KR102634576B1 - 식품 포장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식품 포장 방법에 관한 것이다.
본 발명의 효과는, 제1열경화필름 상부에 EVOH를 포함하는 열성형필름을 적층시키고 상기 열성형필름 상부에 제2열경화필름을 적층시켜 성형필름을 제조하는 단계(S100); 트레이 성형용 하부금형에 상기 성형필름을 배치하고 가열되는 상부금형을 상기 성형필름 상에 배치하는 배치단계(S200); 상기 하부금형과 상기 성형필름에 의해 형성되는 공간의 공기를 흡입하여 상기 성형필름을 용기로 성형하는 단계(S300); 및 상기 상부금형을 상측으로 이동시키고 상기 용기에 식품을 채우는 단계(S400);를 포함한다.

Description

식품 포장 방법{FOOD PACKAGING METHOD}
본 발명은 식품 포장 방법에 관한 것이다.
최근 식생활의 서구화와 맞벌이의 증가 및 고령자 가구, 1인 가구 등의 증가로 인하여 가공 식품의 수요가 증대되고 있는 실정이다.
그러나, 가공 식품이 용기에 포장된 이후 가공과정, 유통과정 및 이용과정을 거치는 동안 수분 및 산소 등으로 인해 식품의 변질 문제가 발생하는 경우가 빈번하게 일어나므로, 산소차단성을 갖는 포장 용기의 사용이 요구되고 있다.
특히 식품 포장용 용기의 경우에는 대부분 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS) 및 폴리프로필렌(PP)등으로 구성되는 용기가 사용되고 있다. 그러나, PET 용기에 사용하기 위한 PET용 수축필름의 경우에는 대부분 외국으로부터 고가에 수입하고 있으므로 비용상승 및 공급 안정성이 떨어지는 문제점이 존재한다.
또한, PET 용기를 식품 포장용 필름 또는 육가공 식품 포장용 필름으로 사용하는 경우에는 외부 충격에 약하고, 수분에 약한 문제점이 존재한다. 이에, PET 용기를 폴리프로필렌(PP) 용기로 대체하려는 시도가 존재하나, PP 용기로 대체하기 위해서는 산소차단성, 투명성, 방담성, 수축성이 우수하며, 특히 PP 용기와의 실링(Sealing) 강도가 우수한 식품 포장용 필름의 개발이 필요하다.
기존 PET 용 필름의 경우에는 용기와 접착하는 필름의 접착면이 폴리에틸렌(PE)으로 구성되어 있고, 이를 PP 용기에 적용하는 경우에는 접착강도가 낮기 때문에 사용이 어렵다. 이에 따라, PP 용기와의 접착 강도를 높이기 위해 폴리프로필렌을 이용하였다.
하지만, 단순히 폴리프로필렌을 사용하는 경우 산소차단성이 낮고, 호모 폴리프로필렌(homo PP)의 경우 수축률이 낮으며, 표면장력이 낮아 수분으로 인한 물방울이 맺히는 현상이 나타나므로 방담특성이 낮은 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-2504553
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 용기의 깊이가 50mm인 용기를 제조함에 있어, EVOH 공압출 필름인 열성형필름을 균일하게 성형함으로써, 산소차단성이 우수하고 성형 중에 찢어지지 않으며, 금형에 눌어붙지 않고, 기 설계된 형태로 제조함과 동시에 식품 보존력이 우수한 용기를 이용 식품 포장 방법의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은, 열성형필름의 상하에 열경화필름을 압출 라미네이션으로 합지함으로써, 내열성형 강도를 대폭 증가시키고, EVOH 레이어의 변형을 최소화시켜 1cc/m2.day.atm 의 산소 투과도를 유지하여 식품 보존기간을 향상되도록 할 수 있는 식품 포장 방법의 제공을 목적으로 한다.
제1열경화필름 상부에 EVOH를 포함하는 열성형필름을 적층시키고 상기 열성형필름 상부에 제2열경화필름을 적층시켜 성형필름을 제조하는 단계(S100); 트레이 성형용 하부금형에 상기 성형필름을 배치하고 가열되는 상부금형을 상기 성형필름 상에 배치하는 배치단계(S200); 상기 하부금형과 상기 성형필름에 의해 형성되는 공간의 공기를 흡입하여 상기 성형필름을 용기로 성형하는 단계(S300); 및 상기 상부금형을 상측으로 이동시키고 상기 용기에 식품을 채우는 단계(S400);를 포함한다.
또한 상기 (S100) 단계는, 제1PE(Polyethylene)레이어, 제1NY(Nylon)레이어, EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)레이어, 제2NY(Nylon)레이어, 제2PE(Polyethylene)레이어를 공압출하여 EVOH 공압출 필름으로 이루어진 상기 열성형필름을 제조하는 단계(S10); 제1열경화필름과 열성형필름 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 상기 제1열경화필름과 열성형필름을 압착시켜 제1열경화필름 상부에 열성형필름을 합지시키는 단계(S20); 및 상기 제1열경화필름이 적층된 열성형필름과 제2열성형필름 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 상기 열성형필름과 제2열경화필름을 압착시켜 열성형필름의 상부에 제2열경화필름을 합지시키는 단계(S30);를 포함할 수 있다.
