KR20200032578A - 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재 및 이의 제조방법 - Google Patents

자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는, 투명 고분자 필름층, 상기 투명 고분자 필름층 상에 형성된 접착층, 상기 접착층 상에 형성된, 유무기 하이브리드 재료 및 자외선 흡수제를 포함하는자외선 차단 코팅층, 상기 자외선 차단 코팅층 상에 형성된 인쇄층 및 상기 인쇄층 상에 형성된 투명증착 폴리에스테르 필름층을 포함한다.

Description

자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재 및 이의 제조방법 {TRANSPARENT PACKAGING FILM HAVING UV AND WATER VAPOR BARRIER PROPERTIES AND A METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 자외선 및 수증기 차단성을 갖는 투명 포장재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
건강과 환경의 중요성이 부각되면서 화석연료의 의존을 줄이고 지속가능성 물질의 개발에 대한 관심이 커지고 있으며 이는 소비자들의 기호에도 영향을 주고 있다. 이에 따라 제품을 보관·운반하는 포장의 1차 기능뿐만 아니라 보관수명(shelf life)을 연장시키고 제품의 품질을 더욱 향상시키는 기능성 및 액티브(active) 포장에 대한 관심이 증대하고 있으며 이에 대한 적절한 포장 방법과 기술에 대한 연구가 활발하다.
액티브 포장은 기능성 포장재를 통해 보관수명을 연장시키고 포장재 내의 물질과 직접적인 상호작용을 하며 제품의 품질을 향상시키는 포장으로 정의되며 신선도 유지 포장재, 선택투과성 포장재, 전자렌지적성 포장재, 고차단성 포장재 및 항균포장재 등으로 분류된다.
제품을 생산하여 소비자가 소비하기까지 제품의 유통에서 기본적으로 중요한 것은 제품을 1차적으로 싸는 포장에서 시작된다. 최근에는 포장의 역할이 단순히 제품을 담아서 운송되는 수단이 아니라 소비자와의 접점에서 제품을 알리는 마케팅적 요소가 더욱 중요하게 되었으며, 따라서, 제품의 품질을 향상시키는 액티브 포장을 추구하면서도, 제품의 외관을 효과적으로 노출시킬 수 있는 투명 포장재에 대한 연구가 끊임없이 계속되고 있다.
이러한 투명 포장재에 관한 연구는, 투명 포장재의 특징 때문에 기존에는 무광필름을 사용하던가 표면에 무광코팅을 하여 자외선을 차단하는 기능을 갖도록 하였다. 그러나 그러한 포장에서는 투명창을 통해 제품이 선명하게 보이지 않아 소비자들에게 제품의 신선함을 알리기는 어려웠으며, 또한 기존의 자외선 차단성 필름은 자외선 차단하는 기능을 갖는 성분이 제품으로의 전이로 인해 제품과 직접 접촉하는 포장재에는 사용이 어려웠다.
종래, 포장분야에서 통상적으로 사용되고 있는 수분 차단성 합성고분자로는 에틸비닐알코올(EVOH), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 나일론, 폴리에스터 등이 있으며, 이들 소재는 대부분 박막 코팅이나 필름형태로 사용되어 왔다.
특히, 기체 차단성을 증가하기 위한 방법으로 투명한 고분자필름에 SiOxNy와 같은 무기물을 100 nm 내지 200 nm의 얇은 두께로 코팅하여 투명성을 유지하면서 기체 차단성을 높이는 방법이 잘 알려져 있다. 그러나, SiOxNy층은 기체/수증기를 차단하지만 나노 크기의 수준에서 균일하지 못하여 미세 결함을 포함하고 있다. 따라서 SiOxNy의 두께를 증가시키더라도 기체 차단성이 현저하게 향상되지 못하는 문제점이 있었다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-1209293호는 폴리비닐알콜(PVA) 및 에틸렌비닐알콜 공중합체(EVOH) 중에서 선택된 하나 이상의 물질에 그래핀옥사이드가 특정 함량으로 포함된 기체 차단성 필름을 개시하고 있다. 그러나 그래핀옥사이드가 잘 분산된 폴리비닐알코올과 같은 수계 고분자의 경우에 확산도의 감소 효과 때문에 기체 차단성은 향상되더라도, 그래핀옥사이드 및 폴리비닐알코올에 포함되어 있는 하이드록실그룹이 수분과 친하여 수증기의 용해도가 오히려 증가하기 때문에 결과적으로 수증기 차단성을 높이는 데 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저밀도 선형 고분자를 포함하는 투명 고분자 필름층, 상기 투명 고분자 필름층 상에 형성된 접착층, 상기 접착층 상에 형성된, 유무기 하이브리드 재료 및 자외선 흡수제를 포함하는 자외선 차단 코팅층, 상기 자외선 차단 코팅층 상에 형성된 인쇄층 및 상기 인쇄층 상에 형성된 투명 증착 폴리에스테르 필름층을 포함하는 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재를 제공하는 것이다.
