KR20230169547A - 산소 및 수분 차단성의 종이 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수분을 차단하는 필름과 산소를 차단하는 필름을 종이에 합지하여 산소 및 수분 차단성을 높인 종이에 관한 것이다.
Description
본 발명은 산소 및 수분 차단성의 종이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수분을 차단하는 필름과 산소를 차단하는 필름을 종이에 합지하여 산소 및 수분 차단성을 높인 종이에 관한 것이다.
커피, 녹차, 보리차, 한방차 등의 음료는 현대인들이 매일 마시고 즐기고 있는 음식물이다. 특히, 커피는 보통 성인이 하루에 한잔 이상씩 마시는 음료로서, 믹서커피, 드립커피, 에스프레소 머신으로 추출한 원두커피(아메리카노 등), 캡슐커피, 컵커피(액상커피) 등이 있다.
이 중 컵커피는 주로 폴리프로필렌 바디에 산소차단용 알루미늄 등을 코팅하여 제조되고 있다. 이러한 컵 커피에 사용되는 플라스틱이나 알루미늄 은 이종 재질이어서 분리수거 및 재활용이 어려워 컵커피는 일반적으로 소각되고 있는 실정이다.
한편, 가정간편식으로 일컬어지는 HMR(Home Meal Replacement)는 별도 조리과정 없이 그대로 또는 단순조리과정을 거쳐 섭취할 수 있도록 제조, 가공, 포장한 완전, 반조리 형태의 제품을 의미한다.
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. 특히, 코로나로 인해 일회용 식기나 HMR 포장재의 사용량이 증대되고 있다.
플라스틱 사용에 의한 지구 온난화, 환경 오염을 해결하기 위해, 1회용 식기나 HMR을 생분해성 내지는 생붕괴성 플라스틱으로 제조하려는 시도가 있으나 매립지 확보 문제와 생분해 조건(온도, 미생물 등)을 맞추는 것이 현실적으로 어렵다는 문제가 있다. 또한, 플라스틱의 재활용과 관련하여서는 식품포장재로서 사용시 필요한 방수성 등과 같은 물성을 만족하기 위해서 별도의 방수코팅이 필요하여 (이종필름의 사용) 재활용이 어려운 측면이 있기도 하다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 플라스틱 포장재를 종이 포장재로 대체하고자 하는 움직임이 있으나, 현재 종이 포장재는 수분 차단성만 있고 산소 차단성이 없고, 필름 코팅으로 인한 종이 재활용이 어렵다는 문제점이 있었다.
한국공개특허 10-2022-0007933호는 종이기재 및 상기 종이기재의 일면에 형성되는 제1 배리어층, 상기 제1 배리어층의 표면에 형성되는 수용성 코팅층을 포함하는, 펄프 재활용성 식품포장재를 개시하고 있다. 상기 한국공개특허의 제 1 배리어층은 폴리올레핀계 매트릭스를 기반으로 클레이와 같은 물질이 포함될 수 있고, 상기 클레이는 고분자-클레이 복합체일 수 있다. 상기 한국공개특허는 탄산칼슘과 EVOH 등의 복합체를 올레핀계 매트릭스(PE)에 혼합하여 제 1 배리어층을 형성하는데, 상기 제 1 배리어층에 유기 무기 물질 등의 성분이 있어 제조하기가 쉽지 않고, 소량의 EVOH로 산소 차단력을 높이기가 어렵고(산소 차단능력에 대한 데이터가 없음), 수용성 코팅층(PVA)은 고온에서 용출될 염려가 있으며, 종이 기재 양면에 고분자가 코팅되어 재활용율이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 산소차단성, 내수성 및 접착성을 가지는 종이(코팅 종이)를 제공하는 것이다.
본 발명은 종이류로 재활용(recycle)과 분리수거가 가능한 종이(코팅 종이)를 제공하는 것이다.
본 발명은 고온(70℃ 이상)의 물과 접촉하여도 고분자가 용출되지 않아 뜨거운 국물이나 커피를 밀봉할 수 있는 종이를 제공하는 것이다.
하나의 양상에서, 본 발명은
종이 기재(10) ;
상기 종이기재의 일면 상에 형성된 접착제층(20) ;
상기 접착제층 상에 합지된 수분 및 산소 차단성의 필름층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이에 관련된다.
다른 양상에서, 본 발명은
상기 종이기재(10)를 준비하는 단계 ;
상기 제 1 배리어층(31) 상에 제 2 배리어층(32)을 코팅하여 필름(30)을 제조하는 단계 ;
결정성 PE를 용융시키고, 용융된 PE를 상기 종이기재(10) 상에 코팅하고, 상기 필름의 제 2 배리어층을 상기 용용된 PE가 코팅된 종이 기재(10)면에 밀착시키는 단계 : 및
상기 PE를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이 제조방법에 관련된다.
