KR20210148129A - 수성 접착제 - Google Patents

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KR20210148129A
KR20210148129A KR1020217030558A KR20217030558A KR20210148129A KR 20210148129 A KR20210148129 A KR 20210148129A KR 1020217030558 A KR1020217030558 A KR 1020217030558A KR 20217030558 A KR20217030558 A KR 20217030558A KR 20210148129 A KR20210148129 A KR 20210148129A
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KR1020217030558A
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요시오 요시다
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헨켈 아게 운트 코. 카게아아
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Abstract

(메트)아크릴산 에스테르를 포함하는 복수의 단량체들을 중합하여 수득가능한 공중합체를 포함하는 수성 접착제가 기재되며, 수성 접착제가 종이관에 도포된다. 또한 종이 빨대에 사용되는 수성 접착제가 코팅된 종이관이 기재된다.

Description

수성 접착제
본 발명은 종이 빨대에 사용되는 종이관 및 종이관에 도포되는 수성 접착제에 관한 것이다.
보통, 대부분의 빨대는 플라스틱으로 만들어지는데, 빨대 한 개의 부피가 크지는 않지만 하루에 사용하는 빨대의 수가 굉장히 많다. 그래서, 엄청난 양의 빨대 폐기물이 매일 전 세계에서 발생한다.
플라스틱 빨대는 자연적으로 분해될 수 없고 폐기되기 어렵다. 플라스틱 빨대가 소각되면, 다이옥신이 발생하여 대기 오염을 유발할 수 있다. 최근에는 플라스틱 빨대가 바다에 흘러 미세한 파편으로 분해되고, 이는 바다에서 물고기가 섭취할 수 있는 것으로, 물고기를 사람이 먹을 수도 있다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 반복적으로 사용할 수 있는 스테인레스 스틸 빨대 또는 유리 빨대가 시장에 등장했다. 그러나, 이러한 빨대는 비용이 많이 들며, 세척 및 살균 후에만 반복적으로 사용할 수 있고, 휴대용 빨대로서 불편하기 때문에, 이들을 플라스틱 빨대 대용으로 활용하기 어렵다.
이러한 문제점을 고려하여, 폐기하기 쉬운 종이 빨대에 대한 연구가 이루어지고 있다 (특허 문헌 1 및 2 참조).
상기 특허 문헌 1 의 빨대는 종이 재료의 종이관으로서, 종이관은 내부에 나선형으로 감겨진 내부 종이 재료와 상기 내부 종이 재료의 외면에 감겨진 외부 종이 재료로 이루어진다. 내부 종이 재료와 외부 종이 재료는 약간 어긋난 상태로 코팅제 (예를 들어, 파라핀에 폴리비닐 알코올 수지를 용해시켜 수득가능한 용액) 로 서로 접착된다 (특허 문헌 1, [0007], [0012], [도 1], [도 2] 참조).
특허 문헌 2 는 종이 시트를 여러 번 겹쳐서 감아서 만든 빨대를 개시하고 있다 (특허 문헌 2, [청구항 1], [0026], [도 1], [도 2] 참조).
종이 빨대를 제조할 때에는, 안전성을 고려하여, 내수성이 우수한 수지를 접착제로 사용하여 종이 재료를 함께 접착할 필요가 있다. 상기 특허 문헌 1 및 2 에 나타난 바와 같이, 종이 빨대의 종이 재료에는 물에 녹기 어렵고 안전성이 높은 수지로서 폴리비닐 알코올 수지 또는 비닐 아세테이트 수지가 코팅되어 있다 (특허 문헌 1, [청구항 1], [0007], 및 특허 문헌 2, [0024] 참조).
JP H06-133840 A JP U3218847
그러나, 특허 문헌 1 및 2 의 종이 빨대가 최근의 엄격한 안전성 요구에 충분히 부합한다고 볼 수는 없다. 특히 식품 업계에서는, 고객들의 안전성에 대한 수요가 해마다 늘고 있으며, 식기와 빨대 등 인체와 환경에 악영향을 미치는 요인을 최대한 없애려는 경향이 있다.
