KR102624290B1 - 포장용 종이 점착테이프 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포장박스를 박싱할 때 사용되는 종이 점착테이프로서, 친환경의 수해리성 포장용 종이 점착테이프 제조방법에 관한 것으로, 크라프트 원지에 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층을 형성하고, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층에 실리콘 코팅층을 형성하며, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층 및 실리콘 코팅층 반대면에 수해리성 점착제 코팅층을 형성하고, 코팅된 크라프트 원지를 복수 열을 가진 기계설비에 넣고 일정 온도에서 경화하며, 일정 온도 및 시간동안 숙성하는 것이다.

Description

포장용 종이 점착테이프 제조방법{Packaging Paper Adhesive Tape Manufacturing Method}

본 발명은 포장박스를 포장할 때 사용되는 종이 점착테이프로서, 친환경의 수해리성 포장용 종이 점착테이프 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 OPP(Oriented Polypropylene Film) 점착테이프에 대한 친환경 제품의 대안으로 종이테이프를 주로 사용한다. 종이테이프는 '골판지 및 종이류'의 분리배출 시 다른 종이류와 섞이지 않고 코팅지 또는 이물질이 묻은 종이 등을 제거하도록 규정하고 있다. 그러나 종이테이프는 앞뒷면에 박리제와 점착제가 코팅되어 있어 재활용 때에 물에 녹지 않고 이물질로 남아 재활용 효율을 떨어뜨린다. 따라서 대부분의 종이테이프는 일반쓰레기로 배출한다. 단순히 종이를 사용한다는 이유로 '100% 재활용', 친환경 종이' 등을 주장하는 것은 실제 친환경 제품이 아니지만 친환경 제품인 것처럼 홍보하는 '그린워싱(Green Washing)'에 해당한다. 보통 크라프트 등을 이용한 테이프를 친환경 테이프라고 하지만, 진짜 친환경 테이프는 다시 종이를 '재활용' 또는 '리펄프'가 가능한 테이프이다.

그러나 종래의 종이 점착테이프는 폐기할 때에는 종이 점착테이프에 코팅된 수지 성분으로 인하여 환경오염을 일으킨다. 더욱이 종이 점착테이프는 표면에 코팅된 수지 성분이 불용성이라 쉽게 재활용할 수 없어 소각되는 등 자원낭비를 초래하는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-2495657호(2023.02.07. 공고)

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여, 포장박스와 함께 배출할 수 있고, 유기용제를 사용하지 않아 대기오염물질을 배출하지 않으며, 재펄프화가 가능한 친환경의 수해리성 포장용 종이 점착테이프를 제공하기 위한 것이 목적이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 크라프트 원지에 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층을 형성하고, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층에 실리콘 코팅층을 형성하며, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층 및 실리콘 코팅층 반대면에 수해리성 점착제 코팅층을 형성하고, 코팅된 크라프트 원지를 복수 열을 가진 기계설비에 넣고 일정 온도에서 경화하며, 일정 온도 및 시간동안 숙성하는 포장용 종이 점착테이프 제조방법을 제공한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에서, 상기 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층의 두께는 건조 후 1㎛이고, 실리콘 코팅층의 두께는 건조 후 1㎛이며, 수해리성 점착제 코팅층의 두께는 건조 후 30㎛를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 폴리비닐알코올 프라이머의 조성으로, 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol)은 12.5~14.5 중량부이고, 물(Water)은 85.5~87.5중량부이며, 실리콘의 조성으로, 1-에티닐사이클로헥산올(1-Ethynylcyclohexanol)은 0.2~0.3중량부에 테트라키스(비닐메틸실록시)실란을 가진 다이메틸사이클릭(Dimethyl Cyclics with Tetrakis(Vinyldimethylsiloxy)silane)은 90.0~99.5중량부를 포함하거나 또는 테트라키스(비닐메틸실록시)실란을 가진 다이메틸사이클릭(Dimethyl Cyclics with Tetrakis(Vinyldimethylsiloxy)silane)은 100.0중량부이며, 수해리성 점착제의 조성으로, 부틸아크릴레이트(Butyl Acrylate)는 45중량부, 아크릴산(Acrylic Acid)은 3중량부, 계면활성제(Surfactant)는 2중량부, 물은 50중량부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 크라프트 원지의 중량이 60~80g/㎡이고, 두께가 79~119㎛일 때, 상기 수해리성 점착제의 도포량은 건조 전에 68~72㎛이고, 건조 후에 31~33㎛일 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 기계설비의 1열의 온도는 83~87℃이고, 2열의 온도는 93~97℃이며, 3열의 온도는 102~108℃이고, 4열의 온도는 112~118℃이며, 5열의 온도는 93~97℃일 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 숙성은 50℃의 온도 및 40~50%의 습도에서 24시간동안 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 어느 하나의 방법으로 제조된 포장용 종이 점착테이프를 제공한 것이 다른 특징이다.

