KR101590599B1 - 트레이용 플라스틱 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 상층(10); 폴리스티렌 수지(PS, Poly stylene resin)를 유효성분으로 함유하는 중간층(20); 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 하층(30)의 적층구조를 가지며, 시트 전체 중량에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 5~30중량% 및 폴리스티렌 수지 70~95중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 트레이용 플라스틱 시트를 개시한다.

Description

트레이용 플라스틱 시트{PLASTIC SHEET FOR TRAY}
본 발명은 트레이용 플라스틱 시트에 관한 것으로, 구체적으로는 재단면이 매끄럽고 표면 마모도가 우수하고, 열 및 습기에 강하며 백화현상이 발생하지 않고, 원가절감이 가능한 트레이용 플라스틱 시트에 관한 것이다.
플라스틱 시트란 각종의 합성수지를 원료로 하여 용융압출법이나 캘린더(calendar)법으로 성형제조된 것으로 두께가 최저 50㎛ 이상의 것을 말한다. 사용되는 수지는 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌), PS(폴리스티렌: 내충격성 등급을 포함), PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PVC(폴리비닐크롤라이드), PMMA(폴리메틸메타아크릴레이트), PC(폴리카보네이트) 등이 있다. 플라스틱 시트는 제조 비용이 저렴하고 파손 위험이 적으며 경량이라는 특성 등에 의해 일상생활에서 널리 사용되는 식품용기를 비롯한 전기기구의 절연분야 및 기타 공기 조화기 등의 다양한 산업 분야에 폭넓게 이용되고 있다.
ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 수지는 아크릴로니트릴(A), 부타디엔(B), 스티렌(S)의 세 가지 성분으로 되어 있으며, 스티렌-아크릴로니트릴의 공중합체를 SBR(스티렌 부타디엔 고무)과 NBR(아크릴로니트릴 부타디엔 고무) 같은 고무나 부타디엔과 그래프트 중합시켜 제조된다. ABS 수지는 내충격성, 내약품성, 내후성 등이 뛰어나고, 다른 수지와의 상용성이 좋아 폴리스티렌아크릴로니트릴중합체 및 폴리카보네이트 등과의 브렌드도 실시되고 있다. 이에 ABS수지는 VTR, 텔레비전, 라디오 같은 가전 부품, 프론트그릴, 클럼커버 같은 자동차 부품, 사무기기, 잡화 등에 폭넓게 이용되고 있다.
이러한 ABS를 이용한 플라스틱 시트에 관한 종래기술로는 대한민국 공개특허 제10-2012-0048827호(열성형 시에 고광택을 유지할 수 있는 ＡＢＳ 수지 조성물 및 이를 이용한 ABS 시트), 대한민국 공개특허 제10-2013-0061833호(ABS 시트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 ABS 시트), 진공성형시 발생하는 ABS 시트의 두께 변화량에 관한 연구(한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집 pp663~666)등이 있다.
그런데, ABS 수지만으로 이루어진 플라스틱 시트는 내충격성이 강한 장점은 있으나 표면 마모도가 좋지 않고, 습기에 약하며 가격이 높다는 문제가 있다. 또한, 시트로 성형 시 모서리 부분이 매끄럽지 못하여 열처리 공정을 거쳐야 한다는 문제가 있다.
한편, 트레이는 적재품을 적재하거나 운반할 때 적재물의 안전을 위해 사용된다. 종래 트레이의 일 예가 등록특허 제10-0919292호(평판 표시패널 운반용트레이)와 공개특허 제10-2007-0051414호(액정패널용 트레이)에 개시된 바 있다.
종래의 트레이는 통상 ABS(Acrylonitrile butadiene styrene)와 같은 합성 수지 등으로 형성되었다. 그런데, 종래의 ABS 등으로 제조된 트레이는 외부 충격 및 제품의 흔들림에 의해 표면에 파티클이 발생될 수 있다는 문제가 있으며, 또한 재단면이 매끄럽지 않아 열처리 공정을 거쳐야 하며, 제조단가가 높다는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 발명자들은 종래 ABS 수지의 단점을 보완하여 모서리를 매끄럽게 하기 위한 열처리 공정을 거치지 않아도 매끄러운 재단면을 가지며, 표면 마모도가 우수하고 열 및 습기에 강하며 백화현상이 발생하지 않으면서 제조단가를 낮출 수 있는 트레이용 플라스틱 시트를 제조하고자 예의 연구한 결과 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 모서리를 매끄럽게 하기 위한 열처리 공정을 거치지 않아도 매끄러운 재단면을 가지며, 표면 마모도가 우수하고 열 및 습기에 강하며 백화현상이 발생하지 않으면서 제조단가를 낮출 수 있는 트레이용 플라스틱 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 상층(10); 폴리스티렌 수지(PS, Poly stylene resin)를 유효성분으로 함유하는 중간층(20); 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 하층(30)의 적층구조를 가지며, 시트 전체 중량에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 5~30중량% 및 폴리스티렌 수지 70~95중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 트레이용 플라스틱 시트를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PETG, Glycol modified polyethylene terephthalate Resin)인 것을 특징으로 하는 트레이용 플라스틱 시트를 제공한다.
