KR20020026837A - 성형가공 원지 및 그로부터 제조되는 성형가공된 종이용기 - Google Patents

성형가공 원지 및 그로부터 제조되는 성형가공된 종이용기 Download PDF

Info

Publication number
KR20020026837A
KR20020026837A KR1020010060368A KR20010060368A KR20020026837A KR 20020026837 A KR20020026837 A KR 20020026837A KR 1020010060368 A KR1020010060368 A KR 1020010060368A KR 20010060368 A KR20010060368 A KR 20010060368A KR 20020026837 A KR20020026837 A KR 20020026837A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
paper
layer
molding
pulp
container
Prior art date
Application number
KR1020010060368A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100858041B1 (ko
Inventor
아사야마요시유키
미카도히데유키
Original Assignee
오모다카 노부도시
오지 세이시 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오모다카 노부도시, 오지 세이시 가부시키가이샤 filed Critical 오모다카 노부도시
Publication of KR20020026837A publication Critical patent/KR20020026837A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100858041B1 publication Critical patent/KR100858041B1/ko

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)

Abstract

아래의 조건 (1) 내지 (4)를 만족하며, 음식물 및 다양한 공업제품을 위한 컵 또는 트레이와 같은 종이 용기를 형성하기 위하여 사용되는 성형가공 원지가 개시되어 있다:
(1) 적어도 2.0 kN/m 의 인장강도(JIS-P 8113),
(2) 적어도 1.5 % 의 파단신도(JIS-P 8113),
(3) 다음의 식으로 정의되는, 1 내지 10 MPa 의 범위의 임계 압축 스트레스:
임계 압축 스트레스 ＝ A／B
여기서 A는 JIS-P 8126 에 의해 결정되는 압축강도를 나타내고 B는 압축강도의 결정에 있어서 시험편의 부하가 걸린 부분의 면적을 나타내며, 그리고,
(4) 두께 방향으로 20 kgf/㎠ 의 압축 스트레스를 가하여 발생하는, 적어도 10 % 의 압축변형량.
상기 종이 용기는 성형가공 원지의 수분함유량을 10 내지 20 % 에서 조절하여 10 내지 150 ℃ 에서 원지를 드로잉함으로써 마련된다.

