KR20000012371A

KR20000012371A - 폴리올레핀 필름 백의 미끄럼 방지용 물질

Info

Publication number: KR20000012371A
Application number: KR1019990054047A
Authority: KR
Inventors: 윤세훈; 김석종
Original assignee: 윤세훈; 주식회사 헥사켐
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2000-03-06

Abstract

본 발명은 폴리머 필름 백을 집적시킬 때 집적된 백 더미가 붕괴되는 것을 막기위해 폴리올레핀 필름 백에 고분자 물질을 도포시켜 백의 미끄러짐 현상을 방지시키는 도포 물질에 관한 것이다. 본 발명은 폴리올레핀 필름 백의 바깥 표면에 고분자 수지를 일정한 모양으로 인쇄시킴으로써 이 인쇄 모양의 마찰로 인한 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 현상을 방지시키는 목적을 가지고 있다. 본 발명에 사용되는 폴리올레핀 필름 백의 표면 도포용 고분자 수지는 폴리올레핀 필름 백간의 측면 이동 마찰로 인한 미끄러짐 방지 현상을 유발시키는 특성을 가지고 있고, 접착력을 적게 유지시켜 상위 방향 운반 시 마찰이나 점착에 의한 폴리올레핀 필름 백간의 접합 현상이 없고, 또 장기간 방치해 둘 때 공기 중의 분진·수분·지푸라기 등이 폴리올레핀 필름 백에 들러붙어 지저분해지는 것을 배제시키고 있다. 본 발명의 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지용 고분자 물질은 경화제가 함유되지 않아, 폴리올레핀 필름 백에 이 물질을 도포시킬 때 용제가 휘발되거나 시간 경과가 오래되어도 경화 현상이 발생되지 않으며, 특히 공기 중의 수분이나 우기에 견딜 수 있는 항수분성이 강한 특징을 지니고 있다.

Description

폴리올레핀 필름 백의 미끄럼 방지용 물질{Material of non-slipper for polyolefin film bag}

폴리비닐·폴리에틸렌·폴리프로필렌·폴리부틸렌 등의 폴리올레핀 소재로 만들어진 폴리올레핀 필름 백(polymer film bag)에 내용물을 담아 저장시키기 위해 어느 높이 이상으로 쌓아 올리면 폴리올레핀 필름 백의 표면 거칠기가 다른 소재에 비해 유연하고 높낮이의 굴곡이 완만한 편이므로 쌓아 올린 폴리올레핀 필름 백간의 미끄러짐(slipping)이 발생되어 집적층이 무너지는 일이 종종 있다. 이와 같은 현상은 쌓아 올리는 백의 하중이 수직 방향으로만 전달되는 것이 아니라, 백과 백사이의 공간 형성과 그 공간에 걸친 새로운 하중이 수평 방향의 힘으로 분산되는 과정에서 미끄러짐이 발생되기 때문이다. 폴리올레핀 필름 백의 집적에서는 다른 소재보다, 예를 들어 종이나 천연 재료, 또는 백 바깥 표면의 미세한 요철(roughness)이 큰 재료보다 미끄러짐 현상이 더욱 뚜렷이 나타난다.

폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐을 방지시키기 위해 여러 가지 발명들이 개발되고 있지만, 폴리올레핀 필름 표면의 불균일성, 비친화성 등으로 인해 아직까지 만족할 만한 발명품이 없는 실정이다. 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐을 방지시키기 위해 현실적으로 실현 가능한 어떠한 방법이든 폴리올레핀 필름 백의 생산 공정이 연속적이며 생산 속도가 상당히 빠르다는 것을 충분히 감안해야 된다는 점이 폴리올레핀 소재 필름 백에 새로운 기술을 적용시키는데 장애가 되는 조건 중 하나가 될 것이다.

