KR20230070162A - 코팅 재료, 코팅 재료의 제조 방법, 및 코팅된 제품 - Google Patents

코팅 재료, 코팅 재료의 제조 방법, 및 코팅된 제품 Download PDF

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KR20230070162A
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Abstract

코팅 재료, 코팅 재료의 제조 방법, 및 코팅된 제품이 제공된다.
상기 코팅 재료는, 유기 용제 및 상기 유기 용제에 용해된 생분해성 수지를 포함한다. 상기 코팅 재료는 상기 유기 용제에 용해되어 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅 재료의 제조 방법은, 유기 용제에 생분해성 수지를 용해시켜 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는, 상기 유기 용제에 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 용해시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 코팅된 제품은, 코팅 대상체 및 상기 코팅 대상체에 코팅된 생분해성 필름을 포함한다. 상기 생분해성 필름은 상기 코팅 재료를 상기 코팅 대상체에 제공한 후 상기 유기 용제를 제거하는 것에 의해 형성된다.

Description

코팅 재료, 코팅 재료의 제조 방법, 및 코팅된 제품{COATING MATERIAL, METHOD OF MANUFACTURING COATING MATERIAL, AND COATED PRODUCT}
본 발명은 코팅 재료, 코팅 재료의 제조 방법, 및 코팅된 제품에 관한 것이다.
현재 컵, 인쇄용지, 포장재 등에서 종이에 코팅되는 합성수지 코팅 필름은 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌/폴리아크릴산에스테르계 합성수지를 이용하여 형성하고 있다. 그러나, 상기 합성수지 코팅 필름은 종이의 재활용을 어렵게 하거나 자연계에 방치되면 썩지 않을 뿐 아니라 미세플라스틱화되는 등 환경오염을 야기하는 문제가 있다.
본 발명은 생분해성 필름을 형성할 수 있는 코팅 재료를 제공한다.
본 발명은 생분해성 필름을 형성할 수 있는 코팅 재료의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 생분해성 필름으로 코팅된 제품을 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 코팅 재료는, 유기 용제 및 상기 유기 용제에 용해된 생분해성 수지를 포함한다. 상기 코팅 재료는 상기 유기 용제에 용해되어 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 코팅 재료의 제조 방법은, 유기 용제에 생분해성 수지를 용해시켜 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는, 상기 유기 용제에 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 용해시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 코팅된 제품은, 코팅 대상체 및 상기 코팅 대상체에 코팅된 생분해성 필름을 포함한다. 상기 생분해성 필름은 상기 코팅 재료를 상기 코팅 대상체에 제공한 후 상기 유기 용제를 제거하는 것에 의해 형성된다.
본 발명의 실시예들에 따른 코팅 재료는 생분해성 필름을 형성할 수 있다. 상기 코팅 재료를 이용하여 종이, 플라스틱, 나무, 금속 등 다양한 코팅 대상체에 생분해성 필름을 코팅할 수 있고, 용도에 따라 다양한 물성의 생분해성 필름을 용이하게 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅 재료로 형성되는 생분해성 필름은 발수성, 인쇄성, 수분 및 기체 차단성, 열융착성 등이 우수하여 종이컵, 인쇄용지, 포장재 등 다양한 용도와 종류의 종이에 코팅되어 활용될 수 있다. 또, 상기 생분해성 필름은 퇴비화 조건(55 ~ 60℃)에서 6개월간 90% 이상 미생물에 분해되어 친환경적이고, 종이의 재활용을 가능하게 한다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소들(elements)을 기술하기 위해서 사용되었지만, 상기 요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 상기 요소들을 서로 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.
본 발명의 실시예들에 따른 코팅 재료는, 유기 용제 및 상기 유기 용제에 용해된 생분해성 수지를 포함한다.
상기 코팅 재료는 상기 유기 용제에 용해되어 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 더 포함할 수 있다.
