KR101580315B1 - 열에 의하여 접착되는 우레탄 합지필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우레탄의 특성을 활용한 우레탄 합지필름에 관한 것으로, 특히 인장력이 우수한 우레탄 원단에 합지를 위한 접착층을 형성할 경우에 접착층의 균일성과 접착층의 박리 등의 문제점을 해소한 것이다.
이를 위하여 우레탄 필름의 어느 일면에 도포된 접착제의 휘발성분을 건조할 경우에 높은 온도에 의하여 쉽게 늘어나고 끊어지는 문제점을 해소하기 위하여 PE계 필름을 사용하여 상기 PE계 필름의 일면에 액상 상태의 우레탄 원료를 코팅이나 도포하는 방법으로 코팅이나 도포토록 하여 우레탄 원단을 구현토록 한 후 그 상태에서 우레탄 원단의 표면에 접착제의 코팅이나 도포시 우레탄 원단의 표면장력이 약하여 발생되는 접착제의 박리를 해소하기 위하여 코로나 처리토록 하고, 그 코로나 처리된 표면에 이소이아네이트계의 접착제를 코팅이나 도포토록 하는 것이고 이러한 접착제를 코팅이나 도포한 이후에 적정한 온도 및 풍량을 가하면서 접착제에 함유되어진 휘발성분을 제거하면서 건조토록 하는 것이다.

Description

열에 의하여 접착되는 우레탄 합지필름의 제조방법{Urethane Laminating film}

본 발명은 우레탄의 특성을 활용한 열접착으로 접착되는 우레탄 합지필름에 관한 것으로, 특히 인장력이 우수한 우레탄 원단에 열접착에 의한 합지를 위하여 접착층을 형성할 경우에 접착층의 균일성과 접착층의 박리 등의 문제점을 해소한 것이다.

현재 피접착체에 위치토록 한 후 상층에서 열을 가하여 접착토록 하는 다양한 용도로 사용되는 합지필름은 통상 PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PC(polycarbonate)등의 필름을 이용하여 그 이면에 접착층을 도포토록 함으로서 제조되고, 보관을 위하여 접착층의 상면에 이형지가 합지된 상태에서 사용시에는 이형지를 제거토록 한 후 피사체에 열을가하여 부착하여 일반적인 합지필름으로 사용되는 것이다.

그러나 이러한 합지필름은 제조과정이 PVC나 PET나 PC 등의 원단필름이 권취된 상태에서 풀림되면서 필름의 어느 일면에 접착층의 도포와 도포된 접착층의 휘발물질을 건조토록 하기 위한 건조과정을 거치게 되고 건조가 완료된 상태에서 리와인더에서 권취된 후 숙성과정을 거치게 되면서 합지필름을 형성하게 되는 것이다.

따라서 상기한 원단필름의 특성이 권취과정에서의 늘어남이나 고온에 의하여 늘어짐 등이 발생되지 않는 인장력을 갖는 필름을 사용해야 하기 때문에 이러한 필름의 특성에 의하여 합지필름의 표면의 부드러움이 떨어지고, 또한 내열성은 물론 내 마모성과 신축성과 굴곡성 등이 떨어져 특정한 용도 이외에 다양한 용도로서의 사용이 불가능하다라는 것이다.

특허등록번호 등록 제10-1109404

따라서 본 발명에서는 부드러움을 구비하면서도 방수성과 내열성은 물론 부착성과 내 마모성을 갖고 내구성은 물론 신축성과 굴곡성을 갖는 우레탄 필름을 사용하여 다양한 용도로의 사용이 가능한 우레탄 합지필름을 제공하기 위한 것이다.

이를 위하여 성형되어지는 우레탄 필름의 어느 일면에 도포된 접착제의 휘발성분을 건조할 경우에 높은 온도에 의하여 쉽게 늘어나고 늘어짐에 의한 쳐짐 등을 해소하기 위하여 PE계 필름을 사용하여 상기 PE계 필름의 일면에 액상 상태의 우레탄 원료를 코팅이나 도포방법으로 우레탄 필름을 구현토록 한 후 그 상태에서 우레탄 필름의 표면에 접착제의 도포시 우레탄 필름의 표면장력이 약하여 발생되는 접착제의 박리를 해소하기 위하여 코로나 처리토록 하고, 그 코로나 처리된 표면에 이소시아네이트계의 접착제를 코팅이나 도포토록 하는 것이다.

