KR20150130070A - 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩 및 이의 제조방법 - Google Patents

기화성 부식 방지용 산업용 포장랩 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업현장에서 부식방지를 위해 일반적으로 사용되는 그리스 방청유 등을 사용하지 않고도 포장제품의 부식을 효과적으로 방지할 수 있는 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

기화성 부식 방지용 산업용 포장랩 및 이의 제조방법 {VOLATILE CORROSION INHIBITOR INDUSTRIAL PACKAGING WRAP AND MANUFACTURING METHOD OF THEREOF}
본 발명은 포장랩 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 자세하게는 산업현장에서 부식방지를 위해 일반적으로 사용되는 그리스 방청유 등을 사용하지 않고도 포장제품의 부식을 효과적으로 방지할 수 있는 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
산업현장에서 각종 금속소재를 이용한 제품의 상용이 증가함에 따라 제품의 생산, 운송, 보관시 금속 제품류의 부식에 대한 문제점들이 지적되고 있으며, 이에 대한 금속 산업의 손실 또한 발생하고 있어 금속제품의 부식방지를 여러 수단이 사용되고 있다.
일반적으로 금속제품의 부식을 방지하기 위해 오일, 구리스, 페인트, 진공포장, 실리카 겔 등의 방법이 사용되어 왔으나 제품의 특성에 따른 사용상의 한계와 제한성과 함께 별도의 세척이나 제거과정이 소요됨에 따른 불편함과 비용증가와 같은 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 상온에서 기화하여 금속 표면에 막을 입힘으로써 부식 발생을 억제하는 기화성 방청제(Volatile Corrosion Inhibitor master batch)를 사용한 포장재가 제안되기에 이르렀다.
이와 같은 기화성 방청제는 기화성을 갖는 화합물로 이루어진 것으로, 기화된 물질이 금속표면에 단 분자 피막을 형성하여 금속의 전자의 이동을 방지하고 산소 및 수분을 화학적으로 차단하여 부식반응을 억제하게 된다.
또한, 주변 온도의 증가와 감소에 따라 영역 내의 기화성 물질의 양이 제어되는 특성이 있으며 포장재를 통해 폐쇄된 공간에서 적절한 증발압력을 유지하며 기화되지 않은 기화성 물질 사이에 동적 평형을 이루게 된다.
흔히 기화성 방청제는 철금속류 기화성 방청제와 비철금속류 기화성 방청제로 나뉘는데 철금속류 기화성 방청제는 질산나트륨 혹은 질산 이온을 함유하고 있다. 전형적인 기화성 방청제로는 아질산나트륨과 우로트로핀(Urotropine)의 혼합물, 아질산나트륨과 카르바미드(Carbamide) 혼합물, 벤조산염암모늄(Ammonium benzoate) 또는 아질산염 디사이클로헥실아민(Dicyclohexylamine nitrite, 이하 DICAN) 등이 사용된다. 일부에서는 아질산염 우로트로핀(Nitrite urotropine, UNI) 화합물이 사용되고 있으며, 다른 일부에서는 이미 아질산나트륨과 카르바미드 혼합물과 벤조산염나트륨 또는 벤조산염암모늄이 적용되고 있다. 그 중에서 DICAN은 현재 철금속류 기화성 방청제로 많이 사용되고 있다.
하지만, 기존 뛰어난 방청성능을 구현할 수 있었던 크롬염(Chromates), DICHAN(DICYCLOHEXYL AMMONIUM NITRITE), 아질산염, 아질산나트륨을 사용하는 기화성 방청제의 경우 인체에 매우 유해한 것으로 밝혀짐에 따라 현재 사용이 기피되고 있는 실정이며, 비교적 폭넓게 사용되고 있는 폴리에틸렌 수지의 기화성 방청 필름의 경우 물성 상의 한계를 벗어나지 못해 높은 습도의 환경 등에서 사용에 제약을 받는 문제점이 있었다.