따라서, 종이 빨대에 적용되는 수지 조성물로서, 특허 문헌 1 에 개시된 용매계 접착제보다 수계 접착제가 바람직하다고 판단되며, 상기 수지 조성물은 보다 높은 수준의 내수성을 가지며, 수성 매질 내에서 중합체의 우수한 안전성 (즉, 에멀젼의 안전성) 을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 상황에 비추어, 본 발명이 만들어진 것이고 이의 목적은 종이관에 적용되는 내수성 및 안정성이 우수한 수성 점착제 및 종이 빨대에 사용되는 인체 및 환경에 유용한 종이관을 제공하는 것이다.
계속적인 집약적 연구 결과, 본 발명자들은 다수의 특정 단량체를 중합하여 수득가능한 공중합체를 포함하는 에멀젼이 내수성 및 안정성이 우수하고, 상기 공중합체 에멀젼을 포함하는 수성 접착제 및 수성 접착제로 코팅된 종이관이 이러한 문제점을 해결할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 하기 구현예를 포함한다.
1. 복수의 단량체를 중합하여 수득가능한 공중합체를 포함하는 수성 접착제로서,
복수의 단량체는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함하고,
수성 접착제는 종이관에 적용되는, 수성 접착제.
2. 제 1 에 있어서, 복수의 단량체가 스티렌을 추가로 포함하는 수성 접착제.
3. 제 2 에 있어서, 스티렌의 함량이 단량체 100 질량부에 대하여 20 내지 50 질량부인 수성 접착제.
4. 제 1 내지 제 3 중 어느 하나에 있어서, 공중합체가 30 ℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 수성 접착제.
5. 제 1 내지 제 4 중 어느 하나에 있어서, 공중합체가 안정화제로서 카르복실기를 갖는 중합체의 존재 하에 복수의 단량체를 중합하여 수득가능한 수성 접착제.
6. 제 5 에 있어서, 단량체의 총 질량의 100 질량부에 대하여 10 내지 50 질량부의 양으로 안정화제를 포함하는 수성 접착제.
7. 제 5 또는 제 6 에 있어서, 안정화제의 산가가 100 내지 300 mgKOH/g 인 수성 접착제.
8. 제 5 내지 제 7 중 어느 하나에 있어서, 안정화체가 (메트)아크릴 수지로부터 유래된 화학적 구조를 갖는 수성 접착제.
9. 제 1 내지 제 8 중 어느 하나에 따른 수성 접착제로 코팅된 종이관.
본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 복수의 단량체를 중합하여 수득가능한 공중합체 에멀젼을 포함하고 종이관에 적용되며, 상기 복수의 단량체는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함하고, 따라서 우수한 내수성 및 안정성을 부여한다.
수성 접착제가 코팅된 종이관은 종이 빨대에 사용되고, 따라서 산출되는 종이관은 인체에 안전하며, 폐기가 용이하고, 환경적으로 우수하다.
도 1 은 본 발명의 구현예에 따른 종이관으로서 종이 빨대를 체계적으로 보여주는 사시도이다.
본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 복수의 단량체를 중합하여 수득가능한 공중합체 에멀젼을 포함하는 수성 접착제로서, 종이관, 예를 들면, 종이 빨대에 도포된다.
본 발명의 구현예에 있어서, 복수의 단량체는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함한다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴산" 은 아크릴산 및 메타크릴산을 모두 의미하며, 아크릴산 및 메타크릴산 중 적어도 하나를 포함하는 것을 의미한다.
"(메트)아크릴산 에스테르" 는 (메트)아크릴산의 에스테르, 즉 (메트)아크릴레이트를 의미한다. (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 나타내며, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 의미한다.
비닐 기와 산소가 결합된 구조를 갖는 비닐 에스테르, 예를 들어, 비닐 아세테이트 등은 본 명세서에서 (메트)아크릴레이트에 포함되지 않는다.
