KR101053495B1 - 폴리에틸렌 코팅용 접착필름, 접착필름의 제조방법 및 이를 이용한 물탱크용 금속패널 제조방법 - Google Patents

폴리에틸렌 코팅용 접착필름, 접착필름의 제조방법 및 이를 이용한 물탱크용 금속패널 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌 코팅용 접착필름, 접착필름의 제조방법 및 이를 이용한 물탱크용 금속패널 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 물탱크용 금속패널에 폴리에틸렌을 코팅하기 위하여 상기 금속패널에 접착되는 접착필름에 있어서, 폴리에틸렌(Polyethylene) 40 ~ 60중량%, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체 중 어느 하나를 40 ~ 60중량% 혼합하고, 혼합된 용융혼합물을 압착시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 폴리에틸렌과 폴리비닐아세테이트, 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트의 혼합으로 이루어진 접착필름을 이용한 물탱크용 금속패널의 제조방법에 있어서, (a) 감속기 롤러에 금속패널을 안착시켜 이송시키는 단계; (b) 상기 접착필름이 금속패널의 상부에 균일하게 랩핑시켜 부착시키는 단계; (c) 압출기를 통해 용융된 폴리에틸렌 수지(PE 수지)를 상기 접착필름의 상부로 균일하게 도포하는 단계; (d) 상기 접착필름이 접합되고, 폴리에틸렌 수지가 도포된 금속패널이 실리콘롤러 사이를 통과하면서 열융착 접합에 의해 상기 폴리에틸렌 수지의 코팅이 이루어지는 단계; 및 (e) 코팅된 금속패널을 냉각시키면서 평탄화 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널의 제조방법을 제공한다.

Description

폴리에틸렌 코팅용 접착필름, 접착필름의 제조방법 및 이를 이용한 물탱크용 금속패널 제조방법{Adhesive Film For Polyethylene-coating, Adhesive Film Manufacturing And Metal Panel Manufacturing For Water Tank there of}
본 발명은 폴리에틸렌 코팅용 접착필름, 접착필름의 제조방법 및 이를 이용한 물탱크용 금속패널 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 물탱크에 구성되는 금속패널에 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethyene-vinyl acetate)를 혼합하여 구성된 접착필름을 사전에 융착시키고, 그 상부에 용융된 폴리에틸렌을 코팅하는 공정에 사용되는 폴리에틸렌 코팅용 접착필름, 접착필름의 제조방법 및 이를 이용한 물탱크용 금속패널 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 사무용 건물, 아파트 및 공공건물 등 대부분의 주거용 및 상업용 건물에는 음용수를 공급하기 위한 물탱크가 옥상 또는 지하에 설치되고, 공장 등에서는 산업용 용수를 공급하기 위한 용도로 물탱크가 설치되고 있으며 그 재질에 따라 스테인리스(Stainless)수조, SMC(Sheet Molding Compound)수조, FRP(Fiber Reinforced Plastic)수조 및 콘크리트(Concrete)수조 등으로 구분된다.
스테인리스 수조는 대부분 사각형태의 단위패널을 시공현장에서 조립하여 제작되며, 위생적이고 유지보수가 편리한 반면 저수조내 기층부에 체류하는 염소가스에 의한 부식에 매우 취약하므로 별도의 코팅 처리를 해야 할 뿐만 아니라 가격이 높아 일반적으로 사용되기 어려운 문제점이 있다.
또한, SMC수조에서 사용되는 소재는 액상 매트릭스수지에 저수축제, 충진제, 경화제, 증점제, 안료 등의 첨가제를 혼합한 수지 혼합물(COMPOUND)을 섬유 보강재에 함침시켜 가공하여 제조한 열경화성 중간 성형재료로써 고온에서 가압 프레스 성형하여 물탱크 제작에 적합한 형태로 성형하고 이를 조립하여 SMC수조를 제작한다. 이는 SMC수조의 면이 깨끗하고 착색이 가능하여 소규모 저수조에 적합하고 내식성이 있고 위생성이 뛰어난 장점이 있는 반면, 일반FRP에 비해 유리섬유 함유량이 적어 인장강도가 상대적으로 약하고 수밀성을 확보하기 위해서는 추가적인 실링처리를 해야 하는 문제점이 있다.
