KR101707846B1 - 친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름 제조방법 - Google Patents

친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름 제조방법에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 각종 전자부품과 가전제품 및 산업용 제품의 포장을 도모하도록 하는 포장팩의 필름 구조를 복합다층으로 구성하여 내열성과 내투습성 그리고 공기차단성이 확보되도록 하되, 이러한 복합다층 구조의 필름은 스킨 레이어(Skin layer)와 어데시브 레이어(Adhesive layer)로 구성됨에 있어서, 내환경 조건(내열성, 내투습성, 공기차단성 등)들의 개선과 유지를 위해 필름 간 접합시 전후 단계에서 에이징 과정을 거치도록 한 것으로, 이는 복수의 레이어(스킨 층과 어데시브 층)가 서로 접합되는 면에 대하여 상온이나 고온에서 깨지거나 터지지 않도록 하는 긴밀한 접착 구조를 갖도록 하는 바, 이러한 필름으로 제작된 포장팩은 환경 규제에 영향을 받지 않으며 PE수지로 된 포장재의 문제점을 해소할 수 있음은 물론 극지방(극동 지역이나 고온 고습의 열대 지방 등)을 포함한 열악한 취급 환경에서도 사용 신뢰성이 우수하며 특히 원자재 비용 절감과 함께 물류비 절감을 도모하고, 특화된 포장 디자인으로 인해 포장성과 적용 분야가 다양하게 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름 제조방법{Muti-layer functionality film for air cushion ECO packing and Products used to it}
본 발명은 내투습성이 우수한 LLDPE 필름과 공기 차단성이 우수한 나일론(Nylon), 폴리아미드(polyamide) 필름을 접합하여 각종 전자부품과 가전제품 및 산업용 제품의 포장을 도모하도록 하되, 상기 LLDPE 필름은 나일론, 폴리아미드 필름과 접합하기 전에 미리 설정된 시간과 온도로 에이징(aging) 처리하도록 하는 바, 이는 접합면의 접착성을 크게 보강하도록 함은 물론 박리강도와 전단응력이 현저히 개선되며 특히 내열성(공기 수축에 따른 레이어 층 깨짐 또는 터짐 현상 방지성능)이 월등히 향상되어 후공정 제품 품질이 매우 우수한 것을 특징으로 하는 친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 기능성 필름은 포장팩으로 제작시 환경 규제에 영향을 받지 않으며 PE수지로 된 포장재의 문제점을 해소할 수 있음은 물론 극동 지역이나 고온 고습의 열대 지방 등을 포함한 열악한 취급 환경에서도 사용 신뢰성이 우수하며 특히 원자재 비용 절감과 함께 물류비 절감을 도모하고, 특화된 포장 디자인으로 인해 포장성과 적용 분야가 다양하게 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 각종 제품의 운송 또는 보관시에 그 제품의 파손을 최소화하기 위하여 제품의 외면에는 각종 포장재를 이용하여 포장한다.
최근에는 이러한 포장재의 완충성을 구현하기 위하여 포장재의 외부에 합성수지 필름을 적용하고, 포장재의 내부에 공기를 주입함으로써 그 완충성을 향상시킨 공기충전형 포장재가 널리 개시되어 있다.
이는, 종전 포장 방식을 개선하기 위한 것으로, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 종전의 포장 방식 중 하나인 스티로폼은 완충성능을 확보하기 위해 사용되고 있으나, 자체 부피가 워낙 크고 크기에 따라 중량이 무거워 물류 창고의 대형화가 요구됨은 물론 운반시 비용이 많이 소요되고 취급시 작업이 곤란한 단점이 발생된다.
또한, 종전의 PE 필름을 이용한 포장방법은 합지시 이액형 접착제를 통해 접합되도록 하는 바, 이는 접합부가 고온의 환경에서 지나치게 수축되는 내열성의 문제를 안고 있다.
이를 개선하기 위해 다양한 필름이 포장지로 사용되고 있기는 하나, 나일론의 경우에는 공기 차단성이 우수한 반면 투습성이 높아 수분 침투를 막기 위한 별도의 합지가 요구되고 있는 실정이다.
