플라스틱 필름의 배리어기술
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포장재료의 기체·증기의 투과성은 식품, 의약품 등 내용물의 품질 보존에 가장 중요한 성질로서 충분한 평가가 있어야 합니다. 기체·증기의 포장재질에 따라 다르기 때문입니다. 투과성을 포함하여 선택 투과성에 대하여도 포장설계자들이 깊은 관심을 기울여야 합니다.
고분자 포장재료의 배리어성이라 함은 고분자 플라스틱 필름에 대하여 산소 등의 기체, 수증기 등의 증기, 향료 등의 휘발성 유기 화합물의 투과성이 낮은 성질을 의미합니다. 식품, 의약품 등의 내용물을 보존, 보호하기 위해 물, 습도, 공기, 산소, 질소, 탄산가스, 자외선, 빛, 미생물, 열 등의 품질 보전에 장해가 되는 요인을 차단하는 성능을 가진 포장재료를 배리어성 포장재료라고 말하고, 이 중에서도 습도나 산소 등에 대한 가스 배리어성은 품질 보존과 선도 유지에 깊은 관계가 있습니다. 그러므로 고분자 재료의 가스투과성에 관한 과학적 이론과 특성을 깊게 이해할 필요가 있습니다. 더구나 최근의 세계적인 코로나-19 팬더믹과 지구 환경 문제로 포장재료의 보호가능 뿐 아니라 위생안정성과 환경친화적 소재를 요구하고, 소재 또한 물리적 강도나 배리어성, 보향성 등을 포함하여 안전성, 폐기처리성, 리사이클링성 등의 관점에서 소재 선택을 요구 받고 있습니다. 이러함에도 우리나라 현실에서는 이와 관련된 전문 과학기술서적을 찾아보기가 어려워 안타까울 뿐입니다. 이러한 배경에서 필자는 기체 투과성, 선택 투과성, 배리어성 등에 관한 이론적 특성과 배리어성 고분자 재료에 관하여 「월간포장」에 연재했던 내용을 바탕으로 쉽게 엮어 보고자 노력했습니다. 그리고 근래 염소계 소재의 대체 재료로서 증착필름이 기체차단성, 광선차단성, 보향성, 방습성 재료로서 수요가 증가하고 있으므로 증착필름, 특히 투명 증착 필름에 관하여 하이배리어 재료로서 설명을 하고자 했습니다.
이 책이 플라스틱필름포장, 특히 식품·의약품포장 설계 등을 맡고 있는 포장 기술자, 포장 입문자, 그리고 패키징학을 공부하고 있는 학생들에게 하나의 안내서가 되기를 기대합니다.
고분자 포장재료의 배리어성이라 함은 고분자 플라스틱 필름에 대하여 산소 등의 기체, 수증기 등의 증기, 향료 등의 휘발성 유기 화합물의 투과성이 낮은 성질을 의미합니다. 식품, 의약품 등의 내용물을 보존, 보호하기 위해 물, 습도, 공기, 산소, 질소, 탄산가스, 자외선, 빛, 미생물, 열 등의 품질 보전에 장해가 되는 요인을 차단하는 성능을 가진 포장재료를 배리어성 포장재료라고 말하고, 이 중에서도 습도나 산소 등에 대한 가스 배리어성은 품질 보존과 선도 유지에 깊은 관계가 있습니다. 그러므로 고분자 재료의 가스투과성에 관한 과학적 이론과 특성을 깊게 이해할 필요가 있습니다. 더구나 최근의 세계적인 코로나-19 팬더믹과 지구 환경 문제로 포장재료의 보호가능 뿐 아니라 위생안정성과 환경친화적 소재를 요구하고, 소재 또한 물리적 강도나 배리어성, 보향성 등을 포함하여 안전성, 폐기처리성, 리사이클링성 등의 관점에서 소재 선택을 요구 받고 있습니다. 이러함에도 우리나라 현실에서는 이와 관련된 전문 과학기술서적을 찾아보기가 어려워 안타까울 뿐입니다. 이러한 배경에서 필자는 기체 투과성, 선택 투과성, 배리어성 등에 관한 이론적 특성과 배리어성 고분자 재료에 관하여 「월간포장」에 연재했던 내용을 바탕으로 쉽게 엮어 보고자 노력했습니다. 그리고 근래 염소계 소재의 대체 재료로서 증착필름이 기체차단성, 광선차단성, 보향성, 방습성 재료로서 수요가 증가하고 있으므로 증착필름, 특히 투명 증착 필름에 관하여 하이배리어 재료로서 설명을 하고자 했습니다.
