KR102339469B1 - 폴리에스터의 용융 점도 저하 및 열봉합성 개선 방법 및 열봉합된 컨테이너 또는 패키지 제조 방법 - Google Patents

폴리에스터의 용융 점도 저하 및 열봉합성 개선 방법 및 열봉합된 컨테이너 또는 패키지 제조 방법 Download PDF

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모하마드 카제헤이안
주르카 쿠시팔로
사미 코트카모
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Abstract

본 발명은 용융 점도 저하 및 이에 의한 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 섬유-기초의, 폴리에스터-코팅된 포장재로부터 열봉합된 컨테이너 또는 패키지를 제조하는 방법, 및 폴리에스터 열봉합 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 해결책은 폴리에스터가 전자빔(EB) 조사를 받는 것이다. 저하된 용융 점도는 열봉합 온도를 낮출 수 있고, 코팅되지 않은 섬유질 표면에 대한 폴리에스터의 봉합을 허용한다. 본 발명에 바람직한 폴리에스터는 그대로의 또는 또 다른 폴리에스터와 혼합된 폴리락타이드이다.

Description

폴리에스터의 용융 점도 저하 및 열봉합성 개선 방법 및 열봉합된 컨테이너 또는 패키지 제조 방법{METHODS FOR LOWERING MELT VISCOSITY AND IMPROVING HEAT-SEALABILITY OF POLYESTER AND FOR MANUFACTURING A HEAT-SEALED CONTAINER OR PACKAGE}
본 발명은 용융 점도 저하 및 이에 의한 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 섬유-기초의, 폴리에스터-코팅된 포장재로부터 열봉합된 컨테이너 또는 패키지를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 폴리락타이드 또는 다른 폴리에스터 열봉합 방법에 관한 것이다.
포장 기술에서 열봉합은 고분자 필름 또는 고분자-코팅된 포장재, 가령 종이, 판지(paperboard) 또는 카드보드(cardboard)로 만들어진 컨테이너 또는 패키지를 제조 또는 폐쇄하기 위한 종래의 방법이다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 이의 용이한 열봉합성으로 인하여 패키지에서 통상적으로 사용되는 재료이다. 더욱이, 여러 다른 고분자, 예를 들면 폴리에스터가 패키지에 사용되는데, 이는 LDPE와 달리 생분해성이거나 LDPE보다 더 우수한 수증기 및/또는 산소 차단 특성을 가진다. 그러나 이들 다른 고분자는 보통 LDPE보다 열봉합하기 더 어렵고, 이는 이들이 다층 포장재의 표면층으로서 용이하게 위치하는 것이 아니라 내부층으로서 위치하는 이유이다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 패키지 및 컨테이너에 사용되고, 우수한 차단 특성을 가지며, 매우 내열성인 폴리에스터이며, 이는 PET가 오븐용 식품 컨테이너 또는 패키지의 코팅 또는 베이킹 카드보드의 코팅에 적합한 이유이다. 단점은 PET를 열봉합하기 어렵다는 것이다. 더구나, 종래의 PET는 비생분해성이다.
고분자 필름 또는 고분자-코팅된 종이 또는 보드로 이루어진 생분해성 패키지에서 통상적으로 사용되는 생분해성 고분자는 폴리락타이드(PLA)이다. 폴리락타이드는 비교적 우수한 수증기 및 가스 차단 특성을 가지지만, 미흡한 열봉합성을 야기하는, 섬유질 기판에 대한 약한 접착 및 높은 용융 온도의 문제점을 가진다.
폴리락타이드의 열봉합성을 개선하기 위하여 US 2002-0065345 A1은 혼합물 중의 비율이 최소 9%인, 디올 및 디카복시산으로부터 제조된 생분해성 지방족 폴리에스터, 예를 들면 폴리카프로락톤(PLC) 또는 폴리부틸렌 석시네이트 아디페이트(PBSA)와 폴리락타이드의 혼합을 설명한다.