상기 가용화제는 상기 유기 용제에 대하여 상기 생분해성 수지보다 용해도가 클 수 있다. 상기 가용화제는 극성 구조를 가질 수 있다. 상기 가용화제는 에테르 구조 및 에스테르 구조 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 가용화제는 하기 화학식 1 내지 3 중에서 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화합물은 1,000 ~ 20,000의 중량평균분자량을 갖고, 상기 생분해성 수지와 상용성 및 친화성을 가지며, 생분해성을 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 1 내지 3에서, R 및 R'은 각각 탄소수 0 내지 24의 탄화수소 또는 수소를 나타내고, n, m, 및 x는 각각 0 내지 400의 정수를 나타낸다.
상기 생분해성 수지는, PLA(polylactic acid), PCL(polycaprolactone), PPC(polypropylene carbonate), PGA(polyglycolic acid), PBAT(polybutylene adipate terephthalate), PBS(polybutylene succinate), PHA(polyhydroxyalkanoate), TPS(thermoplastic starch), 및 PEC(polyethylene carbonate) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 생분해성 수지는 PLA, PCL, 및 PPC 중에서 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 생분해성 수지는 1만 ~ 100만의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 생분해성 수지는 상기 코팅 재료 100중량부에 대하여 0.01 ~ 50중량부로 포함될 수 있다.
PLA는 유기 용제에 높은 용해도를 가지며, 상용성, 경도(hardness), 및 강성(stiffness)은 우수한 반면 깨지기 쉽다(brittle). PCL은 유기 용제에 높은 용해도를 가지며, 용액에서 다른 생분해성 수지와 잘 혼합되어 혼합 조성물을 얻기가 용이하고, 냉각 후 인장강도 등의 기계적 성질과 연성(softness)이 우수하나 융점이 낮다. PPC는 유기 용제에 비교적 낮은 용해도를 가지나, 유기 용제에 매우 높은 스웰링(swelling) 특성을 보인다. 또, PPC는 탄성, 투명성, 연신성, 및 가스차단성이 우수하고, 유기 용제에 선택적 부분적으로 용해된다. PPC는 비결정성 고분자로 다른 결정성 고분자들과 혼합시 결졍구조 방해를 통한 용해도 개선에 효과를 보이며, 연성과 탄성을 가져 PLA와 혼합시 시너지 효과를 나타낸다. PGA는 인장강도, 내열성, 가스차단성이 우수하지만, 유기 용제에 낮은 용해도를 갖는다. PBAT는 유기 용제에 비교적 낮은 용해도를 가지며, 필름 용도에 적합한 물성을 갖는다.
경질의 생분해성 수지(예를 들어, PLA)와 연질의 생분해성 수지(예를 들어, PCL, PPC)를 조합하여 다양한 코팅 재료를 제조할 수 있고, 상기 코팅 재료를 이용하여 다양한 물성의 생분해성 필름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 경질의 생분해성 수지와 연질의 생분해성 수지가 용액 내에서 혼합됨으로써 차단성, 코팅성, 기계적 강도 등의 물성이 모두 우수한 생분해성 필름을 형성할 수 있다. 또, 상기 생분해성 필름이 코팅된 종이는 다양한 용도로 사용될 수 있으며 친환경적이다.
상기 유기 용제는, 에스테르계 유기 용제, 케톤계 유기 용제, 에테르계 유기 용제, 카보네이트계 유기 용제, 염소계 유기 용제, 및 방향족계 유기 용제 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 용제는, 에틸 아세테이트(ethyl acetate, EA), 부틸 아세테이트(butyl acetate, BA), 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK), 메틸이소부틸케톤(methylisobutylketone, MIBK), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 디클로메탄(dichloromethane, MC), 모노클로로벤젠(monochlorobenzene), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran, THF), 및 톨루엔 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 코팅 재료는 상기 유기 용제에 함유된 무기물 파우더를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 무기물 파우더는 실리카, 흄드 실리카, 알루미나, 제올라이트, 이산화티타늄, 탄산칼슘, 탄산나트륨 등을 포함할 수 있다. 상기 무기물 파우더는 0.01 ~ 1,000㎛의 크기를 가질 수 있다. 상기 무기물 파우더는 상기 유기 용제 내에 분산되어 상기 코팅 재료에 내열도, 기계적강도, 표면특성, 색상 등의 특성을 부여할 수 있다.
