KR101540889B1

KR101540889B1 - 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101540889B1
Application number: KR1020140134892A
Authority: KR
Inventors: 이승구; 유영선
Original assignee: 이승구; 유영선
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-10-07

Abstract

본 발명은 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 물성을 갖는 원지를 사용함과 더불어 특정 배합의 수용성 PVA 기반 코팅액으로 이를 복수 코팅함으로써, 김밥 포장 용도에 요구되는 내수성 및 내유성이 부여되어 기존 알루미늄 호일을 대체할 수 있고 안전하면서도 친환경적인 종이 기반의 김밥용 포장지와 이를 효율적, 경제적으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다. 그리고 본 발명의 친환경 김밥용 포장지는 물이나 알칼리 용액 중에서 기계적 교반에 의해 해리되어 재활용이 용이하고, 사용 후 폐기시 자연계에서 생분해 된다.

Description

내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지 및 이의 제조방법{ECO FRIENDLY PACKING PAPER FOR GIMBAP HAVING GOOD WATER RESISTANCE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

통상적으로 김밥을 포장할 때 사용되는 알루미늄 호일은 포장용이성, 내수성(耐水性) 및 내유성(耐油性) 등의 우수한 장점들을 지니고 있지만, 이들 장점들에 반해 폐기 후 분해가 거의 되지 않아 심각한 환경오염을 유발하고 있다. 또한 김밥에 포함된 염분이 알루미늄에 장기간 접촉하면 알루미늄이 부식되고, 전자레인지의 사용이 불가능한 단점이 있다.

이러한 단점들 때문에, 알루미늄 호일 대신 종이를 이용하여 김밥을 포장하려는 시도가 늘고 있다. 그러나, 통상적인 식품지는 소재가 종이이다 보니 강도, 내수성 및 내유성이 약해 수분과 기름이 침투하여 소재가 찢어지거나 흐물흐물해지는 등 포장지로서의 기본적인 기능을 수행하기 어려운 문제가 있다.

종래 김밥용 포장지와 관련하여 고안된 대부분의 기술들은 통상적 소재의 포장지를 사용하되 그 구조를 설계, 변형하는 방향으로 편중되어 있으며, 화학적 방법을 통해 김밥용 포장지의 소재 자체를 개선하려는 개발은 미진한 상황이다. 예를 들어, 한국등록실용신안 제20-0432364호는 절취부를 형성함으로써 포장지 본체의 내부에 수용된 김밥을 보다 용이하게 꺼낼 수 있고, 포장지 본체의 입구를 개폐하기 위한 한 쌍의 커버부를 구비하여 내부에 수용된 김밥을 보다 견고하게 지지할 수 있는 김밥 포장지를 개시하고 있으나, 여기에 사용되는 포장지의 소재는 종이 재질이라고 단순 언급할 뿐이다.

이러한 상황에서, 김밥용 포장지 소재의 특성을 개선하기 위해 통상적인 종이 원지에 소정량의 내수성 코팅제를 코팅 처리하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 왁스, 아크릴레이트 등을 비롯한 종래 통상적 구성의 내수성 코팅제를 원지에 코팅할 경우 내수성 및 내유성이 다소 짧은 시간에만 유효하여 장시간 보관, 운송이 필요한 김밥 포장지로는 미흡하다. 예를 들어, 이러한 코팅지로 일반적인 크기 및 무게의 김밥을 포장한 후 약 2시간 정도의 시간이 경과한 다음 김밥의 한쪽을 손으로 잡고 상하로 가볍게 흔들면 포장지가 파열해버리는 문제가 발생한다. 이는 김밥 포장 후 시간이 지나면서 김밥 포장지의 내수성이 떨어져 김밥의 습기를 흡수하게 되고 강도가 약해져서 종이가 터진 것인바, 이렇게 되면 김밥을 보호하는 역할을 할 수가 없고 김밥을 운송 및 보관하기도 어려워진다.

상기한 문제를 해결하고자, 단순한 측면으로, 두께가 두껍고, 강도(예컨대, 인장력)가 매우 높은 원지(原紙)를 사용하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 이 경우 인장력에 비례하여 종이의 두께와 경도(Stiffness)가 높아져서 너무 빳빳한 포장지가 되어 김밥의 포장 자체가 쉽지 않고, 김밥을 포장하더라도 소정의 시간이 지나면 김밥 양쪽 끝의 종이가 벌어지고 풀어져 포장지가 느슨해지는 등 포장견고성이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한 아크릴 에멀젼을 이용한 코팅지의 경우 딱딱한 특성으로 인하여 경첩시 경첩부위 코팅막이 손상되어 물과 기름 등이 스며들게 되며 재활용시 물에 해리되는 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 시중에 널리 사용되는 방법으로 PE를 10~20 micron 정도의 두께로 코팅하여 제조할 수 있으나, 이 경우, 생분해성, 재활용성 등 환경적 측면에서 종래 알루미늄 호일을 종이로 대체하고자 하는 취지에도 맞지 않게 된다.