본 발명은 폴리올레핀 필름 백의 겉 표면에 특수 기능을 가지는 고분자 수지를 일정한 모양으로 도포시킴으로써 이 인쇄 모양의 요철(roughness)에 의한 마찰을 통해 폴리올레핀 필름 백간의 미끄러짐 현상을 방지시키는 목적을 가지고 있다. 이와 같은 방법은 이미 다른 소재에서 많이 다루고 있고, 또 일부 폴리올레핀 필름백에 적용된 사례가 있으며, 이와 유사한 파생되는 발명품들이 소개되고 있다. 그러나, 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지를 위해 필름 백의 겉 표면을 고분자 수지로 도포시키는 방법에서 검토되어야 할 중요한 점은, 폴리올레핀 필름 백과 폴리올레핀 필름 백 표면에 도포된 고분자 수지간의 접착력이 충분히 있는 고분자 수지 화합물이 사용되어야 하며, 도포된 고분자 수지간의 접합력을 적게 유지시켜 폴리올레핀 필름 백의 상위 방향 운반 때는 마찰이나 밀착에 의한 들러붙음이나 일시적 접합 현상이 발생되지 않아야 되고, 또 폴리올레핀 필름 백을 장기간 방치해 둘 때 공기 중의 분진·수분·지푸라기 등이 도포된 고분자 수지에 들러붙어 그 위치가 지저분해지는 것이 배제되어야 하는 조건들을 고루 만족시켜야 한다는 것이다. 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지를 위해 필름 백의 겉 표면에 사용될 고분자 수지의 특성으로 더욱 중요한 점은, 폴리올레핀 필름 백에 도포된 고분자 수지가 공기중의 수분이나 우기에 견딜 수 있으며 가벼운 마찰에 의해 벗겨지는 일이 없게 항수분성(moisture-curing)이 강해야 되고, 폴리올레핀 필름 백에 이 고분자 수지를 도포시킬 때 빠른 생산 공정에 잘 맞취지며 인쇄 공정 상의 문제가 발생되지 않아야 한다는 것이다.

폴리올레핀 필름 백에 고분자 수지를 도포시킬 때 연속적이며 빠른 생산 공정 적용이 가능한 인쇄 방식 공정의 예로 그라비아 인쇄 또는 실크 인쇄가 있다. 그라비아 인쇄 또는 실크 인쇄로 폴리올레핀 필름 백에 고분자 수지를 도포시키는 방법에서 앞서의 여러 가지 조건들을 만족시키기 위해 경화제가 함유된 고분자 수지들이 사용되는 예가 많다. 여기에서, 이 경화제는 인쇄 후 앞서 설명한 여러 특성이 좋아지는 장점을 가지고 있지만, 막상 인쇄 공정에서는 그에 못지 않은 단점을 가지고 있다. 단점으로 거론되는 것은, 경화제가 사용되기 때문에 인쇄 공정의 운전 시간이 장시간 유지되기 어려우며, 고분자 수지의 경화에 따른 숙성 시간이 계속해서 필요하기 때문에 인쇄 공정을 거친 폴리올레핀 필름 백 제품을 어느 기간 정도의 숙성을 거친 뒤 출하시켜야 된다는 점, 그리고 인쇄 후 사용된 모든 잉크 물질을 폐기 처분시켜야 된다는 점등을 들 수 있다. 따라서, 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지를 위한 방법으로 필름 백의 겉 표면에 고분자 수지를 인쇄시키는 방식을 택할 때 앞서 설명 한 몇 가지 요구되는 조건들을 동시에 만족시킬 수 있는 발명이 필요하다.

본 발명은 폴리비닐·폴리에틸렌·폴리프로필렌·폴리부틸렌 등의 폴리올레핀 필름 백의 겉 표면에 고분자 수지를 도포시켜 이 도포된 인쇄 모양 고분자 수지의 요철에 의한 마찰을 이용하여 폴리올레핀 필름 백간의 미끄러짐을 방지시키는 목적을 가지고 있으며, 여기에 사용되는 고분자 수지 물질의 성격을 다음과 같이 유지시킬 수 있도록 그 조성과 제조 방법을 새로이 개발해 적용시키고자 한다. 즉, 폴리올레핀 필름 백의 표면에 도포되는 미끄러짐 방지용 고분자 수지는 1) 항수분성이 강하며, 2) 폴리올레핀 필름 백의 상위 방향 이동 시 점착 현상이 약하고, 3) 수평 방향 이동 시 마찰을 최대로 일으키며, 4) 경화제를 첨가시키지 않는 조성으로 구성되어야 한다. 본 발명은 이와 같은 기술적 과제들을 모두 만족시킬 수 있는 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 조성과 제조 방법을 제시하고자 한다.

폴리비닐·폴리에틸렌·폴리프로필렌·폴리부틸렌 등의 폴리올레핀 필름 백의 집적 시 미끄러짐을 방지시키기 위해 폴리올레핀 필름 백의 겉 표면을 고분자 수지로 도포시키는 방법에서 본 발명은 여기에 사용되는 고분자 수지의 조성과 그 제조 방법을 새로이 제시하고자 한다.

