KR100678401B1 - 물성이 향상된 폴리올레핀 발포체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물성이 향상된 폴리올레핀 발포체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발포성 폴리올레핀 수지 40~95중량%와, 특성 변이 수지 5~60중량%를 포함하고, 여기에서, 상기 특성 변이 수지는 폴리부텐-1 수지 및 스티렌-올레핀 블록 코폴리머로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 수지이고, 상기 폴리올레핀 발포체는 밀도가 9~100kg/m3인 것을 특징으로 하며, 상기 폴리올레핀 발포체는 유연성, 내열성, 크리프 저항성 및 감쇠성능에 대하여 뛰어난 능력을 나타내어, 충격소음 차단재에 유용하게 사용된다.
폴리올레핀, 특성 변이 수지, 발포체
Description
도 1은 본 발명의 혼합 폴리머 발포체의 열 변형 특성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 혼합 폴리머 발포체의 저장탄성계수를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 혼합 폴리머 발포체의 검쇠성능을 나타내는 도면이다.
본 발명은 물성이 향상된 폴리올레핀 발포체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유연성, 내열성, 크리프 저항성 및 감쇠성능을 개선하기 위하여, 발포성 폴리올레핀 수지에 특성 변이 수지를 혼합한 혼합물을 발포하여 제조된 폴리올레핀 발포체에 관한 것이다.
일반적으로, 발포체는 단열재, 차음재, 충격완충재, 컵 또는 접시와 같은 성형품의 제조를 포함하여 많은 용도로 사용된다. 발포체는, 그 용도에 필요한 적어도 한가지 이상의 특성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발포체가 충격 소음 차단의 용도로 사용될 시에는 발포체의 유연성과 감쇠성능이 중요하다.
또한, 단열용 등 고온 환경에서 사용되는 발포체는 적절한 내열성(높은 열 변형 온도)을 가져야 하며, 고온에서 충격완충이나 소음차단 등에 사용되는 발포체는 내열성과 동시에 유연성 또한 가져야 한다. 이러한, 유연성 및 열 변형 온도는 발포체의 최종 용도에 따라 그 조건이 다르다. 예를 들어, 자동차에 사용되거나 열수관의 단열을 위해 사용될 경우에는 90℃이상의 열 변형 온도가 요구되며, 어떤 경우에는 110~120℃이상의 높은 열 변형 온도를 가지는 유연한 발포체가 필요하다.
그러나, 한가지 수지로 제조된 발포체에서 높은 유연성 특성(즉, 저탄성계수)과 높은 열 변형 온도를 동시에 얻는 것은 어렵다. 일반적으로, 한가지 수지의 유연성(즉, 탄성계수)과 열 변형 온도는 둘 다 수지의 융점과 직접적으로 관련이 있다. 즉, 저탄성계수(즉, 높은 유연성)를 가지는 수지는 일반적으로 융점이 낮으며, 높은 탄성계수를 가지는 수지는 높은 융점을 나타낸다. 한가지 수지나 수지 혼합물이 높은 유연성과 내열성을 동시에 가지는 경우도 있으나, 이러한 경우에는 수지나 수지 혼합물을 일반적인 압출공정과 같은 편리한 공정에 의하여 발포하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 자유기(자유 라디칼) 공정에 의해 제조된 측쇄 폴리올레틴 수지는 압출에 의해 유연한 발포체로 발포하는 것이 가능하나, 이 발포체는 특정한 경우에 온도 저항이 부족하다는 문제점이 있다. 측쇄 폴리올레핀 수지의 한 예로 0.915~0.932g/㎝3 범위의 저밀도 폴리에틸렌 호모폴리머 수지를 들 수 있다.
촉매 공정(예를 들어, 치글러나타(Ziegler Natta) 또는 메탈로센(metallocene) 촉매를 사용함)에 의해 제조된 고밀도 폴리에틸렌, 이소택틱 폴리프 로필렌(isotactic polypropylene), 폴리부텐-1 수지와 같은 직쇄 폴리올레핀 호모폴리머 수지는 비교적 높은 열 변형 온도를 가지고 있으나, 일반적인 압출 공정에 의해 발포되기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 이와 같은 고밀도 호모폴리머 수지에 의해 제조된 발포체는 유연성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 촉매공정에 의해 저밀도의 유연성이 뛰어난 직쇄 폴리올레핀 코폴리머 수지를 제조할 수 있으나, 이러한 직쇄 폴리올레핀 코폴리머 수지 역시, 호모폴리머와 마찬가지로 발포능력이 부족하다는 문제점이 있다.
또한, 폴리올레핀 수지 발포체의 사용온도는 가교 결합에 의해 증가될 수 있다. 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌 수지로부터 제조된 가교결합성 발포체는 비가교 결합성 발포체보다 높은 온도에서 사용된다. 그러나, 이러한 발포체의 사용온도는 100℃ 이하로서, 특정한 경우에는 충분히 높지 않으며, 가교결합성 발포체는 그것을 제조하는데 많은 비용이 소요되며, 재활용이 불가능하다는 문제점이 있다.
높은 열 변형 온도 뿐만 아니라, 내하중성은 충격완충 및 충격음 저감의 용도와 함께, 하중을 지지하는 경우에 사용되는 발포체에서 필수적인 특성이다. 유연한 발포체는, 충격음의 전달을 방지하기 위하여 고안된 "뜬바닥 구조(floating floor structure)"에서 차음재로서 점점 많이 사용된다. 이러한 구조에서 효과적인 차음재가 되기 위해서, 발포체는 반드시 높은 유연성(저탄성계수)을 가지고 있어야 하며, 발포체 위에 가해지는 "바닥재 하중(screed load)"과 사람의 통행으로 인한 "통행 하중(traffic load)"에 대하여 버틸 수 있어야 하며, 이들 하중에 대한 충분한 크리프(오랜 하중에 의한 변형) 저항성 역시 필수적이다. 유럽기준 EU 1991(European Standards EU 1991)에 따르면, "통행 하중"은 빌딩의 형태나, 사용되는 용도에 따라 2~5kPa의 범위로 측정된다. 따라서, 크리프 저항성은 평균치인 3.5kPa에서 측정하는 것이 일반적이다.