Description

성형가공 원지 및 그로부터 제조되는 성형가공된 종이용기{MOLDING BASE PAPER AND MOLDED PAPER VESSEL PRODUCED FROM IT}
(기술분야)
본 발명은 공업제품 등의 각종 포장용기용 재료로 사용되는 성형가공 원지(原紙)에 관한 것이다. 상기 용기는 고기, 야채 및 생선과 같은 신선한 식품, 그리고 도시락, 반찬, 냉동식품, 케이크 및 국수와 같은 각종 가공식품에 역시 사용가능하다. 특히 본 발명은 처리시 단지 낮은 환경부담만을 발생시키며, 특히 프레스 성형가공에 적절한 성형가공 원지에 관한 것이다.
(배경기술)
플라스틱 용기는 용이하게 성형가공될 수 있고 대량생산될 수 있으며 제조비용이 낮기 때문에 음식용기 또는 각종 공업제품용 포장재료로 많이 사용되고 있다.
널리 사용되는 플라스틱 용기의 예로는 발포 폴리스티렌 비드를 성형가공하거나 발포 폴리스티렌 시트를 프레스 성형가공하여 얻어지는 발포 스티롤 용기; 폴리프로필렌 용기, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 용기 및 폴리비닐 클로라이드 용기가 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 플라스틱 용기는 버려질 때 환경이 과도한 부담을 지기때문에 문제가 있다. 즉, 플라스틱 용기가 땅속에 묻히는 경우, 그것들은 분해되지 않은 채로 땅속에 반영구적으로 남겨진다. 또한 소각되는 경우 그에 의한 높은 소각 칼로리 때문에 소각기가 손상되며; 쉽고 완전하게 연소될 수 없고, 그리고 특히 폴리비닐 클로라이드가 소각되는 경우 강한 부식효과를 가지는 가스형태의 히드로겐 클로라이드가 형성된다.
이러한 상황하에서 환경문제, 재생문제 및 자원절약을 고려하여 단지 낮은 환경 부담만을 발생시키고 낮은 소각 칼로리만을 가지는 펄프로 만들어진 재생가능 및 생분해성의 용기가 플라스틱 용기를 대체하도록 최근 요구된다.
펄프만을 또는 주로 펄프를 포함하는 재료로 만들어지는 3차원 성형가공품에 관하여 펄프 성형가공된 용기가 사용되어 왔다.
펄프 성형가공된 용기는 포장용기로 널리 사용되어 왔다. 펄프 성형가공된 용기는 의도된 용기의 형상에 상응하는 볼록·오목부를 가지는 네트 몰드를 마련하는 단계, 펄프 슬러리를 사용하여 네트 몰드상에 흡인하여 초지(抄紙)하는 단계 및 이를 건조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되었다. 이 방법에 의해 최초 펄프 재료는 원하는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 이 방법에 의해 얻어진 용기는 상당히 넓은 범위에서 선택될 수 있는 형상을 가진다. 그러나, 펄프 몰드의 제조는 시간이 걸리고 생산성에서 문제를 가진다.
또한 음식용 트레이 용기에 종종 요구되는 충분한 내수성(耐水性) 및 내유성(耐油性)을 펄프 성형가공된 용기에 부여하기가 어렵다. 이러한 기술은 가격을 상승시킨다.
펄프 성형가공품 이외에 펄프로 주로 구성되는 성형가공품의 제조에는, 판지와 같이 주로 펄프로 구성되는 원단(base) 시트가 가열하에 프레스 성형가공되는 공정이 있다.
이 방법에서 새김선을 구비하는 원단 시트가 암·수 몰드 사이에 위치되어 가열하에 프레스된다.
이 프레스 성형가공 방법은 성형가공이 일회의 프레스 작동에 의해 얻어질 수 있기 때문에 매우 높은 생산성을 가진다.
그러나 종이 펄프를 주로 포함하는 원단 시트는 수지 및 금속과는 달리 일반적으로 낮은 드로잉 성질, 연신성(extensibility), 신축성을 가진다. 따라서 40 mm 또는 더 깊은 소정의 깊이를 가지는 트레이를 얻기 위해 깊은 프레스 성형가공이 행하여 질 때, 원단 시트는 드로잉을 견디지 못하고 파단된다.
따라서 통상의 판지 등이 원단 재료로 사용되는 경우, 20 mm 정도의 얕은 깊이를 가지는 소위 종이 플레이트와 같은 얕은 용기만이 생산될 수 있다. 따라서 상기 선행기술에서는 얻어질 수 있는 성형가공의 형상이 제한된다.
게다가 용기가 파단되지 않은 경우 조차도 새김선에서의 접힘이 울퉁불퉁해지며 용기표면이 용이하게 매끄러워질 수 없다. 트레이의 측벽의 상부 에지로부터 수평 및 외향으로 연장되는 트레이의 플랜지 또는 림(rim)이 울퉁불퉁한 경우, 트레이가 뚜껑으로 덮히거나 필름 등으로 밀봉될 때 울퉁불퉁함으로 인하여 틈이 형성되어 밀봉성이 낮아진다. 또한 접힘에서의 파단점(breaking point)은 트레이의강도를 낮추게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법이 제시되었다. 예를 들면, 일본 특개평 제5-286023호 공보는 파형의 굴곡부를 종이 재료 상에 다수 제공하여 연신가능하도록 한 골판지(corrugated paper)가 가열하에 몰드 내에서 압축되는 방법을 개시하고 있고; 일본 특개평 제6-134898호 공보는 전체적인 요철면을 가져 연신가능한 종이 재료가 가습되고 그 후 가열하에 프레스 성형가공되는 방법을 개시하고 있으며; 그리고 일본 특개평 제7-214705호 공보는 2 이상의 가습된 원지의 시트가 접착제에 의해 라미네이트되고, 얻어진 라미네이트가 파형성형되어 그 후 프레스 성형가공되는 방법을 개시하고 있다.
그러나 이러한 모든 방법에서 원단 시트는 먼저 파형성형되고 그에 의해 연신가능하게 되어 프레스-공정성이 부여되고, 그 후 프레스된다. 따라서 파형성형 단계가 프레스 단계 이전에 필요하며, 파형성형은 프레스된 용기에 여전히 남아서 용기의 외관을 해치고 또한 용기의 강도를 충분하지 못하게 한다.
일본 특개평 제7-315358호 공보는 파형성형된 시트가 금속 몰드 내에서 가열하에 프레스되는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서 파형가공된 시트가 원단 재료로 사용되어 프레스에 의해 발생되는 뒤틀림이 홈이 있는 구조(fluted structure)에 의해 어느 정도 흡수된다.
그러나 파형가공된 시트가 원단 시트로서 사용되어야만 하는 이 방법은 판지와 같은 통상의 원단 재료가 사용되는 경우 채용될 수 없다. 게다가 프레스에 의해 발생되는 주름은 완전히 제거될 수 없다.
일본 특개평 제6-239334호 공보는 펄프 섬유가 올레핀 수지를 스며들게하여 연신성을 가지는 시트가 혼합물로부터 얻어지고 그 후 시트가 프레스되는 방법을 개시하고 있다. 일본 특개평 제10-8393호 공보는 향상된 연신성을 가지는 시트가 열가소성 수지 섬유 및 펄프 섬유의 혼합물로부터 얻어지고, 그 후 시트가 가열하에 프레스되는 방법을 개시하고 있다.
그러나 이 방법은 주로 종이를 포함하는 원단 시트에 열가소성 수지를 첨가함으로써 프레스-공정성을 부여하기 위한 것이다. 상기 문헌은 원지의 물리적 성질을 조정함으로써 그리고 특정의 층구조를 구성함으로써 원단 시트에 프레스-공정성을 부여하는 것을 개시하지 않는다. 게다가 다량의 열가소성 수지의 사용은 재생성을 낮추고 폐기시 환경부담을 증가시키는 큰 문제를 발생시킨다.
상술한 방법으로 얻어진 원단 시트는 다음과 같은 결점을 가진다: 가압하에 프레스함으로써 얻어진 성형가공품이 심각한 뒤틀림의 만곡부를 가질 때, 주름의 울퉁불퉁함은 만곡부에서 심하고 이는 프레스에 의해 제거될 수 없다. 따라서 성형가공성이 좋지 않다.
용기가 수분을 함유하는 음식, 음료, 스프 및 스프에 담긴 국수, 기타 다양한 목적으로 사용될 때, 트레이-형상의 용기 및 컵-형상의 용기보다 더 높은 측벽을 가지는 성형가공된 플라스틱 용기가 사용된다.
본 발명의 목적은 프레스 성형가공에 적합한 원지를 제공하는 것이다. 원지는 주로 펄프를 포함하고, 원단 재료가 쉽게 균열되지 않고 울퉁불퉁함이 프레스단계에서 접힘부의 주름진 부분 상에 형성되지 않는다는 점에서 우수한 성형가공성을 가지며 높은 생산성을 가진다.
본 발명의 다른 목적은 드로잉 방법에 의해 제조되고(디프드로잉 용기) 40 mm 이상의 깊이를 가지는 것과 같은 비교적 깊은 트레이 및 컵으로 사용가능한 종이 용기와 그리고 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 중량이 가볍고 그 몸체부 및 바닥부에서 팽윤(swelling)이 없으며 또한 높은 강성(stiffness)을 가지는, 디프드로잉 방법으로 제조되는 종이 용기를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 얻기 위하여 본 발명은 아래의 조건 (1) 내지 (4) 를 만족하는 성형가공 원지를 제공한다:
(1) 적어도 2.0 kN/m 의 인장강도(tensile strenghth)(JIS-P 8113)
(2) 적어도 1.5 % 의 파단신도(elongation at break)(JIS-P 8113)
(3) 다음의 식으로 정의되는, 1 내지 10 MPa 의 범위의 임계 압축 스트레스 (critical compression stress):
임계 압축 스트레스 ＝ A／B
여기서 A는 JIS-P 8126 에 의해 결정되는 압축강도(compression strength)를 나타내고 B는 압축강도의 결정에 있어서 시험편의 부하가 걸린 부분의 면적을 나타낸다. 그리고,
(4) 두께 방향으로 20 kgf/㎠ 의 압축 스트레스를 가하여 발생하는, 적어도 10 % 의 압축변형량(compression deformation).
본 발명은 0.7 내지 0.9 g/㎤ 의 밀도를 가지는 고밀도층 및 0.7 g/㎤ 보다 더 낮은 밀도를 가지는 저밀도층, 그리고 또한 100 내지 500 g/㎠ 의 전체 평량 및 0.4 내지 0.7 g/㎤ 의 전체 밀도를 가지는 성형가공 원지를 제공하며, 여기서 저밀도층은 기계펄프, 컬링된 섬유 및 머서화된(mercerized) 펄프 중에서 선택된 적어도 하나의 펄프로 주로 구성된다.
도 1은 한 쌍의 몰드(1, 2)에 의해 종이 블랭크 시트(3)를 성형가공하는 법을 나타내는 흐름도. 도 1a는 프레스 전에 종이 블랭크 시트가 암 몰드 상에 세팅되는 상태를 나타내는 도면. 도 1b는 프레스 후에 종이 성형가공된 제품이 암 몰드의 오목부 상에 남겨진 상태를 나타내는 도면.
도 2는 종이 용기의 일 실시예의 형상을 나타내는 종이 트레이의 사시도.
도 3은 종이 용기의 다른 실시예의 형상을 나타내는 종이 트레이의 사시도.
도 4는 테이퍼 각도(ø) 및 곡률 반경(r)이 도시된, 도 2의 a-a 선 또는 도 3의 b-b 선을 따라 취해진 종이 트레이의 단면도.
도 5는 원형의 바닥부를 가지는 종이 트레이의 사시도.
도 6은 트레이의 투영된 바닥부 면적(S3)이 나타난 종이 트레이의 단면도.
도 7은 가상의 바닥부 면적(S4)이 나타난 원형의 바닥부를 가지는 종이 트레이의 단면도.
도 8은 새김선이 양면에 형성된 블랭크 시트의 평면도.
도 9는 도 8에 나타난 블랭크 시트를 사용하는 성형가공된 용기의 사시도.
도 10은 다른 각도에서 본 실시예 3-1에서 얻어진 직사각형의 성형가공된 용기의 사시도.
도 11은 실시예 3-2에서 얻어진 정사각형의 성형가공된 용기의 사시도.
도 12는 실시예 3-3에서 얻어진 원형의 성형가공된 용기의 사시도.
도 13은 실시예 4에서 얻어진 원형의 성형가공된 용기의 사시도.
본 발명에 따른 성형가공 원지를 성형하기 위한 천연펄프 섬유는 예를 들면 목재섬유(화학펄프 또는 기계펄프), 비목재섬유 및 폐지펄프이다. 그들은 필요에 따라 적절하게 선택된다.
목재섬유는 침엽수 및 활엽수로부터의 섬유를 포함한다. 목재섬유 중에서 화학펄프는 목재칩을 증해(digest)하는 단계에서 소듐 히드록사이드 및 소듐 설파이드를 사용하여 제조되는 크라프트펄프와, 그리고 설퍼로스 애시드 및 히드로겐설파이트를 사용하여 제조되는 설파이트 펄프를 포함한다. 상기 펄프는 표백될 수도 있고 표백되지 아니할 수도 있다.
이러한 크라프트펄프는 침엽 크라프트펄프 및 활엽 크라프트펄프를 포함한다. 펄프가 표백되었느냐 표백되지 아니하였느냐에 따라 펄프는 침엽 표백 크라프트펄프(NBKP) 및 활엽 표백 크라프트 펄프(LBKP)와 같은 표백 크라프트펄프와, 그리고 침엽 미표백 크라프트펄프(NUKP) 및 활엽 미표백 크라프트펄프(LUKP)와 같은 미표백 크라프트펄프로 분류될 수 있다.
기계펄프는 쇄목기로 원목을 마쇄(磨碎)하여 얻어지는 쇄목펄프(GP), 제재소로부터 폐목재를 리파이닝하여 얻어지는 리파이너쇄목펄프(RGP), 그리고 목재칩을 가열 및 리파이닝하여 얻어지는 열처리기계펄프(TMP)를 포함한다.
기계펄프에서는 결과물인 시트의 벌키니스(bulkiness) 및 강도의 관점에서 TMP가 바람직하다. 또한 TMP는 목재칩의 화학처리 및 이어지는 가압하의 리파이닝에 의해 얻어지는 C-TMP와, 그리고 추가적인 표백처리에 의해 얻어지는 BC-TMP를 포함한다.
TMP는 성형가공 원지의 펄프의 중량을 기준으로 10 내지 100 %, 더욱 바람직하게는 20 내지 80 %의 양으로 보통 사용된다.
그러한 목재섬유 펄프 중에서 소나무, 낙엽송(larch), 삼나무(ceder), 전나무(fir) 및 노송나무(Japanese cypress)와 같은 침엽수로부터 얻어지는 긴 섬유를 가지는 것이 원지의 연신성 및 강도를 향상시키는데 적절하다.
자작나무(birch), 너도밤나무(beech), 단풍나무(maple), 느릅나무(elm) 및 밤나무(chestnet tree)와 같은 활엽수로부터 얻어지는 짧은 섬유의 펄프 역시 본 발명의 취지를 벗어나지 아니하는 한 긴 섬유의 나무와 조합하여 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 비-목재 섬유는 닥나무(paper mulberry), 페이퍼 부쉬(paper bush), 안피(ganpi), 아마(flax), 대마(hemp), 양마(kenaf), 모시(ramie), 황마(jute) 및 숙마(Sunn hemp)와 같은 인피(bast)섬유; 면 및 면 린터(cotton linter)와 같은 종자섬유; 마닐라삼(Manila hemp), 사이잘삼(sisal) 및 아프리카 수염새(esparto)와 같은 잎섬유; 그리고 대나무, 볏짚, 밀집 및 사탕수수 버개스(sugarcane bagasse)와 같은 줄기섬유를 포함한다.
특히 닥나무, 페이버 부쉬, 양마, 마닐라삼, 사이잘삼, 면 및 면 린터가 바람직한데, 그것들은 긴 섬유를 가지고 있어 본 발명의 원지의 연신성 및 강도를 향상시킬 수 있기 때문이다.
비목재 섬유는 목재 섬유와 같은 방법으로 증해될 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 폐종이 펄프는 예를 들면 폐 골판지 및 폐잡지의 종이를 포함한다. 폐 골판지가 특히 바람직한데, 그것들은 종이 시트의 연신성과 강도를 향상시킬 수 있기 때문이다.
이러한 펄프 섬유는 독자적으로 또는 둘 이상의 조합에 의해 사용가능하다.
필요하다면 합성수지 섬유가 본 발명의 취지를 벗어나지 아니하는 한 상기 섬유과 혼합될 수 있다. 여기서 사용가능한 합성수지 섬유는 예를 들면 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이드 섬유 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 섬유이다. 그러나 사용되는 합성수지의 양은 성형가공 원지의 재생 성질 및 환경 부담의 저감의 관점에서 가능한 한 적어야 한다. 예를 들면, 사용시에 그 양이 성형가공 원지 내의 총 섬유에 기초하여 최대 10 % 인 것이 적절하다.
상술한 펄프 섬유로부터 만들어진 성형가공 원지는 바람직하게는 적어도 2.0 kN/m 의 인장강도(JIS-P 8113)을 가진다. 성형가공 원지는 바람직하게는 적어도 1.5 %, 더욱 바람직하게는 적어도 2.0 %의 파단신도를 가진다. 성형가공 원지가 2.0 kN/m 보다 낮은 인장강도 또는 1.5 % 보다 낮은 파단신도를 가지는 경우, 원지의 연신성이 낮아서 원지가 프레스 성형가공시 파손된다.
원지의 성질은 원지가 다수의 층으로 마련되고 상기 층의 적어도 하나가 NBKP로 만들어지는 방법 또는 강도첨가제(strength additive)가 추가되는 방법과 같은 공지의 방법에 의해 상기 범위내에서 조절될 수 있다.
프레스 몰드가 높은 뒤틀림의 만곡된 부분(또는 큰 만곡부)을 가질때, 프레스-성형가공 단계에서 만곡된 부분에 접힘 주름을 형성함으로써 뒤틀림을 흡수하는 것이 필요하다. 이 경우에 주름진 부분은 표면 방향으로 아코디언과 같이 주름잡혀 울퉁불퉁한 표면을 형성하고 그 후 상기 울퉁불퉁한 표면은 두께 방향으로 프레스 가공에 의해 압축된다. 따라서 더 높은 성형가공성을 얻기 위해서는, 아래의 식으로 결정되는 임계 압축 스트레스를 1 내지 10 MPa, 바람직하게는 3 내지 9 MPa 의 범위로, 그리고 두께 방향으로의 압축성을 10 % 이상, 바람직하게는 15 % 이상으로 조절하는 것이 바람직하다. 이 경우에 "압축성"은 두께 방향으로 20 kgf/㎠ 의 압축 스트레스가 가해졌을 경우를 의미한다.
임계 압축 스트레스 ＝ A／B
여기서 A는 JIS-P 8126에 의해 결정되는 압축강도를 나타내고, B는 압축강도의 결정에 있어서 시험편의 부하가 걸린 부분의 면적을 나타낸다.
임계 압축 스트레스가 10 MPa 보다 더 클 경우, 주름진 부분은 충분히 주름잡히지 않는다. 압축성이 10 % 보다 더 작을 경우, 주름진 부분에서의 압축 성형가공은 충분하지 못하다. 따라서 이 경우 우수한 성형가공성이 얻어질 수 없다.
