식품포장용 소재는 식품의 맛 및 안전성과 관련된 요구 특성 때문에 고도화되고 있다.
일본은 2013년 포장·용기 출하액이 종이·판지제품 2조3465억엔, 플래스틱 포장소재 1조6639억엔, 금속용기 9446억엔, 유리용기 1247억엔으로 총 5조6078억엔에 달했다. 종이·판지제품은 수송용 수요가 대부분을 차지하고 있다.
개별포장용 중심인 플래스틱 포장소재는 사용량이 351만톤으로 포장·용기 전체의 18.7%를 차지했으며 942만톤에 달하는 열가소성 수지 생산량의 37.3%에 상당하는 것으로 나타나고 있다.
일본 플래스틱 포장소재 시장은 필름·시트가 주류를 이루고 있다.
포장·용기 출하액은 1991년을 정점으로 계속 감소하고 있으나 플래스틱은 PET(Polyethylene Terephthalate) 병 수요가 호조를 보임에 따라 2000년부터 증가세를 지속하고 있다.
가스 배리어성 필름 개발 다양화
에틸렌(Ethylene)과 비닐알코올(Vinyl Alcohol) 공중합체인 EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)는 주요 가스 배리어 소재로, 단체 필름은 무연신과 이축연신 타입이 있으며 폴리올레핀(Polyolefin), PET필름과 라미네이트에 사용된다.
PE(Polyethylene)/EVOH/PE, PA(Polyamide)/EVOH/PE, PET/PA/EVOH/PE 등으로 다양하게 구성할 수 있으며 심교(Deep Drawing) 성형도 이루어지는 것으로 알려졌다.
Kuraray는 「Eval」, Nippon Synthetic Chemical(NSC)은 「Soarnol」 브랜드로 EVOH를 공급하고 있으며 모두 필름을 제조·판매하고 있다.
NSC는 EVOH 결정 사이즈를 조절하는 기술을 이용해 하이배리어성을 유지하면서 연신성, 수축성 등이 있는 그레이드를 개발해 판매하고 있다.
Kuraray는 EVOH의 신규 그레이드인 「Eval」 SP 시리즈를 공급하고 있다.
SP 시리즈는 배리어 특성이 기존 그레이드와 동일하지만 EVOH의 분자 수준에서 변성을 실시해 성형제품의 2차 가공적성이 개선된 것으로 알려졌다.
이에 따라 EVOH 수축필름, Deep Drawing 용기·필름, PP/EVOH 공압출 하이배리어 연신필름 개발이 가능해진 것으로 나타나고 있다.
공압출 필름은 Gunze, Unitika, Mitsubishi Plastics, Kurilon Chemicals 등이 EVOH/PA6계, Futamura Chemica 등이 EVOH/폴리올레핀계를 공급하고 있다.
강도가 있는 나일론 필름은 기재로 이축연신 필름을 많이 사용하고 있다.
높은 가스차단성이 요구되는 용도는 PVDC(Polyvinylidene Chloride) 코팅 이축연신 나일론(KONY)이 주로 사용되고 있으나 최근 MXD(Meta-Xylylenediamine)와 아디핀산(Adipic Acid)으로 중합한 MXD6 나일론 필름이 대체소재로 부상하고 있다.
라미네이트용 단체 필름도 있으나 PA6, LLDPE(Linear Low-Density Polyethylene) 등과의 공압출 필름 용도가 주류를 이루고 있다.
Mitsubishi Plastics은 KONY에 필적하는 배리어성을 보유한 PA6/MXD6/PA6 다층필름 「Supernyl」을 공급하고 있다.
이밖에 MXD6/PA6 나일론계 공압출 필름은 Unitika, Toyobo, Kurilon Chemicals 등이 판매하고 있다.
가스차단성에 리사이클성까지…
MGC(Mitsubishi Gas Chemical)는 MXD6 나일론의 신규 그레이드를 출시했다.
고강성 등 기계물성을 유지하면서 융점을 낮춰 압출특성을 개량함으로써 폴리올레핀과의 공압출, 열성형, 블로우 성형 등이 용이하도록 개량한 그레이드이다.
Asahi Kasei Chemicals의 PVDC 필름 「Saran-UB」는 염화비닐리덴(Vinylidene Chloride)의 비율이 높고 가소제를 사용하지 않아 배리어성이 매우 높으며 온도 의존성이 없고 내열수성이 뛰어나 레토르트식품용에 적합한 것으로 알려졌다.
Kureha는 가스차단성, 구멍 뚫기 강도, 인장 강도가 높은 지방족 폴리에스터 PGA(Polyglycol Acid)를 상업생산하기 시작했다.
PGA는 지방족 폴리에스터이기 때문에 가수분해가 쉽게 일어나는 특징이 있으나 리사이클성이 뛰어난 등의 강점이 있다. 가스 배리어성은 EVOH에 비해 온도 의존성이 낮은 것으로 나타나고 있다.
