KR102193847B1 - 친환경 종이 코팅제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종이에 견고히 결착되고 종이 표면을 매끄럽게 마감처리하여 양호한 외관과 내구성을 가지면서 인체 유해물질을 발생시키지 않는 친환경 종이 코팅제에 관한 것이다.
본 발명에 따른 종이 코팅제는 내수성, 내유성 및 항균성이 우수하여 포장지의 표면코팅에 유용하며, 코팅작업 중에 휘발성 유기물질의 발생이 억제되어 환경문제가 발생하지 않고 인체건강에 위해를 가하지 않으며, 또한 첨가제를 첨가하지 않아도 코팅제로 코팅된 종이 표면의 슬립성이 우수하여 먼지 등의 이물질이 잘 달라붙지 않으므로 특히 식품 포장용지로서 유용한 효과를 발휘한다.

Description

친환경 종이 코팅제{Eco-friendly Paper Coating Agent}

본 발명은 종이에 견고히 결착되고 종이 표면을 매끄럽게 마감처리하여 양호한 외관과 내구성을 가지면서 인체 유해물질을 발생시키지 않는 친환경 종이 코팅제에 관한 것이다.

종이 재질의 포장지는 기본적으로 포장된 물품이 손상되지 않도록 하거나 외관을 미려하게 하는 기능을 가지는데, 산업이 발달함에 따라 상품의 내용물을 보호하기 위한 종이 포장지의 사용이 급격히 증가하는 추세에 있다.

통상, 종이는 강도, 경직성, 잉크 흡수성 등의 기능성과 백색도, 휘도 등의 심미성을 향상시키기 위해 코팅되며, 종이 코팅에 사용되는 전형적인 성분으로는 범용수지인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 우레탄과 같은 다양한 합성수지, 무기 충전재, 분산제, 바인더, 수분 보유 조제, 염료, 형광 증백제, 점도 개선용 유동성 개질제 등이 포함된다.

합성수로서 폴리에틸렌이 포장용지의 코팅에 많이 사용되며, 일반적으로 폴리에틸렌은 가볍고 녹슬지 않으며 썩지 않을 뿐만 아니라 화학적 안전성, 내수성, 유연성, 절연성, 성형성 등의 장점을 가지고 있어서 일상 생활용품에 많이 사용되는 화학물질이다.

또한, 폴리에틸렌은 식품위생성이 우수하고 가격이 비교적 저렴하므로 다양한 식품용기의 내부에 코팅되고 있으나, 폴리에틸렌 코팅작업은 작업조건에 따라 환경호르몬의 방출과 발암물질에 노출될 위험이 매우 높고 장기간 인체에 노출시 건강에 치명적인 영향을 주어 위생 및 안전성 측면에서 문제가 제기되고 있으며, 특히 폴리에틸렌은 100 ℃ 이상의 고온물질과 접촉시 환경호르몬이 발생하여 심각한 문제를 야기한다.

이에, 코팅작업 시 유해한 물질의 방출이 없고 쉽게 재활용이 가능한 수성 코팅제나 자외선 코팅제가 친환경 제품으로 주목받고 있는데, 자외선 코팅제로 코팅작업할 경우 자외선 경화를 구현할 수 있는 고가의 자외선 경화설비가 필요할 뿐만 아니라 자외선 코팅제가 고가이므로 수성 코팅제에 대한 관심이 증가하고 있다.

수성 코팅제는 용제의 증발에 의해 물리적으로 도막을 형성하여 표면 보호기능을 발휘하며, 수계 고분자 합성수지가 주성분이고 각종 첨가제에 의해 필요한 여러 가지 특성을 부가한다.

수성 코팅제에 사용되는 수계 합성수지로서 아크릴계 수지, 알키드/폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 등이 개발되어 상용화되어 있고 이들 중 아크릴계 수지가 수성 코팅제로서 많이 이용되고 있으며, 수성 코팅제의 작업성 및 도막 형성 후의 표면 상태와 표면 보호기능을 위해 계면활성제, 용제, 왁스, 소포제 등의 여러 첨가제들이 사용되고 있다.