임계 압축 스트레스 및 두께 방향으로의 압축성을 상술한 범위내로 조절하기 위하여 성형가공 원지의 밀도는 낮게 유지되어야 한다. 이러한 목적으로 단단한펄프 섬유가 바람직하다. 일반적으로 펄프 섬유는 균일한 형태를 가지는 종이 시트를 얻기 위해 고해(叩解)된다(즉, 기계적인 외력이 섬유의 셀룰러 벽을 부분적으로 피브릴화하기 위해 펄프 섬유에 가해진다). 그러나, 본 발명에서 고해는 섬유의 강성을 유지하기 위하여 가볍게 되도록 조절되어야 한다. 예를 들면, 고해의 정도는 화학 펄프의 경우 프리니스(freeness) (Tappi T-227 캐나다 표준)가 적어도 500 mlcsf, 기계 펄프는 적어도 180 mlcsf, 대마 펄프 및 양마 펄프의 경우 적어도 500 mlcsf, 그리고 폐 골판지 펄프의 경우 적어도 500 mlscf가 되도록 조절되는 것이 바람직하다. 펄프 섬유의 고해에는 비터(beater), 원추형 리파이너, 드럼형 리파이너, 디스크형 리파이너 등이 사용된다.
발포제는 본 발명의 취지를 벗어나지 아니하는 한 밀도를 낮추기 위해서 성형가공 원지에 추가될 수 있다.
저-비등점의 용제를 담고 있는 열-팽창 마이크로캡슐이 발포제로 사용될 수 있다. 마이크로캡슐은 10 내지 30 ㎛의 평균 직경의 입자 형상이고, 이는 짧은 시간 동안 80 내지 200 ℃의 비교적 저온으로 가열함으로써 약 4 내지 5 배 더 큰 직경 및 약 50 내지 100 배 더 큰 부피로 팽창한다. 각 마이크로캡슐은 비닐리덴 클로라이드, 아크릴로니트릴, 아크릭 에스레르 등의 코폴리머를 포함하는 열가소성 수지로 덮혀있는 이소부탄, 펜탄, 페트로리움 에테르, 헥산, 저-비등점의 할로게네이티드 하이드로카본 또는 메틸실란과 같은 휘발성 유기용제(팽창제(expanding agent))를 포함한다. 캡슐이 폴리머의 연화점을 초과하는 온도로 가열되면, 폴리머 막이 연화되기 시작하여 점점 그 안에 담긴 팽창제의 증기압이 상승하여 막을팽창시키고 그에 의해 캡슐을 팽창시킨다. 발포제는 펄프 슬러리에 첨가되어 성형가공 원지의 제조의 가열 및 건조 단계에서 발포되거나 또는 발포제를 포함하는 성형가공 원지가 고온의 물을 통과할 때 발포된다. 또한 제조단계에서 시라부 벌룬(shirabu balloon)과 같은 가벼운 색소가 펄프 슬러리에 첨가되어 원지의 밀도를 낮추게 된다.
본 발명의 원지를 제조하는데 사용가능한 화학물질로는 사이즈제(sizing agent), 강도첨가제, 항복향상제(yield improver) 등이고, 이는 초지에 통상 사용되는 것과 동일하다. 그것들은 필요에 따라 사용가능하다.
여기에 사용되는 사이즈제는 알킬 케텐 다이머, 스티렌/아크릭 수지 및 로진과 같은 내부 사이징제를 포함한다. 강도첨가제 및 항복향상제는 폴리아크릴아미드 수지, 폴리아미드 에피크롤로히드린 수지, 폴리에틸렌이민 및 그 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아민, 폴리아미드, 폴리아미드 폴리아민 및 그 유도체, 카티오닉 및 앰포테릭 전분, 산화 전분, 카르복시메탈레이트화 전분, 식물성 고무 및 폴리비닐 알코올과 같은 유기화합물; 알루미나 설페이트, 알루미나 졸, 콜로이달 실리카 및 벤토나이트와 같은 무기화합물을 포함한다. 그들은 적절히 조합된 형태로 사용될 수 있다.
상기 첨가제는 초지 단계에서 지층(紙層) 사이에 스프레이되거나 또는 초지 도중 또는 초지 후에 원지 표면에 도포됨으로써 첨가된다.
본 발명에는 초지 도중에 충전제가 사용될 수 있다. 충전제는 활석(talc), 카올린(kaolin), 소성 카올린, 점토(clay), 규조암(diatomite), 중질(heavy) 칼슘카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 알루미늄 히드록사이드, 티타늄 디옥사이드, 마그네슘 설페이트, 실리카, 알루미노실리케이트 및 카올린과 같은 무기 충전제; 및 폴리스티렌 입자 및 우레아/포르말린 수지 입자와 같은 유기 합성 충전제를 포함한다. 그들은 적절히 조합된 형태로 사용될 수 있다.
게다가 염료, pH 조절제, 슬라임(slime) 조절제, 소포제(deforming agent) 및 증점제(thickner)와 같은 초지 보조제가 용도에 따라 선택적으로 사용가능하다.
본 발명에 따른 초지 방법에서 pH는 상황에 따라 약 4.5 (산성지 제조방법) 내지 약 6 내지 8 (중성지 제조방법)의 범위에서 적절히 선택된다.
본 성형가공 원지는 상술한 초기 재료 및 화학물질을 포함하는 슬러리로부터 통상의 방법으로 제조된다. 초지기는 특별히 제한되지는 않고, 푸어드리니어기(Fourdrinier machine), 환망식초지기(cylinder machine), 탄모기(tanmo machine), 경사초지기(inclined paper making machine) 또는 적절한 조합의 초지기와 같은 통상의 초지기가 사용가능하다.
종이의 시트는 통상의 멀티실린더 건조기, 양키 건조기 또는 스루(through) 건조기에 의해 건조될 수 있다. 건조기는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 성형가공 원지는 단일층으로 구성되거나 2층 이상으로 구성되는 다층구조의 다층지일 수 있다. 다층지는 다양한 초지법으로 쉽게 얻어질 수 있다.
이렇게 얻어진 성형가공 원지는 100 내지 500 g/㎡, 보다 바람직하게는 200 내지 400 g/㎡ 의 범위의 평량을 가진다. 평량이 100 g/㎡ 보다 낮은 경우, 프레스 성형가공 후에 얻어지는 성형가공된 제품은 충분한 강도를 가질 수 없다. 반대로 평량이 500 g/㎡ 보다 큰 경우, 주름진 부분의 성형가공성이 감소되어 바람직하지 못하다.
성형가공 원지의 밀도는 바람직하게는 0.4 내지 0.7 g/㎤, 더욱 바람직하게는 0.50 내지 0.65 g/㎤ 이다.
위에서 언급한 본 발명의 (1) 내지 (4)의 조건을 만족하는 종이는 상술한 방법에 의해 마련될 수 있다. 강도, 연신성, 강성 및 압축성을 잘 균형잡기 위해서는, 성형가공 원지가 고밀도층 및 저밀도층을 조합하여 사용함으로써 마련되어지는 것이 바람직하다.
본 성형가공 원지는 바람직하게는 저밀도층이 중간층으로 사용되고 고밀도층이 중간층을 사이에 끼우는 외부층으로 사용되는 다층지이다. 원지를 이러한 방식으로 구조시킴으로써, 결과물인 원지는 벌키하게 되고 높은 강성을 가지게 된다. 저밀도층 및 고밀도층은 각각 2 이상의 층으로 구조시킬 수 있다.
다층지 형상의 성형가공 원지에서 사용되는 고밀도층의 밀도는 적절하게는 0.7 내지 0.9 g/㎤, 바람직하게는 0.75 내지 0.85 g/㎤ 이다. 고밀도층은 바람직하게 그리고 주로 크라프트펄프 또는 고품질 폐지로 구성된다. 원지를 이러한 방식으로 구조시킴으로써 결과물인 원지의 강도, 연신성, 강성 및 압축성은 잘 균형을 이루게 된다.
성형가공 원지에서 사용되는 저밀도층의 밀도는 적절하게는 0.7 g/㎤ 보다 더 작고, 바람직하게는 0.2 내지 0.6 g/㎤ 보다 더 작다.
종이의 시트, 판지 등의 강성은 아래와 같이 표현된다(시트를 보로 가정).
S ＝ E ·I／B·W ＝ E ·T3／12·W
여기서 E는 영 계수(MPa), I는 기하관성모멘트(N·㎠), B는 샘플의 폭(mm), W는 샘플의 중량(kg), 그리고 T는 샘플의 두께(mm)를 나타낸다.
즉, 강성 S는 영 계수와 시트 두께의 세제곱에 비례하는 것으로 고려할 수 있다.
판지와 같이 다층 구조를 가지는 시트의 강성도에 대하여는, A.T. Luey가 Tappi 1963년 11월, Vol 46, No 11에서 다음과 같이 보고하였다: 각 층의 강성값은 영 계수와 기하학적 관성모멘트로부터 결정된다. 따라서, 각 층에서의 강성값의 총합이 전체 시트의 강성을 결정하기 위해 계산된다. 이러한 아이디어에 의하면, 종이 두께의 중심으로부터의 거리가 더 멀어질수록 즉 다시 말해 종이가 두꺼워질수록 강성은 높아진다. 따라서, 중간층은 벌키한 것이 바람직하다. 강성이 (두께)3x (영 계수)로 표현되기 때문에, 외부층의 영 계수가 더 높아질수록 강성의 향상이 더 효과적이다.
따라서, 중간층의 밀도는 0.2 내지 0.6 g/㎤, 바람직하게는 0.3 내지 0.5 g/㎤ 인 것이 적합하다. 중간층의 밀도가 0.2 g/㎤ 보다 더 낮은 경우 층간(interlaminar) 강도는 심각하게 낮아지며, 반대로 0.6 g/㎤ 을 초과하면 전체 원지의 밀도는 0.4 내지 0.7 g/㎤ 에서 조절될 수 없다.
본 발명에서는 외부층의 밀도는 0.7 내지 0.9 g/㎤ 이어야 한다. 외부층의 밀도가 0.7 g/㎤ 보다 더 낮은 경우, 외부층의 영 계수는 낮아서 본 발명에서의 강성의 향상은 기대될 수 없다. 반대로 밀도가 0.9 g/㎤ 를 초과하는 경우, 원지의 외부층의 표면은 지나치게 팽팽하게 된다. 따라서 초지 단계에서 더 높은 밀도의 층을 얻는 것은 실질적으로 어렵고, 또한 적합한 프레스 성형가공성은 얻어지기 힘들다.
비록 고밀도층을 형성하기 위하여 다양한 펄프가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 강성을 유지하기 위하여 NUKP 및 NBKP와 같은 침엽수 펄프를 높은 정도로 고해하여 얻어지는 펄프가 특별히 바람직하다. 본 발명의 취지상 외부층(고밀도층)의 평량은 바람직하게는 15 내지 100 g/㎡ 이다. 평량이 15 g/㎡ 보다 더 작을 경우, 높은 영 계수를 가지는 층을 얻는 것은 물론 초지 자체가 어렵다. 반대로 외부층의 평량이 100 g/㎡ 를 초과하는 경우, 저밀도층의 평량이 비교적 감소되어 결과적으로 전체 원지의 밀도가 증가하여 이를 0.4 내지 0.7 g/㎤ 의 범위내로 조절하는 것이 어렵게 된다.
본 발명에서는 다층 원지가 통상의 판지의 제조에서와 같이 다층 조합 형성기에 의해 제조된다. 예를 들면, 수십 g/㎡ 의 건조 평량에 상응하는 양의 펄프 슬러리가 약 10개 위치의 금망부 상에 연속적으로 라미네이트되어 젖은 시트를 형성한다.
구체적으로는 먼저 약 40 g/㎡의 펄프층이 외부층이 될 종이층을 형성하기 위한 금망부에 형성된다. 이는 그 후 탈수되어 블랭킷 상으로 이동된다. 다음에 중간층이 될 종이층이 역시 상술한 것과 동일한 방식으로 반복되어 또 다른 금망부 상에 형성된다. 그 후 필요한 수의 중간층이 외부층 상에 위치된다. 마지막으로또 다른 외부층이 본 발명의 성형가공 원지를 얻기 위하여 형성된다.
저밀도층을 형성하기 위하여 본 발명에서 사용되는 펄프는 캐나다 표준에 따라 재해리된 상태에서 200 내지 650 ml, 바람직하게는 250 내지 550 ml의 프리니스를 가지는 것이다. 프리니스가 200 ml 보다 더 낮은 경우, 펄프 섬유는 효과적으로 탈수될 수 없고, 따라서 압착된 시트는 조밀한 구조를 가지게 된다. 이러한 사실은 저밀도의 종이층 구조의 제조를 어렵게 한다. 반대로 프리니스가 650 ml 를 초과하면, 시트의 밀도가 지나치게 낮아 초지공정의 프레스 단계에서 겹분리(ply seperation)가 발생하여 풍선형의 팽윤을 야기시킨다.
재해리된 형태에서 200 내지 650 ml 의 프리니스를 가지는 원료는 최초 재료로 사용된 펄프에 관계없이 250 내지 700의 캐나다 표준의 프리니스로 조정될 수 있다. 원지를 재-해리함으로써 펄프의 프리니스를 결정하는 것은 짧은 시간에 우수한 작동 성질을 가지는 제품으로부터 필요한 펄프의 성질을 결정하는데 효과적이다. 기계펄프, 머서화된 펄프 및 컬링된 섬유 중 어느 것이라도 총 펄프에 기초하여 50 % 이상이 포함되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
저밀도층을 형성하기 위해 사용되는 펄프 재료는 주로 저밀도의 지층을 용이하게 형성할 수 있는 펄프 재료이다. 구체적으로는 이 펄프는 기계펄프이다. 기계펄프는 보통 기계적으로 목재, 특히 침엽목재를 파괴하여 그것을 해리하여 얻어진다. GT, TMP, RGP 등이 사용가능하다. 그 중 TMP 및 RGP가 바람직하다. 특히 몬터레이(monterey) 소나무, 남부(southern) 소나무, 더글러스 전나무(Douglas fir) 등이 그 섬유가 단단하고 쉽게 변형되지 않으므로 저밀도의 지층을 얻기에 바람직하다. 게다가 사용될 때 밀도를 낮추는 것은 프레스-성형가공 단계에서 경미할 뿐이다. 양마, 갈대, 대나무, 버개스(당분이 제거된 압착된 사탕수수)와 같은 비목재 재료 역시 사용가능하다. 화학물질의 존재하에 기계적 압착에 의해 얻어진 펄프 및 표백 펄프와 같이 부분적인 화학처리에 의해 얻어진 펄프 역시 기계펄프에 포함된다.
또한 머서화된 펄프 또는 컬링된 섬유와 같이 저밀도층을 마련하기 위해 사용되며 화학처리에 의해 감소된 밀도를 가지는 펄프 재료도 역시 바람직하게 사용된다.
본 발명에서 상술한 펄프는 저밀도층을 형성하기 위해 주로 사용된다. 이들은 통상의 목재로부터 마련된 펄프 및 양마, 갈대, 대나무, 버개스와 같은 비목재 재료로부터 마련된 화학펄프와 적절한 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
디프드로잉 공정에서 결과물인 용기의 표면 상에 균열의 형성을 방지하기 위해 상술한 성형가공된 모든 원지의 적어도 한쪽면 상에 (MD 및 CD 방향의 적어도 한 방향에 관하여) 적어도 5% 의 파단신도(JIS-P 8113)를 가지는 종이 시트의 최외부층(이하 "균열방지층")을 형성하는 것이 효과적이다.
디프드로잉 기술에 의해 제조된 성형가공은 성형가공 단계에서 얕은 드로잉 기술에 의해 생산된 것보다 더 스트레치 된다. 특히 성형가공의 외부측을 형성하는 지층은 내부측을 형성하는 층보다 높은 정도로 스트레치 된다. 따라서 외부측은 더 높은 파단신도를 가져야 한다. 바람직하게는 외부층의 파단신도는 적어도 6 %, 바람직하게는 7 % 이상이어야 한다.
최외부층을 형성하는데 사용가능한 펄프는 상술한 것이다. 목재섬유 펄프 중에서 소나무, 낙엽송, 삼나무, 전나무 및 노송나무와 같은 침엽수로부터 얻어지는 긴 섬유를 가지는 것이 종이 시트의 연신성 및 강도를 향상시키는데 적합하다.
비목재 섬유 중에서 닥나무, 페이버 부쉬, 양마, 마닐라삼, 사이잘삼, 면 및 면 린터가 바람직한데 왜냐하면 그것들은 긴 섬유를 가지고 있어 종이 시트의 연신성 및 강도를 향상시킬 수 있기 때문이다.
초지용 화학물질은 본 발명의 성형가공 원지를 제조하는데 사용되는 통상의 화학물질이다. 이는 사이즈제, 강도첨가제, 항복향상제, 미네랄 충전제, 유기 리지드(rigid) 충전제, 염료, pH 조절제, 슬라임조절제, 소포제 및 증점제 중에서 적절히 선택된다.
높은 파단신도를 가지는 균열방지층용의 종이 시트는 상술한 최초 재료 및 화학물질을 포함하는 슬러리로부터 아래의 단계에 의해 마련될 수 있다: 엔드리스의 두꺼운 고무 벨트를 닙(nip) 롤을 통하여 프레스-회전시키는 장치가 습지 초지기에서 건조기 롤 부분에 적용된다. 습지는 건조기 및 벨트 사이를 통과한다. 종전의 연장된 벨트를 줄어들게 함에 의해 종이가 줄어든다. 이 방법은 클루팩(Clupak) 방법이라고 불린다. 또 다른 방법에서 종이 시트는 프레스 롤, 초지기의 실린더 건조기 또는 양키 건조기, 또는 독터(doctor)를 구비한 공정기로부터 박리되어 주름을 형성한다. 이 방법은 "크레이프(crepe) 방법"이라 불린다. 크레이프 방법은 크레이프의 위치에 따라 독터 장치와 같은 다양한 장치로 다양한 방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들면 듀오-스트레스 방법에서 크레이프는 초지기의 프레스 부분에서 독터가 제공되고, 종이는 건조기의 중간부에서 홈이 파인 롤을 통과하면서 길이방향 및 폭방향으로 연장된다.
상술한 초지 단계에서 얻어진 균열방지층용의 종이 시트는 본 발명에서 단일층 시트뿐만 아니라 2 이상의 층을 가지는 조합 보드 역시 가능하다.
균열방지층을 형성하기 위한 종이 시트의 평량은 바람직하게는 40 내지 300 g/㎡, 더욱 바람직하게는 50 내지 150 g/㎡ 이다. 종이 시트의 평량이 40 g/㎡ 보다 낮은 경우 시트의 인장강도가 충분하지 못하여 시트가 성형가공 단계에서 쉽게 파손되며, 반대로 300 g/㎡ 을 초과하는 경우 균열방지층으로서의 종이 시트로 라미네이트하여 얻어진 성형가공 원지의 밀도가 증가되어 성형가공의 주름진 부분의 성형가공성을 바람직하지 못하게 낮춘다.
이 방법에 의해 얻어진 균열방지층을 형성하는 종이 시트는 접착제에 의해 성형가공 원지와 라미네이트될 수 있다. 라미네이트 방법은 특별히 제한되지 않는다. 라미네이트는 합성수지 에멀젼, 전분 또는 PVA와 같은 수성 접착제가 원지에 도포되고 그 후 균열방지층이 닙 롤을 통해서 원지 상에 프레스되는 습식 라미네이트 방법; 가열에 의해 용해된 고온 용해 접착제가 원지에 도포되고 그 후 균열방지층이 닙 롤을 통해서 원지 상에 프레스되는 고온 용해 라미네이트 방법; 또는 가열에 의해 용해된 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 열가소성 수지가 원지 상에 필름의 형태로 전개되고 그 후 균열방지층이 닙 롤을 통해서 원지 상에 프레스되는 압출 라미네이트 방법에 의해 행하여질 수 있다.
필요하다면 색소 및 접착제를 포함하는 색소 코팅층이 본 발명의 성형가공원지의 한쪽면 또는 양면 상에 형성될 수 있다. 코팅층을 형성함에 의하여 성형가공 원지의 표면에 높은 인쇄성이 부여될 수 있다.
또한 인쇄층이 통상의 인쇄기로 염료잉크, 또는 색소잉크와 같은 잉크를 사용하여 형성될 수 있다.
코팅층을 형성하기 위해 사용되는 색소는 칼슘 카보네이트, 카올린, 점토, 활석, 티타늄 옥사이드 및 플라스틱 색소와 같은 공지의 색소로부터 적절히 선택될 수 있다.
코팅층을 형성하기 위해 사용되는 접착제는 전분, 카세인(casein), SBR 라텍스 및 폴리비닐 알코올과 같은 공지의 접착제로부터 적절히 선택될 수 있다.
코팅층은 단일층 또는 다층 중 어느 하나일 수 있다. 코팅량은 바람직하게는 총계로 약 20 내지 30 g/㎡ 가 바람직하다.