이러한 다양한 통행 하중 조건에서 사용되는 제품의 적합성을 정의하기 위하여, 유럽연합은 유럽기준 EN 12 431에서 압축성 테스트 방법에 관하여 상세하게 규명하고 있다. 이 기준에 따르면, 압축성이란, 거의 하중을 받지 않는 상태(극약한 0.25kPa의 하중)에서의 시편두께(dL)와, 높은 하중(2kPa 하중하에 2분간, 그리고 50kPa 하중하에 2분간)을 받고난 후, 2kPa의 하중하에서 잰 두께(dB)의 차이(dL-dB)로 나타내며, 저압축성을 갖는 제품, 즉 하중을 받고 난 후에 두께의 회복이 양호한 제품이 바람직하다. 예를 들어, 통행 하중이 2kPa 이하인 곳에서, 35mm 이하의 두께(dL)를 가진 제품은 2mm 보다 높은 압축성을 가지지 않아야 한다. 거실바닥에서 50kPa의 하중이 잠깐 가해진 20mm 두께의 제품은 2kPa 하중 아래에서 2mm보다 적게 변형되어야 한다.
또한, EN 12 431 실험방법은 상대적으로 일시적인 하중의 자극과 관련이 있다. 주거건물의 거실과 같은 조건에서, 그곳에 가해지는 하중은 더 오랫동안 남아있는다. 예를 들어, 무거운 식기장이나 가구는 오랜 기간동안 그 장소에 놓여져 있으므로, 이와 같은 장기 하중 상황에서는 차음재의 크리프 현상에 관하여 고려해야만 한다. 바닥 차음재에 대한 크리프 저항성의 필요조건에 관하여 정의해놓은 국제적인 기준은 없다. 그러나, 차음재가 장기사용 중에 과도하게 변형되지 않아야 한다는 것은 명백하다. 기본적으로, 차음재의 크리프는 가해지는 하중과 그 지속시간 에 의존된다. 일반적으로, 주거 바닥에서의 중량은 3.5kPa의 하중으로 대표되며, 실제로는 여러 해 동안 지속된다. 실험실 선별실험에서, 실험기간은 일반적으로 1,000시간(41.7일)으로 설정된다. 실제사용에 적절한 내크리프성을 가진 바닥 차음재는 이 실험실 실험에서 크리프가 20%보다 작아야 하며, 바람직하게는 10%보다 작아야 하며, 더 바람직하게는 5%보다 작아야 한다.
현재 바닥 차음재로 압축 연화된 발포 폴리스티렌(EPS) 성형물과 저밀도의 폴리에틸렌계 발포체가 흔히 사용되고 있다. 압축 연화되었다 하더라도, EPS 성형물는 여전히 딱딱하며, 저밀도 폴리에틸렌 발포체는 크리프 저항성이 부족하다는 문제점이 있다. 따라서, 저탄성계수 및 충분한 크리프 저항성을 둘 다 만족시킬 수 있는 차음재 물질이 필요하다. 또한, 발포체 물질은 저주파수에서 충격 소음의 전달을 방지하기 위하여, 뛰어난 감쇠 특성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 바닥에 가해진 중량 충격은 낮은 주파수의 소음을 발생시키며, 이는 종종 뜬바닥 구조의 울림으로 인해 증폭되므로, 이 울림을 감쇠시킬 수 있는 감쇠 특성을 가지고 있는 발포체 물질이 필요하다. 그러므로, 바람직한 충격 소음 차단재는 저탄성계수, 저크리프 및 고감쇠 특성을 갖는 것이 좋다. 저밀도의 폴리에틸렌 발포체는 대부분 저탄성계수의 조건은 충족하나, 저크리프 및 고감쇠 능력이 부족하다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 압출공정과 같은 편리한 공정에 의하여 발포가 가능하면서도 유연성, 내열성, 크리프 저항성 및 감쇠성능이 뛰어난 발포체 물질을 제공하고자 하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 물성이 향상된 폴리올레핀 발포체는, 발포성 폴리올레핀 수지 40~95중량%와, 특성 변이 수지 5~60중량%를 포함하고, 여기에서, 상기 특성 변이 수지는 폴리부텐-1 수지 및 스티렌-올레핀 블록 코폴리머로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 수지이고, 상기 폴리올레핀 발포체는 밀도가 9~100kg/m3인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 폴리올레핀 발포체는 밀도가 15~50kg/m3인 것을 특징으로 하며, 상기 발포성 폴리올레핀 수지는 저밀도 측쇄 폴리에틸렌 수지인 것을 특징으로 하며, 상기 폴리부텐-1 수지는 폴리부텐-1 호모폴리머 및 부텐-1과 다른 올레핀의 코폴리머로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 수지인 것을 특징으로 하며, 상기 스티렌-올레핀 블록 코폴리머는 스티렌-이소부틸렌 블록 코폴리머인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발포성 폴리올레핀 수지와 상기 특성 변이 수지를 혼합한 혼합물에 조핵제, 발포제 및 치수 안정제가 더 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발포성 폴리올레핀 수지에 특성 변이 수지를 혼합한 후, 이 혼합물을 압출하여 제조되는 혼합 폴리머 발포체를 제공한다. 본 발명의 혼합 폴리머 발포체는 현재까지는 얻기 힘들었던 바람직한 특성들의 조합을 나타낸다. 발포성 폴리올레핀 수지는 혼합 폴리머의 발포가 가능하게 하며, 특성 변이 수지는 유연 성, 높은 변형 온도, 발포성 폴리올레핀 수지의 발포성능을 저해하지 않으면서 향상된 크리프 저항성 및 감쇠 성능 등의 특성들을 부여한다. 이와 같은 특성들은 충돌 소음의 차단을 포함하는 여러 응용에 요구되는 물성이다.
여기에서, 본 발명에서 사용되는 발포성 폴리올레핀 수지는 압출공정에 의하여 쉽게 발포가 가능한 모든 종류의 폴리올레핀 폴리머를 포함한다. 자유기를 이용한 고압고정(free-radical high-pressure process)에 의해 제조된 에틸렌 호모폴리머 및 코폴리머와 같은 측쇄 폴리올레핀 수지는 본 발명에서 사용하기에 적합한 발포가능한 폴리올레핀 수지이다. 특히, 용융수지의 흐름성(flowability)를 나타내는 용융지수가 0.1 dg/minute 내지 20 dg/minute인 발포성 폴리올레핀 수지가 바람직하며, 이 중 용융지수가 0.2 dg/minute 내지 10 dg/minute인 수지가 특히 바람직하다. 만약, 용융지수가 0.1 dg/minute 보다 낮게 되면 수지의 점도가 너무 높으므로, 발포체를 압출할 시, 높은 압력이 요구되어 발포체 압출작업이 힘들고, 가교발포의 경우 발포제를 섞거나 시트를 제조하는 작업인 용융가공작업을 하기가 힘들다. 용융지수가 10 dg/minute 보다 높게 되면 수지의 점도가 너무 낮으므로, 압출 발포의 경우 다이에서 필요한 압력을 유지하기가 어렵고, 가교발포의 경우 가교제로 발포체의 안정에 필요한 적절한 가교밀도를 얻기가 힘들다.
