KR102237946B1 - 산염기성 검지 가능한 내화학성 보호테이프 - Google Patents

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Abstract

산염기성 화학물을 취급하는 작업환경에서 착용하는 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 부착하기 위한 내화학성 보호테이프(Chemical Resistant Tape)로서, 고무계 점착제를 포함하는 점착층(Adhesive layer); 폴리에틸렌을 포함하는 배리어층(Barrier layer); 백색수지층; 검지수지층; 및 이형층(Releasing layer); 이 바닥면으로부터 높이방향으로 순차 적층된 다층구조를 가지는 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프를 제공한다.

Description

산염기성 검지 가능한 내화학성 보호테이프{Chemical Resistant Tape for Detecting Acid and Base}
본 발명은 산염기성 화학물을 취급하는 작업환경에서 착용하는 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 부착하기 위한 내화학성 보호테이프(Chemical Resistant Tape)로서, 다층구조로 이루어진 점착테이프로 구성되어, 이음매를 빈틈없이 막고 내화학성이 우수하면서도, 내화학성 보호테이프에 비산된 화학물의 산염기성을 육안을 확인할 수 있어 작업자의 상해를 방지할 수 있고, 보호테이프의 절취시 먼지가 발생되지 않아 반도체 등을 취급하는 클린룸에서 사용하기에 적합한 내화학성 보호테이프에 관한 것이다.
화학물질은 크게 물을 용매로 하는 수성 화학물, 오일과 같은 유성용매를 베이스로 하는 유성 화학물로 나눌 수 있는데, 강산이나 강염기와 같은 수성화학물은 인체에 닿아 치명적인 손상을 입힐 수 있기 때문에 특히 주의가 요구된다.
화학물에 의한 사고를 막기 위해 작업자는 내화학성 작업복을 착용하게 된다. 구체적으로는 상하의 일체형의 작업복을 착용한 후 내화학성 장갑과 내화학성 장화를 신어 인체의 전면을 화학물로부터 보호하도록 한다. 다만, 작업복과 장갑 및 장화의 이음매를 통해서는 화학물이 직접 비산되거나, 작업복에 비산된 화학물이 작업복을 타고 흘러 작업복 안으로 유입될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 보호테이프를 부착하여 작업복을 빈틈없이 막는다.
이 때, 작업자는 작업복을 착용한 상태에서 보호테이프를 절취하여 부착하는데, 기존의 보호테이프는 보호테이프의 내구성과 내화학성을 위해 직물 기재에 폴리머 코팅하여 제조되어 연신율이 떨어짐에 따라 작업자가 작업복을 착용한 상태에서 테이프를 절취하기 어려운 문제점이 있었고, 나아가 보호테이프를 부착하였음에도 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 빈 공간이 생겨 화학물이 유입되는 문제가 있었다.
이와 같은 내화학성 보호테이프는 다회 사용을 전제로 하는 작업복과는 달리, 매 사용시마다 새로 부착하고 사용 후에는 제거하는 과정을 거치기 때문에, 작업복으로부터 제거하는 과정에서 작업자가 직접 맨손으로 이를 만지는 경우 또는 제거 후에 산이 비산된 보호테이프와 염기가 비산된 보호테이프를 하나의 수거통에 담아 처리하는 경우에 화재 발생이나 화학적 화상을 입는 등의 안전사고가 발생될 우려가 있어 이를 손쉽게 해결할 수 있는 제품에 대한 개발이 필요한 실정이다.
한편, 반도체, 전자기기, 의료기기 등을 제조할 때 화학물을 이용하는 작업환경은 클린룸과 같이 먼지 등과 같인 부유 입자의 양을 일정량 이하로 유지하며, 수분, 온도 등이 철저하게 관리되므로, 작업복이나 보호테이프로부터 부유물질이 발생되거나, 탈락 또는 부착되지 않는 제품을 사용하는 것이 요구된다.
이에 따라, 작업자의 안전을 위해 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 부착하여 작업자가 화학물에 노출되는 것을 방지하면서도, 비산된 화학물의 산염기성을 육안으로 확인하여, 사용 후의 보호테이프를 제거 및 처리하는 과정에서 발생될 수 있는 사고를 방지하고, 보호테이프로부터 부유물질의 발생이 거의 없는 내화학성 보호테이프에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기존의 내화학성 보호테이프에 비해 점착성이 우수하고, 연신율이 우수하여 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매를 빈틈없이 막아 화학물이 작업복 안으로 유입되는 것을 방지하며, 수성화학물과 유성화학물에 대한 내화학성을 가지는 내화학성 보호테이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다회 사용을 위한 작업복의 손상이 없도록 사용 후의 내화학성 보호테이프를 깔끔하게 제거하는 것이 가능한 내화학성 보호테이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 반도체공장이나 실험실과 같이 공기 중의 미세한 부유입자를 극히 적은 상태로 유지시키는 클린룸에서 사용하기에 적합하도록 내화학성 보호테이프를 절취하여 부착하는 과정에서 미세입자의 발생이 거의 없는 내화학성 보호테이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 작업자가 사용 후의 내화학성 보호테이프를 제거 및 폐기처리하는 과정에서 발생될 수 있는 안전사고를 방지할 수 있도록, 테이프에 비산된 화학물질의 산염기성 검지 기능을 가지는 내화학성 보호테이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 산염기성 화학물을 취급하는 작업환경에서 착용하는 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 부착하기 위한 내화학성 보호테이프(Chemical Resistant Tape)는, 고무계 점착제를 포함하는 점착층(Adhesive layer); 폴리에틸렌을 포함하는 배리어층(Barrier layer); 백색수지층; 검지수지층; 및 이형층(Releasing layer); 이 순차 적층된 다층구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 배리어층은 50 내지 150㎛(마이크로미터)의 두께를 가지는 것일 수 있다.
