KR20170010981A - Method of manufacturing paper coating material having recyclable, water-proof and oil-proof properties - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제지 코팅제의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재활용이 가능하여 친환경적이고 방습성, 내수성 및 내유성이 우수한 제지 코팅제의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a paper coating agent, and more particularly, to a method for producing a paper coating agent which is recyclable and is environmentally friendly, and has excellent moisture resistance, water resistance and oil resistance.
1907년 미국의 휴그 무어(Houg Moor)는 종이컵을 발명하면서 인간을 세균으로부터 확실히 보호하는 방법은 일회용 종이컵뿐이라고 마케팅 광고를 하였다. 그 후, 위생과 편리함을 이유로 많은 사람들이 100년이 넘게 종이컵을 사용하고 있다. In 1907, Houg Moor of America invented a paper cup and advertised it as a disposable paper cup to protect human beings from germs. Since then, many people have been using paper cups for over 100 years because of hygiene and convenience.
종이컵과 같이 종이식품용기는 기본적으로 물이나 음료를 담는 역할을 하기 때문에 내수성을 가져야 한다. 현재 대부분의 종이컵은 종이에 폴리에틸렌(PE)을 코팅하거나 라미네이팅(laminating)하여 제조되고 있다. 폴리에틸렌을 코팅한 종이 또는 종이컵은 내수성이 우수하고 대량생산에 유리한 장점이 있다. Like paper cups, paper food containers must have water resistance because they basically contain water or drinks. Currently, most paper cups are manufactured by coating or laminating polyethylene (PE) on paper. Polyethylene-coated paper or paper cups are excellent in water resistance and advantageous in mass production.
하지만, 폴리에틸렌이 코팅된 종이컵을 폐기하지 않고 재활용하기엔 현실적으로 많은 문제가 있다. 즉, 재활용을 하고자 폴리에틸렌을 제거하는 과정에서 종이의 펄프섬유가 손상되어 경직화된다. 또한 폴리에틸렌을 제거하는 과정에서 종이와 폴리에틸렌을 분리해야 하는데 대부분의 폴리에틸렌이 수산화나트륨과 같은 염기성 용액에 잘 해리되지 않을 뿐만 아니라 끓는 온도의 염기성 용액에서도 일부만 해리가 된다. 해리되지 않고 폴리에틸렌이 흡착된 종이를 재활용하는 경우, 초지기를 거쳐 나온 종이가 고온 건조의 공정을 통과할 때 주변의 롤러(roller)에 달라 붙어서 종이 품질을 현격히 저하시킨다. 따라서 대부분 화장지와 같은 낮은 품질의 종이로만 재활용할 수 밖에 없다. However, there is a real problem to recycle paper cups coated with polyethylene without disposing of them. That is, during the process of removing polyethylene for recycling, the pulp fiber of the paper is damaged and becomes rigid. In addition, in the process of removing polyethylene, paper and polyethylene must be separated. Most of the polyethylene is not well dissociated into a basic solution such as sodium hydroxide, but partly dissociates in a basic solution at boiling temperature. In the case of recycling the polyethylene-absorbed paper without dissociation, the paper through the paper machine sticks to the surrounding rollers when passing through the high-temperature drying process, thereby remarkably lowering the paper quality. Therefore, most of them can only be recycled with low-quality paper such as toilet paper.
이와 같이 친환경적인 제지 코팅제에 대한 요구가 높아지면서 많은 연구 개발의 시도가 있었다. 한국등록특허 제10-1089765호에서는 제지의 통상적인 초지(papermaking) 설비를 통해, 코아쉘 구조화된 공중합 라텍스를 코팅하여 내수성, 내유성, 열접착성(heat sealing) 등의 기본물성과 친환경성을 갖는 제조방법을 제시했다. 제시된 공중합 라텍스는 알칼리 해리성을 가지기 때문에 재활용의 가능성은 예측되지만 공중합 라텍스 자체의 물성 상 고온고압의 제조공정 중에 권취된 종이롤이 서로 붙어버리는 블로킹 현상이 발생하여 실제 제지공정에서 양산으로 이어지기는 어렵다. 한국등록특허 제10-1100954호에서는 불소계 내유제와 폴리비닐알코올(PVA)을 혼합한 코팅액을 종이에 코팅처리한 방법으로 친환경성을 강조한 식품포장지를 제안하였다. 하지만 폴리비닐알코올은 자체 흡수성이 있어서, 식품포장지에 수분 흡수가 커지면 오히려 차단특성이 급격히 떨어져 결국 내수성이 떨어지는 단점이 있다. 한국등록특허 제10-1329259호에서는 전분, 파라핀 왁스 에멀젼, 또는 폴리에틸렌 에멀젼을 혼합한 코팅액을 크라프트지에 적용하여 발수성과 내유성을 개선한 포장지를 제안하였으나, 장시간에 걸친 수분이 침투되는 것을 차단할 수는 없었다.As the demand for environmentally friendly papermaking coatings has increased, many research and development attempts have been made. Korean Patent No. 10-1089765 discloses a method of coating a copolymer latex structured with a core shell through a papermaking facility of papermaking to produce a composition having basic properties such as water resistance, oil resistance, heat sealing, and environment friendliness Manufacturing method. Although the proposed copolymer latex has alkali dissociation property, the possibility of recycling is predicted. However, due to the physical properties of the copolymer latex itself, blocking phenomenon of paper rolls sticking to each other during high temperature and high pressure manufacturing process is generated, leading to mass production in actual papermaking process it's difficult. Korean Patent No. 10-1100954 proposes a food wrapping paper emphasizing environment friendliness by coating a coating solution prepared by mixing a fluorinated oil-based agent and polyvinyl alcohol (PVA) on paper. However, since polyvinyl alcohol has its own absorbency, if the water absorption in the food wrapping paper is increased, the blocking property is rapidly deteriorated and the water resistance is deteriorated. Korean Patent No. 10-1329259 proposes a wrapping paper in which a coating liquid prepared by mixing starch, paraffin wax emulsion, or polyethylene emulsion is applied to kraft paper to improve water repellency and oil resistance, but it has not been possible to prevent permeation of moisture over a long period of time .
종이식품용기는 근본적으로 내수성, 내유성, 및 열접착성을 가지고 기존의 종이 성형기계에서도 원활히 생산을 될 수 있어야만 실질적으로 친환경적인 대안이 될 수 있다. 또한, 기존의 폴리에틸렌이 코팅된 종이제품을 대체하기 위한 가격경쟁력도 필수적이다. 이러한 복합 경쟁력을 갖춘 친환경 제지 코팅제는 아직까지 개발되지 않은 현실이다.Paper food containers are basically water-resistant, oil-resistant, and heat-sealable, and can be practically eco-friendly alternatives if they can be produced smoothly in existing paper-making machines. In addition, price competitiveness is essential to replace conventional polyethylene-coated paper products. Eco-friendly paper coatings with such a competitive edge have not yet been developed.
