KR102536132B1 - 친환경 수성 코팅액 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경 수성 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액상 형태로서 종이의 표면에 균일하게 코팅되어 균열, 계면분리, 코팅면 불균일 등의 문제점을 해소할 수 있고, 음식물에 무해할 뿐만 아니라 친환경성을 나타내어 환경오염을 방지하여 다양한 종이용기에 활용할 수 있는, 친환경 수성 코팅액 및 상기 친환경 수성 코팅액의 제조방법에 관한 것이다. 이를 위해, 상기 친환경 수성 코팅액은, 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 및 생분해 촉매제를 포함하는 제1 액상 조성물; 및 -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 및 생분해 촉매제를 포함하는 제2 액상 조성물;을 포함한다.

Description

친환경 수성 코팅액 및 그 제조방법{ECO-FRIENDLY WATER-BASED COATING LIQUID AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 친환경 수성 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액상 형태로서 종이의 표면에 균일하게 코팅되어 균열, 계면분리, 코팅면 불균일 등의 문제점을 해소할 수 있고, 음식물에 무해할 뿐만 아니라 친환경성을 나타내어 환경오염을 방지하여 다양한 종이용기에 활용할 수 있는, 친환경 수성 코팅액 및 상기 친환경 수성 코팅액의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 과학기술의 발달과 생활문화의 향상으로 인해 일회용품 사용이 급격히 늘어나고 있다. 특히, 이러한 일회용품 중 종이를 이용한 식품용기는 음료용 자판기컵, 컵라면 용기, 일회용 테이크아웃컵, 및 아이스크림용기 등 다양한 용기의 재료로 사용된다.
통상적으로 이러한 종이를 이용한 식품용기는, 기본적으로 물이나 음료 등을 담는 역할을 하기 때문에 반드시 방수성을 갖추어야 한다.
뿐만 아니라, 식품이 담길 경우는 식품과 접촉하기 때문에 종이와의 직접 접촉에 의한 식품 변질을 막기 위해 일측면에 코팅이 수행되어야 한다.
현재 대부분의 종이를 이용한 식품용기는 폴리에틸렌(PET), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP) 등의 합성수지를 이용하여 코팅하거나 이들을 라미네이팅(laminating)하여 제조되고 있다.
그러나, 상기와 같이 합성수지를 이용하여 종이용기를 코팅할 경우, 사용 후에 재활용 공정 중 폴리에틸렌의 검화(aggregation)로 인해 재활용이 불가하여 300 μm 이하의 포장용지에서 펄프의 재생은 전혀 이루어지지 못하며, 350 μm 이상의 두꺼운 포장용지에서만 부분적으로 이루어지고 있으나 이에 대한 수율 역시 80% 를 넘지 못하는 실정이다.
이에 따라 종이용기 제조에 계속적인 펄프의 수입이 이루어지며, 이에 대한 자원의 재활용 관점 및 환경파괴에서 그 한계점이 있을 뿐만 아니라, 소각 시 발생하는 매연은 대기오염을 유발하고, 매립을 하여도 자연 분해가 되기까지 수백 년이 걸리기 때문에 토양 오염의 주범이 된다.
더욱이, 폴리에틸렌의 경우 코팅 공정은 원천적으로 요구되는 200℃ 가량의 폴리에틸렌칩의 용해 공정 및 이에 대한 휘발성 유기용제(VOCs)로 인하여 고비용 및 작업환경 저하/대기오염으로 인한 환경문제를 유발한다.
또한, 사용 조건에 따라 환경호르몬의 방출과 발암물질에 노출될 위험이 매우 높으며, 장기간 인체에 노출 시 그 독성을 유발하기 때문에 식품위생 및 안전성 측면에서 문제가 제기되고 있다. 특히, 폴리에틸렌의 경우 100℃ 가량의 고온의 물질과 접촉 시 발생될 것으로 추정되는 환경호르몬인 PFOA(per fluorooct anoic acid)으로 인해 그 문제점은 더욱 심각하다.
