KR940010302B1 - 골판지제조용 접착제와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

골판지제조용 접착제와 그 제조방법

본 발명은 골판지 제조에 사용되는 접착제와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 골판지의 표면지(라이너지)와 골심지를 접착시키는데 사용되는 전분계접착제의 조성을 달리하면서 기존의 2-배치타입에서 1-배치타입으로 제조하고, 접착제의 고형분 농도를 향상시키면서도 점도는 낮게 유지하므로써 접착을 용이하게 하고 접착력도 현저하게 향상시킨 새로운 접착제와 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 골판지 제조시 사용되는 전분계접착제는 스타인-홀법(Stein-Hall Method)으로 제조하였는바, 이런 기존의 방법은 전분을 물에 넣어 호화시킨 전체 전분슬러리액중에서 일부만을 따라 취하여 가성소오다를 투입, 호화시킨후, 여기에 호화시키지 않은 잔여 전분슬러리액을 혼합하여 접착제를 제조하고, 이를 골심지에 도포한 다음 라이너지를 부착하고, 이를 고온의 열과 압력을 가하여 접착시키는 방식으로 이용되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 접착제는 그 전체 접착제의 고형분 농도가 최대로 25%를 넘을 수가 없기 때문에 골판지 제조시 수분증발에 필요한 약 3배수의 에너지가 소모되고, 생전분이 순간적인 가열에 의해 완전히 호화되지 못하는 경우가 많으므로 비효율적이며 접착력이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 가성소오다로 호환시킨 호화액과 생전분의 슬러리액을 각각 따로 제조한 후에 혼합하여야 하는 2-배치타입이므로 제조공정상의 번거로움도 단점으로 지적되고 있다.

그뿐아니라, 필연적으로 수분이 다량 함유되는 상기 접착제는 골판지 제조시 건조 접착과정에서 수분이 증발할 때 골판지표면지와 골심지등의 두께에 따라 수분량이 불균일하여 골판지 원단이 휘어지는 와프현상이 발생하기 때문에 품질이 좋지 않게 되고, 생산된 원단을 기계로 자동절단, 재단하는 작업에 상당히 제약을 주며 생산성을 저하시키는 원인이 된다.

이에, 본 발명자들은 위와 같은 종래의 골판지용 접착제와 그 제조방법 및 골판지 생산시에 나타나는 제문제점을 개선하기 위하여 접착제의 제조에 관하여 연구검토한 결과, 접착제의 조성을 달리하고 고온, 고압하에서 제조하게되면 호화가 용이해지고 접착력도 현저하게 향상시킬 수 있다는 사실을 알게되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 종래의 골판지용 접착제와는 달리 전분계 접착제의 조성중에 점토, 무기졸, 산화제 및 접착력증진제를 혼합하고 고온, 고압하에서 반응시키므로써 고농도이면서 저점도를 유지하여 호화가 용이하고 접착력도 개선시키면서 양질의 골판지를 능률적으로 제조할 수 있도록 하는 새로운 골판지용 접착제를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 설명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전분과 물을 이용한 골판지용 전분계 접착제에 있어서, 공업용전분 20∼50중량%와 공업용점토 1∼10중량%, 무기졸 1∼15중량% 및 물 40∼78중량%로 이루어지 호화슬러리액에 전분중량에 대해 0.1∼1.0중량%의 산화제와 0.1∼1.0중량%의 점착력증진제가 혼합된 골판지용 접착제를 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 전분과 물을 이용하여 골판지용 전분계 접착제를 제조함에 있어서, 공업용전분 20∼50중량%와 공업용점토 1∼10중량% 및 물 40∼78중량%를 혼합한 다음 무기졸 1∼15중량%를 투입하여 균질 혼합시켜서 호화슬러리액을 제조하고, 여기에 상기 전분중량에 대해 0.1∼1.0중량%의 산화제와 0.1∼1.0중량%의 점착력증진제를 투입하여 골고루 혼합한후, 이를 120∼160℃의 온도와 5∼10KG의 압력 조건으로 30분∼2시간동안 교반하면서 호화반응시켜서 골판지용 접착제를 제조하는 방법을 포함한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전분계접착제를 제조함에 있어서, 공업용 전분으로서 예컨대 옥수수전분 20∼50중량%와 통상적으로 사용되는 입도 0.1-1.0μ의 공업용점토 1∼10중량%를 40∼78중량%의 물과 혼합시켜서 1차로 슬러리액을 만들고, 여기에다 예컨대 실리카졸과 같은 5∼35%농도의 무기졸 1∼15중량%를 혼합한후 균일하게 섞어서 호화슬러리액을 제조한다.

