KR20220007933A - 펄프 재활용성 식품포장재 - Google Patents

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Abstract

종이기재; 및 상기 종이기재의 일면에 형성되는 제1 배리어층; 상기 제1 배리어층의 표면에 형성되는 수용성 코팅층을 포함하는, 펄프 재활용성 식품포장재가 제공된다. 상기 식품포장재는 수분차단성 및 산소차단성이 우수할 뿐 종이기재의 펄프 재생 공정이 용이하여 펄프의 재활용성이 향상된 것이다.

Description

펄프 재활용성 식품포장재{Pulp Recyclable Food Packaging Material}
본 발명은 펄프를 재활용할 수 있는 방수 코팅 종이에 관한 것으로, 우수한 방수 기능을 가짐과 동시에 폐기 후에는 펄프 회수공정을 통한 재활용이 용이하며 펄프 회수율이 높은 친환경적인 종이 식품포장재에 관한 것이다.
가정간편식으로 일컬어지는 HMR(Home Meal Replacement)는 최근 식생활 변화에 따라 비교적 새롭게 나타낸 개념으로 별도 조리과정 없이 그대로 또는 단순조리과정을 거쳐 섭취할 수 있도록 제조, 가공, 포장한 완전, 반조리 형태의 제품을 의미한다.
식품공전에 따르면 HMR은 가열, 조리과정없이 섭취할 수 있는 도시락, 김밥, 햄버거, 선식 등의 식품에 포함되는 즉석섭취식품; 세척 및 절단 등의 간단한 가공을 거친 샐러드, 새싹채소 등의 식품이 포함되는 신선편의식품; 단순 가열등의 조리과정을 거쳐 섭취하는 국, 탕, 순대, 수프 등의 식품이 포함되는 즉석조리식품으로 분류된다.
최근 통계청 조사에 따르면 1인가구가 증가하고 있고, 이와 동시에 가정간편식도 그 생산량이 증가하고 있다. 통계에 따르면 가정간편식은 2018년 기준 10년 사이에 10배 가량 성장했다고 하며, 최근에는 코로나19 바이러스의 팬데믹 현상에 따라 외부활동에 대한 제약 및 그리고 1인 식사가 오히려 권장되는 세태의 반영 때문에 HMR의 성장은 앞으로도 계속될 것으로 전망되고 있다.
통합식품안전정보망에서 제시한 통계에 따르면 2018년 기준 즉석섭취식품은 1조5,000억, 즉석조리식품은 1조3,000억에 이르며, 2019년 11월 기준으로 HMR 품목 수는 즉석조리식품 및 즉석섭취 식품을 합하여 4만여 개의 품목이 시판되고 있다고 한다.
현재 시판되는 HMR의 포장재의 경우 식품의 성질에 따라 차이가 있기는 하나, 즉석섭취 식품 및 전자레인지를 이용한 즉석조리 식품에 대한 포장재는 대부분 전통적으로 그 사용량이 많았던 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 합성수지재 포장재를 사용하고 있는 실정이다. 최근 보도 자료에 따르면 코로나19 대유행 상황에 따라 일회용 컵, 일회용 식기 및 택배 패키징 사용량이 증대되고 있으며, PET 재생원료는 수출이 어렵게되어 공공비축을 진행하고 있다고 한다.
이 때문에 생분해성 내지는 생붕괴성 플라스틱을 식품포장재로 이용하고자 하는 시도가 과거에도 있었고, 현재도 다시 대두되고 있으나 요구되는 물성을 만족하지 못하는 등의 문제가 있었다. 특히, 생분해성 플라스틱의 경우에는 매립시 분해되는데까지 50년 이상의 시간이 소요되기 때문에 매립지를 확보하는 문제가 있다. 그리고 플라스틱의 재활용과 관련하여서는 식품포장재로서 사용시 필요한 방수성 등과 같은 물성을 만족하기 위해서 별도의 방수코팅이 필요하여 재활용이 어려운 측면이 있기도 하다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 플라스틱 포장재를 종이 포장재로 대체하고자 하는 움직임이 있으나, 이 또한 식품의 특성상 포장재에 폴리올레핀 소재의 방수코팅이나 배리어성 필름 등의 코팅이 필요하여 종이의 재활용이 어렵거나, 종이를 재활용하더라도 펄프의 회수율이 낮은 문제점이 있다. 따라서, 식품포장재로 사용하기에 적합하면서도 펄프회수율이 높은 재활용성 식품포장재가 필요하다고 할 것이다.
