종이컵 주로 이루어져있다 얇은 폴리에틸렌(PE) 플라스틱 코팅이 된 판지 내부에. 이 층 구조는 재생 가능한 목재 펄프 섬유와 방수 장벽을 결합하여 컵이 새거나 분해되지 않고 액체를 담을 수 있게 해줍니다. 대부분의 종이컵에는 인쇄용 식품 등급 잉크와 같은 추가 구성 요소가 포함되어 있으며 경우에 따라 외부에 별도의 PE 코팅이 포함되어 있습니다.
일반적인 구성은 대략 다음과 같습니다. 중량 기준으로 판지 95% 및 폴리에틸렌 코팅 5% . 겉으로는 단순해 보이는 이 구조에는 컵이 식품 안전 기준을 충족하면서 의도된 기능을 수행하도록 보장하기 위한 신중한 재료 선택 및 제조 공정이 포함됩니다.
판지 베이스 레이어
종이컵의 구조적 기초는 목재 펄프에서 추출한 두꺼운 종이 기반 소재인 판지입니다. 제조업체는 일반적으로 식품 및 음료와 접촉하는 컵에 재활용 종이 대신 천연 목재 섬유를 사용하여 일관성을 보장하고 엄격한 식품 안전 규정을 준수합니다.
사용되는 목재펄프의 종류
종이컵 제조업체는 다음 두 가지 주요 범주에서 목재 펄프를 공급받습니다.
- 침엽수 섬유 (소나무, 가문비나무, 전나무): 이 긴 섬유는 컵 구조에 강도와 내구성을 제공합니다.
- 견목섬유 (참나무, 자작나무, 유칼립투스): 이 짧은 섬유는 표면 마감을 더 매끄럽게 만들고 인쇄성을 향상시킵니다.
표준 일회용 컵의 판지 무게는 다음과 같습니다. 평방미터당 170~350그램(gsm) , 더 나은 단열 및 구조적 무결성을 위해 일반적으로 210-280 gsm을 사용하는 차가운 음료 컵과 250-350 gsm이 필요한 뜨거운 음료 컵이 있습니다.
폴리에틸렌 코팅 시스템
방수 장벽이 없으면 판지는 몇 초 안에 액체를 흡수하여 컵이 파손될 수 있습니다. 이것이 종이컵 기능성에 폴리에틸렌 코팅이 필수적인 부분입니다.
인테리어 코팅용도
내부 PE 코팅은 일반적으로 두께 10-20 마이크론 는 여러 가지 중요한 기능을 제공합니다.
- 종이 섬유를 통한 누출을 방지하는 완전한 액체 장벽을 만듭니다.
- 제조 과정에서 바닥 솔기를 열 밀봉할 수 있습니다.
- 음료와 종이 사이의 맛이나 냄새 전달을 방지합니다.
- 뜨겁거나 차가운 액체를 담을 때 구조적 무결성을 유지합니다.
외부 코팅 적용
많은 종이컵에는 외부 PE 층도 있지만 내부 코팅보다 약 얇습니다. 5-10 미크론 . 이 외부 레이어는 인쇄된 그래픽을 보호하고 환경 습도로 인한 습기를 방지하며 컵을 다룰 때 더 부드러운 느낌을 제공합니다.
추가 재료 및 구성 요소
기본 판지와 PE 코팅 외에도 여러 다른 재료가 최종 종이컵 제품에 기여합니다.
인쇄 잉크 및 염료
식품 등급 플렉소그래픽 또는 오프셋 인쇄 잉크는 종이컵에 브랜딩, 디자인 및 정보를 만듭니다. 현대 제조업체는 주로 사용합니다. 수성 또는 콩기름 잉크 FDA 및 EU 식품 접촉 규정을 충족합니다. 이러한 잉크는 음료로 옮겨지지 않아야 하며 영하부터 93°C(200°F) 이상의 온도 범위에 걸쳐 안정적으로 유지되어야 합니다.
다양한 용도를 위한 특수 코팅
| 컵 종류 | 코팅재료 | 특정 혜택 |
|---|---|---|
| 표준 컵 | PE(폴리에틸렌) | 비용 효율적인 방수 |
| 친환경 컵 | PLA(폴리락트산) | 산업용 퇴비화에서 생분해성 |
| 프리미엄 재활용 가능 | 수성 분산 코팅 | 재활용시 분리가 용이함 |
| 이중벽 컵 | 에어 갭층이 있는 PE | 강화된 단열 |
제조 공정 및 재료 통합
생산 과정에서 이러한 재료가 어떻게 결합되는지 이해하면 종이컵이 현재의 방식으로 제작되는 이유를 알 수 있습니다.
코팅 도포 방법
제조업체는 압출 코팅을 통해 PE 코팅을 적용합니다. 여기서 용융 폴리에틸렌은 다음 속도로 움직이는 판지 위로 압출됩니다. 분당 300미터 . 뜨거운 플라스틱은 냉각되면서 종이 섬유에 직접 접착되어 단일 연속 공정으로 적층 구조를 만듭니다.
