WO2015141879A1 - 골판지 접착제용 조성물 및 골판지용 접착제 - Google Patents

골판지 접착제용 조성물 및 골판지용 접착제 Download PDF

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    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate

Definitions

  • the present invention relates to a composition for corrugated adhesive and an adhesive for corrugated cardboard comprising the same, and more particularly, to a composition for corrugated adhesive and a corrugated adhesive for use in the manufacture of corrugated cardboard having excellent freshness maintaining function and strength.
  • Corrugated board is a cardboard made by attaching a corrugating medium (also called a center) to an original paper (liner, also called liner paper), as shown in FIG.
  • Corrugated cardboard is divided into single faced corrugated board, single faced corrugated board, double faced corrugated board, double wall corrugated board and triple wall corrugated board.
  • Corrugated cardboard is mainly used in the manufacture of packaging boxes because of the relatively low weight of the material and the high compressive strength and the high buffering capacity.
  • Corrugated cardboard is made by adhering to the liner paper at the same time as the regular corrugated bone is made.
  • Starch-based adhesive is generally used for bonding the liner paper and the corrugated paper.
  • Starch-based adhesives used in the manufacture of corrugated cardboard are produced by a method called a stain hole (Stein Hall) or no carrier (no carrier) method.
  • the stain hole elimination system consists of a mixture of an alkali-deluxe starch system called a carrier part and a slurry of ungelatinized starch called a main part.
  • One tank (one tank) method for producing a separate carrier and the main part in the reactor, and the carrier and the main part can be divided into two tank (two tank) method for producing an adhesive.
  • the furnace carrier method refers to a method in which water and starch are added to one reactor to make a starch slurry, and when sodium hydroxide is added, boric acid (or borax) is added to stop the reaction to make an adhesive. .
  • corn starch is used to manufacture the adhesive for cardboard, and when manufacturing a cardboard packaging box using luxury corn starch as an adhesive, the emphasis has been on the prevention of damage to the inner package through simply shock-absorbing.
  • corn starch is also a useful resource for feed and food.
  • a cardboard box made of a conventional corn starch-based adhesive is difficult to maintain freshness for a long time when storing fruits, vegetables, or flowers, and the strength of the box itself is greatly influenced by the type of paper used to manufacture cardboard. The problem is that it is not so high.
  • the present invention has been derived to solve the conventional problems, one object of the present invention can be applied to the existing method of manufacturing during the manufacture of corrugated adhesive and to replace a certain ratio of starch to reduce the consumption of starch composition for a cardboard adhesive In providing.
  • Another object of the present invention is to provide a cardboard adhesive that can maintain the freshness of a stored article for a long time and at the same time enable the manufacture of a cardboard box having excellent strength.
  • the unit component constituting the starch and the unit component constituting the bamboo powder is the same as glucose;
  • Starch particles, bamboo powder and calcium carbonate powder are the most ideal binding forms in light of particle size and particle distribution density;
  • a physical modifier that promotes gelatinization of starch prevents microbial contamination, or improves the compatibility of components, it suppresses the warping of the corrugated cardboard, improves the strength of the corrugated cardboard,
  • the present invention has been completed by focusing on the improvement.
  • the present invention is a composition
  • a composition comprising starch, bamboo powder, calcium carbonate powder and physical modifier, wherein the physical modifier is stearin, stearodiolein (3-Stearo-1,2 -diolein), stearic acid (stearic acid), calcium oxide (CaO) or sodium chloride selected from one or more, based on the total weight of the composition of the starch content is 40 to 98% by weight, the rest of the components except starch
  • the content of the corrugated cardboard adhesive composition is characterized in that 2 to 60% by weight.
  • the starch is preferably corn starch.
  • the particle diameter of the bamboo powder is preferably 60 to 500 mesh (mesh).
  • the particle size of the calcium carbonate powder is preferably 100 ⁇ 500 mesh (mesh).
  • the composition preferably comprises 40 to 60% by weight of starch, 2 to 30% by weight of bamboo powder, 25 to 45% by weight of calcium carbonate powder and a physical modifier in the remaining amount.
  • the physical property modifier is preferably at least one selected from stearin, stearodiolein (3-Stearo-1,2-diolein) or stearic acid, More preferably, the content is 1 to 5% by weight based on the total weight of the composition.
  • the physical property modifier is preferably composed of one or more selected from calcium oxide (CaO) or sodium chloride, the content of which is based on the total weight of the composition It is more preferable that it is 1 to 5 weight%.
  • the physical modifier is preferably composed of calcium oxide (CaO) and sodium chloride, wherein the weight ratio of calcium oxide to sodium chloride is 1: 0.1 to 1: It is more preferable that it is five.
  • the present invention provides a cardboard adhesive comprising the above-described composition for a cardboard adhesive and water.
  • the starch is preferably present in a gelatinized state.
  • the cardboard adhesive may further comprise an alkali material to promote the gelatinization of the starch, the alkali material is preferably sodium hydroxide.
  • the cardboard adhesive may further include a boron-containing compound for the improvement of the initial adhesion, the boron-containing compound is preferably borax.
  • the present invention replaces part of the starch used in the manufacture of the adhesive for cardboard with a powder of bamboo having a rapid growth cycle, calcium carbonate powder or a physical modifier which can be easily obtained in a natural state, and therefore, in the conventional method of using starch alone. In comparison, starch consumption can be reduced by up to 60%.
  • the corrugated cardboard prepared using the corrugated adhesive composition-based corrugated adhesive according to the present invention has an excellent function of maintaining the freshness of the stored article due to the structural porosity of the bamboo powder, and at the same time starch and bamboo powder It melts uniformly and has excellent strength.
  • the composition for corrugated cardboard adhesive according to the present invention may further improve the strength, freshness maintaining function, adhesive strength, etc.
  • the corrugated adhesive composition based on the corrugated adhesive composition according to the present invention has a suitable viscosity range for fluidity, so that it can be uniformly applied in the manufacture of corrugated cardboard and contains high thermal conductivity components such as bamboo powder, calcium carbonate powder, and the like. Therefore, by minimizing the temperature difference between the upper and lower parts of the cardboard can be suppressed the occurrence of warp phenomenon. Therefore, when using the composition for a cardboard adhesive according to the invention it is possible to manufacture a customized cardboard box having a variety of functions required by the characteristics of the storage article.
  • Figure 1 shows the basic structure of the corrugated board (corrugated board).
  • Figure 2 shows the type of cardboard.
  • FIG. 3 is a photograph of corn starch particles taken with an optical microscope.
  • Figure 6 schematically shows the structure of the cardboard produced in the test example of the present invention.
  • Figure 7 is a photograph showing the result when three days have passed after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 1
  • Figure 8 is a photograph showing the result when 10 days after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 1 to be.
  • 7 and 8 show the results of experiments in a packaging box manufactured using a corn starch-based cardboard adhesive, the right is prepared using a cardboard adhesive based on the composition for a cardboard adhesive of Preparation Example 1 The experimental results in the packaging box are shown.
  • Figure 10 is a photograph showing the result when three days after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 3
  • Figure 11 is a photograph showing the result when 10 days after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 3 to be.
  • 10 and 11 shows the results of experiments in a packaging box manufactured using a corn starch-based cardboard adhesive, the right is prepared using a cardboard adhesive based on the composition for a cardboard adhesive of Preparation Example 3 The experimental results in the packaging box are shown.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a gas adsorption principle of bamboo powder.