상기 생분해성 수지 용액은 0.01 ~ 10,000cP의 점도를 가질 수 있다. 상기 생분해성 수지 용액의 점도는 상기 생분해성 수지의 종류 및 함량, 상기 무기물 파우더의 종류 및 함량, 상기 유기 용제의 종류 및 함량 등을 조절하는 것에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 코팅 재료의 제조 방법은, 유기 용제에 생분해성 수지를 용해시켜 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는, 상기 유기 용제에 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 용해시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가용화제는 상기 유기 용제에 대하여 상기 생분해성 수지보다 용해도가 클 수 있다. 상기 가용화제는 극성 구조를 가질 수 있다. 상기 가용화제는 에테르 구조 및 에스테르 구조 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 가용화제는 하기 화학식 1 내지 3 중에서 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화합물은 1,000 ~ 20,000의 중량평균분자량을 갖고, 상기 생분해성 수지와 상용성 및 친화성을 가지며, 생분해성을 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00004
[화학식 2]
Figure pat00005
[화학식 3]
Figure pat00006
상기 화학식 1 내지 3에서, R 및 R'은 각각 탄소수 0 내지 24의 탄화수소 또는 수소를 나타내고, n, m, 및 x는 각각 0 내지 400의 정수를 나타낸다.
상기 생분해성 수지는, PLA, PCL, PPC, PGA, PBAT, PBS, PHA, TPS, 및 PEC 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 생분해성 수지는 PLA, PCL, 및 PPC 중에서 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 생분해성 수지는 1만 ~ 100만의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 생분해성 수지는 상기 코팅 재료 100중량부에 대하여 0.01 ~ 50중량부로 포함될 수 있다.
상기 유기 용제는, 에스테르계 유기 용제, 케톤계 유기 용제, 에테르계 유기 용제, 카보네이트계 유기 용제, 염소계 유기 용제, 및 방향족계 유기 용제 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 용제는, 에틸 아세테이트(EA), 부틸 아세테이트(BA), 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 사이클로헥사논, 디클로메탄(MC), 모노클로로벤젠, 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 테트라하이드로푸란(THF), 및 톨루엔 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는, 상기 유기 용제에 무기물 파우더를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 무기물 파우더는 상기 생분해성 수지를 상기 유기 용제에 용해시킬 때 첨가될 수도 있고, 상기 생분해성 수지를 상기 유기 용제에 용해시키기 전후에 첨가될 수도 있다. 예를 들어, 상기 무기물 파우더는 실리카, 흄드 실리카, 알루미나, 제올라이트, 이산화티타늄, 탄산칼슘, 탄산나트륨 등을 포함할 수 있다. 상기 무기물 파우더는 0.01 ~ 1,000㎛의 크기를 가질 수 있다. 상기 무기물 파우더는 상기 유기 용제 내에 분산되어 상기 생분해성 수지 용액에 내열도, 기계적강도, 표면특성, 색상 등의 특성을 부여할 수 있다.
상기 생분해성 수지 용액은 0.01 ~ 10,000cP의 점도를 가질 수 있다. 상기 생분해성 수지 용액의 점도는 상기 생분해성 수지의 종류 및 함량, 상기 무기물 파우더의 종류 및 함량, 상기 유기 용제의 종류 및 함량 등을 조절하는 것에 의해 제어될 수 있다.