US 2005-0192410 A1에 따르면 폴리락타이드의 가공성은 폴리카프로락톤 및 광물 입자를 그 안에 혼합하여 개선된다. US 2007-0259195 A1는 섬유질 기판 상에 압출되는 폴리락타이드-기초의 필름 및 고분자 코팅을 추가로 설명하고, 여기서 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)가 폴리락타이드의 내열성을 개선하기 위하여 이와 혼합된다.
WO 2011/110750은 폴리락타이드-기초의 이중층 코팅을 설명하고, 상기 코팅은 섬유질 기판 상에 압출되며, 여기서 섬유질 기판 간의 접착 및 폴리락타이드의 열봉합성을 최적화할 목적으로 외부층은 내부층보다 더 큰 비율의, 폴리락타이드와 혼합된 (폴리락타이드 이외의) 생분해성 폴리에스터를 가진다.
폴리락타이드의 열봉합성이 이와 함께 혼합된 또 다른 폴리에스터 또는 유사한 첨가제에 의하여 개선되는 경우, 이들 첨가제가 폴리락타이드보다 더욱 비싸다는 단점이 있다. 더욱이, 고분자의 혼합은 복잡한 공정에서 추가의 작업 단계에 해당한다.
상이한 접근법이 WO 2011/135182에 제시되고, 이는 열봉합성을 개선하기 위한 폴리에스터 층의 자외선(UV) 조사를 교시한다. 시험에 따르면 열봉합 온도가 저하되지만, 이것이 왜 일어나는지에 대하여 어떠한 설명도 주어지지 않는다. 또한 바람직한 효과가 폴리락타이드만으로 다소 한정되는 것으로 보인다.
WO 98/04461은 판지 기판 상의 폴리올레핀, 가령 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 열봉합 개선을 위한 전자빔(EB) 조사의 이용을 교시한다. EB는 고분자의 가교를 유발하여 이의 분자량을 증가시키는 것으로 전해진다. 폴리올레핀의 용융 지수가 현저하게 감소되어, 용융 점도 및 녹는점이 상승한다. 비록 종래 기술 교시의 목적인 봉합 강도가 개선될 수 있기는 하지만, 그러한 증가는 사실상 요구되는 열봉합 온도 상승에 의하여 열봉합의 용이성을 감소시킨다.
공개공보 CN 101824211 A, CN 101735409 A 및 CN 101225221 A로부터, 폴리락타이드가 재료의 생분해성을 보존하면서 가교를 일으키는 전자빔(EB) 조사를 받아 폴리락타이드의 내열성이 개선됨이 공지이다. 가교는 트리알릴 이소시아누레이트(TAIC)와 같은 촉매의 첨가에 의하여 보장된다. 종래 기술 교시는 성형된 물품 또는 과립에 관한 것이며, 기판에 대한 접착성 및 열봉합성이 요구되는 섬유질 기판 상의 코팅에 관한 것이 아니다. 가교는 고분자의 분자량 및 용융 점도를 증가시키므로 열봉합성에 대하여 불리한 영향을 미칠 것으로 예상될 것이다.
발명의 요약
그러므로 특히 열봉합 온도에 관하여 폴리에스터의 열봉합성을 개선하기 위한 대안의 해결책이 여전히 필요하다. 마찬가지로, 포장재에서 코팅으로서 열봉합성 폴리에스터를 사용하여 열봉합된 컨테이너 또는 패키지를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명에 따른 해결책은, 일반적으로, 폴리에스터가 전자빔(EB) 조사를 받는 것이다. 따라서 신규한 폴리에스터의 용융 점도 저하 방법 및 신규한 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법이 제공되며, 이들은 모두 상기 특성을 특징으로 한다.
