KR102501158B1 - 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 pet 시트 및 그 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트 및 그 성형품에 관한 것으로, 상기 다층 PET 시트는 30 ~ 200㎛ 두께의 열가소성 고분자필름(2) 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성하는 제1단계; 0.3 ~ 1.5㎜ 두께의 PET 시트(4) 하부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성한 후 그 상부면에 접착제(3)를 도포하는 제2단계; 상기 열가소성 고분자필름(2)의 하부면과 상기 PET 시트(4)의 상부면을 서로 맞대어 본드 라미네이팅하는 제3단계;로 이루어진다. 본 발명에 의한 논슬립성 및 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트는 열가소성 고분자필름의 상부면과 PET 시트의 하부면에 접착성이 우수한 전도성 고분자 수분산액으로 이루어지는 고연신용 대전방지 코팅막을 형성한 후 이들을 본드 라미네이팅시킴으로써 환경에 친화적이고 논슬립성 및 대전방지성능을 반영구적으로 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 다층 PET 시트는 열가소성 고분자필름의 완충효과와 더불어 PET 시트로 인한 강도가 탁월하며, 이들은 이종재질간의 층간 결합력이 양호한 폴리우레탄계 바인더를 이용함으로써 각종 제품의 모양에 맞게 용이하게 진공 성형하는 것이 가능하므로, 상기 다층 PET 시트로 제조되는 성형품(트레이 등)은 휴대폰이나 태블릿 PC의 배터리, 전기전자 부품, 자동차 부품, 각종 공산품 등 전기전도성과 이물질에 민감한 각종 제품을 안전하게 보관하거나 이송할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트 및 그 성형품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 고분자필름의 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막을 형성하고, PET 시트의 하부면에도 고연신용 대전방지 코팅막을 형성한 후 그 상부면에 접착제를 도포하고 상기 열가소성 고분자필름과 서로 맞대어 본드 라미네이팅으로 얻어지는 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트로서, 이를 휴대폰이나 태블릿 PC의 배터리, 전기전자 부품, 자동차 부품 및 각종 공산품 등의 모양에 맞게 진공 성형하여 각종 제품을 보관하거나 이송에 사용될 수 있는 성형품(트레이 등)에 관한 것이다.
일반적으로, 전기전자 부품이나 기계 부품, 화장품, 식품 등의 포장용 시트는 내용물을 충전하거나 수송하는 과정에서 발생하는 열에 견딜 수 있는 내열성, 인쇄잉크나 접착제, 세제 또는 내용물 그 자체가 접촉되어도 크랙이 발생하거나 변형되지 않는 내화학성, 외부 충격에 대해 시트의 외형을 유지하는 내충격성, 및 인쇄성이나 성형성과 같은 다양한 특성이 요구된다.
상기와 같은 용도에 사용되는 고분자수지 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)로 대표되는 결정성 폴리에스테르수지는 내열성, 내약품성, 투명성과 같은 우수한 특성으로 인해 섬유, 필름, 병, 시트 등에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 그 투명성을 살려서 PET 시트 그대로 클리어 케이스로 이용하려고 하는 시도가 행해지고 있다.
그러나 PET 시트는 미끄럼성이 부족하고 시트를 다층으로 쌓을 경우 블록킹(blocking)하기 쉬워 이송성이 나쁘기 때문에 마찰계수를 낮추는 슬립제(slip agent)를 혼입하여 사용하기도 하며, 또한 PET 시트 표면이 서로 접착되는 현상을 방지하는 블로킹방지제(anti-blocking agent)를 코팅하거나 무연신 또는 저연신 배율의 PET 시트의 적어도 일면에 폴리에스테르필름 등을 적층한 다층 PET 시트를 적용함으로써 우수한 슬립성, 투명성, 인쇄성을 구현하고 있다.
이러한 PET 시트는 물리화학적으로 안정할 뿐만 아니라 기계적 강도가 높고 내열성, 내구성, 내약품성 및 전기절연성 등이 우수하여 의료용, 전자기용, 포장용, 사진필름용 등의 각종 산업용품에 광범위하게 사용되고 있으나, 최근 전자, 전기 및 정보통신 분야의 급속한 발달에 따라 이를 적용한 산업용품 및 생활용품에 이르기까지 많은 분야에서 정전기로 인한 문제가 발생하여 대전방지기능은 필수요건으로 대두되고 있으며, 이러한 대전방지성을 요구하는 이유는 제조공정이나 가공공정에서 정전기를 일으켜 제품에 먼지나 이물질을 부착시키기 때문이다.
