KR20100101262A - 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청포장재 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌(polypropylene) 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 폴리프로필렌 부직포에 기화성 방청제를 코팅하고 철강 코일 등의 철강 제품, 금속 기계류, 금속 부품 등의 포장시 부식을 방지하기 위한 기화성 방청 포장재에 관한 것이다. 그리고 폴리프로필렌 부직포와 마대 원단을 폴리프로필렌 수지를 접착제로 이용하여 열접착시켜 방청 포장재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 방청제가 함침되어 고착된 폴리프로필렌 부직포와, 폴리프로필렌 마대 원단과, 상기 부직포와 마대 원단의 사이에 충진되어 부직포와 마대 원단을 접착시키는 폴리프로필렌 수지를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재와; 방청제를 폴리프로필렌 소재로 된 부직포에 코팅하고 건조시켜 방청제를 부직포에 결착시키는 제 1단계; 기화성 방청제가 코팅된 부직포와, 폴리프로필렌 소재로 된 마대 원단의 사이에 고온의 폴리프로필렌 수지를 주입하여 T-die 방식으로 고온 열접착시키는 제 3단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재의 제조 방법이 제공된다.

방청 포장재, 폴리프로필렌, 부직포, 마대 원단

Description

폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재 및 그 제조 방법{Sheet for inhibiting corrosion and its manufacturing method}

본 발명은 폴리프로필렌(polypropylene) 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 폴리프로필렌 부직포에 기화성 방청제를 코팅하고 철강 코일 등의 철강 제품, 금속 기계류, 금속 부품 등의 포장시 부식을 방지하기 위한 기화성 방청 포장재에 관한 것이다. 그리고 폴리프로필렌 부직포와 마대 원단을 폴리프로필렌 수지를 접착제로 이용하여 열접착시켜 방청 포장재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

[문헌 1] 신용신안등록 제0146233호(1999.02.25)

종래의 포장재는 문헌 1과 같이 합성수지 부직포에 기화성 방청제를 함침시키고, 이를 고온에서 건조시켜 제조한다. 따라서 고온 건조와 제조 장치에 의한 장력에 의해 부직포 제품 폭이 줄어드는 현상이 발생하고, 부직포 표면에 방청제가 석출되어 포장지가 끈적거리며, 부직포를 이동시키는 가이드롤에 방청제가 석출되어 작업능률 떨어지는 문제가 있다.

그리고 방청제 성분이 부직포 표면에 표출되므로 열접착시 부직포와 합성수지가 박리되는 현상이 발생하고, 고온으로 작업하기 때문에 방청제의 탄화로 심한 가스와 냄새가 발생되어 작업자의 작업환경이 좋지 않고, 작업 능률 또한 저하되는 문제점이 있다. 그리고 고온 작업으로 인해 방청제 성분이 많이 기화되어 방청성이 저하되는 현상이 발생된다.

기화성 방청지의 경우 종이면에 방청제를 도포함으로 인해 포장지가 유연하지 않아 포장 작업성이 떨어지고, 종이가 습도의 영향을 많이 받음으로 인해 날씨에 따라 포장지가 말리는 현상이 발생된다.

그리고 종이와 합성수지 제품이 합지된 경우에는 다른 재질이 함께 사용됨으로써, 사용 후의 포장지의 재활용이 불가하여 산업폐기물로 처리되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 KS A 2112 기화성 방청지 기준(1 종 H,L형 대)에 적합한 방청 효과를 가지는 포장재를 제공함에 목적이 있다. 즉, 포장지의 말림 현상이 없고, 포장지의 유연성을 가지면서도 포장에 적합한 물리적 강도를 가지는 포장적성이 우수한 포장재를 제공하며, 모든 구성 소재가 동일한 재질로 이루어지도록 하여 재활용이 용이한 친환경적인 기화성 방청 포장재를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 폴리프로필렌 수지로 접착시켜 된 방청 포장재로서 동일한 재질의 소재를 사용하게 된다. 따라서 사용 후 산업 쓰레기로 폐기처리하지 않고 재활용할 수 있는 효과가 있다.

그리고 부직포와 마대 원단이 모두 폴리프로필렌 소재로 되고, 이를 적정 온도에서 건조 및 열접착시킴으로써 포장적성이 뛰어나고 말림 현상이 없으며 강도 또한 뛰어나 포장재로서의 기능이 향상된 효과가 있다.

