KR-20260061880-A - Eco-friendly water-activated adhesive paper tape having an adhesive layer formed using a water-dissociable acrylic emulsion with excellent adhesiveness and a method for manufacturing the same

Abstract

본 발명은 친환경적인 수해리성 아크릴에멀젼을 사용하여, 일반적인 상태에서는 무점착을 유지하면서도 소량의 물 접촉 시 높은 점착력을 발현하고, 과량의 물에 노출되었을 때 점착제가 해리되어 재활용이 용이한 물활성 점착 종이 테이프를 제공함으로써, 종이 포장재의 재활용 과정을 단순화하고, 환경 보호에 기여할 수 있다.

Inventors

• 백승진
• 인재성
• 유종렬
• 신홍범

Assignees

• 태영화학공업 주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (7)

1. 수해리성 아크릴에멀젼을 포함하는 점착제 조성물을 이용하여 크라프트 원지 일면에 점착층이 형성된 물활성 점착 종이 테이프로써, 상기 수해리성 아크릴에멀젼은 아크릴 단량체, 라디칼 개시제, 완충제, 기능성 첨가제, 흡습제, 계면활성제 및 중화제를 포함하는 조성물을 이용하여 형성된 아크릴에멀젼으로서, 상기 아크릴 단량체는 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate), 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate) 및 아크릴산(Acryl Acid)을 포함하고, 상기 기능성 첨가제는 폴리비닐알콜(Poly Vinylalcohol; PVA) 및 에틸알콜(Ethyl Alcohol)을 포함하며, 상기 흡습제는 다수산기 지방족 탄화수소를 포함하고, 상기 계면활성제는 비이온성 선형 계면활성제 및 음이온성 선형 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 물활성 점착 종이 테이프.
2. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 단량체는 상기 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate) 100 중량부에 대하여 상기 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate) 50 내지 150 중량부, 상기 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate) 10 내지 50 중량부 및 상기 아크릴산(Acryl Acid) 10 내지 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물활성 점착 종이 테이프.
3. 제1항 또는 제2항에 따른 물활성 점착 종이 테이프의 제조방법으로써, 상기 수해리성 아크릴에멀젼을 포함하는 점착제 조성물을 크라프트 원지 일면에 도포하여 코팅하고, 코팅된 크라프트 원지를 복수 열을 가진 기계설비에 넣고 일정 온도에서 경화시킨 후, 일정 온도 및 시간 동안 숙성하여 점착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 물활성 점착 종이 테이프의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 크라프트 원지의 중량이 65~200g/m 2 이고, 두께가 0.1~0.3mm일 때, 상기 수해리성 아크릴에멀젼을 포함하는 점착제 조성물의 도포 두께는 경화 전 45~80μm이고, 경화 후 20~35μm인 것을 특징으로 하는 물활성 점착 종이 테이프의 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 경화에 이용되는 기계설비의 1열의 온도는 93~98℃, 2열의 온도는 105~110℃, 3열의 온도는 108~113℃, 4열의 온도는 103~108℃, 5열의 온도는 95~100℃이며, 통과 속도는 10~30m/min인 것을 특징으로 하는 물활성 점착 종이 테이프의 제조방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 숙성은 20~60℃의 온도 및 20~40%의 습도에서 70 내지 85시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 물활성 점착 종이 테이프의 제조방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 수해리성 아크릴에멀젼은 물, 계면활성제, 아크릴 단량체를 혼합하여 준비된 프리-에멀젼(Pre-emulsion)에 라디칼 개시제를 첨가하고, 완충제 및 기능성 첨가제가 준비되고 79±3℃로 설정된 반응기에 적하(Dropping) 방식으로 3시간 이내로 투입한 후 79±3℃에서 150 내지 200분 동안 숙성한 뒤 40±3℃로 냉각시키고 중화제를 사용하여 중화 과정을 진행한 후, 흡습제를 첨가 및 교반함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 물활성 점착 종이 테이프의 제조방법.

