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KR930008285B1 - 포장용 대전방지 또는 정전 소멸성 시이트상 물질과 그 제조방법 및 포장용 완충재 - Google Patents

포장용 대전방지 또는 정전 소멸성 시이트상 물질과 그 제조방법 및 포장용 완충재 Download PDF

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KR930008285B1
KR930008285B1 KR1019880700531A KR880700531A KR930008285B1 KR 930008285 B1 KR930008285 B1 KR 930008285B1 KR 1019880700531 A KR1019880700531 A KR 1019880700531A KR 880700531 A KR880700531 A KR 880700531A KR 930008285 B1 KR930008285 B1 KR 930008285B1
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KR
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스티븐 이. 아밍톤
스테펜 에이. 헬프린
고든 이. 피켓
바바라 에이. 멧츠
Original Assignee
랜팩 코포레이션
다니엘 티.포그
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Publication date
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Abstract

내용 없음.

Description

포장용 대전방지 또는 정전 소멸성 시이트상 물질과 그 제조방법 및 포장용 완충재
제 1 도는 통상적인 장망제지기를 이용하여 본 발명에 따라 대전방지 또는 정전 소멸성 종이를 제조하는 방법을 보인 개략도.
제 2 도는 건조된 기성 종이를 사용하여 본 발명에 따라 대전방지 또는 정전 소멸성 종이를 제조하는 방법에 사용되는 장치를 보인 개략도.
제 3 도는 본 발명에 의하여 제조된 대전방지 및 정전 소멸성 종이로 제조된 탄축성 완충재의 일부를 보인 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 제지기 12 : 헤드박스
14 : 습식압착부 16 : 건조기
18 : 대전방지제 처리기 22, 24 : 상호 구동 로울러
25 : 압력조절수단 26a, 26b : 대전방지액 공급관
40 : 원지 공급로울 42, 44 : 아이들러 로울러
43 : 대전방지액 처리기 50, 50a : 압착 로울러
54 : 건조장치 56 : 건조기
58 : 송풍기 60 : 냉각 로울러
본 발명은 대전방지 또는 정전 소멸성 패드형 포장용 탄축성 완충재를 제조하는 완충재 제조기에 사용하기 위한 대전방지 또는 정전 소멸성 종이 시이트의 제조 방법과 전기한 방법으로 제조된 대전방지 또는 정전 소멸성 종이 시이트에 관계되는 것으로서, 특히 비교적 낮은 습도에서 표면 저항성과 전압 소멸시간에 관계되는 전기 규격에 맞는 종이시이트와 그 제조 방법 및 이러한 종이 시이트로 된 포장용 완충재에 관한 것이다.
각종의 대전방지 및 정전소멸성 종이들은 이미 알려져 있다. 미국 특허 제 3,405,001 호에는 종이나 플라스틱 같은 고체 물질에 테트라아릴보론의 하이드로카보닐 오늄염을 침착시켜 정전하를 발생하는 성질이 적은 물질로 만들므로서 정전하의 발생을 억제하는 방법이 제안되었다.
또한 미국 특허 제 3,682,696호 "대전방지 종이 제조방법"에는 물에는 불용성이거나 난용성이면서 유기 용매에 가용성인 대전방지 계면활성제를 침투시킨 물-불용성 무기 분말을 대전방지에 필요한 양만큼 포함하는 물-불용성이거나 난용성 이면서 유기용매에 가용성인 정전기 방지제 조성물을 사용하여 대전방지 종이를 제조하는 방법이 제안되어 있다.
그리고 미국 특허 제 3,830,655 호 "전도성 종이"에는 제 4 디알킬아미노 메틸렌 아크릴아마이드 또는 메타크릴아마이드 그룹을 갖는 중합체를 종이에 피복 또는 침투시키고 중합체를 경화시켜 제조한 전기 전도성 종이에 대하여 설명되어 있다. 이 방법은 방수성과 전도성 상실에 대한 저항성이 큰 종이를 제공하고 페이퍼 보드같은 각종의 종이에 이용될 수 있는 것으로 기재되어 있다.
미국 특허 제 3,881,988 호 "대전방지 종이"에는 대전방지제를 종이 섬유보다 높은 밀도로 충전제에 흡착시킨 대전방지 인쇄지가 기재되어 있는바, 이 경우 대전방지제 충전제는 무게의 5% 이하로 포함되고 충전제는 전체 종이 무게의 30%까지 포함된다. 이 공정으로 생성된 제품은 표백 인쇄지에 관계된다.
미국 특허 제 4,104,175 호 "제 4 암모늄 화합물의 수용액"에는 소지에 대전방지성을 부여하는 화합물이 개지되어 있다. 또한 미국 특허 제 4,154,344 호 "전자 부품 보호에 사용되는 포대 제조용 물질"에는 전자 부품 보호용 포대를 제조하는데 사용되는 시이트상 물질이 기재되어 있는바, 이 물질은 대전방지 물질이 첨가된 다층으로 된 폴리에스테르 물질이며 폴리에틸렌과 결합되는 통상적인 대전방지제 중에는 제 4 암모늄 화합물이 포함되어 있다.
본 발명은 포장 및 완충용 패드형 탄축성 완충재를 생산하는 완충재 제조기에 사용하기 위한 정전 소멸성 종이 특히 정전 소멸성 포장지의 제조방법과 전술한 방법에 의하여 예정된 전기적 특성, 즉 15% 이하의 상대 습도에서 약 1×105ohm/스퀘어와 1×1012ohm/스퀘어 사이의 표면저항성과 15% 이하의 상대습도에서 접지하에 약 5,000볼트로부터 테크니칼 제로(영) 볼트 (약 50볼트)로되는 전압 소멸시간이 약 2초 이하로 되는 정전 소멸성 종이에 관계된다.
