KR102093554B1 - 접착성 및 표면 인쇄특성이 우수한 핫멜트 수지를 포함하는 다층필름 - Google Patents

접착성 및 표면 인쇄특성이 우수한 핫멜트 수지를 포함하는 다층필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접착성이 우수한 핫멜트 수지를 포함하는 다층필름에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무기소재인 금속층과 글라스 페이퍼 층을 필수적으로 포함하면서 글라스 페이퍼의 가루 날림 문제를 해결하고 후공정의 인쇄성을 개선시킨 다층필름에 관한 것이다. 본 발명의 다층필름은, 금속층, 글라스 페이퍼층, 상기 금속층과 글라스 페이퍼층을 접착하는 접착층, 상기 글라스 페이퍼층 위에 형성된 핫멜트 수지층으로 이루어질 수 있다.

Description

접착성 및 표면 인쇄특성이 우수한 핫멜트 수지를 포함하는 다층필름{MULTI-LAYER FILM COMPRISING HOTMELT RESIN WITH HIGH ADHESIVE AND SURFACE PRINTING PROPERTY}
본 발명은 접착성이 우수한 핫멜트 수지를 포함하는 다층필름에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무기소재인 금속층과 글라스 페이퍼 층을 필수적으로 포함하면서 글라스 페이퍼의 가루 날림 문제를 해결하고 후공정의 인쇄성을 개선시킨 다층필름에 관한 것이다.
금속층 및 글라스 페이퍼를 포함하는 다양한 다층필름들이 여러 산업 분야에서 활용되고 있다. 특히, 이러한 다층필름은 건축 분야에서 난연재 또는 준불연재로 사용되고 있으며, 찢어짐 특성과 내구성을 필요로 하는 산업분야에서 사용될 수 있다. 최근에는 이러한 다층필름은 기능성 벽지에도 사용되고 있는데, 종이 등을 기재로 하는 일반 벽지가 아니라, 난연 및 준불연벽지에 적용하여 가정, 기업, 공공장소 등에서 발생하는 화재에 대비하고 있다.
하지만, 글라스 페이퍼는 표면이 매우 거칠어, 다층필름 제조시 필름의 후가공에 어려움을 초래하고 있다. 또한, 글라스 페이퍼가 포함된 다층필름을 시공하는 작업자의 피부 손상이나, 글라스 페이퍼 가루 날림에 의한 호흡기 손상 등의 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다층필름의 글라스 페이퍼 상부에 고분자 수지 박막을 코팅하는 방법이 이용되고 있다. 하지만, 이 경우 글라스 페이퍼의 표면 거칠기가 크고 많은 기공 때문에, 고분자 수지의 함침성이 높지 않으면 표면 박막 코팅이 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다.
금속층과 글라스 페이퍼를 이용하는 다층필름과 관련하여, 한국등록특허 제10-1449372호에서는 종이시트(글라스 페이퍼), 유리섬유 직물시트, 접착시트, 알루미늄호일 시트를 순차적으로 열융착에 의해 합지하고, 배기홀을 천공한 후, 밸런싱 롤러를 통과시켜 표면을 평탄하게 하는 과정을 포함하는 방법으로 내열 시트를 제조하는 방법을 기술하고 있다.