보다 구체적으로, 투명 고분자 필름을 통해 내용물을 볼 수 있으면서도, 천연 항균 코팅층, 자외선 차단 코팅층을 더 포함하여 UV 및 수증기를 차단하여 품질 열화를 방지할 수 있는 투명 포장재를 제공할 수 있다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는, 투명 고분자 필름층, 상기 투명 고분자 필름층 상에 형성된 접착층, 상기 접착층 상에 형성된, 유무기 하이브리드 재료 및 자외선 흡수제를 포함하는 자외선 차단 코팅층, 상기 자외선 차단 코팅층 상에 형성된 인쇄층 및 상기 인쇄층 상에 형성된 투명증착 폴리에스테르 필름층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층 상에 천연 항균 코팅층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 무연신폴리프로필렌(CPP) 필름, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)필름 또는 OPP 필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 바이오매스를 포함하는 생분해 촉매제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 100 ℃ 내지 180 ℃에서, 선형 고분자의 주사슬이 유지되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 120 W 내지 1500 W의 전자레인지에서, 10초 내지 120초간 마이크로웨이브를 가하였을 때, 선형 고분자의 주사슬의 80% 이상이 유지되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층의 두께는, 20 ㎛ 내지 120 ㎛ 인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 항균 코팅층은, 키토산을 포함하고, 5 ㎛ 내지 15 ㎛ 두께를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자외선 차단 코팅층은, 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물 및 살리실산계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고, 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 두께를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자외선 차단 코팅층의 유무기 하이브리드 재료는, 실란 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 인쇄층은, 인쇄용 잉크, 우레탄계 합성수지, 아크릴계 합성수지, 비닐계 합성수지 및 메틸에틸케톤, 에틸 아세테이트 및 톨루엔으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 혼합 조성물 접착제를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층은, 환원된 그래핀옥사이드 0.001 중량% 내지 0.5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층은, SiOx 또는 Al2O3를 포함하고, 칼슘-아연계 유기 복합체 안정제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 산소투과도는 0.1 cc/m2 내지 0.7 cc/m2 이고, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 투습도는 0.1 g/m2 내지 2.0 g/m2인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면의 일 실시예에 따른, 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재의 제조방법은, 투명 고분자 필름 상에 천연 항균 코팅 물질을 도포하고 접착층을 형성하는 단계, 상기 접착층이 형성된 투명 고분자 필름 표면에 자외선 차단 코팅 물질을 도포하여 자외선 차단 코팅층을 형성하는 단계, 상기 자외선 차단 코팅층이 형성된 투명 고분자 필름 상에 접착제를 포함하는 잉크 조성물을 이용하여 스크린 인쇄기법에 의해 인쇄층을 형성하는 단계 및 상기 인쇄층이 형성된 투명 고분자 필름 상에 투명증착 폴리에스테르 필름을 적층하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 저밀도 선형 고분자를 포함하는 투명 고분자 필름층, 상기 투명 고분자 필름층 상에 형성된 접착층, 상기 접착층 상에 형성된, 유무기 하이브리드 재료 및 자외선 흡수제를 포함하는 자외선 차단 코팅층, 상기 자외선 차단 코팅층 상에 형성된 인쇄층 및 상기 인쇄층 상에 형성된 투명 증착 폴리에스테르 필름층을 포함하는 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재를 제공할 수 있다.
