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| 플라스틱 성형 용기의 변천과 최근 동향 (4) |
가스배리어성 PET보틀
시트성형용기 |
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가스배리어성 PET보틀
PET보틀에 가스배리어성을 부여하는 방법으로는 실리카(siOx)와 비결정 카폰막 등의 가스배리어 코팅을 하는 방법과 EVOH와 MXD6 나이론 등의 가스배리어성 수지를 통해 다층으로 만드는 방법이 개발되어 있다.
PET보틀의 가스배리어 코팅기술로는, 1970년대 중반에 PVCD 코팅 기술이 개발되었고, 일본에서는 사이다와 생맥주 보틀로 적용되었던 경우가 있다. 그러나 이 기술은 현재 PET보틀에 적용되지 않고 있다.
유기 코팅은 현재 PPG사의 에폭시 코팅이 오스트리아의 Carlton 맥주에 적용되고 있다.
SiOx 무기 코팅을 이용한 Tetra Pak社의 Glaskin보틀은 유럽에서 맥주보틀로 적용되고 있다.
또한 Sidel社의 ACTIS보틀은 유럽에서는 맥주보틀로, 일본에서는 녹차보틀로 사용되고 있다. 가스배리어성 PET다층보틀은 우선 공사출성형에 의한 다층 프리폼을 만들고, 이것은 연신 블로우 하는 방법으로 제조한다.
현재 공사출 PET/MXD6 나일론계 다층보틀과 PET/EVOH계 다층 보틀이 맥주와 와인 보틀로서 적용되고 있다. 공사출 PET/MXD6 나이론계 5층보틀은 일본에서는 산토리 와인에서 1.5리터 매그넘 보틀에 일부분 적용되었다. 또한 이 다층 보틀은 매주용으로도 산토리맥주의 ‘준생’제품에 적용되기도 하였다.
그러나 현재 일본에서는 일부 지방 맥주에 PET/MXD6 나이론계 5층보틀이 적용되고 있지만, 대기업 맥주 메이커에는 PET보틀을 사용하지 않고 있다.
유럽에서는 Schumalbach-Lubeca社에서 생산하는 PET/MXD6 나이론/PET의 3층보틀이 맥주보틀에 사용되고 있다. 1998년 최초로 PET보틀을 적용한 맥주는 프랑스의 Karlsberg社에서 선보인 500ml 용량의 Karlsbrau 브랜드였으며, 1999년에는 영국의 Carlsbreg社에서 500ml 라거 맥주에 적용하였고, 이후 벨기에의 Inter-brew社에서도 Stella Altois 프랜드 330ml 드라이 맥주에도 PET보틀을 적용하였다.
공사출 PET/EVOH 계열의 5층보틀은 미국의 Heintz社 케챱 보틀로서 사용되어 왔다. 맥주용으로는 영국의 Bass社가 1997년에 PET/EVOH/PET의 3층의 330ml 보틀을 적용한 Carling Black Label과 Hooch 맥주를 선보였다. 이 보틀은 케챱 보틀을 개발한 American National Can (ANC)社에 의해 제조되었다.
산소흡수성 보틀
가스배리어 코팅보틀과 MXD6 나이론, EVOH 등의 가스배리어 수지를 이용한 다층보틀을 적용하여 탄소에 영향을 받기 쉬운 음료의 유통기간을 상당히 길게 하는 일이 가능해 졌다. 그러나, 시장에서는 더욱 가스배리어성을 높일 것을 요구하고 있다. 이같은 요구에 대한 기술로서 산소흡수성 포장재료의 응용이 이루어지고 있다.
Miller社는 CPT社의 5층PET계의 산소흡수성 보틀을 적용한 맥주를 1998년에 시판했다. 이 보틀의 산소흡수기술은 프랑스의 CMB社에 의해 개발되었으며, 이후 기술하게 될 Budweisers의 맥주보틀에 사용하게 되었던 OXBAR의 것과 거의 같은 것으로 MXD6 나이론에 코발트 염의 탄화매체를 블랜드 한 X-312 산소흡수제를 상용화한 것이다.