(메트)아크릴레이트의 구체적인 예는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르, 예컨대 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 이소프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 펜틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 옥틸 (메트)아크릴레이트, 데실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트, 트리데실 (메트)아크릴레이트, 옥타데실 (메트)아크릴레이트, 베헤닐 (메트)아크릴레이트 및 도코실 (메트)아크릴레이트; 및
(메트)아크릴산 히드록시알킬 에스테르, 예컨대 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트 및 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트를 포함한다.
이들 (메트)아크릴레이트는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2 종 이상의 (메트)아크릴레이트를 조합하여 사용해도 된다.
본 발명의 구현예에 있어서, (메트)아크릴산 에스테르는 바람직하게는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르이다. 보다 구체적으로, 메틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트를 포함하는 것이 바람직하고, n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트를 포함하는 것이 특히 바람직하다. n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 단독중합체는 낮은 유리 전이 온도 (이하 Tg 로 언급됨) 를 갖는다.
공중합체는 바람직하게는 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트를 다른 단량체와 중합함으로써 수득가능하다. 이 경우, 공중합체의 Tg 를 저온으로 조절할 수 있어, 수성 접착제의 내수성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구현예에 있어서, 단량체는 (메트)아크릴산 에스테르 이외의 다른 단량체를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제가 얻어질 수 있는 것이라면, 기타 단량체는 특별히 제한되지 않는다. 기타 단량체로는 스티렌이 포함되는 것이 바람직하다. 스티렌의 단독중합체의 Tg 는 100℃ 이다. Tg 가 낮은 (메트)아크릴산 에스테르 (예를 들어, n-부틸 아크릴레이트의 단독중합체의 Tg 는 -54℃, 2-에틸헥실 아크릴레이트의 단독중합체의 Tg 는 -70℃ 임) 를 스티렌과 중합하여 수득가능한 공중합체 에멀젼에 있어서, Tg 를 블렌딩된 스티렌의 양으로 용이하게 조절하여, 수성 접착제의 내수성 조절을 용이하게 한다.
기타 단량체의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 스티렌의 함량은 단량체의 전체 질량의 100 질량부에 대하여 20 내지 50 질량부인 것이 바람직하다. 스티렌의 함량이 상기 범위일 때, 공중합체의 Tg 가 용이하게 조절되어, 수성 접착제의 내수성 제어가 용이하다.
공중합체의 Tg 는 바람직하게는 30℃ 이하, 특히 바람직하게는 -40℃ 내지 15℃, 보다 바람직하게는 -40℃ 내지 0℃, 가장 바람직하게는 -35℃ 내지 -20℃ 이다. 공중합체의 Tg 가 상기 범위 내인 경우, 본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 내수성 및 안정성이 보다 우수하다.
본 명세서에서, 공중합체의 유리 전이 온도는 공중합체의 원료로 사용되는 단량체를 단독중합하여 수득가능한 단독중합체의 유리 전이 온도 (본원에서 이하 또한 "단독중합체 Tg" 로서 언급됨) 로부터 계산된다. 상기 단독중합체 Tg 와 각 단량체의 혼합비 (질량부) 를 고려하여, Tg 를 결정한다. 구체적으로, 공중합체의 Tg 는 하기 식 (1) 을 이용하여 계산함으로써 결정할 수 있다:
식 (1)
Figure pct00001
상기 계산 식 (1) 에서, Tg 는 공중합체의 이론적 Tg 이고, Cn 은 단량체 혼합물에 포함된 n 번째 단량체 n 의 질량 백분율이고, Tgn 은 n 번째 단량체 n 의 단독중합체 Tg 이고, n 은 공중합체를 구성하는 단량체의 개수로서 양의 정수이다.
단독중합체 Tg 로서, 문헌에 기재된 값을 사용할 수 있다. 문헌은, 예를 들어, "POLYMER HANDBOOK" (제 4 판; John Wiley & Sons, Inc. 에 의해 출판됨) 을 포함한다. 예로서, POLYMER HANDBOOK 에 언급된 단량체의 단독중합체 Tg 를 하기에 나타낸다.