보다 구체적으로는, 천연 항균 코팅층 및 자외선 차단층을 포함하여, 내부 제품의 변질을 막으면서도, 내열성 및 내마이크로웨이브성을 가져서 전자레인지에 서도 제품 및 포장재의 변형 없이 안전할 수 있는 포장재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 필름의 단면을 나타낸 것이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 실시예가 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
구성 요소(element) 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에(on)", "에 연결된(connected to)", 또는 "에 결합된(coupled to)" 것으로서 나타낼 때, 이것이 직접적으로 다른 구성 요소 또는 층에 있을 수 있거나, 연결될 수 있거나 결합될 수 있거나 또는 간섭 구성 요소 또는 층(intervening elements and layer)이 존재할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재 및 이의 제조방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는, 투명 고분자 필름층, 상기 투명 고분자 필름층 상에 형성된 접착층, 상기 접착층 상에 형성된, 유무기 하이브리드 재료 및 자외선 흡수제를 포함하는 자외선 차단 코팅층, 상기 자외선 차단 코팅층 상에 형성된 인쇄층 및 상기 인쇄층 상에 형성된 투명증착 폴리에스테르 필름층을 포함한다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는, 내용물의 품질을 확인할 수 있으면서도, 산소 및 수분 차단이 되어 내용물의 품질 열화를 방지할 수 있는 것으로 투명 고분자 필름층과 투명증착 폴리에스테르 필름층 사이에 자외선 차단 코팅층과 인쇄층이 순차적으로 적층된 필름인 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는, 투명성의 확보는 물론, 유통 중 산소, 수분, 자외선에 의한 제품 품질 열화 방지가 가능할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는, 그 내용물로 식품, 화장료, 마스크팩 등의 천연 재료를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 식품 또는 마스크팩일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는, 제품을 보관, 운반하는 포장의 1차 기능뿐만 아니라 보관수명인 쉘프 라이프(shelf life)를 연장시키고 제품의 품질을 더욱 향상시키는 기능성 및 액티브 포장일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 액티브 포장은 기능성 포장재를 통해 쉘프 라이프를 연장시키고 포장재 내의 물질과 직접적인 상호작용을 하며 제품의 품질을 향상시키는 포장인 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재는 액티브 포장으로서, 신선도 유지 포장재, 선택투과성 포장재, 전자레인지적성 포장재, 고차단성 포장재 및 항균 포장재로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 특성을 갖는 것일 수 있으며, 바람직하게는 전자레인지적성 포장재 및 항균 포장재의 특성을 반드시 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층 상에 천연 항균 코팅층을 더 포함할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 천연 항균 코팅층은, 항균 포장재의 역할을 하며, 세균과 같은 미생물에 의한 내용물의 변패 및 오염을 방지하고 내용물의 제품가치를 높여줄 뿐만 아니라 생산자와 유통업체의 경제적 손실을 감소시키는 것일 수 있으며, 항균 포장재로 쓰이는 항균 물질은 화학적 처리법에 사용되는 살균소독재와 달리, 식품 첨가물로도 허가되어 있는 합성물질 또는 천연물로 한정되는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 천연 항균 코팅층은 식물추출물, 리날룰(linalool), 티몰(thymol) 등의 에센스 오일, 라이소자임 등의 효소, 키토산, 키틴, 니신(nisin), 젖산균 등의 박테리오신, 티타늄디옥사이드, 징크옥사이드 등의 나노무기물질 및 소수성 지방산 에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 무연신폴리프로필렌(CPP) 필름, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)필름 또는 OPP 필름을 포함할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명 고분자 필름층은, 열접착이 이루어지는 실런트 필름의 역할을 하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 실런트 필름이란, 내용물을 포장하기 위한 포장 재료의 최내층에 위치하는 필름으로서, 열에 의하여 밀봉(sealing)되는 필름을 의미하는 것일 수 있으며, 기존의 실런트 필름에 비해서, 저온 실링이 가능한 것으로, 바람직하게는 180 ℃ 내지 200 ℃ 에서도, 밀봉이 가능할 수 있다. 