KR100449243B1 - 성형성이 우수하고 원적외선 방출 효과가 뛰어난 수지시트의 제조방법 - Google Patents

성형성이 우수하고 원적외선 방출 효과가 뛰어난 수지시트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평균입경이 0.2~10.0㎛인 맥반석 또는 황토등 원적외선 방사체의 미세 분말을 수지에 대해 5.0~50중량% 첨가하고 이를 혼합하여 분산시킨 원적외선 방사 마스터배치 수지를 공압출 장치로 공급하여, 코어층 또는 서브층에 원적외선 방사체를 1.0-10.0g/㎡ 함유하도록 하고, 원적외선 방사 영역(λ＝4-25㎛)의 분광 방사율이 80%를 초과하는 복수층의 무정형 시트를 형성하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사효과가 뛰어난 수지 시트로서, 본 발명에 의해 제조된 수지 시트는 성형성이 우수하고, 열성형시 백화현상이 발생하지 않으며, 또 본 발명에 의해 제조된 시트로 만들어진 성형품은 반영구적으로 원적외선을 방출함으로써 각종 식품의 신선도를 비교적 오랜 기간동안 유지할 수 있고, 식품의 숙성효과가 뛰어나며, 냄새를 제거하여 맛과 영양의 보존작용 및 습도 유지와 물의 활성화 작용등 그 효과가 우수한 것이 특징이다.

Description

성형성이 우수하고 원적외선 방출 효과가 뛰어난 수지 시트의 제조방법{Method for manufacturing a resin sheet excelling in forming shape and radiating far- infrared rays}
본 발명은 성형성이 우수하고 원적외선 방사효과가 뛰어난 수지 시트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수지 시트를 제조함에 있어서, 원적외선을 방출하는 황토, 맥반석, 세라믹류 중 적어도 1종 이상의 원적외선 방사체의 미세분말을 함유하는 마스터배치 칩을 일정량 투입하여 코어층 또는 서브층에 원적외선 방사체를 1.0-10.0g/㎡ 함유하도록 하고, 원적외선 방사 영역(λ＝4-25㎛)의 분광 방사율이 80%를 초과하는 복수층의 무정형 시트를 형성함을 특징으로 하는 성형성이 우수하고 원적외선 방사효과가 뛰어난 수지 시트의 제조방법에 관한 것이다.
좀더 상세히 말하면, 본 발명에서 얻어지는 수지 시트는 진공성형, 압공성형 또는 진공·압공 성형시 성형성이 우수하고, 백화현상이 발생하지 않으며, 이 시트로 제조된 각종 용기는 반영구적으로 다량의 원적외선을 방출함으로써, 각종 식품의 신선도 유지기간을 연장시키고, 식품의 숙성효과가 뛰어나며, 냄새를 제거하여,맛과 영양의 보존 및 습도 유지와 물의 활성화 작용등 그 효과가 우수한 성형용 수지 시트를 제공하게 된다.
일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 시트, 폴리올레핀계 수지 시트, 폴리스틸렌계 수지 시트, 폴리카보네이트계 수지 시트, 폴리염화비닐계 수지 시트, 아크릴계 수지 시트등은 기계적 강도, 열적 특성, 내약품성, 전기적 특성, 내습성, 내수성, 투명성등이 우수하여 시트상으로 성형된 후, 각종 식품 포장용기, 일반포장용기, 건축자재 포장용기, 농수축산용 포장소재 및 농수축산용 종표배양판 소재등 다양한 용도로 사용되어 지고 있다.
그러나, 이와 같이 우수한 특성에도 불구하고 상기한 수지 만으로 제조된 시트는 투명성은 우수하지만 기능성이 부여되지 않았기 때문에 다양한 용도 전개에 어려움이 따르게 되었다. 따라서 기능성 향상을 위해 맥반석, 황토, 세라믹 등의 원적외선 방사체를 시트 제조공정에 투입함으로써 원적외선 방출 효과를 나타내는 각종 수지의 제조방법이 제안되어 왔다. 예를 들면, 특허출원 제1998-51683호, 특허출원 제2001-45125호에서 맥반석 또는 황토등 원적외선 방사체의 미세 분말을 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지에 혼합하여 얻은 마스터배치 칩을 사용하여 용융 압출하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이와같이 원적외선 방사체를 첨가하여 시트상으로 제조 할 때에 시트의 표면층에 있는 원적외선 방사체는 가이드롤을 마모시키게 되며, 또한 과량의 원적외선 방사체를 함유할 경우, 시트가 쉽게 부서져 성형품의 깨짐현상이 발생하는 등 많은 문제점이 있었다.