이러한 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트는 재단면이 매끄러워 모서리를 매끄럽게 하기 위한 열처리 공정이 불필요하고, 표면 마모도가 우수하며 열 및 습기에 강하고 백화현상이 발생하지 않으며 가격이 저렴하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 상층(10); 폴리스티렌 수지(PS, Poly stylene resin)를 유효성분으로 함유하는 중간층(20); 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 하층(30)의 적층구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
폴리스티렌(PS) 수지는 스티렌의 라디칼 중합으로 얻어지는 고분자로, 하기 실험예에 의하면 강도 및 성형성이 우수하지만, 표면 마모도가 좋지 않음을 알 수 있다.
또한, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 축합중합하여 얻을 수 있는 포화 폴리에스터로, 하기 실험예에 의하면 표면 마모도 및 강도가 우수하지만, 충격 및 열에 약하고 성형성이 좋지 않음을 알 수 있다.
그런데, 본 발명은 폴리스티렌 수지(PS, Poly stylene resin)를 유효성분으로 함유하는 중간층(20)의 상·하부에 각각 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 상층(10)과 하층(30)을 적층시킨다. 이에 따라, 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트는 표면 마모도가 우수하며, 또한 충격, 열 및 습기에 강하다. 게다가 모서리를 매끄럽게 하기 위한 열처리 공정을 거치지 않아도 재단면이 매끄럽고, 백화현상이 발생하지 않는 특성을 가진다. 즉, 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지-폴리스티렌 수지-폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 적층구조를 형성함에 따라 트레이용 시트에 사용되기에 적합한 강도를 가지면서도, 표면 마모도가 우수하고 열 및 습기에 강하며 백화현상이 발생하지 않고, 열처리 공정을 거치지 않아도 재단면이 매끄러우며 가격이 저렴하다.
이때, 시트 전체 중량에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 5~30중량%, 폴리스티렌 수지는 70~95중량%를 함유하는 것이 좋다. 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 5~10중량% - 폴리스티렌 80~90중량% - 폴리에틸렌 테레프탈레이트 5~10중량%로 이루어진 것이 좋다. 상기 범위를 만족하는 경우, 더욱 표면 마모도가 우수하며 충격, 열 및 습기에 강하고 재단면이 매끄러우며, 백화현상이 발생하지 않을 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 바람직하게 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PETG, Glycol modified polyethylene terephthalate Resin)인 것이 좋다. PETG는 테레프탈산(TPA, Terephthalic acid)과 에틸렌글리콜(EG, Ethylene Glycol), 사이클로 헥산 디 메탄올(CHDM, Cyclohexanedimethanol)을 공중합한 비정질 수지로서 가공성, 성형성이 우수하고 충격에 강하다.
한편, 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트의 제조방법은 특별히 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 사용하는 방법, 예를 들면, 용융압출법이나 캘린더(calendar)법으로 성형할 수 있다. 예를 들면, 각각의 층을 용융압출법으로 성형한 후, 열간압착하여 최종적으로 적층 시트를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 사용되는 첨가제를 더욱 함유할 수 있다. 예를 들면, 상기 상층(10), 중간층(20), 하층(30)에 각각 슬립제, 전도성 코팅액, 안료 등을 더욱 첨가하여 기능성을 부여할 수 있다.
이와 같이 제조된 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트를 이용하여 성형된 트레이는 열처리 공정을 거치지 않아도 재단면이 매끄러우며, 표면 마모도가 우수하고 열 및 습기에 강하며 백화현상이 발생하지 않는 우수한 특성을 가지면서도 제조단가가 낮아 경제적이다.
본 발명의 트레이용 플라스틱 시트는 모서리를 매끄럽게하기 위한 열처리 공정을 거치지 않아도 매끄러운 재단면을 가지며, 표면 마모도가 우수하고 열 및 습기에 강하며 백화현상이 발생하지 않는 우수한 특성을 가지면서도 제조단가를 낮출 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트를 성형하여 제조된 트레이의 사진이다.
도 3은 ABS 플라스틱 시트를 성형하여 제조된 트레이의 사진이다.
도 4는 본 발명의 PETG-PS-PETG 적층 트레이와 ABS 트레이의 백화현상을 비교한 사진이다. (a)는 본 발명의 PETG-PS-PETG 적층 트레이, (b)는 ABS 트레이의 사진이다.