또한, 상기 배리어층은 배리어층 전체 중량을 기준으로 폴리에틸렌 70 내지 90 중량% 및 폴리올레핀엘라스토머(POE, Poly Olefin Elastomer)를 10 내지 30 중량% 포함하고, 상기 배리어층은 작업자가 한 손으로 절단할 수 있도록 보호테이프의 길이방향에 수직한 방향인 너비방향(Width)으로 연신율 300 내지 650%로 연신된 것일 수 있다.
또는, 작업자가 한 손으로 절단할 수 있는 또 다른 배리어층의 구성은 배리어층 전체 중량을 기준으로 폴리에틸렌 40 내지 80 중량%, 폴리올레핀엘라스토머(POE, Poly Olefin Elastomer)를 10 내지 30 중량%, 폴리스티렌(Poly Styrene)을 10 내지 30 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 내화학성 보호테이프는 산염기성 검지기능을 가지며, 육안으로도 뚜렷한 산염기 시인성을 가지도록 상기 검지수지층은 친수성수지와 산염기지시약을 포함하고, 상기 친수성수지는 친수성 단량체 15 내지 40 몰%를 포함하도록 구성할 수 있다. 또는, 상기 검지수지층은 친수성수지와 산염기지시약을 포함하고, 상기 친수성수지는 친수성 단량체가 없거나 15 몰% 미만으로 포함하고, 상기 검지수지층은 검지수지층 전체 중량을 기준으로 수용성수지 4 내지 10 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 내화학성 보호테이프에 있어서, 상기 백색수지층은 아크릴수지 또는 우레탄수지, 백색첨가제 및 접착증진제을 포함하고, 상기 백색수지층은 백색수지층 전체 중량을 기준으로 상기 백색첨가제 20 내지 40 중량%, 상기 접착증진제 5 내지 10 중량%로 포함할 수 있다.
상기 이형층은 일정한 간격으로 형성된 복수의 홀을 포함하고, 상기 홀은 직경이 0.2 내지 1.0 mm(밀리미터)인 원, 상기 원에 내접 또는 외접하는 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 형상을 가지는 것일 수 있다.
상기 고무계 점착제는 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR, Styrene-Butadiene Rubber), 폴리이소부틸렌고무(Poly isobutylene) 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것일 수 있다.
본 발명은 산염기성 화학물을 취급하는 산업현장에서 착용하는 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매(작업복의 소매와 장갑이 서로 겹쳐지거나 연결되는 부분 등)를 막기 위한 내화학성 보호테이프에 관한 것으로서, 기존의 내화학성 보호테이프에 비해 초기 점착성과 테이프의 연신율이 우수하여, 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매를 빈틈없이 막아 화학물이 작업복 내부로 유입되는 것을 보다 완전히 차단할 수 있는 효과를 가진다.
아울러, 본 발명은 상기와 같이 초기점착성과 연신율이 우수하면서도 산염기성 화학물과 같이 수성화학물, 오일과 같은 유성용매를 베이스로 하는 유성화학물이 비산되어도 변형되지 않고 내부로 침투되지 않으며 장시간 동안 사용이 가능한 장점을 가진다.
본 발명에 따른 내화학성 보호테이프는 기존에 산염기성 화학물의 비산여부를 확인하기 위해 작업복 등의 표면에 별도로 산염기성 검지테이프를 사용하였던 것과는 달리, 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 부착된 보호테이프가 산염기성 검지 기능을 가져 보호테이프의 제거 시 발생될 수 있는 화학사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 작업자가 작업복과 작업장갑을 착용한 상태에서 내화학성 보호테이프를 절취하는 것이 용이하고, 절취과정에서 이형지나 테이프 자체에서 발생되는 먼지가 없거나 극히 적어, 반도체 공장, 의료기기, 실험실 등과 같이 클린룸에서 사용하기에 특히 적합하다.