이에, 김밥 포장용에 최적화된 내수성 및 내유성을 부여할 수 있는 새로운 원지 코팅용 조성물과 더불어, 이러한 코팅용 조성물 및 코팅 대상인 원지의 물성이 상호 특정적으로 조합되어 우수한 포장용이성, 포장견고성 및 친환경성도 동시에 구현할 수 있는 새로운 친환경 김밥용 포장지에 대한 개발이 요구되고 있다.

한국등록실용신안 제20-0432364호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 생분해가 가능한 자연친화적인 코팅으로 포장지가 알칼리 용액에 해리되어 재활용할 수 있고, 습기나 기름에 의한 포장지의 파열 및 약화를 효과적으로 방지할 수 있으며, 편리하고 견고하게 김밥을 포장할 수 있는 새로운 친환경 김밥용 포장지, 및 이를 종이의 주름생성 없이 빠르고 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 원지(原紙)의 일면 또는 양면에 코팅액이 코팅된 것으로서, 상기 원지는 ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1~0.7kN/m인 평량 27~45g의 종이이며, 상기 코팅액은 물; 수용성 폴리비닐알코올(PVA); 에멀젼 타입의 발수성이 우수한 수용성 실리콘 수지; 수산화 알킬아미노실란; 및 과붕산소다(Sodium perborate, NaBO₃);를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지를 제공한다.

또한, 상기 코팅액은, 코팅액 100 중량부 기준으로 물 75~85 중량부; 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 15~25 중량부; 수용성 실리콘 수지 25~35 중량부; 수산화 알킬아미노실란 5~15 중량부; 및 과붕산소다 0.2~1.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지를 제공한다.

구체적으로, 상기 코팅액은, 코팅액 100 중량부 기준으로 물 80 중량부; 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 20 중량부; 수용성 실리콘 수지 30 중량부; 수산화 알킬아미노실란 10 중량부; 및 과붕산소다 0.5 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면으로, (a) ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1~0.7kN/m인 평량 27~45g의 원지를 권취된 형태로 구비하는 단계; (b) 물, 수용성 폴리비닐알코올(PVA), 수용성 실리콘 수지, 수산화 알킬아미노실란, 및 과붕산소다를 포함하는 코팅액을 준비하는 단계; (c) 상기 권취된 원지를 복수의 롤러를 구비한 코팅기에 장착, 및 상기 코팅액을 상기 복수의 롤러 각각에 적용하고, 상기 원지를 상기 복수의 롤러 각각에 접촉시켜 복수 회 코팅을 일괄하여 수행하는 단계; (d) 코팅액이 코팅된 원지를 열건조시키는 단계; 및 (e) 열건조된 코팅지를 재권취하는 단계;를 포함하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 (b) 단계의 코팅액은, s1) 교반기, 온도계, 투입구 및 냉각기가 설치된 반응용기에 코팅액 100 중량부 기준으로 물 75~85 중량부, 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 15~25 중량부, 수용성 실리콘 수지 25~35 중량부, 수산화 알킬아미노실란 5~15 중량부, 및 과붕산소다 0.2~1.0 중량부를 투입하는 단계; s2) 반응용기를 80~100℃로 가온하고 내용물을 교반 및 용해시키는 단계; 및 s3) 내용물을 서서히 상온으로 냉각하면서 숙성시키는 단계;를 통해 수득되는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 (s2) 단계의 교반은 300~800rpm의 속도로 수행되거나, 상기 (s3) 단계는 내용물을 2~8시간 동안 40~100rpm의 속도로 서서히 교반하면서 상온으로 냉각 및 숙성시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 (c) 단계의 복수의 롤러를 구비한 코팅기는 그라비아 인쇄기인 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 (c) 단계의 코팅은 분당 60~200 미터의 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 (c) 단계의 도공량(Coat weight)은 3~20 g/㎡인 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 친환경 김밥용 포장지는 기존 알루미늄 호일을 대체할 수 있을 정도로 내수성, 내유성, 포장용이성 및 포장견고성이 우수하다.

또한, 기존 알루미늄 호일 대비 폐기 후 분해가 용이하여 친환경적이고 인체에 안전하며, 포장지가 부식될 염려가 없고 김밥을 데우기 위한 전자레인지의 사용이 가능해진다.

