KR100686505B1 - 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체, 이의 제조 방법, 및다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 이루어진 용기,차량용 충격 완충재 및 차량용 부재 - Google Patents

다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체, 이의 제조 방법, 및다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 이루어진 용기,차량용 충격 완충재 및 차량용 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포말 수지층과 포말 수지층의 외부쪽에 제공된 수지층으로 이루어진 다층 패리슨(parison)을 금형에서 패리슨내 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시킴으로써 수득되고, 포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층을 갖고, 발포 성형체의 포말 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (1) 을 만족시킴과 함께, 포말 수지층의 표면상에 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이, 용융 유량(MFR)이 0.3 이상 (g/10 분) 인 경우에는 하기 관계식 (2) 를 만족시키고 또는 용융 유량(MFR)이 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만인 경우에는 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 것을 특징으로 하는 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체에 관한 것이다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.66 (1)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.47 (2).

Description

다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체, 이의 제조 방법, 및 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 이루어진 용기, 차량용 충격 완충재 및 차량용 부재 {MULTI -LAYER EXPANSION-MOLDED ARTICLE OF POLYPROPYLENE RESIN, PRODUCTION PROCESS THEREOF, AND CONTAINER, SHOCK-ABSORBING MATERIAL FOR AUTOMOBILE AND AUTOMOTIVE MEMBER FORMED OF THE MULTI-LAYER EXPANSION-MOLDED ARTICLE OF POLYPROPYLENE RESIN}
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 이점은 하기 첨부 도면과 함께 택해진, 하기 설명 및 부가 청구범위로부터 명백해질 것이다:
도 1A 및 1B 는 본 발명에 따른 발포 성형체의 예를 나타내는 세로 단면도이다.
도 2A 및 2B 는 본 발명에 따른 발포 성형체의 제조에 사용되는 다층 패리슨의 예를 나타내는 일부 절단 투시도이다.
도 3 은 용융 장력과 용융 장력의 측정 시간간의 관계를 도표로 나타낸다.
도 4 는 본 발명에 따른 발포 성형체의 제조 방법의 한 단계를 나타낸다.
도 5 는 본 발명에 따른 발포 성형체의 제조 방법의 한 단계를 나타낸다.
도 6A 및 6B 는 본 발명에 따른 발포 성형체의 제조 방법의 또다른 구현예를 나타낸다.
도 7 은 본 발명에 따른 발포 성형체의 예로서 범퍼의 횡단면도이다.
본 발명은 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체에 관한 것으로, 이것은 포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있고, 예를 들어, 바닥, 문 등, 팔레트, 용기, 차량 부재(部材) 등으로 이용되는 경량 보온 패널로서 사용된다.
열가소성 수지층을 발포된 수지층의 표면상에서 형성하는, 각종 형태의 다층 수지성 발포 성형체는 지금까지 공지되어 왔다. 최근에, 쓰레기 문제가 큰 염려가 되어왔고, 그래서 지금까지 사용후에 버려지고 있는, 폴리스티렌 수지 입자의 발포 성형체로 만들어진 어업 제품 등을, 폴리프로필렌 수지층을 포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 형성하는 다층 수지성 발포 성형체로 만들어진 용기로 교체하여, 이들을 증기로 소독할 수 있는 재생성 용기로서 유통시키기 위한 요구가 있어 왔다. 차량용 부재 등이 또한 재생 가능성, 강도, 경량성, 보온성 및 흡음성의 관점으로부터 상기 기재된 바와 같이 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있는 동일한 다층 수지성 발포 성형체로 형성된 부재로 구성하기 위해 필요되어 왔다.
상기 종류의 다층 수지성 발포 성형체로서, 중공(中空) 구조의 성형체는 수지층으로서 사용하기 위해 열가소성 수지로 형성되고, 폴리우레탄 수지를 성형체내의 공동(空洞)에 붓거나, 수지의 포말 비드(bead)를 그곳에 충전시켜 성형하는 방 법으로 수득된 것이 공지되어 왔다(일본 특허 공고 No. 10217/1983, 일본 특허 출원 공개 No. 339979/1994 등). 그러나, 상기 방법은 외장이 되는 수지층의 형성 단계 및 수지층 내부에 포말층의 형성 단계가 분리되어 실행되기 때문에, 다층 수지성 발포 성형체의 성형 방법이 복잡하고, 특수한 성형기가 필요하다는 문제가 관련되어 있다. 그러므로, 다층 수지성 발포 성형체를 값싸게 제공하는 것은 어렵다.
또한, 포말 수지층의 표면상에 제공된 열가소성 수지층이 있는 중공 다층 패리슨을 성형하면서 이것을 금형에서 압축시켜 패리슨의 반대쪽 내부 표면이 서로 융해접착되어, 이에 의해 다층 수지성 발포 성형체를 수득하는 방법이 제안되어 왔다(일본 특허 공고 No. 27978/1987, 일본 특허 출원 공개 No. 312449/ 1994 등).
그러나, 상기와 같이 다층 패리슨을 성형시키면서 이것을 금형에서 압축시키는 상기 방법은 균일한 두께의 수지층을 갖는 임의 발포 성형체를 제공하기 어렵고, 그래서 생성 발포 성형체의 표면에서 불규칙성이 발생하여 이의 외관을 손상시키거나, 상대적 고연신비의 성형체, 예컨대 용기를 형성하는 경우, 수지층이 틈이 생기거나 구멍이 생긴다는 문제가 관련되어 있다. 게다가, 상기 방법은 또한 폴리프로필렌 수지를 베이스(base) 수지로서 사용하는 경우, 밀도가 0.4 g/cm3 이하인 저밀도 포말 수지층의 성형체를 수득하는 것이 어렵거나, 포말 수지층의 밀도를 낮추려고 시도하는 경우, 생성 포말 수지층은 셀(cell) 파괴 및 개방 셀의 형성을 일으키기 쉽다는 문제가 관련되어 있다. 상기 기재된 바와 같이, 상기 방 법은 해결해야 할 일부 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술에 관련된 상기 문제들의 관점에서 완결되었고, 이의 목적으로서, 포말 수지층의 표면상에서 수지층이 되는 성형체를 형성하고 발포물을 여기에 붓는 복잡한 방법의 필요없이 제조할 수 있으며, 외관이 아름답고 경량성, 기계적 강도, 보온성, 쿠션성, 내화학성, 재생가능성 등이 우수한 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체, 이의 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 용기, 차량용 부재를 제시한다.