또한, PET 시트는 일그러지거나 내부의 부식이 없고 가벼운 장점이 있어 최근 수요가 급격히 늘어가고 있고 다양한 라미네이션 공정을 통한 다층 구조의 시트를 성형하여 내열성이 우수한 식품 용기 등으로 사용되고 있으나, 이종(異種) 재료간 합지로 인해 시트가 서로 박리되는 문제점이 있고 논슬립성과 대전방지성능에 여전히 많은 문제를 안고 있다.
상기와 같은 문제점에도 불구하고 2 이상의 고분자수지 시트를 포함하는 다층 시트가 많이 사용되고 있으며, 그 중에서 제조비용이 저렴하고 내열성, 내화학성, 내충격성, 인쇄성, 성형성 등의 물성이 우수한 PET 시트를 적층한 다층 시트가 널리 사용되고 있는 실정이다.
최근 들어서는 휴대폰 및 태블릿 PC 등과 같은 전자제품의 배터리 제조공정 이송용 트레이(tray)는 양면에 대전방지 코팅액이 코팅된 다층 PET 시트를 많이 사용되고 있는데, 이는 PET 시트를 진공 성형한 다음, EVA필름(열가소성 고분자필름)과 PE 발포폼 등을 열합지하고 그 상단에 배터리가 담기는 면적에 맞게 재단한 후 이를 양면테이프를 이용하여 상기 PE 발포폼 하부에 PET 시트를 붙여서 사용하고 있다.
상기와 같이 사용하는 이유는 배터리 등과 같은 제품의 이송 중 스크래치 방지 및 흔들림에 의한 손상을 방지하기 위한 보호용 트레이로서, 이는 PE 발포폼에 EVA필름(열가소성 고분자필름)을 열 라미네이팅하는 공정 및 재단하는 공정, 양면테이프를 PE 발포폼에 붙이기 위해 이형필름을 제거하고 이를 PET 시트와 결합시키는 공정 등 단계별 공정이 너무 복잡할 뿐만 아니라 수작업으로 이루어지기 때문에 다층 PET 시트 및 그 성형품 생산의 수율 및 정밀도를 떨어뜨리게 된다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허 제10-0225395호는 제1폴리에스테르 수지층의 적어도 일면에 제2폴리에스테르 수지층 및 제3폴리에스테르 수지층이 순차로 적층되며, 상기 제1폴리에스테르 수지층은 주반복단위가 에틸렌테레프탈레이트인 폴리에스테르로 형성된 수지층이고 상기 제2폴리에스테르 수지층은 주반복단위가 에틸렌 및 알파올레핀인 직쇄상 저밀도폴리에틸렌인 수지층이며, 상기 제3폴리에스테르 수지층은 주반복단위가 에틸렌테레프탈레이트 및 이소프탈레이트인 공중합 폴리에스테르 및 상기 공중합 폴리에스테르 기준으로 0.1 내지 2.5중량%의 대전방지제를 포함하는 수지층인 것을 특징으로 하는 다층 폴리에스테르 필름으로서, 이는 열접착성이 우수하고 대전방지 유지특성 및 제반 물성이 우수하여 산업용, 특히 포장용 필름으로 사용하기에 적합하다고 기재되어 있다.
또한, 동 등록특허 제10-1465871호는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 된 매트층(A층)의 양면에 폴리에스테르 수지로 된 기재층(B층)으로 구성된 3층 구조의 이축 연신 다층 폴리에스테르 매트 필름에 있어서, 상기 매트층은 평균 입자 크기가 2.7㎛인 실리카 입자를 9,000ppm 내지 15,000ppm 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트로서, 투과율이 적어도 85%이고 표면의 60도 광택도가 최대 60%인 것을 사용하며, 실리카를 함유하지 않고 고유점도가 0.62dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트인 상기 기재층의 적어도 한면에 아크릴계, 우레탄계 바인더의 접착성을 부여하는 기능성 코팅층이 구성된 이축 연신 다층 폴리에스테르 매트 필름을 개시하고 있다.
