KR20170140915A - 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 접착제를 사용하지 않고 접착 밀봉 처리할 수 있으면서 골판지 특유의 골구조를 통한 밀착으로 제품을 안전하게 충격으로부터 보호할 수 있는 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재에 관한 것으로, 별도의 충격 흡수재를 구성시키지 않고도 자체 구조 특성으로 제품을 외부 충격이나 흔들림 등에 의해 안전하게 완충 보호할 수 있으면서 밀봉 처리시 상온에서 일정 압력만으로 간단하게 테두리부분을 가압시켜 접착 밀봉할 수 있도록 밀봉부위의 접착성능과 사용 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은 친화경적이면서 접착제로서의 응집력 및 접착력이 우수한 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 에틸렌비닐에세테이트(EVA : Ethylene Vinyl Acetate)의 혼합으로 만들어진 천연 라텍스 성분의 수성 접착제가 외부 노출되는 접착면(24)이 도포 코팅된 주름 형태로 판지골(22)이 곡면 요철된 골판지 형태의 접착지(20)가 형성되고, 상기 접착지(20)의 접착면(24) 반대쪽인 외부 노출되지 않는 접합면(26)에는 통상의 밋밋한 이면지(10)가 접합되어 일체 구조로 구성되며, 특히 상기 접착지(20)의 접착면(24)에 도포 코팅되는 수성 접착제는 접착제로서 응집력 및 접착력이 최적 상태로 유지될 수 있도록 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)이 80 : 20의 혼합비율로 합성됨에 기술적 특징이 있다.
Description
본 발명은 별도의 접착제를 사용하지 않고 접착 밀봉 처리할 수 있으면서 골판지 특유의 골구조를 통한 밀착으로 제품을 안전하게 충격으로부터 보호할 수 있는 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재에 관한 것으로, 별도의 충격 흡수재를 구성시키지 않고도 자체 구조 특성으로 제품을 외부 충격이나 흔들림 등에 의해 안전하게 완충 보호할 수 있으면서 밀봉 처리시 상온에서 일정 압력만으로 간단하게 테두리 부분을 가압시켜 접착 밀봉할 수 있도록 밀봉부위의 접착성능과 사용 편의성을 획기적으로 향상시킨 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재에 관한 것이다.
일반적으로, 깨지기 쉬운 물품을 내장하여 포장하는 우편물 소포상자나 화장품 포장상자 등은 내부에 외부 충격으로부터 제품 내용물을 보호하기 위한 스치로폴이나 폴리에어백과 같은 완충재를 구비하고 있다. 그런데 이와 같이 충격 완충 및 제품 파손을 보호하기 위해 내부 완충재를 구비하고 실제 외부 포장재와 함께 사용함에 따라, 필요 이상의 포장시간 및 소재의 낭비는 물론 포장재 또는 포장박스를 사용한 이후에 버려지는 엄청난 자원의 쓰레기화와 자연 오염이라는 불편이 항상 문제시되고 있는 실정이다.
한편, 기존의 통상적인 제품 포장재 또는 포장박스에서 발생되는 불편한 점들을 개선시키기 위한 방안으로, 특허공개 제10-2011-0056026호나 실용신안공개 제20-1999-0023406호, 등록실용신안 제20-0316747호 및 등록실용신안 제20-0383799호 등을 통해 다양한 방법으로 충격 흡수구조의 골판지를 활용한 포장재가 선보이고 있다.
잘 알려진 바와 같이, 골판지 포장은 단위포장, 내부포장, 외부포장, 화물수송 자체 등 전체적인 포장 형태로 사용되고 있으며, 포장재료로서 가격이 저렴하고 균일성이 좋으며, 단위 중량당 강도가 높으며 접착성 및 인쇄성이 우수하고, 비교적 고/저온에 적응성이 우수한 장점이 있다. 또한 골판지는 냄새와 독성이 없어 위생적이고, 자동 포장 적성이 좋으며, 형상 보유력이 우수하고, 환경 적응성이 뛰어나며, 폐기물의 리사이클성이 우수하다는 등의 장점을 지니고 있어서 포장재료로서 압도적인 지위를 차지하고 있다.
이러한 골판지 포장재의 사용 부문으로는 내수성을 요하는 부문이 커다란 비중을 차지하고 있으며, 주로 이중 양면 골판지 상자를 사용하고 있다. 예를 들어, 현재 생산되고 있는 포장용 상자(주로 농산물 포장에 사용)는 라이너 원지와 골심지로 평량이 각각 180∼220g/㎡와 150∼180g/㎡인 것을 사용하여 이중 양면 골판지 상자를 제조하여 표면에 파라핀 왁스를 40g/㎡ 정도로 코팅 처리하여 생산하고 있다.