에틸렌 코폴리머 중에서는 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머가 바람직하며, 특히 5~30%의 비닐 아세테이트를 함유한 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머가 바람직하다. 적합한 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머 수지의 한 예는 듀폰-다우 일래스토머스사(DuPont-Dow Elastomers Inc.)의 Elvax 460(상표명) 수지이다.
또한, 본 발명에 따른 물성이 향성된 폴리올레핀 발포체의 제조에 사용되는 특성 변이 수지 중의 하나는 폴리부텐-1계 수지(polybutene-1 resin)이다. 이러한 폴리부텐-1계 수지의 예로서는 바셀 폴리올레핀(Basell Polyolefins)사가 공급하는 폴리부텐(PB) 수지가 있다. 상용화된 폴리부텐(PB) 수지는 부텐-1의 호모폴리머이거나, 부텐-1과 소량의 에틸렌의 코폴리머이다.
본 발명의 실험을 통하여, 폴리부텐-1 수지는 저밀도 폴리에틸렌과의 혼합시 용이하게 발포되며, 혼합된 발포체는 온도 저항성, 크리프 저항성 및 향상된 감쇠 특성을 가지는 것을 알 수 있었다. 또한, 폴리부텐-1 수지는 수지의 느린 결정화속도로 인하여 폴리에틸렌의 발포를 거의 방해하지 않는다. 폴리부텐-1 수지가 발포체의 숙성기간 중에 주위 온도에서 결정화되는지의 여부는 확실치 않으나, 혼합물 발포체가 저탄성계수를 가지는 것으로 볼 때, 이는 폴리부텐-1 수지 성분이 발포체의 숙성기간 동안 완전히 결정화가 되지 않는 것으로 추측된다. 놀랍게도 이러한 혼합수지 발포체는 폴리부텐-1 수지가 비결정질 상태일 것임에도 불구하고 폴리부텐-1 수지로부터 유래된 높은 열 변형 온도를 가진다. 따라서, 발포성 폴리머 수지와 폴리부텐-1 수지의 혼합물로부터 생성된 폴리머 발포체는 본 발명의 가장 바람직한 실시예이다.
또한, 본 발명에 따른 물성이 향상된 폴리올레핀 발포체의 제조에 사용되는 특성 변이 수지 중의 다른 하나는 고무성 수지인 스티렌-올레핀 블록 코폴리머(styrene-olefin block copolymers)이다. 이러한 고무성 수지의 한 예로 쉘 화학회사(Shell Chemical Company)에서 제조되는 크래톤 (Kraton, 상표명) 수지를 들 수 있다. 예를 들어, 크래톤 1652은 스티렌-에틸린/부틸렌-스티렌 삼중블록(tri-block) 코폴리머이다. 최근 들어, 일본의 카네카사(Kaneka corporation)는 시브스타(Sibstar, 상표명)라는 스티렌-이소부틸렌(SIBS) 블록 코폴리머를 시판하기 시작했다.
본 발명의 실험에서는 SIBS 수지와 폴리에틸렌 수지의 혼합물이 높은 열 변형 온도를 가지는 뛰어난 발포체를 제공한다는 사실을 확인하였다. 따라서, 발포성 폴리올레핀 수지와 SIBS 수지의 혼합물로부터 제조된 발포체는 본 발명의 바람직한 실시예이다.
또한, 혼합물 발포체의 크리프 저항성을 강화시키기 위해서는 소량의 폴리부텐-1 수지를 발포성 폴리올레핀 수지와 SIBS 수지의 혼합물에 추가로 혼합해서 사용할 수 있다. 그러므로, 발포성 폴리올레핀 수지, SIBS 수지 및 폴리부텐-1 수지의 삼중 혼합물로부터 제조된 발포체는 본 발명의 또다른 실시예이다.
발포체의 감쇠 성능은 본래 감쇠 성능을 갖는 폴리머로부터 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 폴리머 혼합물로부터도 추가로 얻을 수 있다. 모든 폴리머는 유리전이온도(Tg)의 근처에서 최대의 감쇠성능을 갖는다. 현저히 다른 유리전이온도를 가지는 두 개 이상의 비용해 폴리머를 혼합하면 유리전이온도의 범위가 확장되어 좀 더 넓은 범위의 진동수와 온도에 걸쳐서 소음과 진동을 감쇠할 수 있을 것으로 예상된다.
또한, 본 발명의 발포체에는 기포를 조절하기 위하여 선택적으로 조핵제(nucleating agent)를 발포수지 혼합물에 첨가할 수 있다. 본 발명의 발포체를 제조하기 위하여 첨가되는 조핵제의 양은 바람직한 기포경, 발포 온도 및 조핵제의 구성성분에 따라 다르며, 사용가능한 조핵제는 칼슘 카보네이트, 스테아린산 바륨, 스테아린산 칼슘, 활석, 흙, 티타늄 다이옥사이드, 실리카, 규조토, 구연산 혼합물, 중탄산 및 중탄산소다를 포함한다. 사용시, 소비되는 조핵제의 양은 폴리머 수지 혼합물의 0.01~5 중량%이며, 이는 발포체의 기포경을 0.01~15mm의 크기로 조절하여 준다.
