KR20180090650A

KR20180090650A - 다층으로 구성된 포장재

Info

Publication number: KR20180090650A
Application number: KR1020170015769A
Authority: KR
Inventors: 권오택; 임승란
Original assignee: 주식회사 한국인삼공사
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2018-08-13

Abstract

본 발명은 다층으로 구성된 포장재에 관한 것으로, 제1 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 알루미늄 호일, 제2 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 선형저밀도폴리에틸렌 필름이 순서대로 적층된 포장재로 제조된 파우치가 외관 적성이 우수하고, 박리가 저감되며, 내압강도가 높아 내용물을 안전하게 보관하면서도 내용물을 음용시에 개구부가 일정하게 형성되는 효과가 있으므로 본 발명의 포장재를 식품 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.

Description

다층으로 구성된 포장재{Packing Materials Consisting of Multi-layer}

본 발명은 다층으로 구성된 포장재 및 이 포장재로 제조된 파우치에 관한 것이다.

식품 포장에서는 파우치 포장이 널리 이용되고 있다. 파우치 포장은 특히 식품의 사전 포장(prepackage)용 용기 포장 분야에서 경량, 염가, 취급의 용이성(충전 및 포장 작업성, 전시성, 개봉 및 폐기 용이성 등)면에서 우수하고 통, 병, 경질성 플라스틱 용기 등의 대체 포장으로도 이용되고 있다.

파우치 포장용 재료는 종이, 셀로판, 알루미늄박, 플라스틱 필름, 증착 필름(알루미늄, 산화규소 등), 천, 합성지와 각종 소재의 재료가 쓰이고 그 포장 용기로서의 성능은 금속이나 유리 용기와 비교하여 실용상 지장이 없는 것에서부터 고성능의 파우치까지 개발되어 실용화되고 있다.

파우치는 형태에 따라 플랫 파우치(flat pouch), 주름 파우치, 자립 파우치(standing pouch) 등이 있고, 밀봉 방식에 따라 이면 밀봉, 삼면 밀봉, 사면 밀봉 파우치가 있으며, 또한 용도에 따라 일반포장용, 진공포장용, 가스치환포장용, 레토르트용, 스틱팩용 등이 있다.

또한, 파우치에 충전하는 내용물에 따라서 파우치를 구성하는 포장재의 종류를 다르게 하고 있다. 일반적으로, 식품, 의약품, 전기·전자부품, 생활용품의 포장에 사용되는 포장재는 폴리에틸렌(PE)과 같이 열용융이 가능하고 인체에 유해하지 않은 합성 수지 필름을 내부에 피 포장물의 수용 공간이 형성되도록 봉투 형태로 가공하여 사용한다.

포장재의 물성으로서 취급 중에 외부 충격, 압력에 의하여 파손되는 것이 방지되도록 유연성, 내충격성이 요구된다. 또한, 피포장물의 변질을 방지하고 선도 저하를 최소화하기 위하여 가스 및 수분 차단 성능이 요구된다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 기화성 방청 성분을 포함하여 기존 포장재 대비 수분 투과도가 감소된 포장재가 개시되어 있다. 아울러, 포장재의 말단에 절취가 용이하도록 칼집이나, 다공성의 홈 등을 형성할 때, 포장재를 구성하는 필름의 박리 정도가 낮고, 홈을 통한 미생물 오염을 최소화하는 것이 중요하다.

특히 내용물의 형상이 액체일 경우에는 다량의 수분으로 인해 누액, 팽창의 발생 정도가 많기 때문에 액체 제형을 대상으로 하는 포장재로서 외관 적성이 우수하고, 박리가 적으며, 내압강도가 높은 포장재의 개발이 필요한 실정이다.

한국 등록특허 제1214390호

본 발명의 과제는 파우치 제조시에 발생할 수 있는 포장재의 외관 적성 저하, 박리 현상, 누액/팽창 발생을 개선할 수 있는 파우치용 포장재를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 알루미늄(AL) 호일, 제2 PET 필름 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 필름이 순서대로 적층된 포장재를 제공한다.

제1 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 알루미늄 호일, 제2 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 선형저밀도폴리에틸렌 필름이 순서대로 적층된 포장재로 파우치를 제조함으로써, 개구부가 일정하게 형성되고, 박리가 되지 않으며, 내압 강도가 우수한 파우치를 제공할 수 있다.

