KR20180112275A

KR20180112275A - 발수성 식품 포장재

Info

Publication number: KR20180112275A
Application number: KR1020170042956A
Authority: KR
Inventors: 김준현; 최성지; 손병삼; 이승련; 엄임용
Original assignee: 롯데알미늄 주식회사
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2018-10-12
Also published as: KR101988717B1

Abstract

본 발명은 발수성 식품 포장재에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재는, 기재층; 상기 기재층 상에 형성된 열접착층; 상기 열접착층 상에 형성된 부착증진층; 및 상기 부착증진층 상에 형성된 소수성 미립자층;을 포함하고, 상기 부착증진층은 폴리올을 포함한다.

Description

발수성 식품 포장재{WATER REPELLENCY FOOD PACKAGING MATERIAL}

본 발명은 발수성 식품 포장재에 관한 것이다.

식품 포장재는 식품의 포장을 위해 사용되는 것으로, 그 동안 단순히 식품 보관의 안정성을 향상시키기 위한 개선만이 이루어져 왔을 뿐, 식품 포장재에 내용물이 묻어 버리게 되는 문제점에 대하여는 해결해오지 못하고 있었다. 예를 들어, 떠 먹는 발효유 제품의 뚜껑으로 사용되는 식품 포장재를 살펴보면, 발효유 제품을 밀봉하여 내용물의 유출을 막기 위해, 접착층이 형성된다. 소비자가 상기 발효유 제품을 구매한 뒤 상기 식품 포장재를 개봉하는 경우 그 내용물 중 일정량이 식품 포장재에 묻게 된다. 이는 상기 발효유 제품이 갖는 비교적 높은 점도와, 상기 포장재의 접착층 등이 갖는 접착성에 기인하여 나타난다. 이러한 단점으로 인해, 점성 액체의 내용물 전량을 사용하지 못하게 되는 낭비가 발생할 뿐 아니라, 분리 수거 등에도 곤란성이 생길 수 있다. 그러나, 이러한 단점을 해결하여 발수성을 갖는 점성 액체 용기의 밀봉용 포장재는 아직 제대로 알려져 있지 않다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 발수성을 가짐으로써 포장재에 묻는 내용물의 양을 최소화할 수 있는 발수성 식품 포장재를 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예에 따르면, 기재층; 상기 기재층 상에 형성된 열접착층; 상기 열접착층 상에 형성된 부착증진층; 및 상기 부착증진층 상에 형성된 소수성 미립자층;을 포함하고, 상기 부착증진층은 폴리올을 포함하는 것인, 발수성 식품 포장재를 제공한다.

일측에 따르면, 상기 기재층은, 종이, 합성종이, 수지필름, 합성수지필름 및 금속 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고, 상기 기재층의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛인 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 열접착층은, 실란트 접착제, 핫멜트 접착제, 에폭시 접착제, 우레탄 접착제, 래커 접착제 및 이지필 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고, 상기 열접착층의 두께는 50 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 열접착층은, PMMA 비드, 유리 비드, 지르코니아 비드, 세라믹 비드, 금속 비드 및 수지 비드로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 열접착층은, 원형, 중공형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 원기둥 및 다각기둥으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 패턴을 포함하고, 상기 패턴은 격자형으로 배열되는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 패턴의 평균 크기는 20 ㎛ 내지 500 ㎛인 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 폴리올은, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리올레핀 폴리올 및 폴리카르보네이트 폴리올로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 부착증진층의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 소수성 미립자층은, 소수성 미립자 0.5 중량% 내지 5 중량%, 잔량의 유기 용매 및 첨가제를 포함하는 것이고, 상기 소수성 미립자층의 두께는 100 nm 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 소수성 미립자는, 실리카, 알루미나, 알루미노실리케이트, 티타니아, 실리카 에어로겔, 산화철, 산화아연, 산화구리, 산화니켈 및 산화코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 소수성 미립자의 크기는, 100 nm 초과 300 nm 이하인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재는 발수성 및 발유성이 우수하고 이를 효과적으로 지속시킬 수 있어 식품 포장재에 내용물이 묻더라도 쉽게 흘러내릴 수 있고, 식품 포장재에 묻는 내용물의 양을 최소화하여 소비자는 보다 많은 양의 내용물을 취식할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재는 용기와의 접착능력이 우수하여, 용기의 상면을 밀봉하기 위한 용기 뚜껑재로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열접착층 표면을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열접착층 표면을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발수성 식품 포장재를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열접착층 표면의 패턴을 나타내는 이미지이다.
도 6은 도 5의 열접착층 표면 중 패턴이 없는 부분을 확대한 이미지이다.
도 7은 도 5의 열접착층 표면의 패턴의 단면을 촬영한 이미지이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 발수성 식품 포장재에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 발수성 식품 포장재에 발수성 및 발유성을 발현시켜, 예를 들어, 요구르트, 요거트와 같은 점성 액체가 포장재에 묻어나지 않도록 하는 포장재로 사용될 수 있다. 이러한 포장재는, 예를 들어, 상온에서 200 cPs 내지 1,000 cPs 점성을 갖는 액체의 용기 밀봉용 포장재의 제조를 위해 적절히 적용될 수 있다. 발수성 식품 포장재의 열접착층 및 소수성 미립자층에 의해 부여되는 발수성 및 발유성으로 인하여, 이러한 점성 액체가 포장재에 묻어나지 않도록 하면서, 소수성 미립자의 탈락 또는 오염을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재(100)는, 기재층(110), 열접착층(120), 부착증진층(130) 및 소수성 미립자층(140)을 포함한다.