폴리프로필렌(polypropylene) 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재는 철강 코일 등의 철강 제품을 포장하기 위해서 몇 가지 요구 조건을 만족해야 한다.

요구 조건의 첫 번째는 방청성으로, 철강 제품을 포장 후 수송 및 보관 등에 의한 금속의 산화를 방지하여 금속 제품을 보호할 수 있어야 한다.

두 번째는 강도로서, 중량물의 철강 코일을 포장하기 위해서는 일정한 인장 강도와 인열 강도 및 파열 강도가 필요하다.

세 번째는 포장 적성으로서, 철강 코일을 포장할 때 자동 및 반자동 포장기에 의해 포장되고 있다. 또한 수작업으로 포장할 경우도 많다. 이럴 경우에 포장재는 접힘성 및 유연성이 있어야 포장 작업이 쉬워진다. 그리고 제일 중요한 것으로 말림(Curl)현상이 없어야 한다. 말림 현상이 발생되면 포장 작업의 능률이 저하되고 작업자의 피로도가 증가된다.

네 번째는 재활용성으로서, 유럽 등 선진국 여러 국가에서는 폐기물에 대한 규제로 포장 재료의 재활용을 요구하고 있다. 동일 재질의 원료들을 가공함으로써 포장재의 역할을 마친 뒤 산업폐기물이 아닌, 재활용되도록 하여 경제적이고 친환경적인 특징을 가지도록 할 필요가 있다.

상기의 요구 조건들은 본 발명의 폴리프로필렌 소재를 사용하고, 적정 온도에서의 건조 및 열접착에 의해 달성된다.

본 발명인 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재는 도 1과 같은 구조를 가진다. 즉, 기화성 방청제가 함침되어 고착된 폴리프로필렌 부직포(1b)와, 폴리프로필렌 마대 원단(2)와, 상기 부직포(1b)와 마대 원단(2)의 사이에 충진되어 부직포(1b)와 마대 원단(2)을 접착시키는 폴리프로필렌 수지(3)로 구성된다.

방청 포장재의 구성 요소인 폴리프로필렌 부직포(1a)에 함침되는 기화성 방청제는 그라비아 코팅 방식에 의한 폴리프로필렌 소재로 된 부직포(1a)에 코팅되기 위한 적절한 조성을 가져야 한다.

일반적인 기화성 방청제를 사용하면, 폴리프로필렌 부직포의 섬유질 기공 사이로 액상의 방청제가 침투되어 일정량은 건조되고 일정량은 부직포 표면에 석출된다. 따라서 열접착시 합성수지와 박리되어 접착이 되지 않는 문제가 있다.

그러나 본 발명에서는 기화성 방청제에 결착제를 혼합하여 사용함으로써 이러한 문제점을 해소할 수 있게 된다. 아울러 부직포(1a)의 섬유질 기공 사이에 방청제의 침투력을 증가시켜 부직포(1a) 표면에 방청제가 석출되는 문제점도 개선된다.

이와 같이 본 발명에서는 방청제의 배합 조성에 큰 특징이 있는 것으로, 트리아졸류 5~15중량％, 유기산 아민염류 5~30중량％, 지방산 아민염류 5~30중량％, 알카리토금속류 5~15중량％, 결착제 1~10중량％, 물 또는 알코올 45~75중량％를 포함하여 구성된다.

상기의 트리아졸류는 1,2,3-벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 5-클로로벤조트리아졸, 메르겝토벤조트리아졸, 3-아미노트리아졸 등이고, 상기 중에서 1종류 이상 선택되어 사용될 수 있다.

그리고 상기의 유기산 및 지방산은 살리실산, 벤조산, 젖산, 아세틱산, 부트릭산, 개미산, 옥탄산, 세바식산, 카프릴산, 헥사노익산, 라우릭산, 스테아린산 등이고, 상기 중에서 1종류 이상 선택되어 사용될 수 있다.

그리고 아민류는 모노에탄올아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디메틸에탄올아민, 몰포린, 사이크로헥실아민, 트리부틸아민, 헥사메틸렌테트라아민, 트리에틸아 민 등이고, 상기 중에서 1종류 이상 선택되어 사용될 수 있다.

그리고 알카리토금속류는 소듐벤조에이트, 암모늄벤조에이트 등이고, 상기 중에서 1종류 이상 선택되어 사용될 수 있다.이다.