본 발명에 따라, 포말 수지층 및 포말 수지층의 외부쪽에 제공된 수지층으로 이루어진 다층 패리슨을 금형에서 패리슨내 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시킴으로써 수득되고, 포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있고, 발포 성형체의 포말 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 하기 관계식 (1) 을 만족시킴과 함께, 포말 수지층의 표면상에 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 용융 유량(MFR)이 0.3 이상 (g/10 분) 인 경우에는 하기 관계식 (2) 를 만족시키고 또는 용융 유량(MFR)이 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만인 경우에는 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 것을 특징으로 하는 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체를 제공한다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.66 (1)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.47 (2)
본 발명에 따라, 또한 포말 수지층 및 포말 수지층의 외부쪽에 제공된 수지층으로 이루어진 다층 패리슨을 금형에서 패리슨내 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시킴으로써 수득되고, 포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있고, 발포 성형체의 포말 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (3) 을 만족시킴과 함께, 포말 수지층의 표면상에 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 용융 유량(MFR)이 0.5 이상 (g/10 분) 인 경우에는 하기 관계식 (4) 를 만족시키고 또는 용융유량(MFR)이 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.5 (g/10 분) 미만인 경우에는 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 것을 특징으로 하는 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체를 제공한다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.79 (3)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.69 (4)
본 발명에 따른 발포 성형체는 바람직하게는 프로필렌 수지층의 두께가 100 ㎛ 내지 10 mm 이고, 발포 성형체의 총 밀도가 20 내지 400 kg/m3 인 성형체를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 발포 성형체에서, 발포 성형체의 내부 표면에서 융해접착된 부분의 면적비는 바람직하게는 25 % 이상, 더욱 바람직하게는 60 % 이상, 더더욱 바람직하게는 80 % 이상, 특히 바람직하게는 95 % 이상일 수 있다. 본 발명에 따른 발포 성형체는 추가로 수지층의 외부쪽에 합성 수지로 형성된 외장층이 있을 수 있다.
본 발명에 있어서, 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 하기 관계식 (1) 을 만족시키는 폴리프로필렌 수지에 포말제를 첨가하고 생성 혼합물을 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 발포성 용융 수지와, 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 0.3 이상 (g/10 분) 이면서 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 하기 관계식 (2) 를 만족시키거나 용융 유량(MFR)은 0.1 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만이면서 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 폴리프로필렌 수지를 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 용융 수지를 공압출시키고; 이에 의해 포말성 용융 수지를 발포시킴으로써 수득되는 포말 수지층의 표면상에 용융 수지로 구성된 수지층이 있는 다층 패리슨을 형성하고; 그 다음 다층 패리슨을 금형에서 패리슨의 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시켜 포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있는 발포 성형체를 수득하는 것으로 이루어진 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체의 제조 방법을 추가로 제공한다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.66 (1)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.47 (2)
본 발명에 있어서, 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (5) 를 만족시키는 폴리프로필렌 수지에 포말제를 첨가하고 생성 혼합물을 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 포말성 용융 수지와, 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 0.8 (g/10 분) 이상이면서 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (6) 을 만족시키거나 용융 유량(MFR)은 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.8 (g/10 분) 미만이면서 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 폴리프로필렌 수지를 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 용융 수지를 공압출시키고; 이에 의해 포말성 용융 수지를 발포시킴으로써 수득되는 포말 수지층의 표면상에 용융 수지로 구성된 수지층이 있는 다층 패리슨을 형성하고; 그 다음 다층 패리슨을 금형에서 패리슨의 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시켜 포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있는 발포 성형체를 수득하는 것으로 이루어진 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체의 제조 방법을 또한 추가로 제공한다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 1.14 (5)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.90 (6)
본 발명에 따른 방법에서, 발포성 용융 수지로서 사용되는 폴리프로필렌 수지는 MFR 이 0.3 내지 20 g/10 분이다.
본 발명에 있어서, 용기의 총 밀도가 30 내지 400 kg/m3 이고, 폴리프로필렌 수지층의 두께가 200 ㎛ 내지 5 mm 인, 상기 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 형성된 용기를 또한 추가로 제공한다.
본 발명에 있어서, 충격 완충재의 총 밀도가 25 내지 300 kg/m3 이고, 폴리프로필렌 수지층의 두께가 200 ㎛ 내지 7 mm 인, 상기 다층 폴리프로필렌 수지 발 포 성형체로 형성된 차량용 충격 완충재를 또한 추가로 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 형성된 차량용 부재를 또한 추가로 제공한다.
차량용 부재는 범퍼, 필라(pillar), 계기판, 스포일러, 펜더, 옆 디딤판, 도어 트림(door trim), 격자 흙받이 및 트렁크판 중에서 선택된 부재일 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 이후에 기재될 것이다. 본 발명에 따른 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체(이후 간단히 "발포 성형체" 로서 참조될 수 있다)의 특정예를 도 1A 및 1B 에 나타낸다. 도 1A 및 1B 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 발포 성형체 1 은 폴리프로필렌 수지층 13 을 포말 폴리프로필렌 수지층 12 의 표면상에 형성하는 구조이다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 은 압축시키기 위해 금형에서 다층 패리슨을 고착시킴으로써 수득된다. 본 발명에서 사용된 바와 같이 용어 "패리슨" 은 2 개의 쉬트(sheet)의 반대쪽 끝을 서로 접착, 또는 압출, 사출 성형 등으로써 수득되고 통상 성형 예컨대 블로우(blow) 성형에 사용되는 관상(管狀) 또는 임의 기타 중공 플라스틱 형성체 또는 성형체를 의미한다. 도 2A 및 2B 는 다층 패리슨 6 의 예를 나타낸다. 도 1A 및 1B 에 나타낸 발포 성형체 1 을 각각 도 2A 에 나타낸 다층 패리슨 및 도 2B 에 나타낸 다층 패리슨으로부터 수득한다.
도 2A 에 나타낸 다층 패리슨은 폴리프로필렌 수지층 3 을 포말 폴리프로필렌 수지층 2 의 외부 표면상에 적층시킨 구조이고, 도 2B 에 나타낸 다층 패리슨은 외장층 4 를 도 2A 에 나타낸 다층 패리슨의 수지층 3 의 표면상에 추가로 적층시킨 구조이다.