따라서 본 발명자는 그런 문제점을 해결하기 위해서 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventor has studied for a long time to solve such a problem, developed through trial and error, and finally completed the present invention.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 재활용이 가능하여 친환경적이고 방습성, 내유성 및 내수성이 우수한 제지 코팅제의 제조방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a paper coating agent which is recyclable and is environment-friendly, and has excellent moisture resistance, oil resistance and water resistance.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제지 코팅제의 제조방법은, 반응기에 물, 아크릴계 단량체, 개시제, 유화제, 완충제 및 실리콘반응촉매를 첨가하는 단계와, 상기 반응기에 실리콘계 단량체를 균일한 속도로 첨가하여 공중합 에멀젼을 제조하는 단계와, 상기 공중합 에멀젼에 호화된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 첨가하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a paper coating agent, comprising the steps of: adding water, an acrylic monomer, an initiator, an emulsifier, a buffer, and a silicon reaction catalyst to a reactor; To produce a copolymer emulsion, and adding a polyvinyl alcohol colloid aqueous solution enriched in the copolymer emulsion.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 구체적인 내용 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 제지 코팅제를 이용한 종이제품은 내수성, 내유성 및 열접착성이 우수하고, 식품 포장용기 또는 종이컵으로서 사용해도 인체에 무해하다. 코팅된 종이제품은 제지 원료로서 리사이클링이 가능하고, 코팅제가 자연분해성도 가지고 있어서 친환경적이다. 본 발명의 제지 코팅제는 통상의 제조설비에서도 원활히 적용되어 종이제품을 생산할 수 있으며 시장요구에 맞게 부가적인 변형이 가능하다. 나아가 본 발명의 제지 코팅제를 이용할 경우, 폴리에틸렌 코팅제품에 비해 제조 비용이 높지 않아서 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.As described above, the paper product using the paper coating agent according to the present invention is excellent in water resistance, oil resistance, and heat bonding property, and is harmless to the human body even when used as a food packaging container or a paper cup. Coated paper products are environmentally friendly because they can be recycled as raw materials for paper making and have natural decomposition properties. The papermaking coating agent of the present invention can be smoothly applied to ordinary production facilities to produce paper products, and further modification is possible in accordance with the market demand. Further, when the paper coating agent of the present invention is used, the manufacturing cost is not high as compared with the polyethylene coated product, and the cost reduction effect can be expected.
본 발명에 따른 제지 코팅제를 이용하여 원지를 코팅하는 경우, 아크릴계 단량체와 실리콘계 단량체의 공중합 효율이 우수하여 코팅제 내에 미반응 단량체의 양이 매우 적다. 나아가 공중합 에멀젼 내에 남아있는 미반응 단량체를 정제 과정을 통하여 대기 중으로 모두 기화시킴으로써 미반응 단량체에 의해 유발될 수 있는 화학약품 냄새를 완전히 제거할 수 있다.When the paper coating is coated using the papermaking coating agent according to the present invention, the copolymerization efficiency of the acrylic monomer and the silicone monomer is excellent and the amount of the unreacted monomer in the coating agent is very small. Further, unreacted monomers remaining in the copolymer emulsion are completely vaporized into the atmosphere through a purification process, thereby completely removing the chemical odor which can be caused by unreacted monomers.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<제지 코팅제><Paper coating agent>
본 발명의 친환경 제지 코팅제는, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 실리콘계 중합체와 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 아크릴계 중합체가 공중합된 공중합 에멀젼, 및 이에 혼합된 호화된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 포함한다.The eco-friendly papermaking coating agent of the present invention comprises a copolymerized emulsion copolymerized with an acrylic polymer containing a silicone polymer having a repeating unit represented by the following formula (1) and a repeating unit represented by the following formula (2), and a mixed polyvinyl alcohol Colloidal aqueous solution.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
상기 화학식 1 및 2에서 R1 내지 R4는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기 또는 아릴기이다. 상기 R1 내지 R4는 아래 표 1에 개시된 R 기를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 공중합 에멀젼의 분자량 범위에 맞추어 선택할 수 있다. 표 1은 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R4의 가능한 형태를 나타낸 것이다.In the general formulas (1) and (2), R 1 to R 4 are the same or different and each independently represents hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. The R 1 to R 4 may include R groups shown in Table 1 below, but the present invention is not limited thereto and can be selected according to the molecular weight range of the copolymerized emulsion. Table 1 shows the possible forms of R 1 to R 4 in formulas (1) and (2).
본 발명의 공중합 에멀젼에서 실리콘계 중합체 및 아크릴계 중합체의 비율은 0.1:99.9 내지 1:99인 것이 바람직하다. 여기서, 실리콘계 중합체의 중량비가 1 보다 크면, 이형성이 너무 높아서 제지를 만들 때 접착면에 균열이 발생한다. 한편 실리콘계 중합체의 중량비가 0.1보다 작으면, 접착성이 너무 높아서 종이제품 간에 서로 붙어버리는 블로킹 현상이 발생하여 생산성이 현저히 떨어지게 된다. 공중합 에멀젼의 유리전이온도는 -20 내지 20℃의 범위를 가진다. 공중합 에멀젼에 포함된 입자의 평균지름은 150 내지 250nm이다. 공중합 에멀젼은 고형분이 35 내지 50 중량%인 수용성 에멀젼이며, 5 내지 600cPs의 점도를 가질 수 있다. 공중합 에멀젼의 농도가 35중량%보다 낮으면 내수성이 떨어져 액체를 담는 용기로서의 기능을 상실하고 열접착성도 떨어져서 종이용기를 성형하는데 불량이 생긴다. 공중합 에멀젼의 농도가 50중량%보다 크면 접착력이 너무 강해져서 종이제품 간에 서로 붙어버리는 블로킹 현상이 발생한다.The ratio of the silicone polymer and the acrylic polymer in the copolymer emulsion of the present invention is preferably 0.1: 99.9 to 1:99. Here, if the weight ratio of the silicone-based polymer is larger than 1, the releasability is too high, and cracks are generated in the adhesive surface when making the paper. On the other hand, if the weight ratio of the silicone-based polymer is less than 0.1, the adhesiveness is too high, so that a blocking phenomenon sticking to each other between the paper products occurs, resulting in a significant decrease in productivity. The glass transition temperature of the copolymer emulsion is in the range of -20 to 20 占 폚. The average diameter of the particles contained in the copolymer emulsion is 150 to 250 nm. The copolymer emulsion is a water-soluble emulsion having a solid content of 35 to 50% by weight, and may have a viscosity of 5 to 600 cPs. When the concentration of the copolymer emulsion is lower than 35% by weight, the water resistance is lowered and the function as a container for containing a liquid is lost and thermal adhesiveness is also lowered, resulting in a failure to form a paper container. If the concentration of the copolymer emulsion is greater than 50% by weight, the adhesive force becomes too strong and a blocking phenomenon that sticks to each other between paper products occurs.