본 발명은 상기한 다층필름의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 무기소재인 금속층과 글라스 페이퍼 층을 필수적으로 포함하면서 글라스 페이퍼의 가루 날림 문제를 해결하고 후공정의 인쇄성을 개선시킨 다층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제는, 금속층, 글라스 페이퍼층, 상기 금속층과 글라스 페이퍼층을 접착하는 접착층, 상기 글라스 페이퍼층 위에 형성된 핫멜트 수지층으로 이루어지고, 상기 핫멜트 수지층은 핫멜트 수지층 총 중량 대비 20~50 중량%의 메탈로센 폴리에틸렌, 20~50 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트, 0.1 내지 2 중량%의 말레인산 무수물, 5 내지 30 중량%의 스티렌-부타디엔 고무 및 산화방지제 0.1~1 중량%를 포함하는 다층필름에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 핫멜트 수지층은 20㎛에서 180㎛의 두께를 가질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 글라스 페이퍼 층은 150 내지 250 ㎛의 두께를 갖고, 상기 금속층은 7 내지 20 ㎛ 두께를 갖는 알루미늄 호일층일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 접착층은 에틸렌 비닐 아세테이트와 에틸렌 아크릴 레이트 공중합체의 혼합물로 이루어지고 10 내지 20 ㎛ 두께를 가질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 핫멜트 수지층은 180℃ 내지 350℃의 온도 범위에서 티타이 압출 코팅으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다층필름은 우수한 내열성을 갖고, 다층필름의 표면층인 글라스 페이퍼층에서 가루 날림이 발생하지 않으며, 각 층간의 접착력이 우수하고, 후공정에서 인쇄특성이 우수하다.
도 1은 본 발명에 따른 다층필름의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 다층필름(10)은 금속층(11), 글라스 페이퍼층(13), 상기 금속층(11)과 글라스 페이퍼층(13)을 접착하는 접착층(12), 상기 글라스페이퍼층(13) 위에 형성된 핫멜트 수지층(14)으로 이루어진다.
상기 금속층(11)은 바람직하게는 알루미늄 호일층일 수 있다. 이때, 단열 및 내열 특성을 위해 금속층의 두께는 7 내지 20 ㎛ 두께를 가질 수 있다.
상기 글라스 페이퍼층(13)에 사용되는 글라스 페이퍼는 특별히 제한되지 않지만, 150 내지 250 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 글라스 페이퍼는 유리장 섬유를 주원료로 하여 습식법으로 제조하는데 종류에 따라 종이(펄프)가 포함된 것과 포함되지 않은 것이 있다. 구체적으로 종이(펄프)와 고분자 수지를 교반, 배합하여 원재료를 준비하고 습식 코팅하여 초지를 형성하고 유리 섬유를 함침하여 최종 건조 후 완제품의 글라스 페이퍼를 생산할 수 있다.
상기 접착층은 금속층(11)과 글라스 페이퍼층(13) 사이에 압출 코팅되어 양 층의 접착을 이루는 층으로서, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트와 에틸렌 아크릴 레이트 공중합체의 혼합물로 이루어진 층일 수 있다.
상기 핫멜트 수지층(14)은 글라스 페이퍼층(13) 상부에 티다이 압출 코팅 공정으로 형성되며 바람직하게는 20㎛에서 180㎛의 두께를 갖으며 더욱 바람직하게는 50㎛에서 120㎛의 두께를 갖는다. 핫멜트 수지층의 두께가 50㎛ 이하인 경우 글라스 페이퍼 표면에 압출 코팅 수지가 적절하게 함침이 이루어지지 않아 접착력의 문제가 발생되며, 두께가 120㎛ 이상인 경우 최종 완제품 두께가 너무 두꺼워져 제품의 단가 경쟁력이 없어지고 제품의 무게가 무거워져 사용이 어려워진다.
바람직하게는 상기 핫멜트 수지층은 핫멜트 수지층 총 중량 대비 20~50 중량%의 메탈로센 폴리에틸렌, 20~50 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트, 0.1 내지 2 중량%의 말레인산 무수물, 5 내지 30 중량%의 스티렌-부타디엔 고무 및 페놀계 또는 인계 산화방지제 0.1~1 중량%를 포함할 수 있다. 상기 조성을 갖는 혼합물을 트윈 스크류가 구비된 컴파운드 설비를 이용하여 균일하게 혼합 및 분산시킨 후, 글라스 페이퍼층 상부에 티타이 압출 코팅 방법으로 도포할 수 있다.