이러한 종이 코팅제 중 식품용 포장지에 사용되는 코팅제는 내용물의 보호뿐만 아니라 내수성 및 내유성이 우수하여야 하고 포장된 식품을 장기간 유통시켜도 식품의 신선도를 유지할 수 있으며, 살균효과 및 미립물질 흡착효과 등에 의하여 악취의 차단 및 부패를 방지할 수 있는 기능이 요구된다.

또한, 종이 코팅제는 일반적으로 제지공장에서 온머신코팅 방식으로 코팅되는데, 이때 공정의 신뢰성을 확보하기 위해서는 종이에 코팅되었을 때 권취롤 종이 시트의 사이 또는 코팅장치와 종이 사이에 발생하는 블로킹(서로 달라붙음)이 방지되어야 하므로, 이를 위해 내수성 및 내유성뿐만 아니라 내블로킹성이 요구되고 있된다.

이에, 한국등록특허공보 제0940077호에는 세리사이트, 녹니석, 일라이트, 제오라이트 등의 광물을 20 ㎜ 이하의 입자로 파쇄하고 450~550 ℃로 가열하여 건조시킨 후 1500~2000 메시의 입도로 미세 분말화하여 아크릴 에멀젼과 혼합하는 종이 코팅제의 제조방법이 제안되었다.

상기 종이 코팅제는 함유된 광물이 미립물질을 흡착하는 효능이 있어서 농수산물에 잔류하는 농약의 독성과 농수산물에서 발산되는 자극성 냄새를 흡착 제거하며, 농수산물의 산화반응을 일으키는 수산기(OH-) 이온을 환원시켜 농수산물을 장기간 보관하여도 부패가 방지하고 높은 신선도를 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

그런데 상기 종이 코팅제가 코팅된 포장지는 식품 냄새를 흡착하여 광물 미립자에 함유하므로 흡착된 냄새가 포장지에 배이므로 식품의 관능성을 저하시키며, 광물 분말로 인하여 코팅된 포장지의 표면이 거칠어지고 광물의 흡착능으로 인하여 미세먼지까지 흡착하여 오히려 식품에 악영향을 미치는 문제가 있다.

또한, 한국등록특허공보 제2036171호에는 수용성 수지, 가소화된 셀룰로오스 유도체, 슬립제 및 분산제를 포함하고, 상기 가소화된 셀룰로오스 유도체는 셀룰로오스 유도체에 가소제를 첨가하여 가소화되며, 상기 셀룰로오스 유도체에 층상구조 내의 칼슘 및 나트륨 이온이 아연 또는 구리 이온으로 치환되어 있는 스멕타이트 입자가 첨가된 식품포장용 종이 코팅제가 제안되었다.

상기 발명의 종이 코팅제는 내수성, 내유성 및 내블로킹성이 우수하여 이를 종이에 코팅한 포장지는 식품 포장지로서의 기능성이 우수하고, 휘발성 유기물질의 발생이 억제되어 환경문제가 발생하지 않아서 인체건강면에서 유용한 효과를 제공한다.

그런데 코팅제에 포함되는 가소화된 셀룰로오스 유도체는 점성이 있어서 상기 코팅제가 코팅된 포장지에 이물질이 부착하기 쉽고 코팅된 표면이 매끄럽지 못하며, 이러한 문제를 해소하기 위하여 코팅 표면을 매끄럽게 하고 코팅제의 저장안정성을 향상시키기 위한 슬립제와 분산제를 첨가하나 이러한 물질의 첨가는 코팅제의 화학균형을 무너뜨려 코팅 도막의 전반적인 물성에 악영향을 미치는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 코팅작업 과정에서 휘발성 유기물질을 발생하지 않고 첨가제를 첨가하지 않아도 코팅된 종이 표면이 매끄럽게 형성되어 미세 이물질이 부착되지 않는 종이 코팅제를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 말단에 알콕시기가 도입된 수성 폴리실록산 수지 100 중량부, 가소화된 셀룰로오스 유도체 5~20 중량부, 탄산칼슘 3~10 중량부 및 크림 3~7 중량부를 포함하는 친환경 종이 코팅제를 제공한다.