또한 식품이 채워진 용기의 상측 개구를 덮개용 필름으로 덮는 단계(S500); 및 가열된 상부금형을 하측으로 이동시켜 상기 덮개용 필름를 상기 용기 측으로 가압하여 융착하는 단계(S600);를 더 포함하고, 상기 제1열경화필름 및 제2열경화필름은, CPR 필름(casted polypropylene for Retort)으로서, 터폴리머(TER polymer)로 이루어지고, 상기 (S10) 단계에서, 마주하는 레이어 사이에 용융된 폴리머가 도포될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명의 효과는, 용기의 깊이가 50mm인 용기를 제조함에 있어, EVOH 공압출 필름인 열성형필름을 균일하게 성형함으로써, 산소차단성이 우수하고 성형 중에 찢어지지 않으며, 금형에 눌어붙지 않고, 기 설계된 형태로 제조함과 동시에 식품 보존력이 우수한 용기를 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 효과는, 열성형필름의 상하에 열경화필름을 압출 라미네이션으로 합지함으로써, 내열성형 강도를 대폭 증가시키고, EVOH 레이어의 변형을 최소화시켜 1cc/m2.day.atm 의 산소 투과도를 유지하여 식품 보존기간을 향상되도록 할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식품 포장 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 2는 성형필름 제조단계를 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식품포장용 성형필름을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식품포장용 성형필름의 열성형필름을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 본 발명이 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.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식품 포장 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 도 2는 성형필름 제조단계를 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식품포장용 성형필름을 나타낸 단면도이다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식품포장용 성형필름의 열성형필름을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식품 포장 방법은 후술하는 열성혈필름(20)을 이용하여 용기(트레이)를 제조하고 상기 용기에 식품을 포장하는 방법으로서, 이하에서는 설명의 편의상, '본 방법'이라 칭하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 방법은 성형필름 제조단계(S100), 배치단계(S200), 성형단계(S300), 및 채움단계(S400)를 포함한다.
성혈필름 제조단계(S100)는 제1열경화필름(10) 상부에 EVOH를 포함하는 열성형필름(20)을 적층시키고 상기 열성형필름(20) 상부에 제2열경화필름(30)을 적층시켜 성형필름을 제조하는 단계를 포함한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 이하에서는 성혈필름 제조단계(S100)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
성형필름 제조단계(S100)는 제1열경화필름(1)과 EVOH를 포함하는 열성형필름(20) 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 상기 제1열경화필름(10)과 열성형필름(2)을 압착시켜 제1열경화필름(10) 상부에 열성형필름(20)을 합지시키는 단계(S20), 및 상기 제1열경화필름(10)이 적층된 열성형필름(20)과 제2열성형필름(30) 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 상기 열성형필름(2)과 제2열경화필름(30)을 압착시켜 열성형필름(20)의 상부에 제2열경화필름(30)을 합지시키는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
먼저 성형필름 제조단계(S100)는 상기 (S20) 단계 이전에, 제1PE(Polyethylene)레이어, 제1NY(Nylon)레이어, EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)레이어, 제2NY(Nylon)레이어, 제2PE(Polyethylene)레이어를 공압출하여 EVOH 공압출 필름으로 이루어진 열성형필름(20)을 제조하는 단계(S10)를 포함할 수 있다.
상기 (S10) 단계를 통해, 열성형필름(20)은, 5 레이어를 공압출로 제조될 수 있으며, 구체적으로 블로운 방식 또는 캐스팅 방식으로 제조될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
또한, EVOH 공압출 필름은, 마주하는 레이어 사이에 용융된 폴리머가 도포되고, 마주하는 레이어와 합지되면서 공압출될 수 있다.
이때, 폴리머는 서로 다른 특성을 갖는 레이어를 접착시키는 접착제 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 폴리머는 타이(TIE) 레이어일 수 있다.
타이 레이어에는, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), Surlyn, 에틸렌 아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌 메타크릴산(EMAA) 공중합체 등의 폴리머가 사용될 수 있다. 또한, 폴리머 외에 말레산 무수물 그래프트 폴리올레핀과 같은 다양한 접착성 수지도 사용될 수 있다.
바람직하게, 우수한 접착 특성을 갖고, 다양한 재료와 호환이 가능하여 서로 다른 레이어 접착을 향상시킬 수 있는 EVA를 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
이에 따라, EVOH 공압출 필름은, 제1PE(Polyethylene)레이어(21), 제1NY(Nylon)레이어(22), EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)레이어(23), 제2NY(Nylon)레이어(24), 제2PE(Polyethylene)레이어(25)가 공압출로 이루어지고, 각 레이어를 접착시키기 위해 타이 레이어를 추가함에 따라, 9 레이어로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
한편, 폴리에틸렌(PE) 레이어(21,25)는 폴리에틸렌으로 만들어진 폴리머 레이어이다. PE는 우수한 인성, 유연성 및 내습성으로 알려진 다목적 열가소성 소재로서, 강도, 열 밀봉 능력을 제공할 수 있다.