폴리에틸렌 필름 백이 코로나 방전이나 기타 방법으로 처리된 곁표면에 또는 그 위를 인쇄 잉크로 도포시킨 뒤, 다시 그 위로 본 발명의 미끄러짐 방지용 고분자 수지를 인쇄시키는 방식이 적용되는데, 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 특성으로 본 발명은 폴리우레탄 프리폴리머를 기본 소재로 선정하고 있다. 폴리우레탄 프리폴리머의 합성에 필요한 화학적 기본 구조는 이소시아네이트를 이루는 물질과 폴리올을 이루는 물질이 된다. 본 발명에서는 이소시아네이트 성분으로, 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI)가 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 기본 반응 물질로 사용되어 폴리우레탄 프리폴리머를 합성시키게 된다. 본 발명에서는 이중에서도 방향족 물질을 포함하고 있는 디페닐메탄디이소시아네이트와 톨릴렌디이소시아네이트가 이소시아네이트의 주요 기본 반응 물질로 사용된다. 이소시아네이트와 합성시킬 물질로는 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜(PTMG), 폴리에테르글리콜(PG) 등의 폴리올이 사용되며, 다이올(diol), 트리올(triol), 데트롤(tetrol) 등이 사용된다. 본 발명에서는 이중에서도 폴리프로필렌글리콜과 폴리에테르그리콜이 주로 사용되며, 단량체로 글리세린이나 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜의 첨가가 가능하다. 본 발명에 사용되는 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 기본 구조는 수분에 강한(moisture-curing) 기능기를 유지시키기 위해 NCO 말단기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머로 구성되며, 결국 이소시아네이트 사용량과 폴리올 사용량의 비가 중요하게 된다. 폴리올은 평균 분자량이 400에서 10,000 에 이르는 범위 내에 사용되며, 특히 평균 분자량이 1,000에서 5,000의 범주에 있는 폴리올이 사용된다. 이소시아네이트는 폴리올에 대해 1.5 배에서 15 배까지의 당량(equivalent)에 해당되는 양이 반응에 참가된다. 특히, 이소시아네이트의 폴리올에 대한 당량비가 2 배에서 10 배까지가 본 발명의 목적에 적합하며, 반응 속도와 원료 중 수분함량 변화에 따라 첨가제의 양을 변화시킨다.

첨가제 종류 중 우선 거론되는 수분 제거제로는 칼슘 카보네이트, 칼슘 하이드록사이드, 칼슘 설페이트 계통의 무수물 염과 친수성 실리카, 석면, 활석 등이 있다. 이와 같은 무기물 첨가제는 본 발명에 사용되는 폴리올의 물 함유량에 따라 그 사용량이 변화될 수 있으며, 물 함유량이 0.1 wt%에서 2 wt%의 범주에 놓이는 경우, 대략 0.1wt%에서 30 wt%까지 사용될 수 있다. 계속해서, 첨가제로 사용될 수 있는 물질로 폴리우레탄 프리폴리머의 합성 반응 속도를 촉진시킬 수 있는 촉매와 산화방지제 또는 UV 안정제가 있으며, 이들의 첨가량은 폴리우레탄 프리폴리머의 분자량 분포나 합성 후 폴리우레탄 프리폴리머의 점도에 기준하여 조절된다. 본 발명의 미끄러짐 방지용 고분자 수지로 폴리우레탄 프리폴리머 합성을 촉진시키는데 사용되는 반응 촉매로는 알킬아민 계, 알콜아민 계가 사용되며, 그밖에 유기 금속 물질(organo-metallic compound)이 사용될 수 있다. 반응 촉매로 사용되는 알킬아민, 알콜아민 계는 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노에타놀아민, 디에타놀아민, 트리에타놀아민, 사이클로헥실아민, N,N-디메틸사이클로헥실아민과 유사 물질들이 있다. 유기 금속 물질로는 스태노스 옥토에이트(stannous octoate), 스태노스 클로라이드(stannous chloride)와 같은 주석 화합물이 사용되고, 비스므스 옥토에이트(bismuth octoate), 징크 옥토에이트(zinc octoate) 등이 사용된다. 반응 촉매의 사용량은 미끄러짐 방지용 고분자 수지 중 폴리우레탄 프리폴리머에 해당되는 부분 전체의 무게 비로 0.01에서 2 wt%까지 사용될 수 있으며, 반응 온도와 상관 관계가 있으므로 그 사용량은 변화될 수 있다. 산화방지제는 1차 산화방지제로 페놀계 산화방지제(BHT)의 첨가가 가능하며, 2차 산화방지제로는 인산계 산화방지제(TNPP)가 사용될 수 있다. UV 안정제로는 하이드록시 벤조페논(hydroxy benzophenone) 계와 페닐살리실레이트(phenyl salicylate), 벤조트리아졸(benzotriazole)등이 있으며, 이들의 첨가량은 미끄러짐 방지용 고분자 수지 전체의 0.1 wt%에서 5wt%까지 변화시킬 수 있다. 이들 첨가제들의 사용량은 본 발명의 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 여러 가지 역할과 부합되도록 세심한 검토가 필요한데, 이는 NCO 말단기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머와 약한 가교 결합을 통해 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 점착성이나 표면 마찰의 유도에 미약하나마 영향을 보여 주기 때문이다.

