KR20120044817A - 친환경적이며 재생가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

친환경적이며 재생가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경적이며 재생 가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기용제 100 중량부에 대하여 폴리염화비닐리덴 10 내지 40 중량부, 지방산 0.005 내지 0.1 중량부, 말레산 무수물 0.01 내지 0.5 중량부, 슬립제 0.2 내지 2.0 중량부 및 분산제 0.01 내지 1.0 중량부를 포함함으로써 종이에 용이하게 코팅되며 우수한 내수성, 내유성 및 열실링성을 부여할 수 있다.
또한, 종이에 코팅된 수용성 코팅막은 물 또는 알칼리 용액에 쉽게 해리되어 재활용이 용이하며, 자연환경에서 생분해되어 자연으로 돌아간다.

Description

친환경적이며 재생가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물 및 그 제조방법{ECO friendly and recyclable water soluble coating materials for paper coating and manufacturing method thereof}
본 발명은 친환경적이며 재생가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현대 생활은 발달한 과학기술, 생활수준과 문화의 질적 향상 및 편리함 추구 등에 의하여 일회용품의 사용이 급격히 증가하면서 음료용으로 자동판매기의 컵, 음료수를 포장하는 용기, 컵라면 용기, 테이크아웃용 용기, 아이스크림용 용기, 햄버거 포장지, 치킨 포장지 등과 같이 다양한 일회용 용기 포장재가 개발되어 사용되고 있다.
상기와 같은 일회용 용기 포장재는 종이를 사용하는 경우가 많으며, 종이의 경우 흡습성의 문제를 해결하기 위하여 방수성 재질로 내부를 코팅한다.
상기 종이 포장재의 코팅에 많이 사용되는 것이 폴리에틸렌(Polyethylene: PE)이다.
일반적으로 폴리에틸렌은 플라스틱의 일종으로 가볍고, 녹슬지 않으며 썩지 않을 뿐만 아니라 화학적 안전성, 내수성, 유연성, 절연성, 성형성 등의 장점에 의하여 주변 생활용품에 많이 사용되는 화학물질이다.
상기 폴리에틸렌은 일반적으로 식품위생성이 우수하고, 유통가격이 비교적 저렴한 등의 이유에 의하여 다양한 식품 용기의 내부에 코팅되어 방수 등의 목적으로 사용되고 있으나 이를 사용한 코팅 용기 포장재는 사용 및 폐기과정에서 환경호르몬 방출 가능성이 있다. 또한 폴리에틸렌 코팅 용기 포장재는 사용후 재활용을 위해 해리하는 과정에서 물에 해리되지 않는 폴리에틸렌은 선별 과정을 거쳐야 하기 때문에 재활용 비용이 증가되는 단점이 있다.
이에 따라 종이 용기 포장재 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, 폴리에틸렌 코팅공정은 원천적으로 요구되는 200 ℃ 가량의 폴리에틸렌 칩의 용해공정 및 이에 대한 휘발성 유기용제(VOCs)로 인하여 고비용 및 작업환경 저하/대기오염으로 인한 환경문제를 유발한다.
또한, 폴리에틸렌 코팅은 사용조건에 따라 환경호르몬의 방출과 발암물질에 노출될 위험이 매우 높으며, 장기간 인체에 노출시 그 독성을 유발하기 때문에 식품위생 및 안전성 측면에서 문제가 제기되고 있다.
이를 극복하기 위한 종래기술로는 아크릴 에멀젼으로 이루어진 수용성 수지, 슬립제 및 분산제로 이루어진 포장용 수지가 개시되어 있다. 이 기술은 친환경적이며 재생 가능할 뿐만 아니라 환경호르몬이 방출되지 않는 식품포장용 수지이지만, 점도가 높아 코팅작업이 어려우며 물의 함량이 많으므로 코팅 작업시 물이 휘발되는 속도가 느려 작업성이 떨어진다. 또한, 아크릴 에멀젼은 딱딱한 특성으로 인하여 종이가 빳빳해져 경첩부분의 코팅막이 손상되어 물과 기름 등이 쉽게 종이에 스며들 뿐만 아니라 재활용시 물에 해리되는 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.
