KR101713416B1 - 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법 및 장치 - Google Patents

기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치 및 방법에 의하면, 기상 그라프트 시약을 다단계로 나누어 도포함으로써 기상 그라프트 반응에서 발생되는 염화수소의 발생량을 줄이고, 건조롤러에 벨트를 구비시킴으로써 염화지방산을 효과적으로 제거함으로써 염화수소에 의한 기재의 변색을 방지하는 효과를 갖는다. 따라서, 본 발명에 의하면, 특히 PVA 코팅 처리된 기재 상에 기재의 변색 없이 고효율로 소수화처리를 행할 수 있다.

Description

기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법 및 장치{Machine for Hydrophobic Treatment of Hydrophilic Surface of the Substrate Through Gas Grafting and Method Using the Same}
본 발명은 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법에 관한 것이다.
종이는 재생산이 가능한 천연 목재섬유로 만들어지므로 생분해가 가능하고 물에 풀어 재활용하기 쉬운 장점이 있는 반면, 경쟁 소재인 플라스틱 필름과 비교할 때 물과 기름, 기체 등을 차단하는 성능이 부족한 단점이 있다. 이러한 종이의 단점을 극복하는 방편으로 플라스틱 필름을 입힌 복합재료가 그 동안 사용되어 왔으나, 물에 풀리지 않는 플라스틱 필름으로 인하여 재활용이 어렵고 생분해가 되지 않는다는 문제점이 있다. 친환경적으로 재생이 가능한 종이만을 이용하여 물과 기름, 기체 등을 차단할 수 있다면 자원과 환경보호가 가능하겠으나 지금까지 플라스틱 복합체를 구성하는 방법 외에 상기한 목적의 종이 표면 가공 처리는 비용이 많이 소요된다는 한계가 있었다. 특히, 산업용 부품소재로 수요가 급증하고 있는 이형지의 경우 비닐코팅 후에 실리콘 이형제를 바르는 방법으로 제조되어 왔으나, 경제적인 신규 표면처리 기술을 탐색, 적용하여 이형지의 생산과정에서부터 재생처리까지의 환경 친화성을 더욱 강화하는 발상의 전환이 요구되었다. 일반적으로 이형지란 종이에 폴리에틸렌 등의 플라스틱 필름을 라미네이팅하고, 그 위에 실리콘 이형제를 다시 코팅하여 경화시킨 부품소재로서 전기, 전자, 건축, 자동차 등 각종 산업용 점착물을 보호하는 필수 부품으로 사용되며, “박리지(release paper)” 라고도 불리운다. 이형지의 요구 물성으로는 무엇보다 안정적인 이형력을 들 수 있으며 점착제가 장기 보존될 수 있어야 하고 실리콘 이형제가 이행되지 말아야 한다. 최근, 종이 대신 플라스틱을 사용한 이형 필름도 사용되고 있으나, 내열성이 나쁘거나 가격이 비싼 단점이 있으며, 재활용이 어렵고 친환경적이지 못하다는 지적이 있다.
프랑스의 다니엘 사마인(Daniel Samain)은 기상 그라프팅 반응을 이용한 셀룰로오스의 소수화 처리를 이용하여 친수성 셀룰로오스 표면을 소수화하는 새로운 기술을 개발하고, 이를 특허 출원하였으며, 일부 등록을 받았다(US 6,342,268, US 8,637,119, EP 2,231,401, US 2013-0199409, US 2014-0113080, US 2013-0236647). "Chromatogenic Technology" 라고도 불리는 이 기술은 아래 화학 반응식에 나타낸 바와 같이 수산기를 포함한 친수성 표면에 기체상의 염화지방산을 반응시켜 지방산 에스테르를 형성하는 원리를 갖는다.
[화학 반응식]
S-OH + RCOCl ↔ S-O-CO-R + HCl
상기 화학반응을 적용하여 롤로 감겨진 펄프 시트의 표면을 염화지방산의 그라프트 반응을 통해 소수화하는 “chromatogenic gas grafting” 설비에 대하여도 특허(US 2013-0236647)로 출원되어 있다. 2010년 이후 다니엘 사마인(Daniel Samain)은 상기 설명된 원천 기술을 바탕으로 BT3 Technologies사를 설립하여 동 기술의 사업화를 추진하고 있으나 파일럿 장치(pilot machine)을 활용한 방수, 방습지 제조 가능성에 대한 검증만 실시하였을 뿐 아직 사업화에 성공하지 못하였다.