본 발명에서 사용될 수 있는 아크릴계 단량체는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴산 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 아크릴계 단량체는, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 및 메타크릴산의 조합으로 이루어질 수 있다.The acrylic monomer that can be used in the present invention is at least one monomer selected from the group consisting of methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate propyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl Acrylate, acrylonitrile, methacrylic acid, and combinations thereof, in the group consisting of methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobutyl methacrylate, And may be composed of one or more compounds selected. Preferably, the acrylic monomer may be composed of a combination of butyl acrylate, methyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, and methacrylic acid.
본 발명에서 사용될 수 있는 실리콘계 단량체는 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트라실록산, 옥타페닐시클로테트라실록산 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 시클로실록산 화합물로 이루어질 수 있다.The silicone monomers that can be used in the present invention include but are not limited to hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexasiloxane, trimethyltriphenylcyclotrisiloxane, tetramethyltetraphenylcyclotetrasiloxane, octa Phenylcyclotetrasiloxane, and combinations thereof. ≪ Desc / Clms Page number 7 >
본 발명에서 사용될 수 있는 폴리비닐알코올은 수증기 또는 기체를 차단하는 특성을 높이기 위하여 높은 검화도(degree of saponification)를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 폴리비닐알코올의 검화도는 92 내지 99 mol%일 수 있다. 고형분을 기준으로 공중합 에멀젼 및 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액은 85:15 내지 95:5 중량비로 포함될 수 있다. 폴리비닐알코올이 15중량%보다 크면 코팅제를 종이에 도포한 후 코팅층이 너무 경화되어 작은 균열로 생겨서 차단효과가 떨어진다. 반면 폴리비닐알코올이 5중량%보다 작으면 차단성을 주는 유효성분이 부족하여 내수성 및 방습성이 떨어지게 된다.The polyvinyl alcohol which can be used in the present invention preferably has a high degree of saponification in order to enhance the property of blocking water vapor or gas. For example, the saponification degree of polyvinyl alcohol may be 92 to 99 mol%. Based on the solids content, the copolymer emulsion and the aqueous solution of the polyvinyl alcohol colloid may be included in a weight ratio of 85:15 to 95: 5. If the amount of polyvinyl alcohol is greater than 15% by weight, the coating layer is too hardened after the coating agent is applied to paper, resulting in a small crack, resulting in a poor blocking effect. On the other hand, if the content of polyvinyl alcohol is less than 5% by weight, the water-insoluble and water-repellent properties are deteriorated due to insufficient effective ingredients for imparting barrier properties.
<본 발명의 제지 코팅제의 제조방법>≪ Process for producing paper coating agent of the present invention >
본 발명에 따른 제지 코팅제의 제조방법은 다음과 같다. 본 발명의 제지 코팅제의 제조방법은 모노머 애디션 프로세스(monomer addition process)를 적용하여 실시하였다.The method for producing the paper coating agent according to the present invention is as follows. The method for producing the paper coating agent of the present invention was carried out by applying a monomer addition process.
(1) 물이 담긴 반응기를 50~70℃로 유지하면서 아크릴계 단량체, 개시제, 유화제, 완충제, 및 실리콘반응촉매를 첨가한다.(1) An acrylic monomer, an initiator, an emulsifier, a buffer, and a silicon reaction catalyst are added while maintaining the water-containing reactor at 50 to 70 ° C.
(2) 반응기를 70~90℃로 유지하면서 개시제를 추가한다.(2) Add an initiator while maintaining the reactor at 70-90 ° C.
(3) 상기 결과물에 실리콘계 단량체를 1~3시간동안 균일한 속도로 첨가하면서 공중합시켜 공중합 에멀젼을 제조한다.(3) Copolymerized emulsion is prepared by copolymerizing the resultant product with the silicone monomer at a uniform rate for 1 to 3 hours.
(4) 공중합 반응이 끝난 후 후첨가제를 첨가하여 중화를 한다.(4) After completion of the copolymerization reaction, neutralization is carried out by adding a post-additive.
(5) 공중합 에멀젼에 호화(糊化)된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 첨가한다.(5) Add a gelatinized aqueous solution of polyvinyl alcohol colloid to the copolymer emulsion.
상기 (1) 단계와 (2) 단계의 반응기 온도에 차별을 둠으로써 본 발명의 공중합 효율을 높일 수 있다. (1) 단계에서 반응기의 온도가 50℃보다 낮은 경우 첨가된 물질들의 반응성이 낮아서 후속하는 공중합 반응속도를 높이기 어렵다. 또한 (1) 단계에서 반응기의 온도가 70℃보다 높은 경우 아크릴계 단량체들 간에 중합반응이 시작되어 아크릴계 단량체와 실리콘계 단량체의 공중합 반응률이 떨어진다. 따라서 (2) 단계와 같은 공중합을 위한 최적의 온도 범위(70~90℃)보다 낮은 온도에서 (1) 단계를 준비함으로써 미반응 단량체를 최소화하고 공중합 효율을 높일 수 있다.The copolymerization efficiency of the present invention can be enhanced by differentiating the reactor temperature from the steps (1) and (2). If the temperature of the reactor is lower than 50 캜 in the step (1), the reactivity of the added materials is low and it is difficult to increase the subsequent copolymerization reaction rate. Also, when the temperature of the reactor is higher than 70 ° C in the step (1), the polymerization reaction between the acrylic monomers starts and the copolymerization reaction rate of the acrylic monomers and the silicone monomers decreases. Accordingly, by preparing the step (1) at a temperature lower than the optimal temperature range (70 to 90 ° C) for copolymerization as in step (2), unreacted monomers can be minimized and copolymerization efficiency can be increased.
이하 본 제조방법에 사용되는 성분에 대하여 설명한다.Hereinafter, the components used in the present production method will be described.