이 책이 플라스틱필름포장, 특히 식품·의약품포장 설계 등을 맡고 있는 포장 기술자, 포장 입문자, 그리고 패키징학을 공부하고 있는 학생들에게 하나의 안내서가 되기를 기대합니다.
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출판사 리뷰
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목차
목차
제1장 고분자 포장재료의 기체 투과 특성
1.1. 고분자 포장재료의 기체 투과 이론과 용해-확산 … 11
(1) 단일 막의 투과와 투과계수 … 12
(2) 복합다층막의 기체 투과식 … 25
(3) 확산계수 … 28
(4) 투과계수, 확산계수, 용해도계수와 기체분자의 관계 … 33
(5) 기체의 종류와 용해도, 용해도계수 … 38
(6) 온도와 투과계수, 확산계수, 용해도계수 … 39
1.2. 고분자 막의 기체 투과성에 미치는 영향인자 … 43
(1) 고분자의 물리적 화학적 구조의 영향 … 43
(2) 온도의 영향 … 78
(3) 수분(습도)의 영향 … 83
(4) 제 막법의 차이에 의한 영향 … 87
(5) 미다공 및 핀홀 존재의 영향 … 89
1.3. 수증기·유기증기·향기의 투과성 … 96
(1) 수증기의 투과성 … 96
(2) 유기증기의 투과성 … 101
(3) 냄새 성분의 투과성 … 106
1.4. 고분자 포장재료의 가스선택 투과성 … 137
(1) 고분자 막의 가스 선택과 메커니즘 … 137
(2) 식품용 포장재료의 가스 선택 투과성과 포장설계 … 142
(3) 투과성 고분자 필름 … 144
제2장 고분자 막의 기체·증기의 투과성 측정 방법
(1) 개요 … 151
(2) 기체 투과도 시험 방법 … 152
(3) 수증기 투과도 시험 방법 (투습도 시험 방법) … 168
(4) 보향성 시험 방법 … 175
제3장 각종 플라스틱 필름의 배리어성
3.1. 각종 플라스틱 필름의 배리어성 … 185
(1) 각종 플라스틱 필름의 가스·수증기 배리어성 … 185
(2) 각종 플라스틱 필름의 수착성 … 196
(3) 각종 플라스틱 필름의 광선투과성 … 199
3.2. 배리어 플라스틱 필름의 개요 … 203
(1) PVDC 필름 … 203
(2) EVOH 필름 … 209
(3) PVA 필름 … 215
(4) PVDC코트 필름(K코트 필름) … 219
(5) PET필름과 PEN 필름 … 226
(6) PAN 필름 … 231
(7) 폴리아미드(PA) : 나일론(Ny) 필름 … 232
(8) 폴리글루타민산 필름 … 237
(9) 생분해성 폴리에스테르 필름 … 237
(10) 고분자 액정 필름 … 241
(11) 증착필름 … 244
(12) 나노콤포지트 재료 … 250
(13) 배리어재료의 기술 동향 … 255
3.3. 가스 배리어성으로 부터 식품의 셸프라이프 계산법 … 259
제4장 진공 증착기술
4.1. 박막 제조 기술의 분류 … 270
4.2. 박막을 만드는 방법 … 272
(1) 진공증착 … 272
(2) 스퍼터링법 … 273
(3) 이온 플레이팅법 … 274
(4) 화학적 증착법 … 275
4.3. 박막의 성장 … 276
4.4. 박막의 성질 … 278
4.5. 증발원 … 281
(1) 진공증착 … 282
(2) 스퍼터링 … 286
(3) 이온 플레이팅 … 288
