KR102683275B1

KR102683275B1 - 생분해성 열접착용 코팅제 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102683275B1
Application number: KR1020230139005A
Authority: KR
Inventors: 윤찬석; 이슬비; 권성영
Original assignee: (주)에버켐텍
Filing date: 2023-10-17
Publication date: 2024-07-10

Abstract

본 발명은 생분해성 열접착용 코팅제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 생분해되어 환경에 친화적이며, 종이나 플라스틱 등 다양한 기재에 접착력이 우수하면서 내수성 및 점도 변화가 안정적이며 열접착 생산 공정에 적합한, 생분해성 열접착용 코팅제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

생분해성 열접착용 코팅제 조성물 및 그 제조방법 {Biodegradable Thermal Adhesive Coating Composition and Method of Preparation Thereof}

본 발명의 생분해성 열접착용 조성물은 접착제 및 합지 설비가 불필요하므로 생산 원가 절감 및 환경영향성이 감소되어 다양한 분야에서의 활용이 가능하다.

현대 사회에서는, 다양한 즉석 또는 일회용 포장 음식이 광범위하게 보급되고 있으며, 이에 따른 식품 포장재 역시 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 식품 포장재는 음식의 신선도와 맛을 유지하기 위하여 수분이나 공기에 적절한 차단성을 부여하고, 기재에 부착성이 우수하면서, 환경과 건강을 고려하여 친환경 및 인체 적합성이 우수하여야 한다. 또한, 식품 포장재 외에도 의약품 포장재, 수액백 등 다양한 포장재들에도 내수성, 차단성, 생분해성, 친환경성 등이 요구되고 있다. 하지만, 종래의 포장재는 열접착용 소재로 PE, PP 플라스틱 등의 필름을 합지하여 사용하고 있었으며, 이는 생분해가 불가하여 환경에 친화적이지 않다는 문제가 있었다.

대체 소재로 개발되고 있는 전분 기반의 소재에서는 재활용성이나 친환경면에서는 우수하나, 전분 호화 후 시간 경과에 따라 전분 사슬간 수소 결합이 증가하여 반응물의 점도가 상승하게 되어 유통이 불가한 문제가 지적되고 있다.

따라서, 종이, 금속, 유리, 플라스틱 등 다양한 기재에 적용될 수 있으며, 친환경적이고, 인체에 무해하며, 열접착성, 내수성, 점도가 안정적인 조성물이 요구되고 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 본 발명은 생분해가 가능하면서 우수한 물성을 가지는 열접착용 코팅제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 다양한 종류의 기재에도 적용이 가능하고, 시간이 지남에 따라 노화 현상을 일어나지 않아 점도의 안정적인 구현이 가능하며, 일정한 접착 강도를 유지할 수 있는, 생분해성 열접착용 코팅제 조성물과 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열가소성 전분(Thermoplastic Starch, TPS), pH 조절제, 점도 안정제, 제1 용매 및 제 2용매 및 천연수지를 포함하는 생분해성 열접착용 코팅제 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 a) 제1 용매에 pH 조절제를 첨가하는 단계;

b) 상기 a)용액에 열가소성 전분을 첨가하는 단계;

c) 상기 b)용액을 가온시키는 단계;

d) 승온된 c)용액에 점도 안정제를 첨가하여 반응시키는 단계;

e) 상기 d)용액을 쿨링시키는 단계;

f) 상기 쿨링된 용액에 제 2 용매를 첨가시키는 단계;

g) 상기 f) 용액에 천연수지를 첨가하는 단계; 및

h) 상기 g) 용액을 교반시킨 후 최종 용액을 회수하는 단계;를 포함하는 생분해성 열접착용 코팅제 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 생분해성 열접착용 코팅제 조성물은 열 접착강도가 우수하면서, 내구성이 우수하고, 점도의 조절이 가능하며, 종이나 플라스틱 등의 다향한 기재에도 적용이 가능한 이점이 있다. 따라서, 식품 포장재 뿐 아니라 다양한 분야의 포장재로써 활용도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 실시예 13 조성물의 액상 안정성을 보여주는 사진이다.
도 2(a)는 비교예 1의 조성물이고, 도2(b)는 비교예 2의 액상 안정성을 보여주는 사진이다.
도 3은 비교예 3의 액상 안정성을 보여주는 사진이다.
도 4(a)는 실시예 13의 조성물의 수분흡수성을 보여주는 사진이며, 도4(b)는 비교예 11의 조성물의 수분흡수성 사진을 보여주는 것이다.
도 5는 실시예 4 조성물을 열 접착시킨 후 그 코팅지를 박리시킨 결과를 보여주는 사진이다.