이를 개선하기 위해 나일론 필름 층 일면에는 폴리 계열의 수지(예컨데, LLDPE 수지) 층를 접합하여 내투습성을 향상시키도록 하고 있으나, 상기 나일론과 LLDPE수지는 접합 후 사용시 극지방이나 고온 고습의 환경에서 깨짐이나 터짐 현상이 발생되었고, 결국 에어 누기로 인해 포장팩으로서의 역할을 수행할 수 없는 문제가 발생되고 있는 실정이다.
1. 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0010700호(2010.02.02. 공개)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 내투습성이 우수한 LLDPE 필름과 공기 차단성이 우수한 나일론(Nylon), 폴리아미드(polyamide) 필름을 접합하여 각종 전자부품과 가전제품 및 산업용 제품의 포장을 도모하도록 하되, 상기 LLDPE 필름은 나일론, 폴리아미드 필름과 접합하기 전에 미리 설정된 시간과 온도로 에이징(aging) 처리하도록 하는 바, 이는 접합면의 접착성을 크게 보강하도록 함은 물론 박리강도와 전단응력이 현저히 개선되며 특히 내열성(공기 수축에 따른 레이어 층 깨짐 또는 터짐 현상 방지성능)이 월등히 향상되어 후공정 제품 품질이 매우 우수한 것을 특징으로 하는 친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 본 발명의 기능성 필름은 포장팩으로 제작시 환경 규제에 영향을 받지 않으며 PE수지로 된 포장재의 문제점을 해소할 수 있음은 물론 극동 지역이나 고온 고습의 열대 지방 등을 포함한 열악한 취급 환경에서도 사용 신뢰성이 우수하며 특히 원자재 비용 절감과 함께 물류비 절감을 도모하고, 특화된 포장 디자인으로 인해 포장성과 적용 분야가 다양하게 이루어질 수 있도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 원기둥 튜브 형태로 이루어진 에어 밸브가 나란하게 이웃한 자켓 형태로 이루어져 일체의 포장팩을 이루도록 하는 바, 이는 포장성이 우수한 것을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제품보호성이 우수하고 상품성과 이미지가 향상되어 포장재 자체만으로도 업체 브랜드 광고 홍보 효과를 높일 수 있는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 복합다층 기능성 필름은 공기 차단성이 우수한 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 내투습성이 우수한 LLDPE 필름(200)을 PU(2액형 접착제-폴리우레탄)계 접착제(300)로 하여금 접합하여 일체의 필름을 제조하도록 하되, 상기 LLDPE 필름(200)은 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 합지하기 전에 30~50℃ 온도로 48~96 시간 동안 에이징(aging) 시킨 후 접합하도록 하여 제조된다.
이에, 상기 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 LLDPE 필름(200)은 접착제(300)로 하여금 접합한 후 50~55℃의 고온에서 48~96 시간 동안 에이징(aging) 하도록 형성된다.
또한, 상기 접착제(300)는 고형물 상태로 두께가 1~2㎛ 인 것으로 특히 2㎛인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 따른 에어 밸브(Air Valve) 제조방법은 상기한 복합다층 기능성 필름이 상하로 겹쳐진 상태에서 외주면을 열융착 실링하면 내부 공간에 공기를 주입하여 원기둥 형태의 에어 튜브가 일체로 성형되도록 형성된다.
이에, 본 발명에 따른 포장팩은 상기한 에어 밸브를 설정된 형상과 외관에 따라 다수 접합하여 일체로 성형하도록 형성된다.
이와 같이 본 발명은 내투습성이 우수한 LLDPE 필름과 공기 차단성이 우수한 나일론(Nylon), 폴리아미드(polyamide) 필름을 접합하여 각종 전자부품과 가전제품 및 산업용 제품의 포장을 도모하도록 하되, 상기 LLDPE 필름은 나일론, 폴리아미드 필름과 접합하기 전에 미리 설정된 시간과 온도로 에이징(aging) 처리하도록 하는 바, 이는 접합면의 접착성을 크게 보강하도록 함은 물론 박리강도와 전단응력이 현저히 개선되며 특히 내열성(공기 수축에 따른 레이어 층 깨짐 또는 터짐 현상 방지성능)이 월등히 향상되어 후공정 제품 품질이 매우 우수한 효과가 있다.
