KR20190130373A

KR20190130373A - 환경 친화적 음식 포장재

Info

Publication number: KR20190130373A
Application number: KR1020180054958A
Authority: KR
Inventors: 심순용
Original assignee: 농업회사법인 주식회사그린투유
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2019-11-22

Abstract

본 발명은 환경 친화적 음식 포장재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종이 또는 합성수지로 된 베이스 층의 일면에 친환경 소재 또는 생분해성 소재로 된 다양한 다기능성 배리어 층을 형성시킴으로써, 인체에 무해하고 자연환경에서 생분해되는 것이 가능하고, 차단성, 내열성, 및 내충격성이 우수하여 음식 포장 및 저장성을 대폭 증대시킬 수 있는 환경 친화적 음식 포장재에 관한 것이다.

Description

환경 친화적 음식 포장재{Package for foods}

과일, 채소, 빵, 과자, 치킨, 아이스크림 등 물기 또는 기름기가 많은 음식이나 음식을 포장하는 음식 포장지는 포장지에 물기나 기름기가 배어 포장지가 찢어져 음식이 오염되는 문제가 많이 발생되고 있으며, 이런 문제를 보완하고자 방습성, 내수성, 방유성 등의 물성을 구비한 포장지가 개발되고 있다.

일 예로, 음식 포장지의 경우 흡습성의 문제를 해결하기 위하여 방수성 재질로 내부를 코팅한다. 상기 음식 포장지의 코팅에 많이 사용되는 것이 폴리에틸렌 등과 같은 합성 수지이다.

일반적으로 폴리에틸렌 합성수지는 가볍고, 녹슬지 않으며 썩지 않을 뿐만 아니라 화학적 안전성, 내수성, 유연성, 절연성, 성형성 등의 장점에 의하여 주변 생활용품에 많이 사용되고 있다.

상기 폴리에틸렌은 음식 위생성이 우수하고, 원료 또한 저렴하여 다양한 음식 포장지의 내부에 코팅되어 방수 등의 목적으로 사용되고 있다.

하지만, 이를 이용한 음식 포장지는 사용 및 폐기 과정에서 환경호르몬이 방출될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌으로 코팅된 음식 포장지는 물에 해리되지 않으므로 재활용을 위해 별도의 선별 과정을 거쳐야 하는 문제가 발생된다.

상기 폴리에틸렌으로 코팅된 음식 포장지는 재활용 관점 및 친환경 측면에서 그 한계점이 있을 뿐만 아니라, 소각 시 발생하는 매연은 대기오염 및 발암물질을 유발하고, 매립을 하여도 자연 분해가 되기까지 수백 년이 걸리기 때문에 토양 오염의 주범이 되는 등 많은 문제점에 노출되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 친환경 소재 또는 생분해성 소재로 된 다양한 다기능성 배리어 층의 형성에 의해 인체에 무해하고 자연환경에서 생분해되는 것이 가능하고, 차단성, 내열성, 및 내충격성이 우수하여 음식 포장 및 저장성을 대폭 증대시킬 수 있는 환경 친화적 음식 포장재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환경 친화적 음식 포장재는, 베이스 층; 및 상기 베이스 층의 일면에 형성되며, 친환경 소재로 된 다기능성 배리어 층을 포함하여 이루어지며, 상기 베이스 층은 종이로 이루어지며, 상기 배리어층은, 상기 베이스 층 상면에 형성된 방유성 코팅층; 상기 방유성 코팅층 상면에 형성된 방수성 코팅층; 및 상기 방수성 코팅층 상면에 형성된 내습 코팅층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베이스 층의 재료인 종이는, 아트지, SC 마닐라지, 아이보리 마닐라지, 로얄아이보리 마닐라지, CCP(cast coated paper) 종이나, 백상지, 박엽지, TOP 마닐라지 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 방유성 코팅층은 알콜, 불소계 화합물, 녹말, 폴리비닐알콜, 지방산, 에멀젼 파라핀 왁스로 이루어지며, 상기 방수성 코팅층은 에탄올, 니트로 셀룰로오스, 디사이클로헥실 프탈레이트, 에멀젼 파라핀 왁스, 항접착제로 이루어지며, 상기 내습 코팅층은 유기용매, 폴리염화비닐리덴, 지방산, 말레산 무수물, 슬립제, 분산제로 이루어짐이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재는, 또한, 베이스 층; 및 상기 베이스 층의 일면에 형성되며, 친환경 소재로 된 다기능성 배리어 층을 포함하여 이루어지며, 상기 베이스 층은 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지며, 상기 다기능성 배리어 층은, 상기 베이스 층 일면에 형성되어 산소를 차단하기 위한 차단층; 상기 차단층의 일면에 형성되는 접착제 층; 및 상기 접착제 층의 일면에 형성되는 내충격성 수지 필름을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 단독 중합체 또는 공중합체를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 차단층은 수소결합이 가능한 수지 및 층상 실리케이트를 포함하는 혼합물 또는 실란화합물을 포함하는 유무기 하이브리드 용액으로 코팅한 후, 플라즈마 처리하여 유무기 하이브리드층의 표면에 경사형 계면구조를 가지는 무기질층을 더 형성시킨 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 환경 친화적 음식 포장재에 의하면, 종이 또는 합성수지로 된 베이스 층의 일면에 친환경 천연 물질 또는 생분해성 소재로 된 다양한 다기능성 배리어 층을 형성시킴으로써, 인체에 무해하고 자연환경에서 생분해되는 것이 가능하고, 차단성, 내열성, 및 내충격성이 우수하여 음식 포장 및 저장성을 대폭 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재의 다층 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재의 다층 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재의 다층 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재의 다층 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재(1)는 베이스 층(10); 및 상기 베이스 층(10)의 일면에 형성되며, 친환경 소재로된 다기능성 배리어 층(20)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 다기능성 배리어 층(20)은 본 발명의 일실시예에 따른 다양한 친환경 조성물을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재(100)는 보강층(30)을 더 포함할 수 있다. 상기 보강층(30)은 나일론(nylon) 층일 수 있다.