수지층 3 으로서, 바람직하게는 비포말체, 밀도 0.4 g/cm3 이상의 포말체, 또는 무기 재료 충전 비포말체를 사용한다. 다층 패리슨 6 은 포말 수지층 2 를 형성하는 폴리프로필렌 수지에 포말제를 첨가함으로써 제조되는 포말성 용융 수지를 합체 및 적층시키고, 압출기내 생성 혼합물, 및 또다른 압출기내 수지층 3 을 형성하는 폴리프로필렌 수지를 용융시킴으로써 제조되는 용융 수지(또는 외장층 4 를 추가로 갖는 다층 패리슨을 수득하기 위해, 추가 압출기내 외장층 4 를 형성하는 수지를 용융시킴으로써 제조되는 용융 수지)를 공압출용 다이에서 용융 및 혼련시키고, 이들을 다이를 통해 저압 구역으로 공압출시키고, 이에 의해 포말성 용융 수지를 발포시킴으로써 수득될 수 있다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 의 폴리프로필렌 수지층 13 (이후 "발포 성형체의 수지층 13" 또는 간단히 "수지층 13" 으로 참조될 수 있다) 은 다층 패리슨 6 의 수지층 3 에 해당한다. 다른 한편으로, 발포 성형체 1 의 포말 폴리프로필렌 수지층 12 (이후 "발포 성형체의 포말 수지층 12" 또는 간단히 "포말 수지층 12" 로 참조될 수 있다) 는 다층 패리슨 6 의 포말 수지층 2 에 해당한다. 도 2B 에 나타낸 다층 패리슨의 외장층 4 는 도 1B 에 나타낸 발포 성형체 1 의 수지층 13 의 외부쪽에 제공된 외장층 14 (이후 "발포 성형체의 외장층 14" 또는 간단히 "외장층 14" 로 참조될 수 있다) 에 해당한다.
발포 성형체의 포말 수지층 12 를 형성하는데 사용되는 폴리프로필렌 수지로서, 즉, 다층 패리슨 6 의 포말 수지층 2 를 형성하는데 사용되는 폴리프로필렌 수지로서, 폴리프로필렌 수지를 주성분으로서 함유하고, 이의 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 하기 관계식 (1) 을 만족시키는 폴리프로필렌 수지 (이후 간단히 "특정 폴리프로필렌 수지 A" 로서 참조) 를 사용한다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.66 (1)
관계식 (1) 을 만족시키지 못하지 폴리프로필렌 수지를 사용하면 발포율이 높고 두께가 두꺼운 포말 수지층 2 를 형성하지 못한다. 포말 수지층 2 를 형성하는데 사용되는 특정 폴리프로필렌 수지 A 는 바람직하게는 MT (gf) 및 MFR (g/10 분) 이 하기 관계식 (5) 를 만족시킨다. 상기 폴리프로필렌 수지는 발포율이 높고 두께가 두꺼운 포말 수지층 2 를 형성하게 한다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 1.14 (5)
특정 폴리프로필렌 수지 A 의 MFR 은 바람직하게는 0.3 내지 20 g/10 분이다. 만일 MFR 이 0.3 g/10 분 미만이면, 상기 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 포말제를 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 발포성 용융 수지의 포말 압출 온도는 높게 해야 한다. 결국, 수지의 점탄성이 저하되어, 포말제가 수지로부터 방출함으로써, 밀폐 셀 구조의 포말 수지층 2 를 형성하지 못한다는 가능성이 있다. 다른 한편으로, 만일 MFR 이 20 g/10 분 초과이면, 다층 패리슨의 생성 포말 수지층 2 는 가열 및 성형시 이의 고유동성으로 인해 엄청나게 축소되어, 대규모 발포 성형체의 제시는 그러므로 제조 장치에 대한 조치를 취하는 것이 필요하다.
발포 성형체의 수지층 13 을 형성하는데 사용되는 폴리프로필렌 수지로서, 즉, 다층 패리슨 6 의 수지층 3 을 형성하는데 사용되는 폴리프로필렌 수지로서, 폴리프로필렌 수지를 주성분으로 함유하고, MFR 이 0.3 (g/10 분) 이상인 경우에는 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (2) 를 만족시키고 또는 MFR 이 0.1 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만인 경우에는 MT 가 10 (gf) 이상인 폴리프로필렌 수지 (이후 간단히 "특정 폴리프로필렌 수지 B" 로서 참조) 를 사용한다:
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.47 (2)
MFR 이 0.3 (g/10 분) 이상인 경우 관계식 (2) 를 만족시키지 못하는 폴리프로필렌 수지, 또는 MFR 이 0.1 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만이고 MT 가 10 (gf) 미만인 폴리프로필렌 수지를 다층 패리슨의 수지층 3 을 형성하는데 사용하는 경우, 생성 수지층 3 은 성형기에 의해 상기 패리슨의 성형시 포말 수지층 2 의 신장을 수행할 수 없어서, 불균일 신장이 수지층 3 에서 발생하여 스케일 (scale) 패턴, 틈 및/또는 구멍이 수지층 3 의 표면에 생기게 된다. 결국, 생성 발포 성형체 1 의 수지층 13 은 또한 불충분하다. 그 밖에, MFR 이 0.1 (g/10 분) 미만인 임의 수지가 유동성이 낮기 때문에, 상기 저 MFR 수지를 사용하면 다이의 압출 온도를 높게 하지 않는한 수지층 3 을 형성하기 위해 용융 수지를 압출하기 어렵다. 다른 한편으로, 포말 수지층 2 를 형성하기 위한 포말성 용융 수지는 발포에 적합한 점성을 달성할 때까지 다이에서 포말 압출 온도를 저하시키는 것이 필요하다. 그러므로, MFR 이 0.1 (g/10 분) 미만인 수지를 수지층 3 형성용 수지로서 사용하는 경우, 이것을 포말 수지층 2 형성용 포말성 용융 수지와 함께 공압출시킴으로써 양호한 다층 패리슨을 제공하는 것이 어렵고, 수지층 3 형성용 용융 수지의 열은 포말 수지층 2 의 셀 구조를 파괴시키는 문제를 발생시킨다. 특정 폴리프로필렌 수지 B 의 MT 가 10 (gf) 이상인 경우, 특정 폴리프로필렌 수지 B 의 불량한 유동성은 MFR 이 0.1 (g/10 분) 이상인 한 용융시 강한 장력에 의해 상쇄될 수 있다. 따라서, 양호한 발포 성형체 1 은 다층 패리슨의 제조 조건, 패리슨의 성형 조건 등을 적절히 고려함으로써 스케일 패턴, 틈, 구멍 및/또는 등을 성형체의 수지층 13 에서 발생시키지 않고 제시될 수 있다. 덧붙여서, 특정 폴리프로필렌 수지 B 의 MFR 은 생성 다층 패리슨 6 의 축소를 방지하기 위해 바람직하게는 20 (g/10 분) 이하이다. MFR 이 0.5 (g/10 분) 이상이고 MT (gf) 및 MFR (g/10 분) 이 하기 관계식 (4) 를 만족시키는 폴리프로필렌 수지, 또는 MFR 이 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.5 (g/10 분) 미만이고 MT (gf) 가 10 (gf) 이상인 폴리프로필렌 수지가 특정 폴리프로필렌 수지 B 로서 바람직하다. MFR 이 0.8 (g/10 분) 이상이고 MT (gf) 및 MFR (g/10 분) 이 하기 관계식 (6) 을 만족시키는 폴리프로필렌 수지, 또는 MFR 이 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.8 (g/10 분) 미만이고 MT (gf) 가 10 (gf) 이상인 폴리프로필렌 수지가 특정 폴리프로필렌 수지 B 로서 더욱 바람직하다. 상기 수지 B 의 사용은 두께가 균일한 수지층 13 의 양호한 발포 성형체 1 을 제공한다.