저온 실링이 가능하기 때문에, 종래 고온이 요구되는 포장 시스템에 비하여 더 적은 에너지를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 바이오매스를 포함하는 생분해 촉매제를 더 포함할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명 고분자 필름층은, 필름의 매립 또는 폐기시에, 물과 이산화탄소로 분해되는 생분해성 소재로서 생분해 촉매제를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 바이오매스는 식물로부터 유래하는 것으로, 상기 생분해 촉매제는, 상기 투명 고분자 필름층의 전체 조성물 100 중량부 대비 25 내지 30 중량부일 수 있으며, 상기 수치범위 내의 바이오매스를 포함하는 생분해 촉매제를 포함할 경우, 탄소배출을 억제하는 효과가 있고, 폐기 후에 미생물에 의해 생분해되기 때문에 친환경적 소재일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 바이오매스를 포함하는 생분해 촉매제를 더 포함하는 투명 고분자 필름은, 인장강도 및 연신율이 종래의 고분자 필름에 비해서 우수할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 바이오매스는, 바람직하게는 탄소 중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스일 수 있으며, 상기 생분해 촉매제는 천연 필름인 셀룰로오스 필름 대비 60% 이상의 생분해를 나타내는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 100 ℃ 내지 180 ℃에서, 선형 고분자의 주사슬이 유지되는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 온도에서 선형 고분자의 주사슬이 끊어지지 않고 유지됨으로써, 내마이크로웨이브적 특성을 가지는 것일 수 있다. 상기 온도 범위 내에서, 투명 고분자 필름층의 주사슬이 변형되지 않아 내열성, 인장강도, 충격강도, 파열강도 및 봉합성 등의 물리적 성질을 유지할 수 있다. 일반 전자레인지의 경우, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 온도가 상승할 수 있는 데, 상기 투명 고분자 필름층을 포함하는 포장 필름은, 전자레인지에 작용시에도 물리적 성질을 유지하여, 내용물에 온열감만을 더 하고, 포장재 및 내용물의 변형은 없을 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명 고분자 필름층을 포함하는 포장 필름의 전자레인지 가열 중 온도 변화를 측정하기 위해 광섬유 온도계의 프로브(probe)를 스탠딩 포장재 내의 중앙, 가장자리와 액위선 위치에 꽂고 1,350 W 출력을 갖는 회전식 전자레인지에서 2분간 가열할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명 고분자 필름층은 바람직하게는 무연신폴리프로필렌(CPP) 필름일 수 있으며, 전자레인지 수행시 순간적으로 온도가 최대 180 ℃까지 상승할 수 있어서, 최대 150 ℃ 내지 160 ℃ 정도의 내열성을 갖는 기존의 CPP 재질로는 열 변형을 억제하기 어려울 수 있는 바, 표면층의 개질 또는 개선을 통해 내열안정성이 확보된 CPP 필름일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 표면층의 개질 또는 개선을 통해 내열안정성이 확보된 CPP 필름은, 바람직하게는 이산화티타늄(TiO2)이 소량 첨가된 것일 수 있으며, 이산화티타늄의 첨가에 따라서, 전자레인지 가열 후 손으로 느껴지는 포장재 표면 온도의 온도 차이가 크게 느껴지지 않을 수 있고, 내열성이 높아져서 열 변형성이 적고, 포장재 내면에 부착되더라도 내용물을 덜 건조시키며 전자파에 의한 과열 현상이 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층의 두께는, 20 ㎛ 내지 120 ㎛ 인 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명 고분자 필름층의 두께가20 ㎛ 미만인 경우 생산이 매우 어려우며, 120 ㎛ 초과인 경우 소비자 취급성에 한계가 있기에 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋을 수 있고, 바람직하게는 70 ㎛를 초과하지 않는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 고분자 필름층은, 120 W 내지 1500 W의 전자레인지에서, 10초 내지 120초간 마이크로웨이브를 가하였을 때, 선형 고분자의 주사슬의 80% 이상이 유지되는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 조건에서 선형 고분자의 주사슬이 80% 이상 끊어지지 않고 유지됨으로써, 내마이크로웨이브적 특성을 가지는 것일 수 있다. 상기 조건 내에서, 투명 고분자 필름층의 주사슬이 대부분 변형되지 않아 내열성, 인장강도, 충격강도, 파열강도 및 봉합성 등의 물리적 성질을 유지할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 선형 고분자의 주사슬이 상기 수치 범위의 마이크로웨이브를 가하였을 때, 20 %를 초과하여 변형된다면, 투명 고분자 물질이 용융되거나 변형되어 내부 내용물에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 항균 코팅층은, 키토산을 포함하고, 5 ㎛ 내지 15 ㎛ 두께를 갖는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 천연 항균 코팅층의 키토산은 녹색합성법(green synthesis)을 통한 은나노 합성법에 의해 합성된 물질을 포함하는 것일 수 있다. 여기서 녹색합성법은, 녹색화학(green chemistry)에 기인한 합성법으로 환경위해성을 갖는 화학물질의 사용을 적극적으로 배제하고 자연유래 천연물질을 활용하는 합성법으로 정의되는 것일 수 있다. 일반적으로 나노물질의 합성에 있어 친환경성, 가격효율성, 생체적합성 등을 갖춘 다당류, 꿀, 해초, 허브잎 추출물, 키토산 등을 환원제 및 안정제로 사용하여 은나노를 합성할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 키토산의 전구체인 키틴은, 게, 가재, 새우 등의 갑각류의 껍질로부터 얻을 수 있으며, 셀롤로오스 다음으로 풍부한 천연고분자로 셀롤로오스 C2위치의 하이드록시기(-OH)가 -CH3CONH로 치환된 구조이며 셀롤로오스와 매우 비슷한 구조를 가진 불용성 물질이다.
