[논문]펄프몰드용 새로운 고기능 코팅제 제조기술개발(제1보) - 합성 및 천연코팅제의 기능 구명 -

강진하; 임현아

문제 정의

본 연구는 시판되고 있는 각종 합성 코팅제들과 천연코팅제들의 기능 비교실험을 통하여, 펄프몰드용 새로운 고기능 코팅제를 제조하는데 필요한 기초자료를얻고저 수행하였는데, 다음과 같은 결론을 얻었다.
이와 같은 전분은 현재 공업 적으로 생전분을 사용하는 경우는 거의 없으며, 호화온도를 저하시키고, 점도 안정성을 향상시키며, 내수성을 부여하기 위하여 여러 가지 방법으로 변성 처리하여 사용하고 있으나, 그 성능이 만족할만한 수준에미치지 못하고 있다. 이에따라 본 연구는 전분을 주원료로 하여 생분해성이고 내수성과 내유성이 높은 펄프몰드용 새로운 고기능 코팅제를 제조하는데 목표를 두고 있으며, 본 보에서는 우선 시판되고 있는 각종 합성코팅제들과 천연코팅제들의 기능을 구명하는 연구를수행하였다.

제안 방법

코팅된 판지를 항온항습실(온도: 20±1℃, RH: 65 ±5%)에서 24시간 이상 조습한 후, 조습된 판지는 TAPPI Test Methods에 의거 밀도, 코팅막 두께, 백색도, 열단장, 파열지수, 인열지수를 측정하였다. 또한코팅 된 판지 의 흡수도는 Cobb법을 사용하여 측정하였으며, 내유도는 테레빈유를 사용한 내유도 시험방법으로 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 코팅용 판지는 평량 480 g/m2 의 것을 시중에서 구입하여 사용하였으며, 판지에 코팅제를 코팅하여 그 성능을 비교하기 위한 합성코팅제는 Rosin size (HRS50, HOSAN Co., Ltd.), Alkylketenedimer (AKD, HE-201, Hercules Korea Chemical Industries Ltd.), Polyvinylal cohol (PVA, YAKURI Pure Chemicals Co., Ltd, ), Polyacrylamide (PAM, Eyang Chemical Co., Ltd.)을 사용하였으며, 천연코팅제는 Car boxymethylcellulose (CMC, HAYASHI Pure Chemical Industries Ltd.), Methylcellulose (MC, SHOWA Chemical Co., Ltd.), 옥수수전분, 산화전분, 양성전분, 코팅용 초산전분[(주) 대상], 양이온성표면처리전분[(주) 삼양제넥스]을 사용하였다.

이론/모형

또한코팅 된 판지 의 흡수도는 Cobb법을 사용하여 측정하였으며, 내유도는 테레빈유를 사용한 내유도 시험방법으로 측정하였다.

