KR100250372B1 - 폐쇄된 셀을 가진 가변운 세포형 플라스틱 제품 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적 발포제와 다른 가공조절제 및 첨가제를 함유한 플라스틱 조성물로부터 폐쇄된 셀을 갖는 가벼운 세포형 플라스틱으로 된 제품의 제조방법에 관계하는 것으로 플라스틱 조성물은 플라스틱 가공기계에서 기계적으로 가공되어 균질적이며 응용된 플라스틱 컴파운드가 된 이후에 플라스틱 컴파운드가 폐쇄된 공동내에서 플라스틱 컴파운드내의 화학적 발포제의 분해온도 이상의 온도에서 가능한 분해조절 첨가제와 함께 압축된다.

Description

폐쇄된 셀을 가진 가변운 세포형 플라스틱 제품 제조방법

세포형 플라스틱/발포 프라스틱은 두 부류로 나뉠 수 있다:

1) 대부분 폐쇄된 셀을 가진 것;

2) 대부분 개방된 셀을 가진 것.

발포물이 수분을 흡수하지 않을려면 발포 플라스틱에서 폐쇄된 셀(즉, 서로 연결되지 않은 셀)이 필요한 조건이다. 세포형 플라스틱이 양호하고 오래 지속되는 열절연성을 가질려면 셀이 폐쇄되는 것이 매우 중요하다. 또한, 가스셀이 서로 연결된(즉, 스폰지에서처럼) 개방된 셀을 가진 세포형 플라스틱에 비해서 가스셀이 폐쇄된 세포형 플라스틱의 기계적 강도는 일반적으로 훨씬 더 양호하다.

폐쇄된 가스셀을 가진 발포 플라스틱 제조에 몇가지 원리적으로 다른 기술이 있다. 모든 방법에 플라스틱이 전단되지 않아서, 즉 발포제가 플라스틱 컴파운드내에서 팽창한후와 플라스틱 컴파운드내의 셀 벽이 화학반응 또는 냉각에 의해서 충분히 강해지기 이전에 플라스틱 컴파운드 층이 서로에 대해서 움직이지 않아서 셀이 전단에 의해 조각으로 찢기는 것을 막아주는 것이 필요하다. 물리적 발포제가 사용될때 가스의 팽창압력 이상의 압력에서 가스가 플라스틱 컴파운드와 섞이는 것이, 즉, 가스가 액체형태의 플라스틱 컴파운드에 섞이는 것이 필요하다. 만약 가스가 플라스틱 컴파운드에 블렌딩되기 이전에 팽창된다면 발포 플라스틱의 많은 부분 혹은 일부가 개방되고 연속적인 셀을 가지는 결과를 가져온다. 화학적 발포제가 사용될 때 폐쇄된 셀을 갖는 발포물을 얻기 위해서 전체 분해단계가 끝날때까지 가스의 팽창을 막기에 충분한 높은 압력하에서 발포제의 분해가 이루어져야 한다. 만약 분해가 너무 낮은 압력하에서 일어나면 개방된 가스셀을 가진 발포물이 얻어질 것이다.

빈번히 사용되는 한 방법으로 반응사출성형(RIM)이 있다. 이 방법에서 두개 이상의 액체 성분이 혼합되어 폐쇄된 주형의 공동내에 주입된다. 폴리우레탄(PUR)이 대개 이 방법에서 사용되나 열가소성 폴리아미드, 폴리에스테르 및 에폭시와 같은 다른 플라스틱원료가 사용되기도 한다. 이 방법은 다른 방법에 비해서 큰 제품 생산이 가능하며 플라스틱이 사용장소에서(현장에서) 발포될 수 있는 주요한 장점을 갖는다. PUR 발포물은 저밀도로 제조될 수 있으며 수분이 발포물에 침투하지 않은한 매우 양호한 열절연성을 갖는다. 그러나 이 발포물은 꽤 비싸며 부서지기 쉬우며 압축강도가 제한적이다. 게다가 가스셀은 매우 낮은 유압에서도 붕괴되므로 수중에서, 발포물의 절연성이 심하게 제한된다. 또한 이 발포물은 환경적으로 부정적인 측면을 가진다(발포물이 성분중의 하나가 이소시아네이트이다. 또한 최근에 발포에서 발포제로서 KFK 가스가 과도하게 사용된다.)