PGA는 PET/PGA/PET 형태로 경량 PET 병용 채용이 고려되고 있으며 바닐라에센스, 멘톨, 리모넨 등 향기물질과 톨루엔(Toluene), 에탄올(Ethanol)에 대한 배리어성이 매우 양호한 것으로 알려졌다.
나노복합·투명증착 소재 적용 활발
나노복합소재는 나노 수준의 초미립자를 폴리머 등에 분산시킨 복합소재로, 대표적인 나노입자는 점토광물인 몬모릴로나이트(Montmorillonite)이며 크기가 두께 1nm, 길이 100nm 수준이고 합성 마이카도 사용되고 있다.
평판 모양의 나노입자를 응용한 나노복합소재계 코팅필름은 다양한 타입이 상품화되고 있으며 기재필름으로는 OPP (Oriented Polypropylene), PET, ONY가 사용되고 있다.
나노복합소재계 코팅제는 PVA(Polyvinyl Alcohol)가 일반적이며 우레탄(Urethane)계 수지도 적용되고 있다.
Mitsui Chemicals Tohcello는 최근 산소투과 특성이 있는 「Max Barrier」 필름을 출시했다. 세부 내용은 공개하지 않았으나 유기·무기 복합코팅으로 알려졌다.
Dai Nippon Printing의 「IB」 필름은 화학증착(CVD) 공법을 적용한 증착제품이지만 마너지는 물리증착(PVD) 공법을 채용하고 있다.
투명증착 필름은 산소 배리어 및 방습 파우치 포장, 성형용기의 뚜껑, 라미네이트 튜브 및 종이용기 등의 배리어소재로 적용되고 있다.
레토르트 파우치는 PET/알루미늄박/CPP (Chlorinated Polypropylene)에서 PET/ONY/CPP로 전환되고 있다.
새로운 타입의 파우치는 전자레인지 가열이 가능하고 가열 시의 자동 증기제거 기능이 적용되고 있다.
산소 흡수하는 액티브배리어 소재 개발
액티브 배리어(Active Barrier) 소재는 산소와 반응해 적극적으로 산소를 흡수하는 소재로 필름 뿐만 아니라 성형용기, 병에 적용되고 있다.
환원철/염화나트륨, 아황산나트륨, 아스코르빈산 등 산소와 반응하는 물질을 수지에 혼합하거나 MXD6 나일론/코발트염, 2종 결합계 폴리머/코발트염, 사이클로헥센(Cyclohexene) 함유 폴리머/코발트염 등의 수지 블렌드가 적용되고 있다.
Toyo Seikan은 환원철과 염화나트륨 촉매를 수지에 블렌드한 액티브 배리어 소재 「Okishigardo」를 공급하고 있다.
트레이, 컵, 파우치 형태로 응용되고 있으며 트레이는 무균쌀밥에, 컵은 뜨거운 수프나 커피에 적용되고 있다.
「Okishigardo」 필름은 레토르트 파우치, 비타민C를 함유한 미백 마스크팩 파우치 등에 채용되고 있으며, 레토르트 파우치는 PET/알루미늄박/「Okishigardo」필름/PP로 구성되는 것으로 알려졌다.
아울러 산소의 영향으로 변질되는 의약품 포장에도 적용되고 있다.
PE 베이스 병에 약을 충진한 후 양면이 알루미늄박으로 구성된 외장 파우치에 넣어 탈산소제를 봉입하는 방법, 액티브 배리어 기능이 있는 외장 파우치를 적용하는 방법이 채용되고 있다.
MGC의 「Ageless Omac」은 「Okishigardo」 필름과 같이 환원철과 염화나트륨 촉매를 수지에 블렌드한 것으로 카레, 수프 등의 레토르트 파우치, 양갱이나 팥제품의 필름 포장, 말차·녹차, 과일을 사용한 푸딩 및 젤리 포장, 간장 등의 파우치 포장 등에 적용되고 있다.
Kuraray는 최근 EVOH인 「Eval」에 산소흡수제를 분산시킨 산소흡수성 수지 「Eval AP」를 출시했다.
산소흡수제는 「Proact」를 적용했고 필름, 시트 등 다양한 용도로 응용할 수 있는 것으로 알려졌다.
기능필름, 공업용 수요도 활성화
가스배리어 필름 등 기능성 필름은 식품포장용 수요가 주류를 이루고 있다.
그러나 최근에는 PET필름에 전도성 무기소재를 코팅한 투명전도성 필름이 투명 터치패널에 적용되는 등 공업용 수요도 확대되고 있다.
태양전지, OLED(Organic Light Emitting Diode) 백시트용 수증기 배리어 필름도 수요가 신장하고 있다.
이에 따라 수증기 배리어성이 뛰어난 무기증착필름이 개발되고 있으며 앞으로도 포장소재 뿐만 아니라 공업용 기능성 필름 수요가 신장할 것으로 예상되고 있다.
표, 그래프: <일본의 플래스틱 포장·용기 출하량(2013)><일본의 식품포장·용기 출하동향><투명증착 필름의 종류><액티브 배리어 소재의 종류>
이정희
2016-03-10 10:53:01
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