용기 포장재료에 요구되는 기능의 하나로 방습성을 들 수 있다. 작은 파우치 형의 건조제는 용기내로 넣는 작업의 어려움이나 잘못 먹는 등의 문제가 있었다.

더욱이 내용물의 고기능화에 따라, 포장재 내 환경을 저습도 상태로 유지하는 것으로 품질을 유지하는 기능뿐만 아니라 제품의 품질을 위해 포장재 내의 환경을 적당한 습도 상태로 유지하는 것이 요구되기도 한다.

일본의 돗판인쇄에서는 이러한 시장 니즈에 맞춰 포장재 내 환경에서 작용하는 액티브 패키지 포장재료를 개발하고 있다. - 편집자 주 -

개발 배경

용기 포장재료에 요구되는 기능의 하나로 방습성을 들 수 있다. 환경 중의 수분에 의해 변질/열화하기 쉬운 식품, 전기·전자 부품, 의료·의약품 등을 포장하는 수단으로, 방습성이 높은 폴리올레핀계 수지를 사용한 용기나, Al포일 또는 OPP나 ONy필름에 PVDC계 코팅 층을 설계한 방습 필름을 포함하는 포장 형태가 자주 이용되고 있다.

또한, 특히 수분에 대한 변질/열화가 걱정되는 내용물에 관해서는 실리카 겔을 충전한 작은 파우치형의 건조제를 장전하는 케이스도 많다.

하지만, 작은 파우치 형의 건조제는 장전 공정의 번잡함이나 오취·오식의 문제로 그 대체안의 검토가 요구되고 있다. 더욱이 내용물의 고기능화에 따라, 포장재 내 환경을 저습도 상태로 유지하는 것으로 품질을 유지하는 「절건(絶乾) 상태」뿐만 아니라, 포장재 내 환경을 적당한 습도 상태로 유지하는 것으로 품질을 유지하는 「조습(調濕) 상태」가 요구되고 있다.

또한, 흡습하지 않은 실리카 겔은 외부 환경의 수분을 쉽게 흡수하여 포장재 내 환경의 습도를 절건 상태로 유지하는 것이 가능하지만, 흡습한 실리카 겔은 외부 환경과의 증기압을 평행하게 유지하기 위해 용이하게 물을 방출한다.

결국 실리카 겔은 「절건 상태」, 「조습 상태」의 쌍방을 부여하는 것이 가능한 건조제라고 할 수 있지만, 거꾸로 흡습에 따라 포장재 내의 환경 습도를 변하게 할 수 있음을 말해주고 있다.

일본의 돗판인쇄주식회사는 이와 같은 시장 니즈를 반영하여, 내용물의 고품질 유지를 목적으로, 적극적으로 포장재 내 환경에 작용하는 포장재료=「액티브 패키지」의 개발에 노력하였다. 그 결과, 이번에 「절건 상태」, 「조습 상태」를 가지는 『수분 흡수 포장재』의 개발에 도달하였다.

제품 개요

1. 건조제의 선정

『수분 흡수 포장재』는 앞에서 서술한 「절건 기능」, 「조습 기능」을 부여하기 위한 건조제 선정이 포인트이다. 건조제, 특히 무기 화합물 타입의 건조제에는 크게 다음의 세 가지 타입의 흡습 기능이 있다.

(1) 화학 반응 타입(수분 흡수 비가소성)
(2) 물리 흡착 타입(수분 흡수 비가소성/가소성)
(3) 결정수(結晶水) 배위 결합 타입(수분 흡수 가소성)

이러한 건조제를 선정 또는 조합하여, 「절건 기능(포장재 내 습도 10%RH 이하)」, 「조습 기능(포장재 내 습도 50%RH 부근)」을 부여시키는 것이 가능하게 되었다.

2. 재료 조성

『수분 흡수 포장재』는 요구되는 용기 형태, 흡습 기능, 포장재 내 습도 환경에 따라 그 형태나 건조제 콘텐트를 변경하는 것이 가능하다. 그 때에 필요한 내용은 성형 방법에 따른 재료의 선정과 높은 함유량의 건조제(무기 화합물)를 배합해도 용기로써의 물리적 강도를 가질 수 있는 재료의 선정을 들 수 있다.

또한, 건조제 자체는 흡습하기 쉬운 특성을 가지기 때문에 건조제의 기능을 파손하지 않는, 재료의 컴파운드(compound)나 용기/필름의 성형/제막 기술이 필요하다.

