KR20030082311A

KR20030082311A - 시트류 소재

Info

Publication number: KR20030082311A
Application number: KR1020020020976A
Authority: KR
Inventors: 문명석
Original assignee: 주식회사 마프로
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-22

Abstract

본 발명은 각종 시트류 소재에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 염화비닐(PVC)수지를 이용하여 제조되고 있는 각종 광고용 소재 또는 데코레이션시트, 인테리어시트, 바닥 장판재 등 실내외의 장식재 등으로 사용되는 기존 시트류 소재가 환경호르몬을 발생하며, 또한 산업폐기물로서의 문제점 등 생활 소재로서 적합하지 못한 것에 착안하여 염화비닐시트가 가진 물리적 특성, 가공성, 경제성 등의 장점을 살림과 동시에 친환경적인 시트류 소재를 제공코자 하는 것이다.

즉, 염화비닐은 가공성, 물리적 특성, 경제성 등의 이점이 있어 우리 생활에 필요한 수많은 제품이 출시되고 있다. 그러나 염화비닐제품의 단점은 환경호르몬의 배출은 물론 소각시에 발생되는 극독성 가스 때문에 산업폐기물의 처리에도 심각한 문제가 발생되어 이미 유럽 선진국에서는 염화비닐제품의 사용에 규제를 가하고 있으므로 이를 해결할 수 있는 대체 시트류 소재를 제공코자 본 발명은 기존의 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 수지가 가진 환경친화적인 요소에 수지 개질제를 적량 투입하여 염화비닐수지가 가진 물리적, 화학적인 장점을 제공함과 동시에 친환경적인 시트류 소재를 제공할 수 있는 것이다.

Description

시트류 소재{A material of sheet}

각종 광고용 마킹시트, 장식용 데코레이션시트, 인테리어시트, 가구용 미장시트, 장판과 같은 바닥재 등(이하 '시트'라 통칭한다.)은 지금까지 염화비닐수지에 가소제, 안료, 첨가제(예를 들어 자외선흡수제, 내열제, 산화방지제) 등을 투입하여 카렌다 공법으로 제조되어 왔다.

상기 시트의 경도는 가소제 투입량(예를 들어 함량이 적으면 경질, 많으면 연질)에 따라 두께가 얇게는 50㎛, 후판의 경우에는 200∼300㎛까지 압연 제조되어 왔다.

이를 간판 소재용으로는 50∼100㎛ 두께로 각종의 안료를 투입하여 점착제를 도포한 다음 상용화되었고, 인테리어 시트의 경우, 경질 시트 위에 무늬를 인쇄한 다음 투명보호 시트로서 라미네이팅하여 출시되고 있다.

이들 상품은 염화비닐수지의 첨가제, 개질제 등의 기술 발전으로 내후성, 내구성, 내마모성, 가공성 등이 뛰어나서 지금까지 염화비닐수지를 대체할 만한 수지는 없었다. 이때 쓰이는 염화비닐수지제품의 물성은 하기의 표 1과 같다.

대표적 염화비닐(PVC) 시트의 물리적 성질(광고용 소재)

두께	100㎛
인장강도	MD	2,500~4,500g/in.
인장강도	TD	2,500~4,500g/in.
신장율	MD	250~300%
신장율	TD	250~350%
인열강도	MD	100~150g/in.
인열강도	TD	250~350g/in.

그러나 상기와 같은 염화비닐 제품은 환경호르몬의 배출은 물론 소각시에 발생되는 극독성 가스 때문에 산업폐기물의 처리에도 심각한 문제가 발생되어 이미 유럽 선진국에서는 염화비닐제품의 사용에 규제를 가하고 있다.

즉, 염화비닐을 소각하면 '다이옥신'이라는 발암성 물질을 배출하고, 가소제로 쓰이는 DOP는 내분비계 장애물질로 평가되고, 또한 안정제로 쓰이는 ESBO는 과다노출시에 성장, 간, 신장, 자궁 등 인체에 유해한 물질 등을 함유하고 있었던 것이다.

한편, 폴리에틸렌(PE)수지는 친환경적이며 환경호르몬 배출이 없으나 광고소재 및 실내외 장식재로 사용하기에는 몇 가지 치명적인 단점이 있다.

대표적인 폴리에틸렌(PE) 시트의 물리적 성질

두께	100㎛
인장강도	MD	2,000~4,000g/in.
인장강도	TD	2,000~4,000g/in.
신장율	MD	600~800%
신장율	TD	800~1000%
인열강도	MD	1200~1600g/in.
인열강도	TD	1700~2300g/in.

즉, 상기한 표 2와 같은 폴레에틸렌 시트의 물성을 보면 염화비닐시트와 비교하여 많은 차이가 있다.