또한, 본 발명의 발포체를 발포시키기 위하여 제조시 발포제를 첨가한다. 이때, 사용되는 발포제는 당해 분야에서 공지된 모든 종류의 발포제인 무기 발포제, 유기 발포제를 포함하는 물리적, 화학적 발포제 및 그 혼합물을 포함한다. 적합한 무기 발포제로서는 이산화탄소, 질소, 아르곤, 물, 공기 및 헬륨이 있으며, 유기 발포제로서는 1~6개의 탄소원자를 가지는 지방족 탄화수소, 1~3개의 탄소원자를 가지는 지방족 알코올 및 완전히 또는 부분적으로 할로겐화된 1~4개의 탄소원자를 가지는 지방족 탄화수소가 있다. 상기 지방족 탄화수소는 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄 및 네오펜탄을 포함한다. 지방족 알코올은 메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 이소프로판올을 포함한다. 완전히 또는 부분적으로 할로겐화된 지방족 탄화수소는 클로로카본, 플루오르카본, 클로로플루오르카본을 포 함한다. 본 발명에서 사용되는 클로로카본은 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 에틸 클로라이드 및 1,1,1-트리클로로에탄을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 플루오르카본은 메틸 플루오르화물, 메틸렌 플루오르화물, 에틸 플루오르화물, 1,1-디플루오르에탄(HFC-152a), 1,1,1-트리플루오르에탄(HGC-143a), 1,1,1,2-테트라플루오르에탄(HFC-134a), 1,1,2,2-테트라플루오르에탄(HFC-134), 펜타플루오르에탄, 펄플루오르에탄, 2,2-디플루오르프로판, 1,1,1-트리플루오르프로판 및 1,1,1,3,3-펜타플루오르프로판을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 부분적으로 할로겐화된 클로로플루오르카본은 클로로디플루오르메탄(HCFC-22), 1,1-디클로로-1-플루오르에탄(HCFC-141b), 1-클로로-1,1-디플루오르에탄(HCFC142b), 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오르에탄(HCFC-123) 및 1-클로로-1,2,2,2-테트라플루오르에탄(HCFC-124)을 포함한다. 완전히 할로겐화된 클로로플루오르카본 역시 사용될 수 있으나, 환경적인 이유로 인하여 바람직하지는 않다. 본 발명에서 사용되는 화학적 발포제는 아조디카본아미드(azodicarbonamide), 아조디이소부틸로니트릴(azodiisobutyronitrile), 벤젠술폰하이드라자이드(benzenesulfonhydrazide), 4,4-옥시벤젠 술포닐-세미카바자이드, p-톨루엔 술포닐 세미-카바자이드, N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테르프탈아미드, 트리하이드라진 트리아진, 중조 및 중조와 구연산의 혼합물을 포함한다. 상기 모든 발포제의 혼합물 역시 본 발명의 범위안에서 사용되어질 수 있다. 가장 적합한 발포제의 형태는 발포체를 제조하기 위해 사용되는 공정 및 발포체의 바람직한 밀도에 따라 결정된다. 압출 공정 및 EPS를 제조하기 위한 회분식 공정에서 바람직한 발포제는 물리적 발포제인데, 이중 휘발성 유기 발포제가 바람직하다. 휘발 성 유기 발포제들 중에는 프로판과 이소부탄 및 이들 발포제와 n-부탄, n-펜탄 또는 이소펜탄을 혼합한 혼합물이 가장 바람직하다. 가교 발포체 공정을 위해서는 질소나 분해질소를 방출시키는 분해성 발포제가 가장 바람직하다.
발포성 용융수지(foam-forming gel)를 제조하기 위하여 폴리머 용융물에 첨가되는 발포제의 양은 0.1~5 gmole/kg(폴리머 1kg당 gmoles)이며, 바람직하게는 0.4~4 gmole/kg이며, 가장 바람직하게는 0.9~3 gmole/kg이며, 이는 발포체 밀도를 9~100kg/m3으로 조절하여 준다.
또한, 본 발명에 의한 발포체는 치수 안정성을 나타내는 것이 바람직하며, 치수 안정성을 강화시키기 위해서 치수안정제(stability control agent)를 첨가하는 것이 바람직하다. 치수안정제는 앞에서 언급한 혼합물로부터 독립기포 구조(closed-cell structure)의 두꺼운 시트나 판 형태의 발포체 블록을 제조하는데 특히 바람직하다. 반면, 치수안정제는 연속기포 발포체(open-celled foams)를 발포할 시에는 필요하지 않다. 바람직한 치수안정제는 탄소수가 10~24인(C10-C24) 지방산의 아미드(amides) 및 에스테르(esters)를 포함하며, 이와 같은 치수안정제는 미국특허 제 3,644,230호 및 제 4,214,054호에 나타나 있으며, 가장 바람직한 치수안정제는 스테아릴 스테아라미드(stearyl stearamide), 모노 스테아린산 글리세롤(glocerol monostearate), 글리세롤 모노베헤네이트(glocerol monobehenate) 및 소르비톨 모노스테아레이트(sorbitol monostearate)를 포함한다. 일반적으로, 이와 같은 치수안정제는 폴리머의 0.1~10 중량% 범위의 양으로 첨가되며, 이때, 치수안 정제의 양이 0.1중량% 이하로 첨가되면 발포체의 수축을 방지하기 어렵고, 치수안정제의 양이 10중량% 이상으로 첨가되면 양이 너무 많아 압출을 힘들게 만들 뿐만 아니라, 발포체 표면으로 배어나와 이에 닿는 물건에 전이되는 등 제품의 물성을 저하시킨다.
또한, 무기 충전재, 안료, 산화방지제, 산 포착제, 자외선 흡수제, 난연제, 공정 보조제, 압출 보조제와 같은 여러가지 다양한 첨가제들이 본 발포체에 첨가될 수 있다.
본 발명의 혼합된 폴리머 발포체는 당업자에게 공지의 기술과 절차에 의해 제조될 수 있으며, 이러한 절차는 압출 공정, 물리적 유기 발포제를 사용하여 발포성 비드(beads)를 제조하기 위한 회분식 공정, 가교결합제 및 분해가능한 발포제를 사용하는 공정을 포함한다. 상기 공정들 중에서는 압출 공정이 가장 바람직하다.
본 발명의 혼합된 폴리머 발포체는 가교 발포체 또는 비가교 발포체가 가능하다. 폴리머 발포체의 제조공정에 관하여는 2004년 뮌헨의 한서 출판사에서 디. 클렘프너와 브이. 센디야레빅에 의해 편집되고 본 발명자가 쓴 폴리머 발포체 및 발포체 테크놀로지에 관한 핸드북 제 2판의 제 8장 "폴리올레핀 발포체"(C.P.Park, "Polyolefin Foam", Chapter 8, Handbook of Polymer Foams and Foam Technology, 2nd Ed., D. Klempner and V. Sendijarevic, Hanser Publishers, Munich 2004)에 상세히 설명되어 있다.