이를 개선하기 위해 친환경 코팅액을 개발하고 있으나, 이 경우 대부분 필름 형태의 것으로서 코팅 후 균열, 계면분리, 탈락, 코팅면 불균일 등 많은 불량이 일어나고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1933833호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액상 형태로서 종이의 표면에 균일하게 코팅되어 균열, 계면분리, 코팅면 불균일 등의 문제점을 해소할 수 있고, 음식물에 무해할 뿐만 아니라 친환경성을 나타내어 환경오염을 방지하여 다양한 종이용기에 활용할 수 있는, 친환경 수성 코팅액 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 및 생분해 촉매제를 포함하는 제1 액상 조성물; 및 -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 및 생분해 촉매제를 포함하는 제2 액상 조성물;을 포함하는, 수성 코팅액에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 증류수, 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 제1 액상 조성물을 제조하는 단계; 및 증류수, -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 제2 액상 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는, 수성 코팅액 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 생분해성 수지는, 폴리락트산(PLA), 폴리-L-락트산(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산-co-글리콜산(PLGA), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-co-아디페이트(PBSA), 폴리하이드록시 알카노에이트(PHA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지는, 폴리락트산(PLA), 폴리-L-락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산-co-글리콜산(PLGA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지는, 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-co-아디페이트(PBSA), 폴리하이드록시 알카노에이트(PHA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 생분해 촉매제는, 셀룰로오스, 불포화 지방산, 중탄산소다, 스테아린산, 지방족 폴리에스테르, 폴리사카라이드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 액상 조성물은, 상기 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 5 중량부의 생분해 촉매제를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 액상 조성물은, 상기 -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 5 중량부의 생분해 촉매제를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 수성 코팅액은, 액상 형태를 나타내어 기존의 필름 형태를 이용한 코팅에 비해 종이의 표면에 균일하게 코팅되어 균열, 계면분리, 코팅면 불균일 등의 문제점을 해소할 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 수성 코팅액은 우수한 내열성 및 내수성과 함께 높은 기계적 특성을 나타내며, 음식물과 인체에 무해할 뿐만 아니라 친환경성을 나타내어 환경오염을 방지할 수 있고, 그에 따라 다양한 종류의 종이용기에 활용할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 및 생분해 촉매제를 포함하는 제1 액상 조성물; 및 -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 및 생분해 촉매제를 포함하는 제2 액상 조성물;을 포함하는, 수성 코팅액을 제공한다.
본원의 또 다른 측면은, 증류수, 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 제1 액상 조성물을 제조하는 단계; 및 증류수, -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 제2 액상 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는, 수성 코팅액 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 수성 코팅액은, 액상 형태를 나타내어 기존의 필름 형태를 이용한 코팅에 비해 종이의 표면에 균일하게 코팅되어 균열, 계면분리, 코팅면 불균일 등의 문제점을 해소할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 우수한 내열성 및 내수성과 함께 높은 기계적 특성을 나타내며, 음식물과 인체에 무해할 뿐만 아니라 친환경성을 나타내어 환경오염을 방지할 수 있고, 그에 따라 다양한 종류의 종이용기에 활용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 친환경 수성 코팅액 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다.
먼저, 증류수와 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 제1 액상 조성물을 제조한다.
일 실시예에 있어서, 상기 생분해성 수지는, 폴리락트산(PLA), 폴리-L-락트산(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산-co-글리콜산(PLGA), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-co-아디페이트(PBSA), 폴리하이드록시 알카노에이트(PHA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물에 포함되는 생분해성 수지는 약 30℃ 내지 약 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 약 30℃ 내지 약 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지는 폴리락트산(PLA), 폴리-L-락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산-co-글리콜산(PLGA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리락트산-co-글리콜산을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리락트산-co-글리콜산은 락트산(LA)과 글리콜산(GA)를 합성한 공중합체 고분자로서, 생분해성을 나타냄과 동시에 생체적합성을 나타내어 식품 용기에 사용 시 인체에 무해하면서도 추후 사용 후 생분해되어 재활용될 수 있다는 장점을 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리락트산-co-글리콜산은 상기 락트산과 글리콜산의 비율을 조절함으로써 생분해 속도와 물성을 조절할 수 있으며, 예를 들어, 락트산과 글리콜산이 약 50:50의 중량비로 혼합되어 합성된 공중합체 고분자일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물에서 증류수와 상기 폴리락트산-co-글리콜산은 약 1: 0.5 내지 2의 중량비로 혼합되는 것일 수 있다. 만약, 상기 증류수 대비 상기 폴리락트산-co-글리콜산이 약 0.5 미만의 중량비로 혼합될 경우 생분해성 수지의 양이 지나치게 적어 추후 종이 표면에 코팅층을 형성하기 어려울 수 있고, 약 2 중량비를 초과할 경우 추후 코팅 시 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물은 홍합 접착 단백질을 추가 포함하는 것일 수 있다.