상기 베이스 층(10)은 종이 또는 수지 필름일 수 있다.

상기 베이스 층(10)이 종이인 경우에는, 아트지, SC 마닐라지, 아이보리 마닐라지, 로얄아이보리 마닐라지, CCP(cast coated paper) 종이 중 어느 하나인 도공지를 사용하거나 또는, 백상지, 박엽지, TOP 마닐라지 중 어느 하나를 선택하여 사용하는 비도공지를 사용할 수 있다.

상기 베이스 층(10)이 수지 필름인 경우에는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 연신폴리프로필렌(Oriented Polypropylene, OPP), 이축연신폴리프로필렌(Biaxially oriented Polypropylene, BOPP), 폴리에틸렌 2,6-디카르복실나프탈레이트(Polyethylene 2,6-dicarboxyl naphthalate, PEN), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에스테르(Polyester) 또는 폴리스티렌(Polystyrene, PS) 등으로 구성되는 필름을 사용할 수 있다.

상기 다기능성 배리어 층(20)은 친환경 조성물로서, 용매, 아민계 첨가제, 천연물 및 충진제를 포함하여 저장 안정성을 향상시키고, 천연물을 포함하는 친환경 소재로서 저장 안정성을 높여 취급이 용이한 친환경 조성물을 제공할 수 있다.

상기 친환경 조성물은 포함되는 성분 및 함량 등의 조성에 의해 코팅 필름 형성 시 배리어(barrier) 특성을 갖도록 할 수 있다. 여기서, 배리어 특성이라 함은 산소 및 수분에 대한 배리어성을 의미한다. 대부분의 음식의 경우 유기물로 구성되어 있어 수분, 산소 및 기타 가스 등에 취약하여, 수분, 산소, 탄산가스, 질소, 자외선 등을 차단할 수 있는 여러 배리어성 재료를 사용한다.

천연물은 아미노산이 결합된 고분자 형태로써 분자 사슬 말단에 각각 카르복실기(Carboxyl [0031] group, -COOH), 아민기(amine group, -NH2)와 사슬 중간에는 펩타이드 결합(Peptide bond, -O=C-NH-)을 다수 포함하여 산소 차단성이 우수한 단백질을 사용한다.

예를 들어, 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴(Gelatin), 밀 단백질 (Gluten), 키토산 (chitosan), 덱스트린(Dextrins), 카라기닌(Carrageenans) 및 셀룰로스(Cellulose)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 포함하는 천연물을 사용한다.