일측에 따르면, 기재층(110)은, 종이, 합성종이, 수지필름, 합성수지필름 및 금속 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 기재층은, 예를 들어, PET 필름, 폴리에틸렌 필름, 에폭시계 필름 또는 알루미늄 호일을 사용할 수 있고, 2종 이상이 적층된 기재층을 사용할 수도 있다.

일측에 따르면, 기재층(110)의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛인 것일 수 있다. 상기 재층의 두께는 점성 액체나 용기의 종류 등에 따라 조절될 수 있고, 포장재의 내구성, 유연성 또는 제조 단가 등의 측면에 따라 조절될 수 있다.

일측에 따르면, 열접착층(120)은, 실란트 접착제, 핫멜트 접착제, 에폭시 접착제, 우레탄 접착제, 래커 접착제 및 이지필 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 실란트 접착제와 핫멜트 접착제를 동시에 사용할 수도 있다. 상기 핫멜트 접착제는, 예를 들어, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)계 핫 멜트 접착제일 수 있다. 상기 열접착층(120)은 표면 특성상 실란트 접착제가 접착력이 우수하고, 핫멜트 접착제는 보조 접착제로 부착시 실란트가 경화되기까지 고정시켜 주는 역할을 한다.

일측에 따르면, 열접착층(120)은, 발수성 및 발유성이 우수하고, 소수성 미립자의 탈리가 효과적으로 방지하고 억제되어 발수성 및 발유성이 장기간 발휘될 수 있으며, 용기와의 접착능력이 우수하다.

일측에 따르면, 열접착층(120)은, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 비드, 유리 비드, 지르코니아 비드, 세라믹 비드, 금속 비드 및 수지 비드로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 비드는 소수성 미립자에 의한 접착강도 저하를 방지할 수 있다. 상기 비드는 구형, 타원형, 다각형 등 모든 형상의 비드가 사용될 수 있다. 상기 비드는 다양한 크기가 분포된 것부터 일정한 크기만을 선별한 것까지 모두 사용할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 비드를 열접착층이 경화되기 이전에 분사하고 부착시켜 경화할 수 있다. 상기 경화는, 자연건조, 소부건조, 냉각고화, 촉매 경화, 자외선 경화 및 전자선 경화로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있으며, 열경화층의 타입에 따라 다양한 구성으로 적용할 수 있다.

일측에 따르면, 열접착층(120)은, 원형, 중공형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 원기둥 및 다각기둥으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 패턴을 포함하고, 격자형으로 배열되는 포함하는 것일 수 있다. 상기 다각기둥은, 삼각기둥, 사각기둥, 육각기둥 등을 포함하는 것일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열접착층 표면을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열접착층 표면을 나타내는 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열접착층 표면은 원형, 원기둥 형태의 패턴(122)을 형성할 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열접착층 표면은 육각형, 육각기둥 형태의 패턴(124)을 형성할 수도 있다.