본 발명의 비가교 발포체는 통상적인 압출 발포 공정에 의해 제조된다. 상기 압출 발포 공정에서는 미리 혼합된 발포성 폴리올레핀 수지와 특성변이 수지를 압 출기에 용융 혼화한 후, 여기에 발포제를 가압하에 첨가하여 온도를 낮추고, 다이를 통하여 압출하여 발포가 되도록 한다. 이때, 수지 혼합물질은 발포제와 혼합하기 전에 융점이상의 온도로 가열되고, 발포제는 압출기, 믹서, 혼합기와 같은 당해 분야에서 알려진 수단에 의해 폴리머 용융물에 첨가되어 혼합된다. 이때, 수지 혼합물질과 휘발성 발포제의 혼화는 압출기 내에서 발포제가 기화되지 않도록 압력을 가한 상태에서 실시하여야 하며, 서로 혼합된 혼합물이 다이 밖으로 배출될 때까지 팽창하지 않도록 압출기의 압력을 유지하여야 한다. 또한, 조핵제를 첨가할 경우에는, 수지 혼합물질이 소성화되거나 용융되기 전에, 고체형태의 수지 상태에서 분말로 첨가한다. 일반적으로 발포성 겔(용융수지와 발포제의 균일 혼합물)은 안정된 기포를 얻기 위하여 적절한 온도까지 냉각된 후, 적절한 형태와 크기를 가진 다이를 통하여 저압공간으로 압출된다. 이때, 저압은 대기압보다 높거나 진공상태일 수 있으나, 대기압일 경우가 가장 보편적이다.
본 발명의 비가교 발포체를 압출공정으로 제조할 경우, 다중 오리피스 다이(multi-orifice die)를 이용하여 발포체 가닥이 서로 붙은 형태의 가닥 집합체를 제조할 수 있다. 발포체 가닥 집합체를 제조하기 위해서는 다이의 구멍들을 가깝게 배열하여, 팽창되는 발포체 가닥들이 접착되어 단일 발포체 구조를 형성할 수 있도록 하여야 한다. 이러한 발포체 가닥 집합체를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관하여는 미국 특허 제 3,573,152호 및 제 4,324,720호에 나타나 있다.
또한, 본 발명의 발포체는 몰딩 성형에 적합한 비가교 발포체 비드로 제조될 수도 있다. 이러한 발포체 비드를 제조하는 방법에는 여러가지가 있는데 상술한 본 발명자의 폴리머 발포체 및 발포체 테크놀로지에 관한 핸드북 제 2판의 제 8장 "폴리올레핀 발포체"에 제조방법에 관하여 설명되어 있다. 예를 들어, 비가교 발포체 비드는 압출공정이나 회분식 공정에 의하여 제조된다. 압출공정에서는 압출발포장치에 발포체 가닥이 서로 붙지 않도록 구멍과 구멍사이를 서로 조금 멀게 설정한 다공 다이(multi-hole die)를 부착하고, 이 구멍에서 나와 평창하는 발포체 가닥을 다이 면을 지나가는 칼로 절단하여 제조한다. 또한, 회분식 공정에서는 고압솥이나 다른 압력 용기내에서 물 용매에 떠다니는 과립화된 수지 입자에 휘발성 발포제를 침적시킨후, 적절한 온도에서 적절한 크기의 방출구를 통하여 저압공간으로 빠르게 방출시킴으로서 발포체 비드를 제조한다. 이러한 공정은 미국 특허 제 4,379,859호 및 제 4,464,484호에 상세히 설명되어 있다.
본 발명의 가교 결합성 발포체는 분해성 발포제를 사용하는 가교 결합성 발포체 공정이나 통상적인 압출 공정에 의하여 제조될 수 있다. 분해성 발포제를 사용하는 가교 발포체 공정에는 화학가교 공정과 방사선 가교 공정이 있다. 화학가교 공정의 경우, 수지 혼합물, 가교제 및 화학적 발포제를 저온에서 혼합한 후, 다이를 통하여 시트 형태로 압출하고, 시트를 2단계로 가열하여 가교하고 발포한다. 또한, 방사선 가교의 경우, 가교제를 넣지 않고 압출된 시트를 전자선으로 조사하여 필요한 가교를 행한다. 여기에서, 화학 가교는 과산화 약품을 이용하는 방법 이외에도 시란제(silane chemical)를 이용하는 방법이 있으며, 이와 같은 가교 발포체 제조공정에 관하여는 상술한 본 발명자가 저자인 폴리머 발포체 및 발포체 테크놀로지에 관한 핸드북 제 2판의 제 8장에 상세히 기술되어 있다.
또한, 본 발명의 가교 발포체는 영국특허 출원 GB 2,145,961A호에 서술된 길다란 다이(long-land die)를 이용한 압출공정에 의해 연속적으로 제조될 수 있다. 압출공정에서는 폴리머, 분해가능한 발포제 및 가교결합제를 압출기내에서 혼합하여 가열 용융되고, 길다란 다이를 통하여 이동하는 동안 폴리머 수지가 가교되고 발포제가 분해되어, 발포체가 형성되는데 발포체와 다이 접축부가 다이 벽면으로부터 공급된 윤활물질에 의해 윤활되어 발포체가 다이를 통해서 바깥으로 빠져 나가도록 한다.
또한, 본 발명의 가교 발포체는 몰딩 성형하기에 적합한 가교 발포체 비드로 제조될 수 있다. 가교 발포체 비드를 제조하는 방법은 여러가지가 있으며, 예를 들어, 수지입자를 고압솥이나 다른 압력 용기의 물속에 과립화시킨후, 가교제와 발포제를 여기에 침적시켜 가교가 일어나도록 하고, 적절한 발포온도를 지정한 후, 대기중이나 저압공간으로 빠르게 방출하여 발포되도록 한다. 이와 같은 공정의 다른 변형으로서, 폴리머 비드에 발포제를 함침시킨후, 저온으로 유지하여 냉각비드가 발포되지 않은 상태로 용기로부터 방출한 다음, 스팀이나 고온공기를 사용하여 팽창시키는 방법도 있다. 또 다른 변형 공정은 전술한 공정에서 스티렌 모노머를 가교제와 함께 부유중인 폴리올레핀 수지 입상체에 함침하고 수지와 인터폴리머를 형성하도록 한 후, 발포제를 침적하여 발포성 수지 비드를 제조할 수 있다.
