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KR20200075672A - 가공성이 우수한 복합시트 및 이를 포함하는 포장용기의 제조방법 - Google Patents

가공성이 우수한 복합시트 및 이를 포함하는 포장용기의 제조방법 Download PDF

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KR20200075672A
KR20200075672A KR1020180164585A KR20180164585A KR20200075672A KR 20200075672 A KR20200075672 A KR 20200075672A KR 1020180164585 A KR1020180164585 A KR 1020180164585A KR 20180164585 A KR20180164585 A KR 20180164585A KR 20200075672 A KR20200075672 A KR 20200075672A
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South Korea
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polyester
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film
composite sheet
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이광희
김우진
최종한
하상훈
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주식회사 휴비스
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Abstract

본 발명은 가공성이 우수한 복합시트 및 이를 포함하는 포장용기의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 복합시트는 폴리에스테르 발포시트의 일면 또는 양면에 무연신의 폴리에스테르 필름을 포함함으로써, 온도 160℃에서 신율이 200 내지 600%인 복합시트를 제공할 수 있으며, 이에 따라 포장용기의 제조시, 가공성이 우수한 이점이 있다.

Description

가공성이 우수한 복합시트 및 이를 포함하는 포장용기의 제조방법{Composite sheet having excellent workability and preparing method for packing container comprising the same}
본 발명은 가공성이 우수한 복합시트 및 이를 포함하는 포장용기의 제조방법에 관한 것이다.
통상의 식품 포장용기로 사용되고 있는 제품은 발포식과 비발포식으로 나뉜다. 발포식의 식품 포장용기는 폴리스타이렌을 발포 가스와 혼합시켜 압출시킨 제품이 사용되고 있는데, 이는 두께를 비교적 두껍게 유지할 수 있어 형태유지, 단열성, 가격 경쟁력이 높은 장점이 있다. 반면, 이러한 발포식 제품은 고온에서 유해물질이 검출되는 단점이 있다.
일회용 내열용기로 가장 많이 쓰이고 있는 대표적인 제품이 컵라면 용기라 할 수 있는데, 이전에는 폴리스타이렌 발포 용기를 사용하였다. 그러나, 상기 폴리스타이렌 발포 용기는 고온에서 유해물질이 검출되는 점이 이슈화되어 이를 종이 용기로 대체되어 사용되고 있으나 가격이 높은 단점이 있다.
한편, 현대사회에서 점차 생활이 편리해 지면서 일회용품 사용이 증가하고, 1인 가구 증가에 따른 배달음식 및 간편요리 제품의 수요가 점차 늘어나고 있다. 이에 따라, 식품 포장용기의 수요도 증가하고 있으며, 유해물질로부터 안전하고 용도에 따른 기능이 부여된 새로운 용기 소재에 대한 소비자 니즈가 점점 커지고 있다.
이와 관련하여, 식품 포장용기 관련 업체에서는 편리함, 안전성, 친환경 성능 및 가격경쟁력을 모두 갖춘 식품 포장용기에 대하여 연구개발 중이며, 본 출원인은 내한성이 우수한 수지 발포체 및 이를 포함하는 포장 용기(한국 등록특허 제10-1826785호) 등을 개발한 바 있다. 상기 포장 용기는 수지 발포체로 폴리에스테르 수지를 이용하여 제조함으로써, 친환경적이고, 경량임과 동시에 고강도를 구현할 수 있고, 온도 변화에 따른 내구성이 우수한 효과가 있다.
한편, 상기 포장 용기는 인쇄층 등을 형성하기 위하여, 수지 발포체의 일면에 폴리에스테르 필름을 포함하고, 상기 폴리에스테르 필름의 외부면에 인쇄하여 인쇄층을 형성하는 경우가 있었다. 그러나, 상기 폴리에스테르 필름은 연신처리가 된 연신 필름을 사용하였기 때문에, 포장용기의 성형 과정에서 성형시트가 파단되는 등의 가공성이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국등록특허 제10-1826785호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 가공성이 우수한 복합시트 및 이를 포함하는 포장용기의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은,
평균 두께 0.9 내지 10 mm의 폴리에스테르 발포시트; 및
발포시트의 일면 또는 양면에 형성된 평균 두께 15 내지 200 ㎛의 폴리에스테르 필름이 합지된 구조를 포함하며,
상기 폴리에스테르 필름은 무연신 필름이고,
온도 200℃에서 10분간 처리한 후, 신율이 200 내지 600%인 것을 특징으로 하는 복합시트를 제공한다.
또한, 본 발명은,
상기 복합시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계; 및
상기 암형 금형과 수형 금형을 가압하여 성형하는 단계를 포함하며,
상기 성형하는 단계는 상기 암형 금형의 표면 온도를 40 내지 200℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 복합시트는 폴리에스테르 발포시트의 일면 또는 양면에 무연신의 폴리에스테르 필름을 포함함으로써, 온도 200℃에서 신율이 200 내지 600%인 복합시트를 제공할 수 있다.
아울러, 상기 복합시트를 이용하여 포장용기를 제조할 때, 가공성이 우수한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 포장용기 제조방법을 순차대로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 포장용기 제조방법에 의해서 제조된 포장용기를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
본 발명에서, "무연신 필름"은 연신되지 않은 필름으로, 구체적으로는 어떤 방향으로도 기계적 압출속도 외에 잡아 당기지않아 배향을 주지 않은, 연신을 시키지 않은 필름을 의미할 수 있다. 한편, "필름"은 당업계에서 일반적으로 사용하는 필름 형태뿐만 아니라, 시트(sheet) 형태로 포함하는 폭 넓은 의미일 수 있다.
아울러, "신율(elongation)"은 재료 인장 시험 시 재료가 늘어나는 비율을 의미하며, 예컨대, 기재의 최초 표점 거리(標點距維)를 I 0 , 파단(破斷) 후의 표점거리를 I 1 이라고 하면, 신장률 δ=(I 1 - I 0 )/I 0 × 100(%)일 수 있다. 특히, 본 발명의 복합시트는 온도 200℃에서 10분간 처리한 후, 신율이 200 내지 600%일 수 있다.