상기 생분해성 수지는 제1 생분해성 수지 및 제2 생분해성 수지를 포함할 수 있고, 상기 유기 용제는 제1 유기 용제 및 제2 유기 용제를 포함할 수 있다. 상기 제1 유기 용제에 대한 상기 제1 생분해성 수지의 용해도는 상기 제2 유기 용제에 대한 상기 제1 생분해성 수지의 용해도보다 높을 수 있고, 상기 제2 유기 용제에 대한 상기 제2 생분해성 수지의 용해도는 상기 제1 유기 용제에 대한 상기 제2 생분해성 수지의 용해도보다 높을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 생분해성 수지는 경질의 생분해성 수지(예를 들어, PLA)를 포함할 수 있고, 상기 제2 생분해성 수지는 연질의 생분해성 수지(예를 들어, PCL, PPC)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 다양한 생분해성 수지를 조합하여 다양한 코팅 재료를 제조할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 생분해성 수지와 상기 제2 생분해성 수지 각각에 대하여 비슷한 용해도를 갖는 유기 용제를 사용하여 코팅 제료를 제조할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제1 생분해성 수지를 제1 유기 용제에 용해시키고, 상기 제2 생분해성 수지를 제2 용기 용제에 용해시킨 후 두 용액을 혼합하여 코팅 재료를 제조할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제1 생분해성 수지와 상기 제2 생분해성 수지를 제1 유기 용제와 제2 유기 용제의 혼합 용제에 함께 용해시켜 코팅 재료를 제조할 수 있다.
상기 유기 용제는 제1 유기 용제 및 제2 유기 용제를 포함할 수 있고, 상기 제1 유기 용제에 대한 상기 생분해성 수지의 용해도는 상기 제2 유기 용제에 대한 상기 생분해성 수지의 용해도보다 높을 수 있으며, 상기 제2 유기 용제의 끓는점은 상기 제1 유기 용제의 끓는점보다 높을 수 있다. 상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는, 일정 온도에서 상기 생분해성 수지의 용해를 시작한 후 상기 유기 용제를 가열하여 용해 온도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 용해 온도는 점차적으로 증가할 수 있다.
예를 들어, 제1 유기 용제에 대한 생분해성 수지의 용해도를 높이기 위해 제1 유기 용제보다 끓는점이 높은 제2 유기 용제를 추가한 혼합 용제를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 혼합 용제에 상기 생분해성 수지를 용해시킬 때 용해 온도를 상기 제1 유기 용제의 끓는점과 상기 제2 유기 용제의 끓는점 사이에 설정할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제1 유기 용제의 끓는점보다 낮은 온도에서 상기 생분해성 수지를 용해시키기 시작한 후 점차적으로 온도를 높일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 코팅된 제품은, 코팅 대상체 및 상기 코팅 대상체에 코팅된 생분해성 필름을 포함한다. 상기 생분해성 필름은 상기 코팅 재료를 상기 코팅 대상체에 제공한 후 상기 유기 용제를 제거하는 것에 의해 형성된다.
상기 코팅 대상체는, 종이, 플라스틱, 나무, 및 금속 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 두께 0.01 ~ 10m/m 의 두께를 가진 천연펄프재질 종이 또는 재생지의 표면에 코터(micro coater 또는 gravure coater)를 이용하여 액상 두께 0.01 ~ 1,000㎛의 코팅 재료를 제공한다. 코팅 재료가 제공된 종이는 상온 ~ 150℃의 건조 챔버에서 롤러를 통과하면서 연속식으로 건조된다. 이에 의해, 생분해성 필름이 종이에 코팅될 수 있다. 상기 생분해성 필름은 상기 종이층의 일면에 형성될 수도 있고, 양면에 형성될 수도 있다. 또, 상기 생분해성 필름은 상기 종이층에 직접 형성될 수도 있고, 생분해성 필름과 종이층 사이에 다른 층이 개재될 수도 있다.
[실험예]
유기 용제를 사용하여 10℃에서 생분해성 수지의 용해성 실험을 수행하였고, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00007
유기 용제를 사용하여 60℃에서 생분해성 수지의 용해성 실험을 수행하였고, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다. 디클로메탄은 끓는점인 40℃에서 용해성 실험을 수행하였다.