상기 홍합 접착 단백질은 홍합에서 유래한 접착 단백질로, 예를 들어, 미틸러스 에둘리스(Mytilus edulis), 미틸러스 갈로프로빈시얼리스(Mytilus galloprovincialis), 또는 미틸러스 코루스커스(Mytilus coruscus)에서 유래한 홍합 접착 단백질 또는 이의 변이체를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 수성 코팅액은, 홍합 접착 단백질을 추가 포함함으로써 접착성을 높여 상기 수성 코팅액이 원지 또는 원지를 이용하여 제조된 종이용기의 표면에 용이하게 접착되어 코팅되게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 홍합 접착 단백질은 pH 약 8.0 이상인 것이 바람직하다. 상기 홍합 접착 단백질은 pH 약 8.0 이상의 알칼리성을 나타내어 상기 수성 코팅액의 접착성을 높여, 원지 또는 원지를 이용하여 제조된 종이용기의 표면에 용이하게 코팅될 수 있도록 할 수 있다. 만약, 상기 홍합 접착 단백질의 pH가 약 8.0 미만일 경우, 상기 접착성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물이 홍합 접착 단백질을 추가 포함할 경우, 상기 홍합 접착 단백질은 상기 약 30℃ 내지 약 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함될 수 있다. 만약, 상기 홍합 접착 단백질이 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 홍합 접착 단백질을 추가 포함함에 따른 접착성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 10 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물이 홍합 접착 단백질을 추가 포함할 경우, 증류수, 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 혼합물을 형성한 뒤, 상기 혼합물에 홍합 접착 단백질을 추가 투입하여 상기 혼합물 교반 시 보다 더 높은 속도 범위에서 혼합 교반하여 제1 액상 조성물이 수득되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물은 말레인산 무수물을 추가 포함함으로써 내수성을 향상시킬 수 있다.
상기 말레인산 무수물은 상기 수성 코팅액을 원지 또는 원지를 이용하여 제조되는 종이용기 표면에 분사하는 공정 시 종이 표면에 공극을 메우고 기공도를 감소시켜 내수성을 부여할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물이 말레인산 무수물을 추가 포함할 경우, 상기 말레인산 무수물은 상기 약 30℃ 내지 약 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 1 중량부로 포함될 수 있다. 만약, 상기 말레인산 무수물이 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 말레인산 무수물을 추가 포함함에 따른 내수성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 1 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물이 말레인산 무수물을 추가 포함할 경우, 증류수, 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 혼합물을 형성한 뒤, 상기 혼합물에 말레인산 무수물을 추가 투입하여 상기 혼합물 교반 시 보다 더 높은 속도 범위에서 혼합 교반하여 제1 액상 조성물이 수득되는 것일 수 있다.
다음으로, 증류수와 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 제2 액상 조성물을 제조한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물에 포함되는 생분해성 수지는 약 -45℃ 내지 약 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 약 30℃ 내지 약 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지는 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-co-아디페이트(PBSA), 폴리하이드록시 알카노에이트(PHA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리트리메틸렌 카보네이트 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수성 코팅액은 제1 액상 조성물과 함께 제2 액상 조성물을 포함함에 따라, 제1 액상 조성물에 포함된 생분해성 수지의 낮은 물성 및 빠른 생분해성을 제2 액상 조성물에 포함된 생분해성 수지에 의해 극복할 수 있다. 예를 들어, 상기 수성 코팅액이 폴리락트산-co-글리콜산만을 포함할 경우 지나치게 빠른 생분해도를 나타내며 물성이 불량할 수 있으나, 폴리트리메틸렌 카보네이트 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함하는 제2 액상 조성물을 함께 포함함으로써 생분해도를 조절하고 기계적 물성을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물이 폴리트리메틸렌 카보네이트 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함할 경우, 상기 폴리트리메틸렌 카보네이트 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트는 약 1: 0.2 내지 1의 중량비로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 폴리트리메틸렌 카보네이트 대비 상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트가 약 0.2 중량비 미만으로 포함될 경우 유연도가 하락하여 추후 코팅 종이용기 형성 시 균열 등의 불량이 발생할 수 있으며, 약 1 중량비를 초과하여 포함될 경우 생분해 속도가 지나치게 빨라질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물에서 상기 증류수와 상기 생분해성 수지, 예를 들어, 폴리트리메틸렌 카보네이트 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 혼합물은 약 1: 0.5 내지 2의 중량비로 혼합되는 것일 수 있다. 만약, 상기 증류수 대비 상기 생분해성 수지가 약 0.5 미만의 중량비로 혼합될 경우 생분해성 수지의 양이 지나치게 적어 추후 종이 표면에 코팅층을 형성하기 어려울 수 있고, 약 2 중량비를 초과할 경우 추후 코팅 시 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물은 감태 추출물을 추가 포함할 수 있다.