(4) 플라즈마 CVD … 291
4.6. 플라스틱 베이스 기재 … 292
(1) 폴리에틸렌 … 292
(2) 폴리프로필렌 … 296
(3) 폴리에스테르 … 298
(4) 폴리아미드 (나일론) … 301
4.7. 공업적 진공 증착 장치 … 305
(1) 두루마리식 진공 증착 장치 … 306
(2) 연속신 진공 증착 장치 … 311
(3) 두루마리식 스퍼터링 장치 … 315
(4) 이온 플레이팅 장치 … 316
(5) 플라즈마 CVD 장치 … 317
4.8. 증착 필름의 특성 … 319
제5장 알루미늄 증착 필름
5.1. 알루미늄 증착 필름의 종류 … 323
(1) 증착 기재의 필요 조건 … 323
(2) 알루미늄 증착 필름의 종류 … 324
5.2. 알루미늄 증착 필름의 일반특성 … 327
(1) 막 두께 … 327
(2) 광택성 … 329
(3) 광선차단성 … 329
(4) 전자파 실드성 … 331
(5) 기재 필름의 배리어성 … 332
(6) 증착 막 두께와 배리어성 … 334
(7) 진공도와 배리어성 … 336
(8) 래미네이션과 배리어성 … 337
(9) 포장 후의 배리어성 … 338
(10) 증착 필름의 래미네이션 가공성 … 339
5.3. 알루미늄 증착 필름의 용도와 구성 … 341
(1) 용도별 구성의 예 … 342
(2) 증착 필름 기재별 구성의 예 … 345
5.4. 상업용 증착필름 … 347
5.5. 알루미늄 증착필름의 기술 개발 동향 … 349
(1) 연속식 진공 증착기에의한 기술 개발 … 349
(2) 배치식 진공 증착기에의한 기술 개발 … 356
제6장 투명증착 필름
6.1. 투명증착 필름의 일반특성 … 359
(1) 투명증착 필름의 제조와 물성 … 360
(2) 투명증착 필름의 특징 … 368
(3) 투명증착 필름의 가공 적성 … 371
6.2. 투명증착 필름의 용도 … 374
6.3. 투명증착 필름의 기술 동향 … 376
(1) 플라즈마 CVD … 376
(2) 2원 증착 … 380
(3) 시장 동향 … 385
*SI 단위계 환산표 … 387
주요 플라스틱재료의 약자… 388
참고인용문헌 … 390
찾아보기… 392
1.1. 고분자 포장재료의 기체 투과 이론과 용해-확산 … 11
(1) 단일 막의 투과와 투과계수 … 12
(2) 복합다층막의 기체 투과식 … 25
(3) 확산계수 … 28
(4) 투과계수, 확산계수, 용해도계수와 기체분자의 관계 … 33
(5) 기체의 종류와 용해도, 용해도계수 … 38
(6) 온도와 투과계수, 확산계수, 용해도계수 … 39
1.2. 고분자 막의 기체 투과성에 미치는 영향인자 … 43
(1) 고분자의 물리적 화학적 구조의 영향 … 43
(2) 온도의 영향 … 78
(3) 수분(습도)의 영향 … 83
(4) 제 막법의 차이에 의한 영향 … 87
(5) 미다공 및 핀홀 존재의 영향 … 89
1.3. 수증기·유기증기·향기의 투과성 … 96
(1) 수증기의 투과성 … 96
(2) 유기증기의 투과성 … 101
(3) 냄새 성분의 투과성 … 106
1.4. 고분자 포장재료의 가스선택 투과성 … 137
(1) 고분자 막의 가스 선택과 메커니즘 … 137
(2) 식품용 포장재료의 가스 선택 투과성과 포장설계 … 142
(3) 투과성 고분자 필름 … 144
제2장 고분자 막의 기체·증기의 투과성 측정 방법