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이때, 상기 알콕시기는 에톡시기인 것이 바람직하다.

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본 발명에 따른 종이 코팅제는 내수성, 내유성 및 항균성이 우수하여 포장지의 표면코팅에 유용하며, 코팅작업 중에 휘발성 유기물질의 발생이 억제되어 환경문제가 발생하지 않고 인체건강에 위해를 가하지 않는다.

또한, 첨가제를 첨가하지 않아도 코팅제로 코팅된 종이 표면의 슬립성이 우수하여 먼지 등의 이물질이 잘 달라붙지 않으므로 특히 식품 포장용지로서 유용한 효과를 발휘한다.

본 발명의 친환경 종이 코팅제는 환경과 인체에 무해하고 식품 포장용지에 사용가능한 수용성 수지, 종이의 내수성 및 내유성을 향상시키고 코팅제가 종이에 용이하게 부착되도록 하는 가소화된 셀룰로오스 유도체, 코팅제에 항균성능과 슬립성을 부여하는 탄산칼슘으로 이루어진다.

상기 수용성 수지는 아크릴 에멀젼, 메틸롤화요소 에멀젼, 메틸롤화멜라닌 에멀젼, 카르복시메틸셀룰로오스 에멀젼, 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼, 우레탄 에멀젼, 폴리염화비닐리덴 에멀젼, 라텍스 에멀젼, 스티렌 에멀젼, 폴리비닐알코올 용액 및 폴리비닐아세테이트 용액 중에서 선택될 수 있고 이들을 서로 중합하여 제조될 수 있다.

상기 수용성 수지로서 (메타)아크릴산과 알코올이 축합하여 이루어지는 (메타)아크릴산 에스테르 중합체가 바람직하고, (메타)아크릴산 에스테르의 알코올 유래 부분에 탄소수 10~15의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 80~90 중량%와 알코올 유래 부분에 히드록시기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 10~20 중량%를 공중합시킨 (메타)아크릴산 에스테르 공중합체인 것이 더욱 바람직하다.

아크릴 수지는 기계적 강도가 크고 내열성, 내화학약품성, 내유성이 있으며, 상기 2 종의 (메타)아크릴산 에스테르가 공중합된 공중합체는 환경이나 인체에 무해하고 발수성을 가져서 이를 코팅한 포장지는 식품과 같이 수분이 함유된 물건을 포장하여도 내구성이 저하되지 않으며, 점성이 있어서 코팅제가 종이에 견고하게 부착되도록 한다.

상기 (메타)아크릴산 에스테르의 알코올 유래 탄소수가 10 미만이면 종이에 코팅시 발수성이 충분히 발휘되지 않고 탄소수가 15를 초과하면 종이의 유연성이 저하되는 단점이 있다.

상기 아크릴산 에스테르 공중합체는 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) -15~15 ℃, 고형분 함량 20~40 중량%인 것이 바람직하며, 상기 유리전이온도는 본 발명의 코팅제를 종이에 코팅하는 리바인딩 공정에서 브로킹을 방지하는 적정 범위이고, 상기 고형분 함량은 코팅 도막이 균일하게 형성될 수 있는 적정 범위이다.

또한, 상기 수용성 수지로서 수성 폴리실록산 수지를 사용할 수 있으며, 폴리실록산은 고온 및 저온 내성, 내후성, 전기 절연성, 발수성, 난연성, 내유성이 우수하고 넓은 온도범위(-100~250 ℃)에서 물리적 특성을 유지할 수 있어서 폭 넓은 용도의 종이 코팅제로 사용할 수 있다.