상기 감태 추출물은 갈조식물 다시마목 미역과의 해조류인 감태를 열수 추출하여 수득된 것을 의미한다. 상기 감태 추출물은 유효성분으로서 디에콜(diekol)을 포함함에 따라 높은 자외선 차단 효과를 나타낼 수 있으며, 그에 따라 상기 감태 추출물을 수성 코팅액의 구성성분으로 포함할 경우 상기 수성 코팅액을 이용하여 제조되는 코팅 종이용기에 자외선 차단 효과를 부여하여 외부 환경 변화에도 높은 내구성을 나타내게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물이 감태 추출물을 추가 포함할 경우, 상기 감태 추출물은 상기 약 -45℃ 내지 약 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 1 중량부로 포함될 수 있다. 만약, 상기 감태 추출물이 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 감태 추출물을 추가 포함함에 따른 내구성 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 1 중량부를 초과할 경우 점도가 지나치게 향상되어 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물이 감태 추출물을 추가 포함할 경우, 증류수, 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 혼합물을 형성한 뒤, 상기 혼합물에 감태 추출물을 추가 투입하여 상기 혼합물 교반 시 보다 더 높은 속도 범위에서 혼합 교반하여 제2 액상 조성물이 수득되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 겉감은 상기 실리콘계 발수제 외에도 천연 유래 발수제에 의해 코팅되는 것일 수 있다. 상기 천연 유래 발수제는 자연에서 용이하게 수득할 수 있는 발수, 방수 성능을 지니는 물질을 의미하는 것으로, 예를 들어, 코코야자 과실의 배젖으로부터 추출된 야자유, 올리브유, 피마자유, 코코넛유, 땅콩유, 돈지, 양지, 우지, 오레가노 오일, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 코코넛유를 포함하는 것일 수 있다. 상기 코코넛유는 코코넛 열매의 과육을 건조한 후 압착법에 추출한 오일 성분을 의미한다.
일 실시예에 있어서, 상기 코코넛유는 뛰어난 발수 성능을 나타낼 뿐만 아니라, 유효성분으로서 카프릴산을 다수 포함하여 포도상구균, 대장균, 캄필로박터, 살모넬라, 클레브시엘라, 아스페르길루스, 편모충, 리스테라아 균 등에 대하여 항균성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물이 코코넛유를 추가 포함할 경우, 상기 코코넛유는 상기 약 -45℃ 내지 약 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다. 만약, 상기 코코넛유가 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 코코넛유를 추가 포함함에 따른 항균 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 점도가 지나치게 향상되어 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물이 코코넛유를 추가 포함할 경우, 증류수, 생분해성 수지, 및 생분해 촉매제를 혼합 교반하여 혼합물을 형성한 뒤, 상기 혼합물에 코코넛유를 추가 투입하여 상기 혼합물 교반 시 보다 더 높은 속도 범위에서 혼합 교반하여 제2 액상 조성물이 수득되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물에 포함되는 생분해 촉매제는, 셀룰로오스, 불포화 지방산, 중탄산소다, 스테아린산, 지방족 폴리에스테르, 폴리사카라이드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 생분해 촉매제는 제조되는 수성 코팅액의 생분해도를 증가시키기 위해 포함되는 것으로, 구체적으로, 지방족 폴리에스테르 또는 스테아린산을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 액상 조성물은, 상기 약 30℃ 내지 약 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 5 중량부의 생분해 촉매제를 포함할 수 있다. 만약, 상기 제1 액상 조성물에서 생분해 촉매제가 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 생분해 촉매제를 포함함에 따른 생분해성 증가 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 지나치게 생분해 속도가 증가하여 시장성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 액상 조성물은, 상기 약 -45℃ 내지 약 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 5 중량부의 생분해 촉매제를 포함할 수 있다. 