본 발명에 의한 방법의 일예에서는 액체 대전방지 물질의 예정량을 환망 초지기에서 나오는 완전 건조하기전의 습지 웨브에 처리한다. 본 발명에 의한 방법의 다른 예에서는 액체 대전방지 물질을 로올에서 나오는 기존 건조지의 웨브에 처리하고 압착 로울러를 통과시킨다음 웨브를 건조하고 로올에 재차 감는다.
본 발명의 목적은 대전방지 또는 정전 소멸성 종이, 특히 포장 및 완충용 대전방지성 완충재를 생산하는데 사용되는 통상의 완충재 제조기에 사용하기 위한 포장지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 대전방지 물질을 통상적인 장망 초지기에서 나오는 완전 건조시키기 전의 습지 웨브에 단위 면적당 예정된 량으로 처리하고 종이 웨브를 완전 건조시켜 예정량의 대전방지물질이 건조된 종이 웨브에 함유하도록 하는 대전방지 또는 종전 소멸성 종이를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 하나의 목적은 제조된 대전방지 종이가 15% 이하의 상대 습도에서 1×105ohm/스퀘어 내지 1×1012ohm/스퀘어 사이의 표면저항성과 15% 이하의 상대습도에서 부가된 약 5,000볼트가 테크니칼 제로 볼트로 되는 전압 소멸 시간이 2초 이하로 되는 전술한 형태의 대전방지 종이 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포장용으로 사용하거나 전자 부품 보호용으로 사용하기 위한 대전방지 또는 정전소멸성 패드형 탄성 완충재를 제조하는 완충재 제조 장치에 사용하는 대전방지성 크라프트지 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 15% 이하의 상대 습도에서 1×105내지 1×1012ohm/스퀘어 사이의 표면 저항과 15% 이하의 상대습도에서 접지하에 5,000볼트의 부여된 전압이 테크니칼 제로 볼트로 되는 2초 이하의 전압 소멸시간을 갖는 전술한 형태의 대전방지 또는 정전 소멸성 종이 제품을 제공하는 것이다.
이하 도면에 의하여 본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그 이점을 상세하게 설명한다.
제 1 도에는 통상적인 제지기(10)의 장망 초지기에서 펄프로부터 종이를 제조하는 설비가 개략적으로 도시되었다. 통상적인 방법으로 제조된 깨끗이 세척된 혼성 펄프를 제지기(10)의 헤드 박스(12)로 공급하고 이어서 펄프 혼합물을 장망 초지기에 보내어 종이 성형 공정에서 펄프 용액중의 대부분의 물을 제거한다. 펄프와 물이 망위로 흐르면 펄프의 섬유들은 흐름 방향으로 형성되는 경향이 있다. 따라서 물이 망목을 통하여 배출되는 동안에 펄프 섬유들이 서로 얽히도록 하기 위하여는 장망을 신속하게 전방으로 이동시킴과 동시에 좌우로 흔들리거나 진동시킨다. 망의 하방에 위치하는 흡인상자는 펄프 용액으로부터 물을 제거하는 것을 돕는다.
헤드박스(12)에 공급되는 펄프는 크라프트지 제조 업계에서 통상적으로 이용되는 공지의 유레아-프롬알데하이드처리 미표백 버진 펄프와 같은 미표백 버진 종이펄프일 수 있다. 그렇지만 표백 펄프나 재생 크라프트지 펄프와 같은 다른 형태의 펄프도 사용할 수 있다. 바람직한 것은 연질-목재 섬유 함량이 높고 습식강도가 높은 펄프를 사용하는 것이다.
장망 초지기에서 나온 서로 얽힌 펄프 섬유로 된 젖은 습지는 제지기의 통상적인 습식 압착부(14)를 통과한 다음 습지중에 남아 있는 물이 거의 전부 제거되도록 습지를 건조하는 통상적인 건조기(16)를 통과시켜 건조부에서 나온 종이가 5-10%의 함수량을 나타내는 범위까지 건조한다.
본 발명에 의하면 건조기(16)에서 나온 부분 건조된 종이 웨브(W)가 액체 대전방지제 처리기 또는 공급장치(18)로 공급되고 여기서 액상 대전방지제가 부분 건조된 종이 웨브에 처리되게 된다.
액체 대전방지제 처리기(18)는 한쌍의 상호 구동 로울러(22)(24)와 그 하방에 설치된 회수통(20)으로 구성되는바, 로울러(22)(24)는 제지기의 건조기(16)에서 나온 종이의 웨브(W)가 그 사이로 통과하도록 되었다.
구동 로울러(22)(24)는 적당한 압력, 예를들면 30p.s.i게이지(로울러 사이의 간격에서 인치당 130파운드 정도임)의 압력으로 종이의 웨브를 압착하도록 되었고 이 로울러들은 통상적인 제지기에 사용되는 사이즈 처리 장치에서 통상적으로 볼수 있는 바와 같은 카루은 로울러(각개 로울러의 전체 길이에 걸쳐 크라운이 형성됨) 일 수 있다. 상호 구동 로울러(22)(24)는 그 사이를 통과하는 웨브(W)가 적당한 압력을 받도록 압력을 조절하는 통상적인 압력 조절 수단(25)을 포함할 수도 있다.