이러한 코팅층이 형성되는 경우, 코팅층의 바로 아래의 층은 바람직하게는 증가된 프리니스 및 매끄러운 표면을 가진다.
코팅층은 다양한 공지의 장치들로부터 적절히 선택되는 코팅장치로 형성될 수 있다. 또한 코팅층 상에 프린트층을 더 형성하는 것이 가능하다.
필요한 경우 종이에 액체가 스며들거나 누설됨을 방지하기 위한 목적으로 내수성 필름이 본 발명의 성형가공 원지의 한쪽면 또는 양면 상에 형성될 수 있다. 내수성 필름은 원지 상에 직접 또는 원하는 경우 코팅층 또는 프린트층 상에 형성될 수 있다.
내수성 필름은 내수성 코팅을 코팅함으로써 또는 합성수지를 라미네이트함으로써 형성될 수 있다. 내수성 필름을 형성하는 방법은 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다.
원지의 표면에 도포되어 내수성으로 만드는 코팅은 마이크로크리스탈린 왁스 및 파라핀 왁스와 같은 에멀젼; SBR 라텍스 및 폴리비닐리덴 클로라이드 라텍스와 같은 라텍스; 그리고 아크릴릭 수지 에멀젼, 셀프-에멀서파이어블 폴리올레핀 에멀젼 및 폴리에틸렌 코폴리머 수지 에멀젼과 같은 합성수지 에멀젼을 포함한다. 내수성 코팅을 도포하는 장치는 특별히 제한되지는 않고, 통상의 바코팅기(bar coater), 에어-나이프코팅기(air-knife coater), 롤코팅기(roll coater), 블레이드코팅기(blade coater), 게이트롤(gate roll) 및 사이즈프레스(size press) 중에서 적절히 선택될 수 있다. 건조후 코팅의 코팅량은 바람직하게는 총계로 약 1.0 내지 20.0 g/㎡ 이다. 코팅층은 단층 또는 다층 중 어느 하나일 수 있다.
원지의 표면에 형성되는 합성수지층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리메틸펜텐과 같은 폴리올레핀 수지; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 포화 폴리에스테르 수지; 나일론과 같은 폴리아미드 수지; 에틸렌/비닐 알코올 코폴리머; 폴리스티렌 수지; 그리고 폴리아크릴로니트릴 수지로부터 만들어질 수 있다. 원지는 상기 합성수지의 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 라미네이트 또는 코팅되어 내수성 필름을 형성한다. 합성수지층의 라미네이트 방법은 특별히 제한되지 않으며, 습식 라미네이트, 고온 용해 라미네이트, 압출 라미네이트, 건식 라미네이트 및 열 라미네이트 중에서 보통 선택된다.
드로잉이 매우 높은 압력하에서 프레스에 의해 행하여 질 경우, 색채의 불균일성은 새김선 부분을 따라 발생하고, 새김선 부분에는 접힘 주름이 형성되며, 성형가공 원지의 새김선 부분이 용기의 표면이 된다. 색채 불균일성은 제품의 외형을 심각히 손상하여 그 상품 가치를 감소시키게 된다.
합성수지층에 색소를 추가함으로써 이러한 문제를 해결하는 것이 효과적이다.
합성수지층의 색소량은 바람직하게는 3 내지 40 중량% 의 범위내인 것이 바람직하다. 30 중량% 보다 더 낮으면 색채 불규칙성을 차단하는 충분한 효과가 얻어질 수 없다. 반대로 40 중량% 를 초과하면 합성수지의 물리적 및 화학적 안전성이 낮아져서 원지 상에 안정한 합성수지층을 형성하기가 어렵다.
특히 용해된 필름의 넥-인(neck-in)이 T-다이에서 발생하여, 합성수지층의 전개성이 불충분함으로 인해 합성수지층이 부분적으로 결하게 된다.
사용된 합성수지가 폴리올레픽 수지이고 색소가 티타늄 옥사이드인 경우, 티타늄 옥사이드의 양은 바람직하게는 5 내지 10 중량% 이고 평량은 바람직하게는 15 내지 60 g/㎡ 이다
상술한 내수성 코팅 또는 합성수지는 생분해성의 열가소성 수지일 수 있다.
생분해성의 열가소성 수지는 종이와 동등하거나 그 이상의 생분해성을 가지는 한 특별히 제한되지는 않는다. 그것은 3-히드록시부디레이트/3-히드록시발러레이트 코폴리머, 3-히드록시부티레이트 폴리머 및 폴리카프로락톤과 같은 알리패틱 폴리에스테르; 폴리락틱 애시드와 같은 폴리글리코라이드; 폴리비닐 알코올; 폴리비닐 알코올/전분 합성물; 그리고 셀룰로오즈 아세테이트와 같은 셀룰로오즈 유도체를 포함한다. 합성 및/또는 천연 수지는 독자적으로 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
생분해성의 열가소성 수지중에서 본 발명에 특히 바람직한 것은 알리패틱 폴리에스테르이다. 생분해성의 알리패틱 폴리에스테르는 원지와 라미네이트되는 경우 공정성 및 얻어진 제품의 내수성에서 우수하다.
생분해성 또는 생분해성이 아닌 수지 및 첨가제가 공정성 및 물리적 성질을 높이기 위해 열가소성 수지에 첨가될 수 있다. 생분해성이 아닌 수지 및 첨가제가 첨가되는 경우 그 양은 열가소성 수지보다 더 무겁지 않음이 요구된다. 전자가 후자보다 무거운 경우 트레이 또는 용기 자체의 생분해성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
그러면 성형가공 원지의 프레스 성형가공에 관한 설명이 행하여질 것이다.
< 성형가공 방법 >
원지의 수분함유량 조절
본 발명의 성형가공된 용기는 소위 드로잉 방법에 의해 제조되는데, 여기서 용기용 블랭크 시트가 원지로부터 스탬핑되어 분리되고, 시트가 필요한 부분에서 선이 새김되며, 그리고 각각의 블랭크 시트는 프레스의 암·수 몰드 사이에 위치되어 가열하에 프레스된다. 이 공정에서 성형가공 원지의 수분함유량은 이전에 조절되어야 한다.
원지의 수분 함유량은 10 내지 20 %, 바람직하게는 11 내지 17 % 그리고 가장 바람직하게는 12 내지 15 %이어야 한다. 여기에서 "원지의 수분함유량"이란 용어는 성형가공 원지에서 전체 펄프의 오븐 건조 중량에 기초한 수분의 중량 % 를 가리킨다.
원지의 수분함유량이 상기 바람직한 범위에 유지되는 경우, 종이는 가소화되어 그 성형가공성을 향상시키고 성형가공 도중에 지층의 파단을 감소시킨다. 결과적으로 드로잉에 의해 얻어진 용기는 증가된 깊이, 매끄럽고 아름다운 외관 및 높은 강성을 가진다.
원지의 수분함유량이 10 % 이하인 경우, 충분한 강성을 가지는 성형가공품이 얻어지지 못한다. 한편, 20 % 를 초과하는 경우 성형가공 원지에 수포가 발생하고 원지의 층이 박리되며, 게다가 수분함유량이 높기 때문에 건조에 긴 시간이 필요하고 결과적으로 생산성이 낮아져서 바람직하지 못하다.
원지의 수분함유량은 수분이 프레스 성형가공 직전에 원지로 공급되는 방법, 또는 종이가 초지 공정에서 건조기로부터 전달된 후 가습되어 수분 함유량이 유지된 채로 종이가 이동되어 저장되는 방법에 의해 조절될 수 있다.
성형가공 방법
본 발명의 성형가공 원단 시트로부터 만들어진 블랭크 시트로부터 성형가공되는 용기를 제조하는 단계에 대하여 설명한다.
본 발명에 의하면, 드로잉은 한쌍의 프레스 몰드에 의해 행하여 진다. 도 1에 나타난 바와 같이, 한쌍의 프레스 몰드는 볼록 형상이고 얻고자 하는 성형가공의 내부 표면에 상응하는 형상을 가지는 수 몰드(볼록 몰드)(1)와, 그리고 오목 형상이고 얻고자 하는 성형가공의 외부 표면에 상응하는 형상을 가지는 암 몰드(오목몰드)(2)이다. 도 1에서 볼록 몰드(1)는 오목 몰드(2)를 향해 아래방향으로 이동하여 블랭크 시트(3)를 프레스한다. 이 경우 몰드의 상대 이동을 포함한 몰드의 이동 방향은 제한되지 않으며 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 매우 자명하다. 도시의 편의를 위해 볼록 몰드는 상부 몰드를 참조하고 오목 몰드는 하부 몰드를 참조하며, 상부 몰드가 하부 몰드를 향해 이동하여 블랭크 시트를 프레스하는 경우에 관하여 설명한다.
블랭크 시트(3)는 예를 들면 고주파 가열 방법, 고온 공기 가열 방법, 적외선 가열 방법 등에 의해 가열될 수 있다. 이 경우 몰드를 가열하는 수단이 필요하다. 통상의 가열 수단에서 프레스 몰드는 전기 가열 장치로 가열된다. 다른 방법에서 프레스 몰드는 고주파 제네레이터와 연결되어 고주파 가열로 원단 시트를 가열한다. 전기 가열과 고주파 가열의 조합 역시 가능하다.
성형가공 단계에서의 가열 온도는 가열된 성형가공 원지의 온도가 바람직하게는 100 내지 150 ℃, 보다 바람직하게는 110 내지 140 ℃ 의 범위가 되도록 하여야 한다. 가열된 성형가공 원지의 온도가 100 ℃ 보다 더 낮으면 성형가공이 긴 시간이 소요되어 생산성이 낮아지게 되고, 반대로 온도가 150 ℃ 보다 높으면 특히 고온의 수분함유량을 가지는 경우 원지는 쉽게 수포가 발생한다.
성형가공 원지는 가열된 프레스기 내에 설정함으로써 상술한 소정의 온도에서 조절될 수 있다. 다른 방법에서 수분을 포함하는 성형가공 원지는 마이크로웨이브와 같은 전자기파로 가열되어 프레스기 내에 위치된다.
블랭크 시트로부터 성형가공된 용기는 몰드로부터 꺼내진다. 비록 몰드로부터 꺼내진 용기가 공기-건조되더라도, 고온의 용기는 바람직하게 냉각 몰드에 소정시간 동안 유지되어 냉각된다.
열 프레스 몰드는 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 철, 스테인레스 스틸 또는 세라믹과 같은 공지 재료에 의해 만들어진다.
몰드는 유압 프레스, 공기 실린더 및 캠 메카니즘 중 어느 하나의 수단에 의해 작동가능하다. 상부 몰드와 하부 몰드 사이의 클리어런스는 유압 또는 공압의 방법으로 조절가능하다. 압력은 성형가공의 두께에 의존하여 컴퓨터에 의하거나, 또는 스토퍼(stopper)의 위치를 조정함으로써 조절될 수 있다. 캠 메카니즘에서 클리어런스는 종전 디자인된 캠의 형상 및 몰드의 하강 속도에 의존하여 조절된다.
프레스 성형가공에서 압력은 바람직하게는 10 내지 100 kgf/㎠ 의 범위이다. 10 kgf/㎠ 보다 더 작을 경우 새김된 부분의 압축변형이 불충분하고, 반대로 100 kgf/㎠ 을 초과하는 경우 지층은 접힘 주름부에서 파손되어 바람직하지 못하다.
프레스 성형가공 단계에서의 프레스 시간은 성형가공성과 작업성의 관점에서 바람직하게는 2 내지 30 초 이내이다.
< 용기의 형상 >
본 발명의 용기는 일반적으로 상부 에지에서 개구되어 있고 그 상부 에지에서 플랜지 또는 림을 가진다(도 2, 3 및 5). 플랜지는 컬링될 수 있다.
용기의 평면도는 정사각, 직각, 원형, 장원형(oval) 등일 수 있다. 직각일 경우 코너는 보통 원형이다.
도 2 및 3은 드로잉 방법에 의해 마련된 본 발명의 용기의 실시예를 나타낸다. 도 2는 장원형 형상의 용기를 나타낸다. 도 3은 직사각형 형상의 용기를 나타낸다.
용기는 바닥부 및 바닥부로부터 위방향으로 연장된 측벽을 가진다. 바닥부는 전형적으로 평평하다. 도 2 및 3 에서 평평한 바닥부로부터 기립한 측벽은 바닥부에 직각이 아니라 외부로 기울어져 있거나 또는 다른 용어로는 테이퍼져 있다. 측벽이 바닥부에 직각인 경우 용기는 차례로 쌓일 수 없다.
도 4는 도 2의 a-a 선 또는 도 3의 b-b 선을 따라 취해진 용기의 단면도이다. 이 경우 단면도는 도 2 및 3에 나타난 용기와 같다.
도 4에서 테이퍼 각도(ø)는 용기의 바닥부와 측벽에 의해 정의되는 각도이다. 테이퍼 각도는 바람직하게는 95 내지 135°이다. 바닥부 및 측벽에 의해 정의되는 용기 코너에서의 곡률반경은 도 4에서 (r)로 나타내어진다.
본 발명의 종이 용기에서 바닥부와 측벽 사이의 코너는 접힘되지 않고 만곡되어 있다. 곡률반경이 작은 경우 종이는 코너, 특히 네개의 모난 코너에서 쉽게 파단되고, 게다가 측벽 사이의 코너에서의 구겨짐이 용이하게 증가된다.
곡률반경이 큰 경우 깊은 용기는 드로잉에 의해 얻어질 수 없고 재료 사용의 효율이 낮다. 평평한 바닥부의 면적이 예를 들면 10 cm x 10 cm 인 경우, 곡률반경은 바람직하게는 약 0.5 내지 2 cm이다. 곡률반경은 바닥부의 면적에 따라 정확히 결정된다. 곡률반경(r)을 바닥부 면적(S1)의 제곱근으로 나누어 결정되는 값이 0.05 내지 0.2인 경우, 종이의 파단이 없는 깊은 용기가 드로잉에 의해 얻어질 수 있다.
본 발명에서 평평한 바닥부를 가지지 아니하는 용기가 개략적으로 평평한 바닥부와 개략적으로 평평한 측벽을 가지는 상술한 용기에 추가하여 얻어질 수 있다. 예를 들면 도 5에 나타난 바와 같이 반구형 용기가 제조될 수 있다. 도 5에 나타난 용기의 바닥부의 부분은 성형가공 후에 또 다른 프레스기로 용기 안쪽으로 넘겨질 수 있어서 용기의 배열이 안정된다.
< 바닥부의 면적 >
바닥부의 면적(S1)은 용기가 평평한 면 상에 위치되는 경우 평평한 표면과 접촉하게 되는 용기 부분의 면적이다. 바닥부의 면적이 용이하게 결정되지 아니하는 경우 아래의 (A) 및 (B) 방법으로 설명되는 바닥부의 투영 면적(S3) 또는 가상의 바닥부 면적(S4)이 채용될 수 있다.
(A) 측벽이 거의 평평한 경우, 투영된 바닥부 면적은 에지에 수직인 측벽 리지의 선 및 바닥부의 평평한 면으로부터 연장된 선의 교차에 의해 그려지는 선으로 둘러싸인 부분의 면적이다. 투영된 바닥부 면적(S3)은 도 6에 나타난다. 도 6은 도 4와 유사한 단면도이다.
(B) 용기의 내부 체적(V)이 결정된다. 용기의 상부에서의 개구 면적(S2)이 결정된다. 가상 바닥부 면적은 식에 의해 결정된다: V ＝ (S4＋S2) x H／2.
이 경우 S2는 도 7에 나타난 바와 같이 용기의 개구측의 외주 에지에 의해 둘러싸인 영역이고, 도 7은 도 4와 유사한 단면도이다.
< 용기의 높이 >
본 발명에서 드로잉에 의해 얻어진 종이 용기는 상대적으로 깊다. 깊이(용기의 높이)는 용기의 바닥부의 면적에 의존하여 결정되어야 한다.
즉, 본 발명에서 드로잉에 의해 얻어지는 종이 용기는 다음 식(1)을 만족함을 특징으로 한다.
0.2 ≤H／(S1)1／2 (1)
여기서 S1은 용기의 바닥부 면적을 나타내고 H는 그 높이를 나타낸다.
S1은 상술한 바와 같다. 필요한 경우 상술한 S3 또는 S4의 값이 바닥부 면적 S1으로 채용될 수 있다.
식(1)에 따라 높이(H)를 바닥부 면적(S1)의 제곱근으로 나누어 얻어진 값은 바람직하게는 0.3 내지 1.2 이다. 특히 상기 값이 0.4 이상의 경우 용기는 컵의 형태일 수 있다.
상기 값이 0.2 보다 더 낮은 경우 충분한 드로잉이 얻어질 수 없다는 것이 제시되었다. 얻어진 용기는 높은 수분함유량을 가지는 재료를 수용하거나 또는 액체에 대하여는 적절하지 않다. 또한 이러한 경우에 용기의 강성을 증가시키기 위한 측벽의 효과는 충분하지 않다.
상기 값이 1.2 보다 더 크면 디프드로잉에 의해 얻어진 용기는 지나치게 깊어서 성형가공 단계에서 원지가 파단되는 것을 피하기 힘들다.
용기가 실질적으로 평면의 바닥부를 가지지 않는 경우 높이(H)와 개구 면적(S2) 사이의 관계에서 아래의 식(2)이 만족된다:
0.15 ≤H／(S1)1／2 (2)
용기의 형상은 도 5의 것과 같다. 도 5의 S2는 도 7의 것과 같다.
< 성형가공된 용기의 벽 >
만곡된 영역에서의 파단을 방지함과 동시에 실제적으로 필요한 강성 및 상술한 형상을 가지는 용기를 얻기 위해, 낮은 밀도 및 높은 강도를 가지는 성형가공 원지가 드로잉에 의해 형성되는 용기벽을 위한 재료로 사용되어야 한다. 이러한 원지를 얻기 위해서 다량의 리그닌(lignin)을 함유하는 기계펄프가 그 내부에 남아있는 것이 바람직하다. 전체 종이에서의 기계펄프의 양은 JIS P-8211에 따른 카파(Kappa) 수를 결정함으로써 결정될 수 있다.
즉, 본 발명의 용기를 형성하는데 사용되는 전체 펄프의 카파 수는 바람직하게는 40 내지 160 이다.
본 발명의 성형가공 원지는 천연펄프를 주성분으로 포함하여 성형가공성이 종래의 성형가공 용지보다 우수하다.
다음 실시예는 본 발명을 더 예시하는 것이며, 이는 결코 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 다른 기재가 없는 한 비율은 고체의 중량으로 주어진다.
< 실시예 1-1 >
디스크형 리파이너에 의해, 시판중인 NBKP 가 550 mlcsf (Tappi T-227, 캐나다 표준)으로 고해되고, 몬터레이 소나무 TMP 가 300 mlcsf로 고해되고, 그리고 시판중인 NUKP 가 550 mlscf 로 고해되었다.
상기 원료중에서 40 g/㎡ NBKP 의 제1층, 250 g/㎡ TMP 의 제2층 및 40 g/㎡ NUKP 의 제3층의 세개의 층으로 구성된 판지가 다층 조합 초지기로 마련되었다.판지는 성형가공 원지로 사용되었다.
원지의 인장강도, 파단신도, 임계 압축 스트레스 및 두께방향으로의 압축변형은 아래에서 기술하는 방법으로 결정되었다.
이렇게 얻어진 원지는 트레이를 형성하는데 사용되었고, 그 성형가공성이 계산되었다.
< 실시예 1-2 >
디스크형 리파이너로 500 mlcsf로 고해된 80 비율의 시판중인 LBKP, 500 mlcsf로 고해된 20 비율의 시판중인 NBKP 및 10 비율의 발포 마이크로캡슐(상표명 : Matsumoto microsphere F-30D; 마스모토 유시 세이야쿠 사)로 구성된 원료가 마련되었다.
150 g/㎡ 의 평량을 가지는 종이 시트가 원료로부터 수제 종이를 만드는 실험용 기계로 만들어져 110 ℃ 에서 로터리 건조기로 건조되었다. 수제 종이는 성형가공 원지로 사용되어 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 계산되었다.
< 실시예 1-3 >
시판중인 NBKP 가 디스크형 리파이너로 600 mlcsf로 고해되어 원료를 얻었다. 260 g/㎡ 의 평량을 가지는 종이 시트가 원료로부터 수제 종이를 만드는 실험용 기계로 제조되어 110 ℃ 에서 로터리 건조기로 건조되었다. 수제 종이는 성형가공 원지로 사용되어 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 계산되었다.
