KR20180021523A - 골판지 강화액 조성물 및 그 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지 - Google Patents

골판지 강화액 조성물 및 그 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 골판지에 함침 건조시킴으로써 골판지의 인장강도와 내구성(耐久性) 및 내수성(耐水性)이 크게 향상되는 골판지 강화액 조성물 및 그 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지에 관한 것으로, 폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 유기용제 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부로 혼합될 수 있다.
상기 유기용제는 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK), 아세톤, 메틸이소부틸케톤(MIBK), 아세테이트 중 어느 하나의 유기용제가 혼합될 수 있다.
상기 골판지 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지를 포함할 수 있다.
상기 골판지는, 골판지 원지, 골판지 합판, 골판지 블럭, 골판지 적층보드, 농, 수산물 포장 박스, 종이 파렛트, 종이 하니컴, 엠디에프(MDF) 중 어느 하나일 수 있다.

Description

골판지 강화액 조성물 및 그 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지{Reinforced composition for corrugated board and corrugated board the same}
본 발명은 골판지(또는 골판지 제품)에 함침 및 건조시킴으로써 골판지의 인장강도와 내구성(耐久性)과 내수성(耐水性) 등이 크게 향상되는 골판지 강화액 조성물 및 그 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지에 관한 것이다.
일반적으로 골판지(corrugated fiber board)는 원판지(liner)에 파형의 골심지(corrugating medium)를 접착제로 붙여서 만든 판지로 적정한 강도와 낮은 가격을 장점으로 하여 각종 제품을 포장하는 포장재로 널리 사용되고 있다.
골판지는 구성에 따라 편면골판지(single faced corrugated fiberboard), 양면골판지(double faced, single wall), 이중양면골판지(double wall), 삼중양면골판지(triple wall)로 나누어지며, 원판지는 기계적 충격이나 기후 조건으로부터 저항성을 부여하며 뒷면 원판지는 인쇄용으로 사용되고, 골심지(corrugating medium paper)는 골판지에 두께를 부여하고 견고성과 유연성을 증가시키는 동시에 충격시 압축에 대한 상대적인 탄성을 제공하게 된다. 골판지는 비교적 적은 무게의 재료를 사용하면서도 높은 압축강도를 나타내며, 용도에 따라 외장용과 내장용으로 구분되며, 골의 개수와 높이 등에 따라, A골, B골, C골, D골, AB골 등으로 구분된다.
종래의 골판지 강화액은, 열경화성 수지에 혼합물을 첨가한 다음 함침, 건조하고 있으나, 함침 작업에 많은 시간이 소요되어 작업 효율이 떨어지고, 함침할 때 골판지의 원형이 변형되는 문제점이 있으며, 또한 골판지 내부에 혼합물이 과도하게 잔류하여 건조가 더디고 잔류물의 분포가 일정치 않아 강도가 불균일한 문제점이 있었다.
또한 페놀수지 및 멜라민 수지를 함유하는 골판지 원지 제조용 조성물 및 이 조성물에 골판지 원지를 함침, 건조하는 개선된 방법이 제안되고 있으나, 상당 시간 건조시켜야 하므로, 생산성이 중요시되는 골판지 생산의 특성에 부합되지 않는 방법으로 포르말린을 방출하는 페놀수지 및 멜라민수지를 사용함으로써 친환경적이지 못하고, 잔류 페놀에 의한 냄새로 인하여 생산 과정뿐만 아니라 출하 후에도 환경 오염의 소지가 있으며, 현재까지도 다양한 산업용도에 사용하기 위하여 골판지가 갖춰야 할 난연, 내수 및 강도 강화 등의 특성을 만족시키는 골판지의 개발은 충분히 이루어지지 않고 있는 상태이며, 더욱이 최근의 친환경적인 산업의 요구에 따라 친환경적인 기능성 골판지의 필요는 점점 증가하고 있는 실정이다.
