KR100342101B1 - 재활용이 가능한 포장용 점착테이프와 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활용을 위한 아크릴계 점착테이프와 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 순수 아크릴계 폴리머에 내수성이 우수하고 약 알카리성 해리가 용이한 폴리프로필렌 글리콜 알킬 페닐에테르계의 특수 가소제를 혼합한 점착제가 알카리 리펄핑이 가능토록 수용성 실리콘수지가 이미 이형층으로 코팅된 크라프트지의 전면에 코팅됨으로서 폐자원의 효율적 재활용이 구현될 수 있게 한 환경친화성 점착테이프인데, 이를 위해 본 발명은 크라프트지 배면으로 10∼15%의 PVA수용액에 수용성 실리콘계 수지를 1:1의 중량비로 혼합한 후 3∼5미크론의 건조도막 두께로 1회 코팅하여 알카리 리펄핑이 가능한 이형층을 구성함과; 크라프트지 전면으로 순수 아크릴계 폴리머에 폴리프로필렌 글리콜 알킬 페닐에테르계 가소제를 10∼25%의 고형분 함량이 유지되도록 혼합한 점착제를 30∼40미크론의 건조도막 두께로 코팅하되, 95∼105℃로 60∼100/sec의 건조조건이 각 공정상에 마련됨을 그 구체적인 제조공정상의 특징으로 한다.
Description
본 발명은 재활용이 가능한 포장용 아크릴계 점착테이프와 그 제조방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 순수 아크릴계 폴리머에 내수성이 우수하고 약 알카리성 해리가 용이한 폴리프로필렌 글리콜 알킬 페닐에테르계의 특수 가소제를 혼합한 점착제가 알카리 리펄핑이 가능토록 수용성 실리콘수지가 이미 이형층으로 코팅된 크라프트지 전면에 코팅됨으로서 사용후 별도의 오염물질 발생없이 점착제의 용해처리가 가능해져 폐자원의 효율적 재활용이 구현될 수 있게 한 환경친화성 점착테이프와 그 제조방법에 관한 것이다.
작금의 환경문제는 국가간의 통상분쟁이 야기될 만큼 심각한 처지에 놓여있는 것으로서 산업화의 진행과정을 통해 무분별하게 생산된 많은 산물이 사용중이나 혹은 사용후의 폐처리과정에서 자연 생태계를 위협하는 등 여러 부작용을 유발하고 있음으로 그 개선책의 마련이 범세계적으로 잇슈화되고 있는 실정이다.
전통적인 의미에서의 환경보존행위는 수거된 폐기물의 자연분해 시간을 단축시키거나 혹은 유해물질발생을 억제하기 위한 보완책을 마련하는 등 다소 소극적인 행위에 한정되었으나 최근들어 부족자원의 효율적 재활용을 도모하기 위한 일환으로 친환경적 재활용을 적극적으로 모색하게 되었다.
특히, 합성수지 혹은 폴리에틸렌이 코팅된 박리지가 일반 재생지에 혼재되어 폐기될 경우 그 재생처리가 매우 곤란하였고, 이와 함께 분리 처리되어야 할 점착테이프의 점착제가 대게의 경우 아크릴 혹은 고무 등이 유성계 또는 합성수지의 에멀젼계 형태로 사용되고 있어 내한성, 봉함유지력 및 보존성(경시변화)이 좋지 않고, 리펄핑시 에멀젼의 입자부유물이 표면에 다시 응집되어 2차 제거가 필요하다는 이유 등을 포함하고 있어 그 처리가 결코 용이하지 못함으로 종래 점착테이프의 재활용에 대한 방안은 전혀 제시되어 있지 못하였다.
위와 같은 활용성 제한의 원인으로는 약 알카리성에 손쉽게 해리되는 수용성 점착제가 제안되어 있지 못함에 기인할 것이다.
이에 따라 대한민국 특허등록 제178842호로 본 발명자중 한 사람이 선 제안하여 등록된 수용성 아크릴계 점착제의 제조방법이 제안된바 있다.