또한, 본 발명의 제조방법은 원지의 주름생성 없이 빠르고 경제적으로 고르게 코팅액을 분산 코팅할 수 있어, 김밥포장지의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조공정을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지

본 발명의 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지는 원지(原紙)의 일면 또는 양면에 코팅액이 코팅된 것으로서, 상기 원지는 ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1~0.7kN/m인 평량 27~45g의 종이이며, 상기 코팅액은 물; 수용성 폴리비닐알코올(Poly vinyl alcohol, PVA); 수용성 실리콘 수지; 수산화 알킬아미노실란; 및 과붕산소다(Sodium perborate, NaBO₃);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 특정 범위의 습인장강도 및 평량을 지닌 원지와 특정 성분들의 배합으로 이루어진 코팅액을 동시에 적용함으로써, 내수성(耐水性) 및 내유성(耐油性)을 비롯한 친환경 김밥용 포장지에 요구되는 제반 특성들을 조화롭게 구현한 것이다. 본 발명자들은 상기 원지의 물성과 코팅액 조성이 동시에 만족될 경우에 비로소 김밥용 포장지로서 소망하는 효과를 발휘할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르렀다.

상기 원지는 본 발명 친환경 김밥용 포장지의 기본 재료가 되는 종이로서, ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength; 이하, 본원에서 "습강력"이라고도 지칭함)가 0.1~0.7kN/m의 범위이고, 평량이 27~45g의 범위에 속하는 것이다. 본 발명자들은 후술하는 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 기반의 폴리머 수용액 코팅만으로는 김밥용 포장지의 용도에 맞는 내수성을 부여하기 어렵다는 것을 확인하고 다양한 종류의 종이를 이용하여 동일한 방법으로 실험하였으며, 그 결과 상기 물성을 지닌 원지가 가장 적합함을 발견하였다.

구체적으로, 원지의 습강력이 0.1kN/m 미만이면 코팅액으로 코팅을 아무리 여러 번 하여도 김밥 포장 후 약 1시간 이후부터는 김밥의 습기가 종이에 스며들어 종이의 강도가 현저히 떨어지며, 반대로 습강력에만 중점을 두어 원지의 습강력이 0.7kN/m를 초과하면 습강력과 비례하여 종이의 경도(Stiffness)가 높아져서 너무 빳빳한 포장지가 되고, 김밥을 포장한 뒤 약 2시간 후에는 김밥의 양쪽 끝의 종이가 벌어지고 풀어져서 포장지가 느슨해지는 문제가 발생한다.

상기 원지로는 습강력 0.1~0.7kN/m, 평량 27~45g의 범위에 속하는 종이원단을 특별한 제한없이 채택하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 안전성을 고려하여 무형광제 식품지(예컨대, 일본 마루수미 제지社 또는 한국 한솔제지社 제품)를 사용한다. 또한 코팅공정, 재단공정, 인쇄공정, 성형공정 등의 과정에서 다양한 요구에 부응할 수 있도록 치수안정성, 가공적성, 장기보존성 등이 우수한 것을 사용함이 좋으며, 예를 들어 펄프를 원료로 한 내절성 및 형부성(型付性)이 우수한 종이를 사용함이 바람직하다.

상기 코팅액은 상기 원지의 일면 또는 양면을 코팅하여 포장지에 내수성 및 내유성을 부여토록 하는 조성물로서, 물; 수용성 폴리비닐알코올(Poly vinyl alcohol, PVA); 수용성 실리콘 수지; 수산화 알킬아미노실란; 및 과붕산소다;가 소정 비율로 균일하게 혼합된 것이다.

상기 물은 코팅액의 용매로서, 공업용수, 증류수 또는 이온교환수 등을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 불순물이 제거된 정제수를 사용하도록 한다.

상기 물은 코팅액 100 중량부에 대하여 70~95 중량부(더욱 상세하게는 75~85 중량부, 예컨대 80 중량부) 포함되는 것이 바람직하다. 물의 함량이 70 중량부 미만이면 폴리머 등 성분들이 잘 용해되지 않거나 점도가 상승하여 교반이 어려워질 수 있으며, 95 중량부를 초과하면 다른 성분들의 상대적 함량 감소로 코팅막의 내수성 부여 효과가 미미해지거나 점도가 지나치게 낮아져 코팅작업시 불편을 초래할 수 있다.

상기 수용성 폴리비닐알코올(PVA)은 코팅 후 원지에 안착되어 내수막을 형성하는 폴리머로서, 내수성, 내유성을 부여하는 기능과 더불어 점도 및 생분해성을 조절하는 역할도 일부 수행한다.