또한, FRP재질의 수조는 가볍고, 내구성, 내충격성 및 내마모성이 우수한 장점과 함께 가공성이 우수하여 주로 소용량의 물탱크 용도로 사용되고 있으나, 고온에서는 사용할 수 없다는 문제점을 지니고 있다.
그리고, 콘크리트 수조는 저렴한 가격과 우수한 내구성으로 인하여 일반적으로 대형 수조의 용도로 가장 많이 사용되고 있으며 내부에는 위생성 확보를 위한 다양한 방법의 내부처리가 이루어지고 있다. 보편적으로 콘크리트 수조 내부의 위생성과 방수처리를 위하여 에폭시(Epoxy)수지가 사용되고 있으나, 시간의 경과에 따라 에폭시 수지에서 유해물질이 용출될 뿐만 아니라 방수층의 균열과 박리로 인하여 물이 콘크리트와 직접 접촉하게 됨으로써 수질오염이 발생하는 문제점이 있다.
전술한 여러 종류의 물탱크에서 나타나는 문제점들은 근본적으로 사용되는 소재 자체의 고유한 특성에 의해 나타나는 문제점들이며, 이와 같은 문제점들을 극복하기 위하여 최근에는 폴리에틸렌을 물탱크의 소재로 사용하고자 하는 연구가 진행중이다.
즉, 공개특허 제2003-0035916호에 개재된 "폴리에틸렌 시트를 사용한 콘크리트 수조의 방수구조"에서는 기존 콘크리트 수조 내부에 부직포와 붙임용 시트를 사용하여 폴리에틸렌 시트를 부착하는 기술을 제시하고 있고, 공개특허 제2001-0109505호에 개재된 패널수조 제조방법 및 패널수조"에서는 아연도금강판을 주재료로 하는 물탱크용 단위패널의 내측면에 위생방수시트를 부착하고, 외측면에 보온재를 일체로 성형하여 제조되는 물탱크용 단위패널의 제조방법 및 이를 이용한 물탱크의 제작방법에 대하여 제시하고 있다.
또한, 등록특허 제0839891호에 개재된 "물탱크용 선형 저밀도 폴리에틸렌이 코팅된 판넬 및 그 제조방법"에서는 금속강판을 절단, 엠보싱, 절곡, 용접 등의 성형과정을 거친 후 이물질을 제거하는 전처리공정, 가열공정을 거쳐 폴리에틸렌 분말을 분사하여 코팅한 후 냉각수에 넣어 냉각하고 자연건조하여 폴리에틸렌이 코팅된 판넬을 제조하는 방법에 대하여 제시하고 있고, 공개특허 제2000-0053694호에 개재된 "폴리에틸렌 시트를 고주파 유도가열에 의하여 금속패널에 융착하는 공법"에서는 금속패널(아연도강판)의 표리면에 일정한 두께(1mm)의 폴리에틸렌 시트를 공급하여 고주파 유도가열에 의해 폴리에틸렌 시트를 융착 피복하는 기술을 제시하고 있다.
그러나, 전술한 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 기존의 콘크리트 수조내부에 부직포와 붙임용 시트를 이용하여 폴리에틸렌 시트를 부착하는 방법은 콘크리트면과 폴리에틸렌 시트의 전체면이 콘크리트 면과 직접 부착되지 않고 부자재를 이용하여 폴리에틸렌 시트의 일부분만 부착되어 부착면이 쉽게 떨어지거나 폴리에틸렌 시트의 굴곡현상이 발생하는 문제점이 있다.
