일본 포장 편람(연포장편) - 12 Dry Lamination(접착제 도공방식)

[YDfamily]

(2) 접착제의 도공방식

1) 용제형 접착제의 경우

접착제의 도공방식은 종래 그림 2.13과 같은 다이렉트 그라비아 방식으로 그라비아 인쇄와 동일하게 잉크 팬에 접착제를 공급하고, 침전 방식으로 도공하는 것이 일반적이고, 접착제는 doctor 칼에 의해 긁어 내려, 셀 내에 남아 있는 접착제를 기재에 전이시키는 방식인데, 도공면의 평활성을 향상시키는 것을 목적으로 도공 후 젖은 상태로 smoothing 롤을 회전시켜 레벨링을 좋게 하는 방법이 주류로 되어 왔다.

최근에는 그림 2.14와 같이 잉크 팬을 필요로 하지 않는 closed 순환방식의 chamber doctor 방식이 채용되어 표준 장비로 되어 왔다. Chamber doctor는 도공액 공급에 doctor가 붙어 있다.

Chamber doctor 방식은 하기와 같은 많은 장점이 있다.

① 접착제의 날개 덮개 불필요

② 작업 환경 취기 개선

③ 그라비아 롤 세정시간 단축

④ Doctor blade나 그라비아 롤의 장기간 사용 등

또한 드라이 라미네이트에 있어 압동에 대해서는 인쇄기의 압동과는 다르게 접착제 도공 후 용지 양쪽 끝단으로 접착제가 나오지 않도록 용지 폭보다 짧게 잘려진 압동을 사용할 필요가 있다. 종래에는 무거운 축부 일체형 고무 롤러였고, 축 몸체의 탈착 시간 로스나 2인 작업에 의한 교환작업을 하였는데 현재는 축의 철심부의 외측을 슬리브화하여 경량으로 1인 작업으로 교환이 가능하도록 세트 작업도 용이하게 된 슬리브 방식을 채용하는 경우가 많다.

                                    그림 2.13 다이렉트 그라비아 방식                                         그림 2.14 Chamber doctor 방식

2) 수성형 접착제의 경우

수성형 접착제는 용제형 접착제와 같은 정도의 고성능 접착제는 개발되고 있는데, 물을 용매로 하기 때문에 대기오염, 작업환경, 위생면에서는 매우 유리하다.

통상의 수성형 접착제는 젖음성이 나쁘기 때문에(표면장력이 큼) 그라비아 챔버 방식(그림 2.15)로 도공하면 도막면이 백탁 등으로 외관불량이 생기기 쉽다. 그렇기 때문에, 도포량 관리나 고속 도공에 난점이 있는데 그라비아 챔버 키스 리버스 방식(그림 2.16)이나 그라비아 챔버 리버스 방식(그림 2.17)의 도공 방식이 채용되고 있다.

젖음성이 좋은(표면장력이 작음) 수성형 접착제는 그라비아 챔버 방식으로 도공하여도 외관 불량이 나지 않는다. 접착제의 특성을 잘 이해하여 도공 방식을 결정하는 편이 좋다.

또한, 수성형 접착제는 소포제를 넣지 않으면 석회수와 같은 다량의 발포가 발생하기 때문에 주의가 필요하다. 챔버 doctor 방식은 발포 대책으로서도 매우 효과적이다.

그림 2.15 그라비아 챔버 방식                     그림 2.16 챔버 키스 리버스 방식                     그림 2.17 그라비아 챔버 리버스 방식

3) 무용제형 접착제의 경우
무용제형 접착제는 용제를 일정 사용하지 않고 100% 고형분으로, 상온에서는 점도가 너무 높아 가공에 적합하지 않기 때문에 통상 70~100도로 가온하여, 중점도(1,000cp 정도)로 기재에 도공한다.
가공방식은 일반적으로 금속 롤과 고무롤을 서로 마주친 스퀴즈롤 방식이 채용되고 있다(그림 2.18, 그림2.19).
스퀴즈롤 방식은 각 롤간의 회전 속도 차와 가압력으로 중점도(1,000cp)의 접착제를 핀홀 없이 얇게 도공(막두께 0.8~1.5㎛)하
기 때문에 적합한 도공 방식이다.