컵 형성 단계
- 사전 인쇄된 PE 코팅 판지 시트는 컵 블랭크로 다이컷됩니다.
- 블랭크는 측면 솔기가 겹치는 원통형으로 형성됩니다.
- 열과 압력이 PE 코팅을 활성화하여 측면 솔기를 밀봉합니다.
- 원형 바닥 디스크는 컵 베이스에 열 밀봉됩니다.
- 컵 테두리는 바깥쪽으로 컬링 처리되어 있어 구조적으로 안정감 있고 편안하게 마실 수 있습니다.
이 전체 과정을 통해 생산할 수 있는 최신 고속 기계에서는 분당 100-150컵 생산 , PE 코팅은 방수 장벽과 컵 부품 결합을 위한 접착제 역할을 합니다.
종이컵 소재의 환경 고려 사항
종이컵의 재료 구성은 폐기물 관리 및 환경 지속 가능성에 심각한 문제를 야기합니다.
재활용 도전
판지는 이론적으로 재활용이 가능하지만 PE 코팅으로 인해 기존 종이컵 재활용이 어렵습니다. 표준 종이 재활용 시설에서는 종이 섬유에서 얇은 플라스틱 층을 쉽게 분리할 수 없습니다. 그 결과, 매년 전 세계적으로 사용되는 약 6,000억 개의 종이컵 중 실제로 재활용되는 종이컵은 1% 미만입니다. .
전문 재활용 시설에서는 종이를 분해하면서 플라스틱 코팅을 분리하는 하이드라펄프 기술을 이용해 종이컵을 처리할 수 있다. 그러나 이러한 시설은 전 세계적으로 제한되어 있으며 컵은 표준 종이 재활용 흐름과 별도로 수집되어야 합니다.
대체 재료 개발
환경 문제에 대응하여 제조업체는 다음과 같은 몇 가지 대체 재료를 개발했습니다.
- PLA 코팅 컵 : PE 대신 식물성 폴리락트산을 사용하나, 산업용 퇴비화 시설 필요(대부분의 지역에서 사용 불가)
- 수성 분산 코팅 : 성능이 모든 용도에 대해 PE와 일치하지 않을 수 있지만 표준 재활용 시설에서 재펄프 처리할 수 있습니다.
- 미네랄 코팅 판지 : 점토나 탄산칼슘 차단재를 사용하여 재활용성을 향상시키지만 뜨거운 음료에는 한계가 있습니다.
종이컵 재질의 안전기준
종이컵 생산에 사용되는 모든 재료는 엄격한 식품 접촉 안전 규정을 충족해야 합니다.
규제 요구 사항
미국에서는 FDA가 종이컵 재료를 다음과 같이 규제합니다. 연방 규정집(CFR) 제목 21 특히 종이와 고분자 물질을 다루는 섹션 176과 177입니다. 유럽 규정은 플라스틱과 같은 재료에 대한 추가적인 특정 조치와 함께 EU 프레임워크 규정(EC) No 1935/2004를 따릅니다.
주요 테스트 요구 사항은 다음과 같습니다.
- 화학 물질이 재료에서 음료로 옮겨지지 않도록 하는 마이그레이션 테스트
- 잉크 및 코팅의 중금속 함량 제한
- 판지의 형광증백제 제한사항
- 뜨거운 음료 응용 분야의 온도 안정성 테스트
평판이 좋은 제조업체는 자사 재료가 이러한 규정을 준수함을 입증하는 문서를 보관하고 정기적인 제3자 테스트를 실시하여 안전성을 확인합니다.
다양한 음료 유형에 대한 변형
종이컵 재질 사양은 용도에 따라 크게 다릅니다.
뜨거운 음료 컵
커피, 차, 핫초콜릿용으로 디자인된 컵 두꺼운 판지(280-350gsm) 이중벽 구조를 포함할 수도 있습니다. 두 개의 종이층 사이에 공기층이 있어 단열 효과가 있어 고객이 별도의 슬리브 없이도 뜨거운 음료를 편안하게 담을 수 있습니다. 일부 제조업체는 벽 사이에 단열 골판지 층을 추가합니다.
차가운 음료 컵
차가운 음료 컵은 단열재가 필요하지 않기 때문에 일반적으로 더 가벼운 판지(210-280gsm)를 사용합니다. 그러나 결로로 인해 컵 구조가 약화되거나 잡기가 미끄러워지는 것을 방지하기 위해 더 견고한 외부 PE 코팅이 특징인 경우가 많습니다. 내부 코팅은 아이스 음료를 장기간 보관할 때 수분 흡수를 방지해야 합니다.
특수 컵 재료
일부 응용 분야에는 고유한 재료 적용이 필요합니다. 아이스크림 컵은 전통적인 외관을 위해 PE 대신 식품 등급 왁스 코팅을 사용할 수 있습니다. 수프 컵에는 내열성이 강화된 PE가 포함되어 있습니다. 경기장 컵과 대형 용기는 더 두꺼운 코팅층이 있는 강화 판지를 사용하여 더 큰 액체 무게를 지탱합니다.