본원발명의 산소 및 수분 차단성 종이는 수분 차단성, 열접착성이 높은 두 개의 PE층 사이에 산소차단층을 샌드위치시켜 산소차단층이 고온의 수분이나 용액과 접촉되는 것을 차단하였다. 본 발명의 종이는 100℃ 이하의 수분에 안정적이고 가공성이 우수한 PE를 이용하여 산소차단성이 우수하지만 고온에서의 용출 우려가 있는 PVA(PVOH) 층을 양면에서 가두어 산소차단성능 뿐만 아니라 안정성을 높일 수 있다.
또한, 고분자층이 일면에만 코팅된 본원발명의 종이는 코팅되지 않은 종이면이 물과 접촉되어 섬유 해리가 용이하므로 별도의 추가 공정없이도 현재의 종이 재활용 공정으로 처리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 종이 단면도이다.
도 2는 본 발명의 종이를 제조하는 방법을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 종이를 제조하는 방법을 도시한 것이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 도면을 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 하기 실시 태양에 대한 설명 또는 도면에 제한되지 아니한다. 즉, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함한다" 또는 "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.
도 1은 본 발명의 종이 단면도이고, 도 2는 본 발명의 종이를 제조하는 방법을 도시한 것이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명의 산소 및 수분 차단성 종이는 종이기재(10), 접착제층(20) 및 필름층(30)을 포함한다.
상기 종이기재(10)는 컵원지(표백 화학펄프 100%로 제조된 판지), 백판지, 특수지, 포장용지 둥일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 종이기재(10)는 150 내지 500g/㎡, 150 내지 400g/㎡, 150 내지 360g/㎡ 평량일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 상기 종이기재(10)의 평량이 150g/㎡ 미만이면 너무 얇아 특정 형상 유지나, 소정의 내구성을 가져야 하는 종이 용기의 하우징(본체)가 되기 어렵다.
상기 접착제층(20)은 상기 종이기재(10)와 상기 필름층(30) 사이를 접합한다.
상기 접착제층(20)은 PE층일 수 있다. PVA 등 수용성 접착제는 종이 기공 사이로 접착제 용액이 스며들어 접착제 사용량이 늘어날 뿐만 아니라 균일한 접착제층 높이를 유지하기가 어렵다.
상기 접착제층(20)의 두께는 10~40㎛, 14~25㎛, 14~20㎛일 수 있다.
상기 필름층(30)은 상기 접착제층 상에 합지된 수분 및 산소 차단성의 필름이다.
도 1의 (a)를 참고하면, 상기 필름층(30)은 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(31), 상기 제 1 배리어층상(31)에 합지된 산소 차단성의 제 2 배리어층(32)를 포함한다.
도 1의 (b)를 참고하면, 상기 필름층(30)은 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(31), 상기 제 1 배리어층상(31)에 합지된 산소 차단성의 제 2 배리어층(32) 및 상기 제 2 배리어층(32) 상에 합지된 제 1 배리어층(31)을 포함한다. 즉, 상기 제 2 배리어층(32)은 상기 제 1 배리어층상(31) 사이에 샌드위치된다.
상기 제 1 배리어층(31)은 PE층일 수 있다.
상기 제 1 배리어층(31)의 두께는 20~30㎛, 20~25㎛일 수 있다.
상기 제 1 배리어층(31)의 두께가 20㎛ 미만이면 층의 편평도(레벨링)를 맞추기가 어려워 그 위에 산소차단층을 얇게(5㎛ 이내) 코팅하는 것이 쉽지 않다.
상기 제 2 배리어층은 에틸렌비닐알코올(EVOH, Ethylene Vinyl Alcohol) 함유 코팅층, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC, Polyvinylidene chloride) 함유 코팅층, 나일론 필름층, 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유 코팅층, 알루미늄 증착 필름층 중 어느 하나의 층일 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐알코올 함유 코팅층일 수 있다.
상기 제 2 배리어층은 산소차단성이 우수한 것으로 알려진 에틸렌비닐알콜(EVOH), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 또는 나일론 수지층, 알루미늄 박층일 수 있다.
도 1의 (a)를 참고하면, 상기 필름층(30)은 제 1 배리어층인 PE층 상에 코팅된 에틸렌비닐알콜(EVOH), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 또는 나일론 수지층, 알루미늄 박층일 수 있다.
도 1의 (b)를 참고하면, 상기 필름층(30)은 PE/EVOH/PE, PE/나일론/PE, PE/알루미늄/PE, PE/PVOH/PE일 수 있다.
도 1의 (a)를 참고하면, 예를 들면, 상기 필름층(30)은 PE층 상에 코팅된 제 2 배리어층인 상기 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유층일 수 있다. 상기 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유층은 물에 폴리비닐알코올(PVOH) 및 에폭시기를 갖는 실란을 혼합한 코팅제일 수 있다. PE 상에 코팅된 PVOH 산소 차단층에 대해서는 한국등록특허 10-1912894호를 참고할 수 있다.
