KR101246001B1 - 종이 이형지를 대체할 수 있는 폴리에틸렌계 이형필름 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 핫멜트 필름 제조시에 캐리어 필름으로 사용되는 재사용 불가능한 종이 이형지를 대체할 수 있는 리사이클링(recycling) 가능한 폴리에틸렌계 이형필름의 조성물 및 상기 조성물로 이루어진 폴리에틸렌 이형필름을 제시하고 있으며, 또한 상기의 조성물로 이루어진 이형필름을 한번 사용한 후 이를 다시 재가공하여 동일한 용도(즉, 핫멜트 필름)의 이형필름으로 재사용할 수 있도록 하는 종이 이형지를 대체할 수 있는 재생 폴리에틸렌계 이형필름을 구현하고자 한다.

Description

종이 이형지를 대체할 수 있는 폴리에틸렌계 이형필름{POLYETHYLENE RELEASE FILM}

본 발명은 폴리우레탄 핫멜트 필름용으로 사용되는 이형 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환경오염을 줄이고 폐기물 처리비용을 경감시키고 또한 친환경 제품으로 각광받을 수 있도록 하는 종이 이형지를 대체할 수 있는 폴리에틸렌계 이형필름에 관한 것이다.

최근에는 여러 산업분야에서와 마찬가지로 신발산업 분야에서도 제조 비용 절감을 위한 많은 노력을 기울이고 있다. 그 일환으로서 신발 제조 공정 중에 많은 인력의 투입을 요하는 재봉공정을 줄이거나 없애기 위한 시도들이 있어 왔고, 일부는 실제로 적용되고 있다.

이와 같이 제조 비용의 상당부분을 차지하고 있는 재봉공정을 접착공정으로 대체하여 1인당 생산량을 증대시키고, 공정시간을 단축하여 비용을 절감하고자 하는 것이다.

또한, 일반적인 접착공정은 액체 상태의 접착제를 사용하여 접착제를 피착제에 도포한 후, 건조를 통해 용제나 수분을 휘발시킨 상태에서 피착제를 서로 접합시키게 된다. 이는 재봉공정보다 공정시간과 작업 인원을 줄일 수 있는 장점이 있지만, 비용 절감을 위한 노력을 여기에서 그치지 않고 더 나아가 액상 접착제를 사용하는 대신에 필름 상태의 핫멜트를 사용하여 열 프레스로 접착공정을 마무리하는 새로운 개념의 생산 기술이 접목되기 시작하였다.

한편, 핫멜트 필름의 생산 시에는, 구체적으로는 열가소성 폴리우레탄계 핫멜트 필름의 생산 시에는 단독 필름 압출로는 압출 설비의 기계 장력, 그리고 핫멜트의 점착성 등으로 인해 작업이 불가능한 경우가 대부분이었다. 이 때문에 수지를 티-다이로 압출하면서 이형지 혹은 이형필름을 투입하여 이형지 위에서 수지가 냉각 및 경화되도록 하였다. 이때, 사용하는 이형지 또는 이형필름을 통상 캐리어 필름이라 한다.

상기 핫멜트 필름은 보편적으로 생산 시에 이형지와 합포하여 생산하며, 열 프레스 공정 중에 이형지를 제거한 후 사용한다. 여기서 발생되는 이형지는 대부분 폐기되어지고, 그 양이 매우 많아 핫멜트 공정의 단점으로 지적되어 왔다. 특히, 최근의 자원절감이나 친환경 공정 개발 등의 추세에 부합하지 않는 문제점이 있다.

상기와 같이 종래의 종이 이형지를 사용할 때의 문제점을 극복하고자, 구체적으로는 종이 이형지를 재사용할 수 없는 어려움을 극복하고자 최근에는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 얇은 필름으로 압출한 다음, 이것을 이형필름으로 사용하는 사례가 늘고 있는 추세이다.

하지만, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 화학적인 이형성이 적기 때문에 필름의 표면이 이형성을 가지도록 선처리 한 후, 사용해야만 하는 단점이 있고, 특히 본 발명의 폴리올레핀계 이형필름에 비해 리사이클링이 불리한 점이 있어 환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리우레탄 핫멜트 필름의 제조시에 사용되던 종이 이형지를 대체할 수 있는 폴리에틸렌계 이형필름을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리에틸렌계 이형필름을 폐기하지 않고 다시 동일 용도로 재사용할 수 있도록 하는 종이 이형지를 대체할 수 있는 폴리에틸렌계 이형필름을 제공함에 있다.

본 발명은 핫멜트 필름의 압출시에 캐리어 필름으로 사용할 수 있는 이형필름의 조성물을 폴리에틸렌계 수지로 구성하고, 구체적으로는 용융흐름성 지수가 0.01~0.5g, 190℃, 2.16kgf인 폴리에틸렌계 수지로 구성함을 특징으로 한다.