또한, 나일론(NY) 레이어(22, 24)는, 폴리아미드라고도 하는 나일론으로 만든 폴리머 레이어이다. 나일론은 내화학성이 우수하고 가스 및 아로마에 대한 차단성이 강하고 내구성이 뛰어난 소재이다. 공압출 필름에서 나일론 레이어는 기계적 강도, 천공 저항성을 향상시킬 수 있다. 특히, NY 레이어는 열성형이 우수하고, 강도가 강해서 냉동식품 포장시 냉동상태에서 잘 깨지지 않으며, 산소 차단성도 우수하다.
그리고, 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 레어어(23)는, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체로 만들어진 폴리머 레이어이다. EVOH는 우수한 기체 차단 특성, 특히 산소 및 기타 기체를 차단하는 능력으로 우수하다. 이는, 포장 식품의 신선도 및 유통 기한을 유지시키는데에 효율적이다.
상기 (S20) 단계 및 상기 (S30) 단계에서 제1열경화필름(10)과 제2열경화필름(30)은 CPR 필름(casted polypropylene for Retort)일 수 있다.
즉, CPR 필름(casted polypropylene for Retort)은 터폴리머(TER polymer)로 이루어진 것으로서, 후술할 열성형필름(20)의 상하에 적층될 수 있다.
터폴리머는 세 가지 다른 모노머로 구성된 폴리머 유형이다.
이때, 터폴리머는 프로필렌-에틸렌의 공중합체이며, (i) 프로필렌, (ii) 에틸렌 및 (iii) 탄소수 4 내지 10의 α-올레핀의 공중합체일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
즉, 터폴리머는 삼원공중합체일 수 있다.
이러한, 제1열경화필름(10)과 제2열경화필름(30)이, 터폴리머로 이루어지면, 열접착성이 더 향상될 수 있어, 후술할 열성형필름(20)과의 합지가 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
즉, 향상된 열접착성은 열성형필름(20)과 제1열경화필름(10) 및 제2열경화필름(30)의 매끄러운 합지가 가능하다. 그리고, 향상된 열접착성은 각 필름의 접착력을 강화하여 보다 안정적인 식품포장용 성형필름(본 방법에 의해 제조되는 물질)을 제조할 수 있다.
한편, α-올레핀은, 예를 들면, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센 등일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
1-부텐은, 부틸렌으로서, 탄소 사슬에 4개의 탄소 원자가 있는 α-올레핀이다. 화학식은 C4H8이다. 상온에서 무색의 기체로 플라스틱, 합성고무 제조에 사용될 수 있다.
1-펜텐은, 탄소 사슬에 5개의 탄소 원자가 있는 α-올레핀이다. 화학식은 C5H10이다. 상온에서 투명한 액체이며, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 생산에서 공단량체 및 다양한 폴리머 생산에 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
1-헥센은, 탄소 사슬에 6개의 탄소 원자가 있는 α-올레핀이다. 화학식은 C6H12입니다. 무색 액체이며, 주로 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 LLDPE 생산에서 공단량체로 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
1-메틸-1-펜텐은, 탄소 사슬에 5개의 탄소 원자가 있는 α-올레핀이며, 탄소 원자 중 하나에 메틸기가 부착되어 있다. 화학식은 C6H12이다. 무색 액체이며 플라스틱 및 합성 고무 생산에 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
1-옥텐은, 탄소 사슬에 8개의 탄소 원자가 있는 α-올레핀이다. 화학식은 C8H16이다. 실온에서 액체이며 일반적으로 LLDPE 및 선형 저밀도 폴리프로필렌(LLDPP)을 비롯한 다양한 폴리머 생산에서 공단량체로 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
1-데센은, 탄소 사슬에 10개의 탄소 원자가 있는 α-올레핀이다. 화학식은 C10H20이다. 상온에서 액체이며 LLDPE 및 폴리알파올레핀(PAO)을 비롯한 다양한 폴리머 생산 시 코모노머로 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
따라서, 본 방법에 의해 제조된 식품포장용 성형필름의 제1열경화필름(10)과 제2열경화필름(30)은, 고온, 고압, 살균 포장을 위해 사용하고, 식품의 부패 또는 오염을 방지할 수 있다.
열성형필름(2)은, 본 방법의 (S20) 단계 및 (S30) 단계 이후에 제1열경화필름(10)과 제2열경화필름(30) 사이에 적층될 수 있다.
예를 들어, 제1열경화필름(10)과 열성형필름(20) 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 제1열경화필름과 열성형필름(20)을 압착시켜 제1열경화필름(10) 상부에 열성형필름(20)을 합지된다.
또한, 제1열경화필름(10)이 적층된 열성형필름(20)과 제2열성형필름 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 열성형필름(20)과 제2열경화필름(30)을 압착시켜 열성형필름(20)의 상부에 제2열경화필름(30)을 합지시킬 수 있다.