또한, 파라핀을 녹인 다음 골판지에 함침시켜 처리하는 경우 내수성은 우수하나, 골판지의 강도 증가를 도모할 수 없으며, 100℃ 이상에서 녹거나 변형될 뿐 아니라, 외압에 의해 스크래치 등이 쉽게 발생되고 무게가 증가하는 등의 여러 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-425002호(발명의 명칭: 골판지를 이용한 불연성 내외장재의 제조방법. 특허공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2007-62299호(발명의 명칭: 아크릴 화합물 삼원공중합체를 포함하는 골심지 강화용 친수성 코팅액 조성물. 2007.06.15 특허공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1011301호(발명의 명칭: 골판지 원지 제조용 조성물과 이를 이용한 골판지 원지 및 골판지 합판의 제조 방법. 특허공고)
본 발명은 골판지 또는 골판지 제품에 함침 및 건조시킴으로써 골판지의 인장강도와 내구성(耐久性)과 내수성(耐水性) 등이 크게 향상되는 골판지 강화액 조성물을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 골판지 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지를 제공함에 특징이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 유기용제 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유기용제는, 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK), 아세톤, 메틸이소부틸케톤(MIBK), 아세테이트 중 어느 하나의 유기용제가 혼합될 수 있다.
상기 골판지 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지를 포함될 수 있다.
상기 골판지는, 골판지 원지, 골판지 합판, 골판지 블럭, 골판지 적층보드, 농, 수산물 포장 박스, 종이 파렛트, 종이 하니컴, 엠디에프(MDF) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 강화액을 골판지에 함침 및 건조시키면 골판지의 인장강도와 내구성(耐久性) 및 내수성(耐水性)이 우수한 강화 골판지를 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 강화액의 우수한 접착강도에 의해 골판지의 강도가 크게 향상되는 등의 효과가 있다.
종래 파라핀을 녹인 다음 골판지에 함침시켜 처리하는 경우 내수성은 우수하나, 골판지의 강도 증가를 도모할 수 없으며, 100℃ 이상에서 녹거나 변형될 뿐 아니라, 외압에 의해 스크래치 등이 쉽게 발생되고 무게가 증가하는 등의 문제점이 한꺼번에 해소되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 골판지 강화액 조성물은, 폴리스틸렌 수지와, 왁스와, 유동성 개량제와 폴리스틸렌 수지를 녹이는 유기용제가 적정 비율로 혼합된 조성물로, 골판지(또는 골판지 제품)에 함침 및 건조시키면 골판지의 인장강도와 내구성(耐久性) 및 내수성(耐水性)이 크게 향상된 강화 골판지를 얻을 수 있다. 본 발명 골판지 강화액 조성물은, 점도가 낮아 골판지에 침투 및 흡수가 우수하며, 우수한 접착강도에 의해 골판지의 강도가 크게 향상된다.
본 발명 골판지 강화액 조성물은, 폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 폴리스틸렌 수지를 녹이는 유기용제 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부를 포함하며, 혼합 및 교반기에 투입시켜 상온(실온)에서 교반하면 골판지에 잘 흡수될 수 있도록 점도가 낮은 액상의 강화액 조성물이 얻어진다.
상기 유기용제는, 톨루엔 65~85 중량부, 메틸에틸케톤(MEK) 65~85 중량부, 아세톤 65~85 중량부, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 65~85 중량부, 아세테이트 65~85 중량부 중 어느 하나일 수 있다.
상기 왁스(WAX)는 물에 녹지 않는 고급 1가(價) 또는 2가 알코올 지방산 에스터로 골판지의 내수성(耐水性)을 크게 향상시키고 폴리스틸렌 수지가 골판지 잘 접합(접착)되도록 한다.
상기 유동성(流動性 , fluidity)개량제는 강화액 조성물의 점성을 떨어뜨려 강화액 조성물이 골판지에 효과적으로 침투 및 흡수되도록 한다.
