KR20220080781A - 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법에 관한 것으로서 중간층을 구성하는 원사인 플랫얀을 산화생분해성이 우수한 폴리프로필렌으로 제조하는 동시에 초기강도, 신율등의 물성이 우수한 플랫얀을 안정적으로 제공하여 초기물성이 우수하면서도 일정기간 사용후 산화생분해되는 친환경적인 포장재용 직조필름원단을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법에 관한 것으로서 중간층을 구성하는 원사인 플랫얀을 산화생분해성이 우수하여 친환경인 폴리프로필렌으로 제조하는 동시에 물성이 우수한 플랫얀을 안정적으로 제공하여 포장재용 직조필름원단을 제조하는 방법에 관한 것이다.
포장재는 물품의 유통과정에 있어서 그 물품의 가치 및 상태를 보호하기 위하여 적합한 재료 또는 용기 등으로 물품을 포장하는 재료이다.
산업발전에 따라 이러한 포장재의 사용량이 급격히 증가하면서 포장재관련산업에서도 환경오염에 대해 관심이 증대되고 있으며, 친환경적인 포장 소재를 만들어 내는 것이 부각되고 있다.
특히 2005년 2월, EU와 일본이 주도하고 있는 교토의정서의 발효 이후 '환경'이 경제문제로 부각되고 있으며 이어 전 세계에서도 환경규제 도입이 본격화되기 시작하고 있으며, 특정 품목별로 적용되는 환경라벨 부착, 환경세, 수거의무, Recycle비율설정, 특정물질 사용금지 등과 같은 전형적인 환경규제조치뿐만 아니라 화학물질 전체, 전자제품 전체를 대상으로 한 포괄적 규제제도 또한 도입, 운영되면서 규제형태도 다양화되고 있는 추세이다.
현재 우리나라는 대외경제 규모가 국내총생산의 70% 이상을 차지하고 있는 절대적 수출의존국의 입장이므로 선진국의 환경규제 강화는 국내 산업계와 국가경쟁력에 큰 영향을 미치며 친환경 및 청정생산의 규제 중 가장 이슈가 되고 있는 것은 플라스틱, 포장재 및 일회용품이 되고 있다.
소비량이 증가할수록 환경문제 역시 중요도가 높아지며 이에 따른 플라스틱을 비롯한 각종 고형 폐기물에 의한 환경오염 문제를 해결하기 위해 그동안 매립, 소각 및 재활용이라는 방법을 주로 활용하고 있으며, 대부분의 국가에서 매립지가 포화상태에 근접하고 있는 상황에서 분해되지도 않는 폐플라스틱 및 포장재의 비중이 높아 매립지 포화를 더욱 가속화시키며 소각의 경우도 소각 시 발생하는 유해가스가 2차 오염을 유발하므로 소각 역시 근본적인 청정생산의 대안은 되지 못하는 실정이다.
이렇듯 재활용은 물론 소각을 통한 폐기물 처리로는 환경오염 문제를 완전히 해결할 수가 없으므로 이들 방법과 더불어 자체가 분해 가능한 생분해성 포장재의 개발 및 사용의 필요성이 더욱 대두되고 있다.
기존의 바이오 플라스틱은 크게 2분류로 나누어 졌지만, 산화생분해의 도입에 따라 ① 생분해 플라스틱(Bio degradable plastics), ② 산화생분해 플라스틱(Oxo-biodegradable plastics), ③ 바이오 베이스 플라스틱(Bio based plastics) 로 크게 나눌수 있다. 그 중에서도 산화생분해 플라스틱은 고가인 기존 생분해 제품의 응용성 및 생산성 저하 문제, 광분해 제품의 최종 생분해가 어려운 점 등의 단점을 보완할 수 있고, 기존의 양산설비를 그대로 사용하여 설비에 대한 부담이 적은 장점 등의 이유로 최근 전세계적으로 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이러한 산화생분해플라스틱은 기존 범용 플라스틱에 바이오매스, 산화생분해제, 상용화제, 생분해 촉진제, 자동산화제 등을 첨가하여 제조하고 있는데, 분해는 열, 광, 미생물, 효소, 화학 반응 등의 복합적 작용으로 인해 진행되는 개념으로, 기존 생붕괴성, 생광분해의 단점으로 지적된 완전분해기간을 1~5년으로 단축하기 위해 분해 촉진제를 사용하며, 최종 생분해 기간 제어가 가능한 신개념 분해성 플라스틱이다.
