KR102050731B1 - 생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물에 잘 녹는 친환경 점착제용 조성물을 제조함에 있어서 어류나 해조류로부터 추출된 생분해성 합성수지를 첨가함으로써 종이의 해리성을 높이면서 잔류물질을 최소화할 수 있도록 하는 생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 점착제용 조성물의 수해리성을 향상시키고, 자연분해 가능한 합성수지를 사용함으로써 친환경 접착테이프를 생산할 수 있으며, 물에 녹은 후에 잔류물질을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물{A DISSOCIATIVE ADHESIVE COMPOSITE WITH BIO PLASTIC}

본 발명은 생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물에 잘 녹는 친환경 점착제용 조성물을 제조함에 있어서 어류나 해조류로부터 추출된 생분해성 합성수지를 첨가함으로써 종이의 해리성을 높이면서 잔류물질을 최소화할 수 있도록 하는 생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 전자부품의 생산에 사용되는 산업용(제지 공장에서 제지의 가공 작업시) 혹은 포장물의 포장용 접착용 테이프가 널리 사용되고 있다.

이와 같은 분야에서 OPP 점착 테이프 혹은 종이의 표면에 PE 수지 필름을 접합시켜서 제조된 점착 테이프를 사용하는 것은 주지된 사실이다.

그러나, 기존의 OPP 점착 테이프는 물론 종이의 표면에 PE 수지 필름을 접합시켜 만든 점착 테이프 역시 그 수지필름의 표면에 유성 점착제를 도포하여 제조하고 있다.

이 때문에 종이 포장물을 포장하는 포장용으로 사용하는 경우에는, 종이 포장물을 재활용하고자 할 시, 상시 비닐 테이프를 사람들이 일일이 제거하지 않으면 안되는 번거로움과 불편이 있고, 설령 별도 분리 처리를 한다고 하더라도 그 처리 비용이 많이 소요되는 단점이 있으며, 특히 폐기물로 별도 분리 후 소각 처리시에는 소각 과정에서 '다이옥신'이라고 하는 유독 가스가 배출되어 대기를 오염시키는 문제를 일으킴과 아울러 자원의 낭비를 초래하는 문제점이 있다.

이러한 불편함을 해소하기 위해 물에 녹는 수해리성 필름이나 접착제가 개발되고 있다.

그러나 분산액에 의한 접착제는 폴리우레탄 수지의 입자 직경이 작기는 하지만 실질적으로 계면활성제를 첨가하지 않아 표면장력이 크며, 접착제 도포시의 전연성, 다공성 기재에 대한 침투성, 접착강도 등의 성능을 충분히 만족시키지 못하고, 접착제가 물에서 완전 해리되지 않고 잔여물이 남아 이를 처리하는 후공정이 요구되는 문제점이 있다.

이에, 물 속에서 완전 해리되어 잔류물이 전혀 없는 친환경 접착 조성물에 대한 연구 개발이 필요성이 대두되고 있다.

KR 10-1370389 B1

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 물에 쉽게 용해되는 점착제를 제조함에 있어서 생분해성 합성수지를 첨가함으로써 접착력이 저해되지 않으면서 용해성은 향상시킬 수 있도록 하는 생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 생분해성 합성수지가 첨가된 점착제용 조성물로서, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 알킬아크릴레이트 100중량부와; 글리시딜메타크릴레이트 2 내지 15중량부와; 하이드록시알킬아크릴레이트 10 내지 25중량부와; 아크릴산 15 내지 35중량부와; 비이온성 계면활성제 10 내지 22중량부와; UV 경화성 수지 10 내지 22중량부와; 유기용매 110 내지 220중량부와; 생분해성 합성수지 10 내지 50중량부;를 포함한다.