이러한 본 발명의 기능성 필름은 포장팩으로 제작시 환경 규제에 영향을 받지 않으며 PE수지로 된 포장재의 문제점을 해소할 수 있음은 물론 극동 지역이나 고온 고습의 열대 지방 등을 포함한 열악한 취급 환경에서도 사용 신뢰성이 우수하며 특히 원자재 비용 절감과 함께 물류비 절감을 도모하고, 특화된 포장 디자인으로 인해 포장성과 적용 분야가 다양하게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합다층식 기능성 필름의 단층 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름의 단층 단면도,
도 3은 도 2에 따른 복합다층식 기능성 필름을 이용하여 에어 밸브를 제작하는 것을 나타낸 예시도,
도 4는 도 3에 따른 에어 밸브를 이용하여 포장팩이 제작된 것을 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 복합다층식 기능성 필름을 이용하여 에어 밸브를 제조하는 일 예시 공정도,
도 6은 도 5에 따른 에어 밸브를 이용하여 포장팩을 제조하는 일 예시 공정도,
도 7은 본 발명에 따른 포장팩의 생산 프로세서를 나타낸 예시도,
도 8은 본 발명에 따른 복합다층식 기능성 필름의 특성 평가 항목을 나타낸 도표,
도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 포장팩의 특장점을 나타낸 일 예시도,
도 11 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예로서, 열풍 균등분사장치에 의해 복합다층식 기능성 필름을 에이징 하는 것을 나타낸 예시도이다.
다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.
먼저, 도 1 내지 도 10에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 복합다층식 기능성 필름은 스킨 레이어(Skin layer)와 어데시브 레이어(Adhesive layer)로 구성된다.
이때, 상기 스킨 레이어는 내투습성이 우수한 LLDPE 필름(100)과, 공기 차단성이 우수한 나일론(Nylon), 폴리아미드(polyamide) 필름(200)으로 형성된다.
이때, 어데시브 레이어는 PU(2액형 접착제-폴리우레탄)계 접착제(300)로 형성된다.
다시 말해, 본 발명의 기능성 필름은 LLDPE 필름(200)을 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 합지하기 전에 30~50℃ 온도로 48~96 시간 동안 에이징(aging) 시킨 후 접합하도록 하여 제조하는 것이 핵심 기술요지이다.
이때, 에이징 처리시에는 습도 30~50%가 가장 적당하고 72시간 동안 50℃로 숙성시키는 것이 가장 바람직하다.
이때, 상기 에이징 처리시에는 두루마리 형태의 원단 필름을 세로로 세워 에이징 하는 것이 바람직하고, 이웃한 원단 필름과 닿지 않도록 간격을 벌려두는 것이 바람직하다.
즉, 기존 업계에서는 입고된(통칭 뽑아서 사온) 원단 필름을 바로 사용하는 것이 관례였고, 특히 2종 재질인 LLDPE 필름과 나일론(Nylon)은 분자 구조가 달라 서로 간 접착이 어려운 문제가 대두되고 있는 실정이었다.
이에 출원인은 기존 방식으로서, LLDPE 필름을 에이징 처리 없이 나일론과 합지 후 라미네이션 방식으로 놓고 PU계 접착제로 하여금 접합시켰는데, 이러한 방식은 40~50℃ 이상의 환경에서 접합면이 터져버리는 문제가 발생되었다.
즉, 고온에서 수축과 팽창시 전단응력(넓은 표면에 대하여 넓이 방향으로 떨어지려는 힘)이 발생하여 쉽게 탈락 박리되는 문제가 발생되었다.
다시 말해, 종전의 양 스킨 레이어의 필름 간 박리강도(떨어지는 세기)도 에이징 처리 없이 접합하면 2kg/15mm 정도 구현된다.
이에 반해 본 발명은 LLDPE 필름을 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 합지하기 전에 30~50℃ 온도로 48~96 시간 동안 에이징(aging) 시킨 것으로, 전단응력에 대한 저항력이 크게 향상되는 것으로, 에이징 과정을 거치면 박리강도가 4kg/15mm 로 나온다.