메틸 메타크릴레이트 ("MMA", Tg = 105℃)
n-부틸 아크릴레이트 ("n-BA", Tg = -54℃)
2-에틸헥실 아크릴레이트 ("2EHA", Tg = -70℃)
스티렌 ("St", Tg = 100℃)
아크릴산 ("AA", Tg = 106℃)
메타크릴산 ("MAA", Tg = 130℃)
n-부틸 메타크릴레이트 ("BMA", Tg = 20℃)
본 명세서에서는, 상기 단량체들을 단독중합하여 수득가능한 단독중합체의 Tg 외에, 다른 단량체들을 단독중합하여 수득가능한 단독중합체의 유리 전이 온도 (Tg) 를 식 (1) 에 적용할 수 있다.
본 발명의 구현예에서, 공중합체는 n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 중 적어도 하나를 스티렌과 중합하여 수득가능한 공중합체인 것이 바람직하다. 공중합체가 상기 성분을 포함하는 경우, Tg 를 30℃ 이하로 용이하게 조절할 수 있어, 본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제의 내수성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구현예에 있어서, 공중합체는 에멀젼 형태로 제조될 수 있다. 공중합체 에멀젼의 고체 성분 농도는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 공중합체 에멀젼 성분 중 5 내지 70 질량% 이다. 에멀젼의 고체 성분은 에멀젼을 105℃ 에서 3 시간 동안 건조하여 수득가능한 고체 성분을 의미한다.
본 발명의 구현예의 공중합체 에멀젼은 복수의 단량체의 유화 중합에 의해 수득될 수 있다. 유화 중합은 유화제를 사용하여 물 또는 수성 매질에서 수행되며, 공지된 방법을 사용할 수 있다.
유화제는 중합 중 또는 중합 후에 중합체 입자의 표면에 고정되어 입자 분산 안정성을 도모한다. 유화제의 예로는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 중합체 계면활성제 등을 포함한다.
내수성, 내알칼리성 및 방수성을 향상시키기 위해서는, 유화제의 한 분자 내에 라디칼 중합성 이중 결합을 갖는 "반응성 계면활성제" 를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 구현예에 따른 공중합체 에멀젼은 수성 매질에 안정화제 (예를 들어, 카르복실기를 갖는 중합체, 히드록시기를 갖는 중합체) 가 존재하는 상태에서 복수의 단량체를 유화 중합하여 수득할 수 있는 것이 바람직하다. 안정화제는 에멀젼의 고체 성분을 수성 매질에서 안정화시켜 고체 성분을 분산시키는 효과가 있으며, 카르복실기를 갖는 중합체가 바람직하다.
여기서, "수성 매질" 이란 수돗물, 증류수 또는 이온교환수와 같은 일반적인 물을 의미하나, 수성 매질에 가용성이면서 본 발명의 구현예에 따른 공중합체의 원료 (예를 들어, 단량체) 와의 반응성이 좋지 않은 유기 용매, 예를 들어 아세톤 및 에틸 아세테이트 등을 포함할 수 있으며, 수성 매질에 가용성인 단량체, 올리고머, 프리폴리머 및/또는 수지를 더 포함할 수 있다. 수성 매질로는 후술하는 바와 같이, 수계 수지 또는 수용성 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 유화제, 중합성 유화제, 중합 반응 개시제, 사슬 연장제 및/또는 각종 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예에 있어서, 안정화제로서 카르복실기를 갖는 중합체는, 바람직하게는 변성 (메트)아크릴 수지인 (메트)아크릴 수지로부터 유래된 화학 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 구현예에 있어서, 변성 (메트)아크릴 수지는 (메트)아크릴산 및 (메트)아크릴산 에스테르로부터 선택된 적어도 하나를 중합하여 수득가능한 카르복실기를 갖는 합성 수지이다. 본 명세서에 있어서, 변성 (메트)아크릴 수지는 (메트)아크릴산 및 (메트)아크릴산 에스테르로부터 선택된 적어도 하나와 다른 단량체를 공중합하여 수득가능한 공중합체이다.