더욱이, 신규한 열봉합된 컨테이너 또는 패키지 제조 방법이 제공되고, 여기서 (i) 섬유질 기판에 폴리에스터를 포함하는 고분자 코팅이 제공되고, (ii) 코팅이 EB 조사를 받고, (iii) 컨테이너 또는 패키지가 코팅 고분자 열봉합에 의하여 봉합된다. 또한, 신규한 폴리에스터 봉합 방법이 제공되고, 여기서 (i) EB 조사가 폴리에스터를 포함하는 표면에 지향되고, (ii) 그 후 조사된 표면이 맞은편 표면에 열봉합된다.
본 발명에 따르면, 놀랍게도 단독의 또는 다른 폴리에스터와 혼합된 폴리락타이드와 같은 폴리에스터를 포함하는 필름 또는 코팅층에 지향된 EB 조사(베타선)가, 용융 점도(용융물의 전단 점도)를 낮추고 이에 의하여 요구되는 열봉합 온도를 낮추어 폴리에스터의 열봉합성이 현저하게 개선됨이 발견되었다. 상기 발견은 WO 98/04461에 기재된 바와 같이 폴리올레핀을 사용하여 일어나는 것, 즉 용융 점도의 증가와 대조적이다. 상기 발견은 또한 폴리올레핀과 대조적으로 EB 조사가 폴리에스터를 가교시키기보다는 이의 고분자 사슬을 파괴하고 이에 의하여 용융된 폴리에스터가 덜 점성이고 열봉합하기에 더 용이하게 됨을 나타낸다. 이는 일반적으로 폴리에스터의 높은 용융 온도 및 결과적인 열봉합의 어려움을 고려하면 중요하다.
감소된 용융 점도 및 더 낮은 열봉합 온도를 확보하기 위하여 EB 처리에서 폴리에스터의 가교를 촉진할 수 있는 폴리에스터 중의 임의의 촉매 또는 다른 성분을 피하는 것이 적절하다.
본 발명에 따른 또 다른 발견은 섬유질 기판에 대한 PLA와 같은 폴리에스터의 압출된 단층의 접착이 EB 조사를 폴리에스터에 표적화하여 개선된다는 것이다. PLA의 미흡한 접착은 기존에 PLA 층과 기판 사이에 개별적인 접착층을 추가하여 해결되었다. 개선된 접착성에 의하여 섬유질 기판 상의 폴리에스터 층의 중량이 감소될 수 있고, 이는 비용 절감을 가져온다.
EB 조사는 고분자에 의하여 흡수되고 점차 약해지면서 고분자 코팅층에 대한 침투 및 이온화 효과를 가진다. 임의의 더 큰 깊이까지 층에 침투하지 않고 고분자층의 표면 가열에 의해서만 작용하는 UV 조사에 덧붙여, 작동 가속 전압을 조절하여 섬유-기초의 포장재의 하부 종이 또는 보드 기판의 연소 또는 탈색을 방지하며 고분자층의 전체 깊이까지 확장되는 EB 조사의 효과를 가질 수 있다. 적합하게는 가속 전압은 비교적 낮게, 100 keV 이하에서 유지된다.
재료는 단일 또는 다층 고분자 포장 필름, 또는 포장 종이, 판지 또는 카드보드일 수 있고, 여기서 단일 또는 다층 고분자 코팅이 적층 또는 압출에 의하여 섬유질 기판 상에 생기고, 폴리에스터를 포함하는 이의 최상층이 EB 조사된다. EB 조사의 적합한 흡수선량은 최소 20 kGy, 바람직하게는 20 - 200 kGy의 범위이다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 폴리에스터는 폴리락타이드(PLA)이다. PLA가 섬유-기초의 포장재, 가령 종이 또는 보드의 코팅 고분자를 이루는 경우, 이는 중간 고분자 접착층의 필요 없이 보드 기재 상에 직접 압출될 수 있다. PLA는 그대로 또는 다른 생분해성 폴리에스터, 예를 들어 폴리부틸렌 석시네이트(PBS)와 혼합되어 사용될 수 있다. 그 대신에 PLA 또는 이의 혼합물의 외부 열봉합층과 함께 내부 접착층이 공압출될 수 있고, 이는 EB 조사될 외부 열봉합층을 열봉합성만을 위하여 맞춤을 허용한다. 본 발명은 일반적으로 보통의 고분자-대-고분자 봉합보다 더욱 어려운, 코팅되지 않은 섬유질 기판에 대한 PLA 또는 다른 폴리에스터의 열봉합을 허용한다.
