KR20040037083A - 개방하기 용이한 용기용 포장재 - Google Patents

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테트라 라발 홀딩스 앤드 피낭스 소시에떼아노님
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Abstract

코어 재료로서 종이 또는 무기 충전제를 포함하는 폴리올레핀을 갖는 적층을 포함하는 포장재는 상기 가장 내부 층이 메탈센 촉매를 사용함으로써 제조되는 선형 저-밀도 폴리에틸렌 및 미세 무기 충전제를 포함하는 것에 특징이 있다. 상기 미세 무기 충전제는 폴리에틸렌으로 실질적으로 균일하게 분산되는 마이크로 규산 층인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 1-80 마이크론의 평균 입자 직경을 갖고 300 마이크론 이상의 직경 입자를 포함하지 않는 0.1-10 중량 %의 규산 층은 폴리에틸렌으로 실질적으로 균일하게 분산되어 50 옹스트롬 이상의 층들 간의 거리를 갖는다. 상기 포장재는 우수한 밀봉성 및 우수한 강도를 갖고, 또한 용이한 개방성을 갖는다.

Description

개방하기 용이한 용기용 포장재{PACKAGING MATERIAL FOR CONTAINER BEING EASY TO OPEN}
다양한 종류의 포장재를 위해, 종래에는 종이 및 무기 충전제를 포함하는 폴리올레핀이 코어 재료로 사용되었다. 코어 재료 및 충전 내용물을 보호하기 위해, 코어 재료 및 플라스틱 필름을 포함하는 적층 재료, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리염화비닐 등등이 사용되었다.
적층 포장재로 성형되는 내용물이 충전된 용기의 구멍을 브레이크(break)하는 방법은 내용물을 용기로부터 꺼내기 위한 개방 방법으로 공지되어 있다.
우수한 밀봉 특성 및 우수한 강도를 갖는 메탈센(metallocene) 촉매를 사용함으로써 제조되는 선형 저-밀도 폴리에틸렌 필름(이하 "mLLDPE"라 칭함)은 포장재로 포장되고 개방 방법으로 꺼내지는 내용물과 접촉하고 있는 가장 내부 층에 사용된다.
그러나, mLLDPE 필름을 갖는 포장재로 성형되는 용기는 개방성이 떨어지는단점을 갖는다. 이 경우에, 얇은 mLLDPE 필름이 사용되어, 개방성이 향상되지만 실제 사용될 때 강도가 저하된다.
본 발명은 용이하게 개방가능한 용기용 포장재에 관한 것으로, 특히 더 상세하게는 우수한 밀봉성, 양호한 강도 및 용이한 개방성을 갖는 용기용 포장재에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 우수한 밀봉 특성, 우수한 강도 및 양호한 개방성을 갖는 메탈센 촉매를 사용함으로써 제조되는 선형 저-밀도 폴리에틸렌의 가장 내부 층에 적층을 포함하는 포장재를 제공하는 것이다.
상술한 문제점을 향상시키는 연구 결과로서, 본 발명자는 메탈센 촉매를 사용함으로써 제조되는 선형 저-밀도 폴리에틸렌 및 미세 무기 충전제를 포함하는 적층 포장재의 가장 내부 층을 발견하여, 본 발명이 마무리되었다.
본 발명의 주요 내용은 종이 또는 무기 충전제를 포함하는 폴리올레핀의 코어 재료를 갖는 적층 포장재의 가장 내부 층이 메탈센 촉매를 사용함으로써 제조되는 선형 저-밀도 폴리에틸렌 및 미세 무기 충전제를 포함하는 것에 특징이 있는 포장재에 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 미세 무기 충전제는 탄산 칼슘, 클레이 및 제올라이트에 의해 선택되는 하나 이상의 충전제를 포함하는 것에 특징이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 클레이는 카올리나이트, 몬모릴로나이트 및 운모로부터 선택되는 것에 특징에 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 미세 무기 충전제는 폴리에틸렌으로 균일하게 실질적으로 분산되는 엽상규산염류이다. 상기 엽상규산염류는 50 옹스트롬 이상의 층간 거리로 균일하게 실질적으로 분산된다.