이와같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 황토, 맥반석, 세라믹 등의 원적외선 방사체중 적어도 1종 이상의 원적외선 방사체를 함유하는 마스터배치 칩을 제조하고 이를 수지 시트의 제조공정중 특정량을 첨가함으로써 반영구적으로 원적외선 방출 효과가 뛰어난 시트를 제조하기에 이르렀다.
좀더 상세히 설명하면, 본 발명에서 사용되는 원적외선 방사체는 SiO2, Al2O3, MgO, (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2등의 성분이 함유되어 있는 것이 특징이다.
또한, 마스터배치 제조시 원적외선 방사체의 분산성을 향상시키기 위하여 원료 수지를 분말상태로 분쇄하고, 원적외선 방사체의 평균입경이 0.2~10.0㎛사이로 조절된 미세한 황토, 맥반석, 세라믹 파우더중 1종 또는 2종을 혼합한 것으로서 수지에 대해 5.0-50 중량% 첨가한 후, 60분이상 혼합하고 트윈 압출기로 압출하여 분산성이 우수한 마스터배치 칩을 제조한다. 여기서 제조된 원적외선 방사체를 함유하는 마스터배치 칩은 3층 이상 적층 시트의 코어층 또는 서브층에 원적외선 방사체를 1.0~10.0g/㎡ 함유하도록 첨가한다. 수지 시트내 원적외선 함량이 1.0g/㎡ 미만인 경우에는 원적외선 방출에너지가 작기 때문에 충분한 효과를 발휘할 수 없으며. 함량이 10.0g/㎡을 초과하면 원적외선 방출에너지는 커지지만 시트의 투명성이 저하되고 시트가 부서지기 쉬워지며 성형품으로 제조시 깨짐현상이 발생하는 등 많은 문제점이 있다. 또한, 원적외선 방사체의 평균 입경이 10㎛를 초과하게 되면 시트상으로 성형시 시트의 표면에 겔형태의 외관불량이 발생하며 이를 열성형하여 용기로 제조한 후에도 이러한 외관불량은 남게되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 성형성이 우수하고 반영구적으로 원적외선을 방사하는 수지시트를 제조함에 있다.
본 발명에 있어서, 사용되어지는 수지는 투명한 각종 수지 시트로서, 예를
들면, 무정형 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리올레핀, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 아크릴등 수지로서, 이들 수지에 원적외선 방사체의 분산성을 향상시키는 방법으로 상기 수지를 저온에서 미세한 분말형상으로 분쇄하여 분말의 평균 크기가 50 메쉬를 초과하지 않도록 한다.
여기에 고온 가공처리 및 분쇄과정을 통해 평균 입경이 0.2~10.0㎛인 맥반석, 황토 및 세라믹중 1종 또는 2종 이상의 원적외선 방사체 미립자를 혼합기에서 60분 이상 혼합한 후, 트윈 압출기로 압출하여 원적외선 방사 마스터배치 수지를 제조한다. 상기 마스터배치 수지의 원적외선 방사체 함량은 수지에 대해 5.0~50중량%로 하는 것이 분산성이 우수하다. 분산성을 더욱 좋게 하기 위해서는 수지내의 원적외선 방사체의 함량을 5.0~30중량%로 하는 것이 바람직하며, 이 범위를 초과하면 원적외선 방사체의 분산성이 떨어지고, 극한점도가 떨어져 칩이 쉽게 부서지는 현상(brittle)이 일어나 시트제조 후에도 기계적 강도 저하 등의 문제가 발생하기 때문에 가능하면 이 범위를 벗어나지 않도록 하는 것이 좋다. 제조된 마스터배치 수지를 100~150℃에서 3.0~5.0 시간 가열 건조시킨 다음, 공 압출장치로 공급하여 코어층 또는 서브층에 원적외선 방사체를 1.0~10.0g/㎡ 함유하도록 하고, 원적외선 방사영역(λ＝4∼ 25㎛)의 분광 방사율이 80%를 초과하는 복수층의 무정형 시트를 얻게된다. 시트의 제조과정을 좀 더 상세하게 설명하면, 고온 가공처리 및 분쇄과정을 통해 제조된 평균입경 0.2~10.0㎛로 조절된 입경을 갖는 미세 분말의 황토, 맥반석, 세라믹중 1종 또는 2종 이상을 혼합기에서 파우더 형태로 분쇄된 수지와 60분 이상 충분히 혼합하여 분산 시킨후, 트윈 압출기로 압출하여 분산성이 우수한 원적외선방사 마스터배치 수지를 제조한다. 이때 압출 공정에서는 압출시 가수분해에 의한 물성저하를 방지하기 위하여 진공장치에 의해 충분히 수분을 제거하여야 하며, 여기서 얻어진 마스터배치 수지의 극한점도는 0.50dl/g을 초과하게 된다. 원적외선방사 마스터배치 수지내의 원적외선 방사체의 함량은 5.0~30중량%가 알맞다. 이 범위를 초과하면 원적외선 방사체의 분산성이 저하되어 시트 제조시 용융 압출공정에서 필터압 상승으로 시트 제조가 어려워지며, 극한점도 저하로 인해 마스터배치 칩이 부서지기 쉽게되는 등의 문제가 발생한다. 여기서 제조된 원적외선 방사체가 함유된 마스터배치 수지를 100~150℃에서 3.0~5.0시간 가열 건조공정을 통해 공정 수분율 150ppm이하인 원적외선방사 마스터배치 수지를 공압출 장치로 공급하여 코어층 또는 서브층에 원적외선 방사체를 1.0~10.0g/㎡ 함유하는 폴리에스테르로 형성된 원적외선 방사영역의 분광 반사율이 80%를 초과하는 복수층의 무정형 시트를 얻게 된다. 이 때에 공압출에 의해 제조된 시트는 코어층의 층비가 전체 두께의 90%를 초과하지 않는 것이 좋다. 코어층의 충비가 90%를 초과하게 되면 원적외선 방사체가 표층으로 돌출되어 시트 제조공정 중에 가이드롤을 손상시키는 등의 문제를 유발하기 때문에 가능하면 90%를 초과하지 않는 것이 좋다.