그러나 위와 같이 구성된 종래의 골판지 포장재는 습도와 외부 기후에 의한 제품의 변질을 막기 위하여 제품을 비닐포장 속에 넣고, 다시 소포장을 한 다음 또다시 포장을 해야만 하는 단점이 있었다. 또한 비닐 속에 포장된 제품 또한 기후의 변화에 따라 포장 속에서도 성애가 끼고 변질을 막기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 장기간 동안 보관시에 제품의 기능이 떨어지는 단점이 있었다.
특히, 지금까지 대부분의 종이재질은 물론 비닐 또는 합성수지 재질의 골판지(단푸라 포함)를 활용한 포장재 또는 포장박스는, 포장재와 제품 사이에 공간이 형성되어 파손됨을 막기 위해 별도의 충격 흡수재인 버블(공기층) 비닐재를 포함시키거나 부드러운 소재의 완충재를 끼워넣을 수밖에 없었으며, 경우에 따라 주름이 파도모양의 골(Flute)로 성형한 골심지의 특성을 이용해서 골판지에 접착제를 열접착을 통해 도포시키거나 별도의 양면테입 등으로 최종 밀봉처리 하는 방법이 소개는 되었으나, 현실적으로 골판지 포장재로서 정확하고도 신뢰성있는 접착 밀봉처리에 한계를 드러내고 있을 뿐만 아니라 실제적으로 사용되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 이와 같은 기존의 포장재들이 해소하지 못한 제반 불편한 점들을 구조적 기능적으로 확실하게 해결할 수 있도록 연구 개발되어, 별도의 충격 흡수재를 구성시키지 않고도 자체 구조 특성으로 제품을 외부 충격이나 흔들림 등에 의해 안전하게 완충 보호할 수 있으면서 밀봉 처리시 상온에서 일정 압력만으로 간단하게 테두리 부분을 가압시켜 접착 밀봉할 수 있도록 밀봉부위의 접착성능과 사용 편의성을 획기적으로 향상시킨 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재를 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재는, 친화경적이면서 접착제로서의 응집력 및 접착력이 우수한 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 에틸렌비닐에세테이트(EVA : Ethylene Vinyl Acetate)의 혼합으로 만들어진 천연 라텍스 성분의 수성 접착제가 외부 노출되는 접착면(24)이 도포 코팅된 주름 형태로 판지골(22)이 곡면 요철된 골판지 형태의 접착지(20)가 형성되고, 상기 접착지(20)의 접착면(24) 반대쪽인 외부 노출되지 않는 접합면(26)에는 통상의 밋밋한 이면지(10)가 접합되어 일체 구조로 구성됨을 기본으로 한다.
또한 상기 접착지(20)의 접착면(24)에 도포 코팅되는 수성 접착제는 접착제로서 응집력 및 접착력이 최적 상태로 유지될 수 있도록 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)이 80 : 20의 혼합비율로 합성되며, 특히 상기 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)은 초산비닐(Vinyl Acetate Monomer) 70~80wt%, 에틸렌 모노머(Ethylene Monomer) 10~20wt%, 폴리비닐알코올(PVA : Poly vinyl Alcohol) 10~20wt%가 혼합되어 합성하는 유탁액(Emulsion) 타입의 수지로 합성됨에 기술적 특징이 있다.
상술한 구성 원리로 형성되는 본 발명의 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재는, 별도의 접착제를 사용하지 않고 접착 밀봉 처리할 수 있으면서 골판지 특유의 골구조를 통한 밀착으로 제품을 안전하게 충격으로부터 보호할 수 있다.
특히 본 발명에 따른 포장재는 접착지의 접착면을 형성하는 접착제 코팅액이 수성의 천연라텍스 성분으로 환경친화적이며, 또한 포장재 자체가 종이로 제작되기 때문에 재활용이 용이하고 환경 오염을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 포장재가 골판지 형태의 특성상, 양쪽면의 주름 형태인 판지골끼리 맞닿아 접착되므로 포함할 물품을 안전하게 밀봉하여 보관할 수 있고, 구조적으로 포장재의 판지골이 완충작용을 하므로 포장 제품을 외부의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있다.