본 발명을 수행하기 위한 최상의 방법
본 발명의 포장재에 대한 코어 재료의 종이는 50-350 g/m2의 중량을 갖는 통상의 종이 형태이다.
본 발명의 포장재에 대한 코어 재료의 무기 충전제를 포함하는 폴리올레핀 층은 특허 명세서, 예컨대 JP B 2848635에 기재되어 있다.
상기 폴리올레핀은 상기 특허 명세서에 기재된 바와 같이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1을 포함한다. 폴리프로필렌이 특히 바람직하다. 폴리프로필렌은 프로필렌의 단일 중합체, 프로필렌-에틸렌의 공중합체를 포함한다. 0.5-5g/10min의 용융 유동률(MFR)을 갖는 폴리프로필렌(ASTMD1238;2.16kg, 섭씨 230도)이 특히 적당하다. 무기 충전제는 운모, 활석, 및 황산 칼슘 및 탄산 칼슘과 칼슘 염을 포함한다. 그 함량은 약 50-80 중량 %이다.
무기 충전제를 포함하는 폴리올레핀 층의 두께는 100-400 ㎛이고 각 층의 두께는 50-500 ㎛인 것이 바람직하다. 120-180 ㎛의 바람직한 두께를 갖는 적층이 사용될 수 있다. 두 층의 무기 충전제는 동일한 충전제이거나, 또는 불균일 충전제인 것이 바람직하다.
게다가, 적층의 경우에, 동일 두께 또는 이 두께보다 작은 두께를 갖는 성형 층은 층들의 층간에 사용될 수 있다. 두 층 구조를 포함하는 적층 및 층간을 갖는 적층은 동시 압출 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 포장재의 가장 내부 층은 mLLDPE 및 미세 무기 충전제로 되어 있다.
게다가, 포장재가 사용되고 내용물이 포장재로 포장될 때 내용물과 접촉하는 측의 층은 본 발명의 포장재에서 내부 층으로 언급된다. 다른 측의 층은 외부 층으로 언급된다.
mLLDPE의 좁은 분자 중량 분포는 중량 평균 분자 중량/수 평균 분자 중량의 비가 2-4이다. 바람직한 밀도는 0.900-0.925 g/cm3이며, 더 바람직한 밀도는 0.900-0.915 g/cm3이다. 바람직한 용융 유동 지수(MFI: 섭씨 190도, 하중 2.16 kg)는 10-20 g/10min이다.
mLLDPE는 메탈센 촉매를 사용하여 4-8 탄소를 갖는 알파-올레핀, 바람직하게는 6 이상의 탄소, 예컨대 1-헥텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐 및 등등을 갖는 알파-올레핀에 대한 에틸렌 및 코모노머 사이의 공중합에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
상술한 메탈센 촉매는 파이-전자 시클로-펜타디에닐기 또는 치환 시클로펜타디에닐기, 및 알킬 알미녹산, 알킬 알루미늄, 알루미늄 할로겐 및 알킬 알루미늄 할로겐과 같은 알루미늄 화합물의 촉매를 포함하는 불포화 주기 화합물과, 티타늄, 지르코늄, 하프늄과 같은 전이 금속의 샌드위치 구조에 대한 메탈센 화합물의 화합물이다.
미세 무기 충전제는 탄산 칼슘, 클레이 및 제올라이트로부터 선택된 하나 또는 2개의 충전제를 포함한다. 카올리나이트 및 몬모릴로나이트가 특히 바람직하다.제올라이트는 천연 제올라이트 및 합성 제올라이트를 포함할 수 있다.
무기 충전제는 1-5 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 탄산 칼슘, 1 ㎛보다 작은 바람직하게는 1-900 nm 및 특히 100-800 nm 평균 입자 직경을 갖는 클레이, 및 1-5 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 제올라이트를 포함하는 것이 바람직하다.
충전제의 함량은 1-50 중량 %, 바람직하게는 5-20 중량 %이다. mLLDPE 및 미세 무기 충전제를 포함하는 가장 내부 층의 바람직한 두께는 5-30 ㎛이다.