Description

점착력이 우수한 수해리성 아크릴에멀젼을 이용하여 점착층이 형성된 친환경 물활성 점착 종이 테이프 및 이의 제조방법{Eco-friendly water-activated adhesive paper tape having an adhesive layer formed using a water-dissociable acrylic emulsion with excellent adhesiveness and a method for manufacturing the same} 본 발명은 수해리성 아크릴에멀젼을 점착층으로 적용한 종이 테이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점착력이 우수한 수해리성 아크릴에멀젼을 이용하여 점착층이 형성된 친환경 물활성 점착 종이 테이프 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다. 포장 산업에서 널리 사용되는 점착 테이프는 주로 유기용매 기반의 유성 점착제를 이용하여 제조된다. 이러한 점착제는 높은 점착력과 내구성을 제공하지만, 여러 환경적 문제를 야기한다. 유성 점착제는 유해한 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 포함하고 있으며, 제조 과정에서 이러한 화합물들이 대기 중으로 방출되어 환경 오염을 일으킬 수 있다. 특히, 포장용 종이 테이프의 경우 점착제가 종이에 강하게 부착되기 때문에, 재활용 과정에서 테이프를 일일이 제거해야 하는 번거로움이 있으며, 이 과정에서 추가적인 비용과 시간이 소요된다. 또한, 이러한 유성 점착제는 종이 테이프가 사용된 후에도 쉽게 제거되지 않으며, 종이 포장재의 재활용을 어렵게 한다. 이로 인해 종이 포장재를 재활용하기 위해서는 테이프를 별도로 처리하거나, 폐기 과정에서 추가적인 에너지를 소비해야 한다. 특히, 기존의 점착 테이프는 환경에 유해한 성분을 포함하고 있어, 소각 시 유해 가스를 방출하는 문제가 있다. 이에 대한 친환경적인 대안으로, 일반적으로 OPP(Oriented Polypropylene Film) 점착테이프 대신 종이테이프를 사용하는 방법이 주목받고 있다. 종이테이프는 '골판지 및 종이류'의 분리배출 시 다른 종이류와 섞이지 않도록 코팅지 또는 이물질이 묻은 종이 등을 제거하는 것이 규정되어 있다. 그러나 종이테이프 역시 앞뒷면에 박리제와 점착제가 코팅되어 있어 재활용 과정에서 물에 녹지 않고 이물질로 남아 재활용 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다. 이러한 이유로 대부분의 종이테이프는 일반쓰레기로 배출되며, 단순히 종이를 사용한다는 이유만으로 '100% 재활용', '친환경 종이' 등으로 홍보하는 것은 사실상 그린워싱(Green Washing)에 해당한다. 보통 크라프트 등을 사용한 테이프가 친환경 테이프로 불리지만, 진정한 친환경 테이프는 종이를 다시 '재활용' 또는 '리펄프'할 수 있어야 한다. 그러나 종래의 종이 점착테이프는 폐기 시 코팅된 수지 성분으로 인해 환경오염을 초래하며, 이 수지 성분이 불용성이라 재활용이 어렵고, 소각 시 자원낭비를 초래하는 문제가 있었다. 이러한 문제들은 종이 테이프의 사용이 단순히 친환경적인 대안이 될 수 없음을 보여준다. 한편, 일반적인 포장용 종이 테이프는 점착제의 이행을 방지하고 종이 기재를 보호하기 위해 이형제를 사용한다. 이형제는 점착제가 종이 표면에 직접 접촉하는 것을 막아주는 역할을 하지만, 이형제를 사용하는 과정은 추가적인 제조 공정을 필요로 하며, 이는 비용 상승 및 생산 효율성 저하로 이어진다. 더욱이, 이형제 자체가 일반적으로 분리가 힘들고 환경에 미치는 영향이 크기 때문에, 이형제를 사용하지 않으면서도 충분한 점착력을 제공하는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 최근 들어, 환경 보호에 대한 사회적 요구가 증가하면서, 보다 친환경적인 점착 테이프에 대한 수요가 증가하고 있다. 기존의 유성 점착제와 이형제를 사용하는 방식에서 벗어나, 수성 기반의 친환경 점착제를 사용하는 기술에 대한 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 수성 점착제는 유성 점착제에 비해 환경에 미치는 부정적인 영향이 적으며, 재활용이 용이한 특징을 가지고 있다. 그러나, 수성 점착제를 사용한 테이프는 일반적으로 점착력이 떨어지거나, 보관 중 점착력이 저하되는 문제가 있어, 이러한 단점을 보완한 새로운 기술 개발이 필요한 상황이다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물활성 점착 종이 테이프의 구성을 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물활성 점착 종이 테이프의 제조방법을 나타낸 것이다. 도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 테이프의 점착력을 평가하기 위한 기구를 나타낸 것이다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다. 