변성 아크릴 수지의 예로는 스티렌/아크릴산 공중합체, 스티렌/아크릴산/아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌/메타크릴산 공중합체, 스티렌/메타크릴산/메타크릴산 에스테르 공중합체 등이 포함된다. 변성 아크릴 수지를 안정화제로서 사용하는 경우, 본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 내수성 및 안정성이 보다 우수하다.
본 발명의 구현예에 있어서, 안정화제는 바람직하게는 단량체의 총 질량의 100 질량부에 대하여 10 내지 50 질량부의 양으로 블렌딩된다. 안정화제의 양이 상기 범위일 때, 공중합체 에멀젼의 입자 (고체 성분) 가 수성 매질에 안정적으로 분산될 수 있다. 공중합체 에멀젼의 분산액이 안정해지는 경우, 본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 내수성 및 안정성이 보다 우수하다.
본 발명의 구현예에 따른 카르복실기를 갖는 중합체의 산가는 100 내지 300 mgKOH/g 인 것이 바람직하고, 150 내지 250 mgKOH/g 인 것이 더욱 바람직하며, 180 내지 220 mgKOH/g 인 것이 특히 바람직하고, 190 내지 210 mgKOH/g 인 것이 가장 바람직하다. 카르복실기를 갖는 중합체의 산가가 상기 범위 내인 경우, 수성 접착제의 내수성이 더욱 향상된다.
본 발명의 구현예에 따른 카르복실기를 갖는 공중합체의 "산가" 는 공중합체 1 g 에 포함된 모든 산기가 유리산인 것으로 가정할 때, 산을 중화시키는데 필요한 수산화 칼륨 밀리그램의 수의 계산값으로 나타낸다. 따라서, 시스템에 염기로서 존재하더라도, 이것은 유리산으로 간주된다.
이는 카르복실기를 갖는 중합체의 원료로서 담당하는 단량체 (이하, "원료 단량체" 라 함) 가 갖는 산기에 해당한다. 본 발명의 구현예에 있어서, "산가" 는 하기 식 (2) 에 의해 결정될 수 있다.
식 (2):
산가 = ((원료 단량체의 질량/원료 단량체의 분자량) × 원료 단량체 1 몰에 포함된 산기의 몰 수 × KOH 의 화학식량 × 1,000/카르복실기를 갖는 중합체 (A) 질량)
본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 에멀젼 형태를 가지며, 이는 에멀젼 형태로의 공중합체를 포함할 수 있고, 안정화제를 포함할 수 있으며, 안정화제는 카르복실기를 갖는 중합체를 포함할 수 있다. 수성 접착제는 첨가제로서, 가교제, 점도 조절제, 가소제, 소포제, 방부제, 착색제 등을 더 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 공중합체 에멀젼을 합성한 후 블렌딩되거나, 공중합체 에멀젼의 원료로서 담당하는 단량체와 미리 블렌딩되거나, 에멀젼 형태로 수성 접착제에 첨가될 수 있다. 공중합체 에멀젼에서 상기 언급된 것은 본 발명의 구현예에 따른 에멀젼 형태의 수성 접착제로 지칭될 수 있다.
가교제의 예로는, 아연 아세테이트, 아연 산화물, 지르코늄 아세테이트, 지르코늄 암모늄 카보네이트 등을 포함한다. 이들 가교제는 단독 또는 조합으로 사용될 수 있다.
점도 조절제의 예로는 우레아, 우레아 화합물 및 디시안디아미드와 같은 질소-함유 물질; 수산화칼슘, 산화칼슘, 탄산나트륨, 인산 트리나트륨, 인산수소이암모늄, 붕사, 불화나트륨, 물 유리, 암모니아 수 등을 포함한다.
가소제의 예로는 글리세린; 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 등의 다가 알코올; 수크로오스 및 소르비톨 등의 당류; 및 셀로솔브 등의 유기 용제 등을 포함한다.
