KR20120094371A - 도전성 발포시트 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오븐을 이용한 화학적 가교를 통하여 발포를 수행함으로써 설치비용은 물론 제조에 따르는 생산원가를 대폭절감 할 수 있으면서 충분한 도전성을 확보하여 포장 대상체가 전기적인 쇼트현상이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 한 도전성 발포시트 제조방법에 관한 것으로서,열가소성수지를 구성하는 원료를 혼합하는 혼합공정과, 혼합된 각각의 원료를 입자화 하는 마스터배치공정과, 마스터배치를 통하여 입자화된 원료를 각각 저장하는 저장공정과, 저장된 원료와 도전성 부여를 위한 도전재료를 성형을 위하여 배합하는 배합공정과, 배합된 원료를 경질의 모판(母板)으로 만드는 모판압출공정과, 모판을 오븐을 통하여 발포시켜 열경화성 수지로 만드는 발포공정과, 발포된 도전성 발포시트의 거친 표면를 매끄러운 상태로 유지하는 표면처리공정과, 표면처리 완료된 도전성 발포시트를 롤 타입으로 권취하는 와인딩공정으로 이루어지는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 도전성 발포시트 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 절연저항을 가지고 전기 또는 전자제품을 포장하여 포장된 제품을 외압에 의한 진동이나 충격으로부터 보호할 수 있도록 하는 것은 물론 포장된 제품에 전기적인 쇼트현상이 가해지는 것을 방지할 수 있도록 하는 개선된 발포시트 제조방법의 제공에 관한 것이다.
도전성 발포시트는, 열가소성 수지를 발포하여 열경화성 수지로 변화시켜 가벼우면서도 충격완화 성이 우수한 장점을 가지게 되므로 생활용품, 사무기기, 전기전자제품 등을 포장하는 등의 용도로 광범위하게 적용되고 있다.
상기와 같은 열가소성 수지에 도전성(전기 전도성)을 부여하여, 자동차, 텔레비전(특히 LCD TV의 패널), 전기장치, 전자장비의 보호를 위한 포장을 겸하면서 전기 전자파 등을 차폐하여 전기적인 쇼트에 의하여 제품이 손상되는 것을 방지하기 위한 기능을 가지는 도전성 발포시트로도 활용되고 있다.
종래에도 이러한 도전성 발포시트가 개발되어 사용되고 있으며, 이를 도 4,5를 통하여 살펴보면 다음과 같다.
열가소성 수지를 구성하는 PE와 발포제, PE와 가교제 및 PE와 안료를 각각 혼합하는 혼합공정(1)과, 혼합된 각각의 원료를 입자화(Pellet) 하는 마스터배치(Master Batch)공정(2)과, 마스터배치를 통하여 입자화된 원료를 각각 저장하는 저장공정(3), 저장된 원료를 성형을 위하여 배합하는 배합공정(4), 배합된 원료를 경질의 모판(母板)으로 만드는 모판압출공정(5)과, 모판을 발포시키는 발포공정(6), 발포된 시트를 권취하는 와인딩공정(7)으로 완료된다.
종래 기술에서는 도전성 발포시트(10)를 얻기 위하여 도전재료로서 배합공정(4)에서 입자화된 원료와 더불어 카본블랙(8)을 함유시키고, 발포공정(6)에서는 전자선조사기를 이용하여 발포시키고 있다.
상기와 같은 종래 기술에서는 원료와 함께 도전성 부여를 위하여 배합되는 카본블랙의 경우에는 입자가 크기 때문에 완성된 발포시트에 도전성을 부여하기 위해서는 원료에 대해여 약 40 ∼ 50％의 함량으로 배합하기 때문에 카본블랙이 함유되지 않는 것에 비하여 상대적으로 발포성이 저하되어 전체적인 생산성이 높지 못하게 되는 원인이 된다.
또한, 카본블랙과 같은 탄소소재를 이용한 경우에는 다량의 무기소재 투입으로 인한 수지의 고경도화, 표면 거칠음, 물성 저하가 초래되고, 발포가 이루어진 상태라 하더라도 발포시트 자체의 인장율과 연신율이 저하되어 발포시트를 취급하는 과정에서 쉽게 떨어(찢어짐)지거나 부러지게 되는 폐단이 발생하므로 포장 제품을 보호하기 위한 근본적인 목적을 달성하는 것이 불가능하게 된다.