이때 보다 바람직하게는, 상기 이형필름은 폴리에틸렌계 수지로 이루어진 이형필름을 1회 사용한 후, 이를 통상의 분쇄 및 압출 과정을 거쳐 리사이클링된 것임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 폴리에틸렌계 이형필름은 통상의 핫멜트 필름과 접착되는 층은 고밀도 폴리에틸렌 수지로 구성되고, 상기 핫멜트 필름이 접착되지 않는 층은 저밀도 폴리에틸렌 수지로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 폴리에틸렌계 이형필름은 표면에 위치하는 적어도 한 개의 층은 용융흐름성 지수가 0.01~0.5g인 고밀도 폴리에틸렌 수지로 구성되고, 내부에 위치하는 층은 용융흐름성 지수가 1.0~4.0g인 저밀도 폴리에틸렌 수지로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 폴리우레탄 핫멜트 필름에 접착되는 이형필름을 종래와 같이 핫멜트 필름으로부터 제거하여 폐기할 필요가 없기 때문에 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리를 위한 부가적인 경비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 폴리에틸렌계 이형필름을 한번 사용 후 분쇄 및 압출의 과정을 거쳐 반복해서 재사용할 수 있으며, 이 또한 환경오염을 방지하고 폐기물 처리비용을 없앨 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 종이 이형지를 대체할 수 있는 2층 구조의 폴리에틸렌계 이형필름이 통상의 핫멜트 필름의 표면에 접착된 상태를 보여주고 있는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 종이 이형지를 대체할 수 있는 3층 구조의 폴리에틸렌계 이형필름이 통상의 핫멜트 필름의 표면에 접착된 상태를 보여주고 있는 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 종이 이형지를 대체할 수 있는 3층 구조이고 중간층이 리사이클링된 폴리에틸렌 수지로 이루어진 폴리에틸렌계 이형필름이 통상의 핫멜트 필름의 표면에 접착된 상태를 보여주고 있는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예들을 각각 제시할 것이다. 그리고 하기의 설명에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 구체적인 각 실시 예를 기술하기로 한다.
본 발명에서는 핫멜트 필름 제조시에 캐리어 필름으로 사용되는 재사용 불가능한 종이 이형지를 대체할 수 있는 리사이클링(recycling) 가능한 폴리에틸렌계 이형필름의 조성물 및 상기 조성물로 이루어진 폴리에틸렌 이형필름을 구현하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 상기의 조성물로 이루어진 이형필름을 한번 사용한 후 이를 다시 재가공하여 동일한 용도(즉, 핫멜트 필름)의 이형필름으로 재사용할 수 있도록 하는 종이 이형지를 대체할 수 있는 재생 폴리에틸렌계 이형필름을 구현하고자 한다.
하기에서는 이를 구체적으로 설명한다.
통상적으로 핫멜트 필름으로 사용되는 열가소성 수지들로는 폴리우레탄 계열, 폴리에스테르 계열, 폴리아미드 계열, 폴리에틸렌비닐아세테이트 계열 등이 있다. 이들 수지의 압출시는 핫멜트 수지의 특성상 열에 의해 쉽게 점착성이 나타나 다이스를 통과한 수지가 압출 설비에 다수 존재하는 롤러에 점착되어 압출 생산에 어려움을 주게 된다. 또한 핫멜트 필름의 두께가 매우 얇고 모듈러스가 낮아 압출 설비에 의해 가해지는 장력에 견디지 못하고 늘어나면서 핫멜트 필름의 폭이 극단적으로 줄어드는 현상이 발생하게 된다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 캐리어필름을 사용하게 되는데, 구체적으로는 다이스를 통해 압출되는 핫멜트 수지를 캐리어 필름 위에 합포한 상태에서 냉각 및 롤링을 실시하게 된다. 이럴 경우 기계에 의한 장력은 캐리어 필름이 상쇄하게 되어 정확한 폭과 두께의 제품 생산이 가능하며, 핫멜트 필름이 롤러의 표면에 점착되는 현상을 막아준다.
이때, 가정 일반적으로 사용되는 캐리어 필름은 이형지이다. 상기 이형지는 종이 위에 이형성을 가질 수 있는 다양한 종류의 수지가 코팅 처리되는데, 이들 수지로는 폴리프로필렌과 실리콘 등이 있다. 또 다른 캐리어 소재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 "PET"라 함) 필름이 있다. 일반적인 열가소성 필름을 생산할 때는 표면 코팅처리되지 않은 PET 필름을 사용하기도 하나 핫멜트 필름을 생산할 경우는 수지의 점착성이 강하므로 상기 PET 표면에 실리콘 코팅 처리된 PET를 사용한다. 또 다른 캐리어 소재로는 폴리프로필렌(이하 "PP"라 함) 필름이 있다. 상기 PET와 마찬가지로 PP 단독 필름으로 사용되기도 하나 표면 코팅 처리하여 이형성을 증대시켜 사용하는 것이 보통이다. 상기 PP의 경우는 내열온도가 상대적으로 낮기 때문에 보다 낮은 온도에서 압출이 가능한 핫멜트 수지에 사용된다.
한편, 본 발명에서 사용되고 있는 폴리에틸렌계 필름은 근본적으로 이형성이 뛰어나고, 내열성을 강화할 경우 일반적인 폴리우레탄계 핫멜트 필름을 생산하기 위한 캐리어 필름으로도 사용 가능하다. 지금까지는 이러한 시도들이 없었으며 본 발명에서는 이와 같이 내열성을 강화한 폴리에틸렌계 필름을 제조하여 폴리우레탄 핫멜트 필름의 생산에 사용할 수 있도록 하였다.
또 한편으로, 본 발명에서는 폴리에틸렌 필름의 내열성을 높이기 위하여 사용하는 폴리에틸렌 수지의 분자량을 높은 것으로 선택해야 한다. 통상 일반적인 포장용 필름으로 사용되는 저밀도 폴리에틸렌(이하 "LDPE"라 함) 수지의 경우 용융흐름성 지수(melt flow index)가 1.0~5.0g, 190℃, 2.16kgf인 것을 사용한다. 하지만, 본 발명에서 사용하는 고밀도 폴리에틸렌(이하 "HDPE"라 함) 수지는 용융흐름성 지수가 0.01~0.5g, 190℃, 2.16kgf인 것을 사용하였다. 실험 결과 다층의 폴리에틸렌 필름을 사용할 경우 모든 층을 고밀도 폴리에틸렌으로 구성할 필요는 없었으며, 최소한 핫멜트 필름과 접촉하는 면만 고밀도 폴리에틸렌으로 제조할 경우 충분한 내열성을 달성하여 핫멜트 필름의 압출시에도 열에 의한 수축현상은 일어나지 않았다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
{실시 예 1}
본 발명의 실시 예 1에서는 2층 구조의 폴리에틸렌 이형필름을 제조할 때, 도 1과 같이 핫멜트 필름이 접착되는 1층은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 구성하고 상기 핫멜트 필름이 접착되지 않는 2층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 구성하였다. 하기의 표 1에서는 상기 HDPE와 LDPE의 조건(물리적 특성)을 구체적으로 나타내었다.