[표 2]
Figure pat00008
상기 표 1 및 표 2에서, ◎는 생분해성 수지가 유기 용제에 완전히 용해되는 것을 나타내고, ○는 부분적으로 용해되는 것을 나타내고, △는 용해되는 현상이 관찰되는 것을 나타내며, ×는 용해되지 않는 것을 나타낸다.
생분해성 수지에 대한 전반적인 용해력은 에스테르계 < 방향족계 < 케톤계 < 에테르계 < 카보네이트계 < 염소계로 나타났다. 특히, 염소계인 디클로로메탄(MC) 는 PLA, PCL, PBAT 에 대해서는 20wt% 정도의 완전한 용해성을 보인다. 그러나, 디클로로메탄(MC)은 40℃에서 끓는점을 가지며, 휘발성과 안전성에 있어서 이상적인 용제가 아니므로 끓는점이 높은 유기 용제와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
디클로메탄과 다른 유기 용제를 3:2의 중량비로 혼합한 혼합 용제를 사용하여 생분해성 수지의 용해성 실험을 수행하였고, 그 결과를 아래 표 3에 나타내었다. 40℃에서 용해를 시작하여 80℃까지 점차적으로 승온시켰다.
[표 3]
Figure pat00009
표 3에 표시된 함량은 각 샘플에 포함되는 생분해성 수지의 무게 함량을 나타낸다. 예를 들어, 샘플 1은 PLA 40%, PCL 20%, PBS 30%, PBAT 10%로 구성된다.
기본적으로 디클로로메탄(MC)과 다른 유기 용제의 조합은 디클로로메탄의 우수한 용해력과 다른 용제의 양호한 용해력 및 상대적으로 높은 비점을 이용하여 디클로로메탄(MC)의 끓는점인 40℃보다 높은 온도에서 생분해성 수지를 용해할 수 있어 모든 샘플에서 생분해성 수지의 용해도가 증가한다.
디클로메탄(MC)은 메틸이소부틸케톤(MIBK), 디메틸카보네이트(DMC), 테트라하이드로푸란(THF)과 같이 상대적으로 높은 끓는점과 환경위해성이 적은 유기 용제를 혼합하여 사용함으로써 생분해성 수지의 용해도를 높이면서 환경위해성을 낮출 수 있다.
둘 이상의 생분해성 수지를 혼합한 수지(혼합 수지)와 둘 이상의 유기 용제를 혼합한 용제(혼합 용제)를 사용하여 생분해성 수지 용액(코팅 재료)을 제조하였고 그 결과를 아래 표 4에 나타내었다.
[표 4]
Figure pat00010
CA : cyclohexanone, CB : monochlorobenzene
혼합 수지와 혼합 용제를 사용하는 경우 용해도가 증가하여 수지함량 10 ~ 16%의 코팅 재료를 제조할 수 있다. 상기 코팅 재료를 사용하여 종이에 코팅층(생분해성 필름)을 형성하면 내수성이 크게 증가하고 열접착성이 발현된다. 이는 고속 열접착(heat sealing) 공정이 수행되는 포장지에 적용될 수 있음을 의미한다.
둘 이상의 생분해성 수지를 혼합한 수지(혼합 수지), 둘 이상의 유기 용제를 혼합한 용제(혼합 용제), 및 가용화제를 사용하여 생분해성 수지 용액(코팅 재료)을 제조하였고 그 결과를 아래 표 5에 나타내었다.
[표 5]
Figure pat00011
CB : monochlorobenzene
PEG4000 : polyethyleneglycol (Mw 4000)
PEG8000DE : polyethyleneglycol distearate (Mw 8000)
PEG400DO : polyethyleneglycol dioleate (Mw 800)
가용화제는 생분해성 수지의 고분자 사슬 간에 침투 배양하여 고분자의 결정 형성을 방해할 수 있다. 이에 의해 고분자의 용해도가 증가할 수 있고, 고분자의 유연성 및 유동성이 향상될 수 있다.