본 발명에서 유용한 다른 폴리에스터는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 포함한다.
상기와 같이 제조되고 EB 조사된 섬유-기초의 고분자-코팅된 포장재로부터 본 발명에 따라 열봉합될 수 있는 컨테이너 및 패키지는, 판지 컵, 가령 일회용 음료 컵, 및 판지 또는 카드보드 상자 및 카톤(carton) 패키지, 가령 과자류, 비스킷, 플레이크, 시리얼, 화장품, 및 병 패키지, 및 우유 및 주스 카톤을 포함한다. 음료 컵은 내부가 고분자-코팅되고 외부가 코팅되지 않을 수 있고, 본 발명에서 이에 의하여, 내부 표면의 코팅을 외부 표면의 코팅되지 않은 판지에 봉합하여 컵의 수직 이음매가 생성된다. 대신, 상자 패키지에서, 패키지의 외부 표면이 고분자-코팅되고 내부 표면이 코팅되지 않을 수 있고, 이에 의하여 봉합에서, 외부 표면의 코팅이 패키지 내부의 코팅되지 않은 보드 표면에 열봉합된다. 그러나 컵, 가령 음료 컵에서, 그리고 상자 패키지에서, 보드는 흔히 양면이 고분자-코팅되고, 이에 의하여 본 발명에 따라, 한 면 또는 양면 상의 코팅이 EB 조사될 수 있고, 열봉합에서, 코팅층이 서로 봉합된다. 또한 이러한 경우에, 본 발명에 따른 EB 조사는 폴리에스터의 열봉합성을 개선한다.
본 발명과 관련된 시험에서, 고온 공기로써 수행되는 열봉합에서 EB 조사가 PLA 또는 PLA를 포함하는 혼합물의 봉합성을 개선함이 발견되었다.
폴리에스터-코팅된 섬유-기초의 포장재 이외에도, 본 발명은 또한 폴리에스터-기초의 포장 필름에 관한 것이고, 특히, EB 조사가 이의 열봉합성을 개선한다. 본 발명에 따르면 필름의 표면층은 필름의 열봉합성에 관하여 그대로의 또는 또 다른 폴리에스터, 예를 들어 PBS와의 혼합물로서 PLA를 포함할 수 있고, 동일한 사항이 본질적으로 PLA를 포함하는 고분자-코팅된 포장 종이 및 보드에 대하여 위에 제시된 바와 같이 적용된다.
본 발명에 따르면 폴리에스터 필름 또는 코팅이 본원에 참조로 편입되는 WO 2011/135182의 교시에 따른 UV 조사를 먼저 받은 다음 본원에 기재된 EB 조사를 받음에 의하여 EB 및 UV 조사를 조합할 수 있다. 단계들의 반대 순서, 즉 UV 조사에 선행하는 EB 조사가 또한 가능하다.
추가 단계로서 화염 처리의 부가가 또한 이로운 것으로 밝혀졌다. 특히 PET가 폴리에스터로서 사용되는 경우, EB 조사 전 또는 후에 수행되는 화염 처리 단계가 열봉합 온도를 현저하게 낮춘다.
열봉합성을 향상시킬 것으로 기대되는 적외선(IR) 및 플라스마 처리도 부가로서 고려된다.
도 1-4는 단층 코팅에 대한 열봉합 온도(℃)를 나타내는 도표이다.
도 5-6은 kGy로서 측정된 EB 조사의 여러 상이한 선량의 효과를 시험하는 시험 시리즈의 결과를 나타낸다.