폴리에틸렌 이형필름	수지 용융흐름성 지수 (g/10분, 190℃, 2.16kgf)	두께 (㎛)
1층(HDPE)	0.035	40
2층(LDPE)	2.800	110

즉, 본 발명에서는 상기 표 1의 조건으로 폴리에틸렌 이형필름을 제조하였으며, 구체적으로는 인플레이션 방식으로 폴리에틸렌 이형필름을 제조하였으며, 상기 이형필름을 폴리우레탄 핫멜트 필름의 캐리어 필름으로 사용하였다.
한편, 통상적으로 폴리우레탄 핫멜트 필름의 다이스 압출 온도는 150~160℃ 정도이기 때문에 캐리어 필름은 상기 온도에서 열에 의한 변형이 없어야 하는데, 본 발명의 실시 예 1의 조건으로 제조된 폴리에틸렌 이형필름은 상기 온도(구체적으로는, 150~160℃)에서 열에 의한 변형이 전혀 없었다.

{실시 예 2}
본 발명의 실시 예 2에서는 하기의 표 2에서 제시하고 있는 바와 같이, 고밀도 폴리에틸렌의 용융흐름성 지수를 상향 조정하였다.

폴리에틸렌 이형필름	수지 용융흐름성 지수 (g/10분, 190℃, 2.16kgf)	두께 (㎛)
1층(HDPE)	0.07	40
2층(LDPE)	2.800	110

즉, 전술한 실시 예 1보다 고밀도 폴리에틸렌의 용융흐름성 지수를 약 2배(0.07) 상향 조정하였으나 여전히 폴리우레탄 핫멜트 필름의 압출 조건(구체적으로는, 폴리우레탄 핫멜트 필름의 다이스 압출 온도인 150~160℃)에서는 열 변형이 일어나지 않고 양호하였다.

{실시 예 3}
본 발명의 실시 예 3에서는 3층 구조의 폴리에틸렌 이형필름을 제조하였으며, 구체적으로는 도 2와 같이 핫멜트 필름이 접착되는 1층 또는 3층은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 구성하고 중간층인 2층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 구성하였다. 하기의 표 3에서는 상기 HDPE와 LDPE의 조건(물리적 특성)을 구체적으로 나타내었다.