성능/효과

훨씬 우수한 경향으로 나타났다. CMC 1.5% 용액으로 코팅 할 때 가장 우수하였는데, 흡수도 감소효과가 합성코팅제의 우수한 경우 보다 약간 낮으므로펄프몰드용 코팅제로서 사용 가능성을 시사하였다. 또한 내유도도 CMC 1.
내수성과 내유도는 CMC 코팅의 경우가 MC 코팅시보다 훨씬 우수한 경향으로 나타났다. CMC 1.
2와 같다. 내수성은 AKD, CMC, 옥수수전분, 산화전분, 표면처리용 양이온성전분이 우수한 편이 었고, 내유성은 PVA, CMC, 옥수수전분, 산화전분, 코팅용 초산전분이 우수하였다. 이에따라 내수성과 내유성을 종합적으로 검토하여 보았을 때 합성코팅제 중에서는 AKD와 PVA가 천연코팅제 중에서는 CMC, 옥수수전분과 산화전분이 우수한 코팅제라고사료된다.
이들 중옥수수 전분은 6%, 산화전분은 8%, 양이온성 표면처리전분은 10%, 양성전분은 4%에서 우수한 내수성을나타냈다. 내유도는 양성전분으로 코팅할 때 효과가낮았으나, 다른 전분 유도체들은 농도가 증가함에 따라 상당히 향상되었다. 이들 중 옥수수 전분은 코팅시비교적 낮은 농도에서도 우수한 내수성과 내유도를 나타냈다.
5% 코팅이 본 실험결과에서는 최적인 것으로 사료된다. 내유도도 코팅제 종류와 농도에 따라차이가 많았으며, 농도가 높을수록 증가되는 경향이었다. PVA 10% 용액으로 코팅할 경우 내유도가 크게 증가되어 기름을 다량 함유한 튀김 등을 저장하는 펄프몰드의 코팅제로서 유용할 것으로 사료된다.
상기와 같은 각종 합성코팅제들과 천연코팅제들의농도에 따른 물성시험 결과를 비교 검토하여 본 결과, rosin size제는 2.0%, AKD는 0.5%, PAM은 1.0%, PVA는 10%, CMC는 1.5%, MC는 1.0%, 옥수수전분은 6%, 산화전분은 8%, 코팅용 초산전분은 10%, 표면처리용 양이온성 전분은 10%, 양성전분은 4%가 적정조건이 었다. 이와 같은 적정조건에서 펄프몰드용 코팅제로서 중요한 물성 인 내수성과 내유성을 비교하여 보면 Fig.
크게 증가되는 것으로 나타났다. 이들 중옥수수 전분은 6%, 산화전분은 8%, 양이온성 표면처리전분은 10%, 양성전분은 4%에서 우수한 내수성을나타냈다. 내유도는 양성전분으로 코팅할 때 효과가낮았으나, 다른 전분 유도체들은 농도가 증가함에 따라 상당히 향상되었다.
나타났다. 이들을 농도별로 보면, AKD는 0.5%, PVA는 10%, CMC는 1.5%, 옥수수 전분은 6%, 산화전분은 8%가 적정 농도 이었다. 이들 중 수분을 다량 함유한 야채류 또는 식품을 저장하는 펄프몰드의 코팅제로서는 AKD가, 기름을 다량 함유한 튀김 등을 포장하는 용기 에는 PVA가 가장 적합할 것으로 사료된다.
코팅제 종류별로는 rosin size제는 2.0%, AKD는 0.5%, PAM은 1.0%, PVA는 10% 용액으로 코팅 할때 흡수도가 크게 감소되어 수분을 다량 함유한 야채류 또는 식품을 저장하는 펄프몰드의 코팅제로서 유용할 것으로 사료된다. 한편 AKES 코팅할 경우 다른코팅제에 비해 월등한 내수성을 나타냈는데, 0.
0%, PVA는 10% 용액으로 코팅 할때 흡수도가 크게 감소되어 수분을 다량 함유한 야채류 또는 식품을 저장하는 펄프몰드의 코팅제로서 유용할 것으로 사료된다. 한편 AKES 코팅할 경우 다른코팅제에 비해 월등한 내수성을 나타냈는데, 0.5% 보다 높은 농도에서는 더 이상 효과가 나타나지 않았으므로 AKD 0.5% 코팅이 본 실험결과에서는 최적인 것으로 사료된다. 내유도도 코팅제 종류와 농도에 따라차이가 많았으며, 농도가 높을수록 증가되는 경향이었다.
합성코팅제 중에서는 AKD와 PVA가, 천연코팅제 중에서는 CMC, 옥수수전분 및 산화전분이 우수한 코팅제로 나타났다. 이들을 농도별로 보면, AKD는 0.
흡수도는 코팅 제 종류와 농도에 따라 차이 가 많았는데, 농도가 높아질수록 흡수도가 감소되는 경향이었다. 코팅제 종류별로는 rosin size제는 2.
흡수도는 코팅용 초산전분으로 코팅할 때 코팅 에 따른 효과가 적었으나, 옥수수전분, 산화전분, 양성전분과 양이온성 표면처리 전분은 농도가 높아짐에 따라코팅효과가 크게 증가되는 것으로 나타났다. 이들 중옥수수 전분은 6%, 산화전분은 8%, 양이온성 표면처리전분은 10%, 양성전분은 4%에서 우수한 내수성을나타냈다.

후속연구

PE가 코팅 된 종이는 가격이 저렴하고 내유성도 우수하여 이들 유지함유식품의 일회용포장에 널리 사용되고 있으나 폐기되었을 때 PE의 난분해성 때문에 일반 플라스틱 폐기물과 마찬가지로 심각한 환경문제를 야기하게 된다. 따라서 전분유도체의 이러한낮은 내유도를 보완한다면, 우수한 펄프몰드용 생분해성 코팅제가 될 것으로 사료된다.

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