기계적 밀봉 및 접착기법
1. 필름의 밀봉 및 접착
(1) 식품을 플리스틱 필름으로 된 파우치나 백에 충전한 다음, 외부환경과 차단하고 내용물 을 보호하기 위해서는 적절한 밀봉 접착을 행하여야 함
(2) 접착방법
- 기계적인 방법: 묶는 방법
- 열에 의한 방법: 열가소성 필름의 용융현상을 이용
- 접착제를 사용하는 방법: 접착제를 사용하여 밀봉하는 방법
2. 기계적 (mechanical) 접착 방법
- 식품포장을 접착 하는데 가장 간단한 방법 중의 하나로는 고무줄이나 철사끈, 플라스틱 클립으로 묶는 방법 임
- 식빵용 PE백, 사탕용 PP백,
- Zip Lock의 경우는 밀폐성 및 재봉함성이 편리하여 기능성 포장방법의 하나로서 스낵이 나 냉동 및 냉장식품용 백에 많이 사용
3. 열접착 (heat sealing)
(1) 열가소성 플라스틱에 열을 가하면 플라스틱이 녹아서 접착제로 작용하여 밀봉과 접착 을 얻게 됨
(2) 열접착에 사용되는 플라스틱은 재료일 수도 있고 적층된 재료일 수도 있음 (3) 얇은 필름은 밀봉접착 할 때에는 한쪽 면만 가열
(4) 두꺼운 재료일 경우 양쪽면에서 가열 (5) 열접착 기본 원리
- 열을 필름과 필름의 접촉면에 공급 - 면이 밀착하도록 압력을 가함
- 가능한 시간 내에 용융밀착을 완성 시킴
3. 열접착 (heat sealing) (1) Bar sealing
- 봉투나 백, 파우치 등을 접착하는데 가장 많이 사용
- 테프론 등으로 코팅된 bar를 일정온도로 가열하여 필름에 압착시켜 필름의 융해에 의하 여 접착이 이루어지게 됨
1) 열접착을 좌우하는 3요소 - 융점
- 필름을 누르는 접착압력 - 접착압력하에서 유지시간 2) 가열방식
- 한쪽만 가열 방식 - 양쪽 가열 방식
3) 열접착 온도
- 융점 온도 보다 약간 낮은 경우에는 접착시간이나 압력을 증가시킴으로 보완 가능 - 열접착 온도 범위 안에 있어야 바람직한 열접착이 가능
- 압력이 적으면 두 필름간 서로 접착이 충분히 일어나지 않음
- 컵이나 트레이의 덮게를 용기의 본체와 밀봉 접착시키는 데에도 사용 (2) Band sealing
- 파우치의 입구를 움직이는 두 개의 가열 band 사이에 필름을 밀어 넣어서 필름이 연 화 접착되게 한 다음 냉각 band를 통과시켜 파우치에 남아 있는 열을 빼앗아 주게 됨 - 공정운영에서 연속적이고 아주 빠르며 파우치에 식품을 충전시킨 후 밀봉하는 용도로
광범위하게 사용
(3) Hot wire 혹은 knife sealing
- 폴리에틸렌 백을 만들고 동시에 절단시키는 용도로 사용
- 단일재료 필름에서는 절단과 밀봉이 동시에 이루어지면서 밀봉 접착부위에 강한 접착 선 둘레를 형성 함
- hot wire는 필름의 공급장치에서 절단용으로도 사용 (4) 임펄스 접착 (impulse sealing)
- 니크롬 리본판에 순간적으로 전기적 흐름을 주어 필름의 표면을 연화시킨 후 hot bar sealing 과 같은 방법으로 접착하는 방법
- 전기적 흐름을 일단 차단시키면 접착판이 냉각되므로 필름이 눌러져 있다 떨어질 때 찢어질 위험이 없음
- bar sealing 에서 bar에 눌러 붙고 찢어지는 단일재료의 접착에 이용이 가능 - 컵이나 트레이의 밀봉용으로 이용가능
1) 임펄스 접착의 단점 - 유지관리비가 높음
- 니크롬 리본이 많이 사용함에 유지비가 많이 듬
- 생산성의 측면에서 bar sealing이 불가능한 경우만 사용
4. 고주파 접착 (high frequency sealing, dielectric sealing)