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.69 (4)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.90 (6)
상기 기재된 특정 수지 A 및 B 를 예를 들어 하기 방법에 따라 수득할 수 있다. 즉, 상기 수지를 저 MT 의 통상 폴리프로필렌 수지 (특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 를 수득하기 위해 사용되는 통상 폴리프로필렌 수지는 이후 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 와 구별하기 위해 "폴리프로필렌 원료 수지" 로서 참조될 것이다), 폴리프로필렌 원료 수지의 융점보다 낮은 1분 반감기 온도를 갖는 퍼옥시드, 및 주사슬 분리방지제 를 수성 매질에 붓고 이들을 교반시키고, 이에 의해 퍼옥시드의 분해를 가능한 한 많이 방지하고, 전체 퍼옥시드의 반 이상이 잔류하는 온도 및 시간 조건에서 폴리프로필렌 원료 수지에 퍼옥시드와 주사슬 분리방지제를 충전시키고, 그 다음 원료 수지를 예정 시간 동안 사용된 퍼옥시드의 1분 반감기 온도가 퍼옥시드를 분해시키기 위해 도달하는 온도 조건하에서 고착시키고, 이에 의해 이의 겔 함량이 1 % 미만인 방식으로 폴리프로필렌 원료 수지를 약간 가교시키는 방법, 또는 저온 분해 퍼옥시드 (1분 반감기 온도: 실온 내지 약 120 ℃) 를 어택틱(atactic) 성분, 및/또는 이소택틱(isotactic)이지만, 생성 혼합물을 120 ℃ 이하에서 가열하기 위해 결정성이 아닌 성분을 함유하는 폴리프로필렌 원료 수지와 혼합시키고, 이에 의해 폴리프로필렌 원료 수지의 주사슬에 대해 분지 사슬로서 어택틱 성분 및/또는 비결정성 이소택틱 성분을 결합시켜 장사슬 분지를 갖는 폴리프로필렌 수지를 제공하는 방법으로 수득할 수 있다. 첨부하여, 퍼옥시드의 1분 반감기 온도는 퍼옥시드의 반감기가 1분인 온도를 의미한다.
상기 기재된 방법에서, 폴리프로필렌 원료 수지로서, 프로필렌 단독중합체 또는 프로필렌과 기타 단량체의 공중합체를 사용할 수 있다. 기타 단량체의 예 는 에틸렌, 1-부텐, 이소부틸렌, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 3,4-디메틸-1-부텐, 1-헵텐 및 3-메틸-1-헥센을 포함한다. 공중합체는 랜덤(random) 공중합체 또는 블록(block) 공중합체일 수 있다.
공중합체를 폴리프로필렌 원료 수지로서 사용하는 경우, 폴리프로필렌 수지 고유의 성질이 손상되지 않게 하기 위해 공중합체의 기타 단량체 성분의 분율이 랜덤 공중합체에 대해 5.0 중량% 이하 또는 블록 공중합체에 대해 20.0 중량% 이하인 것이 바람직하다.
상기 기재된 바와 같은 폴리프로필렌 원료 수지를 단독으로 또는 이의 임의 조합으로 사용할 수 있다. 폴리프로필렌 원료 수지와 함께, 기타 수지 성분 예를 들어 에틸렌 수지, 예컨대 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 선형 초저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-부텐 공중합체 및 에틸렌-말레산 무수물 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 및 필요시 폴리프로필렌의 고유한 성질을 방해하지 않는 범위내의 스티렌 수지를 혼합시킬 수 있다.
폴리프로필렌 원료 수지로부터 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 를 제조하는데 사용되는 퍼옥시드의 예는 라우로일 퍼옥시드, m-톨루오일벤조일 퍼옥시드, 벤조일 퍼옥시드 및 비스(4-부틸시클로헥실) 퍼옥시디카르보네이트를 포함한다. 이들중, 1분 반감기 온도가 사용된 폴리프로필렌 원료 수지의 융점보다 낮은 퍼옥시드를 선택한다. 주사슬 분리방지제는 폴리프로필렌 원료 수지가 퍼옥시드에 의해 절단되는 것을 방지하는 작용을 한다. 예를 들어, 메틸 메타크릴레이트, 디비닐벤젠, 트리알릴 시아누레이트 등을 사용한다. 수성 매질로서, 통상 계면활 성제를 첨가하는 물이다.
MT 와 MFR 간의 관계식 (1) 을 만족시키는 특정 폴리프로필렌 수지 A 는 분지 사슬의 길이, 및 상기 기재된 방법으로 수득된 분지 사슬의 폴리프로필렌 수지의 분지점 분율을 조절함으로써 수득될 수 있다. 특히, 분지 사슬의 길이는 길어지고, 분지점은 분율은 상대적으로 적어지며, 이에 의해 관계식 (5) 를 만족시키는 특정 폴리프로필렌 수지 A 를 수득한다. 그 밖에, MT 와 MFR 간의 관계식 (2) 를 만족시키는 특정 폴리프로필렌 수지 B 는 상기 기재된 특정 폴리프로필렌 수지 A 에서와 동일한 방식으로 제조될 수 있거나 선형 구조의 폴리프로필렌 수지에서 윤활제 등으로 이의 유동성을 향상시킴으로써 수득될 수 있다. 특히, 분지사슬을 갖는 폴리프로피렌 수지를 제조용으로 선택하고, 이에 의해 관계식 (4) 또는 (6) 을 만족시키는 특정 폴리프로필렌 수지 B 를 수득한다.
