KR100263716B1 - 용제 또는 무용제 실리콘을 이용하여 제조된 박리지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 무용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하는 방법은 폴리비닐알코올(PVA) 10∼50g을 물 100g에 용해시킨 혼합액 20∼90 중량%와 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 80∼10 중량%를 혼합한 용액을 언더코팅제로 사용하여 박리지 원단에 언더코팅하는 단계; 상기 언더코팅된 박리지 원단을 무용제 실리콘으로 코팅하는 단계; 및 상기 실리콘 코팅된 박리지의 표면을 우레탄 수지로 제조된 나이프로써 표면 처리하는 단계로 구성된다. 본 발명에서 용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하는 방법은 상기 언더코팅된 박리지 원단에 톨루엔으로 희석된 용제 실리콘 용액을 코팅하는 단계로 구성된다. 본 발명에서 무용제 실리콘 용액을 사용하여 제조된 박리지는 0.4g/㎡까지의 실리콘 함량을 가질 수 있고, 바람직하게는 0.4∼1.8g/㎡ 범위의 실리콘 함량을 가지며, 더 바람직하게는 0.4∼0.8g/㎡ 범위의 실리콘 함량을 가진다. 본 발명의 나이프 코팅, 즉 무용제 실리콘 용액을 사용하는 박리지의 제조방법에서 사용된 나이프의 블레이드는 우레탄 수지로 제조되며, 경도가 30∼95도인 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 박리지 원단으로는 펄프를 원료로 한 종이뿐만 아니라 폴리에틸렌이나 폴리에스테르 같은 합성수지 필름도 모두 사용 가능하다.

Description

용제 또는 무용제 실리콘을 이용하여 제조된 박리지(剝離紙 : release paper) 및 그 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 용제 실리콘을 이용하여 제조된 박리지를 사용하여 제조된 접착테이프의 감긴 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.

제2도는 본 발명에 따른 무용제 실리콘을 이용하여 박리지를 제조하는 공정에 사용되는 나이프(knife) 블레이드(blade)를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

제3a도 내지 제3c도는 나이프 블레이드의 측단면도를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 테이프 바깥면 2: 테이프 안쪽면

10: 나이프 블레이드

[발명의 분야]

본 발명은 각종 라벨용, 1회용 밴드 등을 비롯한 의약용, 또는 자동차 등의 각종 산업용으로 사용되는 박리지(剝離紙 : release paper)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 종이 또는 합성수지(필름류)로 이루어진 원단에 무용제(solventless) 실리콘 용액을 도포하여 제조된 박리지, 종이로 이루어진 원단에 용제(solvent) 실리콘 용액을 도포하여 제조된 박리지, 및 상기 박리지를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

[발명의 배경]

산업의 발달과 함께 오늘날 박리지는 많은 분야에서 사용되고 있다. 각종 테이프, 각종 스티커를 비롯한 라벨용, 1회용 밴드 등을 비롯한 의약품용, 자동차 조립 공정에 사용되는 것을 비롯한 모든 산업분야에 광범위하게 사용되고 있다. 예를 들어 스티커를 제작할 때, 스티커가 잘 떨어지도록 그 스티커의 밑면에 일시적으로 부착되는 바탕지로서 박리지가 사용된다. 박리지가 사용되는 용도는 매우 다양하기 때문에 여러 가지 형태의 박리지가 제조되고 있으며, 그 제조방법도 매우 다양한 실정이다. 그 중에서도 이제까지 박리지 제조에 널리 사용되어 온 방법은 실리콘 용액을 종이 원단에 코팅하여 박리지를 제조하는 방법이 있다. 실리콘 용액을 종이 원단에 코팅하는 경우에는, 실리콘 용액에 용제를 사용한 용제(solvent) 실리콘 용액을 사용하는 방법과, 실리콘 용액에 용제를 사용하지 않은 무용제(solventless) 실리콘 용액을 사용하는 방법이 있다. 이러한 방법들은 박리지 기술 분야의 당업자에게 이미 잘 알려져 있다.

용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하는 종래의 제조방법은 코팅하고자 하는 종이 원단에 폴리에틸렌(PE) 라미네이팅(laminating)을 행한후 실리콘 희석액인 용제 실리콘 용액을 도포함으로써 행해진다. 실리콘 희석액은 통상 유제에 해당하는 용제를 사용하여 실리콘 고분자를 용제로 희석하기 때문에 용제로 인한 여러 가지 문제가 야기되었다. 대표적인 문제점으로는, 박리지를 장기간 보관하는 경우에 용제로부터 유해가스가 발생하여 환경공해상의 문제를 야기시키고 있다. 또한 장기간 보관하여야 하는 경우에 용제로 인하여 박리효과가 저하되는 결과를 초래하기도 하며, 종이 원단을 사용한 접착테이프인 경우에 용제가 점착제가 도포된 면으로 이동(immigration)하는 현상이 나타나서 점착제의 물성에 영향을 미치게 되고 결과적으로 접착테이프의 결함을 초래한다.