상기의 천연물 단백질에 포함되는 기능기들은 서로 수소결합을 형성하여 점도를 상승시킬 수 있는 원인이 되므로 상기 기능기들을 블록킹(blocking)하여 수소결합할 수 있는 사이트(site)를 막음으로써 점도 상승을 방지할 수 있다.

단백질 구조에 포함되어 있는 카르복실기와 케톤기의 수소결합을 블록킹하기 위하여 알칼리 화합물을 사용한다.

더욱 구체적으로 알칼리 화합물로서 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 탄산나트륨(Na2CO3) 등을 포함하는 무기 알칼리 화합물 또는 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 등을 포함하는 유기 알칼리 화합물을 사용할 수 있다.

산 화합물을 첨가제로 사용한 경우와 달리 알칼리 화합물 첨가제로 사용한 경우에 블록킹(blocking)으로 인한 점도 상승 방지의 효과가 있는 것으로 나타났다. 알칼리 화합물중에서도 유기 알칼리인 아민계 첨가제를 사용했을 때 효과가 나타났으며 이것은 단백질 말단의 카르복실기(-COOH) 뿐만 아니라 사슬 중간에 존재하는 케톤기(C=O)와 작용한 것으로 보여진다.

따라서 본 발명에 따른 친환경 조성물은 아민계 첨가제를 포함하여 조성물의 점도를 조절함으로써 저장 안정성을 높일 수 있다. 포함되는 아민계 첨가제의 함량에 따라 원하는 점도 조절이 가능하며, 코팅 조성물의 저장 중에 점도를 초기 점도로 유지시켜주는 역할을 한다.

상기 아민계 첨가제는 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 1차 아민으로 Methylamine, Methanolamine, Ethylamine, Ethanolamine, Propylamine, 3-Amino-1-propanol, Isopropylamine, Monoisopropanolamine, tert-butylamine, Butylamine, Hexylamine, Dodecylamine, Cyclohexylamine, Ethylenediamine, Hexamethylenediamine 을 사용할 수 있으며, 2차 아민으로 Dimethylamine, Diethylamine, Diethanolamine, Dipropylamine, N-Ethylmethylamine, N-Methylpropylamine, 3-(METHYLAMINO)-1-PROPANOL, N-Isopropylmethylamine, Dibutylamine, Di-sec-butylamine, Dioctylamine, Nmethylcyclohexylamine, Pyrrolidine, Pyridine, Diethylenetriamine 을 사용할 수 있으며, 3차 아민으로 Trimethylamine, Trimethanolamine, Triethylamine, Triethanolamine, Dimethylethanolamine, N,NDimethylpropylamine, N,N-Dimethylbutylamine, 3-Dimethylamino-1-propanol, N,N-Dimethyldodecylamine, N,N-Dimethyloctadecylamine, Tripentylamine, N,N-Dimethylcyclohexylamine, 3-(Dimethylamino)benzylalcohol, N,N,N′,N′-Tetramethyl-1,4-butanediamine 을 사용할 수 있다.

상기 아민계 첨가제는 상기 천연물 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부로 포함되는 것이 좋다. 바람직하게는 10 내지 20 중량부로 포함되는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 15 내지 20 중량부로 포함되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 친환경 조성물은 충진제를 포함하여 코팅 조성물제조 시 단백질 사슬들이 형성하는 망상구조 사이의 공극(hole)들에 충진제가 위치하여 공극(hole)들을 메워 차단성을 증가시키며, 표면을 매끄럽게 하는 효과를 부여한다.

상기 충진제는 소르비톨(Sorbitol), 프룩토오스(Fructose), 수크로오스(Sucrose), 마니톨(Mannitol), 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 글리세롤(Glycerol) 및 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG200, PEG400, PEG600 등)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 충진제는 상기 천연물 100 중량부에 대하여 90 내지 110 중량부로 포함되는 것이 좋다. 바람직하게는 95내지 105 중량부로 포함되는 것이 좋다.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재의 다층 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재(1A)는 종이로 이루어지는 베이스 층(100) 및 다수의 코팅층으로 이루어지는 다기능성 배리어 층(110)으로 이루어진다.