이와 같은 방법으로 합성된 폴리우레탄의 프리폴리머는 평균 분자량이 2,000에서 200,000 정도의 범주에 들어가며, 프리폴리머의 점도는 톨루엔 용액에 50 wt% 농도로 조절될 때 20℃에서 0.5부터 5 Paㆍs 범주의 점도를 가지는 물질이 된다.

미끄러짐 방지용 고분자 수지의 주요 골격인 폴리우레탄 프리폴리머가 구성되고 나면, NCO 말단기의 항수분성이 향상되는 점과는 반대로, 경화제를 첨가시키지 않아 폴리올레핀 필름 백 표면에 도포된 폴리우레탄 프리폴리머의 돌출 부분이 마찰에 의해 부서져 떨어지는 일이 발생될 수 있다. 즉, 프리폴리머 분자간 결합의 경직성이 발생되므로 이를 방지시킬 필요가 있다. 이를 위해, 폴리우레탄 프리폴리머 간의 가교를 해줄 기능 향상제로서의 새로운 고분자 수지의 첨가가 필요하며, 바로 이 새로운 고분자 수지는 유연성을 가지는 고분자 물질(softening polymer)이어야 된다. 미끄러짐 방지용 고분자 수지 물질의 요구되는 물성을 향상시키기 위해 몇 개의 고분자 수지 물질을 섞어 복합적인 기능 향상을 유도시킬 수 있다. 이 기능 향상의 방안으로 새로이 첨가되는 고분자 수지는 적게 절단되는 경직성의 폴리우레탄 프리폴리머와의 가교 역할에 덧붙여, 항수분성에는 영향이 없어야 되며, 점착성이 높지 않아 공기 중의 먼지나 분진, 수분과 접해 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 표면이 더러워지는 일이 없어야 되고, 폴리우레탄 프리폴리머와 마찬가지로 경화제가 첨가되지 않아 연속적인 인쇄 공정 상에 지장을 주지 않는 물질이어야 한다. 이러한 목적에 잘 어울리는 물질로는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리스티렌 등이 모두 적용 가능하다. 기능 향상을 위해 첨가되는 고분자 수지의 평균 분자량은 2,000에서 100,000의 범주에 드는 것이며, 이들의 첨가량은 미끄러짐 방지용 고분자 물질의 전체 점도와 관계가 있다. 기능 향상제의 첨가량은 폴리우레탄 프리폴리머의 무게를 기준으로 0.5 wt%에서 10 wt%까지의 범위에서 조절된다.

폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지용 고분자 수지를 합성시키기 위해 앞서 설명한 폴리우레탄 프리폴리머, 기능 향상제, 반응 촉매, 수분 제거제, 산화방지제 및 UV안정제 등이 혼합된 물질의 대표적인 첨가량을 표1에 나타낸다. 표1에 제시한 조건으로 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지용 고분자 수지를 합성시키고, 발생되는 고형분을 1㎛ 구공 크기의 폴리프로필렌 필터를 거쳐 액상의 미끄러짐 방지용 고분자 수지를 얻게 된다. 표1에 나타낸 미끄러짐 방지용 고분자 수지에 필요에 따라 용제를 섞게 되면, 고형분의 농도가 조절된 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 점도가 충분히 낮아지고, 이렇게해서 그라비아 인쇄나 실크 인쇄 공정을 통해 폴리올레핀 필름 백의 표면에 이 물질을 도포시킬 수 있다. 사용되는 용제로는 톨루엔, 이소프로필알콜, 에틸셀로솔브, 메틸에틸케톤 등 다양한 유기 용제들이 이용될 수 있으며, 이들의 혼합 용제가 이용되기도 한다. 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 최종 규격은 사용 점도로 보정되며, 용제가 사용될 때 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 점도 사용 범위는 톨루엔 용제를 섞어 50 wt% 농도로 만들 경우 0.5에서 5 Paㆍs의 범주 내에 사용된다.