생분해성 수지는 일반적으로 지방족 폴리에스테르 구조(-RCOOR'-)를 갖고 있으며, 물에는 용해되지 않으나 에스테르 구조로 극성을 가지고 있다. 생분해성 수지 용액에 가용화제로 적용할 수 있는 물질은 선택된 용매 시스템에서 생분해성 수지보다 용해도가 크며, 유사한 극성 구조인 에테르 구조 및/또는 에스테르 구조를 갖고 있어야 한다. 또, 생분해성 수지 용액에서 용매의 증발 이후에도 휘발성이 없거나 매우 낮아야 하며, 이는 건조된 이후 생분해성 필름(코팅층)의 고분자 물성에 부정적인 영향이 최소화되어야 한다.
[코팅 재료의 제조예]
유기 용제(DMC 등)를 가열 및 냉각이 가능한 교반기에 투입하고, 온도를 약 50℃까지 승온한다. 생분해성 수지(PLA, PCL, PPC 등) 및 가용화제를 교반기에 차례로 투입한다. 약 50 ~ 100rpm 으로 교반하면서 온도를 75℃까지 승온한다. 상압에서 교반하되 가열시 용제의 증발을 최대한 줄이기 위해 응축기가 부착된 교반기를 사용하고, 교반기는 용해기(dissolver) 형태가 바람직하다. 생분해성 수지를 충분히 용해한 후 100 ~ 150메시의 필터를 이용하여 여과한 후 포장한다.
[코팅된 제품의 제조예]
제조예 1
메시 롤(mesh roll)에 스며든 코팅 재료를 종이에 프레스 롤(press roll)과 메시 롤 사이에 종이를 주행시키면서 접촉식으로 전이시키면서 코팅한다. 종이의 주행 방향과 메시 롤 방향은 정방향이다. #80~120 메시 롤 사용시 수지 함량 20% 코팅 재료(생분해성 수지 용액) 기준 코팅량은 2~3g/㎡이다. 주행 속도는 40 ~ 80MPM(meter per minute)이 적당하다. 코팅 후 드라잉 챔버(drying chamber)에서 120℃ 이상 가열된 공기를 송풍(분당 100㎥ 이상)하여 건조한다. 한번 코팅할 때 코팅 두께에 한계가 있으므로 박막 코팅에 적합하다. 10g/㎡ 정도의 두께를 코팅할 경우 상기 공정(코팅 및 건조)을 연속적으로 수회 반복한다.
제조예 2
메시 롤에 스며든 코팅제를 종이에 프레스 롤과 메시 롤 사이에 종이를 주행시키면서 접촉식으로 전이시키면서 코팅한다. 종이의 주행 방향과 메시 롤 방향은 역방향이다. 수지 함량 20% 코팅 재료(생분해성 수지 용액) 기준 코팅량은 10~20g/㎡이다. 주행 속도는 40 ~ 80MPM이 적당하다. 코팅 후 드라잉 챔버에서 130℃ 이상 가열된 공기를 송풍(분당 100㎥ 이상)하여 건조한다.
제조예 3
콤마 어플리케이터(comma applicator)로 주행되는 종이에 도포된 코팅 재료를 갭 간극(gap clearance) 이하에서 도포한다 수지 함량 20% 코팅 재료(생분해성 수지 용액) 기준 코팅량은 10~20g/㎡이다. 주행 속도는 40 ~ 80MPM이 적당하다. 코팅 후 드라잉 챔버에서 130℃ 이상 가열된 공기를 송풍(분당 100㎥ 이상)하여 건조한다.
제조예 4
코팅 재료를 밀폐된 파이프로 슬랏 다이(slot dies)로 이송한 후 다이와 주행하는 종이 표면 사이에 일정한 갭(gap)을 두어 코팅 재료를 종이에 코팅한다. 수지 함량 20% 코팅 재료(생분해성 수지 용액) 기준 코팅량은 10~20g/㎡이다. 주행 속도는 40 ~ 80MPM이 적당하다. 코팅 후 드라잉 챔버에서 130℃ 이상 가열된 공기를 송풍(분당 100㎥ 이상)하여 건조한다.