상기 선 등록발명은 그 청구범위에서와 같이 중합매체로 알콜계 또는 에테르계의 용매 280중량부에 다관능성 아크릴레이트 360중량부, 아크릴산 40중량부, 중합촉매 8중량부의 혼합물을 분할 첨가하면서 온도 85∼90℃로 유지시키고, 이 상태에서 5∼6시간 반응시킨 용액에 메칠에칠케톤 48중량부에 중합촉매 2중량부를 용해시킨 용액을 분할 첨가한 후 다시 온도 85∼90℃로 유지시킨 상태에서 4∼5시간 반응시켜 얻어지는 무색투명한 중합물을 노말의 무기 알카리 수용액 260∼280중량부로 경화시켜 수용성 아크릴계 점착제를 구한다는 것이다.
그러나 이러한 점착제의 상용화를 가능케 할 점착테이프의 필요적인 구성과 그 구체적인 제조방법이 전혀 제안되어 있지 못해 재활용이 가능한 점착테이프의 재현성이 문제점으로 부각되는 것이다.
따라서, 본 발명은 폴리에틸렌이 코팅된 박리지는 물론 점착제의 분리 처리를 통한 재활용이 가능할 수 있도록 배려되어진 것으로, 알카리 해리성 아크릴 점착제를 크라프트지에 소정 두께로 코팅하되, 크라프트지를 기준으로 한 상단의 점착층과 배면의 이형층에 대한 조성 및 그 구조적인 특성을 명확히 한 점착테이프를 마련하여 재활용시 크라프트지와 각 점착층, 인쇄층, 코팅층 및 박리층 각각이 분리된 채 알카리 수용액에 쉽게 용해되어 처리되는 등 환경친화적 재활용을 가능케 한 것으로 톨루엔 등 방향족 용제가 전혀 함유되어 있지 아니하여 대기오염의 우려를 희석시킴과 동시에 생산 및 작업성이 우수한 점착테이프의 제공을 본 발명의 안출된 목적으로 한다.
상기의 목적 달성을 위해 본 발명은 크라프트지 배면으로 10∼15%의 PVA수용액에 수용성 실리콘수지를 1:1의 중량비로 혼합한 후 3∼5미크론의 건조도막 두께로 1회 코팅하여 알카리 리펄핑이 가능한 이형층을 구성하며, 크라프트지의 전면으로는 순수 아크릴계 폴리머에 폴리프로필렌 글리콜 알킬 페닐에테르계 가소제를 10∼25%의 고형분 함량이 유지되도록 혼합한 점착제를 30∼40미크론의 건조도막 두께로 코팅하되, 95∼105℃로 60∼100/sec의 건조조건이 각 공정상에 마련됨을 그 기술적 사상의 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 점착테이프는 크라프트지로 이루어진 지지부재; 상기 지지부재 전면에 약 알카리성 해리가 용이하도록 폴리프로필렌 글리콜 알킬 페닐에테르계 가소제를 함유시켜 코팅처리된 점착층; 및 상기 지지부재 배면에 알카리 리펄핑이 가능하도록 수용성 실리콘계로 코팅된 이형층을 구비하되, 이형층은 인쇄층과 에멀젼 코팅층 그리고 이형제를 코팅한 박리층을 포함하여 구성됨을 그 단면 구조상의 특징으로 하고 있다.
도 1은 본 발명 점착테이프의 단면 구성을 확대 도시해 보인 개념도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 지지부재 2 ; 점착층
3 : 이형층 3a : 인쇄층
3b : 코팅층 3c : 박리층
10 : 점착테이프
본 발명의 점착테이프는 도면을 참조한 이하의 설명을 통해 보다 구체적으로 재현될 수 있을 것이다.
첨부된 도 1은 본 발명 점착테이프의 단면 구성도로서 본 발명에서 특징으로 삼고 있는 제조방법을 통해 약 알카리(NaOH)에 쉽게 해리될 수 있는 상기 구성의 점착테이프를 제공한다.
본 발명의 점착테이프(10)는 그 단면 구조상 지지부재(1)를 기준으로 그 전면의 점착층(2)과 지지부재(1) 배면의 이형층(3)으로 구분되며, 이형층(3)은 상측에서 부터 순차적으로 인쇄층(3a)과 코팅층(3b) 및 박리층(3c)으로 세분되어지는 층상을 형성하고 있다.