도 5는 본 발명의 PETG-PS-PETG 적층 트레이의 재단면을 확대한 사진이다.
도 6은 ABS 트레이의 재단면을 확대한 사진이다.
이하, 본 발명의 구성을 하기 실시예를 통해 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고 이와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
실시예 1: 트레이용 플리스틱 시트의 제조
공지의 방법대로 용융압출기를 이용하여 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PETG, Glycol modified polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 상층시트(10), 폴리스티렌 수지(PS, Poly stylene resin)를 유효성분으로 함유하는 중간층시트(20), 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PETG, Glycol modified polyethylene terephthalate Resin)를 유효성분으로 함유하는 하층시트(30)를 제조한 후, 각각을 열간 압착하여 3단 적층시트를 제조하였다. 이때, 용융압출시의 온도는 220℃, 열간압착시의 온도는 210℃로 유지하였다. 이때, 상층시트(10)의 두께는 0.1mm, 중간층시트(20)의 두께는 1mm, 하층시트(30)의 두께는 0.1mm로 하였다. 최종 제조된 시트의 PS 수지는 85중량%, PETG 수지는 15중량%였다(PETG 수지 7.5중량% - PS 수지 85중량% - PETG 수지 7.5중량%, 도 1 참조).
비교예 1 내지 3: 트레이용 플라스틱 시트의 제조
용융압출기를 이용하여 PS만으로 이루어진 트레이용 플라스틱 시트(비교예 1), PET만으로 이루어진 트레이용 플라스틱 시트(비교예 2) 및 ABS만으로 이루어진 트레이용 플라스틱 시트(비교예 3)를 제조하였다. 이때, 용융압출시의 온도는 200∼250℃로 유지하였다.
실험예: 트레이용 플라스틱 시트의 물성 측정
본 실험예에서는 하기 표 1과 같이 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 각각의 트레이용 플라스틱 시트의 물성을 측정하였다.
검사항목 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 검사
구분		 비고
(참고규격)
색상 흑색 투명 흑색 흑색 시트
표면 광택도 무광 유광 유광 유광 시트
비중 1.05 1.34 1.05 1.094 시트
표면
마모도
(mg)		 표준 - - - - -
시트		 *시험설비: Taber Abrasion Tester
*시험방법(ASTM): D4060
*마모자: CS-17
*적용하중: 500g
*시험횟수: 7000회
결과치 249.99 24.08 123.1 28.5
표면저항
(Ω)		 표준 106~9 106~9 106~9 106~9 트레이 *시험설비: 표면저항 측정기
결과치 109 107 108 108
정전압
(V)		 표준 100 이하 100 이하 100 이하 100 이하 트레이 *시험설비: 정전압 측정기
결과치 20~50 20~50 10~50 10~70
Decay Time(초) 표준 2 이하 2 이하 2 이하 2 이하 트레이 *시험설비: FTMS-101C
결과치 2 2 2 2
충격강도
(kg·cm/cm)		 6~9 3~4 25~29 16~19 시트 *시험설비: 만능시험기
*시험방법(ASTM): D256
*시험조건: 1/8", 23℃
인장강도
(kg/cm2)		 260~300 500~550 390~490 210~310 시트 *시험설비: 만능시험기
*시험방법(ASTM): D638
*시험속도: 50mm/min
*시험편 모양: 1호형
신율
(%)		 50~90 115 이상 10~30 45~50 시트
굴곡강도
(kg/cm2)		 450~530 600~700 700~800 433~458 시트 *시험설비: 만능시험기
*시험방법(ASTM): D790
*시험속도: 5mm/min
*지점거리: 40mm
굴곡 탄성율
(kg/cm2)		 20,000~24,000 20,000~25,000 20,000~28,000 18,663~19,527 시트
열변형 온도 (Tg=Glass temper: 유리전이온도)
(℃)		 85 60 90 98.46 시트 *시험방법: SGS_In-House method, DSC (주사열량계 측정법)
* 범위: 20~350℃
* 분당 10℃ UP
* 내부물질: N2
성형수축율
(%)		 5/1000 5/1000 5/1000 5/1000 트레이
항온/항습 test - - - 변형
없음
(0.8mm)		 트레이 *시험조건:60/93, 70/93
24시간 TEST
실험결과, 표면 마모도 측정 결과를 보면, 실시예(본 발명의 트레이용 플라스틱 시트)는 28.5mg, 비교예 1(PS 시트)은 249.99mg, 비교예 2(PET 시트)는 24.08mg, 비교예 3(ABS 시트)은 123.1mg의 표면 마모도 값을 나타내어 실시예의 우수한 표면 마모도를 확인할 수 있다.