폴리실록산은 점성이 있어서 종이에 잘 부착되나 이를 포함하는 종이 코팅제를 좀 더 폭 넓은 용도에 사용할 수 있도록 코팅제의 결착력을 증가시키는 것이 바람직하다.

이를 위하여 폴리실록산 말단에 알콕시기(RO-)를 도입하는 것이 바람직하며, 종이는 주로 셀룰로오스로 이루어지고 셀룰로오스는 말단에 히드록시기가 형성되어 있으며, 본 발명의 코팅제를 종이에 코팅한 후 가열 경화시키는 과정에서 폴리실록산에 도입된 알콕시기가 셀룰로오스의 히드록시기가 축합반응하여 알코올이 빠져나가면서 폴리실록산과 셀룰로오스 사이에 공유결합이 형성되므로, 폴리실록산을 포함하는 종이 코팅제는 종이에 좀 더 견고히 결착될 수 있다.

또한, 본 발명의 코팅제에 함유되는 가소화된 셀룰로오스 유도체에도 히드록시기가 형성되어 있어서 폴리실록산의 알콕시기와 가소화된 셀룰로오스 유도체의 히드록시기가 축합반응하여 공유결합을 형성하므로, 폴리실록산과 가소화된 셀룰로오스 유도체가 함께 종이에 견고히 결착된다.

폴리실록산 말단에 도입하는 알콕시기로서 에톡시기(ethoxy group)가 바람직하며, 에톡시기는 축합반응에 의해 에탄올을 생성하고 에탄올은 환경과 인체에 무해하므로 본 발명의 코팅제를 코팅한 종이 포장지로 식품을 포장하면 안전할 뿐만 아니라, 에탄올은 살균효능이 있으므로 식품의 저장성 향상에도 도움을 준다.

상기 가소화된 셀룰로오스 유도체는 종이의 내수성 및 내유성을 향상시키는 효능이 있으며, 셀룰로오스는 일반적으로 물에 불용성이나 셀룰로오스를 구성하고 있는 글루코스환의 히드록시기를 메틸기, 에틸기 등으로 치환하면 치환정도에 따라 수용성이 된다.

본 발명의 셀룰로오스 유도체는 셀룰로오스의 히드록시기를 니트로화, 아세틸화 또는 에테르화 반응에 의해 치환하여 수소결합을 감소시킨 것으로서 친수성의 히드록시기가 소수성의 다른 기로 변화된다.

셀룰로오스 유도체의 예로는 메틸셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸셀룰로오스(ethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(hydroxypropylmethyl cellulose), 셀룰로오스아세테이트(cellulose acetate), 니트로셀룰로오스(nitro cellulose) 등을 들 수 있고, 이러한 셀룰로오스 유도체에 가소제를 첨가하여 가소화된 셀룰로오스 유도체를 제조하며, 고체의 셀룰로오스를 용액화하고 용액의 점성을 유지함으로써 종이에 용이하게 코팅되도록 한다.

상기 가소제로서 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil), 트리아세틴(triacetine), 트리에틸시트레이트(triethylcitrate), 디사이클로헥실프탈레이트(dicyclohexyl phthalate), 글리세롤(glycerol) 등을 사용할 수 있다.

가소제는 셀룰로오스 유도체 100 중량부 기준 1~5 중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 1 중량부 미만이면 셀룰로오스가 용액화 되지 않고 코팅막의 열실링성이 저하되며, 5 중량부를 초과할 경우 셀룰로오스 입자가 분해되어 가공온도가 상승하고 이에 따라 코팅작업시 온도가 상승하여 종이의 탄화현상이 발생할 뿐만 아니라 셀룰로오스 입자의 결정성이 약화되어 내수성 및 내유성의 코팅막을 형성할 수 없다.