  • Corrugated adhesive prepared from the composition for corrugated adhesive of the present invention is an adhesive used for bonding the corrugator with a liner, which is a corrugated cardboard, and in manufacturing the corrugated adhesive, the adhesive is transferred to the corrugated core and heat and pressure are applied in the corrugator.
  • a liner which is a corrugated cardboard
  • composition for corrugated cardboard adhesive of the present invention comprises starch, bamboo powder, calcium carbonate powder and physical modifier.
  • the composition for corrugated cardboard adhesive according to the present invention will be described by dividing the composition.
  • starch exists in the state of gelatinization or swelling by heat or alkali material when producing the corrugated adhesive by sub-heading, and is completely gelatinized and exerts adhesive strength through a drying process in the manufacture of corrugated cardboard.
  • the type of starch is not significantly limited, for example, corn starch, waxy corn starch, rice starch, tapioca starch, potato starch, sweet potato starch and wheat starch may be composed of one or more selected, for cardboard Corn starch is preferred in view of the adhesive strength, viscosity properties or economics of the adhesive.
  • Starch is generally composed of amylose and amylopectin, of which amylose is a polymer formed by ⁇ -1,4 glycoside linkage of glucose, which is a constituent unit, and amylopectin is ⁇ - of glucose, a constituent unit. Polymers formed by 1,4 glycoside bonds and ⁇ -1,6 glycoside bonds.
  • amylopectin has a structure in which a chain formed by the ⁇ -1,6 glycoside bond of glucose is branched to a straight chain formed by the ⁇ -1,4 glycoside bond of glucose.
  • Table 1 shows the amylose content and amylopectin content of various starches.
  • the particle size of the starch is not particularly limited, and considering the uniform mixing with other components, the uniform physical properties of the adhesive for corrugated cardboard and the reliability of the adhesive force, it is preferably 300 to 1000 mesh and more preferably 500 to 800 mesh.
  • Do. 3 is a photograph of corn starch particles taken with an optical microscope.
  • bamboo powder (also called bamboo flour) in the composition for corrugated cardboard adhesive of the present invention is a component that makes corrugated cardboard have a function of keeping a stored article fresh.
  • 4 is a photograph taken with an optical microscope of the porous structure of the bamboo powder. As shown in FIG. 4, since the bamboo powder has a porous structure, it may adsorb or decompose ethylene gas, which is an initial decay gas of fruits, vegetables, or flowers, and suppress the decay of the articles stored in the cardboard packaging box for a long time. To keep. Table 2 shows the composition of each bamboo type.
  • Cellulose the main component of bamboo, constitutes the plant cell membrane and is a polymer formed by ⁇ -1,4 glycoside bonds of glucose.
  • the unit component constituting the cellulose which is the main component of the bamboo and starch, has the common feature that the unit component is glucose, which is excellent in compatibility.
  • the particle size of the bamboo powder is not particularly limited, and considering the uniform mixing with other components, the uniform physical properties of the adhesive for cardboard and the reliability of the adhesive force, it is preferable that it is 20 to 800 mesh, and more preferably 60 to 500 mesh. desirable. That is, the bamboo powder is preferably in the form of fine powder.
  • Calcium carbonate powder in the composition for corrugated adhesive of the present invention is a component that imparts a predetermined strength to the corrugated cardboard and suppresses warping by reducing the temperature difference between the upper and lower parts during the manufacture of corrugated cardboard due to high thermal conductivity.
  • Calcium carbonate powder is a non-metallic mineral present in nature and is easy to purchase, and has an ideal mixing form when compared with the particle size distribution of starch and the particle size distribution of bamboo powder. 5 is a photograph taken of the calcium carbonate powder with an optical microscope.
  • the particle size of the carbonic acid powder is not particularly limited, 50-800 mesh is preferable and 100-500 mesh is more preferable in consideration of uniform mixing with other components, uniform physical properties of the adhesive for corrugated cardboard and reliability of adhesion. desirable
  • the physical modifier in the composition for corrugated adhesive of the present invention is a component which is combined with other components to increase the adhesive strength of the corrugated adhesive or improve the strength of the corrugated cardboard, or improve the freshness maintaining function of the corrugated cardboard packaging box.
  • the physical property modifier is composed of one or more selected from stearin, stearodiolein (3-Stearo-1,2-diolein), stearic acid, calcium oxide (CaO) or sodium chloride Can be.
  • the physical modifiers are stearin (stearin), stearodiolein (3- Stearo-1,2-diolein) or stearic acid (stearic acid) may be composed of one or more selected.
  • the physical modifier is calcium oxide ( CaO) or sodium chloride, and may be composed of one or more selected from calcium chloride (CaO) and sodium chloride.
  • Fatty acid-based materials such as stearin, 3-Stearo-1,2-diolein or stearic acid have been shown to enhance the compatibility of dissolved calcium carbonate, starch and bamboo powder. do.
  • the calcium oxide acts as an exothermic reaction with water when preparing the adhesive for corrugated cardboard from the composition for corrugated adhesive to increase the internal temperature and serves to help swell the starch.
  • sodium chloride prevents the decay of sugars to help maintain the freshness of articles stored in cardboard boxes.
  • the content of starch in the composition for corrugated adhesive according to the present invention is 40 to 98% by weight, the content of the remaining components other than starch is preferably 2 to 60% by weight.
  • the composition for a corrugated cardboard adhesive according to the present invention more preferably comprises 40 to 60% by weight of starch, 2 to 30% by weight of bamboo powder, 25 to 45% by weight of calcium carbonate powder and a physical modifier. At this time, the content of the physical modifier is more preferably 1 to 5% by weight based on the total weight of the composition.
  • the cardboard corrugated cardboard composition according to the present invention may have a relatively high bamboo powder content.
  • the corrugated adhesive composition according to the present invention may include 42% by weight of starch, 28% by weight of bamboo powder, 27% by weight of calcium carbonate powder and 3% by weight of stearin as a physical modifier.
  • the corrugated adhesive composition according to the present invention may include 42% by weight of starch, 28% by weight of bamboo powder, 27% by weight of calcium carbonate powder and 1.5% by weight of calcium oxide and 1.5% by weight of sodium chloride as a physical modifier.
  • the composition for corrugated cardboard adhesive according to the present invention may have a relatively high calcium carbonate content in order to increase the compressive strength of the corrugated cardboard.
  • the composition for corrugated adhesive according to the present invention may include 55% by weight starch, 3.5% by weight bamboo powder, 40% by weight calcium carbonate powder and 1.5% by weight stearin as a physical modifier.
  • the corrugated adhesive composition according to the present invention may include 55% by weight of starch, 3.5% by weight of bamboo powder, 40% by weight of calcium carbonate powder and 1.0% by weight of calcium oxide and 0.5% by weight of sodium chloride as a physical modifier.
  • the weight ratio of calcium oxide to sodium chloride is preferably 1: 0.1 to 1: 5, and 1: 0.5 to 1 It is more preferable that it is: 2.
  • Corrugated adhesive used to bond corrugating medium (also referred to as center) to a liner (also called liner) in the manufacture of corrugated cardboard.
  • Corrugated adhesive according to the present invention comprises the above-described composition for corrugated adhesive and water.
  • the weight ratio of the composition for corrugated adhesive to water has a predetermined value, for example, it may be selected in the range of 1: 1 to 1: 4.
