주방 다용도 크린랩 - 특허기술

식품포장용으로 주로 많이 사용되는 크린랩은 무독성 제조공법으로 LLD-PE 주원료에 식물성유로 천연 옥수수유를 첨가하였으며, 투명성, 점착성, 위생성이 우수하고 절단성이 강화되어 제조된 무독성 랩 필름 제품을 소개한다.

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발명의 명칭 : 절단성이 강화된 무독성 랩 필름,대한민국 특허등록번호/일자 : 1007180190000 (2007.05.08)

출원인, 발명자 : 주식회사 크린랲, 존속기간(예정) 만료일 : 2019년 09월 27일, 등록권리자 : 주식회사 크린랲, 소멸등록 : 2020년 02월 19일등록 (등록원인일자 : 2019년 05월 09일, 등록원인 : 등록료불납)

 

발명의 설명

기술분야

본 발명은 무독성 랩 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절단성이 강화된 무독성 랩 필름에 대한 것이다. 가정이나 일반음식점에 있어서 식품이나 조리물의 처리 또는 슈퍼마켓, 식품가공회사 등의 식음료 산업에 있어서의 보존 또는 포장용으로 사용할 수 있는 무독성 필름에 대한 발명으로서, 종래의 랩 필름에 비해 절단성이 향상된 포장용 무독성 필름에 대한 것이다.

 

 

배경기술

일반적으로 랩 필름은 통상적으로 합성수지를 주원료로 하여 제조되는 신축성있는 점착성 투명성 필름으로서, 식품이나 일반조리물의 일시적인 포장 또는 보존을 위하여 사용하기가 간편하기 때문에 근래에는 가정 및 업소뿐만 아니라 일반 산업계에서도 널리 사용되고 있다. 특히 식품이나 음식을 포장하는 합성수지제 필름으로서는 인체에 해롭지 아니해야 할 뿐만 아니라 포장용 필름으로서 일반적으로 요구되는 다음과 같은 물성들이 요망된다.

적당한 강도, 신도, 수축성 등의 기계적 물성, 방수, 방습, 방기성 등의 차단 물성, 내수, 내산, 내유, 내열, 내한성의 내구성, 식음료 포장을 위한 위생성, 포장 작업을 용이하게 하여주는 점착성, 절단성, 포장 후의 박리 용이성 등이 요구되며 또한 투명성도 요구된다. 아울러 수분을 다량 함유하는 식품을 포장하는 경우에도 결로가 발생하지 아니하도록 하는 방담성도 요구되며, 필름의 표면이 평활하여 광택을 가질 것도 요구되고, 생활 필수품으로서 가격의 저렴성까지 요구되며, 또한 사용후 생활 쓰레기로서 소각될 때 인체에 유해한 공해 물질을 유발하여서는 바람직하지 아니하다. 본 발명은 이러한 여러가지 물성들을 가지면서도 특히 절단성이 강화되어 포장 작업시의 작업성을 향상시킨 새로운 무독성 랩 필름 조성물에 관한 것이다.

 

현재 상업화된 합성수지제 랩 필름으로서는 폴리염화비닐수지(PVC), 폴리염화비닐덴수지(PVDC), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합수지(EVA), 저밀도폴리에틸렌수지(LDPE), 폴리부타디엔수지를 원료로 하여 제조된 제품들이 사용되고 있다. 그런데, 염화비닐수지계의 필름에는 디옥틸프탈레이트나 디옥틸아디페이트 등의 가소제가 사용되고 이들이 상온 이상의 온도에서는 필름 외부로 유출되므로 인체에 극히 유해하게 된다. 따라서 특히 식음료 또는 의약품등을 포장하는 필름으로서는 LDPE 등의 폴리올레핀계 수지가 사용되는 것이 바람직하다. PVC, PVDC 등의 염화비닐계 수지 필름은 산업용 필름 등으로만 사용되어야 하며, 특히 염화비닐계 수지로 제조된 필름은 사용후 쓰레기로서 소각에 있어서 염소가스 또는 발암 물질인 다이옥신이 발생한다는 치명적인 약점이 있다.