사용가능한 수용성 폴리비닐알코올(PVA)의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리비닐알콜 1500(Maker: Junsei-Japan), 수용성 비닐알코올수지(수용성 PVA)(Maker: 토이사이언스-한국) 등을 사용할 수 있다.

상기 수용성 폴리비닐알코올(PVA)은 코팅액 100 중량부에 대하여 5~30 중량부(더욱 상세하게는 15~25 중량부, 예컨대 20 중량부) 포함되는 것이 바람직하다. 수용성 폴리비닐알코올(PVA)의 함량이 5 중량부 미만이면 내수성 등 소망하는 특성을 부여하기 어렵거나 건조시간이 너무 길어져 경제성이 떨어질 수 있으며, 30 중량부를 초과하면 점도의 상승을 불러와 교반을 어렵게 만들 수 있다.

상기 수용성 실리콘 수지는 인체에 무해한 유탁질 성분으로서, 최종 코팅액의 내구성을 증가시키는 역할과 더불어, 발수성 및 내수성을 보강하는 역할도 일부 수행한다. 사용가능한 수용성 실리콘 수지의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 다우코닝社제 XIAMETER^®, Wacker社제 HC₃0₃ 등 시판되는 통상적인 제품을 사용할 수 있다.

상기 수용성 실리콘 수지는 코팅액 100 중량부에 대하여 25~35 중량부(예컨대, 30 중량부) 포함되는 것이 바람직하다. 수용성 실리콘 수지의 함량이 25 중량부 미만이면 코팅액의 내구성이 저하될 수 있으며, 35 중량부를 초과하면 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 등 다른 성분들의 상대적 함량 감소에 따른 불이익이 발생할 수 있다.

상기 수산화 알킬아미노실란은 수용성 분산제로서, 조성물의 분산성을 향상시킴과 더불어 코팅체의 방수성 및 내유성 향상에도 일부 기여하는 성분이다.

상기 수산화 알킬아미노실란으로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물(예컨대, 아미노프로필트리히드록시실란 등)을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, R¹은 탄소수 1 내지 6의 아미노알킬)

상기 수산화 알킬아미노실란은 코팅액 100 중량부에 대하여 5~15 중량부(예컨대, 10 중량부) 포함되는 것이 바람직하다. 수산화 알킬아미노실란의 함량이 5 중량부 미만이면 코팅액의 분산성 및 안정성이 떨어질 수 있으며, 15 중량부를 초과하면 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 등 다른 성분들의 상대적 함량 감소에 따른 불이익이 발생할 수 있다.

상기 과붕산소다는 코팅액의 점성, 부착성 및 내구성을 증진시키기 위해 첨가되는 성분이다.

상기 과붕산소다는 코팅액 100 중량부에 대하여 0.2~1.0 중량부(예컨대, 0.5 중량부) 포함되는 것이 바람직하다. 과붕산소다의 함량이 0.2 중량부 미만이면 코팅액을 원지에 코팅시 부착력이 저하되어 코팅막을 원활하게 형성하기 어렵거나 최종 코팅지의 내유성 및 방수성 증대, 점성 상승 효과가 소망하는 수준에 이르지 못할 수 있으며, 1.0 중량부를 초과하면 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 등 다른 성분들의 상대적 함량 감소에 따른 불이익이 발생할 수 있고 코팅액의 점도가 지나치게 상승되어 작업성이 저하될 수 있다.

본 발명의 친환경 김밥용 포장지에 있어서, 상기 코팅액은 원지에 3~20 g/㎡의 도공량(코팅중량)으로 적용되어 코팅막을 형성하는 것이 바람직하다. 코팅막의 도공량이 3g/㎡ 미만이면 우수한 내수성 및 내유성을 얻지 못할 수 있으며, 20g/㎡를 초과하면 내수성 및 내유성이 더 우수해지기는 하지만 너무 빳빳한 포장지가 되어 포장작업성 및 포장견고성이 저하되고 불필요한 비용 증가를 불러와 경제성이 떨어질 수 있다.

내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 바와 같은 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지를 효율적, 경제적으로 제조하는 방법이 제공된다.

구체적으로, 본 발명에 따른 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법은,

(a) ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1~0.7kN/m인 평량 27~45g의 원지를 권취된 형태로 구비하는 단계;

(b) 물, 수용성 폴리비닐알코올(PVA), 수용성 실리콘 수지, 수산화 알킬아미노실란, 및 과붕산소다를 포함하는 코팅액을 준비하는 단계;

(c) 상기 권취된 원지를 복수의 롤러를 구비한 코팅기에 장착, 및 상기 코팅액을 상기 복수의 롤러 각각에 적용하고, 상기 원지를 상기 복수의 롤러 각각에 접촉시켜 복수 회 코팅을 일괄하여 수행하는 단계;

(d) 코팅액이 코팅된 원지를 열건조시키는 단계; 및

(e) 열건조된 코팅지를 재권취하는 단계;를 포함하는 것이다(도 1 참조).