< 실시예 1-4 >
몬터레이 소나무 TMP 가 300 mlcsf 로 고해되어 원료를 얻었다. 280 g/㎡의 평량을 가지는 종이 시트가 원료로부터 수제 종이를 만드는 실험용 기계로 제조되어 110 ℃ 에서 로터리 건조기로 건조되었다. 수제 종이는 성형가공 원지로 사용되어 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 계산되었다.
< 비교 실시예 1-1 >
중량으로 50 비율의 컬링된 섬유(바이어호이제(Weyerhauser) 사의 제품) 및 중량으로 50 비율의 몬터레이 소나무 TMP 가 고해됨없이 해리되고 함께 섞여, 원료를 얻었다. 290 g/㎡ 의 평량을 가지는 종이 시트가 원료로부터 수제 종이를 만드는 실험용 기계로 제조되었다. 수제 종이는 성형가공 원지로 사용되어 실시예 1-1과 동일한 방식으로 계산되었다.
< 비교 실시예 1-2 >
성형가공 원지가 제조 필터 종이(상표명: Standard Filter Paper No. 2; 어드반테크 토요 (KK); 평량 125 g/㎡)로 대체된 것을 제외하고는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 행하여졌다.
< 비교 실시예 1-3 >
성형가공 원지가 K 라이너(상표명: NRK 280; 오지 페이퍼 사; 평량 280 g/㎡)로 대체된 것을 제외하고는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 행하여졌다.
< 비교 실시예 1-4 >
성형가공 원지가 컵용 원지(신-후지 세이시의 제품 (KK); 평량 290 g/㎡)로 대체된 것을 제외하고는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 행하여졌다.
( 계산방법 )
(1) 인장강도
테스트용 종이를 각각 흐름 방향과 횡단 방향으로 15 mm 의 폭과 250 mm 의 길이로 절단하여 얻은 시험편을 습도를 조절하기 위해 적어도 24시간 동안 23 ℃ 및 50 % RH 의 조건하에 유지시켰다. 그 후 시험편의 인장강도는 JIS-P 8113 에 따라 20 mm/min 의 당김속도(pulling rate)로 스트로그래프(Strograph) M2 테스터(도요 세이키 세이사쿠-쇼 사의 제품)로 결정되었다.
(2) 파단신도
테스트용 종이를 각각 흐름 방향과 횡단 방향으로 15 mm 의 폭과 250 mm 의 길이로 절단하여 얻은 시험편을 습도를 조절하기 위해 적어도 24시간 동안 23 ℃ 및 50 % RH 의 조건하에 유지시켰다. 그 후 시험편의 파단신도는 JIS-P 8113 에 따라 20 mm/min 의 당김속도로 스트로그래프 M2 테스터(도요 세이키 세이사쿠-쇼 사의 제품)로 결정되었다.
(3) 임계 압축 스트레스
테스트용 종이를 각각 흐름 방향과 횡단 방향으로 12.7 mm 의 폭과 152.4 mm 의 길이로 절단하여 얻은 시험편을 습도를 조절하기 위해 적어도 24시간 동안 23 ℃ 및 50 % RH 의 조건하에 유지시켰다. 그 후 시험편의 압축강도는 JIS-P 8126 에 따라 디지틀 링 크러시 테스터(digital ring crush tester) X-1104((KK) 오리엔텍 제품)로 결정되었다. 또한 압축강도를 결정하는 단계에서 시험편의 하중이 걸린 부분의 면적(B)이 결정되었다. 임계 압축 스트레스는 다음 식에 따라 계산되었다:
임계 압축 스트레스 ＝ A／B
여기서 임계 압축 스트레스의 단위는 MPa, 압축강도의 단위는 N, 그리고 시험편의 하중이 걸린 면적은 다음 식에 의해 계산된다:
(시험편의 두께)(mm) x 152.4 mm
여기서 시험편의 두께는 JIS-P 8118 에 따라 적어도 24시간 동안 23 ℃ 및 50 % RH 의 조건하에서 조절된 습도를 가지는 샘플을 사용하여 결정된다.
(4) 압축변형
50 mm x 50 mm 시험편의 습도가 적어도 24시간 동안 23 ℃ 및 50 % RH의 조건하에서 조절되었다. 각 시험편은 스트레스-뒤틀림 곡선을 그리기 위해 1 mm/min 의 압축 속도로 스트로그래프 M2 테스터(도요 세이키 세이사쿠-쇼사의 제품)로 두께방향으로 압축되어 20 kgf/㎠의 압축 스트레스하에서의 압축 (뒤틀림)을 결정하기 위한 압축-뒤틀림 곡선을 그렸다.
(5) 성형가공성
성형가공 원지는 도 8에 나타난 성형가공 블랭크 시트를 형성하기 위하여 24개의 선이 새김되었다. 블랭크 시트는 35 kgf/㎠의 프레스 압력, 150 ℃ 의 프레스 온도 및 5 초의 프레스 시간으로 구성된 조건하에서 몰드 및 프레스 성형가공 기계에 의해 트레이로 성형가공되어 도 9에 나타난 (약 20 cm 의 장축, 약 14 cm 의 단축 및 약 4 cm 의 높이를 가지는) 트레이를 형성하였다.
성형가공성은 다음의 세개의 척도에 따라 평가되었다:
Ｏ: 시트가 트레이 형상으로 몰드될 수 있고 얻어진 제품은 매끈한 표면을 가진다.
△: 비록 시트가 트레이 형상으로 성형가공될 수 있으나, 얻어진 제품은 특히 접힘 주름부에서 거친 표면을 가진다.
Ｘ: 블랭크가 성형가공 단계에서 파단되어 트레이 형상의 성형가공을 만들기가 불가능하다.
평가 결과는 표 1 및 2 에 나타나있다.
성형가공 원지 평량(g/㎡) 두께(mm) 밀도 각 층의평량 각 층의밀도
실시예 1-1 NBKP/TMP/NUKP 336 0.642 0.52 NBKP 0.70
TMP 0.48
NUKP 0.70
실시예 1-2 LBKP+NBKP+발포제 156 0.997 0.16
실시예 1-3 NBKP 수제 종이 255 0.493 0.52
실시예 1-4 TMP 수제 종이 282 0.970 0.29
비교 실시예 1-1 컬링된 섬유 /TMP 290 1.040 0.28
비교 실시예 1-2 No. 2 필터 종이 132 0.281 0.47
비교 실시예 1-3 NRK 280 274 0.335 0.82
비교 실시예 1-4 컵용 원지 289 0.327 0.88
인장강도(kN/m) 파단신도(%) 임계 압축스트레스 (MPa) 압축변형(%) 성형가공성
MD CD MD CD MD CD
실시예 1-1 19.7 9.4 2.4 5.7 7.8 5.7 17 Ｏ
실시예 1-2 2.4 2.8 1.1 74 Ｏ
실시예 1-3 7.3 4.4 3.5 11 Ｏ
실시예 1-4 6.4 2.7 1.7 20 Ｏ
비교 실시예 1-1 6.2 3.4 1.4 3.0 1.9 1.4 36 Ｘ
비교 실시예 1-2 3.4 1.7 1.4 3.3 3.7 2.6 22 Ｘ
비교 실시예 1-3 16.8 7.3 2.4 6.5 14.8 11.0 10 △
비교 실시예 1-4 23.1 9.9 2.6 8.3 15.8 11.6 8.4 △
본 발명의 성형가공 원지 시트는 균열이 되지 아니하고 성형가공 단계에서 접힘 주름부가 울퉁불퉁하지 않기 때문에 우수한 성형가공성을 가진다는 것이 표 1 및 2 로부터 명백하다.
< 실시예 2-1 >
다음의 3종류의 펄프 (1) 내지 (3)은 구마가이 리키 고료(Kumagai Riki Koryo)의 실험용 배향(orientation) 초지기로 300 m/min 의 금망 속도에서 아래의 순서로 서로 조합되어 조합지를 만들었다.
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 몬터레이 소나무 TMP 350 mlcsf, 180 g/㎡
(3) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(상기 원료는 구마가이 리키 고료의 KRK 고-집중 디스크형 리파이너타입의 비터로 소정의 프리니스로 고해되었다.)
라이네미트 가공에서 전분(ONL510: 오지 콘 스타치의 제품)의 2.0 % 수성 분산이 각 층의 표면상에 1.0 g/㎡의 고체가 그 위에 도포될 정도의 양으로 뿌려졌다. 상기 층은 서로 조합되어 라미네이트를 형성하였다.
이렇게 얻어진 습식 라미네이트 시트는 모노플라스틱 캔버스 시트(시키시마 캔버스 사의 제품) 사이에 위치되어 10 kg/cm 의 닙 압력하에 30 m/min 의 속도로 캘린더(calender)(유리 롤 머신의 제품)에 의해 프레스되었다.
그 후 시트는 페로타이프(ferrotype) 실린더형 가열 드라이어로 건조되었다.
시트의 습기는 20 ℃ 및 65 % RH 의 조건하에서 조절되었고, 20 kg/cm 의 닙압력하에 20 m/min 의 속도에서 캘린더(유리 롤 머신의 제품)로 처리되었다. 8.0 % PVA(Kuraray POVAL PVA-KL 118; 구라레이 사 제품)가 2.0 g/㎡ 의 코팅량으로 수작업에 의해 시트에 도포되었다. 그 후 시트는 40 kg/cm 의 닙 압력하에 20 m/min 의 속도로 120 ℃에서 캘린더(유리 롤 머신의 제품)로 처리되어 성형가공 원지를 얻었다.
성형가공 원지의 습기는 20 ℃ 및 65 % RH 의 조건하에서 조절되었고, 그 평량, 두께, 밀도 및 Z 강도 테이버(Taber) 강성이 결정되었다.
또한 40 ㎛ 의 두께를 가지는 폴리프로필렌 필름이 용해 압출에 의해 성형가공 원지의 표면에 라이네이트되어 성형가공된 종이 용기 제조용 시트를 얻었다.
장원형 블랭크 시트는 시트로부터 스탬핑되어 분리되었다. 블랭크 시트는 도 8에 나타난 바와 같이 양측에 새김선(10)이 방사상으로 구비되었다.
이렇게 얻어진 블랭크 시트는 35 kg/㎠ 하에 130 ℃ 에서 테스트 프레스 성형가공기(다이-이치 고키의 제품)로 장원형 트레이를 형성하기 위한 한쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에서 가열-프레스되어, 약 20 cm 의 장축, 약 14 cm 의 단축 및 4 cm 의 높이를 가지는 종이 용기를 얻었다(도 9 참조).
7 % 의 전분(Oji Ace A; 오지 콘 스타치 사의 제품)을 70 ℃의 물에서 젤라틴화하여 얻어진 젤라틴화 액체는 대기 온도로 냉각되어 음식대신에 사용되었다. 250 g 의 젤라틴화 액체가 성형가공된 종이 용기에 공급되었다. 젤라틴화 액체를 담은 성형가공된 종이용기가 몸체부와 바닥부에서의 팽윤이 명백히 없으며 용기의 형상이 정상인 것을 확인한 후 용기의 개구 에지는 폴리에틸렌 필름으로 덮여 냉장고에 위치되었다. 용기를 12 시간 동안 5 ℃ 에서 견디게 한 후, 성형가공된 종이용기의 몸체부 및 바닥부에서의 팽윤의 정도가 아래에서 기술하는 방법으로 판단되었다.
< 실시예 2-2 >
조합지는 아래에 나타난 세종류의 펄프가 사용되었다는 것, 아래에 나타난 코팅 액체는 메이어 바(Mayer bar)로 수작업에 의해 표면에 도포되어 9.0 g/㎡의 언더코팅과 10 g/㎡의 탑코팅이 건조후에 형성되었다는 것, 그리고 라미네이트된 종이는 고온 공기 건조기(어드반테크 KK의 제품)에서 60 초 동안 105 ℃로 건조되었다는 것을 제외하고는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다.
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 몬터레이 소나무 TMP 300 mlcsf / 시판중인 NBKP 150 mlcsf ( 70 / 30 ), 조합후 프리니스 : 280 mlcsf, 230 g/㎡
(3) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
[ 코팅 구성요소 ]
탑코팅 : 카올린(Ultrawhite 90; 엔젤하트사) / 칼슘 카보네이트(Brilliant 15; 시라이시 고료) / 티타늄 옥사이드(TCA 333; 토케무 제품) ＝ 50 / 35 / 15 그리고 라텍스(L1410; 아사히 케미칼 인더스트리 사) / 우레아 전분 포스페이트(MS 4600; 니혼 쇼쿠힌 가코 사) ＝ 15 / 5 (고체 중량 비율; 이하 같다)
언더코팅 : 카올린(Kaobright; 티일 사) / 칼슘 카보네이트(Softon 2200; 비호쿠-푼카) = 50 / 50 그리고 라텍스(0668; JSR) / 우레아 전분 포스페이트(MS 4600; 니혼 쇼쿠힌 카코 사) ＝ 15 / 5
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다. 결정 및 평가는 상술한 것과 동일한 방식으로 행하였다.
< 실시예 2-3 >
조합지는 아래에 나타난 세종류의 펄프가 사용되었다는 것을 제외하고는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다:
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 시판중인 머서화 펄프 300 mlcsf / 시판중인 NBKP 150 mlcsf ( 70 / 30 ), 조합후 프리니스: 250 mlcsf, 200 g/㎡
(3) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다. 결정 및 평가는 상기와 동일한 방식으로 행하였다.
< 실시예 2-4 >
조합지는 아래에 나타난 세종류의 펄프가 사용되었다는 것을 제외하고는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다:
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 시판중인 NBKP 150 mlcsf / 컬링된 섬유(바이어호이제) 750 mlcsf ( 70 / 30 ), 조합후 프리니스: 300 mlcsf, 160 g/㎡
(3) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 40 g/㎡
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로제조되었다. 결정 및 평가는 상기와 동일한 방식으로 행하였다.
< 실시예 2-5 >
조합지는 아래에 나타난 세종류의 펄프가 사용되었다는 것을 제외하고는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다:
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 양마 TMP 350 mlcsf, 185 g/㎡
(3) 시판중인 NBKP 380 mlcsf, 50 g/㎡
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 실시예 2-1 와 동일한 방식으로 제조되었다. 결정 및 평가는 상기와 동일한 방식으로 행하였다.
< 참고 실시예 2-1 >
종이는 아래에 나타난 단지 한 종류의 펄프가 사용되어 하나의 층만을 형성하였다는 것을 제외하고는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다:
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 350 g/㎡
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다. 결정 및 평가는 상기와 동일한 방식으로 행하였다.
< 참고 실시예 2-2 >
종이는 아래에 나타난 두 종류의 펄프가 사용되어 두개의 층을 형성하였다는 것을 제외하고는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다:
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 몬터레이 소나무 TMP 350 mlcsf, 250 g/㎡
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다. 결정 및 평가는 상기와 동일한 방식으로 행하였다.
< 참고 실시예 2-3 >
종이는 아래에 나타난 단지 한 종류의 펄프가 사용되어 하나의 층만을 형성하였다는 것을 제외하고는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다:
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 360 g/㎡
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제조되었다. 결정 및 평가는 상기와 동일한 방식으로 행하였다.
상기 실시예 및 참고 실시예에서 얻어지는 결정 및 평가의 결과는 표 3 및 4에 나타나있다.
평가 방법은 다음과 같았다:
[ 각 지층의 밀도 ]
상기 층은 JIS P 8139 에 따른 조합 판지의 층간 박리 강도 테스트에서 제시된 층간 박리 방법에 의해 서로로부터 분리되어 그 각각의 두께(mm) 및 평량(g/㎠)이 결정되었다.
각각의 박리된 층은 보풀이 발생하며(fluffy) 보풀에 기인하여 실제 두께보다 더 두껍기 때문에, 수정인자가 아래의 식에 따라 계산되어 각 박리된 층의 두께를 수정하였고, 상기 층의 밀도가 계산되었다:
수정인자 ＝ ( 박리전 전체층 두께 ) / ( 박리후 층의 총두께)
JIS P 8139 에 따른 라미네이트된 판지의 층간 박리 강도 테스트에서 제시된층간 박리 방법에 의한 층의 박리가 어려운 경우, 조합 시트 샘플이 60 ℃의 물에 1시간 동안 담겨져 박리에 의해 샘플이 윗면층, 중간층, 배면층으로 나뉘어졌다. 얻어진 각 층은 건조되어 그들 각각의 두께(mm) 및 평량(g/㎠)이 결정되었다. 그 후 수정인자가 상술한 바와 같이 계산되어 각 층의 두께가 수정되고 층의 밀도가 계산되었다.
[ 몸체부 팽윤률의 판단 ]
종이 트레이 몸체부 중간의 외주가 측정되었다. 테스트 이전 정상 상태에서 측정된 외주와 12 시간 후에 측정된 외주와의 차이가 계산되어 몸체부 팽윤률이 계산되었다.
몸체부 팽윤률 (%) ＝ [ ( 12 시간 후의 몸체부 중간의 외주 ) - ( 평가 시험전 몸체부 중간의 외주 ) ] / ( 평가 시험전 몸체부 중간의 외주 )
3.0 % 보다 더 높은 몸체부 팽윤률은 ＸＸ로 판단되었고, 1.5 내지 3.0 % 의 범위는 Ｘ로 판단되었으며, 1.5 미만은 Ｏ로 판단되었다.