  • the starch is present in a gelatinized or swelled state by heat or an alkali substance described later, which causes the corrugated adhesive to have a predetermined viscosity range.
  • the viscosity range of the adhesive for corrugated cardboard according to the present invention is not particularly limited, and in view of ease of application, fluidity, and minimization of warping, the viscosity is preferably 8-20 centipoise, and more preferably 10-15 centipoise. .
  • the cardboard adhesive may further include an alkaline material to promote gelatinization or swelling of the starch.
  • the type thereof is not particularly limited, and preferably one selected from the group consisting of sodium hydroxide, calcium hydroxide and potassium hydroxide. It may be more than and is more preferably sodium hydroxide.
  • the content of the alkaline substance in the adhesive for corrugated cardboard according to the present invention may be selected in various ranges depending on the amount of starch used, for example, 0.01 to 2 parts by weight per 100 parts by weight of water, and preferably 0.1 to 1.5 parts by weight. It is more preferable that it is 0.5-1 weight part.
  • the cardboard adhesive may further include a boron-containing compound to improve the initial adhesion.
  • the boron-containing compound in the adhesive for corrugated cardboard according to the present invention is not particularly limited as long as it contains boron and can improve the initial adhesion of the starch-based adhesive.
  • the boron-containing compound may be selected from boric acid or borate.
  • borax is borax.
  • the content of the boron compound in the adhesive for corrugated cardboard according to the present invention may be selected in various ranges according to the amount of other components such as starch, for example, 0.01 to 2 parts by weight per 100 parts by weight of water, 0.05 to 1 It is preferable that it is weight part, and it is more preferable that it is 0.1-0.8 weight part.
  • Corrugated adhesive according to the present invention can be produced by a variety of known methods such as one tank (two tanks) system, two tank (two tanks) system, furnace carriers.
  • composition for a cardboard adhesive 55 parts by weight of corn starch (particle size: 500-800 mesh), 3.5 parts by weight of bamboo powder (particle size: 60-500 mesh), 40 parts by weight of calcium carbonate powder (particle size: 100-500 mesh) and stearin 1.5 parts by weight were mixed to prepare a composition for a cardboard adhesive.
  • Corrugated cardboard adhesive was prepared by replacing the total amount of corn starch used in the request by the corrugated cardboard manufacturer with the composition for corrugated cardboard adhesive of Preparation Example 1. Specifically, the corrugated adhesive composition and water was mixed in a predetermined ratio, and then the corrugated adhesive was manufactured by a no-carrier control method used by corrugated cardboard manufacturers. Thereafter, a cardboard of the form shown in Figure 6 was prepared using a cardboard adhesive. Thereafter, a packaging box was manufactured from corrugated cardboard, and peach freshness maintenance experiments were conducted. Peach was chosen as a sample because peach is a fruit that is rapidly decaying. At this time, the corrugated cardboard was manufactured by using the adhesive for cardboard based on corn starch, and then the packaging box was prepared using the manufactured cardboard, and this was used as a comparative experiment.
  • Figure 7 is a photograph showing the result when three days have passed after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 1
  • Figure 8 is a photograph showing the result when 10 days after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 1 to be.
  • 7 and 8 show the results of experiments in a packaging box manufactured using a corn starch-based cardboard adhesive, the right is prepared using a cardboard adhesive based on the composition for a cardboard adhesive of Preparation Example 1 The experimental results in the packaging box are shown.
  • the bundle of bamboos growing only in length has a straight porous structure, and the gas adsorption principle of the bamboo powder is shown in FIG. 1.
  • bamboo, which grows only in length, has a gas adsorption function of about 10 times that of volume-grown wood, so it can effectively adsorb decaying gases such as ethylene generated at an early stage.
  • the compressive strength of the corrugated cardboard prepared using the corn starch-based corrugated adhesive and the corrugated cardboard prepared using the corrugated adhesive based on the composition for corrugated adhesive of Preparation Example 1 were measured.
  • the corrugated cardboard prepared using the corrugated adhesive based on the composition for corrugated cardboard adhesive of Preparation Example 1 exhibited about 10 to 25% higher compressive strength than the corrugated cardboard prepared using the corn starch based corrugated adhesive.
  • Corrugated cardboard adhesive was prepared by replacing the total amount of corn starch used in the request by the corrugated cardboard manufacturer with the composition for corrugated cardboard adhesive of Preparation Example 2. Specifically, the corrugated adhesive composition and water was mixed in a predetermined ratio, and then the corrugated adhesive was manufactured by a no-carrier control method used by corrugated cardboard manufacturers. Thereafter, a cardboard of the form shown in Figure 6 was prepared using a cardboard adhesive. In addition, the corrugated cardboard was prepared by using the conventional corn starch-based cardboard adhesive, which was the subject of comparative experiments.
  • the corrugated cardboard prepared using the corrugated adhesive based on the composition for corrugated cardboard adhesive of Preparation Example 2 exhibited about 5% higher compressive strength than the corrugated cardboard prepared using the cornstarch based corrugated adhesive.
  • Corrugated cardboard adhesive was prepared by replacing the total amount of corn starch used in the request by the corrugated cardboard manufacturer with the composition for corrugated cardboard adhesive of Preparation Example 3. Specifically, the corrugated adhesive composition and water was mixed in a predetermined ratio, and then the corrugated adhesive was manufactured by a no-carrier control method used by corrugated cardboard manufacturers. The viscosity of the prepared adhesive for cardboard was about 10-13 centipoise. Thereafter, a cardboard of the form shown in Figure 6 was prepared using a cardboard adhesive. 9 is a photograph of the corrugated cardboard prepared using the corrugated adhesive based on the composition for corrugated adhesive of Preparation Example 3. As shown in FIG.
  • FIG. 10 is a photograph showing the result when three days after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 3
  • Figure 11 is a photograph showing the result when 10 days after storage in the peach freshness retention experiment of Test Example 3 to be.
  • 10 and 11 shows the results of experiments in a packaging box manufactured using a corn starch-based cardboard adhesive, the right is prepared using a cardboard adhesive based on the composition for a cardboard adhesive of Preparation Example 3 The experimental results in the packaging box are shown.
  • the bundle of bamboos having a length growing only has a straight porous structure, and the gas adsorption principle of the bamboo powder is as shown in FIG. 12.
  • bamboo, which grows only in length, has a gas adsorption function of about 10 times that of volume-grown wood, so it can effectively adsorb decaying gases such as ethylene generated at an early stage.
  • Corrugated cardboard adhesive was prepared by replacing the total amount of corn starch used in the request by the corrugated cardboard manufacturer with the composition for corrugated cardboard adhesive of Preparation Example 4. Specifically, the corrugated adhesive composition and water was mixed in a predetermined ratio, and then the corrugated adhesive was manufactured by a no-carrier control method used by corrugated cardboard manufacturers. Thereafter, a cardboard of the form shown in Figure 6 was prepared using a cardboard adhesive. Corrugated cardboard prepared using the corrugated cardboard adhesive based on the composition for corrugated cardboard of Preparation Example 4 was not warped like corrugated cardboard manufactured using the corrugated cardboard adhesive based on the composition for corrugated cardboard according to Preparation Example 34. In addition, the corrugated cardboard was prepared by using the conventional corn starch-based cardboard adhesive, which was the subject of comparative experiments.