만약, 상기 제2 액상 조성물에서 생분해 촉매제가 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 생분해 촉매제를 포함함에 따른 생분해성 증가 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 지나치게 생분해 속도가 증가하여 시장성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 혼합 교반은 약 500 내지 약 2,000 rpm의 속도 범위에서 약 10 분 내지 약 120 분 동안 수행되는 것일 수 있다. 만약, 상기 혼합 교반이 약 500 rpm 미만의 속도에서 약 10 분 미만으로 수행될 경우, 상기 제1 액상 조성물 또는 제2 액상 조성물에 포함된 구성성분들이 서로 용이하게 혼합되지 않을 수 있으며, 약 2,000 rpm을 초과하는 속도에서 약 120 분을 초과하여 수행될 경우 불필요한 열이 과도하게 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수성 코팅액은 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물을 포함할 수 있으며, 상기 수성 코팅액은 원지 또는 원지를 이용하여 제조된 종이 용기 상에 상기 제1 액상 조성물을 1차로 분무한 후, 제2 액상 조성물을 2차로 분무하여 건조함으로써 코팅되는 것일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
먼저, 혼합 용기에 증류수 100 mL, 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지로서 폴리락트산-co-글리콜산 100 g, 및 스테아린산 2.5 g을 투입한 뒤, 1,200 rpm에서 60 분 동안 혼합 교반하여 제1 액상 조성물을 제조하였다.
다음으로, 다른 혼합 용기에 증류수 100 ml, -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지로서 폴리트리메틸렌 카보네이트 65 g 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 35 g, 및 폴리락타이드 5 g을 투입하고, 1,500 rpm에서 60 분간 혼합 교반하여 제2 액상 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물을 1:1의 중량비로 각각 준비하여 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물을 포함하는 실시예 1의 수성 코팅액을 수득하였다.
[실시예 2]
먼저, 혼합 용기에 증류수 100 mL, 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지로서 폴리락트산-co-글리콜산 100 g, 및 스테아린산 2.5 g을 투입한 뒤, 1,200 rpm에서 60 분 동안 혼합 교반하여 혼합물을 제조하였다. 제조된 혼합물에 홍합 접착 단백질 2 g을 추가 투입하고, 1,500 rpm에서 30 분간 혼합 교반하여 제1 액상 조성물을 제조하였다.
다음으로, 다른 혼합 용기에 증류수 100 ml, -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 생분해성 수지로서 폴리트리메틸렌 카보네이트 65 g 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 35 g, 및 폴리락타이드 5 g을 투입하고, 1,500 rpm에서 60 분간 혼합 교반하여 혼합물을 제조하였다. 제조된 혼합물에 감태 추출물 0.5 g 및 코코넛유 3 g을 추가 투입하고, 이를 1,650 rpm에서 30 분간 혼합 교반하여 제2 액상 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물을 1:1의 중량비로 각각 준비하여 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물을 포함하는 실시예 2의 수성 코팅액을 수득하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 2과 동일하게 제조하되, 제1 액상 조성물 제조 시 홍합 접착 단백질 2 g과 함께 말레인산 무수물 0.1 g을 추가 투입하여 제1 액상 조성물을 수득하고, 상기 제조된 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물을 1:1의 중량비로 각각 준비하여 제1 액상 조성물 및 제2 액상 조성물을 포함하는 실시예 3의 수성 코팅액을 수득하였다.
[비교예 1]
투명 필름으로서 두께 40 μm의 EVOH(Ethylene vinyl alcohol) 필름을 준비하였다.
[비교예 2]
폴리비닐알코올 45 중량%, 아크릴 에멀젼 45 중량%(메타크릴산메틸 단량체 60 중량%, 글리세린 지방산 에스테르 2 중량%, 암모늄 퍼설페이트 0.5 중량%, 구연산 1 중량%, 및 잔량의 정제수), 및 폴리피롤 10 중량%를 혼합 교반하여 비교예 2의 코팅액을 준비하였다.