처리기(18)는 로울러(22)(24)의 전체 길이에 걸쳐 설치된 한쌍의 대전방지액 공급관(26a)(26b)를 포함하고 있는바, 이 공급관(26a)(26b)은 압력과 중력에 의하여 상호 작동하도록 수평으로 배치된 로울러(22)(24)와 웨브에 대전방지액을 공급하여 건조기(16)에서 나온 건조된 종이 웨브(W)가 두 로울러(22)(24) 사이를 통과할때 대전방지액이 종이 웨브(W)의 양면에 균일하게 처리되도록 한다.
로울러(22)(24)에 대한 대전방지액의 처리와 로울러(22)(24)의 회전 작용은 두 로울러의 결합 부분 전방에 대전방지액이 모인 푸울(pool)(28)을 형성하므로 건조된 종이 웨브(W)가 공급관(26a)(26b)에 의하여 공급된 대전방지액의 푸울(28)을 통과하게 되어 대전방지액이 로울러(22)(24) 사이를 통과하는 종이 웨브에 보다 잘 침투되게 한다. 로울러(22)(24) 사이의 웨브 통로는 웨브로부터 과잉 대전방지액을 짜내므로 웨브가 균일하게 대전방지액으로 젖게 됨을 물론이고 대전방지액이 웨브속으로 침투하는 것을 향상시키게 된다.
전술한 유레아-포름알데하이드 처리된 미표백 버진 펄프를 사용하여 제지기(10)에서 제조한 종이 웨브는 제지업계에서 알려진 바와 같은 예비처리 다공도, 즉 걸리덴시토메터로 약 5 내지 약 15초/100ml의 덴시토메터 눈금을 기록하는 다공도를 갖는 비교적 다공성의 크라프트지로 된다. 제 1 도의 공정에서는 비처리 종이에 대한 덴시토메터 눈금 기록이 25초/100ml이상까지도 허용될 수 있으나 약 5 내지 15초의 눈금기록이 가장 바람직하고 이러한 범위가 본 발명의 대전방지 종이를 제조하는데 가장 이상적으로 생각된다.
회수통(20)내의 대전방지액(33)을 펌프 압력에 의하여 회수통(20)에 연결된 각개 공급관(26a)(26b)에 공급되고 공급관(26a)(26b)에서 나온 대전방지액은 상호 구동 로울러(22)(24)(본 발명의 특정예에서는 스테인레스 스틸로 구성할 수도 있음)와 웨브(W)표면 위로 중력에 의하여 흘러 내린다. 대전방지액 처리기(18)속을 통과한 웨브(W)는 이미 전술한 건조기(16)에서 함수량 5-10% 정도로 되게 건조되었으나 종이 웨브(W)에 습식 강도를 부여하기 위하여 유레아-포름알데하이드로 처리되어 있어서 처리기(18)내의 대전방지액 푸울(28)과 로울러(22)(24) 사이를 통과하는데는 지장이 없다.
바람직한 예에서는 처리기(18)에서 처리된 대전방지액이 업계에서 "칼곤"이란 상표로 알려진 "콘닥티브폴리머 261"로 된 수용성 전기 전도성 제 4 암모늄 중합체 물질일 수 있다. 미국 특허 제 3,288,770 호 "수용성 제 4 암모늄 중합체"에는 액체 대전방지 물질이 공개되었고 전기한 특허의 실시예들(예를들면 실시예 1의 디알릴디메틸암모늄 클로라이드 중합체)에도 대전방지제가 예시되어 있다. 이러한 대전방지액은 전기 전도성을 나타내게 하는 많은 이온성 하전 전이체와 친수 사이트를 포함하고 있는 수용성 제 4 암모늄 중합체로 되었다. "칼곤 폴리머 261LV는 미국 펜실바니아, 핏츠버그의 칼곤 코오포레이션에서 판매하고 있으며 40±1중량%의 고형분 함량과 약 1000-3000cps(20r.p.m에서 브록필드로 측정)의 점도를 갖는 수용액 상태로 사용되고 있다. 시판 용액은 25℃에서 1.085g/㎤의 비중을 갖고 있으며 물에 용해됨은 물론이고 메타놀에도 용해된다.
대전방지액은 처리기(18)의 회수통(20)에서 통상적인 온도 조절용 가열 장치로 약 120℉까지 가열하는 것이 바람직하며 종이에 요구하는 전기적 특성을 부여하여 대전방지성을 나타내도록 약 4중량% 내지 약 11중량%의 고형분 함량을 나타내는 용액 상태로 처리할 수 있다. 물론 고형분 함량이 높으면 종이에 대전방지액을 처리하는 비용이 많아지게 된다. 따라서 가장 적당한 것은 전술한 고형분 함량을 완성된 종이가 약 15% 이하의 상대습도(약 20-25℃에서) 1×105내지 1×1012ohm/스퀘어 범위내의 표면 고유저항과 약 15% 이하의 상대습도(약 20-25℃에서)에서 5000인가전압으로부터 테크니칼 제로 볼트까지의 전압소멸 시간이 최대 2초 또는 그 미만으로 되도록 하는 것이 바람직하다. 실질적인 시험용 미국 전자공업 규격은 12% Rh(±3%)와 70℉(±6℉)으로 유지하고 동일한 환경에서 48시간 시험하도록 하고 있다.
또한 체적 저항의 전기적 특성은 1×1111ohm-Cm이하로 되게 하는 것이 필요하다. 체적저항은 시스템을 통과하는 단위 면적당 잔류량에 대한 시료와 접촉하는 두 전극을 가로 지르는 단위 두께당 DC전압의 비율이다.