핫멜트 수지층에서 메탈로센 폴리에틸렌 함량이 핫멜트 수지층 총 중량 대비 20 중량% 미만인 경우에는 표면 조도가 저하되고 인쇄성이 나빠지는 문제점이 있고, 50 중량%를 초과하는 접착력이 감소된다.
에틸렌 비닐 아세테이트 함량이 핫멜트 수지층 총 중량 대비 20 중량% 미만인 경우에는 접착력이 감소되는 문제점이 있고, 50 중량%를 초과하는 표면 조도가 저하되고 인쇄성이 나빠진다.
말레인산 무수물 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 표면 조도가 나빠지고, 접착력 및 인쇄성도 저하된다. 말레인산 무수물 함량이 2 중량%를 초과하는 경우에는 제품 단가가 상승하여 경제성이 낮아진다.
스티렌-부타디엔 고무는 접착 특성과 관련된 성분으로서, 그 함량이 핫멜트 수지층 총 중량 대비 5 내지 30 중량%인 것이 바람직하고, 보다 바림작하게는 25 내지 30중량%인 것이다. 스티렌-부타디엔 고무 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 표면조도가 현저히 낮아지고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 접착력 및 인쇄성이 현저히 나빠진다. 다만, 스티렌-부타디엔 고무 함량이 25 중량% 미만인 경우에는 표면 인쇄 특성이 다소 저하될 수 있다.
상기한 조성을 갖는 핫멜트 수지층은 낮은 가공온도(Tm)와 적절한 흐름성(MI)를 갖기 때문에, 글라스 페이퍼층으로의 함침성이 우수하다. 그 결과 다층필름 전체의 접착력이 향상되어 층간 박리 현상이 적고, 다층필름의 표면이 부드러워 표면 조도가 낮고, 후공정에서 인쇄공정이 도입되는 경우, 인쇄 특성이 우수하다.
상기 산화방지제는 인계 산화방지제 또는 페놀계 산화방지제일 수 있으며, 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 산화방지제는 핫멜트 수지층 총 중량 대비 0.1~1 중량%로 포함될 수 있다. 핫멜트 수지층은 트윈 컴파운드 공정 및 티다이 압출 코팅 공정, 즉 두 번의 열산화를 받게 되는데, 산화방지제를 첨가함으로써 열산화를 양호하게 방지할 수 있다.
본 발명에서 티다이 압출 코팅 공정의 경우, 180℃에서 350℃ 사이의 온도에서 가공하는 것이 적절하며 더욱 바람직하게는 220℃에서 300℃ 사이에서 가공하는 것이 적절하다. 220℃ 미만에서 가공하는 경우 용융 점도가 다소 낮아 함침성이 낮아져 접착력이 떨어질 수 있고 수지의 고온 산화가 적절히 이루어지지 않아 접착력이 떨어질 수 있다. 300℃ 초과로 가공하는 경우 용융점도 높고 고온 산화가 일어나 함침성 및 접착력은 올라가나 너무 고온의 가공으로 인해 수지 산화로 인한 층 변색이 일어나고 압출 스크류 내부에서의 용융 수지 체류로 탄화가 일어날 수 있고 냉각 공정에서 적절한 냉각이 이루어지지 않아 생산성이 감소한다.
이하에서 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7
폭 200mm, 넓이 200mm인 정사각형의 20㎛ 알루미늄 호일(동일 알루미늄 제조)과 같은 치수의 글라스 페이퍼(Grade : 32± 2g/㎠, 펄프 타입, 한국 카본 제조)를 준비한 후, 에틸렌 비닐 아세테이트계 및 에틸렌 아크릴레이트계 수지로 구성된 30㎛ 필름(Grade : RF5000HT, 대진 산업 제조)을 알루미늄 호일과 글라스 페이퍼 사이에 넣고, 150℃ 온도에서 3kgf 압력으로 5min/Meter 속도로 롤투롤 라미네이션을 거쳐 알루미늄층/접착층/글라스 페이퍼층의 반제품을 제작하였다.