상기와 같이 발포시트의 쿠션성을 확보하기 위하여 카본블랙의 함유율을 낮추게 될 경우에는, 입자상태의 카본블랙이 발포시트 전체에 넓게 분산되어 카본블랙 입자 상호 간의 연결고리가 끊어지게 되므로 결국에는 도전성이 결여되어 전기적인 충격을 방지하는 기능을 상실하게 되는 폐단이 발생한다.
그리고, 모판을 발포하기 위한 수단으로 전자선(방사선)조사기를 이용하게 되는 데, 전자선조사기의 가격이 워낙 고가(전자선조사기 1대당 대략 50억 이상)이기 때문에 국내에서는 전자선조사기를 이용하여 도전성 발포시트를 만들지 못하고 있는 실정이다.
이러한 이유에 의하여 대부분 카본블랙이 함유된 도전성 발포시트의 경우 전량 수입에 의존하게 되므로 불필요한 비용을 낭비하게 되고, 제품의 포장과 전ㄱl적인 충격을 해소하기 위해서는 꼭 필요한 제품이기 때문에 포장을 위한 도전성 발포시트에 의하여 원 제품의 전체 가격을 상승시키는 원인이 되므로 대외적인 경쟁력이 취약하게 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 열가소성수지를 구성하는 원료를 혼합하는 혼합공정과, 혼합된 각각의 원료를 입자화 하는 마스터배치공정과, 마스터배치를 통하여 입자화된 원료를 각각 저장하는 저장공정과, 저장된 원료와 도전성 부여를 위한 도전재료를 성형을 위하여 배합하는 배합공정과, 배합된 원료를 경질의 모판(母板)으로 만드는 모판압출공정과, 모판을 오븐을 통하여 발포시켜 열경화성 수지로 만드는 발포공정과, 발포된 도전성 발포시트의 거친 표면를 매끄러운 상태로 유지하는 표면처리공정과, 표면처리 완료된 도전성 발포시트를 롤 타입으로 권취하는 와인딩공정으로 이루어지며, 오븐을 이용한 화학적 가교를 통하여 발포를 수행함으로써 설치비용은 물론 제조에 따르는 생산원가를 대폭절감 할 수 있으면서 충분한 도전성을 확보하여 포장 대상체가 전기적인 쇼트현상이 일어나는 것을 방지할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 도전성을 높이기 위하여 탄소나노튜브를 이용하면서 범용적인 기술과 설비라 할 수 있는 화학가교를 이용하여 발포함으로써 제조비용을 대폭 절감하면서도 발포시의 고 도전성과 우수한 연신율과 인장율을 확보하여 포장대상체의 전기적인 쇼트현상을 배제하면서 충격과 진동으로부터 보호할 수 있도록 하여 도전성 발포시트의 품질과 내구성을 높이면서 저렴한 가격에 안정적인 공급을 가능하게 할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 도전성 발포시트 제조과정을 도시한 공정 블록도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 도전성 발포시트 제조과정 중 표면처리과정을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 기술에 의하여 제조된 도전성 발포시트를 확대하여 도시한 조직 도면.
도 4는 종래 기술이 적용된 도전성 발포시트 제조과정을 도시한 공정 블록도.
도 5는 종래 기술에 의하여 제조된 도전성 발포시트를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 도전성 발포시트 제조과정 중 표면처리과정을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 기술에 의하여 제조된 도전성 발포시트를 확대하여 도시한 조직 도면.
도 4는 종래 기술이 적용된 도전성 발포시트 제조과정을 도시한 공정 블록도.
도 5는 종래 기술에 의하여 제조된 도전성 발포시트를 도시한 구성도.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 제조예를 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 도전성 발포시트 제조과정을 도시한 공정 블록도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 도전성 발포시트 제조과정 중 표면처리과정을 도시한 구성도, 도 3은 본 발명의 기술에 의하여 제조된 도전성 발포시트를 확대하여 도시한 조직 도면으로서 함께 설명한다.