한편, 이형지의 표면 강도 개선과 이형력 향상을 위해 이형지에는 PVA(polyvinyl alcohol) 코팅이 되어 있다. 가스 그라프팅(gas grafting) 반응을 위해 도포되는 염화지방산의 양이 0.1 - 2 g/m2 정도라고 할 때, 이형지 표면의 PVA 코팅면은 그라프팅 반응의 부산물인 염화수소(HCl)와 열에 의하여 붉은 갈색으로 변색되는 문제점이 있다. 이러한 변색은 도 1의 반응식에 나타낸 바와 같이 산촉매 조건하에서 PVA로부터 체인 스트립핑(chain stripping)에 의한 탈수반응이 일어나면서 다양한 폴리엔(polyene)이 형성되기 때문이다. 따라서, 가스 그라프팅(gas grafting) 기술을 활용하여 친환경 이형지를 제조할 때에 변색을 발생시키지 않으며 동시에 현장에 적용이 가능한 새로운 이형지 제조 장치 및 이형지 제조 방법의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
미국등록특허 US 6,342,268. 미국등록특허 US 8,637,119. 유럽등록특허 EP 2,231,401. 미국공개특허 US 2013-0199409. 미국공개특허 US 2014-0113080. 미국공개특허 US 2013-0236647.
본 발명자들은 식물성 지방산 분자를 종이 표면의 수산기에 기상 그라프팅 반응으로 결합시켜 소수화하는 방법을 이용한 이형지 제조 공정에서, 기상 그라프팅 반응 부산물인 염화수소(HCl)에 의한 종이의 변색을 방지하고, 그라프팅 반응 효율을 증대시키기 위한 공정을 개발하기 위해 연구 노력하였다. 그 결과, 기상 그라프팅 시약인 염화지방산의 도포를 다단계로 실시하고, 벨트가 장착된 건조기를 사용하면 염화수소에 의한 종이의 변색을 최소화할 수 있으며, 기상 그라프팅의 효율을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기상 그라프팅(gas grafting)을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치로서,
상기 기재를 연속적으로 공급하는 언와인더(unwinder)부(1);
상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 건조부(2);
기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 도포 롤러(3);
상기 도포된 그라프팅 시약을 상기 기재 표면에 고르게 전개하는 건조 롤러(4)로서, 상기 건조 롤러와 상기 기재 사이에 위치하며 상기 건조 롤러의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트(6)가 더 구비되고, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트의 표면쪽으로 밀착시키는 터치롤(touch roll, 5a, 5b)이 더 구비되는 건조 롤러(4);
상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소(HCl)를 제거하는 환풍기(7);
상기 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 에어나이프 노즐(8); 및
상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 리와인더(rewinder)부(9)를 포함하고,
상기 도포 롤러(3), 건조 롤러(4), 터치롤(5a, 5b), 벨트(6), 환풍기(7), 및 에어나이프 노즐(8)로 순차적으로 구성되는 "기상 그라프팅 처리 유닛(unit)"이 상기 건조부(2)와 리와인더부(9) 사이에 연속적으로 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
이하에서 본 발명 장치의 구성이 도시된 도 2를 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 2에서 도면 부호 S는 기재(substrate)를 나타내고, 도면 부호 1은 상기 기재(S)를 연속적으로 공급하기 위한 언와인더(unwinder)부를 나타낸다. 상기 언와인더부(1)은 기재가 감겨져 있으며, 이를 풀어 연속적으로 공급한다. 상기 언와인더부(1)는 예컨대 상기 기재를 감거나 풀어 공급할 수 있는 롤러(roller)로 구성될 수 있다.
도 2에서 도면 부호 Fh는 가스 그라프팅 처리가 이루어질 수 있는 기재의 수산기(hydroxyl group)가 노출된 일 표면을 나타낸다. 본 발명에서 상기 기재는 바람직하게는 셀룰로오스(cellulose)를 포함하는 기재이며, 보다 바람직하게는 종이 또는 판지일 수 있다. 보다 더 바람직하게는 상기 기재는 수산기를 갖는 고분자로 코팅될 수 있다. 상기 수산기를 갖는 고분자는 바람직하게는 PVA(polyvinyl alcohol)이다.