상기 톨루엔(Toluene)은, 벤젠의 수소원자 1개를 메틸기(基)로 치환한 화합물로 무색의 액체이며, 석탄을 건류하여 얻은 경유를 황산으로 씻은 다음 정류(精溜)하여 만들거나 메틸사이클로헥세인을 수소이탈하여 제조하며 유기합성화학에서 중요한 화합물이며, 많은 물질을 합성하는 원료로 사용되고, 용매로서도 광범위한 용도가 있다.
상기 메틸에틸케톤(MEK)는 방향이 있는 액체로서 끓는점 79.6℃, 부틸알코올의 산화로 얻어지며, 아래 화학식 1과 같은 구조를 가지며 폴리스틸렌(PS) 수지에 좋은 용제(溶劑)이다.
Figure pat00001
상기 폴리스틸렌(PS) 수지는, 스티렌의 라디칼 중합으로 얻어지는 비결정성의 고분자로, 무색 투명한 열가소성 수지이며, 에틸렌과 벤젠을 반응시켜 생긴 액체 스티렌 단위체의 중합체인 폴리스티렌으로 이루어지며 약품에 잘 침식되지 않는다. 스티렌 수지는 플라스틱 중에서 가장 가공하기 쉽고 높은 굴절률을 가진다. 또 투명하고 빛깔이 아름다울 뿐만 아니라, 골판지에 흡수되어 건조 및 경화되면서 단단하게 성형(成型)되어 골판지가 강도가 크게 향상된다.
상기 메틸이소부틸케톤(MIBK)은, 녹는점 －85℃, 끓는점 117℃, 35~40℃/16mm, 0.7998, 1.3956. 물에 약간 녹는 무색 액체로, 알코올, 벤젠, 에테르에 임의의 비율로 혼합된다. 산화크롬(Ⅵ) 산화에 의해 아세트산, 이소부티르산, 이소발레르산을 생성. 아황산수소염과 첨가물을 만든다. 화학식 2와 같은 구조를 가지며 폴리스틸렌(PS) 수지, 고무, 니트로셀룰로오스 등의 용제(溶劑)로 사용된다.
Figure pat00002
상기 아세톤(acetone)은, 향기가 있는 무색의 액체로, 화학식 3과 같은 구조를 가지며, 물에 잘 녹는 유기용매로서 다른 유기물질과 잘 섞이며 일상 생활에 많이 사용된다. 탄소가 산소와 이중결합을 하고 있고, 그 탄소가 또 다른 두 개의 결합자리를 가지고 있어 두 알킬기(alkyl group)들과 결합하고 있는 경우, 이 물질을 케톤(ketone)이라 한다. 케톤의 가장 간단한 형태로, 양쪽에 하나씩 총 두(di)개의 메틸기(methyl)와 결합하고 있기 때문에 다이메틸케톤(dimethylketone)이라고 부르기도 한다.
Figure pat00003
상기 아세테이트(acetate)는, 아세톤에 녹여 건식방사(乾式紡絲)하여 주로 명주실과 같은 장섬유(필라멘트)로 만들고, 또한 권축(捲縮)·건조시킨 후 절단하여 단섬유(스테이플)도 만든다. 가볍고 수분을 적게 흡수하며 부드럽고, 좀이 먹지 않고 곰팡이에도 저항성이 있다.
상기 왁스(WAX)는 물에 녹지 않는 고급 1가(價) 또는 2가 알코올 지방산 에스터로 주용도는 방수제이며, 골판지의 내수성(耐水性)이 더욱 향상된다. 상기 왁스는 식물성, 동물성 왁스 전부 사용할 수 있다.
상기 왁스는 대부분 상온에서 결정성 고체이며, 지방에 비해서 일반적으로 비중이 작고 혼합 교반할 때 유기용매에 잘 녹으며, 골판지 표면을 덮어 수분 증발을 억제하고, 단열작용도 가진다.
본 발명에서 유동성(流動性 , fluidity)개량제는 강화액 조성물의 점성을 떨어뜨려 강화액 조성물의 침투성 및 흡수성을 향상시키므로 골판지(또는 골판지 제품)에 효과적으로 침투 및 흡수된다.