그리고 결착제는 폴리비닐알콜, 아라비아껌, 밀크카세인 등이고, 상기 중에서 1종류 이상 선택되어 사용될 수 있다.

기화성 방청제의 방청 성능에는 초기 기화성 방청성, 노출 후 기화성 방청성이 있는데, 이는 방청제 기화 가스의 도달거리 및 방청 수명에 많은 영향을 미친다.

일반적으로 초기 기화성을 증가시키기 위해서는 분자량이 적고 증기압이 클수록 효과가 좋고, 노출 후 기화성 방청성은 분자량이 크고 증기압이 적을수록 유리하다. 초기기 화성방청성과 노출 후 기화성 방청성은 성질이 서로 상반되므로 적절한 성분을 적절하게 배합해야 KS A 2112 기화성방청지의 규격(1종 H,L형 대)을 만족할 수가 있다.

상기와 같은 방청제를 사용하여 방청 포장재를 제조하는 방법은 다음의 단계로 이루어진다.

제 1단계는 상기의 조성을 가진 기화성 방청제를 폴리프로필렌 부직포(1a)에 코팅하고, 건조시키는 단계이다. 이 단계에서 폴리프로필렌 부직포(1a)에 방청제가 결착된다.

방청제의 도포량은 20~23g/㎡이 되도록 한다. 보통 부직포(1a)는 120메쉬 정도가 적당하다.

그라비아 코팅 방식에 의해 폴리프로필렌 부직포(1a)에 일반적인 기화성 방청제를 사용하면, 폴리프로필렌 부직포(1a)의 기공 사이에 액상의 방청제가 침투되어 일부는 건조되고 일부는 부직포 표면에 석출되어 열접착시 합성수지와 박리되어 접착이 되지 않는다.

따라서 이 문제점을 개선하기 위해 본 발명에서는 기화성 방청제에 결착제를 첨가함으로써, 방청제가 부직포(1a) 섬유질 기공 사이에 침투한 후 석출되지 않고, 방청제 코팅 후 90~100℃의 건조챔버(4)를 거치고, 90~100℃의 히팅롤(5)에 의해 전후면이 직접 열접촉되어 방청제가 부직포(1a) 섬유질 기공에 견고히 부착이 가능하게 된다.

본 발명에서는 기화성 방청제를 폴리프로필렌 부직포(1a)에 그라비아 코팅 방식에 의해 코팅하고, 건조 및 결착시키게 된다.

종래에는 합성수지 부직포에 기화성 방청제를 함침하여 고온으로 건조시킴으로써, 기계적 장력에 의해 부직포 제품 폭이 줄어드는 현상이 발생하였고, 부직포 표면에 방청제가 석출되어 포장지가 끈적거리며, 각 가이드롤에 방청제가 석출되어 작업 능률이 떨어졌다. 또한 방청제 성분이 부직포 표면에 표출되므로 열접착시 부직포와 합성수지가 박리되는 현상이 발생하고 고온으로 작업하다 보니 방청제의 탄화로 심한 가스와 냄새로 인해 작업자의 작업환경이 좋지 않으며 작업능률도 많이 저하 되었고 고온 작업으로 인해 방청제 성분이 많이 기화하여 방청성이 저하되는 현상이 발생하게 되었다.

본 발명에서는 코팅시에 기계적 장력을 조절하기 위하여 방청제 코팅기의 언 와인더(Un-winder)부와 리 와인더(Re-winder)부의 기계적 구동 속도를 PIV 무단변속기를 사용하여 언 와인더(Un-winder)부와 리 와인더(Re-winder)부 구동 속도를 1.05 : 1.00의 비율로 제어를 함으로써 코팅 전후의 장력 발생을 최소화하도록 하여 작업을 행한다.

상기의 언 와인더(Un-winder)부는 부직포(1a)를 감은 롤을 풀어주는 축이 되고, 리 와인더(Re-winder)부는 코팅되고 건조된 포장재를 감아주는 축이 된다. 상기의 언 와인더(Un-winder)부와 리 와인더(Re-winder)부는 도 2에 도시되어 있지 않으나, 부직포(1a)의 처음과 나중의 위치에 있는 것으로 파악하면 된다.