본 발명의 포장재는 상술한 코어 재료 및 상술한 가장 내부 층을 갖는다. 본 발명의 포장재에서, 하나 또는 복수의 다른 층은 코어 재료 및 가장 내부 층 사이에 배열될 수 있다. 상기 다른 층은 열가소성 수지 층, 장벽 층, 접착 층 및 등등을 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐 및 등등을 포함한다. 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 러버(rubber), 폴리부텐-1 및 등등을 포함한다. 폴리아미드는 폴리아미드 6, 폴리아미드 6-6, 폴리아미드 -11, 폴리아미드 -12 및 등등을 포함한다. 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 등등을 포함한다. 폴리올레핀이 특히 바람직하다. 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저-밀도 폴리에틸렌, mLLDPE 및 등등을 선택적으로 포함한다. 열가소성 수지 층은 하나 또는 복수의 층을 갖는다. 복수의 층에서, 열가소성 수지 층은 동일 또는 불균일 층이다.
장벽 층은 장벽-관련 재료, 또는 장벽-관련 재료를 포함하는 다층 구조 재료를 포함한다. 장벽-관련 재료는 알루미늄 포일, 산화실리콘 증기 증착 폴리에틸렌프탈레이트, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 폴리아미드 수지 및 등등을 포함한다. 상기 장벽-관련 재료를 포함하는 다층 구조는 폴리에틸렌 필름/알루미늄 포일, 접착 폴리에틸렌/산화실리콘 증기 증착 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 양축 신장 필름(/아교), 폴리에틸렌 필름/접착제/에틸렌-비닐 알콜 공중합체 필름/접착제, 폴리아미드 수지 필름/접착제 및 등등을 포함한다. 접착 층은 예컨대 아크릴 수지 아교, 변형 폴리올레핀 아교, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리아미드 접착제, 에폭시 수지 접착제 및 등등을 포함한다. 아크릴 수지 접착제는 아크릴산 또는 메타크릴산 또는 이들의 알킬 에스테르의 중합체, 이의 공중합체 및 등등을 포함한다. 변형 폴리올레핀 접착제는 유기 과산화물이 존재할 때 이타콘산의 불포화 카르복실산, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 말레 무수물, 푸마르산 또는 무수물과, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 그래프트(graft) 중합 반응에 의해 얻어진다.
코어 재료 및 가장 내부 층 사이에 배열된 다른 층의 두께는 열가소성 수지 층의 경우에 일반적으로 5-200 ㎛, 장벽 층의 경우에 일반적으로 5-25 ㎛, 접착 층의 경우에 일반적으로 5-30 ㎛이다.
본 발명의 포장재는 코어 재료의 외측에 하나 또는 복수의 다른 층을 갖는다. 바람직한 다른 층은 열가소성 수지 층이다. 열가소성 수지는 상술한 열가소성 수지, 예컨대 폴리올레핀, 특히 바람직한 폴리에틸렌으로부터 선택된다. 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저-밀도 폴리에틸렌, mLLDPE, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저-밀도 폴리에틸렌을 포함한다. 열가소성 수지 층의 두께는 일반적으로 5-200 ㎛이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상술한 미세 무기 충전제는 상술한 폴리에틸렌으로 실질적으로 균일하게 분산되는 미세 엽상규산염류이다. 바람직하게도, 평균 입자 직경은 1-80 마이크론의 범위에 있다. 300 마이크론 이상의 입자 크기를 포함하지 않는 엽상규산염류는 폴리에틸렌에 0.1-10 중량 %가 포함된다. 엽상규산염류는 실질적으로 및 균일하게 50 옹스트롬 이상의 층간-거리로 분산된다.
예컨대, 엽상규산염류의 원료는 규산 마그네슘 또는 규산 알루미늄의 층으로 되어 있는 층 엽상규산염류 미네럴을 포함한다. 상기 원료는 카올리나이트, 할로이사이트, 크리소타일, 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 플루오르 헥토라이트, 스멕타이트, 버미큐라이트, 백운모, 운모, 플루오르 백운모, 스웰링(swelling) 합성 운모, 스웰링 합성 플루오르 플루오르 운모, 마아가라이트, 파이로필라이트, 활석, 녹니석을 포함한다. 표면 외관, 제품 채색 및 가스 장벽의 관점에서는, 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 플루오르 헥토나이트, 및 스웨링 특성 합성 플루오르 운모가 바람직하다.