둘째, 금속패널 등에 고주파 가열기를 이용하여 가열한 후 폴리에틸렌 분말을 분사하여 부착하거나 일정한 두께의 폴리에틸렌 시트를 부착하는 방법은 폴리에틸렌과 금속패널사이에 강한 접착을 유지할 수 있는 접착성분없이 단순히 폴리에틸렌이 용융되면서 금속패널 등에 부착됨으로써, 냉각 후에는 폴리에틸렌이 금속패널과 쉽게 분리될 뿐만 아니라 고주파 가열기를 통한 금속패널의 간접적인 가열만으로 폴리에틸렌을 용융시키기 때문에 부착시킬 수 있는 폴리에틸렌의 두께에 한계가 있는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 물탱크용 금속패널에 폴리에틸렌 코팅층과의 접착력을 유지하기 위한 폴리에틸렌(Polyethylene)과 금속패널과의 접착력을 유지하기 위하여 각각 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate)공중합체가 균질하게 혼합되어 우수한 접착력을 유지할 수 있는 접착필름 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 물탱크용 폴리에틸렌 코팅 금속패널에 본 발명의 접착필름이 구성됨으로써, 연속공정이 가능하면서도 우수한 접착강도를 가질 뿐만 아니라 절단, 절곡, 프레스 등 가공공정에도 접착부위가 금속패널로부터 분리되는 현상을 방지하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 물탱크용 금속패널에 폴리에틸렌을 코팅하기 위하여 상기 금속패널에 접착되는 접착필름에 있어서, 폴리에틸렌(Polyethylene) 40 ~ 60중량%, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체 중 어느 하나를 40 ~ 60중량% 혼합하고, 그 혼합물을 가열 용융한 후 압착시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 접착필름은 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체 중 어느 하나를 130℃ ~ 250℃의 온도로 가열 용융시키면서 교반하고, 자연 냉각에 의해 냉각시킨 후, 직경 3~5mm의 펠렛형태로 제조하여 압착시키는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체중에서는 비닐아세테이트(Vinylacetate))의 함량이 25 ~ 40중량%이고, 에틸렌(Ethylene)의 함량이 60~75중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 접착필름은 펠렛 형태로 제조된 혼합물을 투입하여 용융한 후, 노즐을 통해 압출하고 0℃ ~ 5℃로 조절된 공랭식 냉각기를 통과시켜 냉각시킨 후, 상하롤러로 구성된 압착롤러 사이를 통과시켜 두께를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 접착필름에 포함되는 폴리에틸렌(Polyethylene)은 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene:LDPE)인 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 물탱크용 금속패널에 폴리에틸렌을 코팅하기 위하여 상기 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법에 있어서, (a) 교반장치가 구성된 혼합장치에 폴리에틸렌(Polyethylene) 40 ~ 60중량%, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체 중 어느 하나를 40 ~ 60중량% 투입하는 단계; (b) 상기 (a) 단계 이후, 용융온도를 130℃ ~ 200℃로 유지하고 고압에서 용융시키면서 완전히 교반시켜 용융혼합물을 생성하는 단계; (c) 교반이 완료되면 고압의 질소가스를 투입하여 용융혼합물을 배출시켜 자연 냉각에 의해 냉각하는 단계; (d) 냉각이 완료된 용융혼합물을 분쇄장치에 투입하여 펠렛형태로 제조하는 단계; 및 (e) 펠렛 형태로 제조된 상기 용융혼합물의 두께를 균일하게 하도록 압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 중에서는 비닐아세테이트(Vinylacetate))의 함량이 25 ~ 40중량%이고, 에틸렌(Ethylene)의 함량이 60~75중량%로 제조하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계는 스크류형 압출장치에 펠렛 형태로 제조된 혼합물을 투입하여 용융한 후, 노즐을 통해 압출하고 0℃ ~ 5℃로 조절된 공랭식 냉각기를 통과시켜 냉각시킨 후, 상하롤러로 구성된 압착롤러 사이를 통과시켜 두께를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 폴리에틸렌과 폴리비닐아세테이트, 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트의 혼합으로 이루어진 접착필름을 이용한 물탱크용 금속패널의 제조방법에 있어서, (a) 감속기 롤러에 금속패널을 안착시켜 이송시키는 단계; (b) 상기 접착필름이 금속패널의 상부에 균일하게 랩핑시켜 부착시키는 단계; (c) 압출기를 통해 용융된 폴리에틸렌 수지(PE 수지)를 상기 접착필름의 상부로 균일하게 도포하는 단계; (d) 상기 접착필름이 접합되고, 폴리에틸렌 수지가 도포된 금속패널이 실리콘롤러 사이를 통과하면서 열융착 접합에 의해 상기 폴리에틸렌 수지의 코팅이 이루어지는 단계; 및 (e) 코팅된 금속패널을 냉각시키면서 평탄화 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계에 있어서, 상기 금속패널은 직선이동시키는 컨베어 하단에 존재하는 가열장치에 의해 140℃~150℃ 화염가열로 가열되고, 실리콘롤러와 감속기롤러 사이를 통과하면서 평탄화됨과 동시에 열처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계에 있어서, 상기 접착필름은 실리콘롤러와 감속기롤러 사이를 통과하여 열융착에 의해 연속적으로 금속패널에 접합되는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 