KR101136934B1 - 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체, 이의 제조 방법 및 이로 제조된 대전방지 포장 상자 - Google Patents

폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체, 이의 제조 방법 및 이로 제조된 대전방지 포장 상자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체, 이의 제조 방법 및 이로 제조된 대전방지용 포장 상자에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 폴리올레핀 수지는 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 함유하는 투명 대전방지 조성물을 포함하고, 본 발명의 폴리올레핀 발포체는 상기 폴리올레핀 수지에 발포제를 주입하고 가열하여 제조된다.
본 발명의 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체 및 이를 이용하여 제조된 대전방지용 포장 상자는 대전방지 성능이 우수하고, 제품에 다양한 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 제조공정에서 분진이 발생하지 않아 디스플레이 글래스의 보관 및 운반에 이용될 수 있다.
폴리올레핀, 발포체, 대전방지, 포장 상자, 디스플레이 글래스

Description

폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체, 이의 제조 방법 및 이로 제조된 대전방지 포장 상자{Polyolefin resin, polyolefin foam, manufacturing method thereof and anti-static packing box manufactured by thereof}
본 발명은 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체, 이의 제조 방법 및 이로 제조된 대전방지 포장 상자에 관한 것으로, 구체적으로는 대전 방지 성능 및 충격 완충성, 깨짐성등의 물리적 성질이 우수하고 제품에 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 제조 과정중에서 분진 발생이 없어 작업성이 향상되는 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체, 이의 제조 방법 및 이로 제조된 대전방지 포장 상자에 관한 것이다.
디스플레이의 대형화 및 박막화 추세에 따라 디스플레이 패널의 기판 재료로 이용되는 글래스 기판 또한 대형화, 박막화되어 가는 추세이다. 글래스 기판의 박막화가 진행될수록 디스플레이 글래스 표면의 청결도를 유지하여 공정불량을 최소화하는 외에 운송과 보관 중에 조그마한 충격, 정전기 발생 등으로 물성이 변화되 고 파손되는 것을 예방하려는 대책에 대한 관심이 증대하고 있다.
종래에는 디스플레이용 패널 및 글래스의 포장 및 이송을 위하여 EPS, EPP, EPE등과 같은 수지를 사용하였고 이러한 수지는 다른 물질과의 마찰 등에 의해 생성되는 정전기를 장시간에 걸쳐 축적하는 성질이 있어 정전기로 인한 먼지 등의 이물질이 제품내로 유입되어 공정상 불량률이 증가하는 문제점이 발생하였다. 이러한 불량률을 최소화하는 방법으로 계면활성제, 금속산화물 및 카본블랙 등을 이용하여 대전방지 성능을 부여하는 기술이 알려져 있다.
그러나, 카본블랙이나 금속산화물을 이용하는 경우 표면저항(105 Ω/sq.)은 우수하나 분진발생 등의 단점을 갖고 있으며, 계면활성제를 사용할 경우 투명성이 보장되는 반면, 마이그레이션(migration)이 심하고, 온도 및 습도 변화에 민감할 뿐만 아니라 표면저항(109 Ω/sq. 이상)이 증가하는 단점을 갖고 있다. 특히, 카본블랙의 경우 분진발생이 심하여 작업상의 불편을 초래하고 카본블랙 고유의 색으로 인해 다양한 색상의 제품을 제조하는데 한계가 있다.
또한, 종래에는 내용물의 보호 및 취급의 편리성에 중점을 두어 EPS(Expandable Polystyrene)등의 발포체를 사용한 경포장이 선호되었다. 그러나, 제품이 정밀화됨에 따라 제품 포장의 고급화 및 안전성 향상 요구가 증가되고 이에따라 EPS 포장재의 물리적 취약성(깨짐성, 반복 완충성), 분진발생, 재활용 불가, 소각시 유해가스 방출등의 문제점이 지적되기 시작되었다. 따라서, 선진국에서는 그 사용을 금하고 있으며 국내에서도 법적으로 규제하려는 움직임이 있다.