또한, 동 등록특허 제10-2296195호에서는 폴리에스테르 베이스필름과 상기 폴리에스테르 베이스필름의 일면에 형성되고 전도성 고분자와 수계 폴리우레탄 바인더를 포함하는 대전방지층 및 상기 폴리에스테르 베이스필름의 타면에 형성되고 굴절율이 1.4 ~ 1.5인 프라이머층을 포함하며, 상기 폴리에스테르 베이스필름은 기재층과 상기 기재층의 양면에 각각 적어도 1층 이상이 적층된 스킨층을 포함하며, 상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 올리고머 함량이 0.3 ~ 0.6 중량%이고 디에틸렌글리콜의 함량이 0.1 ~ 1.2 중량%이고 고유점도가 하기 식 1을 만족하는 대전방지성이 우수하면서 동시에 광투과율이 우수하여 광학용 필름으로 사용할 수 있는 폴리에스테르 다층필름이 기재되어 있다.
그리고 동 공개특허 제10-2021-0143024호를 보면, 표면층의 최대정지마찰계수는 ASTM D4521 기준 tanθ 값이 1 이상이고 표면저항값은 ASTM D257 기준 103 내지 109Ω/sq인 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품으로서, 상기 표면층은 점착성 수지에 탄소 충진재를 첨가하여 우수한 점착성과 전기전도성을 제공함으로써 기존에 제품에 비하여 기계적 물성을 향상시키면서 생산비를 감소시켜 경제적으로 제조가 가능하므로, 시트, 패드, 필름, 포장지, 파이프, 파우치, 내장재, 용기 및 전자부품 제조용 트레이 등에 적용할 수 있다고 한다.
한편, 본 발명에서는 열가소성 고분자필름과 PET 시트를 본드 라미네이팅하여 각종 제품을 안전하게 보관하거나 제품 이송용 트레이 등으로 사용하기 위해 기존의 복잡한 방식으로 제조되는 다단계 공정을 개선하여 공정의 단순화로 인한 생산성과 품질을 획기적으로 향상시킨 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트 및 그 성형품을 개발하였다.
본 발명의 목적은 열가소성 고분자필름의 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막을 형성하고, PET 시트의 하부면에도 고연신용 대전방지 코팅막을 형성한 후 그 상부면에 접착제를 도포하고 상기 열가소성 고분자필름과의 본드 라미네이팅에 의해 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트를 제공하며, 또한 상기 다층 PET 시트를 이용하여 휴대폰이나 태블릿 PC의 배터리, 전기전자부품, 자동차 부품, 각종 공산품 등의 모양에 맞게 진공 성형하여 각종 제품을 안전하게 보관하거나 이송하는데 적용되는 트레이(tray) 등으로 사용될 수 있는 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 논슬립성 및 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트는, 30 ~ 200㎛ 두께의 열가소성 고분자필름 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막을 형성하는 제1단계; 0.3 ~ 1.5㎜ 두께의 PET 시트 하부면에 고연신용 대전방지 코팅막을 형성한 후 그 상부면에 접착제를 도포하는 제2단계; 상기 열가소성 고분자필름의 하부면과 상기 PET 시트의 상부면을 서로 맞대어 본드 라미네이팅하는 제3단계; 로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1단계에서 사용되는 열가소성 고분자필름은 EVA/LDPE, EVA/LLDPE, EVA/MDPE, EVA/HDPE 중에서 선택되는 어느 1종으로 구성되는 복층필름, 또는 LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE 중에서 선택되는 어느 1종으로 구성되는 단층필름인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고연신용 대전방지 코팅막은 수분산 폴리우레탄(Polyurethane dispersion, PUD) 5 ~ 15중량%, 폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylendioxithiophene, PEDOT) 10 ~ 20중량%, 이온성 대전방지제(Ionic antistatic agent) 0.1 ~ 2중량%, 에틸알코올(Ethyl alcohol) 25 ~ 35중량%, 물 40 ~ 50중량%의 비율로 이루어지는 전도성 고분자 수분산액이 0.5 ~ 2㎛ 두께(건조도막)로 형성되며, 상기 PET 시트의 상부면에 도포하는 접착제는 폴리우레탄 60 ~ 70중량%, 메틸에틸케톤 10 ~ 20중량%, 에틸아세테이트 15 ~ 25중량% 비율로 이루어지는 폴리우레탄계 바인더로서, 상기 열가소성 고분자필름과 PET 시트 사이에 0.5 ~ 2㎛ 두께(건조도막)로 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.