본 발명은 친환경적이며 재생가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 종이 코팅용 수용성 코팅조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, (A) 30 내지 60℃로 유기용제를 가온시키는 단계; (B) 가온된 유기용제 100 중량부에 대하여 폴리염화비닐리덴 10 내지 40중량부를 첨가하고 30 내지 60℃에서 30 내지 150분 동안 교반하는 단계; (C) 상기 교반된 혼합물에 지방산을 유기용제 100 중량부에 대하여 0.005 내지 0.1 중량부 첨가하고 30 내지 60℃에서 10 내지 30분 동안 교반하는 단계; (D) 상기 혼합물에 말레산 무수물(maleic anhydride)를 유기용제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부 첨가하고 30 내지 60℃에서 10 내지 30분 동안 교반하는 단계; (E) 상기 말레산 무수물이 포함된 혼합물에 슬립제를 유기용제 100 중량부에 대하여 0.2 내지 2.0 중량부 첨가하고 30 내지 60℃에서 15 내지 60분 동안 교반하는 단계; (F) 상기 슬립제가 포함된 혼합물을 20 내지 80℃에서 2 내지 10시간 동안 숙성시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경적이며 재생가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물의 제조 방법을 제시한다.
상기 (E) 단계와 (F) 단계 사이에, 분산제를 추가 투입하는 것인 것이며 상기 분산제는 유기용제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1.0 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 제조방법으로 제조되는 종이코팅용 수용성 코팅조성물을 제공한다.
본 발명을 활용하면 우수한 내수성, 내유성 및 열실링성이 부여된 종이코팅용 수용성 코팅조성물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 코팅조성물은 열처리 건조 상태에서는 3~4일 동안 내수 및 내유성을 유지하지만, 재활용시 물 또는 알칼리 용액중에서 함께 교반하면서 해리할 경우, 기계적 교반처리에 의해 셀룰로오스 코팅층 및 종이층이 신속하게 해리되므로 용이하게 재활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 코팅조성물을 일실시예에 따라 제조하는 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 도면을 참고하면서 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 친환경적이며 재생 가능한 종이 코팅용 수용성 코팅조성물의 제조 방법에 대한 일 실시예적 흐름도이다.
먼저, 교반기에 유기용제를 투입하고 30 내지 60℃로 가온한다(S11).
S11 단계에서 가온된 유기용제에 폴리염화비닐리덴을 첨가하고 30 내지 60℃를 유지하면서 30 내지 150분 동안 1,000 내지 2,000 RPM의 속도로 교반한다(S12). 교반시간이 30분 미만인 경우에는 충분한 혼합이 이루어지지 않고, 교반시간이 150분 초과인 경우에는 유기용제가 휘발되어 이후에 계속되는 공정을 진행할 수 없다. 또한, 교반속도가 1,000 RPM미만인 경우에는 충분한 혼합이 이루어지지 않아 추후에 균일하게 용해시키기 어려우며, 교반속도가 2,000 RPM초과인 경우에는 기포가 발생되고 용액이 넘쳐 이후에 계속되는 공정을 진행할 수 없다.
균일하게 용해가 될 수 있도록 상기 S12단계에서 제조된 혼합물에 지방산을 첨가하고 30 내지 60 ℃를 유지하면서 10 내지 30분 동안 1,000 내지 2,000 RPM의 속도로 교반한다(S13). 온도가 30 ℃미만인 경우에는 균일하게 용해가 되지 않으며, 온도가 60 ℃초과인 경우에는 유기용제가 휘발되어 계속되는 공정을 진행할 수 없다. 폴리염화비닐리덴을 균일하게 용해시키기 위해서는 S11 내지 S13단계에서 상기 온도를 유지하여야 한다.
S13단계에서 교반시간이 10분 미만인 경우에는 폴리염화비닐리덴이 균일하게 용해되지 못하며, 교반시간이 30분 초과인 경우에는 유기용제가 휘발될 수 있고 또한 용해에 따른 혼합물의 점도 상승의 문제가 있다.
상기 S13단계에서 제조된 혼합물에 말레산 무수물을 첨가하고 30 내지 60 ℃를 유지하면서 10 내지 30분 동안 1,000 내지 2,000 RPM의 속도로 교반(S14)하여 더욱 혼합한 다음, 슬립제를 첨가하고 동일 조건에서 15 내지 60분 동안 교반(S15)한 다음, 이를 20 내지 80℃에서 20 내지 200rpm으로 2 내지 10시간동안 숙성시킨다(S16). S15 단계에서 제조된 혼합물을 S16 단계의 조건으로 숙성시키지 않으면 고분자간 결합이 안정화 되지 않아 용매와 용질간의 이형에 의해 용액이 분리된다.