도 2에서 도면 부호 2는 기재의 수산기가 노출된 표면(Fh)를 가열하여 건조하기 위한 건조부이다. 상기 건조부(2)는 기재(S)와 후술하는 도포롤러(3)의 온도를 일정하게 유지한다. 상기 건조부(2)는 바람직하게는 비접촉식 IR(Infra red) 건조기로 구성될 수 있다.
도 2에서 도면 부호 3은 가스 그라프팅 시약(gas grafting reagent)을 기재의 수산기가 노출된 표면에 전달하여 도포하는 도포 롤러이다. 상기 도포 롤러(3)는 플렉소그래피(flexography) 또는 헬리오그래피(heliography) 인쇄를 위한 롤러가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아니록스 롤러(anilox roller)로 구성될 수 있다. 본 발명에서 가스 그라프팅 시약은 바람직하게는 염화지방산(fatty acid chloride)을 포함한다. 상기 염화지방산은 탄소수 6 - 22개를 갖는 포화 또는 불포화 지방산의 수산기가 염소로 치환된 염화지방산일 수 있다. 예를 들어, 미리스토레인산(myristoleic acid), 팔미토인산(palmitoleic acid), 사피엔산(sapienic acid), 올레인산(oleic acid), 엘라딕산(eladic acid), 바세닉산(vaccenic acid), 리놀레인산(linoleic acid), 리노엘라이딕산(linoelaidic acid), 알파-리놀레닌산(α-linolenic acid), 아라키돈산(arachidonic acid), 에이코사펜타노인산(eicosapentanoic acid), 에루쿠산(erucic acid), 도코사헥사노익산(docosahexaenoic acid), 카프릴릭산(caprylic acid), 카프르산(capric acid), 라우르산(lauric acid), 미리스트산(myristic acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아린산(stearic acid), 아라키딘산(arachidic acid), 베헨산(behenic acid), 리그노세르산(lignoceric acid), 또는 세로틴산(cerotic acid)의 염화지방산일 수 있다. 바람직하게는 본 발명에서 염화지방산은 팔미토일 클로라이드(palmitoyl chloride), 스테아로일 클로라이드(stearoyl chloride), 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 가스 그라프팅 반응은 도 3과 아래의 화학 반응식에서 도시된 바와 같이, 기체상의 염화지방산을 수산기를 갖는 친수성 기재 표면과 반응시켜 지방산 에스테르를 형성하고, 염화수소(HCl)의 부산물이 발생되는 반응이다.
[화학 반응식]
S-OH + RCOCl ↔ S-O-CO-R + HCl
상기 기상 그라프팅 반응의 부산물인 염화수소는 신속히 제거되지 않으면 기재의 표면의 변색을 일으킨다.
도 2에서 도면 부호 4는 건조 롤러를 나타낸다. 상기 건조 롤러(4)는 상기 도포 롤러(3)에 의해 염화지방산이 도포된 기재(S)상에 상기 염화지방산을 고르게 전개하며, 건조 롤러(4)상에서 기상 그라프팅 반응이 발생된다. 도면 부호 5a 및 5b는 터치롤(touch roll)이며, 도면 부호 6은 벨트를 나타낸다. 상기 건조 롤러(4)에는 상기 건조 롤러와 상기 기재 사이에 위치하며 상기 건조 롤러의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트(6)와, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트(6)의 표면쪽으로 밀착시키는 터치롤(5a, 5b)이 추가로 구비된다. 상기 도포 롤러(3)에 의해 염화지방산이 도포된 기재(S)는 건조 롤러(4)쪽으로 이송된 후, 염화지방산이 도포된 기재의 일면이 터치롤(5a, 5b)에 의해 건조롤 표면을 감싸고 있는 벨트(6)에 밀착되게 하는 방식으로 처리된다. 이때 기상 그라프팅 반응에 의해 발생되는 부산물인 염화수소는 상기 벨트(6)의 공극에 포집되거나 기재의 작은 공극에 흡착된 후 환풍기(7)에 의해 제거된다. 상기 벨트(6)에는 상기 염화수소를 수용할 수 있는 공극이 구비된다. 상기 벨트는 염화수소(HCl)에 내성을 갖는 금속으로 제조되며, 바람직하게는 스테인레스스틸(stainless steel)로 제조될 수 있다.