상기 다기능성 배리어 층(110)은 상기 베이스 층(100) 상면에 형성된 방유성 코팅층(111); 상기 방유성 코팅층(111) 상면에 형성된 방수성 코팅층(112); 및 상기 방수성 코팅층(112) 상면에 형성된 내습 코팅층(113)을 포함하여 이루어진다.

상기 방유성 코팅층(111)은 알콜, 불소계 화합물, 녹말, 폴리비닐알콜, 지방산, 에멀젼 파라핀 왁스로 이루어진다.

상기 베이스 층(100)은 종이재질로서, 아트지, SC 마닐라지, 아이보리 마닐라지, 로얄아이보리 마닐라지, CCP(cast coated paper) 종이나, 백상지, 박엽지, TOP 마닐라지 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

상기 방유성(放油性) 코팅층(111)은 낮은 투기 저항도를 가지며, 오일의 침투를 막는 역할을 함으로써, 상기 방유성 코팅층(111)은 알콜 73.5 내지 86.8 중량%, 불소계 화합물 2 내지 3 중량%, 녹말 5 내지 10 중량%, 폴리비닐알콜5 내지 10 중량%, 지방산 0.2 내지 0.5 중량%, 에멀젼 파라핀 왁스 중량 1 내지 3 중량%로 이루어짐이 바람직하다.

상기 불소계 화합물은 탄소수가 2 내지 20 직쇄의 퍼플루오르알킬기를 가지는 것으로, 외부에서 침투하는 습기, 수분, 오일 성분을 막아주는 역할을 한다.

본 발명의 불소계 화합물은 방유성 코팅층(111)의 조성물 중 총 중량대비 2 중량% 미만인 경우 외부에서 침투하는 수분이나 오일 성분을 허용하게 되어 음식 포장지에 수분이나 오일이 스며드는 문제가 있으며, 3 중량% 초과인 경우 수분에 대한 반발성이 증가하여 방유성 코팅층(111) 상면에 방수성 코팅층(112)을 고르게 형성하지 못하는 문제가 발생된다.

상기 녹말은 산화 녹말 또는 양이온 녹말 또는 하이드록시에틸 녹말 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다.

상기 산화 녹말(oxidized strach)은 포도당의 수산화기(OH group)에 산화제와 반응시킨 녹말로, 점도가 낮은 특징이 있다.

본 발명의 녹말은 방유성 코팅층(111)의 조성물 중 총 중량대비 5 중량% 미만인 경우 녹말이 딱딱하게 굳어지는노화 현상이 발생되며, 10 중량% 초과인 경우 녹말의 점도가 증가되어 방유성 코팅층(111)이 고르게 형성되지 못하는 문제가 있다.

상기 폴리비닐알콜은 음식 포장지의 방유성을 향상시키는 것으로, 본 발명의 폴리비닐알콜은 방유성 코팅층(111)의 조성물 중 총 중량대비 5 중량% 미만인 경우 음식 포장지의 내유 성능이 떨어지는 문제가 있으며, 10 중량% 초과인 경우 폴리비닐알콜의 친수성이 발현되어 수분을 막지 못하는 문제가 있다.

상기 지방산은 방유성 코팅층(111)의 조성물 중 총 중량대비 0.2 중량% 미만인 경우 음식 포장지의 투기 저항도를 상승시켜 음식 포장지가 쉽게 찢어지는 문제가 있으며, 0.5 중량% 초과인 경우 방유성 코팅층(111)의 조성물끼리 응집에 의해 균일한 용해가 저해되는 문제가 있다.

상기 에멀젼 파라핀 왁스는 방유성 코팅층(111)의 조성물 중 총 중량대비 1 중량% 미만인 경우 윤활성이 저하되어 방유성 코팅층(111)의 조성물끼리 서로 달라붙는 브로킹 현상이 발생되며, 3 중량% 초과인 경우 윤활성이 강해져 베이스 층(100) 상면에 코팅하기가 어려운 문제가 있다.

상기 알콜은 불소계 화합물, 녹말, 폴리비닐알콜, 지방산, 에멀젼 파라핀 왁스를 녹이는 용매로, 알콜을 첨가함으로써, 방유성 코팅층(111)의 조성물 총 중량 100 %로 만든다.