대한민국등록특허 제10-1276753호(2013.06.13. 공고)
본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 산업현장에서 부식방지를 위해 일반적으로 사용되는 그리스 방청유 등을 사용하지 않으므로 세척으로 인한 번거로움과 오염물질의 생성을 방지하면서 포장제품의 부식을 효과적으로 방지할 수 있는 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 제조방법은 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 40 내지 60중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 160 내지 200중량부를 용융 및 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 단계; 저밀도 폴리에틸렌 및 합성수지로 이루어진 제2혼합물을 제조하는 단계; 기화성 방청제 레진 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 180 내지 220중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 340 내지 360 중량부를 용융 및 혼합하여 제3혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1혼합물 100중량부에 대하여 제2혼합물 400 내지 460중량부와, 제3혼합물 100 내지 160중량부를 압출하는 단계; 압출되는 상기 제1혼합물, 제2혼합물, 제3혼합물을 적층시키면서 냉각캐스팅 롤러를 통해 급냉하여 필름형태로 제조하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 기화성 방청제 레진은 폴리에틸렌 100 중량부에 대하여 벤조산 나트륨 20 내지 30중량부와, 벤조트리아졸 3 내지 13중량부와, 덱스트린 2중량부 이하의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩은 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 40 내지 60중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 160 내지 200중량부로 이루어지는 점착층; 저밀도 폴리에틸렌 및 합성수지로 이루어지는 지지층; 기화성 방청제 레진 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 180 내지 220중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 340 내지 360 중량부로 이루어지는 방청층; 으로 이루어지되, 상기 점착층 100중량부에 대하여 지지층 400 내지 460중량부와, 방청층 100 내지 160중량부가 적층되는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 기화성 방청제 레진은 폴리에틸렌 100 중량부에 대하여 벤조산 나트륨 20 내지 30중량부와, 벤조트리아졸 3 내지 13중량부와, 덱스트린 2중량부 이하의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해 금속제품의 포장 시 수분 및 산소접촉을 효과적으로 통제할 수 있으며, 높은 습도와 같은 열악한 환경에서도 우수한 방청성능을 기대할 수 있게 된다. 또한, 인체에 유해한 물질을 포함하지 않고 공해물질이 발생시키지 않으며 뛰어난 인장력 및 신장률을 통해 어떠한 형태의 금속제품이라도 용이하게 포장할 수 있어 포장작업의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩을 제조하는 장치를 나타낸 모식도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 제조방법을 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 모식도,
도 4 및 5는 본 발명 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 품질검사 성적서이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩 및 이의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩을 제조하는 장치를 나타낸 모식도로서, 본 발명은 도 1에서와 같이 3가지의 혼합물을 통해 각각 제작된 3가지의 필름을 1장의 필름 형태로 합쳐 단일 필름 형태로 제작이 이루어지게 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 제조방법을 나타낸 순서도로서, 다음과 같은 절차에 의해 본 발명 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩이 제조된다.
첫 번째 단계(S 110)에서는 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE) 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치(master batch) 40 내지 60중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 160 내지 200중량부를 용융 및 혼합하여 제1혼합물을 제조한다. 바람직하게 상기 제1혼합물은 전체 중량에서 상기 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 30중량%, 폴리부텐 마스터배치 15중량%, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 55중량%로 이루어질 수 있다.
상기 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌은 에틸렌과 헥센-1의 α-올레핀을 공중합시켜 직쇄상의 폴리머에 적당수의 단쇄분지를 도입하여 저밀도화 시킨 것으로 충격강도 인장강도 파열 강도가 높아 기계적 작업성이 뛰어나며, 수증기의 투과성이 낮으면서도 가스투과성이 높은 특징이 있다.
상기 마스터배치는 본 발명에서 선형 저밀도 폴리에틸렌 원료를 압출을 통해 필름형태로 성형함에 있어서 점착기능을 부여하기 위한 구성으로, 본 발명에서는 폴리부텐을 고농도로 분산시킨 원료를 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리부텐은 용융점도가 낮기 때문에 PE나 PP보다 분자량이 높은 것을 성형할 수 있으며 뛰어난 강인성, 내열포복성(creep), 내마모성의 특성을 부여하게 된다.
상기 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌은 에틸렌과 부텐-1의 α-올레핀을 공중합시켜 직쇄상의 폴리머에 적당수의 단쇄분지를 도입하여 저밀도화 시킨 것이며 마찬가지로 충격강도 인장강도 파열 강도가 높아 기계적 작업성이 뛰어나며, 수증기의 투과성이 낮으면서도 가스투과성이 높은 특징이 있다.
이와 같이 제조된 제1혼합물은 최종 완성된 포장랩의 인장력과 함께 점착력을 유지하여 수분의 침투를 방지하여 포장 제품의 방청을 효과적으로 방지하는데 도움을 주게 된다.
두 번째 단계(S 120)에서는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 합성수지로 이루어진 제2혼합물을 제조한다.