실시예번호 성형가공방법 층 펄프조합 총 평량(g/㎡) 각 층의평량(g/㎡) 전체 층의 밀도(g/㎤) 각 층의 밀도(g/㎤) 강성 MD(g·cm) 몸체부팽윤률
2-1 프레스 윗면 NBKP 310 50 0.55 0.80 410 Ｏ
중간 TMP 200 0.50
배면 NBKP 50 0.80
2-2 프레스 윗면 NBKP 330 50 0.60 0.80 375 Ｏ
중간 N 재료TMP + NBKP 200 0.52
배면 NBKP 50 0.80
2-3 프레스 윗면 NBKP 310 50 0.60 0.80 360 Ｏ
중간 머서화 펄프 + NBKP 200 0.52
배면 NBKP 50 0.80
2-4 프레스 윗면 NBKP 260 50 0.55 0.80 285 Ｏ
중간 NBKP + CF 160 0.50
배면 NBKP 40 0.80
2-5 프레스 윗면 NBKP 290 50 0.55 0.80 410 Ｏ
중간 양마 TMP 185 0.50
배면 NBKP 50 0.80
주 : "N 재료"는 침엽수 재료를 의미한다.
참고실시예번호 성형가공방법 층 펄프조합 총 평량(g/㎡) 각 층의평량(g/㎡) 전체 층의 밀도(g/㎤) 각 층의 밀도(g/㎤) 강성 MD(g·cm) 몸체부팽윤률
2-1 프레스 윗면 NBKP 360 350 0.80 0.80 200 Ｘ
중간 없음 없음 없음
배면 없음 없음 없음
2-2 프레스 윗면 NBKP 260 50 0.80 0.80 150 Ｘ
중간 NBKP 200 0.80
배면 없음 없음 없음
2-3 프레스 윗면 NBKP 370 360 0.80 0.80 210 Ｘ
중간 없음 없음 없음
배면 없음 없음 없음
< 실시예 3-1 >
실시예 2-1 과 동일한 방식으로 얻어진 성형가공 원지가 수증기로 처리되어 12 % 로 그 수분함유량이 조절되었다. 장원형 블랭크 시트는 원지로부터 스탬핑되어 분리되었다. 블랭크 시트는 도 8에 나타난 바와 같이 양측에 새김선이 방사상으로 구비되었다.
이렇게 얻어진 블랭크 시트는 35 kg/㎠ 하에 130 ℃에서 테스트 프레스 성형가공기(다이-이치 고키의 제품)로 종이 트레이를 형성하기 위한 한쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에서 가열-프레스되어, 도 10에 나타난 바와 같이 4 cm 의 높이와 길이 18.6 cm 및 폭 12.6 cm 의 거의 직사각형 형상의 개구부를 가지는 종이 트레이를 형성하였다. 또한 이것은 폭 0.7 cm 의 플랜지를 구비하였다. 드로잉에 의해 얻어진 트레이 용기는 만곡된 측벽과, 또한 측벽과 바닥부 사이의 만곡된 영역을 역시 가진다.
얻어진 트레이는 115°의 테이퍼각(ø), 2 cm 의 곡률반경(r) 및 72 ㎠의 바닥부 면적(S1)을 가진다. 따라서 H/(S1)1/2은 0.47, r/(S1)1/2은 0.24, 그리고 H/(S2)1/2은 0.26 이다.
드로잉에 의해 얻어진 트레이의 몸체부에서의 팽윤의 정도는 아래에 기술하는 바에 따라 역시 결정될 것이다.
< 실시예 3-2 >
성형가공 원지는 실시예 2-2 와 동일한 방식으로 얻어졌다.
블랭크 시트는 블랭크 시트의 형상이 대략 정사각형이라는 것, 그 코너가 원형이라는 것, 정사각형 용기를 형성하기 위한 한 쌍의 상부 및 하부 몰드가 사용되었다는 것, 블랭크 시트의 수분함유량이 15 % 이라는 것, 그리고 성형가공 온도가 140 ℃ 라는 것을 제외하고는 실시예 3-1 과 동일한 방식으로 얻어졌다.
따라서 도 11에 나타난 바와 같이 거의 정사각형의 트레이가 드로잉에 의해 얻어진다. 이 트레이는 높이 2.8 cm 및 개구의 각각 측면의 길이 8 cm 의 거의 사각형의 개구를 가진다. 또한 이는 폭 1 cm 의 플랜지 또는 림과 그리고 만곡된 측벽 및 측벽과 바닥부 사이에 만곡된 영역을 가진다.
얻어진 트레이는 113°의 테이퍼각(ø), 1.3 cm 의 곡률반경(r) 및 20 ㎠ 의 바닥부 면적(S1)을 가진다. 따라서 H/(S1)1/2은 0.62, r/(S1)1/2은 0.29, 그리고 H/(S2)1/2은 0.35 이다.
드로잉에 의해 얻어진 트레이는 실시예 3-1 과 같은 방식으로 평가되었다.
< 실시예 3-3 >
조합지는 아래에 나타난 세종류의 펄프가 사용되었다는 것을 제외하고는 실시예 3-1 과 동일한 방식으로 제조되었다.
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 몬터레이 소나무 TMP 350 mlcsf / 시판중인 LBKP 350 mlcsf ( 70 / 30 ), 조합후 프리니스 : 350 mlcsf, 200 g/㎡
(3) 시판중인 NBKP 380 mlcsf, 50 g/㎡
성형가공 원지는 실시예 3-1 과 동일한 방식으로 제조되었다. 20 ℃ 및 65 % RH 의 조건하에 습기를 조절한 후 종이의 평량, 두께 및 밀도가 결정되었다.
원지의 표면(용기의 내부 표면)은 실시예 3-1 과 같은 방식으로 두께 40 ㎛ 의 폴리프로필렌 필름으로 라미네이트되어 용기를 형성하기 위한 블랭크 시트를 얻었다.
그 후, 블랭크 시트는 블랭크 시트가 원형이라는 것, 몰드가 사발(bowl)-형상이라는 것, 블랭크 시트의 수분함유량이 13 % 이라는 것, 그리고 성형가공 온도가 120 ℃ 라는 것을 제외하고는 실시예 3-1 과 동일한 방식으로 얻어졌다. 드로잉에 의해 얻어진 사발-형상 용기는 도 12에서 나타난 바와 같이 높이 5.5 cm 및 지름 12 cm 의 개구를 가진다. 또한 이는 폭 0.8 cm 의 플랜지 또는 림과 그리고 측벽과 바닥부 사이에 만곡된 영역을 가진다.
얻어진 트레이는 114°의 테이퍼각(ø), 1 cm 의 곡률반경(r) 및 28 ㎠ 의 바닥부 면적(S1)을 가진다. 따라서 H/(S1)1/2은 1.03, r/(S1)1/2은 0.19, 그리고 H/(S2)1/2은 0.52 이다.
실시예 3-1 내지 3-3 의 평가의 결과는 표 5에 나타내어 진다.
실시예번호 층 펄프조합 총 평량(g/㎡) 각 층의평량(g/㎡) 전체 층의 밀도(g/㎤) 각 층의 밀도(g/㎤) 몸체부팽윤률 파단신도(MD/CD)(%)
3-1 윗면 NBKP 310 50 0.55 0.80 Ｏ 3.4/6.9
중간 TMP 200 0.50
배면 NBKP 50 0.80
3-2 윗면 NBKP 330 50 0.60 0.80 Ｏ 2.9/6.3
중간 N 재료 TMP + NBKP 200 0.52
배면 NBKP 50 0.80
3-3 윗면 NBKP 310 50 0.60 0.80 Ｏ 2.4/5.2
중간 N 재료TMP + LBKP 200 0.52
배면 NBKP 50 0.72
< 실시예 4-1 > ( 원지의 최외부층의 효과 )
디스크형 리파이너로 시판중인 NBKP가 550 mlcsf (Tappi T-227, 캐나다 표준)로 고해되고 몬터레이 TMP 가 300 mlcsf 로 고해되었다. 이들 원료로부터 두 층, 즉 40 g/㎡ NBKP 의 제1층 및 250 g/㎡ TMP 의 제2층으로 구성된 종이 지지물(support)이 다층 조합 초지기에서 마련되었다. 표백 스트레칭 크라프트 종이(오지 페이퍼 사, 평량: 75 g/㎡)가 종이 지지물에 외부층 시트로서 도포되어 성형가공 원지를 얻었다. 조합은 다음과 같이 행하여졌다: 20 g/㎡의 EVA 에멀젼타입 접착제(상표명: Vinisol 1412 KAI; 다이도 가세이)가 메이어 바로 판지의 TMP 층 표면에 도포되었다. 그 후 즉시, 표백 스트레칭 크래프트 종이가 핸드롤로 건조되지 아니한 코팅층 상에 프레스되었다. 110 ℃에서 20 초 동안 고온 공기 건조기로 건조된 후, 이렇게 얻어진 성형가공 원지는 아래에 기술한 파단신도 및 성형가공성을 판단하는 테스트를 받았다.
이 경우 외부층이 없는 다층 원지는 다음의 층 구조를 가진다.
펄프의 종류 밀도 (g/㎤) 평량 (g/㎡)
윗면층 NBKP 0.70 40
중간층 TMP 0.48 250
배면층 - 0.50 290
< 실시예 4-2 >
성형가공 원지는 종이 지지물에 도포될 외부층 시트가 시멘트 봉지용 미표백 스트레칭 크래프트 종이(오지 페이퍼 사, 평량: 83 g/㎡)로 대체된 것을 제외하고는 실시예 4-1 과 같은 방식으로 마련되어 평가되었다.
< 실시예 4-3 >
성형가공 원지는 종이 지지물의 제2층이 TMP 180 g/㎡을 포함하며 종이 지지물에 도포될 외부층 시트가 접착테이프용 스트레칭 크래프트 종이로 대체된 것을 제외하고는 실시예 4-1 과 같은 방식으로 마련되어 평가되었다.
( 평가 방법 )
(1) 파단신도
결과물인 테스트 종이를 각각 흐름 방향과 횡단 방향으로 15 mm 의 폭과 250 mm 의 길이로 절단하여 얻은 블랭크 시트를 습도를 조절하기 위해 적어도 24 시간 동안 23 ℃ 및 50 % RH의 조건하에 유지시킨다. 그 후 블랭크 시트의 파단신도는 JIS-P 8113 에 따라 20 mm/min 의 당김속도에서 스트로그래프 M2 테스터(도요 세이키 세이사쿠-쇼 사의 제품)로 결정된다.
(2) 성형가공성
시트의 습기가 수증기 처리에 의해 12 % 로 조절되었다. 원형 블랭크 시트는 원지로부터 스탬핑되어 분리되었다. 블랭크 시트는 선이 방사상으로 새김되었다. 이렇게 얻어진 블랭크 시트는 35 kg/㎠ 하에 130 ℃ 에서 테스트 프레스 성형가공기(다이-이치 고키의 제품)로 컵-형상 트레이를 형성하기 위한 한 쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에서 가열-프레스되어, 7 cm 의 높이, 지름 12 cm 의 원형 개구 및 지름 6 cm의 원형 바닥부를 가지는 컵-형상의 종이 용기를 얻었다. 또한 이는 도 13 에 나타난 바와 같이 폭 0.7 cm 의 플랜지와, 그리고 만곡된 측벽 및 측벽과 바닥부 사이의 만곡된 영역을 구비하였다. 성형가공은 시트의 형성된 외부층 측이 용기의 외부가 되도록 행하여졌다. 성형가공성은 다음과 같이 평가되었다:
Ｏ: 시트가 컵으로 몰드되었고, 각각 성형가공품의 외부층이 파단되지 않았으며, 성형가공 표면이 매끈하였다.
△: 시트가 컵으로 몰드되었으나, 컵의 외부층이 파단되었다.
Ｘ: 블랭크가 성형가공 단계에서 파단되어 컵으로 성형가공될 수 없었다.
평가 결과는 표 6 에 나타나있다.
실시예 4-1 실시예 4-2 실시예 4-3
외부층 시트 종류 표백스트레칭크라프트종이 시멘트봉지용미표백스트레칭크라프트종이 접착테이프용미표백스트레칭크라프트종이
평량 (g/㎡) 75 83 73
밀도 (g/㎤) 0.72 0.60 0.68
파단신도 (%)MDCD 9.07.9 6.57.9 7.48.9
원지의 평량 (g/㎡) 292 292 225
총 원지 평량 (g/㎡) 387 396 320
밀도 (g/㎤) 0.56 0.54 0.60
성형가공성 Ｏ Ｏ Ｏ
본 발명의 성형가공 원지는 컵 등을 형성하기 위해 깊은 성형가공에 사용되는 경우 조차도 성형가공 단계에서 외부 지층 표면이 균열되거나 파단되지 아니하기 때문에 성형가공성에서 우수하다는 것이 표 6 으로부터 명백하다.
< 실시예 5-1 >
성형가공 원지가 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 얻어졌다.
[ 외부층 밀도의 결정 ]
상기 층은 JIS P 8139 에 따른 조합 판지의 층간 박리 강도 테스트에서 제시된 층간 박리 방법에 의해 서로로부터 분리되어 그 각각의 두께(mm) 및 평량(g/㎠)이 결정되었다.
각각의 박리된 층은 보풀이 발생하며 보풀에 기인하여 실제 두께보다 더 두껍기 때문에, 수정인자가 아래의 식에 따라 계산되어 각 박리된 층의 두께를 수정하였고, 상기 층의 밀도가 계산되었다:
수정인자 ＝ ( 박리전 전체층 두께 ) / ( 박리후 층의 총두께)
JIS P 8139 에 따른 라미네이트된 판지의 층간 박리 강도 테스트에서 제시된 층간 박리 방법에 의한 층의 박리가 어려운 경우, 조합 시트 샘플은 60 ℃의 물에 1 시간 동안 담겨져 박리에 의해 샘플이 윗면층, 중간층, 배면층으로 나뉘어졌다. 얻어진 각 층은 건조되어 그 각각의 두께(mm) 및 평량(g/㎠)이 결정되었다. 그 후 수정인자가 상술한 바와 같이 계산되어 각 층의 두께가 수정되고 층의 밀도가 계산되었다.
[ 압출 라미네이트 방법 ]
티타늄 옥사이드가 래보-플라스토밀(Labo-plastomill)(도요 세이키 사)로 폴리프로필렌(SunAllomer: MSS 제품)에 추가되어 티타늄 옥사이드 함유량이 10 중량%가 되었다. 얻어진 혼합물은 원지의 표면에 추가되어 용해 압출 방법에 의해 30 ㎛의 두께를 가지는 합성수지층을 형성하였다. 따라서 용기 형성을 위한 원지가 얻어진다.
장원형 블랭크 시트는 원지로부터 스탬핑되어 분리되었다. 블랭크 시트는 도 8에 나타난 바와 같이 양측에 선이 방사상으로 새김되었다.
이렇게 얻어진 블랭크 시트는 35 kg/㎠ 하에 130 ℃ 에서 테스트 프레스 성형가공기(다이-이치 고키의 제품)로 장원형 용기를 형성하기 위한 한쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에서 가열-프레스되어, 도 9에 나타난 바와 같이 약 20 cm 의 장축, 약 14 cm 의 단축 및 4 cm 의 높이를 가지는 용기를 얻었다.
< 실시예 5-2 >
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 아래의 (1) 내지 (3) 의 세종류의 펄프가 사용되었다는 것, 티타늄 옥사이드 함유량이 8 중량% 로 바뀌었다는 것, 그리고 두께 40 ㎛ 의 합성수지층이 형성되었다는 것을 제외하고는 실시예 5-1 과 동일한 방식으로 제조되었다:
(1) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
(2) 몬터레이 소나무 TMP 300 mlcsf / 시판중인 NBKP 150 mlcsf ( 70 / 30 ), 조합후 프리니스 : 280 mlcsf, 200 g/㎡
(3) 시판중인 NBKP 450 mlcsf, 50 g/㎡
< 참고 실시예 5-1 >
성형가공 원지 및 성형가공된 종이 용기는 단지 폴리프로필렌(SunAllomer: MSS 제품)만이 티타늄 옥사이드 없이 사용되어 30 ㎛ 두께의 합성수지층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 5-1 과 동일한 방법으로 생산되었다.
실시예 및 참고 실시예에서 얻어진 성형가공된 용기는 다음의 방법으로 평가되었다:
[ 표면 평가 방법 ]
각각 성형가공된 용기의 플랜지 또는 림이 샘플화되었다. 이 부분(길이 방향으로 20 mm)이 마이크로 컬러 디퍼런스 미터(micro color difference meter) R-30 (니폰 덴쇼쿠 고쿄)으로 테스트되었다.
컬러 디퍼런스(WB value)는 10 포인트에서 결정되었다. 점 지름은 0.6 mm 이었다. R 값(최대 및 최소의 차)이 10 포인트 이상인 경우 결과는 Ｘ로 나타내었고, 10 포인트보다 더 작은 경우 결과는 Ｏ로 나타내었다.
원지 합성수지 TiO2(wt.%) 표면
평량 밀도(외부층) 밀도(전체)
g/㎡ g/㎤ g/㎤
실시예 5-1 250 0.80 0.50 PP 10 Ｏ
실시예 5-2 300 0.80 0.60 PP 8 Ｏ
참고 실시예 5-1 250 0.80 0.50 PP 0 Ｘ
< 실시예 6-1 >
성형가공 원지는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 얻어졌다. 두께 40 ㎛ 의앨리패틱 폴리에스테르 시트(상표명: Bionolle, 쇼와 하이폴리머 사)가 원지의 표면에 용해 압출 방법으로 도포되어 종이 용기를 성형가공하기 위한 시트로서 사용될 라미네이트를 성형하였다.
장원형 블랭크 시트는 원지로부터 스탬핑되어 분리되었다. 블랭크 시트는 도 8에 나타난 바와 같이 선이 방사상으로 새김되었다.
이렇게 얻어진 블랭크 시트는 35 kg/㎠ 하에 130 ℃ 에서 테스트 프레스 성형가공기(다이-이치 고키의 제품)로 장원형의 종이 트레이를 성형하기 위한 한쌍의 상부 및 하부 몰드 사이에서 가열-프레스되어, 도 9에 나타난 바와 같이 약 20 cm 의 장축, 약 14 cm 의 단축 및 4 cm 의 높이를 가지는 용기를 얻었다.
< 참고 실시예 6-1 >
성형가공 원지는 성형가공 원지의 표면에 도포되어 라미네이트를 성형하는 앨리패틱 폴리에스테르가 폴리프로필렌으로 대체되는 것을 제외하고는 실시예 6-1 과 동일한 방식으로 얻어졌다.
상기 실시예 및 비교 실시예의 결정 및 평가의 결과는 표 8 에 나타나 있다.
평가 방법은 다음과 같았다:
[ 생분해성 ]
성형가공된 종이 용기는 6 개월 동안 땅속에 매장된 후 꺼내져서 분해의 정도가 관찰되었다.
라미네이트 수지 6 개월 동안 땅속에 둔 후의 상태
실시예 6-1 앨리패틱 폴리에스테르 용기가 단지 소량의 종이 섬유만을 보유하고 있었고, 이는 최초의 형태가 아니었다.
참고 실시예 6-1 폴리프로필렌 종이가 부분적으로 분해되었고라미네이트 층이 완전히 남아있었다.
표 8에 나타난 바와 같이 본 원단 시트용 외부층으로 생분해성 수지를 사용하는 것이 환경부담을 감소시킨다.
본 발명에 의하면 주로 펄프를 포함하고, 원단 재료가 쉽게 균열되지 않고 울퉁불퉁함이 프레스 단계에서 접힘부의 주름진 부분 상에 형성되지 않는다는 점에서 우수한 성형가공성을 가지며 높은 생산성을 가지는, 프레스 성형가공에 적합한 원지를 제공하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 드로잉 방법에 의해 제조되고 40 mm 이상의 깊이를 가지는 것과 같은 비교적 깊은 트레이 및 컵으로 사용가능한 종이 용기와 그리고 이를 제조하는 방법을 제공하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 중량이 가볍고 그 몸체부 및 바닥부에서 팽윤이 없으며 또한 높은 강성을 가지는, 디프드로잉 방법으로 제조되는 종이 용기를 제공하게 된다.