또한, 열변형 온도 측정 결과를 보면, 실시예(본 발명의 트레이용 플라스틱 시트)는 98.46℃, 비교예 1(PS 시트)은 85℃, 비교예 2(PET 시트)는 60℃, 비교예 3(ABS 시트)은 90℃로 측정되어 실시예의 우수한 내열성을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예(본 발명의 트레이용 플라스틱 시트)의 표면저항, 정전압, 감쇠시간(decay time), 충격강도, 인장강도, 신율, 굴곡강도, 굴곡 탄성율 및 성형 수축율 값은 종래의 시트(비교예 1 내지 3)와 동등의 결과값을 나타내었다. 따라서, 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트는 트레이용으로 사용하기 적합할 것으로 판단되었다.
실시예 2: 트레이 성형품 제조
상기 실시예 1에서 제조된 PETG-PS-PETG 적층 트레이용 플라스틱 시트를 연화시킨 후, 트레이로 성형하였다. 그 후, 규격에 맞게 절단하여 PETG-PS-PETG 적층 트레이를 제조하였다(도 2).
비교예 4: 트레이 성형품 제조
상기 비교예 3에서 제조된 ABS 트레이용 플라스틱 시트를 연화시킨 후, 트레이로 성형하였다. 그 후, 규격에 맞게 절단하여 ABS 트레이를 제조하였다(도 3).
실험예 2: 트레이 백화현상 비교
본 실험예에서는 상기 실시예 2에서 제조된 PET-PS-PET 적층 트레이와 비교예 4에서 제조된 ABS 트레이의 백화현상을 비교하고자 하였다.
도 4의 (a)는 PET-PS-PET 적층 트레이의 사진이고, 도 4의 (b)는 ABS 트레이 사진이다.
도 4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 PET-PS-PET 적층 트레이는 백화현상의 발생이 적음에 반해, ABS 트레이는 백화현상이 발생하여 시트의 색깔이 하얗게 됨을 확인할 수 있었다.
실험예 3: 트레이 재단면 비교
본 실험예에서는 상기 실시예 2에서 제조된 PET-PS-PET 적층 트레이와 비교예 4에서 제조된 ABS 트레이의 재단면을 비교하고자 하였다.
도 5는 PET-PS-PET 적층 트레이의 재단면의 사진이고, 도 6은 ABS 트레이의 재단면 사진이다.
도 5 및 도 6에서 확인되는 바와 같이, PET-PS-PET 적층 트레이는 매끄러운 재단면을 가짐에 반해, ABS 트레이는 재단면이 매끄럽지 못하여, 모서리를 매끄럽게 하기 위한 열처리 공정이 필요함을 알 수 있었다. 이로부터 본 발명의 트레이용 플라스틱 시트를 이용하여 제조된 트레이는 모서리를 매끄럽게 하기 위한 열처리 공정을 포함하지 않아도 됨을 확인할 수 있었다.
게다가, 도 2 내지 6에 의하면, PETG-PS-PETG 적층 트레이는 전체적으로 광택을 나타내는 흑색을 지니며 재단면도 매끄러워 광택을 나타내는데 반하여, ABS 트레이는 전체적으로 광택이 떨어지며 재단면은 하얗게 일어남을 확인할 수 있었다.
10: 상층 20: 중간층
30: 하층

Claims (2)

  1. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 함유하는 상층(10);
    폴리스티렌 수지(PS, Poly stylene resin)를 함유하는 중간층(20); 및
    폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET, Polyethylene terephthalate Resin)를 함유하는 하층(30)의 적층구조를 가지며,
    시트 전체 중량에서 상층의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 7.5중량%, 중간층의 폴리스티렌 수지 85중량% 및 하층의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 7.5중량%를 함유하며, 열처리 공정 없이 매끄러운 재단면을 가지는 것을 특징으로 하는 트레이용 플라스틱 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는,
    글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PETG, Glycol modified polyethylene terephthalate Resin)인 것을 특징으로 하는 트레이용 플라스틱 시트.
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KR101808600B1 (ko) 2016-02-26 2018-01-18 주식회사 케이.피 플라스틱 시트
CN113696572A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 江苏双星彩塑新材料股份有限公司 一种复合petg热收缩膜及其制备系统

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KR100304340B1 (ko) * 1993-09-10 2001-11-22 플라스티팍 패캐징, 인크. 플라스틱볼로성형에사용되는다층의예비성형품및그예비성형품을만드는방법
KR20070085769A (ko) * 2004-11-11 2007-08-27 미쓰비시 쥬시 가부시끼가이샤 열수축성 적층 필름, 그 필름을 이용한 성형품, 열수축성라벨 및 용기

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