상기 제조예 1 내지 4에서는 코팅된 제품으로 종이를 예로 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 코팅 재료를 이용하여 플라스틱, 나무, 금속 등에도 생분해성 필름(코팅층)을 형성할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 유기 용제; 및
    상기 유기 용제에 용해된 생분해성 수지를 포함하는 코팅 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 용제에 용해되어 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 더 포함하는 코팅 재료.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가용화제는 상기 유기 용제에 대하여 상기 생분해성 수지보다 용해도가 큰 것을 특징으로 하는 코팅 재료.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가용화제는 극성 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 재료.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가용화제는 에테르 구조 및 에스테르 구조 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가용화제는 하기 화학식 1 내지 3 중에서 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료.
    [화학식 1]
    Figure pat00012

    [화학식 2]
    Figure pat00013

    [화학식 3]
    Figure pat00014

    (상기 화학식 1 내지 3에서, R 및 R'은 각각 탄소수 0 내지 24의 탄화수소 또는 수소를 나타내고, n, m, 및 x는 각각 0 내지 400의 정수를 나타냄)
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는,
    PLA(polylactic acid), PCL(polycaprolactone), PPC(polypropylene carbonate), PGA(polyglycolic acid), PBAT(polybutylene adipate terephthalate), PBS(polybutylene succinate), PHA(polyhydroxyalkanoate), TPS(thermoplastic starch), 및 PEC(polyethylene carbonate) 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 유기 용제는,
    에스테르계 유기 용제, 케톤계 유기 용제, 에테르계 유기 용제, 카보네이트계 유기 용제, 염소계 유기 용제, 및 방향족계 유기 용제 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는 PLA, PCL, 및 PPC 중에서 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 용제에 함유된 무기물 파우더를 더 포함하는 코팅 재료.
  10. 유기 용제에 생분해성 수지를 용해시켜 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계를 포함하는 코팅 재료의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는,
    상기 유기 용제에 상기 생분해성 수지의 용해도를 증가시키는 가용화제를 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는,
    PLA, PCL, PPC, PGA, PBAT, PBS, PHA, TPS, 및 PEC 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 유기 용제는,
    에스테르계 유기 용제, 케톤계 유기 용제, 에테르계 유기 용제, 카보네이트계 유기 용제, 염소계 유기 용제, 및 방향족계 유기 용제 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는 PLA, PCL, 및 PPC 중에서 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는 제1 생분해성 수지 및 제2 생분해성 수지를 포함하고,
    상기 유기 용제는 제1 유기 용제 및 제2 유기 용제를 포함하며,
    상기 제1 유기 용제에 대한 상기 제1 생분해성 수지의 용해도는 상기 제2 유기 용제에 대한 상기 제1 생분해성 수지의 용해도보다 높고,
    상기 제2 유기 용제에 대한 상기 제2 생분해성 수지의 용해도는 상기 제1 유기 용제에 대한 상기 제2 생분해성 수지의 용해도보다 높은 것을 특징으로 하는 코팅 재료의 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 유기 용제는 제1 유기 용제 및 제2 유기 용제를 포함하고,
    상기 제1 유기 용제에 대한 상기 생분해성 수지의 용해도는 상기 제2 유기 용제에 대한 상기 생분해성 수지의 용해도보다 높고,
    상기 제2 유기 용제의 끓는점은 상기 제1 유기 용제의 끓는점보다 높으며,
    상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는, 일정 온도에서 상기 생분해성 수지의 용해를 시작한 후 상기 유기 용제를 가열하여 용해 온도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료의 제조 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지 용액을 형성하는 단계는,
    상기 유기 용제에 무기물 파우더를 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료의 제조 방법.
  17. 코팅 대상체; 및
    상기 코팅 대상체에 코팅된 생분해성 필름을 포함하고,
    상기 생분해성 필름은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 코팅 재료를 상기 코팅 대상체에 제공한 후 상기 유기 용제를 제거하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 코팅 대상체는,
    종이, 플라스틱, 나무, 및 금속 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
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