따라서 코팅 전후의 부직포에 장력 발생을 최소화하여 작업이 가능하게 된다. 모터의 구동 속도 조절로 장력을 조절할 수 있기 때문에 제품 폭이 줄어드는 현상을 막을 수가 있고, 부직포(1a)의 장력이 발생하지 않음으로 인해 코팅된 부직포(1a)가 말리는 현상 또한 막을 수 있다.

기화성 방청제를 코팅후 건조챔버(4)의 온도가 90℃ 이하에서는 방청제가 부직포 섬유질 기공 내에서 건조가 되지 않고, 100℃ 이상에서는 방청제가 많이 기화함으로 인해 방청성이 저하되며 부직포(1a)의 변형으로 말림현상이 발생한다. 건조챔버(4)의 온도는 90~100℃가 이상적이며 기화성 방청제가 고온에서 휘발되는 것을 방지함으로써 방청성을 유지할 수 있고 부직포(1a)의 변형이 일어나지 않는 온도이다.

제 2단계는 건조된 부직포(1a)를 히팅롤(5)로 압착하는 단계이다.

도 2와 같이 방청제를 코팅한 후 건조챔버(4)를 통과한 부직포(1a)는 90~100 ℃ 범위의 온도로 설정되고, 직경이 400~600mm인 한 쌍의 히팅롤(5)에 의해 앞과 뒷면에 모두 접촉된다. 따라서 부직포(1a) 섬유질 기공 사이에 침투한 방청제는 90~100℃의 온도로 2차 건조됨과 동시에, 히팅롤(5)에 의해 부직포(1a)가 압착됨으로써 방청제가 완전히 건조되고, 아울러 방청제에 섞여 있던 결착제가 부직포(1a)에 고착화됨으로써 방청제가 부직포(1a) 표면으로 석출되는 문제를 해결할 수 있게 된다.

제 3단계는 기화성 방청제가 코팅된 부직포(1b)와 폴리프로필렌 소재로 된 마대 원단(2)을 T-die 방식에 의해 폴리프로필렌 수지(3)로 고온 열접착하는 단계이다.

폴리프로필렌은 폴리에틸렌이나 폴리에스테르에 비해 낮은 온도에서 제품을 가공할 수 있기 때문에 2차 가공시 합성수지 제품의 변형이 적고 기화성 방청제의 열에 의한 손실이 적으며 포장지의 포장적성을 만족시킬 수 있다.

도 3과 같이, 기화성 방청제가 코팅된 부직포(1b)와 폴리프로필렌 소재로 된 마대 원단(2)을 T-die 방식에 의해 폴리프로필렌 수지(3)로 고온 열접착하는 압출 성형시킨다. 즉, 이 단계는 폴리프로필렌 수지로 열접착하여 기화성 방청 포장재를 제조하게 된다. 상기의 마대 원단(2)의 목수는 어떠한 것이라도 상관없으나, 10×10 또는 8×8을 사용하는 것이 바람직하다.

마대 원단(2)은 기계적 강도를 증가시키기 위해 사용되는 보강재 역할을 하는데 1인치당 사용되는 실의 갯 수로 그 수만큼 목수로 부른다. 즉 1인치 안에 실의 갯수가 가로와 세로로 각각 10개씩 있으면 10×10 목이라고 부른다.

마대 원단(2)을 구성하는 실의 굵기가 동일할 경우 실의 목수가 많을수록 기계적 강도는 높아지나 가격적인 측면은 높아진다.

폴리프로필렌 수지(3)로 부직포(1b)와 마대 원단(2)을 열접착시 중요한 것은 작업 온도로써, 보통 280~330℃에서 작업이 진행되는데 온도가 낮을수록 방청제가 적게 소멸되어 방청성이 많이 발휘하게 되고 부직포(1b) 및 마대 원단(2)의 열변형이 적어 말림 현상을 최소화할 수 있다. 그리고 기화성 방청제가 부직포(1b) 섬유질 내에 존재함으로써 열접착시 방청제의 산화로 야기되는 심한 가스 및 냄새로 작업환경과 작업성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 실시예를 보면 다음과 같다.

실시예 1

1,2,3-벤조트리아졸 5~15중량％, 살리실산+몰포린 10~30중량％, 옥탄산+트리부틸아민 10~30중량％, 소튬벤조에이트 5~15중량％, 쇼듐나이트라이트 5~15중량％, 폴리비닐알콜 1~10중량％, 물+메탄올 40~70중량％로 방청제를 배합하고, 마대 원단(2)은 8×8을 사용한다.