또한 상기 S15 단계 및 S16 단계 사이에, S15단계에서 제조된 혼합물에 분산제를 첨가하여 20 내지 60분 동안 1,000 내지 2,000 RPM의 속도로 교반하는 단계(S17)를 추가할 수 있다.
본 발명의 코팅조성물은 코팅장치를 이용하여 종이의 일측면 또는 양측면에 코팅막을 형성한다. 코팅장치의 코터는 특별한 제한이 없으나, 2단 내지 6단 롤러 바브레이드코터, 콤마코터, 스프레이코터, 메쉬 또는 망점코터, 케스팅코터, 그라비아코터, 드라핑(dropping)코터, 에어나이프코터 등을 사용할 수 있다.
또한, 수용성 코팅조성물이 종이(원지) 등에 코팅됨으로써 종이용기, 식품 포장지 등을 제조할 수 있다. 상기 종이는 코팅공정, 재단공정, 인쇄공정, 성형공정 등의 과정에서 다양한 요구에 부응하여야 하므로 적정한 강도, 장기보존성, 내습성, 치수안정성, 가공적성 등이 우수한 것을 사용하며, 이에 대해 특별한 제약은 없으나, 표백 화학펄프를 원료로 하고 내절성 및 형부성(型付性)이 우수한 종이가 바람직하다.
본 발명의 종이 코팅용 수용성 코팅조성물은 유기용제 100 중량부에 대하여 폴리염화비닐리덴 10 내지 40 중량부, 지방산 0.005 내지 0.1 중량부, 말레산 무수물 0.01 내지 0.5 중량부 및 슬립제 0.2 내지 2 중량부를 포함함으로써 종이에 용이하게 코팅되며 우수한 내수성, 내유성 및 열실링성이 부여될 수 있을 뿐만 아니라 인체에 무해한 수용성 코팅조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 이때, 수용성 코팅조성물은 분산제 0.01 내지 1.0 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 수용성 코팅조성물은 폴리염화비닐리덴을 포함함으로써 종이에 얇게 도포되더라도 우수한 내수성, 내유성 및 열실링성이 부여될 수 있다.
상기 지방산은 폴리염화비닐리덴을 균일하게 융해시켜주는 역할을 하는 것으로써, 예로는 탄소수 C12~C24의 포화지방산으로서 라우르산(Lauric acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 베헨산(Behenic acid), 리그노세르산(lignoceric acid) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
지방산은 유기용제 100 중량부에 대하여 0.005 내지 0.1 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 0.8 중량부로 사용된다. 지방산이 0.005 중량부 미만이면 폴리염화비닐리덴 등 고분자의 균일한 용해가 어렵고, 0.1 중량부 이상이면 고분자 응집에 의해 균일한 용해가 저해된다.
상기 말레산 무수물은 지방산과 함께 폴리염화비닐리덴을 더욱 균일하게 용해시켜 주는 역할을 하여 코팅 조성물이 종이 등에 용이하게 코팅이 되도록 한다.
말레산 무수물 유기용제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부, 바람직하게는 0.02 내지 0.4 중량부로 사용된다. 0.01 중량부 미만이면 고분자의 균일한 용해가 어렵고, 0.5 중량부 이상이면 경제성이 나빠진다.
상기 슬립제는 본 발명의 코팅조성물이 도포된 종이의 마찰계수를 저하시켜 윤활성 강화 및 표면강도 향상을 유발함으로써 후공정인 인쇄 작업시 발생될 수 있는 종이의 층간 접/점착현상을 방지하며, 코팅조성물에 슬립성을 부여하여 코팅막의 건조도막 두께가 얇게 형성되도록 할 뿐만 아니라 우수한 내수성 및 내유성을 부여한다. 이러한 슬립제의 예로는 파라핀 왁스(Paraffin wax), 리코 왁스(Lico wax), 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene wax), 실리콘(Silicone), 스테아르산 모노머(Stearic acid monomer)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
슬립제는 유기용제 100 중량부에 대하여 0.2 내지 2.0 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 1.5 중량부로 사용된다. 슬립제의 함량이 0.2 중량부 미만인 경우에는 윤활성이 저하되어 코팅막 사이에 브로킹 현상에 의해 상호 달라붙는 현상이 발생되며, 함량이 2.0 중량부 초과인 경우에는 윤활성이 우수해져 종이 등에 코팅하기가 어려우며 슬립제로 왁스류가 사용되면 왁스가 기름을 흡수하여 내유성이 저하된다.