본 발명에서, "저융점 폴리에스테르 파우더"는 본 발명에서 복합시트의 발포시트와 폴리에스테르 필름을 합지하기 위한 일종의 접착파우더로, 공중합 폴리에스테르 파우더로서 250℃ 이하, 때로는 120 내지 130℃ 정도의 낮은 융점(또는 연화점)을 갖는 파우더를 의미할 수 있다.
본 발명은 본 발명은 가공성이 우수한 복합시트 및 이를 포함하는 포장용기의 제조방법에 관한 것이다.
한편, 본 발명의 복합시트는 무연신 필름의 폴리에스테르 필름을 포함함으로써, 신율이 높을 수 있으며, 포장용기 제조시 우수한 가공성을 가질 수 있다. 아울러, 상기 복합필름은 동일 성분의 폴리에스테르 발포시트 및 폴리에스테르 필름을 포함하여, 재활용 분리시 편리한 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합시트에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합시트의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 발포시트는, 평균 두께 0.9 내지 10 mm의 폴리에스테르 발포시트(101); 및 발포시트의 일면 또는 양면에 형성된 평균 두께 15 내지 200 ㎛의 폴리에스테르 필름(102)이 합지된 구조를 포함하며, 상기 폴리에스테르 필름(102)은 무연신 필름이고, 온도 200℃에서 10분간 처리한 후, 신율이 200 내지 600%인 것을 특징으로 하는 복합시트(100)를 제공한다.
본 발명의 복합시트(100)는 폴리에스테르 발포시트(101) 일면 또는 양면에 폴리에스테르 필름(102)을 포함함으로써, 표면 평활도가 향상될 수 있으며, 인쇄성이 우수하며, 가공 후, 미려한 외관을 구현할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 식품 포장 용기를 제조하는 경우, 폴리에스테르 필름(102)이 외부면을 형성하도록 인쇄할 수 있다.
특히, 상기 폴리에스테를 필름(102)은 무연신 필름인 것을 특징으로 하며, 이에 따라, 포장용기 제조시 가공성이 우수한 이점이 있다. 구체적으로, 만일 연신된 필름을 이용하여 포장용기를 제조하는 경우, 연신된 필름은 이미 연신된 상태이므로, 열을 가해도 연신이 용이하게 되지 않는다. 그러나, 본 발명의 복합시트는 무연신 필름을 사용하므로 고온 신장율이 우수하기 때문에 가공성이 우수한 이점이 있다. 한편, 상기 포장용기라 함은 식품 포장용기를 의미하는 것으로, 일회용의 식품 포장용기일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 복합시트(100)는 동일 성분의 폴리에스테르 발포시트(101) 및 폴리에스테르 필름(102)을 포함하여, 재활용 분리시 편리한 이점이 있다.
먼저, 본 발명의 폴리에스테르 발포시트(101)와 폴리에스테르 필름(102)은 폴리에스테르 수지의 발포시트 필름으로, 상기 폴리에스테르 수지는 산 성분과 디올 성분으로부터 유도되는 반복단위를 포함할 수 있다. 구체적으로, 폴리에스테르 수지는 디카복실산 성분과 글리콜 성분 또는 히드록시카복실산으로부터 합성된 방향족 및 지방족 폴리에스테르 수지로부터 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지는 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
즉, 상기 폴리에스테르 발포시트(101)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포시트이며, 폴리에스테르 필름(102)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름일 수 있다.
상기 복합시트(100)는 동일 성분의 폴리에스테르 발포시트(101) 및 폴리에스테르 필름(102)을 포함하여, 재활용 분리시 편리한 이점이 있다. 한편, 상기 폴리에스테르 발포시트(101)와 폴리에스테르 필름(102)은 저융점 폴리에스테르 파우더(미도시)에 의해서 합지될 수 있다. 본 발명의 복합필름(100)은 폴리에스테르 발포시트(101)와 폴리에스테르 필름(102)뿐만 아니라 접착제의 성분까지 동일성분의 폴리에스테르 수지로 이루어져 있어, 발포시트와 필름의 접착강도를 높일 수 있으며, 상술한 바와 같이 재활용 분리시 편리한 이점이 있다.
또한, 발포시트의 밀도(KS M ISO 845)는 평균 50 내지 700 kg/m3일 수 있다. 구체적으로, 발포시트의 밀도는 평균 50 내지 500 kg/m3, 50 내지 300 kg/m3, 50 내지 100 kg/m3, 100 내지 700 kg/m3, 200 내지 700 kg/m3, 300 내지 700 kg/m3, 또는 500 내지 700 kg/m3일 수 있다.
한편, 발포시트의 밀도가 50 kg/m3 미만일 수 있으나, 이러한 경우, 발포 시트 내에 기포가 많기 때문에 포장용기의 가공시 발포시트가 파단될 수 있어, H/D ≥ 0.3 (H: 수용부의 깊이, D: 개구부의 직경)의 조건을 만족시키는 포장용기를 용이하게 제조할 수 없다. 또는, 상기의 H/D ≥ 0.3 를 만족시킬 수 있으나, 평균 두께 2.0 mm 이하의 포장용기를 구현하기 어려우며, 포장용기의 바닥부와 벽부의 두께편차가 심할 수 있다. 이에 따라, 포장용기의 압축 강도, 내열성 또는 열차단성 등의 효율이 낮을 수 있다.
아울러, 발포시트의 밀도가 700 kg/m3를 초과하는 경우, 포장용기 자체의 무게가 무겁기 때문에, 일회용으로 사용되는 포장용기에 적합하지 않으며, 제조 공정시 비용이 상승하는 문제가 있다.
따라서, 포장용기를 이루는 발포시트의 밀도는 평균 50 내지 700 kg/m3이 바람직하며, 이에 따라 상기 발포시트는 얇은 두께를 만족하면서 향상된 압축강도, 내열성, 열차단성 등을 구현할 수 있다.