일 측에 따를 때, 상기 키틴의 -CH3CONH의 탈아세틸화를 통해 얻어지는 키토산은 생분해성과 생체적합성이 탁월하고 인체에 무독하다고 알려진 천연고분자로 천연고분자 중 유일한 양이온성을 갖는 물질로 필름형성력이 우수할 수 있다.
일 측에 따를 때, 키토산은 또한 풍부한 활성 아미노기와 하이드록시기를 가지고 있으며 활성 아미노기의 수는 키틴의 탈아세틸화 정도에 따라 달라지므로 안정적인 합성을 위하여 70% 이상 탈아세틸화된 키토산을 이용할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 천연 항균 코팅층에 사용되는 키토산은, 바람직하게는, 친환경 천연고분자인 키토산의 활성 아미노기와 하이드록시기를 이용하여 은나노 녹색합성을 수행하고 이를 통해 얻어진 키토산-은나노 복합물질을 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 수치 범위 내의 천연 항균 코팅층은, 포장 필름 전체 두께를 얇게 유지하면서도, 충분한 천연 항균 효과를 나타내는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자외선 차단 코팅층은, 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물 및 살리실산계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고, 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 두께를 갖는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 차단 코팅층은, 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물 및 살리실산계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 자외선 차단기능을 갖는 성분(자외선 흡수제)이 균일하게 분산된 코팅층을 의미할 수 있으며, 투명 고분자 필름층과 인쇄층 사이에 위치하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 차단 코팅층이, 투명 고분자 필름층과 인쇄층 사이에 위치함으로써 인쇄층의 인쇄의 품질이 일정하며 버블 등의 불량을 최소화할 수 있고, 내용물에 대해서 자외선 차단 효과를 충분히 수행할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 자외선 차단 코팅층이 1 ㎛ 미만인 경우 자외선 차단 효과의 한계가 있으며, 5 ㎛ 초과인 경우 생산시 작업성 및 인쇄상태의 한계가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자외선 차단 코팅층의 유무기 하이브리드 재료는, 실란 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 유무기 하이브리드 재료는 자외선/적외선 차단 기능성 코팅막을 만드는 코팅용액의 기본 구성재료의 일부이며, 유무기 하이브리드란 무기산화물(Ceramic)파트를 모재로 유기물고분자(Polyorganosilane)와의 복합재료를 의미할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 유무기 하이브리드 재료는, 복합형태에 따라서 타입 1내지3로 나뉘며, 타입 1은 금속 알콕사이드(M(OR)4, 여기서 M=metal, OR=alkyl group)의 가수분해·축중합에 의해 형성된 세라믹 모재에 입자상의 염료(dye) 등이 분산된 형태이고, 타입 2는 세라믹 모재 내에 결합관능기가 없는 고분자 폴리머 섬유상이 단순 분산된 형태일 수 있으며, 타입 3는 무기산화물인 세라믹 파트와 폴리오르가노실란인 유기실란계 파트와의 가수분해, 축중합 등의 화학적 반응을 통해 화학적으로 결합된 형태일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 유무기 하이브리드 재료의 분산상(염료, 폴리머)은, 세라믹 파트 계면에서의 화학적 결합이 이루어진 상태가 아니기 때문에 분산을 유지하기 위하여 계면활성제 등으로 세라믹 파트와의 상용성을 위해 개질할 필요가 있으며, 표면 개질제로서 바람직하게는 실란계 화합물, 더욱 바람직하게는 저분자 실란계 화합물로서 메틸 트리메톡시 실란(Methyl Trimethoxy Silane), 메틸 트리에톡시 실란(Methyl Triethoxy Silane), 페닐 트리메톡시 실란(Phenyl Trimethoxy Silane) 및 비닐 트리메톡시 실란(Vinyl Trimethoxy Silane)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 유무기 하이브리드 재료를 포함하는 자외선 차단 코팅층은, 아크릴에멀젼 실리콘 등과 같은 결합제, 분산용매를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 인쇄층은, 인쇄용 잉크, 우레탄계 합성수지, 아크릴계 합성수지, 비닐계 합성수지 및 메틸에틸케톤, 에틸 아세테이트 및 톨루엔으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 혼합 조성물 접착제를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 인쇄층은, 투명 고분자 필름층 상의 일부분에 내용물의 성분, 효과 등의 기타 표시사항을 인쇄하기 위한 인쇄층으로, 인쇄층에 사용되는 잉크는 일반잉크, 유리잉크 또는 2액형 잉크 중 어느 하나일 수 있으며, 특히 유리 잉크는 무기질 화합물을 사용함으로써 무기물질과 접착을 증대시키는 역할을 하며, 2액형 잉크는 경화제를 포함하고 있어서 투명 소재(투명 고분자 필름층 또는 투명증착 폴리에스테르 필름층)의 표면에 인쇄된 잉크에 안정성을 부여할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 인쇄층은 투명 소재의 표면을 인쇄하는데 사용되는 잉크는, 잉크와 접착제의 혼합물일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 접착제는 바람직하게는, 비닐계 합성수지를 주성분으로 포함하고 있으며, MEK(메틸에틸케톤, methyl ethyl ketone),아세톤, 톨루엔을 보조성분으로 포함할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 혼합 조성물 접착제를 더 포함하는 잉크를 이용하여 투명 소재의 표면을 인쇄할 경우, 투명 소재의 표면에 잉크의 안정성을 증가시켜 잉크가 번지는 등의 문제를 방지함과 동시에, 투명 소재의 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.