그리고 상기 논슬립성 및 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트를 휴대폰이나 태블릿 PC의 배터리, 각종 전자부품, 자동차 부품 및 공산품 등 제품의 모양에 맞게 진공 성형하여 제품 보관용 또는 이송용 트레이(tray)로 사용되는 성형품을 제공한다.
본 발명에 의한 논슬립성 및 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트는 열가소성 고분자필름의 상부면과 PET 시트의 하부면에 접착성이 우수한 전도성 고분자 수분산액으로 이루어지는 고연신용 대전방지 코팅막을 형성한 후 이들을 본드 라미네이팅시킴으로써 환경에 친화적이고 논슬립성 및 대전방지성능을 반영구적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 논슬립성 및 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트는 열가소성 고분자필름의 완충효과와 더불어 PET 시트로 인한 강도가 탁월하며, 이들은 이종재질간의 층간 결합력이 양호한 폴리우레탄계 바인더를 이용함으로써 각종 제품의 모양에 맞게 용이하게 진공 성형하는 것이 가능하므로, 상기 다층 PET 시트로 제조되는 성형품(트레이 등)은 휴대폰이나 태블릿 PC의 배터리, 전기전자 부품, 자동차 부품, 각종 공산품 등 전기전도성과 이물질에 민감한 각종 제품을 안전하게 보관하거나 이송할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 다층 PET 시트를 나타내는 단면구성도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트 및 그 성형품에 관하여 상세하게 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트는, 30 ~ 200㎛ 두께의 열가소성 고분자필름(2) 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성하는 제1단계; 0.3 ~ 1.5㎜ 두께의 PET 시트(4) 하부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성한 후 그 상부면에 접착제(3)를 도포하는 제2단계; 상기 열가소성 고분자필름(2)의 하부면과 상기 PET 시트(4)의 상부면을 서로 맞대어 본드 라미네이팅하는 제3단계의 순으로 이루어진다.
먼저, 제1단계는 30 ~ 200㎛ 두께의 열가소성 고분자필름(2) 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성하는 공정으로서, 상기 열가소성 고분자필름(2)은 EVA/LDPE, EVA/LLDPE, EVA/MDPE, EVA/HDPE 중에서 선택되는 어느 1종으로 구성되는 복층필름, 또는 LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE 중에서 선택되는 어느 1종으로 구성되는 단층필름을 사용하며, 그 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성한다.
상기 열가소성 고분자필름(2)은 용도에 따라 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, Low-density polyethylene), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear low-density polyethylene), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE, Medium-density polyethylene), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High-density polyethylene)과 같은 폴리에틸렌(Polyethylene)을 기재층으로 사용한다.
참고로, HDPE는 선형구조를 가지는 고밀도의 폴리에틸렌(PE)이고 밀도를 기준으로 0.941g/㎤ 이상이다. 생산 과정에서 낮은 수준의 가지화도를 가지도록 중합하여 폴리에틸렌 사슬이 조밀하게 쌓이게 하여 사슬이 많은 LDPE에 비하여 높은 밀도를 나타내며, 제조 시에는 촉매의 종류나 반응조건에 따라 가지화도를 조절함에 의해 사슬간의 인력이 강하여 높은 인장강도를 가진다. MDPE는 상기 HDPE와 LDPE의 중간 형태의 밀도로 형성된 재료이다.
이에 비해 LDPE는 고압의 에틸렌 조건에서 자유 라디칼 중합법으로 제조하는 폴리에틸렌으로서, 중합과정에서 라디칼의 전이에 의한 가지화가 발생하여 방사형에 가까운 구조를 형성하며, 높은 가지화도에 따른 사슬 간의 쌓임 정도가 낮아 밀도가 낮다. 통상 0.910 내지 0.940g/㎤ 범위의 PE제품을 LDPE로 구분하며, 인장강도는 낮지만 연성이 강화된 재료이다.
또한, LLDPE는 에틸렌과 선형 올레핀의 공중합으로 제조되는 선형 고분자로서, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐을 에틸렌과 공중합하여 선형구조이면서 일정한 길이의 곁사슬을 부여하며, 밀도 범위는 0.915 ~ 0.925g/㎤이다. LDPE 대비 높은 인장강도, 내충격도 및 내파괴도가 우수하므로 얇은 두께에서 우수한 물성을 구현할 수 있다.