이하에서는, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 구체예를 기재한 것이며, 하기 실시예에 기재된 사항에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되어 해석되는 것은 아니다.

본 발명에서 “%”는 중량%를 의미하는 것이다.

"생분해성"이란 일반적으로 세균, 진균 및 조류와 같은 천연 미생물, 환경으로부터의 열, 수분 또는 기타 환경적 요인의 작용에 의해 분해되는 물질을 이르는 것이다.

“열가소성 전분”은 전분을 가소제로 처리하여 얻어진 것을 의미한다.

본 발명은 열가소성 전분(Thermoplastic Starch, TPS), pH 조절제, 점도 안정제, 제1 용매, 제 2용매 및 천연수지를 포함하는 생분해성 열접착용 코팅제 조성물에 관한 것이다.

일 측면에서, 상기 조성물은 열가소성 전분(Thermo Plastic Starch, TPS)이 7 내지 25 중량%, pH 조절제는 1 내지 5 중량%, 점도 안정제는 0.08 내지 1.0 중량%, 제2 용매는 3 내지 20 중량%, 천연수지는 3 내지 35 중량% 및 제 1 용매의 잔부로 이루어진 조성물이다.

일 측면에서, 상기 열가소성 전분은 코팅제 조성물의 7 내지 25 중량%으로 첨가되는 것이다. 상기 범위를 만족할 때 열접착강도의 구현 및 생산성 측면에서 유리한 효과가 있다. 만일 상기 열가소성 전분의 함량이 7 중량% 미만일 경우 용매의 양이 상대적으로 많아져 공정상 용매를 건조하는데 시간이 더 소요되므로 생산성 측면에서 불리하며, 25 중량%를 초과하는 경우에는 점도가 매우 높아져 코팅 공정의 적용에 어려움이 있다.

본 발명에서는 상기 전분에 부착성 및 도막 안정성을 위하여 아크릴 수지, 실란 가수분해물, 우레탄 수지, 폴리올레핀 수지 및 생분해성 수지 등이 혼합 또는 결합되어 사용될 수 있다. 생분해성 수지는, PLA(polylactic acid), PCL(polycaprolactone), PPC(polypropylene carbonate), PGA(polyglycolic acid), PBAT(polybutylene adipate terephthalate), PBS(polybutylene succinate), PHA(polyhydroxyalkanoate), TPS(thermoplastic starch), 및 PEC(polyethylene carbonate) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 경질의 생분해성 수지(예를 들어, PLA)와 연질의 생분해성 수지(예를 들어, PCL, PPC)를 조합하여 다양한 코팅 재료를 제조할 수 있고, 상기 코팅 재료를 이용하여 다양한 물성의 생분해성 필름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 경질의 생분해성 수지와 연질의 생분해성 수지가 용액 내에서 혼합됨으로써 차단성, 코팅성, 기계적 강도 등의 물성이 모두 우수한 생분해성 필름을 형성할 수 있다. 또, 상기 생분해성 필름이 코팅된 종이는 다양한 용도로 사용될 수 있으며 친환경적이다.

pH 조절제는 전분의 호화를 촉진하며 노화를 억제하는 역할을 하며, 알칼리 물질이면 특별히 제한되지 않으며, 공지된 재료를 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 일 측면에서 pH 조절제는 무기알칼리화합물인 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한 유기알칼리화합물로는 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 1차 아민은 Methylamine, Methanolamine, Ethylamine, Ethanolamine, Propylamine, 3-Amino-1-propanol, Isopropylamine, Monoisopropanolamine, tert-butylamine, Butylamine, Hexylamine, Dodecylamine, Cyclohexylamine, Ethylenediamine 및 Hexamethylenediamine로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상이고, 상기 2차 아민은 Dimethylamine, Diethylamine, Diethanolamine, Dipropylamine, N-Ethylmethylamine, N-Methylpropylamine, 3-(METHYLAMINO)-1-PROPANOL, N-Isopropylmethylamine, Dibutylamine, Di-sec-butylamine, Dioctylamine, N*?*methylcyclohexylamine, Pyrrolidine, Pyridine 및 Diethylenetriamine로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상이며, 상기 3차 아민은 Trimethylamine, Trimethanolamine, Triethylamine, Triethanolamine, Dimethylethanolamine, N,N-Dimethylpropylamine, N,N-Dimethylbutylamine, 3-Dimethylamino-1-propanol, N,N-Dimethyldodecylamine, N,N-Dimethyloctadecylamine, Tripentylamine, N,N-Dimethylcyclohexylamine, 3-