도 7은 측정을 위하여 240℃에서 재용융된 압출 PLA 필름의 측정된 용융 (전단) 점도 대 전단 속도 플로팅 그래프를 나타낸다.
도 8은 55 wt-%의 PLA 및 45 wt-%의 PBS의 혼합물에 대한 유사한 그래프를 나타낸다.
실시예
하기에서, 본 발명은 적용예 및 수행된 시험에 의하여 더욱 상세하게 설명된다.
본 발명의 바람직한 실시의 예는, (PLA 이외의) 생분해성 폴리에스터, 가령 PBAT 또는 PBS, 또는 PLA (40 - 95 중량-%) 및 다른 생분해성 폴리에스터 (5 - 60 중량-%), 가령 PBAT 또는 PBS의 혼합물로 이루어진 5 - 20 g/㎡의 평량의 최내곽 접착층, 및 PLA 또는 PLA (40 - 80 중량-%) 및 다른 생분해성 폴리에스터 (20 - 60 중량-%), 가령 PBAT 또는 PBS의 혼합물로 이루어진 5 - 20 g/㎡의 평량의 최외곽 열봉합층을 가지는 평량이 40 - 500 g/㎡인 다층 코팅을, 크래프트, CTMP 또는 기계적 펄프로 만들어진 종이 또는 카드보드 상에 공압출하는 것이다. 5 - 20 g/㎡ 의 평량을 가지는 PLA의 중간층은 최내곽 및 최외곽 고분자 혼합물 층 사이에 위치할 수 있다. 종이 또는 카드보드의 다른 쪽은 코팅되지 않은 채로 남겨질 수 있다. 고분자-코팅된 웹은 이의 코팅된 면이 장치를 향하여, 5 - 600 m/min, 바람직하게는 200 - 600 m/min의 속도로 EB 조사기를 통과하여 운반된다. EB-조사된 웹은 반제품으로 절단되고, 이는 컨테이너, 가령 카드보드 음료 컵, 또는 패키지, 가령 포장 상자 또는 카톤으로 열봉합된다. 봉합은 고온 공기를 사용하여 수행될 수 있고, 여기서 공기 온도는 약 360 - 470 ℃일 수 있다. 더욱 강하게 조사되는 재료에 있어서, 즉, 더 느린 웹 속도에서, 완전한 봉합에 필요한 공기 온도가 조사를 더 적게 받는 재료보다 낮다. 고온 공기 대신, 봉합 조(jaw)가 사용될 수 있고, 이의 온도는 약 130 - 160 ℃일 수 있으며; 이 경우에도, 가장 많이 조사되는 재료에 대하여 가장 낮다.
PLA, PLA 및 PBS의 혼합물, PLA 및 PBAT의 혼합물, 및 PET의 단층 코팅이 또한 바람직하다. 그러한 단층 코팅은 15 - 60 g/㎡, 바람직하게는 25 - 40 g/㎡의 평량을 가질 수 있다.
움직이는 웹 대신, EB 조사가 또한 조사기에 대하여 정지한 웹 또는 반제품의 봉합선에 지향될 수 있고, 따라서 이러한 선이 더 많은 조사를 받는 한편, 고분자 표면의 다른 부분이 조사에 노출되지 않는다. PET-코팅된 베이킹 카드보드로 이루어진 트레이 반제품이 예로서 언급될 수 있다.