실리콘롤러에는 9℃를 유지하는 냉각수를 공급하여 접착필름층과 PE 수지(폴리에틸렌 수지)층이 고르게 접합 되도록 하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 폴리에틸렌 수지를 160℃~250℃의 온도에서 액상으로 용융하여 상기 접착필름이 접합된 금속패널의 상부에 방사하여 균일하게 도포되도록 하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널의 제조방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 폴리에틸렌 코팅층과 금속패널 사이에 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate)공중합체가 일정 비율로 혼합된 접착필름이 구성됨으로써, 연속공정이 가능하면서도 우수한 접착강도를 가질 뿐만 아니라 절단, 절곡, 프레스 등 가공공정에도 접착부위가 금속패널로부터 분리되는 현상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름의 제조과정을 나타낸 흐름도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름이 구성된 금속패널을 제조하는 과정을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름이 구성된 금속패널의 제조방법에 의한 공정을 나타낸 공정도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름이 구성된 금속패널을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름을 나타낸 모식도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름을 이용한 물탱크용 금속패널의 접착강도를 측정하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름의 제조과정을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름이 구성된 금속패널을 제조하는 과정을 나타낸 과정도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름이 구성된 금속패널의 제조방법에 의한 공정을 나타낸 공정도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름이 구성된 금속패널을 나타낸 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름을 나타낸 모식도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 코팅용 접착필름을 이용한 물탱크용 금속패널의 접착강도를 측정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 폴리에틸렌 코팅용 접착필름은 유백색의 고체필름의 형태로 제조되며, 권취롤러에 의해 감겨져 있는 것으로, 물탱크용 금속패널에 폴리에틸렌 수지(PE수지)가 코팅되어 접착될 수 있도록 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate)를 균일하게 혼합하여 펠렛 형태로 제조하는 혼합공정과 압출장치에 투입하여 용융압출하면서 필름형태로 성형하는 압출성형공정을 통해 제조된다.
혼합공정은 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate)를 일정 비율로 투입하여 용융 및 교반시켜 용융혼합물로 제조하는 것이다.
즉, 본 발명의 혼합공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 교반장치가 구성된 혼합장치에 폴리에틸렌(Polyethylene) 40 ~ 60중량%, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate) 40 ~ 60중량%를 투입하는 수지 투입단계를 수행한다.(S110)
그리고, 투입된 폴리에틸렌(Polyethylene)과, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate)를 용융하기 위해 용융온도를 130℃ ~ 250℃로 유지하면서 용융시키고 완전히 교반시키는 용융 및 교반단계를 수행한다.(S120)
이후, 교반이 완료되면 고압의 질소가스를 투입하여 용융혼합물을 상측에서 하측으로 배출시켜 자연 냉각에 의해 냉각되도록 하는 냉각 단계를 수행한다.(S130)
냉각이 완료되면, 분쇄장치에 투입하여 직경 3~5mm정도의 펠렛형태로 혼합 용융물을 제조하여 접착필름을 제조하기 위한 혼합공정을 완료한다.(S140)
이때, 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate)의 비율은 원하는 물성의 접착필름을 제조하기 위하여 임의로 조정가능하나 폴리에틸렌의 비율이 과도하게 높을 경우에는 물탱크용 금속패널과의 접착력이 다소 떨어지며, 폴리비닐아세테이트의 비율이 과도하게 높을 경우에는 폴리에틸렌과의 접착력이 다소 떨어지므로, 본 발명에서는 40 ~ 60중량%의 비율로 혼합하도록 한다.
또한, 본 발명의 접착필름은 전술한 바와 같이, 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate)가 일정 비율로 혼합되어 이루어지는 것으로 기재하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 혼합하되, 폴리에틸렌(Polyethylene) 40 ~ 60중량%, 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 40 ~ 60중량%를 혼합하여 제조될 수도 있을 것이다.
여기서, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 중에서는 비닐아세테이트(Vinylacetate))의 함량이 25 ~ 40중량%이고, 에틸렌(Ethylene)의 함량이 60~75중량%로 제조하도록 한다.
이는, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 중에서 비닐아세테이트의 함량이 높을수록 용해도와 점성이 증가하며 극성의 표면에 대한 접착성이 증가하기 때문이다.