비드 성형물을 제조하는 방법에는 몰드에 발포체 비드를 충전하고, 몰드를 압축한 후, 스팀으로 가열하여 제조하거나, 발포체 비드에 공기를 침투시켜 내압을 상승시킨후, 몰드에 넣어 가열 성형하는 방법이 있다. 공정 및 몰딩 방법에 관하여 는 상기에서 언급한 본 발명자가 저자인 폴리머 발포체 및 발포체 테크놀로지에 관한 핸드북 제 2판의 278~281 페이지 및 미국특허 제 3,886,100호, 제 3,959,189호, 제 4,168,353호 및 제 4,429,059호에 상세히 설명되어 있다. 발포체 비드는 또한 폴리머, 가교결합제 및 분해성 화학발포제의 혼합물을 적절한 혼합기구나 압출기에 준비하고, 혼합물을 입자로 제조하여 가열한 후, 가교결합하고 팽창하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
다음의 특정한 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 실시예에서, %는 달리 언급되어 있지 않거나, 내용상 필요한 경우가 아니면 중량기준이다.
발포체 압출 장치
본 실시예에서 사용되는 장치는 30mm직경의 트윈 스크류 1차 압출기와 40mm직경의 싱글 스크류 냉각 압출기로 이루어진 쌍두마차형(tandam) 발포체 압출 라인이다. 1차 압출기는 40D(diameter)길이의 라이스트리츠(Leistritz) LSM34 모델 압출기로 통상적인 공급부, 용융부 및 계량부에 이어 혼합부를 포함하고 있으며, 발포제 주입을 위한 유입구는 수지 공급부로부터 19D 떨어진 위치에 형성되어 있다. 1차 압출기는 총 8개의 가열부를 포함하고 있으며, 냉각 압출기 역시 40D 길이의 배럴에 3개의 냉각부를 포함하고 있다. 상기 냉각 압출기의 말단에는 직사각형 모양의 다이 오리피스가 부착되어 있으며, 다이 오리피스의 폭은 6mm이고, 길이는 3mm이다.
사용된 폴리머 수지
본 실시예의 시험에 사용된 폴리머 수지가 아래 표 1에 나타나 있다.
| 표시 | 명칭 | 공급원 | 용융 지표 | 용융지표 조건(℃) | 설명 |
| LDPE | PE 640i | Dow Chmical Co. | 2.3 | 190 | 저밀도 측쇄 폴리에틸렌 |
| PBc | PB-8640 | Basell Polyolefins | 0.9 | 190 | 부텐-1:에틸렌의 비율이 98:2인 코폴리머 |
| PBh | PB-0300 | Basell Polyolefins | 3.7 | 190 | 폴리부텐-1 호모폴리머 |
| SIBS | SIBSTAR 073T | Kaneka Corporation | 7 | 230 | 스티렌-이소부틸렌 블록 코폴리머 |
발포체 조성
발포체 압출 시험에 사용된 발포체 조성이 아래 표 2에 나타나있다. 발포체의 치수안정화를 위해서, 모든 시험에서 100중량부의 폴리머 수지당 치수안정제인 1중량부의 모노 스테아린산 글리세롤(glycerol monostearate)(아메리칸 인그레디언트에서 제조되는 패티오닉 1052 브랜드: Pationic 1052 brand available from American Ingredients)이 첨가된다. 또한, 셀 사이즈를 조절하기 위해서, 소량의 스테아린산 바륨(barium stearate) 및 활석 가루(talcum powder)가 첨가된다. 전체 시험에 걸쳐 상기 스테아린산 바륨의 농도는 0.1pph(폴리머 100 중량부당 11 중량부)로 고정되며, 시험 1에서 상기 활석 가루의 농도는 0.4pph이며, 나머지 시험에서는 0.5pph이다.
| 시험 No. | 폴리머 성분 비율 (중량%) | 발포제 (중량부) | 발포온도 (℃) | 발포체 두께(mm) | 밀도 (kg/m3) | 기포경 (mm) |
| 1 | LDPE=100 | 11.5 | 104 | 26 | 35 | 2.7 |
| 2 | LDPE:PBc=50:50 | 11 | 104 | 21 | 41 | 1.8 |
| 3 | LDPE:PBh=50:50 | 11 | 103 | 24 | 45 | 1.4 |
| 4 | LDPE:SIBS=70:30 | 11 | 103 | 24 | 41 | 1.4 |
| 5 | LDPE:PBh:SIBS=50:30:20 | 11 | 103 | 24 | 42 | 1.4 |
상기 표 2에서, 상기 시험 1은 저밀도 측쇄 폴리에틸렌(LDPE: Low density branched polyetylene)으로 비교예이며, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, PBc(Polybutene-1 copolymer)는 폴리부텐-1 코폴리머, PBh(Polybutene-1 homopolymer)는 폴리부텐-1 호모폴리머, SIBS(Styrene-isobutylene block copolymer)는 스티렌-이소부틸렌 블록 코폴리머를 나타낸다.
또한, 폴리머 성분 비율은 저밀도 측쇄 폴리에틸렌(LDPE)에 혼합된 변형 폴리머의 비율(중량%)을 나타내는 것으로서, 예를 들어, 시험 5는 LDPE 50중량%에 PBh 30중량%와 SIBS 20중량%가 포함된 것을 나타낸다.
또한, 발포제는 이소부탄:n-펜탄이 70:30으로 혼합된 것으로서, 폴리머 100중량부당 첨가되는 발포제의 양을 나타낸다. 발포온도는 발포체 압출 장치의 마지막 냉각부의 온도를 나타내며, 발포체 두께는 발포체가 약 한달동안 숙성된 후 측정한 두께를 나타내며, 기포경은 ASTM D-3576으로 측정된 값이다.
본 실시예에서 예시된 발포제의 첨가량은 폴리머 1kg당 gmole로 환산했을 때, 1.78~1.86gmole/kg이므로 전술한 발포제의 임계치 범위 내에 있는 것임을 알 수 있다.
본 실시예에서 제시한 발포체는 가교제를 첨가하지 않은 비가교 결합성 발포체에 관한 것이다. 본 실시예에서 예시하지는 않았지만 가교제를 첨가하여 이와 같은 방법으로 가교 결합성 발포체의 제조 또한 가능하다.
발포체 압출
실제로, 1차 압출기는 모든 부분을 200℃로 유지한 상태에서 작동되고, 압출기 스크류의 회전 속도는 40rpm까지 점차적으로 증가된다. 냉각 압출기 3개의 부분을 모두 175℃로 설정하여 작동을 시작하고, 냉각 압출기 스크류의 회전 속도는 25rpm으로 맞추었다.