이때, 상기 점착층(2)은 알카리 수용액에 분해가 용이한 아크릴계 공중합물로 평량 30∼40g/㎡의 점착제로서, 내열성, 내한성 그리고 우수한 응집력을 특성으로 하며, 지지부재(1)는 평량 65∼80g/㎡의 순 펄프로 된 크라프트지나 혹은 재생 크라프트지로 구성되고, 이형층(3)을 형성하는 인쇄층(3a)은 평량 1∼2g/㎡의 수용성 지용 잉크로 이루어지며, 코팅층(3b)은 평량 3∼10g/㎡의 수용액에 분해가 가능한 에멀젼 코팅액으로 마련될 것이고 마지막으로 박리층(3c)은 100% 무용제 혹은 수용성 실리콘계의 이형제로서 평량 1∼2g/㎡로 사용된다.
먼저, 상기 구성의 점착테이프(10)에 대한 공정상의 플로우를 살펴보면, 지지부재(1)의 배면을 선택한 후 그라비아 또는 옵셋의 인쇄수단을 이용하여 수용성 지용 잉크로서 소정의 인쇄작업을 시도하고 이후 건조과정을 거쳐 바로 권취처리하거나 혹은 인쇄층(3a)위에 프라이머 또는 Top코팅층(3b)을 마련하는데, 전술한 바와 같이 에멀젼 코팅액의 도포로서 이러한 층상의 구현이 가능할 것이며, 이러한 코팅층(3b)의 2차 건조과정을 거쳐 역시 이를 바로 권취처리하거나 혹은 코팅층 (3b)의 외 표면위로 박리층(3c)을 코팅하고 3차 건조시킴으로 3∼5미크론의 건조도막 두께가 유지되면서 알카리 리펄핑이 가능한 이형층(3)을 구성하게 되는데 이후 이를 바로 권취하거나 또는 지지부재(1)의 전면으로 점착제(2)의 코팅작업을 진행하게 된다.
상기 점착제(2)의 코팅은 지지부재(1)의 전면을 선택하여 바로 코팅작업을 수행하거나 혹은 다른 별도의 이형지를 마련하여 이 이형지의 실리콘면에 이를 점착코팅하고 건조케하는데, 이러한 각 코팅작업의 공정을 거쳐 완제품을 생산하기 위한 정리공정의 단계에서 이를 바로 권취하거나 혹은 별도의 전사합지를 구비한 후 필요로 하는 소정길이로 권취 및 재단하여 포장함으로 하나의 완성된 점착테이프(10)로 기능할 수 있도록 제공된다.
이때, 전술한 각 코팅공정상 필요로 하는 건조시간으로는 95∼105℃의 온도조건하에서 60∼100/sec가 바람직하다.
한편, 상기 점착제(2)는 특수기능성 접착제로서 냉수 또는 일정 습도가 유지되는 곳에서는 점착액 소정의 기능이 유지될 수 있는 것이나 약 알카리성 온수(1.5±0.5%의 NaOH, 65±5℃ 용액)에는 쉽게 해리될 수 있는 기능적 특성을 포함하고 있는 재활용이 가능한 환경친화성 점착제인바, 아크릴 폴리머 중에 침수성이 있는 OH기 또는 COOH기를 적당량(5∼20%)도입하여 알카리성 해리가 용이할 수 있도록 배려된 것이다.
통상, 아크릴 모노머는 알킬기의 탄소수가 작은(C1∼C5)것과, 응집력과, 긴밀한 접착력(Tg)을 유지할 수 있는 고탄소계(C8∼C15)의 모노머를 적당량 혼합하여 폴리머의 접착력이 -40℃∼-60℃정도가 될 수 있게 조정되며, 응집력과 내열성 그리고 내구성을 좋게하기 위해 1∼5%의 가교성 모노머를 첨가하여 자기가교성이 유지될 수 있게 한다.
이때, 상기 가교성 모노머는 알카리 해리에 적합한 PEG계의 모노머 또는 디 아크릴레이트계 모노머를 사용하고 중합매체는 알콜계 용제(예컨대, IPA, 메타놀 등)를 사용하여 중합도와 대기환경오염을 최소화한다.