상기 (a) 단계는 친환경 김밥용 포장지의 기본 재료로서 ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1~0.7kN/m이고, 평량이 27~45g인 종이원단(원지)을 권취(와인딩)된 형태로 구비하는 단계이다. 상기 원지를 구비하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 전술한 물성을 만족하는 적절한 종류의 종이원단을 채택하여 사용할 수 있다.

상기 (b) 단계는 상기 원지를 코팅하기 위한 특정 배합의 코팅액을 제조하는 단계이다.

일 구체예로, 상기 코팅액은,

s1) 교반기, 온도계, 투입구 및 냉각기가 설치된 반응용기에 코팅액 100 중량부에 대하여 물 70~95 중량부(더욱 상세하게는 75~85 중량부, 예컨대 80 중량부), 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 5~30 중량부(더욱 상세하게는 15~25 중량부, 예컨대 20 중량부), 수용성 실리콘 수지 25~35 중량부(예컨대, 30 중량부), 수산화 알킬아미노실란 분산제 5~15 중량부(예컨대, 10 중량부), 및 과붕산소다 0.2~1.0 중량부(예컨대, 0.5 중량부)를 투입하는 단계;

s2) 반응용기를 80~100℃로 가온하고 내용물을 교반 및 용해시키는 단계; 및

s3) 내용물을 서서히 상온으로 냉각하면서 숙성시키는 단계;를 통해 수득될 수 있다.

여기서, 상기 (s2) 단계는 내용물을 300~800rpm(예컨대, 500rpm)의 속도로 교반하면서 80~100℃(예컨대, 약 80℃)의 온도 범위로 가온 용해시키는 바람직하다. 교반속도가 300rpm 미만이면 충분한 혼합이 이루어지지 않아 추후 균일하게 용해시키기 어려워질 수 있으며, 800rpm을 초과하면 기포가 발생되고 수용액이 넘쳐 후속 공정의 진행에 지장을 줄 수 있다. 또한 반응용기 및 내용물의 온도가 80℃ 미만이면 용해가 원활히 이루어지지 않을 수 있으며, 100℃를 초과하면 용매인 물이 증발하여 점도 상승을 유발할 수 있다.

또한, 상기 (s3) 단계는 내용물을 2~8시간 동안 40~100rpm의 속도로 서서히 교반하면서 상온으로 냉각 및 숙성시켜 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 (s2) 단계에서 얻어진 혼합물을 히터를 끄고, 상온 또는 냉각기에 4℃~상온의 냉각수를 투입하면서, 약 2~8시간 동안 40~100rpm의 속도로 서서히 교반하면서 상온으로 냉각 및 숙성시켜 코팅액을 최종 수득할 수 있다. 여기서, 냉각시간이 2시간 미만이면 혼합물이 충분히 냉각되지 않을 수 있으며, 8시간을 초과하면 이미 더 이상의 추가적인 냉각효과를 기대하기 어려워 제조시간만 불필요하게 길어질 수 있다. 또한 교반속도가 40rpm 미만이면 충분한 교반 및 균일한 숙성이 이루어지지 않을 수 있으며, 100rpm을 초과하면 기포가 발생되어 코팅액의 물성에 안 좋은 영향을 줄 수 있다.

상기 (c) 단계는 준비된 원지 및 코팅액을 이용하여 원지에 여러 번의 코팅을 단일 공정으로 수행하는 단계이다. 원지에 수용성 PVA 기반의 폴리머 수용액을 코팅할 때에는 한 번의 코팅보다는 복수로 코팅을 하는 것이 고르게 분산 코팅되며, 보다 우수한 내수성 및 내유성을 부여할 수 있다. 코팅을 하기 위해서는 롤로 감겨진 종이를 코팅기에 장착한 후 코팅액이 묻은 롤러에 종이를 접촉시켜 코팅을 하는데, 복수로 코팅을 하기 위해서는 이와 같은 과정을 수 차례 반복해야 하는바, 반복되는 작업에 따라 많은 시간과 비용이 소요되고 여러 번의 열건조 및 와인더권취로 인해 종이에 주름이 형성되는 문제가 발생한다. 본 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위해, 복수의 롤러가 있는 코팅기를 이용하여 각 롤러에 코팅액을 묻힌 후 종이원단을 각 롤러에 접촉시켜 코팅을 수행한 다음, 한 번의 열건조 및 와인더권취를 통해 코팅지 제조를 마무리하였다. 그 결과 열건조 및 와인더권취의 횟수가 1회로 줄게 되어 시간 및 비용 절감은 물론 종이의 주름형성 문제가 해결됨을 확인하였다.