일 측에 따를 때, 잉크의 안정성이란, 잉크가 투명 소재의 표면에 접착되도록 하는 성질을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층은, 환원된 그래핀 옥사이드 0.001 중량% 내지 0.5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명증착 폴리에스테르(PET) 필름은 SiOx 또는 Al2O3가 증착된 PET 필름을 의미하는 것으로, 산소와 수분에 대한 차단층 역할을 하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 두께는 12 ㎛ 내지 30 ㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 12 ㎛일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 두께가 12 ㎛ 미만인 경우, 국내 생산이 어려워서 수급성에 문제가 있을 수 있으며, 30 ㎛를 초과하는 경우, 표면 필름 용도의 한계가 있을 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 그래핀 옥사이드는 환원된 그래핀 옥사이드, 나노 그래파이트 옥사이드가 각각 또는 혼합되어 포함되는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 그래핀 옥사이드는 흑연의 부분 산화 결과로 생성되는 것으로, 그래파이트 옥사이드의 여러 층이 완전히 분리되어 하나의 층이 10 nm 이하인 경우를 그래핀 옥사이드라 하고, 분리된 층의 두께가 10 nm에서 100 nm인 경우는 나노 그래파이트 옥사이드라고 할 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층에 그래핀옥사이드, 나노그래파이트옥사이드가 각각 또는 혼합되어 사용되면, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층에 그래핀옥사이드, 나노그래파이트옥사이드가 고르게 분산됨에 따라 기체분자가 확산하는 통로가 구불구불하게 형성되어 결과적으로 확산거리가 증가하게 되며 이는 필름의 두께를 증가시킨 것과 같은 효과를 나타내어 확산도가 감소하게 될 수 있다. 따라서 필름을 통과하는 기체 및 수증기의 투과도는 확산도와 용해도의 곱으로 나타나는 바, 결과적으로 상기 복합필름의 기체 및 수증기의 투과도가 현저하게 감소하게 될 수 있다.
일 측에 따를 때, 첨가되는 그래핀 옥사이드의 함량은 0.001 중량% 내지 0.5 중량% 포함하는 것이 바람직할 수 있으며, 그래핀 옥사이드의 함량이 0.001 중량% 미만인 경우에는 수증기 차단성을 충분히 확보할 수 없기 때문에 바람직하지 못하고, 0.5 중량%를 초과하는 경우에는 필름 빛의 투과도가 저하되기 때문에 바람직하지 못할 수 있다.