이때, 에이징 과정시 온도를 60℃ 이상으로 진행하면 LLDE가 견디지 못하고 훼손되는 문제가 발생되는 것으로 에이징 온도은 50~55℃ 가장 이상적이다.
이에, PU계 접착제는 상기 스킨 레이어 내에서 접착을 수행하도록 하되, 상기 접착제는 그라비아 코팅방식을 통해 백목코팅 방식으로 진행되는 것으로, 최초 나일론 필름에 증착된 뒤 LLDPE 필름이 부착되도록 형성된다.
이때, 상기 접착제(300)는 고형물 상태로 두께가 1~2㎛ 인 것으로 특히 2㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착제는 PU주제+경화제+용제가 혼합된 것으로, 21개의 관능기가 스킨 레이어 사이에서 7~8개가 붙으면서 3차원 네트워크 구조를 가지면서 접착되도록 형성된다. 이러한 망상 네트웍 구조는 양쪽 스킨 레이어를 모두 잡아주는데 가장 이상적이고, 이후 별도의 에이징 시간을 더 두어 합지 성능을 배가시키도록 형성된다.
정리하면, 상기 스킨 레이어의 LLDPE 필름은 상온에서의 실제 사용온도인 30~50℃로 설정된 타임(시간 또는 기간) 동안 에이징(aging) 단계를 거친 후 나일론(Nylon), 폴리아미드(polyamide) 필름과 접합하도록 하되, 상기 접합시에는 PU계 접착제가 사용된다.
이러한 필름구조는 접합부 면에 내열성(공기 수축에 따른 레이어 층 깨짐 또는 터짐 현상 방지성능)이 확보되도록 형성된다.
그리고 본 발명의 필름은 고온 고습에 적절한 필름으로서, 테스트 조건인 온도 65℃ 이상과 습도 90% 이상을 만족하게 된다.
또한, 중량물에 사용 가능한 필름으로 대형 DVD 중량 포장에 적용 가능하며, 물류비용을 50% 이상 절감할 수 있음은 물론 공간 활용 또한 50% 이상 향상시킬 수 있으며 혁신적인 CO2 감소 효과가 발생된다.
즉, 본 발명의 기능성 필름은 수증기 투과도가 나일론(Nylon)인 경우 500(cc/m2·day) 이고, LLDPE 인 경우 10(cc/m2·day) 이다.
그리고, 가스(Gass) 투과도는 나일론(Nylon)인 경우 20(cc/m2·day) 이고, LLDPE 인 경우 1800(cc/m2·day) 이다.
이때, 상기 스킨 레이어(100)의 LLDPE 필름의 에이징 단계는 48~96 시간 내외인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 에이징 단계를 거친 본 발명의 필름은 수분차단성과 산소차단성, 고온고압 Air 누수 성능이 탁월한 특징이 있다.
또한, 상기 에이징 단계는 스킨 레이어와 어데시브 레이어를 합지한 후 50~55℃의 고온에서 48~96 시간 동안 에이징 하도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 따른 에어 밸브(Air Valve)는 상기한 복합다층 기능성 필름이 상하로 겹쳐진 상태에서 외주면이 실링되면 내부 공간에 공기를 주입하여 원기둥 형태의 에어 튜브가 일체로 성형되도록 형성된다.
이에, 본 발명에 따른 포장팩은 상기한 에어 밸브를 설정된 형상과 외관에 따라 다수 접합하여 일체로 성형하도록 형성된다.
한편, 본 발명은 다른 실시예로서, 도 11 내지 도 12에서 보는 바와 같이 열풍 균등분사장치가 구비되어 에이징 타임을 최소화할 수 있도록 하는 것으로, 이는 별도의 합지 후 에이징 타임을 신속하게 유도하기 위함이다.
이에, 상기 열풍 균등분사장치는 LLDPE 필름과 나일론 필름이 합지된 상태에서 그라비아 장치로 하여금 원단 이송시 표면에 열풍이 집중되어 분사되도록 히터체(400)가 형성되고, 상기 히터체(400)를 고정하도록 골조 형태의 지지틀(510)이 형성되도록 하되, 상기 지지틀을 갖는 가변 프레임(500)은 지지틀(510)이 좌우 슬라이딩 될 수 있도록 형성되고, 상기 지지틀(510)은 일측에 형성된 이송용 파이프(520)로 하여금 좌우 폭방향 이동이 슬라이딩 되도록 형성되고, 상기 이송용 파이프(520)는 개구된 일측에 메임 프레임(600)의 골조형 지지체(610)의 슬라이딩 지주(620)가 삽입되면서 이를 기준으로 인출되면서 슬라이딩 방식으로 좌우 유동되도록 형성된다.