열가소성 플라스틱을 폐쇄된 셀을 가진 가벼운 세포형 플라스틱으로 발포시키는데 유용한 다른 공지방법으로는: 정적방법, 압출방법 및 사출성형 방법이 있다.

정적방법중에 “스티로포(Styropor) 방법”이 가장 잘 알려져 있다. 이것은 특히 폴리스티렌을 위해 개발되었고 발포제로서 휘발성 있는 탄소-수소 화합물을 사용한다. 이 발포물은 매우 저밀도로 제조되며 사용장소에서 발포될 수 있다. 그러나 이의 화염 및 화학적 성질은 많은 경우에 부적절하다. 게다가 기계적 성질이 꽤 제한적이다. 이 방법은 큰 발포제품 제조에 사용될 수 있다.

빈번히 사용되는 또다른 형태의 정적방법은 소위 “정적고압방법”이다. 이 방법은 화학적 발포제를 써서 가벼운 PVC 발포물을 제조하는데 주로 사용된다. 이 발포물은 매우 저밀도(약 30g/㎤)로 제조될 수 있으며 폐쇄되고 균일한 셀 구조를 가지며 매우 양호한 기계적 및 화학적 성질을 가진다. 그러나 크기면에서 이 방법은 주요한 제한이 있으며 꽤 수동적이며 제조단가가 높다.

이 방법이 변형은 화학적 발포제를 함유한 미발포된 열가소성 플라스틱 “정제”의 사출성형으로서, 이것은 프레스에 놓여서 정제가 가열되면 발포제가 분해된다. 생성물의 경도는 매우 제한적이며 생산속도가 느리다.

EVA로부터 발포제품을 제조하기 위해 특히 사용되는 방법은 발포제 분해온도 이하의 온도를 가지는 재료를 사출성형기에 주입하는 것이다. 주형은 완전히 플라스틱 컴파운드로 채워지며 발포제의 팽창압력 이상의 압력이 컴파운드에 가해진다. 주형과 플라스틱 컴파운드가 컴파운드내의 발포제 시스템의 분해온도 이상까지 가열된다. 발포제가 분해된 후에 주형이 열리면 바로 플라스틱이 팽창한다. 이 방법은 가공조건의 변화에 매우 민감하며 생산속도가 느리다.

세포형 플라스틱 제조를 위한 몇개의 공지된 압출방법이 있다. 폐쇄된 가스셀을 얻기 위해서 플라스틱 컴파운드내의 발포제가 실제 압출기나 성형공구의 제1 지대(노즐)에서 팽창되서는 안된다. 플라스틱 컴파운드에서 가스의 팽창을 막기에 충분한 압력을 얻기 위해서 노즐을 통한 유동마찰이 거의 배타적으로 사용된다. 이것은 노즐의 출구에서 플라스틱 컴파운드의 속도에서 변화를 일으키므로 압력강하의 결과 팽창가스가 팽창한 만큼 플라스틱내에 전단이 생긴다. 그결과 셀이 쉽게 찢기며 짧은 시간후에 팽창된 플라스틱이 붕괴된다. “Celuka 공정”, “Armocel 공정” 및 “Woodlite 공정”은 마찰의 도움으로 필요한 재료압력의 구축의 예이다. 노즐의 출구에서 플라스틱 컴파운드의 과도한 전단과 가스셀의 찢김을 막기위해서 첨가되는 발포제 양이 감소되어서 더 높은 밀도를 가지게 할 수 있다. 매우 얇은 포일의 압출은 노즐의 입구를 통해 더 평평한 속도프로파일(플라스틱 컴파운드의 속도에서 변화가 매우 적은)을 생성시키므로 셀의 찢김과 플라스틱 컴파운드의 전단문제가 감소된다. 화학적 발포제 대신에 물리적 발포가스를 사용함으로써 플라스틱 용융물의 압력이 감소될 수 있다. 왜냐하면 화학적 발포제에서 보다 물리적 가스에서 가스압력이 훨씬 낮기 때문이다. 그러므로 마찰에 의한 플라스틱의 전단은 감소될 수 있다. 플라스틱 용융물의 전단문제는 용융물의 점도를 조절함으로써, 즉 온도조절을 통해 또는 발포와 함께 플라스틱을 가교결합함으로써, 감소될 수도 있다.