그러나 상기 산화생분해플라스틱을 이용하여 포장재용 직조필름원단을 제조하기 위해서는 필름을 만든후 플랫얀을 만들어 제직해야 하며, 이 경우 필수적으로 필름을 물에 넣어 필름냉각공정을 한 후 연신 및 슬릿팅하여야 하는데, 필름상에 존재하는 물로 인해 연신이 어려운 문제점이 있었고, 직조필름원단의 강도 및 신도등의 초기 물성이 취약한 문제점이 있었다.
그러므로 본 발명에 의하면, 상기 종래기술의 문제점을 해결하여 중간층을 구성하는 원사인 플랫얀을 산화생분해성이 우수하여 친환경인 폴리프로필렌으로 제조하는 동시에 물성이 우수한 플랫얀을 안정적으로 제공하여 포장재용 직조필름원단을 제조하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 폴리프로필렌수지 85~97중량%, 첨가제로 산화생분해촉진마스타배치 1~5중량%, 자외선차단마스타배치 1~5중량%, 단사방지용 프로필렌-에틸렌 코폴리머 1~5중량%를 혼합·용융하고 압출성형하여 필름을 만든후, 연신, 슬릿팅하고 어닐링하여 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하는 단계;
상기 폴리프로필렌수지 플렛얀을 경사 및 위사로 사용하여 중간층을 제직하는 단계;
코팅용 폴리프로필렌렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 수지층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법은 폴리프로필렌수지와 첨가제를 혼합·용융하고 압출성형하여 필름을 만든후, 연신, 슬릿팅하고 어닐링하여 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조한 후, 이를 경사 및 위사로 사용하여 중간층을 제직하고 코팅용 폴리프로필렌렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 수지층을 형성하는 단계로 이루어진다.
본 발명의 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법은 중간층을 구성하는 원사인 플랫얀을 산화생분해성이 우수하여 친환경인 폴리프로필렌으로 제조하는 동시에 물성이 우수한 플랫얀을 안정적으로 제공하여 포장재용 직조필름원단을 제조하는 방법에 관한 것이다.
우선, 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하는 단계에서는 폴리프로필렌 필름을 먼저 압출성형하는데, 폴리프로필렌수지 85~97중량%, 첨가제로 산화생분해촉진마스타배치 1~5중량%, 자외선차단마스타배치 1~5중량%, 단사방지용 프로필렌-에틸렌 코폴리머 1~5중량%를 혼합·용융하고 압출성형하여 필름을 만들게 된다.
폴리프로필렌수지는 시중에서 구할 수 있는 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있는데, 본 발명에서는 특히 성형성, 강성, 연신성이 우수한 롯데케미칼사의 Y-130, Y-120H과 내후성이 우수한 Y-130W을 중량비 1:1:1로 혼합하여 사용하며, 85~97중량%가 함유되도록 한다.
첨가제로는 산화생분해촉진마스타배치를 1~5중량%첨가하는데, 상기 산화생분해촉진마스타배치는 대한민국특허공개제10-2002-0005655호의 산화생분해촉진마스타배치로서 폴리프로필렌수지와 산화생분해촉진제를 혼합한 것을 사용한다. 특히, 산화생분해촉진제는 광분해제, 생분해제 및 화학 분해제 중 하나 이상을 포함하는 것으로서 광분해제로 지방족 또는 방향족 케톤, 퀴논, 퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 아조 화합물, 유기 염료, 잠재적인 증감제, 방향족 탄화수소 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함하고, 생분해제로 키틴, 전분, 셀룰로즈, 글루코스 유도체, 폴리사카라이드, 폴리-β-하이드록시부틸레이트, 폴리 카프로락톤, 폴리에스테르, 카보디이미드 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함하며, 화학 분해제로 금속 카복실레이트와 지방족 폴리하이드록시-카복실산의 배합물, 금속 카복실레이트와 충전제의 배합물 및 전이 금속 착체 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 산화생분해촉진마스타배치 1중량%미만에서는 산화생분해효과가 약하여 일정시간이 지나도 분해가 잘 되지 않으며, 5중량%를 초과하는 경우에는 초기 물성이 취약하고 분산 문제로 필름의 두께편차가 크게 발생하는 문제점이 발생한다.