(Dimethylamino)benzyl alcohol 및 N,N,N′,N′-Tetramethyl-1,4-butanediamine로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

특히 수산화 나트륨을 사용할 수 있다. 일 측면에서 pH 조절제는 1 내지 5 중량%의 범위에서 사용될 수 있다. 1 중량% 미만으로 첨가되는 경우 전분의 호화작용이 미미하여 노화 억제 효과가 떨어지며, 5 중량%를 초과하는 경우 코팅제에 과량의 친수성 물질이 포함되어 코팅 후 도막의 내수성이 떨어지는 효과가 있다.

점도 안정제는, 벌키한 단분자로 전분 사슬 내 위치하여 전분 사슬 간 수소결합을 방지하여 점도 상승 현상을 억제하며 종류에 따라 원하는 점도로 조절 가능하도록 하는 역할을 한다. 또한 탄소수가 높고 기능기가 적어 내수성 향상에도 기여할 수 있다.

일 측면에서, 점도 안정제는 레시틴, 라이소레시틴, 글리세린지방산에스테르(Glyerin fatty acid ester), 슈크로오스지방산에스테르(Sucrose fatty acid ester), 프로필렌글리콜지방산에스테르(Propylene glycol fatty acid ester), 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin), 밀 단백질 (Gluten), 덱스트린(Dextrins), 카라기닌(Carrageenans), Tween80, Tween20 및 셀룰로스(Cellulose)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상이 사용될 수 있다. 일 측면에서 점도 안정제는 0.08 내지 1.0 중량%의 범위에서 사용될 수 있다. 0.08 중량% 미만으로 첨가되는 경우 점도 상승 방지 효과가 없으며, 1.0 중량%를 초과하는 경우 열접착성이 감소되는 문제가 발생한다. 일 측면에서, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%의 범위에서 사용되는 것이다.

제 1용매는 한정되지 않으나 예를 들어, 물이나 증류수, 정제수 중 어느 하나 이상일 수 있다.

제 2용매는 탄소수 1 내지 6의 알코올류를 사용할 수 있으며 예를 들면 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, iso-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-아밀알코올, iso-아밀알코올, sec-아밀알코올, tert-아밀알코올, 1-에틸-1-프로판올, 2-메틸-1-부탄올, n-헥산올, 시클로헥산올 등의 알코올류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것 일 수 있다.

제 2용매는 코팅성과 코팅지의 생산속도를 향상시키며, 효소 작용의 억제로 천연물 기반의 소재를 사용 시 부패를 방지하는 역할을 한다.

일 측면에서, 제 2용매는 3 내지 20 중량%로 사용되는 것이다. 3 중량% 미만으로 첨가시에는 코팅성 및 생산성 향상 효과가 없으며, 20 중량%를 초과하는 경우 전분의 석출가능성이 있다. 일 측면에서, 바람직하게는 3 내지 10 중량%인 것이다.

일 측면에서, 본 발명의 조성물은 추가로 천연 수지를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 셀락(shellac)이 추가될 수 있다. 셀락은 동물성 수지의 일종으로 락 깍지벌레(lac bug)가 분비하는 누런색 진을 정제하여 또는 표백하여 제조하는 것으로, 통상 도료나 마감제의 용도로 사용된다. 본 발명에서는 코팅제로서 내수성과 항균성을 높이기 위한 목적으로 사용되고 있다. 일 측면에서 셀락은 3 내지 35 중량%으로 사용되는 것이다. 3 중량% 미만으로 첨가시에는 내수성 및 항균성의 향상 효과가 없으며, 35 중량%를 초과하는 경우 전분과 쇼크가 발생해 전분과 셀락이 뭉쳐진 덩어리로 석출되어 코팅제로 사용이 어려울 가능성이 있다. 일 측면에서, 바람직하게는 15 내지 30 중량%인 것이다.