폐쇄된 셀을 갖는 가벼운 발포제품 제조를 위해 필요한 압력을 얻기 위해서 노즐에서 마찰을 사용하지 않는 압출방법도 알려져 있다. 하나의 예로는 “BASF 공정”이 있는데 플라스틱 컴파운드가 압력하에 있는 용기로 압출되는 방법이다. 이후에 이 컴파운드는 용기밖으로 사출된다. 이 방법은 제품의 크기가 제한적인 반-연속적 공정이다.

폐쇄된 셀을 가진 가벼운 세포형 플라스틱 제조를 위한 “Scandinor 공정”에서 필요한 재료 압력은 주형의 노즐에서 나온후 외부냉각을 하는 냉동장치에서 고압하에서, 플라스틱 컴파운드를 냉각시키고 플라스틱 컴파운드를 연속적 “피스톤”으로 형성하는 파괴/유지장치로 전달함으로써 생긴다. 이 “피스톤”은 기계 및 노즐에 있는 플라스틱 용융물에 필요한 압력을 부여하는 속도까지 감속된다. 플라스틱 용융물의 속도변화없이도 압력이 생긴다. 파괴/유지장치 이후에 플라스틱 컴파운드가 다시 가열되면 가스셀의 전단없이 컴파운드가 팽창할 수 있다. 다양한 열가소성 플라스틱이 사용될 수 있으나 파괴/유지장치가 꽤 복잡하다.

오늘날 폐쇄된 셀을 가진 가벼운 세포형 플라스틱의 사출성형은 다양한 방법으로 행해지며 이러한 제품은 보통 구조적 발포물질로서 언급된다. 사출성형방법은 두 부류로 나뉘어진다: 저압공정과 고압공정, 발포안된 플라스틱 용융물의 밀도에 비해서 약 40%까지 발포물 밀도감소가 이루어진다. 화학적 발포제와 물리적 발포제 둘다가 세포형 플라스틱의 사출성형에 사용된다.

저압공정은 가스를 함유한 컴파운드가 공구의 공동안으로 빠르게 사출되는 특징이 있다. 처음에 사출된 컴파운드의 양은 공동보다 작은 용적이어서 플라스틱 컴파운드가 전 공동을 채울 때 까지 발포된다. 공구공동의 70∼80% 까지 채우는 것이 일반적이다. 공구내의 저압 때문에 공구의 값이 꽤 저렴하다. 저압공정으로 비-균질적 발포구조를 갖는 발포제품이 제조되며 많은 개방된 셀과 파열된 가스셀로 가득찬 평평하지 않은 표면이 수득된다. 공구의 온도조절, 공구의 공동표면의 특별한 가공, 발포제품의 후처리와 같은 수단으로 이것을 치유할려는 시도가 있어왔다.