본 발명에서 폴리에스테르 필름(102)은 무연신 필름일 수 있다. 여기서, 무연신 필름이라 함은 연신되지 않은 필름으로, 구체적으로는 어떤 방향으로도 기계적 압출속도 외에 잡아 당기지 않아 배향을 주지 않은, 연신을 시키지 않은 필름을 의미할 수 있다. 한편, 필름이란, 당업계에서 일반적으로 사용하는 필름 형태뿐만 아니라, 시트(sheet) 형태로 포함하는 폭넓은 의미일 수 있다.
특히, 상기 폴리에스테르 발포시트(101)의 일면 또는 양면에 폴리에스테르 필름(102)을 포함함으로써, 표면 평활도가 향상될 수 있으며, 인쇄성이 우수하며, 가공 후, 미려한 외관을 구현할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 식품 포장 용기를 제조하는 경우, 폴리에스테르 필름(102)이 외부면을 형성하도록 인쇄할 수 있다.
이러한 폴리에스테르 필름(102)은 무연신 필름일 수 있고, 상기 무연신 필름의 밀도는 1,380 kg/m3일 수 있다.
상기 무연신 필름의 인장강도는 15 kg/mm2 이하인 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 무연신 필름의 인장강도는 1 내지 15 kg/mm2, 1 내지 12 kg/mm2, 1 내지 10 kg/mm2, 1 내지 8 kg/mm2, 1 내지 6 kg/mm2, 1 내지 4 kg/mm2, 1 내지 2 kg/mm2, 2 내지 15 kg/mm2, 4 내지 15 kg/mm2, 6 내지 15 kg/mm2, 또는 10 내지 kg/mm2일 수 있다.
본 발명의 복합시트(100)에서, 폴리에스테르 발포시트(101)의 평균 두께는 0.9 내지 10 mm 일 수 있으며, 폴리에스테르 필름(102)의 평균 두께는 15 내지 200 ㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포시트(101)의 평균 두께는 0.9 내지 10 mm, 0.9 내지 8 mm, 0.9 내지 6 mm, 0.9 내지 4 mm, 0.9 내지 2 mm, 1 내지 10 mm, 2 내지 10 mm, 4 내지 10 mm, 6 내지 10 mm, 또는 8 내지 10 mm 범위일 수 있다. 한편, 상기 폴리에스테르 발포시트(100)의 평균 두께가 0.9 mm 미만인 경우, 발포시트의 두께가 너무 얇아 식품용기의 제조시 상기 발포시트(100)가 파단되는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 폴리에스테르 발포시트(101)의 평균 두께가 10 mm 를 초과하는 경우, 식품용기를 제조한다고 하더라도, 발포시트(101)의 두께가 너무 두꺼워 가격이 상승되는 문제가 있으며, 식품용기 성형시 원하는 형태의 식품용기를 제조하기 어려운 문제가 있다.
아울러, 상기 폴리에스테르 필름(102)의 평균 두께는 15 내지 200 ㎛, 15 내지 150 ㎛, 15 내지 100 ㎛, 15 내지 80 ㎛, 15 내지 60 ㎛, 15 내지 50 ㎛, 15 내지 40 ㎛, 40 내지 200 ㎛, 60 내지 200 ㎛, 80 내지 200 ㎛, 100 내지 200 ㎛, 40 내지 150 ㎛, 80 내지 150 ㎛, 20 내지 45 ㎛, 또는 20 내지 30 ㎛ 일 수 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 필름(102)은 두께가 얇을수록 성형성이 우수할 수 있다. 그러나, 무연신 상태의 폴리에스테르 필름(102)은 구현하기 어려울 수 있으며, 200 ㎛를 초과하는 경우 가격이 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 복합시트(100)는 폴리에스테르 발포시트(101)와 폴리에스테르 필름(102)이 합지된 복합시트(100)일 수 있다. 구체적으로, 상기 복합시트(100)는 일면에 저융점 폴리에스테르 파우더가 또는 수지가 적층된 폴리에스테르 발포시트(101) 상에 폴리에스테르 필름(102)을 합지하는 공정에 의해서 형성된 것일 수 있으며, 또는 일면에 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지가 적층된 폴리에스테르 필름(102)상에 폴리에스테르 발포시트(101)를 합지하는 공정에 의해서 형성된 것일 수 있다.
여기서, 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지라 함은, 본 발명에서 복합시트(100)의 발포시트(101)와 폴리에스테르 필름(102)을 합지하기 위한 일종의 접착파우더 또는 접착수지로, 복합시트(100)의 폴리에스테르 발포시트(101)와 폴리에스테르 필름(102) 사이에 개재되어 상기 폴리에스테르 발포시트(101)와 폴리에스테르 필름(102) 간의 접착력을 부여하는 기능을 수행한다. 이는, 공중합 폴리에스테르 파우더 또는 수지로서 250℃ 이하, 때로는 120 내지 130℃ 정도의 낮은 융점(또는 연화점)을 갖는 파우더 또는 수지를 의미할 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르 파우더는 접착력을 구현할 수 있는 1종 이상의 수지(저융점 폴리에스테르 수지)를 포함할 수 있고, 상기 수지들을 파우더 형태로 성형된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 저융점 폴리에스테르 파우더는 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 폴리에스테르 수지의 파우더 형태일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지의 융점(Tm)은 180℃ 내지 250℃이거나, 융점이 존재하지 않을 수 있다. 구체적으로 상기 융점(Tm)은 180℃ 내지 250℃, 185℃ 내지 245℃, 190℃ 내지 240℃, 180℃ 내지 200℃, 200℃ 내지 230℃ 또는 195℃ 내지 230℃이거나 존재하지 않을 수 있다.
또한, 상기 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지의 연화점은 100℃ 내지 150℃일 수 있으며, 구체적으로는 100℃ 내지 130℃, 118℃ 내지 128℃, 120℃ 내지 125℃, 121℃ 내지 124℃, 124℃ 내지 128℃ 또는 119℃ 내지 126℃일 수 있다.