상기 가소화된 셀룰로오스 유도체는 수용성 수지 100 중량부 기준 5~20 중량부 혼합되는 것이 바람직하며, 5 중량부 미만이면 종이에 대한 내수성 및 내유성의 부여가 부족하고 20 중량부를 초과할 경우 코팅액의 점도가 높아서 코팅작업시 덩어리지는 현상에 의해 코팅이 불량하고 신속하게 건조되지 않아서 코팅제끼리 붙는 블로킹 현상이 발생한다.

상기와 같이 셀룰로오스에 가소제를 첨가하면 유리전이온도가 낮아져 가공성이 향상되고 고분자에 유연성을 부여함으로써 점탄성 계수가 감소함에 따라 가공성이 향상된다.

탄산칼슘은 인체에 대한 독성이 없고 각종 유해 세균이나 미생물에 대하여 항균력을 가지고 있으며, 경도, 단열, 흡습, 은폐성이 우수한 증량제 및 보강제로서의 기능뿐만 아니라 종이의 코팅 표면을 매끄럽게 하여 코팅 표면에 먼지 등의 이물질이 잘 부착되지 않고 부착된 이물질이 쉽게 떨어질 수 있도록 한다.

상기 탄산칼슘은 수용성 수지 100 중량부 기준 3~10 중량부 혼합되는 것이 바람직하며, 3 중량부 미만이면 코팅 표면의 슬립성이 부족하고 10 중량부를 초과하면 종이와의 결착력이 저하된다.

그런데 본 발명의 코팅제를 종이에 코팅하기 위해서는 코팅제를 종이에 코팅한 후 작업성을 위하여 통상 가열하여 경화시키게 되는데, 경화과정에서 코팅제에 함유된 수분이나 공기가 코팅 도막을 빠져나가면서 코팅 도막에 기포에 의한 핀홀(pin-hole) 현상이 형성되어 코팅 표면이 매끄럽지 않게 될 수 있으며, 핀홀 자국이 형성된 부위는 물리적 특성이 저하된다.

이를 방지하기 위하여 소포제를 첨가할 수 있으나 소포제는 코팅제의 화학균형을 무너뜨려 내수성, 내유성, 발수성, 접착성 등의 코팅 도막 물성에 악영향을 미칠 수 있다.

이러한 기포 발생을 해소하기 위하여 상기 코팅제에 크림(cream)을 첨가하는 것이 바람직하며, 우유에서 분리된 크림은 휘발성이 적고 확산력이 큰 기름상의 유지방 성분으로서, 기포 발생을 억제하고 코팅 표면을 매끄럽게 하는 특성이 있어서 코팅 도막의 건조과정에서 표면에 핀홀이 형성되는 것을 억제하여 슬립성을 증가시킨다.

상기 크림은 수용성 수지 100 중량부 기준 3~7 중량부 첨가하는 것이 바람직하며, 3 중량부 미만이면 코팅 표면에 핀홀 현상이 형성되기 쉽고 7 중량부를 초과하면 코팅 도막의 물성이 저하되고 코팅제와 종이의 결착력이 감소하여 바람직하지 않다.

본 발명의 친환경 종이 코팅제는 휘발성 유기물질이 발생하지 않으므로 환경문제가 발생하지 않고 인체건강에 위해를 가하지 않으며, 본 발명의 코팅제가 코팅된 종이는 코팅 표면의 슬립성이 우수하여 미세먼지 등의 이물질이 잘 달라붙지 않고 내구성이 우수하므로 특히 식품 포장용지로서 유용한 효과를 발휘할 수 있다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예, 제조예 및 시험예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다.

단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

<실시예 1>

알코올 유래 부분의 탄소수가 12인 메타아크릴산 에스테르와, 히드록시기를 가지는 메타아크릴산 에스테르를 85:15의 중량비로 공중합하여 유리전이온도 10 ℃, 고형분 함량 30 중량%의 아크릴 공중합체를 제조하였다.