고압공정에서 가스를 함유한 플라스틱 컴파운드로 가득찬 공구의 주형에 고압으로 빠르게 주입된다. 공구의 표면을 냉각시킴으로써 제품의 스킨이 형성되고 주형의 용적이 증가되기 때문에 플라스틱 컴파운드가 팽창한다. 예컨대 모든 플라스틱 컴파운드를 공동내에 넣은 후에 공구에 있는 주형판을 멀리 당김으로써 주형용적이 증가된다. 이 방법은 꽤 양호한 제품표면을 얻게 하여서 종종 후처리가 불필요하다. 게다가 이 방법은 폐쇄되고 고르게 분포된 가스셀을 가진 발포제품을 생성한다. 플라스틱의 팽창정도는 어느정도까지 변경될 수 있다. 이 방법의 공구인 주형은 꽤 복잡하며 밀도 감소가 제한적이다. 고압원리에 기반을 둔 변형예는 “Allied Chemical 공정”이다. 여기서 플라스틱 컴파운드를 채운 이후에 플라스틱 컴파운드 일부를 사출성형기로 흐르게 함으로써 압력이 감소되어 플라스틱 컴파운드가 팽창할 수 있다. 이 방법은 균일하지 않은 세포구조를 생성한다. 고압원리에 기반을 둔 또다른 공지방법으로 “TAF 방법”이 있다. 높은 재료 압력에서 공동을 채운후에 주형의 용적이 증가하고 압력이 감소되도록 공구내의 인서트가 끄집어 내진다. 따라서 가스와 컴파운드가 팽창할 수 있다. 팽창정도는 20∼30%이다.

원리에 있어서 저압 또는 고압사출성형으로 분류될 수 있는 몇가지 특별한 사출성형방법이 있다. 한가지 예로 “가스역압 방법”이 있다. 여기서 공구의 공동이 먼저 고압의 가스로 채워진다. 팽창안된 가스를 함유한 플라스틱이 주형의 공동내에 주입되나 공동내의 가스 때문에 컴파운드로 가득차지 않는다. 이후에 공동내의 가스에 진공이 걸려 공동이 저압이 되므로 플라스틱 컴파운드가 팽창한다. 이 방법을 위한 도구는 비싸고 팽창도가 작다. 그러나 꽤 큰 용적의 제품이 제조될 수 있으며 제품표면도 매끈하다.

또다른 공정은 “Union Carbide 공정”이다. 이 공정에서 압출과 사출성형의 조합이 사용되나 사실상 저압 방법이다. 두성분 또는 샌드위치 방법(ICI)은 발포된 코어와 단단한 외부스킨을 갖는 제품과 같이 2개의 다른 플라스틱 원료를 가진 제품제조를 가능하게 한다. 공구에서 주형판을 멀리 당김으로써 코어물질의 팽창과 함께 공압출하는 방법(USM)은 원리적으로 ICI 방법과 같다. 보통 다성분 공정으로 5∼30%의 발포도가 얻어진다.

용융물이 노즐에서 나오기전에 발포제의 팽창을 막기위해서 가공기계내의 플라스틱 용융물상에 필요한 압력에 따라 플라스틱 가공기내 플라스틱 컴파운드가 발포제나 물리적 가스를 포함하는 공정에서 플라스틱 용융물은 노즐에서 전단력을 받을 것이다. 이것은 노즐을 떠날 때 노즐벽을 향하는 지대에서보다 중앙지대에서 높은 속도를 갖는 속도 프로파일을 생성한다. 외부압력과 플라스틱의 압력은 노즐을 떠난후 감소되기 때문에 플라스틱은 즉시 팽창한다. 속도프로파일로 인해 팽창된 가스셀은 전단을 받고 쉽게 찢겨서 팽창된 플라스틱이 파괴된다.

본 발명은 화학적 발포제의 경우 분해가 시작되기 위해 충분한 온도에 도달하는 시간과 분해가 실제로 일어나는 시간사이에 간격이 있는 현상을 이용한다. 예컨대 사출성형기와 같은 플라스틱 가공기계에서 플라스틱 컴파운드가 가열되어 용융되며 발포제 시스템의 분해온도 이상으로 온도가 상승한다. 발포제가 분해하기 전에 플라스틱 컴파운드가 폐쇄된 주형의 공동내에 이송된다. 플라스틱 컴파운드로 가득찬 공동에서 발포제가 분해할때 발포제가 팽창하는 것을 막거나 단지 의미없는 정도만 팽창하도록 충분히 높은 압력이 컴파운드에 가해진다. 폐쇄된 가스셀을 얻기 위해서 분해 단계에서 발포제가 팽창하지 않거나 단지 의미없는 정도만 팽창하는 것이 필요조건이다. 플라스틱 가공기계나 노즐에서 플라스틱 컴파운드에 가스형태의 발포제가 없기 때문에 고압이 아니어도 플라스틱이 가공될 수 있다. 게다가 공구벽을 향하는 컴파운드보다 중앙에 있는 컴파운드가 더 높은 속도를 갖는 속도 프로파일은 발포제가 폐쇄된 공동에서 이후 단계가 될 때까지 분해되지 않기 때문에 셀을 조각으로 찢기지도 않는다. 폐쇄된 주형공동은 강철, 금속이나 고점성의 플라스틱으로 된 벽을 가진 정적 챔버이거나 플라스틱 컴파운드의 사출과정에서 공동이 팽창되도록 하나이상의 공동벽이 움직일 수 있어서 새로운 컴파운드가 공동내로 일정하게 압축되어 필요압력을 유지시킬수 있다.