본 발명에 따르면, 95%이상의 수해리성 및 알칼리 해리성으로 재활용이 가능하고, 유기용제를 사용하지 않아 내오염성이며, 유해가스나 미세먼지 등의 대기오염물질의 배출이 없는 탄소저감 효과를 기대할 수 있는 친환경 제품을 제공하고, 분리배출 지정 승인을 받은 포장용 박스로부터 별도로 분리하지 않아도 되므로 폐기물의 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 포장용 종이 점착테이프를 제조하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 포장용 종이 점착테이프의 실시 예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프인 리펄프테이프와 비교대상이 되는 핫멜트테이프와 천연고무테이프를 각각 물을 담은 비커에 투입한 실험예로 보인 준비사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프인 리펄프테이프와 비교대상이 되는 핫멜트테이프와 천연고무테이프를 각각 물을 담은 비커에 투입한 후 3시간이 경과한 후에 해당하는 테이프를 찢었을 때에 남아 있는 점착제의 유무를 실험한 예로 보인 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프인 리펄프테이프와 비교대상이 되는 핫멜트테이프와 천연고무테이프를 각각 물을 담은 비커에 투입한 후 6시간이 경과한 후에 해당하는 테이프를 찢었을 때에 남아 있는 점착제의 유무를 실험한 예로 보인 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프인 리펄프테이프와 비교대상이 되는 핫멜트테이프와 천연고무테이프를 각각 물을 담은 비커에 투입한 후 일정시간 경과 후 실험 결과를 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프의 환경표지 인증서를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명에 따른 포장용 종이 점착테이프 제조방법에 관한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

(실시 예)

도 1의 흐름도와 도 2의 단면도를 참조하면, 준비된 일정 중량의 크라프트 원지에 폴리비닐알코올 프라이머를 도포하여 프라이머 코팅층(11)을 형성한다(S1). 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층(11)의 두께는 건조 후 대략 1㎛인 것이 바람직하다. 크라프트 원지 표면에 코팅된 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층(11)은 수분을 막고, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층(11) 위에 실리콘을 도포할 때에 균일성을 유지하기 위한 것으로, 이는 기존의 폴리에틸렌(PE)을 코팅하여 종이 점착테이프의 재활용 때에 방해요소를 제거한 것이다. 폴리비닐알코올은 폴리초산비닐을 메틸알코올 용액으로 수산화나트륨을 가수분해하여 얻는다. 즉, 초산비닐 중합체를 원료로 하여 초산기를 수산기로 바꿔 제조한다. 따라서 폴리비닐알코올은 수산기를 포함하기 때문에 물에 녹기 쉽다.

폴리비닐알코올 프라이머의 조성으로서, 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)이 12.5~14.5 중량부이고, 물(Water)은 85.5~87.5중량부이다.

또한, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층(11) 위에 실리콘을 도포하여 실리콘 코팅층(12)을 형성한다(S2). 실리콘 코팅층(12)의 두께는 건조 후 대략 1㎛인 것이 바람직하다. 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층(11)의 표면에 코팅되는 실리콘 코팅층(12)은 이형력을 형성하여 종이 점착테이프(1)가 풀리는 역할을 하는 코팅제이다.