도 1은 포장재를 구성하는 각 필름을 접착시에 접착제로 지방족 접착제를 사용하였을 때 파우치 절단면을 나타낸다.
도 2는 본 발명 포장재로 제조한 파우치의 실링 형태를 나타낸다.
도 3은 포장재의 외관 적성 평가 항목을 나타낸다: 도 3A; 개구부가 일정하게 형성되었는지 여부의 확인, 도 3B; 삼접점에서의 박리 현상, 누액 발생 정도 확인, 도 3C; 실링 정도 및 노치 외관 확인, 도 3D; 스틱 파우치 날인 품질 확인.
도 4는 내압 강도를 테스트하는 과정을 나타낸다.
도 5는 누액 테스트 과정을 나타낸다.
도 6은 가온 보관 후에 누액 또는 팽창 발생 정도를 확인하는 과정을 나타낸다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 제1 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 알루미늄(AL) 호일, 제2 PET 필름 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 필름이 순서대로 적층된 포장재를 제공한다.

상기 각 필름은 접착제(예: 열가소성 수지)에 의해 합지되어 구비될 수 있으며, 합지의 방법으로는 접착제를 이용하는 건식 적층법(Dry Lamination), 압력을 이용하는 압출 적층법(Extrusion Lamination), 열을 이용하는 열 적층법(Thermal Lamination)이 사용될 수 있으며, 각 필름을 합지할 수 있는 방법이면 제한없이 적용될 수 있다.

제1 PET는 인쇄 및 실링 후 외관 품질 유지를 위해 사용되며, AL 호일은 내용물의 보존성을 유지하기 위해 사용되며, 제2 PET는 필름에 방향성을 가지고 있어 파우치 개봉시 적은 힘으로 쉽게 개봉할 수 있는 개봉 편의성 향상을 위해 사용된다. LLDPE는 내용물과 접촉하는 필름으로 내용물 충진 과정부터 살균 과정까지 내용물의 보호 및 보존의 역할을 하면서 실링 안정성, 유통 안정성을 유지하는 역할을 한다.

포장재를 구성하는 필름을 상기 제1 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 알루미늄(AL) 호일, 제2 PET 필름 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 필름 이외에 다른 필름으로 대체하거나, 적층 순서를 변경할 경우에는 절취가 쉽도록 형성해 놓은 하프컷의 다공성 홈 부분에 필름의 박리가 일어날 수 있고, 파우치 자체의 내압강도가 낮아서 강한 압력이 가해질 때, 파우치가 터질 수 있다. 또한, 핀홀 생성 정도가 증가되어 누액이 다량 발생하고, 완제품을 가온 보관할 경우 파우치에서 누액이 발생하고, 팽창되는 파우치가 발생하는 문제점이 있다.

상기 제1 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 20㎛이고, 상기 AL 호일의 두께는 3㎛ 내지 15㎛이며, 상기 제2 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 20㎛이고, 상기 LLDPE 필름의 두께는 50㎛ 내지 100㎛일 수 있고, 바람직하게는 상기 제1 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 15㎛이고, 상기 AL 호일의 두께는 3㎛ 내지 10㎛이며, 상기 제2 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 15㎛이고, 상기 LLDPE 필름의 두께는 60㎛ 내지 80㎛인 포장재일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 포장재를 구성하는 각 원료의 두께는 상기 제1 PET 필름의 두께는 10㎛ 내지 15㎛이고, 상기 AL 호일의 두께는 5㎛ 내지 10㎛이며, 상기 제2 PET 필름의 두께는 10㎛ 내지 15㎛이고, 상기 LLDPE 필름의 두께는 65㎛ 내지 80㎛인 포장재일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 각 필름의 두께가 하한값 미만일 경우에는 파우치의 개구부가 원하는 직선형으로 일정하게 형성되지 않고, 중간에서 절취가 중단되어 개구부가 작게 형성되며, 이 경우 개구부로터 내용물이 적게 나오기 때문에 섭취시 불편할 수 있다. 각 원료의 두께가 상한값을 초과할 경우에는 파우치의 뒷면에 형성되는 삼접점에서 필름이 박리되는 현상이 나타나고, 파우치의 내압강도가 약해져 압력이 가해질 경우 파우치가 파손될 수 있다.

상기 포장재로 재조된 파우치에는 분말, 액체, 고형물이 적재될 수 있고, 바람직하게는 액체 제형이 적재될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.