일측에 따르면, 열접착층(120)의 패턴(122, 124)은 상기 패턴 사이의 공간에 존재하는 공기가 포장재에 묻는 물이나 유체를 외측으로 떠미는 역할을 수행함으로써 포장재 표면의 소수성, 발수성을 구현할 수 있다. 열접착층에 형성된 패턴에 의해 포장재는 보다 향상된 소수성, 발수성 및 발유성을 띄게 되므로, 포장재에 내용물이 묻더라도 쉽게 흘러내릴 수 있고, 이에 따라 포장재에 묻는 내용물의 양이 최소화되어 소비자는 보다 많은 양의 내용물을 취식할 수 있다.

일측에 따르면, 열접착층(120)의 패턴(122, 124)의 형성은, 습식 식각, 건식 식각 또는 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 이용할 수 있으며, 다수의 패턴이 형성된 몰드를 제조하여, 몰드를 통하여 열접착층(120) 상에 패턴(122, 124)을 형성할 수도 있다.

또한, 포토리소그래피를 이용한 패턴(122, 124)의 형성은, 열접착층 상에 포토레지스트막을 패터닝하여 상호간 소정의 간격을 갖는 다수의 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광(exposure) 및 현상(develop) 공정에 의하여, 상기 포토레지스트막은 다수의 포토레지스트 패턴으로 패터닝될 수 있다. 다수의 포토레지스트 패턴들은 다양한 형상을 가지며, 격자형으로 배열되는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 패턴(122, 124)의 평균 크기는 20 ㎛ 내지 500 ㎛인 것일 수 있다. 패턴(122)이 원기둥 또는 다각기둥일 때 높이는 15 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.

일측에 따르면, 열접착층(120)의 두께는 50 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다. 상기 열접착층의 두께가 50 ㎛ 미만인 경우 열접착층으로서의 기능을 효과적으로 수행할 수 없고, 100 ㎛ 초과하는 경우 전체적인 발수성 식품 포장재의 두께가 지나치게 두꺼워지는 문제가 있을 수 있다.

일측에 따르면, 부착증진층(130)은, 소수성 미립자층(140)이 탈리되는 것을 방지하고 억제하기 위한 것으로서, 소수성 미립자(142)를 보다 잘 부착시켜 접착 내구성을 향상시킬 수 있으며, 발수성 식품 포장재가 방수성 및 발유성을 지속적으로 발휘할 수 있도록 해준다. 또한, 부착증진층(130)은 열접착층(120)과의 상용성이 우수하여, 발수성 식품 포장재가 용기와의 접착시 점착제로서의 역할을 수행하여, 용기와의 접착력을 보다 향상시켜 준다.

일측에 따르면, 부착증진층(130)은 폴리올인 것으로서, 상기 폴리올은, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리올레핀 폴리올 및 폴리카르보네이트 폴리올로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일측에 따르면, 상기 폴리올은 둘 이상의 히드록실 관능기 및 약 500 내지 약 5,000 범위의 분자량을 가지는 것일 수 있다. 사용될 수 있는 폴리올은 폴리히드록시 에테르 (치환되거나 비치환된 폴리알킬렌 에테르 글리콜 또는 폴리히드록시 폴리알킬렌 에테르), 폴리히드록시 폴리에스테르, 폴리올의 에틸렌 또는 프로필렌 옥사이드 부가물 및 글리세롤의 모노치환된 에스테르, 폴리부타디엔 디올, 폴리이소부틸렌 디올, 폴리카르보네이트 및 그들의 혼합물을 포함할 수 있다.일측에 따르면, 상기 폴리에스테르 폴리올은, 분자당 하나 이상의 에틸렌성 불포화기 및 대부분 히드록실 말단기 및 바람직하게 5 미만의 산가(acid number)를 가지는 불포화 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 것일 수 있다. 상기 폴리에스테르 폴리올은 하나 이상의 포화 디- 또는 폴리카르복실산 또는 무수물과 과량의 글리콜 또는 다가알코올의 축합 반응에 의해 얻어지는 α,β-에틸렌성 불포화 디카르복실산 화합물의 올리고머로부터 제조될 수 있다. 불포화 폴리에스테르 폴리올은 불포화 디- 또는 폴리카르복실산 또는 무수물과 과량의 글리콜 및/또는 다가알코올로부터 또한 제조될 수 있다. 상기 폴리올은 바람직하게는, 5 미만, 더 바람직하게는, 약 2 미만의 산가를 가질 수 있다.