화학적 발포제에 추가적으로 화학적 발포제의 분해온도나 분해속도를 변화시키는 물질(예, ZnO)이 발포제 시스템에 포함될 수 있다. 발포제 시스템은 달성된 반응온도에 따라 발열반응 또한 흡열반응하는 물질을 포함할 수 있다. 따라서 화학적 발포제를 더 빨리 분해시킬 수 있으며 더 고온에서 분해하는 화학적 발포제를 선택할 수도 있다.

분해단계 동안 발포제의 팽창을 막기 위해 필요한 플라스틱 컴파운드의 압력을 발포제 시스템, 발포제의 온도와 양에 달려 있다. 예컨대 분해이전에 165℃의 재료 온도에서 10phr의 발포제의 “kicker”로서 ZnO와 함께 아조디카본아미드가 사용될때 평창을 막거나 충분히 낮은 수준으로 유지시키는데 약 150바아의 재료압력이면 충분하다.

발포제를 완전히 분해하는데 필요한 시간은 전체 발포제 시스템, 플라스틱 컴파운드의 온도, 플라스틱 컴파운드의 압력, 발포제의 양 및 플라스틱 컴파운드의 조성과 같은 인자에 달려 있다.

바라는 정도의 발포제 분해를 위해서 충분히 장시간동안 플라스틱 컴파운드가 주형의 공동에 유지된후 주형이 열린다. 주형을 열기전에 플라스틱 컴파운드가 냉각되지 않으면 컴파운드내의 발포제압력과 컴파운드에서의 긴장사이의 평형에 도달할때까지 플라스틱이 즉시 팽창한다. 고온상태에서 주형에서 제거될 때 제품의 변형을 막기위해서 주형이 매우 빨리 열리고 제품이 지체없이 제거되어야 한다. 그러나 만약 플라스틱 제품의 표면이 주형이 열리기전에 충분히 냉각된다면 보통의 개방속도로 주형으로부터 플라스틱 제품이 꺼내지도록 팽창이 충분히 오래 억제되며 제품이 팽창하기전 또는 상당한 정도로 팽창하기 전에 다른주형에 제품이 놓일 수도 있다. 사실상 제품은 항상 어느정도 팽창하지만 충분한 냉각을 할 경우 팽창이 너무 작아서 제품이 변형되지 않을 것이며 주형으로부터 제거된후, 팽창주형에 놓인 이후에 바라는 크기로 팽창할 것이다. 비록 표면이 냉각될지라도 제품 코어의 열용량은 충분히 높아 짧은 시간후에 제품이 팽창할 수 있도록 표면이 가열될 것이다.

본 기술은 또한 세포형 플라스틱에서와 같은 플라스틱 재료로 팽창안된 플라스틱으로 된 스킨을 갖는 세포형 플라스틱 제품제조를 가능하게 한다. 플라스틱 컴파운드가 발포제의 분해온도 이상의 온도에서 주형에 놓인 후에 실제 분해가 시작되기에는 약간의 시간이 필요하다. 이 “시작시간”은 온도와 발표제 시스템과 같은 다양한 변수에 따라 변한다. 분해가 시작되기 전에 주형에 있는 플라스틱 컴파운드의 표면을 냉각시킴으로써 세포형 플라스틱에서와 같은 플라스틱 재료로된 표면에서 분해가 방지될 수 있다. 외부층은 더욱 냉각되어 제품이 주형에서 완전히 제거되기전에 제품은 제한된 팽창을 한다.