또한 이러한 접착제를 코팅이나 도포한 이후에 적정한 온도 및 풍량을 가하면서 접착제에 함유되어진 휘발성분을 제거하면서 건조토록 하는 것이다.

또한 우레탄 원료로 코팅이나 도포되어진 상태로 이루어져 일정두께를 갖는 우레탄 필름의 어느 일면에 접착층을 형성토록 할 경우에도 점도나 양을 조절하여 T-Die방식으로 접착층의 두께를 일정한 두께로 유지토록 하고, 접착제의 특성도 이소시아네이트 계를 사용토록 함은 물론, 접착층이 코팅이나 도포된 상태에서 일정한 온도로 건조토록 한 후 일정한 온도로 일정기간 숙성토록 함으로서 우레탄 필름이 인장되어 질 경우에도 접착층의 박리현상이나 접착력이 떨어지는 문제점을 해소토록 한 것이다.

따라서 우레탄 필름의 다양한 특성을 활용토록 하면서도 접착력이 유지토록 되어 다양한 용도의 합지필름으로 사용이 가능하게 되는 것이다.

도1은 본 발명의 제조공정도.
도2는 본 발명의 우레탄 필름의 구현을 위한 적층구조단면도
도3은 본 발명의 합지필름의 적층구조단면도.

이하 본 발명을 다양한 실시 예에 의하여 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명에서의 우레탄 합지필름(1)은 사용시 제거되어지는 레이어필름(40)과 상기 레이어필름(40)과 합지되어져 레이어필름(40)이 제거가능한 상태를 갖도록 되는 우레탄필름층(10)과 상기 우레탄 필름층(10)의 표면에 접착층(20)의 견고한 접착을 위한 코로나처리층(11)과 상기 코로나처리층(11)에 코팅이나 도포되는 접착층(20)과 상기 접착층(20)에 피착제와의 열을 받으면서 형성되는 접착면을 형성하기 위하여 코팅이나 도포되어지는 수지층(30)과 상기 수지층(30)의 부착력강화를 위한 표면처리층(31)이 형성되는 적층구조로 이루어지는 것이다.

이때 우레탄 필름층(10)의 형성은 레이어필름(40)에 우레탄원료를 용융하여 티-다이(T-Die)방식으로 일정한 두께로 코팅이나 도포토록 하는 것이고, 이는 우레탄 필름만을 사용할 경우에는 우레탄 필름이 쉽게 늘어나고 늘어남에 의한 처짐 등의 문제점을 해소함은 물론 특히 접착층이 코팅이나 도포된 상태에서 건조로를 통과하면서 건조할 경우에 고온에 의하여 쉽게 늘어져 쳐지는 등의 문제점을 해소하기 위한 것이다.

또한 상기 레이어필름(40)에 합지된 우레탄필름층(10)의 상면의 표면은 그 표면장력이 약하기 때문에 접착층(20)을 형성할 경우에 접착력이 나오지 않게 됨으로 반드시 코로나 방전에 의한 표면처리를 하여 코로나처리층(11)을 형성하게 되는 것이다.

본 발명에서는 이러한 코로나 방전에 의한 표면처리를 우레탄필름(10)의 표면에 표면장력이 40~50다인정도가 나올 정도로 가공토록 함으로서 접착층(20)의 견고한 접착을 유도토록 한 것이다.

또한 상기 접착층(20)을 형성하는 접착제는 폴리우레탄계로서 코팅이나 도포전 상온에서는 열가소성의 고체의 이소시아네이트를 함유하고 있어 고온에서 용융하여 사용되며 냉각에 의하여 경화되어 생산성이 향상되어지는 것이다.

따라서 경화후에도 이소시아네이트 그룹이 대거 수분과 반응하여 경화되면서 열경화성 특성을 가지게 되어 우수한 내열성 및 내용제성을 가지게 되는 것이다.

이때 본 발명에서의 접착층(20)의 코팅이나 도포되는 량은 3~5g/m²정도의 코팅량이나 도포량으로 코팅 또는 도포토록 하는 것이다.

이와 같이 코팅이나 도포된 접착층(20)에는 다량의 휘발물질이 함유되어 있어서, 이러한 휘발물질의 휘발을 위하여 건조로(도시생략)를 통과시키면서 일정한 온도로 가열하면서 휘발물질이 날라가도록 건조토록 하는 것이다.

본 발명에서는 100℃의 온도내에서 일정한 풍량을 사용하여 일정한 속도로 이송토록 함으로서 휘발물질의 휘발이 가능토록 하였다.