상기의 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은 대전 방지 성능 및 충격 완충성, 깨짐성등의 물리적 성질이 우수하고 제품에 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 제조 과정에서 분진 발생이 없어 작업성이 향상되는 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체, 이의 제조 방법 및 이로 제조된 대전방지 포장 상자를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,
탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 함유하는 투명 대전방지 조성물을 포함하는 폴리올레핀 수지를 제공한다.
상기 폴리올레핀 수지는 상기 투명 대전방지 조성물로 코팅될 수 있다.
상기 투명 대전방지 조성물은 상기 폴리올레핀 수지에 대하여 1 내지 70 중량부로 포함될 수 있다.
상기 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군 으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물은 투명 대전방지 조성물에 대하여 0.1 내지 60 중량부로 포함될 수 있다.
상기 투명 대전방지 조성물은 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 60 중량%; 바인더 0.1 내지 10 중량%; 안정화제 5 내지 10 중량%; 및 용매 30 내지 90 중량% 를 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(3,4-에틸렌티오펜), 이들의 유도체나 공중합물 및 π-공액계 수용성 또는 유기용매 가용성 전도성 고분자로 이루어진 군으부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 직경이 1 내지 100 nm이고, 길이가 1 내지 500 ㎛일 수 있다.
상기 유기-은 나노 착화합물은 은 함유 화합물과 하기 화학식 1 의 암모늄계 화합물을 반응시켜 얻을 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112009047672773-pat00001
(상기 화학식 1 에서,
R1 은 -(CH2)n- (n 은 0 내지 5 의 정수) 이고,
R2 는 H, OH, 탄소수 1 내지 5 의 알콕시; 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 1차, 2차, 또는 3차 아민이다.)
본 발명의 다른 목적을 달성하고자 본 발명은,
탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 함유하는 투명 대전방지 조성물을 포함한 폴리올레핀 수지에 발포제를 주입하고 가열하여 제조한 폴리올레핀 발포체를 제공한다.
상기 발포제는 이산화탄소, 부탄 또는 펜탄 가스일 수 있다.
상기 발포제는 상기 폴리올레핀 수지에 대하여 5 내지 50 중량부로 주입될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하고자 본 발명은,
폴리올레핀 수지와 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 포함하는 투명 대전방지 조성물을 혼합하고 건조시켜 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 제조하는 코팅 단계;
상기 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 반응기에 투입하고 상기 반응기에 발포제를 주입하는 발포제 주입 단계;
상기 반응기의 온도를 100 내지 200 ℃로 유지하면서 교반하는 가열 단계; 및
상기 가열된 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 대기중으로 노출시켜 팽창시키는 팽창 단계를 포함하는 폴리올레핀 발포체의 제조 방법을 제공한다.
상기 발포제는 이산화탄소, 부탄 또는 펜탄 가스일 수 있다.
상기 발포제는 폴리올레핀 수지에 대하여 5 내지 50 중량부로 주입될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하고자 본 발명은,
상기 폴리올레핀 발포체로 성형되는 대전방지 포장 상자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하고자 본 발명은,
폴리올레핀 발포체를 가압하여 팽창시키는 팽창 단계; 및
상기 팽창된 폴리올레핀 발포체를 금형에 충진하고 스팀을 가하여 용융시키는 성형 단계를 포함하는 대전방지 포장 상자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 폴리올레핀 수지는 대전방지 조성물로 코팅되어 대전방지 성능이 우수하다.
본 발명의 폴리올레핀 수지는 발포 공정에서 분진이 발생하지 않아 작업성이 우수하며, 사용과정중 분진 방생으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀 발포체는 충격 완화성, 깨짐성 또는 내약품성등의 물리, 화학적 성질이 우수하다.
본 발명의 폴리올레핀 발포체는 제조 공정에서 분진이 발생하지 않으며, 취급 및 사용과정에서도 분진 발생의 염려가 없어 분진 발생으로 인한 작업의 불편함 및 제품의 불량을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리올레핀 발포체는 제품화시 다양한 색상을 구현할 수 있어, 사용되는 부품 및 특성에 맞게 다양한 색상의 제품의 제조에 이용될 수 있다.