도 2에서 도면 부호 8은 에어나이프 노즐을 나타낸다. 상기 에어나이프 노즐(8)은 고온의 공기를 분무하여 기재(S)에 잔존하는 미반응 기상 그라프팅 시약, 예를 들어 염화지방산 또는 지방산 등을 세척하여 제거한다.
도 2에서 도면 부호 9은 리와인더(rewinder)부를 나타낸다. 상기 리와인더부(9)는 기상 그라프팅 반응 처리가 완료된 기재를 다시 롤 상태로 권취한다.
본 발명의 특징적 효과는 기상 그라프팅 반응시 부산물인 염화수소(HCl)의 발생을 최소화하고 생성된 염화수소를 신속하게 제거함으로써, 소수화 반응 효율을 높이면서 기재의 변색을 방지할 수 있는 것에 있다.
상술한 효과를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 특징은 상기 설명된 도포 롤러(3), 건조 롤러(4), 터치롤(5a, 5b), 벨트(6), 환풍기(7), 및 에어나이프 노즐(8)로 순차적으로 구성되는 “기상 그라프팅 처리 유닛(unit)”이 상기 건조부(2)와 리와인더부(9) 사이에 연속적으로 둘 이상 구비된 것에 있다. 기상 그라프팅 반응을 행하는 상기 “기상 그라프팅 처리 유닛”이 연속적으로 둘 이상 구비됨으로써, 기상 그라프팅 반응 시약의 총 도포량을 2회 이상 나누어 다단계로 처리할 수 있다. 기상 그라프팅 반응 시약을 2회 이상 나누어 도포함으로써 각 반응 동안 생성되는 염화수소의 발생량을 감소시킬 수 있다. 상기 기상 그라프팅 반응 유닛의 반복 구성의 횟수는 기상 그라프팅 반응 시약의 총량을 몇 회에 걸쳐 나누어 처리할 것인가에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 기상 그라프팅 처리 유닛은 2 - 5개로 반복 구성할 수 있으며, 보다 바람직하게는 2 - 4개로 반복 구성할 수 있다.
상술한 효과를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 기술적 특징은 상기 건조 롤러(4)에서 발생되는 염화수소를 효율적으로 제거하기 위해, 상기 건조 롤러(4)와 상기 기재(S) 사이에 위치하며 상기 건조 롤러(4)의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트(6)가 건조 롤러(4)에 추가적으로 구비된다는 것이다. 상기 벨트(6)에는 염화수소를 수용할 수 있는 공극이 구비되어 있으며, 상기 공극에 포집된 염화수소는 환풍기(7)에 의해 제거된다. 상기와 같은 벨트(6)의 작용에 의해 염화수소가 신속하고 효과적으로 제거될 수 있다.
본 발명에서 도포 롤러(3), 건조 롤러(4), 터치롤(5a, 5b), 벨트(6), 환풍기(7), 및 에어나이프 노즐(8)로 순차적으로 구성되는 "기상 그라프팅 처리 유닛(unit)"을 2 이상 반복 구성하여 염화지방산을 다단계로 도포하고, 벨트(6)를 건조 롤러(4)와 기재(S) 사이에 개재시켜 염화수소의 제거 효율을 증대시킴으로써, 결과적으로 염화수소에 의한 변색을 최소화하면서 기상 그라프팅 반응에 의한 소수화 효율을 증대시킬 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기한 기재의 변색은 가스 그라프팅 반응시의 온도가 높을수록 반응 부산물인 염화수소의 농도가 높을수록 증가된다. 실제 가스 그라프팅 반응을 위해 도포되는 염화지방산의 양이 0.1 - 0.7 g/m2 수준 이라고 할 때에, 기재 표면의 소수화도를 높이기 위해서는 되도록 많은 염화지방산을 도포하고 건조기의 온도를 높이며 건조 시간을 길게 늘려주는 처리 조건이 요구된다. 그러나 이처럼 염화지방산의 도포량이 늘어날수록 부산물인 염화수소도 다량 발생하므로, 염화지방산으로부터 생성된 지방산 에스테르가 염화수소와 반응하여 다시 염화지방산으로 되돌아가는 가역반응이 발생된다는 문제점이 있다. 또한, 기재에 PVA 코팅을 행한 경우 변색의 문제는 더욱 크게 발생한다. 즉, 기재에 PVA 코팅이 되어 있지 않다면 염화수소가 기재의 통기성 지층에 어느 정도 침투해 들어갈 수 있으며 이로 인해 소수화 효율 저하를 최소화할 수 있다. 그러나, 종이 기재에 PVA의 코팅은 이형지의 표면 강도 개선과 이형력 향상에 반드시 필요하다. 더욱이 높은 온도 조건에서 장시간 충분한 열에너지가 공급되는 조건이라면, 산촉매까지 충분히 존재하니 PVA의 탈수반응은 증가되고 다양한 폴리엔(polyene)이 형성되기 때문에 염화수소(HCl)에 의한 변색을 피할 수 없게 된다.