여기서, 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키는 것은, 티다이(T-DIE)를 통해서 이루어질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
이때, 폴리머는, 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리비닐리덴 클로라이드(Polyvinylidene chloride, PVDC), 에틸렌 비닐 알코올(Ethylene Vinyl Alcohol, EVOH), 폴리우레탄(Polyurethane, PU), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리아미드(Polyamide, Nylon) 등 중 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 저렴하고, 가공이 용이하며, 재활용이 가능한 PE 중, HDPE(고밀도 폴리에틸렌), LDPE(저밀도 폴리에틸렌), LLDPE(선형 저밀도 폴리에틸렌) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
따라서, 티다이의 가열에 의해 용융된 PE 수지를 필름에 도포하여, 용융된 PE 수지를 접착제로써 활용하여 제1열경화필름(10)과 열성형필름(20)을 합지시킬 수 있고, 열성형필름(20)과 제2열성형필름(30)을 합지시킬 수 있다.
이와 같이, 합지된 제1열경화필름(10)과 열성형필름(20) 및 제2열경화필름(30)의 두께 즉, 식품포장용 성형필름의 두께가, 220~260um인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 식품포장용 성형필름을 이용하여 인라인 열성형으로 가로와 세로가 각각 150mm 이고, 높이(깊이)가 50mm인 용기를 제작할 때, 식품포장용 성형필름의 두께가 220um 미만인 경우, 성형된 용기가 찌그러지거나, 찢어지며 산소투과도가 높아지는 단점이 있다. 그리고, 식품포장용 성형필름의 두께가 260um 초과하는 경우에는 유연성이 떨어져 용기의 성형이 원활하게 이루어지지 않고, 제조 비용이 높아지게 된다.
즉, 깊이 50mm의 용기를 인라인 열성형으로 제작할 때, 식품포장용 성형필름의 두께가 220um 미만이거나, 식품포장용 성형필름의 두께가 260um 초과하는 경우에, 불량품이 생산되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 식품포장용 성형필름은, 220um 내지 260um 의 두께를 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
여기서, 식품포장용 성형필름의 열성형필름(20)은 중간층이며 인라인 열성형 공정을 거칠 때 용기의 최종 형태를 형성하는 역할을 한다.
게다가, 열성형필름(20)은, 기 설계된 용기의 사이즈 또는 포장할 식품의 형태에 대응되게 유연하게 늘어나고, 성형되어야 한다. 즉, 찢어지거나 변형되지 않고 식품의 형태를 용이하게 성형할 수 있도록 성형성과 유연성이 필요하다. 또한, 열성형 필름에서 EVOH 레이어(23) 공압출하여 우수한 산소 차단이 이루어지고, 포장되는 식품의 신선도를 유지하여 식품 보존도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 우수한 유연성, 성형성, 산소 차단성과 식품 보존도를 만족할 수 있도록 제1열경화필름(10)과 제2열경화필름(30)보다, 열성형필름(20)의 두께가 더 두껍게 형성되는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 제1열경화필름(10)과 제2열경화필름(30)은, 50um ~ 100um이고, 열성형필름(20)은 70um ~ 120um일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
성혈필름의 제1열경화필름(10), 제2열경화필름(30), 열성형필름(20) 각각의 두께들은 사출 성형의 다이의 개구부의 크기를 조절하여 조절될 수 있다.
제1열경화필름(10)은, 용기의 최외층이며, 제2열경화필름(30)은 용기의 최내층이다. 이러한, 제1열경화필름(10)과 제2열경화필름(30)은, 용기 전체 구조에 내열성과 기계적 강도를 제공하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 또한, 열 멸균 공정(예: 레토르트 또는 고온 충진) 동안 무결성을 잃지 않고 고온을 견딜 수 있다. 그리고, 물리적 충격, 습기 및 기타 환경 요소와 같은 외부 요인에 대한 식품 품질 안정성을 제공할 수 있다.
즉, 성혈필름 제조방법(S100)에 의해 제조된 식품포장용 성형필름을 통한 인라인 열성형시(후술하는 성형단계(S300)), 열 성형량이 많아 열성형 필름 즉, EVOH 공압출 필름을 외곽에 배치하는 경우, 불균일한 성형으로(EVOH 레이어(23)의 불균일한 성형) 산소 차단성이 깨질 우려, 220um 내지 260um 의 두꺼운 필름 사용으로 용이한 성형을 위하여 더 고온을 적용하는 등으로, EVOH 공압출 필름이 녹아 찢어지는 문제 등을 고려하여 EVOH 공압출 필름의 상하에 제1열경화필름(10) 즉, CPR 필름을 배치하는 것이다. 그리고, EVOH 공압출 필름의 상하에 CPR 필름은 라미네이션으로 합지될 수 있다.
성혈필름 제조단계(S100)에 의해 제조된 식품포장용 성형필름은, 산소 투과도가 0.5cc/m2.day.atm~1.5cc/m2.day.atm 일 수 있다.
특히, 열성형필름(20)의 산소 투과도가 1cc/m2.day.atm 인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다. 더욱, 산소 투과도는 EVOH 레이어(23)에 의해 이루어질 수 있다.
여기서, 산소 투과도가 0.5cc/m2.day.atm~1.5cc/m2.day.atm를 만족하고, 성형시 수직단면에서 균일한 성형으로 일정한 두께를 만족하기 위하여, 식품포장용 성형필름의 두께가 220~260um 일 때, EVOH는 열성형필름(20)의 재료 중 7~9중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 열성형필름(20)의 재료 중 EVOH가 전체 중량%에서 7중량% 미만인 경우, 상술한 1.5cc/m2.day.atm 이상의 산소 투과도가 나타나 포장 식품의 신선도가 유지되는데 어려움이 있다. 게다가, 본 발명의 식품포장용 성형필름을 통해 성형되는 용기의 깊이가 50mm이기 때문에, 50mm로 내입되어 형성되는 수직면에 EVOH의 불균형한 성형이 이루어지는 문제가 발생한다.