소포제의 예로는 하기를 포함한다:
실리콘계 소포제, 예컨대 디메틸폴리실록산, 폴리옥시알킬렌-변성 실리콘, 유기 변성 폴리실록산 및 불소 실리콘;
오일 및 지방계 소포제, 예컨대 피마자유, 참기름, 아마인유 및 동식물유;
지방산계 소포제, 예컨대 스테아르산, 올레산 및 팔미트산;
지방산 에스테르계 소포제, 예컨대 이소아밀 스테아레이트, 디글리콜라우르산, 디스테아릴숙신산, 디스테아르산, 소르비탄모노라우르산, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄, 부틸 스테아레이트 모노라우레이트, 수크로스 지방산 에스테르, 설폰화 리시놀레산의 에틸 아세테이트 알킬 에스테르, 및 천연 왁스;
알코올계 소포제, 예컨대 폴리옥시알킬렌 글리콜 및 이의 유도체, 폴리옥시알킬렌 알코올 수화물, 디아밀페녹시 에탄올, 3-헵탄올 및 2-에틸헥산올;
에테르계 소포제, 예컨대 3-헵틸셀로솔브 및 노닐셀로솔브-3-헵틸카르비톨;
포스페이트 에스테르계 소포제, 예컨대 트리부틸 포스페이트, 소듐 옥틸 포스페이트 및 트리스(부톡시에틸)포스페이트;
아민계 소포제, 예컨대 디아밀 아민;
아미드계 소포제, 예컨대 폴리알킬렌아미드, 아실레이트 폴리아민 및 디옥타데카노일 피페리딘;
금속 비누계 소포제, 예컨대 알루미늄 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 포타슘 올레에이트 및 울 올레인의 칼슘 염; 및
술포네이트 에스테르계 소포제, 예컨대 소듐 라우릴 술포네이트 및 소듐 도데실 술포네이트.
본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제를 이용하여 종이관을 제조할 수 있다. 이러한 종이관은 종이 재료를 감고, 종이 재료의 표면을 본 발명의 구현예에 따른 수성 점착제로 코팅하여 수득가능하다.
도 1 은 본 발명의 구현예에 따른 종이관으로서, 예를 들어, 종이 빨대를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 종이관 (종이 빨대) (1) 은 내부에 나선형으로 감긴 내부 종이 재료 (2) 와, 이 내부 종이 재료 (2) 의 외부 표면에 감긴 외부 종이 재료 (3) 을 포함하며, 내부 종이 재료 (2) 와 외부 종이 재료 (3) 는 수성 접착제 (미도시) 에 의해 약간 어긋난 상태로 접착되어 있다.
본 발명의 구현예에 따른 종이 빨대 (1) 는 도 1 에 도시된 형태 이외에도 다양한 형태를 취할 수 있으며, 종이 시트를 여러 번 중복되게 감아서 형태를 취할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 종이관은 내수성이 우수하여 종이 빨대 이외에 화장지의 코어, 인화지, 달력, 필름, 테이프, 카펫, 및 골판지 대체용 포장재 등에 사용될 수 있다.
[실시예]
본 발명은 실시예 및 비교예에 의해 아래 설명될 것이다. 이들 실시예는 본 발명의 구현예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다. 실시예에서, 달리 명시되지 않는 한, 중량부 (또는 질량부) 및 중량백분율 (또는 질량백분율) 은 용매가 고려되지 않는 부분을 기준으로 한다.
본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 (A) 안정화제, (B) 단량체 (에틸렌성 이중 결합을 갖는 중합성 단량체) 및 (C) 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 공중합체 에멀젼으로부터 제조되었다.
표 1 에 제시된 제형에 따른 성분 (A), 성분 (B) 및 성분 (C) 를 이용하여, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2 의 수성 접착제를 제조하였다. 성분 (A) 내지 (C) 의 세부사항을 하기에 나타낸다.