그리고 기능적으로 본 발명에서 적용시킨 친환경적인 접착제 조성물의 특성상 그 어떤 외부의 열없이 약간의 압력만으로도 봉합이 가능하므로 보다 손쉽고 빠르게 포장작업을 실시할 수 있다. 또한 완충과 방습 포장이 이루어질 수 있어 충격과 습기로부터 제품을 안전하게 보호할 수 있는 등의 다양한 작용효과를 제공할 ㅅ수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명에 따라 제작된 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재의 구조를 보인 일부 분리상태의 사시도.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 포장재로 별도의 충격 흡수 완충재 사용없이 1장의 포장재로서 접어 물품을 간단하게 자체 접착 밀봉시키거나 또는 물품을 중심으로 상하 일정 압력으로 가압시켜 압착 밀봉시키는 사용상태도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재 제조방법의 접착제를 사용하여 형성되는 포장재의 성분이 환경 위해요소가 불검출된 결과의 시험성적서.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 포장재로 별도의 충격 흡수 완충재 사용없이 1장의 포장재로서 접어 물품을 간단하게 자체 접착 밀봉시키거나 또는 물품을 중심으로 상하 일정 압력으로 가압시켜 압착 밀봉시키는 사용상태도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재 제조방법의 접착제를 사용하여 형성되는 포장재의 성분이 환경 위해요소가 불검출된 결과의 시험성적서.
이하, 본 발명의 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재에 대한 구체적인 구성원리를 바람직한 실시예들의 시험 결과 및 도면 예시를 통해 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따라 별도의 접착제를 사용하지 않고 접착 밀봉 처리할 수 있으면서 골판지 특유의 골구조를 통한 밀착으로 제품을 안전하게 충격으로부터 보호할 수 있는 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재는 도 1에서 보는 것처럼, 아래의 후술되는 실시예들을 통한 친화경적이면서 접착제로서의 응집력 및 접착력이 우수한 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 에틸렌비닐에세테이트(EVA : Ethylene Vinyl Acetate)의 혼합으로 만들어진 천연 라텍스 성분의 수성 접착제가 기본적으로 외부 노출되는 접착면(24)이 도포 코팅된 주름 형태로 판지골(22)이 곡면 요철된 골판지 구조의 접착지(20)가 형성되고, 상기 접착지(20)의 접착면(24) 반대쪽인 외부 노출되지 않는 접합면(26)에는 통상의 밋밋한 이면지(10)가 접합되어 일체 구조화됨을 원칙으로 한다.
특히, 본 발명의 포장재를 구성하는 주름 형태의 골판지 구조인 접착지(20)의 접착능력은 아래의 후술되는 실시예들을 통한 가장 과학적이고 합리적인 접착제로서의 접착력과 응집력이 유지되어야만 본 발명이 구현하고자 하는, 별도의 접착제를 사용하지 않고 접착 밀봉 처리할 수 있으면서 골판지 특유의 골구조를 통한 접힘 밀착 또는 상호 압착에 의한 밀착시의 코팅된 접착면(24)의 접착제가 최소 3개월 사용되지 않고도 그 기능 및 능력이 유지될 수 있는 접착제 특성이 확보되어야만 한다.
즉, 본 발명의 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재 제조방법을 통해 물품과 접촉되어 압착 포장되는 포장재의 골판지 형태로 주름 형태의 판지골(22)이 곡면 요철된 접착지(20)의 외부 노출된 접착면(24)에 사용되는 접착제는 아래의 실시예를 통해 좀더 정확히 성분의 특성이 전달될 수 있으며, 참고로 도 4a 및 도 4b의 '한국건설생활환경시험연구원'을 통해 제공받은 시험성적서에서 본 발명이 달성하고자 하는 골판지 포장재의 접착제로서 확실한 접착력과 환경오염의 위험이 없는 친환경 소재로서 충분할 수 있다.
기본적으로 본 발명에 따른 포장재의 접착지(20)로서 포장되는 물품과 접촉 및 압착되는 외부면인 접착면(24)에 적용되는 접착제는 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 에틸렌비닐에세테이트(EVA : Ethylene Vinyl Acetate)의 혼합으로 만들어진 수성 접착제로서 적용 구성된다. 이때 접착제로 사용되는 Polyisoprene은 천연고무로 만들어지는 라텍스(Latex) 계열의 수지가 적용된다.