상기한 성분들 이외에, 본 발명의 조성물에 기타의 첨가제, 예를 들어, 분산 보조제, 용융 안정화제, 가공 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 항산화제, 열 노화 안정화제, 증백제, 블로킹 방지제, 결합제, 윤활제, 수용성 중합체, 충전제 등이 가해질 수 있다. 분산 보조제는, 예를 들어, 균일한 분산액의 형성을 돕고, 성분 상으로 분리되는 것을 지연 또는 방지하기 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로, 분산 보조제는 또한 코팅제 조성물의 수 분산성을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 a) 제1 용매에 pH 조절제를 첨가하는 단계;

b) 상기 a)용액에 열가소성 전분을 첨가하는 단계;

c) 상기 b)용액을 가온시키는 단계;

e) 상기 d)용액을 쿨링시키는 단계;

f) 상기 쿨링된 용액에 제 2 용매를 첨가시키는 단계;

g) 상기 f) 용액에 천연수지를 첨가하는 단계 ; 및

h) 상기 g) 용액을 교반시킨 후 최종 용액을 회수하는 단계;를 포함하는 생분해성 열접착용 코팅제 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 a) 단계에서 제 1용매에 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 교반하면서 pH 조절제를 첨가할 수 있다. 이후 b) 단계에서 열가소성 전분을 첨가하고 반응물을 c) 단계에서 60 내지 90 ℃까지 승온시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이후 d) 단계에서 반응 용액에 천천히 교반하면서 점도 안정제를 첨가하여 반응시킬 수 있다. 점도 안정제는 상기 상술한 종류의 함량범위에 따라 첨가될 수 있다. 이후 1 내지 4시간까지 반응시킬 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

e) 단계에서 반응된 용액을 상온으로 냉각시킬 수 있다.

f) 단계에서 냉각된 용액에 교반하면서 제 2용매를 천천히 첨가한 후 g) 상기 용액에 천연수지를 첨가한다. 이후, h)단계에서는 상기 g) 용액을 교반시킨 후 최종 용액을 회수할 수 있다. 10 내지 30분간 반응시킬 수 있으며 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

일 측면에서, 상기 천연수지는 셀락이 사용되는 것이다.

일 측면에서, 상기 제조된 생분해성 열접착용 코팅제 조성물은 균일하게 분산되도록 초음파, 고압분산기 또는 호모게나이저(homogenizer)를 사용하여 추가로 분산시킬 수 있다. 바람직하게는 고압분산 방법을 사용하여 분산시킬 수 있다.

일 측면에서, 추가로 가열 및/또는 가압 공정을 통해 물성을 조절할 수 있으며, 건조 공정을 수행하여 잔존하는 용매를 제거할 수 있다.

상기 생분해성 열접착용 코팅제 조성물은 기재 상에 0.1 ㎛ 내지 90 ㎛의 두께로 제공될 수 있다. 상기 두께가 두꺼울수록 열접착강도가 높아지고, 두께가 얇을수록 제조 공정상 경제적이다.

생분해성 열접착용 코팅제 조성물이 적용되는 기재는 종이, 플라스틱 또는 금속 등 제한이 없으며, 기재와 코팅층 사이에 추가 물성 부여를 위한 기능성 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프라이머층 또는 산소차단층이 선택적으로 적층되거나 프라이머층과 산소차단층이 동시에 적층될 수 있다. 상기 프라이머층이나 산소차단층은 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께로 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 프라이머는 예를 들어, 우레탄 프라이머로 코팅(표면 처리)된 필름 상에 코팅액을 코팅할 경우, 접착력이 향상되어 기재 필름 상에 코팅된 코팅층이 쉽게 박리되지 않을 수 있다. 또한, 부착력 개선을 위해, 상기 필름에 Plasma나 corona 등의 표면 처리를 추가로 더 실시할 수도 있다.