층들 사이에 금속 이온(예컨대, Na, K, Li, 및 칼슘을 제외한 Ag, Zn, Co, Cd, 및 Cu로부터 선택된 금속 이온) 및 본 발명의 바람직한 실시예의 금속 화합물을 갖는 엽상규산염류가 사용될 수 있다. 엽상규산염류는 슈도모나스 에루지노사, 대장균 바실루스, 및 황색 포도구균속와 같은 다양한 세균에 뛰어난 항균성을 갖는다. 따라서, 항균성은 엽상규산염류를 포함하는 적층 포장재에 제공된다.
엽상규산염류 선택의 혼합량은 산소 장벽, 스트레스에 대한 내구성, 오프-테이스트(off-taste), 및 폴리올레핀을 유지하기 위한 품질과 같은 효과를 향상시키는 것을 고려하여 적절히 변화될 수 있다.
엽상규산염류를 폴리올레핀에 균일하게 분산시키는 방법에 있어서, 우선, 용이한 미세 적층 및 분산을 위해, 용이한 아쿠아(aqua)) 스웰링을 갖는 천연 또는 합성 엽상규산염류가 선택되어 준비된다. 엽상규산염류 원료는 최소량의 물로 스웰링된다. 물의 양은 다음의 반죽 단계에서 용이한 분리형성층을 위해 고려된다. 물 및 폴리올레핀으로 스웰링된 원료는 압출기(바람직하게는 쌍축 압출기)에 채워지고 반죽 조건(온도, 진공 정도)하에서 반죽되어 엽상규산염류의 박리작용을 갖는 수분 기포를 방지시킨다. 반죽 단계에 의해 폴리올레핀으로 균일하게 분산되는 미세 엽상규산염류를 함유하는 수지 혼합물이 얻어진다.
본 발명의 포장재는 적층재이다. 적층 방법으로서, 접착제를 사용하는 방법, 열융합 층을 갖는 방법, 동시 압출을 사용함으로써 적층하는 방법, 이의 조합 방법 및 적층을 제작하는 종래의 방법이 받아들여질 수 있다.
벽돌형 용기, 우유 등등을 위한 맞배지붕 모양의 용기, 실린더형 용기, 프리즘형 용기, 파우치(pouch)형 용기 및 종래의 용기는 본 발명의 포장재로부터 성형될 수 있는 일반적인 형태를 갖는다.
예
본 발명은 다음과 같이 예에 의해 상세히 설명된다.
(예 1)
16g/10min MFI, SR1.5 및 시차열분석에 의한 섭씨 98도의 높은 용융 온도를갖는 mLLDPE의 90 중량 파트, 및 3 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 탄산 칼슘 분말의 10 중량 파트가 혼합되어, 이의 혼합물이 얻어진다. 필름(25 ㎛)이 형성된다. 0.915 g/cm3밀도 및 8g/10min MFI를 갖는 저밀도 폴리에틸렌 필름(15 ㎛), 크래프트 페이퍼(Kraft Paper)(중량:220g/m2), 저밀도 폴리에틸렌 필름 및 탄산 칼슘 분말을 포함하는 mLLDPE 필름이 그 순서로 함께 열접착되어, 본 발명의 포장재가 제조된다.
(예 2)
예 1에서와 같이, 예 1에 사용된 mLLDPE의 90 중량 파트 및 100 nm의 평균 입자 직경을 갖는 카올리나이트의 10 중량 파트가 사용되는 것을 제외한 혼합물이 얻어진다. 필름(25 ㎛)이 형성된다. 예 1에 사용된 저밀도 폴리에틸렌 필름, 크래프트 페이퍼, 예 1에 사용된 저밀도 폴리에틸렌 필름, 알루미늄 포일(15 ㎛), 말레 무수물과 폴리프로필렌으로 그래프트된 변형 폴리올레핀 접착 층(15 ㎛) 및 슈퍼 미세 카올리나이트를 포함하는 mLLDPE 필름이 그 속도로 함께 열접착되어, 본 발명의 포장재가 제조된다.