나아가, 상기 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지는 50℃ 이상의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 유리전이온도는 50℃ 내지 80℃일 수 있으며, 보다 구체적으로 61℃ 내지 69℃, 60℃ 내지 65℃, 63℃ 내지 67℃, 61℃ 내지 63℃, 63℃ 내지 65℃, 65℃ 내지 67℃ 또는 62℃ 내지 67℃일 수 있다.
또한, 상기 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지는 0.5 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g의 고유점도(I.V)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 고유점도(I.V)는 0.6 ㎗/g 내지 0.65 ㎗/g, 0.65 ㎗/g 내지 0.70 ㎗/g, 0.64 ㎗/g 내지 0.69 ㎗/g, 0.65 ㎗/g 내지 0.68. ㎗/g, 0.67 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g, 0.69 ㎗/g 내지 0.72 ㎗/g, 0.7 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g, 또는 0.63 ㎗/g 내지 0.67 ㎗/g일 수 있다.
본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지는 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함할 수 있다. 이를 통해 융점(Tm), 연화점, 및 유리전이온도(Tg)를 상기 범위로 조절할 수 있으며, 상기 범위로 물성이 조절된 수지는 우수한 접착성을 나타낼 수 있다:
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
m 및 n은 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고, m+n=1을 기준으로 n은 0.05 내지 0.5이다.
본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지는 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 상기 화학식 1로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)의 반복단위를 나타내고, 화학식 2로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지의 인열 특성을 개선하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 화학식 2로 나타내는 반복단위는 테레프탈레이트에 결합된 프로필렌 사슬에 메틸기(-CH3)를 측쇄로 포함하여 중합된 수지의 주쇄가 회전할 수 있도록 공간을 확보함으로써 주쇄의 자유도 증가 및 수지의 결정성 저하를 유도하여 융점(Tm)을 낮출 수 있다. 이는 종래 결정성 폴리에스테르 수지의 융점(Tm)을 낮추기 위하여 비대칭 방향족 고리를 함유하는 이소프탈산(isophthalic acid, IPA)을 사용하는 경우와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 폴리에스테르 수지는 에스테르 반복단위를 포함하는 화학식 1의 반복단위와 함께 수지의 융점(Tm)을 저하시키는 화학식 2의 반복단위를 주요 반복단위로 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 저융점 폴리에스테르 수지는 전체 수지의 몰 분율을 1로 하였을 경우, 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위를 0.5 내지 1로 포함할 수 있고, 구체적으로는 0.55 내지 1, 0.6 내지 1, 0.7 내지 1, 0.8 내지 1, 0.5 내지 0.9, 0.5 내지 0.85, 0.5 내지 0.7, 또는 0.6 내지 0.95로 포함할 수 있다.
또한, 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지에 포함된 화학식 2로 나타내는 반복단위의 양은 화학식 1로 나타내는 반복단위를 포함하는 총 분율이 1인 경우(m+n=1), 0.05 내지 0.5일 수 있고, 구체적으로는 0.05 내지 0.4, 0.1 내지 0.4, 0.15 내지 0.35, 또는 0.2 내지 0.3일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 저융점 폴리에스테르 파우더 또는 수지의 단위 면적당 평균 중량은 10 내지 50 g/㎡ 범위일 수 있고, 구체적으로는 폴리에스테르 수지 파우더의 단위 면적당 평균 중량이 10 내지 40 g/㎡, 10 내지 30 g/㎡, 10 내지 20 g/㎡, 20 내지 50 g/㎡, 30 내지 50 g/㎡, 또는 40 내지 50 g/㎡ 범위일 수 있다. 본 발명은 저융점 폴리에스테르 파우더의 단위 면적당 평균 중량을 상기 범위로 제어함으로써, 복합시트의 과도한 중량 증가를 막으면서, 상술된 폴리에스테르 발포시트와 폴리에스테르 필름의 중량 범위에서 적합한 적찹 성능을 구현할 수 있으며, 상기 폴리에스테르 발포시트과 폴리에스테르 필름 간의 박리를 억제할 수 있다.
또한, 저융점 폴리에스테르 파우더의 평균 입경은 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위일 수 있고, 구체적으로는 폴리에스테르 수지 파우더의 평균 입경이 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위, 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위, 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위, 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 또는 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위일 수 있다. 본 발명은 저융점 폴리에스테르 파우더의 평균 입경을 상기 범위로 제어함으로써, 발포시트(101) 또는 필름(102) 표면에 분산될 때 고르게 분산될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 발명에 따른 복합시트(100)의 폴리에스테르 발포시트(101)는 탄산칼슘을 포함함으로써, 우수한 가공성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르 발포시트(101)는 0.5 내지 9.0 중량%의 탄산칼슘(CaCO3)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄산칼슘(CaCO3)은 무기입자로, 상기와 같은 무기입자를 포함함으로써, 본 발명의 발포시트(101)는 시트표면이 균일하며 우수한 열성형성을 나타낼 수 있다.
상기 탄산칼슘의 열전도율은 1.0 내지 3.0 kcal/mh℃일 수 있다. 구체적으로, 탄산칼슘의 열전도율은 1.2 내지 2.5 kcal/mh℃, 1.5 내지 2.2 kcal/mh℃ 또는 1.8 내지 2.0 kcal/mh℃ 일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄산칼슘의 열전도율은 1.5 내지 2.5 kcal/mh℃ 또는 1.8 내지 2.3 kcal/mh℃일 수 있다. 상기와 같이 탄산칼슘을 포함하는 발포시트는 우수한 열전도율을 나타냄으로써 균일한 표면을 가지고, 우수한 열 성형성을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 탄산칼슘의 함량은 0.5 내지 9 중량%일 수 있다. 구체적으로, 탄산칼슘의 함량은 0.5 내지 8 중량 %, 0.6 내지 7 중량 %, 0.7 내지 6 중량 %, 0.8 내지 5 중량 %, 0.9 내지 4 중량 %, 1.0 내지 3.0 중량 %, 2 중량% 내지 3.5 중량%일 수 있다 일 예로, 1.0 중량 % 또는 3 중량 % 일 수 있다.