도 1은 종래의 내화학성 보호테이프의 수직단면도이다;
도 2는 본 발명에 따른 내화학성 보호테이프의 수직단면도이다;
도 3은 본 발명의 내화학성 보호테이프에 대한 화학물질 투과저항 실험결과이다;
도 4는 본 발명과 시중의 내화학성 보호테이프의 절단면을 촬영한 사진이다;
도 5는 본 발명과 시중의 내화학성 보호테이프에 대한 연신성, 점착력 및 절단강도 측정결과이다;
도 6은 본 발명에 따른 내화학성 보호테이프의 산염기 검지 실험 결과를 나타낸 사진이다;
도 7은 본 발명에 따른 내화학성 보호테이프의 산염기 검지 변색부분의 색차 측정 결과를 나타낸 사진이다.
이하에서, 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명은 화학물질을 취급하는 작업환경에서 착용하는 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 부착하여 화학물이 작업복 안으로 유입되는 것을 방지하기 위한 내화학성 보호테이프에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 내화학성 보호테이프의 기본 기능인 내화학성과 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매를 빈틈없이 막을 수 있도록 점착력과 밀착력 및 연신율이 우수함과 동시에, 보호테이프의 제거 및 처리과정에서 발생될 수 있는 화학적 안전사고를 방지하기 위한 산염기성 검지기능을 가지며, 테이프의 절취과정에서 미세입자의 발생이 현저히 적어 클린룸에서 사용하기에 적합한 특성을 가진다.
본 발명에 따른 내화학성 보호테이프는 작업복에 부착되는 바닥면으로부터 두께방향으로 점착층, 배리어층, 백색수지층, 검지수지층 및 이형층이 순차로 적층된 다층구조를 가진다.
본 발명의 내화학성 보호테이프를 구성하는 점착층은 유기용매에 잘 견디는 고무계 점착제를 포함하며, 예를 들면, 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR, Styrene-Butadiene Rubber), 폴리이소부틸렌고무(Poly isobutylene) 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 것일 수 있고, 바람직하게는 스티렌-부타디엔 고무, 폴리이소부틸렌고무의 혼합물을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명을 구성하는 점착층은 20 내지 40 ㎛(마이크로미터)의 두께를 가지도록 구성되는데, 상기 두께보다 두꺼운 경우에는, 내화학성 보호테이프의 두께가 과도하게 두꺼워서 절단이 어려운 문제가 있고, 내화학성 보호테이프의 유연성이 커져, 작업자가 부착할 때, 보호테이프를 다루기 어려운 문제가 있다. 상기 두께보다 얇은 경우에는, 연신성을 가지는 내화학성 보호테이프는 작업복 등의 이음매에 부착할 때 빈틈없이 부착하기 위해 보호테이프를 약간 늘리면서 부착하는데, 이 때 점착층이 얇게 구성되는 경우에는, 늘리지 않은 보호테이프에 비해 점착력이 크게 떨어져, 부착부위에서 쉽게 탈락되는 문제가 있다.
상기 점착층이 바닥면과 대면하는 면의 대향면에는 화학물로부터 보호역할을 하는 배리어층이 위치한다. 상기 배리어층은 강산, 강염기 등의 산염기성 화학물과 같이 수성화학물과 유기용매나 오일 등을 포함하는 유성화학물에 견디도록 구성된다.
상기 배리어층은 50 내지 150 ㎛(마이크로미터)의 두께를 가지는데, 이에 따라, 산염기성 화학물과 같은 수성화학물에 내화학성을 가지면서도, 유기용매나 오일 등과 같은 유성화학물에 대해서도 내화학성을 가지게 된다.
상기 배리어층은 폴리에틸렌을 포함하는데, 구체적으로는, LDPE(Low Density Poly Ethylene), LLDPE(Linear Low Density Poly Ethylene) 및 HDPE(High Density Poly Ethylene)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 상기 폴리에틸렌 중 두 종류 이상을 혼합한 혼합물을 포함할 수 있고, 더욱 상세하게는 LDPE, LLDPE 및 HDPE를 모두 혼합한 혼합물일 수 있다.
한편, 상기 배리어층은 폴리올레핀엘라스토머(POE, Poly Olefin Elastomer)를 10 내지 30 중량% 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀엘라스토머의 종류는 크게 제한되지 않으며, 탄소수 2 내지 8 개인 올레핀 단량체를 중합하여 얻어진 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용이 가능하다.
상기 함량보다 소량으로 첨가되는 경우에는 보호테이프가 연신되지 않아, 보호테이프의 점착면이 작업복과 완전히 밀착되지 않고 틈새가 형성될 수 있는 문제가 있고, 작업복의 구겨진 면을 통해 화학물이 유입될 수 있는 등 빈틈없이 이음매를 막을 수 없는 문제가 있다. 상기 함량보다 과량으로 첨가되는 경우에는, 보호테이프의 내구성이 떨어져 화학물에 의해 쉽게 변형되거나 파괴되는 등 보호테이프로서 활용할 수 없는 문제가 있다.
기존의 내화학성 보호테이프는 PET와 같은 폴리에스테르(Poly Ester)나 에틸렌초산비닐공중합체(EVA, Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer)로 이루어진 추가 수지층을 포함함으로써, 유성화학물에 대한 내화학성을 가지기는 하였으나, 수성화학물에 대한 내화학성은 떨어지는 문제가 있어서, 추가로 수성화학물에 대한 배리어층을 추가해야하는 문제점이 있었다.