이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며, 여기서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 여기서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 폴리올레핀 수지는 투명 대전방지 조성물을 포함한다. 본 발명의 폴리올레핀 수지는 대전 방지 조성물을 포함하여 대전방지 성능이 우수하며 상기 대전 방지 조성물이 투명하므로 제품화시 다양한 색상을 구현할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 바람직하게는 상기 투명 대전방지 조성물로 코팅될 수 있다. 코팅 방법은 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으나, 폴리올레핀 수지에 상기 대전방지 조성물을 투입하여 혼합하는 방법으로 수지 표면에 상기 대전방지 조성물을 코팅할 수 있다. 대전방지 조성물로 표면이 코팅되므로 폴리올레핀 수지의 대전방지 성능이 향상되게 된다.
상기 폴리올레핀 수지는 바람직하게는 비드 또는 펠렛 형태일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 미니 펠렛 형태일 수 있다. 미니 펠렛 형태인 경우 가공과정에서 취급이 쉬우며, 상기 투명 대전방지 조성물로 코팅시 코팅이 원활히 잘 이루어질 수 있다.
상기 투명 대전방지 조성물은 상기 폴리올레핀 수지에 대하여 1 내지 70 중 량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 폴리올레핀 수지에 대전 방지 성능을 부여하려는 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있으며, 70 중량부를 초과하여 포함되는 경우 첨가량에 비해 대전 방지 효과가 크게 증가하지 않아 비효율적일 수 있다.
상기 투명 대전방지 조성물은 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 사기 투명 대전방지 조성물은 카본 블랙등을 포함하지 않아 투명성을 구현할 수 있으며, 제조공정에서 분진이 발생하지 않는다.
상기 투명 대전방지 조성물은 바람직하게는 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 2 종 이상을 포함할 수 있다. 유기-은 나노 착화합물만을 사용하는 경우 투명성과 작업성에서는 장점을 갖고 있으나, 은의 산화 문제와 함께 공정과정에서 경화, 소성 후 은 입자만이 존재시 은과 은사이를 연결시켜줄 수 있는 매개체가 존재하지 않아 은 입자 사이에 공간이 발생할 수 있어 전도성이 감소하는 단점이 있다. 하지만 전도성 고분자를 병용하는 경우 열경화에 의한 소성 후 전도성 고분자가 은과 은 입자 사이의 전자 이동을 쉽게 해주는 염 다리(salt bridge)역활을 해줌으로써 우수한 전도성을 가진다. 또한,전도성 고분자만을 사용하는 경우 투명성과 작업성은 우수하나 표면저항(≥ 104 Ω/sq)이 금속에 비해 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 2 종 이상을 혼용함으로써 보다 우수한 대전방지 성능을 얻을 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형 고리가 서로 연결되어 이루어진 흑연판상을 둥글게 말아서 생긴 튜브 형태의 분자로 대전방지 성능이 우수할 뿐만 아니라, 강성등 기계적 강도도 우수하다. 상기 탄소나노튜브의 종류는 당업계에 공지된 것을 제한없이 사용할 수 있으며, 구체적으로 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소나노튜브는 직경은 1 내지 100 nm, 길이는 1 내지 500 ㎛의 것을 사용할 수 있다. 상기의 범위보다 직경이나 길이가 크면 분산성이나 투명성이 좋지 않을 수 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(3,4-에틸렌티오펜), 이들의 유도체나 공중합물 및 π-공액계 수용성 또는 유기용매 가용성 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 유기-은 나노 착화합물은 대전방지 성능이 우수할 뿐만 아니라 투명성을 감소시키지 않는다. 전도성 고분자에 은 나노 입자를 분산시켜 제조한 전도성 조성물의 경우 액체 상태의 전도성 고분자에 무기 은 나노 입자를 분산 시켜둔 물리적 분산 시스템이므로 코팅액의 안정성 및 투명성이 현저히 감소하는 문제점이 있으나, 상기 유기-은 나노 착화합물은 이온 결합에 의해 액체 상태로 존재하고 있어 액체 상태인 전도성 고분자와 혼용성이 우수하고, 액 안정성이 우수할 뿐만 아니라, 전도성 고분자에 의해 은의 산화를 최대한 억제할 수 있어 산화 안정성도 우 수하다.
