KR102624287B1 - 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제, 이를 이용한 식품포장지 및 그 제조방법 - Google Patents

산소차단성을 갖는 제지용 코팅제, 이를 이용한 식품포장지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원지 상에 형성되는 코팅층의 코팅제로서, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올을 포함하고, 상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 50 중량%:50 중량%인 것을 특징으로하는, 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제 조성물에 관한 것이다.

Description

산소차단성을 갖는 제지용 코팅제, 이를 이용한 식품포장지 및 그 제조방법{COATING COMPOSITIONS FOR PAPER HAVING OXYGEN BARRIER PROPERTIES, FOOD WRAPPING PAPER USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제, 이를 이용한 식품포장지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
보관 및 유통기간을 오랫동안 유지하는 것은 식품포장에 있어 중요한 부분이다. 기체 특히 산소에 의한 가공식품의 부패와 유지류 산패를 막기 위한 노력이 식품포장산업에서는 끊임없이 진행되어 왔다.
산소를 차단(barrier)하는 상업적인 재료로는 알루미늄이 대체재 없이 사용되고 있으며, 식품관련 업체들은 제품포장을 위해 알루미늄에 추가적인 기능들을 부가하기 위해 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등 석유계 합성고분자 수지들을 함께 복합적으로 붙인 필름형태로 사용하고 있다.
편리하고 위생적인 기존 포장재의 사용증가는 미세플라스틱의 해양오염 우려 및 자원순환의 어려움 등 지구환경 보호에 대한 가치와 충돌하게 되었고, 친환경적인 대체재 개발에 대한 자성과 요구가 최근 유럽은 물론 한국을 포함한 전세계적인 추세가 되었다.
종이기재에 코팅하였을 때 공기차단성능이 발휘되고, 사용 후 그대로 재활용할 수 있는 코팅제는 시중에 없다.
이에, 본 발명의 발명자는 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제, 이를 이용한 식품포장지 및 그 제조방법을 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제 조성물을 이용한 식품포장지를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제 조성물을 이용한 식품포장지 제조 방법을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명의 실시예에 따라서, 원지 상에 형성되는 코팅층의 코팅제로서, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올을 포함하고, 상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 50 중량%:50 중량%인 것을 특징으로하는, 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제 조성물이 제공된다.
상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 원지; 및 상기 원지 상에 형성된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올을 포함하고, 상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 50 중량%:50 중량%인 것을 특징으로하는, 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제 조성물이 제공된다.
상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%일 수 있다.
상기 원지의 평량은 30 내지 120 g/m2 일 수 있다.
상기 원지는 침엽수펄프와 활엽수 펄프를 70:30 내지 50:50의 중량비로 혼합한 것을 포함할 수 있다.
상기 원지의 여수도는 200ml 내지 300ml이고, 상기 원지의 인열지수는 15mN·㎡/g 이상일 수 있다.
상기 코팅층의 코팅량은 5 내지 20 g/m2일 수 있다
본 발명의 실시예에 따라서, 원지를 제공하는 단계; 상기 원지 상에 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층을 건조하는 단계를 포함하고, 상기 코팅층은, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올을 포함하고, 상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 50 중량%:50 중량%인 것을 특징으로하는, 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제 조성물이 제공된다.
상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%일 수 있다.
상기 원지의 평량은 30 내지 120 g/m2 일 수 있다.
상기 원지를 제공하는 단계는, 침엽수펄프와 활엽수 펄프를 70:30 내지 50:50의 중량비로 혼합하고, 제지 고해설비에서 여수도를 200 내지 300 ml가 되도록 고해처리하는 것을 포함할 수 있다.
상기 코팅층의 코팅량은 5 내지 20 g/m2일 수 있다.
상기 건조하는 단계에서 건조온도는 105 내지 150 ℃ 일 수 있다.
본 발명에 따른 산소차단성을 갖는 코팅제를 이용한 식품포장지는 친환경 제품으로 폐기 시 유기적 재활용성이 높다.
본 발명에 따른 산소차단성을 갖는 코팅제를 이용한 식품포장지는 산소 등의 기체차단성(gas barrier property)(베리어성), 내수성(water resistance) 및 내유성(grease resistance)이 우수하고 열봉합성(heat sealing property)을 가질 수 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식품포장지를 나타낸 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
이하, 본 발명에 따른 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제, 이를 이용한 식품포장지 및 그 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 산소차단성을 갖는 제지용 코팅제는, 원지 상에 형성되는 코팅층의 코팅제로서, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVOH)을 포함할 수 있다.