상기 분산제는 폴리염화비닐리덴 고분자 등의 물질들을 분산시키고 현탁성을 증가시키며 저장 안정성을 향상시키는 것으로서, 예로는 친수성 실리카, 디에스테르 설포석시네이트(Diester sulfosuccinate) 및 우레탄 에멀젼(Urethane Emulsion)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
분산제는 유기용매 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1.0 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 0.4 중량부로 사용된다. 분산제의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우에는 분산효과를 기대할 수 없으며, 함량이 0.5 중량부 초과인 경우에는 현탁성은 우수하나 경제적 측면에서 바람직하지 못하다.
상기 유기용매의 예로는 메틸벤젠(Methyl benzene), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 메틸아세테이트(Methyl acetate), 프로필아세테이트(Propyl acetate), 벤젠(Benzene), 클로로벤젠(Chloro Benzene), 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran), 에탄올(Ethanol) 및 이소프로판올(Isopropanol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
본 발명의 코팅조성물로 코팅막을 형성시 코팅막의 도공량은 5~20 g/㎡, 바람직하게는 7~15 g/㎡ 이다. 코팅막의 도공량이 5g/㎡ 미만인 경우에는 우수한 내유성, 내수성 및 열실링성을 얻지 못하며, 도공량이 20g/㎡ 초과인 경우에는 내수성, 내유성 및 열실링성이 더 우수해 지기는 하지만 이를 경제적인 측면과 고려하면 바람직하지 못한 정도이다.
또한, 도공량은 코팅 조성물을 한 번에 도포하여 형성할 수 있으나, 보다 우수한 내수성, 내유성 및 열실링성을 얻기 위해서는 두 번에 걸쳐 도포하는 것이 바람직하다. 특히 종이의 표면이 거친 경우에는 1차로 2~3g을 도포한 다음, 2차 도포를 하는 것이 더욱 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
<실시예 1>
메틸벤젠 30 중량부와 테트라히드로퓨란 50 중량부를 교반기에 넣은 다음 온수를 이용하여 40 ℃로 가열한 후, 동일 온도하에서 폴리염화비닐리덴 15 중량부를 첨가하여 1,000rpm으로 80분 동안 교반하였다. 상기와 동일한 조건하에서 베헨산 0.02 중량부를 첨가하여 20분 동안 교반한 후, 말레산 무수물 0.05 중량부를 첨가하여 20분 동안 교반하였다. 또한 상기와 동일한 조건에서 리코왁스를 0.7 중량부를 첨가하여 20분 동안 교반한 다음, 잔부를 테트라히드로퓨란으로 하였다. 상기 혼합물을 30 ℃를 유지하면서 50rpm으로 5시간 동안 숙성하여 종이 코팅용 수용성 코팅조성물을 제조하였다.
도공량이 10g/㎡가 되도록 상기 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 5분 동안 건조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 실시예 1에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 3g/㎡가 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 2분 동안 건조시키고 2차로 도공량이 7g/㎡가 되도록 코팅하여 3분 동안 추가 건조하였다.
<실시예 3>
메틸벤젠 30 중량부와 테트라히드로퓨란 50 중량부를 교반기에 넣은 다음 온수를 이용하여 40 ℃로 가열한 후, 동일 온도하에서 폴리염화비닐리덴 15 중량부를 첨가하여 1,000rpm으로 80분 동안 교반하였다. 상기와 동일한 조건하에서 리그노세르산 0.02 중량부를 첨가하여 20분 동안 교반한 후, 말레산 무수물 0.05 중량부를 첨가하여 20분 동안 교반하였다. 또한 상기와 동일한 조건에서 파라핀왁스를 0.7 중량부를 첨가하여 20분 동안 교반한 다음, 잔부를 테트라히드로퓨란으로 하였다. 상기 혼합물을 30 ℃를 유지하면서 50rpm으로 5시간 동안 숙성하여 종이 코팅용 수용성 코팅조성물을 제조하였다.
도공량이 10g/㎡가 되도록 상기 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 5분 동안 건조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 실시예 3에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 3g/㎡가 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 2분 동안 건조시키고 2차로 도공량이 7g/㎡가 되도록 코팅하여 3분 동안 추가 건조하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 잔부를 테트라히드로퓨란으로 하기 직전 공정에 친수성 실리카를 0.15 중량부 첨가하고 동일조건에서 40분간 교반한 후 숙성하였다.
도공량이 10g/㎡가 되도록 상기 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 5분 동안 건조하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 5와 동일하게 실시하되, 실시예 5에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 3g/㎡가 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 2분 동안 건조시키고 2차로 도공량이 7g/㎡가 되도록 코팅하여 3분 동안 추가 건조하였다.