전술한 체적 저항은 일반적으로 ohm-Cm로 나타내면 동심원 링 고정구를 사용 전체적 저항=
Figure kpo00001
의 식으로 사용하여 체적저항을 계산한다. 상기식에서 D1은 내측 전극 또는 디스크의 직경이고 R은 옴으로 나타낸 저항 측정치이며, T는 시료의 두께이다. 요구하는 체적저항에 대하여 가장 바람직한 것은 1.0E＋11ohm-Cm이하의 체적 저항을 갖는 종이이고 ASTM-D-257-78 또는 그에 유사한 방법으로 측정된다.
표 1은 제 1 도에 설명된 것과 같은 장망형 제지기에서 6회에 걸쳐 제조한 시료에 대한 데이타를 보여 주고 있는바, 각회(1 내지 6으로 표시)의 시료에 대한 pH처리기(18)에 있는 대전방지액(33)의 고형분 함량 및 각회에 사용된 대전방지액의 120℉에서의 점도(cps)를 보여주고 있다. 전술한 점도는 스핀들 No.sc4-18을 갖는 브룩필그 엘부이티 점도계를 사용하여 60rpm, 30rpm 및 12rpm에서 측정한 것을 기재하였다.
[표 1]
대전방지액 측정 데이타
Figure kpo00002
표 2에는 처리기(18)에 있는 대전방지액의 고형물 중량% 측정치, 시간당 갈론으로 나타낸 대전방지액중의 고형물 중량%, 종이 웨브에 처리된 시간당 파운드로 나타낸 대전방지액의 계산치 및 중량%로 나타낸 대전방지 고형물의 처리량 계산치와 종이림(일련)당 파운드로 대전방지 고형물의 중량% 처리량 계산치가 기재되어 있다.
[표 2]
Figure kpo00003
주
(1) 미쥬어렉스(컴퓨터)데이타로부터 얻은 지정 함수량에서의 처리된 기본 중량.
(2) 미쥬어렉스 데이타로부터 얻은 림당 함수량.
(3) 림의 실질적인 트림 및 처리 기본 중량과 기계 속도에 대하여 미쥬어 렉스 데이타를 기초로 하여 계산한 생산속도,
(4) 각개 대전방지액의 실질적인 처리 용량과 측정된 고형물 함량을 기초로하여 계산함.
(5) 전술한 표에 기재된 데이타를 사용하여 계산한 대전방지 고형물 함량.
6회의 실험에 처리된 대전방지 중합체의 림(3000ft.2)당 파운드로 표시되는 종이의 밀도는 6번째 실험의 림당 약 0.4파운드로부터 1번째 실험의 림당 약 3.9파운드까지 사용하고 처리기(18)에 있는 대전방지액에 함유된 고형물의 중량%는 6번째 실험의 약 1.66%에서 1번째 실험의 약 11.15%까지 변한다.
종이 웨브는 대전방지제 처리기(18)를 통하여 분당 1400 피이트의 속도로 이동한 다음 약 240℉ 내지 260℉의 온도로 유지된 수증기 가열 드럼형 건조기가 내장된 건조장치(36)속으로 들어간다. 건조기에서 건조된 피복 및 함침 처리된 종이 웨브는 건조기에서 나온 다음 권취기(38)에 감긴다. 건조장치(36)내의 종이 웨브는 분당 약 1400피트의 속도로 이동하므로 건조장치(36)내의 가열 드럼(36a)과 비교적 단시간 동안(예를들면 약 3분)만 접촉하게 되어 있어서 웨브중의 잔류 수분과 액체 대전방지 물질을 건조하기에 적당하도록 되었고 그 결과 6번의 실험에서 나온 종이는 각각 표 2에 기재된 함수량을 나타나게 된다.
표 3에는 6번의 실험결과 각 실험에서 제조된 종이 각각에 대한 평균 소멸시간(분), 평균 표면 고유저항, 평균이면 고유저항 및 평균고유저항(면적당 옴)과 평균 보정 체적 저항(ohm-Cm 및 ohm-Cm/mm)이 기재되었다.
[표 3]
Figure kpo00004
주 : 시험은 상대습도 11.9%(±3%)와 약 68.8℉의 온도에서 실시됨.
전기한 표 3에 의하면 1번 부터 4번 실험까지는 그 소멸 시간과 표면 고유저항이 전술한 바와 같은 요구하는 전기 규격에 맞게 되었고 그중 1번과 2번 실험은 그 표면 및 체적에 관계되는 정전기 소멸 물질에 관한 미국 전자 공업회(EIA) 추천서와 일치한다. 5번 실험과 6번 실험에서는 지정된 전기 규격에 맞는 종이를 얻을 수 없었으나 특히 5번 실험에서는 약간의 대전방지 종이 특성을 갖는 종이가 얻어졌다. 6번 실험에서 나온 종이는 종이 제조과정에서 정전기 방전 억제가 나타난다해도 대전방지 특성이라기 보다는 전기 절연성을 나타내게 된다.
전술한 6번의 실험 결과에 의하면 대전방지액(33) 중의 고형물 함량이 약 4.9% 내지 11.2%인 대전방지성 액상 물질인 "폴리머 261"을 용액의 온도가 120℉ 정도로 되게하여 통상적인 제지기의 장망 초지기에서 제조된 종이에 처리하면 약 15% 이하의 상대습도(약 20-25°의 온도에서) 1×105내지 약 1×1012ohm/스퀘어 범위의 표면 저항성을 갖는 요구하는 대전방지 또는 정전기 소멸성 종이에 대한 전기 규격에 맞는 대전방지 또는 정전기 소멸성 종이가 얻어지며, 제조된 종이는 처리된 종이 웨브를 접지 하였을때 약 15%이하의 상대습도에서 약 5000인가 볼트가 테크니칼 제로(영) 볼트로 되는데 2초 이하의 최대 전압 소멸 시간을 갖는다.