대한민국 등록특허공보 제10-20007974호 대한민국 등록특허공보 제10-1089765호 대한민국 등록특허공보 제10-1100954호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, HMR 식품등의 식품포장지 등으로 사용 가능한 코팅종이로서 방수 기능이 우수하며, 전자레인지에 조리할 경우에도 식품 안정성이 확보되며, 폐기 후 수집되어 펄프 회수공정을 통해 재활용성이 높은 식품포장재를 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1구현예는 종이기재; 및 상기 종이기재의 일면에 형성되는 제1 배리어층; 상기 제1 배리어층의 표면에 형성되는 수용성 코팅층을 포함하는, 펄프 재활용성 식품포장재를 제공한다.
본 발명의 제2구현예에 따르면, 상기 펄프 재활용성 식품포장재가 상기 제1구현예의 상기 제1 배리어층이 형성된 종이기재의 이면에 형성되는 제2 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 구현예들에서 제1 배리어층은 폴리올레핀 필름에 무기입자가 분산포함되는 기재에 고분자-클레이 복합체가 코팅된 것일 수 있다.
아울러, 상기 구현예들에서 상기 제1 배리어층은 폴리올레핀 필름에 무기입자가 분산포함되는 기재에 고분자-클레이 복합체가 코팅된 것이고, 상기 고분자-클레이 복합체는 항균소재를 더 함유하는 것일 수 있다.
상기 구현예들에서, 상기 수용성 코팅층은 히트실링(heat-sealing)층일 수 있고, 폴리비닐알코올계 성분을 베이스로 할 수 있다.
상기 제2구현예에서, 상기 제2 배리어층은 폴리올레핀 필름에 무기입자가 분산포함되는 기재에 고분자-클레이 복합체가 코팅된 것일 수 있다. 이 때, 상기 고분자-클레이 복합체는 항균소재를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1구현예 또는 제2구현예에서, 상기 제1 배리어층은 상기 제1 배리어층의 표면에서 내부로 실란화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
마찬가지로 제2 배리어층을 더 포함하는 상기 제2구현예에서도, 상기 제2 배리어층의 표면에서 내부로 실란화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 식품포장재는 우수한 방수효과를 가지고, 식품포장재로서 필요한 항균성을 보유한다.
아울러, 사용 후 펄프 회수공정을 통해 미세 입자로 분쇄도어 펄프의 재활용성이 우수하다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐, 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
한편, 본 발명의 여러 가지 구현예 및 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다.
이하 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 종이기재; 상기 종이기재의 일면에 형성되는 제1 배리어층; 및 상기 제1 배리어층의 표면에 형성되는 수용성 코팅층을 포함하는 펄프 재활용성 식품포장재를 제공한다.
종이기재는 포장재의 골격을 이루는 부분으로서 포장재의 용도에 따라 그 두께 및 강도가 선택될 수 있다. 일반적인 제지공정은 ⅰ) 조성공정, ⅱ) 초지공정, ⅲ) 코팅공정 및 ⅳ) 완정공정을 포함할 수 있다.
조성공정에서는 건조된 펄프를 물과 혼합하여 물에 불리는 해리공정을 펄퍼(pulper)에서 수행하여 종이의 주원료인 펄프를 준비한다. 준비된 펄프는 리파이너(Refiner)에서 물리적 충격이 가해지고 피브릴화 및 단섬유화된다. 리파이너에서 진행되는 고해공정에 의해 종이의 강도가 부여된다. 그리고 종이의 용도에 맞게 펄프에 첨가제를 혼합하는 과정이 진행되는데, 이 때 충전제나 사이즈제 등 종이에 요구되는 품질을 발현시킬 수 있는 첨가제가 포함될 수 있다.
초지공정에서는 먼저 헤드박스(Head box)를 통해 농도가 1% 이하인 지료를 초지기 전폭에 균일하게 사출하는 단계를 포함한다. 이후 헤드박스에서 사출된 지료를 중력에 의해 탈수하여 지료의 농도를 약 20%까지 상승시킬 수 있다. 이후 상기 탈수된 습지에 남아있는 수분을 물리적인 압착을 통해 제거하는 프레스 단계에서는 습지의 농도가 50%까지 상승할 수 있다. 상기 프레스 단계를 통과한 습지필은 프리드라이어(Pre Dryer)를 통과하여 수분이 10% 수준으로 저감된다. 프리드라이어를 통과한 후 습지는 사이즈 프레스(Size Press) 단계를 거쳐 종이의 특수한 목적에 맞게 사이즈액이 코팅된다. 사이즈 프레스 단계에서는 종이의 표면특성이 향상되는데, 본 발명의 일 구현예에서 사용되는 종이 기재는 초지 공정의 사이즈 프레스 단계에서 적절한 사이즈액(또는 프라이머)로 코팅될 수 있다. 상기 사이즈액은 수해리성이 향상된 조성물로 이루어질 수 있으며 본딩-디본딩 접착제 조성을 포함할 수 있다. 사이즈액에 의해 표면이 평단화될 경우 이후 접착 내지 코팅되는 배리어층과 같은 포장재의 기능성층의 접착이 더욱 견고하게 이루어질 수 있는데, 따라서 사이즈액의 도포는 1회 내지 필요에 따라 수회 이루어질 수 있다.