염화지방산의 도포량을 0.5 g/m2으로 할 때 이를 1회가 아닌 2회 혹은 3회에 나누어 도포하고 건조한다면, 염화수소의 발생을 확실히 줄이면서 소수화를 촉진시킬 수 있다. 특히, 소수화 작업 시에 다단으로 처리하는 것이 소수화 처리를 여러 차례 반복하는 것보다 열에너지 절약과 처리 시간 단축 측면에서 유리하다. 이는 1회 소수화 처리 후 다시 한번 소수화 처리를 실시한다면 가열되었던 종이가 다시 냉각된 다음 다시 가열되어야 하는 이유로 열에너지의 소모가 증가되기 때문이다.
한편, 선행기술(US 2013-0236647)에서는 기존에 건조 롤러(4) 표면 거칠기(roughness)를 조절하여 건조 롤러(4)와 기재(S) 사이의 공기 갭(air gap)을 0 - 100㎛로 조정하면 충분하다고 기술하고 있으나, 이는 건조 롤러(4)의 직경이 900㎜ 이상으로 큰 설비의 경우에만 해당한다는 한계가 있다. 실제 기상 그라프팅 반응을 활용한 소수화 처리 장비는 그 크기가 작을수록 에너지 효율 및 처리 안정성이 우수하므로 이를 달성하기 위해 건조 롤러(4)의 크기를 가능한 작게 만들어야 한다. 따라서, 건조 롤러(4)의 직경이 작은 만큼 동일한 장력이 적용될 때 기재가 건조 롤러(4)에 더욱 밀착하고 공기 갭(air gap)이 얇아지며 염화수소(HCl)의 농도가 높아짐에 따라 변색이 증가될 수밖에 없었다. 건조 롤러(4)에 공극을 갖는 벨트를 감고 기재가 건조 롤러(4) 표면에 직접 닿는 것이 아니라, 벨트의 표면에 닿도록 하면 벨트의 공극이 염화수소(HCl)를 저장하며 변색을 방지할 수 있게 된다.
결론적으로, 본 발명에서는 기상 그라프팅 시약인 염화지방산 도포를 한 번에 다량 도포하지 않고 다단계로 나누어 소량 도포하며, 기상 그라프팅 반응시에 발생되는 염화수소를 저장할 수 있는 공극을 갖는 벨트를 건조기에 장착하는 방법으로 소수화 효율을 높이면서 이형지의 변색을 방지한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법으로서,
언와인더(unwinder)부를 사용하여 상기 기재를 연속적으로 공급하는 단계;
건조부를 사용하여 수산기가 노출된 상기 기재 표면을 가열하는 단계;
도포 롤러를 사용하여 기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 단계;
건조 롤러를 사용하여 상기 도포된 그라프팅 시약을 상기 기재 표면에 고르게 전개하여 기상 그라프팅 반응을 발생시키는 단계로서, 상기 건조 롤러에는 상기 건조 롤러와 상기 기재 사이에 위치하며 상기 건조 롤러의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트가 더 구비되고, 상기 건조 롤러에 추가로 구비된 터치롤(touch roll)이 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트의 표면쪽으로 밀착시키는 단계;
환풍기를 사용하여 상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소(HCl)를 제거하는 단계;
에어나이프 노즐을 사용하여 종이 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계; 및
리와인더(rewinder)부를 사용하여 상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취 하는 단계를 포함하고,
상기 도포 롤러, 건조 롤러, 환풍기, 및 에어나이프 노즐이 순차적으로 구성되는 기상 그라프팅 처리 유닛(unit)은 상기 건조부와 리와인더부 사이에 연속적으로 둘 이상 구비되어, 상기 기상 그라프팅 시약의 총 도포량을 2회 이상 나누어 도포하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 벨트에는 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소(HCl)를 수용할 수 있는 공극이 구비된다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 벨트는 염화수소(HCl)에 대해 내성을 갖는 금속으로 제조된다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 벨트는 스테인레스 스틸(stainless steel)로 제조된다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 기재는 셀룰로오스를 포함하는 물질이며, 바람직하게는 종이, 판지, 또는 PVA(polyvinyl alcohol)로 코팅된 종이 또는 판지이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 기상 그라프팅 시약은 염화지방산(fatty acid chloride)을 포함한다.