종이 원단 표면 위에 폴리에틸렌으로 라미네이팅을 한 경우에, 그 박리지를 고온에서 처리한다면, 폴리에틸렌의 낮은 용융점으로 인하여 폴리에틸렌이 용융되는 결점도 존재한다.

폴리에틸렌 피막층 표면에 용제를 사용한 박리지의 제조방법이 우리나라 특허출원 번호 제76-1972호(공고번호 80-173)에도 잘 나타나 있다.

박리지를 제조하기 위한 무용제 실리콘도 많은 연구를 통하여 개발되었다. 그 중에서도 제네랄 일레트릭 캄퍼니(Waterford, New York, U.S.A)에 의하여 개발된 무용제 실리콘이 사용되어 왔으며, 그 도포 방법에 대하여도 이미 공지되어 있다(S.M. John 및 M.E. Grenoble, Solventless Silicone Release Coatings : Two Forms ＆ Two Methods of Application, Paper, Film and Foil Converter, 1975). 제네랄 일레트릭 캄퍼니에 의하여 개발된 도포 방법은 모든 종이에 적용할 수 있는 것은 아니다. 왜냐하면 종이는 원료인 펄프, 원면 등을 비롯하여 제지 기술에 따라 그 표면의 미세구조가 모두 균일하지 못하기 때문이다. 즉 제네랄 일레트릭 캄퍼니에 의하여 개발된 무용제 실리콘의 제조기술은 미국 내에서 생산된 종이에 적용가능하며, 우리나라에서 생산되는 종이에 적용할 수 없는 것이다.

상기와 같은 결점을 제거하고자, 본 발명자는 종이 표면의 균일성의 여부에 관계없이 적용할 수 있는 무용제 실리콘에 의한 박리지의 제조방법을 개발하여 대한민국 특허출원 제95333호로서 이미 특허를 받았다.

상기 대한민국 특허는 박리효과를 나타내는 종이 표면에 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol : PVA)과 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinylacetate)와의 혼합용액을 언더코팅(undercoating)제로 사용하여 언더코팅하고, 상기 언더코팅된 표면위에 무용제 100% 액상 실리콘 용액으로 실리콘 코팅을 행하는 단계로 이루어진 박리지의 제조방법을 개시하고 있다. 또한 상기 특허는 언더코팅된 종이 원단을 원적외선 램프로 이루어진 건조기 내에서 100℃로 건조시키는 단계와 실리콘 코팅된 박리지를 원적외선 램프로 이루어진 건조기 내에서 120℃로 건조시키는 단계로 이루어지는 기술로 개시되어 있다. 상기 특허에 의하여 제조된 박리지는 1.8g/㎡의 실리콘 함량을 유지함으로써 산업적으로 이용 가능한 것이었다.

일반적으로 용제를 사용하지 않은 무용제 실리콘 용액으로 제조된 박리지는 박리효과가 양호하고 노출, 온도, 기후 등의 외부조건에 강하기 때문에 장기간 보관이 가능한 장점이 있다.

무용제 실리콘 용액으로 박리지를 제조하기 위해서는 종이 원단에 무용제 실리콘 용액을 도포시키고, 도포된 무용제 실리콘 용액의 두께를 가능한 얇게 하도록 나이프(knife)를 이용하여 긁어주는 나이프 코팅(knife coating) 방법이 채용되고 있다. 반면 톨루엔과 같은 용매를 사용하는 용제 실리콘으로 박리지를 제조하기 위해서는 종이 원단 표면에 롤러를 이용하여 용제 실리콘을 도포하는 롤러 코팅(roller coating)방법이 채용되고 있다. 박리지 제조 방법에 있어서 나이프 코팅이나 롤러 코팅은 이 분야의 당업자에게는 이미 잘 알려져 있다.

상기와 같은 종래 기술로부터 살펴볼 때, 현재까지 개발되어 사용되고 있는 박리지의 문제점은 다음과 같이 요약할 수 있다.