따라서, EVOH 레이어(23)는 열성형필름(20)의 전체 중량% 중 7~9중량%인 것이 바람직하다.
도 1을 참조하면, 배치단계(S200)는 트레이 성형용(용기 성형용) 하부금형에 상기 성형필름을 배치하고 가열되는 상부금형을 상기 성형필름 상부에 배치하는 단계이다.
상기 하부금형의 성형면을 상기 용기의 외형과 상응할 수 있으며, 따라서 상측이 개구된 홈 형상일 수 있다.
하부금형 또한 상기 상부금형과 같이 가열될 수 있으며, 상기 배치단계(S200)에서 성형필름은 하부금형의 상측 개구를 덮도록 배치될 수 있다.
상기 배치단계(S200)에서 성형필름은 가열되는 상부금형과 하부금형에 의해 열이 전달될 수 있어 가열될 수 있다.
성형단계(S300)는 상기 하부금형과 상기 성형필름에 의해 형성되는 공간(이하 성형공간)의 공기를 흡입하여 상기 성형필름을 용기로 성형하는 단계이다.
상기 하부금형은 흡입공이 형성될 수 있으며, 상기 흡입공에는 통상의 공기 흡입 장치 등이 연통되어 연결될 수 있다.
상기 성형단계(S300)에서 상기 공기 흡입 장치와 흡입공을 통해 상기 성형공간의 공기를 흡입하여 진공 상태로 만들고 압력 차이에 따라 가열된 성형필름이 성형되어 하부금형의 성형면과 같은 형상을 갖는 용기(트레이)로 성형될 수 있다.
도 1을 참조하면, 채움단계(S400)는 상기 상부금형을 상측으로 이동시키고 상기 용기에 식품을 채우는 단계이다.
도 1을 참조하면, 본 방법은 상기 채움단계(S400) 이후에 상기 식품이 채워진 용기의 상측 개구를 덮개용 필름으로 덮는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
상기 (S500) 단계에서 덮개용 필름은 상기한 성형필름과 상응하는 것일 수 있다.
본 방법은 상기 덮는단계(S500) 이후에 가열되는 상부금형을 하측으로 이동시켜 상기 덮개용 필름을 상기 용기 측으로 가압하여 융착하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
융착단계(S600)에서 상기 하부금형 또한 상부금형과 같이 가열될 수 있으며, 가열되는 상부금형과 하부금형에 의해 용기와 덮개용 필름이 가압되고 융착단계(S600)에서 덮개용 필름이 용기측으로 가압되어 열융착됨에 따라 상기한 식품은 성형필름에 밀봉될 수 있다.
한편, 본 방법은 덮개용 필름 상부에 방수물질(GS) 및 첨가물질(G)이 혼합된 혼합물질을 도포하는 추가단계(S700)를 포함할 수 있다.
상기 추가단계(S700)는 통상의 방수액 등을 살포하는 살포장치 등에 의해 수행될 수 있다.
방수물질(GS)는 상기 덮개용 필름의 상면에 도포되고 우레탄 5 중량부로 구성(후술하는 라텍스 0.1 중량부 대비)될 수 있다. 방수물질(GS)는 우레탄으로 구성되어 덮개용 필름에 방수성을 부가한다.
우레탄은 방수 재료로서 흔히 사용되는 것으로, 액상 형태로 도포 대상체에 도포된 후 경화되는 것이다. 상기한 첨가물질(G)은 입자 형태로서 액상 상태의 우레탄에 혼합될 수 있다.
도 6를 참조하면, 라텍스 0.1 중량부로 구성되고, 섬유상인 내측필름(G1); 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 헵타데칸 0.1 중량부를 포함하고, 상기 내측필름(G1) 내측에 배치되는 완충재(G2); 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 폴리에틸렌 0.1 중량부로 구성되고, 상기 내측필름(G1)을 감싸고, 판 형상인 외피재(G3); 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 반타블랙(VantaBlack) 0.1 중량부로 구성되고, 상기 내측필름(G1)과 상기 외피재(G3) 사이에 배치되는 흡수재(G4); 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 마그네슘 0.1 중량부로 구성되고, 판 형상이고, 상기 외피재(G3) 외측 하부에 구비되는 중량체(G5); 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 에어로그래파이트 0.3 중량부로 구성되고, 상기 외피재(G3) 내측 상부에 구비되는 부유체(G6); 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 폴리에틸렌이민 0.1 중량부로 구성되고, 상기 외피재(G3) 양측 내측에 구비되는 양이온성 물질(G7); 및 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 알루미늄 0.1 중량부로 구성되고 상기 외피재(G3) 측부에서 측방향으로 연장되되 상향 경사지고, 상기 양이온성 물질(G7) 보다 상측에 배치되는 반사판(G8);을 포함한다.