또한, 에틸셀룰로오스에 트리아세틴을 3 중량% 첨가하고 충분히 혼합하여 가소화된 셀룰로오스 유도체를 제조한 다음, 상기 아크릴 공중합체 100 ㎏에 상기 가소화된 셀룰로오스 유도체 12 ㎏, 탄산칼슘 7 ㎏을 혼합하여 종이 코팅제를 제조하였다.

상기 코팅제를 코팅장치로 종이의 일측면에 코팅한 후 90 ℃의 오븐에서 10 분간 건조하여 25 ㎛의 코팅 도막을 형성시킨 다음, 상기 코팅 도막 상부에 물, 식용유, 식초를 각각 30 g씩 도포하고 상온에 1 시간 보관하였다.

이후, 상기 코팅액이 코팅된 종이를 육안관찰한 결과 코팅 도막 이면에서 종이가 젖은 곳이 발견되지 않아서 내수성, 내유성 및 내약품성이 우수함을 확인하였으며, 상기 코팅된 종이의 코팅 도막 부위를 코팅하지 않은 종이에 붙이고 80 ℃, 1 ㎏/㎠.G의 압력조건에서 1 시간 압착시킨 후 코팅 도막이 전이 또는 얼룩이 발생하는 블로킹 발생 여부를 확인한 결과 블로킹이 발견되지 않았다.

<실시예 2>

테트라에톡시실란을 물과 반응시킨 후 비점에서 가수분해 축합에 의해 형성된 알코올과 반응 용매를 증류·제거하여 에톡시기가 도입된 수성 폴리실록산 수지를 제조하였다.

상기 수성 폴리실록산 수지 100 ㎏에 가소화된 셀룰로오스 유도체(트리아세틴이 3 중량% 혼합된 에틸셀룰로오스) 12 ㎏, 탄산칼슘 7 ㎏을 혼합하여 종이 코팅제를 제조하였다.

상기 코팅제를 실시예 1과 동일한 방법으로 성능평가한 결과, 내수성, 내유성 및 내약품성이 우수하였으며, 블로킹의 발생은 관찰되지 않았다.

<실시예 3>

상기 실시예 1의 아크릴 공중합체 50 ㎏과 상기 실시예 2의 에톡시기가 도입된 수성 폴리실록산 수지 50 ㎏에 상기 가소화된 셀룰로오스 유도체 12 ㎏, 탄산칼슘 7 ㎏ 및 크림 5 ㎏을 혼합하여 종이 코팅제를 제조하였다.

상기 코팅제를 실시예 1과 동일한 방법으로 성능평가한 결과, 내수성, 내유성 및 내약품성이 우수하였으며, 블로킹의 발생은 관찰되지 않았다.

<비교예>

아크릴 에멀젼, 우레탄 에멀젼 및 스티렌 에멀젼을 70:15:15의 중량비로 혼합하고 상온에서 30 분간 교반하여 중합체를 제조하였으며, 제조된 중합체의 유리전이온도는 15 ℃이고 고형분 함량은 30 중량%였다.

상기 중합체 100 ㎏에 상기 가소화된 셀룰로오스 유도체 12 ㎏, 슬립제인 2가 스테아르산염 2 ㎏ 및 분산제인 알킬아민 구아니딘 에톡시레이트 1 ㎏을 혼합하여 종이 코팅제를 제조하였다.

상기 코팅제를 실시예 1과 동일한 방법으로 성능평가한 결과, 내수성과 내유성은 양호하였으나 내약품성은 불량하였고 블로킹의 발생이 없었다.

<시험예 1> 접착성 및 내구성 평가

실시예 1~3 및 비교예에서 제조된 종이 코팅제를 종이(두께 250 ㎛)의 일측면에 콤마 코터를 사용하여 코팅한 다음 100 ℃의 열풍으로 10 분간 건조하여 20 ㎛의 박막이 형성된 코팅지를 제조하였으며, 이를 재단 및 성형하여 종이컵을 제조하였다.