상기와 같은 열가소성 고분자필름(2)은 상기 LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE 중에서 선택되는 어느 1종으로 구성되는 단층필름 외에, 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 기재층과 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene vinyl acetate, EVA) 스킨층을 공압출한 복층필름을 사용할 수도 있는바, 상기 EVA는 에틸렌과 초산비닐의 공중합체로서 투명도와 광택이 뛰어나고 저온 인성, 응력균열 저항성, 접착방수특성 및 UV 방사선에 대한 저항성이 우수한 탄성 중합체이다.
상기 PE 기재층에 접합된 EVA 스킨층은 저렴한 비용, 극성 및 비다공성 기판에 대한 탁월한 접착력과 더불어, 내굴곡성, 천공 저항성, 우수한 핫택성 및 밀봉성 등의 우수한 특성으로 인해 PE 기재층의 상부에 다층필름의 형태로 제조됨으로써 PE 기재층의 투명도와 밀봉성을 향상시키면서 용융성을 낮추어 점착성(tacky)을 부여함과 동시에 저온성능을 개선하게 된다.
이에 따라 본 발명에서 사용되는 열가소성 고분자필름(2)은 두께가 30 내지 200㎛인 PE 단층필름을 사용하는 경우에 비해 제조비용이 더 소요되지만, 상기 두께 범위 내에서 EVA 스킨층과 PE 기재층이 각각 1 : 0.5 ~ 2배의 두께의 비율로 형성된 복층필름을 사용함으로써 다층 PET 시트 표면의 완충효과와 더불어 논슬립성을 더욱 향상시킬 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 열가소성 고분자필름(2) 상부면에 형성되는 고연신용 대전방지 코팅막(1)은 수분산 폴리우레탄(Polyurethane dispersion, PUD) 5 ~ 15중량%, 폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylendioxithiophene, PEDOT) 10 ~ 20중량%, 이온성 대전방지제(Ionic antistatic agent) 0.1 ~ 2중량%, 에틸알코올(Ethyl alcohol) 25 ~ 35중량%, 물 40 ~ 50중량%의 비율로 이루어지는 전도성 고분자 수분산액을 0.5 ~ 2㎛ 두께(건조도막)로 형성하게 된다.
그 이유는 상기 열가소성 고분자필름(2) 표면에 발생된 전기는 이동하기 어려우므로 축적되어서 정전기를 띄게 되는데, 이 정전기는 공기 중에서 먼지를 흡수하여 플라스틱 표면의 외관을 더럽히는 등의 여러 문제점을 일으킨다. 이런 문제점을 해결하기 위해 대전방지제를 플라스틱 표면에 얇게 도포하여 플라스틱 표면에서의 흡습성이나 이온성을 높여 대전방지효과를 나타내게 된다.
이에 상기 수분산 폴리우레탄(PUD)은 기존의 휘발성 유기용제 대신 물을 용제로 사용할 수 있는 친환경적인 바인더로서 내구성이 우수한 특성으로 인해 코팅 및 접착제, 직물, 합성가죽 등에 광범위하게 사용되고 있으며, 본 발명에서는 수분산 폴리우레탄(PUD) 5 ~ 15중량%에 대해 환경에 친화적인 에틸알코올과 물을 25 ~ 35중량% : 40 ~ 50중량% 범위의 비율로 혼합한 휘발성 용제를 사용함으로써 상기 고연신용 대전방지 코팅막(1)은 강한 접착력과 함께 우수한 인장강도와 내구성을 발휘할 수 있다.
일반적으로, 폴리우레탄(Polyurethane)은 이소시아네이트와 수산기가 반응하여 생성되는 우레탄기를 분자내에 함유하는 폴리머로서, 분자내의 우레탄기에 의한 분자간 극성 수소결합이 이들의 물성에 특수성을 부여함으로써 내약품성, 내마모성, 기계적 물성, 내구성이 우수하여 다방면에 널리 사용되고 있으며, 본 발명에서는 폴리카보네이트 디올과 폴리에테르계 폴리올, 방향족 이소시아네트, 지방족 이소시아네트 등을 주재로 하여 합성됨에 따라 기존의 제품보다 접착력 및 물리적 특성이 우수한 수분산 폴리우레탄(PUD) 수지를 적용하였다.