상술한 바와 같이, 소정 비율의 과립상 폴리머 혼합물은 치수안정제인 모노 스테아린산 글리세롤 및 조핵제인 스테아린산 바륨 또는 활석가루와 미리 혼합되어, 시간당 2.94kg의 균일한 속도로 1차 압출기로 공급된다. 이소부탄과 n-펜탄이 70:30 중량비로 혼합된 발포제는 약 11pph의 속도로 압출기의 혼합부로 주입된다. 압출상태가 안정되면, 냉각부의 온도를 최적의 발포체가 얻어질 때까지 점차적으로 하강시킨다. 처음 2개의 냉각부를 140℃, 마지막 냉각부를 103~104℃로 설정했을때, 독립기포 구조를 가지는 최적의 발포체의 얻을 수 있었으며, 발포체는 만족할만한 치수 안정성을 나타내었다.
또한, 상기 표 2에서는, 이와 같은 발포체 압출 공정을 거쳐 제조된 혼합물 발포체의 제조성(processability)에 관하여 알 수 있다. 즉, 발포체 가닥의 폭은 약 30mm이고, 두께는 21~26mm 범위이고, 발포체의 기포경은 1.4~2.7mm 범위이며, 발포체의 밀도는 35~45kg/m3 이다.
압축
발포체의
내열성, 유연성 및 압축특성 측정
발포체는 물성 시험이 시작되기 전에 약 한달동안 숙성되어진다. 열 변형 온도의 측정을 위해서, 발포체 가닥을 3cm 길이로 절단하여 시편을 만들고, 이 시편을 다양한 소정의 온도에서 1시간 동안 환류 오븐에 넣어 가열한 후, 발포체 시편의 부피변화를 부력방법에 의하여 측정하였다. 이 발포체 시편이 5%이상 수축하지 않는 최고 온도가 열 변형 온도인 것이다.
또한, 발포체 가닥의 옆부분을 잘라내고 열풍을 이용하여 상기 가닥들을 서로 붙혀 발포체 패드를 제조하고, 이 발포체 패드의 윗부분과 아랫부분을 열선 절단기로 절단하여 평평한 형태로 제조하였다. 그리고, 이 패드를 한변이 약 6-8cm인 사각형 형상으로 절단하여 압축시험용 시편으로 제조하였다. 이와 같이 제조된 시편의 두께는 약 16~18mm이며, 이 시편들은 압축탄성계수, 압축강도 및 크리프과 같은 압축 특성의 측정을 위해 사용되었다.
압축강도는 ASTM D 3575 D 방법에 상응하는 방법에 의하여 1분당 20mm의 압축속도로 측정하였다. 이러한 압축 시험은 약 25℃의 상온에서 행하여졌으며, 동탄성계수(dynamic modulus)를 시뮬레이션하기 위하여, 1분당 500mm의 압축속도로 압축탄성계수를 측정하였다. 압축탄성계수는 응력 변형 곡선의 최초 탄성변형부분으로부터 측정되어 진다.
본 실시예에서 제조된 발포체들의 물성이 아래 표 3 및 도 1에 나타나 있으며, 상기 발포체들은 모두 적어도 하나 이상의 바람직한 특성을 가지고 있다.
| 시험 No. | 폴리머 성분 비율 (중량%) | 열변형 온도 (℃) | 압축탄성 계수 (kPa) | 압축 강도 | 압축성 (mm) | 크리프 (%) | ||
| 5%(kPa) | 10%(kPa) | 25%(kPa) | ||||||
| 1 | LDPE=100 | 110 | 716 | 25 | 42 | 56 | 1.0 | 1.2 |
| 2 | LDPE:PBc=50:50 | 110 | 357 | 15 | 26 | 44 | 1.5 | 0.3 |
| 3 | LDPE:PBh=50:50 | 125 | 653 | 24 | 42 | 63 | 1.7 | 0.5 |
| 4 | LDPE:SIBS=70:30 | 125 | 270 | 11 | 22 | 38 | 1.7 | 1.1 |
| 5 | LDPE:PBh:SIBS= 50:30:20 | 120 | 257 | 12 | 18 | 29 | 1.9 | 1.2 |
표 3에서, 시험 1은 비교예이며, 상기 열변형(Heat Distortion) 온도는 열에 의한 변형성을 알 수 있는 것으로서, 발포체가 한시간의 노출시간 동안 5% 이상 수축하는 최고 온도를 나타낸다. 또한, 압축탄성계수는 발포체의 유연성을 나타내는 것으로서, 분당 500mm의 압축속도로 압축변형될 때 ASTM D 3575 D에 의해 측정된 값이다. 또한, 압축강도는 분당 20mm의 압축속도로 측정된 값이며, 압축성은 유럽기준 EN 12 431에 의해 결정된 값이며, 크리프는 3.5kPa의 하중이 1,000시간 동안 가해졌을때, 본래의 두께에 비하여 변형된 두께의 비율(%)을 나타낸 것이다.
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는 열변형 온도가 시험 1의 경우 110℃, 시험 2의 경우 110℃, 시험 3의 경우 125℃, 시험 4의 경우 125℃, 시험 5의 경우 120℃인 것으로 나타났다. 시험 2의 저밀도 측쇄 폴리에틸렌과 폴리푸텐-1 코폴리머(PBc)의 혼합물로부터 제조된 발포체를 제외한 나머지 시험 3~5의 LDPE에 PBh 또는 SIBS가 혼합된 혼합물 발포체는 열변형 온도가 저밀도 측쇄 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체보다 10~15℃ 더 높다. 따라서, 저밀도 측쇄 폴리에틸렌에 PBh 또는 SIBS가 혼합되어 이루어진 발포체는 LDPE만으로 이루어진 발포체에 비해 내열성이 향상됨을 알 수 있다.
또한, 표 2 및 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 혼합물 발포체의 밀도가 41~45kg/m3으로서 저밀도 측쇄 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체의 밀도인 35kg/m3보다 17~30% 높음에도 불구하고, 혼합물 발포체의 압축탄성계수가 시험 2의 경우 357kPa, 시험 3의 경우 653kPa, 시험 4의 경우 270kPa, 시험5의 경우 257kPa로서 저밀도 측쇄 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체의 압축탄성계수인 716kPa보다 더 작으므로 혼합물 발포체는 저밀도 측쇄 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체보다 유연하다. 따라서, 저밀도 측쇄 폴리에틸렌에 PBc, PBh 또는 SIBS가 혼합되어 이루어진 발포체는 LDPE만으로 이루어진 발포체에 비해 유연성이 향상됨을 알 수 있다.