플라스틱 제품은 플라스틱 컴파운드가 주형의 공동내에 주입될때의 점도보다도 팽창할때 더 높은 점도를 가진다. 만약 외부 압력이 감소될때 점도가 너무 낮다면 플라스틱의 팽창이 너무 빨라서 플라스틱 벽이 충분히 강하지 않고 전체제품에 만족스러운 방식으로 폐쇄된 가스셀이 형성할만큼 충분한 신축성을 갖지 않을 위험이 있다. 플라스틱의 점도는 주입시 컴파운드의 온도까지 컴파운드를 냉각시킴으로써 증대될 수 있다. 이것은 PVC같은 비정질 열가소성 플라스틱이나 선호적인 점도/온도비를 갖는 다른 열가소성 플라스틱에서 이루어진다. 결정성 또는 부분 결정성 플라스틱이 본 발명에 따라 가공될때 보통 팽창이 일어나기전에 플라스틱을 가교결합시킨다. 가교결합은 실란기를 사용하여 화학적으로, 복사에너지를 써서 또는 폴리에틸렌 플라스틱이 사용된 경우 퍼옥사이드로 이루어진다.

플라스틱의 점도가 기계적 가공하기에는 너무 높을 수 있는 위험때문에 보통 플라스틱 가공 기계내에서는 플라스틱이 가교결합 되지 않아야 한다. 그러므로 복사에너지를 사용 가교결합이 될 때 컴파운드가 공동속에 놓여진후 복사에너지가 사용된다.

또한 퍼옥사이드가 가교결합제로 사용될때 플라스틱의 가교결합은 먼저 주형의 공동내에서 일어나야 한다. 퍼옥사이드가 분해하는데는 특히 온도가 필요하다. 이 “시작온도”가 얻어질 때부터 실제 분해와 플라스틱의 가교결합이 시작될때까지 경과된 시간과 가교결합시간 둘다는 특히 퍼옥사이드의 종류와 온도에 달려있다. 충분한 고온을 얻기위해서 주형벽을 통해 공동내에 열을 도입하는 것이 보통이다. 그러나 본 특허출원에 기반을 둔 방법에서 화학적 발포제의 발열분해에 의해 발생된 추가열을 사용하여 플라스틱 컴파운드의 온도가 퍼옥사이드의 분해온도 이상으로 상승될 수도 있다. 화학적 발포제의 분해와 관련된 발열반응 정도는 다른 발포제를 선택하거나 발열 및 흡열하는 화학적 발포제를 결합하거나 다른 가속제를 사용하거나 발포제 시스템에서 비율을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 플라스틱 컴파운드이 압력수준 또한 분해로 발생된 열량에 상당히 중요하다. 퍼옥사이드의 분해를 조절하기 위해서 발열 또는 흡열 반응하는 발포제 시스템에 첨가제를 사용할 수 있다.

본 기술의 개발은 꽤 소규모의 사출성형기를 사용하여 수행된다. 이것은 압출기계와 같은 다른 플라스틱 가공기계를 사용하는 것이 불가능함을 의미하지 않는다.

본 기술의 개발로 폐쇄된 셀을 가진 세포형 플라스틱으로 된 가벼운 제품이 PVC(폴리염화비닐), EVA(에틸렌비닐아세테이트), LDPE 및 MDPE(폴리에틸렌)으로부터 제조되었다. 브랜드 Demag DC 80 사출성형기가 사용되는데 100g의 숏 용량과 80톤의 폐쇄압력을 가진다. 사출성형기의 스크루 직경은 32mm이며 1/d 비가 20이며 실린더에 3개의 온도를 제어하는 가열벨트가 설비된다. 주형 공구는 80ml의 주형용적을 가진 강철공구이다. 온도제어를 위해 오일 템퍼링이 설비된다. 또한 플라스틱 컴파운드의 온도와 압력을 측정하는 센서가 설비된다.