폴리에스테르나 EVA를 포함하는 보호테이프는 작업자가 테이프를 절취하는 것이 용이하지 않고, 절단하더라도 절단면이 지저분하게 형성되어 작업복에 부착시 작업복의 부착면과 보호테이프 사이에 틈새가 형성되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 50 내지 150 ㎛의 두께로 폴리에틸렌을 포함하는 배리어층을 포함한다. 바람직하게는, 60 내지 120 ㎛, 가장 바람직하게는, 70 내지 100 ㎛의 두께를 가지도록 구성할 수 있다.
상기보다 얇은 두께를 갖는 경우, 유성화학물에 대한 내화학성이 떨어지는 문제가 있고 상기보다 두꺼운 두께를 갖는 경우 보호테이프의 연신율이 떨어져 보호테이프의 부착 후에도 작업복와 보호테이프 사이에 틈새가 형성되거나 보호테이프의 절단이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 특히, 작업자가 한 손으로 절단이 가능한 효과를 가진다. 일반적으로 작업환경에서 작업자는 작업복, 작업장갑, 작업화 등을 신은 상태로 마지막에 내화학성 보호테이프를 절취하여 작업복 등의 이음매에 부착하기 때문에, 한 손으로 다른 한 손의 작업장갑과 작업복의 팔부분의 이음매를 막기 위해서는 한 손으로 테이프의 절단이 가능해야 한다.
이러한 기능을 부여하기 위해, 본 발명을 구성하는 배리어층은 배리어층 전체 중량을 기준으로 폴리에틸렌 70 내지 90 중량% 및 폴리올레핀엘라스토머(POE, Poly Olefin Elastomer)를 10 내지 30 중량% 포함하고, 상기 배리어층을 내화학성 보호테이프의 너비(Width)방향으로 연신율 300 내지 650%로 연신된 것을 사용한다.
또는, 작업자의 한 손 절단이 가능하도록, 배리어층 전체 중량을 기준으로 폴리에틸렌 40 내지 80 중량%, 폴리올레핀엘라스토머(POE, Poly Olefin Elastomer)를 10 내지 30 중량%, 폴리스티렌(Poly Styrene)을 10 내지 30 중량%로 포함할 수 있다.
먼저, 한 손 절단 기능을 부여하기 위한 구성과 관련하여, 상기 연신율보다 적게 연신되거나, 폴리스티렌이 상기 함량보다 적게 첨가된 경우에는, 성인을 기준으로 한 손으로 절취하는 것이 용이하지 않고, 절단면이 깨끗하지 않아 이음매에 부착하더라도 작업복과 보호테이프 사이에 빈 공간이 형성될 가능성이 있어 부적합하다.
특히, 깔끔한 절단면이 형성되기 위해서는 내화학성 보호테이프의 절단강도가 0.1 내지 3 N인 것이 바람직하다. 이는 일반적인 성인 남녀를 기준으로 무리없이 힘을 가하여 테이프를 절단할 수 있는 힘으로서, 두 손을 이용한 절단강도가 약 5-10 N인 것과 대비하여, 한 손을 이용할 때 가할 수 있는 힘이 줄어드는 점을 감안하여 상기 범위의 절단강도를 가지는 것이 바람직하다.
반면, 상기 연신율보다 과하게 연신되거나, 폴리스티렌이 상기 함량보다 과량으로 첨가된 경우에는 보호테이프의 강도가 떨어져 작업복에 부착된 상태에서 작업자의 반복적인 움직임에 의해 쉽게 탈락되거나 자체 절단되는 문제가 있다.
한 손 절단 기능을 부여하기 위한 상기 구성에 의해 작업자가 작업장갑을 낀 상태에서도 절단면이 반듯하게 형성되도록 보호테이프를 절단하는 것이 가능하고, 손으로 쉽게 절단이 가능한 효과를 가진다. 따라서, 폴리스티렌을 상기 함량보다 소량으로 첨가하는 경우에는 연신율이 떨어지므로, 보호테이프가 이음매를 빈틈없이 막을 수 없는 문제가 있고, 상기 함량보다 과량으로 첨가되는 경우에는, 내화학성 보호테이프의 강도가 떨어져 쉽게 물러지고, 작업자의 동작에도 쉽게 보호테이프가 연신되어, 빈틈이 형성될 수 있는 문제가 있다.
더욱 상세하게는, 상기 한 손 절단 기능은 내화학성 보호테이프의 신도(%)가 40 내지 150%인 것일 수 있다.
내화학성 보호테이프가 상기 신도보다 높은 값을 갖는 경우, 한 손으로 절취 시 보호테이프가 잘 뜯어지지 않고, 늘어지거나, 절단면이 깨끗하게 뜯어지지 않는 문제가 있고, 상기 신도보다 낮은 값을 갖는 경우, 작업복 등의 이음매를 막을 때 빈틈없이 막을 수 없어, 화학물이 외부에서 작업복 내로 유입될 수 있는 문제가 있다.