상기 생분해성 합성수지는 어류 또는 해조류에서 추출된 단백질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 생분해성 합성수지는 분쇄된 어류 또는 해조류를 균질화한 후, 알칼리성 용액으로 pH가 11 내지 13이 되도록 처리하여 단백질을 1차로 추출하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 추출된 물질에 약산성 용액을 투입하여 섬유질과 단백질이 융합된 혼합물을 얻는 제2단계와; 섬유질과 단백질이 융합된 혼합물을 90℃ 내지 95℃의 온도에서 5-6시간 용융시키면서 겔화시켜 합성수지 칩을 생산하는 제3단계와; 상기 합성수지 칩을 분쇄하여 파우더 형태로 제조하는 제4단계;의 과정을 거쳐 생산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 점착제용 조성물의 수해리성을 향상시키고, 자연분해 가능한 합성수지를 사용함으로써 친환경 접착테이프를 생산할 수 있으며, 물에 녹은 후에 잔류물질을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 점착제용 조성물을 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 수해리성 점착테이프의 구조를 나타낸 사시도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물"(이하, '점착제용 조성물'이라 함)을 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 점착제용 조성물을 제조하는 과정을 나타낸 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 수해리성 점착테이프의 구조를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 점착제용 조성물은 수해리성 점착테이프의 생산에 사용되며, 종이박스나 생분해성 박스의 포장에 사용되어 친환경적으로 처리 가능한 테이프의 소재로 사용된다.

수해리성 점착테이프는 일정 정도의 점착력을 가짐과 동시에 물에 녹으면서 물과 함께 씻겨나갈 수 있는 성질을 가진다.

본 발명의 수해리성 점착제용 조성물은 물에 녹을 수 있는 물질을 용해시킨 것과 불용인 고분자를 계면 활성제 등의 힘으로 물에 미립자 분산이 가능한 접착제로, 알킬아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 하이드록시알킬아크릴레이트, 아크릴산, 비이온성 계면활성제, UV 경화성 수지 및 유기용매를 포함하여 이루어진다.

알킬아크릴레이트의 알킬기는 탄소수가 4 내지 12인 것이 바람직하고, 2-에틸헥실아크릴레이트 또는 n-부틸아크릴레이트 중 적어도 하나인 것이 효과적이고, 가장 바람직하게는 2-에틸헥실아크릴레이트와 n-부틸아크릴레이트를 모두 포함하는 것이 효과적이다. n-부틸아크릴레이트는 2-에틸헥실아크릴레이트 100중량부에 대하여 60 내지 150중량부인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2-에틸헥실아크릴레이트와 n-부틸아크릴레이트의 함량비가 1:1인 것이 효과적이다.

접착 조성물의 아크릴산은 통상 사용되는 아크릴산을 사용할 수 있으며, 점도 및 분자 간 응집력이 적절한 범위로 조절되어, 접착제로 적용되기에 적합한 퍼짐성, 접착력, 초기 접착력 등의 제반 물성을 가질 수 있게 종류 및 함량을 조절할 수 있다.

하이드록시알킬아크릴레이트는 2-하이드록시에틸아크릴레이트인 것이 바람직하다.

비이온성 계면활성제를 포함하며, 비이온성 계면활성제는 불용성의 고분자를 물에 미립자 분산이 가능하도록 한다. 비이온성 계면활성제는 에톡시레이티드 알코올(ethoxylated alcohol) 및 알킬페놀, 지방산 에스테르, 질소계 비이온성 계면활성제와 같은 바람직하게, 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 폴리옥시에틸렌에 노닐페놀이 에테르 결합한 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르인 것이 효과적이다.

비이온성 계면활성제로 가장 바람직한 물질은 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌알킬에테르이다.

폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌알킬에테르는 고급알코올에 폴리옥시프로필렌쇄를 부가한 것을 친유성기로하여 이것에 산화에틸렌을 부가중합시킨 비이온성 계면활성제로, 분자 내에 성질이 다른 2 종류의 친유기를 지닌 구조를 하고 있어, 이를 계면활성제로 사용하면, 유화력과 가용화력이 뛰어나며, 환경 호르몬이 발생될 염려가 없어 친환경적이라는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 점착제용 조성물은 UV 경화성 수지를 포함한다.