상기 종이기재의 일면에는 제1 배리어층이 형성된다. 상기 제1 배리어층은 수분 및/또는 산소를 차단하는 역할을 하며, 수분의 차단 및 종이기재가 식품포장재의 용도로 사용될 경우 식품포장재가 갖추어야할 주요 물성을 확보할 수 있도록 기능한다. 제1 배리어층은 식품포장재가 식품과 접하는 내부를 향하는 일면에 형성될 수 있다.
상기 제1 배리어층은 폴리올레핀계 매트릭스를 기반으로 클레이와 같은 물질이 포함될 수 있다. 상기 클레이는 고분자-클레이 복합체일 수 있는데 상기 고분자-클레이 복합체는 산소 차단성을 갖는 고분자 화합물과 클레이 화합물을 포함할 수 있다. 아울러 식품포장재 용도를 위해서 항균 화합물이 더 포함될 수 있는데, 이 경우 고분자-클레이 복합체는, 산소 차단성을 갖는 고분자 화합물, 클레이 화합물 및 항균화합물을 포함하고, 고분자 화합물과 클레이 화합물 및 항균 화합물이 유무기 하이브리드를 형성할 수 있다.
상기 고분자 화합물은 폴리비닐알코올(PVA) 또는 에틸렌비닐알코올(EVOH) 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 펄프의 회수율을 높이기 위한 수해리성을 위해서는 PVA가 더 유리하다고 할 수 있다.
상기 제1 배리어층은 폴리올레핀 필름에 무기입자가 분산포함되는 기재에 상기 고분자-클레이 복합체가 코팅된 것일 수 있다. 상기 무기입자는 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토분, 제올리아트 및 규산백토에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 무기입자는 판산형, 침상형, 구형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 구형의 입자를 사용할 경우에는 분산성을 향상시킬 수 있다. 구형의 무기입자를 이용할 경우 무기입자는 평균입경이 0.1 내지 10㎛, 나이가 0.5 내지 5㎛일 수 있다.
상기 무기입자가 포함된 폴리올레핀 필름 기재 상에는 고분자-클레이 복합체가 코팅될 수 있는데, 상기 고분자-클레이 복합체는 항균소재를 더 함유할 수 있다. 따라서 상기 제1 배리어층이 산소를 물리적으로 차단할 뿐 아니라 외부에서 유입될 수 있는 세균, 곰팡이, 바이러스 등을 차단하는 역할을 할 수 있다. 또한, 침투된 산소를 제거하기 위해 산소 스캐빈져 화합물을 더 포함하여 산소 차단 효과를 더욱 향상 시킬 수 있다.
상기 클레이화합물에는 실리케이트, 몬모릴로나이트, 라포나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 마이카 또는 불소화 마이카 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 항균소재에는 Ag-glass, Ag, 4차 암모늄, 폴리우루시올(Polyurushiol), 알리신 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
상기 제1 배리어층의 상기 코팅층은 고분자 화합물 100중량부에 대하여, 클레이 화합물 4 내지 40 중량부를 포함할 수 있으며, 나아가 10 내지 30중량부를 포함할 수 있다. 클레이 화합물이 4중량부 미만인 경우에는 물리적 공백이 과다하여 산소차단 효율이 저하될 수 있으며, 40중량부를 초과하는 경우에는 코팅 내구성이 낮아져 크랙이 발생할 위험이 높아질 수 있다.
또한 상기 제1 배리어층의 표면에서 내부에 실란화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 배리어층의 내부와 외부표면을 소수성으로 변화시킴으로써 산소뿐만 아니라 수분 차단을 가능하게 할 수 있다.