첫째, 박리지에 도포된 실리콘 함량은 낮을수록 좋지만, 그 실리콘 함량을 낮추고자 하는 기술은 이 분야의 연구대상이었다. 상기 특허 제95333호에서도 박리지에 도포된 실리콘 함량은 약 1.8g/㎡ 정도의 수준이었다.

둘째, 박리지의 원단으로 이제까지는 종이만을 사용해 왔지만, 폴리에틸렌이나 폴리에스테르 필름과 같은 합성수지 원단을 사용하여 박리지를 제조하는 기술은 아직까지 개발되지 않은 상태이다.

셋째, 용제 실리콘 용액을 사용하는 경우에는 그에 적합한 언더코팅제가 개발되어 언더코팅을 행한 후 용제 실리콘 용액을 도포한다면 접착테이프와 같은 특정한 용도를 갖는 박리지를 개발할 수 있었을 것이다.

박리지에 대한 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 본 발명자는 새로운 박리지 제조방법을 개발하기에 이른 것이다.

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 박리지에 도포된 실리콘 함량이 0.4g/㎡까지 낮출 수 있는 박리지를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 박리지에 도포된 실리콘 함량이 0.4g/㎡까지 낮출 수 있는 박리지의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용제 실리콘을 도포하여 접착테이프와 같은 특정 용도를 갖는 박리지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종이 원단은 물론 폴리에틸렌 필름이나 폴리에스테르 필름과 같은 합성수지 원단을 사용하여 박리지를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 발명의 목적 및 기타의 목적들은 본 발명에 의하여 모두 실현될 수 있다.

[발명의 요약]

본 발명에서 무용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하는 방법은 폴리비닐알코올(PVA) 10∼50g을 물 100g에 용해시킨 혼합액 20∼90 중량%와 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 80∼10 중량%를 혼합한 용액을 언더코팅제로 사용하여 박리지 원단에 언더코팅하는 단계, 상기 언더코팅된 박리지 원단을 무용제 실리콘으로 코팅하는 단계, 및 상기 실리콘 코팅된 박리지의 표면을 우레탄 수지로 제조된 나이프로써 표면 처리하는 단계로 구성된다.

본 발명에서 용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하는 방법은 상기 언더코팅제로써 박리지 원단을 언더코팅하는 단계, 상기 언더코팅된 박리지 원단에 톨루엔으로 희석된 용제 실리콘 용액을 코팅하는 단계로 구성된다.

본 발명에서 무용제 실리콘 용액을 사용하여 제조된 박리지는 0.4g/㎡까지의 실리콘 함량을 가질 수 있고, 바람직하게는 0.4∼1.8g/㎡ 범위의 실리콘 함량을 가지며, 더 바람직하게는 0.4∼0.8g/㎡ 범위의 실리콘 함량을 가진다.

본 발명의 나이프 코팅, 즉 무용제 실리콘 용액을 사용하는 박리지의 제조방법에서 사용된 나이프의 블레이드는 우레탄 수지로 제조되며, 경도가 30∼95도인 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 박리지 원단으로는 펄프를 원료로 한 종이뿐만 아니라 폴리에틸렌이나 폴리에스테르 같은 합성수지 필름도 모두 사용가능하다. 합성수지 필름을 박리지 원단으로 사용하는 경우에는 언더코팅제에 의한 언더코팅을 행하지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

[발명의 구체예에 대한 상세한 설명]

본 발명에서 무용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하는 방법은 폴리비닐알코올(PVA) 10∼50g을 물 100g에 용해시킨 혼합액 20∼90 중량%에 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 80∼10 중량%를 혼합한 용액을 언더코팅제로 사용하여 박리지 원단에 언더코팅하는 단계, 상기 언더코팅된 박리지 원단을 무용제 실리콘으로 코팅하는 단계, 및 상기 실리콘 코팅된 박리지의 표면을 우레탄 수지로 제조된 나이프로써 표면 처리하는 단계로 구성된다.

무용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하기 위해서는 종이 표면에 그대로 실리콘 코팅을 하는 것이 아니고, 실리콘이 균일하게 그리고 필요한 양으로 코팅될 수 있도록 전처리공정을 행한다. 언더코팅은 바로 이전처리 공정에 해당하는 것으로, 본 발명에서는 무용제 실리콘 즉 100%의 액상 실리콘 고분자 물질을 균일하게 코팅하기 위하여 이 언더코팅을 행하는 것이다.

박리지의 가장 중요한 원료인 종이는 박리지의 사용 용도에 따라 여러가지 다양한 종류를 갖기 때문에, 그 종이의 표면 상태도 또한 다양하다. 박리지의 제조에 있어서 가장 중요한 것은 원료종이가 어떠한 표면상태를 갖든 그 표면을 균일하게 처리할 필요가 있는 것이다.