일반적으로 용액중합 또는 열 중합에 의하여 아크릴계 접착제를 제조하는 것이 일반적이나 용액중합 또는 열 중합에 의하는 경우에는 작은 분자량으로 응집력이 약하다는 문제가 있어, 본 발명은 UV 경화성 수지를 포함함으로써 분자 간의 화학적 가교를 통해 응집력을 현저히 상승시킬 수 있다.

UV 경화성 수지는 올리고머와 모노머의 종류, 반응기의 개수, 첨가량, 광개시제와 접착부여수지의 종류, 첨가량을 다양하게 적용할 수 있나, 물에 잔류물없이 해리시키는 성질을 유지하기 위하여, 2-에틸헥실아크릴레이트, 아크릴산 및 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 2-에틸헥실아크릴레이트 100중량부에 대하여, 상기 아크릴산은 1 내지 10중량부인 것이 바람직하며, 아크릴산이 1중량부 미만인 경우에는 휘발성이 증대되고 경화시 체적 수축이 커지는 문제가 발생할 수 있으며, 10중량부를 초과하는 경우에는 접착 조성물의 광중합시 반응속도가 빠르나, 겔 효과(gel effect)에 의해 최종 전화율이 낮아지며, 가교밀도의 증가로 강도는 증가하더라도 반응물의 경도가 현저히 떨어지는 문제가 있다.

광개시제는 빛의 흡수를 통해 초기 반응 속도와 경화정도를 제어하는데 중요한 역할을 하며, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 광개시제라면 제한없이 사용이 가능하다. 벤조인 메틸에테르, 벤조인 이소프로필 에테르 등의 벤조인 에테르류, 아니조인 메틸 에테르 등의 치환된 벤조인 에테르류, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페논아세토페논 등의 치환된 아세토페논류, 2-메틸-2-하이드록시프로피오페논 등의 치환된 α-케톨류, 2-나프탈렌설포닐 클로라이드 등의 방향족 설포닐 클로라이드류, 1-페논-1,1-프로판디온-2-(o-에톡시카보닐)옥심 등의 광활성 옥심류일 수 있다.

상기 알킬아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 하이드록시알킬아크릴레이트, 아크릴산, 비이온성계면활성제, UV 경화성 수지 및 유기용매로 이루어진 접착 조성물은 물에 잔류물이 전혀 없이 완전 해리되면서도, 우수한 내열성과 내응집력이 있는 접착 조성물 구현이 가능하다.

접착 조성물의 유기용매는 통상적인 용매가 사용될 수 있으며, 이소프로필알코올, 메틸알코올, 부틸알코올과 같은 알코올류; 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트 등과 같은 에스테르; 톨루엔, 벤젠과 같은 방향족 탄화수소; n-헥산, n-헵탄 등과 같은 지방족 탄화수소; 시클로헥산, 메틸시클로헥산 등과 같은 지환족 탄화수소; 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등과 같은 케톤을 포함하는 유기 용매일 수 있다. 이러한 용매는 1종 이상이 단독으로 사용되거나 또는 조합하여 사용될 수 있다.

접착 조성물의 함량은, C4 내지 C12의 알킬기를 가지는 알킬아크릴레이트 100중량부에 대하여, 글리시딜메타크릴레이트 2 내지 15중량부, 하이드록시알킬아크릴레이트 10 내지 25중량부, 아크릴산 15 내지 35중량부, 비이온성 계면활성제 10 내지 22중량부, UV 경화성 수지 10 내지 22중량부 및 유기용매 110 내지 220중량부인 것이 바람직하다.

상기 함량의 범위는 pH 7인 중성의 물에서 별도의 화학적 처리공정없이 물과의 교반만으로 완전 해리시킬 수 있는 접착 조성물의 배합 비율로, 본 출원의 발명자가 오랜 연구의 결과로 완전 수해리가 가능한 물질 및 상기 물질의 함량을 개발한 것이다. 따라서, 각각의 물질이 상기 범위에서 조금이라도 벗어나면 완전 수해리되지 않고 잔류물이 남게 된다.