상기 실란화합물은 상기 제1 배리어층의 표면의 상부에서 제1 배리어층 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖는 것이 효과적일 수 있다. 표면 상부에 상대적으로 높은 함량으로 분포시키고 내부로 갈수록 함량 구배를 낮추게 되면 외부로부터의 수분을 차단하는 효율이 높아짐과 아울러 내부로는 실란화합물로 인한 크랙 발생 가능성을 낮출 수 있어 내구성 향상에 기여할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따른 펄프 재활용성 식품포장재는 상기 종이기재에 형성된 제1 배리어층의 표면에 수용성 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 배리어층의 표면은 본 발명의 일구현예에 따른 펄프 재활용성 식품포장재에 있어서 내용물인 식품과 접하는 방향의 표면이다. 따라서, 제1 배리어층의 표면에 형성되는 수용성 코팅층은 포장의 내용물인 식품과 직접 접하거나 가장 가까운 면에 코팅되는 것이다. 상기 수용성 코팅층은 히트실링(Heat-Sealing)층일 수 있다. 상기 히트실링층 또한 펄프재활용성을 확보하기 위해 폴리비닐알코올(PVA) 또는 에틸렌비닐알코올에 전분을 이용한 성분을 추가하여 점접착성을 발현시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 펄프 재활용성 식품포장재는 제1 배리어층이 형성된 종이의 이면에 제2 배리어층이 더 형성될 수 있다. 따라서, 상기 다른 구현 종이기재; 상기 종이기재의 일면에 형성되는 제1 배리어층; 상기 제1 배리어층의 표면에 형성되는 수용성 코팅층; 및 상기 제1 배리어층이 형성된 종이기재의 이면에 형성되는 제2 배리어층을 포함하는 펄프 재활용성 식품포장재를 제공한다.
상기 제2 배리어층은 기본적으로 제1 배리어층의 조성과 동일 또는 유사할 수 있다. 다만, 포장재의 외곽에 존재하는 배리어층이므로 포장되는 식품의 내용에 따라 제1 배리어층보다 더욱 가혹한 수분차단 및 산소차단성이 부여될 수 있다. 이를 위해서 상기 제2 배리어층은 실란화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 앞서 살펴본 바와 같이, 배리어층의 내부와 외부표면을 소수성으로 변화시킴으로써 산소뿐만 아니라 수분 차단을 가능하게 할 수 있다.
상기 제2 배리어층은 표면개질을 통하여 인쇄적성을 향상시킬 수 있다. 따라서 별도의 인쇄필름을 형성하지 않고 배리어층에 인쇄를 할 수 있도록 개질되어 종이 기재의 펄프 재활용성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 펄프 재활용성 식품포장재는 수분 및 산소의 차단성 뿐 아니라 항균성을 보유하여 다양한 식품의 포장에 적합한 포장재로 이용될 수 있으며, 수해리성 성분을 적층함으로써 펄프의 재활용성을 향상시켜 친환경적인 식품포장재로 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 종이기재; 및 상기 종이기재의 일면에 형성되는 제1 배리어층; 상기 제1 배리어층의 표면에 형성되는 수용성 코팅층을 포함하는, 펄프 재활용성 식품포장재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 배리어층이 형성된 종이기재의 이면에 형성되는 제2 배리어층을 더 포함하는, 펄프 재활용성 식품포장재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 배리어층은 폴리올레핀 필름에 무기입자가 분산포함되는 기재에 고분자-클레이 복합체가 코팅된 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 배리어층은 폴리올레핀 필름에 무기입자가 분산포함되는 기재에 고분자-클레이 복합체가 코팅된 것이고, 상기 고분자-클레이 복합체는 항균소재를 더 함유하는 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수용성 코팅층은 히트실링(heat-sealing)층인 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수용성 코팅층은 폴리비닐알코올계 성분을 베이스로 하는 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제2 배리어층은 폴리올레핀 필름에 무기입자가 분산포함되는 기재에 고분자-클레이 복합체가 코팅된 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고분자-클레이 복합체는 항균소재를 더 포함하는 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 배리어층은 상기 제1 배리어층의 표면에서 내부로 실란화합물을 더 포함하는 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제2 배리어층의 표면에서 내부로 실란화합물을 더 포함하는 것인, 펄프 재활용성 식품포장재.

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KR20000007974A (ko) 1998-07-09 2000-02-07 정선종 무선통신 시스템에서 패킷 데이터의 전송 채널선택 방법
KR101089765B1 (ko) 2009-06-23 2011-12-07 주식회사 한솔케미칼 폴리에틸렌 대체 친환경 내수/내유제 및 이를 적용한 식품 포장용지 및 그 제조 방법
KR101100954B1 (ko) 2009-07-16 2011-12-29 백순길 불소수지를 함유하는 내유제로 도포된 친환경성 내유지 및 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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