*그러나 이러한 온도나 풍량 또는 이송속도는 접착층(20)의 두께에 따라서 또는 코팅이나 도포되는 양에 따라서 임의적으로 변화되어지는 것으로 이러한 온도 등의 변화가 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니다.

또한 이러한 건조의 중요성은 접착층(20)의 건조가 완료되지 않을 경우에는 접착층에 기포의 발생은 물론 추후에 접착층의 부분 박리현상이 나타나게 되는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같이 접착층(20)의 건조가 완료된 상태에서 접착층(20)의 상면으로는 피착제와의 접착면을 형성하기 위한 수지층(30)을 형성하는 것이고, 이러한 수지층(30)의 코팅이나 도포도 용융되는 수지를 티-다이(T-Die)방식으로 코팅이나 도포토록 하는 것이고, 상기와 같이 코팅이나 도포된 수지층(30)의 표면으로는 피착제와의 부착력강화를 위한 표면처리층(31)을 형성하게 되는 것이다.

이때 접착층(20)의 상면으로 수지층(30)을 코팅이나 도포할 경우에 부착력을 강화토록 하기 위하여 압출되는 수지의 표면에 오존을 사용하여 산화를 촉진토록하고, 접착층(20)과 합지되는 순간 급속냉각을 통하여 압출된 수지층(30)을 고르게 고정시켜 주게 되는 것이다.

본 발명에서의 수지층(30)의 압출온도는 260℃(±10%)의 범위내에서 작업이 이루어질 경우에 가장 좋은 효과를 얻을 수 있었다.

그러나 이러한 압출온도는 수지층(30)을 형성할 경우에 본 발명에서 사용된 수지가 EVA를 사용할 경우에 적용되는 온도이고, 만일 LDPE LLDPE,EEA, EAA등을 사용할 경우에는 온도의 변화가 발생되는 것이다.

이는 접착층(20)의 형성이 우레탄필름(10)과의 긴밀한 접착을 위하여 폴리우레탄계의 접착제를 사용한 것이고, 이러한 폴라우레탄계의 이소시아네이트의 함유에 의하여 열가소성 수지를 합지토록 하게 되는 것이다.

따라서 피착제와의 접착력이 우수하게 유지되는 것이다.

이하 일 실시 예에 의하여 본 발명의 제조공정을 단계별로 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명에서의 우레탄 필름(10)을 사용함으로서 우레탄 필름(10)의 여러 가지 특성을 그대로 살릴 수 있고, 여러 가지 제품 생산에 손쉽게 사용할 수 있으며, 가격이 저럼하여 경쟁력 확보가 가능함은 물론 다량은 물론 소량 생산도 용이하며, 기존 사용방법 대비 친환경적이다.

본 발명에서의 사용하고자 하는 필름은 우레탄 필름(10)이고, 상기의 우레탄 필름(10)의 형태는 도1에 도시된 바와 같이 레이어필름(40)에 합지(우레탄원료를 용융하여 티-다이(T/D)방식으로 코팅이나 도포하는 형태로 이루어진)된 상태로 사용되어지는 것이다.

또한 본 발명에서 접착층(20)의 상면에는 우레탄 필름이 피착제와의 부착력을 우수하게 하기 위하여 코팅이나 도포되어지는 수지층(30)을 형성할 경우에 사용하고자 하는 원료는 EVA 수지를 사용하였으나 이와 유사한 특성을 갖게 되면서도 티-다이(T/D)압출 가능한 수지면 가능한 것으로 예를 들면 LDPE, LLDPE, EEA, EAA 등등이 사용가능한 것이다.

또한 만들고자 하는 제품의 형태와 용도는 히팅롤 라미네이팅 방식으로 어떤 기재와도 손쉽게 부착이 가능한 우레탄 합지필름(1)의 형태이고, 특히 종이, 의류용 천, 금속 및 기타에 합지가능토록 하는 것이다.

또한 본 발명에서의 우레탄 합지필름(1)의 특성으로는 합지된 상태에서의 표면의 부드러움과 방수성 또는 내열성과 부착성 및 내마모성은 물론 내구성과 신축성과 다양한 굴곡성 등등의 특성을 얻을 수 있는 것이다.

다음은 순차적인 공정별로 설명하면 다음과 같다.