  • the compressive strength test of the corrugated cardboard manufactured using the corn starch-based corrugated adhesive and the corrugated adhesive based on the composition for corrugated adhesive composition of Preparation Example 2 was conducted by the Korea Institute of Construction and Environmental Testing and Research. As a result of the compressive strength test, the corrugated cardboard prepared using the corrugated adhesive based on the composition for corrugated cardboard of Preparation Example 4 exhibited about 17 to 19% higher compressive strength than the corrugated cardboard prepared using the corn starch based corrugated adhesive. It was.
  • the corrugated cardboard manufactured using the corrugated cardboard adhesive based on the composition for the corrugated cardboard adhesive of Preparation Example 4 It exhibited about 7-8% higher compressive strength than corrugated cardboard made using starch-based corrugated adhesive.
  • composition for corrugated cardboard adhesive comprising starch, bamboo powder, calcium carbonate powder and physical modifiers (comprising at least one selected from stearin, stearodiolein, stearic acid, calcium oxide or sodium chloride)
  • starch a composition for corrugated cardboard adhesive
  • bamboo powder a composition for corrugated cardboard adhesive
  • calcium carbonate powder comprising starch, bamboo powder, calcium carbonate powder and physical modifiers (comprising at least one selected from stearin, stearodiolein, stearic acid, calcium oxide or sodium chloride)
  • the amount of starch used can be reduced by up to 60% compared to the conventional method using only starch.
  • the corrugated cardboard prepared using the corrugated adhesive composition-based corrugated adhesive composition according to the present invention is excellent in the storage article freshness retention function and strength.
  • the bamboo powder in the composition for corrugated adhesive improves the freshness maintaining function of the storage article of the corrugated cardboard
  • the calcium carbonate powder which is a nonmetallic mineral, improves the strength of the corrugated cardboard.
  • the composition ratio of the components constituting the corrugated adhesive composition according to the required characteristics of the packaged article. Therefore, when using the composition for a cardboard adhesive according to the invention it is possible to manufacture a customized cardboard box having a variety of functions required by the characteristics of the storage article.
  • composition for a cardboard adhesive when the cardboard is placed inside the cardboard with the corrugated cardboard using the cardboard adhesive excellent in maintaining the freshness and the upper cardboard and the lower cardboard located on the outer surface of the cardboard, it is possible to use a cardboard adhesive excellent in strength when adhering to the corrugated cardboard, and vice versa, it is possible to manufacture a cardboard box that can respond to the various needs of the consumer.

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Abstract

본 발명은 전분, 대나무 분말, 탄산칼슘 분말 및 물성 개질제를 포함하는 골판지 접착제용 조성물을 제공한다. 본 발명은 골판지용 접착제 제조시 사용되는 전분의 일부를 빠른 생육 사이클을 갖는 대나무의 분말, 자연 상태에서 쉽게 얻을 수 있는 탄산칼슘 분말 또는 물성 개질제로 대체하기 때문에, 전분만을 사용하는 기존의 제호 방법에 비해 전분의 사용량을 최대 60%까지 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조된 골판지는 대나무 분말의 구조적인 다공성 때문에 보관 물품의 신선도를 유지시키는 기능이 우수하고, 동시에 전분 및 대나무 분말이 탄산칼슘과 균일하게 용융되어 강도가 뛰어나다.

Description

골판지 접착제용 조성물 및 골판지용 접착제
본 발명은 골판지 접착제용 조성물 및 이를 포함하는 골판지용 접착제에 관한 것으로서, 더 상세하게는 신선도 유지 기능 및 강도가 우수한 골판지의 제조에 사용되는 골판지 접착제용 조성물 및 골판지용 접착제에 관한 것이다.
골판지(corrugated board)는 도 1에서 보이는 바와 같이 원판지(liner; 라이너지라고도 함)에 파형의 골심지(corrugating medium; 중심지라고도 함)를 접착제로 붙여서 만든 판지로서 도 2에서 보이는 바와 같이 원판지와 골심지로 이루어진 기본 판지의 수에 따라 편면골판지(single faced corrugated board), 양면골판지(double faced, single wall), 이중양면골판지(double wall), 삼중양면골판지(triple wall) 등으로 나누어진다. 골판지는 비교적 적은 무게의 재료를 사용하면서도 높은 압축강도를 나타내고 동시에 완충도가 높기 때문에 주로 포장용 상자 제조에 사용된다. 판지초지기(板紙抄紙機)에 의하여 생산된 평량(坪量) 180∼400g/㎡의 라이너지와 평량 120∼150g/㎡의 골심지 두루마리를 코루게이터(corrugating machine)에 걸어 기계를 작동시키면, 골심지에 물결 모양의 일정한 골이 만들어짐과 동시에 라이너지와 접착되어 골판지가 만들어지는데, 이때 라이너지와 골심지의 접착을 위해 일반적으로 전분계 접착제가 사용된다.
골판지의 제조에 사용되는 전분계 접착제는 스테인 홀(Stein Hall) 방식이나 노 캐리어(no carrier) 방식이라 불리는 제호 방법으로 제조된다. 스테인 홀 제호방식은 캐리어(carrier)부라고 불리는 알칼리 호화한 전분계와 메인(main)부라고 불리는 미호화 전분의 슬러리와 혼합물로 이루어지며, 하나의 반응기에서 캐리어부와 메인부를 연속적으로 형성시켜 접착제를 제조하는 원 탱크(one tank) 제호 방식과 별도의 반응기에서 캐리어부와 메인부를 형성하고, 캐리어부와 메인부를 혼합하여 접착제를 제조하는 투 탱크(two tank) 제호 방식으로 구분할 수 있다. 또한, 노 캐리어 제호 방식은 하나의 반응기에 물과 전분을 넣고 전분 슬러리를 만든 후, 수산화나트륨을 첨가하여 적정한 점도에 이르렀을 때 붕산(또는 붕사)을 가하여 반응을 정지하여 접착제를 만드는 방식을 말한다.
종래의 골판지용 접착제를 제조하기 위해 주로 옥수수 전분을 사용하고 있으며, 호화된 옥수수 전분을 접착제로 사용하여 골판지 포장 박스를 제조할 때 단순히 충격완화를 통한 내부 포장물의 손상 방지 기능에 주안점을 두어 왔다. 그러나, 옥수수 전분은 사료나 식용으로도 유용한 자원이며, 최근에는 기후변화에 따른 수확량의 예측 불가능에 인해 국제 곡물가가 가파르게 상승하고 있으며, 공업용으로의 대량 소비에 의해 수급에 어려움이 있다. 또한, 종래의 옥수수 전분 기반 접착제로 제조된 골판지 박스로 과일, 채소류 또는 화훼 등을 보관하는 경우 신선함을 장기간 유지시키기 어렵고, 박스 자체의 강도가 골판지 제조에 사용된 종이의 종류에 따라 크게 영향을 받고 그리 높지 않다는 문제점이 있다.
본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 골판지용 접착제 제조시 기존의 제호 방식에 적용될 수 있고 전분의 일정 비율을 대체하여 전분의 소비를 줄일 수 있는 골판지 접착제용 조성물을 제공하는데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 보관물품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있고 동시에 강도가 우수한 골판지 박스의 제조를 가능하게 하는 골판지용 접착제를 제공하는데에 있다.