폴리에틸렌 이형필름	수지 용융흐름성 지수 (g/10분, 190℃, 2.16kgf)	두께 (㎛)
1층(HDPE)	0.035	20
2층(LDPE)	3.000	110
3층(HDPE)	0.035	20

상기의 표 3에서 보는 바와 같이, 폴리우레탄 핫멜트 필름과 접착되는 최외각층을 형성하는 1층과 3층을 고밀도 폴리에틸렌으로 구성하고, 중간층인 2층을 저밀도 폴리에틸렌으로 구성하였다. 이때 최외각층의 두께를 20㎛로 구성하였다.
이와 같이 실시 예 3의 방법으로 제조된 폴리에틸렌 이형필름도 전술한 실시 예 1,2와 마찬가지로 폴리우레탄 핫멜트 필름의 제조에 문제없이 사용할 수 있었다.

{실시 예 4}
본 발명의 실시 예 4는 한번 사용된 폴리에틸렌 필름을 분쇄한 다음, 이를 다시 압출하여 폴리에틸렌 이형필름으로 제조하는 방법을 제시하고 있다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 분쇄한 폴리에틸렌 이형필름을 중간층인 2층의 구성성분으로 사용하였다. 하기의 표 4에서는 상기 HDPE와 LDPE의 조건(물리적 특성)을 구체적으로 나타내었다.

폴리에틸렌 이형필름	수지 용융흐름성 지수 (g/10분, 190℃, 2.16kgf)	두께 (㎛)
1층(HDPE)	0.035	20
2층(LDPE)	3.100(폴리에틸렌 스크랩)	110
3층(HDPE)	0.035	20

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 폴리에틸렌 이형필름의 중간층을 구성하는 2층은 이형필름의 내열성에 크게 영향을 주지 않으므로 상기 표 4의 조건으로 제조한 폴리에틸렌 이형필름도 폴리우레탄 핫멜트 필름의 제조에 사용할 수 있었다.
이와 같이 폴리우레탄 핫멜트 필름 제조시에 사용할 수 있는 재생 폴리에틸렌 이형필름을 제조하는 것이 가능해졌다.

{실시 예 5}
본 발명의 실시 예 5에서는 하기의 표 5에서 보는 바와 같이 용융흐름성 지수가 전술한 실시 예 4와는 다소 다른 폴리에틸렌 필름 스크랩을 사용하여 폴리에틸렌 이형필름을 제조하였다. 마찬가지로 중간층이 전체 필름의 내열성에 크게 영향을 주지 않으므로 최종 폴리우레탄 핫멜트 필름을 제조하는 데는 문제가 없었다.

폴리에틸렌 이형필름	수지 용융흐름성 지수 (g/10분, 190℃, 2.16kgf)	두께 (㎛)
1층(HDPE)	0.035	20
2층(LDPE)	2.200(폴리에틸렌 스크랩)	110
3층(HDPE)	0.035	20

한편, 전술한 바와 같은 각 실시 예에서 제조한 폴리에틸렌 이형필름은 그 표면이 아주 미세한 요철이 형성되어 있어서 육안으로는 무광택의 특징이 있다. 이러한 표면 형태는 폴리우레탄 핫멜트 필름을 압출시에 핫멜트 필름으로 그대로 전이가 되어서 상기 핫멜트 필름 또한 동일한 표면 형태를 지니게 된다. 통상 폴리우레탄 핫멜트 필름과 같은 낮은 경도의 필름들은 표면 광택이 있을 경우 점착성이 강해서 핫멜트 필름 단독 상태로 제품 감기를 할 수가 없다. 하지만 본 발명과 같이 무광택의 표면을 가질 경우는 표면 점착성이 크게 저하되어 핫멜트 필름 단독으로도 제품 감기가 가능하다.
또 한편으로, 본 발명의 부수적인 결과로서 핫멜트/이형필름으로 구성된 2층 구조의 제품을 생산한 후 이형필름을 제거하고 핫멜트 필름 단독으로도 제품 감기가 가능했다. 최종 제품 사용자의 입장에서는 종래의 이형지나 이형필름의 폐기물이 발생하던 것으로 근본적으로 해결하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 핫멜트 필름의 압출시에 캐리어 필름으로 사용되며, 적어도 한 개층 이상으로 이루어진 폴리에틸렌계 이형필름에 있어서,
   상기 이형필름은 상기 핫멜트 필름과 접착되는 층은 고밀도 폴리에틸렌 수지로 구성되고, 상기 핫멜트 필름이 접착되지 않는 층은 저밀도 폴리에틸렌 수지로 구성되며;
   상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 용융흐름성 지수가 0.01~0.5 g/10min이고 두께는 10~150㎛이며, 상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융흐름성 지수가 1.0~4.0 g/10min이고 두께는 10~150㎛ 임을 특징으로 하는 종이 이형지를 대체할 수 있는 폴리에틸렌계 이형필름.
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