한편, 전술한 수지 혼합단계에 의해 펠렛 형태로 제조된 혼합물을 이용하여 접착필름으로 제조하기 위하여 그 두께를 균일하게 하도록 압착하는 압착단계를 수행한다.(S150)
즉, 스크류형 압출장치에 펠렛 형태로 제조된 혼합물을 투입하여 용융한 후, 노즐을 통해 압출하고 0℃ ~ 5℃로 조절된 공랭식 냉각기를 통과시켜 냉각시킨 후, 상하롤러로 구성된 압착롤러 사이를 통과시켜 두께를 균일하게 하는 것이다.
그리고, 펠렛 형태의 혼합물의 두께를 균일하게 한 후, 권취기에서 권취하여 접착필름을 제조하는 것이다.
여기서, 폴리에틸렌은 3종류로 분류된다. 즉 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene:LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene:HDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene:LLDPE)의 3종이다. 최초로 개발된 것이 LDPE인데, 이것은 ethylene(CH2＝CH2)에 산소나 과산화물 등의 라디칼 개시제를 가하여 150℃ ~ 300℃, 1,000 ~ 3,000kg/cm2의 조건에서 중합시켜 만들어진 폴리에틸렌으로서, 고온, 고압의 반응조건 때문에 수지는 장쇄에 분기를 가진 것으로서, 본 발명에서는 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene:LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene:HDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene:LLDPE) 중 저밀도 폴리에틸렌을 사용하도록 하며, 이에 대한 화학식은 다음과 같다.
Figure 112011008086064-pat00001
폴리에틸렌(Polyethylene)
Figure 112011008086064-pat00002
폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate)
Figure 112011008086064-pat00003
폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate)
이하에서는, 전술한 접착필름의 물성을 측정하고, 제조된 접착필름을 폴리에틸렌 코팅 금속패널 제조공정에 적용하기 위한 실시예를 기재하도록 한다.
실시예 1
분자량 10,000의 저밀도 폴리에틸렌 60중량%와 분자량 10,000인 폴리비닐아세테이트 40중량%로 하여 밀폐된 고온, 고압의 혼합장치에서 온도를 180℃로 조절하여 균일하게 혼합되도록 교반시키며 용융한 후 상부에서 고압의 질소가스를 투입하면서 하부를 열어 토출시킨 후, 자연 냉각시키고, 이를 직경 약 3mm의 펠렛 형태로 분쇄하여 싱글 스크류형(Single Screw Type) 압출장치에 넣어 노즐로 압출한 다음, 온도 2℃로 조절된 공랭식 냉각장치를 통과시켜 냉각한 후, 상하 롤러간격이 0.5mm인 롤러 사이를 통과시켜 권취하여 접착필름을 제조하여 접착필름의 물성을 측정하고, 제조된 접착필름을 폴리에틸렌 코팅금속패널 제조공정에 적용한 결과를 표1에 나타내었다.
비교예 1-1
저밀도 폴리에틸렌을 50중량%, 폴리비닐아세테이트를 50중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시행하였다.
비교예 1-2
저밀도 폴리에틸렌을 40중량%, 폴리비닐아세테이트를 60중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시행하였다.
실시예 2
분자량 10,000의 저밀도 폴리에틸렌 60중량%와 용융지수(Melt Index) 43g/10min인 폴리에틸렌-비닐아세테이트 40중량%로 하여 밀폐된 고온, 고압의 혼합장치에서 온도를 190℃로 조절하여 균일하게 혼합되도록 교반시키며 용융한 후 상부에서 고압의 질소가스를 투입하면서 하부를 열어 토출시킨 후, 자연 냉각시키고 이를 직경 약 3mm의 펠렛형태로 분쇄하여 싱글 스크류형(Single Screw Type) 압출장치에 넣어 노즐로 압출한 다음, 온도 2℃로 조절된 공랭식 냉각장치를 통과시켜 냉각한 후, 상하 롤러간격이 0.5mm인 롤러 사이를 통과시켜 권취하여 접착필름을 제조하여 필름의 물성을 측정하고, 제조된 접착필름을 폴리에틸렌 코팅 금속패널 제조공정에 적용한 결과를 표1에 나타내었다.
비교예 2-1
저밀도 폴리에틸렌을 50중량%, 폴리에틸렌-비닐아세테이트를 50중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
비교예 2-2
저밀도 폴리에틸렌을 40중량%, 폴리에틸렌-비닐아세테이트를 60중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
비교예 2-3
용융지수 19g/10min인 폴리에틸렌-비닐아세테이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 시행하였다.