첨가물질(G)의 상기한 헵타데칸, 폴리에틸렌, 반타블랙, 마그네슘, 에어로그래파이트, 폴리에틸렌이민, 알루미늄 그리고 우레탄은 상기한 라텍스 0.1 중량부를 기준으로 설명하기로 한다.
내측필름(G1)은 라텍스 0.1 중량부로 구성되고, 섬유상이다. 내측필름(G1)은 내측에 후술하는 완충재(G2)가 채워지도록 내측에 수용공간이 형성된다.
여기에서 내측이란 첨가물질(G)을 도 5와 같이 단면도 상에서 봤을 때 중심측(완충재(G2) 중심측)을 의미하고, 외측이란 상기 중심측에서 방사상 방향 측을 의미하는데, 이하의 설명에서 동일하게 동일하기로 한다.
완충재(G2)는 라텍스 0.1 중량부 대비, 헵타데칸(heptadecane) 0.1 중량부를 포함하고, 상기 내측필름(G1)의 내측(내측공간)에 배치되어 수용된다.
상기한 헵타데칸은 융점이 약 22℃인 상변화물질(Phase Change Material, PCM)이다.
상변화물질은 주변의 온도변화에 따라 상(Phase)이 변할 때, 온도의 변화 없이 잠열(Latent heat)의 형태로 외부 요인 없이 능동적으로 열을 저장·방출할 수 있는 에너지 저장 물질이다.
일반적으로 상변화가 일어날 때 온도변화 없이 출입하는 열인 잠열(Latent heat)은, 상변화를 수반하지 않고 온도변화를 보이며 출입하는 열인 현열(Sensible heat)에 비해서 현저하게 높은 열량을 갖는다. 이 특징을 이용해서 높은 양의 열에너지를 저장하거나, 온도를 유지 시키는데 이용할 수 있다.
상기한 완충재(G2)는 상기한 융점을 변화시키기 위해 헵타데칸(Heptadecane) 이외에 운데칸(Undecane), 도데칸(Dodecane), 트리데칸(Tridecane), 펜타데칸(Pentadecane), 테트라데케인(Tetradecane), 헵타데칸(Heptadecane), 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane) 및 에이코산(Eicosane), 트라이아콘테인(Triacontane) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 완충재(G2)의 융점은 상온인 1~30℃ 범위 내에서 조절 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 완충재(G2)를 감싸는 내측필름(G1)은 섬유상으로 형성되어 내측에 수용되는 완충재(G2)와 함께 첨가물질(G)에 강인성을 부가할 수 있다.
상기한 내측필름(G1)은 라텍스 0.1 중량부로 구성되는 것이 바람직한데, 0.1 중량부를 초과하는 경우 상기한 완충재(G2)를 충분히 감싸지 못해 완충재(G2)가 소실될 위험이 있고, 0.1 중량부를 초과하는 경우 첨가물질(G)의 자체 중량을 지나치게 증대시켜 분산성을 저하시킬 수 있다.
외피재(G3)는 내측필름(G1)을 감싸는 것으로, 폴리에틸렌 0.1 중량부로 구성되고, 내측에 상기 내측필름(G1) 등이 수용되도록 공간이 형성된 판 형상 또는 섬유상일 수 있다.
상기한 외피재(G3) 내측에는 상기한 내측필름(G1) 뿐만 아니라 후술하는 반타블랙으로 구성되는 흡수재(G4)가 수용될 수 있는데, 후술하는 흡수재(G4)에 빛을 공급할 수 있도록 외피재(G3)가 투명한 폴리에틸렌으로 구성되어 빛이 투과된다.
상기한 외피재(G3)는 판 형상 또는 섬유상으로 형성되어 상부에 빛이 조사되는 면적을 최대화 할 수 있다.
외피재(G3)는 폴리에틸렌 0.1 중량부로 구성되는데, 폴리에틸렌이 0.1 중량부 미만일 경우 후술하는 흡수재(G4)와 내측필름(G1)을 충분히 감싸지 못하며, 0.1 중량부를 초과하는 경우 빛의 투과성이 저하될 수 있다.
흡수재(G4)는 반타블랙(VantaBlack) 0.1 중량부로 구성되는 것으로 상기한 외피재(G3) 내측에 수용되어 외피재(G3)와 내측필름(G1) 사이에 배치된다. 즉, 상기한 흡수재(G4)는 내측필름(G1)을 감쌀 수 있다.
반타블랙이란 빛을 비추면 99.965% 흡수하는 물질이다. 상기한 반타블랙은 미세한 탄소나노튜브를 세워 튜브와 튜브 사이에 서로 수없이 반사하는 과정을 거치게 되어 들어온 빛들이 대부분 흡수된다.
상기한 반타블랙은 안료의 형태로 상기한 외피재(G3)와 내측필름(G1) 사이에 배치될 수 있다.
상기한 첨가물질(G)과 방수물질(GS)가 혼합된 혼합물질이 덮개용 필름에 도포되어 경화된 후, 빛이 조사되면 상기한 빛은 외피재(G3)를 통과되어 흡수재(G4)에 흡수된다.