물water
유화중합에서 물의 역할은 매우 크고 중요하며 제조된 에멀젼의 물성이 물의 질에 크게 좌우된다. 물은 유화되는 물질의 분산 매개체로 중합시 열 전달을 용이하게 하고 유화제, 단량체 및 개시제 등의 용매 역할도 한다. 또한 에멀젼의 점도를 조정하고 있는데 비교적 높은 고형분이면서 낮은 점도는 에멀젼이 갖는 큰 장점의 하나이다. 천연수에는 여러 다가금속이온이 존재하므로 이온과 염의 함량이 매우 적은 이온 교환수를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 실험예에서는 탈이온수를 사용하였다.The role of water in emulsion polymerization is very large and important, and the physical properties of the prepared emulsion depend strongly on the quality of the water. Water is a dispersion medium of emulsified material, which facilitates heat transfer during polymerization and acts as a solvent for emulsifiers, monomers and initiators. In addition, the viscosity of the emulsion is adjusted, and relatively high solids content and low viscosity are one of the great advantages of the emulsion. Since there are many polyvalent metal ions in natural water, it is preferable to use ion exchange water having a very small content of ions and salts. For example, deionized water was used in this experimental example.
개시제Initiator
개시제(initiator)가 분해되면 반응을 일으키는 자유라디칼을 생성하게 된다. 본 발명에서는 수용성 개시제를 사용할 수 있는데, 과황산염 또는 과산화수소를 사용할 수 있으며, 예를 들어 과황산 칼륨, 과황산 나트륨, 또는 과황산 암모늄 등을 사용할 수 있다.When the initiator is decomposed, it generates free radicals that cause the reaction. In the present invention, a water-soluble initiator can be used, and persulfate or hydrogen peroxide can be used. For example, potassium persulfate, sodium persulfate, or ammonium persulfate can be used.
유화제Emulsifier
유화제(surfactant)는 계면활성제(emulsifier)로써 유화중합에서는 필수불가결한 것이다. 유화제는 반응초기에 미셀(micelle)이나 단량체(monomer)로 팽윤된 입자를 형성시켜 반응을 할 수 있는 장소를 제공한다. 또한 단량체 액적을 보호하는 역할을 하여 단량체 공급원을 안정시킨다. 반응이 점차 진행되면 입자는 커지고 단량체 액적의 크기는 작아져서 유화제가 단량체 입자에서 입자표면으로 이동한다. 예를 들어, OP(Octyl Phenol ethoxylate), NP(Nonyl Phenol ethoxylate), EO(Ethylene Oxide), SDS(Sodium Dodecyl Sulfate) 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.Surfactant is an emulsifier and is indispensable for emulsion polymerization. The emulsifier provides a place where reactions can be made by forming particles swollen with micelles or monomers at the beginning of the reaction. It also serves to protect the monomer droplets and stabilizes the monomer source. As the reaction progresses, the particles become larger and the size of the monomer droplets becomes smaller, so that the emulsifier moves from the monomer particles to the particle surface. For example, OP (Octyl Phenol Ethoxylate), NP (Nonyl Phenol Ethoxylate), EO (Ethylene Oxide), SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) or a combination thereof can be used.
완충제Buffer
본 발명의 공중합은 산성조건에서 반응이 진행된다. 완충제는 공중합 반응시에 pH를 안정화시키는 역할을 하며, 개시제의 용해도를 유지하기도 한다. 본 발명에서는 완충제로서 Na2CO3, NaHCO3, (NH4)2CO3, NaH2PO4, Na2HPO4 등을 사용할 수 있다.In the copolymerization of the present invention, the reaction proceeds under acidic conditions. The buffer serves to stabilize the pH during the copolymerization reaction and maintains the solubility of the initiator. In the present invention, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 and the like can be used as a buffer.
실리콘반응촉매Silicon reaction catalyst
본 발명의 공중합에서 아크릴계 단량체와 실리콘계 단량체의 공중합 반응 및 실리콘계 단량체의 중합 반응을 촉진시키기 위하여 실리콘반응촉매가 사용될 수 있다. 예를 들어 실리콘반응촉매로는 DBTDL(dibutyl tin dilaurate) 등이 사용될 수 있다.In the copolymerization of the present invention, a silicon reaction catalyst may be used to promote the copolymerization reaction of the acrylic monomer and the silicone monomer and the polymerization reaction of the silicone monomer. For example, DBTDL (dibutyltin dilaurate) may be used as the silicon reaction catalyst.
후첨가제Post-additive
반응 완료된 공중합 에멀젼의 pH, 점도, 또는 다른 특성을 위해 여러 가지 첨가제를 투입할 수 있다. 본 발명에서는 공중합 반응이 완료된 후 후첨가제를 첨가하여 pH를 높임으로써 공중합 에멀젼의 안정성을 부여하고 불필요한 부수적인 반응을 방지한다. 예를 들어 본 발명에서는 후첨가제로서 암모니아수를 사용할 수 있다.Various additives can be added for pH, viscosity, or other properties of the reacted copolymer emulsion. In the present invention, after the completion of the copolymerization reaction, an additive is added to increase the pH, thereby stabilizing the copolymer emulsion and preventing an unnecessary secondary reaction. For example, ammonia water may be used as a post-additive in the present invention.
폴리비닐알코올 콜로이드 수용액Aqueous solution of polyvinyl alcohol colloid
폴리비닐알코올 7~15중량%를 물에 넣고 85~98℃에서 1~10분 동안 교반하여 호화(糊化: 미셀이 팽윤되어 콜로이드화된 상태)된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 준비하여 공중합 에멀젼에 투입한다. 폴리비닐알코올을 호화시키지 않고 공중합 에멀젼에 투입하는 경우, 폴리비닐알코올은 공중합 에멀젼과 섞이지 않고 분리막을 형성한다. 고형분을 기준으로 공중합 에멀젼 및 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액은 85 : 15 내지 95 : 5의 중량비로 구성될 수 있다. 검화도가 높은 폴리비닐알코올은 내유성, 내습성 및 방습성이 뛰어나다. 바람직하게는 폴리비닐알코올의 검화도는 92 내지 99 mol%이다. 특히 폴리비닐알코올이 아크릴계-실리콘계 공중합체와 섞이게 되면 아크릴계 중합체의 성긴 분자 구조 사이에 침투하여 습기가 투과하는 것을 막는 역할을 한다. 7 to 15% by weight of polyvinyl alcohol was added to water and stirred at 85 to 98 ° C for 1 to 10 minutes to prepare an aqueous solution of polyvinyl alcohol colloid which was gelled (gelatinized: swollen micelles to be colloidized) . When the polyvinyl alcohol is introduced into the copolymer emulsion without smoothing the polyvinyl alcohol, the polyvinyl alcohol forms a separation membrane without mixing with the copolymer emulsion. Based on the solids content, the copolymer emulsion and the aqueous solution of the polyvinyl alcohol colloid may be constituted in a weight ratio of 85:15 to 95: 5. Polyvinyl alcohol having high degree of saponification has excellent oil resistance, moisture resistance and moisture-proof property. Preferably, the saponification degree of the polyvinyl alcohol is 92 to 99 mol%. Particularly, when polyvinyl alcohol is mixed with the acrylic-silicone copolymer, it penetrates between the sparse molecular structure of the acrylic polymer to prevent permeation of moisture.