그림 2.18 스퀴즈롤 방식(A 타입)                               그림 2.19 스퀴즈롤 방식(B 타입)

금속 롤은 가열하여 접착제의 온도를 컨트롤 한다. 막 두께를 두껍게(2~2.5㎛) 하면, 접착 강도를 높이는 것이 가능한데, 오렌지필 현상과 같은 외관 불량이 되기 쉽기 때문에 주의할 필요가 있다.
접착제는 주로 2액 경화 타입이 사용된다.
가열한 주제와 경화제를 일정 비율로 혼합하여 도공부에 공급하기 때문에, 2액 혼합 장치는 필요 불가결하다.
경제의 NCO기는 공기 중의 수분(OH기)와 반응하여 경화가 촉진되기 때문에 경화제 측의 접착제 타입은 공기와 접촉하지 않도록 밀폐 탱크내에 질소 퍼지를 하는 등 대책이 필요하다.
아울러 2액 혼합 장치 이후의 배관에 대해서도 배관 내에 남은 접착제 도막이 공기에 접착하는 것으로 경화가 진행되어 배관 내를 막아 버리는 경우가 있기 때문에 교환이 용이한 구조를 추천한다.
또한 최근에는 일본 시장으로의 보급 확대를 목표로 저온 가공형 무용제 접착제도 개발되어 40℃의 저온 가공도 가능하게 되어 오고 있다.
도공 온도가 저온이 되는 것으로 라미네이트 작업 시의 작업자에게 부담을 경감하는 것이 가능하다. 또한, 접착제를 저온(40℃) 공급 가능하기 때문에, 접착제 탱크, 코팅 롤의 가온에 필요하는 전력 절감이 기대된다. 게다가 접착제 사용 전의 사전 가온(60~80℃)에 대해서도 항온조 등의 전용 설비를 필요로 하지 않고, 라미네이트 제품의 접착제 경화 양생을 목적으로 사용되는 경화실에 넣어 두는 것으로 충분하다. 또한, 코팅부로의 공급 배관의 가온도 필요로 하지 않는 장점이 생기고 있다. (표 2.2)

표 2.2 라미네이트 공법, 접착제 비교

평가항목		용제형		수성형	무용제형
		일반형	고고형분형
가공 설비	도공기	용제형 다이렉트 그라비아		수성형 다이렉트 그라비아	NS 전용 롤 코터
			얕은 판
	건조기	필요	필요	필요(건조능력 증강)	불요
작업성	도공성	○	○△	△	△
	도포량 관리	용이		용이	어려움
	건조성	○	△	△	◎
	가공속도	100~200m/min		80~150m/min	150~400m/min
	Pot life	○	○△ (자동배합 공급장치로 해결)	△	X(30분)
	Pan 내 발포	없음	조금 있음	있음	없음
코스트	운전비용	○	○ (용제 코스트 절감) (용제 배출량 절감)	△(다소 높음)	◎
	에이징	40℃ / 2~5일		40℃ / 2~5일	용제형대비 다소 김
	접착제 가격	○		△	○
	도포량	2.0~4.5g/m2∙dry		2.0~4.0g/m2∙dry	1.0~2.5g/m2∙dry
환경성	용제	EA		물	없음
	국소배기장치	필요(EA)		필요 없음	필요
	건조배기	있음		있음(수증기)	없음
	접착제 폐액	있음(용제용액)		있음(에멀젼 폐액)	있음(고형 폐기물)
접착특성	접착성	○	○	○△	○
	내열성	○	○△	X	△
	내수성	○	○△	X	○
사용 용도예	경포장	○	○	○△	○
	보일	○	○	X	○
	알미늄 레토르트	○	○	X	○△
	알미늄 일반	○	○△	△	○△