일 측면에서, 상기 기재 상에 상기 생분해성 열접착용 코팅제 조성물을 제공하는 단계는, 상기 기재 상에 상기 생분해성 열접착용 코팅제 조성물을 코팅하는 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 스프레이 코팅(Spray coating), 스핀 코팅(Spin coating), 딥코팅(Dipping coating), 그라비아 코팅(Gravure coating), 마이크로 그라비아 코팅(Micro gravure coating), 다이 코팅(Die coating), 콤마 코팅(Comma coating), 나이프 코팅(Knife coating), 다이렉트 코팅(Directcoating), 바코팅(Bar coating) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

코팅된 조성물은 기재 위에 용매를 증발시킬 수 있다. 한정되지 않으나, 열풍 건조기를 이용하여 60 내지 150℃의 온도에서 1분 내지 5분간 수행될 수 있으며, 바람직하게는 100℃에서 2 내지 3분간 건조될 수 있다.

이하, 하기 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하지 않고 본 발명을 예시한다.

[실시예 1]

제 1용매로 증류수 88.4g(68 중량%)을 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 300rpm으로 교반하며 1N NaOH 1.5g(1.15 중량%)을 첨가하였다. 그리고 열가소성전분 10g(7.69 중량%)을 첨가한 후 반응물을 80℃로 승온하였다. 80℃에 도달하면 500rpm으로 교반하며 레시틴 0.1g(0.08 중량%)을 천천히 첨가하고 80℃에서 1시간 동안 반응 후 쿨링하였다. 상온의 반응물 100g을 기계식 교반기(mechanical stirrer)을 이용하여 1,000rpm으로 교반하며 제 2용매로 에탄올 10g(7.69 중량%)을 천천히 첨가하였다. 에탄올을 첨가하고 10분후 셀락 20g (15.38 중량%)을 첨가하여 20분 교반 후 반응물을 회수하였다. 최종 제조된 조성물을 고압분산기(1000bar, 3pass)를 사용하여 입도사이즈를 100㎚ 정도로 균일하게 분산시켰다.

[실시예 2 내지 25]

상기 실시예 1의 공정에서 하기 표1에 기재된 성분 및 함량을 달리할 뿐 동일한 공정으로 코팅제 조성물을 제조하였다.

[비교예 1 내지 11]

상기 실시예 1의 공정에서 표1의 비교예 1 내지 11의 조성으로 성분 및 함량을 달리할 뿐 동일한 공정으로 코팅제 조성물을 제조하였다.