이때, 상기 메인 프레임(600)은 골조형 지지체(610)의 상하 업다운을 조장하도록 하는 레일(630)이 형성되도록 하되, 상기 레일(630)의 선상에는 레일의 길이방향 선상을 기준으로 상하향 이송하는 바퀴(640)가 형성되어 히터체(400)가 필름을 향해 근접할 수 있도록 형성되며, 상기 히터체(400)는 하부측에 상협하광 형태의 깔대기형 확장콘(430)이 형성되어 에이징을 위해 이송 중인 필름 면상에 대하여 넓은 분포와 광폭의 대류식 열풍이 균일하게 방사되도록 형성된다.
상기 메인 프레임의 일측에는 좌우 위치조절장치(700)가 형성되도록 하고, 상기 좌우 위치조절장치(700)는 메인 프레임의 지지체(610) 일측과 가변 프레임의 지지틀(510) 일측에 결합되도록 하되, 상기 좌우 위치조절장치(700)는 일측에 관절식 링크아암(710)이 형성되고, 링크아암(710)이 중첩되는 중앙 힌지(720)에는 스크류(730)의 회전시 축방향으로 이송되면서 히터체(400)를 포함한 가변 프레임(500)의 일방향 전후진(필름 이송방향에 대하여 전후진)을 도모하도록 슬라이더(740)가 구비된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 ... 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름
200 ... LLDPE 필름
300 ... 접착제

Claims (5)

  1. 공기 차단성이 우수한 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 내투습성이 우수한 LLDPE 필름(200)을 PU(2액형 접착제-폴리우레탄)계 접착제(300)로 하여금 접합하여 일체의 필름을 제조하도록 하되, 상기 LLDPE 필름(200)은 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 합지하기 전에 30~50℃ 온도로 48~96 시간 동안 에이징(aging) 시킨 후 접합하도록 하는 필름 제조방법에 있어서,
    상기 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 LLDPE 필름(200)은 접착제(300)로 하여금 접합한 후 50~55℃의 고온에서 48~96 시간 동안 에이징(aging) 하도록 형성하되, 상기 나일론(Nylon) 또는 폴리아미드(polyamide) 필름(100)과 LLDPE 필름(200)은 접합된 후 에이징(aging) 하는 과정에서 열풍 균등분사장치에 의해 에이징 타임이 단축되도록 형성되고, 상기 열풍 균등분사장치는 LLDPE 필름과 나일론 필름이 합지된 상태에서 그라비아 장치로 하여금 필름 이송시 표면에 열풍이 집중되어 분사되도록 히터체(400)가 형성되고, 상기 히터체(400)를 고정하도록 골조 형태의 지지틀(510)이 형성되도록 하되, 상기 지지틀을 갖는 가변 프레임(500)은 지지틀(510)이 좌우 슬라이딩 될 수 있도록 형성되고, 상기 지지틀(510)은 일측에 형성된 이송용 파이프(520)로 하여금 좌우 폭방향 이동이 슬라이딩 되도록 형성되고, 상기 이송용 파이프(520)는 개구된 일측에 메인 프레임(600)의 골조형 지지체(610)의 슬라이딩 지주(620)가 삽입되면서 이를 기준으로 인출되면서 슬라이딩 방식으로 좌우 유동되도록 형성되며, 상기 메인 프레임(600)은 골조형 지지체(610)의 상하 업다운을 조장하도록 하는 레일(630)이 형성되도록 하되, 상기 레일(630)의 선상에는 레일의 길이방향 선상을 기준으로 상하향 이송하는 바퀴(640)가 형성되어 히터체(400)가 필름을 향해 근접할 수 있도록 하면서 에이징을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 에어 쿠션 패킹용 복합다층식 기능성 필름 제조방법.
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