또한, 상기 고연신용 대전방지 코팅막(1)은 수분산 폴리우레탄(PUD) 5 ~ 15중량%에 대하여 도전성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)을 10 ~ 20중량% 비율로 첨가하고 블렌딩시킨 후 상기 열가소성 고분자필름(2) 표면에 대략 0.5 ~ 2㎛ 두께로 코팅함에 의해 대전방지효과와 더불어 우수한 내구성과 내열성을 나타낸다는 사실을 확인하였으며, 아울러 상기 열가소성 고분자필름(2)의 표면저항, 경도, 내마모성 등의 물성을 향상시키게 된다.
상기 도전성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)에 추가하여 소량으로 첨가되는 이온성 대전방지제(Ionic antistatic agent)는 그 구체적인 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 본 발명에서는 양이온 계면활성제로서 지방화합물의 제4급 암모늄 유도체, 음이온 계면활성제로서 알킬황산, 알킬술폰산, 알킬인산, 및 양성 계면활성제 등을 고연신용 대전방지 코팅막(1) 총중량을 기준으로 0.1 ~ 2중량% 정도의 비율로 단독 또는 혼합하여 사용함으로써 이들을 함유하는 전도성 고분자 수분산액은 열가소성 고분자필름(2) 위에 불용화로 고착되어 넓은 습도 범위에서 영구적으로 우수한 대전방지효과를 나타낼 수 있는 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성할 수 있다.
다음으로, 제2단계는 0.3 ~ 1.5㎜ 두께의 PET 시트(4) 하부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성한 후 그 상부면에 접착제(3)를 도포하는 공정을 거치는데, 앞서 제1단계에서는 30 ~ 200㎛ 두께의 열가소성 고분자필름(2) 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성하는데 비해, 제2단계에서는 0.3 ~ 1.5㎜ 두께의 PET 시트(4) 하부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성함에 따라 본 발명에 의한 다층 PET 시트는 상하 표면 전체에 고연신용 대전방지 코팅막(1)이 0.5 ~ 2㎛ 두께(건조도막)로 형성되는 것이다.
상기 PET 시트(4)는 0.3 ~ 1.5㎜ 두께로 압출된 필름을 사용함으로써 30 ~ 200㎛ 두께의 열가소성 고분자필름(2)에 의한 유연성 및 완충효과와 더불어 충분한 강도를 유지할 수 있게 된다.
참고로, 상기 PET 시트(4)는 포화 폴리에스테르의 일종으로 주쇄에 에스테르결합을 갖는 직쇄상의 열가소성 폴리머를 말하며, 불포화 폴리에스테르와 달라서 분자 중에 경화에 관여하는 불포화 결합을 포함하지 않는다. 원리적으로는 2염기산과 글리콜의 중축합에 의해서 합성이 가능하기 때문에 다종의 다양한 포화 폴리에스테르의 제조가 가능하지만, 주로 폴리테레프탈레이트(Polyterephthalate)에 의한 합성섬유, 필름으로 많이 소비되고 있다. 지금까지 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 외의 포화 폴리에스테르로는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)가 성형성이 뛰어난 엔지니어링 플라스틱으로서의 수요가 높아지고 있다.
상기 포화 폴리에스테르의 성질은 그 구조에 따라 다르지만 표면 평활성이 우수하고 광택이 있는 외관을 나타낸다. PET와 PBT는 다 같이 높은 융점과 결정화도를 가지고 흡수율이나 열팽창계수가 낮기 때문에 뛰어난 치수안정성을 나타낸다. 다만, PET는 결정화 특성에 기인하여 내충격성, 내열성 등의 문제점이 있지만 그 밖의 기계적 성질은 다른 포화 폴리에스테르와 같이 매우 뛰어나며, 또한 전기적 성질, 내후성이 좋아 성질상으로 균형이 잡힌 수지라고 할 수 있다.