상기 방수성 코팅층(112)은 음식 포장지에 방수성을 부여하는 것으로, 에탄올, 니트로 셀룰로오스, 디사이클로헥실 프탈레이트, 에멀젼 파라핀 왁스, 항접착제로 이루어지며, 상기 방수성 코팅층(112)은 에탄올 75 내지 96중량%, 니트로 셀룰로오스 2 내지 10 중량%, 디사이클로헥실 프탈레이트 0.5 내지 5 중량%, 에멀젼 파라핀 왁스1 내지 8 중량%, 항접착제 0.5 내지 2 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 니트로 셀룰로오스는 셀룰로오스의 수산화기(OH group)를 니트로화 반응에 의해 치환하여 수소결합을 감소시킨 것으로서 친수성의 수산기가 소수성의 다른 기로 변화된 것이다. 상기 니트로 셀룰로오스는 방수성 코팅층(112)의 조성물 중 총 중량대비 2 중량% 미만인 경우 음식 포장지에 방수성을 부여할 수 없으며, 10 중량% 초과인 경우 니트로 셀룰로오스의 함량이 많아져서 점도가 높아지고, 코팅작업 시 덩어리지는 현상에 의해 코팅이 불량해진다.

상기 디사이클로헥실 프탈레이트는 니트로 셀룰로오스를 가소화시키는 것으로, 방수성 코팅층(112)의 조성물 중 총 중량대비 0.5 중량% 미만인 경우 셀룰로오스가 용액화가 되지 않고, 방수성 코팅층(112)의 방수성이 저하되며, 5 중량% 초과인 경우 니트로 셀룰로오스 입자가 분해되어 가공온도 상승되며, 이에 따라 코팅작업 시 온도가 상승되어 종이의 탄화현상이 발생된다.

상기 가소화는 셀룰로오스를 용액화하고 이 용액의 점성을 유지시킴으로써 음식 포장지에 용이하게 코팅이 되도록 하는 것이다.

상기 에멀젼 파라핀 왁스는 종이의 층간 접/점착현상을 방지하며, 방수성을 부여하며, 방수성 코팅층(112)의 조성물 중 총 중량대비 1 중량% 미만인 경우 윤활성이 저하되어 방수성 코팅층(112)의 조성물끼리 서로 달라붙는 브로킹 현상이 발생되며, 8 중량% 초과인 경우 윤활 성이 강해져 방유성 코팅층(111) 상면에 코팅하기가 어려운 문제가 있다.

상기 항접착제는 방수성 코팅층(112)의 조성물들을 고르게 분산시키고 현탁성을 증가시키며 저장 안정성을 향상시키는 것으로서, 본 발명의 항접착제는 방수성 코팅층(112)의 조성물 중 총 중량대비 0.5 중량% 미만인 경우 분산효과를 기대할 수 없으며, 2 중량% 초과인 경우 현탁성은 우수하나 경제적 측면에서 바람직하지 못하다.

상기 에탄올은 니트로 셀룰로오스, 디사이클로헥실 프탈레이트, 에멀젼 파라핀 왁스, 항접착제를 녹이는 용매이다.

상기 내습 코팅층(113)은 음식 포장지에 방습성 및 열접착성을 부여하는 것으로, 유기용매, 폴리염화비닐리덴, 지방산, 말레산 무수물, 슬립제, 분산제로 이루어지며, 상기 내습 코팅층(113)은 유기용매 56.4 내지 89.73 중량%, 폴리염화비닐리덴 10 내지 40 중량%, 지방산 0.05 내지 0.1 중량%, 말레산 무수물 0.01 내지 0.5 중량%, 슬립제 0.2 내지 2 중량%, 분산제 0.01 내지 1 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 내습 코팅층(113)에는 폴리염화비닐리덴을 대체하여 아크릴을 사용할 수 있으며, 상기 아크릴 함량은 폴리염화비닐리덴의 함량과 동일하게 사용한다.

상기 폴리염화비닐리덴 또는 아크릴은 수분을 음식 포장지에 투과 및 흡수를 방지하여 방습성을 부여하고, 또한, 음식 포장지에 열접착성이 부여된다.

상기 아크릴은 스티렌 아크릴 공중합체 고분자(stylene acrylic copolymer)가 바람직하다.