아크릴계 고분자수지로는, 아크릴 모노머를 중량평균분자량 1십만에서 1백만까지 중합시켜 얻은 순수 아크릴계 고분자 수지가 사용될 수 있다.
아크릴계 모노머는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴산 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 아크릴계 단량체는, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 및 메타크릴산의 조합으로 이루어질 수 있다.
아크릴계 수지를 사용하는 이유는 수용성 에멀전 타입으로 만들기 유리하고, 통상적인 제지공정 중에서 재활용을 위한 원료화(repulping) 및 초지(papermaking) 공정 중에 제조상의 공정문제를 최소화할 수 있으며, 코팅 후 적절한 건조공정을 거쳐 형성된 에멀젼 응축 코팅막이 내수성과 열실링성을 발휘하기 때문이다.
아크릴계 고분자 수지는 수분산성 타입으로서, 통상적인 제지 공정 중 재활용을 위한 원료화(repulping) 공정과 초지(papermarking) 공정 중에 발생할 수 있는 문제(공정수 오염, 건조드럼의 흡착, 초지와이어의 막힘 등)를 최소화할 수 있다.
폴리비닐알코올(PVOH)의 가수분해도(hydrolysis)는 99 mol% 이상일 수 있다. 이 경우, 기체불투과성 향상뿐 아니라 코팅도막 형성 후 내유성도 높은 장점이 있다. 대표적인 상용제품으로는 일본 Kuraray사의 EXCEVAL제품이 있다.
아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올(PVOH)의 혼합과정 전에, 폴리비닐알코올(PVOH)은 90℃내지 95℃의 수용액상에서 호화될 수 있다. 호화를 위한 농도는 3중량% 내지 25중량% 일 수 있다.
폴리비닐알코올(PVOH)은 단독으로도 종이에 코팅 또는 함침 가능 하지만, 물질 자체의 수분에 대한 흡습성이 높으며, 흡습된 수분에 의해 베리어성이 현저히 저하되므로, 내수성 혹은 방습성의 보강이 필요하다.
내수성 혹은 방습성을 부여하기 위하여, 아크릴계 고분자수지와 폴리비닐알코올(PVOH)을 적절한 배합비율로 혼합하여야한다. 즉, 적절한 배합비율로 혼합되면 코팅제는 베리어성을 유지하면서도 내수성을 확보할 수 있다. 또한, 아크릴계 수지가 가지고 있는 열실링성 역시 그대로 발휘된다.
아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 50 중량%:50 중량%일 수 있다. 즉, 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 중량 비율은 0.25 이상 1 이하일 수 있다.
폴리비닐알코올(PVOH) 배합비율이 20 중량%보다 적으면 베리어성이 효과적으로 발휘되지 못할 수 있다. 또한 그 배합비율이 50 중량%를 넘으면 내수성이 현저히 저하되며, 코팅조성액으로서의 점도가 높아지고 코팅공정시 그 코팅량의 일정한 조절 등의 문제가 발생할 수 있다.
바람직하게, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%일 수 있다. 즉, 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 중량 비율은 0.25 이상 0.39 이하일 수 있다. 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 중량 비율는 0.25 이상 0.39 이하인 경우 산소차단성이 우수하다.
상기의 배합기준으로 조성된 코팅제에는, 여러 코팅 공정 적용조건에 따라, 소량의 방부제, 대전방지제, 소포제, 증점제 및 슬립조절제 등이 더 첨가될 수 있다. 또한, 모든 작업은 수용액 상에서 수행한다.
항목 샘플
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8
아크릴계 고분자수지(M) 85 82 80 78 75 72 70 50
PVOH(N) 15 18 20 22 25 28 30 50
합(M+N) 100 100 100 100 100 100 100 100
비(N/M) 0.18 0.22 0.25 0.28 0.33 0.39 0.43 1.00
산소투과성 2.5 3.0 1.4 1.5 1.5 1.4 2.2 3.5
상기 [표 1]은 아크릴계 고분자수지에 대한 PVOH의 비율을 달리 하여 코팅제를 제조하고, 각 코팅제를 적용한 코팅지를 제조한 후 측정한 산소투과성을 나타낸다. M=아크릴고분자수지의 중량%, N=PVOH의 중량%이다.