<제지 코팅제를 이용한 친환경 제지의 제조방법>≪ Process for producing eco-friendly paper using a paper coating agent >
이하 본 발명의 제지 코팅제를 이용하여 친환경 제지를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method for producing environmentally friendly paper using the paper coating agent of the present invention will be described.
본 명세서에서 사용되는 "제지"는 제지산업에서 통상적으로 생산되어 시판되는 종이컵 원지 또는 식품 포장을 위한 종이 용지를 모두 포함한다. 또한 상기 종이는 식품안전성이 확보되어 있는 종이일 수 있다.The term "paper" as used herein encompasses all types of paper papers for paper packaging or food packaging that are typically produced and marketed in the paper industry. Further, the paper may be a paper having food safety.
본 발명에서 사용되는 제지는 제지산업에서 생산되어 유통되는 원지 또는 식품용지(코팅이 되어 있지 않은 비도공 컵원지) 중, 80 내지 400g/㎡ 평량 범위의 종이를 사용할 수 있다. 80 g/㎡ 미만의 원지는 그 두께와 강도가 낮아서 컵이나 식품용기로 성형 시 형태유지 및 내수성을 유지하기 어렵다. 400 g/㎡ 평량을 초과하는 원지는 통상적인 제지설비로 단일공정에서 생산하기 어렵고, 보편적으로 사용되지 않는다. 한편, 재활용을 위해 수거 원료로 사용할 수 있는 폐지는 식품포장의 안전성을 고려해서, 가능한 한 원료로서 사용을 피하는 것이 바람직하다. 그러나, 최종 종이 및 가공지의 형태로 무해성을 시험하는 대표적인 기준인 식품의약품안전청의 2013년 고시 "식품용 기구 및 용기포장 공전"의 종이류 규격에 의거 비소, 납, 포름알데히드, 형광증백제 등의 기준치 이하의 시험결과를 얻는 범위 내에서는 재활용 폐지도 천연펄프에 일정량 배합하여 사용할 수 있다.The paper used in the present invention may be paper of 80 to 400 g / m < 2 > basis weight in the paper or food paper (non-coated cup paper without coating) produced and circulated in the paper industry. The raw material less than 80 g / m 2 is low in thickness and strength, so it is difficult to maintain its shape and water resistance during molding into a cup or food container. Raw materials in excess of 400 g / m2 basis weight are difficult to produce in a single process with conventional paper making equipment, and are not universally used. On the other hand, it is desirable that waste paper that can be used as a raw material for collection for recycling is avoided as raw materials as much as possible in consideration of the safety of food packaging. However, in accordance with the paper standard of the Food and Drug Administration's 2013 notification "Food and Drug Packaging Practice for Foodstuffs", a representative standard for testing harmlessness in the form of final paper and processed paper, it is recommended to use arsenic, lead, formaldehyde, Within the range of obtaining test results below the reference value, recycled waste paper can also be mixed with natural pulp in a certain amount.
80 내지 400g/㎡ 평량의 코팅이 되어 있지 않은 식품용 원지를 준비한다. 상기 원지의 내면(식품이 닿는 단면)을, 상기 친환경 코팅제를 고형분 기준으로 4 내지 20g/㎡로 코팅한다. 여기서 코팅제의 코팅량이 4g/㎡ 미만이면 내수성 및 열접착성을 발현하기 어렵고, 코팅막이 얇고 불균일하여 내유성도 떨어진다. 또한 코팅제의 코팅량이 20g/㎡ 초과이면 종이간에 달라붙는 블로킹 현상이 발생하고 코팅제의 이형성이 높아져서 과도한 건조 시에 코팅막이 갈라질 수 있다.Prepare a raw paper for food that is not coated with a basis weight of 80 to 400 g / m 2. The inner surface (cross section of the food) of the raw paper is coated with the environmentally friendly coating agent in a solid content of 4 to 20 g / m 2. If the coating amount of the coating agent is less than 4 g / m 2, it is difficult to exhibit the water resistance and the heat adhesion property, and the coating film is thin and nonuniform and the oil resistance is also deteriorated. If the coating amount of the coating agent is more than 20 g / m < 2 >, a blocking phenomenon occurs between the paper and the releasing property of the coating agent is increased, so that the coating film may be cracked at the time of excessive drying.
상기 친환경 제지의 제조 방법은 선택적으로 원지의 외면(식품이 닿지 않는 단면)을, 상기 친환경 코팅제를 코팅제의 고형분 기준으로 0.1 내지 5 g/㎡로 코팅하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 코팅제를 식품이 접촉되는 내면에만 실시해도 충분하지만 차가운 음료나 냉장 식품류 등에 적용할 종이용기에는 원지 외면에도 코팅제를 도포할 수 있다. 통상 여름에 냉음료 컵이나 냉장용 포장지로 종이를 사용할 경우, 종이 양면의 온도차에 의해 종이용기의 외면에 수증기가 응결한다. 이러한 응결 현상은 종이 용기를 젖게 만드는데, 외면에 코팅제를 도포하면 이러한 응결 현상 및 젖음 현상을 방지한다. 코팅제가 0.1 g/㎡보다 적으면 도포된 코팅제의 두께가 얇아서 외면의 내수효과가 없으며, 코팅제가 5 g/㎡보다 많으면 외면의 인쇄적성이 나빠진다.The manufacturing method of the environmentally friendly paper may further include the step of optionally coating the outer surface of the raw paper (cross section where the food does not reach) with the environmentally friendly coating agent in an amount of 0.1 to 5 g / m 2 based on the solid content of the coating agent. That is, it is sufficient to apply the coating agent only on the inner surface where the food is in contact, but it is also possible to apply the coating agent to the outer surface of the paper in a paper container to be applied to cold drinks or refrigerated foods. When paper is used as a cold drink cup or a wrapping paper for cold storage in summer usually, water vapor condenses on the outer surface of the paper container due to the temperature difference between both sides of the paper. This condensation makes the paper container wet, which prevents the condensation and wetting by applying a coating on the outer surface. When the coating agent is less than 0.1 g / m 2, the thickness of the applied coating agent is small, so that the waterproofing effect on the outer surface is not effective. If the coating agent is more than 5 g / m 2,
이러한 코팅 방법은 통상적인 제지업계의 코팅설비를 이용할 수 있다. 코팅을 위한 코팅설비는 제지산업의 온머신 코터(on-machine coater) 또는 오프머신 코터(off-machine coater)를 모두 사용할 수 있다. 본 발명의 코팅방식은 롤 코터(roll coater), 블레이드 코터(blade coater), 로드 코터(rod coater), 에어 나이프 코터(air knife coater), 낮은 코팅량을 효과적으로 제어할 수 있는 쇼트 드웰 코터(short dwell coater), 빌 블레이드 코터(bill blade coater) 및 게이트 롤 코터(gate roll coater)로 이루어진 군에서 선택된 어느 방식일 수 있다. 또한, 그라비아(gravure) 타입의 인쇄설비에서도 동일한 코팅효과를 얻을 수 있다.Such coating methods may utilize conventional coating industry coating equipment. The coating equipment for the coating can be either an on-machine coater or an off-machine coater of the paper industry. The coating system of the present invention can be applied to a coating apparatus such as a roll coater, a blade coater, a rod coater, an air knife coater, a short dwell coater capable of effectively controlling a low coating amount a dwell coater, a bill blade coater, and a gate roll coater. In addition, gravure type printing equipment can achieve the same coating effect.