본 발명의 한 실시예에서는 홍삼농축액을 제1 PET(12㎛)/AL(7㎛)/제2 PET(12㎛)/LLDPE(70㎛)로 이루어진 포장재로 제조된 파우치에 충전하고, 실링한 후에 외관 적성, 내압강도, 누액테스트, 가온보관 후의 누액/팽창 정도를 확인하였다. 다른 원료를 사용하여 제조된 포장재에 비해서, 제1 PET(12㎛)/AL(7㎛)/제2 PET(12㎛)/LLDPE(70㎛)로 이루어진 포장재의 경우 개구부가 일정하게 형성되고, 파우치의 삼접점에서 필름이 박리되지 않으며, 내압강도와 누액 테스트와 같이 압력을 일정시간 동안 가하였을 때에도 파우치의 형상이 유지되며 누액이 발생하지 않았다. 아울러, 완제품을 가온 보관시에 누액이나 팽창이 발생하는 정도가 현저히 감소되었다(표 2).

또한, 본 발명은 상기 포장재로 이루어지는 파우치를 제공한다.

본 발명의 파우치는 상기 포장재에 접착제를 이용해 부착시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 접착제로는 통상의 접착제를 제한없이 사용할 수 있으나, 지방족 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 접착제의 종류로 방향족 접착제와 지방족 접착제가 있지만, 지방족 접착제를 사용함으로써 포장재에서 내용물로 이행할 수 있는 위해 성분 발생을 최소화할 수 있고, 파우치의 절단면에서 필름의 늘어짐 현상이 감소할 수 있다. 지방족 접착제로서 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 파우치의 형태는 이방, 삼방, M방, 스탠드업, 지퍼, 스틱 및 스파우트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있고, 외관 적성이 우수하고, 박리 현상이 적으며, 내압 강도가 우수한 다양한 형태로 제조하고자 할 때, 본 발명의 포장재를 적용할 수 있다.

상기 파우치에는 개봉이 용이하도록 절취선부가 형성되어 있을 수 있다. 상기 절취선부는 레이저광을 조사하여 형성할 수 있고, 홈을 형성하는 방법이면 제한없이 적용가능하다. 절취선부는 손으로 용이하게 찢을 수 있다.

본 발명의 한 구현예에서는 홍삼농축액을 상기 포장재로 제조한 스틱 형태의 파우치에 충전하였을 때, 절취선부를 따라 개구부가 일정하게 형성되므로 섭취가 용이하였다.

본 발명의 포장재는 자체의 견고함을 유지할 수 있어 충전되는 내용물의 변질, 누출을 방지하므로 안전하게 보관되어 유통기간이 연장될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 제조예 및 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예 및 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 포장재 제조

홍삼 스틱 파우치에 사용되는 포장재에 따라 제품 불량률을 줄일 수 있는지 확인하였다. 재료가 3개 겹쳐진 삼중지, 재료가 4개 겹쳐진 사중지, 재료의 두께를 다르게 하였을 때 파우치의 외관 적성, 박리 현상, 내압 강도, 누액 정도, 팽창 정도를 확인하였다.

포장재는 4가지로 제조하였으며, 재료로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 알루미늄(AL) 호일, 나일론(NY) 필름, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 필름, 캐스트 폴리프로필렌(CPP) 필름을 사용하였다. 포장재를 구성하는 재료의 종류와 두께를 하기 표 1에 나타낸다. 포장재를 구성하는 필름의 적층 순서는 제1 PET/AL/제2 PET(또는 NY)/LLDPE(또는 CPP)로 하였고, LLDPE쪽이 내용물에 접촉하게 된다. 필름 재료로 파우치를 만드는 공정은 하기와 같다. 제1 PET 필름에 내용물에 해당하는 정보를 인쇄한 후, AL 호일과 제2 PET 필름을 접착하고, 접착된 "AL 호일과 제2 PET 필름"을 제1 PET 필름의 인쇄된 면의 뒷면에 접착하였으며, 마지막으로 LLDPE 필름을 제2 PET 필름에 접착한 후 경화실에서 3~4일 정도 보관하였다. 접착시에는 접착제로서 지방족 접착제인 이소포론 디이소시아네이트를 사용하였다.