즉, 복합시트(100)의 폴리에스테르 발포시트(101)는 탄산칼슘을 포함하며, 폴리에스테르 필름(102)은 무연신 필름으로 형성되어 있어, 우수한 신율을 가질 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 복합시트(100)는 접촉 혹은 비접촉 가열 후 발포시트(101)의 표면온도가 160℃ 일 때, 10초의 조건에서 신율은 200 내지 500% 인 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 복합시트(100)는 접촉 혹은 비접촉 가열 후 발포시트(101)의 표면온도가 160℃ 일 때, 신율은 200 내지 500% 일 수 있다.
또한, 본 발명은 포장용기의 제조방법을 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 포장용기 제조방법을 순차대로 도시한 도면으로, 도 2를 참조하면, 본 발명은, 상기의 복합 시트(100)를 성형장치의 암형 금형(21)과 수형 금형(22) 사이에 배치하는 단계; 및 상기 암형 금형(21)과 수형 금형(22)을 가압하여 포장용기를 성형하는 단계를 포함하며, 상기 성형하는 단계는 상기 암형 금형(21)의 표면 온도를 40 내지 200℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 포장용기(10)의 제조방법을 제공한다.
상기 복합시트(100)는 폴리에스테르 발포시트와 폴리에스테르 필름이 합지된 복합시트일 수 있다. 구체적으로, 상기 복합시트(100)의 제조방법은 특별히 한정되지 않으나, 가압 및 가열 조건에서 열 융착 또는 열접합을 통해 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 일면에 융점이 180 내지 250℃이거나, 연화점이 100 내지 150℃인 폴리에스테르 분말 또는 수지가 적층된 폴리에스테르 발포시트 상에 폴리에스테르 필름을 합지하는 공정에 의해서 형성된 것을 포함할 수 있다.
이때, 상기 합지하는 단계는 폴리에스테르 수지 파우더가 용융되는 범위에서 제어 가능하다. 예를 들어, 상기 합지하는 단계는 100 내지 250℃의 온도 범위에서 수행할 수 있다. 구체적으로는 100 내지 220℃, 100 내지 200℃, 100 내지 150℃, 150 내지 250℃, 140 내지 190℃, 170 내지 190℃, 175 내지 185℃, 160 내지 180℃, 또는 165 내지 175℃의 온도에서 1 내지 3 분 동안 압착을 통해 수행될 수 있다. 또한, 상기 합지하는 단계에서는 대기압 보다 높은 압력이 가해진다. 열과 압력을 동시에 가한 상태에서 원하는 형태로 성형할 수 있다. 가해지는 압력의 범위는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 1.5 내지 10 기압 또는 2 내지 5 기압 범위일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 합지하는 단계 이전에, 폴리에스테르 필름을 150℃ 내지 250℃의 온도로 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로는 150 내지 240℃, 150 내지 200℃, 150 내지 180℃, 180 내지 230℃, 200 내지 220℃, 210 내지 230℃, 150 내지 190℃, 180 내지 185℃, 160 내지 180℃, 또는 185 내지 195℃의 온도에서 5 내지 20 초 동안 열을 가하여 수행될 수 있다.
상기 폴리에스테르 발포시트는 폴리에스테르 발포시트 표면에 저융점 폴리에스테르 파우더를 분산시켜 제조한 것일 수 있다.
다른 양태로서, 복합시트 일면에 융점이 180℃ 내지 250℃이거나, 연화점이 100℃ 내지 150℃인 저융점 폴리에스테르 파우더(powder) 또는 수지가 적층된 폴리에스테르 필름을 예열된 폴리에스테르 발포시트에 합지하는 단계를 포함할 수 있다. 상세한 설명은 상술하 바와 같으므로, 생략하도록 한다.
한편, 포장용기의 제조방법에서, 암형 금형(21)과 수형 금형(22) 사이에 배치된 복합시트(100)는 열 성형됨으로써 포장용기(10)로 성형될 수 있다. 상기 열 성형으로는 진공 성형, 압공 성형 또는 진공 성형과 압공 성형을 조합한 진공 압공 형성, 수형 금형(플러그)을 사용하면서 또는 수형 금형(22)을 사용한 후, 진공 및/또는 압공 성형하는 등의 열성형될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 복합시트(100)를 성형하기 전, 복합시트(100)를 성형장치의 암형 금형(21)과 수형 금형(22) 사이에 배치하는 배치단계를 나타낸다. 도 2(b)는 연신 공정 및 열 공정을 나타내는 도면으로, 도 2(b)와 같이, 수형 금형(22)을 하강하여 발포시트(1)를 연신하고, 암형 금형(21)으로부터의 진공 흡인에 의해 암형 금형(21)의 캐비티의 형상으로 부형되며, 열이 가해진다. 도 2(c) 는 수형 금형(22)의 가압과 암형 금형(21)으로부터 압축 공기에 의해, 성형되고 있는 복합 시트(100)를 수형 금형(22)의 형상으로 부형되어 최종 성형품인 포장용기(10)가 성형되는 것을 나타낸다. 다음으로, 성형된 포장용기(10)는 냉각 후 수형 금형(22)을 상승시켜 취출될 수 있다.
한편, 복합시트(100)에 포함되는 발포시트는 압출기에 도입된 폴리에스테르 수지를 용융하여 압출 발포하여 제조한 발포시트를 사용할 수 있다.