본 발명의 장치 및 방법에 의해 친수성 표면이 소수화 처리된 기재는 소수화 처리된 표면이 필요한 분야에 다양하게 사용될 수 있으며, 예컨대 이형지(release paper)로도 사용이 가능하다.
본 발명의 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법에서 사용되는 장치에 대한 구체적인 내용은 상기 본 발명의 일 양태인 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치에서 설명된 것과 동일하므로 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위해 중복하여 설명하지 않는다.
본 발명은 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치 및 방법에 의하면, 기상 그라프트 시약을 다단계로 나누어 도포함으로써 기상 그라프트 반응에서 발생되는 염화수소의 발생량을 줄이고, 건조롤러에 벨트를 구비시킴으로써 염화지방산을 효과적으로 제거함으로써 염화수소에 의한 기재의 변색을 방지하는 효과를 갖는다. 따라서, 본 발명에 의하면, 특히 PVA 코팅 처리된 기재 상에 기재의 변색 없이 고효율로 소수화 처리를 행할 수 있다.
도 1는 PVA(polyvinyl alcohol)의 체인 스트립핑(chain stripping)에 의한 탈수반응 및 다양한 폴리엔(polyene)이 형성되는 기작을 보여준다.
도 2은 본 발명의 염화지방산의 기상 그라프팅 반응을 통해 기재의 친수성 표면상에 소수화 처리를 행하는 장치의 모식도이다.
도 3은 염화지방산의 가스 그라프팅 반응에 의한 수산기를 갖는 셀룰로오스 섬유의 소수화 반응을 보여준다.
도 4는 종래기술의 염화지방산의 기상 그라프팅 반응을 통해 기재에 소수화 처리를 행하는 장치의 모식도이다.
실시예
실시예 1
경기도 동두천 소재 이형지 생산업체인 T사에 설치된, 도 2과 같은 배열의 염화지방산 가스 그라프팅 설비를 활용하여 소수화 처리를 실시하였다. 평량 70g의 NPI 백박리지에 PVA 코팅을 실시하여 픽업(pick up)량을 5g/m2으로 조정하였다. 염화지방산은 팔미토일 클로라이드(palmitoyl chloride)(C16)와 스테아로일 클로라이드(stearoyl chloride)(C18)가 5:5로 혼합된 제품을 사용하였으며, 아니록스(anilox) 롤러 도포량을 0.25g/m2으로 2회로 나누어 적용하여 총 0.5g/m2만큼 도포하였다. 아니록스(anilox)(그라비어, gravure) 롤러의 온도는 60℃로 고정하고 건조 롤러의 온도는 190℃로 조정하였으며, 에어 나이프 플러싱(air knife flushing)용 고온 공기(hot air)의 온도는 300℃로 하였다. 상기 처리 조건하에 설비의 운전 속도를 50m/min로 고정하여 소수화처리를 실시한 다음 처리된 이형지의 백색도와 1800초 경과 후의 Cobb 사이즈도를 측정하였다.