온도가 125℃인 고속혼합기에서 원료가 전통의 방식으로 잘 혼합된후 컴파운드를 혼합기에서 빼내기전에 약 50℃로 냉각 시킨다. 혼합물을 사출성형기의 입구호퍼에 공급한다. 기계의 속도는 약 100rpm 이고 실린더 온도가 호퍼로부터 전방으로 100℃, 125℃, 140℃로 설정된다. 노즐의 설정 온도는 150℃이다. 성형기에서 플라스틱 컴파운드의 체류 시간은 약 50초이다. 그러나 컴파운드의 온도는 기계내에서 발포제의 분해가 없거나 무시할 정도가 되도록 사출성형기의 마지막 지대까지 발포제의 분해온도 이상으로 상승되서는 안된다.

사출성형기에서 가공한후 컴파운드는 젤라틴화되어 이것이 공구의 주형공동으로 주입될때 약 155℃의 온도를 가진다. 실제 사출은 약 3초 걸린다. 사출압력은 약 180바아이다. 주형공동벽은 사출시 약 175℃의 온도를 가진다. 약 2분후에 발포제가 분해하기 시작하며 약 2.5분후에 완료된다. 이후에 주형공동내의 플라스틱 컴파운드는 컴파운드의 코어에서 약 130℃로 표면에서 약 80℃로 냉각된다. 주형에서 제품이 제거되며 몇초후에 팽창되어 전체 제품에 걸쳐 균일한 셀 구조를 갖는 약 90g/㎤의 밀도가 된다. 가스셀은 작고 폐쇄되어 있다.

PVC로된 스킨을 갖는 제품도 제조된다. 스킨은 발포되지 않으며 팽창안된 스킨과 팽창된 세포형 플라스틱간의 전이는 꽤 뚜렷하다. 스킨의 두께는 제품마다 다를 수 있다. 스킨은 플라스틱 컴파운드를 주형공동에 사출하는 동안 주형벽의 온도를 120-130℃로, 즉, 발포제 시스템의 분해온도 이하로 감소시킴으로써 형성된다. 이러한 방식으로 발포제 시스템은 외부층에서 “활성을 잃어서”분해가 시작되기 이전에 컴파운드 온도가 발포제 시스템의 분해온도 이하가 되기 때문에 플라스틱 컴파운드로된 부위가 발포되는 것을 막는다. 제품의 나머지가 분해한후에 제품이 주형에서 제거되기 전에 약 110℃로 냉각되어 약 90g/㎤의 밀도로 팽창된다.

2,5-B-2,5-디메틸헥신이 플라스틱을 가교결합시키기 위해 첨가된다. “보통의” 온도에서 긴 반감기와 높은 분해온도를 갖는 퍼옥사이드가 선택됨으로써 발포제의 분해온도가 가교 결합제의 분해온도보다 확실히 낮게 한다(그렇지 않다면 사출 성형기에서 가교결합할 위험이 있다).

날이 있는 믹서를 사용하여 플라스틱 원료가 혼합된다. 사출 성형기의 가열벨트는 125℃, 135℃, 150℃로 설정된다(호퍼에서 전방으로). 기계의 속도는 110rpm으로 설정되며 공구의 강철온도는 170℃로 설정된다. 약 5분후에 온도가 130℃로 낮춰진다. 플라스틱 컴파운드가 공구내에 놓이기 전에 사출 성형기의 출구에서 플라스틱 컴파운드의 온도는 약 150℃ 이다.발포제가 거의 분해되지 않고 퍼옥사이드의 분해도 없다. 컴파운드가 3초후에 도구에 놓이며 사출압력은 200바아이다.

사출후 약 2분 이후에 플라스틱 컴파운드의 발포제가 분해되어 컴파운드 온도가 약 200℃로 상승한다. 이 온도는 퍼옥사이드 물질을 빠르게 분해시키기에 충분하다. 약 5분의 경과로 퍼옥사이드의 분해는 완료된다.