인장강도기(1605HTP, Aikoh사, 일본)를 이용하여 상기 코팅지의 코팅 도막과 종이면의 접착력을 측정하고, 상기 종이컵에 상온수, 탄산음료, 커피(95 ℃)를 담은 후 8 시간 동안 상온보관하여 외관의 변화 및 누수현상을 관찰하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

접착성 및 내구성 평가결과

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
접착력(g/8㎟)		561	556	551	545
내구성	상온수	○/●	○/●	○/●	○/●
	탄산음료	○/●	○/●	○/●	○/●
	커피	○/●	○/●	○/●	△/××
(내구성) - 외관의 변화: 없음(○), 약간 발생(△), 심함(×) - 누수현상: 없음(●), 약간 발생(▲), 심함(××)

상기 표 1을 보면, 접착성 평가에서 실시예의 코팅지는 551~561 g/8㎟이고 비교예는 545 g/8㎟으로 측정되어 실시예의 코팅지가 비교예에 비하여 접착력이 좀 더 우수한 것으로 나타났다.

내구성 평가에서도 실시예의 종이컵은 외관의 변화와 누수현상 발생이 없었으나, 비교예의 경우 95 ℃의 커피를 담을 경우 종이컵의 접착부위에서 누수가 발생하였고 이로 인해 종이컵 외관이 약간 변형되는 현상이 발생하였다.

이러한 결과를 분석하면, 실시예 1~3에서 사용된 아크릴 공중합체와 에톡시기가 도입된 수성 폴리실록산 수지는 점성이 커서 종이와의 결착력이 크고 발수성, 내열성, 내화학약품성, 내후성이 우수하여 고온의 내용물을 담아도 원래의 상태를 충분히 유지하나, 비교예에서는 슬립제와 분산제가 코팅제의 물성에 악영향을 주어 접착성과 내구성이 저하된 것으로 판단된다.

<시험예 2> 먼지 부착률 측정

상기 시험예 1에서 제조된 코팅지의 코팅 도막 면에 먼지가 다량 함유된 공기를 30 분간 공급한 후 먼지가 코팅지에 부착된 정도를 확인하였으며, 공기 공급 전의 코팅지 무게 기준 공기 공급 후의 코팅지 무게 증가량을 계산하여 하기 표 2에 나타내었다.

먼지 부착률 측정결과

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
먼지 부착률(%)	3.5	3.1	2.6	4.4
먼지 부착률(%)=(공기 공급 후의 코팅지 무게-공기 공급 전의 코팅지 무게)/공기 공급 전의 코팅지 무게×100

상기 표 2에서, 코팅제에 크림이 추가된 실시예 3이 크림이 함유되지 않은 실시예 1과 2에 비하여 먼지가 적게 부착되었는데, 이는 크림이 코팅 표면을 매끄럽게 하여 먼지의 부착률을 낮춘 결과로 판단된다.

비교예에서 먼지가 가장 많이 부착되어, 탄산칼슘이 종이의 코팅 표면을 매끄럽게 하여 코팅 도막에 먼지 등의 이물질이 부착되는 것을 억제하고 슬립제와 분산제가 코팅 도막의 물성에 영향을 주어 슬립성을 저하시킨 것으로 추정된다.

따라서 코팅제가 코팅된 종이에 먼지, 특히 미세먼지가 붙지 않도록 하기 위해서는 화학첨가제 대신에 슬립성을 부여하면서 코팅제 물성에 영향을 주지 않는 탄산칼슘과 크림을 코팅제에 첨가하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 말단에 알콕시기가 도입된 수성 폴리실록산 수지 100 중량부, 가소화된 셀룰로오스 유도체 5~20 중량부, 탄산칼슘 3~10 중량부 및 크림 3~7 중량부를 포함하는 친환경 종이 코팅제.
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5. 청구항 1에 있어서,
   상기 알콕시기는 에톡시기인 것을 특징으로 하는 친환경 종이 코팅제.
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