비교예 1
경기도 동두천 소재 이형지 생산업체인 T사에 설치된, 도 4와 같은 배열의 염화지방산 가스 그라프팅 설비를 활용하여 소수화 처리를 실시하였다. 평량 70g의 NPI 백박리지에 PVA 코팅을 실시하여 픽업(pick up)량을 5g/m2으로 조정하였다. 염화지방산은 팔미토일 클로라이드(plmitoyl chloride)(C16)와 스테아릴 클로라이드(stearoyl chloride)(C18)가 5:5로 혼합된 제품을 사용하였으며, 아니록스(anilox)롤러 도포량을 0.5g/m2으로 1회 적용하여 총 0.5g/m2 만큼 도포하였다. 아니록스(anilox)(그라비어, gravure)롤러의 온도는 60℃로 고정하고 건조 롤러 2개의 온도는 190℃로 조정하였으며, 에어 나이프 플러싱(air knife flushing)용 고온 공기(hot air)의 온도는 300℃로 하였다. 상기 처리 조건하에 설비의 운전 속도를 50 m/min로 고정하여 소수화처리를 실시한 다음 처리된 이형지의 백색도와 1800초 경과 후의 Cobb 사이즈도를 측정하였다. 상기 처리된 이형지의 이형력과 변색정도를 비교하기 위하여 백색도와 1800초 경과 후의 Cobb 사이즈도 측정결과를 아래 표 1에 나타내었다. 아래 표 1은 염화지방산의 다단 적용 및 건조롤에 대한 스테인리스 스틸 벨트 적용에 따른 이형지의 백색도 및 Cobb 사이즈도 비교 결과이다.
ISO Brightness (%) Cobb 1800s_water (g/m2)
비교예 1 27.6 25.1
실시예 1 82.8 16.2
상기 표 1에 의하면 비교예 1과 비교하여, 본 발명의 장치를 사용한 실시예 1의 이형지의 백색도와 이형력이 훨씬 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 기상 그라프팅(gas grafting)을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치로서,
    상기 기재를 연속적으로 공급하는 언와인더(unwinder)부(1);
    상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 건조부(2);
    기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 도포 롤러(3);
    상기 도포된 그라프팅 시약을 상기 기재 표면에 고르게 전개하는 건조 롤러(4)로서, 상기 건조 롤러와 상기 기재 사이에 위치하며 상기 건조 롤러의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트(6)가 더 구비되고, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트의 표면쪽으로 밀착시키는 터치롤(5a, 5b)이 더 구비되는 건조 롤러(4);
    상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 제거하는 환풍기(7);
    상기 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 에어나이프 노즐(8); 및
    상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 리와인더(rewinder)부(9)를 포함하고,
    상기 도포 롤러(3), 건조 롤러(4), 터치롤(5a, 5b), 벨트(6), 환풍기(7), 및 에어나이프 노즐(8)로 순차적으로 구성되는 기상 그라프팅 처리 유닛(unit)이 상기 건조부(2)와 리와인더부(9) 사이에 연속적으로 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 장치에 있어서,
    상기 벨트(6)는 염화수소에 대해 내성을 갖는 금속인 스테인레스스틸(stainless steel)로 제조되며 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 수용할 수 있는 공극이 구비된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 기상 그라프팅을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 방법으로서,
    언와인더(unwinder)부를 사용하여 상기 기재를 연속적으로 공급하는 단계;
    건조부를 사용하여 수산기가 노출된 상기 기재 표면을 가열하는 단계;
    도포 롤러를 사용하여 기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 단계;
    건조 롤러를 사용하여 상기 도포된 그라프팅 시약을 상기 기재 표면에 고르게 전개하여 기상 그라프팅 반응을 발생시키는 단계로서, 상기 건조 롤러에는 상기 건조 롤러와 상기 기재 사이에 위치하며 상기 건조 롤러의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트가 더 구비되고, 상기 건조 롤러에 추가로 구비된 터치롤이 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트의 표면쪽으로 밀착시키는 단계;
    환풍기를 사용하여 상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 제거하는 단계;
    에어나이프 노즐을 사용하여 종이 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계; 및
    리와인더부를 사용하여 상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 단계를 포함하고,
    상기 도포 롤러, 건조 롤러, 환풍기, 및 에어나이프 노즐이 순차적으로 구성되는 기상 그라프팅 처리 유닛은 상기 건조부와 리와인더부 사이에 연속적으로 둘 이상 구비되어, 상기 기상 그라프팅 시약의 총 도포량을 2회 이상 나누어 도포하는 것을 특징으로 하는 방법에 있어서,
    상기 벨트는 염화수소에 대해 내성을 갖는 금속인 스테인레스스틸로 제조되며 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 수용할 수 있는 공극이 구비된 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 삭제
