KR20120050496A - 식품 포장을 위한 인쇄된 가요성 필름 - Google Patents

식품 포장을 위한 인쇄된 가요성 필름 Download PDF

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스티븐 에이. 산토스
빈 츠홍
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Abstract

가요성 식품 포장 필름의 주면 상의 인쇄된 이미지는 셸락 배리어 코팅에 의해 덮혀진다.

Description

식품 포장을 위한 인쇄된 가요성 필름 {PRINTED FLEXIBLE FILM FOR FOOD PACKAGING}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2009년 8월 29일에 출원된 미국가출원번호 제61/236,907호를 우선권으로 주장하며, 이 문헌의 내용은 본원에 참고로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 인쇄된 이미지를 지닌 가요성 필름 형태의 식품 포장 재료에 관한 것이다.
배리어(barrier) 성질이 개선된 식품 포장 필름을 제공하기 위하여, 일반적으로 두 개 이상의 합성 수지의 다층 필름이 사용된다. 이의 예에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에 라미네이팅된 공압출된 폴리에틸렌/폴리프로필렌 ("coex"), LDPE(저밀도 폴리에틸렌)에 라미네이팅된 PET, 및 코엑스(coex)에 라미네이팅된 금속화된 PET를 포함한다. 그 밖의 이러한 다층 식품 포장 필름들은 나일론, 금속 호일, 및 에틸렌 비닐 아세테이트 폴리머 및 코폴리머로부터 형성될 수 있다.
인쇄된 이미지를 지닌 이러한 라미네이팅된 포장 필름을 제공하는 것이 요망되는 경우에, 이러한 이미지는 일반적으로 필름의 외측 상에, 즉 포장 시에 식품과 마주하지 않는 필름의 주면 상에 인쇄된다. 투명하거나 반투명한 포장 필름이 사용되는 경우에, 이러한 이미지는 또한, 필름의 내측 상에 인쇄될 수 있다.
러빙(rubbing), 굽힘(flexing), 마모, 및 열 밀봉(heat sealing)으로 인한 손상으로부터 이러한 인쇄된 이미지를 보호하기 위하여, 이러한 인쇄된 이미지는 흔히 적합한 배리어 코팅 또는 "트랩-프린트(trap-print) 필름"으로 덮혀진다 [참조, 미국특허번호 제7,063,882호 (Mossbrook et al.), 상기 문헌의 전체 내용은 본원에 참고로 포함됨]. 그럴 경우, 이미지가 포장 필름의 외측면 상에 인쇄될지라도, 이러한 트랩-프린트 필름은 일반적으로 직접적인 식품 접촉을 위해 적합한 재료("식품 적합성 재료")로부터 제조된다. 대부분의 포장 필름이 큰 롤의 형태로 공급되기 때문에, 필름의 외측면 상의 트랩-프린트 필름은, 롤의 형성시에 필름이 자체적으로 감겨질 때 필름의 내측면과 접촉한다. 이에 따라, 비록 포장 필름이 이의 외측면 상에 인쇄될지라도, 트랩-프린트 필름은 일반적으로 내측의, 즉 동일한 필름의 식품 접촉 면의, 오염을 방지하기 위해 식품 적합성(food compatible) 재료로부터 제조될 것이다.
트랩-프린트 필름은 임의의 통상적인 기술에 의해 인쇄된 포장 필름에 적용될 수 있다. 예를 들어, 트랩-프린트 필름은 요망되는 경우에, 압출 코팅에 의해 적용될 수 있다. 그러나, 압출기를 셋업하는데 요구되는 시간 및 압출기가 작동되기 시작하고 정지할 때 발생하는 상당한 폐기물로 인하여, 압출 코팅은 대개 경제적으로 성공하기 위해서는 긴 생산 조업을 필요로 한다.
트랩-프린트 필름들은 또한 접착 결합으로 라미네이팅시킴으로써 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 인쇄하는데 사용될 수 있는 잉크를, 후속적으로 도포된 접착제의 결합 강도에 악영향을 미치지 않게 하기 위하여 매우 낮은 수준의 용매를 유지하는 잉크로 제한한다. 이러한 접착제는 일반적으로 경화 전에 낮은 결합 강도를 나타내는데, 이는 바람직하지 않은 버블 형성 및/또는 "터널링(tunneling)"을 야기시킬 수 있다. 또한, 이러한 접착제의 완전 경화는 느려질 수 있는데, 이는 종종 가공이 완료되기 전에 이러한 필름이 저장될 것을 필요로 하여, 자본 비용을 증가시킨다. 2 성분 접착제가 사용되는 상황 하에서, 이들 접착제는 충분히 신속하게 적용되지 않을 경우에 폐기되어야 하는데, 이것이 또한 비용을 증가시킨다.
이러한 문제점들을 피하기 위하여, 또한 전자빔 활성화된 코팅으로부터 이러한 트랩-프린트 필름을 형성시키는 것이 제안되었다. 그러나, 전자빔 경화 장비는 식품 포장 산업에서는 널리 광범위하게 이용되지 않는다. 또한, 이러한 장비, 뿐만 아니라 일반적으로 전자빔 코팅에서 사용되는 재료는 고가이다.
본 발명에 따르면, 이러한 문제점들은 셸락(shellac) 또는 유사체로부터 이러한 트랩-프린트 필름을 형성시킴으로써 해결된다.
이에 따라, 본 발명은 페이퍼 보다 우수한 산소 및 수증기에 의한 침투 저항성을 나타내는 물질로부터 제조된 가요성 필름 기재를 포함하며, 상기 가요성 필름 기재는 한 쌍의 마주하는 주면, 적어도 하나의 주면 상에 인쇄된 이미지, 및 인쇄된 이미지를 덮는 배리어 코팅을 가지며, 배리어 코팅은 수증기-불투과성의 유기-기원의 식품 적합성 필름 형성 물질을 포함하는, 식품 포장 필름을 제공한다.