실리콘의 조성으로서, 1-에티닐사이클로헥산올(1-Ethynylcyclohexanol)은 0.2~0.3중량부이고, 테트라키스(비닐메틸실록시)실란을 가진 다이메틸사이클릭(Dimethyl Cyclics with Tetrakis(Vinyldimethylsiloxy)silane)은 90.0~99.5중량부이다. 또, 실리콘의 조성으로서, 테트라키스(비닐메틸실록시)실란을 가진 다이메틸사이클릭(Dimethyl Cyclics with Tetrakis(Vinyldimethylsiloxy)silane)은 100.0중량부가 될 수 있다.

다음으로, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층(11) 및 실리콘 코팅층(12)의 반대면, 즉, 크라프트 원지(1)의 다른 면에 수해리성 점착제 코팅층(13)을 형성한다(S3). 수해리성 점착제 코팅층(13)의 두께는 건조 후 대략 30㎛인 것이 바람직하다. 수해리성 점착제 코팅층(13)은 포장박스 등과 같은 점착대상물의 표면에 점착하여 점착력을 주기 위한 것이다.

수해리성 점착제의 조성으로서, 부틸아크릴레이트(Butyl Acrylate) 45중량부, 아크릴산(Acrylic Acid) 3중량부, 계면활성제(Surfactant) 2중량부, 물 50중량부를 포함한다.

한편, 본 발명의 포장용 종이 점착테이프(1)는 크라프트 원지(1)의 중량, 즉, 두께에 따라 수해리성 점착제를 도포하는 코팅층의 두께를 달리할 수 있다. 예를 들어, 크라프트 원지(1)의 두께가 60g/㎡인 경우 80±1㎛이고, 크라프트 원지(1)의 두께가 70g/㎡인 경우 100±1㎛이며, 크라프트 원지(1)의 두께가 80g/㎡인 경우 118±1㎛이다. 그리고 수해리성 점착제를 도포한 후에는 크라프트 원지(1)의 두께가 60g/㎡인 경우, 크라프트 원지(1)와 수해리성 점착제 코팅층(13)의 전체 두께는 112±2㎛이고, 크라프트 원지(1)의 두께가 70g/㎡인 경우, 크라프트 원지(1)와 수해리성 점착제 코팅층(13)의 전체 두께는 132±2㎛이며, 크라프트 원지(1)의 두께가 80g/㎡인 경우, 크라프트 원지(1)와 수해리성 점착제 코팅층(13)의 전체 두께는 150±2㎛이다. 따라서 크라프트 원지(1)에 수해리성 점착제 코팅층은 건조 전에는 대략 70±2㎛가 되고, 건조 후에는 대략 32±1㎛가 된다.

그리고 크라프트 원지(1)의 일면에 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층(11)과 실리콘 코팅층(12)이 코팅되고, 크라프트 원지(1)의 타면에 수해리성 점착제 코팅층(13)이 코팅 처리가 완료된 종이 점착테이프(1)가 얻는다. 이후, 크라프트 원지(1)에 코팅 처리된 종이 점착테이프(1)는 복수 열을 가진 기계설비에 넣고 일정 온도에서 경화한다(S4). 이때, 기계설비는 종이 점착테이프(1)를 경화하기 위하여 연통되는 영역이 5개의 열로 구분할 수 있다. 따라서 기계설비의 1열의 온도는 대략 83~87℃이고, 2열의 온도는 대략 93~97℃이며, 3열의 온도는 대략 102~108℃이고, 4열의 온도는 대략 112~118℃이며, 5열의 온도는 대략 93~97℃이다. 여기서, 1열에서 4열까지 단계별로 경화온도가 점차 상승하다가 마지막 5열에서 2열과 같은 온도로 경화온도가 가해진다. 이는 1열에서 4열까지 고점온도로 상승하다가 5열에서 저점온도로 하강시키는 이유는, 종이 점착테이프(1)의 수해리성 점착제 코팅층(13)의 표면이 먼저 경화되고 내부는 경화가 되지 않으므로, 마지막 5열에서는 온도를 내려 수해리성 점착제 코팅층(13)의 경화 안정화를 위한 것이다. 이러한 기계설비를 이용한 경화로부터 종이 점착테이프(1)의 생산속도는 대략 분당 25m 내외가 될 수 있다.