상기 저밀도 폴리에틸렌은 분지가 많고 결정성이 낮은 밀도 0.91 내지 0.93의 폴리에틸렌. 고압하 소량의 산소와 과산화물에 의해 에틸렌을 중합하는 고압법으로 얻어진다. 우수한 가공성을 갖게 되며 후술되는 기화성 방청제 레진의 지지체 역할을 하게 된다.
상기 합성수지는 포장랩의 특성인 인장력과 신장력이 우수한 재료를 사용하게 되며 바람직하게는 폴리올레핀, 에틸렌비닐아세테이트 등을 적정한 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같은 저밀도 폴레에틸렌 및 합성수지로 이루어지는 제2혼합물은 본 발명 포장랩 전체 두께의 10 내지 80% 범위 내에서 구성이 가능하다.
세 번째 단계(S 130)에서는 기화성 방청제 레진 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 180 내지 220중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 340 내지 360 중량부를 용융 및 혼합하여 제3혼합물을 제조한다. 이때 바람직하게 상기 제3혼합물은 총 중량에서 기화성 방청제 레진 15중량%, 폴리부텐 마스터배치 30중량, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 55중량%로 이루어질 수 있다.
상기 기화성 방청제 레진(VCI RESIN)은 온도가 상승함에 따라 필름에서 이탈되어 기화될 수 있는 물질로, 기화된 물질은 포장 대상제품의 표면에 단분자 피막을 형성하여 금속의 전자의 이동을 방지하고 산소 및 수분을 화학적으로 차단하여 부식반응을 억제하게 된다.
구체적으로 상기 기화성 방청제 레진은 폴리에틸렌 100 중량부에 대하여 벤조산 나트륨 20 내지 30중량부와, 벤조트리아졸 3 내지 13중량부와, 덱스트린 2중량부 이하의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 벤조산 나트륨 및 벤조트리아졸은 방청제로서 금속의 부식을 제어하는데 뛰어난 재료이며, 기화성 방청막을 구성하여 포장대상 제품의 부식 방지를 비롯하여 변색을 방지하는 역할을 하게 된다.
상기 덱스트린(Dextrine)은 녹말을 산·열·효소 등으로 가수분해시킬 때 녹말에서 말토스에 이르는 중간단계에서 생기는 여러 가지 가수분해 산물로서 방청제 레진에 점도와 점착력을 부여하게 된다.
이때 상기 덱스트린 100 중량부에 대하여 카프릴산(Caprylic acid) 18 내지 22 중량부를 혼합할 수 있으며, 이를 통해 상기 덱스트린이 카프릴산을 포집시켜 폴리머막의 형성시 휘발성을 막아 기화량을 조절하여 방청 효과를 증진시킬 수 있다. 상기 카프릴산은 지방에서 얻어지는 포화지방산으로, 철금속류에 대한 방청기능을 가져, 기화성 방청제에 혼합되어 기화성 방청막을 구성함으로 방청기능을 향상시키는 기능을 한다.
이때 상기 기화성 방청제 레진은 그 특성상 점착력을 저해하게 되므로, 이를 보완하기 위한 점착제를 혼합하지 않을 경우 완성된 포장랩의 점착에 어려움이 따르게 된다.
따라서 이를 보완하기 위해 폴리부텐 마스터배치를 혼합하게 되며, 상기 폴리부텐 마스터배치는 상기 제1혼합물에서와 같이 폴리부텐을 고농도로 분산시킨 원료를 사용함으로 점착기능을 부여하게 된다.
상기 폴리부텐은 용융점도가 낮기 때문에 PE나 PP보다 분자량이 높은 것을 성형할 수 있으며 뛰어난 강인성, 내열포복성(creep), 내마모성의 특성을 부여하게 된다.
이후 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌을 첨가함으로 인장력과 파단강도를 보강하게 된다.
다음 네 번째 단계(S 140)에서는 상기 제1혼합물 100중량부에 대하여 제2혼합물 400 내지 460중량부와, 제3혼합물 100 내지 160중량부를 압출한다. 가장 바람직하게는 총 중량 100%에서 상기 제1혼합물 15 중량%, 제2혼합물 65 중량%, 제3혼합물 20 중량%로 구성할 수 있다.
즉 도 1에서와 같이 3개의 압출기를 통해 각각 상기 제1혼합물, 제2혼합물, 제3혼합물을 융융된 상태로 압출하여 T-DIE로 이송하고, 각각의 융융된 혼합물을 T-DIE를 통해 1층의 융융수지로 도출하는 것이다.