이러한 식품 포장 필름에 의해 랩핑된 식품 품목을 포함하는 포장된 식품 제품(food product)이 또한 제공된다.
가요성 필름 기재
필수적으로, 종래에 사용되었거나 앞으로 사용될, 배리어 성질이 개선된 식품용 가요성 포장 필름을 형성시키기 위한 임의의 물질이 본 발명의 가요성 필름 기재로서 사용될 수 있다. 본 명세서에서, "식품(food)"은 액체 및 반고체, 예를 들어 푸딩(pudding) 및 젤라틴, 뿐만 아니라 통상적인 고체 식품을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한, "개선된 배리어 성질"은 기재를 형성하는데 사용되는 물질이 페이퍼에 비해 더욱 우수한 산소 및 수증기에 대한 침투 저항성을 나타내는 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 이에 따라, 본 발명의 식품 포장 필름의 기재는 매우 다양한 상이한 합성 수지, 예를 들어 폴리에틸렌 (LDPE, LLPE, VLDPE, HDPE, MDPE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 다른 비닐 폴리머 및 코폴리머, 예를 들어 비닐 아세테이트, 비닐 알코올, 비닐 클로라이드 등으로부터 제조된 비닐 폴리머 및 코폴리머, 등으로부터 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 식품 포장 필름의 기재는 또한 금속 호일, 예를 들어 알루미늄 호일 등으로부터 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 식품 포장 필름의 기재는 또한 매우 다양한 상이한 천연 필름 형성 수지, 특히 분해성, 생분해성 또는 퇴비화성(compostable) 필름 형성 수지로부터 제조될 수 있다.
분해성 수지는 특정 환경 조건 하에서 이의 화학적 구조를 크게 변화시키는 수지로서, 이는 일부 성질들의 손실을 초래한다. 생분해성 수지는 천연 미생물, 예를 들어 박테리아, 균류 등에 의해 분해되는 분해성 수지이다. 퇴비화성 수지는 셀룰로오스와 유사한 시간 프레임으로 비독성이면서 붕괴되는 분해 생성물로 생분해되는 생분해성 수지이다.
생분해성 수지는 통상적으로 재생 가능한 원료 물질, 예를 들어 전분 (예를 들어, 옥수수, 감자, 타피오카(tapioca) 등), 셀룰로오스, 대두 단백질, 락트산 등으로부터 유래된다. 이러한 것들은 생산 중에 유해하지 않고 폐기될 때, 대개 이산화탄소, 물, 바이오매스(biomass) 등으로 다시 분해된다. 옥수수 전분은 일반적으로 바이오플라스틱 수지의 제조 시에 사용되는 주 원료 물질이다. Mater -Bi (주성분 옥수수-전분), 및 폴리락타이드(PLA)(옥수수-전분으로부터 제조됨)는 일반적으로 두 가지 주요 수지 (원료 물질)이며, 이는 오늘날 퇴비화성 및 생분해성 수지의 생산에서 사용되고 국제 기구에 의해 정해진 표준에 따라 퇴비화성(compostability)으로 증명되었다. 그러나, 시장으로 유입되는 다른 바이오플라스틱은 감자 전분, 대두 단백질, 셀룰로오스 등으로부터 제조된다. 현재, 대부분의 이러한 바이오플라스틱은 퇴비화성에 대해 증명되지 않았지만, 그 일부가 생분해성에 대해 증명되었다. 바이오플라스틱 분야는 연구되고 시장에 제공되는 새로운 재료 및 기술들로 끊임없이 발전하고 있다.
바람직한 생분해성 수지 ("바이오플라스틱")는 생분해성 뿐만 아니라 퇴비화성 수지이다. 특히 바람직한 바이오플라스틱은 퇴비화성 플라스틱과 관련한 ASTM-6400에 따른다. 여기에 기술된 바와 같이, 이러한 기준에 따르는 퇴비화성 플라스틱은 "수지가 시각적으로 식별되지 않고 공지된 퇴비화성 물질(예를 들어, 셀룰로오스)과 동일한 속도로 이산화탄소, 물, 무기 화합물 및 바이오매스로 분해하고 독성 잔류물이 남아 있지 않도록, 이용 가능한 프로그램의 일부로서 퇴비 장소(compost site)에서 생물학적 분해를 일으킬 수 있는" 플라스틱이다.
ASTM-6400에 따르면, 수지는, 특정한 최소 수준의 생분해성, 붕괴되는 능력 및 비-독성을 나타내는 경우에 퇴비화성이다. 수지는 이러한 기준에 따라, 이의 분해에 의해 생성된 CO2의 양으로 측정하여, 180일이 지나 수지의 적어도 60%가 생분해된다면, 생분해성이다. 수지는 이러한 기준에 따라, 이의 분해 생성물의 10% 미만이, 시빙될 때, 2 mm 스크린 상에 존재하는 경우에 붕괴 가능한 것이다. 수지는 이러한 기준에 따라 이의 분해 생성물의 중금속 함량이 특정의 규정된 경계 미만으로 유지되며 또한 상이한 농도로 토양과 합쳐질 때 대조 퇴비에 비해 특정 수준의 식물 성장을 제공할 수 있는 경우에 비독성적인 것이다.
퇴비화성 수지, 뿐만 아니라 이로부터 제조된 포장 및 다른 생성물은 최근에 공개되고/거나 발행된 여러 특허 문헌들에 기술되어 있으며, 이들의 예에는 US 7,083,673, US 2008/0153940, US 2008/0113887, US 2007/0259139, US 2007/0203283, US 2007/0148384, US 2007/0129467, US 2004/0217087, US 2005/0192377, US 2005/0039689, US 2004/0059047, US 2003/0236358, US 2003/0204028, US 2003/0204027 및 US 2003/0191210을 포함한다. 이들 문헌의 내용은 본원에 참고로 포함된다.