(A) 안정화제
(A-1) 카르복실기 (JONCRYL679 (상품명), BASF Japan Ltd. 사제) 를 가지고 산가가 200 mgKOH/g 인 중합체
(A-2) 카르복실기 (SOLURYL 820 (상품명), Hanwha Chemical Corporation 사제) 를 가지고 산가가 205 mgKOH/g 인 중합체
(A-3) 히드록실기 (OKS-8041 (상품명), The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. 사제) 를 가지고 산가가 0 mgKOH/g 인 중합체
(A-4) 히드록실기 (DENKA POVAL B-17 (상품명), Denka Company Limited 사제) 를 가지고 산가가 0 mgKOH/g 인 중합체
(A-5) 히드록실기 (DENKA POVAL B-24T (상품명), Denka Company Limited 사제) 를 가지고 산가가 0 mgKOH/g 인 중합체
(B) 단량체 (에틸렌성 이중 결합을 가지는 중합성 단량체)
(B-1) 부틸 아크릴레이트 (n-부틸 아크릴레이트)
(B-2) 2-에틸헥실 아크릴레이트
(B-3) 스티렌
(B-4) 메틸 메타크릴레이트
(B-5) 비닐 아세테이트
(C) 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (EVA) 에멀젼
(C-1); Sumikaflex 408HQE (Sumitomo Chemical Company, Limited 사제)
실시예 1 의 수성 접착제의 제조
교반 블레이드, 온도계 및 환류 응축기가 장착된 4구 플라스크에 증류수 100 질량부, (A-1) 40 질량부 및 25% 암모니아 수 7 질량부를 충전하였다. 4구 플라스크에 질소 기체를 불면서 교반한 후, 액체 온도를 70℃ 로 유지하였다.
한편, (B-1) 75 질량부 및 (B-2) 25 질량부의 혼합물과, 과황산나트륨 1.3 질량부 및 물 19 질량부의 수용액을 제조하였다.
4구 플라스크에 약 4 부피% 의 혼합물과 약 30 부피% 의 수용액을 각각 채웠다. 유화 중합을 개시하기 위해 교반한 후, 남아있는 (약 96 부피%) 혼합물 및 남아있는 (약 70 부피%) 수용액을 4구 플라스크에 약 4 시간에 걸쳐 동시에 적가하였다.
적하 완료 후, 액체 온도를 70℃ 로 유지하면서 약 1 시간 30 분 동안 교반을 계속한 후, 얻어진 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 암모니아 수를 첨가하여 반응 혼합물을 pH 8 로 조정하여 수성 접착제를 수득하였다. 이 수성 접착제는 그의 탁도 때문에 에멀젼이고, 따라서 에멀젼 조성물이다. 표 1 에 나타낸 (B) 의 공중합체의 유리 전이 온도는 (B) 단량체의 단독중합체의 Tg 를 기준으로 이론적으로 계산된 값이다.
그렇게 수득된 수성 접착제의 시험 결과는 표 1 에 나타낸다.
실시예 2 내지 5 의 수성 접착제의 제조
표 1 에서 제시된 바와 같이 각 성분을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로, 실시예 2 내지 5 의 수성 접착제를 제조하였다. 그렇게 수득된 수성 접착제의 시험 결과는 표 1 에 나타낸다.
비교예 1
표 1 에서 제시된 바와 같이 변화된 각 성분을 이용하여, 통상의 방법으로 안정화제로서 폴리비닐 알코올을 포함하는 비닐 아세테이트 에멀젼을 제조하였다. 구체적으로, Henkel Japan Ltd. 사제의 225-1025 를 사용하였다.
비교예 2
에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (EVA) 에멀젼으로는, Sumitomo Chemical Company, Limited 사제의 Sumikaflex 408HQE 를 그대로 사용하였다.
그렇게 수득된 수성 접착제는 다음과 같은 절차로 평가하였다.