최초에 시판되었던 맥주의 종류는 Miller Lite, Miller Genuine Draft, Icehouse와 같은 세종류의 브랜드가 있다. 이 밖에 폴리에스테르계의 용기에 적용 가능하도록 개발 되었던 산소흡수제에는 BP Anmoco社의 Amosorb 3000이 있지만, Anmoco300을 중간층에 사용한 PET/Amosorb 3000/PET 구성의 3층보틀이 Anheuser-Busch社의 Budweiser 맥주(Bud와 Bud Light)에 단기간 테스트적으로 적용되었던 적이 있다. 보틀의 제조는 Twinpak社에서 하였다.
Anheuser-Busch社는 최근 Kortec社의 기술로 Constar社가 성형하고 있는OXBAR를 중간층으로 한 3층보틀과 CPT社의 5층 PET계 산소흡수성 보틀에 충전한 Budweiser와 BUD Light를 시판하고 있다.
<표 6>의 첫번째에서 제일 밑에 부분에 최근 동양제관에 의해 개발되었던 투명수지계탄소흡수제을 이용한 옥시블럭 시스템에 의한 PET 보틀을 나타낸 것이다. 이 옥시블럭 보틀은, 최근 온장고용으로 판매되고 있는 홍차나 녹차음료제품의 보틀에 사용되고 있다.
<사진 1>을 통해 옥시블럭 보틀을 적용한 제품의 예를 살펴볼 수 있다. 옥시블럭 보틀의 구성은 산소흡수배리어가 2층의 2종5층 타입으로 용량이 270-350ml의 다양한 용량의 보틀에 적용되고 있다.
<그림 8>은 옥시블럭 시스템에 사용되고 있는 산소흡수제 (SIRIUS 101)과 (OXBAR), (X-312)의 MXD/전이금속계 산소흡수제의 산소흡수특성을 살펴본 것이다. 또한 <그림 9>에는 경과 시간에 따른 수치(베이스 수치)의 변화, 즉 투명성의 변화를 비교해서 나타냈다. SURIUS101은 상당히 양호한 산소흡수특성을 나타내고 있으며, 경과시가에 따른 투명성의 변화도 없다. 투명성에 변화가 없는 것은 경과에 따라서 MXD6의 산화분해가 없기 때문이다.
<그림 10> 성형용기용 시트의 수지종류별 수지수요량 추이 및 예측
얇은 보틀
포장재료의 환경부하를 낮추는 방법의 하나로 사용재료를 절약하는 방법이 도입되고 있다. 그 첫번째가 액체세제, 샴푸, 린스 등의 가정용품의 재활용 용기로 얇은 플라스틱 보틀이 사용되고 있다. 얇은 플라스틱 블로우 보틀은 강도와 강성을 확보하기 위해 연신 블로우 성형이 사용하게 된다.
또한 사출연신 블로우가 압출 연신한 블로우 보다 두꺼운 정도를 낮출 수 있으며 연신배율을 크게 하는 것이 가능해 얇은 보틀 성형에 적용하고 있다.
사출연신 블로우 성형은 PET보틀의 일반적으로 성형방법에 적용되었지만, 최근에는 PP 등의 폴리올레핀의 이축연신 블로우 성형이 가능한 성형기들이 개발되고 있다. PP는 균일두께와 투명성을 가지기 위해서는 연신배율을 높게 할 필요가 있다. PP의 사출연신 블로우 성형은 프리폼의 형상 고안과 예열을 위한 히터존의 고안 등이 포인트가 되고 있다.
이처럼 PP/PET 겸용의 사출연신 블로우 성형기로는, (주)후론티어와 BEKUM社 제품을 들 수 있다. 이같은 성형기로 성형되었던 투명성이 우수한 PP의 얇은 보틀은 재활용 보틀로서 사용되고 있다. 또한 PET의 고연신배율의 얇은 보틀도 사용되고 있다.
시트성형용기
A-PET 트레이
T-다이를 이용한 압출법에 의해 만들어지는 플라스틱 시트는 열성형을 통해 컵이나 트레이 용기로 성형되어 식품용기로 많이 사용되고 있다. 이러한 열성형에 의한 용기 중 사용률이 높은 것은 발포폴리스티렌페이퍼(PSP), 이축연신PS(OPS), HIPS 등 단층 시트를 통해 성형되는 것들이다.
PVC시트는 계란용 팩, 과일 케이스·팩, 블리스터 팩, 컵 등에 많이 사용되고 있다. 그러나 현재는 환경문제로 인하여 식품용 PVC시트의 사용량이 급격히 줄고 있으며, 반대로 A-PET시트를 이용한 성형품이 증가하고 있다.