상기한 반타블랙을 통해 빛이 흡수됨에 따라 첨가물질(G)의 온도는 일시적으로 상승하는데, 상기한 열이 라텍스를 통해 상기한 완충재(G2)로 전달되고, 상기한 완충재(G2)는 반타블랙의 열을 흡수하여 첨가물질(G)의 온도를 다시 하락시킨다.
이와 같이, 반타블랙이 덮개용 필름에서 반사되는 빛을 최소화 하여 주변 온도의 상승을 억제하는 동시에, 반타블랙이 흡수하여 발생되는 열을 완충재(G2)가 흡열하여 첨가물질(G)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
즉, 방수물질(GS)의 온도 변화를 억제하여 방수물질(GS)의 열팽창 등을 최소화함으로써 방수물질(GS)의 손상을 억제하여 방수성을 장시간 유지하며, 덮개용 필름의 온도와 덮개용 필름 주변 온도 변화를 최소화 할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 중량체(G5)는 마그네슘 0.1 중량부로 구성되고, 판 형상이며 상기 외피재(G3)의 외측 하부에 구비된다.
여기에서 하부(하측 등)는 후술하는 부유체(G6)가 상기한 중량체(G5) 보다 상측에 배치된 상태의 첨가물질(G)을 단면도 상에서 봤을 때(도 5 참조) 하부(하측 등)를 의미하고, 상부(상측 등)은 부유체(G6)가 상기한 중량체(G5) 보다 상측에 배치된 상태의 첨가물질(G)을 단면도 상에서 봤을 때 상부(상측 등)을 의미하는데, 이하의 설명에서 동일하게 적용하기로 한다.
상기한 중량체(G5)는 통상의 접착제 등을 매개로 상기한 외피재(G3)에 부착될 수 있다.
상기한 중량체(G5)는 외피재(G3) 하부에 구비되되 상하 방향과 평행한 그 중심선이 외피재(G3)의 상하 방향과 평행한 중심선과 일치되도록 외피재(G3)에 구비될 수 있다.
또한 부유체(G6)는 에어로그래파이트 0.3 중량부로 구성되고, 상기 외피재(G3) 외측 상부에 구비된다. 마찬가지로 상기 부유체(G6)는 상하 방향과 평행한 중심선이 외피재(G3)의 상하 방향과 평행한 중심선과 일치되도록 외피재(G3)에 구비될 수 있다. 마찬가지로 상기한 부유체(G6)는 통상의 접착제 등을 매개로 상기한 외피재(G3)와 부착될 수 있다.
상기한 에어로그래파이트(Aero-graphite)는 산화아연을 처리해 얻은 것으로, 현미경으로 보면 아주 가는 탄소 튜브가 얽히고 설킨 스펀지 모양, 즉 공기구멍 벽(porous walls) 구조로 돼 있다.
상기한 에어로그래파이트는 비중이 약 0.18로서 우레탄의 비중(약 1.13) 등과 비교하여 크게 작아, 첨가물질(G)이 방수물질(GS)에서 부유되도록 하는 역할을 수행한다.
상술한 바와 같이, 중량체(G5)와 부유체(G6)가 각각 상하 방향과 평행한 중심선이 외피재(G3)의 상하 방향과 평행한 중심선이 일치되도록 하여 판 형상의 첨가물질(G)이 세워지지 않고 도 5와 같이 누워지는 형태로 분산되도록 할 수 있다. 이를 통해 첨가물질(G)의 가능한 넓은 면이 상측을 향하도록 하여 빛이 조사되는 면을 최대한 크게 할 수 있다.
상기한 부유체(G6)는 에어로그래파이트 0.3 중량부로 구성되는 것이 바람직한데, 0.3 중량부 미만일 경우 첨가물질(G)이 충분히 부유되지 못할 수 있고, 0.3 중량부를 외피재(G3)의 공간의 크기를 감소시키는 문제점이 있다.
상기한 부유체(G6)는 상기한 외피재(G3) 내측 상부에 구비되어 내측필름(G1)과 외피재(G3)를 이격 시키는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 통해 내측필름(G1) 상부로 상기 흡수재(G4)가 배치될 수 있는 공간을 형성할 수 있도록 한다. 또한 부유체(G6)는 외피재(G3) 내측에 배치되어 외피재(G3)에 의해 보호될 수 있다.
상기한 중량체(G5)는 상기한 외피재(G3)의 외측 하부에 구비되어 반타블랙을 통과한 빛을 다시금 반사시켜 반타블랙으로 이동시키는 역할도 수행할 수 있으며, 따라서 판 형상인 것이 바람직하고, 외피재(G3) 외측 하부에 구비되는 것이 바람직하다.
상기한 중량체(G5)는 상술한 바와 같이 비중이 비교적 작은 마그네슘(비중약 1.74)으로 구성되는데, 마그네슘이 0.1 중량부를 초과하는 경우 첨가물질(G)의 자체 중량이 지나치게 증대되고, 0.1 중량부 미만인 경우 통과되는 빛을 충분히 반사시키지 못하는 문제점이 있다.
반사판(G8)은 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 알루미늄 0.1 중량부로 구성되고 상기 외피재(G3) 측부(도 5를 기준으로 좌측부 및 우측부)에서 측방향(도 5를 기준으로 좌측 방향 및 우측 방향)으로 연장되되 상향 경사진 것이다.