도 1 - 4의 시험을 위하여 폴리에스터 코팅의 단층이 판지 기재의 한 면에 압출되고 열봉합 온도에 대한 영향을 결정하기 위하여 다양한 처리를 받았다. 처리는 21 kW의 자외선 조사, 100 kGy 선량의 전자빔 조사, 3400 W의 코로나 처리, 및 과잉 산소의 사용에 의한 화염 처리였다 (150 m/min의 웹 속도에서). 도면에서 이들은 각각 "UV", "EB", "C" 및 "F"로 표시되었다. 이들 처리의 조합이 또한 시험에 포함되었다. 각각의 시험 샘플에 대하여, 코트층의 표면 타격 전에 최초 열봉합 온도가 전기가열된 공기 노즐에서의 고온 봉합 공기의 온도로서 측정되었다. 지시된 온도에서 고분자는 보드의 코팅되지 않은 반대쪽과 완벽하게 봉합되도록 충분히 용융되었다. 요건은 봉합 개방 시도가 섬유질 보드 기재 내에서 찢어짐을 야기하는 것이다.
도 1은 25 g/㎡의 평량을 가지는 PLA 유일의 단층 코팅에 대한 열봉합 온도(℃)를 나타내는 도표이다. 본 발명에 따른 EB 처리가 열봉합 (고온 공기) 온도를 500℃로부터 410℃까지 저하시켜 열봉합성을 현저하게 개선함이 확인된다. UV 처리 시의 명백한 개선이 또한 나타날 수 있다. 380℃에 이르는 열봉합 온도의 최적 결과가 EB 처리 및 UV 처리를 연속으로 수행하여 달성되었다. 코로나 처리의 부가는 열봉합 온도에 대하여 측정되는 영향을 미치지 않았다.
도 2의 시험은, 코팅 고분자가 55 wt-%의 PLA 및 45 wt-%의 PBS의 혼합물임을 제외하고, 도 1의 시험에 상응한다. 100 % PLA와 비교하여 전체 열봉합 온도 감소가 있고, 다시 한 번 EB 처리 및 조합된 EB 처리 및 UV 처리가 열봉합성에 유리하게 영향을 미쳐 열봉합 온도를 각각 최초 440℃(처리 없음)로부터 380℃ 또는 360℃까지 이르게 했다.
도 3의 시험은, 코팅 고분자가 45 wt-%의 PLA 및 55 wt-%의 PBAT의 혼합물임을 제외하고, 도 1의 시험에 상응한다. 100 % PLA와 비교하여 더 뛰어난 전체 열봉합 온도 감소가 있고, 다시 한 번 EB 처리 및 조합된 EB 처리 및 UV 처리가 열봉합성에 유리하게 영향을 미쳐 열봉합 온도를 각각 최초 420℃(처리 없음)로부터 380℃ 또는 360℃까지 이르게 했다.
도 4는 40 g/㎡의 코팅 평량을 가지는 PET의 압출된 단층으로써 수행된 시험의 결과를 나타낸다. 본 발명에 따른 EB 처리는 열봉합 (고온 공기) 온도를 550℃로부터 540℃까지 저하시켜 열봉합성을 개선했다. 500℃에 이르는 열봉합 온도의 현저한 추가적 개선이 EB 처리에 선행하는 화염 처리의 부가에 의하여 달성되었다. 반면에 F 단계와 EB 단계 사이에 부가된 코로나 처리는 결과에 부정적인 영향을 미치는 것으로 입증되었다.
도 5에서 판지 기재의 한 면 상에 압출된 PLA의 35 g/㎡의 단층으로써 수행된 또 다른 시험 시리즈의 결과가 나타난다. 여기서 목적은 kGy로서 측정된 EB 조사의 여러 상이한 선량의 효과를 시험하는 것이었다. 열봉합 (고온 공기) 온도 감소의 효과가, 조사 선량이 영(ref = 처리 없음)으로부터 200 kGy까지 점차 증가함에 따라 증가함이 확인된다. 그러나, 고분자 사슬이 끊어진 정도의 증가가 고분자의 특성, 가령 이의 기계적 강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에, 약 100 kGy의 더 낮은 선량 수준이 바람직한 것으로 간주된다.
도 6은 도 5에 상응하지만 40 wt-%의 PLA 및 60 wt-%의 PBS의 단층으로써 수행되는 시험 시리즈의 결과를 포함한다. 한 번 더 열봉합 온도는 증가된 조사 선량의 함수로서 감소한다.