(1) 개요 … 151
(2) 기체 투과도 시험 방법 … 152
(3) 수증기 투과도 시험 방법 (투습도 시험 방법) … 168
(4) 보향성 시험 방법 … 175
제3장 각종 플라스틱 필름의 배리어성
3.1. 각종 플라스틱 필름의 배리어성 … 185
(1) 각종 플라스틱 필름의 가스·수증기 배리어성 … 185
(2) 각종 플라스틱 필름의 수착성 … 196
(3) 각종 플라스틱 필름의 광선투과성 … 199
3.2. 배리어 플라스틱 필름의 개요 … 203
(1) PVDC 필름 … 203
(2) EVOH 필름 … 209
(3) PVA 필름 … 215
(4) PVDC코트 필름(K코트 필름) … 219
(5) PET필름과 PEN 필름 … 226
(6) PAN 필름 … 231
(7) 폴리아미드(PA) : 나일론(Ny) 필름 … 232
(8) 폴리글루타민산 필름 … 237
(9) 생분해성 폴리에스테르 필름 … 237
(10) 고분자 액정 필름 … 241
(11) 증착필름 … 244
(12) 나노콤포지트 재료 … 250
(13) 배리어재료의 기술 동향 … 255
3.3. 가스 배리어성으로 부터 식품의 셸프라이프 계산법 … 259
제4장 진공 증착기술
4.1. 박막 제조 기술의 분류 … 270
4.2. 박막을 만드는 방법 … 272
(1) 진공증착 … 272
(2) 스퍼터링법 … 273
(3) 이온 플레이팅법 … 274
(4) 화학적 증착법 … 275
4.3. 박막의 성장 … 276
4.4. 박막의 성질 … 278
4.5. 증발원 … 281
(1) 진공증착 … 282
(2) 스퍼터링 … 286
(3) 이온 플레이팅 … 288
(4) 플라즈마 CVD … 291
4.6. 플라스틱 베이스 기재 … 292
(1) 폴리에틸렌 … 292
(2) 폴리프로필렌 … 296
(3) 폴리에스테르 … 298
(4) 폴리아미드 (나일론) … 301
4.7. 공업적 진공 증착 장치 … 305
(1) 두루마리식 진공 증착 장치 … 306
(2) 연속신 진공 증착 장치 … 311
(3) 두루마리식 스퍼터링 장치 … 315
(4) 이온 플레이팅 장치 … 316
(5) 플라즈마 CVD 장치 … 317
4.8. 증착 필름의 특성 … 319
제5장 알루미늄 증착 필름
5.1. 알루미늄 증착 필름의 종류 … 323
(1) 증착 기재의 필요 조건 … 323
(2) 알루미늄 증착 필름의 종류 … 324
5.2. 알루미늄 증착 필름의 일반특성 … 327
(1) 막 두께 … 327
(2) 광택성 … 329
(3) 광선차단성 … 329
(4) 전자파 실드성 … 331
(5) 기재 필름의 배리어성 … 332
(6) 증착 막 두께와 배리어성 … 334
(7) 진공도와 배리어성 … 336
(8) 래미네이션과 배리어성 … 337
(9) 포장 후의 배리어성 … 338
(10) 증착 필름의 래미네이션 가공성 … 339
5.3. 알루미늄 증착 필름의 용도와 구성 … 341
(1) 용도별 구성의 예 … 342
(2) 증착 필름 기재별 구성의 예 … 345
5.4. 상업용 증착필름 … 347
5.5. 알루미늄 증착필름의 기술 개발 동향 … 349
(1) 연속식 진공 증착기에의한 기술 개발 … 349
(2) 배치식 진공 증착기에의한 기술 개발 … 356
제6장 투명증착 필름
6.1. 투명증착 필름의 일반특성 … 359