일 측에 따를 때, 그래핀 옥사이드, 나노 그래파이트 옥사이드가 모두 혼합되거나 그 중에서 하나 이상이 선택적으로 사용되는 경우에도 전체의 첨가 함량은 0.001 중량% 내지 0.5 중량% 인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층은, SiOx 또는 Al2O3를 포함하고, 칼슘-아연계 유기 복합체 안정제를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 SiOx는, 무기재료로서, SiOxNy(단, x, y는 1≤x≤2, 1≤y≤인 정수)인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 SiON을 사용하는 것이 좋을 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 산화알루미늄(Al2O3)은, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름 위에 얇은 박막을 형성할 수 있으며, 적층되는 계면의 접착력과 기체 차단성을 동시에 개선시킬 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층은, 가장 바람직하게는 SiO2에 Al2O3를 첨가하는 이원 증착법이 수행될 수 있으며, 이 경우, 기체 차단성도 우수하고 동시에 투명한 필름을 얻을 수 있으며, 원자간 네트워크가 치밀해지고, 유연성이 높아질 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 칼슘-아연계 유기 복합체 안정제는, 내열성을 향상시키는 안정제일 수 있으며, 바람직하게는 투명증착 폴리에스테르 필름층을 구성하는 전체 조성물 100 중량부 대비 2 내지 5 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 산소투과도는 0.1 cc/m2 내지 0.7 cc/m2 이고, 상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 투습도는 0.1 g/m2 내지 2.0 g/m2인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면의 일 실시예에 따른, 자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재의 제조방법은, 투명 고분자 필름 상에 천연 항균 코팅 물질을 도포하고 접착층을 형성하는 단계, 상기 접착층이 형성된 투명 고분자 필름 표면에 자외선 차단 코팅 물질을 도포하여 자외선 차단 코팅층을 형성하는 단계, 상기 자외선 차단 코팅층이 형성된 투명 고분자 필름 상에 접착제를 포함하는 잉크 조성물을 이용하여 스크린 인쇄기법에 의해 인쇄층을 형성하는 단계 및 상기 인쇄층이 형성된 투명 고분자 필름 상에 투명증착 폴리에스테르 필름을 적층하는 단계를 포함한다.
일 측에 따를 때, 상기 각 층간의 적층 방법은 건식 또는 습식 라미네이션 방법으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 건식 라미네이션 방법으로 수행되는 것일 수 있다.
일 측에 따를 때, 상기 스크린 인쇄기법은, 투명 소재인 투명 포장재층 또는 투명증착 폴리에스테르 필름층의 표면에 원하는 문자 또는 문양의 패턴을 자유롭게 인쇄할 수 있으며, 강화 유리, 아크릴 또는 플라스틱과 같은 다양한 투명 재질의 소재 표면에 다양하고 정밀한 인쇄가 가능할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 . 투명 포장 필름
투명 고분자 필름층의 재료로,CPP 필름(상품명:ULF, 제조사명:유상)을 준비하였으며, 녹색합성법(green synthesis)을 통한 은나노 합성법에 의해 합성된 키토산, 바이오매스 및 생분해 촉매제를 포함하는 코팅층 조성물을 혼합하여 도포하였다.
투명증착 폴리에스테르(PET) 필름은 SiO2에 Al2O3를 첨가하는 이원 증착법이 수행된 PET 필름(상품명:GL-PET12, 제조사명:TOPPAN)을 준비하였다.
키토산, 바이오매스 및 생분해 촉매제를 포함하는 코팅층 조성물이 도포된 투명 고분자 필름에 벤조트리아졸계 화합물을 포함하는 자외선 코팅제(상품명: UV Block Coat, 제조사명: 씨엔케미칼)을 코팅한 후, 이면 인쇄하여 인쇄층을 형성하였다.
이 때, 인쇄층을 형성하기 위하여 유리 잉크에 비닐계 합성수지 및 메틸에틸케톤, 아세톤 및 톨루엔으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나이상의 접착제를 혼합하여 준비하였으며, 준비된 혼합 잉크 조성물을 스크린 인쇄기법으로 인쇄하였다.
다음으로, 준비한 투명증착 PET 필름을 드라이 라미네이션하여 적층한 필름을 적층하여 투명 포장 필름을 제조하였다.
전술한 실시예에 따른 투명 포장 필름은, MOCON 사의 OX 2/21 과 MOCON 사의 W 3/31 측정 기계를 통해ASTM 규정에 의거하여 산소 투과도 및 투습도를 측정하였을 때, 산소투과도 0.05 cc/㎡·day 및 투습도 0.28 g/㎡·day를 나타내어 재질이 양호한 차단성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 투명 소재의 표면에 원하는 대로 다양한 글씨 및 패턴을 인쇄할 수 있음을 확인하였으며, SPECORD210 측정 기계를 통해 자외선 차단율을 측정하였을 때, 360 nm 내지 380 nm에서 최소 94% 이상의 차단율을 가져 우수한 차단성을 갖는 것을 확인하였다.
그리고, 가열 중 온도 변화를 측정하기 위해 광섬유 온도계의 프로브(probe)를 스탠딩 포장재 내의 중앙, 가장자리와 액위선 위치에 꽂고 1,350 W 출력을 갖는 회전식 전자레인지에서 2분간 가열하였을 때, 포장재의 열변형성이 없는 것을 확인하였다.