	열가소성 전분	pH 조절제	점도 안정제	제1 용매	제2 용매	셀락
실시예 1	TPS 7.69	NaOH 1.15	레시틴 0.08	증류수 68.00	에탄올 7.69	15.38
실시예 2	TPS 7.69	NaOH 1.15	레시틴 0.77	증류수 67.31	에탄올 7.69	15.38
실시예 3	TPS 15.38	NaOH 1.54	레시틴 0.08	증류수 59.92	에탄올 7.69	15.38
실시예 4	TPS 15.38	NaOH 1.54	레시틴 0.15	증류수 59.85	에탄올 7.69	15.38
실시예 5	TPS 15.38	NaOH 1.54	레시틴 0.77	증류수 59.23	에탄올 7.69	15.38
실시예 6	TPS 23.08	NaOH 1.92	레시틴 0.04	증류수 51.88	에탄올 7.69	15.38
실시예 7	TPS 23.08	NaOH 1.92	레시틴 0.08	증류수 51.85	에탄올 7.69	15.38
실시예 8	TPS 21.74	NaOH 1.81	레시틴 0.22	증류수 48.70	에탄올 2.17	25.36
실시예 9	TPS 27.27	NaOH 2.27	레시틴 0.27	증류수 61.09	에탄올 4.55	4.55
실시예 10	TPS 20.69	NaOH 1.72	레시틴 0.21	증류수 46.34	에탄올 3.45	27.59
실시예 11	TPS 26.55	NaOH 2.21	레시틴 0.27	증류수 59.47	에탄올 8.85	2.65
실시예 12	TPS 26.09	NaOH 2.17	레시틴 0.26	증류수 58.43	에탄올 8.70	4.35
실시예 13	TPS 20.69	NaOH 1.72	레시틴 0.21	증류수 46.34	에탄올 6.90	24.14
실시예 14	TPS 20.00	NaOH 1.67	레시틴 0.20	증류수 44.80	에탄올 6.67	26.67
실시예 15	TPS 18.75	DMEA 1.56	레시틴 0.19	증류수 42.00	에탄올 6.25	31.25
실시예 16	TPS 22.22	NaOH 1.85	레시틴 0.22	증류수 49.78	에탄올 22.22	3.70
실시예 17	TPS 20.00	NaOH 1.67	레시틴 0.20	증류수 44.80	에탄올 20.00	13.33
실시예 18	TPS 17.65	NaOH 1.47	레시틴 0.18	증류수 39.53	에탄올 17.65	23.53
실시예 19	TPS 18.75	NaOH 1.56	레시틴 0.19	증류수 42.00	에탄올 25.00	12.50
실시예 20	TPS 23.08	NaOH 1.92	레시틴 0.77	증류수 51.15	에탄올 7.69	15.38
실시예 21	TPS 23.08	NaOH 1.92	레시틴 1.54	증류수 50.38	에탄올 7.69	15.38
실시예 22	TPS 23.08	DMEA 1.92	레시틴 0.23	증류수 51.69	에탄올 7.69	15.38
실시예 23	TPS 23.08	NaOH 1.92	Tween 80 0.23	증류수 51.69	에탄올 7.69	15.38
실시예 24	TPS 23.08	NaOH 1.92	유청 단백질 0.23	증류수 51.69	에탄올 7.69	15.38
실시예 25	TPS 23.08	NaOH 1.92	카제인나트륨 0.23	증류수 51.69	에탄올 7.69	15.38
비교예 1	TPS 30.00	NaOH 0.00	레시틴 0.00	증류수 70.00	에탄올 0.00	0.00
비교예 2	TPS 27.27	NaOH 0.00	레시틴 0.00	증류수 63.64	에탄올 9.09	0.00
비교예 3	TPS 25.00	NaOH 0.00	레시틴 0.00	증류수 58.33	에탄올 0.00	16.67
비교예 4	TPS 30.00	NaOH 2.50	레시틴 0.00	증류수 67.50	에탄올 0.00	0.00
비교예 5	TPS 27.27	NaOH 2.27	레시틴 0.00	증류수 61.36	에탄올 9.09	0.00
비교예 6	TPS 25.00	NaOH 2.08	레시틴 0.00	증류수 56.25	에탄올 0.00	16.67
비교예 7	TPS 30.00	NaOH 0.00	레시틴 0.30	증류수 69.70	에탄올 0.00	0.00
비교예 8	TPS 27.27	NaOH 0.00	레시틴 0.27	증류수 63.36	에탄올 9.09	0.00
비교예 9	TPS 25.00	NaOH 0.00	레시틴 0.25	증류수 58.08	에탄올 0.00	16.67
비교예 10	TPS 22.22	NaOH 1.85	레시틴 0.22	증류수 49.78	에탄올 0.00	25.93
비교예 11	TPS 27.27	NaOH 2.27	레시틴 0.27	증류수 61.09	에탄올 9.09	0.00

[비교예 12]

상기 실시예 1의 공정에서 조성물을 회수한 이후 고압분산 공정을 수행하지 않는 것을 제외하고 동일한 공정으로 제조하였다.

[실험예1]

액상 안정성의 측정

상기 실시예 및 비교예의 조성물을 상온상습조건에서 30일을 보관한 후 안정성을 육안으로 관찰하였다. 도 1(a) 및 (b)는 실시예 1 조성물의 액상 안정성을 보여주는 사진이다. 도 2는 (a) 비교예 1 및 (b) 비교예2의 조성물의 액상 안정성을 보여주는 사진이다. 도 3은 비교예 12의 분산공정을 시행하지 않는 조성물의 액상 안정성을 보여주는 것이다.

실시예 1의 조성물을 균일하게 유지된 채 안정한 상태를 유지한 반면, 비교예 1 및 비교예 2는 각각 부패되거나 겔화되어 코팅제 조성물에 사용되기 어려웠다. 비교예 12는 증점 현상이 발생하여 코팅제 조성물로 바람직하지 않았다.

[실험예 2]

점도 측정

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 조성물을 점도계(Brookfield社, DV2TRV)를 이용하여 상온상습 조건(20±5℃ 55±5%)에서 점도를 측정(spindle: No. 06, rpm: 100rpm)하였다. 그 결과는 표2와 같이 정리하였다.