상기 제 2 배리어층의 두께는 1 내지 10㎛, 1 내지 5㎛, 1 내지 3㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1의 (a), (b)를 참고하면, 산소 차단성의 제 2 배리어층(32)이 두 개의 PE층(접착제층 20, 제 1 배리어층 31) 사이에 위치되어 수분과 직접적인 접촉이 차단될 수 있으며, 열에 의해 제 2 배리어층이 용출되더라도 PE층에 의해 차단되어 외부 유출이 방지될 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 산소 및 수분 차단성 종이 제조방법에 관련된다. 상기 제조방법은 종이기재를 준비하는 단계, 필름층 제조 단계, 합지단계 및 건조단계를 포함한다.
상기 필름층 제조단계는 제 1 배리어층(31) 상에 제 2 배리어층(32)을 코팅하는 단계이다.
상기 필름층 제조 단계는 상기 제 1 배리어층(31), 상기 제 2 배리어층(32) 및 제 1 배리어층(31)을 순차로 코팅하는 단계이다.
상기 제 1 배리어층은 PE층이다.
상기 제 1 배리어층과 제 2 배리어층은 앞에서 상술한 내용을 참고할 수 있다. 예를 들면, 상기 필름층(30)은 PE층 상에 코팅된 에틸렌비닐알콜(EVOH), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 또는 나일론 수지층, 알루미늄 박층일 수 있다.
상기 필름층(30)은 PE/EVOH/PE, PE/나일론/PE, PE/알루미늄/PE, PE/PVOH/PE일 수 있다.
도 2를 참고하면, 상기 합지단계는 결정성 PE를 용융시키고, 용융된 PE를 상기 종이기재(10) 상에 코팅하고, 상기 필름의 제 2 배리어층을 상기 용용된 PE가 코팅된 종이 기재(10)면에 밀착시키는 단계이다.
상기 결정성 PE의 용융 온도는 330~380℃, 바람직하게는 340~360℃일 수 있다. 온도가 330℃, 미만이면 제 2 배리어층의 들뜸 현상이 발생될 수 있다.
상기 용융된 PE의 종이 기재상의 코팅 두께는 10~40㎛, 14~25㎛, 14~20㎛일 수 있다.
상기 건조 단계는 용융 코팅된 PE층의 온도를 낮추어 PE를 경화하는 단계이다. 상기 건조단계는 쿨링롤로 상기 PE층을 압착하여 온도를 낮출 수 있다.
상기 합지 단계와 건조단계는 압출 라미네이션(티다이) 장치가 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 요지로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다.
Claims (11)
- 종이 기재(10) ;
상기 종이기재의 일면 상에 형성된 접착제층(20) ;
상기 접착제층 상에 합지된 수분 및 산소 차단성의 필름층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이. - 제 1항에 있어서, 필름층(30)은
내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(31) ;
상기 제 1 배리어층상(31)에 합지된 산소 차단성의 제 2 배리어층(32)를 포함하고,
상기 제 2 배리어층(32)이 상기 종이기재상의 접착제층(20)과 합지되는 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이. - 제 1항에 있어서, 필름층(30)은
내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(31) ;
상기 제 1 배리어층상(31) 사이에 샌드위치된 산소 차단성의 제 2 배리어층(32)을 포함하고,
상기 제 1 배리어층(32)이 상기 종이기재상의 접착제층(20)과 합지되는 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이. - 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제층(20) 및 제 1 배리어층(31)은 PE인 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 2 배리어층은
에틸렌비닐알코올(EVOH, Ethylene Vinyl Alcohol) 함유 코팅층, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC, Polyvinylidene chloride) 함유 코팅층, 나일론 필름층, 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유 코팅층 및 알루미늄층 중 어느 하나의 층인 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이. - 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 2 배리어층은
폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유 코팅층인 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이. - 제 1항에 있어서, 상기 종이 평량은 150g/㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이.
- 상기 종이기재(10)를 준비하는 단계 ;
상기 제 1 배리어층(31) 상에 제 2 배리어층(32)을 코팅하여 필름층(30)을 제조하는 단계 ;
결정성 PE를 용융시키고, 용융된 PE를 상기 종이기재(10) 상에 코팅하고, 상기 필름의 제 2 배리어층을 상기 용용된 PE가 코팅된 종이 기재(10)면에 합지시키는 단계 : 및
상기 PE를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이 제조방법. - 제 8항에 있어서, 상기 필름 제조 단계는
상기 제 1 배리어층(31) 상에 코팅된 상기 제 2 배리어층(32) 위에 상기 제 1 배리어층(31)을 다시 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이 제조방법. - 제 8항에 있어서, 상기 제 1 배리어층은 PE층인 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 제 2 배리어층은
에틸렌비닐알코올(EVOH, Ethylene Vinyl Alcohol) 함유 코팅층, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC, Polyvinylidene chloride) 함유 코팅층, 나일론 필름층, 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유 코팅층 및 알루미늄층 중 어느 하나의 층인 것을 특징으로 하는 산소 및 수분 차단성 종이 제조방법.
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