본 발명의 폴리염화비닐리덴 또는 아크릴은 내습 코팅층(113)의 조성물 중 총 중량대비 10 중량% 미만인 경우 음식 포장지의 방습성 효과를 기대할 수 없으며, 40 중량% 초과인 경우 내습 코팅층(113)의 조성물의 점도가 상승되어 균일하게 혼합되지 않는 문제가 있다.

상기 지방산은 폴리염화비닐리덴 또는 아크릴을 균일하게 융해시켜주는 역할을 하는 것으로, 내습 코팅층(113)의 조성물 중 총 중량대비 0.05 중량% 미만인 경우 폴리염화비닐리덴 또는 아크릴의 균일한 용해가 어렵고, 0.1 중량% 초과인 경우 내습 코팅층(113)의 조성물끼리 응집에 의해 균일한 용해가 저해되는 문제가 있다.

상기 말레산 무수물은 지방산과 함께 폴리염화비닐리덴 또는 아크릴을 더욱 균일하게 용해시켜 주는 역할을 하는 것으로, 내습 코팅층(113)의 조성물 중 총 중량대비 0.01 중량% 미만인 경우 폴리염화비닐리덴 또는 아크릴과 지방산의 균일한 용해가 어렵고, 0.5 중량% 초과인 경우 방습 및 열실링성 코팅층(113)의 조성물끼리 응집에 의해 균일한 용해가 저해되는 문제가 있다.

상기 슬립제는 내습 코팅층(113)의 조성물이 코팅된 종이의 마찰계수를 저하시켜 윤활성 강화 및 표면강도 향상을 유발함으로써 후공정인 인쇄 작업시 발생될 수 있는 종이의 층간 접/점착현상을 방지하는 것으로, 리코 왁스(Lico wax), 실리콘(Silicone), 스테아르산 모노머(Stearic acid monomer)로 이루어진 군에서 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다.

상기 슬립제는 내습 코팅층(113)의 조성물 중 총 중량대비 0.2 중량% 미만인 경우 윤활성이 저하되어 내습 코팅층(113)의 조성물끼리 서로 달라붙는 브로킹 현상이 발생되며, 2 중량% 초과인 경우 윤활성이 강해져 코팅하기가 어려운 문제가 있다.

상기 분산제는 내습 코팅층(113)의 조성물들을 고르게 분산시키고 현탁성을 증가시키는 것으로서, 친수성 실리카, 디에스테르 설포석시네이트(Diester sulfosuccinate) 및 우레탄 에멀젼(Urethane Emulsion)로 이루어진 군에서 어느 하나 이상을 선택하는 것이 바람직하다.

상기 분산제는 내습 코팅층(113)의 조성물 중 총 중량대비 0.5 중량% 미만인 경우 분산효과를 기대할 수 없으며, 2 중량% 초과인 경우 현탁성은 우수하나 경제적 측면에서 바람직하지 못하다.

상기 유기용매는 폴리염화비닐리덴 또는 아크릴, 지방산, 말레산 무수물, 슬립제, 분산제를 녹이는 용매로, 메틸벤젠(Methyl benzene), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 메틸아세테이트(Methylacetate), 프로필아세테이트(Propyl acetate), 벤젠(Benzene), 클로로벤젠(Chloro Benzene), 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran), 에탄올(Ethanol) 및 이소프로판올(Isopropanol)로 이루어진 군에서 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재의 다층 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 환경 친화적 음식 포장재(1B)는 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 베이스 층(200) 및 다수의 차단층으로 이루어지는 다기능성 배리어 층(210)으로 이루어진다.

상기 베이스 층(200)은 폴리프로필렌 수지층으로 이루어져, 포장재용 여러 소재중 가장 저렴하고 매우 우수한 수분차단성을 가진 폴리올레핀계 소재를 주된 소재로 채택하는 장점이 있다.

또한, 일반적으로 자동차 내장재 소재인 폴리프로필렌 수지층으로 이루어진 베이스 층(200)은 재활용이 매우 잘되고 소재인 장점이 있다.

상기 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 단독 중합체 또는 공중합체를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 폴리프로필렌 공중합체는 전체 공중합체 100 중량부에 대하여 상기 단량체를 1 내지 10 중량부 함유하는 것이 바람직하다.