본 발명의 코팅제를 도포하여 내수성, 내유성 및 열접착성이 갖춘 친환경 제지는 상품성을 높이기 위한 후가공 처리를 할 수 있다. 예를 들어 인쇄적성 향상을 위하여 외부표면에 통상적인 제지용 안료코팅을 실시할 수 있다. 본 발명의 제지 코팅제를 구성하는 물질들은 식품포장산업에 사용될 수 있는 무해한 것으로 식품안정성이 있다. 또한, 제지 코팅제의 제조과정 및 이를 이용한 제지의 제조방법이 모두 수용성 환경에서 이루어지므로 친환경적이다. The eco-friendly paper having water resistance, oil resistance, and heat adhesiveness by applying the coating agent of the present invention can be subjected to a post-treatment for improving the merchantability. For example, a conventional pigment coating for papermaking may be applied to the outer surface to improve printability. The materials constituting the papermaking coatings of the present invention are harmless and food stable which can be used in the food packaging industry. In addition, the manufacturing process of the paper coating agent and the method of manufacturing the paper using the paper coating agent are environmentally friendly because they are all performed in an aqueous environment.
본 발명의 제지 코팅제가 도포된 종이용기는 알칼리 해리성을 가지기 때문에 사용 후 수거되어 다시 종이 원료로 재활용할 수 있다. 나아가 종래의 폴리에틸렌 코팅제와 비교하여 본 발명의 제지 코팅제는 우수한 자연분해속도를 가지기 때문에 사용 후 매립을 하더라도 환경파괴의 부담이 적다.Since the paper container coated with the paper coating agent of the present invention has alkali dissociation property, it can be collected after use and recycled as paper raw material. Furthermore, since the papermaking coating agent of the present invention has an excellent natural decomposition rate as compared with the conventional polyethylene coating agent, the burden of environmental destruction is small even if it is buried after use.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 보다 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 내용을 상세히 설명하고자 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐이며 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that these examples are offered by way of illustration only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예Example 1. 실리콘계 중합체와 아크릴계 중합체가 1. When a silicone-based polymer and an acrylic polymer 공중합된Copolymerized 공중합 Copolymerization 에멀젼emulsion 및 폴리비닐알코올을 포함하는 제지 코팅제의 제조 ≪ / RTI > and polyvinyl alcohol.
탈이온수 120g을 넣은 반응기의 온도를 60℃로 유지하면서, 메틸 메타크릴레이트 40g, 부틸 아크릴레이트 44g, 메타크릴산 1.0g 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트 1.0g을 혼합한 아크릴계 단량체 혼합물을 반응기에 첨가하였다. 여기에 과황산 암모늄(ammonium persulfate) 0.2g, DBTDL(dibutyl tin dilaurate) 0.4g, OP-10 1.0g, SDS(Sodium Dodecyl Sulfate) 0.8g, Na2CO3 0.2g을 첨가하였다. An acrylic monomer mixture prepared by mixing 40 g of methyl methacrylate, 44 g of butyl acrylate, 1.0 g of methacrylic acid and 1.0 g of hydroxyethyl methacrylate while maintaining the temperature of the reactor containing 120 g of deionized water at 60 ° C was added to the reactor Respectively. 0.2 g of ammonium persulfate, 0.4 g of DBTDL (dibutyl tin dilaurate), 1.0 g of OP-10, 0.8 g of SDS (sodium dodecyl sulfate) and 0.2 g of Na 2 CO 3 were added thereto.
반응기의 온도가 80℃에 이르면 과황산 암모늄(ammonium persulfate)를 추가하고, 10분이 지나면 실리콘계 단량체를 2시간에 걸쳐 균일한 속도로 반응기에 투입하였다. 실리콘계 단량체의 투입량을 조절하여 공중합 에멀젼 내의 아크릴계 중합체 및 실리콘계 중합체의 중량비가 99~99.9 : 0.1~1가 되도록 하였다.When the temperature of the reactor reached 80 DEG C, ammonium persulfate was added, and after 10 minutes, the silicone monomer was fed into the reactor at a uniform rate over 2 hours. The amount of the silicone-based monomer was controlled so that the weight ratio of the acrylic polymer and the silicone polymer in the copolymer emulsion was 99 to 99.9: 0.1 to 1.
공중합이 끝난 후에는 암모니아수(ammonia water)를 투입하여 공중합 에멀젼을 중화시키면서 공중합 에멀젼의 고형분이 35 내지 50 중량%되도록 하였다. 이후 결과된 반응물을 정제하였다. 상기 정제과정을 통하여 공중합 에멀젼 내에 남아있는 미반응 단량체를 공기 중으로 기화시킴으로써 흔히 제지 코팅제에서 나올 수 있는 화학약품 냄새를 완전히 제거하였다.After completion of the copolymerization, ammonia water was added to neutralize the copolymer emulsion so that the solid content of the copolymer emulsion was 35 to 50% by weight. The resulting reaction product was then purified. The unreacted monomers remaining in the copolymer emulsion were vaporized into the air through the purification process to completely remove the chemical smell from the paper coating.