상기 포화 디- 또는 폴리카르복실산은 이소프탈산, 오쏘프탈산, 테레프탈산, 아디프산, 숙신산, 세바스산 및 그들의 혼합물을 포함할 수 있다. 전형적인 불포화 카르복실산 또는 무수물은 말레산, 푸마르산, 시타콘산(citaconic acid), 클로로말레산, 알릴 숙신산, 이타콘산(itaconic acid), 메사콘산(mesaconic acid), 그들의 무수물 및 그들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 다가알코올 및 글리콜은 네오펜틸 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 만니톨, 1,프로판디올, 펜타에리스리톨, 1,6-헥산디올, 1,3-부탄디올 및 그들의 혼합물을 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 폴리에테르 폴리올은, 히드록실기를 가지는 선형 및/또는 분지형 폴리에테르를 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올은 예를 들어, 폴리옥시알킬렌 폴리올, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 추가로, 폴리옥시알킬렌 폴리올의 단독중합체 및 공중합체 또한 포함할 수 있다. 상기 폴리옥시알킬렌 폴리올의 공중합체는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 2-에틸헥산디올-1,3,글리세린, 1,2,6-헥산 트리올, 트리메틸올 프로판, 트리메틸올 에탄, 트리스(히드록시페닐)프로판, 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 에틸렌디아민 및 에탄올아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 화합물의 부가물을 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 및 부틸렌 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 화합물과 함께 포함할 수 있다.

상기 폴리올은 상업적으로 입수가능한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, ARCOL PPG 2025 (바이엘(Bayer)), PolyG 20-56 (아치(Arch)) 및 플루라콜(Pluracol) P-2010 (바스프(BASF))와 같은 폴리에테르; 다이나콜(Dynacoll) 7360 (데구사(Degussa)), 폼레즈(Fomrez) 66-32 (크롬톤(Crompton)), 루코플렉스(Rucoflex) S-105-30 (바이엘) 및 스테판폴(Stepanpol) PD-56 (스테판(Stepan))과 같은 폴리에스테르; 및 PolyBD R-45HTLO (사르토머(Sartomer))와 같은 폴리부타디엔을 포함할 수 있다. 기타 유용한 폴리올은 바이엘로부터 입수가능한 데스모펜(Desmophen) 폴리올을 포함하는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 부착증진층(130)은 폴리올을 포함하는 코팅용 조성물에 의해 형성될 수 있다. 상기와 같이 부착증진층(130)이 폴리올을 포함하는 코팅용 조성물에 의해 형성되는 경우, 포장재의 품질 균일성과 재현 가능성을 보다 향상시킬 수 있다.

상기 폴리올을 포함하는 코팅용 조성물은 0.1 중량% 내지 10 중량%의 폴리올 및 90 중량% 내지 99.9 중량%의 용매를 포함하는 코팅용 조성물인 것일 수 있다. 희석되는 고형분 비율이 높은 경우에는 점도상승에 의해 공정성이 저하될 수 있으며, 가격 경쟁력에도 불리하다.

일측에 따르면, 부착증진층(130)의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것일 수 있다. 부착증진층(130)의 두께가 1 ㎛ 미만인 경우 소수성 미립자(142)가 쉽게 탈리될 수 있고, 본 발명의 발수성 식품 포장재가 용기와 접착시 점착제로서의 역할을 수행할 수 없으며, 10 ㎛ 초과인 경우 전체적인 발수성 식품 포장재의 두께가 지나치게 두꺼워지는 문제가 있을 수 있다.

일측에 따르면, 소수성 미립자층(140)으로 인하여 포장재에 최적화된 발수성 및 발유성이 발현되어 점성 액체가 포장재에 묻어나는 문제점을 최소화할 수 있다.