여기에 사용되는 점토는 전분의 일부를 대체하여 사용한 것으로서, 점도에 비하여 값이 훨씬 저렴할 뿐아니라 점도나 접착력면에서도 최종물성에 전혀 영향을 주지 않으며 오히려 전분의 단독사용시 보다우수한 호액특성을 나타내기 때문에 경제적으로 매우 유리한 바, 그 사용량이 1중량%보다 적으면 위와 같은 효과를 기대할 수가 없게되고 10중량%보다 과량 사용하면 점도가 급격히 상승되며 접착력이 떨어지는 등 최종물성이 저하된다. 그러나, 점토를 사용하지 않아도 본 발명의 목적은 달성할 수 있다.

또한, 상기 무기졸은 점도 안정성유지와 접착력 향상을 위해 첨가되는 것으로서 그 사용량이 너무 많으면 오히려 접착력이 저하되고, 너무 적으면 효과를 발휘하지 못하므로 바람직하지 못하다.

이와 같이 제조된 호화슬러리액에는 물이 40∼78중량%로 사용되는데, 물의 량이 너무 많으면 수분 증발시 에너지 손실의 문제가, 너무 적으면 호화에 필요한 최소의 수분이 부족하여 전분이 호화되지 아니하는 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.

한편, 본 발명에서는 상기 호화슬러리액에다 산화제와 점착력증강제를 첨가하는바, 산화제는 화화슬러리의 산화로 인해 저점도가 유지되도록 하기위해 첨가되며, 예컨데, 과황산나트륨, 과산화수소, 과황산암모늄 등과 같은 과산화물이 사용될 수 있고, 점착력증강제는 붕사(Borax) 또는 붕산(Borix acid) 등이 사용되는데 붕산은 NaOH와 혼합 사용할 수 있다.

만일, 산화제가 과량사용되면 전분이 단당류로 전환되어 과분해되므로 좋지않고 점착력증강제는 너무 많이 사용할 경우 점도증가의 우려가 있으므로 유의해야 한다.

본 발명에 따르면, 산화제는 공기중에 장시간 노출되지 않도록 반응직전에 투입해야하며, 필요에 따라서는 미리 물에 용해시킨다음 투입할 수도 있는바, 이와 같이 호화스러리액에 산화제와 접착력증진제 등의 첨가제를 혼합한 혼합액은 고압반응기 또는연속식증기 분사호화기(jet-cooker)등을 이용하여 1-배치타입의 연속식으로 호화반응시킨다.

이때 호화반응의 온도와 압력은 일정하게 고온, 고압상태를 유지하는데, 지나친 고온고압은 전분이 과분해되기 쉽고 공정상 위험하므로 바람직하지 못하고 온도와 압력이 너무 낮으면 반으이 일어나지 못하거나 시간이 많이 소요되므로 역시 좋지 못하며, 50∼400rpm의 속도로 교반하면서 호화반응시킨다.

만일 상기 첨가제나 점토 및 무기졸 등을 사용하지 않고 전분자체만을 물에 풀어서 호액상의 접착제를 제조할 경우에는 호액형성시 발생되는 점도증가로 인하여 고형분의 농도 10% 이상으로 제조하는 것이 불가능 하지만, 본 발명에서와 같은 방법으로 제조된 호액은 전분량이 고농도 이면서도 산화작용에 의해 저점도 호액을 형성하고 상온에서 방치하여도 쉽게 노화되지 않기 때문에 시간경과에 따라 점도가 거의 상승하지 않아서 수시간 내지 수십시간 이상도 사용가능하며, 이때 노화방지를 위한 호액의 보온처리가 불필요하기 때문에 그만큼의 에너지절약 효과도 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 접착제는 저점도이므로 골판지제조시 도포량의 조절이 용이하고 골심지에 일정량 도포하는 과정에서 작업효율을 향상시킬 수가 있는바, 일반적으로 저점도인 경우 접착력이 다소 감소하는 경향이 있지만 본 발명에서는 상기와 같은 여러 가지 첨가성분들이 접착제내에서 함께 호화되어 있기 때문에 저점도이면서도 종래보다 오히려 접착력이 향상된다.