상기에서 명시된 바와 같이, 여러 생분해성 및/또는 퇴비화성 수지, 및 생성물들은 이미 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 예로는 100% 사탕수수 섬유(바가스(bagasse))로부터 제조된 생성물, 옥수수 플라스틱(corn plastics)으로부터 제조된 생성물 (이는 폴리락타이드 또는 "PLA"임), 및 감자 전분 및/또는 옥수수 전분으로부터 제조된 생성물을 포함한다. 특정의 상업적으로 입수 가능한 제품에는 EarthShell Corporation(Lutherville, Md.)으로부터 입수 가능한 EarthShell® 라인의 1회용 제품, New Ice, Inc.(Durango, Colorado)에 의해 현재 알려진 퇴비화 가능한 식품 및 음료 용기의 라인, 및 Innovia Films(Merelbeke, Belgium)으로부터 입수 가능한 NatureFlexTM 라인의 포장 필름을 포함한다.
상기에서 명시된 바와 같이, 이러한 물질들 중 어느 하나는 본 발명의 식품 포장 필름의 기재를 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 구체예에서, 이러한 물질들 중 두 개 이상의 조합물이 또한 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 물질들 중 두 개 이상의 블랜드가 단일층 필름, 또는 심지어 다층 필름을 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 보다 통상적으로, 본 발명의 식품 포장 필름의 기재는 공압출, 접착제를 이용하거나 이를 이용하지 않은 라미네이팅, 코팅 등과 같은 임의의 공지된 기술에 의해 함께 결합된 상술된 물질들의 두 개 이상의 층들로 이루어진 다층 필름으로부터 형성될 것이다. 예를 들어, 본 명세서의 배경 섹션에 기술된 다층 생성물 중 어느 하나, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에 라미네이팅된 공압출된 폴리에틸렌/폴리프로필렌 ("coex"), LDPE(저밀도 폴리에틸렌)에 라미네이팅된 PET, 및 코엑스(coex)에 라미네이팅된 금속화된 PET가 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.
인쇄된 이미지가 기재의 내측 주면 상에 위치된 본 발명의 이러한 구체예에서, 이러한 기재는 일반적으로 이미지-투명한 필름으로부터 형성될 것이다. 본 명세서에서, "이미지-투명한(image-transparent)"은, 필름의 내측 주면 상에 인쇄된 이미지가 필름의 외측 (또는 다른) 주면을 통해 보여질 때 인지될 수 있도록 충분히 반투명한(translucent) 필름을 칭하는 것이다. 다시 말해서, 이미지는 필름을 통해 보여질 수 있다. 이에 따라, 이미지-투명한 가요성 필름 기재는 투명한 물질 뿐만 아니라 반투명한 물질로부터 제조될 수 있는 것으로 이해될 것이며, 단, 필름 기재는, 이의 내측 주면 상에 인쇄된 이미지가 이의 외측 주면을 통해 보여질 때 인식될 수 있도록 충분히 얇다.
본 발명의 식품 포장 필름의 가요성 필름 기재의 두께는 중요하지 않으며 기본적으로, 임의의 두께가 사용될 수 있다. 그러나, 필름 기재는, 이로부터 제조된 본 발명의 식품 포장 필름이 필수적인 구조적 보존성 및 의도된 적용을 위한 배리어 성질들을 제공하기에 여전히 충분하게 두꺼운 식품 포장 랩으로서 제공하기에 충분히 가요성을 유지하도록, 충분히 얇아야 한다. 본 명세서에서, "포장 랩(“packaging wrap)"은 자체적으로 감겨진 긴 연속적인 시트의 형태로 공급될 수 있고 이후에 롤로부터 풀려지고 이후에 수작업으로 상이한 식품 품목을 랩핑하기 위해 용이하게 사용된다는 점에서 이의 가요성의 측면에서 통상적인 알루미늄 호일 및/또는 플라스틱 랩과 유사한 물질의 필름을 칭하는 것으로 이해될 것이다. 이에 따라, "포장 랩"은 예를 들어 플라스틱 백 및 그밖의 비교적 유연한 플라스틱 포장 물질을 포함하지만 보다 강성의 물질을 배제하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 스티로폼 컵의 벽이 "가요성"으로서 간주될 수 있지만, 본 명세서에서 이는 "포장 랩"인 것으로 간주되지 않는데, 왜냐하면 이는 자체적으로 감겨지거나, 수작업으로 상이한 식품 품목을 랩핑하는 동안 그 위에 쉽게 접혀지기에 충분히 가요성이지 않기 때문이다.
일반적으로, 이는, 가요성 필름 기재가 적어도 약 1 마이크론 두께일 것을 의미한다. 적어도 약 10 마이크론, 적어도 약 50 마이크론, 또는 적어도 약 100 마이크론 또는 적어도 약 150 마이크론의 최소 두께가 더욱 고려된다. 최대 두께의 측면에서, 이는 대개, 가요성 필름 기재가 약 5,000 마이크론 이하의 두께일 것을 의미한다. 약 1,000 마이크론 이하, 약 500 마이크론 이하, 또는 약 250 마이크론 이하의 최대 두께가 더욱 고려된다.
당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 최소, 최대 및 요망되는 두께는 적어도 부분적으로, 가요성 필름 기재를 제조하는 특정 물질, 뿐만 아니라, 이의 의도된 유용성에 따르고, 일반적인 실험에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
인쇄된 이미지
상기에 명시된 바와 같이, 본 발명의 식품 포장 필름의 인쇄된 이미지는 필름의 기재의 어느 하나의 주면, 즉 이의 내측 주면 또는 이의 외측 주면에 적용될 수 있다. 또한, 동일하거나 상이한 인쇄된 이미지가, 요망되는 경우에, 기재의 양쪽 주면에 적용될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 그라비어 프린팅, 잉크젯 프린팅, 실크 스크린 프린팅, 플랙소그래픽(flexographic) 프린팅, 리소그래픽 프린팅, 전사그래픽(electrophotographic) 프린팅, 인타글리오(intaglio) 프린팅, 탐포(tampo) 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 레터 프레스(letter press) 프린팅 등을 포함하는 임의의 공지된 프린팅 기술이 사용될 수 있다.