구체적으로, 포장용기의 제조방법은 발포시트를 제조하는 단계를 포함할 수 있으며, 하나의 예시에서, 폴리에스테르 발포시트를 제조하는 단계는 폴리에스테르 수지를 발포시켜 발포시트를 제조하는 발포 공정을 포함할 수 있다. 상기 발포 공정은, 다양한 형태의 압출기를 이용하여 수행 가능하다. 발포 공정은, 크게 비드 발포 또는 압출 발포를 통해 수행할 수 있으며, 압출 발포가 바람직하다. 상기 압출 발포는, 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 압축강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포시트를 제조하는 단계는, 다양한 형태의 첨가제가 투입될 수 있다. 상기 첨가제는 필요에 따라, 유체 연결 라인 중에 투입되거나, 혹은 발포 공정 중에 투입될 수 있다. 첨가제의 예로는, 배리어(Barrier) 성능, 친수화 기능 또는 방수 기능을 가질 수 있으며, 증점제, 계면활성제, 친수화제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 기핵제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 발포시트 제조방법은 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제 중 1종 이상을 투입할 수 있으며, 앞서 열거된 기능성 첨가제들 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 발포시트를 제조하는 단계는 증점제, 친수화제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 유체 연결 라인 중에 투입할 수 있다. 발포시트 제조시 필요한 첨가제 중에서, 유체 연결 라인 중에 투입되지 않은 첨가제는, 압출 공정 중에 투입 가능하다.
특히, 성형단계에서 수형 금형(22)의 표면과 암형 금형(21)의 캐비티 표면 온도는 서로 다를 수 있다. 바람직하게는 암형 금형(21)의 표면 온도는 40 내지 200℃일 수 있으며, 예를 들어, 40 내지 180℃, 40 내지 150℃, 40 내지 120℃, 40 내지 100℃, 40 내지 80℃, 40 내지 60℃, 60 내지 200℃, 80 내지 200℃, 100 내지 200℃, 또는 150 내지 200℃일 수 있다. 또한, 수형 금형(22)의 표면 온도는 20 내지 200℃일 수 있으며, 예를 들어, 20 내지 180℃, 20 내지 150℃, 20 내지 120℃, 20 내지 100℃, 20 내지 80℃, 20 내지 60℃, 60 내지 200℃, 80 내지 200℃, 100 내지 200℃, 또는 150 내지 200℃일 수 있다. 하나의 예시로, 수형 금형(22)의 표면 온도가 110℃일 수 있으며, 암형 금형(21)의 표면 온도가 145℃ 일 수 있으며, 수형 금형(22)은 0.5 내지 15초 동안 암형 금형(22)에 접촉시키는 것이 바람직하다. 아울러, 암형 금형(21)은 일측에 내부 공간인 캐비티를 감압하기 위한 감압홀(23)이 형성된 구조일 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 포장용기의 제조방법은 성형된 포장용기를 -10 내지 20℃의 온도 범위에서 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 냉각하는 단계의 온도는 -10 내지 20℃, -5 내지 18℃, -1 내지 17℃, 1 내지 16℃, 2 내지 15℃, 3 내지 14℃, 4 내지 13℃, 5 내지 12℃, 6 내지 11℃ 혹은 10℃일 수 있다. 열간 성형된 포장용기를 상기 범위의 온도로 냉각할 경우 폴리에스테르 수지 발포시트의 결정화도를 10 내지 35% 범위로 형성할 수 있다. 상기 온도 범위에서 냉각을 수행할 경우, 폴리에스테르 수지 발포시트의 결정화도가 과도하게 상승하는 것을 막아 금형내 포장용기의 성형이 용이할 수 있으며, 경량성 및 내열성이 우수한 포장용기를 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 포장용기 제조방법에 의해서 제조된 포장용기를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 포장용기 제조방법은 하기 수학식 1을 만족하는 포장용기(10)를 제조할 수 있다.
[수학식 1]
0.01 ≤ H/D ≤ 2;
수학식 1에서,
수용부 및 개구부를 포함하는 포장용기를 형성하되,
H는 수용부의 깊이를 나타내고, 1 내지 15 cm이며,
D는 개구부의 직경을 나타낸 것이다.
예를 들어, 상기 수학식 1에서, H/D의 값은 0.01 내지 2일 수 있으며, 구체적으로, H/D의 범위는 0.01 내지 1.5, 0.01 내지 1.2, 0.01 내지 1.0, 0.01 내지 0.8, 0.01 내지 0.6, 0.01 내지 0.4, 0.01 내지 0.2, 0.2 내지 2, 0.6 내지 2, 1 내지 2, 또는 1.5 내지 2일 수 있다. 상기와 같은 H/D 값을 가지는 것으로 보아, 본 발명의 포장용기(10)는 성형성이 우수하여 딥 성형이 가능한 것을 알 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 폴리에스테르 발포시트(101)와 무연신의 폴리에스테르 필름(102)을 포함하는 복합시트(100)를 이용하여 포장용기(10)를 제조함으로써, 우수한 가공성을 나타낼 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 포장용기(10)는 바닥부(11) 및 바닥부(11)의 둘레를 따라 상단이 개방된 상태의 벽부(12)를 포함하고, 상기 바닥부(11)의 평균 두께 및 벽부(12)의 평균 두께는 각각 2.0 mm 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 바닥부(11)의 평균 두께 및 벽부(12)의 평균 두께는 각각 0.8 내지 2.0 mm, 0.9 내지 1.8 mm, 1.0 내지 1.6 mm, 1.1 내지 1.4 mm 또는 1.2 내지 1.3 mm 일 수 있다. 한편, 포장용기(10)의 바닥부(11) 및 벽부(12)가 상기 범위일 때, 경량화를 구현하면서 동시에 강도 및 강성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 바닥부(11)의 평균 두께(Ta) 및 벽부(12)의 평균 두께(Tb)의 비율(Ta:Tb)은 1:0.9 내지 1.1 범위일 수 있다. 일 예로, 상기 바닥부(11)의 평균 두께(Ta) 및 벽부(12)의 평균 두께(Tb)의 비율(Ta:Tb)은 1:0.9 내지 1.05, 1:0.9 내지 1.0, 1:0.9 내지 0.95, 1:0.95 내지 1.1, 1:0.95 내지 1:1.0, 또는 1:0.97 내지 0.99 범위일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 포장용기(10)는 딥 성형에 의해서 제조되었음에도 바닥부(11)와 벽부(12)의 두께가 거의 일정할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 발명의 포장용기(10)는 H/D 값이 1인 경우, 압축 강도가 4 내지 25 kgf/㎠일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 포장용기(10)는 H/D 값이 1인 경우, 압축 강도가 4 내지 22 kgf/㎠, 4 내지 18 kgf/㎠, 4 내지 15 kgf/㎠, 4 내지 10 kgf/㎠, 10 내지 25 kgf/㎠, 15 내지 25 kgf/㎠, 또는 10 내지 15 kgf/㎠일 수 있다. 일 예로, 포장용기(10)는 H/D 값이 1인 경우, 압축강도가 12 kgf/cm2 또는 9 kgf/cm2일 수 있다. 상기와 같은 압축 강도를 가짐으로써, 본 발명의 포장용기(10)는 내구성이 우수할 수 있다.