자외선차단마스타배치는 벤조페논계 자외선차단제를 함유하는 자외선차단 마스터 배치를 사용하는 것이 자외선차단효과부여에 바람직하며, 1중량%미만에서는 자외선차단효과가 약하며, 5중량%를 초과하는 경우에는 연신과정에서의 단사가 발생하는 문제점이 발생한다.
단사방지용 프로필렌-에틸렌 코폴리머는 필름제조후 플랫얀을 만들었을 때 플랫얀이 brittle하며 뻣뻣하여 제직시 단사가 되지 않도록 탄성 및 유연성을 부여하는 작용을 하는 것으로서 1중량%미만에서는 단사문제를 해결하지 못하며, 5중량%를 초과하는 경우에는 압출 시 모터부하로 연속작업이 원활하지 않은 문제점이 발생한다.
본 발명에서는 이렇게 필름을 압출성형에 의해 제조한 후, 연신, 슬릿팅하고 어닐링하여 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하는 단계를 행하게 된다.
먼저, 상기 필름을 연신하여 강도와 신율을 보강하게 되는데, 온도 100~105℃, 연신비 7~8배로 연신한다. 온도 100℃미만에서는 연신이 되지 아니하여 미열실과 단사의 문제점이 발생하며, 온도 105℃를 초과하는 경우에는 연신판이 과열되어 플렛얀이 녹는 문제점이 발생한다.
연신비 7배미만에서는 인장강도가 저하하는 문제점이 발생하며, 8배를 초과하는 경우에는 백화현상이 발생하는 문제점이 발생한다.
특히, 본 발명에서는 상기 연신시 연신롤러앞에 망글롤러를 위치시켜 필름상의 물기를 제거하는데, 롤러외주가 실리콘고무재로 이루어진 망글롤러로 필름상의 물기를 제거하는 것이 일반망글롤러에 비해 롤러표면의 경도가 낮고 내열성이 강하며 탄성이 좋아 필름상의 물기를 효과적으로 제거하는데 바람직하다. 필름상태에서 연신을 하는 경우에는 필름의 빠른 냉각을 위해 필름을 물에 넣고 냉각을 한 후 연신을 하게 되는데, 이때 본 발명의 산화생분해촉진제를 함유한 필름의 경우에는 필름이 물을 머금고 있는 경향이 일반 필름보다 심하여 연신작업이 어려우므로 본 발명에서는 필름상의 물을 원활히 제거하기 위하여 롤러외주가 실리콘고무재로 이루어진 망글롤러로 필름상의 물기를 제거한 후 연신하게 되는 것이다.
이렇게 필름을 연신한 후 초경합금커터 또는 일반컷터로 슬릿팅한후, 어닐링은 110~120℃에서 행하여 표면이 매끄러운 플랫얀을 만들고, 외부열로 인한 수축성이 우수해지며 강도를 증진시켜 폭 3.0~3.5mm, 섬도 700~800D인 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하게 된다.
이후 상기 폴리프로필렌수지 플렛얀을 경사 및 위사로 사용하여 중간층을 제직하는 단계를 행하는데, 상기 플랫얀을 워터제트직기(Water Jet Loom) 또는 래피어직기(RapierLoom)등에 공급하여 평직배열조직으로 제직하는데, 밀도는 경사 및 위사모두 8~10본/인치, 폭은 60~85인치로 제직하는 것이 좋다.