이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다. 본 발명은 종이 기재의 물 흡수 변형을 방지하면서도 높은 점착력을 유지하는 아크릴에멀젼을 포함하는 점착제 조성물을 제공하며, 점착제 생산 과정에서부터 친환경적인 수성 아크릴 에멀젼을 사용하여 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법을 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 일반 상태에서는 무점착이지만 소량의 물 접촉 시 점착력이 발현되는 테이프를 제공하고, 과량의 물에 노출되었을 때 점착제가 해리되어 재활용이 용이한 테이프를 제공하고자 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 수해리성 아크릴에멀젼은 아크릴 단량체, 라디칼 개시제, 완충제, 기능성 첨가제, 흡습제, 계면활성제 및 중화제를 포함하는 조성물을 이용하여 형성된 아크릴에멀젼인 것을 일 특징으로 한다. 상기 아크릴 단량체는 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate) 100 중량부에 대하여 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate) 50 내지 150 중량부, 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate) 10 내지 50 중량부 및 아크릴산(Acryl Acid) 10 내지 100 중량부를 포함한다. 상기 수해리성 아크릴에멀젼은 유리전이온도가 -50℃ 내지 -30℃ 되도록 하는 것이 중요하며, 유리전이온도가 낮은 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate) 단량체, 유리전이온도가 높은 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate) 단량체, 가교성 아크릴산(Acryl Acid) 단량체의 적절한 선택 및 배합이 중요하다. 상기 라디칼 개시제는 과황산나트륨(Sodium Persulfate) 0.5 내지 1.5 중량부를 포함한다. 상기 완충제는 탄산수소나트륨(Sodium Bicarbonate) 0.5 내지 1.5 중량부를 포함한다. 상기 기능성 첨가제는 폴리비닐알콜(Poly Vinylalcohol; PVA) 50 내지 100 중량부 및 에틸알콜(Ethyl Alcohol) 10 내지 30 중량부를 포함한다. 상기 흡습제는 다수산기 지방족 탄화수소 40 내지 80 중량부를 포함한다. 상기 다수산기 지방족 탄화수소는 프로필렌글리콜(Propyleneglycol), 소르비톨, 폴리에틸렌글리콜(Polyethyleneglycol), 글리세린(Glycerin), 요소(Urea), 젖산(Lactic Acid)으로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 포함한다. 상기 계면활성제는 비이온성 선형 계면활성제 5 내지 12 중량부 및 음이온성 선형 계면활성제 7.5 내지 12.5 중량부를 포함한다. 상기 수해리성 아크릴에멀젼의 제조는 계면활성제 존재하에 상기 아크릴 단량체들을 유화중합(반응)하여 이루어지는데, 본 발명에서는 생분해성이 높아 친환경적인 선형 계면활성제를 사용하였다. 상기 선형 계면활성제는 자체의 직선형 분자구조를 갖고 있으며, 중합체의 연속상인 물에 용해되는 표면 활성 단량체이다. 일반 에멀젼 중합에 있어서는 보통 단량체 총량의 5 내지 10 중량부에 해당하는 가지형 또는 반응성 계면활성제를 사용하나, 이러한 범용 계면활성제는 기포 발생, 점착면의 밀착성, 그리고 저생분해성으로 인해 환경 오염을 초래할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 선형 계면활성제를 사용하였으며, 상기 비이온성 선형 계면활성제는 알콜 에톡실레이트(Alcohol Ethoxylates; AEs), 지방산 메틸 에스테르 에톡실레이트(Fatty Acid Methyl esters Ethoxylates; FAMEs), 알킬폴리글리코시드(Alkyl Polyglucosides; APGs) 및 라우릴 글루코사이드(Lauryl Glucoside)로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 포함하고, 상기 음이온성 선형 계면활성제는 선형 알킬벤젠 술폰산(Linear Alkylbenzene Sulfonate; LABS), 소듐라우릴설페이트(Sodium Lauryl Sulfate; SLS), 라우릴에테르황산나트륨(Sodium Lauryl Ether Sulfate; SLES) 및 선형 알킬설페이트(Linear Alkyl Sulfate; LAS)로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함한다. 상기 중화제는 암모니아수(Ammonium Hydroxide) 1.5 내지 2.5 중량부를 포함한다. 상기 수해리성 아크릴에멀젼은 수용성 고분자인 PVA로 점도를 조절하고, 다수산기 지방족 탄화수