상기 유기-은 나노 착화합물은 은 함유 화합물과 하기 화학식 1 의 암모늄계 화합물을 반응시켜 얻을 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112009047672773-pat00002
상기 화학식 1 에서, R1 은 -(CH2)n- (n 은 0 내지 5 의 정수) 이고, R2 는 H, OH, 탄소수 1 내지 5 의 알콕시; 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 1차, 2차 또는 3차 아민이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은 함유 화합물로는 산화 은, 시안화 은, 시아네이트화 은, 탄산 은, 질산 은, 아질산 은, 인산 은, 과염소산화 은으로부터 1종 이상이 선택될 수 있다. 상기 화학식 1의 암모늄계 화합물의 구체적 예로는, 암모늄 카보네이트, 암모늄 카바메이트, 암모늄 바이카보네이트, 에틸암모늄 에틸카바메이트 등이 있다. 상기 은 함유 화합물과 상기 화학식 1의 암모늄계 화합물은 1:2 내지 1:5의 몰비로 반응시키는 것이 바람직하며, 반응 조건은 당해 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진자가 임의로 선택할 수 있다.
상기 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물은 투명 대전방지 조성물에 대하여 0.1 내지 60 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 0.1 중량부 미만으로 포함되면 대전방지 성능을 향상시키려는 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있으며, 60 중량부를 초과하여 첨가되면 분산성 및 투명성이 감소할 수 있다.
상기 투명 대전방지 조성물은 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물; 바인더; 안정화제 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 바인더는 우레탄계, 아크릴계, 우레탄-아크릴계 공중합체, 폴리이미드계, 폴리아미드계, 폴리에테르계, 올레핀계 및 멜라민계 수지와 같은 열경화성 또는 광경화성 수지로부터 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다. 상기 바인더는 상기 대전방지 조성물에 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 바인더가 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우 폴리올레핀 수지와의 결합력이 감소하고, 10 중량%를 초과하여 포함되는 경우 전도성이 감소할 수 있다.
상기 안정화제는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으나, 구체적으로는 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 화합물, 암모늄 카바메이트계, 암모늄 카보네이트계, 암모늄 바이카보네이트계 화합물 또는 이들로부터 선택된 1 종 이상의 혼합물등이 있으며, 보다 구체적으로는 에틸암모늄, 에틸카바메이트등이 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안정화제는 상기 대전방지 조성물에 대하여 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 5 중량% 미만으로 포함되는 경우 산화안정성이 감 소할 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 포함되는 경우 전도성이 저하될 수 있다.
상기 용매는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으나, 구체적으로는 물, 디메틸설폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리디논(NMP), 2-부탄온, 4-메틸-2-펜탄온등의 극성 유기용매와 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 이소부틸알코올, t-부틸알코올, 벤질알코올, 에틸렌글리콜등의 알코올등이 있으며, 바람직하게는 알코올을 사용할 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀 발포체는 투명 대전방지 조성물을 포함하는 폴리올레핀 수지에 발포제를 주입하고 가열하여 제조된다. 상기 폴리올레핀 발포체는 대전방지 성능이 우수하고 다양한 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 충격에 대한 깨짐성, 내약품성등의 물리, 화학적 성질이 우수하다.
상기 투명 대전방지 조성물을 포함하는 폴리올레핀 수지는 바람직하게는 상기 투명 대전방지 조성물로 코팅된 것일 수 있으며, 비드 또는 펠렛형태일 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지 및 투명 대전방지 조성물은 상기에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 발포제는 상기 투명 대전방지 조성물로 코팅된 폴리올레핀 수지를 발포시키는 역할을 하며, 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 이산화탄소, 부탄 또는 펜탄 가스를 사용할 수 있다.