아크릴계 고분자수지는 에틸아크릴레이트를 주성분으로 ㈜리페이퍼의 아크릴 고분자수지(제품명 RP100)를 구입하여 사용하였다. PVOH는 일본 쿠라레이(Kuraray)사의 EXCEVAL 제품 중 P-2117을 구입하여 사용하였다. 아크릴고분자수지와 호화한 PVOH를 [표 1]에 따른 비율로 혼합한 코팅용 칼라를 만들었다.
상기의 방법으로 제조된 코팅제를 원지에 적용하였다. 원지는 표백된 침엽수 펄프와 활엽수 펄프를 중량비 50:50으로하여, TAPPI T200의 시험방법대로 valley beater 실험용 고해기로 여수도 250ml CFR에 맞춰 고해처리하여, 일체의 지력증강제를 첨가하지 않고 평량 60 g/㎡의 수초지를 제작하였다. 코팅은 제지코팅 실험에서 통상적으로 사용하는 코팅바(bar)를 이용하여 원지의 표면에 실시예 1로 준비한 코팅제를 건조코팅량 기준으로10.0 g/㎡ 코팅했다. 총합계 70 g/㎡의 식품포장지(코팅지)를 제조했다.
산소투과성은 상기 제조된 코팅지에 대해 시험법 ASTM D3985을 통해 측정되었고, 단위는 ㎤/㎡/day이다.
상기 [표 1]을 참조하면, 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 비는 0.25 이상 0.39 이하인 경우에, 산소차단성이 우수하게 나타났다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식품포장지를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 산소차단성을 갖는 식품포장지는, 원지(100)와 코팅층(200)을 포함할 수 있다. 코팅층(200)은 원지(100) 상에(원지(100)의 적어도 일면에) 형성될 수 있다. 코팅층(200)은 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올(PVOH)을 포함할 수 있다.
아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 50 중량%:50 중량%일 수 있다. 즉, 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 중량 비율은 0.25 이상 1 이하일 수 있다.
바람직하게, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%일 수 있다. 즉, 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 중량 비율은 0.25 이상 0.39 이하일 수 있다.
기재로 사용할 원지(100)의 평량은 30 g/㎡ 내지 120 g/㎡ 일 수 있다. 제시한 평량 범위보다 낮은 경우는 강도가 낮아져서, 성형 등의 후가공 연속공정상에서 끊어질 수 있고, 높은 경우는 너무 두꺼워져서 이 역시 연속생산 공정에 적합하지 못하다.
원지(100)는 침엽수 펄프(Softwood pulp)와 활엽수 펄프(Hardwood pulp)가 혼합된 것일 수 있다. 침엽수 펄프는 비표백(unbleahce) 또는 표백(bleached) 크라프트일 수 있다. 침엽수 펄프(kraft softwood pulp)가 함유되어 원지(100)는 질긴 특성과 높은 인열강도를 가질 수 있다.
인쇄용지로 주로 사용하는 단섬유 위주의 표백 하드우드(활엽수)(bleached hardwood) 펄프 섬유의 경우는 인열강도가 낮아서, 낮은 평량대의 얇은 포장재를 연속공정을 통해 찢어지지 않고 대량생산하는 과정은 물론 식품 등 내용물을 담아 밀봉 유통하기에 한계가 있다.
장섬유이며 표백하지 않은 소프트우드(침엽수)(unbleached softwood) 펄프 섬유의 경우는 적절한 고해 처리 등의 방법을 통해 인열강도를 크게 향상시킬 수 있어서 기존의 플라스틱 필름만큼의 강도 물성을 기대할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 소프트우드(침엽수) 펄프 섬유가 함유된 원지(100)가 사용될 수 있다.
한편, 일회용 간편식 등의 경우는 포장재 자체를 전자레인지나 오븐 등에서 직접 조리하는 경우가 많아서 표백 펄프섬유를 기재로 한 백색의 연포장재나 용기의 경우는 조리 중 변색될 수 있고, 이에 따라 사용자의 호감도가 떨어질 수 있다. 대체로 황색을 띄는 비표백 펄프섬유로 만들어진 종이의 경우는 이러한 변색의 문제가 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 비표백 소프트우드(침엽수) 펄프 섬유가 함유된 원지(100)가 사용될 수 있다.
침엽수 펄프와 활엽수 펄프는 중량비로 70:30 내지 50:50의 비율로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 표백한 침엽수펄프(bleached softwood pulp)와 활엽수 펄프의 혼합비는 중량비로 70:30일 수 있다.