- 40~80MHz 정도의 고주파 전기장을 사용해 필름내 극성분자에 의한 유전손실 즉, 분자 간 진동 및 마찰에 의해 필름 자체가 열을 발생하게 해서 접착시키는 방식
- PVC나 nylon 같이 극성을 가짐으로써 유전 손실이 큰 반연화점에서 열에 분해되기 쉬 운 필름에 많이 사용
- 차가운 황동 bar와 금속판 사이에 높고 누르면 고주파 전기장이 bar와 판 사이에서 발 생되고 필름 내부에서 발생되는 열에 의하여 필름은 접착되고 차가운 bar와 판에 의하 여 남아 있는 열이 제거
- 고주파 접착 장점
- 액체가 있는 상태에서도 접착이 일어날 수 있으며 원하는 모양대로 간단히 접착 할 수 있음
５. 초음파 접착 (ultrasonic sealing)
(1) 초음파 발진기에서 나오는 초음파가 서로 접한 두 필름 사이에서 진동에너지로 전달되
어 열이 발생하고 접착 됨
(2) 접촉한 필름 사이에는 기계적 에너지가 열로 바뀌어 거의 순간적으로 접착이 일어남 (3) 스타이렌 계통 PS/HIPS, ABS/styrene acylate 계통의 필름접착에 쓰임
(4) 내면이 PE로 된 다층 종이봉투의 접착에 쓰임
- 열이 접착 면에서만 발생하여 두꺼운 종이 사용시 좋음 (5) 초음파 접착의 단점
- 속도가 느림
- 작업자의 청각 장애 등 안정성을 고려 해야함
６. 유도접착 (induction sealing)
- 교류전기장에 의하여 접착할 두 플라스틱 재료 사이에 놓여진 알루미늄 호일과 같은 금 속물질을 가열함으로써 접착의 효과를 얻고 있음
- 알루미늄이 뚜껑 밑에 놓이고 전기장 하에 있으면 호일이 가열되고 왁스는 녹아서 상부 의 판지에서 호일이 떨어지고 아랫부분의 접착층이 녹아서 호일이 병에 접착 됨
- 변조방지 포장의 목적으로 많이 쓰임
７. 접착제 밀봉 (adhesives sealing)
- 열에 의하여 손상을 받는 재료를 밀착시키는 데에 사용
- “cold seal” 이라 하여 저온 하에서 접촉이 필요한 초콜릿 등과 같은 제품에 아직도 많 이 사용되고 있음
- 불활성적인 필름을 표면 산화한 후 접착제를 사용하고 있으며 폴리스틱필름이나 시트를 블리스터 포장처럼 종이보드에 붙이는 데도 사용
- 접착제에 사용된 잔류용제로 인해 때때로 문제를 야기 - Hot melt 밀봉 방법에 사용
- 가열하여 녹인 열가소성 플라스틱을 접착면 사이에 높고 접착시키는 방법 - 열에 의하여 손상을 받는 포장재나 다시 뜯기가 쉽도록 한 포장에 사용됨
８. 스킨포장 (skin packaging)
(1) 두꺼운 시트가 아닌 얇은 필름을 사용해 포장할 식품대상물 표면에 플라스틱 피막을 씌우는 형태로 식품대상물이 기공성이 있는 판지카드 위에 놓이게 되면 필름이 그 위를 덮은 후 가열되면서 판지 뒤쪽에서 진공을 걸어 필름이 열접착 코팅에 의해 밀착되게 하는 방식
(2) 필름은 연화점 까지 가열되면서 포장물과 판지의 모양에 따라 성형된 후 진공을 걸어 서 판지에 접착 하게 됨
(3) 스킨포장의 4구성요소 - 플라스틱 필름
- 열접착 코팅 - 인쇄 잉크 - 판지
(4) 스킨포장에 쓰이는 필름
- 윤관선 포장이 잘 되도록 부드러워야 하며 날카로운 부위에 찢기지 않도록 용융강도가
높아야 함
- LDPE, ionomer, PVC 등 사용 (5) 열접착 코팅
- 열접착 코팅, 판지, 잉크, 필름은 서로 병용성이 있어야 함 - 유기용매에 녹인 것으로는 비닐계가 많이 사용
- 수용액계로는 EVA 현탁액이 많이 사용 (6) 판지
- 필름을 잡아당기고 판지 카드와의 좋은 밀착을 위해서 다공성인 것이 사용
9. 블리스터 포장 (blister packaging)