상기 발포제는 상기 폴리올레핀 수지에 대하여 5 내지 50 중량부로 주입될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 주입될 수 있다. 5 내지 50 중량부보 다 소량 또는 과량으로 포함되는 경우 균일하게 발포되지 않을 수 있다.
본 발명의 폴리에틸렌 발포체의 제조 방법은 코팅 단계; 발포제 주입 단계; 가열 단계; 및 팽창 단계를 포함한다. 상기 발포체 제조 방법은 제조 공정에서 분진 발생이 없으며, 대전 방지 성능 및 물리적 성질이 우수하며 다양한 색상의 구현이 가능한 폴리올레핀 발포체를 제조할 수 있다.
상기 코팅 단계는 폴리올레핀 수지와 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 포함하는 투명 대전방지 조성물을 혼합하고 건조시켜 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 제조하는 단계이다.
상기 폴리올레핀 수지는 비드(bead) 또는 펠렛(pellet)형태인 것이 바람직하며, 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 투명 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지는 비드 또는 펠렛 형태의 폴리올레핀 수지를 믹서, 제습건조기, 텀블러 등과 같은 혼합 장치에 넣고 투명 대전방지 조성물을 전량 투입하거나 천천히 적하하는 공정을 통해 상기 폴리올레핀 수지의 표면에 투명 대전방지 조성물을 코팅시키고, 40 내지 60 ℃의 온도에서 서서히 건조하여 제조할 수 있다.
상기 발포제 주입 단계는 상기 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 반응기에 넣고 상기 반응기에 발포제를 주입하는 단계이다.
상기 발포제는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하 게는 이산화탄소, 부탄 또는 펜탄을 사용할 수 있다. 상기 발포제는 상기 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지에 대하여 5 내지 50 중량부로 주입될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 주입될 수 있다. 5 내지 50 중량부의 범위를 벗어나는 경우 발포가 불균일하게 이루어질 수 있다.
상기 가열 단계는 상기 반응기의 온도를 100 내지 200 ℃로 유지하면서 교반하는 단계이다.
상기 발포제 주입후에 반응기의 온도가 100 내지 200 ℃로 유지되도록 가열하면서 약 20 내지 60 분동안 교반하는 동안 실린더(cylinder) 형태의 폴리올레핀 펠렛 또는 비드는 타원형의 형태로 변화될 수 있다.
상기 팽창 단계는 상기 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 대기중으로 노출시켜 팽창시키는 단계이다.
상기 가열 단계에서 타원형의 형태로 변화된 폴리올레핀 펠렛 또는 비드는 대기중으로 노출되면서 5 내지 45 배의 부피비로 팽창되어 구형 입자 상태가 된다.
본 발명은 또한, 상기 폴리에틸렌 발포체를 이용하여 제조된 대전방지 포장상자를 제공한다. 상기 포장 상자는 대전방지 성능이 우수하고, 전자부품 및 디스플레이 액정표시장치 및 이에 사용되는 글래스등의 포장 및 운반 과정에서 외부 충격으로부터 안전하게 보호하고 내부 대전방지효과로 제품의 보관 과정에서 발생하는 오염을 방지한다.
상기 대전방지용 포장 상자의 제조 방법은 팽창 단계; 및 성형단계를 포함할 수 있다.
상기 팽창 단계는 폴리올레핀 발포체를 가압하여 팽창시키는 단계이다.
상기 폴리올레핀 발포체는 통상의 발포공정 또는 상기에서 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다. 발포 공정을 통하여 제조된 폴리올레핀 발포체를 내부 온도가 40 내지 60 ℃로 유지되는 압력탱크에 넣고 0.5 내지 40 ㎏/㎠의 압력을 일정시간 유지하면 폴리올레핀 발포체는 팽창하게 된다. 상기 유지시간은 발포 배율에 따라 당업자가 임의로 조절할 수 있다.
상기 성형 단계는 상기 팽창된 폴리올레핀 발포체를 금형에 충진하고 스팀을 가하여 용융시키는 단계이다.