[실험예 1: 인장강도 및 신장율 측정]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 2에서 제조된 코팅액을 분사 후 건조하여 약 40 μm 두께의 막 형태의 시편을 제조하고, 이를 비교예 1의 필름과 함께 각각 인장강도와 신장율을 측정하였다. 인장강도의 경우 ASTM D638에 의거하여 측정하였으며, 신장율은 ASTM D638에 의거하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
측정 시험 종류 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
인장강도(가로, N/cm2) 1,980 2,100 2,364 1,750 1,454
신장율(가로, %) 580% 603% 680% 353% 450%
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 경우, 비교예에 비해 높은 인장강도 및 신장율을 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2: 항균성 측정]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 2에서 제조된 코팅액을 분사 후 건조하여 약 40 μm 두께의 막 형태의 시편을 제조하고, 이를 비교예 1의 필름과 함께 항균성을 측정하였다.
측정은 STM G21: 2009에 의거하여 혼합 균주 5종(Aspergillus niger, Penicillium pinophilum, Chaetomium globosum, Trichoderma virens, 및 Aureobasidium pullulans)을 각 시편에 접종한 후, 상대습도 90% 이상에서 4주 배양 방식으로 항균 시험을 실시하였다. 4주 후, 곰팡이 발생 정도가 전 면적의 60% 이상인 경우 '4점', 30 내지 60% 인 경우 '3점', 10 내지 30% 인 경우 '2점', 10% 미만인 경우를 '1점', 및 관찰되지 않은 경우를 '0점'으로 하여 제조된 각각의 시편에 대한 실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 1주 후 2주 후 3주 후 4주 후
실시예 1 0 0 0 0
실시예 2 0 0 0 0
실시예 3 0 0 0 0
비교예 1 0 0 1 2
비교예 2 0 0 1 3
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 수성 코팅액을 이용한 경우 뛰어난 항균력을 나타내어 접종된 혼합 균주가 관찰되지 않았으나, 비교예의 경우 3주가 지난 시점에서 곰팡이가 발생한 것을 확인하였다.
[실험예 3: 내수성 측정]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 2에서 제조한 코팅액을 케냐프 펄프에 분사한 뒤, 고열을 이용하여 건조시켜 코팅 용지를 제조하였다. 제조된 코팅 용지를 용기 형태로 제작한 뒤, 상기 제작된 코팅 종이용기에 냉수, 온수(온도 유지), 및 35? 염도의 소금물을 각각 부은 뒤 약 3 일간 관찰하여 내수성을 측정하였다. 비교예 1의 경우 케냐프 펄프 상에 비교예 1의 필름을 압착한 뒤 용기 형태로 제작하여 실험하였다. 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
냉수(4℃) 이상 없음 이상 없음 이상 없음 2일차 누수 발생 이상 없음
온수(38℃) 이상 없음 이상 없음 이상 없음 1일차 누수 발생 2일차 누수 발생
소금물(35?) 이상 없음 이상 없음 이상 없음 1일차 누수 발생 이상 없음
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 수성 코팅액을 이용한 종이용기의 경우 모든 경우에서 우수한 내수성을 나타내었으나, 비교예의 경우 온수 또는 소금물을 보관한 경우에서 누수가 일어난 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 3: 생분해성 측정]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 2에서 제조된 코팅액을 분사 후 건조하여 막 형태의 시편을 제조하고, 이를 비교예 1의 필름과 함께 생분해도를 각각 측정하였다. 측정은 셀룰로오스 및 고분자 분해 효소를 이용한 중량감소법을 이용하여 진행되었으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 생분해성 측정 결과(%)
실시예 1 58.6
실시예 2 62.4
실시예 3 79.1
비교예 1 1.3
비교예 2 40.5
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 수성 코팅액을 이용한 경우 비교예와 비교하였을 때 우수한 생분해성을 나타내었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (8)

  1. 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 제1 생분해성 수지, 스테아린산, 및 홍합 접착 단백질을 포함하는 제1 액상 조성물; 및
    -45℃ 내지 5℃범위의 유리 전이 온도를 나타내는 제2 생분해성 수지, 폴리락타이드, 감태 추출물, 및 코코넛유를 포함하는 제2 액상 조성물;
    을 1:1의 중량비로 포함하되,
    상기 제1 생분해성 수지는 폴리락트산-co-글리콜산을 포함하며,
    상기 제2 생분해성 수지는 폴리트리메틸렌 카보네이트 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    수성 코팅액.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 액상 조성물은,
    상기 30℃ 내지 65℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 제1 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 5 중량부의 스테아린산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수성 코팅액.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 액상 조성물은,
    상기 -45℃ 내지 5℃ 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 제2 생분해성 수지 전체 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 5 중량부의 폴리락타이드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수성 코팅액.
  8. 삭제
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