본 발명에 따른 내화학성 보호테이프는 점착층과 대면한 배리어층의 일면의 대향면에 백색수지층과 검지수지층이 순차로 적층된 구조를 가진다.
상기 검지수지층은 수성화학물인 산염기성 화학물과의 접촉과 반응이 용이하도록 친수성수지를 포함하며, 비산된 화학물의 산염기성을 육안으로 확인할 수 있도록 산염기지시약을 포함하도록 구성된다.
상기 친수성수지는 구체적으로는, 친수성 우레탄수지 또는 친수성 아크릴수지일 수 있고, 물을 베이스로 하는 산염기성 화학물과 검지수지층이 서로 친화력을 가져, 지시약의 즉각적이고, 확실한 색변화를 가지도록 상기 친수성수지는 친수성 단량체를 15 내지 40 몰%의 친수성 단량체를 포함하여 중합된 것일 수 있다.
상기 친수성 단량체는 친수성 작용기를 포함하는 단량체를 지칭하는 것으로, 친수성 작용기인 수산화기, 카복실기, 아민기 등을 포함하는 단량체를 의미하며, 본 발명에 있어서는 친수성 단량체라면 특별히 제한되지 않고 사용이 가능하다.
상기 함량보다 소량으로 첨가되는 경우에는 산염기성 화학물과의 친화력이 떨어져, 검지수지층의 색상변화가 작아서 산염기성 검지 시인성이 떨어지는 문제가 있고, 상기 함량보다 과량으로 첨가되는 경우에는 검지수지층이 과량의 수분을 흡수함에 따라 팽윤되어 검지수지층이 이웃한 층으로부터 탈락되는 문제가 있다.
한편, 친수성수지를 구성하는 친수성 단량체가 없거나 15 몰% 미만으로 첨가되는 경우에는, 검지수지층 전체 중량을 기준으로 수용성수지 4 내지 10 중량%를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 수용성수지라 함은, 친수성수지와 같이 수성화학물과 친화력있는 수지를 의미하는 것이지만 이보다 더 나아가 수지 그 차제로서 물에 용해될 수 있는 친수성이 더욱 큰 수지를 의미한다. 구체적으로, 예를 들면, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌비닐알콜 등일 수 있다.
상기 함량보다 소량으로 수용성수지를 첨가하는 경우에는 산염기성 화학물과의 친화력이 떨어져, 검지수지층의 색상변화가 적어 산염기성 검지 시인성이 떨어지는 문제가 있고, 상기 함량보다 과량으로 수용성수지를 첨가하는 경우에는 검지수지층이 과량의 수분을 흡수함에 따라 팽윤되어 검지수지층이 이웃한 층으로부터 탈락되는 문제가 있다.
검지수지층에 있어서, 산염기지시약은 특별히 제한되지 않고, 산염기성을 검지할 수 있는 것이라면 사용이 가능하나, 산과 염기 각각에서 다른 색으로 구별이 가능한 지시약을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 티몰블루, 메틸오렌지, 메틸레드, 브로모티몰블루, 페놀레드, 페놀프탈레인, 만능지시약 등과 같은 산염기지시약으로 널리 알려진 것을 사용할 수 있고, 실제 산업현장에서 취급하는 산, 염기의 pH 값에 따라 적정한 산염기지시약을 선택하여 제조할 수 있다.
산성과 염기성 화학물을 각각 육안으로 확실하게 구별할 수 있는 바람직한 지시약으로는 티몰블루, 브로모티몰블루 등을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 내화학성 보호테이프는 검지수지층의 발색력을 향상시키기 위해, 검지수지층의 아랫면에 백색수지층을 더 포함하도록 구성된다. 상기 백색수지층은 아크릴수지 또는 우레탄수지를 포함하되, 백색첨가제, 접착증진제를 포함한다.
상세하게는, 백색수지층 전체 중량을 기준으로 상기 백색첨가제 20 내지 40 중량%, 상기 접착증진제 5 내지 10 중량%로 포함한다.
백색첨가제를 상기 함량보다 과량으로 첨가하는 경우에는, 백색수지층 코팅을 하기 위한 코팅액의 유동성이 떨어져 제조 효율이 떨어지고, 완성된 보호테이프의 유연성이 떨어져 보호테이프의 내구성이 떨어지는 문제가 있고, 상기 함량보다 소량으로 첨가하는 경우에는, 백색수지층을 첨가하지 않은 경우와 대비하여 검지수지층의 발색력의 차이가 크지 않은 문제가 있다.
상기 백색첨가제는 구체적으로는, 탄산칼슘, 이산화티타늄, 미세실리카분말 등과 같이 백색의 염 또는 광물 분말이면 무방하다. 상기 백색수지층은 산염기성 화학물의 검지시인성을 향상시키기 위한 것으로, 두께가 두꺼울 필요가 없으므로, 2 내지 10 ㎛(마이크로미터)로 제작하는 것이 바람직하다.
