에 기여한다. 배리어층(30)은 산소 및 수분을 차단하는 것 이외에 포장물의 특징에 따라 다양한 기능이 추가될 수 있다. 배리어층(30)은 일반적으로 주성분으로 폴리비닐알콜(PVA), 에틸렌비닐알코올(EVOH), 개질 나일론(Nylon), 폴리락트산(Poly Lactic Acid, PLA) 등이 공지되어 있다. 배리어층(30)은 본 발명의 범주 내에서 상기 주성분을 적절하게 혼합하여 사용될 수 있으며, 다른 물질을 주성분으로 활용될 수 있다.
배리어층(30)은 상기 주성분으로 천연물을 포함할 수 있고, 상기 천연물은 단백질, 탄수화물이 혼합된 단백질 등이 있다. 상기 단백질은 천연물에서 유래되고, 유청 단백질, 농축 유청 단백질, 대두단백질(soy protein isolate, SPI), 쌀단백질(rice protein isolate, RPI), 오트단백질(oat protein isolate, OPI), 완두단백질(pea protein isolate, PPI), 카제인(casein), 카제인나트륨(Sodium caseinate), 옥수수단백질(corn zein), 젤라틴(gelatin), 밀 단백질(Gluten) 또는 그들의 조합일 수 있다. 상기 단백질은 배리어층(30) 내에서 3차원의 망상구조(network structure)를 형성하여, 높은 수준의 산소 차단성, 수분 차단성 및 투명성이 제공될 수 있다.
상기 탄수화물은 단당류, 이당류 및 다당류 중에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함한다. 상기 탄수화물은 다당류를 포함할 수 있고, 예를 들어 풀루란(pullulan), 카라기난(carrageenan), 키토산(chitosan), 전분(starch), 우무(agar), 펙틴(pectin) 또는 그들의 조합이 더 포함될 수 있다. 상기 단백질에 탄수화물이 혼합되면, 상기 탄수화물이 배리어층(30) 내에 형성된 단백질의 3차원의 망상구조를 구조적으로 지지한다. 상기 탄수화물은 배리어층(30)의 산소 차단성, 수분 차단성 및 투명성이 보다 개선시킨다.
본 발명의 실시예의 배리어층(30)은 로진(rosin)을 포함할 수 있다. 상기 로진은 침엽수 및 소나무에서 얻어지는 것으로, 액상 수지를 가열해서 휘발성 액체인 테르펜을 증발시켜 얻은 고체 수지를 말한다. 상온에서 로진이 부서질 수 있으나 가열하면 로진은 용해된다. 로진은 아비에트산을 비롯한 수지산으로 구성된다. 상기 수지산에는 아비에트산 이외에 이중결합 2개의 위치가 서로 다른 네오아비에트산, 팔루스트르산, 레보피마르산 등이 있다. 상기 로진은 점막에 다수의 기공이 형성되어서 배리어층(30)의 다른 성분을 담지하여, 앵커 효과에 의해 배리어층(30)의 강성을 높인다. 상기 접착성뿐 아니라 송진이 가지고 있는 피톤치드를 함유하고 있어서 항균작용, 냄새제거 등의 특성을 가진다.
상기 로진은 천연접착제로서 적용할 수 있다. 종래의 접착제는 인체에 유해한 휘발성유기화합물인 포름알데히드의 발산을 유발한다. 상기 로진을 천연접착제로 사용하면, 인체에 유해한 포름알데히드가 발생하지 않아서 친환경적이다. 천연접착제로서의 로진은 예컨대 에스테르화 반응을 통하여 얻어진 로진에스테르가 적용된다. 로진 접착제는 배리어층(30)을 구성하는 단백질, 탄수화물 등을 결합시켜 배리어층(30)의 지지력을 높인다.
실링층(40)은 저온에서 실링특성을 가진 폴리에틸렌, 예컨대 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)계 수지가 적용될 수 있다. 상기 폴리에틸렌계 수지가 저온에서 실링성을 가지면, 본 발명의 범주 내에서 모두 가능하다. 예를 들어, 상기 폴리에틸렌계 수지는 올레핀계 단량체인 에틸렌과 알파-올레핀계 공단량체의 공중합체인 것이 바람직한데, 밀도는 에틸렌계 중합체의 알파-올레핀 함량에 의존하고 있어, 알파-올레핀 함량이 적을수록 밀도는 높고, 알파-올레핀 함량이 많을수록 밀도는 낮아진다. 또한, 에틸렌계 중합체 중의 알파-올레핀 함량은 중합계 내에서의 알파-올레핀과 에틸렌의 조성비에 의해 결정된다. 이 때문에, 알파-올레핀/에틸렌을 증감시킴으로써, 본 발명의 밀도 요건의 상한 내지 하한의 밀도를 갖는 에틸렌계 중합체를 제조할 수 있다.