(예 3)
예 1에서와 같이, 카올리나이트 대신에 5 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 합성 제올라이트(Toyo Soda Mfg에 의해 제조되고, 브랜드명이 TSZ500인)가 사용되는 것을 제외한 혼합물이 얻어진다. 필름(25 ㎛)이 형성된다. 예 1에서와 같이, 예 1에 사용된 탄산 칼슘 분말을 포함하는 mLLDPE 필름 대신에 합성 제올라이트 분말을 포함하는 mLLDPE 필름이 사용되는 것을 제외한 본 발명의 포장재가 제조된다.
(참조 예)
예 1에서와 같이, 예 1에 형성된 탄산 칼슘 분말 및 mLLDPE의 혼합을 포함하는 필름 대신에 예 1에 사용된 mLLDPE의 필름(25 ㎛)이 사용되는 것을 제외한 포장재가 제조된다. 예 1-3 및 참조 예에서 제조된 포장재가 사용되어, 200 ml를 포함하는 벽돌형 액체 식품 용기가 제작된다. 이러한 용기는 물로 채워져 밀봉된다. 용기에 대한, 물리적 성질이 다음과 같은 포인트로 평가되어, 이의 결과가 표 1에 기재되어 있다.
(용기 강도)
물로 채워진 용기의 높이 1.55m로부터 스테인레스강 플레이트까지 2배의 자유낙하[스탠딩 포션(standing potion)으로]로 브레이크되는 용기 테스트. 각각 10개의 용기가 검사되었다.
(밀봉성)
용기의 상부 및 하부의 밀봉부는 차단되었다. 180도 방향에서 300m/min의 속도로 밀봉부들을 잡아당기는 동안 분리형성층 강도가 측정되었다. 다음의 표 1은 각각 5개의 용기에 대한 평균이다.
(개방성)
JIS Z7128에 따름
(표 1)
예 참조 예
1 2 3
용기 강도)용기의 수 0/10 0/10 0/10 0/10
밀봉성(N/15mm) 21.6 20.6 21.6 22.5
개방성(N) 2.4 2.5 2.7 3.8
표 1의 결과로부터, 참조 예의 종래 포장재로부터 제조된 용기에 비해, 본 발명의 포장재로 제조된 용기가 개방성에서 우수하다. 본 발명의 용기는 참조 예의 종래 포장재로부터 제조된 용기 중 하나와 같은 우수한 강도 및 밀봉성을 나타낸다.
장점
본 발명에 의해, 다음의 효과가 기재되어 그것이 예들에 의해 증명되었다. 본 발명의 포장재로 제조된 용기는 강도 및 밀봉성에 대해 양호한 용기 특성을 나타내고, 용이하게 개방가능한 효과가 나타난다.
본 발명의 포장재는 우유, 쥬스, 정제 쉐이크, 소주, 광천수 또는 다른 음료의 액체 식품을 포장하는데 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 포장재의 가장 내부 층을 포함하는 포장재에 있어서, 상기 포장재는 종이 또는 무기 충전제를 포함하는 폴리올레핀의 코어 재료를 갖는 적층을 포함하는데,
    상기 가장 내부 층은 메탈센 촉매를 사용함으로써 제조되는 선형 저-밀도 폴리에틸렌 및 미세 무기 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세 무기 충전제는 탄산 칼슘, 클레이 및 제올라이트로부터 선택된 하나 이상의 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 클레이는 카올리나이트, 몬모릴로나이트 및 운모로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포장재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세 무기 충전제는 폴리에틸렌으로 균일하게 실질적으로 분산되는 미세 엽상규산염류인 것을 특징으로 하는 포장재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    1-80 마이크론의 범위의 평균 입자 직경을 갖고 300 마이크론 이상의 입자 크기를 갖지 않는 0.1-10 중량 %의 엽상규산염류는 폴리에틸렌에 포함되고, 상기 엽상규산염류는 50 옹스트롬 이상의 층간-거리로 실질적으로 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 포장재.
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