가요성 식품 포장 필름 상에 이미지를 인쇄하기 위한, 종래에 사용되었거나 앞으로 사용될 수 있는 임의의 프린팅 잉크는 또한 본 발명의 식품 포장 필름의 인쇄된 이미지를 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 특별한 이점은 셸락 및 본 발명에 의해 제공된 유사한 배리어 코팅이 이러한 잉크와 포장되는 식품 간의 접촉을 효과적으로 방지한다는 것이다. 결과적으로, 이러한 배리어 코팅이 랩핑되는 식품으로부터 사용되는 잉크를 효과적으로 분리하기 때문에, 식품 등급 접촉에 대해 적합한 프린팅 잉크 뿐만 아니라 식품 접촉에 대해 적합하지 않는 프린팅 잉크가 본 발명에서 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 적합한 프린팅 잉크의 예에는 용매 기반 잉크, 예를 들어 니트로셀룰로오스 개질된 잉크, 폴리우레탄 잉크, 폴리비닐클로라이드 기반 잉크, 폴리아미드 기반 잉크 및 폴리비닐 부티랄 기반 잉크; 수 기반 잉크, 예를 들어 아크릴 폴리머 기반 잉크, 로신 말레익 폴리머 기반 잉크, 단백질 기반 잉크 및 아크릴 개질된 잉크; 및 100% 고형 잉크, 예를 들어 자외선(UV) 경화된 아크릴레이트 잉크, UV 경화된 양이온 잉크, 전자빔(EB) 경화된 잉크, 및 비-아크릴레이트 UV 경화된 잉크를 포함한다.
이러한 프린팅 잉크는 본 발명의 가요성 식품 포장 필름의 가요성 기재 필름의 한쪽 주면 또는 양쪽 주면 상에 임의 타입의 인쇄된 이미지를 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 완전히 기발한 디자인 및 삽화가 인쇄될 수 있으며, 유용한 정보, 예를 들어 포장될 식품 품목의 그림, 포장될 식품 제품의 크기, 부피, 품질, 및/또는 상표명 등을 제공하는 이미지 및/또는 표지가 인쇄될 수 있다. 물론, 기재의 내측 주면 상에 인쇄되도록 의도되는 인쇄되는 이미지는, 기재의 외측면으로부터 기재를 통해 보여지기 때문에, 이를 읽는 사람(reader)에 의해 보여지도록 이미지가 역전될 필요가 있다.
배리어 코팅( barrier coating )
본 발명에 따르면, 본 발명의 가요성 식품 포장 필름의 필름 기재의 주면 상에 나타나는 인쇄된 이미지는 셸락 또는 다른 유사한 물질로부터 제조된 배리어 코팅으로 오버코팅된다. 이러한 필름이 단순한 코팅 기술에 의해 용이하게 적용될 수 있기 때문에, 압출 코팅 및 전자빔 코팅 기술과 관련된 문제점과 비용이 완전히 해결된다. 또한, 셸락 및 이의 유사체가 대개 가요성 식품 포장 필름을 인쇄하기 위해 사용되는 프린팅 잉크 (및 용매)와 본질적으로 비반응성이기 때문에, 접착 라미네이팅 기술과 관련된 문제점과 비용이 또한 해결된다. 동시에, 셸락 및 이의 유사체는 우수한 배리어 성질을 나타내는 바, 이들은 이러한 것들이 적용되는 가요성 필름 기재의 배리어 성질을 보완하기 위해 사용될 수 있다. 전체적인 결과는 우수한 배리어 성질을 나타내는 가요성 식품 포장 필름이 매우 간단하고 저렴하게 생산될 수 있다는 것이다.
셸락 코팅은 수년 동안 식품 보존제로서 사용되어 오고 있다. 예를 들어, 사과 및 그밖의 과일의 전체 및 조각들은 모두 수분 및 대기 산소로부터의 분해를 방지하기 위해 통상적으로 셸락으로 코팅된다. 본 발명에 따르면, 셸락 또는 유사체는 이미지를 형성시키는 프린팅 잉크와 포장될 식품 품목의 접촉을 방지하고 본 발명의 식품 포장 필름의 배리어 성질을 전체적으로 개선시키기 위해, 본 발명의 가요성 식품 포장 필름의 기재의 주면 상에 형성된 인쇄된 이미지 상의 배리어 코팅으로서 사용된다.
셸락은 암컷 락 버그(lac bug)의 분비물로부터 얻어진 천연 열가소성 수지이다. 이는 이상적인 식품 포장 재료를 만드는 성질들의 주목할 만한 조합을 나타내는데, 이러한 성질들에는 산소, 수증기, CO2, 에틸렌 및 다양한 냄새에 대한 낮은 투과성, 낮은 지질 용해성, 우수한 칼라 및 우수한 투명성을 포함한다. 이는 또한 식품 적합성이고, 거의 무취이고, 포장된 식품에 풍미, 냄새 또는 맛(taste)을 부여하지 않는다.
셸락은 4개의 상이한 등급, 즉 오렌지 셸락, 탈왁스된 오렌지 셸락, 통상의 블리칭된(bleached) 셸락 (유럽에서는 "왁시 백셸락"이라 칭함) 및 정제된 블리치 셸락으로 상업적으로 입수 가능하다. 임의의 등급의 셸락이 본 발명을 수행하는데 유용하다. 탈왁스된 오렌지 셸락이 바람직하며, 정제된 블리치 셸락이 더욱 바람직하다.