즉, 권취된 원지를 복수(예컨대, 2~5개)의 롤러를 구비한 코팅기에 장착, 및 상기 코팅액을 상기 복수의 롤러 각각에 적용하고, 상기 원지를 상기 복수의 롤러 각각에 접촉시킴으로써 복수 회(예컨대, 2~5회)의 코팅을 일괄 수행하여 간단한 방법으로 견고한 내수막을 형성할 수 있다.

상기 복수의 롤러를 구비한 코팅기로는 그라비아 인쇄기를 사용하는 것이 바람직하며, 여기서 코팅속도는 분당 60~200 미터(예컨대, 분당 120 미터) 정도가 적절하다. 코팅속도가 분당 60 미터 미만으로 너무 느리면 코팅시간이 너무 길어져 생산성 및 경제성이 저하될 수 있으며, 분당 200 미터를 초과하여 너무 빠르면 코팅액이 제대로 코팅되지 않거나 국소적으로 코팅되어 코팅지의 내수성이 떨어질 수 있다.

또한, 상기 (c) 단계의 코팅시 코팅막의 도공량(Coat weight)은 3~20 g/㎡ 정도인 것이 바람직하다. 코팅막의 도공량이 3g/㎡ 미만이면 우수한 내수성 및 내유성을 부여하지 못할 수 있으며, 20g/㎡를 초과하면 이미 충분한 내수성 및 내유성을 확보한 상태에서 제조비용만 불필요하게 증가할 수 있다.

본 단계에서의 코팅은 김밥과 접촉하게 되는 원지의 일면만을 코팅할 수도 있고, 외부로부터의 수분 및 유분 침투 등에 대한 저항성까지 고려하여 원지의 양면에 모두 코팅할 수도 있다.

상기 (d) 단계는 상기 (c) 단계를 거쳐 코팅액이 코팅된 원지를 열건조시키는 단계이다. 코팅된 원지를 열 건조장치에 통과시키면 수분이 마르면서 폴리머가 종이에 안착하여 원지에 내수막을 형성하게 된다.

본 단계에서, 코팅된 원지를 열건조시키는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 원지 및 코팅막의 열변형을 초래하지 않는 범위에서 당분야의 적절한 방법을 통해 수행할 수 있다.

상기 (e) 단계는 열건조된 코팅지를 다시 와인더에 감아 친환경 김밥용 포장지를 최종적으로 완성하는 단계이다.

이렇게 완성된 본 발명의 친환경 김밥용 포장지는 종이 기반의 포장지임에도 불구하고 내수성 및 내유성이 우수하여 기존 알루미늄 호일을 효과적으로 대체할 수 있으며, 전형적인 롤형 김밥, 삼각 김밥 등 다양한 형태 및 종류의 김밥에 두루 적용될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 내수성이 부여된 김밥용 포장지를 이용하여 김밥을 포장하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 포장지로 롤형 김밥을 적절 횟수 말아 감싸고 양단부를 마감 처리함으로써 김밥을 포장할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

제조예

교반기, 온도계, 투입구 및 냉각기가 설치된 반응용기에 코팅액 100 중량부 기준으로 물(정제수) 80 중량부, 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 20 중량부(= 물 중량 기준 25%), 수용성 실리콘 수지(예컨대, Wacker社제 HC₃0₃) 30 중량부, 분산제로서 수용성 수산화 알킬아미노실란 10 중량부 및 과붕산소다 0.5 중량부를 투입하였다.

내용물을 500rpm의 속도로 교반하면서 80℃에서 가온 용해시켜 각 성분이 균일하게 혼합된 조성물을 수득하였다.

얻어진 혼합물을 히터를 끄고, 4시간 동안 40~100rpm의 속도로 서서히 교반하면서 상온으로 냉각 및 숙성시켜 코팅액을 제조하였다.

실시예 1

원지로서 ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.4kN/m이고, 평량이 35g인 무형광제 식품지(일본 마루수미 제지社)를 와인딩된 형태로 구비하였다.

상기 원지를 그라비아 인쇄기에 장착하고, 상기 제조예에서 제조된 코팅액을 그라비아 인쇄기의 롤러 2개에 각각 적용한 다음, 원지를 롤러 2개에 각각 접촉시킴으로써 2회의 코팅을 일괄하여 수행하였다. 이때 코팅속도는 분당 90 미터로 조절하였으며 코팅막의 도공량은 약 10 g/㎡이 되게 하였다.