본 발명에서의 언더코팅에 사용되는 언더코팅제는 이러한 목적으로 개발되어, 종이의 표면 상태에 관계없이 모든 종이에 적용되어 박리지를 제조할 수 있는 것이다.

본 발명에서의 언더코팅제는, 물, 폴리비닐알코올(PVA), 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 배합한 혼합액이다. 우선 물 100g에 PVA 10∼50g의 비율로 상온에서 혼합하여 혼합액을 만들고, 그 혼합액 20∼90 중량%에 EVA 80∼10 중량%를 혼합하여 언더코팅제를 제조한다.

본 발명의 언더코팅제를 사용하여 종이 원단 표면에 언더코팅을 행하는 방법은 종래의 기술로서 이 분야의 통상의 지식인에게는 잘 알려져 있는 방법이다.

언더코팅을 행한 종이는 종이롤(roll)에 권취되면서 건조기를 통과하게 된다. 건조기내의 조건은 100℃ 내외의 온도를 유지하며 원적외선 램프에 의하여 건조된다. 건조가 완료된 종이롤은 권취되어 다른 단계인 실리콘 코팅공정을 행하게 된다.

박리지의 원료인 종이는 한쪽 면을 통상 박리(release)효과를 나타내도록 제조되어 그 한쪽 면만을 언더코팅하게 되지만, 양쪽면 모두에 박리효과를 나타내고자하는 경우에는 그 양쪽면을 모두 언더코팅하게 된다.

언더코팅이 완료되면 실리콘 코팅을 행한다.

실리콘 코팅에서는 100%의 액상 실리콘 고분자를 코팅하게 되는데, 이 코팅 방법은 나이프 코팅 방법에 따라 행한다. 100%의 액상 실리콘 고분자는 여러 가지 제품이 시판되고 있으며, 본 발명에서는 제네랄 일레트릭캄파니에서 제조된 SL5000을 사용하였다. SL5000의 액상 실리콘 고분자는 용이한 박리효과(easy release)를 나타내는 고분자로 25℃에서 350∼600cps의 점도를 갖고, 비중이 0.97이고, 밀도는 8.08lbs/gal이며, 플래쉬 온도는 177℃이다.

100% 액상 실리콘 고분자 물질만으로 실리콘 코팅을 행함으로써 무용제(solventless) 실리콘 코팅을 할 수 있으며, 이 무용제 실리콘 코팅이 행해진 종이는 건조기를 통과하여 롤에 권취된다. 건조기는 원적외선 램프를 이용한 것으로 그 건조온도는 통상 120℃ 내외로 유지시킨다.

본 발명의 나이프 코팅, 즉 무용제 실리콘 용액을 사용하는 박리지의 제조방법에서 사용된 나이프의 블레이드는 우레탄 수지로 제조되며, 경도가 30∼95도인 것이 바람직하다.

제2도는 본 발명에 따른 무용제 실리콘을 이용하여 박리지를 제조하는 공정에 사용되는 나이프(knife) 블레이드(blade)를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 종래의 블레이드는 스틸(steel) 재질로 이루어져 있기 때문에 박리지의 나이프 코팅에 있어서 많은 문제점을 초래하였다. 즉 박리지 원단인 종이 원단을 손상하거나 여러 가지 표면상의 결함을 야기시켜 왔다. 본 발명에서는 연구결과 30∼95도의 경도를 갖는 우레탄 수지로 제조된 블레이드가 박리지의 나이프 코팅에 최적임을 발견하였다. 제3a도 내지 제3c도는 블레이드(10)의 측단면도를 나타낸 도면으로, 여러 가지 형상의 단면을 갖는 블레이드가 적용될 수 있다. 이러한 단면의 형상은 도포된 무용제 실리콘 용액을 가능한 한 얇고 고르게 도포할 수 있는 정도의 형상이면 모두 사용 가능하다.

상기와 같은 방법에 따라 무용제 실리콘 용액을 사용하여 제조된 박리지는 0.4g/㎡까지의 실리콘 함량을 가질 수 있고, 바람직하게는 0.4∼1.8g/㎡범위의 실리콘 함량을 가지며, 더 바람직하게는 0.4∼0.8g/㎡범위의 실리콘 함량을 가진다.