생분해 촉매제를 더 포함하여 제조된 포장재의 안정성을 식품공전 제 7. 기구 및 용기포장에 관한 기준 및 규격에 따라 평가하였을 때, 재질 실험에서, Pb, Cd, Hg, Cr6+은 측정 설비의 검출한계인 10 mg kg-1 이하였으며, 합계로서 100 이하인 규격기준에 적합한 것으로 나타났다. 용출시험결과 중금속, 과망간산칼륨소비량 및 총 용출량이 규격기준에 알맞은 것으로 나타났으며, . ASTM D6866 시험법을 이용하여 BETA연구소에 의뢰하여 유기탄소 함량 시험분석을 실시하였을 때, 유기 탄소함량은 35%로 적합한 것으로 나타났다.
생분해성 평가에 대해서는, ASTM D6954-04 방법에 따라 45일간의 생분해성 시험을 하였고 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 투명 필름의 이산화탄소 방출량에 의해 계산된 평균 생분해도는 46.7%이었고 천연 물질로서 대조구인 셀룰로오스는 76.1%로 나타났다. 특히 16일 이후부터 본 연구에 의해 제조된 투명 필름의 경우 생분해도는 거의 일정하게 분해되는 것을 확인할 수 있었다. 표준물질에 비해 61.4%의 생분해도를 나타내었다
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 투명 고분자 필름층;
    상기 투명 고분자 필름층 상에 형성된 접착층;
    상기 접착층 상에 형성된, 유무기 하이브리드 재료 및 자외선 흡수제를 포함하는 자외선 차단 코팅층;
    상기 자외선 차단 코팅층 상에 형성된 인쇄층; 및
    상기 인쇄층 상에 형성된 투명증착 폴리에스테르 필름층;
    을 포함하는,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 고분자 필름층 상에 천연 항균 코팅층을 더 포함하는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 고분자 필름층은,
    무연신폴리프로필렌(CPP) 필름, 저밀도 선형 폴리에틸렌(LLDPE) 필름 또는 OPP 필름을 포함하는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 고분자 필름층은,
    바이오매스를 포함하는 생분해 촉매제를 더 포함하는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  5. 제1항에 있어서.
    상기 투명 고분자 필름층은,
    100 ℃ 내지 180 ℃에서, 선형 고분자의 주사슬이 유지되는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  6. 제1항에 있어서.
    상기 투명 고분자 필름층은,
    120 W 내지 1500 W의 전자레인지에서, 10초 내지 120초간 마이크로웨이브를 가하였을 때, 선형 고분자의 주사슬의 80% 이상이 유지되는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명 고분자 필름층의 두께는,
    20 ㎛ 내지 120 ㎛ 인 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  8. 제2항에 있어서.
    상기 천연 항균 코팅층은,
    키토산을 포함하고,
    5 ㎛ 내지 15 ㎛ 두께를 갖는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 차단 코팅층은,
    벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물 및 살리실산계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고,
    1 ㎛ 내지 5 ㎛ 두께를 갖는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 차단 코팅층의 유무기 하이브리드 재료는,
    실란 화합물을 포함하는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄층은,
    인쇄용 잉크, 우레탄계 합성수지, 아크릴계 합성수지, 비닐계 합성수지 및 메틸에틸케톤, 에틸 아세테이트 및 톨루엔으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 혼합 조성물 접착제를 포함하는 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 산소투과도는 0.1 cc/m2 내지 0.7 cc/m2 이고,
    상기 투명증착 폴리에스테르 필름층의 투습도는 0.1 g/ m2 내지 2.0 g/ m2인 것인,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재.
  13. 투명 고분자 필름 상에 천연 항균 코팅 물질을 도포하고 접착층을 형성하는 단계;
    상기 접착층이 형성된 투명 고분자 필름 표면에 자외선 차단 코팅 물질을 도포하여 자외선 차단 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 자외선 차단 코팅층이 형성된 투명 고분자 필름 상에 접착제를 포함하는 잉크 조성물을 이용하여 스크린 인쇄기법에 의해 인쇄층을 형성하는 단계; 및
    상기 인쇄층이 형성된 투명 고분자 필름 상에 투명증착 폴리에스테르 필름을 적층하는 단계;
    를 포함하는,
    자외선 및 수증기 차단성 투명 포장재의 제조방법.
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