(1) 투명증착 필름의 제조와 물성 … 360
(2) 투명증착 필름의 특징 … 368
(3) 투명증착 필름의 가공 적성 … 371
6.2. 투명증착 필름의 용도 … 374
6.3. 투명증착 필름의 기술 동향 … 376
(1) 플라즈마 CVD … 376
(2) 2원 증착 … 380
(3) 시장 동향 … 385
*SI 단위계 환산표 … 387
주요 플라스틱재료의 약자… 388
참고인용문헌 … 390
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저자
저자
김청
공학박사/포장기술사
한국포장산업연구소 대표
연세대학교 공과대학 화학공학과 졸업
(주)포장산업 대표이사/월간포장 발행인
(주)한선, (주)한은판지공업 대표이사
강원대학교, 연세대학교 출강
(사)한국포장학회 창립부회장
(사)자원순환포장기술원 원장
(사)한국포장기술사회 회장
(저자의 포장 관련 주요 저서)
*포장지식시리즈1~7권(포장이야기, 인쇄이야기,
종이·판지이야기, 골판지·지기이야기, 금속용기이야기,
유리용기와 마개이야기, 플라스틱포장이야기)
*포장학 개론
*인쇄 기술
*인쇄의 역사
*포장용 필름의 가공기술
*플라스틱 필름의 배리어 기술
*플라스틱포장기술
*플라스틱 패키징 재료
*기능성포장
*금속 용기 포장과 캔
*유리 용기 포장-유리병과 마개
*완충 포장의 설계와 사례
*수송 완충 포장 설계
*골판지 포장 기술
*식품 포장학 개론
*골판지생산설비관리의 기초 지식(편저)
*팔리는 상품을 만들어라-
패키지디자인 전략220(편저)
*복합필름의 가공기술(편저)
*포장! 이것만은 알아두자(편저)
*포장 실무자를 위한 포장 매뉴얼(편저)
*포장 사용자를 위한 골판지 상자(편저)
*일본의 포장산업 동향(편저)
*포장 용어 사전(공저)
*식품 포장의 기초와 응용(공저)
*포장 21세기 우리 스스로 준비하자(공저)
*포장 기술 편람(공저)
한국포장산업연구소 대표
연세대학교 공과대학 화학공학과 졸업
(주)포장산업 대표이사/월간포장 발행인
(주)한선, (주)한은판지공업 대표이사
강원대학교, 연세대학교 출강
(사)한국포장학회 창립부회장
(사)자원순환포장기술원 원장
(사)한국포장기술사회 회장
(저자의 포장 관련 주요 저서)
*포장지식시리즈1~7권(포장이야기, 인쇄이야기,
종이·판지이야기, 골판지·지기이야기, 금속용기이야기,
유리용기와 마개이야기, 플라스틱포장이야기)
*포장학 개론
*인쇄 기술
*인쇄의 역사
*포장용 필름의 가공기술
*플라스틱 필름의 배리어 기술
*플라스틱포장기술
*플라스틱 패키징 재료
*기능성포장
*금속 용기 포장과 캔
*유리 용기 포장-유리병과 마개
*완충 포장의 설계와 사례
*수송 완충 포장 설계
*골판지 포장 기술
*식품 포장학 개론
*골판지생산설비관리의 기초 지식(편저)
*팔리는 상품을 만들어라-
패키지디자인 전략220(편저)
*복합필름의 가공기술(편저)
*포장! 이것만은 알아두자(편저)
*포장 실무자를 위한 포장 매뉴얼(편저)
*포장 사용자를 위한 골판지 상자(편저)
*일본의 포장산업 동향(편저)
*포장 용어 사전(공저)
*식품 포장의 기초와 응용(공저)
*포장 21세기 우리 스스로 준비하자(공저)
*포장 기술 편람(공저)
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