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CN113692466B - 环保纸杯原纸 - Google Patents

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HANKUK PAPER Manufacturing CO Ltd
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Abstract

本发明涉及一种环保纸杯原纸，更详细地，涉及一种环保纸杯原纸，其特征在于，该原纸具有纸杯原纸所要求的耐水性、耐油性、热粘附性以及抗粘连性等，并且具有再利用性和生物降解性，从而环保。

Description

环保纸杯原纸
技术领域
本发明涉及一种环保纸杯原纸，更具体地，涉及一种环保纸杯原纸，其特征在于，具有纸杯原纸所需的耐水性、耐油性、热粘附性和抗粘连性等的同时，具有再利用性和生物降解性，从而环保。
背景技术
为了制造纸杯，需要在纸的表面上涂布具有阻隔(Barrier)特性且本身具有热粘附性(Heat Sealability)的物质的过程。
用于制造通用纸杯的最广泛使用的方法为在纸的表面涂布通过T型模头(T-die)处理熔解(Melting)的聚乙烯(Polyethylene，PE)的方式。
聚乙烯是最广泛使用的纸杯涂料，其本身不仅具有阻隔特性，而且能够在涂布表面和纸张之间进行热粘附以及在涂布表面和涂布表面之间进行热粘附，因此具有制造纸杯的最佳特性。
然而，聚乙烯在自然状态下无法生物降解，而在用于再利用纸杯中使用的纸浆的再制浆(Repulping)工艺中需要进行单独的去除工艺，因此实际上90％以上的纸杯只能被废弃而没有被回收。
因此，在相关行业中已经在尝试通过将除聚乙烯以外的材料涂布在纸上以制造环保纸杯。
当前商业化的环保纸杯的代表性形态是使用聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)的涂布纸杯。由于聚乳酸是使用自然界中的原料制备聚合物，而不是使用石油基化合物制备聚合物，并且聚乳酸在特定条件下可生物降解，因此相关行业声称，使用聚乳酸制造的纸杯为环保纸杯。
但是，聚乳酸是一种在自然状态下不会被降解而仅在特定条件下降解的聚合物，因此通常不会在填埋状态下被生物降解。而且，在资源再利用方面，实际上涂布聚乳酸比涂布聚乙烯更难回收纸浆，因此很难断定利用聚乳酸的涂布纸杯是环保纸杯。
为了制造环保纸杯，原纸需要具有再利用性和生物降解性，但是如果只侧重于原纸的这些特性，则可能会发生无法确保纸杯原纸应具有的基础的耐水性、作业性等的情况。
图1是示出现有的纸杯制造过程的图，参照图1，对于纸杯的一般的制造过程，按照纸杯的展开图形状剪切纸杯的原纸，然后如图1所示，将剪切的原纸中形成纸杯的侧面的侧面纸S部分卷成如图所示，然后将侧面纸S的两端部粘贴在一起。
此时，在纸杯原纸上形成有用于确保纸杯的耐水性的涂布面，因此，在将侧面纸S卷起并连接端部时，涂布面与非涂布面粘附，因此在涂布面和非涂布面之间需要具有优异的热粘附性。
在通过涂布面与非涂布面之间的粘附将侧面纸S卷成圆筒状后，准备形成纸杯的底面的底纸B，并将所述底纸B粘附到卷成圆筒状的侧面纸S的下侧部分。在该过程中，如图2所示，底纸B在被折叠的同时被粘附到侧面纸S上，因此要求涂布面与非涂布面之间的粘附性以及涂布面与涂布面之间的粘附性优异。
最终，为了实现盛装液体等的纸杯的基本特性，重要的是在纸杯原纸上形成用于实现耐水性的涂布面，并且，在涂布面与非涂布面以及涂布面与涂布面之间要求具有优异的热粘附性。
然而，如上所述，即使在要求优异的热粘附性的情况下，过度的热粘附性反而会使纸杯制造过程变得困难。其原因如下，在制造过程中的已粘附侧面纸S和底纸B的纸杯被设置在成型模具中并旋转，并且制造装置对旋转的纸杯的上部加压以形成图2的卷曲部C，在此过程中，如果纸杯的热粘附性高于所需的热粘附性，则在纸杯的涂布面和成型模具之间会发生粘附，从而在形成卷曲部C后，可能发生纸杯无法与成型模具分离的情况。当发生制造过程中的纸杯无法及时从成型模具分离的情况时，卷曲部C工艺操作可能会停止，最终导致整个操作过程失败。而且，为制造纸杯而堆叠的原纸可能彼此粘附，并且当堆叠成品纸杯时，堆叠的纸杯可能彼此粘附。
尽管使用丙烯酸类共聚物树脂的现有技术容易设计具有热粘附性的涂层，但是在实际的纸杯成型工艺中需要与热粘附性相对的抗粘连性(Block Resistance)，因此，难以在一个层中同时满足所述两种特性。
如上所述，纸杯原纸不仅需要具有优异的涂布面的耐水性、耐油性，而且还需要具有热粘附性和抗粘连性，因此，要想提供环保纸杯原纸，需基本满足这些特性的同时，需进一步具有再利用性和生物降解性。因此制造满足所有上述性能的原纸并不容易，存在在满足某一性能时无法满足另一性能的问题。
由于资源枯竭和环境污染等原因，相关行业对环保纸杯原纸的需求正在逐渐增加，但是，以往尽管声称作为环保纸杯原纸上市的原纸是可再利用的，然而实际再制浆过程无法顺利进行，并且大部分废弃的纸杯即使经过六个月也不会被降解，此外，纸杯原纸甚至没有具有作为纸杯原纸应具备的基本要素，因此，本发明的申请人开发了持有纸杯原纸应具备的基本特性的同时环保的纸杯原纸。
现有技术文献
(专利文献1)韩国公开专利公报第10-2016-0035576号(2016.03.31)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的。
本发明的目的在于，提供一种环保纸杯原纸，其具有优异的热粘附性、耐水性以及抗粘连性，从而操作性好，并且可以对已使用的纸杯进行再制浆，在暴露于土壤或空气中的状态下可自然降解。
本发明的另一目的在于，提供一种环保纸杯原纸，其通过在基纸上形成双涂层来形成环保纸杯原纸的同时，增加涂布面与涂布面以及涂布面与非涂布面之间的热粘附性，以确保纸杯的耐水性和耐油性等，并且增加涂布面与非涂布面之间的抗粘连性，以将制造过程中的纸杯容易从成型模具中去除，或者防止在堆叠的原纸之间或成品纸杯之间发生粘附。
本发明的又一目的在于，提供一种环保纸杯原纸，其特征在于，该原纸容易成型为纸杯，不会引起漏水等，并且由于纸杯的涂布面对人体无害，因此在使用上没有问题，并且即使已使用过的纸杯没有经过单独的除膜工艺也可以再利用。
本发明的又一目的在于，提供一种环保纸杯原纸，其通过将第一涂液涂布在基纸上以形成第一涂层，从而通过所述第一涂层确保优异的热粘附性和耐水性。
本发明的又一目的在于，提供一种环保纸杯原纸，其通过在第一涂层上涂布第二涂液形成第二涂层，从而通过所述第二涂层确保优异的抗粘连性。
本发明的又一目的在于，提供一种环保纸杯原纸，其利用具有相对低的玻璃化转变温度的第一树脂制备第一涂液，从而在低温度下也能够顺利进行热粘附。
本发明的又一目的在于，在制备第一涂液时向第一树脂添加第一消泡剂，从而防止产生气泡和去除气泡。
本发明的又一目的在于，使涂布在基纸上的第一涂液的涂布量超过7g/m2，以防止纸杯的耐水性和耐油性急剧降低，并且使第一涂液的涂布量小于18g/m2，以提高原纸的再利用性，并且防止因第一涂液的涂布量的增加而导致原纸的价格上升。
本发明的又一目的在于，利用具有相对高的玻璃化转变温度的第二树脂制备第二涂液，并将该第二涂液涂布到第一涂层上以形成第二涂层，从而通过第二涂层提高原纸的抗粘连性。
本发明的又一目的在于，在制备第二涂液时通过向第二树脂添加第二消泡剂来防止产生气泡和去除气泡。
本发明的又一目的在于，在制备第二涂液时通过投入二氧化硅来防止表面发粘。
本发明的又一目的在于，以第二树脂为基准，使制备第二涂液时投入的二氧化硅的量超过0.06重量份，以防止涂布面与非涂布面之间的抗粘连性急剧降低，并且以第二树脂为基准，使二氧化硅的量小于0.21重量份，以防止涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、耐热水性以及耐冷水性脱离正常范围。
本发明的又一目的在于，在制备第二涂液时投入润湿剂，以防止因表面张力差异而引起涂液凝聚现象，因此可以将第二涂液均匀地涂布在第一涂层的整个表面上。
本发明的又一目的在于，以第二树脂为基准，使制备第二涂液时投入的润湿剂的量超过0重量份，以防止涂布面与非涂布面之间的抗粘连性降低，并且以第二树脂为基准，使润湿剂的量小于0.02重量份，以防止耐热水性和再利用性降低，同时防止由于投入过多的润湿剂而导致制造成本上升。
本发明的又一目的在于，使涂布到第一涂层上的第二涂液的涂布量超过1g/m2，以防止涂布面与非涂布面之间的抗粘连性急剧降低，并且，使第二涂液的涂布量小于5g/m2，以防止涂布面与非涂布面之间的热粘附性脱离正常范围。
本发明的又一目的在于，将包括第一涂层和第二涂层的双涂层仅形成在基纸的一面上，以降低纸杯原纸的生产成本。
本发明的又一目的在于，将包括第一涂层和第二涂层的双涂层形成在基纸的两面上，以在确保纸杯的耐水性和耐油性比较重要的情况下，能够使用在基纸的两面上形成双涂层的原纸。
本发明的又一目的在于，将仅在基纸的一面上形成双涂层的原纸用作纸杯的侧面纸，并且将在基纸的两面上形成双涂层的原纸用作纸杯的底纸，从而能够降低纸杯的生产成本的同时，生产具有优异的质量的纸杯。
(二)技术方案
本发明通过具有如下结构的实施例实现，以实现上述本发明的目的。
根据本发明的一个实施例，本发明的特征在于，包括：基纸；以及双涂层，形成在所述基纸上，所述环保纸杯原纸具有热粘附性和抗粘连性，并且容易再利用，在自然状态下生物降解。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述双涂层包括：第一涂层，由涂布在所述基纸上的第一涂液形成；以及第二涂层，由涂布在所述第一涂层上的第二涂液形成。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述双涂层通过所述第一涂层被赋予热粘附性，并且通过所述第二涂层被赋予抗粘连性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一涂液包含：第一树脂，赋予热粘附性；以及第一消泡剂，去除气泡。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一树脂具有低于纸杯制造过程中的温度的玻璃化转变温度，从而向纸杯原纸赋予热粘附性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一树脂是水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，通过将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第一树脂的固体含量为46.5重量％，玻璃化转变温度(Glass Transition Temperature，Tg)为3℃，最低成膜温度(Minimum Film FormingTemperature，MFFT)为32℃。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，以所述第一树脂为基准投入0.002重量份的所述第一消泡剂。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一涂液的涂布量(g/m2)超过7g/m2且小于18g/m2。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第二涂液包含：第二树脂，赋予抗粘连性；第二消泡剂，去除气泡；二氧化硅，防止表面发粘；以及湿润剂，提高涂布覆盖率。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第二树脂具有高于纸杯制造过程中的温度的玻璃化转变温度，从而向纸杯原纸赋予抗粘连性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第二树脂是水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，通过将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第二树脂的固体含量为45.7重量％，玻璃化转变温度为22℃，最低成膜温度为20℃。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，以所述第二树脂为基准，投入0.002重量份的所述第二消泡剂。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，以所述第二树脂为基准，投入超过0.05重量份且小于0.21重量份的所述二氧化硅。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，以所述第二树脂为基准，投入超过0重量份且小于0.02重量份的所述湿润剂。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第二涂液的涂布量(g/m2)超过1g/m2且小于5g/m2。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述双涂层仅形成在所述基纸的一面上。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述双涂层形成在所述基纸的两面上。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一涂层的第一树脂在80℃以上且150℃以下表现出热粘附性，并且所述第二涂层的第二树脂在80℃以上且120℃以下表现出抗粘连性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一树脂表现出热粘附性的温度高于所述第二树脂表现出抗粘连性的温度。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，在涂布面与涂布面之间粘附时，所述第一树脂在80℃以上且145℃以下表现出热粘附性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一树脂在约115℃下表现出热粘附性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，在涂布面与非涂布面之间粘附时，所述第一树脂在90℃以上且150℃以下表现出热粘附性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第一树脂在约130℃下表现出热粘附性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，在涂布面与非涂布面之间粘附时，所述第二树脂在90℃以上且120℃以下表现出抗粘连性。
根据本发明的另一实施例，本发明的特征在于，所述第二树脂在约100℃下表现出抗粘连性。
(三)有益效果
本发明可以通过以上实施例、以下说明的结构、结合以及使用关系获得如下效果。
本发明提供一种环保纸杯原纸，其具有优异的热粘附性、耐水性以及抗粘连性，从而操作性好，并且可以对已使用的纸杯进行再制浆，在暴露于土壤或空气中的状态下可自然降解。
本发明提供一种环保纸杯原纸，其通过在基纸上形成双涂层来形成环保纸杯原纸的同时增加涂布面与涂布面以及涂布面与非涂布面之间的热粘附性，以确保纸杯的耐水性和耐油性等，并且增加涂布面与非涂布面之间的抗粘连性，以将制造过程中的纸杯容易从成型模具中去除，或者防止在堆叠的原纸之间或成品纸杯之间发生粘附。
本发明提供一种环保纸杯原纸，其特征在于，该原纸容易成型为纸杯，不会引起漏水等，并且由于纸杯的涂布面对人体无害，因此在使用上没有问题，并且即使已使用过的纸杯没有经过单独的除膜工艺也可以再利用。
本发明提供一种环保纸杯原纸，其通过将第一涂液涂布在基纸上以形成第一涂层，从而通过所述第一涂层确保优异的热粘附性和耐水性。
本发明提供一种环保纸杯原纸，其通过在第一涂层上涂布第二涂液形成第二涂层，从而通过所述第二涂层确保优异的抗粘连性。
本发明提供一种环保纸杯原纸，其利用具有相对低的玻璃化转变温度的第一树脂制备第一涂液，从而在低温度下也能够顺利进行热粘附。
本发明在制备第一涂液时向第一树脂添加第一消泡剂，从而防止产生气泡和去除气泡。
本发明使涂布在基纸上的第一涂液的涂布量超过7g/m2，以防止纸杯的耐水性和耐油性急剧降低，并且使第一涂液的涂布量小于18g/m2，以提高原纸的再利用性，并且防止因第一涂液的涂布量的增加而导致原纸的价格上升。
本发明利用具有相对高的玻璃化转变温度的第二树脂制备第二涂液，并将该第二涂液涂布到第一涂层上以形成第二涂层，从而通过第二涂层提高原纸的抗粘连性。
本发明在制备第二涂液时通过向第二树脂添加第二消泡剂来防止产生气泡和去除气泡。
本发明在制备第二涂液时通过投入二氧化硅来防止表面发粘。
本发明以第二树脂为基准，使制备第二涂液时投入的二氧化硅的量超过0.06重量份，以防止涂布面与非涂布面之间的抗粘连性急剧降低，并且以第二树脂为基准，使二氧化硅的量小于0.21重量份，以防止涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、耐热水性以及耐冷水性脱离正常范围。
本发明在制备第二涂液时投入润湿剂，以防止因表面张力差异而引起涂液凝聚现象，因此可以将第二涂液均匀地涂布在第一涂层的整个表面上。
本发明以第二树脂为基准，使制备第二涂液时投入的润湿剂的量超过0重量份，以防止涂布面与非涂布面之间的抗粘连性降低，并且以第二树脂为基准，使润湿剂的量小于0.02重量份，以防止耐热水性和再利用性降低，同时防止由于投入过多的润湿剂而导致制造成本上升。
本发明使涂布到第一涂层上的第二涂液的涂布量超过1g/m2，以防止涂布面与非涂布面之间的抗粘连性急剧降低，并且，使第二涂液的涂布量小于5g/m2，以防止涂布面与非涂布面之间的热粘附性脱离正常范围。
本发明将包括第一涂层和第二涂层的双涂层仅形成在基纸的一面上，以降低纸杯原纸的生产成本。
本发明将包括第一涂层和第二涂层的双涂层形成在基纸的两面上，以在确保纸杯的耐水性和耐油性比较重要的情况下，能够使用在基纸的两面上形成双涂层的原纸。
本发明将仅在基纸的一面上形成双涂层的原纸用作纸杯的侧面纸，并且将在基纸的两面上形成双涂层的原纸用作纸杯的底纸，从而能够降低纸杯的生产成本的同时，生产具有优异的质量的纸杯。
附图说明
图1是示出现有的纸杯制造过程的图。
图2是示出纸杯的截面的图。
图3是示出根据本发明的一个实施例的环保纸杯原纸的图。
图4是示出根据本发明的另一实施例的环保纸杯原纸的图。
图5是示出根据本发明的一个实施例的将纸杯原纸样品分解后制造的手工纸的图。
图6是示出将涂布有聚乙烯(Polyethylene，PE)的纸杯原纸样品分解后制造的手工纸的图。
图7是示出将涂布有聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)的纸杯原纸样品分解后制造的手工纸的图。
图8是示出生物降解性实验结果的图。
图9是示出根据本发明的一个实施例的环保纸杯原纸的制造方法的图。
图10是示出图9的第一涂层形成步骤的图。
图11是示出图9的第二涂层形成步骤的图。
图12是示出根据本发明的另一实施例的环保纸杯原纸的制造方法的图。
图13是示出通过图12的制造方法制造的纸杯原纸的图。
最佳实施方式
下面，参照附图对根据本发明的环保纸杯原纸及其制造方法的优选的实施例进行详细说明。在以下说明本发明时，当判断对公知的功能或结构的具体说明会不必要地混淆本发明的主旨时，省略其详细说明。除非另有定义，本说明书中的所有术语的含义与本发明所属技术领域的普通技术人员所理解的对应术语的一般含义相同，如果该一般含义与本说明书中使用的术语的含义冲突，则依据本说明书中使用的定义。
本发明的环保纸杯原纸1为用于制造纸杯的原纸，其特征在于，均满足制造纸杯时原纸应具有的加工特性和使用特性，并且具有再利用性和生物降解性，从而环保。图3是示出根据本发明的一个实施例的环保纸杯原纸的图，参照图3，所述环保纸杯原纸1包括基纸10和双涂层30。
所述基纸10是形成后面描述的双涂层30的基础纸，可以认为是在制造纸杯时可使用的所有类型的纸的总称。所述基纸10不限于任何特定的纸，但是优选地，基纸10具有180-380g/m2范围的基重，并且可以是使用不含荧光材料的100％天然纸浆制成的(株)韩国造纸公司的KAce PNC产品。
所述双涂层30形成在所述基纸10上，如图3所示，所述双涂层30可以仅形成在所述基纸10的一面上，如图4所示，也可以形成在所述基纸10的两面上。另外，可以分开制造仅在所述基纸10的一面上形成有所述双涂层30的原纸1和在所述基纸10的两面上形成有所述双涂层30的原纸1，从而可以将仅在所述基纸10的一面上形成有所述双涂层30的原纸1用作纸杯的侧面纸，而将在所述基纸10的两面形成有所述双涂层30的原纸1用作纸杯的底纸。所述双涂层30包括第一涂层31和第二涂层33。
所述第一涂层31是形成在所述基纸10上的涂层，其可以是通过将预定量的第一涂液涂布到所述基纸10上而在所述基纸10上形成的涂层。通过所述第一涂层31赋予纸杯原纸热粘附性、耐水性以及耐油性等。对于所述第一涂层31的热粘附性，涂布面与涂布面之间的热粘附温度为80℃以上且145℃以下，可以优选为115℃。另外，对于第一涂层31的热粘附性，涂布面与非涂布面之间的热粘附温度可以为90℃以上且150℃以下，可以更优选为130℃。这样的数值是通过后面描述的实验1导出的。所述第一涂液由第一树脂和第一消泡剂制备，并且涂布到所述基纸10上的所述第一涂液的涂布量(g/m2)可以优选超过7g/m2且小于18g/m2。将在后面详细描述第一涂液的涂布量(g/m2)的范围。
所述第一树脂是水性共聚物胶乳，其通过在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第一树脂的固体含量为46.5重量％、玻璃化转变温度(Glass Transition Temperature，Tg)为3℃、最低成膜温度(Minimum Film Forming Temperature，MFFT)为32℃。优选地，所述第一树脂是APEC公司的ACRYCOTETMAPC-200，其可以包含46-47重量％的丙烯酸酯共聚物改性的聚合物树脂、52.9-53.9重量％的水以及0.1重量％的其他组分。
所述玻璃化转变温度是指当聚合物材料被加热时聚合物材料从刚性玻璃态转变为橡胶相的温度，即发生玻璃化转变的温度。
所述第一树脂具有低玻璃化转变温度，优选地，具有低于纸杯的制造过程的温度的玻璃化转变温度，因此第一树脂表现出高的热粘附性(Heat Sealability)，但抗粘连性(Block Resistance)低。因此，即使制造纸杯的过程在低温进行，也可能会在成型模具和纸杯原纸之间引起粘附，因此，可能会发生生产中的纸杯无法及时从成型模具中分离的情况。此外，为制造纸杯而堆叠的原纸可能彼此粘附，并且当堆叠成品纸杯时，堆叠的纸杯也会彼此粘附。
因此，本发明提供一种通过第一涂层31提高热粘附性和耐水性的同时，通过后面描述的第二涂层33完善抗粘连性的纸杯原纸1。
所述第一树脂在80℃以上且150℃下表现出热粘附性，并且第一树脂的特征在于，其表现出热粘附性的温度高于后面描述的第二树脂表现出抗粘连性的温度。优选地，在粘附涂布面与涂布面之间时，所述第一树脂在80℃以上且145℃以下表现出热粘附性，并且更优选地，在约115℃表现出热粘附性。另外，在粘附涂布面与非涂布面之间时，所述第一树脂在90℃以上且150℃以下表现出热粘附性，更优选地，在约130℃表现出热粘附性。
所述第一消泡剂用于防止产生气泡和去除气泡，当所述第一树脂的量被设定为1时，优选地，所述消泡剂的投入量可以为0.002重量份。更优选地，所述第一消泡剂是以韩国的世韩硅化学(株)(Saehan Silichem Co.,Ltd.)生产中的聚二甲基硅氧烷(Polydimethysiloxane，PDMS)为主要原料的硅酮类消泡剂，其可以是固体含量为38重量％、pH为7.0左右的白色悬浮液。更优选地，第一消泡剂可以是世韩硅化学(株)的FD-330，其包含1-5重量％的山梨醇酐单硬脂酸酯(SORBITAN MONOSTEARATE)、30重量％的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane)、55-65重量％的水(WATER)、1重量％的羧甲基纤维素钠(SODIUM CARBOXYMETHYL CELLULOSE)以及5-10重量％的脱水山梨糖醇十八烷三酸酯聚(氧代-1,2-亚乙基)衍生物(Sorbitan,Trioctadecanoate,poly(oxy-1,2-ethanediyl)derivs)。
所述第二涂层33是形成在所述第一涂层31上的涂层，并且第二涂层33可以是通过将预定量的第二涂液涂布到所述第一涂层31上而在所述第一涂层31上形成的涂层。通过所述第二涂层33赋予纸杯原纸抗粘连性。对于所述第二涂层33的抗粘连性，涂布面与非涂布面之间的热粘附温度可以优选为90℃以上且120℃以下，可以更优选为100℃。这样的数值是通过后面描述的实验1导出的。所述第二涂液由第二树脂、第二消泡剂、二氧化硅和湿润剂制备，并且涂布到所述第一涂层31上的所述第二涂液的涂布量(g/m2)可以优选超过1g/m2且小于5g/m2。后面将详细描述所述第二涂液的涂布量(g/m2)的范围。
所述第二树脂是水性共聚物胶乳，其通过在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第二树脂的固体含量为45.7重量％、玻璃化转变温度为22℃、最低成膜温度为20℃。优选地，所述第二树脂是APEC公司的ACRYCOTETMAPC-0829，其可以包含45-47重量％的丙烯酸酯共聚物(Acrylic ester copolymer)、53-55重量％的水以及0.1重量％的其他组分。
所述第二树脂具有比所述第一树脂相对更高的玻璃化转变温度，优选地，具有高于纸杯的制造过程的温度的玻璃化转变温度，因此第二树脂的特征在于抗粘连性优异。因此，通过所述第二树脂，在低温下不易引起纸杯原纸与成型模具之间粘附，并且可以防止堆叠的纸杯原纸之间或者堆叠的纸杯之间彼此粘附，而只在高频粘附或热粘附等高温下表现出粘附性能。
这种包含所述第二树脂的第二涂液被涂布在所述第一涂层31上，从而在形成所述第二涂层33的情况下，可以提供一种热粘附性、耐水性、耐油性以及抗粘连性优异的纸杯原纸1。
所述第二树脂在80℃以上且120℃下表现出抗粘连性，如上所述，其特征在于，所述第一树脂表现出热粘附性的温度高于所述第二树脂表现出抗粘连性的温度。优选地，在粘附涂布面与非涂布面之间时，所述第二树脂在90℃以上且120℃以下表现出抗粘连性，更优选地，在约100℃下表现出抗粘连性。
所述第二消泡剂用于防止产生气泡和去除气泡，当所述第二树脂的量被设定为1时，优选地，所述第二消泡剂的投入量可以为0.002重量份。更优选地，在所述第一树脂中添加的第一消泡剂和在所述第二树脂中添加的所述第二消泡剂可以是相同的种类。即所述第二消泡剂可以是以韩国的世韩硅化学(株)生产的聚二甲基硅氧烷(Polydimethysiloxane，PDMS)为主要原料的硅酮类消泡剂，其可以是固体含量为38重量％、pH为7.0左右的白色悬浮液。
所述二氧化硅为了防止表面发粘而被添加，并且以所述第二树脂为基准，所述二氧化硅的投入量(重量份)优选超过0.06重量份且小于0.21重量份，并且对于该范围的推导经由将在后面描述。所述二氧化硅的种类不限于任何特定种类，但是可以优选为100％二氧化硅(SiO2)，可以具有白色粉末形态。更优选地，所述二氧化硅可以是(株)S化学科技(S-CHEMTECH)的微粉化的二氧化硅(MICRONIZED SILICA)的SS-65B产品，并且可以由100％的二氧化硅非晶体(Silica，amorphous)组成。
所述润湿剂为了改善涂布覆盖率而被添加，在本说明书中，所述润湿剂可以被视为包含具有润湿效果的流平剂(Leveling Agent)的广义的概念。在将所述第二涂液涂布到具有耐水性和耐油性的第一涂层31上的过程中，可能发生由表面张力差引起的涂液凝聚现象，因此投入所述湿润剂以使第二涂液能够均匀地涂布在所述第一涂层31的整个表面上，由此改善涂层的流动性和平滑性，从而得到覆盖率优异的涂布面。所述润湿剂的种类不受限制，但是优选由BYK公司生产中的BYK-3410产品，其为固体含量为50重量％的黄棕色液体，其主要成分为丁二酸(Butanedioic acid)，2-磺基-，1,4-双(2-乙基己基)酯(2-sulfo-,1,4-bis(2-ethylhexyl)ester)、钠盐(sodium salt)。
如果所述第二涂层33的一部分的抗粘连性降低，则在制造纸杯的过程中，在制造中的纸杯与成型模具之间发生热粘附，因此，在从成型模具分离并移动到下一个工艺的制造过程中纸杯可能无法顺利移动，并且在堆叠的原纸之间可能会发生粘附，在堆叠成品纸杯时层叠的纸杯之间可能会发生粘附，因此需要将这种抗粘连性保持在预定水平以上。因此，可以通过将所述润湿剂添加到所述第二涂液中，防止所述第二涂液的抗粘连性降低到适当水平以下。
下面，将通过具体实验确认以下内容，即确认纸杯是否满足要求特性、再利用性以及生物降解性(参考实验1)，确认在实际制造过程中的热粘附性、成型操作性以及漏水(参考实验2)，确认第一涂液的涂布量的适当范围(参考实验3)，确认第二涂液的涂布量的适当范围(参考实验4)，确认在第二涂液的制备中所添加的二氧化硅的投入量的适当范围(参考实验5)，确认在第二涂液的制备中所添加的润湿剂的投入量的适当范围(参考实验6)。测量实验数据时所使用的方法如下。
<测量方法>
1、热粘附性
对于热粘附性，为了评价纸杯成型时在涂布面与涂布面之间发生粘附以及在涂布面与非涂布面之间发生粘附的工艺，测量了发生热粘附的温度。使用热粘附测试仪进行粘附，将压力设定为100KPa，时间设定为1秒。在压力和时间恒定的情况下，以5℃的间隔升高温度，以将多个试片粘附，然后通过对粘附的部分施加力并拆开时，用数据记录涂布面完全被拆开时的温度。温度越低，对涂布面与涂布面之间(在粘附纸杯的底纸时)的热粘附性越有利，并且温度越低，对涂布面与非涂布面之间(在粘附纸杯的侧面纸时)的热粘附性也越有利。
2、抗粘连性
对于抗粘连性，为了评价纸杯成型时在涂布面与成型设备之间发生粘附的工艺，测量了发生热粘附的温度。使用热粘附测试仪进行粘附，将压力设定为100KPa，时间设定为5秒。在压力和时间恒定的情况下，以5℃的间隔升高温度，以将多个试片粘附，然后通过对粘附的部分施加力并拆开时，用数据记录涂布面未被拆开的最高温度。至于涂布面与非涂布面之间(原纸之间或原纸与成型模具之间)的抗粘连性，测量的温度越高，原纸之间的粘附或原纸与成型模具之间的粘附现象越减少，因此可以评价为杯成型操作性优异。
3、耐水性
为了评价水通过纸的表面而渗透的特性，应用了可勃尺寸测试(Cobb SizeTest)。根据TAPPI T 441可勃尺寸测试，将涂布面与水接触预定的时间，然后测量水的渗透量以进行评价。此时，将水量设定为100mL，并且接触时间以30分钟为基准，并且根据最终用途使用热水(90℃)和冷水(1℃)并进行测量。优选地，对热水的耐水性可以优先于对冷水的耐水性。测量值是通过纸表面接收的水量，因此该值越低，耐水性越好。
4、再利用性
假定纸原料被再利用，将样品分解，并且将分解的原料制成手工纸，并用数据记录制成的手工纸的匀度(formation)值。匀度用于表示纸的纸浆纤维的均匀分布的程度，对纸的透气性(空气透过纸的程度)、不透明度以及印刷质量产生极大的影响。使用TechPAP光学型匀度测定仪测量匀度，用所述匀度测定仪测量的值是将纸再次在水中化解而制成纸时的匀度值，因此，可以认为其值越低，再利用性越优异。
5、生物降解性
为了模拟自然状态下生物降解的现象，将原纸放置在由塑料(Plastic)形成并将空间划分为四个区域的框架上，然后将所述框架进一步放置在原纸上，然后将其埋入花坛中，并观察原纸与土壤接触的部分随着时间的经过的形态变化。当原纸以与普通纸相似的形态降解时，评价为在自然状态下生物降解。
6、杯成型测试
为了评价在一般的杯子成型机中的量产可能性，在使用热压和高频方式的杯子成型设备中执行常规操作的同时，评价了操作性、成型杯的热粘附状态以及漏水等。
<实验1的内容>
-实验目的：确认是否满足纸杯的要求特性、再利用性以及生物降解性
-实验方法：准备3种丙烯酸类共聚物树脂并进行区分。
第一树脂的特征在于，其为水性共聚物胶乳，其通过在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第一树脂的固体含量为46.5重量％、玻璃化转变温度为3℃、最低成膜温度为32℃。
第二树脂的特征在于，其为水性共聚物胶乳，其通过在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第二树脂的固体含量为45.7重量％、玻璃化转变温度为22℃、最低成膜温度为20℃。
第三树脂的特征在于，其为水性共聚物胶乳，其通过在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第三树脂的固体含量为46.0重量％、玻璃化转变温度为10℃、最低成膜温度为25℃。
所述第一树脂可以代表热粘附性优异但抗粘连性不良的产品，所述第二树脂代表抗粘连性优异但热粘附性不良的产品，所述第三树脂可以代表热粘附性和抗粘连性中等的产品。
-实施例1-1
向准备的所述第一树脂中以第一树脂为基准投入0.002重量份的消泡剂来制备第一涂液。另外，以第二树脂为基准，向第二树脂中以第二树脂为基准投入0.12重量份的二氧化硅、0.01重量份的润湿剂以及0.002重量份的消泡剂来制备第二涂液。对于如上所述制备的涂液，将12g/m2的所述第一涂液涂布到350g/m2的基纸上以形成第一涂层，并且将3g/m2的所述第二涂液涂布到所述第一涂层上以形成第二涂层，从而在所述基纸的一面上形成双涂层。
-实施例1-2
使用250g/m2的基纸，并且在基纸的两面上相同地形成实施例1-1的双涂层。
-比较例1-1
向准备的所述第一树脂中以第一树脂为基准投入0.002重量份的消泡剂来制备涂液，并且将15g/m2的所述涂液涂布到350g/m2的基纸上以形成单个涂层。
-比较例1-2
向准备的所述第二树脂中以第二树脂为基准投入0.12重量份的二氧化硅、0.01重量份的润湿剂以及0.002重量份的消泡剂来制备涂液，并且将15g/m2的所述涂液涂布到350g/m2的基纸上以形成单个涂层。
-比较例1-3
向准备的所述第三树脂中以第三树脂为基准投入0.12重量份的二氧化硅、0.01重量份的润湿剂以及0.002重量份的消泡剂来制备涂液，并且将15g/m2的所述涂液涂布到350g/m2的基纸上以形成单个涂层。
-比较例1-4
使用涂布有目前作为商业产品制造的聚乙烯(Polyethylene，PE)的原纸，将30g/m2的聚乙烯涂布在300g/m2的基纸上。
-比较例1-5
使用涂布有目前作为商业产品制造的聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)的原纸，将30g/m2的聚乳酸涂布在300g/m2的基纸上。
<实验1的结果>
[表1]
Figure BDA0002659799720000211
参照表1，在形成双涂层的实施例1-1和1-2中，作为纸杯所要求的特性，即涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性以及耐水性均示出正常范围内的数值。
更为重要的是，在实施例1-1和1-2中，表示再利用性的匀度值在40以下的正常范围内，因此在数值上验证了再利用性高。另外，图5是示出将根据实施例1-1的纸杯原纸样品分解后制成的手工纸的图，参照图5，可知用本发明的原纸样品制备的手工纸中纸浆纤维均匀地分布，因此证实了再利用性优异。
与此相反，图6是示出在将涂布有聚乙烯的纸杯原纸(比较例1-4)样品分解后制成的手工纸的图，图7是示出将涂布有聚乳酸的纸杯原纸(比较例1-5)样品分解后制成的手工纸的图，与图5不同地，在图6和图7中，涂膜保留在手工纸上，确认到纸浆纤维分布不均匀，因此确认到涂布有聚乙烯的纸杯和涂布有聚乳酸的纸杯的再利用性差。
图8是示出生物降解性实验结果的图，并且示出了将普通纸、实施例1-1的原纸、比较例1-4的原纸以及比较例1-5的原纸埋入花坛中时随着时间的经过的状态。
可确认到，对于没有进行涂布的普通纸而言，随着时间的经过自然降解，从而在经过6个月后，与土壤接触的四个区域均完全降解。
实施例1-1与普通纸相比，直到经过4周没有显示出大的变化，但是随后开始降解，在经过6个月之后，与土壤接触的四个区域均与普通纸一样被完全降解。
另一方面，可确认到，在涂布有聚乙烯的比较例1-4中，即使在经过6个月后，涂膜部分也保持不被腐蚀，同样地，在涂布有聚乳酸的比较例1-5中，在经过6个月后，只是纸部分被降解，而涂膜部分仍保持不变而没有被降解。
综上，证实了现有的纸杯原纸是不环保的，而本发明的纸杯原纸是可生物降解的环保材料。
另外，在由第一树脂形成单个涂层的比较例1-1中，经测量涂布面与非涂布面之间的抗粘连性低于正常范围，因此当使用比较例1-1的原纸制造纸杯时，在原纸与成型模具之间等发生粘附而会发生操作停止的问题，在由第二树脂、二氧化硅、润湿剂以及消泡剂形成的单个涂层的比较例1-2中，涂布面与涂布面之间的热粘附性以及涂布面与非涂布面之间的热粘附性显着高于正常范围，因此存在热粘附所需的温度过高的问题。
在比较例1-3中，涂布面与非涂布面之间的热粘附性超出正常范围，并且耐热水性和耐冷水性没有满足正常范围。
<实验2的内容>
-实验目的：确认实际制造过程中的热粘附性、成型操作性以及漏水
-实验方法：为了评价在一般的纸杯成型机中量产的可能性，通过使用热压和高频方式的杯成型设备执行常规操作。纸杯成型机是自己制造的，操作条件是每分钟生产55个纸杯，在侧面纸上以3A的电流进行高频粘附，并且底纸粘附的温度为340℃。
在实验2的实施例2-1中，通过使用实验1中的实施例1-1作为纸杯的侧面纸并且使用实验1中的实施例1-2作为底纸在商用纸杯成型机中进行成型操作。
在实验2的比较例2-1至2-3中，通过使用实验1中的比较例1-1至1-3作为纸杯的侧面纸并使用实验1中的实施例1-2作为纸杯的底纸在商用纸杯成型机中进行成型操作。
在实验2的比较例2-4和2-5中，通过使用实验1中的比较例1-4和1-5的原纸在商用纸杯成型机中以与常用操作相同的条件进行成型操作。
在本实验2中，为了确认实际制造过程中的操作性和在使用过程中的漏水，利用与上述测量方法不同方式的测量方法。
对于热粘附性，通过强制分离粘附部来评价拆开状态，纸面被拆开时评价为良好，粘附面被拆开时评价为不良。
对于成型操作性1，在汤普森加工后将水喷射到原纸上，以使得原纸可以在成型过程中变得柔软，但是在这种情况下，堆叠的原纸彼此粘在一起，从而导致难以供应单张纸问题，因此，为了确认这种问题，评价了汤普森加工和喷水操作后原纸是否容易分离成单张纸，当原纸容易分离时，评价为良好，而当原纸之间粘着时，评价为不良。
对于成型操作性2，评价在成型操作中是否正常分离而没有粘附在成型模具上，当分离良好时，评价为良好，当原纸与成型模具之间发生粘附时，评价为不良。
对于成型操作性3，评价当以60个/分钟的速度进行1小时的操作时是否可以不停止地进行正常操作，当没有停止时，评价为良好，而当停止时，评价为不良。
对于漏水，确认将加热到90℃的咖啡倒入成型的杯中并在30分钟内是否漏水，当无漏水时，评价为良好，当有漏水时，评价为不良。
<实验2的结果>
[表2]
项目 实施例2-1 比较例2-1 比较例2-2 比较例2-3 比较例2-4 比较例2-5
热粘附性 良好 良好 不良 不良 良好 良好
成型操作性1 良好 不良 良好 良好 良好 良好
成型操作性2 良好 不良 良好 不良 良好 良好
成型操作性3 良好 不良 良好 不良 良好 良好
漏水 良好 - 不良 - 良好 良好
参照表2，与作为商用品的比较例2-4和2-5相同，实验2的所述实施例2-1在热粘附性、成型操作性以及漏水方面均示出良好的质量。
相反，在使用实验1的比较例1-1的原纸作为纸杯的侧面纸，并且使用实验1的实施例1-2的原纸作为底纸的实验2的比较例2-1中，热粘附性良好，但表面发粘，因此成型操作性均不良，无法生产正常的纸杯。其原因在于，如实验1所示，比较例1-1的原纸的抗粘连性非常低，从而在涂布面与非涂布面之间产生粘附。
另外，在使用实验1的比较例1-2的原纸作为纸杯的侧面纸，并且使用实验1的实施例1-2的原纸作为底纸的实验2的比较例2-2中，可以进行纸杯的正常操作，但是当强行分离成型的杯的粘附面时，粘附面被拆开，从而确认为不良，并且在成品纸杯中观察到漏水现象。
在实验1的评价项目中，将涂布面与非涂布面之间的热粘附性脱离正常范围且耐热水性和耐冷水性不能满足正常范围的比较例1-3的原纸用作纸杯的侧面纸，并且将实施例1-2的原纸用作纸杯的底纸，以执行纸杯的制造操作，结果热粘附性不良，而且与比较例2-1相似地，整体操作性不良，因此无法制造纸杯。
综上所述，通过使用实验1的实施例1-1作为纸杯的侧面纸并使用实验1的实施例1-2作为纸杯的底纸，以在商用纸杯成型机中进行纸杯成型操作，结果确认到生产了具有纸杯所应具有的基本特性以及再利用性和生物降解性的环保纸杯。
另外，当使用实验1的比较例1-3的原纸作为纸杯的侧面纸时，操作性很差，以至于在实际制造纸杯的过程中无法进行纸杯成型操作，因此，即使树脂的玻璃化转变温度处于满足热粘附性和抗粘连性的中间水平，也不能仅通过单个涂层同时满足热粘附性和成型操作性，并且耐水性显着降低。
<实验3的内容>
-实验目的：确认第一涂液涂布量的适当范围
-实验方法：在丙烯酸类共聚物第一树脂中以第一树脂为基准投入0.002重量份的消泡剂，以制备第一涂液。所述第一树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第一树脂的固体含量为46.5重量％、玻璃化转变温度为3℃、最低成膜温度为32℃。
并且，在丙烯酸类共聚物第二树脂中以第二树脂为基准投入0.12重量份的二氧化硅、0.01重量份的湿润剂以及0.002重量份的消泡剂，以制备第二涂液。所述第二树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第二树脂的固体含量为45.7重量％、玻璃化转变温度为22℃、最低成膜温度为20℃。
通过调节第一涂液的涂布量(g/m2)，在350g/m2的基纸上形成第一涂层，并且通过将3g/m2的所述第二涂液涂布到形成的所述第一涂层上，以形成第二涂层，从而在基纸上形成双涂层，通过上述<测定方法>，对通过本过程制造的原纸，测定涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性、耐热水性、耐冷水性、再利用性以及生物降解性。
<实验3的结果>
[表3]
Figure BDA0002659799720000261
参照表3，通过实施例3-2至3-5确认到，当第一涂液的涂布量为8g/m2以上时，涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性、耐热水性、耐冷水性、再利用性以及生物降解性均处于正常范围内。
但是，在第一涂液的涂布量为7g/m2的实施例3-1中，发现耐热水性和耐冷水性急剧降低的问题，因此，可知所述第一涂液的涂布量优选超过7g/m2。
另外，在比较实施例3-4和实施例3-5时，涂布量的增加几乎不影响原纸的质量、在实施例3-5中判断再利用性的匀度值呈现出增加趋势、随着第一涂液的涂布量的增加原纸的价格上升，从而可以得知，所述第一涂液的涂布量优选为小于18g/m2。
综上，通过本实验3，第一涂液的涂布量(g/m2)的适当范围优选超过7g/m2且小于18g/m2。
<实验4的内容>
-实验目的：确认第二涂液的涂布量的适当范围
-实验方法：在丙烯酸类共聚物第一树脂中以第一树脂为基准投入0.002重量份的消泡剂，以制备第一涂液。所述第一树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第一树脂的固体含量为46.5重量％、玻璃化转变温度为3℃、最低成膜温度为32℃。
并且，在丙烯酸类共聚物第二树脂中以第二树脂为基准投入0.12重量份的二氧化硅、0.01重量份的湿润剂以及0.002重量份的消泡剂，以制备第二涂液。所述第二树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第二树脂的固体含量为45.7重量％、玻璃化转变温度为22℃、最低成膜温度为20℃。
通过将12g/m2的所述第一涂液涂布在350g/m2的基纸上形成第一涂层，并且在形成的所述第一涂层上通过调节所述第二涂液的涂布量(g/m2)形成第二涂层，从而在所述基纸上形成双涂层。然后，通过上述<测定方法>，对第二涂液的涂布量彼此不同的纸杯原纸，测定涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性、耐热水性、耐冷水性、再利用性以及生物降解性，并且其结果为如下表所示。
<实验4的结果>
[表4]
Figure BDA0002659799720000281
参照表4，在实施例4-2至4-4中确认到，当第二涂液的涂布量为2g/m2以上时，涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性、耐热水性、耐冷水性、再利用性以及生物降解性均处于正常范围内。但是，在第二涂液的涂布量为1g/m2的实施例4-1中，发现涂布面与非涂布面之间的抗粘连性急剧降低的问题，因此，可知所述第二涂液的涂布量优选超过1g/m2。
另外，在第二涂液的涂布量超过5g/m2的实施例4-5中确认到，涂布面与非涂布面之间的热粘附性脱离正常范围，因此，推导出所述第二涂液的涂布量优选小于5g/m2。
因此，第二涂液的涂布量(g/m2)的范围优选超过1g/m2且小于5g/m2。
<实验5的内容>
-实验目的：确认在制造第二涂液时添加的二氧化硅的投入量的适当范围
-实验方法：通过将12g/m2的第一涂液涂布在350g/m2的基纸上形成第一涂层，并且在形成的所述第一涂层上通过涂布3g/m2的第二涂液形成第二涂层，从而在所述基纸上形成双涂层。
此时，在丙烯酸类共聚物第一树脂中以第一树脂为基准投入0.002重量份的消泡剂，以制备所述第一涂液。所述第一树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第一树脂的固体含量为46.5重量％、玻璃化转变温度为3℃、最低成膜温度为32℃。
并且，在丙烯酸类共聚物第二树脂中以第二树脂为基准投入0.01重量份的湿润剂、0.002重量份的消泡剂以及二氧化硅，其中投入不同量的所述二氧化硅，以制备多个所述第二涂液。所述第二树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第二树脂的固体含量为45.7重量％、玻璃化转变温度为22℃、最低成膜温度为20℃。
以投入的二氧化硅的量彼此不同的纸杯原纸为对象，通过上述<测定方法>，测定涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性、耐热水性、耐冷水性、再利用性以及生物降解性。
<实验5的结果>
[表5]
Figure BDA0002659799720000291
参照表5的实施例5-1至5-5确认到，在以第二树脂为基准投入0.05重量份的二氧化硅的实施例5-1中，涂布面与非涂布面之间的抗粘连性急剧降低，在以第二树脂为基准投入0.06重量份的二氧化硅的实施例5-2中，涂布面与非涂布面之间的抗粘连性处于正常范围内，因此确认到，在制造第二涂液时，当将第二树脂的量设定为1时，投入的二氧化硅的投入量优选超过0.05重量份。
但是，在实施例5-4中确认到，当二氧化硅的投入量为0.20重量份时，涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性、耐热水性、耐冷水性、再利用性以及生物降解性均处于正常范围内，但是在实施例5-5中确认到，当二氧化硅的投入量为0.21重量份时，涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、耐热水性以及耐冷水性脱离了正常范围。
因此，通过本实验可知，以第二树脂为基准的二氧化硅的投入量(重量份)优选超过0.05重量份且小于0.21重量份。
<实验6的内容>
-实验目的：确认制造第二涂液时添加的湿润剂投入量的适当范围
-实验方法：通过将12g/m2的第一涂液涂布在350g/m2的基纸上形成第一涂层，并且在形成的所述第一涂层上通过涂布3g/m2的第二涂液形成第二涂层，从而制造具有双涂层的纸杯原纸。
其中，在丙烯酸类共聚物第一树脂中以第一树脂为基准投入0.002重量份的消泡剂，以制备所述第一涂液。所述第一树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第一树脂的固体含量为46.5重量％、玻璃化转变温度为3℃、最低成膜温度为32℃。
并且，在丙烯酸类共聚物第二树脂中以第二树脂为基准投入0.12重量份的二氧化硅、0.002重量份的消泡剂以及消泡剂，其中添加不同量的所述湿润剂，以制备湿润剂的含量彼此不同的第二涂层。所述第二树脂为水性共聚物胶乳，其在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第二树脂的固体含量为45.7重量％、玻璃化转变温度为22℃、最低成膜温度为20℃。
针对投入的湿润剂的量彼此不同的纸杯原纸，通过上述<测定方法>，测定涂布面与涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的热粘附性、涂布面与非涂布面之间的抗粘连性、耐热水性、耐冷水性、再利用性以及生物降解性，其结果为如下所示。
<实验6的结果>
[表6]
Figure BDA0002659799720000311
参照表6的实施例6-1至6-5确认到，在以第二树脂为基准完全没有投入湿润剂的实施例6-1中，涂布面与非涂布面之间的抗粘连性显著降低。
相反，在投入0.005重量份的湿润剂的实施例6-2中确认到，涂布面与非涂布面之间的抗粘连性处于正常范围内，因此，需要投入湿润剂，以提高涂布面与非涂布面之间的抗粘连性。
但是，当湿润剂的投入量增加时，纸杯原纸的生产成本也相应地增加，在湿润剂的投入量为0.02重量份的实施例6-5中，即使湿润剂的投入量处于正常范围内，但耐热水性和再利用性处于降低的趋势，因此，通过实验确认到湿润剂的投入量优选小于0.02重量份。
综上，以第二树脂为基准，湿润剂的投入量(重量份)优选超过0重量份且小于0.02重量份。
图9是示出根据本发明的一个实施例的环保纸杯原纸的制造方法(S1)的图，下面参照图9进行说明，所述环保纸杯原纸的制造方法(S1)涉及一种具有优异的热粘附性、耐水性以及抗粘连性且容易再利用、在自然状态下生物降解的环保纸杯原纸的制造方法，该制造方法包括基纸提供步骤(S10)和双涂层形成步骤(S30)。
所述基纸提供步骤(S10)是由造纸部提供基纸10的步骤，所述基纸10是形成双涂层30的基础纸，并且可以认为是制造纸杯时可使用的所有种类的纸的统称概念。所述基纸10不限于任何特定的纸，但是基纸10优选具有200-350g/m2的基重，并且可以是使用不含荧光材料的100％天然纸浆制成的(株)韩国造纸公司的KAce PNC产品。所述造纸部可以被认为是广义的概念，其不仅包括直接生产基纸10并连续地将基纸10提供到涂布单元的机上工艺(On-Machine)，而且还包括向涂布单元提供被卷轴(Reel)卷绕而被传送的基纸10的机外工艺(Off-Machine)。下面说明由所述造纸部生产基纸10的一个例子，通过重力进行第一次脱水，并且当通过压榨形成含水率为50-60％左右的卷筒纸(web)时，通过干燥单元将其再次干燥，以将含水率降低至2-7％左右。之后，在施胶压榨机(Size Press)中将淀粉基施胶液涂布于干燥状态的卷筒纸上，并且再次在干燥单元(After Dryer)中干燥该卷筒纸，以使其具有2-10％左右的含水率，最终，调节纸的厚度并且使纸的表面平滑，从而能够形成基纸10。
所述双涂层形成步骤(S30)是在所述基纸提供步骤(S10)之后通过涂布单元在基纸上形成双涂层30的步骤。涂布单元在通过所述基纸提供步骤(S10)由造纸部提供的基纸10上形成双涂层。所述涂布单元不仅包括用于造纸的涂布机，而且还包括作为Off-Machine类型的涂布机的凹印辊涂布机、柔印涂布机、卷对卷涂布机(Roll-to-Roll)等，并且其并不限定于特定涂布机。所述双涂层30可以形成在所述基纸10的一面上，还可以形成在基纸10的两面上。所述双涂层形成步骤(S30)包括第一涂层形成步骤(S31)和第二涂层形成步骤(S33)。
所述第一涂层形成步骤(S31)是指通过第一涂布单元在所述基纸10的一个侧面上形成第一涂层31的步骤。所述第一涂布单元可以包括：第一涂液供应单元，提供第一涂液；第一涂布头单元，将第一涂液涂布在基纸10上；以及第一干燥单元，干燥所涂布的第一涂液。如上所述，所述第一涂层31是由包含第一树脂和第一消泡剂的第一涂液形成的层，并且可以认为是使纸杯原纸呈现出优异的热粘附性、耐水性以及耐油性的部分。图10是示出图9的第一涂层形成步骤(S31)的图，所述第一涂层形成步骤(S31)包括第一涂液提供步骤(S311)、第一涂液涂布步骤(S313)以及第一涂液干燥步骤(S315)。
所述第一涂液提供步骤(S311)是指通过第一涂液供应单元提供将涂布在所述基纸10上的第一涂液的步骤。所述第一涂液包括第一树脂和第一消泡剂，并且如上所述，所述第一树脂的特征在于，其具有低于纸杯的制造过程中的温度的玻璃化转变温度，因此具有优异的热粘附性和耐水性。具体地，所述第一树脂是水性共聚物胶乳，其通过在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第一树脂的固体含量可以为46.5重量％、玻璃化转变温度可以为3℃、最低成膜温度可以为32℃。所述第一消泡剂以所述第一树脂为基准优选投入0.002重量份。
所述第一涂液涂布步骤(S313)是指在所述第一涂液提供步骤(S311)之后通过第一涂布头单元将第一涂液涂布在所述基纸10上的步骤。从上述实验可以得知，涂布的所述第一涂液的涂布量(g/m2)优选超过7g/m2且小于18g/m2。涂布方式有刮涂(Blade Coater)、辊涂(Rod Coater)、气刀涂布(Air Knife Coater)、帘流式涂布(Curtain Coater)等方式，并且适合于环保涂布的方式的顺序为气刀涂布、辊涂、刮涂。然而，在本发明中，所述第一涂布头单元的涂布方式不限于任何特定方式，可以使用多种方式。
所述第一涂液干燥步骤(S315)是指在所述第一涂液涂布步骤(S313)之后通过第一干燥单元对涂布到所述基纸10上的第一涂液进行干燥的步骤。所述第一干燥单元可以是红外线(IR)方式的加热器，并且是包括用于通用涂布机的围巾烘干机、鼓式烘干机等的概念。当在所述基纸10的两面上形成第一涂层31时，可以优选将第一涂液涂布到一侧面上并进行干燥，然后将第一涂液涂布到另一侧面上并进行干燥。
所述第二涂层形成步骤(S33)是指在所述第一涂层形成步骤(S31)之后通过第二涂布单元在所述第一涂层31上形成第二涂层33的步骤。所述第二涂布单元可以包括：第二涂液供应单元，提供第二涂液；第二涂布头单元，将第二涂液涂布在基纸10上；以及第二干燥单元，干燥所涂布的第二涂液。如上所述，所述第二涂层33是由包含第二树脂、第二消泡剂、二氧化硅以及湿润剂的第二涂液形成的层，并且可以被视为使纸杯原纸呈现出优异的抗粘连性的部分。图11是示出图9的第二涂层形成步骤(S33)的图，参照图11，所述第二涂层形成步骤(S33)包括第二涂液提供步骤(S331)、第二涂液涂布步骤(S333)以及第二涂液干燥步骤(S335)。
所述第二涂液提供步骤(S331)是指通过第二涂液供应单元提供将涂布在所述第一涂层10上的第二涂液的步骤，所述第二涂液包含第二树脂、第二消泡剂、二氧化硅以及润湿剂。所述第二树脂的特征在于，其具有高于纸杯制造过程中的温度的玻璃化转变温度，因此具有优异的抗粘连性。优选地，所述第二树脂是水性共聚物胶乳，其通过在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80％以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第二树脂的固体含量为45.7重量％、玻璃化转变温度为22℃、最低成膜温度为20℃。以所述第二树脂为基准，优选投入0.002重量份的所述第二消泡剂，从上述实验结果可以得知，以第二树脂为基准，所述二氧化硅的投入量(重量份)可以超过0.05重量份且小于0.21重量份，并且以第二树脂为基准，所述湿润剂可以超过0重量份且小于0.02重量份。
所述第二涂液涂布步骤(S333)是指在所述第二涂液提供步骤(S331)之后通过第二涂布头单元将第二涂液涂布到所述第一涂层31上的步骤。如上所述，所述第二涂液的涂布量(g/m2)优选超过1g/m2且小于5g/m2。涂布方式有刮涂(Blade Coater)、辊涂(RodCoater)、气刀涂布(Air Knife Coater)、帘流式涂布(Curtain Coater)等方式，并且适合于环保涂布的方式的顺序为气刀涂布、辊涂、刮涂。然而，所述第二涂布头单元的涂布方式同样不限于任何特定方式，可以包含多种方式。
所述第二涂液干燥步骤(S335)是指在所述第二涂液涂布步骤(S333)之后通过第二干燥单元对涂布到所述第一涂层31上的第二涂液进行干燥的步骤。如同所述第一干燥单元，所述第二干燥单元也可以是IR方式的加热器，并且可以包括用于通用涂布机的围巾烘干机、鼓式烘干机等。在所述基纸10的两面上形成所述第一涂层31的前提下，当形成所述第二涂层33时，优选将第二涂液涂布到一侧面上的第一涂层31上并进行干燥，然后将第二涂液涂布到另一侧面上的第一涂层31上并进行干燥。
图12是示出根据本发明的另一实施例的环保纸杯原纸的制造方法的图，图13是示出通过图12的制造方法制造的纸杯原纸的图，如果说在上述的图9的实施例中仅在所述基纸10的一面上形成所述双涂层30，在图12和图13的例子中是，在所述基纸10的两面上形成所述双涂层30。在这种情况下，同样优选地，在所述基纸10的一面和另一面上分别形成的双涂层30彼此相同。
纸杯的底纸部分要求更高的耐水性和耐油性，因此，纸杯的侧面纸仅在一面上形成双涂层30，而纸杯的底纸在两面上均形成双涂层30，从而在没有大幅度增加纸杯原纸的生产成本的情况下实现纸杯的更优异的性能。
为此，与图9的实施例不同，图12和图13的实施例的特征在于，在所述第一涂层形成步骤(S31)和所述第二涂层形成步骤(S33)之间进一步包括第三涂层形成步骤(S32)，并且在所述第二涂层形成步骤(S33)之后增加第四涂层形成步骤(S34)。
如果说所述第一涂层形成步骤(S31)是通过第一涂布单元在所述基纸10的一面上形成第一涂层31的过程，所述第三涂层形成步骤(S32)可以就是通过第三涂布单元在所述基纸10的另一面上形成与所述第一涂层30相同的第三涂层32的过程。即，通过所述第一涂层形成步骤(S31)和所述第三涂层形成步骤(S32)形成的涂层彼此相同，并且差别仅在于在所述基纸10的哪个侧面上形成涂层。因此，可以将上述的关于所述第一涂层31的说明直接应用于所述第三涂层32中，并且将关于所述第一涂层形成步骤(S31)的说明也可以直接应用于所述第三涂层形成步骤(S32)中。
当在所述基纸10的两侧面上分别形成第一涂层31和所述第三涂层32时，在所述第三涂层形成步骤(S32)之后执行所述第二涂层形成步骤(S33)，从而所述第二涂布单元将所述第二涂层33形成在所述第一涂层31上。在所述第二涂层形成步骤(S33)之后，执行第四涂层形成步骤(S33)，在该第四涂层形成步骤(S33)中通过第四涂布单元在所述第三涂层32上形成与所述第二涂层33相同的第四涂层34。
所述第二涂层形成步骤(S33)与所述第四层形成步骤(S34)的不同之处仅在于，在所述第二涂层形成步骤(S33)中在所述第一涂层31上形成所述第二涂层33，在所述第四涂层形成步骤(S34)中在所述第三涂层32上形成所述第四涂层34，所述第二涂层33与所述第四涂层34相同，因此，可以将上述的关于所述第二涂层33的说明直接应用于所述第四涂层34中，将关于所述第二涂层形成步骤(S33)的说明也可以直接应用于所述第四涂层形成步骤(S34)中。
以上的详细描述是本发明的示例。另外，上述的内容示出并说明本发明的优选实施例，并且本发明可以在各种其他组合、改变以及环境中使用。即，可以在本说明书中公开的本发明的概念的范围、等同于所公开内容的范围和/或本领域的技术范围或知识范围内改变或修改本发明。上述的实施例说明用于实现本发明的技术思想的最佳方式，并且可以进行本发明的具体应用领域和用途中要求的各种改变。因此，以上对本发明的详细描述并不旨在将本发明限制于所公开的实施方式。此外，权利要求书应被解释为包括其他实施方式。

Claims (15)

1.一种环保纸杯原纸，其特征在于，包括：
基纸；以及
双涂层，形成在所述基纸上，
所述双涂层包括：
第一涂层，由涂布在所述基纸上的第一涂液形成；以及
第二涂层，由涂布在所述第一涂层上的第二涂液形成，
所述双涂层通过所述第一涂层被赋予热粘附性和耐水性，并且通过所述第二涂层被赋予抗粘连性，
所述第一涂液包含：
第一树脂，赋予热粘附性和耐水性；以及
以第一树脂为基准的0.002重量份的第一消泡剂，去除气泡，
所述第二涂液包含：
第二树脂，赋予抗粘连性；
以第二树脂为基准的0.002重量份的第二消泡剂，去除气泡；
以第二树脂为基准的0.06-0.2重量份的二氧化硅，防止表面发粘；以及
以第二树脂为基准的0.005-0.015重量份的湿润剂，提高涂布覆盖率，
所述第一树脂是水性共聚物胶乳，其是在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，通过将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80%以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且第一树脂的固体含量为46.5重量%，玻璃化转变温度为3℃，最低成膜温度为32℃，
所述第二树脂是水性共聚物胶乳，其是在反应性乳化剂和多官能硅氧聚合物的存在下，通过将包含丙烯酸类单体和羧酸类单体的单体混合物乳化聚合而制备，并且相对于全部重复单元，其包含80%以上的从丙烯酸类单体和羧酸类单体衍生的重复单元，并且所述第二树脂的固体含量为45.7重量%，玻璃化转变温度为22℃，最低成膜温度为20℃，
对于环保纸杯原纸的再利用性，用匀度测定仪测量的匀度值为40以下，
所述环保纸杯原纸具有热粘附性、耐水性以及抗粘连性，并且容易再利用，在自然状态下生物降解。
2.根据权利要求1所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第一树脂具有低于纸杯制造过程中的温度的玻璃化转变温度，从而向纸杯原纸赋予热粘附性和耐水性。
3.根据权利要求1所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第一涂液的涂布量（g/m2）超过7g/m2且小于18g/m2。
4.根据权利要求1所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第二树脂具有高于纸杯制造过程中的温度的玻璃化转变温度，从而向纸杯原纸赋予抗粘连性。
5.根据权利要求1所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第二涂液的涂布量（g/m2）超过1g/m2且小于5g/m2。
6.根据权利要求1所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述双涂层仅形成在所述基纸的一面上。
7.根据权利要求1所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述双涂层形成在所述基纸的两面上。
8.根据权利要求1所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第一涂层的第一树脂在80℃以上且150℃以下表现出热粘附性，并且所述第二涂层的第二树脂在80℃以上且120℃以下表现出抗粘连性。
9.根据权利要求8所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第一树脂表现出热粘附性的温度高于所述第二树脂表现出抗粘连性的温度。
10.根据权利要求9所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
在涂布面与涂布面之间粘附时，所述第一树脂在80℃以上且145℃以下表现出热粘附性。
11.根据权利要求10所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第一树脂在115℃下表现出热粘附性。
12.根据权利要求9所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
在涂布面与非涂布面之间粘附时，所述第一树脂在90℃以上且150℃以下表现出热粘附性。
13.根据权利要求12所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第一树脂在130℃下表现出热粘附性。
14.根据权利要求9所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
在涂布面与非涂布面之间粘附时，所述第二树脂在90℃以上且120℃以下表现出抗粘连性。
15.根据权利要求14所述的环保纸杯原纸，其特征在于，
所述第二树脂在100℃下表现出抗粘连性。
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