본 발명의 기술이 적용되는 도전성 발포시트(100)는, 열가소성 수지를 구성하는 PE와 발포제, PE와 가교제 및 PE와 안료를 각각 혼합하는 혼합공정(110)과, 혼합된 각각의 원료를 입자화(Pellet) 하는 마스터배치(Master Batch)공정(120)과, 마스터배치를 통하여 입자화된 원료를 각각 저장하는 저장공정(130), 저장된 원료와 도전성 부여를 위한 도전재료를 성형을 위하여 배합하는 배합공정(140), 배합된 원료를 경질의 모판(母板)으로 만드는 모판압출공정(150)과, 모판을 발포시켜 열경화성 수지로 만드는 발포공정(160)과 발포된 도전성 발포시트(100)의 거친 표면를 매끄러운 상태로 유지하는 표면처리공정(170)과, 표면처리 완료된 도전성 발포시트(100)를 권취하는 와인딩공정(180)으로 완료된다.
상기 배합공정(140)에서는, PE와 발포제, 가교제 및 안료 등으로 구성되는 원료에 도전성 재료로서, 카본블랙(141)과 함께 하나의 탄소가 다른 탄소 원자와 육각형 벌집 무늬로 결합 되어 튜브형태를 이루고 있고, 튜브의 직경이 나노미터(nm) 수준으로 극히 작아서 특유의 전기 화학적 특성을 나타내는 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube,142)를 사용한다.
상기 카본블랙과 탄소나노튜브의 혼합비율은 원료 전제에 대하여 카본블랙은 20 wt％ 미만으로 하고, 탄소나노튜브는 0.3 ∼ 3 wt％로 혼합하는 데, 카본블랙과 탄소나노튜브가 20 wt％와 3 wt％ 이상이 될 경우에는 도전성은 우수할 수 있으나 발포성이 저하되면서 연신율과 인장율이 극도로 낮아져 발포시트로서의 물성이 없어지게 되므로 바람직하지 않다.
즉, 소량의 카본블랙이 함유되어 도전성이 저하되는 것을 탄소나노튜브가 카본블랙을 연결시켜 주는 것은 물론 탄소나노튜브끼리도 연결시켜 충분한 도전성을 확보할 수 있도록 하게 되는 것이다.
특히, 제조하고자 하는 도전성 발포시트(100)의 두께나 폭을 고려하여 카본블랙과 탄소나노튜브의 함량을 전체 원료에 대하여 가감하면서 조절하여 배합하여 경질상태의 모판으로 압출성형 하는 것은 당연할 것이다.
상기 발포공정(160)에서는, 종래 기술과 같이 고가의 전자선조사기를 이용하지 않고 통상적인 발포용 오븐을 이용하여 모판을 연속적으로 발포할 수 있도록 함으로서 설치비용과 생산원가를 대폭 절감할 수 있도록 한다.
상기 표면처리공정(170)에서는, 원료에 도전성 재료로 함유되는 카본블랙과 탄소나노튜브를 함유한 상태에서 오븐발포를 수행함으로써 발포된 도전성 발포시트(100)의 표면을 매끄럽게 처리하기 위한 표면처리기(171)를 구비하도록 한다.
상기 표면처리기(171)는, 발포되어 배출되는 도전성 발포시트(100)의 상면과 저면에 근접되게 설치하여 예열을 수행하는 히터(172)와, 상기 히터(172)의 후방에는 예열된 도전성 발포시트(100)의 상면과 저면을 가압하여 표면을 눌러 매끄럽게 처리하는 히팅롤러(173)를 설치한다.
상기 히팅롤러(173)는 가열된 오일을 공급받는 오일히팅롤러, 고온의 증기를 공급받는 증기히팅롤러 또는 열선을 내장하는 히팅롤러 등 다양한 종류의 롤러를 사용할 수 있을 것이다.
상기 히팅롤러(173)의 후방에는 냉각롤러(174)를 설치하여 표면이 매끄럽게 처리된 도전성 발포시트(100)의 표면을 신속하게 냉각시켜 처리된 표면의 변형을 방지할 수 있도록 구성한다.
상기 표면저리기(171)를 구성하는 히터(172)의 온도와 히팅롤러(173) 및 냉각롤러(174)의 온도와 속도는 도전성 발포시트(100)의 경질 상태에 따라 가감하여 최적의 표면처리를 수행할 수 있도록 제어하도록 하는 것은 자명한 사실이라 할 것이다.
실시예.
열가소성 수지를 구성하는 PE와 발포제를 독립하여 혼합하고, PE와 가교제를 독립하여 혼합하고, PE와 안료를 독립하여 혼합하고, 상기와 같이 혼합된 각각의 원료를 입자화하여 각각의 원료를 독립된 상태로 저장한다.