본 발명의 발명자들은 전분을 구성하는 단위 성분과 대나무 분말을 구성하는 단위 성분이 글루코오스로 동일한 점; 전분 입자, 대나무 분말 및 탄산칼슘 분말이 입자 크기 및 입자 분포 밀도를 고려할 때 가장 이상적인 결합 형태인 점; 또는 전분의 호화를 촉진하거나 미생물에 의한 오염을 방지하거나 구성성분이 상용성을 증진시킬 수 있는 물성 개질제를 첨가하였을 때 골판지의 와프 발생을 억제하거나 골판지의 강도를 향상시키거나 골판지 제조시 접착 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
상기 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 전분, 대나무 분말, 탄산칼슘 분말 및 물성 개질제를 포함하는 조성물로서, 상기 물성 개질제는 스테아린(stearin), 스테아로다이올레인(3-Stearo-1,2-diolein), 스테아린산(stearic acid), 산화칼슘(CaO) 또는 염화나트륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 전체 중량을 기준으로 전분의 함량은 40~98 중량%이고, 전분을 제외한 나머지 성분의 함량은 2~60 중량%인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물을 제공한다. 이때, 상기 전분은 옥수수 전분인 것이 바람직하다. 또한, 상기 대나무 분말의 입경은 60~500 메쉬(mesh)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 탄산칼슘 분말의 입경은 100~500 메쉬(mesh)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 조성물은 전분 40~60 중량%, 대나무 분말 2~30 중량%, 탄산칼슘 분말 25~45 중량% 및 물성 개질제를 잔량으로 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 골판지의 강도 향상 효과를 고려할 때 상기 물성 개질제는 스테아린(stearin), 스테아로다이올레인(3-Stearo-1,2-diolein) 또는 스테아린산(stearic acid)에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하고, 그 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 1~5 중량%인 것이 더 바람직하다. 또한, 골판지의 와프 발생 억제, 신선도 유지 기능 또는 강도 향상 효과를 고려할 때 상기 물성 개질제는 산화칼슘(CaO) 또는 염화나트륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것이 바람직하고, 그 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 1~5 중량%인 것이 더 바람직하다. 또한, 골판지의 와프 발생 억제, 신선도 유지 기능 및 강도 향상 효과를 고려할 때 상기 물성 개질제는 산화칼슘(CaO) 및 염화나트륨으로 구성되는 것이 바람직하고, 이때 산화칼슘 대 염화나트륨의 중량비는 1:0.1 내지 1:5인 것이 더 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전술한 골판지 접착제용 조성물 및 물을 포함하는 골판지용 접착제를 제공한다. 이때, 상기 전분은 호화된 상태로 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 골판지용 접착제는 전분의 호화를 촉진하기 위해 알칼리 물질을 더 포함할 수 있고, 상기 알칼리 물질은 수산화나트륨인 것이 바람직하다. 또한, 상기 골판지용 접착제는 초기 접착력의 개선을 위해 붕소 함유 화합물을 더 포함할 수 있고 상기 붕소 함유 화합물은 붕사인 것이 바람직하다.
본 발명은 골판지용 접착제 제조시 사용되는 전분의 일부를 빠른 생육 사이클을 갖는 대나무의 분말, 자연 상태에서 쉽게 얻을 수 있는 탄산칼슘 분말 또는 물성 개질제로 대체하기 때문에, 전분만을 사용하는 기존의 제호 방법에 비해 전분의 사용량을 최대 60%까지 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조된 골판지는 대나무 분말의 구조적인 다공성 때문에 보관 물품의 신선도를 유지시키는 기능이 우수하고, 동시에 전분 및 대나무 분말이 탄산칼슘과 균일하게 용융되어 강도가 뛰어나다. 아울러, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 물성 개실제를 포함하기 때문에 골판지의 강도, 신선도 유지 기능, 접착력 등을 추가적으로 더 향상시킬 수있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제는 유동성에 유리한 적정 점도 범위를 가지기 때문에 골판지 제조시 균일한 도포가 가능하고 대나무 분말, 탄산칼슘 분말 등과 같은 높은 열전도성 성분을 포함하고 있기 때문에 골판지 상하부의 온도차를 최소화하여 와프 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물을 사용하는 경우 보관 물품의 특성별로 요구되는 다양한 기능을 가진 맞춤형 골판지 박스의 제조가 가능한다.
도 1은 골판지(corrugated board)의 기본 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 골판지의 종류를 나타낸 것이다.
도 3은 옥수수 전분 입자를 광학 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 4는 대나무 분말의 다공성 구조를 광학 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 5는 탄산칼슘 분말을 광학 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명의 시험예에서 제조한 골판지의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 시험예 1의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 3일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이고, 도 8은 시험예 1의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 10일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 도 7 및 도 8에서 왼쪽은 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이고, 오른쪽은 제조예 1의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 제조예 3의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지의 사진이다.
도 10은 시험예 3의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 3일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이고, 도 11은 시험예 3의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 10일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 도 10 및 도 11에서 왼쪽은 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이고, 오른쪽은 제조예 3의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 대나무 분말의 가스 흡착 원리는 나타낸 개념도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 측면은 골판지용 접착제 제조시 사용되는 골판지 접착제용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 골판지 접착제용 조성물로부터 제조된 골판지용 접착제는 골판지 원지인 라이너(liner)와 골심지의 접착에 사용되는 접착제로서, 골판지 제조시 접착제는 골심지로 전이되고 코루게이터(corrugator)에서 열 및 압력을 받아 접착제 중 전분 성분이 완전 호화되고, 점도가 급격히 상승함으로써, 초기접착력을 발휘하게 되며 후속공정인 건조공정에서 접착제의 건조와 함께 접착이 완료되게 된다.
본 발명의 골판지 접착제용 조성물은 전분, 대나무 분말, 탄산칼슘 분말 및 물성 개질제를 포함한다. 이하, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물을 구성성분별로 나누어 설명한다.
전분
본 발명의 골판지 접착제용 조성물에서 전분은 제호에 의해 골판지용 접착제를 제조할 때 열 또는 알칼리 물질에 의해 호화되거나 팽윤된 상태로 존재하며, 골판지 제조시 건조 과정을 거쳐 완전 호화되고 접착력을 발휘한다. 상기 전분의 종류는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 쌀 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분 및 밀 전분으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 구성될 수 있고, 골판지용 접착제의 접착력, 점도 특성 또는 경제성을 고려할 때 옥수수 전분인 것이 바람직하다.
전분은 일반적으로 아밀로스(amylose) 및 아밀로펙틴(amylopectin)으로 이루어져 있으며, 이중 아밀로스는 구성단위 성분인 글루코스의 α-1,4 글리코시드 결합에 의해 형성된 중합체이고, 아밀로펙틴은 구성단위 성분인 글루코스의 α-1,4 글리코시드 결합 및 α-1,6 글리코시드 결합에 의해 형성된 중합체이다. 즉, 아밀로펙틴은 글루코스의 α-1,4 글리코시드 결합에 의한 직선상의 사슬에 글루코스의 α-1,6 글리코시드 결합에 의한 사슬이 분지된 구조를 가진다. 하기 표 1에 다양한 전분의 아밀로스 함량 및 아밀로펙틴 함량을 나타내었다.