침엽수 펄프와 활엽수 펄프가 혼합된 후, 제지 고해설비(refiner)에서 고해처리될 수 있다. 고해처리를 통해 획득되는 원지(100)의 여수도(Canadian Standard Freeness, CSF)는 200ml 내지 300ml일 수 있다. 인열강도는 최적의 여수도 범위에서 높게 나타나는데, 본 발명에 따른 식품포장지의 원지(100)는 상기한 여수도 범위에서 가장 높은 인열강도 또는 인열지수를 가질 수 있다. 인열강도를 평량으로 나눈 인열지수(tear index)로 표시하여 15mN·㎡/g 이상의 강도의 종이가 제조될 수 있다.
낮은 평량대의 종이를 사용하는 연포장지재의 경우에는 통상적인 후가공 공정에는 높은 인열강도가 중요하며, 상기한 인열지수 이상에서 원지(100)기재로서 기능을 할 수 있다.
또한, 원지(100)는 식품접촉의 안전성이 확보된 형광증백제를 사용하지 않아야 하며, 가능하면 재생펄프가 함유되지 않아야 한다.
코팅층(200)은 상술한 코팅제를 원지(100)의 적어도 일면 상에 형성시킴으로써 제조될 수 있다. 코팅층(200)은 고형분 기준으로 코팅량 5.0 g/㎡ 내지 20.0 g/㎡ 일 수 있다.
코팅량이 고형분 기준으로 5.0g/㎡ 보다 적을 경우, 건조 후 층막의 두께가 얇아서 기본적인 베리어성능이 발휘되지 못할 수 있다. 코팅량이 고형분 기준 20.0 g/㎡ 이상 코팅된 경우는 우선 고비용에 따른 상업적 경쟁력이 떨어지며, 코팅표면 끈적임 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 산소차단성을 갖는 식품포장지 제조방법은, 원지(100)를 제공하는 단계, 코팅층(200)을 형성하는 단계, 코팅층(200)을 건조하는 단계를 포함한다. 코팅층(200)은 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올을 포함할 수 있다.
아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 50 중량%:50 중량%일 수 있다. 즉, 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 중량 비율은 0.25 이상 1 이하일 수 있다.
바람직하게, 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%일 수 있다. 즉, 폴리비닐알코올에 대한 아크릴계 고분자 수지의 중량 비율은 0.25 이상 0.39 이하일 수 있다.
원지(100)를 제공하는 단계에서, 침엽수펄프(bleached softwood pulp)와 활엽수 펄프 중량비로 70:30 내지 50:50으로 혼합하여, 제지 고해설비(refiner)에서 여수도(Canadian Standard Freeness, CSF)를 200ml 내지 300ml가 되도록 단독 혹은 혼합 고해처리한다.
아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올(PVOH)의 혼합과정 전에, 폴리비닐알코올(PVOH)은 90℃내지 95℃의 수용액상에서 호화될 수 있다. 호화를 위한 농도는 3중량% 내지 25중량% 일 수 있다.
코팅층(200)을 형성하는 단계는 코팅층(200)을 원지(100)의 적어도 일면 상에 형성시키는 단계이다. 코팅층(200)의 코팅제 조성은 상술한 바와 같다.
코팅을 위한 설비는 함침을 포함한 어떠한 제지 코팅방법으로도 가능하지만, 바람직하게는 로드코터 (rod coater)와 에어나이프코터 (air knife coater)를 사용할 수 있다.
코팅을 위한 코팅설비는 제지산업의 통상적인 온머신 코터 또는 오프머신 코터 모두 사용할 수 있다. 또한, 롤 코터(roll coater), 블레이드 코터(blade coater), 로드 코터(rod coater), 에어나이프 코터(air knife coater), 낮은 코팅량을 효과적으로 제어할 수 있는 쇼트 드웰 코터(short dwell coater), 빌블레이드 코터(bill balde coater) 및 게이트롤 코터(gate roll coater) 중에서 선택된 어느 방식이라도 적용가능하다. 또한, 그라비아(gravure) 타입의 인쇄설비에 서도 동일한 코팅효과를 얻을 수 있다.
코팅층(200)의 코팅량은 5 내지 20 g/m2일 수 있다.
건조하는 단계에서 건조온도는 105 내지 150 ℃일 수 있다. 코팅 후 성능발현을 위한 최적의 건조온도 조건은 105℃내지 150℃가 바람직하다.