그러나, 상기 기재된 방법은 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 를 수득하기 위한 예이고, 발포 성형체의 포말 수지층 12 및 이의 수지층 13 을 형성하기 위한 베이스 수지로서 각각 사용되는 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 는 상기 기재된 방법으로 수득된 것에 제한되지 않고, 생성 중합체가 용융 장력(MT)와 용융 유량(MFR)간의 관계를 만족시키는 한 이의 수득 방법에 특별한 제한은 없다. 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 의 명칭은 발포 성형체의 포말 수지층 12 를 형성하는데 사용되는 폴리프로필렌 수지를 편리하게 구별하고 상기 기재된 특정 필요조건을 발포성형체의 수지층 13 을 형성하는데 사용되는 폴리프로필렌 수지로부터 충족시키고 상기 기재된 특정 필요조건을 충족시키는데 사용된다. 따라서, 발포 성형체의 포말 수지층 12 를 형성하기 위한 수지에 대한 필요조건 및 발포 성형체의 수지층 13 을 형성하기 위한 수지에 대한 필요조건을 모두 충족시키는 폴리프로필렌 수지를 사용하는 경우, 발포 성형체의 포말 수지층 12 및 수지층 13 을 또한 동일한 베이스 수지로 또한 형성할 수 있다. 사용후 본 발명에 따른 발포 성형체, 및 발포 성형체의 제조시 발생된 조각들을 예를 들어 이들을 용융시켜 재생 물질로서 사용하는 경우, 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 에 대한 조건을 만족시키는 한 제한없이 사용하기 위해 재생시킬 수 있다.
특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 는 또한 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 가 아닌 기타 중합체를 필요시 혼합시키는 것을 포함한다. 그러나, 물론 또다른 중합체로 혼합시켜 수득된 수지는 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 에서 MT 와 MFR 간의 관계를 만족시켜야 한다.
특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 와 혼합시킬 수 있는 기타 중합체로서, 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 를 수득하기 위한 예로서 상기 기재된 방법에서 폴리프로필렌 원료 수지와 혼합시킬 수 있는 기타 수지 성분으로서 예를 든 것과 동일한 수지, 그 밖에 고무 예컨대 에틸렌-프로필렌 고무; 폴리스티렌 탄성중합체 예컨대 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체 및 이의 수소화 생성물; 및 단단한 부분으로서 폴리올레핀 공중합체 예컨대 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체, 및 연한 부분으로서 폴리올레핀 공중합체 고무 예컨대 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 랜덤 공중합체로 이루어진 폴리올레핀 탄성중합체 등을 사용할 수 있다.
또한, 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 에서 폴리프로필렌 성분이 아닌 기타 중합체 성분의 분율이 증가하는 경우, 폴리프로필렌 수지의 고유한 성질은 어쩌면 상기 중합체가 MT 와 MFR 간의 관계를 만족시키는 경우에도 손상될 수 있다. 그러므로, 기타 중합체 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 와 혼합시키는 경우, 혼합물은 폴리프로필렌 성분을 65 중량% 이상, 바람직하게는 80 중량% 이상의 분율로 혼합후 수지내에 함유하도록 제조한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 는 생성 혼합물의 MT 와 MFR 이 폴리프로필렌 원료 수지가 아닌 기타 중합체를 폴리프로필렌 원료 수지와 적당히 혼합시킴으로써 MT 와 MFR 간의 개별 관계를 만족시키는 방식으로 제조되는 것일 수 있다.
본 명세서에서 용융 장력(MT)는 ASTM D 1238 에 따라 제조되는, 도요 세이끼 세이사꾸쇼사(Toyo Seiki Seisaku-Sho Ltd.)등에 의해 제조되는 용융 장력 시험기 II 모델(Melt Tension Tester II Model)을 이용하여 측정한다. 구체적으로, 기공 직경 2.09 mm 및 길이 8 mm 의 기공을 갖는 직선 기공의 원통형 개구가 장착된 용융 장력 시험기를 사용하고, 수지 샘플을 개구를 통해 수지 온도 230 ℃ 및 피스톤 속도 10 mm/분의 조건하에 스트란드(strand)속에 압출시켜 직경 45 mm 의 장력 검침을 위해 스트란드를 도르래상에 고착시키고, 스트란드를 직경 50 mm 의 권취 (take-up) 롤상에 권취시키면서 권취 속도를 약 5 rpm/초(스트란드의 권취 가속도: 약 1.3 ×10-2 m/초2) 의 분율로 점직적 증가시킨다. 먼저 장력 검침용 도르래상 에 현수된 스트란드를 분쇄시킬 때까지 권취 속도를 증가시켜 스트란드를 분쇄시킨 시점에서 권치 속도 R(rpm) 을 측정한다. 그 다음 스트란드를 고정된 권취 속도 R ×0.7 (rpm) 에서 권취시켜 시간에 따른 장력의 검침을 위해 도르래에 연결된 검침기로 검침된 스트란드의 용융 장력(MT)를 측정하고 이것을 세로좌표 축상에 MT(gf)로 놓고 가로좌표 축상에 시간(초)로 택하여 차트로 만들어, 이에 의해 도 3 에 나타낸 바와 같이 진폭을 갖는 그래프를 수득한다. 본 발명에서 MT 는 안정한 진폭 부분에서 진폭의 중간(X)을 의미한다. 그러나, 스트란드를 권취 속도가 500(rpm)에 도달한 시점에서도 분쇄시키지 않는 경우, 권취 속도 500(rpm)에서 권취로 수득된 그래프로부터 상기 기재된 바와 같이 측정된 값을 용융 장력(MT)으로 여겨진다. 또한, 상기 그래프상에 드물게 발생되는 특정 진폭을 무시한다. 용융 유량 (MFR)에 대해, 230 ℃ 에서 JIS K 7210 에 기재된 2.16 kgf 의 하중하에 측정으로 수득된 값을 채택한다.