일측에 따르면, 소수성 미립자층(140)은, 소수성 미립자(142) 0.5 중량% 내지 5 중량%, 잔량의 유기 용매 및 첨가제를 포함하는 것일 수 있다. 소수성 미립자(142)가 0.5 중량% 미만인 경우 포장재 및 열접착층에 발수성 및 발유성이 제대로 발현될 수 없어 점성 액체가 포장재 등에 묻어나는 문제를 충분하게 줄일 수 없고, 5 중량% 초과인 경우 부착증진층에 소수성 미립자의 부착이 어렵고 접착 내구성이 저하되어 소수성 미립자(142)의 탈락 및 이에 의한 오염 등이 발생할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 소수성 미립자는, 소수성 산화물 미립자인 것으로서, 예를 들어, 실리카, 알루미나, 알루미노실리케이트, 티타니아, 실리카 에어로겔, 산화철, 산화아연, 산화구리, 산화니켈 및 산화코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 실리카 입자는 시판제품으로 사용할 수 있는데, 예를 들어, 실리카 에어로겔로서, 예를 들어, 메탄올 실리카 졸(Methanol Silica Sol), IPA-ST, MEK-ST, NBA-ST, XBA-ST, DMAC-ST, ST-UP, ST-OUP, ST-20, ST-40, ST-C, ST-N, ST-O, ST-50 및 ST-OL(Nissan Chemical Industries Co., Ltd.제)을 포함할 수 있으며, 실리카 미립자로서, 예를 들어, AEROSIL R 972, AEROSIL R972V, AEROSIL R 972CF, AEROSIL R 974, AEROSIL RX 200, AEROSIL RY 200, AEROSIL R 202, AEROSIL R 805, AEROSIL R812 및 AEROSIL R 812S (Japan Aerosil Co., Ltd.제)을 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 실란 커플링제로 표면 처리된 실리콘 입자를 사용할 수도 있다. 상기 실란 커플링제는, 예를 들어, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 3,3,3-트리플루오르프로필트리메톡시실란, 메틸-3,3,3-트리플루오르프로필디메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시메틸트리메톡시실란, γ-글리시독시메틸트리에톡시실란, γ-글리시독시에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시에틸트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-(β-글리시독시메톡시)프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시메틸트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시메틸트리에톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시에틸트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시에틸트리에톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 데실트리에톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 3-우레이도이소프로필프로필트리에톡시실란, 퍼플루오르옥틸에틸트리메톡시실란, 퍼플루오르옥틸에틸트리에톡시실란, 퍼플루오르옥틸에틸트리이소프로폭시실란, 트리플우로오프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, 트리 메틸실란올 및 메틸트리클로로실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 유기 용매는, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸셀로소브, 에틸솔로소브, 이소부틸알코올, 디아세톤 알코올와 같은 알코올계; 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 사이클로헥사논과 같은 케톤계; 헥산, 헵탄, 옥탄과 같은 헥산계, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 벤젠계; 또는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 셀로솔브아세테이트와 같은 아세테이트계;를 포함할 수 있다. 기타 실리카 등의 소수성 미립자를 균일하게 분산시킬 수 있는 다양한 유기 용매를 별다른 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 첨가제로는 분산제, 침강방지제, 착색제 또는 점도조절제 등을 사용할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 소수성 미립자의 크기는, 100 nm 초과 300 nm 이하인 것일 수 있다. 상기 소수성 미립자의 크기가 100 nm 미만인 경우 소수성, 발수성 및 발유성 효과가 나타나지 않아 그 효과가 미미하고, 300 nm 초과인 경우 상기 소수성 미립자가 불균일하게 분산되어 상기 소수성 미립자층이 불균일해지는 문제가 있다.