반사판(G8)은 빛을 반사시켜 첨가물질(G) 상부로 모이게 하는 역할을 수행하여, 반타블랙의 빛 흡수량을 보다 향상시킬 수 있다.
반사판(G8) 또한 통상의 접착제 등을 매개로 외피재(G3)와 부착되어 구비될 수 있다.
양이온성 물질(G7)은 외피재(G3)의 양측 단부에 구비되는 것으로서, 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine) 0.1 중량부로 구성된다.
양이온성 물질(G7) 또한 통상의 접착제나 열융착 방식 등에 의해 외피재(G3)와 부착될 수 있다.
양이온성 물질(G7)을 구성하는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)은 에틸렌이민을 중합한 폴리머로 현존하는 소재 중 양이온 밀도가 가장 높은 것으로 알려져 있다.
방수물질(GS)에 첨가물질(G)의 단위체(GU)가 다수 혼합될 수 있는데, 양이온성 물질(G7)은 이웃하는 단위체(GU)의 분산성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기한 양이온성 물질(G7)은 반사판(G8)보다 하부에 구비되어 반사판(G8)의 빛 반사 기능의 저하를 최소화 할 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 제1열경화필름 20 : 열성형필름
21 : 제1PE 레이어 22 : 제1NY 레이어
23 : EVOH 레이어 24 : 제2NY 레이어
25 : 제2PE 레이어 30 : 제2열경화필름

Claims (4)

  1. 제1열경화필름 상부에 EVOH를 포함하는 열성형필름을 적층시키고 상기 열성형필름 상부에 제2열경화필름을 적층시켜 성형필름을 제조하는 단계(S100);
    트레이 성형용 하부금형에 상기 성형필름을 배치하고 가열되는 상부금형을 상기 성형필름 상에 배치하는 배치단계(S200);
    상기 하부금형과 상기 성형필름에 의해 형성되는 공간의 공기를 흡입하여 상기 성형필름을 용기로 성형하는 단계(S300);
    상기 상부금형을 상측으로 이동시키고 상기 용기에 식품을 채우는 단계(S400);
    식품이 채워진 용기의 상측 개구를 덮개용 필름으로 덮는 단계(S500); 및
    가열된 상부금형을 하측으로 이동시켜 상기 덮개용 필름를 상기 용기 측으로 가압하여 융착하는 단계(S600);를 포함하고,
    상기 (S100) 단계는,
    제1PE(Polyethylene)레이어, 제1NY(Nylon)레이어, EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)레이어, 제2NY(Nylon)레이어, 제2PE(Polyethylene)레이어를 공압출하여 EVOH 공압출 필름으로 이루어진 상기 열성형필름을 제조하는 단계(S10);
    제1열경화필름과 열성형필름 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 상기 제1열경화필름과 열성형필름을 압착시켜 제1열경화필름 상부에 열성형필름을 합지시키는 단계(S20); 및
    상기 제1열경화필름이 적층된 열성형필름과 제2열성형필름 중 어느 하나의 필름에 용융된 폴리머를 박막형태로 압출시키고, 마주하는 상기 열성형필름과 제2열경화필름을 압착시켜 열성형필름의 상부에 제2열경화필름을 합지시키는 단계(S30);를 포함하며,
    상기 제1열경화필름 및 제2열경화필름은, CPR 필름(casted polypropylene for Retort)으로서, 터폴리머(TER polymer)로 이루어지고,
    상기 (S10) 단계에서,
    마주하는 레이어 사이에 용융된 폴리머가 도포되는 것이며,
    상기 덮개용 필름 상부에 방수물질(GS) 및 첨가물질(G)이 혼합된 혼합물질을 도포하는 추가단계(S700)를 더 포함하고,
    상기 첨가물질(G)은,
    라텍스 0.1 중량부로 구성되고, 섬유상인 내측필름(G1);
    상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 헵타데칸 0.1 중량부를 포함하고, 상기 내측필름(G1) 내측에 배치되는 완충재(G2);
    상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 폴리에틸렌 0.1 중량부로 구성되고, 상기 내측필름(G1)을 감싸고, 판 형상인 외피재(G3);
    상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 반타블랙(VantaBlack) 0.1 중량부로 구성되고, 상기 내측필름(G1)과 상기 외피재(G3) 사이에 배치되는 흡수재(G4);
    상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 마그네슘 0.1 중량부로 구성되고, 판 형상이고, 상기 외피재(G3) 외측 하부에 구비되는 중량체(G5);
    상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 에어로그래파이트 0.3 중량부로 구성되고, 상기 외피재(G3) 내측 상부에 구비되는 부유체(G6);
    상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 폴리에틸렌이민 0.1 중량부로 구성되고, 상기 외피재(G3) 양측 내측에 구비되는 양이온성 물질(G7); 및
    상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 알루미늄 0.1 중량부로 구성되고 상기 외피재(G3) 측부에서 측방향으로 연장되되 상향 경사지고, 상기 양이온성 물질(G7) 보다 상측에 배치되는 반사판(G8);을 포함하고,
    상기 방수물질(GS)는 상기 라텍스 0.1 중량부 대비, 우레탄 5 중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 식품 포장 방법.
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