<실시예 7>
상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 잔부를 테크라히드로퓨란으로 하기 직전 공정에 친수성 실리카를 0.15 중량부 첨가하고 동일조건에서 40분간 교반한 후 숙성하였다.
도공량이 10g/㎡가 되도록 상기 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 5분 동안 건조하였다.
<실시예 7>
상기 실시예 7와 동일하게 실시하되, 실시예 5에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 3g/㎡가 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 2분 동안 건조시키고 2차로 도공량이 7g/㎡가 되도록 코팅하여 3분 동안 추가 건조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 베헨산과 말레산 무수물을 사용하지 않았다.
도공량이 10g/㎡가 되도록 상기 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 5분 동안 건조하였다.
<비교예 2>
상기 비교예 1과 동일하게 실시하되, 비교예 1에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 3g/㎡가 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 2분 동안 건조시키고 2차로 도공량이 7g/㎡가 되도록 코팅하여 3분 동안 추가 건조하였다.
<비교예 3>
상기 비교예 1과 동일하게 실시하되, 비교예 1에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 7g/㎡이 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 3분 동안건조한 다음, 2차로 도공량이 5g/㎡이 되도록 코팅하여 3분 동안 추가 건조하였다.
<비교예 4>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 식품지에 도공량이 12g/㎡이 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 6분 동안 건조하였다.
<비교예 5>
아크릴에멀젼 60 중량부, 에틸렌 비닐아세테이트에멀젼 29 중량부, 우레탄에멀젼 9 중량부, 슬립제로 광진 실리콘사의 SO-7920을 1 중량부, 소디움 디옥틸 설포석시네이트계 분산제인 CYTEC사의 OS-75를 1 중량부 첨가하여 반응용기에 넣고 동일 중량부 유기용제를 투입한 다음 35℃ 에서 30분간 교반하는 방법으로 코팅액을 제조하였다.
도공량이 10g/㎡이 되도록 상기 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 5분 동안 건조하였다.
<비교예 6>
상기 비교예 4와 동일하게 실시하되, 비교예 4에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 3g/㎡이 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 3분 동안 건조시킨다음, 2차로 도공량이 7g/㎡이 되도록 코팅하여 2분 동안 추가 건조하였다.
<비교예 7>
상기 비교예 4와 동일하게 실시하되, 비교예 4에서 제조된 코팅조성물을 식품지에 1차로 도공량이 7g/㎡이 되도록 코팅한 후 120 ℃ 건조오븐에 3분 동안 건조시킨 다음, 2차로 도공량이 5g/㎡이 되도록 코팅하여 3분 동안 추가 건조하였다.
<시험예>
1. 내수성 및 내유성: 코팅조성물로 코팅된 식품지 일면에 물 및 식용유를 각각 5g씩 도포하여 상온에서 1시간 동안 방치한 후 식품지에 물 및 식용유가 젖은 정도를 육안으로 관찰하였다
◎ : 우수(식품지에 물 및 식용유가 전혀 젖지 않음)
○ : 양호(식품지에 물 및 식용유가 5% 이하로 젖음)
□ : 보통(식품지에 물 및 식용유가 6~10% 젖음)
△ : 불량(식품지에 물 및 식용유가 11~20도 젖음)
× : 아주 불량 (식품지에 물 및 식용유가 20% 초과로 젖음)
2. 열실링성: 코팅조성물로 코팅된 식품지를 열실링기(삼보테크, SK-310)를 사용하여 실링강도 5로 한 후, 코팅층과 식품지가 떨어지는 정도를 육안으로 관찰하였다.
◎ : 우수(코팅층과 식품지가 떨어지지 않음)
○ : 양호(코팅층과 식품지가 1% 이하로 떨어짐)
□ : 보통(코팅층과 식품지가 2~5% 로 떨어짐)
△ : 불량(코팅층과 식품지가 6~10% 로 떨어짐)
× : 아주 불량 (코팅층과 식품지가 10% 이상으로 떨어짐)
구분 내수성 내유성 열실링성
실시예 1 ◎ ◎ ◎
실시예 2 ◎ ◎ ◎
실시예 3 ◎ ◎ ◎
실시예 4 ◎ ◎ ◎
실시예 5 ◎ ◎ ◎
실시예 6 ◎ ◎ ◎
실시예 7 ◎ ◎ ◎
실시예 8 ◎ ◎ ◎
비교예 1 × × ×
비교예 2 × × ×
비교예 3 □ × △
비교예 4 □ △ △
비교예 5 □ △ □
비교예 6 ○ △ □
비교예 7 ○ △ □
위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 코팅조성물은 내수성, 내유성 및 열실링성이 우수한 것을 확인하였다.