"칼곤 대전방지 전도성 폴리머 261"또는 그에 유사한 물질이 가장 적합한 중합체 물질로 알려졌지만 다른 액체 대전방지성 물질들도 그 물질에 따른 비율로 이용할 수 있다. 이와같은 다른 액체 대전방지성 물질로는 수용성 폴리스티렌 설폰산(PSSA)인 "버살-티엘" 중합체가 열려져 있는바, 이 중합체는 전술한 "칼곤 261"과 동일한 양으로 제 1 도의 공정에 사용할 수 있으며 제조된 종이는 거의 같은 피복중량을 나타낸다. "버살-티엘"은 미국, 뉴저지, 브릿지와터에 소재하는 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코오포레이션에서 구입할 수 있다.
또한 미국, 일리노이, 시카고, 엘크 그로브 밀레이지에 소재하는 아날리티칼 케미칼 래보라토리스로부터 구입할 수 있는 "스태틱사이드" 대전방지제와 같은 시판되는 제품도 전술한 공정에 따라 동일한 양으로 사용할 수 있다. 전술한 "스태택사이드" 대전방지제는 암모늄 또는 기타 무기 염류와 계면활성제의 전기 전도성 복합체로서 상용성이고 깨끗하게 건조된다. 다음에 설명하겠지만 이 대전방지제는 대전방지 종이를 제조하기 위하여 종이에 처리하는데 적당한 물질임이 발명자에 의하여 확인되었다.
제 2 도에서는 대전방지성 또는 정전기 소멸성 종이를 제조하기 위하여 종이를 대전방지액으로 처리하는 다른 공정이 도시되었다.
이 공정에서는 건조된 기성 종이의 원지로울(40)이 지지체(41)에 회전할 수 있게 설치되어 있어서 종이 웨브(W')가 로울(40)로부터 인출되어 아이들러 로울러(42)를 통과한 다음 대전방지액 처리기(43)속으로 공급되게 되었다. 이 장치는 또한 "칼곤" 대전방지제와 같은 대전방지액(48)이 실온 상태로 담겨 있는 통(46)내부에 설치된 아이들러 로울러(44)도 포함하고 있다. 로올(40)에 감겨있는 종이는 다공성이고 제 1 도에서 설명한 바와 같은 동일한 특성을 나타내는 덴시토메터 눈금을 나타내지만 경우에 따라서는 걸리 덴시토메터 눈금이 약 25sec/100ml 이하로 나타나는 것을 제 2 도의 공정에 사용하는 것이 바람직할 수도 있다.
종이 웨브(W')는 대전방지액(48)을 통과하면서 그 양면이 대전방지액으로 처리된다음 처리기(43)의 압착로울러(50)(50a)사이를 통과할때 로울러들에 의하여 과잉 액체가 종이로부터 제거되고 이어서 액체 처리된 종이는 아이들러 로울러(52)를 거쳐 건조장치(54)속으로 들어간다. 건조기내에는 예를들면 적외선 건조기(56)가 설치되어 있어서 종이에 피복 침투된 대전방지액을 건조시킨다. 전술한 압착 로울러(50)(50a)는 서로 밀접되어 종이 웨브로부터 과잉 대전방지액을 효과적으로 제거할 수 있도록 된 강철로울러나 고무 로울러 일 수 있다. 일부의 과잉 액체는 로울러(50a)를 타고 통속으로 회수된다. 로울러(50)(50a)는 둘 사이의 압력을 조절하기 위한 통상적인 조절 수단(도시하지 않았음)을 갖고 있어서 종이 웨브가 두 로울러 사이를 통과할때 종이 웨브에 약 60psi의 압력을 가하게 되었다.
종이 웨브(W')는 가열 온도에 따라 그에 알맞는 속도로 처리기(43)속을 통과하도록 하는 것이 바람직한바, 예를들면 가열기가 대전방지액으로부터 처리된 종이웨브를 효과적으로 건조시킬 수 있는 온도인 약 100℃로 작동되고 있을때에는 웨브(W')가 분당 50피트의 속도로 처리기(43)속을 통과하게 된다.
건조장치는 예를들면 가열된 공기가 분당 3700피이트의 속도로 건조장치속을 통과하도록 하는 송풍기(58)를 포함할 수도 있다. 건조장치(54)에서 나온 건조된 종이 웨브는 냉각 드럼(60)을 통과한 다음 아이들러 로울러(62)를 지나서 재권취 스풀(64)에 로올 형태로 감긴다.
전술한 제 2 도의 형태에서는 이미 제지기에서 제조된 제조된 종이 웨브에 대전방지액이 처리되게 된다.
표 4에는 전술한 제 2 도의 장치에 의하여 처리된 각종 크라프트지의 전기 특성이 기재되어 있는바, 대전방지액은 전고형물 함량이 10중량 %인 "칼곤"대전방지액을 사용하였고 매체는 한 실험에서는 물을 사용하였고 다른 실험에서는 물과 알콜의 50:50 용액을 매제로 사용하였다.