본 발명에서 강화액 조성물을 구성하는 각각의 혼합 성분의 배합비는, 조성물이 흡수 건조된 골판지를 이용하여 제조된 골판지 제품 각각의 용도에 따른 조건에 따라 장시간 실험을 거친 후 얻어진 결과이다. 상기 조성물의 각각의 혼합 성분의 배합비가 하한치보다 낮은 경우에는, 골판지에 부여하고자 하는 내수, 구조 강화 등의 특성이 떨어지고, 상한치보다 높은 경우에는 골판지를 코팅 또는 함침하는 데 있어 적절한 점도가 확보되지 않아 바람직하지 않다.
상기 강화액 조성물의 배합비는 골판지나 골판지 제품의 용도에 따라 조절될 수 있음은 물론이며, 실시예는 다음과 같다.
실시예 1
폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 톨루엔 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부로 혼합한 다음 교반기에 투입시켜 상온(실온)에서 약 24시간 천천히 교반하면 점도가 낮은 액상의 강화액 조성물이 얻어진다.
상기 폴리스틸렌 수지는 유기용제인 톨루엔에 의해 효과적으로 녹아 액상이 되며, 유동성 개량제에 의해 폴리스틸렌 수지액의 점성이 크게 떨어져 골판지 내부로 효과적으로 침투 및 흡수되며, 침투 및 흡수된 폴리스틸렌 수지액은 왁스에 의해 골판지에 효과적으로 접합(흡착, 접착)된다.
실시예 2
폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 메틸에틸케톤(MEK) 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부로 혼합한 다음 교반기에 투입시켜 상온(실온)에서 약 24시간 천천히 교반하면 점도가 낮은 액상의 강화액 조성물이 얻어진다.
상기 폴리스틸렌 수지는 유기용제인 메틸에틸케톤(MEK)에 의해 효과적으로 녹아 액상이 되며, 유동성 개량제에 의해 폴리스틸렌 수지액의 점성이 크게 떨어져 골판지 내부로 효과적으로 침투 및 흡수되며, 침투 및 흡수된 폴리스틸렌 수지액은 왁스에 의해 골판지에 효과적으로 접합(흡착, 접착)된다.
실시예 3
폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 아세톤 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부로 혼합한 다음 교반기에 투입시켜 상온(실온)에서 약 24시간 천천히 교반하면 점도가 낮은 액상의 강화액 조성물이 얻어진다.
상기 폴리스틸렌 수지는 유기용제인 아세톤에 의해 효과적으로 녹아 액상이 되며, 유동성 개량제에 의해 폴리스틸렌 수지액의 점성이 크게 떨어져 골판지 내부로 효과적으로 침투 및 흡수되며, 침투 및 흡수된 폴리스틸렌 수지액은 왁스에 의해 골판지에 효과적으로 접합(흡착, 접착)된다.
실시예 4
폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부로 혼합한 다음 교반기에 투입시켜 상온(실온)에서 약 24시간 천천히 교반하면 점도가 낮은 액상의 강화액 조성물이 얻어진다.
상기 폴리스틸렌 수지는 유기용제인 메틸이소부틸케톤(MIBK)에 의해 효과적으로 녹아 액상이 되며, 유동성 개량제에 의해 폴리스틸렌 수지액의 점성이 크게 떨어져 골판지 내부로 효과적으로 침투 및 흡수되며, 침투 및 흡수된 폴리스틸렌 수지액은 왁스에 의해 골판지에 효과적으로 접합(흡착, 접착)된다.
실시예 5
폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 아세테이트 65~85 중량부, 왁스(WAX) 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부로 혼합한 다음 교반기에 투입시켜 상온(실온)에서 약 24시간 천천히 교반하면 점도가 낮은 액상의 강화액 조성물이 얻어진다.