상기 접착증진제는, 단마루고무, 핌로진, 검(Gum), 폴리부텐 등과 같은 접착력을 증진시키기 위한 물질을 의미한다. 접착증진제는 부착력을 향상시키기 위해 사용하는 것으로, 코로나처리하여도 올레핀수지에 대한 부착력이 약한 백색수지층의 부착력을 보완하기 위해 사용한다.
따라서, 백색수지층 상면의 검지수지층과 이형층은 각각 2 내지 10 ㎛(마이크로미터) 두께로 코팅되도록 구성된다.
본 발명에 따른 보호테이프를 구성하는 이형층은, 이형지를 별도로 포함하지 않도록 구성되어, 권심에 권취된 내화학성 보호테이프에서 이형층의 개방된 상단면에 점착층의 바닥면이 맞닿도록 감겨진 내화학성 보호테이프 제품이 완성된다.
이형지를 별도로 포함하지 않아 클린룸에서 사용할 때, 보호테이프를 절취하는 과정에서 발생될 수 있는 부유물질을 최소화함과 동시에, 보호테이프를 풀어내는 것이 보다 쉽도록 구성하기 위한 것이다.
다만, 이형층은 권취된 상태에서 점착층의 바닥면과 대면된 상태로서, 점착층에서 떼어지기 쉽도록 구성되는 한편, 검지수지층으로 비산된 화학물이 전달되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 홀을 포함하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 홀은 상기 홀은 직경이 0.2 내지 1.0 mm(밀리미터)인 원, 상기 원에 내접 또는 외접하는 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 형상을 가지는 것일 수 있다. 복수의 홀은 간격은 특별히 제한되지 않으나, 화학물의 검지시인성을 위해 홀 직경의 10 내지 100%일 수 있다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이로 인해 발명의 권리범위가 제한되지 아니한다.
도 1은 종래의 내화학성 보호테이프의 수직단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 내화학성 보호테이프는 유성화학물에 내화학성을 가지는 PET나 EVA를 포함하면서도, 산염기성 화학물과 같은 수성화학물에 대한 내화학성을 확보하기 위해 폴리에틸렌을 추가로 포함하되, 절단면이 깨끗이 잘리도록 하고 절취를 용이하게 하도록 직물을 추가로 포함하도록 구성되거나, 폴리에틸렌층을 포함하여 수성화학물에 대한 내화학성은 우수하나, 유성화학물에 대한 내화학성을 다소 취약한 제품이 있었다.
이에 따라, 유성화학물과 수성화학물을 모두 취급하는 작업환경에서 사용하기에 더욱 적합하면서도, 산염기성 화학물의 취급시 문제될 수 있는 안전사고를 예방할 수 있는 산염기성 검지능력을 가짐과 동시에, 작업자가 직접 스스로 부착하기 용이하도록 절단이 용이한 제품을 개발하기에 이르렀다.
도 2는 본 발명에 따른 내화학성 보호테이프로서, 바닥면으로부터 점착층, 배리어층, 백색수지층, 검지수지층 및 이형층이 높이방향으로 순차로 적층된 다층구조를 가짐으로써, 인장강도가 크지만 신율은 떨어지는 PET나 EVA를 포함하는 제품과는 달리, 작업자가 한 손으로 절단하기 쉽고 유성화학물과 수성화학물에 대한 내화학성이 우수하다. 또한, 산염기성 검지기능을 가지므로, 사용 후에 화학물이 비산된 보호테이프의 제거 및 폐기처리 시 발생될 수 있는 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이로 인해 발명의 권리범위가 제한되지 아니한다.
실시예
하기 표 1에 기초하여 바닥면으로부터 점착층, 배리어층, 백색수지층, 검지수지층 및 이형층이 순차로 적층된 다층구조의 내화학성 보호테이프를 제조하였다.
구 분 조 성 두께 및 형상
이형층 우레탄수지 80 중량%에 실리콘 20 중량%, 왁스 10 중량%를 혼합 5 ㎛의 두께, 직경 0.5 mm인 원형홀이 0.5 mm 간격으로 형성
검지수지층 아크릴계 단량체(친수성 단량쳬)를 30 몰%로 포함하는 아크릴 수지에 검지수지층 전체 중량을 기준으로 0.3 중량%티몰블루를 혼합 3 ㎛
백색수지층 우레탄수지 60 중량%, 백색첨가제 33 중량%, 접착증진제 7 중량%를 혼합 5 ㎛
배리어층 폴리에틸렌 75 중량%, 폴리올레핀엘라스토머 15 중량%, 폴리스티렌 10 중량%를 혼합 90 ㎛
점착층 스티렌-부타디엔고무: 폴리이소부틸렌고무 = 20:80중량 비율로 혼합 30 ㎛
비교예
이하에서, 실시예의 내화학성 보호테이프에 대한 물성평가 시험의 비교대상으로는 시중에서 판매중인 내화학성 보호테이프를 사용하였다.