본 발명은 폴리비닐ㆍ저밀도 폴리에틸렌ㆍ고밀도 폴리에틸렌ㆍ폴리프로필렌ㆍ폴리부틸렌 등의 폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지용 고분자 물질에 관한 것으로, 폴리에틸렌 필름 백을 코로나 방전이나 기타 방법으로 처리시킨 겉 표면에 또는 그 위에 인쇄 잉크를 도포시킨 뒤 다시 그 위로 본 발명의 미끄러짐 방지용 고분자 수지를 인쇄시키는 방식에 적용된다. 이 방법은 연속적이며 빠른 공정으로 처리될 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 발명의 미끄러짐 방지용 고분자 물질은 항수분성을 지니고 있으며, 점착성이 조절된 물질이기에 폴리올레핀 필름 백을 상위방향으로 점착시키지 않고, 횡 방향 이동 시 마찰에 의해 미끄러짐을 방지시키는 기능을 가지고 있다. 본 발명에 의한 미끄러짐 방지용 고분자 수지는 폴리올레핀 필름 백을 장기간 방치해 둘 때 공기 중의 분진ㆍ수분ㆍ지푸라기 등이 폴리올레핀 필름 백의 인쇄된 미끄러짐 방지용 수지 위로 묻어나는 일이 없고, 경화제를 함유시키지 않아 폴리올레핀 필름 백에 이 고분자 수지를 인쇄시킬 때 용제가 휘발되거나 시간 경과가 오래 되어도 경화 현상이 발생되지 않는 장점을 가지고 있다.

[표]

[표1]

Claims

폴리올레핀 필름 백의 미끄러짐 방지용 고분자 수지의 구성요소로

(a) 항수분성의 성질을 지니기 위해 NCO 말단기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머가 주요 골격이 되는 반응비로 합성시키며

(b) 폴리우레탄 프리폴리머와 가교 역할을 할 폴리알킬 또는 폴리 아로마틱 고분자 수지 물질이 첨가되고

(c) 촉매, 수분방지제, 산화방지제, UV 안정제 등이 첨가되어

(d) 이들의 구성이 최종적으로, 50 wt% 톨루엔 용액에서 0.5∼5 Paㆍs의 점도를 가지는 고분자 물질로 조합된 복합 다기능화된 고분자 수지.
청구 Ⅰ 항에서, 폴리에틸렌 프리폴리머는 이소시아네이트와 폴리올로 구성되며, NCO 말단기를 가지기 위해 이소시아네이트의 당량비가 폴리올에 비해 1.5 배에서 15 배까지, 특히 2 배에서 10 배까지의 과잉 반응으로 얻은 폴리우레탄 프리폴리머.
청구 Ⅱ 항에서, 이소시아네이트는 디페닐메탄디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트가 사용되며, 이중에서도 디페닐디이소시아네이트와 톨릴렌디이소시아네이트가 보다 선택적임.
청구 Ⅱ 항에서, 폴리올은 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜, 폴리에테르글리콜 등이 사용되며, 평균 분자량이 400에서 10,000에 이르는 범위의 폴리올, 특히 1,000에서 5,000의 범주에 드는 폴리올이 보다 선택적임.
청구 Ⅰ 항에서, 폴리알킬, 또는 폴리벤질 고분자는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리스티렌 등이 첨가되며, 이들 첨가제의 평균 분자량은 2,000에서 100,000의 범주에 놓이며, 폴리우레탄 프리폴리머 기준으로 0.5 wt%에서 10 wt%까지 첨가.
청구 Ⅰ 항에서, 폴리우레탄의 반응 속도와 함수율 및 기타 기능 향상을 위해 촉매, 수분 제거제, 산화방지제, UV 안정제가 사용되며, 이들 첨가제의 첨가량은 폴리우레탄 프리폴리머의 반응 물질인 폴리올에 따라 변화됨.