제 9장 HS 조작의 기능성 개선 - 2(Peel seal 영역의 활용)

[YDfamily]

9.2 Peel seal 영역의 활용

도9.3에 나타난 것과 같이, 플라스틱의 열접착은 온도에 의해 일어나는 peel seal(계면 접착)과 tear seal(응집 접착)이 있다. Tear seal의 가열 상태에서는 재료가 가진 열접착의 최대치가 발현하기 때문에, 종래에는 tear seal 영역의 달성을 추구하고 있었다. 이 책에서 논해 왔던 것처럼 확실한 tear seal(응집 접착)을 행해도 제조 공정이나 유통 행정에서 일어나는 핀홀이나 찢어짐 발생을 방어 불가능한 실태이다.

이 책에서는 종래는 불안전한 접착으로 피했던 peel seal을 견지하고, peel의 peel 에너지에 주목한 새로운 이론을 전개하였다.

본 항에서는 peel seal의 유효 이용에 대해서 논한다.

도9.3 HS에 있어 peel seal과 tear seal

9.2.1 Peel seal zone 발현원리

열 가소성 플라스틱의 열접착은 접합면의 고분자가 압착 가열에 의해 침투하는 상태에서 서로 섞이는 상태(도2.1 참조)으로 되어 분자간 결합력(van der waals force)으로 접착이 일어난다. 침투인지 섞이는지는 온도의 함수로 되고 있다. 완전한 구조의 고분자에서는 peel seal zone은 좁고, 급격한 시작을 나타낸다. 중합에 불균일이 있으면 열접착의 발현에도 불균일이 생겨 peel seal zone의 온도대는 넓어진다. Peel seal zone을 HS에 이용하는 데에는 발현 zone이 넓은 편이 공업적으로는 편리하다.

Peel seal zone을 넓히는 방책으로 다음과 같이 실시되고 있다.

① Co-polymer에 의해 고분자 사슬 중에 열접착이 발생하는 온도 불균일을 만든다.

② 열접착의 발생온도가 다른 같은 류의 수지를 혼합하여 제막한다.

이러한 방책이 취해지면 접착면에는 온도차에 의해 접착 기능을 발생하는 spot이 만들어 진다. 이 모델(국부)를 도9.4에 나타내었다.

도9.4 열접착의 발연 온도가 다른 2종의 고분자의 spot 분포 모델

각 spot은 가열 온도에 알맞은 접착강도치를 발현하고, 인장시험에서 얻어진 HS 강도는 각 spot 강도의 합계를 계측하고 있다. 발연 온도가 다른 2종의 접착 강도 패턴을 ①, ②로 하고, 혼합 비율을 1:1, 1:3으로 열거하여 총합 된 peel seal 패턴이 변화하는 이유를 도9.5에 설명한다. 접착자 1단위의 분자 결합력은 매 물질마다 결정된다. 미세 접착면의 접착력은 접착자가 병렬로 작용하여, (단위 접착력) * (접착자수)가 계측되는 단위 길이(미세 면적) 당의 인장 강도로 된다. 총합 된 최고의 접착력은 모재가 갖는 인장력으로 된다. ① 및 ②의 개별의 peel seal zone을 ΔT1, ΔT2로 하면, 총합된 peels seal 폭은 ΔT로 된다. 발현 온도가 다른 2종의 플라스틱의 혼합비에 의해 zone 폭과 경사가 조절 가능하다. 실제 예는 도4.13과 도8.23에 나타나 있다.

ΔT 간의 인장 시험 결과는 외관상 peel seal의 모습을 나타내는데, 접착면 온도가 T보다 높은 영역이 된다. ①의 비율이 크게 되면 spot도 크게 되기 때문에, tear seal에서 발생하는 미세 파편은 의약품 포장에서 문제가 된다.

Peel seal과 tear seal이 혼재한 박리면의 상태 해설은 8.5.2에 나타나 있다.

도9.5 열접착의 발현온도가 다른 2종의 혼합 비율에 의한 peel seal의 패턴변화