비교예 2-4
용융지수 8g/10min인 폴리에틸렌-비닐아세테이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 시행하였다.
상기한 실시예와 비교예에서 얻어진 접착필름의 물성과 폴리에틸렌 코팅 금속패널 제조공정에 적용한 결과를 표1에 나타내었다.
표1의 물성은 다음의 방법으로 구하였다.
1) 밀도 : ASTM D-1505
2) 항복강도(yield strength) : ASTM D638
3) 인장강도 : ASTM D638
4) 신장률 : ASTM D638
5) 접착강도 : KS M ISO 4624
실시예1 비교예1-1 비교예1-2 실시예2 비교예2-1 비교예2-2 비교예2-3 비교예2-4
PE함량(%) 60 50 40 60 50 40 60 60
PVAc 함량(%) 40 50 60 - - - - -
PEVA함량(%) - - - 40 50 60 40 40
PEVA 용융지수
(g/10min)		 - - - 43 43 43 19 8
혼합온도(℃) 180 180 180 190 190 190 190 190
밀도(g/cm3) 0.95 1.02 1.09 0.92 0.923 0.928 0.92 0.92
항복강도
(kgf/cm2)		 130 138 146 113 117 120 98 92
인장강도
(kgf/cm2)		 180 191 199 164 169 174 142 133
신장률(%) 520 502 488 620 592 582 690 733
접착강도
(kgf/2.5cm)		 14.7 14.3 13.4 12 14.4 17.2 10.8 10.3
여기서, PE는 폴리에틸렌(Polyethylene)이고, PVAc는 폴리비닐아세데이트(polyvinylacetate)이고, PEVA는 폴리에틸렌비닐아세테이트(Polyethylene-co-vinyl acetate)를 칭하는 것이다.
또한, 접착강도의 측정은 접착강도의 측정은 폴리에틸렌 코팅 금속패널을 길이 250mm, 폭 25mm로 절단 한 후 90도로 절곡하고 강판과 폴리에틸렌 코팅층을 도 6에 도시된 바와 같이 분리한 후 인장시험기에 파지하여 측정한 것이다.
아울러, 폴리에틸렌과 폴리비닐아세테이트의 혼합으로 이루어진 본 발명의 접착필름을 이용한 물탱크용 금속패널의 제조방법은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 물탱크용 금속패널을 제조하기 위하여 감속기 롤러(312)에 금속패널(320)을 안착시켜 이송하도록 하고, 이와 동시에 전술한 권취롤러(314)에 권취된 접착필름(300)이 금속패널(320)의 상부에 균일하게 랩핑시키는 금속패널 이송 및 접착필름 부착단계를 수행한다.(S210)
여기서, 금속패널(320)은 직선이동시키는 컨베어 하단에 존재하는 가열장치(304)에 의해 140℃~150℃ 화염가열로 가열되고, 가열된 금속패널(320)은 실리콘롤러(316)와 감속기롤러(312) 사이를 통과하면서 평탄화됨과 동시에 열처리가 이루어지는 것이다.
또한, 접착필름(300)은 가열된 금속패널(320) 위에 풀림과 동시에 실리콘롤러(316)와 감속기롤러(312) 사이를 통과하여 열융착에 의해 연속적으로 금속패널(320)에 접합되는 것이다.
이때, 접착필름(300)을 금속패널(320)에 접합시키는 실리콘롤러(316)에는 냉각수가 공급되며, 소정의 온도를 유지하면서 1차적으로 접합이 이루어 지게 한다. 이러한, 실리콘롤러(316)는 상호 회전되는 한 쌍의 롤러 내로 9℃를 유지하는 냉각수를 공급하는 것으로, 물탱크용 금속패널(320)의 제작이 완료될 때 까지 실리콘롤러(316) 사이 통과하여 금속패널(320)에 접착필름(300)과 PE 수지(310)가 실리콘롤러(316) 내부를 통과하면서 접착필름(300)층과 PE 수지(310)층이 고르게 접합 되도록 하는 것이다.
이후, 압출기(302)에 폴리에틸렌을 투입하고, 160℃~250℃의 온도에서 이 폴리에틸렌을 가열하여 폴리에틸렌 수지(PE 수지: 310)로 용융하여 접착필름(300)이 부착된 금속패널(320)의 상부에 방사하여 균일하게 도포되도록 하는 PE 수지 도포 단계를 수행한다.(S220)
즉, 폴리에틸렌을 압출기(302) 내로 투입하여 액상으로 충분히 용융하고, 용융되는 온도를 160℃~250℃로 유지하여 PE 수지(310)로 압출하여 공급되는 금속패널의 상부에 방사된다.