일측에 따르면, 소수성 미립자층(140)을 부착증진층(130) 상에 도포하는 방법은, 예를 들어, 스프레이 코팅, 그라비어 코팅, 다이 코팅, 콤마 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 바 코팅, 닥터 블레이드 및 스핀 코팅으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 스프레이 코팅 방식은, 예를 들어, 에어 스프레이(Air Spray) 코팅 방식과 에어리스 스프레이(Airless Spray) 코팅 방식으로 구분될 수 있다. 이중 에어리스 스프레이 코팅 방식은 물총과 같은 원리로 직접 압력을 가하여 구경이 작은 노즐을 통해 액상의 코팅 조성물을 분무하는 방식이다. 상기 코팅 조성물에 포함된 소수성 미립자가 상기 열접착층 상에 보다 단단히 박히고 부착되어, 접착 내구성 등이 보다 향상될 수 있도록, 바람직하게는 상기 코팅 조성물은 상기 에어리스 스프레이(Airless Spray) 코팅 방식으로 코팅되는 것일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 스프레이 코팅은 코팅액의 공급 방법에 따라서는, 흡상식, 중력식 또는 압송식으로 나뉠 수 있다. 상기 압송식은 저장탱크에서 액상의 코팅 조성물을 압송시켜 공급하는 것으로 많은 양의 액체를 지속적으로 분무하는데 적합하며, 분출량 조정범위가 넓고, 상하측면 도포도 가능하다.

일측에 따르면, 상기 스프레이 코팅에 있어 노즐부분은 이류체의 일종으로 건(Gun)은 아토마이징건 (구경 1.08 mm)을 적용할 수 있고, 시간당 유량은 30 내지 100 L/hr로 조절이 가능하다. 노즐은 상용화된 노즐 제품을 별다른 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 루미나社의 제품중 저압무하 건의 일종인 PR30 제품을 적용할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 소수성 미립자층은 상기 부착증진층 상에 상기 소수성 미립자가 0.1 g/m² 내지 10 g/m²의 도포량으로 도포된 것일 수 있다. 상기 소수성 미립자의 도포량이 0.1 g/m² 미만인 경우, 포장재의 발수성 및/또는 발유성이 제대로 발현되지 못할 수 있고, 10 g/m² 초과인 경우 포장재로부터 소수성 미립자의 탈락이 발생하여 이에 따른 오염 등이 발생할 수 있다.

상기 소수성 미립자의 분산량은 1 g/L 내지 100 g/L일 수 있고, 이에 따라 부착증진층(130) 상에 상기 소수성 미립자층(140)을 균일하게 도포하기가 보다 용이해 진다.

일측에 따르면, 소수성 미립자층(140)의 형성 후 건조 및/또는 가열할 수 있다. 상기 건조는, 자연건조, 소부건조, 냉각고화, 촉매 경화, 자외선 경화 및 전자선 경화로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다. 상기 가열은, 80℃ 내지 150℃, 바람직하게는 80℃ 내지 120℃의 온도 하에 진행할 수 있다.

일측에 따르면, 소수성 미립자층(140)의 두께는 100 nm 내지 10 ㎛인 것일 수 있다. 소수성 미립자층(140)의 두께가 100 nm 미만인 경우 발수성 및 발유성 기능이 떨어질 수 있고, 소수성 미립자층(140)의 두께가 10 ㎛ 초과인 경우 용기와의 접착이 용이하지 않을 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발수성 식품 포장재를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 소수성 미립자(142)가 부착증진층(130)의 최외면에 부착될 수도 있지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 소수성 미립자(142)가 부착증진층(130)이 혼합된 상태로 부착될 수도 있다. 이 경우, 부착증진층(130)이 건조되기 이전에 소수성 미립자(142)를 도포하여 형성하거나, 부착증진층(130)과 소수성 미립자(142)를 혼합하여 부착증진층(130)과 소수성 미립자층(140)을 한번의 코팅으로 공정을 간소화 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재는 발수성, 발유성 및 소수성이 우수하고 이를 효과적으로 지속시킬 수 있어 식품 포장재에 내용물이 묻더라도 쉽게 흘러내릴 수 있고, 식품 포장재에 묻는 내용물의 양을 최소화하여 소비자는 보다 많은 양의 내용물을 취식할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발수성 식품 포장재는 용기와의 접착능력이 우수하여, 용기의 상면을 밀봉하기 위한 용기 뚜껑재로 사용될 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 기술적 범위는 이들 예시에 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

< 기재층 상에 열접착층 제조>

10 ㎛ 두께의 알루미늄 호일 상에 열접착층으로서 우레탄 수지를 도포하고, 포토리소 그래피 공정을 이용하여 평균 크기가 30 nm인 육각형 패턴을 형성하였다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열접착층 표면의 패턴을 나타내는 이미지이다. 도 5를 참조하면, 열접착층 표면이 육각형 패턴으로 형성된 것을 알 수 있다.