원지 로올(40)의 각개 크라프트지는 출처로 표시하였고 완성된 대전방지 또는 정전기 소면성 종이(대전방지액 처리 및 건조과정을 거친 후의 종이)의 다공도는 벤트센 측정기로 측정한 측정치와 계산된 걸리 덴시토메터값을 기록하였다. 전술한 모든 대전방지 및 정전기 소멸성 종이는 정전기 소멸 및 표면 저항성에서 요구하는 전기 규격에 합당됨을 알게 되었다.
[표 4]
다공도와 전기특성에 대한 종이 원료와 캐리어 용제의 효과 10% "칼곤"을 사용한 기계 코팅
Figure kpo00005
다음의 표 5와 표 6은 지정한 피복 중량(림 당 파운드)으로 전술한 대전방지 액상물질을 사용하여 각종의 다공성 크라프트지(버진 및 재생 크라프트지)에 처리하고 실험한 실험결과를 기록한 것으로 제 2 도의 장치와 공정을 이용하여 제조한 대전방지 및 정전기 소멸성 종이들의 장기간 표면 저항성과 정전기 소멸결과를 보여준다. 표면 저항성 시험은 ASTM-D-257-78 또는 그에 유사한 방법으로 통상 500볼트 기준에서 보다 더 높은 표면저항성을 나타내는 100볼트 기준으로 실시하였다. 정전기 소멸 시험은 페더랄 테스트 스탠다드 101C, 방법 4046.1 또는 그에 유사한 방법을 사용하는 MIL-B-81705B의 규격에 따라 실시하는바, 그 목적을 특정시간(예를들면 2초 이하)내에 접지하여 5KV전하의 99%를 소멸시키는 시료능력을 결정하는 것이다. 종이의 처리에 사용된 매제는 50:50 비율로 된 물:메타놀 혼합물이다.
[표 5]
장기 표면 저항성 결과
Figure kpo00006
*시험 않함.
100볼트에서 시험.
규격 : ＜1.00×10윗첨자
＋ : 50 : 50 물/메타놀에서 제조한 피복액으로 양면피복.
[표 6]
장기간 경화후 정전기 소멸 결과
Figure kpo00007
*시험 않함.
규격 : 2.00초
＋ : 50 : 50 물/메타놀에서 제조한 피복액으로 양면피복.
다음의 표 7은 제 2 도의 장치와 공정에 의하여 제조된 종이에 대한 정전기 소멸과 표면저항성 시험결과를 기재한 것으로서 6개월 지난 종이를 160℉의 주위 온도하에 20일간 방치하여 인공노화시킨 후에 실험한 결과이다. 이러한 인공 노화는 일반적으로 3 내지 6개월간 통상적인 방법으로 노화시킨 것에 해당한다.
[표 7]
피복된 종이의 인공노화에 대한 시험 결과
Figure kpo00008
160℉에서 20일간 노화
노화 시작할때의 시료들은 6개월된 것임.
* 피복제는 50 : 50 물/메타놀에서 제조하여 양면 피복함.
표면 저항성은 100볼트에서 시험함.
다음의 표 8은 지정된 종이 개질제를 지정된 비율로 혼합한 "칼곤"대전방지액을 사용하여 제 2 도의 장치와 공정으로 제조한 기계 피복지의 전기 규격 시험결과를 기록한 것이다. 다음의 표 8에서 볼 수 있는 바와 같이 개질재들은 종이의 다공도를 감소시키고 피복지의 표면 저항을 증가시키고 있음을 알 수 있다.
[표 8]
피복 크라프트지에 대한 시험 결과(10% 칼곤 대전방지액 및 개질제)
Figure kpo00009
물 시스템으로 제조한 피복제로 양면 피복
표면 저항성은 100볼트에서 시험.
종이의 표면 특성과 그리이스, 오일 및 물에 대한 저항성을 개선하기 위하여 종이를 전분이나 로진과 같은 각종의 물질로 표면 가공하는 것은 이미 알려졌다.
다음의 표 9에는 10% "칼곤" 대전방지 용액과 각종 개질제로 지정된 중량배로 혼합 사용하였을때의 전기 규격시험 결과가 기재되었고 표 10에는 105 "버사 티엘" 대전방지 용액과 표 9에서 사용한 개질제를 손으로 처리하였을때의 실험결과가 기재되어 있다. 다공성 종이시료는 오직 일면에만 피복 처리하였다.
시험 결과 어떤 종류의 지질 개질제의 액상 혼합물은 특성 시료에 대하여 만족할 만한 표면 저항성과 정전기 소멸성을 나타내지 않는 반면 어떤 종류의 자질 개선제는 종이에 관련된 요구하는 전기 규격에 맞는 종이를 제공함을 알 수 있다.
[표 9]
수동 피복 크라프트지의 시험결과(10% 칼곤 대전방지액＋각종 지질 개선제)
Figure kpo00010
피복제는 수성으로 제조하여 일면에 피복함.
사용되는 크라프트지는 롱비겐 크라프트 임.
표면 저항은 100볼트에서 시험.
[표 10]
수동 피복 크라프트지의 시험결과(10% 버사 TL 대전방지액＋각종 지질개선제)
Figure kpo00011
피복제는 수성으로 제조하여 일면에 피복함.
사용되는 크라프트지는 롱비겐 크라프트 임.
표면 저항은 100볼트에서 시험.
대전방지성 종이를 대량 생산하기 위하여 이미 만들어진 원지를 처리하는데 이용할 수 있는 다른 형태의 장치로는 예를들면 통상적으로 잘 알려진 형태의 철사를 감은 회전봉이 있다.