상기 폴리프로필렌 수지는 중량평균분자량이 80,000 내지 500,000일 수 있으며, 좋게는 100,000 내지 400,000인 것이 바람직하다. 상기 폴리프로필렌 수지의 중량평균분자량이 80,000 미만인 경우 음식포장재로서의 기계적 물성 및 내충격성이 충분하지 못할 수 있으며, 500,000 초과인 경우 유연성이 크게 떨어져 상품가치가 저하될 수 있다.

상기 다기능성 배리어 층(210)은 상기 베이스 층 일면에 형성되어 산소를 차단하기 위한 차단층(211), 상기 차단층(211)의 일면에 형성되는 접착제 층(212); 및 상기 접착제 층의 일면에 형성되는 내충격성 수지 필름(213)을 포함하여 이루어진다.

상기 차단층(211)은 수소결합이 가능한 수지 및 층상 실리케이트를 포함하는 혼합물로 이루어지거나, 또는 실란화합물을 포함하는 유무기 하이브리드 용액으로 코팅한 후, 플라즈마 처리하여 유무기 하이브리드층의 표면에 층간 경계가 명확하지 않은 경사형 계면구조를 가지는 무기질층을 더 형성시킬 수 있다.

상기 수소결합이 가능한 수지로는 폴리비닐알콜, 에틸렌 비닐알콜 공중합체, 에틸렌 프로필렌 비닐알콜 공중합체, 및 폴리아크릴산로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

상기 층상 실리케이트로는 마이카, 합성 마이카, 스멕타이트, 나트륨 몬모릴로나이트, 마그네슘 몬모릴로나이트, 칼슘 몬모릴로나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 헥트로나이트, 나트륨 헥트로나이트, 사포나이트, 합성 사포나이트, 사우코나이트, 파이로 필라이트, 글루코나이트, 버미큘라이트, 폴리고르스킨, 세피올라이트, 알로페인, 이모골라이트, 탈크, 플루오르마이카, 일라이트, 글루코나이트, 필로실리케이트, 볼콘스코이트, 소복케이트, 스티븐사이트, 소빈포다이트, 마가다이트, 케냐이트, 카올리나이트, 디카이트, 나크라이트, 아녹사이트, 레디케이트, 몬트로나이트, 실리케이트, 할로이사이트, 메타할로이사이트, 세리사이트, 알로폰, 서펜틴클레이, 크리소타일, 안티고라이트, 아타풀가이트, 세피올라이트, 팔리고르스카이트, 기부시클레이, 가이롬클레이, 히싱저라이트, 클로라이트 및 라포나이트로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.

상기 내충격성 수지 필름(213)은 폴리올레핀, 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 또는 나노 무기 입자 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

상기 폴리올레핀은 당업계에서 공지된 단량체를 단독중합 또는 공중합하여 제조된것을 사용할 수 있으며, 상기 단량체로 예를 들면, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센 및 1-도데센에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 중합체는 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

상기 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머는 에틸렌-α-올레핀 공중합체 엘라스토머인 폴리에틸렌계 엘라스토머, 프로필렌-α-올레핀 공중합체 엘라스토머인 폴리프로필렌계 엘라스토머, 스티렌-부타디엔 블록공중합체 엘라스토머, 수소화 첨가된 스티렌-부타디엔 엘라스토머, 스티렌-이소프렌 블록공중합체 엘라스토머, 수소화 첨가된 스티렌-이소프렌 블록공중합체 엘라스토머, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체 엘라스토머, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록공중합체 엘라스토머, 스티렌-부타디엔-부틸렌-스티렌 블록공중합체 엘라스토머, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록공중합체 엘라스토머, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체 엘라스토머 등 폴리스티렌계 엘라스토머 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

또한 상기 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머는 쇼와경도 30 내지 100 A, 좋기로는 40 내지 80 A인 것이 바람직하다. 쇼와 경도가 30 A 미만인 경우 내열성이 나빠질 우려가 있고, 100 A를 초과한 경우 충분한 내충격성 확보가 어려워질 수 있다.