이때, 알파-올레핀계 공단량체로는 탄소수 4 이상인 알파-올레핀이 사용될 수 있다. 탄소수 4 이상의 알파-올레핀으로는 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 또는 1-에이코센 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이 중 탄소수 4~10의 알파-올레핀이 바람직하며, 1종 또는 여러 종류의 알파-올레핀이 함께 공단량체로 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 제2 포장재(200)를 나타내는 단면도이다. 이때, 제2 포장재(200)는 다공성 단층필름(50)이 추가되는 것을 제외하고, 제1 포장재(100)와 동일하다. 이에 따라, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2에 의하면, 제2 포장재(200)는 인쇄층(10) 및 외피필름(20) 사이에 다공성 단층필름(50)이 위치한다. 다공성 단층필름(50)은 제3 접착층(51)에 의해 외피필름(20)에 접합된다. 제3 접착층(51)은 제1 포장재(100)에서의 제1 및 제2 접착층(21, 31)과 동일한 재질로 이루어지며, 동일한 기능을 한다. 다공성 단층필름(50)은 제1 함침층(50a), 제1 다공성필름(50b) 및 제2 함침층(50c)으로 구분된다. 제1 함침층(50a)은 인쇄층(10)이 제1 다공성필름(50b)의 일부에 침투하여 이루어지고, 제2 함침층(50c)은 제3 접착층(51)이 제1 다공성필름(50b)에 일부에 침투하여 이루어진다.
인쇄층(10)은 다공성 단층필름(50)의 기공으로 스며들기 때문에 인쇄적성이 향상되고, 상기 기공에 의한 앵커(anker) 효과로 인하여 인쇄층(10)이 탈리되지 않고 오랫동안 안정되게 유지될 수 있다. 통상적으로, 인쇄층(10)은 선명도를 높이기 위하여 백색과 같은 배경층이 존재하고, 색상이 도입된 색상층이 배경층에 도포되어 문양 또는 무늬를 형성한다. 이에 따라, 제1 함침층(50a)은 인쇄층(10)의 배경층이 침투되어 이루어질 수 있다. 또한, 제3 접착층(51)의 일부가 함침되어 제2 함침층(50c)을 이루므로, 다공성 단층필름(50)에 대한 배리어층(30)과의 부착력이 향상되어, 다공성 단층필름(50)의 박리를 방지할 수 있다.
제2 포장재(200)는 합지되는 과정에서, 가열 및 냉각에 의한 열이력(thermal history)을 수반한다. 상기 열이력으로 인하여, 다공성 단층필름(50)에 열충격(thermal shock)이 발생하여, 수축률 및 기공률이 제2 포장재(200)에서 요구되는 수준에 미치지 못하게 된다. 구체적으로. 상기 수축률이 크면, 다공성 단층필름(50)에서의 주름이 발생되는 원인이 되어 상기 인쇄적성이 저하된다. 상기 기공률이 줄어들면, 인쇄층(10) 및 제3 접착층(51)의 흡수성이 떨어진다. 또한, 다공성 단층필름(50)은 폴리에틸렌계 수지로 이루어지므로, 기계적강도가 상대적으로 약하므로 상기 수축률과 함께 다공성 단층필름(50)에 주름이 형성되는 다른 원인이 된다. 이에 따라, 다공성 단층필름(50)은 내열성, 습윤성 및 기계적강도가 우수한 물성을 충족시킬 필요가 있다.
다공성 단층필름(50)은 공지된 습식방식 또는 건식방식을 모두 적용되며, 물성을 충족시키기 위하여, 셀룰로오스 섬유를 혼합한다. 셀룰로오스는 분자식(C6H10O5)n으로 고등식물의 세포벽의 주요 성분을 구성하는 당류로서 섬유소라고도 한다. 셀룰로오스의 물성은 주로 결정 영역 그리고 유연성과 팽윤성은 주로 비결정 영역에 의한다. 결정영역에서는 이스형 CI 형태를 취한 글루코오스잔기가 a축, b축, C축 방향으로 각기 수소결합, 글루코시드결합, 반데르발스 힘으로 지지되어 a=8.35Å, b=10.3Å, c=7.9Å의 단위세포를 만들어 존재한다. 셀룰로오스는 상기 결정영역과 비결정영역의 적당한 배열에 의하여, 강도, 신도, 탄성 및 습윤성 등과 같은 물성이 결정된다.
상기 셀룰로오스는 폴리에틸렌계 수지에 비하여 내열성, 습윤성 및 기계적강도가 우수하다. 폴리에틸렌계 수지에 비하여 수축률이 작으면 다공성 단층필름(50)을 제조할 때 기공률을 높일 수 있으며, 상기 내열성이 좋으면 주름방지 특성이 우수하다. 또한 상기 습윤성이 높으면 인쇄층(10) 및 제3 접착층(51)의 흡수가 용이하며, 상기 기계적강도가 높으면 주름방지에 효과적이다. 이에 따라, 상기 셀룰로오스는 제2 포장재(200)의 다공성 단층필름(50)의 물성을 개선하는 데에 효과적이다. 상기 셀룰로오스는 식물을 이루는 주성분으로써 친환경적이다.
상기 습식방식으로 다공성 단층필름(50)을 제조하는 경우, 폴리에틸렌 수지 40~90중량%와, 나머지는 셀룰로오스 섬유, 액상 또는 왁스상 탄화수소계 중합체, 폴리에스테르계 가소제 또는 에폭시계 가소제와 불소계 계면활성제 및 기타 첨가제를 적절하게 배합한 조성물을 시트 형상으로 형성한 후, 축차연신이나 일축연신 또는 이축연신으로 얻는다. 여기서, 설명의 편의를 위하여, 액상 또는 왁스상 탄화수소계 중합체, 폴리에스테르계 가소제 또는 에폭시계 가소제와 불소계 계면활성제 및 기타 첨가제를 통칭하여 첨가제라고 한다. 여기서, 기타 첨가제는 실리카와 같은 필러, 착색제, 가공조제, 산화방지제, 대전방지제 등을 말한다.
상기 셀룰로오스 섬유의 함유량은 다공성 단층필름(50)에 대하여 5~50중량%, 바람직하게는 10~40중량%이다. 즉, 셀룰로오스 섬유의 함유량이 소정비율보다 작은 경우에는, 본 발명에서 구현하고자 하는 다공성 단층필름(50)의 물성이 향상되지 않으며, 반대로 소정비율보다 많으면, 시트 형상으로 형성될 때에 분산불량이나 성형불량이 발생하거나 연신성이 저하하여 충분한 연신이 행하여지지 않아 파단의 발생 등의 문제가 일어난다. 셀룰로오스 섬유의 길이는 1~300㎛가 바람직하다. 길이가 1㎛보다 작으면 본 발명에서 구현하고자 하는 다공성 단층필름(50)의 물성이 향상되는 효과를 얻기가 어려워지고, 300㎛보다 크면 다공성 단층필름(50) 표면의 상태가 거칠어지는 현상이 나올 수 있다. 셀룰로오스를 섬유 형태로 사용하면, 섬유강화 효과(fiber reinforcing effect)를 부여하여 다공성 단층필름(50)의 강도를 증대시킬 수 있다.
가소제 및 계면활성제는 셀룰로오스 섬유의 분산성 또는 연신성을 균일하게 하여, 양호한 다공성 단층필름(50)을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 보다 균일한 기공률 분포 및 기공 직경 분포를 얻기 위해서는 상기한 가소제와 액상 또는 왁스상 탄화수소계 중합체를 겸용하는 것이 바람직하다. 불소계 계면활성제로서는 탄화수소계 계면활성제의 소수기의 수소원자를 불소계 원자로 전부 또는 일부 치환한 불화 탄소계 화합물이고, 이러한 화합물로서는, 예를 들면 퍼플루오르알킬술폰산의 아소모늄산, 퍼플루오르알킬술폰산의 칼륨산으로 이루어지는 아니온계, 퍼플루오르알킬제4급암모늄요오드화물의 카티온계, 퍼플루오르알킬폴리옥시에틸렌에탄올, 불소화알킬에스테르의 노니온계 등으로 이루어지는 불소화 탄소화합물 등으로, 특히 퍼플루오르알킬제4급암모늄요오드화물 또는 불소화 알킬에스테르로 이루어지는 불소화 탄소계 화합물이 바람직하게 이용된다.
폴리에틸렌계 수지를 시트 형상으로 성형하는 방법도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로 T다이를 이용하는 압출 성형법이 바람직하다. 다음으로, 시트 성형물을 일반적으로 축차연신이나 일축연신 또는 이축연신으로 2~10배 연신한 후, 가소제 등을 추출하고, 건조 및 열고정을 하면서 횡 방향으로 1.5~3배 연신하여 제조할 수 있다. 연신온도는 일반적으로 상온 이하에서 폴리에틸렌계 수지의 융점 이하, 특히 융점보다 10~70℃ 낮은 온도가 바람직하다.
건식방식으로 다공성 단층필름(50)을 제조하는 경우, 폴리에틸렌 수지 40~90중량%와, 나머지는 상기 폴리에틸렌계 수지에 대하여 셀룰로오스 섬유 및 첨가제를 배합한 조성물을 시트 형상으로 형성한 후, 연신함으로써 얻는다. 이때, 셀룰로오스 섬유의 길이, 첨가제, 연신방법은 습식에서 설명한 바와 같다. 이때, 셀룰로오스 섬유의 함유량은 다공성 단층필름(50)에 대하여 5~50중량%, 바람직하게는 10~40중량%이다. 즉, 셀룰로오스 섬유의 함유량이 소정비율보다 작은 경우에는, 본 발명에서 구현하고자 하는 다공성 단층필름(50)의 물성을 충족시키지 못하며, 반대로 소정비율보다 많은 경우에는, 시트 형상으로 형성될 때에 분산불량이나 성형불량이 발생하거나 연신성이 저하하여 충분한 연신이 행하여지지 않아 파단의 발생 등의 문제가 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 제3 포장재(300)를 나타내는 단면도이다. 이때, 제3 포장재(300)는 다공성 적층필름(60)이 추가되는 것을 제외하고, 제1 포장재(100)와 동일하다. 이에 따라, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 의하면, 제3 포장재(300)는 인쇄층(10) 및 외피필름(20) 사이에 다공성 적층필름(60)이 위치한다. 다공성 적층필름(60)은 제4 접착층(64)에 의해 외피필름(20)에 접합된다. 제4 접착층(64)은 제1 포장재(100)에서의 제1 및 제2 접착층(21, 31)과 동일한 재질로 이루어지며, 동일한 기능을 한다. 다공성 적층필름(60)은 제2 다공성필름(61), 지지필름(62) 및 제3 다공성필름(63)이 열접착에 의해 적층된 것이다. 이때, 제2 및 제3 다공성필름(61, 63)은 다공성 단층필름(50)과 마찬가지로, 셀룰로오스 섬유가 혼합된 폴리에틸렌계 필름이다. 지지필름(62)은 고밀도 폴리에틸렌계 수지로 이루어진다.
제2 다공성필름(61)에는 제1 함침층(50a)과 같이 인쇄층(10)의 일부가 함침되고, 제3 다공성필름(63)에는 제2 함침층(50c)과 같이 제4 접착층(64)의 일부가 함침된다. 지지필름(62)은 제3 포장재(300)가 합지되는 과정에서, 주름이 발생하지 않도록 한다. 인쇄층(10)은 제2 다공성필름(61)의 기공으로 스며들기 때문에 인쇄적성이 향상되고, 상기 기공에 의한 앵커(anker) 효과로 인하여 인쇄층(10)이 탈리되지 않고 오랫동안 안정되게 유지될 수 있다. 통상적으로, 인쇄층(10)은 선명도를 높이기 위하여 백색과 같은 배경층이 존재하고, 색상이 도입된 색상층이 배경층에 도포되어 문양 또는 무늬를 형성한다. 이에 따라, 제2 다공성필름(61)은 인쇄층(10)의 배경층이 침투되어 이루어질 수 있다. 또한, 제4 접착층(64)의 일부가 함침된 제3 다공성필름(63)을 이루므로, 다공성 적층필름(60)에 대한 배리어층(30)과의 부착력이 향상되어, 다공성 적층필름(60)의 박리를 방지할 수 있다.
지지필름(62)은 제2 및 제3 다공성필름(61, 63)이 서로 혼합되지 않도록 제2 및 제3 다공성필름(61, 63)을 격리시킨다. 한편, 다공성 단층필름(50) 및 다공성 적층필름(60)은 일측에는 인쇄층(10)이 함침되고, 타측에는 제3 접착층(51) 또는 제4 접착층(64)이 함침된다. 다공성 단층필름(50) 및 다공성 적층필름(60)은 구조적인 차이는 있지만, 이를 통칭하여 함침용 다공성필름이라고 한다.
본 발명의 실시예에 의한 제1 내지 제3 포장재(100, 200, 300)는 유니 소재를 이루면서, 친환경인 포장재이다. 상기 유니 소재의 측면에서, 제1 포장재(100)는 외피필름(20) 및 실링층(40)이 폴리에틸렌계 수지이고, 제2 포장재(200)는 다공성 단층필름(50), 외피필름(20) 및 실링층(40)이 폴리에틸렌계 수지이며, 제3 포장재(300), 다공성 적층필름(60), 외피필름(20) 및 실링층(40)이 폴리에틸렌계 수지로 단일한 재질이다. 상기 친환경 측면에서, 다공성 단층필름(50) 및 다공성 적층필름(60)에서의 셀룰로오스 및 배리어층(30)에서의 천연물 및 로진을 혼합하여, 상기 유니 소재와 더불어 친환경성을 높일 수 있다. 또한, 여기서는 폴리에틸렌계 수지를 사례로 들었으나, 포장재로 많이 활용되고 있는 폴리프로필렌계 수지를 적용할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10; 인쇄층 20; 외피필름
21, 31, 51, 64; 제1 내지 제4 접착층
30; 배리어층 40; 실링층
50; 다공성 단층필름
50a, 50c; 제1 및 제2 함침층
50b, 61, 63; 제1 내지 제3 다공성필름
60; 다공성 적층필름 62; 지지필름
100, 200, 300; 제1 내지 제3 포장재
21, 31, 51, 64; 제1 내지 제4 접착층
30; 배리어층 40; 실링층
50; 다공성 단층필름
50a, 50c; 제1 및 제2 함침층
50b, 61, 63; 제1 내지 제3 다공성필름
60; 다공성 적층필름 62; 지지필름
100, 200, 300; 제1 내지 제3 포장재
Claims (11)
- 외피필름, 배리어층 및 실링층을 포함하여 순차적으로 적층되어 이루어지고, 상기 외피필름 및 상기 실링층은 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계 중의 어느 하나의 수지로 이루어지며,
상기 실링층의 실링 개시온도는 상기 외피필름의 융점에 비하여, 적어도 30℃보다 낮고,
상기 외피필름 및 상기 배리어층 사이에는 함침용 다공성필름을 포함하며,
상기 함침용 다공성필름은 제2 다공성필름, 지지필름, 제3 다공성필름이 적층되어 이루어지고, 상기 지지필름은 상기 제2 다공성필름 및 상기 제3 다공성필름을 격리시키며, 상기 제2 다공성필름에는 인쇄층의 일부가 함침되고, 상기 제3 다공성필름에는 제1 접착층의 일부가 함침되며, 상기 제2 다공성필름 및 상기 제3 다공성필름에는 길이 1~300㎛인 셀룰로오스 섬유가 혼합되는 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재. - 제1항에 있어서, 상기 실링층은 밀도가 0.860~0.925g/㎤이고 중량평균분자량/수평균분자량이 1~3인 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재.
- 제1항에 있어서, 상기 실링층은 폴리올레핀 엘라스토머(PolyOlefin Elastomer, POE) 또는 중간밀도폴리에틸렌(Midium Density PolyEthylene, MDPE) 또는 그들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재.
- 제1항에 있어서, 상기 외피필름은 고밀도폴리에틸렌계 수지로 이루어지고, 상기 실링층은 선형저밀도폴리에틸렌계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 함침용 다공성필름에는 상기 인쇄층의 배경층이 함침된 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 배리어층은 단백질, 탄수화물 및 로진을 포함하는 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재.
- 제1항에 있어서, 상기 외피필름 및 상기 배리어층은 접착층으로 접합되고, 상기 접착층은 로진을 포함하는 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재.
- 제8항 또는 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 로진은 에스테르화 반응에 의해 생성된 로진 에스테르인 것을 특징으로 하는 다른 융점의 필름을 활용한 유니 소재의 친환경 포장재.
- 삭제
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| KR20200126210A (ko) * | 2019-04-29 | 2020-11-06 | 주식회사 삼영특수인쇄 | 친환경 라벨 |
-
2022
- 2022-07-26 KR KR1020220092431A patent/KR102528097B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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