또한, 경화가 완료된 종이 점착테이프(1)는 숙성과정을 수행한다(S5). 이때, 숙성조건으로 대략 50℃의 온도 및 40~50%의 습도에서 24시간동안 수행하는 것이 바람직하다.

다음으로, 숙성이 완료된 종이 점착테이프(1)는 주문치수별 또는 품목별로 와인딩 단계(S6), 종이 점착테이프(1)의 재단 단계(S7), 그리고 포장 단계(S8)를 거쳐 출하될 수 있도록 한다.

(비교 예)

도 3a 및 도 3b에서, 점착제 종류가 다른 크라프트 원지를 사용한 점착테이프 3종, 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 종이 점착테이프인 리펄프테이프(20)와, 비교대상인 핫멜트테이프(21) 및 천연고무테이프(22)를 각각 구긴 후 겹쳐진 상태로 물을 담은 비커에 넣고 일정시간이 경과한 다음 찢었을 때에 점착제를 살펴보는 실험을 수행한다. 실험 환경은 비커에 80~90℃의 온수 200ml를 담고, 3시간 및 6시간 경과 때에 각각 점착제의 해리정도를 관찰한다.

도 4a는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프인 리펄프테이프(20)를 3시간이 경과한 후에 비커로부터 꺼내 점착테이프를 찢었을 때, 표면에 점착제가 보이지 않는 매끈한 상태로 겹쳐져 있어도 점착테이프는 잘 찢어졌다. 도 4b의 핫멜트테이프(21)는 3시간이 경과한 후에 비커로부터 꺼내 점착테이프를 찢었을 때, 점착제가 아직 남아 있어 겹쳐진 부분이 잘 찢어지지 않고 찢었을 때에 끈적거림이 남아 있었다. 도 4c의 천연고무테이프(22)는 3시간이 경과한 후에 비커로부터 꺼내 점착테이프를 찢었을 때, 점착제가 아직 남아 있어 겹쳐진 부분이 잘 찢어지지 않고 찢었을 때에 끈적거림이 많이 남아 있었다.

도 5a는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프인 리펄프테이프(20)를 6시간이 경과한 후에 비커로부터 꺼내 점착테이프를 찢었을 때, 3시간이 경과한 후보다 더 잘 찢어졌고 통상 물에 젖은 종이처럼 더 쉽게 잘 찢어졌다. 도 5b의 핫멜트테이프(21)는 6시간이 경과한 후에 비커로부터 꺼내 점착테이프를 찢었을 때, 점착제는 잘 보이지 않지만 점착제의 끈적거림이 남아 있고 찢어지기는 했다. 도 5c의 천연고무테이프(22)는 6시간이 경과한 후에 비커로부터 꺼내 점착테이프를 찢었을 때, 점착제가 잘 보이지 않지만 끈적거림이 아직 남아 있고 잘 찢어지지 않았다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프인 리펄프테이프(20)와 비교대상이 되는 핫멜트테이프(21)와 천연고무테이프(22)를 각각 물을 담은 비커에 투입한 후 일정시간 경과 후 각 테이프에 점착제가 남아 있는지 확인한 실험 결과이다. 여기서 비교대상인 핫멜트테이프(21)와 천연고무테이프(22)는 점착제가 만져지거나 끈적임이 있었고, 잘 찢어지지 않았다. 그러나 본 발명의 실시 예로 제조된 리펄프테이프(20)만 점착제가 만져지지 않아 끈적임이 없었고, 잘 찢어지는 유의미한 결과를 확인할 수 있었다. 또한, 리펄프테이프는 0.5%의 알칼리용액에서 종이와 더불어 점착제가 용해되어 종이 점착테이프의 재활용성이 가능하다.