예를 들어 필름의 인장강도가 낮으며, 또한 신장율과 인열강도가 높아 광고나 내외 장식용 시트로서 사용시에,

① 커팅이 제대로 되지를 않고,

② 굴곡성이 나빠 접히는 부분에 백탁현상이 보이고,

③ 자외선 폭로시에 내구성이 나빠 장기 옥외 노출이 어렵다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존의 염화비닐수지를 대체하여 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 수지를 이용하여 친환경적이며 환경호르몬 배출이 없으며 동시에 물리적으로 염화비닐수지와 동등 또는 그 이상의 물성을 가진 시트류 소재를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 시트류 소재에 있어서, 스틸렌 부타디엔 코폴

리머 함량에 따른 신장율(MD방향)의 변화를 보인 그래프

도 2는 본 발명에서 제공하는 시트류 소재에 있어서, 스틸렌 부타디엔 고무

함량에 따른 신장율(MD방향)의 변화를 보인 그래프

도 3은 본 발명에서 제공하는 시트류 소재에 있어서, 열가소성 엘라스토머

(Elastomer)의 종류에 따른 신장률(MD방향)의 변화를 보인 그래프

도 4는 본 발명에서 제공하는 시트류 소재에 있어서, 아크릴계 폴리머의 함

량에 따른 신장률(MD방향)의 변화를 보인 그래프

도 5는 본 발명에서 제공하는 시트류 소재에 있어서, 폴리프로필렌에 아크릴

계 폴리머의 함량에 변화를 달리하였을 때의 표면장력의 변화를 보인

그래프

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 폴리에틸렌 수지 또는 폴리프로필렌 수지를 사용하여 기존 염화비닐수지가 갖는 물리적 특성, 가공성, 경제성 등의 장점을 살리면서도 친환경적인 시트류 소재를 제공코자 하는 것으로, 우선 폴리에틸렌 수지를 주재로 사용하는 경우부터 설명키로 한다.

1. 폴리에틸렌(PE) 수지를 사용하는 경우

본 발명에서는 폴리에틸렌(PE) 수지에 스틸렌 부타디엔 코폴리머(Styrene-Butadiene Copolymer)를 5∼40PHR(파트) 중량부로 첨가하였다.

이는 인장강도를 높이고, 신장율과 인열강도는 낮추어 기존 염화비닐시트와 유사한 물성을 만들기 위함이다.

이러한 특성은 폴리에틸렌이 가진 치명적인 단점을 극복할 수 있어 다음과 같은 실험 결과치를 볼 수 있다.

『실험치』

(배합비)

원료명	함량
폴리에틸렌	50∼85
Styrene-Butadiene	5∼40
산화방지제	2
브로킹방지제	3
자외선흡수제	2
기타	3

Styrene-Butadiene Copolymer 함량에 따른 신장율(MD방향)의 변화는 도 1과 같다.

그리고 폴리에틸렌 수지에 Styrene-Butadiene Copolymer 첨가시 물리적 성질은 표 4와 같다.

두께	100㎛
인장강도	MD	2,000~4,500g/in.
인장강도	TD	2,000~4,500g/in.
신장율	MD	280~500%
신장율	TD	280~450%
인열강도	MD	300~500g/in.
인열강도	TD	400~600g/in.

위의 물리적 성질을 보면 염화비닐수지와 유사한 결과가 나왔고, 실제 광고용 시트나 내외 장식용 시트를 제조하여 시험한 결과, 커팅성, 접힘성, 내후성 등이 염화비닐수지와 유사한 결과를 나타내었다. 또한 Styrene-Butadiene Copolymer의 함량에 따라서 경도 등의 물성 조절이 가능하였다.

또한, 염화비닐수지가 카렌다 공법으로 제조되는데 비하여, 본 발명은 기존 카렌다공법 외에도 T-다이공법, 블로운공법, 캐스트공법 등으로 제조가 가능하다.

2. 폴리프로필렌(PP) 수지를 사용하는 경우

폴리프로필렌수지는 폴리에틸렌과 더불어 환경친화적이며 환경호르몬의 배출이 없다. 그러나 폴리에틸렌과 같이 본 발명이 제조하고자 하는 시트류 소재의 제조에는 몇 가지 치명적인 단점이 있다.

즉, 폴리에틸렌과 마찬가지로 폴리프로필렌의 물리적 성질을 살펴보면 염화비닐과 다른 결과를 볼 수 있다.

대표적 폴리프로필렌(PP) 시트의 물리적 성질은 아래의 표 5와 같다.

두께	100㎛
인장강도	MD	3,000~5,000g/in.
인장강도	TD	3,000~5,000g/in.
신장율	MD	100~200%
신장율	TD	10~100%
인열강도	MD	100~150g/in.
인열강도	TD	150~200g/in.

따라서 본 발명은 이를 개선하기 위하여 2가지의 제조방법을 제시한다.

2-1) 폴리프로필렌의 개질제로서 열가소성 엘라스토머(Elastomer)를 첨가한다. 이에는 Styrene-Butadiene고무, Styrene-Ethylene Block Copolymer, Ethylene-Ethylene Block Copolymer, 그리고 Styrene-Styrene Block Copolymer 등이 있다.

특히 Styrene-Butadiene고무를 첨가하면 다음과 같은 장점이 있다.

폴리프로필렌시트의 경우, 백화현상, 투명도 및 작업성의 어려움이 있어 광고용 소재로서 사용의 제한이 따랐다. 그러나 이를 개질하면서 폴리프로필렌이 가진 단점을 극복하고 친환경적인 제품의 제조가 가능해졌다.