셸락 대신에 및/또는 이에 추가하여, 임의의 다른 유기-기원, 수증기-불투과성, 식품 적합성인 필름 형성 물질이 또한 사용될 수 있다. 본 명세서에서, "유기-기원"은 석탄, 석유, 천연 가스, 타르 샌드(tar sand), 또는 유사한 탄화수소 물질로부터 유래된 물질과는 대조적으로 동물 또는 식물 기원의 물질을 의미한다. 또한, "식품 적합성(food compatible)"은 물질이 미국 연방 규정(U.S. Code of Federal Regulations)에 의해 결정된 바와 같이 식품 및/또는 음료와의 접촉에 대해 적합하다는 것을 의미한다. 또한, "수증기-불투과성"은 실온에서 수증기에 의한 투과에 대한 물질의 저항성이 정제된 블리치 셸락의 저항성의 적어도 50%임을 의미한다. 본 발명의 몇몇 구체예에서, 셸락 유사체는 정제된 블리치 셸락의 적어도 75%, 85% 또는 95%의 실온에서의 수증기에 의한 투과에 대한 저항성을 가질 것이며, 다른 구체예에서, 셸락 유사체는 정제된 블리치 셸락과 적어도 다름없는 실온에서의 수증기에 의한 투과에 대한 저항성을 가질 것이다.
바람직하게, 이러한 필름 형성 셸락 유사체는 또한 낮은 산소 투과성을 갖는다. "낮은 산소 투과성"은 물질의 산소 투과성이, 물질로 코팅된 절단된 사과 조각의 개방된 빛깔이 산화를 통해 눈에 띄는 갈색 칼라를 나타는데 소요되는 시간에 의해 결정된 바와 같이, 정제된 블리치 셸락의 적어도 50%임을 의미한다. 바람직한 셸락 유사체는 정제된 블리치 셸락의 적어도 75%, 또는 85%, 95% 또는 100%의 산소 투과율을 갖는다.
또한, 이러한 셸락 유사체가 지질 또는 다른 유기 지질과 접촉될 때, 본 발명의 포장 필름의 투명성이 저하되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 이러한 셸락 유사체는 지질 불용성일 것이 요망된다. "지질 불용성"은 24 시간 후에 실온에서 카놀라 오일 중에 용해하는 물질의 1 그램 샘플의 양이 정제된 블리치 셸락의 두배 미만임을 의미한다. 정제된 블리치 셸락의 1.5배 미만의 카놀라 오일 중의 용해도를 갖는 셸락 유사체가 더욱 고려되며, 정제된 블리치 셸락의 용해도 미만의 카놀라 오일 중의 용해도를 갖는 셸락 유사체가 더더욱 고려된다.
상기 성질들을 나타내는 임의의 유기-기원, 식품 적합성, 수증기-불투과성 필름 형성 물질은 본 발명에서 셸락 유사체로서 사용될 수 있다. 이에 따라, 적절한 셸락 유사체는 셀룰로오스 및 이의 유도체, 예를 들어 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC), 에틸 셀룰로오스 및 미정질의 셀룰로오스를 포함하는 특정의 다당류들로부터 선택될 수 있다. 적절한 셸락 유사체는 또한 왁스 및 오일, 예를 들어 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스, 비스왁스(beeswax), 칸데릴라 왁스 및 폴리에틸렌 왁스; 지방산 및 모노글리세라이드, 예를 들어 스테아릴 알코올, 스테아르산, 팔미트산, 모노- 및 디-글리세라이드; 천연 수지, 예를 들어 목재 수지; 코우마론-인덴을 포함하는 지질들 및 수지들로부터 선택될 수 있다. 적절한 셸락 유사체는 또한 옥수수 제인 (a-제인, b-제인 및/또는 v-제인), 밀 글루텐, 대두 단백질, 땅콩 단백질, 케라틴, 콜라겐, 젤라틴, 유단백질(milk protein)(카제인) 및 유장 단백질을 포함하는 단백질들로부터 선택될 수 있다. 또한, 미국 특허공개번호 US 2007/02922643 (이의 전문은 본원에 참고로 포함됨)에 기술된 보호 코팅이 또한 사용될 수 있다. 이의 예로는 키토산-NaOH, 에틸 셀룰로오스, 커들란(Curdlan), 탈아세틸화된 곤약(Konjac), Michelman VaporCoat®2200R, NuCoat®6661B, 등을 포함한다. 이러한 물질들의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
셸락 유사체로부터 제조된 필름에 의해 나타나는 성질들은 분자량 및 순도와 같은 특성들을 포함하는 물질 자체 뿐만 아니라 또한 존재할 수 있는 임의의 다른 물질, 코팅 두께, 및 필름을 적용시키는 방식과 같은 다른 파라미터에 의존적이다. 이에 따라, 수증기-불투과성의 수준 및 이러한 변수들을 고려하여 다른 요망되는 성질들을 달성하는 이러한 물질 및/또는 물질들의 조합물을 선택하기 위해 셸락 유사체로서 사용하기 위한 특정의 물질을 선택하는데 주의를 기울여야 한다. 이러한 고려사항을 기초로 하여, 당업자는 특정의 적용을 위해 특정의 필름 형성 물질을 선택하는데 어렵지 않을 것이다.