수지층 13 의 외부 표면상에 외장층 14 를 추가로 갖는 발포 성형체 1 의 경우, 외장층 14 를 형성하는데 사용되는 수지 또는 중합체(이후 간단히 수지로서 참조)의 예는 열가소성 수지, 예를 들어 폴리에틸렌 수지, 예컨대 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌; 폴리프로필렌 수지, 예컨대 호모폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌-1-부텐 랜덤 공중합체, 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 삼원공중합체, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 및 프로필렌-1-부텐 블록 공중합체; 환상 폴리올레핀; 폴리카르보네이트 수지; 폴리에스테르 수지; 폴리스티렌 탄성중합체; 폴리올레핀 탄성중합체; 및 폴리에스테르 탄성 중합체를 포함한다. 상기 수지를 단독으로 또는 이의 임의 조합으로 사용할 수 있다. 또한, 발포 성형체 1 의 수지층 13 을 형성하는 수지에 대해 실제로 충분한 열접착력이 없는 외장층을 형성하는 수지를 상기 수지들중에서 사용하는 경우, 외장층 14 와 수지층 13 간의 접착제층을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 생성 성형품의 내충격성의 관점으로부터 외장층 14 로서 폴리올레핀 탄성중합체, 폴리스티렌 탄성중합체 또는 고충격 폴리스티렌을 사용하는 것이 바람직하다. 외장층 14 는 필름 또는 쉬트에 한정되지 않고, 섬유성 형태, 예컨대 부직포 또는 직포일 수 있다. 외장층 14 는 단일층에 한정되지 않고, 다층일 수 있다.
각종 첨가제, 예컨대 적외선 흡수제, 적외선 반사제, 난연제, 유동성 개선제, 기후 안정화제, 착색제, 열안정화제, 산화방지제, 핵제, 무기 충전제 및 고무를 필요시 발포 성형체 1 의 포말 수지층 12, 수지층 13 및 외장층 14 속에 적합하게 혼입시킬 수 있다. 무기 재료, 예컨대 단섬유 또는 점토를 표면처리시키고 개별 층에 첨가하고, 이에 의해 층들의 강성(剛性)을 증진시켜 고강성의 발포 성형체 1 을 제공하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 의 수지층 13 의 두께는 바람직하게는 100 ㎛ 내지 10 mm, 더욱 바람직하게는 100 ㎛ 내지 7 mm 이다. 만일 수지층 13 의 두께가 너무 작으면, 성형체 1 은 이의 표면 매끄러움이 악화되어 이의 표면 외관을 불량하게 만들 가능성이 있다. 만일 수지층 13 의 두께가 너무 크면, 발포 성형체 1 의 총중량이 무거워져서, 성형체가 성형체 1 의 사용에 따라 경량이라고 말하기 어렵고, 더욱이 발포 성형체 1 의 포말 수지층 12 의 밀폐 셀 함량이 어느 정 도 저하될 수 있다. 더욱 구체적으로, 수지층 및 포말 수지층이 공압출 방법으로 공압출 다이를 통해 동시에 압출되기 때문에, 수지층을 형성하는 용융 수지의 열량은 수지층의 두께가 큰 경우 높아서, 포말 수지층을 상기 열로 가열시키고, 포말 수지층을 형성하는 수지의 점성을 저하시켜 셀을 유지시키지 못하고, 포말 수지층의 밀폐 셀 함량을 저하시키게 된다.
상대적 고밀도 핵심층은 패리슨 6 으로부터 발포 성형체의 제조시 다층 패리슨 6 의 성형 조건을 적절히 선택함으로써 다층 패리슨 6 의 내부 표면에서 반대쪽 포말 수지층의 융해접착된 부분에서 존재하게 될 수 있다. 상기 핵심층은 리브 (rib)처럼 작용하고 성형체 1 에서 수축 또는 변형의 발생을 방지하는 효과가 있다고 예상될 수 있다. 핵심층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 5 mm, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3 mm, 특히 바람직하게는 0.1 내지 1.5 mm 이다. 만일 핵심층의 두께가 너무 크면, 포말 수지층에서 밀폐 셀 함량이 저하되어 성형체 1 의 기계적 강도를 악화시킬 수 있다.
다층 패리슨 6 의 포말 수지층 2 형성용 포말성 용융 수지는 특정 폴리프로필렌 수지 A, 포말제 및 셀 안정화제, 예컨대 탈크 등을 압출기에서 적절히 용융 및 혼련시킴으로써 제조된다. 폴리프로필렌 수지층 3 형성용 용융 수지는 특정 폴리프로필렌 수지 B 및 임의로 각종 첨가제를 압출기에서 용융 및 혼련시킴으로써 제조된다. 포말성 용융 수지 및 용융 수지는 공압출용 링(ring) 다이에 합체 및 적층시키고 저압 구역으로 공압출시키고, 이에 의해 포말성 용융 수지를 발포시켜 다층 패리슨 6 을 수득한다.
발포 성형체의 수지층 13 의 표면상에 외장층 14 를 추가로 갖는 발포 성형체 1 을 수득하는데 사용되는 도 2B 에 나타낸 다층 패리슨과 같은 3 개 이상의 층으로 이루어진 층구조의 다층 패리슨은 층과 같은 수의 압출기, 및 다수의 수지를 다층 패리슨에서 층수에 따라 합체 및 적층시킬 수 있는 구조의 공압출용 링 다이를 이용하여 수득될 수 있다.
발포 성형체 1 의 포말 수지층 12 형성용 특정 폴리프로필렌 수지 A 에 첨가되는 포말제로서, 휘발성 포말제 또는 분해성 포말제를 사용할 수 있다. 그러나, 고발포율의 포말 수지층을 수득하기 위해, 휘발성 포말제를 사용하는 것이 바람직하다. 휘발성 포말제의 예는 지방족 탄화수소, 예컨대 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, n-헥산, 이소헥산 및 시클로헥산; 염소화 탄화수소, 예컨대 염화메틸 및 염화에틸; 및 플루오르화 탄화수소, 예컨대 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 및 1,1-디플루오로에탄을 포함한다. 분해성 포말제의 예는 아조디카르본아미드를 포함한다. 상기 언급된 포말제는 이의 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 셀 안정화제로서 작용을 또한 갖는 분해성 포말제는 휘발성 포말제와 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 의 제조 방법은 더욱 자세히 도 4 및 5 를 참조하여 이후 기재될 것이다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 필요시에 제공된 포말 수지층, 수지층 3 및 외장층 4 형성용 포말성 용융 수지 및 용융 수지(들)은 분리된 압출기(나타내지 않음)에서 개별적으로 제조되고, 상기 용융 수지는 압출기로부터 저압 구역으로 압출시키면서 이들을 다이 21 에서 합체 및 적층 시키고, 이에 의해 다층 패리슨 6 을 수득한다. 축압기를 압출기와 다이 21 사이에 또는 필요한 경우 다이 11 내에 제공할 수 있다.