이 회전봉은 제 2 도의 장치에 압착 로울러(50)(50a)대신 회전 가능하게 설치될 수 있으며 원지 로울(40)로부터 인출되는 종이 웨브에 대전방지제를 균일하게 처리하는 역할을 한다. 그렇지만 본 발명의 대전방지성 종이를 대량 생산하기 위하여 이미 만들어진 기성 원지를 사용하는 경우에는 제 2 도에 도시된 바와 같은 일반적인 형태로된 로울러 장치를 사용하는 것이 바람직한다.
제 1 도에 도시된 장치와 공정을 이용하여 대전방지성 종이를 만드는데서 나타나는 이점은 대전방지액 처리후 건조 장치에서 방사된 전하가 종이 웨브에 축적되는 것이 방지되고 그에 따라 건조기의 배출단부에서 제도되는 종이에 통상적으로 나타나는 아크 현상이 방지된다는 것이다. 그에 따라 제조된 대전방지성 종이 웨브에 대한 전하 축적이 아크가 일어나기 전에 소멸되게 된다.
제 3 도는 예를들면 미국 특허 제 3,509,798호 및 미국 특허 제 4,026,198 호에 기재되어 있는 바와 같은 공지의 탄성 완충재 제조장치를 이용하여 본 발명에 의한 대전방지 종이로부터 제조한 패드형 탄성 완충재의 일부 평면도이다. 전기한 미국 특허들에는 탄성 완충재 제조장치의 구조와 작용효과에 대하여 구체적으로 지적되어 있는바, 제조된 제품은 본 발명의 제 3 도에 도시된 완충재와 유사한 형태 및 구조를 갖고 있다.
탄성 완충재의 제조방법과 장치에 대한 미국 특허 제 4,750,897 호에는 제 3 도에 도시된 바와 같은 형태의 패드형 완충재를 제조하는 다른 형태의 제조장치가 기술되어 있다.
제 3 도에 도시된 깔개 완충재(66)은 예를들면 전술한 장치들에서 제조되며 본 발명의 대전방지 종이로 제조된다. 따라서 제조된 제품은 본 발명에 의한 대전방지 종이의 전기적인 특성을 갖게된다.
전술한 종이 완충재 제품은 예를들면 포장용으로 사용되는 종이 시트로된 패드형 제품을 구성하는바, 이 제품은 느슨하게 내부로 말려서 장방형패드의 측부를 구성하는 구겨진 베개 형태의 종이된 양 측단부들과 이 양측단부들의 대향단부를 베개형태부분의 전체 길이에 걸쳐서 중앙부에서 연결하는 연결부(70)를 갖는다. 연결부(70)는 양측 베개 형태부분의 대향 연부를 길이 방향으로 일정한 간격으로 두면서 횡방향으로 봉착한 결합부(72)를 포함하는바, 전기한 대향 연부를 베개형 제품의 압축된 연결부(70)를 따라 부호 74로 표시한 바와 같이 무질서하게 상호중첩되도록 배치된 상태로 결합된다.
패드형 제품의 양측 베개형 부분(68)은 탄성을 갖고 있어서 중앙의 연결부(70)보다 더 큰 두께를 갖게 된다.
패드형 제품(66)은 전술한 형태중의 어떤 형태의 제조장치에서도 형성될 수 있으나 미국 특허 제 4,750,896 호 기술된 장치를 사용하는 것이 더 바람직하다. 이 장치를 사용하면 완충 능력이 향상된 탄성제품을 얻을 수 있고 예를들면 약 30인치 폭을 갖는 30파운드 대전방지 종이로 된 적층(예를들면 3겹)로올을 이용할 수 있으며 30파운드 그라프트지를 3번 겹친 형태로된 동일한 폭의 시이트를 얻을 수 있다. 3겹중 한장 또는 그 이상이 본 발명에 의한 대전방지 종이로 구성된다.
형성된 패드형 완충제 제품(66)은 예를들어 전술한 미국 특허 4,750,896 호의 장치를 사용하는 경우 약 0.6 내지 0.75Lbs/ft3의 밀도를 갖고 넓이가 8 1/2 내지 9 1/2인치이며 베개형 부분(68)의 두께가 2 내지 3 1/2인치인 탄성 대전방지 제품으로 된다. 따라서 본 발명에 의한 제품은 탄성적으로 기계를 보호할 뿐 아니라 전기 부품에 대하여는 전기적인 전하 피해로부터 보호하는 역할을 한다.
전술한 도면에 의한 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 대전방지 또는 정전기 소멸성 종이를 제조하는 신규한 방법과 종이 시이트를 제조하는바, 본 발명에 의하여 제조된 신규한 대전방지 종이시이트는 기계를 전기 전하로부터 보호함은 물론이고 충격에 대하여 탄성적으로 보호하는 패드형 탄성 완충재 제품을 제조할 수 있는 완충제 제조기에 이용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 포장용에 사용되는 대전방지 또는 정전 소멸성 시이트상 물질에 있어서, 대전방지 물질을 처리하기전의 시이트상 물질은 걸리 덴시토메타로 측정한 약 5 내지 25초/100ml 범위내의 다공도를 갖고 있는 시이트상 물질의 웨브의 최소한 일면에는 수용성 비가교 대전방지성 비가교 중합체의 용액이 침투 건조되어 정전하 제어 특성을 갖는 대전방지 물질이 형성되었으며 시이트상 물질의 웨브에 처리되어 건조된 대전방지 물질은 시이트상 물질에 대하여 약 15% 이하의 상대 습도에서 1×105내지 1×1012ohm/스퀘어 정도의 표면 저항성과 접지되었을때 15% 이하의 상대습도에서 5000인가 볼트로 부터 테크니칼 제로 볼트로 되는 2초 이하의 전압 소멸시간을 시이트상 물질에 부여함을 특징으로 하는 포장용 대전방지 또는 정전 소멸성 시이트상 물질.