특히, 저밀도 측쇄 폴리에틸렌 발포체보다 거의 30% 정도 더 고밀도인 시험 3의 저밀도 폴리에틸렌과 폴리부텐-1 호모폴리머(PBh)의 혼합물 발포체를 제외한 나머지 발포체는 저밀도 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체보다 1/3~1/2 범위의 낮은 압축 탄성율을 나타낸다.
또한, 표 2의 모든 발포체는 EN 12 431 압축성 테스트에서 2mm 이하의 만족할 만한 압축성을 나타내며, 혼합물 발포체는 LDPE만으로 이루어진 발포체에 비해 저압축 탄성계수와 저압축강도를 가지고 있음에도 불구하고 LDPE만으로 이루어진 발포체에 비해 크리프가 비교적 적게 나타났다. 따라서, 저밀도 측쇄 폴리에틸렌에 PBc, PBh 또는 SIBS가 혼합되어 이루어진 발포체는 LDPE만으로 이루어진 발포체에 비해 내크리프성이 향상됨을 알 수 있다.
동적 기계 특성
본 실시예에서 제조된 혼합 폴리머 발포체의 동적 기계 특성은 TA 인스트루먼트사(TA Instruments, Inc.: New Castle, Delaware, USA)의 모델 2980인 열적기계 분석기(Model 2980 thermal mechanical analyzer)를 이용하여 측정하였다. 직경이 약 15mm 이고, 두께가 약 6.2mm 인 원통형 발포체 시편을 발포체 가닥으로부터 제조하여, 압축방향과 수직방향으로 눌러 동적 기계 특성을 측정하였다.
동적 기계 특성은 온도를 분당 약 5℃의 속도로 상승시키는 동안, 50Hz의 진동 압축에 의하여 측정하였으며, 변형 정도는 두께의 약 0.8%에 고정시켰다. 본 실시예를 통하여 폴리머 발포체의 저장탄성계수(E'), 손실탄성계수(E") 및 탄젠트 델타(tan δ)값 등을 측정할 수 있었으며, 이중 저장탄성계수(E')는 물체의 동탄성계수를 나타내며, 저장탄성계수(E')에 대한 손실탄성계수(E")의 비율인 탄젠트 델타(즉, 손실계수:loss factor)는 물질의 충격에 대한 감쇠 성능을 나타낸다.
저장탄성계수(E')와 탄젠트 델타 값이 각각 도 2 및 도 3에 온도의 함수로서 도시되어 있으며, 아래 표 4에는 특정한 온도인 0℃, 20℃, 40℃에서 측정한 폴리머 발포체의 특성이 나타나 있다. 표 3에 나타난 압축탄성계수와 마찬가지로, 시험 2~5의 혼합 폴리머 발포체의 저장탄성계수(E')는 전체의 온도범위에서 시험 1의 저밀도 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체의 저장탄성계수(E')보다 낮다.
| 시험 No. | 저장탄성계수(E') | Tan δ | ||||
| 0℃ | 20℃ | 40℃ | 0℃ | 20℃ | 40℃ | |
| 1 | 1190 | 647 | 403 | 0.31 | 0.15 | 0.14 |
| 2 | 1080 | 549 | 158 | 0.15 | 0.20 | 0.16 |
| 3 | 962 | 475 | 275 | 0.15 | 0.17 | 0.16 |
| 4 | 772 | 394 | 228 | 0.16 | 0.18 | 0.16 |
| 5 | 894 | 484 | 281 | 0.16 | 0.18 | 0.17 |
표 4에서, 시험 1은 비교예이며, 저장탄성계수(E')는 주어진 온도에서 50Hz 진동 속도로 측정한 값을 kPa 단위로 나타낸 것이며, Tan δ(탄젠트 델타)는 손실탄성계수(E")와 저장탄성계수(E') 사이의 비율로서, 본 발포체의 충격에 대한 감쇠성능을 나타낸 것이다.
도 3 및 표 4에 나타난 바와 같이, 모든 혼합 폴리머 발포체는 중요한 사용온도인 약 20~40℃ 범위에서 저밀도 측쇄 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체보다 높은 탄젠트 델타 값을 나타낸다. 따라서, 혼합 폴리머 발포체는 저밀도 측쇄 폴리에틸렌만으로 이루어진 발포체보다 감쇠성능이 향상됨을 알 수 있다. 여기에서, SIBS 수지를 포함하는 발포체(시험 4 및 5)의 감쇠 특성은 SIBS 수지로부터 비롯된 것으로 추정된다. 더욱이, 폴리부텐-1 수지가 감쇠에 기여하는 것은 폴리부텐-1 수지의 물성으로부터 예측하지 못했던 놀라운 사실이다. 약 5~35℃ 온도범위에서는, 폴리부텐-1 코폴리머를 이용하는 발포체가 SIBS 수지를 이용하여 제조된 발포체보다 그 감쇠성능이 뛰어남을 알 수 있다.
본 발명에 따른 물성이 향상된 폴리올레핀 발포체는 압출공정과 같은 편리한 공정에 의하여 발포가 가능하면서도 유연성, 내열성, 크리프 저항성 및 감쇠성능이 뛰어나므로, 층간 차음재로 사용하였을시, 충격음의 전달을 효과적으로 방지할 수 있으며, 바닥 완충재로 사용하더라도 변형이 적게 일어난다는 장점이 있다.
Claims (7)
- 저밀도 측쇄 폴리에틸렌 수지 또는 에틸렌 코폴리머 수지 40~95중량%와,특성 변이 수지 5~60중량%를 포함하고,여기에서, 상기 특성 변이 수지는 폴리부텐-1 수지 및 스티렌-올레핀 블록 코폴리머로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 수지이고,폴리올레핀 발포체는 밀도가 9~100kg/m3인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리올레핀 발포체는 밀도가 15~50kg/m3인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 폴리부텐-1 수지는 폴리부텐-1 호모폴리머 및 부텐-1과 다른 올레핀의 코폴리머로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
- 제 1항에 있어서,상기 스티렌-올레핀 블록 코폴리머는 스티렌-이소부틸렌 블록 코폴리머인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
- 제 1항에 있어서,상기 발포성 폴리올레핀 수지와 상기 특성 변이 수지를 혼합한 혼합물에 조핵제, 발포제 및 치수 안정제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
- 제 1항에 있어서,상기 폴리올레핀 발포체는 압출공정에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 발포체.
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| JP2004352760A (ja) | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Bridgestone Corp | 発泡ゴム組成物及びその製造方法 |
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2005
- 2005-07-22 KR KR1020050066686A patent/KR100678401B1/ko active IP Right Grant
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