그리고 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)는 초산비닐(Vinyl Acetate Monomer) 70~80wt%, 에틸렌 모노머(Ethylene Monomer) 10~20wt%, 폴리비닐알코올(PVA : Poly vinyl Alcohol) 10~20wt%가 적절하게 혼합되어 합성하는 유탁액(Emulsion) 타입의 수지를 적용되어, 여러차례의 실험을 통해 상기 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 상기 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)이 최종적으로 80 : 20의 혼합비율의 접착제로서 응집력 및 접착력 등의 물성적 기능적으로 가장 최적의 상태임을 발견할 수 있다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | |
| Target | 100 | |||||
| Poly Isoprene | 100 | |||||
| SBR 1 | 100 | |||||
| SBR 2 | 100 | |||||
| Acryl 1 | 100 | |||||
| Acryl 2 | 100 | |||||
| 접착력 (g/inch) |
750 | 1600 | 150 | 250 | 10 | 30 |
표 1에서 보는 것처럼, 실시예 1의 Target은 현재 사용중인 외산제품이고,
실시예 2의 Isoprene은 합성 Latex로 Tg : -40~60℃이며,
실시예 3의 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 1은 합성Latex로 Tg : 0~10℃이고,
실시예 4의 SBR 2은 합성Latex로 Tg : -10~0℃이며,
실시예 5의 Acryl 1은 수성 Acryl로 Tg : -20~-10℃이고,
실시예 6의 Acryl 2은 수성 Acryl로 Tg : -30~-20℃이며,
| 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 실시예 10 | |||
| EVA 1 | 100 | |||||
| EVA 2 | 100 | |||||
| EVA 3 | 100 | |||||
| EVA 4 | 100 | |||||
| 접착력 (g/inch) |
50 | 30 | 30 | 10 |
또한 표2에서 보는 것처럼, 실시예 7의 EVA 1은 Tg : -20~-10 정도의 Emulsion 수지이고,
실시예 8의 EVA 2은 Tg : -5~5 정도의 Emulsion 수지이며,
실시예 9의 EVA 3은 Tg : 0~10 정도의 Emulsion 수지이고,
실시예 10의 EVA 4 : Tg : 15~25 정도의 Emulsion 수지이다.
테스트 결과, 저 Tg에서 접착력이 양호하게 평가되었으나, 접착시 압력에 의한 접착력을 발휘하기 위해 자착성이 필요한 수지를 선정하여야 하고, 그에 따라 천연고무인 Latex 계열의 접착수지를 사용하는 것으로 진행할 필요성을 확인하게 된다.
그리고 실시예 2에 따른 접착력은 충분히 만족할 만한 물성을 보이나, 응집력이 약해 작업공정시 가이드롤이나 Rewind 시에 접착지(20)의 접착면(24)인 코팅면에서 일부 접착제가 박리될 소지가 있었으며, 고속교반이나 접착제 순환시 Rubber가 뭉치는 듯한 현상이 발생되어 작업성이 원활하지 않을 소지가 있음을 확인할 수 있었다.
위의 실시예들의 문제를 개선하기 위한 방법으로, EVA 수지를 사용하여 접착제의 응집력을 올리면서, Amine계나 Urea, Alkalinity를 사용하여 뭉치는 현상을 개선하게 된다.
이에 응집력 개선을 위한 테스트로서 표3에서와 같이, 아래의 실시예들을 통해 개선된 결과를 확인할 수 있었다. 이때 Test 조건으로 도포량은 Dry 10㎛이며, 동면(상온) 접착을 원칙으로 한다.
| 실시예 11 | 실시예 12 | 실시예 13 | 실시예 14 | 실시예 15 | 실시예 16 | 실시예 17 | |
| Target | 100 | ||||||
| Poly isoprene | 100 | 90 | 80 | 70 | 60 | 50 | |
| EVA | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||
| 응집력 | 양호 | 응집파괴 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 접착력 (g/inch) |
750 | 1600 | 1500 | 1300 | 1300 | 880 | 750 |
그리고 사용된 EVA 수지는 Tg : 0~ 10℃정도의 접착수지를 적용시켰으며, 테스트 결과, EVA 함량을 10% 투입했을 때부터 코팅면(접착면)의 응집력은 양호하며, EVA 함량이 늘어날수록 접착력은 감소하는 것을 볼 수 있었다.
즉, 응집력은 동면 접착후 박리시 접착면(24)의 늘어짐의 정도로 파악할 수 있는데, 현장 테스트 진행에서 Target 제품과의 접착력 비교로 인해 70 : 30 배합으로 라인테스트 적용하였고, 그 결과 접착력이 다소 부족하다는 결과를 확인할 수 있었다.