이렇게, 접착필름(300)이 부착된 금속패널(320)이 감속기롤러(312)와 실리콘롤러(316) 사이에서 인출되면서 가열된 금속패널(320)의 상부면 즉, 접착필름(300)의 상부에 PE 수지(310)를 도포하고, 실리콘롤러(316) 사이를 통과하면서 열융착 접합에 의한 코팅이 이루어지는 PE 수지 코팅단계를 수행하도록 한다.(S230)
그리고, 접착필름(300)과 PE 수지(310)로 접합된 금속패널(320)을 실리콘롤러(316) 사이를 통과하게 되고, 실리콘롤러(316)에 의해 다수 층으로 코팅된 금속패널(320)을 냉각시키면서 평탄화 처리하는 냉각 및 평탄화 처리단계를 수행한다.(S240)
이와 같은 본 발명의 접착필름을 이용한 물탱크용 금속패널은 폴리에틸렌 코팅층과 금속패널 사이에 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate)를 일정 비율로 혼합된 접착필름이 구성됨으로써, 연속공정이 가능하면서도 우수한 접착강도를 가질 뿐만 아니라 절단, 절곡, 프레스 등 가공공정에도 접착부위가 금속패널로부터 분리되는 현상을 방지하는 매우 탁월한 발명인 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300: 접착필름 302: 압출기
310: PE 수지 312: 감속기롤러
314: 권취롤러 316: 실리콘롤러
320: 금속패널

Claims (13)

  1. 물탱크용 금속패널에 폴리에틸렌을 코팅하기 위하여 폴리에틸렌(Polyethylene) 40 ~ 60중량%, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체 중 어느 하나를 40 ~ 60중량% 혼합하고, 그 혼합물을 가열 용융한 후 압착시켜 제조되는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름에 있어서,
    상기 접착필름은 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체 중 어느 하나를 130℃ ~ 250℃의 온도로 가열 용융시키면서 교반하고, 자연 냉각에 의해 냉각시킨 후, 직경 3~5mm의 펠렛형태로 제조된 혼합물을 투입하여 용융한 후, 노즐을 통해 압출하고 0℃ ~ 5℃로 조절된 공랭식 냉각기를 통과시켜 냉각시킨 후, 상하롤러로 구성된 압착롤러 사이를 통과시켜 두께를 균일하게 하게 제조하고,
    상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체중에서는 비닐아세테이트(Vinylacetate))의 함량이 25 ~ 40중량%이고, 에틸렌(Ethylene)의 함량이 60~75중량%로 제조되며, 는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 물탱크용 금속패널에 폴리에틸렌을 코팅하기 위하여 상기 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법에 있어서
    (a) 교반장치가 구성된 혼합장치에 폴리에틸렌(Polyethylene) 40 ~ 60중량%, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 또는 폴리에틸렌-비닐아세테이트(Polyethylene-vinyl acetate) 공중합체 중 어느 하나를 40 ~ 60중량% 투입하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계 이후, 용융온도를 130℃ ~ 250℃로 유지하고 고압에서 용융시키면서 완전히 교반시켜 용융혼합물을 생성하는 단계;
    (c) 교반이 완료되면 고압의 질소가스를 투입하여 용융혼합물을 배출시켜 자연 냉각에 의해 냉각하는 단계;
    (d) 냉각이 완료된 용융혼합물을 분쇄장치에 투입하여 펠렛형태로 제조하는 단계;
    (e) 펠렛 형태로 제조된 상기 용융혼합물의 두께를 균일하게 하도록 압착하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 중에서는 비닐아세테이트(Vinylacetate))의 함량이 25 ~ 40중량%이고, 에틸렌(Ethylene)의 함량이 60~75중량%로 제조하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는 스크류형 압출장치에 펠렛 형태로 제조된 혼합물을 투입하여 용융한 후, 노즐을 통해 압출하고 0℃ ~ 5℃로 조절된 공랭식 냉각기를 통과시켜 냉각시킨 후, 상하롤러로 구성된 압착롤러 사이를 통과시켜 두께를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 물탱크용 금속패널에 접착되는 접착필름 제조방법.
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