이러한 이유로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 에틸렌비닐아세테이트공중합체(EVA), 폴리프로필렌(PP), 선형 저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 등의 폴리올레핀계 수지로 제조된 포장용 필름의 수요가 증대되고 있으며 향후 대부분의 포장용 필름은 인체에 무해한 LDPE, PP 등의 수지로 제조될 것으로 기대된다. 이들 중 LLDPE는 LDPE와는 달리 장측쇄(long side chain)가 거의 없고 짧은 측쇄가 있는 직쇄분자의 저밀도폴리에틸렌수지 이어서, 기계적 강도가 뛰어나며 독성이 적고 가격이 저렴하여 식품포장용 극박 필름의 재료로서 적합하다. 그러나 LLDPE 필름은 LDPE에 비해 결정화도가 높아서 투명성이 뒤떨어지며(헤이즈 3 내지 5) 표면 휘도 및 평활도가 불량하여 투명하고 광택있는 점착성 포장 필름으로 가공하기에는 문제점이 있다.

 

이러한 LLDPE 필름을 식품포장용 점착성 필름으로 가공하기 위해서는 첫째, 적당한 량의 석유수지를 LLDPE에 혼입시켜 결정화도를 떨어뜨려 투명성을 향상시키거나, 둘째, 인체에 무해한 식물유, 예를 들면 대두유, 야채유, 옥수수유 등을 방운제로서 혼입시켜 이들이 필름 표면으로 확산되도록 하여 표면 요철로 인한 투명도 저하를 감쇄시키거나, 셋째, 폴리부텐이나 폴리이소부틸렌을 혼입시켜 LLDPE 필름에 점착성을 부여하거나, LLDPE가 갖고 있는 반발력에 따른 포장 안정성의 저하 문제를 극복하거나, 넷째, LLDPE 자체만으로는 신축성이 커서 절단성이 나쁘다는 점을 극복하기 위해서 LDPE를 혼합하거나 다섯째, 폴리올레핀계 수지 개질제를 혼입시켜 LLDPE 필름의 투명성과 절단성을 개선시키거나 하는 등의 기술 수단이 동원되어왔다. 이러한 선행기술의 내용은 본 출원인의 선출원 특허인 대한민국 특허 출원 제86-1286호(특허출원 공고 제 90-414호)의 명세서에 상세하게 기재되어 있다.

 

그럼에도 불구하고 LLDPE가 갖는 신축성 등의 고유한 물성으로 인해 절단성의 개선에는 한계가 있어서, 포장 작업 후에 점착 필름을 절단함에 있어서는 금속제 톱날 형상의 절단 도구가 필요하므로써 포장 작업성의 향상에 문제점이 있었고, 통상적으로 필름의 롤 포장 외부에 톱날 형상의 금속제 절단 도구를 부착시켜 이를 필름을 절단하는 데 사용하여야 하는 문제가 있었다.

이렇게 필름의 포장 외면에 부착된 톱날 형상의 금속제 절단 도구는 사용후에 버려지는 필름 포장의 쓰레기 처리에 있어서 금속 부위를 선별해내야 하는 문제점도 있고, 사용자가 필름의 절단 작업시에 부주의로 인하여 금속제 톱날 부위에 쉽게 손을 다치는 문제점도 있었다.

 

 

발명이 이루고자 하는 기술적 과제

따라서 본 발명자들은 포장용 점착 필름으로 사용되는 LLDPE 조성물의 절단성을 더욱 향상시켜 금속제 톱날 형상의 절단 도구를 사용하지 아니하고, 종이제 절단 도구로서도 용이하게 절단할 수 있는 절단성이 크게 향상된 필름용 LLDPE 수지조성물을 개발하기 위해 노력하여 왔으며, 그 결과 소량의 고분자 물질을 특정 조성비의 LLDPE 수지조성물에 첨가함으로써 원하는 절단성을 가지면서도 식품포장용 점착 필름으로서 요구되는 투명성, 점착성, 위생성 또는 다양한 차단 특성을 갖는 새로운 LLDPE 수지조성물을 발명하게 되었다.