따라서 80 : 20 배합으로 추가 라인 테스트를 진행하였으며, 그 결과 물성면에서 만족할 만한 결과가 나타났으며, 뭉치는 현상을 개선하는 테스트를 실시하였는데, 이때 테스트 조건으로, 500ml PE 용기에 각 400g 정량 확인후 교반 진행하면서, 교반시 RPM은 600으로 고정하고, 6Hr 교반후 나타나는 현상을 확인한 결과,
| 실시예 18 | 실시예 19 | 실시예 20 | 실시예 21 | |
| Poly isoprene | 80 | 80 | 80 | 80 |
| EVA | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Amine | 3 | |||
| Urea | 3 | |||
| Alkalinity | 3 |
표4에서 보는 것처럼, 실시예 14의 경우 6시간 교반후 입자 및 뭉치는 현상이 발생되어 제품 변형이 일어났으나, 실시예 15~ 17에서는 최소 1가지 이상의 배합으로 진행했을 때 이상 없음을 확인할 수 있었다.
이와 같은 조성물로 접착제를 형성하여 본 발명의 포장재의 접착지(20)에 도포 코팅되어 접착면(24)을 형성하는 본 발명은, 도 2 및 도 3의 사용상태 예시 도면에서 보는 것처럼, 별도의 충격 흡수기능의 완충재 사용없이 도 2에서와 같이 1장의 포장재로서 먼저 골판지 형태의 접착지(20) 위에 물품(30)을 올려놓고 반으로 접은 후에 수작업으로 물품(30) 주변의 테두리쪽 압착부위(40)를 직접 가압시키거나, 또는 별도의 압착장치를 통과시켜 자동으로 상기 압착부위(40)가 가압되어 자연스럽게 포장재의 접착지(20)를 형성하는 주름 형태의 판지골(22)이 상호 끼움 압착되어 확실하게 밀착 결합될 수 있다.
이때, 본 발명의 포장재에 적용시킨 친환경적이면서 접착력과 응집력이 우수한 잡착면(24)에 도포 코팅된 접착제에 의해 본 발명이 구현하고자 하는 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재로서 그 기능 및 작동효과가 발휘될 수 있다. 참고로 본 발명의 포장재를 구성하는 접착지(20)는 외부 노출되는 접착면(24)에 적용되는 접착제 성분과는 달리, 상기 접착면(24)의 반대쪽인 이면지(10)와 접합되어 외부 노출되지 않는 접합면(26)은 본 발명에 따른 포장재 접착제 조성물이 아닌 통상의 전분 형태 접착제로서도 적용 실시될 수 있음은 물론이다.
10 : 이면지
20 : 접착지
22 : 판지골 24 : 접착면
26 : 접합면 30 : 물품
40 : 압착(가압)부위
22 : 판지골 24 : 접착면
26 : 접합면 30 : 물품
40 : 압착(가압)부위
Claims (3)
- 친화경적이면서 접착제로서의 응집력 및 접착력이 우수한 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 에틸렌비닐에세테이트(EVA : Ethylene Vinyl Acetate)의 혼합으로 만들어진 천연 라텍스 성분의 수성 접착제가 외부 노출되는 접착면(24)이 도포 코팅된 주름 형태로 판지골(22)이 곡면 요철된 골판지 형태의 접착지(20)가 형성되고, 상기 접착지(20)의 접착면(24) 반대쪽인 외부 노출되지 않는 접합면(26)에는 통상의 밋밋한 이면지(10)가 접합되어 일체 구조로 구성됨을 특징으로 하는 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재.
- 청구항 1에 있어서,
상기 접착지(20)의 접착면(24)에 도포 코팅되는 수성 접착제는 접착제로서 응집력 및 접착력이 최적 상태로 유지될 수 있도록 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)이 80 : 20의 혼합비율로 합성됨을 특징으로 하는 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재. - 청구항 2에 있어서,
상기 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)은 초산비닐(Vinyl Acetate Monomer) 70~80wt%, 에틸렌 모노머(Ethylene Monomer) 10~20wt%, 폴리비닐알코올(PVA : Poly vinyl Alcohol) 10~20wt%가 혼합되어 합성하는 유탁액(Emulsion) 타입의 수지로 합성됨에 특징으로 하는 자체 접착 밀봉 및 충격 흡수기능을 갖는 포장재.
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