천연 필름 형성제 이외에, 본 발명의 배리어 코팅은 또한 다른 추가 성분들과 포뮬레이팅될 수 있다. 예를 들어, 이러한 배리어 코팅은 상기 수증기 저항성 성질을 나타내지 않는 유기-기원 필름 형성 물질을 포함할 수 있다. 이의 예로는 특정 타입의 다당류, 예를 들어 카복시메틸 셀룰로오스(CMC), 메틸 셀룰로오스(MC), 히드록시프로필 셀룰로오스(HPC) 및 히드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC); 전분 및 유도체, 예를 들어 생전분, 개질된 전분, 전젤라틴화 전분, 덱스트린, 말토덱스트린 옥수수 시럽 수크로즈, 덱스트로즈/프룩토즈 및 당 폴리올; 압출형 검(extrudate gum), 예를 들어 아라빅 검, 가티 검, 카라야 검 및 트랜거캔스 검; 씨드 검(seed gum), 예를 들어 구아 검 및 로쿠스트 빈 검; 미생물 발효 검, 예를 들어 크산탄, 갈란 검 및 킬로산(chilosan); 해조 추출물, 예를 들어 아가, 알기네이트, 카라기난 및 푸르셀라란; 및 펙틴을 포함한다.
본 발명의 배리어 코팅에 포함될 수 있는 또다른 추가 성분들은 가소제, 탈점착제(detackifier) 및 착색제를 포함한다. 적합한 가소제의 예에는 글리콜, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 등, 지질, 예를 들어 식물성 오일, 미네랄 오일, 중간 사슬 트리글리세라이드, 지방, 지방산, 왁스 등을 포함한다. 적합한 탈점착제의 예에는 단백질, 예를 들어 제인 등, 및 지질, 예를 들어 아세틸화된 모노글리세라이드, 중간 사슬 트리글리세라이드, 오일, 왁스, 지방산, 예를 들어 스테아르산 및 올레산 등을 포함한다. 적합한 착색제의 예에는 안료, 예를 들어 유기 안료 및 무기 안료, 염료 및 다른 천연 착색제를 포함한다.
본 발명의 배리어 코팅은 임의의 통상적인 기술에 의해 가요성 기재 필름에 적용될 수 있다. 대개, 본 발명의 보호 코팅을 형성시키는 성분들은 적합한 액체 캐리어와 합쳐져서 액체 코팅 조성물을 형성시키며, 이에 따라 형성된 조성물은 이후에 브러싱, 스프레잉, 침지 등과 같은 임의의 적합한 수단에 의해 가요성 필름 기재에 적용될 것이다. 적합한 캐리어 액체의 예에는 물, 다양한 알코올, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등, 다양한 케톤, 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 등, 다양한 글리콜, 예를 들어 프로필렌 글리콜, 등, 다양한 글리콜 에테르, 다양한 에스테르, 예를 들어 에틸 아세테이트 등을 포함한다. 유기 용매 기반 캐리어 액체 사용의 특별한 이점은 유기 용매가 물 보다 빠르게 증발하는 경향이 있기 때문에, 도포 속도가 일반적으로 빠르다는 것이다. 다른 한편으로, 수 기반 캐리어 액체 사용의 특별한 이점은 유기 기반 용매의 대기로의 배출이 대부분 없어진다는 것이다.
본 발명의 배리어 코팅의 두께는 광범위하게 변경될 수 있으며, 필수적으로 요망되는 보호 정도를 제공하는 임의의 두께가 사용될 수 있다. 일반적으로 말하면, 적어도 약 0.1 마이크론, 더욱 일반적으로 적어도 약 1 마이크론, 또는 적어도 약 5 마이크론 정도의 최소 두께가 고려되며, 최대 두께는 약 100 마이크론 이하, 더욱 일반적으로 약 50 마이크론 이하, 또는 약 10 마이크론 이하이다. 일반적으로, 본 발명의 배리어 코팅을 형성시키기 위해 사용되는 코팅 조성물은, 이러한 조성물이 1회 도포로 적용될 수 있고 요망되는 경우에 여러 번의 도포가 이용될 수 있도록 포뮬레이팅될 것이다. 이와 관련하여, 여러 번의 도포 이용의 특별한 이점은 단지 1회 도포가 이용되는 경우 배리어 코팅에서 형성될 수 있는 결함 및/또는 핀 홀(pin hole)의 악영향을 제거하거나, 적어도 실질적으로 감소시킨다는 것이다.
본 발명의 배리어 코팅에서의 성분들의 비율은 또한 광범위하게 변경될 수 있으며, 필수적으로 임의의 양으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 코팅은 보호 코팅의 합쳐진 중량, 즉 코팅을 적용하기 위해 사용되는 임의의 액체 캐리어를 제외한 중량을 기준으로, 적어도 약 50 중량% 셸락 또는 유사체를 함유할 것이다. 더욱 일반적으로, 이러한 보호 코팅은 약 65, 75, 85 또는 95 중량%, 또는 그 이상의 셸락 또는 유사체를 함유할 것이다.
유사하게, 본 발명의 배리어 코팅은 또한 동일한 기준으로 (즉, 임의의 액체 캐리어 배제) 최대 약 40 중량% 보조-필름 형성제를 함유할 수 있으며, 최대 약 30 중량%, 20 중량% 또는 10 중량% 정도의 보조-필름 형성제의 양이 더욱 일반적이다. 사용되는 경우에, 보조-필름 형성제는 일반적으로 배리어 코팅의 성질의 주목할 만한 변화를 달성하기에 충분한 양, 대개 동일한 기준으로 적어도 약 0.5 중량%, 1 중량%, 2 중량% 또는 5 중량%로 존재할 것이다.
본 발명의 배리어 코팅은 또한 동일한 기준으로 약 0 내지 50 중량%의 탈점착제를 함유할 수 있으며, 적어도 셸락이 1차 필름 형성 수지로서 선택되는 경우에, 0 초과 내지 40 중량%, 약 3 내지 35 중량%, 또는 약 5 내지 35 중량% 정도의 탈점착제 농도가 더욱 일반적이다. 유사하게, 본 발명의 배리어 코팅은 또한 동일한 기준으로 약 0 내지 50 중량%의 가소제를 함유할 수 있으며, 0 초과 내지 40 중량%, 약 3 내지 35 중량%, 또는 약 5 내지 35 중량% 정도의 가소제 농도가 더욱 일반적이다.