표 1
전분 종류 아밀로스 함량(%) 아밀로펙틴 함량(%)
감자 전분 18 82
옥수수 전분 23 77
쌀 전분(맵쌀) 14 86
쌀 전분(찹쌀) 0 100
본 발명에서 전분의 입경은 크게 제한되지 않으며, 다른 성분과의 균일한 혼합, 골판지용 접착제의 균일한 물성 및 접착력의 신뢰성을 고려할 때 300~1000 메쉬인 것이 바람직하고 500~800 메쉬인 것이 더 바람직하다. 도 3은 옥수수 전분 입자를 광학 현미경으로 촬영한 사진이다.
대나무 분말
본 발명의 골판지 접착제용 조성물에서 대나무 분말(또는 죽분이라고도 한다)은 골판지가 보관 물품을 신선하게 유지시키는 기능을 갖게 하는 성분이다. 도 4는 대나무 분말의 다공성 구조를 광학 현미경으로 촬영한 사진이다. 도 4에서 보이는 바와 같이 대나무 분말은 다공성 구조를 갖기 때문에 과일, 채소류 또는 화훼의 초기 부패가스인 에틸렌 가스를 흡착 또는 분해할 수 있고, 골판지 포장 박스 내에 보관된 물품이 부패 되는 것을 억제하여 장시간동안 신선도를 유지하게 한다. 하기 표 2에 대나무 종류별 성분 조성을 나타내었다.
표 2
대나무 종류 셀룰로오스 리그닌 펜토산 회분
왕대 42 28 22 1.1
죽순대 35 30 27 1.5
대나무의 주성분인 셀룰로오스는 식물 세포막을 구성하며, 글루코스의 β-1,4 글리코시드 결합에 의해 형성된 중합체이다. 즉, 대나무의 주성분인 셀룰로오스를 구성하는 단위 성분과 전분을 구성사는 단위 성분은 글루코스라는 공통점이 있고, 이로 인해 상용성이 우수하다.
본 발명에서 대나무 분말의 입경은 크게 제한되지 않으며, 다른 성분과의 균일한 혼합, 골판지용 접착제의 균일한 물성 및 접착력의 신뢰성을 고려할 때 20~800 메쉬인 것이 바람직하고 60~500 메쉬인 것이 더 바람직하다. 즉, 대나무 분말은 미세 분말 형태인 것이 바람직하다.
탄산칼슘 분말
본 발명의 골판지 접착제용 조성물에서 탄산칼슘 분말은 골판지에 소정의 강도을 부여하고 높은 열전도성으로 인해 골판지 제조시 상하부 온도차를 줄여 와프 현상을 억제하는 성분이다. 탄산칼슘 분말은 자연상에 존재하는 비금속 광물로서 구입이 용이하고, 전분의 입경 크기 분포, 대나무 분말의 입경 크기 분포와 비교하였을 때 이상적인 혼합 형태를 가진다. 도 5는 탄산칼슘 분말을 광학 현미경으로 촬영한 사진이다. 본 발명에서 탄산 분말의 입경은 크게 제한되지 않으며, 다른 성분과의 균일한 혼합, 골판지용 접착제의 균일한 물성 및 접착력의 신뢰성을 고려할 때 50~800 메쉬인 것이 바람직하고 100~500 메쉬인 것이 더 바람직하다
물성 개질제
본 발명의 골판지 접착제용 조성물에서 물성 개질제는 다른 구성성분과 결부되어 골판지용 접착제의 접착력을 증가시키거나 골판지의 강도를 향상시키거나, 골판지 포장 박스의 신선도 유지 기능을 향상시키는 성분이다. 본 발명에서 상기 물성 개질제는 스테아린(stearin), 스테아로다이올레인(3-Stearo-1,2-diolein), 스테아린산(stearic acid), 산화칼슘(CaO) 또는 염화나트륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 골판지 접착제용 조성물로 골판지용 접착제를 제조할 때 구성성분의 상용성을 향상시키고 접착 강도를 증가시키는 측면을 고려할 때 상기 물성 개질제는 스테아린(stearin), 스테아로다이올레인(3-Stearo-1,2-diolein) 또는 스테아린산(stearic acid)에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다. 또한, 접착제용 조성물로 골판지용 접착제를 제조할 때 전분의 팽윤력을 증가시켜 골판지용 접착제의 접착력을 향상시키는 나아가 골판지 포장 박스의 신선도 유지 기능을 강화하는 측면을 고려할 때 상기 물성 개질제는 산화칼슘(CaO) 또는 염화나트륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있고, 산화칼슘(CaO) 및 염화나트륨으로 구성되는 것이 바람직하다.
스테아린(stearin), 스테아로다이올레인(3-Stearo-1,2-diolein) 또는 스테아린산(stearic acid)과 같은 지방산 기반 물질은 용용된 탄산칼슘, 전분 및 대나무 분말의 상용성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 산화칼슘은 골판지 접착제용 조성물로부터 골판지용 접착제를 제조할 때 물과 발열반응하여 내부 온도를 상승시키고 전분의 팽윤을 돕는 역할을 한다. 또한, 염화나트륨은 당류의 부패를 방지하여 골판지 박스에 보관된 물품의 선도 유지에 도움을 준다.
골판지 접착제용 조성물의 구성성분 배합비
본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물 내에서 전분의 함량은 40~98 중량%이고, 전분을 제외한 나머지 성분의 함량은 2~60 중량%인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 전분 40~60 중량%, 대나무 분말 2~30 중량%, 탄산칼슘 분말 25~45 중량% 및 물성 개질제를 잔량으로 포함하는 것이 더 바람직하다. 이때, 상기 물성 개질제의 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 1~5 중량%인 것이 더 바람직하다.
한편, 골판지의 신선도 유지 기능을 강화시키기 위해서 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 상대적으로 높은 대나무 분말 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 전분 42 중량%, 대나무 분말 28 중량%, 탄산칼슘 분말 27 중량% 및 물성 개질제로 스테아린 3 중량%를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 전분 42 중량%, 대나무 분말 28 중량%, 탄산칼슘 분말 27 중량% 및 물성 개질제로 산화칼슘 1.5 중량% 및 염화나트륨 1.5 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 골판지의 압축 강도를 증가시키기 위해서 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 상대적으로 높은 탄산칼슘 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 전분 55 중량%, 대나무 분말 3.5 중량%, 탄산칼슘 분말 40 중량% 및 물성 개질제로 스테아린 1.5 중량%를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물은 전분 55 중량%, 대나무 분말 3.5 중량%, 탄산칼슘 분말 40 중량% 및 물성 개질제로 산화칼슘 1.0 중량% 및 염화나트륨 0.5 중량%를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물의 물성 개질제가 산화칼슘(CaO) 및 염화나트륨으로 구성되는 경우, 산화칼슘 대 염화나트륨의 중량비는 1:0.1 내지 1:5인 것이 바람직하고, 1:0.5 내지 1:2인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 다른 측면은 골판지 제조시 원판지(liner; 라이너지라고도 함)에 파형의 골심지(corrugating medium; 중심지라고도 함)를 접착시키는데에 사용되는 골판지용 접착제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 골판지용 접착제는 전술한 골판지 접착제용 조성물 및 물을 포함한다. 이때, 상기 골판지 접착제용 조성물 대 물의 중량비는 소정의 값을 가지며, 예를 들어 1: 1 내지 1:4의 범위에서 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지용 접착제에서 전분은 열 또는 후술하는 알칼리 물질에 의해 호화 또는 팽윤된 상태로 존재하며, 이로 인해 골판지용 접착제는 소정의 점도 범위를 갖게 된다. 본 발명에 따른 골판지용 접착제의 점도 범위는 크게 제한되지 않으며, 도포의 용이성, 유동성, 및 와프 현상의 최소화를 고려할 때 8~20 센티포이즈 인 것이 바람직하고, 10~15 센티포이즈 인 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 골판지용 접착제는 전분의 호화 또는 팽윤을 촉진하기 위해 알칼리 물질을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 골판지용 접착제에서 알칼리 물질은 물에 용해될 수 있고 전분을 호화시킬 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 수산화나트륨, 수산화칼슘 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고 수산화나트륨인 것이 더 바람직하다. 본 발명에 따른 골판지용 접착제에서 알칼리 물질의 함량은 전분의 사용량 등에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있으며, 예를 들어 물 100 중량부 당 0.01~2 중량부일 수 있고, 0.1~1.5 중량부인 것이 바람직하고, 0.5~1 중량부인 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 골판지용 접착제는 초기 접착력의 개선을 위해 붕소 함유 화합물을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 골판지용 접착제에서 붕소 함유 화합물은 붕소를 함유하고 전분계 접착제의 초기 접착력을 개선시킬 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 붕산 또는 붕산염에서 선택될 수 있고, 붕산염의 일 예인 붕사(borax)인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 골판지용 접착제에서 붕소 화합물의 함량은 전분 등과 같은 다른 구성성분의 사용량 등에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있으며, 예를 들어 물 100 중량부 당 0.01~2 중량부일 수 있고, 0.05~1 중량부인 것이 바람직하고, 0.1~0.8 중량부인 것이 더 바람직하다.