반면, 지방산 및 말레산을 사용하지 않은 비교예 1 내지 4는 내수성, 내유성 및 열실링성이 나빴다. 특히 비교예 2 및 3은 1차 코팅막위에 2차 코팅이 잘 되지 않아 열실링후 박리현상이 심하였다.
또한, 폴리염화비닐리덴 대신 아크릴에멀젼을 사용한 비교예 4 내지 7의 코팅조성물의 경우, 내수성, 내유성 및 열실링성이 우수하지 못하다는 것을 확인하였다. 특히 내유성이 불량한 것을 확인하였다.
본 발명은 친환경적이며 재생가능한 종이코팅용 수용성 코팅조성물은 일회용컵, 테이크아웃 용기, 햄버거 포장지, 치킨포장지, 아이스크림 용기 등 식품포장재 제조에 활용될 수 있고, 사용후 폐기시 용이하게 재활용할 수 있다.
S11 : (A) 단계 - 유기용제를 가온 시키는 단계
S12 : (B) 단계 - 폴리염화비닐리덴을 첨가하고 교반 단계
S13 : (C) 단계 - 지방산을 추가하여 교반하여 용해시키는 단계
S14 : (D) 단계 - 말레산 무수물을 추가하여 교반하여 더욱 용해시키는 단계
S15 : (E) 단계 - 슬립제를 추가 첨가하여 더욱 교반하는 단계
S16 : (F)단계 - 상기 혼합물을 저속교반하여 숙성시키는 단계

Claims (7)

  1. (A) 30 내지 60℃로 유기용제를 가온시키는 단계;
    (B) 가온된 유기용제 100 중량부에 대하여 폴리염화비닐리덴 10 내지 40중량부를 첨가하고 30 내지 60℃, 1,000 내지 2,000RPM으로 30 내지 150분 동안 교반하는 단계;
    (C) 상기 교반된 혼합물에 지방산을 유기용제 100 중량부에 대하여 0.005 내지 0.1 중량부 첨가하고 30 내지 60℃, 1,000 내지 2,000RPM으로 10 내지 30분 동안 교반하는 단계;
    (D) 상기 혼합물에 말레산 무수물(maleic anhydride)를 유기용제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부 첨가하고 30 내지 60℃, 1,000 내지 2,000RPM으로 10 내지 30분 동안 교반하는 단계;
    (E) 상기 말레산 무수물이 포함된 혼합물에 슬립제를 유기용제 100 중량부에 대하여 0.2 내지 2.0 중량부 첨가하고 30 내지 60℃, 1,000 내지 2,000RPM으로 15 내지 60분 동안 교반하는 단계;
    (F) 상기 슬립제가 포함된 혼합물을 20 내지 80℃, 20 내지 200RPM으로 2 내지 10시간 동안 숙성시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 코팅조성물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, (E)단계와 (F)단계 사이에, 분산제를 유기용제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1.0 중량부 첨가하고 (E)단계와 동일조건에서 20 내지 60분 동안 교반하는 단계를 더 포함하는 수용성 코팅조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기용제는 메틸벤젠(Methyl benzene), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 메틸아세테이트(Methyl acetate), 프로필아세테이트(Propyl acetate), 벤젠(Benzene), 클로로벤젠(Chloro Benzene), 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran), 에탄올(Ethanol) 및 이소프로판올(Isopropanol)중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 코팅조성물의 제조방법
  4. 제1항에 있어서, 상기 지방산은 탄소수 C12~C24의 포화지방산인 라우르산(Lauric acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 베헨산(Behenic acid), 리그노세르산(lignoceric acid)중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 코팅조성물의 제조방법
  5. 제1항에 있어서, 상기 슬립제는 파라핀 왁스(Paraffin wax), 리코 왁스(Lico wax), 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene wax), 실리콘(Silicone), 스테아르산 모노머(Stearic acid monomer)중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 코팅조성물의 제조방법
  6. 제2항에 있어서, 상기 분산제는 친수성 실리카(Hydrophilic silica), 디에스테르 설포석시네이트(Diester sulfosuccinate) 및 우레탄 에멀젼(Urethane Emulsion)중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 코팅조성물의 제조방법
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 수용성 코팅조성물
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