여기서 제조된 시트의 원적외선 방사율은 원적외선 방사영역(λ=4~25㎛)의 분광방사율이 80%를 초과하는 것이 특징이다. 따라서 본 발명의 목적은 수지 시트 제조시 우수한 원적외선 방사효과를 가지며, 공정 통과성이 우수하고 각종의 용기로 성형시 우수한 성형성을 가지며, 특히 식품용기로 사용시 내용물의 장기 보관성이 우수한 무정형 폴리에스테르 시트를 제공하게 된다.
본 발명에서 특성치 및 제반 물성 측정은 하기의 방법으로 실시하였다.
(1) 원적외선 방사체의 평균입경
사용된 모든 입자의 평균입경은 메탄올에 분산된 상태에서 입도분포 측정기(Granulometer HR-850)을 이용하여 측정하였으며, 이때 입자를 구형으로 환산한 체적분율 50%인 점을 입자의 평균입경으로 하였다.
(2) 원적외선 방사율
한국건자재시험연구원의 폴리에스테르 시트의 평가방법을 이용하여 분석한 값이다.
(3) 시트의 탁도(Haze)
무정형 폴리에스테르 시트를 헤이즈 측정기(Nippon Denshoku사 제품 300A)를 사용하여 측정하였으며, 이때 헤이즈값은 전체산란광/전체투과광×100으로 산출한 값이다.
(4) 가이드롤 마모상태
48시간 생산 후, 가이드롤의 표면상태를 현미경을 통해 관찰하고 다음과 같이 판정하였다.
1급: 가이드롤 표면에 손상이 전혀 없는 상태.
2급: 가이드롤 표면에 약간의 스크레치가 발생한 상태.
3급: 가이드롤 표면에 스크레치 발생이 다소 많은 상태.
이하, 본 발명을 실시예와 비교실시예에 의거 상세히 설명한다.
(5) 시트 외관
시트를 가로 50㎝, 세로50㎝ 내에 존재하는 겔 형태를 육안으로 관찰하여 다음과 같이 판정하였다.
◎ : 가로 50㎝, 세로50㎝ 내에 겔이 3개 이내.
○ : 가로 50㎝, 세로50㎝ 내에 겔이 10개 이내.
△ : 가로 50㎝, 세로50㎝ 내에 겔이 20개 이내.
× : 가로 50㎝, 세로50㎝ 내에 겔이 20개 이상.
실시예 1
극한점도 0.5~0.7 dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트을 고상중합을 통해 극한점도가 0.75~1.0 dl/g인 베이스레진을 제조한 후, 이를 저온에서 미세분말 형상으로 분쇄하는 과정을 거쳐 평균입경이 50메쉬 이하의 크기로 하였다. 여기에 고온 가공처리 및 분쇄과정을 통해 제조된 평균입경이 4.0㎛인 미세한 황토 분말을 혼합기에서 60분이상 혼합한 후, 트윈 압출기로 압출하여 원적외선 방사체 함량이 15중량%인 마스터배치 수지를 제조하고, 이를 100~150℃에서 3.0~5.0시간 가열 건조한다음 공압출 장치에서 코어층에 원적외선 방사체가 4.0g/㎡ 함유된 복수층의 무정형 시트를 얻었다. 본 발명에 의해 제조된 시트의 물성은 표 1에서와 같이 원적외선 방사율, 원적외선 방사에너지, 탁도, 공정통과성 등이 우수하고, 시트의 내부에 함유된 원적외선 방사체에 의해 반영구적으로 원적외선을 방출하는 폴리에스테르 시트를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 기재 수지가 폴리올레핀계 수지 인것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 얻었으며, 시트의 물성을 표 1에 나타내었다.