제1공정으로서 PE계 레이어 필름(40)과 우레탄 원료가 용융되어 도포되어져 합지된 형태의 우레탄 필름(10)을 익스트루더(T/D)의 언와인더에 권취하는 것이다.

이때 우레탄 필름(10)의 상면이 권취된 상태에서의 상단 쪽에 노출되게 위치하도록 한다.

제2공정으로서 우레탄 필름(10)의 노출된 표면에 접착층(20)을 형성할 경우에 접착력을 높이기 위하여 코로나 처리를 하고 이를 위하여 본 발명에서는 표면처리된 상태에서의 표면장력을 40~50 다인정도를 유지토록 하는 것이다.

제3공정으로서 제2공정에서 코로나 처리된 우레탄 필름(10)의 코로나처리층(11)의 표면에 이소시아네이트계의 접착제를 도포하고 가능하면 그 도포량은 3g 이상 5g/m² 미만정도로 코팅이나 도포하는 것이고, 균일한 코팅이나 도포량을 유지하기 위하여 코팅 동판을 사용하여 일정량의 코팅이나 도포가 가능토록 하는 것이다.

제4공정으로서 제3공정에서 코팅이나 도포된 접착제의 휘발 성분을 휘발토록 하기 위하여 일정온도와 풍량 및 속도가 유지되는 건조로를 통해 1차 건조시킨다.

제5공정으로서 제4공정에서 접착제가 건조되어 접착층(20)이 형성된 표면에 EVA 수지를 T/D 압출방식으로 코팅이나 도포하여 수지층(30)을 형성하고 이때의 코팅이나 도포두께는 15μ~100μ 까지가능한 것이다.

만일 코팅이나 도포두께를 두껍게 하기 위하여는 추가공정으로 코팅이나 도포가 가능한 것이고, 이러한 두께는 사용용도에 따라 가변되어지게 가공이 가능한 것이다.

이때 제4공정에서 제5공정으로 패스될 때 코팅이나 도포된 접착제가 구동 패스시켜주는 구동롤러에 달라붙으므로 특수표면처리된 구동롤러를 사용하는 것이다.

본 발명에서는 이러한 구동롤러를 특수 테프론 코팅롤 또는 엠보싱 롤을 사용하였다.

제6공정으로서 제5공정에 의하여 코팅이나 도포된 EVA의 표면 즉 수지층(30)의 표면에 피착제와의 부착력을 높이기 위하여 코로나 처리를 하여 표면처리층(31)을 형성하는 것이다.

이는 완제품으로 사용시 피착제에 부착력을 좋게 하기 위한 것이다.

그후 양쪽 측면의 불균일한 에치를 제거하고, 이는 권취시 고르게 권취되게 하기 위한 것이고, 이때 리와인더에서 고르게 권취할 경우에는 장력이 너무 강하면 제품이 늘어나게 되는 문제점이 존재하게 되는 것이다.

제7공정으로는 상기와 같이 제6공정을 통과하여 고르게 권취된 우레탄 합지필름을 일정한 온도의 숙성실에서 약 72시간 숙성시키는 것이다.

이때 숙성시 거치대 등을 이용하여 통기를 위하여 바닥에서 띄어 숙성시키고, 숙성의 온도는 50℃±5℃ 이상을 유지토록 하는 것이다.

이때 숙성 온도가 상기의 온도보다 너무 높으면 산화현상을 일으켜 노화를 촉진시킬 수 있는 것이고, 숙성온도가 상기의 온도보다 너무 낮으면 경화가 제대로 되지 않아 접착력이 떨어질 수 있는 것이다.

또한 숙성시간이 짧은 경우 경화가 덜 되어 접착력 약화되고, 숙성시간이 너무 길 경우에는 산화작용이 일어나 EVA 수지로 코팅이나 도포된 수지층(30) 등의 수명에 영향을 줄 수 있는 것이다.

그후 숙성이 완료된 우레탄 합지필름(1)을 사용할 용도에 맞게 슬리팅을 한다.

이때 우레탄 합지필름(1)을 구성하는 우레탄필름(10)과 합지되어진 PE계 레이어 필름(40)을 제거시킨 후 사용하게 되는 것이다.

이때 PE 레이어필름(40)과 합지된 형태의 우레탄 필름(10)을 사용하는 것은 우레탄 필름(10)의 생산시 PE계 레이어필름(40)에 액상 상태의 우레탄 원료를 코팅이나 도포방법으로 생산 후 PE 레이어필름(40)을 박리시키는 것으로 우레탄 열 라미네이팅 필름 제조시 제4공정에 해당되는 건조과정에서 건조시 높은 열에 의해 우레탄 원단이 쉽게 늘어나고 쳐지는 문제를 PE 레이어 필름(40)이 보완해주는 역할을 하게 되는 것이다.