숫컷 금형 22a 및 암컷 금형 22b 에서 금형 스플릿(split)은 다이 21 을 통해 이의 양쪽 끝으로부터 압출로 형성된 다층 패리슨 6 을 고착시키기 위해 밀폐된다. 금형을 밀폐시키는 경우, 다층 패리슨 6 을 금형의 내부 표면상에 압축시켜 다층 패리슨 6 을 금형의 내부 표면과 밀접하게 접촉시키면서 이것을 평면 형태로 점진적으로 변형시킨다. 상기 경우, 패리슨의 내부에서 공기를 방출시키기 위한 공기 구멍(나타내지 않음)을 제공한다. 금형의 밀폐를 도 5 에 나타낸 바와 같이 완결시키는 경우, 다층 패리슨 6 의 반대쪽 맨 안쪽 포말층의 적어도 일부를 서로 완전히 결합시키고, 이에 의해 본 발명에 다른 발포 성형체 1 을 수득한다. 또한, 다층 패리슨 6 의 반대쪽 맨 안쪽 포말층을 서로 완전히 접촉시켜 도 1A 및 1B 에 나타낸 바와 같이 임의 공간없이 이들을 통합시킴으로써 수득한 발포 성형체 1 은 기계적 강도 및 치수 안정성이 우수하기 때문에 바람직하다.
금형의 내부 표면과 패리슨의 외부 표면간의 압력을 감소시키면서 성형을 수행하기 위해 압력 축소용 파이프 23 을 금형에 제공하는 경우, 다층 패리슨 6 의 외부 표면을 금형의 내부 표면에 아주 밀접하게 완전히 접촉시켜 양호한 재생가능성 및 양호한 외관을 갖는 금형의 형태를 따르는 발포 성형체 1 을 수득한다. 내부 표면에 패턴을 갖는 금형을 사용하는 경우, 생성 발포 성형체에 대한 패턴의 이동가능성은 양호하고, 그래서 이의 외관이 매우 훌륭하다.
또한, 다이 21 을 통해 다층 패리슨 6 의 압출 직후 패리슨 핀치(pinch)로 다층 패리슨 6 의 말단 밑에서 개구부를 밀폐시키고, 공기를 패리슨 6 에 주입하여 이것을 팽창시키고 그 다음 상기 기재된 바와 동일한 방식으로 성형을 수행하는 것을 이루어진 방법을 채택한다.
또한, 도 4 및 5 는 본 발명에 따라 발포 성형체 1 의 제조 방법의 예를 개념상으로 나타내고, 본 발명에 따른 발포 성형체 1 의 특정 제조 공정은 나타낸 것에 제한되지 않는다. 다층 패리슨 6 을 디프드로잉(deep drawing)시키는 경우, 암컷 금형 22b 는 하단부 24 및 하단부 24 의 4 측면상에 제공된 측면부 25 에 의해 암컷 금형 22b 의 셋업(set-up) 및 전개를 측면부 25 를 이동시킴으로써 수행할 수 있는 방식으로 구축된다. 숫컷 금형 22a 및 암컷 금형 22b 의 밀폐중, 성형을 수행하면서 암컷 금형 22b 를 전개 단계로부터 셋업시키는 것이 바람직하다.
본 명세서에서, 다층 패리슨 6 의 내부 표면에 있는 반대쪽 포말 수지층의 융해접착 부분의 분율은 융해접착 부분의 면적비(%)로 나타낸다. 본 발명에서, 발포 성형체 1 의 융해접착 부분의 면적비는 충분한 기계적 강도 및 치수 안정성을 달성시키려는 관점으로부터 바람직하게는 25 % 이상, 바람직하게는 60 % 이상, 더욱 바람직하게는 80 % 이상, 특히 바람직하게는 95 % 이상이다. 융해접착 부분의 면적비를 하기 방식으로 측정할 수 있다.
발포 성형체 1 은 10 개의 균등 조각으로 분할하기 위해 발포 성형체를 제조하는데 사용되는 다층 패리슨 6 의 압출 방향에 대해 평면수직으로 절단한다. 그 다음 발포 성형체의 절단 조각을 발포 성형체를 만드는 순서대로 배열시키고, 이에 의해 성형체의 각 절단 조각에서 오른쪽 표면에서 다층 패리슨의 내부 표면내 반대 쪽 포말 수지층의 융해접착 부분의 길이(mm)를 측정한다. 상기 길이를 두 배로 하여 수득된 값을 융해접착된 부분의 길이, L(mm) 로 고려한다. 다른 한편으로, 다층 패리슨의 내부 표면에서 반대쪽 포말 수지층의 일부가 서로 융해접착시키지 않아 공극 부분을 형성하는 경우, 공극 부분의 내부 원주 모서리의 길이, M(mm)을 측정한다. 융해접착된 부분의 길이, L 및 공극 부분의 내부 원주 모서리의 길이, L 을 구획적 표면의 모든 융해접착 부분 및 모든 공극 부분의 개별 합으로써 측정한다. 융해접착 부분의 면적비(%)는 하기 방정식에 따라 수득된 L 및 M 으로부터 구해진다:
융해접착된 부분의 면적비(%) = [L/(L + M)] ×100
또한, 다층 패리슨의 내부 표면에서 반대쪽 포말 수지층을 공극없이 서로 융해접착시키는 구획에서, 면적비는 자연히 합이 100 % 가 된다. 상기 기재된 측정은 발포 성형체의 개별 절단 조각내 모든 오른쪽 구획 표면(즉, 9 구획 표면)상에서 수행되고, 상기 수득된 융해접착 부분의 면적비의 산술 평균은 본 발명에 따른 발포 성형체에서 융해접착 부분의 면적비(%)로서 고려된다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 에서, 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 특정 폴리프로필렌 수지 B 를 각각 발포 성형체의 포말 수지층 12 및 발포 성형체의 수지층 13 을 형성하는 원료로서 사용한다. 상기 수지로부터 최종적으로 형성된 발포 성형체 1 의 포말 수지층 12 및 수지층 13 에서 절단된 샘플의 MT 및 MFR 을 평가하고, 발포 성형체 등의 포말 수지층 12 및 수지층 13 으로부터 구해진 MT 및 MFR 의 값은 발포 성형체 1 의 제공시 열 이력(履歷)의 차이로 인해 본래 특정 폴 리프로필렌 수지 A 및 B 의 MT 및 MFR 의 값과 상이할 수 있다. 그 밖에, 동일한 특정 폴리프로필렌 수지를 이용하여 수득된 발포 성형체에서도, 생성 발포 성형체의 포말 수지층 12 및 수지층 13 으로부터 구해진 MT 및 MFR 의 값은 다층 패리슨의 제조시 압출 조건의 차이 등으로 인해 서로 상이할 수 있다. 동시에, 발포 성형체의 포말 수지층 12 의 MT 및 MFR 은, 측정용 샘플로서, 진공 오븐에 약 15 분 동안 포말 수지층의 절단 샘플을 두어 이것을 가열 및 용융시키고, 이에 의해 이것을 변형시킴으로써 수득된 것을 이용하여 측정된다. 