도 6은 도 5의 열접착층 표면 중 패턴이 없는 부분을 확대한 이미지이다. 도 6을 참조하면, 열접착층 중 패턴이 없는 벽 부분은 SiO₂ 미립자가 코팅된 것을 알 수 있다.

도 7은 도 5의 열접착층 표면의 패턴의 단면을 촬영한 이미지이다. 도 7을 참조하면, 열접착층 표면의 육각형 패턴 1개의 셀의 단면이 잘 형성되었음을 확인할 수 있다.

<소수성 미립자를 포함한 코팅 조성물 제조>

하기 표 1과 같이 각 성분을 실시예의 조성에 해당되는 비율로 혼합하고, Mixer기를 사용하여 1,000 rpm, 5 분 이상 교반하여 실시예 및 비교예 1 (TOYO) 및 비교예 2 (미발수)의 소수성 미립자를 포함한 코팅 조성물을 제조하였다.

표 1에서, 소수성 미립자로는 Degussa 社의 "Aerosil" 제품의 실리카(SiO₂, 평균입경: 7 nm)와 후지실리시아 社의 "Sylophibic" 제품의 실리카(SiO₂, 평균입경: 1,000 nm)를 4 : 1로 배합하여 사용하였고, 유기용매로는 에탄올(Ethanol)을 이용하였다.

<소수성 미립자층의 형성>

상기 제조한 코팅 조성물을 ① 기재층 및 ② 열접착층으로 이루어진 인쇄 원단 중 열접착층 위에 도포 내지 도막을 형성하기 위해 표 1에 기재된 코팅 방법으로 도포하였다. 이 때의 도포량은 하기 표 1에 기재된 바와 같으며, 스프레이 코팅시의 조건은 압력 6 Bar, 분사거리 10 cm로 하였다.

<발수성 및 요구르트 발수성/ 발유성 및 접착내구성 평가>

상기에서 제조된 소수성 미립자층을 120℃에서 약 10 초간 건조한 뒤 소수성 미립자층 위에 물 또는 시중에 유통중인 요구르트 (유지성분 50% 이상)를 약 2 g 정도를 표면에 Drop하고 소수성 미립자가 도포된 시편을 약 45°각도로 기울이고 물 또는 요구르트가 묻어남 없이 흘러내리는가를 평가하였다. 묻어남 없이 흘러내렸을 경우 "○"로 표기하였고, 열접착층 또는 미립자 도포층에 묻어났을 경우 "×"로 표기하였다.

접착 내구성은 소수성 미립자가 도포된 시편을 리와인더(Rewinder) 장비를 이용하여 3 개 이상의 STEEL(SUS 304) 성분의 가이드롤(Guide Roll)에 통과시킨 뒤 발수성 또는 요구르트 발유성이 유지되는가를 평가하였다. 가이드 롤 통과 후에도 발수성 또는 요구르트 발유성이 유지된다면 "◎"로 표기하였고, 발수성능이 약간 저하되나 사용에 문제가 없을 정도는 "○"로 표기하였으며, 그 성능이 저하되었을 경우는 "×"로 표기하였다.

<증발 잔류물 측정>

증발 잔류물은 열접착층 기재 위에 도포된 소수성 미립자가 기재로부터 이탈하는가 여부를 측정하는 항목으로 식용 요구르트와의 접촉이 발생함에 따라 인체에 무해한 실리카일지라도 표면이탈을 최소화하고자 측정하는 항목이다. 증발잔류물은 FDA 승인 물질일지라도 제품에 혼입시 오염문제에 따라 30 mg/L 이하(KFDA)로 규정하고 있다.