[실험예 3]

수분흡수성 측정

원지를 유리판에 잘 밀착시킨 후, 상기 실시예 및 비교예의 조성물로 제조한 코팅제 조성물을 원지 윗부분에 약 1~2.5g 정도 드랍하여 바코터를 사용하여 원지에 조성물을 일정 두께로 도포하였다. 열풍 건조기를 이용하여 100℃에서 2분 동안 조성물을 도포한 필름을 건조하여 코팅지를 제조하였다. 제조된 코팅지에 콥테스트 방법(TAPPI T441)에 따라 100cm²의 원형 시편에 증류수를 부어 60초간 방치후 시험 후 무게-시험 전 무게 계산하여 수분흡수성 평가하였다. 그 결과는 표2와 같이 정리하였다. 도 4(a)는 실시예 1의 조성물의 수분흡수성을 보여주는 사진이며, 도4(b)는 비교예 1의 조성물의 수분흡수성 사진을 보여주는 것이다. 실시예 1의 조성물의 경우 육안상 변화가 없이 안정적이었으며, 비교예 1의 조성물의 경우 수분을 흡수하여 종이가 우는 현상이 발생하는 것을 확인할 수 있다.

[실험예 4]

열접착강도 측정

상기 실험예 3에서 제조된 코팅제에 열경사시험기(Qmesys社, QM930D)를 이용하여 히팅 플레이트 하판은 60℃, 상판은 150℃로 설정한 후 플레이트 사이에 코팅지 2장을 코팅층을 마주하여 위치하고 1초간 압력을 가해 열접착하였다. 이후 열접착한 코팅지를 가로 10㎜, 세로 100㎜로 재단하여(열접착면적은 가로 10㎜, 세로 25㎜) 시편 제작 후 만능재료시험기(Lloyd社, LS1)를 통해 접착강도를 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같이 정리하였다.

	점도				수분흡수성 (Cobb 60)	열접착강도(gf/15mm)
	초기	1개월	3개월	6개월	수분흡수성 (Cobb 60)	열접착강도(gf/15mm)
실시예 1	270	280	280	300	1.3	335.20
실시예 2	230	230	240	240	1.1	297.16
실시예 3	360	360	370	380	1.2	360.44
실시예 4	340	340	340	350	1.1	352.38
실시예 5	310	300	300	300	0.8	311.17
실시예 6	510	530	550	580	0.6	396.03
실시예 7	500	510	520	530	0.6	378.52
실시예 8	480	480	490	510	0.6	361.94
실시예 9	440	430	440	440	2.1	363.56
실시예 10	420	440	420	420	0.5	385.48
실시예 11	460	470	470	470	2.6	376.65
실시예 12	460	460	450	450	2.0	388.04
실시예 13	400	400	400	400	0.6	395.12
실시예 14	400	400	400	400	0.5	394.33
실시예 15	Shock	-	-	-	-	-
실시예 16	360	350	360	350	1.8	370.89
실시예 17	340	340	340	330	1.3	373.24
실시예 18	310	300	310	310	0.8	384.44
실시예 19	Shock	-	-	-	-	-
실시예 20	370	370	380	370	0.7	216.90
실시예 21	360	350	350	350	0.6	148.57
실시예 22	410	400	400	410	0.7	390.23
실시예 23	420	430	420	420	0.6	362.80
실시예 24	440	440	450	450	0.8	367.26
실시예 25	430	440	440	440	0.8	370.01
비교예 1	1530	부패	-	-	-	-
비교예 2	1370	1690	Gel	-	-	-
비교예 3	1240	1470	1860	Gel	-	-
비교예 4	1120	1270	부패	-	-	-
비교예 5	1080	1360	Gel	-	-	-
비교예 6	1050	1180	1640	Gel	-	-
비교예 7	1580	부패	-	-	-	-
비교예 8	1410	1440	1490	Gel	-	-
비교예 9	1330	1380	1400	Gel	-	-
비교예 10	450	580	1130	Gel	0.7	380.66
비교예 11	470	480	480	480	3.8	354.28

상기 표 2에서와 같이 실시예의 조성물들의 경우 대체적으로 접착성 조성물로써 유효한 물성을 보여주는 반면, 비교예의 조성물들은 부패되거나 겔화되어 적용이 불가능하였다. 대체적으로, 실시예 5 내지 8, 실시예 10, 실시예 13, 실시예 14, 실시예 20, 실시예 22 내지 25의 조성물이 점도나 수분흡수성 및 접착강도면에도 바람직하다고 평가되었다. 실시예 6은 점도가 약간 상승하였고, 실시예 8은 건조성이 다소 느리며, 실시예 11은 수분흡수성 높고, 실시예 15 및 19는 쇼크가 발생하였고 실시예 21은 열접착강도 낮은 편이었다.