상기 제직후, 코팅용 폴리프로필렌 마스터배치에 상기 산화생분해촉진마스타배치를 1~5중량%를 첨가하고 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 수지층을 형성하는 단계를 거쳐 본 발명의 포장재용 산화생분해성 직조필름원단을 제조하게 된다.
상기 코팅단계이후 본 발명의 원단의 표면 개선을 위해 카렌다가공을 하여 최종두께가 고르게 형성될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그러므로 본 발명에 의하면, 중간층을 구성하는 원사인 플랫얀을 산화생분해성이 우수한 폴리프로필렌으로 제조하는 동시에 초기강도, 신율등의 물성이 우수한 플랫얀을 안정적으로 제조하여 초기물성이 우수하면서도 일정기간 사용후 산화생분해되는 친환경적인 포장재용 직조필름원단을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 표면사진이다.
도 2는 본 발명의 포장재용 산화생분해성 직조필름원단을 6개월간 UV조사한 후의 표면사진이다.
도 2는 본 발명의 포장재용 산화생분해성 직조필름원단을 6개월간 UV조사한 후의 표면사진이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 포장재용 산화생분해성 직조필름원단을 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
폴리프로필렌수지(롯데케미칼사산, Y-130, Y-120H, Y-130W을 중량비 1:1:1로 혼합) 85중량%, 첨가제로 산화생분해촉진마스타배치 5중량%, 자외선차단마스타배치 5중량%, 단사방지용 프로필렌-에틸렌 코폴리머(넥스테크사산, Vistamaxx) 5중량%를 혼합·용융(290℃)하고 압출성형하여 필름을 만들고, 필름을 물에 넣고 냉각을 한 후, 실리콘고무재질의 망글롤러로 필름상의 물을 제거한 후, 온도 103℃, 연신비 7.7배로 연신한 후, 초경합금커터로 폭 3.1mm로 슬릿팅한후, 120℃에서 어닐링하여 섬도 780D인 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하였다. 이후 상기 폴리프로필렌수지 플렛얀을 경사 및 위사로 사용하여 밀도는 경사 및 위사모두 8본/인치, 폭은 60인치로 제직중간층을 제직한 후, 코팅용 폴리프로필렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 수지층을 형성하고 카렌다가공을 하여 포장재용 산화생분해성 직조필름원단을 제조하였다. 제조된 직조필름원단의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
| 평가항목 | 단위 | 실시예 1 | 평가방법 |
| 1. 인장신도 | % | 10 | KS M ISO 1421 A법 |
| 2. 인장강도 | N/5cm | 580 | |
| 3. 산화분해 후 신장율 감소율 | % | 90 | 68도 144시간 노출 시 KS M ISO 1421 A법 |
| 4. 산화분해 후 인장강도 감소율 | % | 90 | |
| 5. 산화분해 후 잔류금속함량 |
mg/kg |
Ni 10미만 | EPA 3052 IEC62321 Ed |
| Pb 10미만 | |||
| Hg 미만 |
Claims (3)
- 폴리프로필렌수지 85~97중량%, 첨가제로 산화생분해촉진마스타배치 1~5중량%, 자외선차단마스타배치 1~5중량%, 단사방지용 프로필렌-에틸렌 코폴리머 1~5중량%를 혼합·용융하고 압출성형하여 필름을 만든후, 연신, 슬릿팅하고 어닐링하여 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하는 단계;
상기 폴리프로필렌수지 플렛얀을 경사 및 위사로 사용하여 중간층을 제직하는 단계;
코팅용 폴리프로필렌렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 수지층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하는 단계에서, 상기 필름을 연신할 때 온도 100~105℃, 연신비 7~8배로 행하고, 어닐링은 110~120℃에서 행하여 폭 3.0~3.5mm, 섬도 700~800D인 폴리프로필렌수지 플렛얀을 제조하는 것을 특징으로 하는 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 연신시 롤러외주가 실리콘고무재로 이루어진 망글롤러로 필름상의 물기를 제거한 후 연신하는 것을 특징으로 하는 포장재용 산화생분해성 직조필름원단의 제조방법.
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