  2. 청구범위 1 항에서, 전기한 중합체가 전기 전동성 제 4 암모늄 중합체임을 특징으로 하는 시이트상 물질.
  3. 포장물에 사용하는 패드형 제품으로 구성된 종이 완충재에 있어서, 웨브의 양측 연부를 느슨하게 말아서 구겨진 베개형상으로 되도록 형성한 종이 웨브로 구성된 양측부와 전기한 베개 형상 부분의 대접되는 연부를 결합시켜서된 패드상 제품의 중앙부를 구성하는 중앙연결부로 구성되고 중앙연결부는 전기한 중앙부에서 서로 겹쳐지게 하여 봉착한 봉착 부분을 포함하며, 전기한 베개형상의 양측부는 탄성을 갖고 있는 중앙 연결부보다 두께가 두꺼우며 전기한 종이 웨브는 최소한 그 일면에 대전방지액이 침투 건조되어 정전하의 소멸성을 나타냄과 동시에 완충 특성을 나타내도록 되었으며 또한 전기한 웨브는 정전방지물질로 처리하기 전에 걸리 덴시토메타로 측정한 5 내지 25초/100ml 범위의 다공도를 갖고 있으며 전기한 대전방지 물질은 전기한 완충재를 형성하기 전에 수용성 대전방지성 비가교 중합체의 용액을 전기한 웨브에 침투건조되어 전기한 깔개 제품에 15% 이하의 상대습도에서 1×105내지 1×1012ohm/스퀘어 범위의 표면 저항성과 접지하에서 5000인가볼트로부터 테크니칼 제로 볼트로 되는 2초 이하의 최대전압 소멸시간을 부여함을 특징으로 하는 포장용 완충재.
  4. 청구범위 3 항에서, 완충재가 30파운트 크라프트 펄프의 종이 웨브 3겹으로 형성되었을때 입방 피트당 0.6 내지 0.75 파운드의 밀도를 갖고 있고 겹쳐진 종이 웨브 중의 하나 또는 그 이상이 완충재로 중첩형성되기 전에 전술한 대전방지 물질로 처리된 것이며, 종이 웨브는 각각 완충재로 형성하기 위하여 내부로 말기전에 약 30인치의 폭으로 된 것이고 완충재의 베개상 양측부는 8 1/2 내지 9 1/2인치의 폭과 2 내지 3 1/2인치의 두께를 갖고 있음을 특징으로 하는 완충재.
  5. 포장용 대전방지 또는 정전 소멸성 시이트상 물질을 제조하는 방법에 있어서, 걸리 덴시로메타로 측정한 다공도가 5-25초/100ml 범위내인 시이트상 물질의 웨브의 최소한 일면에 수용성 비가교 중합체의 용액으로 된 액상 대전방지물을 침투 건조시켜 시이트상 물질이 15% 이하의 상대습도에서 1×105내지 1×1012ohm/스퀘어 범위의 표면 저항과 접지하에서 5000인가 볼트로부터 테크니칼 제로 볼트로 되는 2초 이하의 최대 전압 소멸시간을 갖도록 함을 특징으로 하는 대전방지 및 정전소멸성 시이트상 물질의 제조방법.
  6. 청구범위 5 항에서, 전기항 대전방지 물질의 혼합물이 물로된 액상 캐리어를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구범위 5 항에서, 전기한 중합체가 제 4 암모늄염 화합물의 형태로 포함됨을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구범위 5 항에서, 전기한 중합체의 용액이 수용성 폴리스티렌설폰산을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구범위 1 항에서, 전기한 중합체가 수용성 폴리스티렌설폰산임을 특징으로 하는 시이트상 물질.
  10. 청구범위 1 항에서, 전기한 중합체가 암모늄 또는 기타의 무기염과 계면활성제의 전기 전도성 혼합물임을 특징으로 하는 시이트상 물질.
  11. 청구범위 1 항에서, 웨브에 처리된 전기한 중합체가 건조후 웨브의 해당표면에 3000평방피이트당 0.5-1파운드로 되게 처리된 전기전도성 수지 조성물임을 특징으로 하는 시이트상 물질.
  12. 청구범위 1 항에서, 전기항 웨브가 전기한 다공도를 갖는 크리프트 종이임을 특징으로 하는 시이트상 물질.
  13. 청구범위 3 항에서, 전기한 중합체가 제 4 암모늄 화합물임을 특징으로 하는 완충재.
  14. 청구범위 3 항에서, 웨브에 침투된 전기한 중합체가 건조후 웨브의 해당 표면에 3000평방피이트당 0.5-2파운드로 되게 처리된 전기전도성 수지 조성물임을 특징으로 하는 완충제.
  15. 청구범위 5 항에서, 전기한 웨브의 최소한 일면에 처리된 대전방지 혼합물이 건조후 해당 웨브의 표면에 3000평방피이트당 0.5-2파운드의 양으로 되게 처리됨을 특징으로 하는 방법.
KR1019880700531A 1986-09-18 1987-09-14 포장용 대전방지 또는 정전 소멸성 시이트상 물질과 그 제조방법 및 포장용 완충재 KR930008285B1 (ko)

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US06/908,607 US4806410A (en) 1986-09-18 1986-09-18 Processes for the production of antistatic or static dissipative paper, and the paper products thus produced, and apparatus utilized
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