실험예 3에서 추가로 실시예 1의 조성물을 적용한 코팅지를 열접착 후 박리시킨 결과를 도 5에서 보여주었다. 박리시 종이가 파단될 정도로 실링성이 우수한 것을 확인하였다.

Claims

열가소성 전분(Thermoplastic Starch, TPS), pH 조절제, 점도 안정제, 제1 용매, 제 2용매 및 셀락를 포함하는 조성물로, 상기 조성물은 열가소성 전분은 7 내지 25 중량%, pH 조절제는 1 내지 5 중량%, 점도 안정제는 0.1 내지 0.5 중량%, 제 2용매는 3 내지 10 중량%, 셀락은 15 내지 30 중량% 및 제 1 용매의 잔부로 이루어진 생분해성 열접착용 코팅제 조성물.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 pH 조절제는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 트리에틸아민, 에틸렌디아민(Ethylenediamine), 및 디메틸에탄올아민(DMEA) 중 적어도 하나가 선택되는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 점도 안정제는 레시틴, 라이소레시틴, 글리세린지방산에스테르(Glyerin fatty acid ester), 슈크로오스지방산에스테르(Sucrose fatty acid ester), 프로필렌글리콜지방산에스테르(Propylene glycol fatty acid ester), 분리유청단백질 (9410 WPI), 농축유청단백질 (8000 WPC), 대두단백질 (soy protein isolate, SPI), 쌀단백질 (rice protein isolate, RPI), 오트단백질 (oat protein isolate, OPI), 완두단백질 (pea protein isolate, PPI), 카제인 (Casein), 카제인나트륨 (Sodium caseinate), 옥수수단백질 (Corn zein), 젤라틴 (Gelatin), 밀 단백질 (Gluten), 덱스트린(Dextrins), 카라기닌(Carrageenans), Tween80, Tween20 및 셀룰로스(Cellulose)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상이 사용되는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제 1용매는 물이나 증류수, 정제수 중 어느 하나 이상인 것인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제 2용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로필알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 조성물.
제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 조성물로 형성된 포장재.
a) 제1 용매에 pH 조절제를 첨가하는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 제조된 용액에 열가소성 전분을 첨가하는 단계;
c) 상기 b) 단계에서 제조된 용액을 가온시키는 단계;
d) 승온된 c) 단계에서 제조된 용액에 점도 안정제를 첨가하여 반응시키는 단계;
e) 상기 d) 단계에서 제조된 용액을 쿨링시키는 단계;
f) 상기 쿨링된 용액에 제 2 용매를 첨가시키는 단계;
g) 상기 f) 단계에서 제조된 용액에 셀락을 첨가하는 단계 ; 및
h) 상기 g) 단계에서 제조된 용액을 교반시킨 후 최종 용액을 회수하는 단계;를 포함하고, 상기 열가소성 전분은 7 내지 25 중량%, pH 조절제는 1 내지 5 중량%, 점도 안정제는 0.1 내지 0.5 중량%, 제 2용매는 3 내지 10 중량%, 셀락은 15 내지 30 중량% 및 제 1 용매의 잔부로 이루어지도록 하는 생분해성 열접착용 코팅제 조성물의 제조방법.
삭제
제9항에 있어서, 상기 c) 단계에서 60 내지 90℃의 범위로 가온시키는 것인 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 d) 단계에서 점도 안정제를 추가한 후 1 내지 4시간의 범위에서 반응시키는 것인 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 셀락을 첨가한 후 10 내지 30 분간 교반하면서 반응시키는 것인 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 g) 단계 이후에 고압분산 공정을 수행함으로써 회수된 조성물을 분산시키는 공정을 추가하는 것인 제조방법.