그리고 상기 PET 시트(4)의 상부면에 도포하는 접착제(3)는 폴리우레탄 60 ~ 70중량%, 메틸에틸케톤 10 ~ 20중량%, 에틸아세테이트 15 ~ 25중량% 비율로 이루어지는 폴리우레탄계 바인더로서, 상기 열가소성 고분자필름(2)과 PET 시트(4) 사이에 0.5 ~ 2㎛ 두께(건조도막)로 형성되는데, 본 발명에서는 수많은 시행착오를 거친 결과, 그 접합면이 이종(異種)의 재질인 폴리에틸렌(PE)으로 된 열가소성 고분자필름(2)과 폴리에스테르(Polyester)로 된 PET 시트(4)와 같은 층간 접착력이 양호한 용제형 폴리우레탄계 바인더를 사용하는 것이 가장 바람직하다는 결론을 도출하였다.
마지막 제3단계는 상기 열가소성 고분자필름(2)의 하부면과 상기 PET 시트(4)의 상부면을 서로 맞대어 본드 라미네이팅하는 공정으로서, 그로부터 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트를 얻을 수 있다.
상기와 같이 얻어진 논슬립성 및 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트는 휴대폰이나 태블릿 PC의 배터리, 각종 전자부품, 자동차 부품 및 공산품 등 각종 제품의 모양에 맞게 일체로 진공 성형하여 제품 보관용 또는 이송용 트레이(tray) 등과 같은 성형품을 제조할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트 및 그 성형품을 실험한 실시예를 살펴보기로 하되, 통상의 기술자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
[실시예]
▶ 제1단계 : 70㎛ 두께의 EVA/LDPE로 된 열가소성 고분자필름 상부면에 수분산 폴리우레탄(a) 10중량%, 폴리에틸렌디옥시티오펜(b) 15중량%, 이미다졸(Imidazole)과 술폰산염(Sulfonate) 타입의 대전방지제(c) 1중량%, 에틸알코올(d) 30중량%, 물(e) 44중량%의 비율로 이루어지는 전도성 고분자 수분산액으로 된 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 1㎛ 두께로 형성하였다.
▶ 제2단계 : 0.7㎜ 두께의 PET 시트 하부면에 상기 고연신용 대전방지 코팅막을 1㎛ 두께로 형성한 후 그 상부면에 폴리우레탄(f) 65중량%, 메틸에틸케톤(g) 15중량%, 에틸아세테이트(h) 20중량% 비율로 이루어지는 폴리우레탄계 바인더로 된 접착제(3)를 1㎛ 두께로 형성하였다.
▶ 제3단계 : 상기 열가소성 고분자필름의 하부면과 상기 PET 시트의 상부면을 서로 맞대어 본드 라미네이팅하여 다층 PET 시트를 제조하였다.
상기 전도성 고분자 수분산액으로 된 고연신용 대전방지 코팅막(1) 및 폴리우레탄계 바인더로 된 접착제(3)의 각 구성성분에 대한 배합(단위: 중량%)을 달리하는 다층 PET 시트 제조를 위해 열가소성 고분자필름을 종류별(복층필름: 실시예 1 ~ 3, 단층필름: 실시예 4, 5)로 구분하여 아래 [표 1]과 같은 조성으로 실시하였다.
| 구분 | 성분 | 실시예 1 (EVA/LDPE) |
실시예 2 (EVA/LLDPE) |
실시예 3 (EVA/HDPE) |
실시예 4 (LDPE) |
실시예 5 (HDPE) |
| (1) | (a) | 10 | 5 | 15 | 10 | 15 |
| (b) | 15 | 20 | 10 | 15 | 10 | |
| (c) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| (d) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
| (e) | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | |
| (3) | (f) | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| (g) | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| (h) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
[실험예]
상기 실시예 1 내지 5에 따라 각각 제조된 다층 PET 시트를 휴대폰 배터리 모양에 맞게 진공 성형한 성형품(tray)에 대하여 한국 SGS인증원에 의뢰하여 외관검사, 치수검사, 전기적 특성검사, 환경유해물질 등에 대한 시험을 실시한 결과(시험번호 : F690101/LF-CTSAYGU21-06033), 모든 측정항목에서 판정규격 또는 측정규격을 통과하였으며, 전기특성에 대한 시험결과는 아래 [표 2]에 나타내었다.