실시예 3
실시예 1에서 기재 수지가 폴리스틸렌계 수지 인것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 얻었으며, 시트의 물성을 표 1에 나타내었다.
실시예 4
실시예 1에서 기재 수지가 폴리카보네이트계 수지 인 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 얻었으며, 시트의 물성을 표 1에 나타내었다.
실시예 5
실시예 1에서 기재 수지가 폴리염화비닐계 수지 인것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 얻었으며, 시트의 물성을 표 1에 나타내었다.
비교실시예 1
실시예 1에서 원적외선 방사체를 함유하지 않는것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 얻었으며, 시트의 물성을 표 1에 나타내었다.
비교실시예 2
실시예 1에서 원적외선 방사체의 평균입경이 10㎛인것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 얻었으며, 시트의 물성을 표 1에 나타내었다
비교실시예 3
실시예 1에서 원적외선 방사체로 맥반석 미립자를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 얻었으며, 시트의 물성을 표 1에 나타내었다.
항목 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
수지 종류 - 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리프로필렌 폴리스틸렌 폴리카보네이트 폴리염화비닐
원적외선방사체 종류 - 황토 황토 황토 황토 황토
원적외선방사체평균입경 ㎛ 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
원적외선방사체 첨가량 g/㎡ 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
원적외선방사율 % 90.0 89.7 90.5 90.2 89.5
시트 HAZE % 10.5 15.4 12.5 10.9 13.5
공정통과성 급 1급 2급 1급 1급 1급
시트외관 - ◎ ○ ◎ ◎ ◎
항 목 단 위 비교실시예 1 비교실시예 2 비교실시예 3
수지 종류 - 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리에틸렌테레프탈레이트
원적외선방사체 종류 - - 황토 맥반석
원적외선방사체평균입경 ㎛ - 10.0 4.0
원적외선방사체 첨가량 g/㎡ - 4.0 4.0
원적외선방사율 % 82.5 89.2 89.3
시트 HAZE % 1.0 13.7 23.5
공정통과성 급 1급 1급 2급
시트외관 - ◎ × ○
본 발명에 의한 성형성이 우수하고 원적외선 방사효과가 뛰어난 수지 시트로 만들어진 성형품은 반영구적으로 원적외선을 방출함으로써 보관 식품의 신선도 유지 기간을 연장시킬 수 있고, 식품의 숙성효과가 뛰어나며 냄새를 제거하고, 맛과 영양의 보존작용, 습도의 유지효과, 물의 활성화 작용등 우수한 특성을 가지는 수지 시트를 제공하게 되며, 또한 본 발명은 종래에 원적외선 방사체를 첨가하여 폴리에스테르 시트를 제조할 경우, 원적외선 방사체에 의하여 가이드롤이 쉽게 마모되어 제조에 어려움이 있었고, 과량의 원적외선 방사체의 함유로 인하여 시트가 부서지는 폐단이 있었으나. 본 발명은 가공성과 성형성이 개선되고, 시트의 브리틀(brittle)현상 발생을 방지하는 효과를 갖는 유용한 발명임.

Claims (3)

  1. 원적외선 방사체의 미립자를 적량 첨가하고, 이를 혼합 분산시켜 얻은 마스터배치 수지를 압출하여 원적외선 방사효과를 갖는 수지 시트를 제조함에 있어서, 원적외선 방사체의 미세분말을 첨가한 마스터배치 수지를 충분히 가열 건조시킨 다음, 공압출장치로 공급하여 코어층 또는 서브층에 원적외선 방사체를 1.0∼10.0g/㎡ 함유케 하고, 원적외선 방사영역(λ=4∼25㎛)의 분광 방사율이 80%를 초과토록 한 복수층의 무정형 시트를 형성함을 특징으로 하는 원적외선 방사효과가 뛰어난 수지 시트의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 원적외선 방사효과를 갖는 수지 시트가 폴리에스테르계수지 시트, 폴리스틸렌계수지 시트, 폴리카보네이트계수지 시트, 폴리염화비닐계수지 시트 또는 폴리아크릴계수지 시트임을 특징으로 하는 원적외선 방사효과가 뛰어난 수지 시트의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 원적외선 방사체로서, 황토, 맥반석, 세라믹류 중 1종 이상으로 SiO2, Al2O3, MgO, (K.H3O)Al2(Si.Al)4O10(H2O.OH)2등의 성분을 함유한 것을 사용함을 특징으로 하는 원적외선 방사효과가 뛰어난 수지 시트의 제조방법.
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