상기 폴리스틸렌 수지는 유기용제인 아세테이트에 의해 효과적으로 녹아 액상이 되며, 유동성 개량제에 의해 폴리스틸렌 수지액의 점성이 크게 떨어져 골판지 내부로 효과적으로 침투 및 흡수되며, 침투 및 흡수된 폴리스틸렌 수지액은 왁스에 의해 골판지에 효과적으로 접합(흡착, 접착)된다.
본 발명에서 소정량의 강화액 조성물을 함침조에 담은 다음 골판지(또는 골판지 제품)를 소정시간 투입시켜 함침시키면 강화액 조성물이 골판지 내부로 골고루 침투(흡수)하며, 강화액 조성물의 침투가 완료되면 함침조로부터 끄집어낸 다음 가열 건조시키면 골판지 내부로 침투된 액상의 폴리스틸렌 수지 등이 경화되면서 인장강도와 내구성(耐久性) 및 내수성(耐水性)이 크게 향상된 골판지 또는 골판지 제품이 얻어진다.
즉, 본 발명의 강화액 조성물을 처리하기 전의 골판지와 비교하면 인장강도와 내구성(耐久性) 및 내수성(耐水性)이 3~5배 향상된 강화 골판지를 얻을 수 있다. 또한 접착강도가 우수한 메틸에틸케톤(MEK) 등에 의해 골판지의 강도가 크게 향상된다.
아래 표 1은 시험 결과표로, 강화액 조성물을 처리하지 않은 경우, 두께 12㎜, 폭 783㎜, 길이 150㎜의 골판지 블럭의 수직 압축강도가 약 800kgf 였으나, 본 발명의 강화액 조성물을 처리한 후 수직 압축강도는 3,254kgf, 4,130kgf로 약 4배, 5배 향상되었다.
시험항목
 단위 시험결과
두께 폭 길이
규격 ㎜ 12 783 150
수직 압축강도 (1) kgf 3,254
수직 압축강도 (2) kgf 4,130
본 발명의 골판지 제품으로는 골판지, 골판지 원지, 골판지 합판, 골판지 블럭, 골판지 적층보드, 농, 수산물 포장 박스, 종이 파렛트, 종이 하니컴, 엠디에프(medium density fiberboard, MDF) 등을 예로 들 수 있다.
본 발명의 강화액 조성물은 골판지 이외에도 두께를 갖는 종이 등에 함침 건조시켜 사용할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 강화액 조성물에 함침 건조된 골판지를 이용하여 골판지 제품을 제조하는 경우 합판이나 일반 엠디에프(medium density fiberboard; MDF)에 비해 경량이면서도 인장강도가 우수할 뿐만 아니라 친환경 건축 내장재로 유용하게 쓰일 수 있다.
본 발명의 조성물 중, 폴리스틸렌 수지는 친환경적인 내수성이 양호하고 특유의 탄성력이 있으며, 골판지 원지와의 접착력이 우수하다. 왁스(WAX)는 우수한 발수, 내수 특성이 있으며, 골판지 내부로의 침투력이 좋은 것을 선택되어야 한다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

Claims (4)

  1. 폴리스틸렌 수지 10~20 중량부, 유기용제 65~85 중량부, 왁스 0.2~2 중량부, 유동성 개량제 2~5 중량부로 혼합된 골판지 강화액 조성물.
  2. 청구항 제1항에 있어서;
    유기용제는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 아세테이트 중 어느 하나 임을 특징으로 하는 골판지 강화액 조성물.
  3. 청구항 제1항 또는 제2항에 의한 골판지 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지.
  4. 청구항 3에 있어서;
    골판지는 골판지 원지, 골판지 합판, 골판지 블럭, 골판지 적층보드, 농, 수산물 포장 박스, 종이 파렛트, 종이 하니컴, 엠디에프(MDF) 중 어느 하나 임을 특징으로 하는 골판지 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지.
KR1020160106205A 2016-08-22 2016-08-22 골판지 강화액 조성물 및 그 강화액 조성물이 함침 처리된 골판지 KR20180021523A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101932968B1 (ko) * 2018-07-06 2019-03-15 이병길 골판지 어상자 제조장치

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