 

발명의 구성 및 작용

본 발명자들은 LLDPE에 특정량의 LDPE, 식물유, 액상합성고무, 석유수지 및 계면활성제, 폴리에틸렌글리콜을 배합하여, LLDPE 필름의 기계적 강도를 저해함이 없이, 투명성, 평활성, 점착성, 방담성 및 절단성이 현저하게 개량된 무독성 랩 필름을 제조할 수 있다는 사실을 발견하였다.

본 발명에 의하면, LLDPE 37 내지 44 중량%, LDPE 47 내지 62.89 중량%, 폴리에틸렌글리콜 0.1 내지 1 중량% 및 폴리올레핀계 개질제 0.01 내지 8 중량%로 구성되는 수지조성물 100 중량부에, 식물유 0.2 내지 6 중량부, 액상합성고무 0.2 내지 6 중량부, 석유수지 0.2 내지 6 중량부, 활제 0.4 내지 3 중량부 및 계면활성제 0.2 내지 2 중량부를 배합하여 필름 상태로 성형하여 제조되는 식품포장용 랩 필름이 제공된다.

본 발명에 있어서, LDPE 성분은 투명성 및 절단성을 향상시키는 바, 1992년 일본국 특허공보 제63092호에 기재된 바와 같이, LDPE의 함량이 30 중량%를 초과하면 오히려 투명성 및 점착성을 저하시키므로 바람직하지 아니하며, 또한 LDPE의 함량이 10 중량% 미만이면 절단성 및 투명성의 향상이 충분하지 않아 적합하지 않는 것으로 알려져 있다.

 

그런데, 본 발명자들은 200 내지 1,200의 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜 0.1 내지 1 중량%를 배합하면서, LDPE의 함량을 30 중량% 이상으로 증량시키는 경우에는 이러한 공지의 사실과는 달리 필름의 투명성과 점착성이 저하되지 아니하고 오히려 반대로 투명성과 점착성이 증가한다는 사실을 새로이 발명하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

또한 알파올레핀과 에틸렌과의 공중합체로 이루어진 폴리올레핀계 개질제를 이에 소량 추가하는 경우에도 기타 다른 물성이 상승할 뿐만 아니라, 절단성이 향상된 필름이 얻어진다는 새로운 사실도 발명하였다. 이때 폴리올레핀계 개량제의 양은 8 중량% 이하로 하는 것이 적합하다. 전술한 본 발명의 조성물에 배합하는 각 성분에 대하여 이하에서 설명한다.

 

식물유

상온에서 액상인 옥수수유, 대두유, 참기름, 낙화생유, 해바라기유, 면실유 등의 식물유가 사용된다. 이들 식물유는 수지조성물 100 중량부에 대하여 0.2 내지 6 중량부 배합되고, 필름의 점착성 및 투명성의 향상에 기여한다. 식물유가 0.2 중량부 미만인 경우는 점착성 투명성이 양호하게 발현되지 아니하고, 6 중량부를 초월하면 점착성이 너무 높아 필름의 취급이 용이하지 아니하다.

액상합성고무

상온에서 액상인 평균분자량 800 내지 3,650의 폴리부텐이나 평균분자량이 약 10,000 내외의 폴리이소부틸렌계 합성고무를 사용하는 것이 적합하다. 이 액상합성고무는 0.2 내지 6 중량부 배합되며, 필름의 점착성의 조정과 투명성의 향상에 기여한다. 0.2 중량부 미만에서는 이러한 특성이 양호하게 발현되지 않고, 6 중량부를 초과하면 자기점착성이 과다하여 취급이 어렵고 촉감이 불량하게되기 때문에 적합하지 않다.

석유수지

석유류 분해유분을 원료로 하는 수지를 말하고, C5계, C9계 및 이러한 것의 혼합물로서 알려진 여러 가지의 석유수지를 사용할 수 있다. 이 석유수지는 0.2 내지 6 중량부 배합되며, 필름의 점착성과 투명성의 향상에 기여한다. 함량이 0.2 중량부 미만이면 이러한 물성이 양호하게 발현되지 않고, 6 중량부를 초과하면 필름의 강도를 감소시켜 제조 공정상 문제점을 발생시키므로 적합하지 않다.