코팅액이 코팅된 원지를 120℃ 건조라인을 통과시키면서 열건조시키고, 와인더권취를 수행하여 코팅지 제조를 마무리하였다.

실시예 2

습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1kN/m이고, 평량이 27g인 원지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 코팅지를 제조하였다.

실시예 3

습인장강도(Wet tensile strength)가 0.7kN/m이고, 평량이 45g인 원지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 코팅지를 제조하였다.

비교예 1

ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.4kN/m이고, 평량이 35g인 무형광제 식품지(스페인 Aralar Paper社) 원지를 코팅과정 없이 그대로 사용하였다.

비교예 2

습인장강도(Wet tensile strength)가 0.05kN/m이고, 평량이 25.5g인 원지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 코팅지를 제조하였다.

비교예 3

습인장강도(Wet tensile strength)가 0.75kN/m이고, 평량이 46.5g인 원지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 코팅지를 제조하였다.

비교예 4

과붕산소다가 미포함된 코팅액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 코팅지를 제조하였다.

실험예

실시예 및 비교예에 따른 친환경 김밥용 포장지에 대해 내수성, 내유성, 포장견고성 및 부착력을 실험하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(1) 내수성 및 내유성 테스트

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코팅지(비교예 1의 경우는 원지)를 사용하여 지름 5cm, 길이 20cm, 무게 250g 내외의 김밥을 코팅면이 김밥과 접하도록 두 바퀴 감싸 포장한 후, 2시간 뒤 김밥의 한쪽을 손으로 잡고 30cm 정도 상하로 가볍게 서너 번 흔들어 포장지가 찢어지거나 터지는지 여부(파열 여부)를 확인하였다.

(2) 포장견고성 테스트

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코팅지(비교예 1의 경우는 원지)를 사용하여 지름 5cm, 길이 20cm, 무게 250g 내외의 김밥을 코팅면이 김밥과 접하도록 두 바퀴 감싸 포장한 후, 2시간 뒤 김밥의 양쪽 끝의 종이가 벌어지고 풀어져 포장지가 느슨해지는지 여부(포장견고 여부)를 확인하였다.

(3) 부착력 테스트

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코팅지(비교예 1은 제외)를 열실링기(삼보테크, SK-310)를 사용하여 실링강도 5로 한 후, 코팅층과 원지가 떨어지는 정도를 관찰하였다.

◎: 우수(코팅층과 원지가 떨어지지 않음)

○: 양호(코팅층과 원지가 1% 이하로 떨어짐)

△: 보통(코팅층과 원지가 1~10%로 떨어짐)

×: 불량(코팅층과 원지가 10% 이상으로 떨어짐)

[표 1]

상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 친환경 김밥용 포장지는 김밥 포장용으로서 요구되는 내수성(내유성), 포장견고성 및 부착력이 모두 우수하였다. 반면 비교예의 경우 내수성(내유성), 포장견고성 또는 부착력 중 어느 하나의 항목이 요구되는 수준에 미치지 못하였다. 아울러, 본 발명에 따른 김밥용 포장지는 제조과정에서 종이에 주름이 형성되지 않았고, 상대적으로 짧은 시간에 제조가 가능하였다.

(4) 알칼리 해리성 및 분산성 테스트

실시예 1 내지 3에서 제조된 3종의 코팅지의 사용 후 폐기시 재활용 용이성 및 폐기물 감소 특성을 확인하기 위하여 환경마크 인증기준인 EL606의 방법에 따라서 알칼리 해리성 및 알칼리 분산성을 실험하였다. EL606의 시험방법에 따라 (1) 2L 용량의 해리용기에 0.5% NaOH 용액 1L를 가한 다음, 본 발명의 친환경 코팅지를 1㎠ 이하로 잘게 절단한 시료 20g을 넣었다. (2) 이어서 55±5℃에서 1,500±100 RPM으로 10분간 해리시킨 다음, (3) 교반을 멈추고 용기벽에 부착된 물질을 50mL의 알칼리 용액으로 씻어내린 다음 교반기를 작동하여 1,500±100 RPM으로 다시 10분간 해리시켰다. (4) (3)의 과정을 3회 반복하고 시료액을 5분간 정치하고 150메시의 여과재인 금속망체로 여과하였다. 또한 여과재 위의 남아있는 펄프 슬러지를 알칼리용액으로 5회 세척한 다음 80±5℃의 물로 여과재를 5회 세척하였다. (5) 여과재 위에 남아있는 펄프 슬러지는 여과재와 함께 상온에서 30분간 정치시킨 후, 잔류하는 수산화나트륨을 제거하기 위해 105±5℃의 건조기에서 2시간 동안 건조시켰다. (6) 건조시킨 여과재를 꺼내 방랭한 다음 여과재 위에 남아있는 펄프를 취하여 알칼리 해리성 및 분산성을 평가한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2의 결과에서 보아 실시예 1 내지 3의 3종 코팅지 모두 EL606 포장재 규격에 따른 “재활용이 쉬움, 폐기물 감소”에 대한 판단 기준인 펄프 이외에 불순물이 포함되어 있지 않고, 펄프 점착성이 나타나지 않아 알칼리 해리성 또는 알칼리 분산성인 것으로 평가되어 재활용이 용이하고, 폐기물 감소 기준에 적합한 것을 알 수 있었다.