상기 팽창된 폴리올레핀 발포체를 금형의 캐비티(cavity)에 충진하고 40 내지 150 ℃의 스팀을 가하면 발포체 표면이 용융되어 원하는 모양의 포장 상자를 제조할 수 있다.
이하 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 이는 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐, 이로 인해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다.
< 실시예 1>
1-1. 은 착 화합물 제조
둥근 플라스크에 점성 있는 2-에틸헥실암모늄-2-에틸헥실카바메이트 35.0 g을 넣고 200 ㎖의 메탄올에 용해시킨 후 산화 은 10.0 g을 첨가하여 상온에서 6 시간 반응 시켰다. 이 반응 용액을 water base하에서 용매를 날린 후 진공 하에서 용매를 모두 제거하여 흰색 은 착 화합물을 얻었다.
1-2. 투명 대전방지 조성물의 제조
상기 실시예 1-1에서 제조한 은 착 화합물 10 중량%, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5 중량%, 우레탄-아크릴계 바인더(Stahl Asia Pte Ltd., WF-4644) 3 중량%, 메탄올 20 중량%, 이소프로필알코올 60 중량%, 1-메틸-2-피롤리디논 2 중량% 를 혼합하여 유-무기하이브리드형 투명 대전방지 조성물을 제조하였다.
1-3. 투명 대전방지 조성물로 코팅된 폴리올레핀 수지의 제조
폴리에틸렌 펠렛 100 g을 헨젤믹서, 슈퍼믹서, 제습건조기, 텀블러 등의 혼합기에 투입한 후 실시예 1-1 에서 제조한 투명 대전방지 조성물 30 g을 천천히 적하하여 1~2시간정도 충분히 교반하였다. 상기 투명 대전방지 조성물이 폴리에틸렌 펠릿 표면에 골고루 코팅되도록 25~100rpm의 속도로 저속 교반 후, 상온 내지 40 ℃에서 코팅액이 묻어나는지 유무를 확인하였다.
1-4. 폴리올레핀 발포체의 제조
상기 실시예 1-3 에서 제조된 투명 대전방지 조성물로 코팅된 폴리에틸렌 수지 100 g 을 반응기에 투입함과 동시에 이산화탄소를 상기 폴리에틸렌 수지에 대하여 1:10 의 중량비로 투입하고 고압상태를 유지하면서 150 ℃의 온도로 가열하여 약 30분 동안 교반하였고, 이 과정에서 상기 폴리에틸렌 펠렛은 타원형의 형태로 변형되었다. 타원형으로 변형된 폴리올레핀 펠렛을 대기상태로 노출시켜 약 5~50배 비율로 팽창된 구형 입자 상태의 발포체를 제조하였다.
1-5. 대전방지 포장 상자의 제조
상기 실시예 1-4 에서 제조한 발포체를 발포체를 금형의 캐비티에 충진하고 60 내지 70 ℃의 스팀에 의해 발포체의 표면을 용융시켜 대전방지 포장 상자를 제조하였다.
< 실시예 2>
상기 실시예 1-1에서 제조된 은 착체 화합물 10 중량%, 탄소나노튜브(한국 CNT사, 다중벽 탄소나노튜브, 직경 40 nm, 길이 20 ㎛) 5 중량%, 우레탄-아크릴계 바인더(Stahl Asia Pte Ltd., WF-4644) 3 중량%, 메탄올 20 중량%, 이소프로필알코올 60 중량%, 1-메틸-2-피롤리디논 2 중량%를 혼합하여 유-무기하이브리드형 투명 대전방지 조성물을 제조한 점을 제외하고는 상기 실시예 1 과 동일하게 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 발포체 및 대전방지 포장상자를 제조하였다.