비교예 1은 시중에서 판매중인 Kappler 사의 ChemTape로서, PET와 폴리에틸렌 및 직물을 포함하는 도 1의 (a)과 유사한 구성을 가지는 제품을 사용하였으며, 비교예 2는 폴리에틸렌을 포함하는 도 1의 (b)와 유사한 구성을 가지는 Dupont 사의 Tychem Tape를 사용하였다.
화학물질 투과저항 평가시험
실시예의 내화학성 보호테이프에 대해 케미칼테이프로서의 화학물질 투과저항 평가를 진행했다. 한국의류시험연구원(KATRI)에 의뢰하여, ISO 6529:2013 A법에 따라 시험평가를 의뢰하였으며, 시험성적서는 도 3에 도시하였다.
도 3을 참조하면, 수성화학물인 황산, 불산 및 수산화나트륨에 대한 화학물질 투과저항이 우수한 것으로 평가되었으며, 케미컬테이프로서 시중에 판매가능한 수준으로 평가되었다.
또한, 아세톤, 메탄올과 같은 유성화학물에 대해서는 화학물질 투과저항이 우수한 것으로 평가되어, 실시예에 따른 내화학성 보호테이프는 수성화학물과 유성화학물에 대한 내화학성이 모두 우수한 제품인 것으로 평가되었다.
절단성 시험
실시예와 비교예의 내화학성 보호테이프에 대한 절단면 확인시험을 진행하고, 그 결과를 도 4에 도시하였다.
성인 남성 실험자가 작업 장갑을 착용한 상태에서 보호테이프를 절단한 후의 상태를 촬영하였다.
도 4를 참조하면, 실시예와 비교예 1의 절단면은 너비방향과 평행하게 절단된 것을 확인할 수 있으나, 직물층이 포함되어 있으므로 절단면에 직물이 노출되고 직물로부터 발생되는 미세한 부스러기들이 공기 중으로 방출되는 문제점이 있고, 이에 따라, 클린룸에서 사용하기에 부적합한 문제가 있다. 특히, 이러한 문제는 반도체나 전자부품을 취급하는 클린룸 환경에서는 반도체와 전자부품의 불량을 야기할 수 있어 클린룸 환경에서 사용하기 부적합한 단점이 있다.
비교예 2의 경우에는 절단면이 지저분하게 절단된 것을 확인할 수 있다. 특히, 비교예 2는 폴리에틸렌층만을 포함함에 따라 절단되기 전에 보호테이프 자체가 늘어나 절단면이 울퉁불퉁하게 변형되는 문제가 있었다.
작업복 등의 이음매에 부착하는 경우, 울퉁불퉁한 보호테이프의 끝 단에 빈 공간이나 틈새가 형성될 수 있어, 작업복 내로 화학물이 유입될 수 있는 문제점이 있다.
물성확인 시험
실시예의 내화학성 보호테이프에 대해 물성확인 시험을 진행했다. 한국섬유개발연구원(KTDI)에 의뢰하여, 연신성(Elongation), 점착력(Adhesion of bonded fabric) 및 절단강도(Tearing Strength)를 측정한 시험성적표를 도 5에 도시하였다.
연신성은 KS K 0521:2011(Strip Method)에 의해 측정하였으며, 점착력은 KS K 0531:2016((5x15)cm)에 의하여 측정하였고, 절단강도는 KS K ISO 13937-1:2015(Pendulum Method)에 의해 측정하였다.
실시예(Sample 1) 비교예 1(Sample 2) 비교예 2(Sample 3)
연신도(%) 108.1 8.8 227.3
점착력(cN) 4.43 11.05 0.05
절단강도(N) 0.5 7.2 4.6
표 2와 도 5를 참조하면, 비교예 1의 내화학성 보호테이프는 연신도가 크게 떨어져 작업복 등의 이음매를 막을 때 보호테이프에 의한 빈틈이 생기는 문제가 있다. 예를 들어, 작업복 등의 이음매를 빈틈없이 막기 위해서는 작업복의 소매 위로 작업 장갑의 개구부가 노출된 형태에서 작업 장갑의 개구부를 작업복의 소매에 부착하는데, 이 때, 작업 장갑의 개구부 끝단과 작업복의 소매부분을 동시에 점착하게 된다. 연신도가 떨어지는 보호테이프는 작업복이나 작업 장갑이 구겨진 부분에 생기는 빈 공간을 메꾸지 못하게 되어, 화학물이 작업복으로 비산된 경우, 상기 빈 공간을 통해 유입될 수 있다.
비교예 2의 내화학성 보호테이프는 연신도는 매우 우수하나, 그 대신 절단강도가 큰 편이어서, 작업 장갑을 낀 작업자가 보호테이프를 절단하고자 할 때, 절단되지 않고 늘어져 버리는 문제가 있다. 특히, 작업자가 팔의 소매 부분의 이음매에 보호테이프를 부착할 때에는 필연적으로 한 손으로 보호테이프를 부착해야하기 때문에, 끊어지지 않고 늘어져 버리는 보호테이프를 사용하기에는 부적합한 문제가 있다.