본 발명에 따른 포장용기(10)는 폴리에스테르 수지의 발포시트(101)와 필름(102)을 포함할 수 있으며, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene Terephthalate, PET) 수지일 수 있다. 상기 PET 수지를 사용함으로써, 친환경적이며, 재사용에 용이할 수 있다.
식품의약품안전처의 기구 및 용기포장과 그 원재료에 관한 규격을 기준으로, 용출규격 측정 시, 총 용출량이 30 ppm 이하이고, 안티몬 게르마늄, 테레프탈산, 이소프탈산, 아세트알데하이드 물질이 불검출되며, 잔류규격 측정 시, 휘발성 물질이 검출되지 않는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 포장용기는 상기와 같이, 친환경 소재인 폴리에스테르 수지를 사용함으로써, 식품의약품안전처에서 발행하고 있는 기구 및 용기포장의 기준 및 규격 고시전문고시 제2015-7호에 기재된 우려 물질들을 허용 범위 내로 조절할 수 있다.
이와 같은 소재를 이용한 복합시트를 이용하여 포장용기(10)를 제조함으로써, 친환경적인 포장용기(10)를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
탄산칼슘 3 중량%와 PET 수지를 혼합하고, PET 수지 100 중량부를 기준으로, 피로멜리틱 디언하이드리드 0.5중량부 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 부탄을 PET 수지 100 중량부를 기준으로 1.5 중량부 투입하고 압출발포 하였으며, 평균 1.0 mm 두께의 PET 발포시트를 제조하였다. 이때, 제조된 PET 발포시트의 밀도는 460 kg/m3 이였다.
그리고, 미리 상업적으로 입수한 평균 두께가 30 ㎛이고, 밀도가 1,380 kg/m3의 무연신 상태의 PET 필름을 준비하였다.
그 후, 상기 PET 발포시트의 일면에 저융점 PET 파우더를 분산시키고, 그 위에 상기 준비한 PET 필름을 합지하여, 복합 필름을 제조하였다. 이때, 상기 저융점 PET 파우더는 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 폴리에스테르 수지를 주성분으로 포함하는 것을 사용하였다.
제조된 복합시트를 IR 방식의 세라믹 Heater존을 통과하며 상부 Heater 400℃, 하부 Heater 280℃, 체류시간 30초로 Setting하여 발포 시트의 표면온도가 160℃가 되도록 한 후, 수형 금형(Plug) 온도를 60℃, 암형 금형(Mold)를 40℃로 10초간 Press 하여 용기를 제조하였다.
금형의 H/D는 0.91로 수용부의 깊이(H)는 10.5 cm, 개구부의 직경(D)은 11.5 cm인 컵 용기 디자인을 적용하였다.
실시예 2
PET 필름의 두께가 50 ㎛ 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일한 방법으로 성형하여 포장용기를 제조하였다.
비교예 1
연신된 PET 필름을 사용한 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일한 방법으로 성형하여 포장용기를 제조하였다. 한편, 상기 PET 필름은 2축 연신된 필름이며, 구체적으로, 인장강도가 20 kg/mm2인 필름이다.
비교예 2
무연신 PET 필름 대신 무연신 PP 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 성형하여 포장용기를 제조하였다.
비교예 3.
PS 화학발포를 진행한 PS 발포시트 밀도 730 kg/m3, 두께 1 mm 제품으로 성형한 컵 용기(H/D 0.91)를 구입하여 비교하였다.
실시예 및 비교예에서 시트의 종류 및 성형 조건을 아래의 표 1과 같이 달리하여 포장용기를 제조하였다.
구분 실시예1 실시예2 비교예 1 비교예2 비교예 3
소재 발포시트 PET 발포 PS 발포
필름 PET 필름 PP 필름 -
발포
시트		 밀도 (kg/m3) 460 460 460 460 730
두께 1.0 mm 50 ㎛ 1.0 mm 1.0 mm 1.0 mm
필름 밀도 (kg/m3) - - - - -
두께 (㎛) 30 50 30 30 -
필름의 연신 유무 무연신 무연신 연신 - -
성형 조건 (H/D) 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91
성형 Mold 온도(℃) 20 20 20 20 -
성형유무 O O X (파단) X
필름 열화		 O
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 복합시트를 이용하여 포장용기를 성형하는 경우, 파단 없이 성형이 잘되는 것을 확인하였다. 그러나, 비교예 1의 복합시트는 이미 연신된 필름을 이용하여 포장용기를 성형하는 경우, 열을 가해도 연신이 되지 않아 성형시 필름이 파단되어 포장용기를 성형할 수 없었다.
실험예 1
본 발명에 따른 발포시트 및 식품용기의 물성을 확인하기 위하여, 실시예 1과 실시예 2의 복합시트를 대상으로 고온 신율을 측정하였다. 그리고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이때, 고온신율은 인장강도 시험기를 오븐 안에 위치시켜, 시편사이즈는 높이 70mm x 너비 25mm로, Test Speed 50mm/min, 갭 사이즈는 20mm로 측정하였으며, 오븐 온도 200℃에서 30초간 체류한 후 측정하였다.