<그림 10>에는 일본에서의 성형용기용의 종류별 시트의 수지 수요량의 추이와 예상을 나타내고 있다. 이 그림을 통해서 경질PVC가 급격히 줄고 있으며, A-PET와 HIPS의 수요량이 증가하고 있다는 점을 살펴 볼 수 있다. 계란 팩도 PET보틀의 리사이클 수지를 통해 만들어지는 재생시트를 적용하고 있다.
산소흡수형 트레이
레토르트식품 등과 같이 조리식품포장용으로써 높은 특성을 요구하는 용도로서는 가스배리어성이 양호한 용기가 필요하여 PP/EVOH계 다층성형용기인 ‘라미콘 컵’(동양제관) 등이 현재 후루츠, 젤리 등 디저트식품, 된장, 그리고 즉석쌀밥 등의 전자레인지 식품용기로서 사용되고 있다.
최근 주목 받고 있는 하이가스배리어성 용기로는 산소흡수성 포장재료가 있다. 종류로는 무기계와 유기계가 있으며, 무기계에는 적용이 많이 이루어지고 있는 봉입용탈산소제 ‘에지레스’(미츠비시 가스화학)에 사용되고 있는 것과 같은 계통의 환원철계가 있다. 여러 회사에서 특허를 출원하고는 있지만 현재 일본에서 실용화가 진행되고 있는 것은 ‘옥시가드’(동양제관)가 눈에 띈다.
용기형태로는 트레이, 컵, 블로우 튜브, 파우치, 캡 라이너 등 여러 가지 유형으로 적용가능하다. <그림 11>은 옥시가드의 기본구성을 표시한 것으로 현재 옥시가드는 트레이와 파우치로 상용화되고 있다. 트레이와 파우치 모두 다층구성으로 이루어져 있으며, 파우치는 환원철을 분산시킨 수지필름과 폴리오레핀 필름 등의 재료와 접착제에 의해 래미네이트 한 구성으로 의료용 링겔팩의 외장 파우치나 레토르트용 스탠딩 파우치로써 사용되고 있다.
또한 트레이는 어셉틱(무균)포장의 쌀밥용 트레이에 적용되고 있다. 트레이는 열성형용시트를 통해 공압출로 성형된다.
앞으로의 전망
여성의 사회진출, 고령화의 가속화 등의 사회적 구조의 변화에 따라, 식생활의 변화가 빠르게 진행되어 가고 있으며 식품포장에 커다란 영향을 미치고 있다. 또한 식품을 사용하는데 있어 편리성, 맛, 안정성 등의 기능성이 요구되고 있어 포장에 대해 요구되는 수준이 점점 더 높아져 가고 있다.
새로운 포장·용기를 개발하는 경우, 순환형사회를 추구하기 위한 환경적합성을 갖추어야 하는 것은 기본적으로 가져야 할 부분으로 기능성 향상과의 조화를 어떻게 이루어 나갈 것인가는 앞으로 중요한 과제로서 존재하게 될 것이다.
최근, 엑티브 팩키징(Active Packaging)이라는 용어가 자주 사용되고 있다. 액티브 팩키징의 대표적인 것으로는 산소흡수포장을 들 수 있으며, 그 밖에도 흡습포장, 습도조절포장, 탄산가스흡수포장, 항균포장, 항산화포장, 플레이버(Flavor) 흡수포장, 플레이버 방출포장, 온도제어포장(자기가열, 자기냉각), MAP(대기조절포장) 등 여러 형태의 포장 개발이 진행되고 있다.
또한 사회의 정보화에 따라 IC칩을 넣은 포장 개발이 진행되고 있다. 내용의 종류, 수량, 제조일, 제조업자, 유통기한, 유통 과정에 대한 정보를 가질 수 있는 포장은 식품의 안전성이라는 측면에서도 매우 주요한 부분이다.
이같은 액티브 패키징과 인테리전트 패키징의 개발이 진행되고 있는 가운데 앞으로도 더욱 고기능의 포장·용기가 새롭게 선보일 것으로 기대된다.
- 끝 -
<본문 내용 중 표와 그림은 월간포장 2004년 2월호 패키징다이제스트 코너에 게재되어 있습니다.>
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| [2004-03-10] |
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