한편 전체 수용액에 대하여 폴리비닐알코올 7~15중량%를 물에 넣고 85~98℃에서 1~10분 동안 교반하여 호화된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 준비한다. 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 정제된 공중합 에멀젼에 투입한다. 고형분을 기준으로 공중합 에멀젼 및 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액은 85 : 15 내지 95 : 5의 중량비를 가지도록 하였다. 본 실시예에서는 폴리비닐알코올로서 일본 쿠라레이(Kuraray)사의 RS-2117을 사용하였다. 이와 같이 최종적으로 제지 코팅제를 제조하였다.On the other hand, 7 to 15% by weight of polyvinyl alcohol is added to water for the whole aqueous solution, and the mixture is stirred for 1 to 10 minutes at 85 to 98 ° C to prepare an aqueous solution of polyvinyl alcohol colloid. An aqueous solution of polyvinyl alcohol colloid is added to the purified copolymer emulsion. Based on the solids content, the copolymer emulsion and the aqueous solution of the polyvinyl alcohol colloid had a weight ratio of 85:15 to 95: 5. In this embodiment, RS-2117 manufactured by Kuraray Co., Ltd. was used as the polyvinyl alcohol. Thus, a paper coating agent was finally prepared.
실시예Example 2. 코팅제 제조 및 2. Coating preparation and 컵원지Cup paper 코팅 coating
상기 실시예 1의 제조방법에 따라 제조된 제지 코팅제로 종이포장지에 코팅을 실시하였다. 한솔제지 컵원지(상품명 FAB350, 평량 350g/㎡)를 사용하였고, 본 발명의 제지 코팅제 고형분 35.0중량%, 실리카 0.2중량% 및 물 64.8중량%로 배합한 수용성 코팅액을 적용하여, 에어나이프(air knife) 타입의 코팅설비로 9.5g/㎡로 단면 코팅을 실시하였다.The paper wrapping paper was coated with a paper coating agent prepared according to the manufacturing method of Example 1 above. A water-soluble coating liquid containing 35.0% by weight of solids, 0.2% by weight of silica, and 64.8% by weight of water in the paper coating material of the present invention was applied to the surface of the substrate, and an air knife (air knife) ) Type coating equipment was used to carry out a single-sided coating at 9.5 g / m < 2 >.
실시예Example 3. 3. 컵원지Cup paper 코팅 coating
실시예 2와 동일한 컵원지와 코팅액을 적용하고, 로드(rod) 타입의 코팅설비로 8.5g/㎡로 단면 코팅을 실시하였다.The same cup paper and coating liquid as in Example 2 were applied, and a single-sided coating was performed at 8.5 g / m < 2 > with a rod-type coating facility.
비교예Comparative Example 1. 폴리에틸렌( 1. Polyethylene ( PEPE )이 코팅제로 적용된 ) Coated with this coating 컵지Cube
컵성형 시장에서 유통되는 폴리에틸렌이 코팅된 컵지(평량 350g/㎡)를 비교예 1로 사용하였다.The polyethylene-coated cup paper (basis weight 350 g / m 2) distributed in the cup molding market was used as Comparative Example 1.
비교예Comparative Example 2. 2. 폴리락틱에시드(PLA)가The polylactic acid (PLA) 적용된 applied 컵지Cube
컵성형 시장에서 유통되는 폴리락틱에시드가 코팅된 컵지(평량 350g/㎡)를 비교예 2로 사용하였다.A cup paper (basis weight 350 g / m 2) coated with polylactic acid coated in the cup molding market was used as Comparative Example 2.
비교예Comparative Example 3. 코팅되지 않은 3. Uncoated 컵지Cube
실시예 2와 동일한 컵원지를 코팅을 실시하지 않고 비교예 3으로 사용하였다.The same cup paper as in Example 2 was used as Comparative Example 3 without coating.
시험예Test Example 1. 물성 시험 1. Physical property test
실시예들과 비교예들을 통해 준비된 재료를 동일한 조건에서 물성을 시험하여, 그 결과를 표 2로 나타내어 비교하였다.Materials prepared through Examples and Comparative Examples were tested for physical properties under the same conditions, and the results are shown in Table 2 and compared.
본 발명에 일 실시예에 따른 제지 코팅제를 이용하여 코팅된 컵지 또는 식품용지는 내수성, 내유성, 열접착성 등 수분과 유분이 함유된 식품용기에 적합한 물성을 발휘하였다. 내유성은 미국제지펄프기술협회 시험법(TAPPI T559cm-02)으로 시험하였을 때, kit # 4 이상을 달성하였고, 내수성은 제지산업의 통상적인 방법 중 하나인 일명 Cobb size 시험방법(TAPPI T441)을 준용하였을 때, 10.0g/㎡ 이하의 내수성을 보였다. 열접착 강도는 열실링기(삼보테크, SK-310)을 사용하여 실링강도 5에 맞춰 열접착하고 박리시험기(peel tester)로 180도 박리실험을 한 결과, 접착층의 박리강도가 300gf/in 이상으로 나타났다.The cup paper or food paper coated with the papermaking coating agent according to one embodiment of the present invention exhibited properties suitable for food containers containing water and oil, such as water resistance, oil resistance and heat adhesion. When oil resistance was tested by American Paper Pulp Technology Association Test Method (TAPPI T559cm-02), it achieved kit # 4 or higher. Water resistance was measured by applying the so-called Cobb size test method (TAPPI T441) , The water resistance was 10.0 g / m < 2 > or less. The heat bonding strength was determined by using a heat sealer (Sambo Tech, SK-310) at a sealing strength of 5, followed by 180 degrees peel test with a peel tester. The peel strength of the adhesive layer was 300 gf / Respectively.
그러나, 상기한 표준시험법에 의한 시험만으로는 통상적인 컵성형 설비에서의 양산가능성을 완전히 평가하기에 부족하므로, 추가적으로 내수성 및 내유성을 다음과 같이 확인하였다. 먼저 열압착 방식 및 고주파접착 방식을 사용하는 컵성형 설비로 정상적인 생산조건하에서 본 발명의 제지 코팅제를 이용하여 컵지를 성형하고, 접착면을 다시 뜯어내어 열봉합된 수준을 육안으로 확인한 후, 우유 및 비눗물에 수성유색물감을 섞은 액체 내용물을 48시간동안 담아 상온에서 육안으로 내수성 및 내유성을 추가 확인하였다.However, since the test according to the standard test method described above is insufficient for fully evaluating the possibility of mass production in a usual cup molding facility, the water resistance and oil resistance are additionally confirmed as follows. First, the cup paper is formed by using the papermaking coating agent of the present invention under normal production conditions using a thermo-compression bonding method and a high-frequency bonding method. After the adhesive surface is re-torn to visually confirm the heat seal level, The water content of the water-based pigmented mixture in soap water was kept for 48 hours, and water resistance and oil resistance were further visually observed at room temperature.