도 7은 측정을 위하여 240℃에서 재용융된 압출 PLA 필름의 측정된 용융 (전단) 점도 대 전단 속도 플로팅 그래프를 나타낸다. 그래프 1은 기준으로서 미처리 필름을 나타내고, 그래프 2-5는 각각 25 kGy, 50 kGy, 100 kGy 및 200 kGy의 EB 조사 선량으로써 재용융되기 전에 EB 처리된 필름을 나타낸다. 열봉합 조건은 약 5 내지 50 1/s의 전단 속도에 상응하는 것으로 추정된다. 조사 선량이 증가함에 따라 용융 점도가 지속적으로 감소함이 확인될 것이고, 이는 현저한 고분자의 가교가 없고, 그보다는 EB 조사로 인하여 고분자 사슬이 파괴됨을 암시한다. 이러한 발견은 관찰된 개선된 열봉합성, 즉 열봉합에 필요한 감소된 고온 공기 온도와 잘 부합한다.
도 8은 55 wt-%의 PLA 및 45 wt-%의 PBS의 혼합물에 대한 유사한 그래프를 나타낸다. 그래프 1은 압출기의 노즐로부터 취한 상기 혼합물의 미처리 압출물을 나타내고, 그래프 2는 기준으로서 측정을 위하여 290℃에서 재용융된 상기 혼합물의 미처리 필름을 나타내고, 그래프 3 - 5는 각각 50 kGy, 100 kGy 및 200 kGy의 EB 조사 선량으로 처리된 다음 측정을 위하여 재용융된 상기 혼합물의 필름을 나타낸다. 5 1/s 아래의 더 낮은 전단 속도에서 점도는 선량이 50 및 100 kGy로부터 증가함에 따라 상향하는 것으로 나타나고, 이는 이론적으로 PLA의 사슬 분할과 함께 완결되는 반응으로서 PBS의 가교를 유발하는 EB 조사로서 설명될 수 있다. 그러나, 약 5 내지 50 1/s의 전단 속도에서 열봉합에 관련하여 점도가 감소함에 따라 조사 선량이 매번 증가하고, 이는 고분자의 임의의 가교의 영향이 중요하지 않은 한편, 고분자 사슬 파괴가 점도 거동을 지배함을 암시한다.
섬유질 기판에 대한 압출된 코팅층의 접착에 대한 EB 조사의 효과를 결정하기 위하여 시험 시리즈를 판지의 웹 상의 PLA의 35 g/㎡의 압출된 단층으로써 수행했다. 압출된 코팅층은 이후 다양한 선량의 EB 조사를 받았다. 보드 웹 표면에 대한 접착을, 코팅의 벗김 용이성을 통하여, 다음 척도로 나타냈다
0 = 접착 없음
1 = 웹에 약간 달라붙음
2 = 웹에 달라붙음
3 = 웹에 견고하게 달라붙음
4 = 웹에 견고하게 달라붙음, 일부 섬유가 찢어짐
5 = 웹에 견고하게 달라붙음, 많은 섬유가 찢어짐
EB 조사 선량은 각각 0 kGy, 25 kGy, 50 kGy, 100 kGy 및 200 kGy이었고, 접착 수준은 상기 척도로 2, 3, 3, 5 및 5였다. 다시 말해서, PLA 코팅층이 보드와 코팅 사이의 경계선을 따라 섬유질 표면으로부터 더 이상 벗겨지지 않고, 벗김 시도가 보드 내 구조물의 찢어짐을 야기하므로, 100 kGy의 선량이 적정함으로부터 우수함까지 접착을 개선하는 것으로 밝혀졌다. 이는 완전한 접착에 대한 표준 요건이다.