(5) 실시예 1의 기구 및 용기포장의 기준 규격 시험결과

실시예 1에서 제조된 코팅지의 기구 및 용기 포장의 기준규격을 시험하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3의 결과에서 보듯이, 본 발명의 친환경 김밥용 포장지는 기구 및 용기포장 기준규격에 적합하여 인체에 무해하고, 중금속 함량 기준에 적합한 것을 알 수 있었다.

본 발명의 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지는 김밥을 포장하는데 유용하게 사용할 수 있다. 또한 친환경 김밥용 코팅지는 햄버거 포장지, 치킨 포장지, 야채 포장지, 화훼류 포장지 등 다양한 용도로 활용될 수 있다. 사용 후에는 일반적인 펄프 해리 방식에 의해 용이하게 재활용할 수 있고, 폐기시 자연계에서 생분해되어 환경부하를 줄일 수 있다.

Claims

원지(原紙)의 일면 또는 양면에 코팅액이 코팅된 것으로서,
상기 원지는 ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1~0.7kN/m인 평량 27~45g의 종이이며,
상기 코팅액은 물; 수용성 폴리비닐알코올(PVA); 수용성 실리콘 수지; 수산화 알킬아미노실란; 및 과붕산소다;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지.
제1항에 있어서,
상기 코팅액은, 코팅액 100 중량부 기준으로 물 75~85 중량부; 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 15~25 중량부; 수용성 실리콘 수지 25~35 중량부; 수산화 알킬아미노실란 5~15 중량부; 및 과붕산소다 0.2~1.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지.
제2항에 있어서,
상기 코팅액은, 코팅액 100 중량부 기준으로 물 80 중량부; 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 20 중량부; 수용성 실리콘 수지 30 중량부; 수산화 알킬아미노실란 10 중량부; 및 과붕산소다 0.5 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지.
(a) ISO 3781의 시험규격에 따라 측정된 습인장강도(Wet tensile strength)가 0.1~0.7kN/m인 평량 27~45g의 원지를 권취된 형태로 구비하는 단계;
(b) 물, 수용성 폴리비닐알코올(PVA), 수용성 실리콘 수지, 수산화 알킬아미노실란, 및 과붕산소다를 포함하는 코팅액을 준비하는 단계;
(c) 상기 권취된 원지를 복수의 롤러를 구비한 코팅기에 장착, 및 상기 코팅액을 상기 복수의 롤러 각각에 적용하고, 상기 원지를 상기 복수의 롤러 각각에 접촉시켜 복수 회 코팅을 일괄하여 수행하는 단계;
(d) 코팅액이 코팅된 원지를 열건조시키는 단계; 및
(e) 열건조된 코팅지를 재권취하는 단계;를 포함하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 (b) 단계의 코팅액은,
s1) 교반기, 온도계, 투입구 및 냉각기가 설치된 반응용기에 코팅액 100 중량부 기준으로 물 75~85 중량부, 수용성 폴리비닐알코올(PVA) 15~25 중량부, 수용성 실리콘 수지 25~35 중량부, 수산화 알킬아미노실란 5~15 중량부, 및 과붕산소다 0.2~1.0 중량부를 투입하는 단계;
s2) 반응용기를 80~100℃로 가온하고 내용물을 교반 및 용해시키는 단계; 및
s3) 내용물을 서서히 상온으로 냉각하면서 숙성시키는 단계;를 통해 수득되는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (s2) 단계의 교반은 300~800rpm의 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (s3) 단계는 내용물을 2~8시간 동안 40~100rpm의 속도로 서서히 교반하면서 상온으로 냉각 및 숙성시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 (c) 단계의 복수의 롤러를 구비한 코팅기는 그라비아 인쇄기인 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 (c) 단계의 코팅은 분당 60~200 미터의 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 (c) 단계의 도공량(Coat weight)은 3~20 g/㎡인 것을 특징으로 하는 내수성이 부여된 친환경 김밥용 포장지의 제조방법.