이후 다섯 번째 단계(S 150)에서는 압출되는 상기 제1혼합물, 제2혼합물, 제3혼합물을 적층시키면서 냉각캐스팅 롤러를 통해 급냉하여 필름형태로 제조하여, 이후 이송라인을 통과하면서 절단 와인더를 통해 필요한 규격으로 절단이 이루어지면서 본 발명의 포장랩을 완성하게 되며, 광학 현미경 등을 통해 필름의 절단면을 촬영시 3개의 층으로 구별됨을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 모식도로서, 점착층(110)과 지지층(120)과 방청층(130)의 3중 구조로 이루어지게 된다. 이하의 설명에서 상술한 제조방법의 설명과 동일한 내용에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
상기 점착층(110)은 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 40 내지 60중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 160 내지 200중량부로 이루어진다.
또한, 상기 지지층(120)은 저밀도 폴리에틸렌 및 합성수지로 이루어지며, 상기 방청층(130)은 기화성 방청제 레진 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 180 내지 220중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 340 내지 360 중량부로 이루어 지게 된다.
이때 상기 점착(110)층 100중량부에 대하여 지지층(120) 400 내지 460중량부와, 방청층(130) 100 내지 160중량부가 적층됨으로 본 발명의 포장랩이 이루어지게 된다.
도 4 및 5는 본 발명 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 품질검사 성적서로서, 총 중량 100%에서 상기 제1혼합물 15 중량%, 제2혼합물 65 중량%, 제3혼합물 20 중량%로 구성된 본 발명 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩에 대하여 고온 다습한 환경에서 기화방청성 시험(KRIEG VAPER PHASE TEST)과 접촉부식성 시험(7 Cycle CONTACT CORROSION TEST)을 수행한 결과를 나타낸다.
시험방법은 KS T 1086: 2005를 참조하였으며 시험 시편은 냉연강판으로 하여 테스트가 이루어졌으며, 일반 랩(non-VCI)과 본 발명자가 대표로 있는 업체에서 본 발명에 의해 제조한 포장랩을 동일조건에서 시험함으로 품질 테스트를 시행하였다.
테스트 결과 도 4에서와 같이 일반 랩에서는 냉연강판의 표면에 모두 녹이 발생하였으나, 본 발명에 따른 제품에서는 녹이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 5에서와 같이 품질검사결과 외관, 냄새, 색상, 두께, 밀폐력에서 모두 적합 판정을 받았으며 2겹 이상을 사용하여 포장함으로 녹이 발생하지 않아 뛰어난 방청성능을 나타내는 것으로로 판정되었다.
이러한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 밝혀둔다.
110: 점착층 120: 지지층
130: 방청층

Claims (4)

  1. 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 40 내지 60중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 160 내지 200중량부를 용융 및 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 단계(S 110);
    저밀도 폴리에틸렌 및 합성수지로 이루어진 제2혼합물을 제조하는 단계(S 120);
    기화성 방청제 레진 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 180 내지 220중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 340 내지 360 중량부를 용융 및 혼합하여 제3혼합물을 제조하는 단계(S 130);
    상기 제1혼합물 100중량부에 대하여 제2혼합물 400 내지 460중량부와, 제3혼합물 100 내지 160중량부를 압출하는 단계(S 140);
    압출되는 상기 제1혼합물, 제2혼합물, 제3혼합물을 적층시키면서 냉각캐스팅 롤러를 통해 급냉하여 필름형태로 제조하는 단계(S 150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기화성 방청제 레진은,
    폴리에틸렌 100 중량부에 대하여 벤조산 나트륨 20 내지 30중량부와, 벤조트리아졸 3 내지 13중량부와, 덱스트린 2중량부 이하의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩의 제조방법.
  3. 헥센계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 40 내지 60중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 160 내지 200중량부로 이루어지는 점착층;
    저밀도 폴리에틸렌 및 합성수지로 이루어지는 지지층;
    기화성 방청제 레진 100중량부에 대하여 폴리부텐 마스터배치 180 내지 220중량부와, 부텐계열 선형 저밀도 폴리에틸렌 340 내지 360 중량부로 이루어지는 방청층; 으로 이루어지되,
    상기 점착층 100중량부에 대하여 지지층 400 내지 460중량부와, 방청층 100 내지 160중량부가 적층되는 것을 특징으로 하는 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기화성 방청제 레진은,
    폴리에틸렌 100 중량부에 대하여 벤조산 나트륨 20 내지 30중량부와, 벤조트리아졸 3 내지 13중량부와, 덱스트린 2중량부 이하의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기화성 부식 방지용 산업용 포장랩.
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