제지용 섬유는 제지 분야에서 유용하다고 알려져 있는 특히 화장지, 화장실용 티슈, 식탁용 냅킨, 페이퍼 타월 등과 같은 비교적 저 밀도의 티슈 페이퍼를 제조하는 데에 유용한 셀룰로오스 섬유를 의미하는 것이며, 가장 보편적인 제지용 섬유로는 활엽수 목재의 생섬유 및 침엽수 목재의 생섬유 이외에도 2차 또는 재활용 셀룰로오스 섬유가 있다. 2차 섬유란 물리, 화학 또는 기계적 수단을 통하여 원료 매트릭스로부터 단리해내어 섬유 웹 형태로 형성시킨 다음 약 10중량% 이하의 수분 함량으로 건조시킨 적이 있는, 웹 매트릭스로부터 물리·화학 또는 기계적 수단에 의하여 재단리해낸 모든 셀룰로오스 섬유를 의미한다.

일반적인 양면 타입 테이프는 테이프의 일정한 인장 강도를 갖게하기 위해서 티슈 페이퍼(tissue paper) 층 양면에 접착 조성물을 도포한 형태인 것이 일반적이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 점착제용 조성물은 2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 알킬아크릴레이트 100중량부에 대하여, 글리시딜메타크릴레이트 02 내지 15중량부와, 하이드록시알킬아크릴레이트 10 내지 25중량부와, 아크릴산 15 내지 35중량부와, 비이온성 계면활성제 10 내지 22중량부와, UV 경화성 수지 10 내지 22중량부와, 유기용매 110 내지 220중량부를 포함하는 구성으로 이루어진다.

또한 이러한 조성물 혼합물에 생분해성 단백질로부터 추출된 생분해성 합성수지가 첨가된다. 생분해성 단백질은 다양한 원료로부터 추출되지만, 본 발명에서는 어류나 해조류에서 추출된 단백질을 사용한다.

어류에서 단백질을 추출하기 위해 분쇄된 어육을 균질화한 후 알칼리성 용액으로 pH가 11-12가 되도록 처리하여 단백질을 1차로 추출한다. 그리고 1차 추출된 추출물을 원심 분리하여 얻어진 상등액을 산성 용액으로 처리하여 단백질 농축물을 얻는다. 그리고 단백질 농축물을 물과 가소제로 처리하고, 다시 알칼리성 용액으로 처리한 후 70-90℃로 가열하여 겔화시킨다. 마지막으로, 겔화된 단백질 농축물을 탈포하여 성형시켜 생분해성 합성수지를 제조한다.

이러한 공정을 도 1을 참조하여 설명하면, 먼저 유기물질로 이루어진 수지 혼합물을 준비한다.(S102) 수지 혼합물에는 2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 알킬아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 하이드록시알킬아크릴레이트, 아크릴산, 비이온성 계면활성제, UV 경화성 수지, 유기용매가 포함된다.

이러한 혼합물에 어류나 해조류로부터 추출된 생분해성 합성수지를 첨가한다.(S104) 어류나 해조류로부터 추출된 생분해성 합성수지는 어류군과, 녹조류와 갈조류, 홍조류 등의 조류군으로부터 선택된 하나 이상의 군을 주원료로 하여 추출된 단백질로 생산된다.

본 발명에서는 2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 알킬아크릴레이트 100중량부와, 글리시딜메타크릴레이트 2 내지 15중량부와, 하이드록시알킬아크릴레이트 10 내지 25중량부와, 아크릴산 15 내지 35중량부와, 비이온성 계면활성제 10 내지 22중량부와, UV 경화성 수지 10 내지 22중량부와, 유기용매 110 내지 220중량부와, 생분해성 합성수지 10 내지 50중량부를 혼합하여 수지를 제조한다.