『실험치』

(배합비)

원료명	함량
폴리프로필렌	50∼85
Styrene-Butadiene고무	5∼40
산화방지제	2
브로킹방지제	3
자외선흡수제	2
기타	3

폴리프로필렌에 Styrene-Butadiene고무 첨가시 물리적 성질

두께	100㎛
인장강도	MD	2,500~5,000g/in.
인장강도	TD	2,200~5,000g/in.
신장율	MD	150~320%
신장율	TD	150~250%
인열강도	MD	150~250g/in.
인열강도	TD	200~300g/in.

Styrene-Butadiene고무 함량에 따른 신장율(MD방향)의 변화는 도 2와 같다.

도 2의 그래프에서 보는 바와 같이 Styrene-Butadiene고무의 함량에 따라 염화비닐수지와 유사한 성질을 가지는 시트류 소재를 제조할 수 있다.

또한 Styrene-Ethylene Block Copolymer, Ethylene-Ethylene Block Copolymer, 그리고 Styrene-Styrene Block Copolymer 등도 Styrene-Butadiene과 정도의 차이는 있지만 비슷한 결과를 나타내었다.

열가소성 Elastomer의 종류에 따른 신장율(MD방향)의 변화를 보면 도 3과 같다.

도 3의 그래프에서 보는 것 처럼 폴리프로필렌수지를 단독으로 사용했을 때 보다 열가소성 Elastomer(Styrene-Butadiene고무, Styrene-Ethylene Block Copolymer, Ethylene-Ethylene Block Copolymer, 그리고 Styrene-Styrene Block Copolymer 등)를 사용하므로서 염화비닐시트에 유사한 시트를 만들 수 있다.

또한, 본 발명은 카렌다공법 외에도 T-다이공법, 블로운공법, 캐스트공법의 제조가 가능하다.

2-2) 폴리프로필렌수지에 열가소성 아크릴계 폴리머를 첨가하여 시트를 제조한다.

전기한 2-1항과 마찬가지로 폴리프로필렌을 개질시켜 염화비닐시트와 유사한 물리적 성질을 만드는 것이다.

『실험치』

(배합비)

폴리프로필렌에 아크릴계 폴리머 첨가시 물리적 성질

두께	100㎛
인장강도	MD	7,000~8,500g/in.
인장강도	TD	6,000~7,500g/in.
신장율	MD	150~200%
신장율	TD	200~300%
인열강도	MD	150~250g/in.
인열강도	TD	200~300g/in.

아크릴계 폴리머의 함량에 따른 신장율(MD방향)의 변화는 도 4와 같다. 이 결과로도 알 수 있듯이 염화비닐수지를 대체하기에 전혀 문제가 없었다

또한 폴리프로필렌시트의 표면장력이 주로 34∼38dyne이고, 그 표면이 무극성을 가지는데 비하여 아크릴계 폴리머를 사용하므로 그 표면이 극성으로 변하게 되고 이로서 잉크나 PVA, EVA 등 친수성 폴리머와의 부착이 강화된다.

폴리프로필렌수지에 아크릴계 폴리머의 함량에 변화를 달리하였을 때의 표면장력은 도 5의 그래프와 같이 향상된다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 시트류 소재는 기존 염화비닐시트가 가진 치명적인 결점인 산업폐기물, 환경호르몬 배출의 단점을 해결할 수 있으며, 가격이 염화비닐시트에 비해 20∼30% 고가이지만 제조공법이 압연, 압출공법으로 가능해져 시간당 생산량이 3∼5배 높아지므로 최종가격은 염화비닐시트와 동등 또는 그 이하로 제조할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

Claims

각종 첨가제(산화방지제, 브로킹방지제, 자외선 흡수제, 가공조제, 안료)와 향균, 방향제 이온 발생물질을 투입하여 제조되는 시트류 소재에 있어서;

상기 시트류 소재는 폴리에틸렌 수지 중량비 50~85PHR에 스틸렌 부타디엔 코폴리머(Styrene-Butadiene Copolymer)를 중량비 5∼40PHR를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시트류 소재.
각종 첨가제(산화방지제, 브로킹방지제, 자외선 흡수제, 가공조제, 안료)와 향균, 방향제 이온 발생물질을 투입하여 제조되는 시트류 소재에 있어서;

상기 시트류 소재는 폴리프로필렌 수지 중량비 50~85PHR에 열가소성 Elastomer 수지(Styrene-Butadiene고무, Styrene-Ethylene Block Copolymer, Ethylene-Ethylene Block Copolymer, 그리고 Styrene-Styrene Block Copolymer)를 중량비 5∼40PHR를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시트류 소재.
각종 첨가제(산화방지제, 브로킹방지제, 자외선 흡수제, 가공조제, 안료)와 향균, 방향제 이온 발생물질을 투입하여 제조되는 시트류 소재에 있어서;

상기 시트류 소재는 폴리프로필렌 수지 중량비 50~85PHR에 열가소성 아크릴폴리머를 중량비 5∼40PHR를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시트류 소재.