이후에 공구의 강철 온도가 80℃로 조절되고 약 2분후에 제품이 주형에서 제거된다. 몇초후에 제품이 약 70g/㎤의 밀도와 작고 전체적으로 균일하게 분포되며, 폐쇄된 셀을 가진 제품으로 팽창한다. 이 제품은 스킨은 없지만 표면까지 세포형 구조를 가진다.

치밀하고 팽창안된 스킨과 가벼운 세포형 플라스틱으로 된 EVA기초제품이 제조된다. 이것은 위의 예처럼 컴파운드를 약 150℃의 온도에 있는 공구에 놓음으로써 행해진다. 공구의 강철벽은 컴파운드의 사출시 130℃의 온도를 가지며 발포제 시스템의 분해 온도 이하로 표면에서 바로 냉각된다. 발포제도 퍼옥사이드 물질로 표면에서 분해되지 않으나 제품의 나머지는 70g/㎤의 밀도와 작고, 균일하게 분포되며, 폐쇄된 가스셀을 가진 세포형 플라스틱으로 팽창한다.

위에서 기술된 설비의 모든 작동에서 사출주형에서 제품이 제거되고 자유롭게 팽창한다. 사실상 제품이 어느정도로 팽창 하기전에 사출주형에서 팽창주형으로 제품을 옮기는 것이 종종 필요하다. 따라서 최종제품은 더욱더 한정된 크기를 갖게 제조된다. 그러나 팽창정도는 팽창주형의 사용으로 다소 감소한다. 왜냐하면 제품이 냉각되기에 앞서 팽창주형에 포함될 때 제품의 발포제에 항상 과도한 압력이 있기 때문이다.

Claims (4)

1. 화학적 발포제, 가공조절제 및 첨가제를 포함하며 플라스틱 가공기계에서 균질적이며 용융된 플라스틱 컴파운드로 가공되어 직접 폐쇄된 공동에 전달되는 플라스틱 조성물로부터 폐쇄된 셀을 가진 경량 세포형 플라스틱 제품을 제조하는 방법에 있어서, 1) 분해조절제와 조합된 발포제의 분해온도 이상의 온도에서 플라스틱 컴파운드내의 발포제가 분해하기에 충분한 온도에 도달하는 시간과 분해가 시작되는 시간사이에 폐쇄된 공동으로 플라스틱 컴파운드가 전달되고, 2) 폐쇄된 공동을 플라스틱 컴파운드로 가득 채워지고 바라는 정도로 발포제가 분해될때까지 공동내의 플라스틱 컴파운드 온도를 플라스틱 컴파운드내의 발포제의 분해온도 이상으로 유지하며, 공동내의 압력을 매우 높게 유지시켜서 발포제가 분해할 때 플라스틱 컴파운드가 팽창하는 것을 방지하며, 3) 바라는 정도의 분해가 이루어질 때 폐쇄된 공동내의 압력을 감소시켜 플라스틱 컴파운드를 팽창시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 폐쇄된 셀을 가진 경량 세포형 플라스틱 제품 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 플라스틱 조성물이 폐쇄된 공동에서 화학적으로 발열 또는 흡열반응하는 화학적 발포제에 대한 분해조절 첨가제를 포함함을 특징으로 하는 폐쇄된 셀을 가진 가벼운 세포형 플라스틱 제품 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 화학적 발포제의 분해가 시작되기 이전에 플라스틱 제품의 표면을 폐쇄된 공동에서 고압하에서 발포제의 분해온도 아래의 온도로 냉각시키는 단계를 더욱 포함하는 폐쇄된 셀을 가진 가벼운 세포형 플라스틱 제품 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 전체제품이 공동에서 제거되기 전에 제품을 팽창시키지 않으면서 플라스틱 제품이 제거될 수 있기에 충분한 강도를 표면에서 주는 온도로 플라스틱 제품의 표면을 냉각하는 단계를 더욱 포함하는 폐쇄된 셀을 가진 가벼운 세포형 플라스틱 제품 제조방법.