본 발명의 배리어 코팅은 투명하거나 착색될 수 있다. 착색된 경우에, 사용되는 착색제의 양은 요망되는 칼라를 나타내기에 충분해야 한다. 이와 관련하여, 특히 고려되는 본 발명의 특징은 본 발명의 배리어 코팅에 기재 코팅 상에 인쇄된 이미지를 형성하는 것으로부터 콘트라스팅 칼라(constrasting color)가 제공될 수 있다는 것이다. 본 명세서에서, "콘트라스팅 칼라"는 착색료가 사용되지 않은 그밖에 동일한 배리어 필름과 비교하여 가요성 기재 필름 상에 인쇄된 이미지를 보다 용이하게 보여지게 하는 칼라를 의미한다. 이에 따라, 매우 밝은 칼라 또는 색조를 위해 약 0.1 내지 3 중량%, 더욱 일반적으로 약 0.3 내지 2 중량%, 또는 0.4 내지 1 중량% 정도의 착색료 농도가 고려되며, 유기 안료에 대해 10 내지 30 중량%, 및 티타늄 디옥사이드와 같은 무기 안료에 대해 40 내지 60 중량% 정도의 착색료 농도가 고려된다.
상기 성분들 이외에, 본 발명의 배리어 코팅에는 또한 요망되는 기능적 특징들을 제공하기 위한 또다른 물질들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 배리어 코팅은 코팅에 내열성, 요망되는 마찰 계수, 내블로킹성, 방추성(crinkle resistance), 광태 또는 무광 외견, 항박테리아 또는 항균 성질, 상표 보호 재료, 고려되는 광학적 효과, 예를 들어 펄광 안료 또는 광 간섭 안료, 금속성 안료로부터 얻어진 광학적 효과, 시간에 따라 방출될 수 있거나 캡슐이 깨질 때 방출될 수 있는 캡슐화된 물질에 도입된 방향제를 포함하는 방향성 등을 갖는 코팅을 제공하는 물질들과 배합될 수 있다.
본 발명의 배리어 코팅을 형성하기 위해 사용되는 코팅 조성물을 형성시키는데 사용되는 액체 캐리어의 농도는 또한 광범위하게 변경될 수 있으며, 필수적으로 임의의 양이 사용될 수 있다. 전체적으로 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 20 내지 90 중량% 또는 그 이상 정도의 액체 캐리어의 농도가 가능하며, 약 40 내지 85 중량%, 55 내지 75 중량%의 농도가 더욱 일반적이다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 본 발명의 배리어 코팅은 패턴 적용되며, 즉 이러한 배리어 코팅들은 가요성 필름 기재의 내측 주면의 전체 표면적 보다 적게 덮는 사전결정된 패턴으로 적용된다. 이러한 방법과 관련하여, 적합한 배리어는 본 발명의 식품 포장 필름의 선택된 영역, 예를 들어 프린팅 잉크와 포장되는 식품 품목 간의 접촉에 대해 보다 큰 보호가 필요한 영역에 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 배리어 코팅은 가요성 필름 기재 및 그 위에 인쇄된 이미지 둘 모두로부터 상이한 칼라를 나타낼 수 있으며, 이에 따라 배리어 코팅은 보완적인 그래픽을 생성시켜서 프린팅 잉크로 여러 이미지/그래픽 디자인을 생성시킬 수 있도록 한다.
적어도 셸락 또는 다른 유사한 유기 물질이 배리어 코팅을 형성시키기 위해 사용되는 경우에 본 발명의 특별한 이점은, 이러한 물질들이 재생 가능하고 지속 가능한 자원들로부터 유래된다는 것이다. 또한, 본 발명의 포장 재료를 형성하기 위해 사용되는 가요성 필름 기재가 생분해성인 경우에, 본 발명의 추가적인 이점은 이러한 전체 포장 필름이 생분해 가능하다는 것으로서, 이는 본 발명의 포장 필름이 매립을 통해 처리되는 경우에 주목할 만한 이점이다.
본 발명의 또다른 이점은, 본 발명의 배리어 코팅이, 적어도 적어도 셸락으로부터 형성되는 경우에, 알코올 또는 다른 유사한 용매 중에 용해시킴으로써 용이하게 제거될 수 있다는 것이다. 이는 가요성 필름 기재를 제조하는 물질을 재생하고 재사용하기 위해 본 발명의 포장 재료를 재활용하는 것이 요망되는 상황에서 특히 유리하다.
이와 관련하여, 많은 라미네이트는, 이러한 것들이 비상용성 물질들을 함유하기 때문에, 효율적으로 재활용되거나 매립 이외의 방식으로 처리될 수 없다. 예를 들어, 페이퍼 및 LDPE로 이루어진 라미네이트는 생분해되지 않을 것이고, 이에 따라 퇴비화 가능하지 않다. 또한, LDPE 또는 페이퍼 층들은, 이러한 층들이 라미네이트의 일체부이기 때문에, 별도로 회수되고 재활용할 수 없다. 유사하게, PET/Al-호일/LDPE 라미네이트는, 이러한 층들 모두가 생분해 가능하지 않고 서로 분리할 수 없기 때문에, 재활용할 수 없고 단지 매립으로 처리될 수 있다.