< 실시예 3>
폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5 중량%, 탄소나노튜브(한국 CNT사, 다중벽 탄소나노튜브, 직경 40 nm, 길이 20 ㎛) 5 중량%, 우레탄-아크릴계 바인더(Stahl Asia Pte Ltd., WF-4644) 3 중량%, 메탄올 20 중량%, 이소프로필알코올 65 중량%, 1-메틸-2-피롤리디논 2 중량%를 혼합하여 유-무기하이브리드형 투명 대전방지 조성물을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 발포체 및 대전방지 포장 상자를 제조하였다.
< 실시예 4>
실시예 1-1 에서 제조된 유기 은 착화물 20 중량%, 용매로 메탄올 80 중량%을 첨가하여 은 나노 착화합물을 포함하는 투명 대전방지 조성물을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 발포체 및 대전방지 포장 상자를 제조하였다.
< 실시예 5>
폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5 중량%, 아크릴-우레탄 공중합 바인더(Stahl Asia Pte Ltd., WF-4644) 3 중량%, 물 40중량%, 이소프로필알코올 50중량%, 1-메틸-2-피롤리디논 2중량% 를 혼합하여 전도성 고분자를 포함하는 투명 대전방지 조성물을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 발포체 및 대전방지 포장 상자를 제조하였다.
< 실시예 6>
탄소나노튜브(한국 CNT사, 다중벽 탄소나노튜브, 직경 40 nm, 길이 20 ㎛) 5 중량%, 아크릴-우레탄 공중합 바인더(Stahl Asia Pte Ltd., WF-4644) 3 중량%, 메탄올 30 중량%, 이소프로필알코올 60 중량%, 분산제(STS, Aldrich) 2 중량% 을 혼합하여 탄소나노튜브를 포함하는 투명 대전방지 조성물을 제조한 점을 제외하고는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 발포체 및 대전방지 포장 상사를 제조하였다.
< 비교예 1>
1-1. 전도성 카본블랙(Aldrich) 5 중량%, 아크릴-우레탄 공중합 바인더(Stahl Asia Pte Ltd., WF-4644) 3중량%, 메탄올 30중량%, 이소프로필알코올 60중량%, 분산제(STS, Aldrich) 2중량% 을 혼합하여 대전방지 조성물을 제조하였다.
1-2. 폴리에틸렌 펠렛 100 g을 혼합기에 넣고 상기 비교예 1-1에서 제조한 대전방지 조성물 30 g을 서서히 적하하면서 폴리에틸렌 펠렛 표면에 조성물이 골고루 코팅되도록 교반을 지속시킨 후, 상온에서 코팅액이 묻어나지 않을 정도로 건조하여 대전방지 조성물이 코팅된 폴리에틸렌 펠렛을 제조하였다.
1-3. 상기 1-2 에서 제조한 폴리에틸렌 펠렛을 이용하여 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 발포체 및 대전방지 포장 상자를 제조하였다.
< 비교예 2>
계면활성제(SDS, Aldrich) 5 중량%, 아크릴-우레탄 공중합 바인더(Stahl Asia Pte Ltd., WF-4644) 3 중량%, 메탄올 30 중량%, 이소프로필알코올 60중량%, 분산제(STS, Aldrich) 2 중량% 을 혼합하여 대전방지 조성물을 제조하였다. 상기 대전방지 조성물을 이용하여 상기 비교예 1 과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 발포체 및 대전방지 포장 상자를 제조하였다.
< 실험예 1> 물성 측정
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 및 2 에서 제조된 폴리에틸렌 수지 및 대전방지 포장상자의 물성을 측정하여 하기 표 1 에 나타내었다.
구 분 단위 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 비교예
1		 비교예
2
표면저항
폴리에틸렌수지 Ω/㎠ 103 103 104 103 105 104 105 107
포장상자 Ω/㎠ 104 104 105 105 107 106 107 1010
칼라 연한
회색		 연한
회색		 연한
회색		 연한
흰색		 연한
회색		 연한
회색		 짙은
검정		 연한
회색
분진발생여부 없음 없음 없음 없음 없음 없음 발생 발생
상기 표 1 에 의하면, 본 발명의 투명 대전방지 조성물로 코팅된 실시예의 폴리에틸렌 수지 및 이의 발포체로 제조된 포장 상자는 표면 저항이 비교예의 수지 및 포장 상자 보다 작게 측정되어 대전방지 성능이 향상되었음을 알 수 있다.