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  13. 삭제
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190012611A (ko) 2017-07-28 2019-02-11 강원대학교산학협력단 소수성 셀룰로오스 섬유 기반 친환경 고분자 복합체 및 그 제조방법
KR101938616B1 (ko) 2017-07-28 2019-04-10 강원대학교산학협력단 유류제거용 친환경 흡착 소재 및 그 제조방법
KR101974895B1 (ko) 2018-10-04 2019-05-07 강원대학교산학협력단 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이
KR20190065571A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 강원대학교산학협력단 파대를 방지하고 괘대 능률을 향상시키는 주름진 과실봉지
KR20220014180A (ko) 2020-07-28 2022-02-04 강원대학교산학협력단 지방산을 압착 가열 기상 그라프팅 처리한 소수성 종이 및 그 제조방법
KR20220059609A (ko) 2020-11-03 2022-05-10 강원대학교산학협력단 폴리비닐알코올-무기안료 이중코팅층을 포함하는 소수화 종이 및 이의 제조방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101918042B1 (ko) * 2017-05-22 2019-01-29 강원대학교산학협력단 염화지방산을 이용한 소수화 과실봉지 및 이의 제조방법
KR102002809B1 (ko) 2017-12-04 2019-07-23 강원대학교산학협력단 일소 피해를 방지하는 천공된 과실봉지
KR102035571B1 (ko) 2017-12-21 2019-11-26 한국기초과학지원연구원 친수성 표면의 방수화 처리 방법 및 친수성 표면의 방수처리용액
KR102129876B1 (ko) * 2018-04-30 2020-07-03 (주)태경포리마 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법
SE543029C2 (en) * 2018-11-16 2020-09-29 Stora Enso Oyj Method for hydrophobizing a cellulose substrate by utilizing a fatty acid halide
KR102168037B1 (ko) * 2018-12-26 2020-10-20 강원대학교산학협력단 소수성 단량체 비닐알코올 공중합체가 코팅된 백색 과실봉지 및 이의 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013545640A (ja) 2010-11-16 2013-12-26 サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、（セーエヌエルエス） ヒドロキシル化された基材の色素形成グラフト化（ｃｈｒｏｍａｔｏｇｅｎｏｕｓｇｒａｆｔｉｎｇ）を用いた機械および処理工程

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2529437Y2 (ja) * 1992-02-24 1997-03-19 松本機械製作株式会社 紙面艶出機
FR2767270B1 (fr) 1997-08-14 2000-02-11 Daniel Gamain Procede de traitement en phase gazeuse d'un materiau solide pour le rendre hydrophobe, materiau obtenu et applications
US6241253B1 (en) * 1998-06-08 2001-06-05 Interface Solutions, Inc. Edge coated soft gasket
FR2925910B1 (fr) 2007-12-26 2010-02-12 Centre Nat Rech Scient Film aux proprietes barrieres a l'eau, aux graisses, au gaz et a la vapeur d'eau
FR2962735B1 (fr) 2010-07-13 2013-03-15 Centre Nat Rech Scient Nouveaux materiaux composites a base de cellulose

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013545640A (ja) 2010-11-16 2013-12-26 サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、（セーエヌエルエス） ヒドロキシル化された基材の色素形成グラフト化（ｃｈｒｏｍａｔｏｇｅｎｏｕｓｇｒａｆｔｉｎｇ）を用いた機械および処理工程

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190012611A (ko) 2017-07-28 2019-02-11 강원대학교산학협력단 소수성 셀룰로오스 섬유 기반 친환경 고분자 복합체 및 그 제조방법
KR101938616B1 (ko) 2017-07-28 2019-04-10 강원대학교산학협력단 유류제거용 친환경 흡착 소재 및 그 제조방법
KR20190065571A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 강원대학교산학협력단 파대를 방지하고 괘대 능률을 향상시키는 주름진 과실봉지
KR101996990B1 (ko) * 2017-12-04 2019-10-01 강원대학교산학협력단 파대를 방지하고 괘대 능률을 향상시키는 주름진 과실봉지
KR101974895B1 (ko) 2018-10-04 2019-05-07 강원대학교산학협력단 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이
KR20220014180A (ko) 2020-07-28 2022-02-04 강원대학교산학협력단 지방산을 압착 가열 기상 그라프팅 처리한 소수성 종이 및 그 제조방법
KR20220059609A (ko) 2020-11-03 2022-05-10 강원대학교산학협력단 폴리비닐알코올-무기안료 이중코팅층을 포함하는 소수화 종이 및 이의 제조방법

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