이러한 문제점은, 이의 배리어 코팅이 인쇄된 페이퍼를 잉크제거(de-linking) 및 재활용하기 위해 사용되는 수성 세척 또는 부유 잉크제거 공정(floatation deinking process)과 같은 잉크제거 공정을 도입시킴으로써 용이하게 제거될 수 있기 때문에, 본 발명의 포장 필름에 의해 해결된다. 또한, 본 발명의 포장 필름의 배리어 코팅이 유기-기원, 식품 적합성 필름 형성 물질로부터 제조되기 때문에, 이는 보다 낮은 등급의 재활용된 폴리머로부터 열성형 가능한(thermoformable) 폴리머 펠렛을 제조하는 폴리머 재활용 공정에 대해 공급물로서 직접적으로 사용될 수 있다. 이러한 낮은 등급의 재활용된 폴리머는 이러한 재활용된 폴리머로부터 생성된 열가소성 폴리머 펠렛을 몰딩함으로써 매우 다양한 상이한 제품, 예를 들어 정원 가구를 제조하는데 사용된다. 금속 호일 및/또는 열경화성 플라스틱으로부터 형성된 라미네이트 구조물은 이러한 목적을 위해 적합하지 않은데, 왜냐하면 이러한 물질들이 재활용되거나 열성형되지 않기 때문이다. 이러한 문제점은, 적어도 이의 가요성 필름 기재가 열가소성 물질로부터 제조될 때 본 발명의 포장 필름에 의해 해결되는데, 왜냐하면, 이의 기재 및 코팅을 함께 결합함으로써 생성된 통합된 재료가 여전히 열성형 가능하기 때문이다.
실시예
하기 표들은 본 발명에 따라 배리어 코팅을 형성시키기 위해 사용될 수 있는 예시적인 코팅 조성물을 예시한 것이다:
표 1
기본적인 수-불용성, 지질-불용성, 산소 불투과성의 배리어 코팅을 제공하기 위한 코팅 조성물
Figure pct00001
표 2
가소화되고 탈점착성화된 수-불용성, 지질-불용성, 산소 불투과성의 배리어 코팅을 제공하기 위한 코팅 조성물
Figure pct00002
본 발명의 단지 여러 개의 구체예들이 상기에 기술되었지만, 다수의 변형예들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않게 이루어질 수 있는 것으로 인식될 것이다. 이러한 모든 변형예는 하기 청구범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 페이퍼 보다 우수한 산소 및 수증기에 대한 침투 저항성을 나타내는 물질로 제조된 가요성 필름 기재를 포함하는 식품 포장 필름으로서, 상기 가요성 필름 기재가 한 쌍의 마주보는 주면(major face), 하나 이상의 주면 상에 인쇄된 이미지, 및 인쇄된 이미지를 덮는(covering) 배리어 코팅을 지니며, 배리어 코팅이 수증기-불투과성이고, 유기-기원의 식품 적합성 필름 형성 물질을 포함하는, 식품 포장 필름.
  2. 제 1항에 있어서, 기재가 합성 수지, 천연 수지, 금속 또는 이들의 조합물로부터 형성된, 식품 포장 필름.
  3. 제 2항에 있어서, 배리어 코팅이 셸락(shellac)을 포함하는, 식품 포장 필름.
  4. 제 3항에 있어서, 배리어 코팅이 탈왁스된 오렌지 셸락(dewaxed orange shellac) 및 정제된 블리치 셸락(refined bleach shellac) 중 하나 이상을 포함하는, 식품 포장 필름.
  5. 제 3항에 있어서, 배리어 코팅이 보조-필름 형성제(co-film former)를 포함하는, 식품 포장 필름.
  6. 제 3항에 있어서, 기재가 다층 물품(multilayer article)이며, 추가로 이러한 다층 물품 중의 층들 중 두 층 이상이 서로 상이한, 식품 포장 필름.
  7. 제 2항에 있어서, 기재가 합성 수지, 천연 수지, 또는 이들의 조합물로부터 형성된, 식품 포장 필름.
  8. 제 7항에 있어서, 배리어 코팅이 셸락을 포함하는, 식품 포장 필름.
  9. 제 8항에 있어서, 배리어 코팅이 탈왁스된 오렌지 셸락 및 정제된 블리치 셸락 중 하나 이상을 포함하는, 식품 포장 필름.
  10. 제 8항에 있어서, 배리어 코팅이 보조-필름 형성제를 포함하는, 식품 포장 필름.
  11. 제 8항에 있어서, 기재가 다층 물품이며, 추가로 이러한 다층 물품에서 층들 중 두 층 이상이 서로 상이한, 식품 포장 필름.
  12. 제 1항에 있어서, 배리어 코팅이 정제된 블리치 셸락의 75% 이상의, 실온에서의 수증기에 대한 침투 저항성, 및 정제된 블리치 셸락의 75% 이상의 산소 침투성을 갖는, 식품 포장 필름.
  13. 제 1항에 있어서, 배리어 코팅이 액체 불용성인, 식품 포장 필름.
  14. 제 13항에 있어서, 배리어 코팅이 정제된 블리치 셸락의 75% 이상의, 실온에서의 수증기에 대한 침투 저항성, 및 정제된 블리치 셸락의 75% 이상의 산소 침투성을 갖는, 식품 포장 필름.
  15. 제 1항에 있어서, 가요성 필름 기재가 생분해성이며, 추가로 배리어 코팅이 셸락을 포함하는, 식품 포장 필름.
  16. 제 15항에 있어서, 가요성 필름 기재가 퇴비화성인(compostable), 식품 포장 필름.
  17. 제 16항에 있어서, 가요성 필름 기재가 상이한 물질의 두 개 이상의 층으로 이루어진 다층 필름인, 식품 포장 필름.
  18. 식품 또는 약제 품목, 및 식품 또는 약제 품목을 완전히 둘러싸는 랩퍼(wrapper)를 포함하는 결합물(combination)로서, 랩퍼가 청구항 제1항의 식품 포장 필름을 포함하는, 결합물.
  19. 제 18항에 있어서, 배리어 코팅이 셸락을 포함하는, 결합물.
  20. 제 19항에 있어서, 배리어 코팅이 탈왁스된 오렌지 셸락 및 정제된 블리치 셸락 중 하나 이상을 포함하는, 결합물.
  21. 제 19항에 있어서, 가요성 필름 기재가 생분해성인, 결합물.
  22. 제 19항에 있어서, 가요성 필름 기재가 퇴비화성인, 결합물.
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