참고로, 도 7은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 수해리성 포장용 종이 점착테이프의 공인된 인증서를 나타낸 것으로, 환경부에서 운영하는 '환경표지제도 EL-103', 즉, 종이 점착테이프 및 종이 점착시트 환경표지의 자원 재순환성의 향상을 위하여 한국환경산업기술원으로부터 지역 환경오염 감소를 목적으로 인증을 받은 환경표지 인증서이다.

이와 같이 본 발명의 제조방법으로 제조된 포장용 종이 점착테이프는 골판지 등의 포장용 박스의 재활용 절차상 물에 담그게 되면, 리펄프화가 가능한 종이 점착테이프를 붙인 포장용 박스는 종이 점착테이프에 포함된 점착제가 물에 녹으면서 포장용 박스로부터 떨어지게 되는 수해리성 점착테이프이다. 따라서 포장용 박스에 점착된 수해리성 점착테이프는 따로 분리하여 버릴 필요 없이 포장박스의 개봉 후에 포장용 박스를 그대로 종이류로 분류하여 배출하면 된다.

더욱이 본 발명의 포장용 종이 점착테이프는 대략 95%이상의 수해리성 및 알칼리 해리성으로 재활용이 가능하고, 유기용제를 사용하지 않아 내오염성이며, 유해가스나 미세먼지 등의 대기오염물질의 배출이 없는 탄소저감 효과를 기대할 수 있는 친환경성이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1: 종이 점착테이프
10: 크라프트 원지 11: 프라이머 코팅층 12: 실리콘 코팅층 13: 점착제 코팅층
20: 리펄프테이프 21: 핫멜트테이프 22: 천연고무테이프

Claims (7)

1. 크라프트 원지에 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층을 형성하고, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층에 실리콘 코팅층을 형성하며, 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층 및 실리콘 코팅층 반대면에 수해리성 점착제 코팅층을 형성하고, 코팅된 크라프트 원지를 복수 열을 가진 기계설비에 넣고 일정 온도에서 경화하며, 일정 온도 및 시간동안 숙성하고,
   상기 폴리비닐알코올 프라이머의 조성으로, 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol)은 12.5~14.5 중량부이고, 물(Water)은 85.5~87.5중량부이며, 실리콘의 조성으로, 1-에티닐사이클로헥산올(1-Ethynylcyclohexanol)은 0.2~0.3중량부에 테트라키스(비닐메틸실록시)실란을 가진 다이메틸사이클릭(Dimethyl Cyclics with Tetrakis(Vinyldimethylsiloxy)silane)은 90.0~99.5중량부를 포함하거나 또는 테트라키스(비닐메틸실록시)실란을 가진 다이메틸사이클릭(Dimethyl Cyclics with Tetrakis(Vinyldimethylsiloxy)silane)은 100.0중량부이며, 수해리성 점착제의 조성으로, 부틸아크릴레이트(Butyl Acrylate)는 45중량부, 아크릴산(Acrylic Acid)은 3중량부, 계면활성제(Surfactant)는 2중량부, 물은 50중량부를 포함하는, 포장용 종이 점착테이프 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리비닐알코올 프라이머 코팅층의 두께는 건조 후 1㎛이고, 실리콘 코팅층의 두께는 건조 후 1㎛이며, 수해리성 점착제 코팅층의 두께는 건조 후 30㎛인, 포장용 종이 점착테이프 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 크라프트 원지의 중량이 60~80g/㎡이고, 두께가 79~119㎛일 때, 상기 수해리성 점착제의 도포량은 건조 전에 68~72㎛이고, 건조 후에 31~33㎛인, 포장용 종이 점착테이프 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 기계설비의 1열의 온도는 83~87℃이고, 2열의 온도는 93~97℃이며, 3열의 온도는 102~108℃이고, 4열의 온도는 112~118℃이며, 5열의 온도는 93~97℃인, 포장용 종이 점착테이프 제조방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 숙성은 50℃의 온도 및 40~50%의 습도에서 24시간동안 수행하는, 포장용 종이 점착테이프 제조방법.
   
7. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 제조방법으로 제조된 포장용 종이 점착테이프.