(1) 판지카드 위에 플라스틱으로 열성형 된 블리스터 용기 내에 제품을 넣고 열접착하는 방법으로 스킨포장과 비슷한 방식
(2) 스킨 포장과 블리스터 포장의 차이점
- 스킨포장은 대상제품 자체에 플라스틱 필름의 피막을 입혀 포장하는 반면 블리스터 포 장은 두꺼운 필름의 피막을 입혀 포장 함
- 블리스터 포장은 두꺼운 필름을 사용해 blister용기를 열 성형한 다음 사용함 (3) 포장 순서
- 일반적인 포장은 블리스터 위에 제품을 놓고 판지를 덮은 후 열접착 함 (4) 포장 순서
- 식품이나 약품의 경우 form/fill/seal 공정에 의해서 성형된 블리스터 위에 판지카드 대 신에 top film 으로 열 접착 시켜서 각 포장을 절단시키는 방법이 사용되어서 개봉성이 좋은 press through pack (PTP)을 많이 사용
- top film으로 hot melt재가 코팅된 종이, 플라스틱, 알루미늄 호일 등이 사용 (5) 블리스터에 쓰이는 필름
- 투명성이 뛰어나고 열성형이 좋으며 비닐 계통으로 코팅된 종이판 위에 열접착도 잘되 는 것을 사용
- 폴리스티렌 계통, PVC 계통, 셀로판 계통, 폴리에스터 계통 등이 쓰임 (6) 셀로판계통 필름의 특성
- 열접착 온도가 다른 필름에 비해 높으며 충격에 대해 강하나 내한성을 갖고 있지 못함 - 셀룰로즈 아세테이트, 셀루로즈 부티레이드트, 셀룰로즈 프로피오네이트 등
(7) 연신 폴리스티렌 필름의 특성
- 충격에 대해서 약하고 내산성도 약하나 투명성은 아주 우수 (8) PVC 필름의 특성
- 가소제의 사용 정도에 따라 내한성과 내충격성에 영향을 받으며 색택은 연노랑에서 연청색으로 띰
10. 블리스터 포장 (blister packaging) (1) 블리스터의 특징
- 투명하여 상품이 잘 보여 점포에 걸어놓고 진열이 가능 - 복잡한 상품도 포장이 가능
- 판지를 이용해 인쇄효과를 살릴 수 있음
- 포장비가 비쌈 - 포장능률이 낮음
11. 수축포장 (shrink wrapping)
(1) 1928년 닭고기를 냉동보관하기 위해 PVDC백 안에 닭고기를 넣은 다음 진공을 약간 해 주고 철사끈으로 입구를 묶은 후 뜨거운 물에 담가 내용물에 포장백이 착 달라붙게 해 주는 데서 비롯
(2) 이 포장은 외관도 매우 정결하고 냉동시 “freeze-burn” 현상도 방지해 주고 얼음결정의 생성도 막아 줌
(3) 수축포장은 육류나 닭고기류의 포장에 쓰일 뿐만 아니라 박스나 카톤의 변조방지의 목 적, 유통을 위한 단일화 포장의 목적으로 광범위하게 이용
(4) 수축포장의 원리
- “플라스틱 메모리 (plastic memory)” 방식: 필름 제조시 열을 가해 필름을 잡아당겨 연신시켜 냉각시켜 놓으면 수축포장시 가열터널을 통과할 때 재가열에 의해 연신된 필 름이 원래의 위치로 돌아가는 성질을 이용한 것
(5) 수축필름의 제조
- 플라스틱 필름을 연화점에 가까운 온도에서 연신시킨 다음 급격히 냉각시켜서 연신된 상태로 고정
(6) 연신필름을 연신한 온도 가까이 재가열하면 필름은 원래의 모양과 위치를 기억하여 수 축하게 됨
(7) 최근 수축포장은 단위포장 (unitized packaging)에 많이 사용 (8) 수축필름의 장점
- 일정 형태가 없는 식품을 용이하게 포장 - 냉동시 freeze burn 이나 미생물로부터 보호
- 캔, 카톤 등 재래식 종이상자보다 더 저렴한 가격으로 단위포장 할 수 있음 - 식품의 변조방비 (temper-evident) 포장에도 널리 사용
(9) 수축포장의 종류 - 슬리브 랩(sleeve wrap) - 올라운드 랩 (all-round-wrap)