| 검사항목(측정규격) | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | |
| 표면저항 (5.1~8.9Ω) |
측면 | 7.9 | 7.8 | 7.2 | 7.1 | 7.2 |
| 상부면 | 6.9 | 6.6 | 6.4 | 6.4 | 6.5 | |
| 하부면 | 7.1 | 7.1 | 6.5 | 6.3 | 6.8 | |
| 마찰전압(±50V ↓) | 8 | 14 | 6 | 4 | 9 | |
이상과 같이, 본 발명에 따른 논슬립성 및 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트는 열가소성 고분자필름의 상부면과 PET 시트의 하부면에 접착성이 우수한 전도성 고분자 수분산액으로 이루어지는 고연신용 대전방지 코팅막을 형성한 후 이들을 폴리우레탄계 바인더를 이용하여 본드 라미네이팅 시킴으로써 환경에 친화적이고 논슬립성 및 대전방지성능을 반영구적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 열가소성 고분자필름(PE 필름)의 완충효과와 더불어 PET 시트로 인한 강도가 탁월하다는 사실을 확인하였다.
이로 인하여 본 발명은 종래 PET 시트의 상부면에 고분자 필름 및 PE 발포폼을 결합시키기 위해 양면테이프 등으로 접합하는 방식에 비해 작업성이 양호할 뿐만 아니라 접착성과 치수안정성이 탁월하며, 또한 약 20% 이상의 재료비 절감 및 가공비 등의 상당한 원가절감과 더불어 다층 PET 시트를 이용한 성형품 제조공정의 100% 자동화가 가능하여 생산수율이 30% 이상 개선됨을 확인하였다.
따라서 상기 다층 PET 시트로 제조된 성형품은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 치환, 변형 및 변경이 가능한 것으로, 특히 휴대폰이나 태블릿 PC의 배터리, 전기전자부품, 자동차 부품 및 공산품 등 전기전도성과 이물질에 민감한 각종 제품을 보관하거나 이송하기 위한 기능성 소재로서 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.
1 : 고연신용 대전방지 코팅막
2 : 열가소성 고분자필름 (두께 30 ~ 200㎛)
3 : 접착제 (폴리우레탄계 바인더)
4 : PET 시트 (두께 0.3 ~ 1.5㎜)
2 : 열가소성 고분자필름 (두께 30 ~ 200㎛)
3 : 접착제 (폴리우레탄계 바인더)
4 : PET 시트 (두께 0.3 ~ 1.5㎜)
Claims (5)
- 30 ~ 200㎛ 두께의 열가소성 고분자필름(2) 상부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성하는 제1단계; 0.3 ~ 1.5㎜ 두께의 PET 시트(4) 하부면에 고연신용 대전방지 코팅막(1)을 형성한 후 그 상부면에 접착제(3)를 도포하는 제2단계; 상기 열가소성 고분자필름(2)의 하부면과 상기 PET 시트(4)의 상부면을 서로 맞대어 본드 라미네이팅하는 제3단계;로 이루어지는 다층 PET 시트에 있어서,
상기 제1단계에서 사용되는 열가소성 고분자필름(2)은 EVA/LDPE, EVA/LLDPE, EVA/MDPE, EVA/HDPE 중에서 선택되는 어느 1종으로 구성되는 복층필름, 또는 LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE 중에서 선택되는 어느 1종으로 구성되는 단층필름이고,
상기 고연신용 대전방지 코팅막(1)은 수분산 폴리우레탄(Polyurethane dispersion, PUD) 5 ~ 15중량%, 폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylendioxithiophene, PEDOT) 10 ~ 20중량%, 이온성 대전방지제(Ionic antistatic agent) 0.1 ~ 2중량%, 에틸알코올(Ethyl alcohol) 25 ~ 35중량%, 물 40 ~ 50중량%의 비율로 이루어지는 전도성 고분자 수분산액이 0.5 ~ 2㎛ 두께(건조도막)로 형성되며,
상기 PET 시트(4)의 상부면에 도포하는 접착제(3)는 폴리우레탄 60 ~ 70중량%, 메틸에틸케톤 10 ~ 20중량%, 에틸아세테이트 15 ~ 25중량% 비율로 이루어지는 폴리우레탄계 바인더로서, 상기 열가소성 고분자필름(2)과 PET 시트(4) 사이에 0.5 ~ 2㎛ 두께(건조도막)로 형성되는 것을 특징으로 하는 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트. - 삭제
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- 제1항에 따른 논슬립성과 대전방지성능이 우수한 다층 PET 시트를 제품의 모양에 맞게 진공 성형하여 제품 보관용 또는 이송용 트레이(tray)로 사용되는 성형품.
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