촉매는 BPO(Butly Peroxide), AIBN(Azoisobutyronitrile), Lauryl Peroxide, TBPO, TBPB 등이 사용되지만 본 발명에서는 주로 BPO, AIBN 또는 Lauryl Peroxide계를 사용하고, 반응온도는 알콜계 용제의 증류온도에 부합되는 온도범위내에서 환류 중합시킨다.
상기와 같은 본 발명은 이하의 실시예를 통해 더욱 명확해진다.
〔실시예〕
〈점착제 제조〉
1000㎖용량의 4구 플라스크에 아크릴산부칠 140g, 메타아크릴산 라우릴 30g, 아크릴산 20g, ATBS(2-Acryl amide tert-butyl sulfonic Acid)10g, 메타놀 100g, MEK 40g 및 BPO 4g을 가하여 워터베스 또는 맨틀히터에 교반기가 장착된 환류냉각기를 부착시켜 질소가스를 반응기내의 산소로 치환시킨 후 서서히 가열함으로 70±2℃로 반응시킨다.
약 10∼15분후 발열반응이 시작되면 이를 외부 냉각시켜 반응물의 유출이 없도록 주의를 기울려 1시간 동안 반응시킨 후 별도의 용기에 아크릴산부칠 140g, 메타아크릴산 라우릴 30g, 메틸아크릴산 2-하이드록시에칠 20g, PEG-DA 10g(PEG 분자량 200∼1000), 메타놀 100g, IPA 120g 및 BPO 4g을 충분히 혼합한 용액을 2시간동안 분할 첨가시키되, 질소가스는 별도의 주입구를 통해 계속 통과시키면서 70±2℃에서 환류 중합시킨다.
상기 분할 첨가가 끝나면 같은 온도 조건하에서 2시간 반응시킨 후 MEK 40g 및 BPO 4g이 용해된 용액을 약 30분간 서서히 첨가시키면서 같은 온도조건에서 2시간 반응시킴으로 비로소 무색 투명한 아크릴계 점착제를 얻을 수 있게 된다.
이때, 공중합체의 점도는 15,000∼25,000cps이고 고형분은 45±0.5%이며, 이렇게 제조된 아크릴 폴리머에 폴리에테르 알킬 페닐에테르계의 가소제(BASF제)가 폴리머 고형분에 대하여 약 10%로 첨가됨으로 본 발명에 적용되는 아크릴계 점착제를 제공하게 된다.
〈점착테이프의 제조〉
㎡당 65∼80g의 순 펄프 크라프트지(황색 또는 백색)의 배면에 PVA수용액(10∼15%)에 수용성 실리콘 수지 X-52-195(일본 Shin-Etsu제 또는 동질이상의 것)를 중량대비 1:1로 혼합하여 건조도막 두께가 3∼5미크론이 될 수 있게 1회 코팅한 후, 상기 크라프트지의 전면으로 전술한 점착제를 35±5미크론의 건조도막이 유지될 수 있게 코팅하되, 코팅액의 건조시간으로는 100±5℃의 조건에서 60∼100/sec로 하였다.
*실시예상의 크라프트지는 쌍용제지 생산의 70g/㎡가 사용되었다.
〈물성평가〉
상기와 같이 제조된 점착테이프의 물성은 아래의 표 1에서와 같다.