또한 보다 내열성을 강화시키기 위해 상기 내충격성 수지 필름(213)에 나노입자를 더 첨가할 수 있다. 본 발명에 있어, 상기 나노 무기입자는 평균입경 1 내지 500 ㎚인 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토스, 제올라이트, 규산백토로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것이며, 폴리올레핀에 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 평균입경 1 내지 500㎚이며, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토스, 제올라이트, 규산백토로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 나노무기입자 또는 이들의 혼합물을 포함하여 형성할 수 있다.

상기 무기질층은 상기 유무기 하이브리드층과의 계면에서 경사형 계면구조를 가져 이들 사이의 층간 경계가 명확하지 않으면서 무기물에서 유무기물로의 점진적인 조성 변화를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 유무기 하이브리드층의 두께는 0.2 내지 5㎛이며, 상기 무기질층의 두께는 10 내지 500㎚인 것이 바람직하다.

한편, 도시되어 있지는 않지만, 상기 내충격성 수지 필름(213)의 일면에는 접착제층을 개재하여 을 더 추가 형성할 수 있다,

상기 내열성 필름은 음식 포장재를 빠른 속도로 제조하는 경우, 내열이 요구되므로, 융점이 90 내지 150 ℃인 폴리올레핀 수지로 제조됨이 바람직하다.

상기 내열성 필름에 포함되는 폴리올레핀 수지의 융점이 90℃ 미만인 경우, 내열성이 떨어지며, 150℃ 초과인 경우, 우수한 내열성을 얻을 수 있으나, 원하는 음식 포장재 제조에 실패할 우려가 있다.

1, 1A, 1B, 1C, 1D: 본 발명에 따른 환경 친화적 음식 포장재
10, 100, 200: 베이스 층
20, 110, 210: 다기능성 배리어 층

Claims

베이스 층; 및
상기 베이스 층의 일면에 형성되며, 친환경 소재로 된 다기능성 배리어 층을 포함하여 이루어지며,
상기 배리어층은,
상기 베이스 층 상면에 형성된 방유성 코팅층;
상기 방유성 코팅층 상면에 형성된 방수성 코팅층; 및
상기 방수성 코팅층 상면에 형성된 내습 코팅층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 환경 친화적 음식 포장재.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스 층의 재료인 종이는, 아트지, SC 마닐라지, 아이보리 마닐라지, 로얄아이보리 마닐라지, CCP(cast coated paper) 종이나, 백상지, 박엽지, TOP 마닐라지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 환경 친화적 음식 포장재.
제 1 항에 있어서,
상기 방유성 코팅층은 알콜, 불소계 화합물, 녹말, 폴리비닐알콜, 지방산, 에멀젼 파라핀 왁스로 이루어지며,
상기 방수성 코팅층은 에탄올, 니트로 셀룰로오스, 디사이클로헥실 프탈레이트, 에멀젼 파라핀 왁스, 항접착제로 이루어지며,
상기 내습 코팅층은 유기용매, 폴리염화비닐리덴, 지방산, 말레산 무수물, 슬립제, 분산제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 환경 친화적 음식 포장재.
제 1 항에 있어서,
베이스 층; 및
상기 베이스 층의 일면에 형성되며, 친환경 소재로 된 다기능성 배리어 층을 포함하여 이루어지며,
상기 다기능성 배리어 층은,
상기 베이스 층 일면에 형성되어 산소를 차단하기 위한 차단층;
상기 차단층의 일면에 형성되는 접착제 층; 및
상기 접착제 층의 일면에 형성되는 내충격성 수지 필름을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 환경 친화적 음식 포장재.
제 4 항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 단독 중합체 또는 공중합체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 환경 친화적 음식 포장재.
제 4 항에 있어서,
상기 차단층은 수소결합이 가능한 수지 및 층상 실리케이트를 포함하는 혼합물 또는 실란화합물을 포함하는 유무기 하이브리드 용액으로 코팅한 후, 플라즈마 처리하여 유무기 하이브리드층의 표면에 경사형 계면구조를 가지는 무기질층을 더 형성시킨 것을 특징으로 하는 환경 친화적 음식 포장재.
제 6 항에 있어서,
상기 수소결합이 가능한 수지로는 폴리비닐알콜, 에틸렌 비닐알콜 공중합체, 에틸렌 프로필렌 비닐알콜 공중합체, 및 폴리아크릴산로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 환경 친화적 음식 포장재.