먼저, 시험 용액 4 종 노르말헵탄(n-heptane), 20% 에탄올 수용액, 4% 초산 수용액, 증류수를 제조 또는 준비하고, 시험용액 200 ml 내지 300 ml를 자체 증발접시에 취하여 수욕상에서 증발 건조하였다. 이어서, 105℃에서 2 시간 건조시킨 후 데시게이타에서 30 분간 방냉하였다. 증발접시 무게와 함량과의 중량차를 구하였다(a mg). 시험용액과 같은 양의 대조구 용액(증류수 혹은 침출용액)에 대하여 같은 조작을 거쳐서 중량차(b mg)을 구하였다.

[수학식]

증발잔류물(mg/L)=[(a-b)×1,000]/시험용액 채취량(ml)

구분	소수성 미립자 (wt%)	유기용매 (wt%)	공정	도포량 (mg/m²)	발수	발유	접착 내구성	증발잔류물 -헵탄(mg/L)
비교예 1	-	-	코팅	-	◎	◎	○	7
비교예 2	0	0	코팅	0	×	×	×	-
실시예	5	95	코팅	80	◎	◎	◎	9

상기 표 1을 참고하면, 소정 함량의 실리카가 도포되고, 스프레이 코팅이 적용된 실시예는 발수성 및 발유성이 우수하여 점성 액체의 묻어남을 최소화할 수 있는 것으로 확인되었다. 실시예는 실리카의 접착 내구성이 뛰어나며, 증발 잔류물의 함량이 기준치를 충족함에 따라, 실리카의 탈락 및 이에 따른 오염이 실질적으로 발생하지 않는 것으로 확인되었다.

이에 비해, 비교예 1 및 2는 발수성 및 발유성이 충분치 못하거나, 실리카의 접착 내구성이 저하되어, 실리카의 탈락 및 이에 따른 오염이 발생할 우려가 큰 것으로 확인되었다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 제한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 발수성 식품 포장재
110: 기재층
120: 열접착층
122, 124: 패턴
130: 부착증진층
140: 소수성 미립자층
142: 소수성 미립자

Claims

기재층;
상기 기재층 상에 형성된 열접착층;
상기 열접착층 상에 형성된 부착증진층; 및
상기 부착증진층 상에 형성된 소수성 미립자층;
을 포함하고,
상기 부착증진층은 폴리올을 포함하는 것인, 발수성 식품 포장재.
제1항에 있어서,
상기 기재층은, 종이, 합성종이, 수지필름, 합성수지필름 및 금속 호일로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고,
상기 기재층의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛인 것인, 발수성 식품 포장재.
제1항에 있어서,
상기 열접착층은, 실란트 접착제, 핫멜트 접착제, 에폭시 접착제, 우레탄 접착제, 래커 접착제 및 이지필 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이고,
상기 열접착층의 두께는 50 ㎛ 내지 100 ㎛인 것인, 발수성 식품 포장재.
제1항에 있어서,
상기 열접착층은, PMMA 비드, 유리 비드, 지르코니아 비드, 세라믹 비드, 금속 비드 및 수지 비드로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것인, 발수성 식품 포장재.
제1항에 있어서,
상기 열접착층은, 원형, 중공형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 원기둥 및 다각기둥으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 패턴을 포함하고, 상기 패턴은 격자형으로 배열되는 것인, 발수성 식품 포장재.
제5항에 있어서,
상기 패턴의 평균 크기는 20 ㎛ 내지 500 ㎛인 것인, 발수성 식품 포장재.
제1항에 있어서,
상기 폴리올은, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리올레핀 폴리올 및 폴리카르보네이트 폴리올로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 발수성 식품 포장재.
제1항에 있어서,
상기 부착증진층의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것인, 발수성 식품 포장재.
제1항에 있어서,
상기 소수성 미립자층은, 소수성 미립자 0.5 중량% 내지 5 중량%, 잔량의 유기 용매 및 첨가제를 포함하는 것이고,
상기 소수성 미립자층의 두께는 100 nm 내지 10 ㎛인 것인, 발수성 식품 포장재.
제9항에 있어서,
상기 소수성 미립자는, 실리카, 알루미나, 알루미노실리케이트, 티타니아, 실리카 에어로겔, 산화철, 산화아연, 산화구리, 산화니켈 및 산화코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 발수성 식품 포장재.
제9항에 있어서,
상기 소수성 미립자의 크기는, 100 nm 초과 300 nm 이하인 것인, 발수성 식품 포장재.