1. 안정성
합성된 수성 접착제 각각을 100 ml 분취액으로 분배한 후, 100 ml 의 증류수로 희석하여 샘플을 제조하였다. 상온에서 24 시간 동안 저장한 후, 각 샘플의 상태를 육안으로 관찰하였다. 평가 기준은 다음과 같다.
A: (B) 의 공중합체의 응고, 침전 및 분리는 모든 샘플에서 관찰되지 않았고, 샘플은 균일한 에멀젼인 것으로 밝혀졌다.
B: (B) 의 공중합체의 응고, 침전 또는 분리는 샘플의 30% 미만에서 관찰되었다.
C: (B) 의 공중합체의 응고, 침전 또는 분리는 샘플의 30% 이상에서 관찰되었다.
2. 내수성
바 코터를 이용하여, 일반적인 고품질 (또는 목재가 없는) 종이에 수성 접착제를 도포하고, 도포 직후, 고품질 종이와 코팅되지 않은 고품질 종이를 서로 접착시킨 후, 105℃ 에서 5 분간 건조하여 적층 샘플을 제작하였다. 이 적층 샘플을 2.5 cm 길이의 조각으로 절단한 후, 60℃ 에서 증류수 50 ml 에 침지하고 침지 후 상태를 더 관찰하였다. 평가 기준은 다음과 같다.
A: 1 시간 후 접착 표면에서 벗겨지는 현상이 발생하지 않으며, 고품질 종이는 손으로 벗겨낼 때 재료가 파열되는 원인이 된다.
B: 1 시간 후 접착 표면에서 벗겨지는 현상이 발생하지 않으며, 고품질 종이는 손으로 벗겨낼 때 접착 계면에서 벗겨져 나간다.
C: 박리는 1 시간 후에 접착 표면에서 일어난다.
[표 1]
Figure pct00002
상기 표 1 에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5 의 수성 접착제는 (메트)아크릴산 에스테르로부터 유래된 화학 구조를 갖는 공중합체인, 복수의 단량체의 공중합체를 포함하므로, 안정성 및 내수성 모두 우수하다.
비교예 1 의 수성 접착제는 비닐 아세테이트의 단독중합체를 포함하고, (메트)아크릴산 에스테르로부터 유도된 화학 구조를 갖는 공중합체를 포함하지 않는다. 비교예 2 의 수성 접착제는 시판 이용가능한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체를 포함하나, (메트)아크릴산 에스테르로부터 유도된 화학 구조를 갖지 않는다.
따라서, 비교예 1 및 2 의 수성 접착제는 내수성이 현저히 떨어진다. 비교예 2 의 수성 접착제 역시 안정성이 열악하다.
실시예의 수성 접착제와 비교예의 수성 접착제의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 수성 접착제는 (메트)아크릴산 에스테르의 중합체로부터 유래된 화학 구조를 갖기 때문에 안정성과 내수성 모두 우수하다.
[산업상 이용가능성]
본 발명에 따르면, 종이관에 도포되는 수성 접착제를 제공할 수 있다. 본 발명의 구현예에 따른 수성 접착제는 종이 재료에 적용되고, 종이 재료로부터 종이관 (예를 들어, 종이 빨대 등) 이 제조된다.
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은, 그 전체가 본원에 참조로 포함되는 2019 년 3 월 28 일에 출원한 일본 특허 출원 번호 2019-63985 에 대해 파리 조약 하에 우선권을 주장한다.
1...종이관 (종이 빨대)
2...내부 종이 재료
3...외부 종이 재료

Claims (5)

  1. 복수의 단량체를 중합하여 수득가능한 공중합체를 포함하는 수성 접착제로서,
    복수의 단량체는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함하고,
    수성 접착제는 종이관에 적용되는, 수성 접착제.
  2. 제 1 항에 있어서, 복수의 단량체가 스티렌을 추가로 포함하는 수성 접착제.
  3. 제 2 항에 있어서, 스티렌의 함량이 단량체 100 질량부에 대하여 20 내지 50 질량부인 수성 접착제.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 공중합체가 30 ℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 수성 접착제.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 수성 접착제로 코팅된 종이관.
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