본 발명에 따른 골판지용 접착제는 원 탱크(one tank) 제호 방식, 투 탱크(two tank) 제호 방식, 노 캐리어 제호 방식 등 공지의 다양한 제호 방식에 의해 제조될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 골판지 접착제용 조성물의 제조
제조예 1.
옥수수 전분(입자 크기 : 500~800 메쉬) 42 중량부, 대나무 분말(입자 크기 : 60~500 메쉬) 28 중량부, 탄산칼슘 분말(입자 크기 : 100~500 메쉬) 27 중량부 및 스테아린(stearin) 3 중량부를 혼합하여 골판지 접착제용 조성물을 제조하였다.
제조예 2.
옥수수 전분(입자 크기 : 500~800 메쉬) 55 중량부, 대나무 분말(입자 크기 : 60~500 메쉬) 3.5 중량부, 탄산칼슘 분말(입자 크기 : 100~500 메쉬) 40 중량부 및 스테아린(stearin) 1.5 중량부를 혼합하여 골판지 접착제용 조성물을 제조하였다.
제조예 3.
옥수수 전분(입자 크기 : 500~800 메쉬) 42 중량부, 대나무 분말(입자 크기 : 60~500 메쉬) 28 중량부, 탄산칼슘 분말(입자 크기 : 100~500 메쉬) 27 중량부, 산화칼슘(CaO) 1.5 중량부 및 염화나트륨(NaCl) 1.5 중량부를 혼합하여 골판지 접착제용 조성물을 제조하였다.
제조예 4.
옥수수 전분(입자 크기 : 500~800 메쉬) 55 중량부, 대나무 분말(입자 크기 : 60~500 메쉬) 3.5 중량부, 탄산칼슘 분말(입자 크기 : 100~500 메쉬) 40 중량부, 산화칼슘(CaO) 1.0 중량부 및 염화나트륨(NaCl) 0.5 중량부를 혼합하여 골판지 접착제용 조성물을 제조하였다.
2. 골판지용 접착제의 제조 및 이의 물성 평가
시험예 1.
골판지 제조업체에 의뢰하여 제호 시 사용하는 옥수수 전분 전량을 제조예 1의 골판지 접착제용 조성물로 대체하여 골판지용 접착제를 제조하였다. 구체적으로, 골판지 접착제용 조성물과 물을 소정 비율로 혼합한 후 골판지 제조업체에서 사용하는 노캐리어 제호 방식으로 골판지용 접착제를 제조하였다. 이후, 골판지용 접착제를 이용하여 도 6에서 보이는 형태의 골판지를 제조하였다. 이후, 골판지로 포장용 박스를 제조하고, 복숭아 신선도 유지 실험을 하였다. 복숭아를 시료로 선택한 이유는 복숭아가 비교적 부패가 빨리 진행되는 과일이기 때문이다. 이때, 기존 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제로 골판지를 제조하고, 제조한 골판지를 이용하여 포장용 박스를 제조한 후 이를 비교실험 대상으로 하였다.
도 7은 시험예 1의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 3일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이고, 도 8은 시험예 1의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 10일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 도 7 및 도 8에서 왼쪽은 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이고, 오른쪽은 제조예 1의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 7 및 도 8에서 보이는 바와 같이 보관일이 3일 내지 10일 경과하였을 때 포장용 박스별로 복숭아의 부패 정도에서 큰 차이를 보였다. 구체적으로, 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서는 보관 후 3일이 경과하였을 때 과육 표면에 변색점이 출현하였고, 보관 후 10일이 경과하였을 때 전 시료에서 부패가 발생하였다. 그러나, 제조예 1의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서는 불량 시료를 제외하고는 부패가 발생하지 않았다. 이러한 결과는 다공성을 지닌 대나무 분말(또는 죽분이라고도 한다)의 우수한 초기 부패가스(일 예로 에틸렌) 흡착/분해 기능 및 습도 조절 기능 때문인 것으로 판단된다. 길이 성장만 하는 대나무의 유관속 다발은 일자형의 다공성 구조를 가지고 있으며, 대나무 분말의 가스 흡착 원리는 도 1에 도시된 바와 같다. 길이 성장만을 하는 대나무는 부피 성장을 하는 목재에 비해 약 10배 정도의 가스 흡착 기능을 가지고 있기 때문에 초기에 발생하는 에틸렌과 같은 부패 가스를 효과적으로 흡착할 수 있다.
또한, 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지 및 제조예 1의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지에 대해 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 제조예 1의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지는 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지보다 약 10~25% 더 높은 압축 강도를 나타내었다.
시험예 2.
골판지 제조업체에 의뢰하여 제호 시 사용하는 옥수수 전분 전량을 제조예 2의 골판지 접착제용 조성물로 대체하여 골판지용 접착제를 제조하였다. 구체적으로, 골판지 접착제용 조성물과 물을 소정 비율로 혼합한 후 골판지 제조업체에서 사용하는 노캐리어 제호 방식으로 골판지용 접착제를 제조하였다. 이후, 골판지용 접착제를 이용하여 도 6에서 보이는 형태의 골판지를 제조하였다. 또한, 기존 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제로 골판지를 제조하고, 이를 비교실험 대상으로 하였다.
옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지 및 제조예 2의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지에 대해 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 제조예 2의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지는 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지보다 약 5% 더 높은 압축 강도를 나타내었다.
시험예 3.