구분	재료 종류/ 두께(㎛)				비고
포장재 1	PET 12	AL 7	NY 15	LLDPE 70	사중지
포장재 2	〃	〃	PET 12	LLDPE 70	사중지
포장재 3	〃	〃	NY 15	CPP 70	사중지(일반적인 파우치 재질)
포장재 4	〃	〃	-	CPP 70	삼중지

<비교예 1> 접착제에 따른 포장재의 물성 확인

<1-1> 박리 강도, 접착 강도 및 잔류 용제 확인

기존에 포장재를 구성하는 각 필름을 접착하는데 주로 방향족 접착제를 사용하였다. 본 발명에서는 FDA에서 용기 포장에서 식품으로 이행할 수 있는 물질들을 간접 식품 첨가물로 규정하는 점을 감안하여 지방족 이소시아네이트 중의 하나인 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)를 사용하여 포장재 위해 성분 발생을 최소화하고자 하였다. 포장재에 요구되는 특성인 박리 강도와 접착 강도를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

		접착제 종류
		방향족 접착제	지방족 접착제(IPDI)
		기존	강남 화성	TOYO MORTON
		기존	KUB-150	TM-250HV
박리 강도 gf/15mm	제1 PET(인쇄 PET)+AL	400g 이상/ PET 파단 (측정 불가)	500g 이상/ PET 파단 (측정 불가)	500g 이상/ PET 파단 (측정 불가)
	AL+PET	738g/ PET 파단	524	764
	제2 PET+LLDPE	498	1026	798
접착 강도 kgf/15mm		7.07	7.02	6.81
잔류 용제 mg/m²		0.634	0.609	불검출

방향족 접착제와 지방족 접착제의 박리강도 측정 결과, 지방족 접착제를 사용할 경우 일반적인 박리 강도 기준인 400g/15mm에 비해서 우수한 것을 알 수 있었다. 또한 파우치 완제품 제작 후에 접착 강도를 측정하였을 때 지방족 접착제를 사용한 경우 접착 강도의 기준치인 5kg/15mm에 부합하는 것을 확인하였다.

<1-2> 절단 용이성 확인

접착제 사용에 따른 파우치 개봉시 파우치 층간 늘어짐을 확인하였다. 단층을 SEM으로 촬영하여 절단면을 확인하였다.

방향족 접착제를 사용한 경우에 비해서, 지방족 접착제를 적용한 포장재로 이루어진 파우치를 개봉하면 절단면이 깨끗하게 유지되어(도 1), 파우치를 구성하는 내부 필름의 늘어짐에 의해서 발생할 수 있는 소비자 상해 우려를 최소화할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 파우치 층간 늘어짐이 발생하지 않으므로 소비자가 파우치를 부드럽게 개봉할 수 있다.

<실시예 2> 홍삼 스틱 파우치 제조

홍삼 추출물(한국인삼공사)을 25㎛ 필터로 1차 여과하였으며, 배합한 후 3㎛ 필터로 2차 여과하였다. 115℃에서 30초 동안 살균한 후에 실시예 1의 포장재로 제조된 파우치에 충전하였다. 충전한 후 파우치 상단을 실링하였다. 실링기로는 파우치를 실링하면서, 동시에 파우치에 홈을 형성할 수 있도록 침상의 돌기가 형성된 실바(seal bar)를 이용하였다. 실바를 파우치 상단의 일부분은 낮은 높이에서 실링하고, 일부분에 대해서는 더 높은 위치에서 실링하여(도 2의 A-A' 선을 따라 실링) 절취시에 파우치 전체가 개봉되지 않고 일부분만 개봉되도록 설정하여 실링하였다. 또한, 홈 형성에 있어서도 낮게 실링된 부분과 높게 실링된 부분 사이에 실바에 형성된 침상의 돌기에 의해 홈이 형성되도록 실바를 설정하여 실링하였다. 파우치 외부에서 보이는 홈은 미관이 향상되는 효과가 있고, 작업자가 제품 생산시에 실링이 양호하게 되었는지 여부를 확인하기 위해서도 사용하였다.

실링 설정 온도는 파우치의 길이 방향으로 상하 부분에 대해서는 210℃로 하고, 파우치의 측면에 대해서는 193℃로 하였다. 실링이 완료된 파우치는 95℃에서 50분 동안 후살균하였고, 40℃에서 냉각하였다. 파우치는 35℃에서 5일 동안 가온 보관한 후에 외관(전수) 검사하였다.