어류군 또는 조류군을 건조 후 분쇄하여 섬유질 및 단백질을 추출하고, 다시 섬유질 및 단백질을 건조 및 분쇄하는 과정을 거친다. 이 과정에서 섬유질 및 단백질의 pH가 11 내지 13이 되도록 처리하면서 균질한 상태가 되도록 추출한다. 그리고 추출된 물질에 약산성 용액을 투입하여 섬유질과 단백질이 융합된 혼합물을 얻는다.

그리고 수분이 제거되고 미세한 입자로 분쇄된 섬유질 및 단백질을 90℃ 내지 95℃의 온도에서 충분히 용융시키면서 겔화시켜 합성수지 칩을 생산한다. 바람직하게는 5-6시간 정도 가열시킨다. 이와 같은 생산된 생분해성 합성수지 칩을 분쇄하여 파우더 형태로 사용하거나, 칩 형태 그대로 사용하여 투입하게 된다.

그리고 생분해성 합성수지가 첨가된 혼합물을 60-70℃의 온도로 가열하면서 혼합하고 교반한다.(S106) 생분해성 합성수지는 합성수지 칩 또는 파우더 형태로 첨가된다.

이와 같이 준비된 액상의 생분해성 합성수지 첨가 점착제용 조성물에 종이층을 함침시켜 점착제용 조성물이 종이층(102)에 코팅층(104)을 이루도록 한다.(S108) 종이층(102)의 함침은 상온에서 충분한 시간 동안 이루어지도록 한다. 바람직하게는 40℃ 내지 50℃의 온도에서 30분 내지 1시간 정도 함침 과정을 거친다.

이 과정을 통해 종이층(102)의 두께와 유사한 정도 또는 이보다 얇은 두께를 갖는 코팅층(104)이 형성된다. 바람직하게는 코팅층(104)의 두께가 종이층(102)의 두께에 비해 50% 내지 80% 정도가 되게 한다. 이 정도의 두께에서 코팅층(104)이 용이하게 해리되면서 잔류물질이 남지 않고 분해될 수 있다. 만약 코팅층(104)의 두께가 더 두꺼운 경우에는 해리 속도가 높지 않아서 잔류물질이 남을 수 있다.

마지막으로 조성물이 코팅된 종이층(102)을 건조시켜 점착테이프(100)를 생산한다. 생산된 점착테이프(100) 제품은 포장되어 출시된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 점착테이프 102 : 종이층
104 : 코팅층

Claims (3)

1. 생분해성 합성수지가 첨가된 점착제용 조성물로서,
   2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 알킬아크릴레이트 100중량부와;
   글리시딜메타크릴레이트 2 내지 15중량부와;
   하이드록시알킬아크릴레이트 10 내지 25중량부와;
   아크릴산 15 내지 35중량부와;
   비이온성 계면활성제 10 내지 22중량부와;
   UV 경화성 수지 10 내지 22중량부와;
   유기용매 110 내지 220중량부와;
   녹조류와 갈조류, 홍조류 중 어느 하나의 해조류에서 추출된 단백질로 이루어지는 생분해성 합성수지 10 내지 50중량부;를 포함하며,
   상기 생분해성 합성수지는
   상기 해조류를 균질화한 후, 알칼리성 용액으로 pH가 11 내지 13이 되도록 처리하여 단백질을 1차로 추출하는 제1단계와;
   상기 제1단계에서 추출된 물질에 약산성 용액을 투입하여 섬유질과 단백질이 융합된 혼합물을 얻는 제2단계와;
   섬유질과 단백질이 융합된 혼합물을 90℃ 내지 95℃의 온도에서 5-6시간 용융시키면서 겔화시켜 합성수지 칩을 생산하는 제3단계와;
   상기 합성수지 칩을 분쇄하여 파우더 형태로 제조하는 제4단계;의 과정을 거쳐 생산되며,
   상기 생분해성 합성수지가 첨가된 상기 점착제용 조성물을 60℃ 내지 70℃의 온도에서 가열하면서 혼합 및 교반하여 액상의 조성물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 합성수지를 함유한 수해리성 점착제용 조성물.
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