또한, 실시예의 포장상자의 경우 기본 색상이 진하지 않아 다양한 색상으로 제조가능함을 알 수 있으며, 제조 공정중에 분진이 발생하지 않아 제조공정이 용이하고 제품의 사용중에도 분진으로 인한 오염등의 염려가 없음을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 투명 대전방지 조성물로 코팅된 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 발포체 및 이로 제조된 대전방지 포장 상자의 경우 대전방지 성능이 우수하고, 제조 공정중 분진 발생이 적으며, 제품의 취급중에도 분진발생으로 인한 오염의 염려가 없다.
또한, 폴리올레핀 발포체의 경우 종래 포장재로 많이 이용되는 폴리스티렌 발포체등에 비해 충격 완화성 및 깨짐성, 내약품성등이 우수하다.
상기의 결과로 볼 때, 본 발명의 폴리에틸렌 수지, 이를 이용한 폴리에틸렌 발포체등은 디스플레이 글래스의 운송 및 보관에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (17)

  1. 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물을 함유하는 투명 대전방지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 대전방지 조성물이 상기 폴리올레핀 수지에 대하여 1 내지 70 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지가 상기 투명 대전방지 조성물로 코팅되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물이 상기 투명 대전방지 조성물에 대하여 0.1 내지 60 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명 대전방지 조성물이 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물 0.1 내지 60 중량%; 바인더 0.1 내지 10 중량%; 안정화제 5 내지 10 중량%; 및 용매 30 내지 90 중량% 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(3,4-에틸렌티오펜), 이들의 유도체나 공중합물 및 π-공액계 수용성 또는 유기용매 가용성 전도성 고분자로 이루어진 군으부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 직경이 1 내지 100 nm이고, 길이가 1 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기-은 나노 착화합물이 은 함유 화합물과 하기 화학식 1 의 암모늄계 화합물을 반응시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지:
    [화학식 1]
    Figure 112009047672773-pat00003
    (상기 화학식 1 에서,
    R1 은 -(CH2)n- (n 은 0 내지 5 의 정수) 이고,
    R2 는 H, OH, 탄소수 1 내지 5 의 알콕시; 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 1차, 2차, 또는 3차 아민이다.)
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지가 펠렛 또는 비드 형태인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지.
  10. 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물을 함유하는 투명 대전방지 조성물을 포함하는 폴리올레핀 수지에 발포제를 주입하고 가열하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발포제가 이산화탄소, 부탄 또는 펜탄 가스인 것을 특징으로 하는 폴리 올레핀 발포체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 발포제가 상기 폴리올레핀 수지에 대하여 5 내지 50 중량부로 주입되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
  13. 폴리올레핀 수지와 탄소나노튜브, 전도성 고분자 및 유기-은 나노 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물을 포함하는 투명 대전방지 조성물을 혼합하고 건조시켜 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 제조하는 코팅 단계;
    상기 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 반응기에 넣고 상기 반응기에 발포제를 주입하는 발포제 주입 단계;
    상기 반응기의 온도를 100 내지 200 ℃로 유지하면서 교반하는 가열 단계; 및
    상기 대전방지 조성물이 코팅된 폴리올레핀 수지를 대기중으로 노출시켜 팽창시키는 팽창 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발포제가 이산화탄소, 부탄 또는 펜탄 가스인 것을 특징으로 하는 폴리 올레핀 발포체의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 발포제가 폴리올레핀 수지에 대하여 5 내지 50 중량부로 주입되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체의 제조 방법.
  16. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 발포체로 성형되는 것을 특징으로 하는 대전방지 포장 상자.
  17. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 발포체를 가압하여 팽창시키는 팽창 단계; 및
    상기 팽창된 폴리올레핀 발포체를 금형에 충진하고 스팀을 가하여 용융시키는 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전방지 포장 상자의 제조 방법.
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