계면활성제

LLDPE 수지조성물 필름의 표면의 결로를 방지하기 위하여 배합되지만, 전술한 각 첨가물들의 균질한 분산에도 기여한다. 이러한 계면활성제로서는 비이온계 계면활성제가 적합하고, 고급알콜 글리세라이드, 지방산 글리세라이드, 폴리옥시에틸렌알킬(또는 알킬 페닐)에틸 등을 들 수 있다. 배합량은 0.2 내지 2 중량부가 적합하다. 0.2 중량부 미만이면 상기의 효과의 발현이 미미하고 2중량부를 초과하면 필름의 위생성 및 투명도 불량의 문제가 발생하기 때문에 적합하지 않다.

 

폴리에틸렌글리콜

40℃에서 액상인 분자량 200 내지 1,200의 폴리에틸렌글리콜을 사용하는 것이 적당하다. 특히 필름 제작시의 작업성면에서, 상온에서 액상인 분자량 200 내지 600인 폴리에틸렌글리콜을 사용하는 것이 바람직하다. 이 폴리에틸렌글리콜은 0.1 내지 1 중량% 배합되고, 수지조성물의 각 성분간의 상용성을 높이는 역할을 수행한다.

본 발명에 따르면 식물유에 의한 필름 표면의 난반사 방지작용, 석유수지에 의한 LLDPE의 결정화 감소작용과, 아울러 LDPE 및 액상합성고무에 의한 투명성 향상작용에 의하여, 투명성이 현저하게 개선된 헤이즈 1 내지 1.5 정도의 랩 필름이 얻어진다.

또한, 본 발명에 따르면 식물유에 의한 점착성의 향상작용, 석유수지에 의한 표면부착성의 향상 및 액상합 성고무에 의한 점착성과 부착성의 조정작용에 의하여, 부착성과 작업성이 향상된 랩 필름이 제조된다. 더욱이, 신축성이 커서 절단성이 불량한 LLDPE에 LDPE, 폴리에틸렌글리콜 및 개질제를 배합함으로써 절단성이 크게 향상된 무독성 랩 필름이 제조된다.

또한, 계면활성제에 의하여 랩 필름의 표면 방담성이 향상되고, 선택적으로는 활제에 의하여 뛰어난 균일성을 갖는 박막의 랩 필름이 얻어진다.

본 발명의 랩 필름은, 상기 복합수지와 수지조성물을 용융압출기 내에 투입하고 용융 혼합하여 필름 상태로 압출하여 제작된다. 통상 인프레이션법으로 제작하는 것이 바람직하고, 압출시에 연신을 하여도 좋다. 또한 두께는 8 내지 22μm로 하는 것이 취급성등의 면에서 바람직하다.

이하, 본 발명을 보다 구체적인 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예에 기재된 내용으로만 국한되어 해석되어서는 아니된다. 실시예는 하나의 예시이므로 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 실시예들에 기초하여 필요에 따라 적의 조정하여 본 발명을 실시할 수 있으나 그러한 실시가 본 발명의 권리범위를 벗어나지는 아니한다.

 

선행기술문헌

특허문헌

KR100324295 B1, KR1019890014640 A, KR1019900000414 B1, KR1019920004619 B1, KR1019970065599 A 

 

발명의 효과

본 발명의 랩 필름은 LLDPE 필름의 강도, 무독성, 저가격성을 갖춤과 동시에, LLDPE 필름에서는 얻을 수 없는 뛰어난 투명성, 포장 작업성, 절단성, 방담성 등을 겸비한 것이다. 따라서 종래의 랩 필름의 대체품으로서 적합하고, 가정용, 업무용의 식품포장용 랩 필름으로서 그 실용성, 경제성, 식품위생성 등에서 특히 우수하다.

특히 절단성이 강화되어 종래의 금속제 톱날형 절단 도구를 사용치 아니하고 종이제 톱날형 절단 도구만으로도 용이하게 절단되어 필름 포장 용기의 쓰레기 처리에 있어서도 금속제 부분을 별도로 회수할 필요가 없어지는 등, 식품포장용 랩 필름의 사용가치를 증대시킬 뿐만 아니라 폐기물 처리 공정의 단순화로 인한 사회적 비용의 절감 효과도 달성된다.