또한 친환경성을 검토하기 위하여 한국환경산업기술원에서 시행하는 환경마크 인증기준(EL606)에 의거한 해리성 시험을 수행하여 잔여불순물 여부와 점착성 여부를 판단하였다. 그 결과 본 발명의 제지 코팅제는 알칼리 해리성을 나타내었고, 본 발명의 코팅제가 도포된 종이용기를 사용한 후 수거하여 제지 원료로 재활용할 수 있음을 확인하였다. 또한, 생분해성은 KS M3100-1을 준용하여, 180일간의 시료와 표준물질의 생분해도 변화의 비를 백분율로 표시했다. 그 결과, 본 발명의 코팅제가 도포된 종이용기는 퇴비화 조건에서 호기적 생분해성을 가짐을 확인하였다.In order to examine the environmental friendliness, dissociation tests were carried out based on the Environmental Mark Certification Standard (EL606), which was conducted by the Korea Environmental Industry & Technology Institute. As a result, the papermaking coating agent of the present invention showed alkali dissociation property, and it was confirmed that the paper container coated with the coating agent of the present invention can be collected and then recycled as a paper material. In addition, biodegradability is expressed by the ratio of the change in biodegradability of the sample and the standard substance for 180 days in accordance with KS M3100-1 as a percentage. As a result, it was confirmed that the paper container coated with the coating agent of the present invention had aerobic biodegradability under composting conditions.
뿐만 아니라 본 발명의 가공지는 식품의약품안전청 2013년 고시 식품공전 "제7. 기구 및 용기 포장에 대한 기준 및 규격"의 종이재 및 가공지재의 시험규격에 부합하는 결과를 보였다.In addition, the processed samples of the present invention showed results conforming to the test standards of the paper materials and the processed materials of the Food and Drug Administration's "Standard and Specification for Instrument and Container Packaging" of the Notification No. 2013 of the Food and Drug Administration.
Kit#Oil resistance
Kit #
g/㎡/2분Water resistance
g / ㎡ / 2 minutes
TAPPI T441Cobb Size
TAPPI T441
gf/inchHeat Seal Strength
gf / inch
뜯김Coated surface
Snatch
육안판정After 48 hours
Visual judgment
Dissociation
%Biodegradable
%
표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 2 내지 실시예 3의 방법으로 제조한 친환경성 컵지는 친환경적이면서 내수성, 내유성, 열접착성을 가지고 있는 식품포장재로서의 우수한 성능을 발휘함을 알 수 있다.From the results shown in Table 2, it can be seen that the environmentally friendly cup prepared by the methods of Examples 2 to 3 according to the present invention exerts excellent performance as a food packaging material having environmental friendliness, water resistance, oil resistance and heat adhesion .
이상에서 본 발명의 제지 코팅제가 실리콘계 중합체 및 아크릴계 중합체가 공중합된 공중합 에멀젼과, 이에 혼합된 호화된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액이 제외된 공중합 에멀젼으로 이루어진 제지 코팅제로 이루어질 수도 있다. 여기서 아크릴계 중합체 및 상기 실리콘계 중합체의 중량비는 99:1 내지 99.9:0.1인 것이 바람직하다.Although the papermaking coating agent of the present invention includes the copolymer emulsion in which the silicone polymer and the acrylic polymer are copolymerized and the aqueous solution of the mixed polyvinyl alcohol colloid mixed therewith, the present invention is not limited to this example, and the polyvinyl alcohol colloid And a paper coating comprising a copolymer emulsion in which the aqueous solution is excluded. Here, the weight ratio of the acrylic polymer and the silicone polymer is preferably 99: 1 to 99.9: 0.1.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
Claims (8)
(b) 상기 반응기에 실리콘계 단량체를 균일한 속도로 첨가하여 공중합 에멀젼을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 공중합 에멀젼에 호화된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액을 첨가하는 단계를 포함하는 재활용성, 내수성 및 내유성을 갖는 제지 코팅제의 제조방법.(a) adding water, an acrylic monomer, an initiator, an emulsifier, a buffer, and a silicon reaction catalyst to a reactor;
(b) adding a silicone monomer to the reactor at a uniform rate to produce a copolymer emulsion; And
(c) adding a polyvinyl alcohol colloid aqueous solution enriched in the copolymer emulsion to the recycled polyvinyl alcohol colloid.
상기 공중합 에멀젼에 포함된 아크릴계 중합체 및 실리콘계 중합체의 중량비는 99:1 내지 99.9:0.1인 제지 코팅제의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the acrylic polymer and the silicone polymer contained in the copolymer emulsion is 99: 1 to 99.9: 0.1.
고형분을 기준으로 상기 공중합 어멜젼 및 상기 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액은 85:15 내지 95:5의 중량비인 제지 코팅제의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the copolymer aqueous solution and the aqueous solution of the polyvinyl alcohol colloid are in a weight ratio of 85:15 to 95: 5 based on the solid content.
상기 실리콘반응촉매는 DBTDL(dibutyl tin dilaurate)인 제지 코팅제의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the silicon reaction catalyst is DBTDL (dibutyltin dilaurate).
상기 호화된 폴리비닐알코올 콜로이드 수용액은, 폴리비닐알코올 7 내지 15중량%를 물에 넣고 85 내지 98℃에서 1 내지 10분 동안 교반하여 제조되는 제지 코팅제의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the gelatinized aqueous solution of polyvinyl alcohol colloid is prepared by adding 7 to 15% by weight of polyvinyl alcohol into water and stirring at 85 to 98 캜 for 1 to 10 minutes.
상기 공중합 에멀젼의 유리전이온도는 -20 내지 20℃이고, 상기 공중합 에멀젼에 포함된 입자의 평균지름은 150 내지 250nm인 제지 코팅제의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the copolymerization emulsion has a glass transition temperature of -20 to 20 캜 and an average particle diameter of the copolymer emulsion is 150 to 250 nm.
상기 폴리비닐알코올의 검화도는 92 내지 99mol%인 제지 코팅제의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the saponification degree of the polyvinyl alcohol is 92 to 99 mol%.
상기 (a) 단계에서 상기 반응기는 50 내지 70℃로 유지되고,
상기 (b) 단계에서 상기 반응기는 70 내지 90℃로 유지되는 제지 코팅제의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (a), the reactor is maintained at 50 to 70 ° C,
Wherein the reactor is maintained at 70 to 90 < 0 > C in the step (b).
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|---|---|---|---|---|
| EP3301222A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-04 | Repaper Inc | Paper coating material having environment-friendly, water-proof and oil-proof properties, and method of manufacturing the same |
| KR20220136836A (en) | 2021-04-01 | 2022-10-11 | 주식회사 비케이에너지 | Mooring system for solar power plant on water |
| KR102573692B1 (en) * | 2023-05-26 | 2023-08-31 | 이지승 | Method for manufacturing wrapping paper sheet of packing box and the wrapping paper sheet manufactured by the same |
-
2015
- 2015-07-21 KR KR1020150102763A patent/KR101737004B1/en active IP Right Grant
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