또 다른 시험 시리즈를 판지의 웹 상의 PET의 40 g/㎡의 압출된 단층으로써 수행했다. EB 조사 선량은 각각 0 kGy, 25 kGy, 50 kGy, 100 kGy 및 200 kGy이었고, 접착 수준은 상기 척도로 3, 4, 4, 4, 4였다. 따라서 EB로 처리되지 않은 기준 샘플과 비교하여 EB 조사의 각각의 선량에서 개선된 접착성이 검출되었다.

Claims (15)

  1. 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법에 있어서, 종이, 판지 또는 카드보드를 포함하는 섬유질 기판 상의 폴리에스터 코팅의 층이 전자빔(EB) 조사를 받아, 폴리에스터의 용융 점도가 감소되고, 여기서 EB 조사의 선량은 20 - 200 kGy의 범위에 있음을 특징으로 하는, 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 폴리에스터는 폴리락타이드(PLA)를 포함함을 특징으로 하는, 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법.
  4. 제3항에 있어서, 폴리에스터는 PLA 및 폴리부틸렌 석시네이트(PBS)의 혼합물임을 특징으로 하는, 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법.
  5. 제1항에 있어서, 폴리에스터는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함함을 특징으로 하는, 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법.
  6. 제1항에 있어서, 폴리에스터는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 포함함을 특징으로 하는, 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법.
  7. 제1항에 있어서, 폴리에스터는 자외선(UV) 조사 및 전자빔(EB) 조사를 연속으로 받음을 특징으로 하는, 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법.
  8. 제1항에 있어서, 폴리에스터는 화염 처리를 또한 받음을 특징으로 하는, 폴리에스터의 열봉합성 개선 방법.
  9. 종이, 판지 또는 카드보드를 포함하는 섬유질 기판에 대한 폴리에스터의 접착 증가 방법에 있어서, 단층의 폴리에스터가 기판 상에 압출되고 전자빔(EB) 조사를 받고, 여기서 EB 조사의 선량은 20 - 200 kGy의 범위에 있음을 특징으로 하는, 폴리에스터의 접착 증가 방법.
  10. 열봉합된 포장 물품 제조 방법에 있어서, 종이, 판지 또는 카드보드를 포함하는 섬유질 기판에 폴리에스터를 포함하는 고분자 코팅이 제공되고, 코팅은 EB 조사를 받고, 코팅 고분자 열봉합에 의하여 포장 물품이 형성되고, 여기서 EB 조사의 선량은 20 - 200 kGy의 범위에 있음을 특징으로 하는, 열봉합된 포장 물품 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 섬유질 기판 상의 고분자 코팅은 코팅되지 않은 섬유질 표면에 열봉합됨을 특징으로 하는, 열봉합된 포장 물품 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 포장 물품은 판지 컵이고, 컵 외피의 수직 이음매는 컵의 고분자-코팅된 내부 표면을 컵의 코팅되지 않은 외부 표면에 열봉합하여 형성됨을 특징으로 하는, 열봉합된 포장 물품 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 포장 물품은 판지 또는 카드보드 상자 패키지이고, 패키지의 고분자-코팅된 외부 표면은 패키지의 코팅되지 않은 내부 표면에 열봉합됨을 특징으로 하는, 열봉합된 포장 물품 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서, 포장 물품은 판지 또는 카드보드 컵 또는 트레이를 포함하고, 이는 컵 또는 트레이의 입구에 뚜껑을 열봉합하여 폐쇄됨을 특징으로 하는, 열봉합된 포장 물품 제조 방법.
  15. 종이, 판지 또는 카드보드를 포함하는 섬유질 기판 상의 폴리에스터 코팅 봉합 방법에 있어서, 전자빔(EB) 조사가 폴리에스터 코팅의 표면에 지향되고, 그후 조사된 표면이 맞은편 표면에 열봉합되고, 여기서 EB 조사의 선량은 20 - 200 kGy의 범위에 있음을 특징으로 하는, 종이, 판지 또는 카드보드를 포함하는 섬유질 기판 상의 폴리에스터 코팅 봉합 방법.
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