Claims (16)

  1. 아래의 조건 (1) 내지 (4)를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지:
    (1) 적어도 2.0 kN/m 의 인장강도(JIS-P 8113),
    (2) 적어도 1.5 % 의 파단신도(JIS-P 8113),
    (3) 다음의 식으로 정의되는, 1 내지 10 MPa 의 범위의 임계 압축 스트레스:
    임계 압축 스트레스 ＝ A/B
    여기서 A는 JIS-P 8126 에 의해 결정되는 압축강도를 나타내고 B는 압축강도의 결정에 있어서 시험편의 부하가 걸린 부분의 면적을 나타내며, 그리고,
    (4) 두께 방향으로 20 kgf/㎠ 의 압축 스트레스를 가하여 발생하는, 적어도 10 % 의 압축변형량.
  2. 제 1 항에 있어서, 기계펄프를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  3. 고밀도층과 저밀도층을 포함하는 성형가공 원지로서, 상기 고밀도층이 0.7 내지 0.9 g/㎤ 의 밀도를 가지고 상기 저밀도층이 0.7 g/㎤ 보다 더 낮은 밀도를 가지며, 그리고 상기 원지가 100 내지 500 g/㎠ 의 평량 및 0.4 내지 0.7 g/㎤ 의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 저밀도층이 기계펄프, 컬링된 섬유 및 머서화된 펄프로 구성되는 군으로부터 선택되는 펄프를 주로 포함하는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 저밀도층이 기계펄프로 주로 구성되는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 기계펄프가 열처리기계펄프(TMP)인 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한쪽면 상에서 적어도 5 %의 파단신도를 가지는 균열방지층으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 파단신도가 적어도 6 % 인 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 균열방지층이 50 내지 150 g/㎡ 의 평량을 가지는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한쪽면 상에서 합성수지층으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  11. 제 10 항에서, 상기 합성수지층이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 에틸렌/비닐 알코올 코폴리머, 폴리스티렌 및 폴리아크릴로니트릴로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 합성수지가 3-히드록시부디레이트/3-히드록시발러레이트 코폴리머, 3-히드록시부티레이트 폴리머, 폴리카프로락톤, 폴리글리코라이드, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 알코올/전분 합성물 및 셀룰로오즈 유도체로 구성되는 군으로부터 선택되는 생분해성의 열가소성수지인 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 합성수지가 색소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 색소가 칼슘 카보네이트, 카올린, 점토, 활석, 티타늄 옥사이드 및 플라스틱으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 성형가공 원지.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항의 성형가공 원지로부터 드로잉에 의해 형성된 성형가공된 종이 용기.
  16. 제 15 항에 있어서, 아래의 식을 만족하고:
    0.15 ≤H/(S2)1/2
    여기서 S2은 용기 상부에서의 개구 면적을 나타내며 H는 그 높이를 나타내는 것을 특징으로 하는 몰딩된 종이 용기.
KR20010060368A 2000-10-03 2001-09-28 성형가공 원지 및 그로부터 제조되는 성형가공된 종이용기 KR100858041B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000341167 2000-10-03
JPJP-P-2000-00341167 2000-10-03
JPJP-P-2000-00323065 2000-10-23
JP2000323065 2000-10-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020026837A true KR20020026837A (ko) 2002-04-12
KR100858041B1 KR100858041B1 (ko) 2008-09-10