제시한 조건보다 낮은 온도에서는 건조가 제대로 이루어지지 못하여, 제조된 코팅지 권취롤의 블로킹(blocking) 문제가 발생할 수 있으며, 불완전한 건조는 코팅제 에멀젼 입자간 긴밀한 밀착이 미흡하여 베리어성능의 발현이 떨어질 수 있다. 제시한 조건보다 높은 온도에서는 과건조에 따른 코팅면의 균열(crack)이 발생하여 이러한 작용이 결국 베리어성이 저하된다.
상기한 과정을 거친 후, 카렌더링을 추가적으로 실시하여, 코팅된 종이를 더욱 견고하게 만들 수 있으며, 표면 평활성을 개선할 수 있다. 이 공정의 실시는 종이의 기공을 더욱 조밀하게 낮추고 코팅층(200)의 밀도를 높여서 특히 산소베리어성 향상에 효과적이다.
상기한 과정을 통해 베리어성과 열실링성을 가지며 더불어 내수 및 내유성이 크게 개선된 식품포장지(코팅지)가 획득될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 식품포장지는 사용 후 회수하여 제지공정에 재투입하면 다시 펄프원료로 사용 가능한 뛰어나므로 친환경 식품포장지로 구현될 수 있다.
본 발명을 통해 제조한 종이의 베리어성은 산소투과도 측정방법 (ASTM D3985)의 방법으로 시험하여 5.0 cc/㎡/day이하를 달성하며, 내유성은 미국제지펄프기술협회의 시험법 (TAPPI T559cm-02)으로 Kit# 7 이상을 달성하며, 내수성은 TAPPI T441의 Cobb size법을 응용하여 12.0 g/㎡ (30분-95℃이하의 성능을 발휘한다.
상기한 발명의 제조방법으로 만든 종이는 친환경성에 있어서, 한국 환경부에서 제정한 환경과 포장 KS 규격에 의거하여 물질재활용(KS T ISO 18604-2018) 및 유기적재활용(KS T ISO 10606-2018)을 평가할 수 있다. 물질 재활용성에 대해서 구체적인 방법으로는 TAPPI T275 표준시험법의 Somerville-type의 섬유 screening시험을 통해 97% 이상의 재사용가능섬유 수율(accept ratio)를 확인할 수 있다. 유기적 재활용성은 유럽기준인 EN13432 방법을 통해 90% 이상의 산업퇴비화(industrial compostable)을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 식품포장지는 식품안전처 식품공전 기구 및 용기포장에 대한 기준 및 규격의 가공지재의 시험규격에 부합하여, 식품포장지로서 안전하게 사용할 수 있다.
<실시예1> 코팅제 ([표 1]의 샘플 1-5와 동일)
아크릴계 고분자수지는 에틸아크릴레이트를 주성분으로 ㈜리페이퍼의 아크릴 고분자수지(제품명 RP100)를 구입하여 사용하였다.
PVOH는 일본 쿠라레이(Kuraray)사의 EXCEVAL 제품 중 P-2117을 구입하여 사용하였다. 아크릴고분자수지와 호화한 PVOH를 고형분 중량기준 75 대 25의 비율로 혼합한 코팅용 칼라를 만들었다.
<실시예2> 식품포장지(코팅지)
원지는 표백된 침엽수 펄프와 활엽수 펄프를 중량비 50:50으로하여, TAPPI T200의 시험방법대로 valley beater 실험용 고해기로 여수도 250ml CFR에 맞춰 고해처리하여, 일체의 지력증강제를 첨가하지 않고 평량 60 g/㎡의 수초지를 제작하였다. 코팅은 제지코팅 실험에서 통상적으로 사용하는 코팅바(bar)를 이용하여 원지의 표면에 실시예 1로 준비한 코팅제를 건조코팅량 기준으로10.0 g/㎡ 코팅했다. 총합계 70 g/㎡의 식품포장지(코팅지)를 제조했다.
<실시예3> 식품포장지(코팅지)
실시예2와 동일한 조건과 방법을 사용하되, 코팅량을 20.0g/㎡로 코팅하였다. 총합계 80g/㎡의 식품포장지(코팅지)를 제조했다.
<실시예 4> 식품포장지(코팅지)
원지는 ㈜한솔제지의 글라신지 60g/㎡을 사용하고, 통상적인 제지용 코타에서 로드코팅을 통해 실시예 1로 준비한 코팅제를 코팅했다. 코팅제의 농도는 5%내지 18%로 유지했다. 코팅량은 건조고형분량 기준으로 총 10.0 g/㎡을 코팅했다. 총합계 70 g/㎡의 식품포장지(코팅지)를 제조했다.
<실시예 5> 식품포장지(코팅지)
실시예 4와 동일한 조건과 방법을 사용하되, 코팅량을 20.0g/㎡로 코팅하였다. 총합계 80g/㎡의 식품포장지(코팅지)를 제조했다.
<비교예 1>
시중에서 흔히 구할 수 있는 조미김 포장지 중 알루미늄포일 (두께 7㎛)에 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이 다층 접합된 포장재를 비교예로 사용하였다.
<비교예 2>
시중에서 흔히 구할 수 있는 라면 봉지포장지를 구입하여 비교예로 사용하였다.
<비교예 3>
시중에서 흔히 구할 수 있는 6.5oz 종이컵용지 (평량 190 g/㎡)을 구입하여 비교예로 사용하였다. 종이컵용지는 폴리에틸렌(PE) 필름이 두께로 약 11㎛ 라미네이팅 되어있는 것으로 측정되었다.
실시예와 비교예를 통해 준비된 재료를 동일한 조건하에서 물성을 시험하여, 그 결과를 아래 [표 2]로 정리하였다
항목 실시예 비교예
2 3 4 5 1 2 3
산소투과성(1) 1.5 1.5 1.4 1.6 4.5 5.0 17000
내수성(2) 25 12 26 20 3 7 55
내유성(3) 8 10 7 10 12 12 11
인열강도(4) 19 20 21 18 17 16 7
물질재활용성(5) 97 97 99 98 측정불가
유기적재활용성(6) 90 90 90 90 0 0 0
단위 (1) 산소투과도 (시험법: ASTM D3985): ㎤/㎡/day
(2) Cobb 사이즈도 (시험법: TAPPI T441): g/㎡, (95℃의 물 30분 시험)
(3) 3M Kit No. (시험법: TAPPI T559): 1~12까지의 번호
(4) 인열지수 Tear Index (시험법: TAPPI T 414): mN·㎡/g
(5) 펄프섬유 accept율 (시험법: TAPPI T275): %
(6) 산업퇴비화도 (시험법: EN13432(2000): %
상기 [표 2]의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 2 내지 실시예 5의 방법으로 제조한 친환경 식품포장지는 비교예 1 내지 3에 해당하는 기존 복합연포장재에 상응하는 뛰어난 산소베리어성과 인열강도를 가지며, 우수한 내유성과 내수성을 나타내었다. 특히, 물질재활용성과 유기적 재활용성이 뛰어나서 환경 대체재로서의 탁월한 소재임을 확인하였다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
100: 원지
200: 코팅층

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 원지; 및
    상기 원지 상에 형성된 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은,
    아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올을 포함하고,
    상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%이고,
    상기 원지는 침엽수 펄프와 활엽수 펄프를 70:30 내지 50:50의 중량비로 혼합한 것이고,
    상기 원지의 인열지수는 15mN·㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 원지의 평량은 30 내지 120 g/m2 인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 원지의 여수도는 200ml 내지 300ml인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 코팅층의 코팅량은 5 내지 20 g/m2인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지.
  9. 원지를 제공하는 단계;
    상기 원지 상에 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅층을 건조하는 단계를 포함하고,
    상기 코팅층은,
    아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올을 포함하고,
    상기 아크릴계 고분자 수지와 폴리비닐알코올의 혼합 비율은 건조중량 기준으로 80 중량%:20 중량% 내지 72 중량%:28 중량%이고,
    상기 원지를 제공하는 단계는,
    침엽수 펄프와 활엽수 펄프를 70:30 내지 50:50의 중량비로 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 원지의 인열지수는 15mN·㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 원지의 평량은 30 내지 120 g/m2 인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 원지를 제공하는 단계는,
    제지 고해설비에서 여수도를 200 내지 300 ml가 되도록 고해처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 코팅층의 코팅량은 5 내지 20 g/m2인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 건조하는 단계에서 건조온도는 105 내지 150 ℃ 인 것을 특징으로 하는,
    산소차단성을 갖는 식품포장지 제조 방법.
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JP2013170329A (ja) * 2012-02-21 2013-09-02 Daio Paper Corp 食品包装シート用原紙及び食品包装シート

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013170329A (ja) * 2012-02-21 2013-09-02 Daio Paper Corp 食品包装シート用原紙及び食品包装シート
KR101195209B1 (ko) * 2012-05-19 2012-10-29 송상근 인체무해 및 재활용이 용이한 종이용기용 친환경 코팅지 및 그 제조방법

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