표 1
| 시험항목 | 평가기준 | 본 발명 | 현재 시판품 | 시험방법 | |
| 점착력(gf/㎝) | 300이상 | 600이상 | 500이상 | KSA-1107 | |
| 인장강도(kgf/㎝) | 4이상 | 5.1 | 5.5 | ″ | |
| 인열강도(gf/㎝) | 70이상 | 73 | 78 | ″ | |
| 초기점착력(J.DOW법) | - | NO 10이상 | NO 10이상 | ″ | |
| 유지력 | 상온(1시간) | 3㎜이하 | 1㎜이하 | 2㎜ | ″ |
| 100±5℃(1시간) | - | 1㎜이하 | 3분이내 탈락 | ″ | |
| 리펄핑성(해리율, %) | 30이상 | 30이상 | 30이상 | TAPPI UM-665 | |
| 봉함력 | 25℃(65%RH) | 100% | 100% | 100% | 자체시험 |
| 40℃(80%RH) | 100% | 100% | 100% | ″ | |
| 5℃(30%RH) | 100% | 100% | 100% | ″ |
따라서, 본 발명으로 제공되는 점착테이프는 톨루엔 등 방향족 용제를 함유하고 있지 아니하여 그 제조과정이나 사용후 혹은 폐처리 및 재활용시 대기환경오염의 발생요인을 최소화하면서 생산성 증대에 기여할 수 있게 되는데, 특히 리펄핑성과 내열 및 내한성이 우수하다는 사용상의 신뢰도와 함께 자원의 효율적인 재활용이 가능해지며, 이를 통해 친환경성 제품으로 충분히 기능할 수 있다는 실시상의 가치를 확보하게 된다.
이하, 본 발명을 특징의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있는 것이다.
Claims (9)
- 크라프트지 배면으로 10∼15%의 PVA수용액에 수용성 실리콘계 수지를 1:1의 중량비로 혼합한 후 3∼5미크론의 건조도막 두께로 1회 코팅하여 알카리 리펄핑이 가능한 이형층을 구성함과;크라프트지 전면으로 순수 아크릴계 폴리머에 폴리프로필렌 글리콜 알킬 페닐에테르계 가소제를 10∼25%의 고형분 함량이 유지되도록 혼합한 점착제를 30∼40미크론의 건조도막 두께로 코팅하되, 95∼105℃로 60∼100/sec의 건조조건이 각 공정상에 마련됨을 특징으로 하는 재활용이 가능한 포장용 점착테이프의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 이형층을 구성하는 수용성 실리콘계 수지는 50%이상의 고형분 함량이며, 수용성 매체로 PVA(부분 검화물), CMC, 메칠 셀룰로스 또는 하이드록시 에칠 셀루로스가 사용됨을 특징으로 하는 점착테이프의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 점착제에 친수성계 OH기 함유 아크릴 모노머로서 하이드록시에칠아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 2-하이드록시에칠메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 알코시알킬(메타)아크릴레이트계가 5-15%의 고형분(폴리머) 함량으로 함유됨을 특징으로 하는 점착테이프의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 점착제에 친수성계 COOH기 함유 불포화 또는 비닐계 모노머로서 아크릴릭에시드, 메타아크릴릭에시드, 말레익언하이드라이드, 이타코닉에시드가 5∼15%의 고형분 함량으로 함유됨을 특징으로 하는 점착테이프의 제조방법.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 아크릴 또는 메타아크릴계의 모노머중 알킬기의 탄소수가 4∼18개로 50∼80%의 고형분 함량으로 함유됨을 특징으로 하는 점착테이프의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 점착제에 가교성 모노머로서 PEG(분자량 200∼1000) 디아크릴레이트, GMA, DAP, AGE, EG 또는 DEG 모노아크릴레이트, TMPTA, BGDA 및 2-아크릴아미드터트-부틸설포닉에시드가 1∼5%의 고형분 함량으로 함유됨을 특징으로 하는 점착테이프의 제조방법.
- 제 3항 또는 제4항에 있어서, 상기 모노머는 메타놀, IPA, MEK 등으로 고형분이 45%이상임을 특징으로 하는 점착테이프의 제조방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 모노머는 메타놀, IPA, MEK 등으로 고형분이 45%이상임을 특징으로 하는 점착테이프의 제조방법.
- 크라프트지로 이루어진 지지부재; 상기 지지부재 전면에 약 알카리성 해리가 용이하도록 폴리프로필렌 글리콜 알킬 페닐에테르계 가소제를 함유시켜 코팅처리된 점착층; 및 상기 지지부재 배면에 알카리 리펄핑이 가능하도록 수용성 실리콘계로 코팅된 이형층을 구비하되, 이형층은 인쇄층과 에멀젼 코팅층 그리고 이형제를 코팅한 박리층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 재활용이 가능한 포장용 점착테이프.
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