<실시예 3> 파우치의 외관 적성 평가

외관 적성은 개구부가 일정하게 형성되는지 정도(도 3A)와, 스틱 파우치의 제조시 뒷면에 형성되는 세개의 면이 접히는 부분인 삼접점에서의 박리 현상(도 3B), 누액, 외포장재 들뜸 현상, 실링 정도 및 노치 외관(도 3C), 스틱 파우치 날인 품질 확인 정도(도 3D)를 전반적으로 평가하였다. 박리 현상은 제조된 파우치의 외관에서 필름이 박리되는 정도로 평가하였다. 내압 강도는 압강도를 최대하중 86kgf로 하고, 3분 이상 유지하였을 때 이상이 있는 파우치 개수를 세어 평가하였다(도 4). 누액 테스트는 15Torr에서 10분간 유지하였을 때 누액이 발생하는 파우치를 확인하여 평가하였다(도 5). 누액/팽창 항목의 경우에는 35℃에서 5일 동안 가온 보관한 후에 누액 또는 팽창이 발생하는 파우치를 확인하여 평가하였다(도 6). 각 포장재별로 샘플을 1000개 제조한 후에 각 평가 항목에 대해서 100개씩 검토하였다. 측정한 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

구분	외관 적성	박리 현상	미생물	내압 강도	누액 테스트	누액/팽창	비고
포장재 1	개구부 위험	6	-	1	0	2	부적합
포장재 2	-	1	-	0	0	1	적합
포장재 3	개구부 위험	7	-	1	0	2	부적합
포장재 4	박리 다수	20	-	2	3	5	부적합

측정 결과, 포장재 2의 구성일 경우에 박리가 거의 발생하지 않았고, 내압 강도 테스트를 실시하여도 파우치가 터지지 않고 형상이 유지되며, 누액 테스트를 실시하여도 누액이 발생하지 않았다. 파우치 제조 후 가온 보관하여도 누액 또는 팽창이 거의 발생하지 않았다.

반면에, 외관 적성 항목에서, 포장재 1, 3의 경우에는 내부 필름이 늘어져서 개구부가 위험하게 형성되었고, 일정하게 형성되지 않아 섭취시 불편함이 있었다. 포장재 4의 경우에는 스틱 파우치의 삼접점에서 박리 현상이 나타나 외포장재가 들뜨는 것을 확인하였다. 박리 현상 항목에서도 포장재 1, 3, 4의 경우에는 개구부를 비롯한 전체 외관에서 박리가 다수 일어나, 포장재로 사용하기에는 부적합한 것을 알 수 있었다. 내압 강도 항목과 누액/팽창 항목에 있어서도 포장재 1, 3, 4의 경우 형상이 유지되지 않고 파우치가 터지는 경우가 발생하였으며, 가온 보관 후에 누액/팽창하는 파우치가 발생하여 포장재 1, 3, 4를 파우치로 사용하기에는 부적합한 것을 알 수 있었다.

위 결과로부터 포장재 2의 제1 PET(12㎛)/AL(7㎛)/제2 PET(12㎛)/LLDPE(70㎛) 구성으로 할 경우에 일부 원료를 다르게 하는 경우인 제2 PET대신에 NY를 사용한 경우, LLDPE대신에 CPP를 사용한 경우에 비해서, 제조된 파우치가 외관 적성이 우수하고, 박리 현상이 거의 나타나지 않으며, 내압 강도가 우수한 것을 알 수 있었다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

제1 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 알루미늄(AL) 호일, 제2 PET 필름 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 필름이 순서대로 적층된 포장재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 20㎛이고, 상기 AL 호일의 두께는 3㎛ 내지 15㎛이며, 상기 제2 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 20㎛이고, 상기 LLDPE 필름의 두께는 50㎛ 내지 100㎛인 포장재.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 15㎛이고, 상기 AL 호일의 두께는 3㎛ 내지 10㎛이며, 상기 제2 PET 필름의 두께는 5㎛ 내지 15㎛이고, 상기 LLDPE 필름의 두께는 60㎛ 내지 80㎛인 포장재.
청구항 1에 있어서,
상기 필름의 적층시에 사용되는 접착제는 지방족 접착제인 포장재.
청구항 4에 있어서,
상기 지방족 접착제는 이소포론 디이소시아네이트계인 포장재.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 포장재로 이루어지는 파우치.
청구항 6에 있어서,
파우치의 형태는 이방, 삼방, M방, 스텐드업, 지퍼, 스틱 및 스파우트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 파우치.