상기 반제품의 글라스 페이퍼층 상부에 티다이 압출 코팅 방식(200℃) 방식으로 하기 표 1 및 표 2의 조성을 갖는 핫멜트 수지를 도포하여 다층필름을 제조하였다.
이렇게 제조된 다층필름의 접착력, 표면조도, 인쇄성을 측정하여 표 3 및 표 4에 나타냈다.
다층필름의 접착력은 ASTM D886 시험 규격(UTM, 테스트원 제조, gf/25mm)에 따라 측정하였다.
다층필름의 표면조도는 휴대용 표면 조도 측정기(MITUTOYO, SJ-210P (분해능 0.002㎛) ; Ra [㎛])를 사용하여 측정하였다.
다층필름의 인쇄성은 ASTM D3359 시험 규격(한양 잉크 K-890 10g 도포 후, 접착테이프로 Cross-Cut Test 이행 ; 잉크 잔류율[%])에 따라 측정하였다.
핫멜트수지층 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
(제 4층)조성
m-PE 20.00% 30.00% 50.00% 46.50% 41.50% 34.00%
EVA 50.00% 40.00% 20.00% 46.50% 41.50% 34.00%
MAH 1.00% 1.00% 1.00% 1.00% 1.00% 1.00%
SBR 28.00% 28.00% 28.00% 5.00% 15.00% 30.00%
　 페놀계 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% 0.50%
(1차)
인계 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% 0.50%
(2차)
계 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00%
핫멜트수지층 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예 7
(제 4층)조성
m-PE 30.00% 15.00% 55.00% 47.50% 32.50% 100.00% -
EVA 40.00% 55.00% 15.00% 47.50% 32.50% - 100.00%
MAH - 1.00% 1.00% 1.00% 1.00% - -
SBR 29.00% 28.00% 28.00% 3.00% 33.00% - -
　 페놀계 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% - -
(1차)
인계 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% 0.50% - -
(2차)
계 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00%
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
접착력
[gf/25mm] 		830 980 850 860 850 870
표면조도
[㎛] 		1.5 1.2 1.2 1.3 1.5 1.3
인쇄성[%] 95 96 95 88 89 97
구분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예 7
접착력
[gf/25mm] 		150 700 200 220 200 120 160
표면조도
[㎛]		 2.2 4.5 2.5 2.1 5.0 2.6 4.8
인쇄성 [%] 15 35 30 10 35 10 25
상기 표 3 및 표 4를 보면, 본 발명의 핫멜트 수지층 함량 범위를 갖는 실시예 1 및 6의 다층필름이, 접착력이 800 gf/25mm 이상, 표면조도(Ra, ㎛)가 2 이하, 및 인쇄성(%)이 90% 이상으로 가장 우수한 특성을 나타냈다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 금속층, 글라스 페이퍼층, 상기 금속층과 글라스 페이퍼층을 접착하는 접착층, 상기 글라스 페이퍼층 위에 형성된 핫멜트 수지층으로 이루어지고, 상기 핫멜트 수지층은 핫멜트 수지층 총 중량 대비 20~50 중량%의 메탈로센 폴리에틸렌, 20~50 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트, 0.1 내지 2 중량%의 말레인산 무수물, 5 내지 30 중량%의 스티렌-부타디엔 고무 및 0.1~1 중량%의 산화방지제를 포함하는 혼합물을 글라스 페이퍼층 상부에 180℃ 내지 350℃의 온도 범위에서 티다이 압출 코팅하여 형성되는 다층필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 핫멜트 수지층은 20㎛에서 180㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 글라스 페이퍼 층은 150 내지 250 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접착층은 에틸렌 비닐 아세테이트와 에틸렌 아크릴 레이트 공중합체의 혼합물로 이루어지고 10 내지 20 ㎛ 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속층은 7 내지 20 ㎛ 두께를 갖는 알루미늄 호일층인, 다층필름.
  6. 삭제
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