저장된 각각의 원료 80 wt％와 카본블랙 18 wt％ 및 탄소나노튜브 2 wt％를 배합한 후, 경질 상태의 모판(母板)으로 압출성형하고, 모판은 오븐을 연속적으로 통과시켜 발포함으로써 도전성 발포시트(100)를 만든다.
상기 오븐을 통과한 도전성 발포시트(100)는 표면처리기(171)의 히터(172)를 거치면서 표면(상면과 저면)이 예열상태로 만들고, 예열된 도전성 발포시트(100)의 표면을 히팅롤러(173)로 가압하여 거친 도전성 발포시트(100)의 표면을 매끄럽게 만든다.
상기 히팅롤러(173)를 경유한 도전성 발포시트(100)는 히팅롤러(173)의 후방에 설치되는 냉각롤러(174)에 의하여 신속하게 냉각시켜 처리된 도전성 발포시트(100)의 표면이 변형되는 것을 방지하도록 한 후, 와인더를 통하여 롤타입으로 권취 한다.
상기와 같이 얻어진 도전성 발포시트(100)는, 표면의 절연저항을 측정한 결과 104 ∼ 105에 다달았으며, 도전성 발포시트(100)를 잡고 길이방향과 폭 방향으로 당겼을 때 일반적인 발포시트에 버금가는 신축성과 쿠션성을 보였으며 쉽게 찢어지거나 전단 되는 현상은 나타나지 않았다.
이러한 본 발명은, 오븐을 이용한 화학적 가교를 통하여 발포를 수행함으로써 설치비용은 물론 제조에 따르는 생산원가를 대폭절감 할 수 있으면서 충분한 도전성을 확보하여 포장 대상체가 전기적인 쇼트현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
100; 도전성 발포시트
110; 110; 혼합공정
120; 마스터배치공정
130; 저장공정
140; 배합공정
150; 모판압출공정
160; 발포공정
170; 표면처리공정
171; 표면처리기
180; 와인딩공정
110; 110; 혼합공정
120; 마스터배치공정
130; 저장공정
140; 배합공정
150; 모판압출공정
160; 발포공정
170; 표면처리공정
171; 표면처리기
180; 와인딩공정
Claims (3)
- 열가소성 수지를 구성하는 PE와 발포제, PE와 가교제 및 PE와 안료를 각각 혼합하는 혼합공정과;
혼합된 각각의 원료를 입자화(Pellet) 하는 마스터배치(Master Batch)공정과;
마스터배치를 통하여 입자화된 원료를 각각 저장하는 저장공정과;
저장된 원료와 도전성 부여를 위한 도전재료를 성형을 위하여 배합하는 배합공정과;
배합된 원료를 경질의 모판(母板)으로 만드는 모판압출공정과;
모판을 오븐을 통하여 발포시켜 열경화성 수지로 만드는 발포공정과;
발포된 도전성 발포시트의 거친 표면를 매끄러운 상태로 유지하는 표면처리공정과;
표면처리 완료된 도전성 발포시트를 롤 타입으로 권취하는 와인딩공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 발포시트 제조방법. - 제 1 항에 있어서;
상기 배합공정에서 원료에 배합되는 도전성 재료는, 카본블랙과 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)를 사용하고;
상기 카본블랙과 탄소나노튜브의 혼합비율은 원료 전제에 대하여 카본블랙은 20 wt％ 미만으로 하고, 탄소나노튜브는 0.3 ∼ 3 wt％로 혼합하는 것을 특징으로 하는 도전성 발포시트 제조방법. - 제 1 항에 있어서;
상기 표면처리공정에서는, 발포되어 배출되는 도전성 발포시트의 상면과 저면에 근접되게 설치하여 예열을 수행하는 히터와;
상기 히터의 후방에 설치되어 예열된 도전성 발포시트의 상면과 저면을 가압하여 표면을 매끄럽게 처리하는 히팅롤러와;
상기 히팅롤러의 후방에 설치되어 냉각롤러174)를 설치하여 표면이 매끄럽게 처리된 도전성 발포시트의 표면을 신속하게 냉각시켜 처리된 표면의 변형을 방지하는 냉각롤러를 포함하는 표면처리기에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전성 발포시트 제조방법.
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| KR1020110013835A KR101223873B1 (ko) | 2011-02-16 | 2011-02-16 | 도전성 발포시트 제조방법 |
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