실시예1 실시예2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
고온신율 (%) 380 420 180 350 360
표 2를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1과 2의 복합시트는 고온신율이 300% 이상으로 비교예 1의 복합시트는 200% 이하인 점을 감안하면 본 발명의 복합시트는 고온신율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실험예 2
본 발명에 따른 식품용기의 물성을 확인하기 위하여, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 포장용기를 대상으로 측/하 두께비, 내열성 및 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이때, 측하두께비는 측면과 바닥면의 정 중앙부의 두께를 측정하여 측면 두께 대비 바닥면(하부) 두께의 비율을 나타냈다.
아울러, 압축강도는 인장강도 시험기를 이용하여, 식품용기의 바닥면이 위로가게 위치한 후, Test Speed 50mm/min으로 압축하였을 때 최대 하중을 측정하였다.
실시예1 실시예2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
성형 측/하 두께 비율 0.95 0.97 X(파단) X(파단) 0.95
압축강도
(kgf·cm/cm2)		 5 7 - - 8
표 3을 살펴보면, 실시예 1 및 실시예 2는 측/하 두께비가 0.9 이상으로 측면과 바닥면의 두께비가 비슷한 반면, 비교예 2는 0.8 미만으로 바닥변이 측면 보다 좀 더 두꺼운 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 1의 경우, 식품 포장용기의 성형시 파단되어 포장용기를 제조할 수 없었다.
실험예 3
상기 실시예 1과 및 비교예 3에서 제조된 식품용기의 유해 물질 용출량을 평가하였다. 평가는 식품용기를 800 W 전자레인지 내에서 5 분간 가열한 후의 유해 물질 용출량을 측정하였으며, 평가 항목은 식품의약품안전처 고시 제2016-51호에 대한 기준을 만족하는 결과를 보였다. 평가 항목 및 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
구분 항목 단위 실시예1 비교예 3
기준 분석결과 기준 분석결과
잔류 규격 휘발성 물질(스티렌, 톨루엔, 에틸벤젠, 이소프로필렌, n-프로필벤젠) mg/kg - 불검출 ≤5,000 412
(스티렌)
용출 규격 4% 초산 mg/L ≤30 불검출 ≤30 7
물 ≤30 불검출 ≤30 10
n-헵탄 ≤30 불검출 ≤30 8
상기 표 4를 참조하면, 실시예에 따른 식품용기는 휘발성 물질이 검출되지 않아 식품의약춤안전처에서 고시하는 기준을 만족하는 결과를 보였으나, 비교예에 따른 식품용기의 경우, 스티렌이 412 mg/kg로 다량 잔류하였으며, 실시예에 따른 식품용기의 경우 4 % 초산 및 물이 용출되지 않았으나, 비교예에 따른 식품용기의 경우, 4% 초산 및 물이 용출되었다. 따라서, 본원에 따른 식품용기는 유해물질 잔류량 및 용출량을 현저히 감소시킬 수 있음을 확인하였다.
1: 발포시트
10: 포장용기
11: 바닥부 12: 벽부
13: 플랜지
20: 금형
21: 암형 금형 22: 수형 금형
23: 감압홀
100: 복합시트
101: 폴리에스테르 발포시트 102: 폴리에스테르 필름

Claims (10)

  1. 평균 두께 0.9 내지 10 mm의 폴리에스테르 발포시트; 및
    발포시트의 일면 또는 양면에 형성된 평균 두께 15 내지 200 ㎛의 폴리에스테르 필름이 합지된 구조를 포함하며,
    상기 폴리에스테르 필름은 무연신 필름이고,
    온도 200℃에서 10분간 처리한 후, 신율이 200 내지 600%인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  2. 제1항에 있어서,
    폴리에스테르 발포시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포시트이며,
    폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  3. 제1항에 있어서,
    폴리에스테르 발포시트의 밀도는 50 내지 700 kgf/m3 범위인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  4. 제1항에 있어서,
    무연신 필름의 인장강도는 15 kg/mm2 이하인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  5. 제1항에 따른 복합시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계; 및
    상기 암형 금형과 수형 금형을 가압하여 성형하는 단계를 포함하며,
    상기 성형하는 단계는 상기 암형 금형의 표면 온도를 40 내지 200℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    복합시트는,
    일면에 융점이 180 내지 250℃이거나, 연화점이 100 내지 150℃인 폴리에스테르 파우더 또는 수지가 적층된 폴리에스테르 발포시트 상에 폴리에스테르 필름을 합지하는 공정에 의해서 형성된 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복합 시트는
    일면에 융점이 180 내지 250℃이거나, 연화점이 100 내지 150℃인 폴리에스테르 파우더 또는 수지가 적층된 폴리에스테르 필름 상에 폴리에스테르 발포시트를 합지하는 공정에 의해서 형성된 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    성형된 포장용기를 -10 내지 20℃의 온도 범위에서 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    하기 수학식 1을 만족하는 하는 포장용기를 제조하는 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법:
    [수학식 1]
    0.01 ≤ H/D ≤ 2;
    수학식 1에서,
    수용부 및 개구부를 포함하는 포장용기를 형성하되,
    H는 수용부의 깊이를 나타내고, 1 내지 15 cm이며,
    D는 개구부의 직경을 나타낸 것이다.
  10. 제9항에 있어서,
    포장용기는,
    바닥부 및 바닥부의 둘레를 따라 상단이 개방된 상태의 벽부를 포함하고,
    상기 바닥부의 평균 두께 및 벽부의 평균 두께는 각각 0.8 내지 3.0 mm 범위이며,
    상기 바닥부의 평균 두께(Ta) 및 벽부의 평균 두께(Tb)의 비율(Ta:Tb)은 1:0.9 내지 1.1 범위인 것을 특징으로 하는 포장용기의 제조방법.
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