골판지 제조업체에 의뢰하여 제호 시 사용하는 옥수수 전분 전량을 제조예 3의 골판지 접착제용 조성물로 대체하여 골판지용 접착제를 제조하였다. 구체적으로, 골판지 접착제용 조성물과 물을 소정 비율로 혼합한 후 골판지 제조업체에서 사용하는 노캐리어 제호 방식으로 골판지용 접착제를 제조하였다. 제조된 골판지용 접착제의 점도는 약 10~13 센티포이즈 이었다. 이후, 골판지용 접착제를 이용하여 도 6에서 보이는 형태의 골판지를 제조하였다. 도 9는 제조예 3의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지의 사진이다. 도 9에서 보이는 바와 같이 제조예 3의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 골판지를 제조하였을 때 골판지를 구성하는 상부 판지(표면 라이너라고도 한다), 골심지 및 하부 판지(이면 라이너라고도 한다)의 치수 변화에 따른 뒤틀림 또는 휨과 같은 와프(Warp) 현상이 발생하지 않았다. 이후, 골판지로 포장용 박스를 제조하고, 복숭아 신선도 유지 실험을 하였다. 복숭아를 시료로 선택한 이유는 복숭아가 비교적 부패가 빨리 진행되는 과일이기 때문이다. 이때, 기존 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제로 골판지를 제조하고, 제조한 골판지를 이용하여 포장용 박스를 제조한 후 이를 비교실험 대상으로 하였다. 기존 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제는 점도 범위가 약 40~45 센티포이즈 이었고, 이로부터 제조한 골판지에서는 와프 현상이 일부 발생하였다. 도 10은 시험예 3의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 3일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이고, 도 11은 시험예 3의 복숭아 신선도 유지 실험에서 보관 후 10일 경과하였을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 도 10 및 도 11에서 왼쪽은 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이고, 오른쪽은 제조예 3의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 10 및 도 11에서 보이는 바와 같이 보관일이 3일 내지 10일 경과하였을 때 포장용 박스별로 복숭아의 부패 정도에서 큰 차이를 보였다. 구체적으로, 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서는 보관 후 3일이 경과하였을 때 과육 표면에 변색점이 출현하였고, 보관 후 10일이 경과하였을 때 전 시료에서 부패가 발생하였다. 그러나, 제조예 3의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 포장용 박스에서는 불량 시료를 제외하고는 부패가 발생하지 않았다. 이러한 결과는 다공성을 지닌 대나무 분말(또는 죽분이라고도 한다)의 우수한 초기 부패가스(일 예로 에틸렌) 흡착/분해 기능 및 습도 조절 기능 때문인 것으로 판단된다. 길이 성장만 하는 대나무의 유관속 다발은 일자형의 다공성 구조를 가지고 있으며, 대나무 분말의 가스 흡착 원리는 도 12에 도시된 바와 같다. 길이 성장만을 하는 대나무는 부피 성장을 하는 목재에 비해 약 10배 정도의 가스 흡착 기능을 가지고 있기 때문에 초기에 발생하는 에틸렌과 같은 부패 가스를 효과적으로 흡착할 수 있다.
시험예 4.
골판지 제조업체에 의뢰하여 제호 시 사용하는 옥수수 전분 전량을 제조예 4의 골판지 접착제용 조성물로 대체하여 골판지용 접착제를 제조하였다. 구체적으로, 골판지 접착제용 조성물과 물을 소정 비율로 혼합한 후 골판지 제조업체에서 사용하는 노캐리어 제호 방식으로 골판지용 접착제를 제조하였다. 이후, 골판지용 접착제를 이용하여 도 6에서 보이는 형태의 골판지를 제조하였다. 제조예 4의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지는 제조예34의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지와 마찬가지로 와프 현상이 발생하지 않았다. 또한, 기존 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제로 골판지를 제조하고, 이를 비교실험 대상으로 하였다.
옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지 및 제조예 2의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지의 압축 강도 시험을 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 진행하였다. 압축 강도 시험 결과, 제조예 4의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지는 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지보다 약 17~19% 더 높은 압축 강도를 나타내었다. 또한, 골판지를 31℃의 온도 및 80% 이상의 습도 조건에서 약 1시간 이상 방치 한 후 압축 강도를 측정한 결과, 제조예 4의 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지는 옥수수 전분 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조한 골판지보다 약 7~8% 더 높은 압축 강도를 나타내었다.
3. 시험 결과 검토
상기 시험 결과로부터, 전분, 대나무 분말, 탄산칼슘 분말 및 물성 개질제(스테아린, 스테아로다이올레인, 스테아린산, 산화칼슘 또는 염화나트륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성됨)를 포함하는 골판지 접착제용 조성물을 사용하는 경우 전분만을 사용하는 기존의 제호 방법에 비해 전분의 사용량을 최대 60%까지 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물 기반의 골판지용 접착제를 사용하여 제조된 골판지는 보관 물품 신선도 유지 기능 및 강도가 뛰어나다. 구체적으로, 골판지 접착제용 조성물 내에서 대나무 분말은 골판지의 보관 물품 신선도 유지 기능을 향상시키고, 비금속 광물인 탄산칼슘 분말은 골판지의 강도를 향상시키는 것으로 나타났다. 또한, 골판지 접착제용 조성물을 구성하는 성분들의 조성 비율을 변화시켜도 골판지의 와프 현상이 발생하지 않기 때문에 포장 물품의 요구 특성에 따라 골판지 접착제용 조성물을 구성하는 성분들의 조성 비율을 자유롭게 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물을 사용하는 경우 보관 물품의 특성별로 요구되는 다양한 기능을 가진 맞춤형 골판지 박스의 제조가 가능한다. 아울러, 본 발명에 따른 골판지 접착제용 조성물을 사용하면, 골판지의 내부에 위치하는 판지를 골심지와 접착시킬 때 신선도 유지 기능이 우수한 골판지용 접착제를 사용하고 골판지의 외면에 위치하는 상부 판지 및 하부 판지를 골심지와 접착시킬 때 강도가 우수한 골판지용 접착제를 사용하는 것이 가능하고, 이의 역으로로 가능하기 때문에 소비자의 다양한 요구에 대응할 수 있는 골판지 박스를 제조할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전분, 대나무 분말, 탄산칼슘 분말 및 물성 개질제를 포함하는 조성물로서,
    상기 물성 개질제는 스테아린(stearin), 스테아로다이올레인(3-Stearo-1,2-diolein), 스테아린산(stearic acid), 산화칼슘(CaO) 또는 염화나트륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
    상기 조성물 전체 중량을 기준으로 전분의 함량은 40~98 중량%이고, 전분을 제외한 나머지 성분의 함량은 2~60 중량%인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전분은 옥수수 전분인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 대나무 분말의 입경은 60~500 메쉬(mesh)인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 탄산칼슘 분말의 입경은 100~500 메쉬(mesh)인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 전분 40~60 중량%, 대나무 분말 2~30 중량%, 탄산칼슘 분말 25~45 중량% 및 물성 개질제를 잔량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 물성 개질제는 스테아린(stearin), 스테아로다이올레인(3-Stearo-1,2-diolein) 또는 스테아린산(stearic acid)에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 물성 개질제의 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 1~5 중량%인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 물성 개질제는 산화칼슘(CaO) 또는 염화나트륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 물성 개질제의 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 1~5 중량%인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 물성 개질제는 산화칼슘(CaO) 및 염화나트륨으로 구성되고, 산화칼슘 대 염화나트륨의 중량비는 1:0.1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 골판지 접착제용 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 골판지 접착제용 조성물 및 물을 포함하는 골판지용 접착제.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 전분은 호화된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 접착제는 알칼리 물질 또는 붕소 함유 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 알칼리 물질은 수산화나트륨인 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 붕소 함유 화합물은 붕사인 것을 특징으로 하는 골판지용 접착제.
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