더욱이 필름 제막 기술에는 피시아이(fish-eye)나 건조제 분산 불량에 따른 외관 불량이 과제가 되고 있다. 이러한 문제점을 성의 있게 검토하는 것으로, 포장재 내 환경 습도를 컨트롤하면서도 변색이나 냄새나 수지의 열화 등을 억제하는 것이 가능한 포장재 개발에 도달하였다.

제품 특징

1. 다층 블로우 용기, 사출 복합 용기

용기의 기본 설계는 외부에서부터의 수분 투과를 방지시키기 위한 「고 방습층」과 용기 내부에 설계한 건조제 배합의 수지 조성물로 되는 「액티브층」으로 구성된다.

이렇게 설계하는 것에 의해 「액티브층」은 보다 효율적으로 포장재 내 환경에 작용하는 것이 가능하며, 요구되는 기능에 맞춘 포장재 내 환경에 컨트롤하는 것이 가능하다.

이러한 결과로 「절건 기능」 타입은 환경 습도에 상관없이 흡습에 따른 중량 증가를 볼 수 있다. 저습도에서도 흡습 거동을 보이기 때문에 포장재 내 환경을 저습도로 유지하는 것이 가능하다.

한편, 「조습 기능」 타입은 환경 습도에 따라 그 흡습 특성이 크게 변화하는 것이 확인되며, 포장재 내 환경의 습도와 평행을 유지하기 위해 수분의 흡방출을 하기 때문에 포장재 내 환경을 일정 습도로 유지하는 것이 가능하다.

이러한 결과로 40℃-90%RH에서의 보존 평가에 있어서도 「절건 기능」 타입은 포장재 내 습도를 10%RH 이하로 유지하는 것이 가능한 것에 비해, 「조습 기능」 타입은 포장재 내 습도를 50%RH 부근에 유지하는 것이 가능하다.

건조제를 배합한 수지 조성물을 다층 필름화한 것으로, 「PET//Al 적층 필름」 또는 일본 돗판인쇄의 투명 하이배리어 초방습 필름 「GX-필름」과 병용하는 것으로, 포장재 내 습도를 「절건 상태」 또는 「조습 상태」로 유지하는 것이 가능하다.

앞에서 서술한 다층 블로우 용기의 데이터와 같이 포장재 내 환경을 컨트롤할 수 있는 것이 확인되었다. 또한 「GX-필름」을 사용하는 것으로, 반투명~투명 포장재를 제공하는 것이 가능하며, 내용물 가시성이 필요한 분야나 금속 탐지기 대책이라는 점에서도 기대되는 포장재라고 할 수 있다.

용도 전개

『수분 흡수 포장재』는 포장재가 스스로 수분을 흡수하기 때문에 작은 파우치 형의 건조제를 충전할 필요가 없다. 또한, 흡습 기능은 건조제 첨가량 등을 조정하는 것으로 쉽게 제어할 수 있으며, 요구되는 흡습 능력에 따라 조정하는 것도 가능하다.

다층 블로우 용기 타입이나 사출 복합 용기 타입에 관해서는 일본 돗판인쇄의 고유 기술인 「GL-C」 가공을 용기 내부에 실시하는 것으로, 수분 흡수기능을 파손하지 않으면서 산소 가스 배리어성을 부여하는 것도 가능하다.

「GL-C」 가공을 실시하는 것으로 산소 배리어성이 약 20배 향상하는 것이 확인되었다. 또한 「GL-C」 가공으로 수분 흡수 능력은 영향을 받지 않는다.

『수분 흡수 포장재』는 용기 상태뿐만 아니라, 연포장 형태에 대한 전개 등 용기 성형 방법에 제약을 받지 않기 때문에 다양한 형상으로의 전개도 가능하다.

또한 용기 형태뿐만 아니라, 캡 패킹이나 판형 시트 등의 건조부재로써의 실적도 나오고 있다. 더욱이 새로운 조습 기능으로써 습도 30%RH 정도를 유지하는 조습 타입을 검토하고 있다.

이 영역의 습도 범위는 소프트 캡슐 등 미세한 수분량에 영향을 받는 내용물에 대해 필요한 습도 영역이 있다고 생각되며, 이러한 패키지 상품군을 가지는 것으로 식품·하우스 홀드·일렉트로닉스·의료의약 분야 등의 다양한 분야로 판매를 계획하고 있다.

(자료 : 포장기술/일본포장기술협회)