따라서, 본 발명의 접착제를 이용한 골판지의 경우 접착강도가 높아져서 골판지 내부에서 라이너지와 골심지간의 접착력이 현저하게 개선된 효과를 나타내는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 종래의 전분계접착제와는 달리 전분과 점토를 사용하고 무기졸과 산화제 및 점착력 증진제를 적절히 투입 혼합하며 이를 고온 고압상태에서 호화시키므로서, 상온, 상압하에서는 호화가 불가능한 고농도의 호액을 호화시킬 수가 있으며, 또 접착력이 향상되고 저점도로 인한 작업성향상도 기대할 수 있을 뿐만 아니라 전분대신 일부를 점토로 대체 사용하므로써 전분만 사용하는 경우에 비해 점도 및 접착력이 개선되고 경제적인 효과도 얻을 수 있는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

공업용 옥수수전분 35%(이하 중량%), 점토 10%, 물 45%를 혼합하고 여기에 무기졸(실리카졸) 10%를 넣고 호화슬러리액을 제조한다음, 상기 전분에 대해 산화제(과황산암모늄) 0.3%, 점착력증진제(붕사) 0.2%를 첨가하여 120℃, 7kg의 압력 조건하의 압력반응기에서 200rpm으로 교반하면서 1시간 호화반응시켰다. 얻어진 접착제의 점도는 90cps로 측정되었다.

[실시예 2∼5]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 다음 표와 같은 조성과 조건으로 접착제를 제조하고, 그 점도측정 결과를 나타내었다.

[비교예]

다음 표와 같은 조성과 조건으로 접착제를 제조하고 점도측정 결과를 비교하였다.

[표 1]

* 무기졸은 6%실리카졸을 사용함.

* 실시예 3의 경우 산화제와 점착력증진제는 고체상의 함량임.

* 실시예 5의 점착력증진제로는 붕산 +NaOH를 사용함.

상기 표에서 접착강도의 측정은 TMI사 제품의 시험기계(Model No. 17∼37)를 이용하여 5cm×8cm 규격의 샘플을 태피 시험법(Tappi Testing Method)에 의거 핀 접착시험(Pin Adhesion Test)을 실시하였으며 이때의 핀 접착시험은 표면지와 골심지의 접착면 파괴시 골판지 사이에 끼워진 핀(Pin)에 걸리는 하중을 측정하여 측정단위 N으로 표시하였다.

[제조예]

상기 실시예 2와 동일한 방법으로 제조된 접착제를 편면골판지에 도포하고 라이너지를 부착하여 골판지를 형성한후, 24시간 경과후의 접착강도를 측정하였는바, 395N으로서, 동일조건으로 비교예에 따라 제조한 접착제를 이용하여 측정된 것보다 약 35%가량 접착력이 증가하였다.

Claims (6)

1. 전분과 물을 이용한 골판지용 전분계 접착제에 있어서, 공업용전분 20∼50중량%와 공업용점토 1∼10중량%, 무기졸 1∼15중량% 및 물 40∼78중량%로 이루어진 호화슬러리액에 전분중량에 대해 0.1∼1.0중량%의 산화제와 0.1∼1.0중량%의 점착력증진제가 혼합된 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 무기졸은 실리카졸인 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 산화제는 과황산나트륨, 과황산암모늄 또는 과산화수소수인 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 점착력증진제는 붕사 또는 붕산과 NaOH의 혼합물인 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
5. 전분과 물을 이용하여 골판지용 전분계 접착제를 제조함에 있어서, 공업용 전분 20∼50중량%와 공업용점토 1∼10중량% 및 물 40∼78중량%를 혼합한 다음 무기졸 1∼15중량%를 투입하여 균질 혼합시켜서 호화슬러리액을 제조하고, 여기에 상기 전분중량에 대해 0.1∼1.0중량%의 산화제와 0.1∼1.0중량%의 점착력증진제를 투입하여 골고루 혼합한후, 120∼160℃의 온도와 5∼10kg의 압력 조건으로 30분∼2시간 동안 교반하면서 호화반응시켜서 됨을 특징으로 하는 골판지용 접착제의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 호화반응은 50∼40rpm의 교반조건하에서 시행됨을 특징으로 하는 골판지용 접착제의 제조방법.