이 박리지의 실리콘의 함량은 박리지의 제조에 있어서 상당히 중요하다. 왜냐하면 실리콘의 함량이 너무 많아지면 실리콘의 소비가 많게 되어 그 만큼 제조 원가 상승의 요인이 되기 때문이다. 반면 실리콘의 함량이 너무 적으면 박리지의 충분한 박리효과를 나타낼 수 없기 때문이다. 그러나 충분한 박리효과를 나타내면서 실리콘의 함량을 감소시킬 수 있는 박리지의 제조방법이 가장 바람직하겠지만, 기술적으로 사실상 많은 어려움이 존재하여 왔다. 본 발명에서는 실리콘의 함량을 0.4g/㎡까지 낮춤으로써 세계적인 수준의 박리지를 개발하기에 이르렀고, 박리지의 박리효과도 양호한 박리지를 개발하기에 이른 것이다.

이상의 방법에 따라 제조된 박리지는 종래의 폴리에틸렌과 같은 수지 코팅을 행하지 않고 또한 무용제 실리콘을 사용하기 때문에, 박리지의 수지 또는 용제에 의하여 발생하는 모든 결점을 제거하는 효과를 갖는다.

본 발명에서 용제 실리콘 용액을 사용하여 박리지를 제조하는 방법은 상기 언더코팅제로써 박리지 원단을 언더코팅하는 단계, 상기 언더코팅된 박리지 원단에 톨루엔으로 희석된 용제 실리콘 용액을 코팅하는 단계로 구성된다.

용제 실리콘 용액을 도포하여 제조된 박리지는 접착테이프와 같은 특정 용도로 사용될 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 용제 실리콘 용액을 이용하여 제조된 박리지로써 제조된 접착테이프의 감긴 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 두루마리 형태의 접착테이프의 테이프 안쪽면(2)에 점착제가 도포되고, 그 반대쪽인 테이프 바깥면(1)에는 박리효과를 나타내기 위하여 언더코팅제로 언더코팅을 한 후 용제 실리콘 용액으로 실리콘 코팅을 한다. 이러한 접착테이프에서는 박리효과가 너무 양호하여 접착테이프에 약한 힘을 당겼을때 너무 쉽게 박리되면 오히려 나쁜 결과를 가져온다. 따라서 이러한 접착테이프인 경우에는 일정한 접착력을 유지하는 것이 바람직하다. 다시 말해서 점착제가 도포된 테이프 안쪽면(2)이 박리효과를 나타내도록 실리콘이 도포된 테이프 바깥면(1)에 접착될때 일정한 접착력을 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 무용제 실리콘 용액보다는 용제 실리콘 용액을 사용하는 것이좋다. 본 발명에서 사용되는 용제 실리콘 용액은 실리콘 고형분 30%과 톨루엔 70%로 이루어진 실리콘 용액에 다시 중량비로 4∼9배의 톨루엔을 가하여 희석시킨 실리콘 용액이다. 상기 용제 실리콘 용액을 사용한 박리지는 통상의 롤러코팅 방법에 의하여 제조된다.

본 발명에서 사용되는 박리지 원단으로는 펄프를 원료로 한 종이뿐만 아니라 폴리에틸렌이나 폴리에스테르 같은 합성수지 필름도 모두 사용 가능하다. 합성수지 필름을 박리지 원단으로 사용하는 경우에는 언더코팅제에 의한 언더코팅을 행하지 않는다.

본 발명에서 박리지 원단으로 폴리에틸렌이나 폴리에스테르 같은 합성수지 필름을 사용하는 경우는 언더코팅을 행하지 않고 무용제 실리콘 용액을 사용하여 실리콘 코팅한 후 30∼95도의 경도를 갖는 우레탄 수지로 제조된 블레이드를 사용하여 표면 처리하는 방법이 사용된다. 표면 처리된 후의 건조공정이나 권취공정은 앞에서 종이 원단을 사용한 경우와 동일하다.

본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 여러 가지로 변형 또는 수정할 수 있음은 이 분야의 당업자에게는 명백한 것이며 따라서 그러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (1)

1. 박리효과를 나타내기 위한 종이 재질의 박리지 원단 표면에 폴리비닐알코올(PVA) 10∼50g을 물 100g에 용해시킨 혼합액 20∼90 중량%와 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 80∼10 중량%를 혼합한 용액을 언더코팅제로 사용하여 언더코팅하는 단계; 상기 언더코팅된 박리지 원단을 무용제 100% 실리콘 용액으로 실리콘 코팅하는 단계; 및 상기 실리콘 코팅된 박리지의 표면을 30∼95도의 경도를 갖는 우레탄 수지로 제조된 나이프 블레이드(10)로써 표면 처리하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 박리지(release paper)의 제조방법.

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