이때 우레탄 필름(10)의 생산 후 시간이 지남에 따라 PE 레이어필름(40)과 우레탄 원단(10)의 부착력이 서서히 약해짐에 주의해야하는 것이다.

또한 우레탄 필름(10)의 표면은 표면장력이 약해 접착력이 않나오므로 코로나 처리는 필수적이다.(30m/min 이상)

또한 이소시아네이트계 접착제를 도포하고 약 100℃ 정도의 온도 및 풍량과 적정한 라인 속도로 접착제의 휘발성분을 제거해야 하며, 휘발성분이 남아있을 경우 합지 후 기포 및 부분 박리 등이 발생될 수 있다.

또한 코팅동판을 이용하여 일정량(3g~5g/m2당)의 접착제를 전면에 고르게 도포되어야 한다.

상기와 같이 이소시아네이트계 접착제를 사용하는 것은 우레탄과 상용성이 좋아 경화 후 강한 접착력을 확보함은 물론 우레탄이 인장되어질 경우에도 접착층이 박리되지 않고 강한 접착력을 유지하며 수분이나 열, 용제 등의 휘발성분에도 강한 내성으로 박리를 막아주기 때문이다.

또한 EVA 수지를 T/D 압출 방식으로 코팅이나 도포시는 부착력을 강하게 하기 위해 압출되는 수지의 표면에 오존을 이용하여 산화를 촉진시켜주며, 접착제면과 합지되는 순간 급속 냉각을 통해 압출된 수지층을 고르게 고정시켜주며 이때 압출시 압출 온도는 260℃(±10%)이다.

그후 생산 라인의 공정상 도포된 접착제 면과 가이드롤 표면과 닿는 롤의 표면을 특수가공처리를 통해 접착제가 달라붙지 않도록 해야하며 접착제면의 균일한 도포 상태를 유지해 주어야 한다.

또한 상기와 같이 생산된 우레탄 합지필름(1)을 50℃ 이상의 숙성실에서 72시간 숙성시키는 이유는 접착제가 완전히 숙성이 되어야만 완전히 고착화되어 우레탄이나 EVA 수지면을 완벽히 고정시키기 때문이다.

또한 완성된 우레탄 합지필름의 PE계 레이어 필름(40)을 용도에 따라서는 붙어있는 상태로 슬리팅을 하여 최종 사용시에 제거를 할 수도 있다.

10:우레탄필름 11:코로나처리층
20:첩착층
30:수지층 31:표면처리층
40:레이어필름

Claims (7)

1. PE계 레이어 필름(40)의 상면으로 용융되는 우레탄 용액을 티-다이(T-Die)방식으로 도포하여 우레탄 필름(10)을 형성한 상태에서 익스트루더(T/D)의 언와인더에 권취하는 제1공정과
   제1공정으로 권취된 상태에서 우레탄 필름(10)의 표면에 접착층(20)의 접착력을 높이기 위하여 코로나 처리를 하는 제2공정과
   제2공정에서 코로나 처리된 우레탄 필름(10)의 코로나처리층(11)의 표면에 이소시아네이트계의 접착제를 코팅이나 도포하는 제3공정과
   제3공정에서 도포된 접착제의 휘발 성분을 휘발토록 하기 위하여 일정온도와 풍량 및 속도가 유지되는 건조로를 통해 1차 건조시키는 제4공정과
   제4공정에서 접착제가 건조되어 접착층(20)이 형성된 표면에 EVA 수지를 T/D 압출방식으로 코팅이나 도포시 부착력을 강하게 하기 위해 압출되는 수지의 표면에 오존을 이용하여 산화를 촉진시켜주며, 접착제면과 합지되는 순간 급속 냉각을 통해 고르게 고정시켜 주는 수지층(30)을 형성하는 제5공정과
   제5공정에 의하여 코팅이나 도포된 수지층(30)의 표면에 피착제와의 부착력을 높이기 위하여 코로나 처리를 하여 표면처리층(31)을 형성하는 제6공정과
   제6공정을 통과하여 권취된 합지필름을 일정한 온도의 숙성실에서 숙성토록 하는 제7공정으로 이루어지는 우레탄 합지필름의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images