실시예의 내화학성 보호테이프는 신도가 약 110% 수준으로, 작업복 등의 이음매를 빈틈없이 막을 수 있도록 테이프가 약간 늘어나 작업복 등의 구김에 의해 형성된 빈 공간을 막기에 유리한 장점을 가진다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이 일반 성인 남녀를 기준으로 양 손을 이용하여 절단할 수 있는 테이프는 약 5-10 N의 절단강도를 가져, 한 손으로 절단이 어려운 단점이 있고, 한 손으로 절단할 경우에는, 양 손을 이용하는 경우에 비해 절단강도가 크게 낮아야 하므로, 적어도, 3 N 이하의 절단강도를 가지는 것이 바람직하다. 실시예의 내화학성 보호테이프는 0.5 N의 절단강도를 가짐에 따라, 한 손으로 절단가능한 특징을 가진다.
산염기성 검지 시험
실시예에 따라 제조된 내화학성 보호테이프에 황산 수용액(H2SO4, 강산성 물질, 50 %농도)와 수산화 나트륨 수용액(NaOH, 강염기성 물질, 25 % 농도)을 이용하여 산염기성 검지시험을 진행하였다.
도 6은 산염기성 검지시험 결과를 나타낸 사진으로, 이로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 산염기성을 육안으로 확인할 수 있는 정도로 확실한 색변화가 나타남을 확인할 수 있었다.
산염기성 화학물질이 비산되어 변색된 실시예의 내화학성 보호테이프에 대해 분광농도계(X-Rite Spectrodensitometer, X-Rite528)를 이용하여 색차(Color Difference, ΔE)를 측정하였다.
색변화가 일어나지 않은 바탕색을 기준으로, 적색으로 색변화가 일어난 부분(산성 화학물을 비산)과 청색으로 색변화가 일어난 부분(염기성 화학물의 비산)에 대한 각각의 색차를 측정하여 하기 표 3에 나타냈다.
ΔEab(색차)
황산수용액 55.1
수산화나트륨 수용액 52.5
1) △Eab 값이 10까지는 육안구분이 어려움
2) △Eab 값이 20이상되어야 육안구분이 잘됨
3) △Eab 값이 40이상이면 육안구분이 아주 잘됨
따라서, 본 발명에 따른 내화학성 보호테이프는 내화학성이 우수하면서도 육안으로 비산된 화학물의 산염기성을 확인할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (9)

  1. 산염기성 화학물을 취급하는 작업환경에서 착용하는 작업복, 작업장갑, 작업화 등의 이음매에 부착하기 위한 내화학성 보호테이프(Chemical Resistant Tape)로서,
    고무계 점착제를 포함하는 점착층(Adhesive layer); 폴리에틸렌을 포함하는 배리어층(Barrier layer); 백색수지층; 검지수지층; 및 이형층(Releasing layer); 이 바닥면으로부터 높이방향으로 순차 적층된 다층구조를 가지는 것을 특징으로 하고,
    상기 배리어층은 배리어층 전체 중량을 기준으로 폴리에틸렌 40 내지 80 중량%, 폴리올레핀엘라스토머(POE, Poly Olefin Elastomer)를 10 내지 30 중량%, 폴리스티렌(Poly Styrene)을 10 내지 30 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층은 50 내지 150㎛(마이크로미터)의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층은 내화학성 보호테이프의 너비(Width)방향으로 연신율 300 내지 650%로 연신된 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검지수지층은 수지와 산염기지시약을 포함하고,
    상기 산염기지시약은 상기 검지수지층 전체 중량을 기준으로 0.1~0.7 중량%를 혼합하고,
    상기 수지는 친수성 단량체 15 내지 40 몰%를 포함하는 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검지수지층은 수지와 산염기지시약을 포함하고,
    상기 산염기지시약은 상기 검지수지층 전체 중량을 기준으로 0.1~0.7 중량%를 혼합하고,
    상기 수지는 친수성 단량체가 없거나 15 몰% 미만으로 포함하고,
    상기 검지수지층은 상기 검지수지층 전체 중량을 기준으로 수용성수지 4 내지 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 백색수지층은 아크릴수지 또는 우레탄수지, 백색첨가제 및 접착증진제 포함하고,
    상기 백색수지층은 상기 백색수지층 전체 중량을 기준으로,
    상기 아크릴수지 또는 우레탄수지를 50 내지 75 중량%, 상기 백색첨가제 20 내지 40 중량%, 상기 접착증진제 5 내지 10 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이형층은 일정한 간격으로 형성된 복수의 홀을 포함하고,
    상기 홀은 직경이 0.2 내지 1.0 mm(밀리미터)인 원, 상기 원에 내접 또는 외접하는 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고무계 점착제는 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR, Styrene-Butadiene Rubber), 폴리이소부틸렌고무(Poly isobutylene) 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 내화학성 보호테이프.
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