실시예 2

톨리트리아졸 5~15중량％, 벤조익산+모노에탄올아민 10~30중량％, 헥사노익산+디에틸아민 10~30중량％, 암모늄벤조에이트 5~15중량％, 쇼듐나이트라이트 5~15중량％, 아라비아껌 1~10중량％, 물+메탄올 40~70중량％로 방청제를 배합하고, 마대 원단(2)은 10×10을 사용한다.

상기 실시예로 방청제를 배합하여 부직포(1a)에 코팅하여 포장재료를 완성하 여 KS A 2112에 규정된 시험방법으로 시험한 결과 다음의 [표 1]과 같은 결과를 얻었다.

[표 1]

구 분			바탕시험	실시예 1	실시예 2
기화성방청성		1시간	녹발생	녹없음	녹없음
		20시간	녹발생	녹없음	녹없음
노출후 기화성방청성	노출 48시간	1시간	녹발생	녹없음	녹없음
	노출 120시간	1시간	녹발생	녹없음	녹없음
접촉방청성		4 Cycle	녹발생	녹없음	녹없음

포장지의 접힘성과 말림성을 시험한 결과 포장재의 전제조건을 만족하였다.

포장지의 접힘성은 포장지를 접은 후 일정시간(1분 정도)이 경과시까지 복원되지 않아야 하는 것으로 일정한 시험기준은 없다.

또한 포장지의 말림은 포장지를 펼쳤을 때 양끝이 말리는 여부로 판단하며 규격화된 시험은 없다.

본 발명에서는 포장지의 좌우측 및 가장자리 부위를 가로와 세로를 각각 30cm씩 3 매를 자른 후 시간 경과에 따른 변화를 측정한 결과 아래 [표 2]와 같은 결과를 얻었다.

방청지에 비해 말림현상은 거의 없었으며 마대 원단의 목수 차이에 대해서도 말림현상은 없었다.

[표 2]

구 분	채취 직후	1시간후	24시간후	48시간후
실시예 1	1 mm	2 mm	3 mm	2 mm
실시예 2	1 mm	2 mm	2 mm	3 mm
OPP 방청지	8 mm	8 mm	40mm 2바뀌 말림	40mm 2바뀌 말림

표에 나타난 수치는 바닥에서 포장지 끝의 높이를 측정한 값으로 측정한 값이 적을수록 포장지의 말림 현상이 없다.

도 1은 본 발명의 포장재의 단면도

도 2는 부직포에 방청재를 고착시키는 상태의 제조 공정도

도 3은 부직포와 마대 원단을 폴리프로필렌 수지로 결합시키는 공정도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b : 부직포 2 : 마대 원단

3 : 폴리프로필렌 수지 4 : 건조챔버

5 : 히팅롤

Claims (6)

1. 방청제가 함침되어 고착된 폴리프로필렌 부직포(1b)와, 폴리프로필렌 마대 원단(2)와, 상기 부직포(1b)와 마대 원단(2)의 사이에 충진되어 부직포(1b)와 마대 원단(2)을 접착시키는 폴리프로필렌 수지(3)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 방청제는 트리아졸류 5~15중량％, 유기산 아민염류 5~30중량％, 지방산 아민염류 5~30중량％, 알카리토금속류 5~15중량％, 결착제 1~10중량％, 물 또는 알코올 45~75중량％를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재.
3. 방청제를 폴리프로필렌 소재로 된 부직포(1a)에 코팅하고 건조시켜 방청제를 부직포(1a)에 결착시키는 제 1단계; 기화성 방청제가 코팅된 부직포(1b)와, 폴리프로필렌 소재로 된 마대 원단(2)의 사이에 고온의 폴리프로필렌 수지(3)를 주입하여 T-die 방식으로 고온 열접착시키는 제 3단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 방청제는 트리아졸류 5~15중량％, 유기산 아민염류 5~30중량％, 지방산 아민염류 5~30중량％, 알카리토금속류 5~15중량％, 결착제 1~10중량％, 물 또는 알코올 45~75중량％를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재의 제조 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1단계의 건조 온도는 90~100℃인 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재의 제조 방법.
6. 제 3항에 있어서, 상기 제 3단계의 고온 열접착은 280~330℃에서 행함을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청 포장재의 제조 방법.

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