Family

ID=26602611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20010060368A KR100858041B1 (ko) 2000-10-03 2001-09-28 성형가공 원지 및 그로부터 제조되는 성형가공된 종이용기

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR100858041B1 (ko)
CN (1) CN1351213A (ko)
HK (1) HK1087447A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692222B1 (ko) * 2016-01-06 2017-01-03 골든팩키지 주식회사 종이용기의 제조방법
KR101692223B1 (ko) * 2016-05-26 2017-01-03 골든팩키지 주식회사 종이용기의 제조방법
KR20180107407A (ko) * 2017-03-20 2018-10-02 이동춘 다용도 섬유필름과 그 제조방법
KR20180129816A (ko) * 2016-03-18 2018-12-05 펄팩 에이비 셀룰로오스 제품의 제조 방법, 셀룰로오스 제품 성형 장치 및 셀룰로오스 제품
KR20220022152A (ko) * 2020-08-18 2022-02-25 주식회사 신우 상부면 및 하부면의 형성이 용이한 포장용 종이케이스의 제조방법 및 이에 의해 제조된 종이케이스
KR102597851B1 (ko) * 2022-07-01 2023-11-06 (주)지피피 포장박스용 종이 손잡이 제조방법 및 그에 의해 제조된 종이손잡이

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070123611A1 (en) * 2003-12-02 2007-05-31 Kaneka Corporation Poly(3-hydroxyalkanoate) composition and molded product thereof
JP2007001621A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Sato Isamu 食品収納容器若しくは蓋体の製造方法
CN101092804B (zh) * 2007-07-30 2010-12-08 北京亿同多欧纸业投资有限公司 全无氯低白度轻型课本纸及其制造方法
CN107264012A (zh) * 2017-07-20 2017-10-20 苏州市烨铭塑胶制品厂 一种用于织品移印的工作台
CN108797226A (zh) * 2018-08-07 2018-11-13 永发（河南）模塑科技发展有限公司 一种纸浆模塑制品吸浆成型系统及其喷淋装置使用的喷淋液
CN109338810A (zh) * 2018-08-31 2019-02-15 安徽省新兴纸业有限责任公司 一种防水纸质快餐盒的制备方法
CN109183496A (zh) * 2018-08-31 2019-01-11 安徽省新兴纸业有限责任公司 一种耐拉伸纸盘的制备方法
KR102429942B1 (ko) * 2020-03-16 2022-08-04 한국조폐공사 성형가공을 위한 원지 및 이를 이용한 성형가공품
CN111472208A (zh) * 2020-04-13 2020-07-31 重庆凯成科技有限公司 一种喷涂生物蜡的环保纸塑包装品制造工艺
KR102508423B1 (ko) * 2020-11-02 2023-03-09 주식회사 케이팩 종이병
CN115039986A (zh) * 2022-05-27 2022-09-13 江苏佰家丽新材料科技有限公司 一种支撑单元、床体及智能床

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100371631B1 (ko) * 1996-11-29 2003-10-04 가부시기가이샤 니혼데키시 단열성종이제용기및그제조방법
TW491766B (en) * 1998-10-15 2002-06-21 Oji Yuka Synt Paper Co Ltd Label for in-mold decorating

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692222B1 (ko) * 2016-01-06 2017-01-03 골든팩키지 주식회사 종이용기의 제조방법
KR20180129816A (ko) * 2016-03-18 2018-12-05 펄팩 에이비 셀룰로오스 제품의 제조 방법, 셀룰로오스 제품 성형 장치 및 셀룰로오스 제품
US11020883B2 (en) 2016-03-18 2021-06-01 Pulpac AB Method for manufacturing a cellulose product, cellulose product forming apparatus and cellulose product
US11407149B2 (en) 2016-03-18 2022-08-09 Pulpac AB Method for manufacturing a cellulose product by a pressure moulding apparatus
US11766810B2 (en) 2016-03-18 2023-09-26 Pulpac AB Method for manufacturing a cellulose product, cellulose product forming apparatus and cellulose product
US11839999B2 (en) 2016-03-18 2023-12-12 Pulpac AB Method for manufacturing a cellulose product, cellulose product forming apparatus and cellulose product
KR101692223B1 (ko) * 2016-05-26 2017-01-03 골든팩키지 주식회사 종이용기의 제조방법
KR20180107407A (ko) * 2017-03-20 2018-10-02 이동춘 다용도 섬유필름과 그 제조방법
KR20220022152A (ko) * 2020-08-18 2022-02-25 주식회사 신우 상부면 및 하부면의 형성이 용이한 포장용 종이케이스의 제조방법 및 이에 의해 제조된 종이케이스
KR102597851B1 (ko) * 2022-07-01 2023-11-06 (주)지피피 포장박스용 종이 손잡이 제조방법 및 그에 의해 제조된 종이손잡이

Also Published As

Publication number Publication date
CN1351213A (zh) 2002-05-29
KR100858041B1 (ko) 2008-09-10
HK1087447A1 (en) 2006-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1160379B2 (en) Paper for use in molding
KR100858041B1 (ko) 성형가공 원지 및 그로부터 제조되는 성형가공된 종이용기
RU2243308C2 (ru) Изделия из картона низкой плотности
JP4039006B2 (ja) 絞り成形加工用原紙及びそれを用いた紙製成形容器
JP2007016380A (ja) 成形加工原紙及びそれを用いた紙製成形容器もしくはその製造方法
JP4023124B2 (ja) 紙製成形容器及びその製造方法
JP3714124B2 (ja) 嵩高板紙
JP2007314246A (ja) 成形容器用原紙及び紙製成形容器
JP2001098496A (ja) 嵩高板紙
JP2002266294A (ja) 成形容器用原紙及びそれを用いた成形容器
JP3912066B2 (ja) 成形加工原紙
JP3997713B2 (ja) 成形加工原紙
KR102429942B1 (ko) 성형가공을 위한 원지 및 이를 이용한 성형가공품
JP3800073B2 (ja) 成形加工原紙及びそれを用いた紙製成形容器
JP2003027397A (ja) 成形加工原紙
JP2022124813A (ja) 深絞り成形加工用原紙および深絞り成形品
JP2001260260A (ja) 段ボールシート
JP2022172842A (ja) 深絞り成形加工用原紙および深絞り成形品
JP4415597B2 (ja) 成形加工原紙およびそれを用いた紙製成形容器
JP2022172841A (ja) 深絞り成形加工用原紙および深絞り成形品
WO2024100566A1 (en) Multilayer barrier film, method of manufacturing such film, and a paper or paperboard based packaging material comprising such film
SE545698C2 (en) A method for manufacturing a barrier layer for a paper or paperboard based packaging laminate
JP2004067146A (ja) 物品保護用紙製成形体
SE2230125A1 (en) Method for manufacturing a disposable item
JP2024060762A (ja) 金型成形用紙基材、金型成形用紙基材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120821

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130822

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140825

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee