使用乙烯-(甲基)丙烯酸聚合物的水分散性树脂的环保纸涂覆剂的制造方法及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种食品包装用环保纸成型物的制造，所述食品包装用环保纸成型物 是将水分散涂覆液涂覆于纸类而制成的，其耐水性、耐油性、热粘接性、碱水解性等优异，所 述水分散涂覆液是将美国FDA认证的消光剂、光滑剂、消泡剂等与水分散树脂液混合而制 造的，所述水分散树脂液是在乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物或者这些聚 合物的混合物中混合使用碱金属氢氧化物、胺类、氨水等并将其中和而制造的。
【背景技术】
[0002] -般而言，在食品中，固体物是指水、油或包含其的食品，并且利用塑料袋、铝箱或 塑料包装纸等进行包装，近年来，由于环境问题的严重性，迫切需要开发能够替代的环保包 装纸。
[0003] 因此，对于上述固体物，广泛使用利用纸类的包装纸进行包装的方法，对于此时使 用的树脂，涂覆耐水、耐油性优异且具有热粘接功能的聚乙烯后使用。
[0004] 尤其以纸杯为代表的纸容器和成型物通过对聚乙烯碎片施加高温的热而使其溶 解后，与原纸进行热熔接的方法来制造，此时，在聚乙烯碎片的溶解工序中，产生疑是致癌 物质的挥发性有机溶剂，并随之产生大气污染。此外，实际情况是，由于再利用过程困难，即 使填埋也因无法自然分解而使处理费用高，因此大部分会被焚烧。进一步，以往制品在使用 /废弃过程中很可能会释放环境激素，从而在食品卫生和安全性方面造成问题，因此从环境 破坏和资源的再利用观点出发，其存在局限。
[0005] 乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物已制成多种商业产品，很久以前 便已知将这些树脂中的羧基用胺类、碱金属化合物、氨水等进行中和而制造水性分散液的 方法，并且在商业上也可获得多种水分散的制品。
[0006] 其中，对于使用碱金属氢氧化物将上述共聚物分散于水的分散液，虽然制造容易， 但得到的被膜的耐水性差，对于使用氨分散于水中的水性分散液，虽然制造稍困难，但得到 的涂膜的耐水性优异。
[0007] 单独使用氨制造水性分散液时，与乙烯-甲基丙烯酸共聚物相比，乙烯-丙烯酸共 聚物更容易制造。
[0008] 如果相对于共聚而得的树脂中所包含的丙烯酸或甲基丙烯酸的摩尔数，将氨的使 用量（中和的程度）较多地设为1〇〇摩尔％以上，则虽然存在能够使之分散的倾向，但得到 的分散液的粘度变高或过滤后残留物变多，并且来自氨的独特的恶臭变强，因此在改善水 性分散液的使用环境方面存在课题。
[0009] 在乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物中，根据丙烯酸或甲基丙烯酸 的含量，用胺类、碱金属化合物、氨水等中和而制造的水性分散液的制造方法、水分散性的 容易程度、被膜的热粘接温度等会不同。
[0010] 此外，根据为了中和丙烯酸或甲基丙烯酸而使用的胺类、碱金属化合物、氨水等的 种类和它们的混合比率，水性分散液的制造方法、水分散性的容易程度、分散液的固体成 分、粘度等会不同。
[0011] S卩，如果酸的含量高，则水分散性良好，但会因热粘接温度降低而使耐热性变差， 如果酸的含量低，则水分散性差，但会因热粘接温度升高而使耐热性变得良好。
[0012] 对于利用胺类的丙烯酸或甲基丙烯酸的中和，虽然水分散容易，但存在使水分散 而成的溶液的粘度变高的倾向，对于利用氨水的中和，虽然水分散稍稍困难，但存在制造的 水分散液的粘度变低的倾向。
[0013] 公开专利10-2011-0132554中公开了如下用途：将乙烯-甲基丙烯酸共聚物在水 性介质中与氨水和碳原子数3个以上的醇类混合进行中和、分散，从而作为防腐蚀材料。在 该专利中没有涉及对于使用乙烯-丙烯酸共聚物的内容、对于混合使用碱金属和氨水的水 分散方法以及对于食品包装用纸的用途。
[0014] 公开专利10-2012-0112699中公开了关于水分散性防腐蚀涂料的内容，所述水分 散性防腐蚀涂料混合使用乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物中丙烯酸或甲基 丙烯酸的含量为8重量％以上的共聚物与烷醇胺类、氨水和低级醇。
[0015] 该专利使用高分子量的低挥发性烷基胺类，并且用作钢材的防腐蚀涂料。如果用 作食品包装用纸涂覆剂，则存在如下问题：由于烷基胺的挥发性小，涂覆于纸后烷基胺类残 留，因此产生恶臭，并且没有提及制品的用途或食品包装用纸制品，以及没有记载混用碱金 属化合物和氨水的内容。
【发明内容】
[0016] 技术课题
[0017] 本发明解决了上述问题，并且是根据上述必要性而提出的发明，本发明的目的在 于，制造一种水分散性树脂，并利用其来提供一种适合食品包装用途的环保纸涂覆剂，所述 水分散性树脂由于对使用天然纸浆的纸板赋予耐水、耐油性功能，在需要成型的后续加工 中，可进行热粘接且没有辊粘连，因此具有与目前的纸容器制作工序中一直使用的聚乙烯 相同的效果且可再利用。
[0018] 本发明另一目的在于，提供一种环保纸成型物。
[0019] 解决技术的方法
[0020] 为了实现上述目的，本发明提供一种水性分散液的制造方法，所述水性分散液是 通过在乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物或者这些聚合物的混合物中混合使 用胺类、碱金属氢氧化物和氨水，并将其在水性介质中进行中和而制造的。
[0021 ] 在本发明的一个实施方式中，优选上述乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯_甲基丙烯酸共 聚物或这些聚合物的混合物是将丙烯酸和甲基丙烯酸的总含量为12wt% -21wt%的树脂 在水性介质中进行中和、分散而制造的，但不限于此。
[0022] 在本发明另一实施方式中，上述水性分散液是将乙烯_丙烯酸共聚物、乙烯-甲基 丙烯酸共聚物或这些聚合物的混合物在水性介质中进行中和、分散而制造的水分散液，由 所述水分散液形成的被膜的熔融温度（根据DSC(差示扫描量热法）测定）优选为75°C以 上，但不限于此。
[0023] 此外，本发明提供一种水性分散液，其由上述本发明的制造方法制造，并且在混合 了乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物或这些聚合物的树脂中，丙烯酸或甲基丙 烯酸的中和中所使用的碱金属氢氧化物、胺类、氨水的总摩尔％相对于丙烯酸或甲基丙烯 酸的摩尔％处于60摩尔％ -200摩尔％的范围。
[0024] 此外，本发明提供一种水性分散液，其由上述本发明的制造方法制造，在混合了乙 烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物或这些聚合物的树脂中，混合丙烯酸或甲基丙 烯酸的中和中所使用的碱金属氢氧化物、胺类和氨水时，它们的混合摩尔％的比率即胺类/ 氨水的摩尔％比率处于99/1-1/99的范围。
[0025] 此外，本发明提供一种水性分散液，其由上述本发明的制造方法制造，在混合了乙 烯-丙烯酸、乙烯-甲基丙烯酸共聚物或这些聚合物的树脂中，混合丙烯酸或甲基丙烯酸的 中和中所使用的碱金属氢氧化物、胺类和氨水时，它们的混合摩尔％的比率即碱金属氢氧 化物八胺类+氨水）的摩尔％比率处于40/60-1/99的范围。
[0026] 此外，本发明提供一种水性分散液，其由上述本发明的制造方法制造，上述分散液 的固体成分为 10_40wt%，粘度为 100-10, 000cps/25°C。
[0027] 此外，本发明提供一种纸涂覆液的制造方法，其在由上述本发明的制造方法制造 水性分散液中混合包含消光剂、光滑剂和消泡剂的添加剂，制造作为纸涂覆剂提高了机械 适性，以及防水性、耐水性、耐油性、热粘接性、耐热性、耐粘连性和碱水解性的纸涂覆液。
[0028] 此外，本发明提供一种纸涂覆液的制造方法，其在由上述本发明的制造方法制造 的水性分散液中，添加相对于水性分散液的固体成分为l-l〇wt%的二氧化硅粉末，并使用 0.l-5wt%的聚醚硅氧烷系光滑剂，制造纸涂覆液。
[0029] 在本发明的一个实施方式中，上述纸涂覆液优选固体成分为15_30wt%，粘度为 50-5, 000cps/25°C，但不限于此。
[0030] 此外，本发明提供由上述本发明的纸涂覆液的制造方法制造的纸涂覆液。
[0031] 此外，本发明提供利用上述本发明的纸涂覆液涂覆的纸成型物。
[0032] 在本发明的一个实施方式中，上述纸成型物优选为纸杯，但不限于此。
[0033] 以下，对本发明进行说明。
[0034] 本发明试图制造一种水分散性树脂，并利用其来制造适合食品包装用途的环保纸 涂覆剂，所述水分散性树脂由于对使用天然纸浆的纸板赋予耐水、耐油性功能，在需要成型 的后续加工中，可进行热粘接且没有辊粘连，因此具有与目前纸容器制造工序中一直使用 的聚乙烯相同的效果且可再利用。
[0035] 通过使用向水分散性树脂添加消光剂、光滑剂和消泡剂等而成的涂覆液来替代以 往的聚乙烯涂覆，能够表现出耐水性、耐油性、以及热粘接性、耐热性等物性，并且以往的聚 乙烯制品中无法实现的纸浆的再生可通过本技术利用现有工序来使纸浆再生，从而可制造 自然状态下不会污染土壤，可生物降解的环保食品用纸，所述水分散性树脂是将乙烯-丙 烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物或这些聚合物的混合物进行中和、分散而制造的。
[0036] 在中和乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物或者这些聚合物的混合物 中存在的丙稀酸或甲基丙稀酸时，为了制造提尚分散性、可制造低粘度的制品、恶臭少、食 品包装容器的制造所需的耐水性、耐油性和热粘接性等优异，并具有耐热性的水性分散体， 本发明进行了研究，其结果是，通过将乙烯_丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物或这 些聚合物的混合物与高挥发性的胺类、碱金属氢氧化物和氨水混合使用，可制造适合用于 纸涂覆的水性分散剂。
[0037] 首先，本发明中用于制造水性分散液的具体方法如下。
[0038] 1)-种水性分散液的制造方法，所述水性分散液是在乙烯_丙烯酸共聚物、乙 烯-甲基丙烯酸共聚物或这些聚合物的混合物中混合使用胺类、碱金属氢氧化物、氨水等， 并将其在水性介质中进行中和而制造的。
[0039] 2)-种制造涂覆液的方法，其在上述1)的水性分散液中混合美国FDA认证的消光 剂、光滑剂、消泡剂等添加剂，所述涂覆液适合作为纸涂覆剂，并且耐水性、耐油性、热粘接 性、耐热性、碱水解性等优异。
[0040] 3)-种水