발포 성형체의 절단 샘플로부터 측정된 포말 수지층 12 및 수지층 13 의 MT 및 MFR 값은 특정 폴리프로필렌 수지 A 및 B 의 MT 및 MFR 의 측정과 동일한 방법에 따라 측정된 값이다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 에서, 본 발명에 따른 발포 성형체 1 의 제조중 열 이력에도 불구하고, 본 발명의 의도된 목적을 달성하기 위한 관점으로부터 MT 및 MFR 이 상기 기재된 방식으로 포말 수지층 12 및 수지층 13 의 절단 샘플로부터 측정되는 경우, 발포 성형체의 포말 수지층 12 를 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대한 측정으로 수득된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)은 하기 관계식 (1) 을 만족시키고, 더욱이 발포 성형체의 수지층 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 유량(MFR)은 0.3 (g/10 분)이상이면서 수지 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)은 하기 관계식 (2) 를 만족시키거나, 발포 성형체의 수지층 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 유량, MFR 은 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만이면서 수지층 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT)은 10 (gf) 이상이다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.66 (1)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.47 (2)
대형 발포 성형체, 디프드로(deep-draw) 발포 성형체 또는 대형 디프드로 발포 성형체에서조차도 외관 및 기계적 강도가 우수한 발포 성형체를 제공하기 위해, 발포 성형체에서 포말 수지층 12 를 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 하기 관계식 (3) 을 만족시키고, 더욱이 발포 성형체의 수지층 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 유량(MFR)은 0.5 (g/10 분)이상이면서 수지 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)은 하기 관계식 (4) 를 만족시키거나, 발포 성형체의 수지층 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 유량(MFR)은 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.5 (g/10 분) 미만이면서 수지층 13 을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대한 측정으로 수득된 용융 장력(MT)는 10 (gf) 이상이다:
log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.79 (3)
log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.69 (4)
본 발명에 따른 발포 성형체는 폴리프로필렌 수지로 구성된 수지층 3 의 다층 패리슨 6 을 폴리프로필렌 수지로 이루어진 포말 수지층 2 의 외부 표면상에 성형시킴으로써 수득되기 때문에, 본 발명에 따른 발포 성형체 1 에서 수지층 13 에 대한 포말 수지층 12 의 접착력은 높다. 또한, 포말 수지층 12 및 수지층 13 에서 절단된 폴리프로필렌 수지의 MT 및 MFR 이 각 관계식을 만족시키기 때문에, 발포 성형체 1 의 수지층 13 의 두께는 균일하고, 포말 수지층 12 의 발포율은 충분히 높으며, 이의 두께는 또한 충분히 두껍고, 성형체의 외관은 훌륭하다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 에서, 포말 수지층 12 의 밀도는 바람직하게는 20 내지 500 kg/m3, 더욱 바람직하게는 25 내지 400 kg/m3 이다. 만일 포말 수지층 12 의 밀도가 500 kg/m3 초과이면, 성형품이 경량이라고 말하기 어렵고, 물성, 예컨대 보온성은 어쩌면 악화될 수 있다. 만일 포말 수지층 12 의 밀도를 20 kg/m3 미만으로 하면, 다층 패리슨의 포말 수지층 2 를 구성하는 셀 막이 너무 얇아져서, 패리슨의 성형시 셀의 충돌이 쉽기 때문에 성형이 어렵게 되고, 그래서 발포 성형체 1 이 양호한 제품으로 제공될 수 없을 가능성이 생긴다.
발포 성형체 1 에서 포말 수지층 12 의 밀도는 하기 방법에 따라 측정된다. 포말 수지층 12 의 일부를 발포 성형체 1 에서 절단하고, 절단 샘플의 중량(g)을 샘플의 외부 크기로부터 구해진 부피(cm3)로 나누어 구해진 값을 kg/m2 단위로 환산한다. 포말 수지층 12 의 밀도가 측정된 위치에 따라 다양할 수 있기 때문에, 샘플을 상이한 부분, 예컨대 하부 및 측면의 10 개 이상의 위치에서 발포 성형체의 포말 수지층 12 를 절단하고, 최대값 및 최소값을 결과 측정값으로부터 배제하여 나머지 값의 산술 평균을 구하며, 이에 의해 평균값을 발포 성형체의 포말 수지층 12 의 밀도로 고려한다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 의 수지층 13 의 두께는 바람직하게는 100 ㎛ 내지 10 mm 이다. 만일 수지층 13 의 두께가 너무 작으면, 성형체 1 은 이의 표면 매끄러움이 악화되어 표면 외관을 불량하게 할 가능성이 있다. 다른 한편으로, 만일 수지층 13 의 두께가 너무 크면, 발포 성형체 1 의 총중량은 무거워져서, 성형체가 발포 성형체 1 의 사용에 따라 경량이라고 말하기 어렵다. 수지층 13 의 두께는 성형체 1 의 구획 평가로 측정된다. 상기 경우, 평가는 또한 필요한 경우 현미경을 통해 구획을 확대하고, 확대된 투시도를 이용하여 수행될 수 있다. 패리슨용 금형 클램프 근처의 발포 성형체 1 의 상하 및 좌우 주변에 위치한 수지층 13 의 부분들의 두께(도 5 의 X)는 작은 값을 나타낼 수 있고, 그래서 클램프 주위가 아닌 또다른 주된 부분의 두께는 상기 범위내에 해당해야 한다.
본 발명에 따른 발포 성형체 1 의 전체 밀도는 통상 20 내지 800 kg/m3, 바람직하게는 20 내지 400 kg/m3 이다. 만일 발포 성형체 1 의 전체 밀도가 800 kg/m3 초과이면, 성형체의 경량성 및 보온성이 어쩌면 악화될 수 있다. 다른 한편으로, 만일 성형체 1 의 전체 밀도가 20 kg/m3 미만이면, 기계적 성질, 예컨대 성형체의 압축 강도는 어쩌면 악화될 수 있다.
발포 성형체 1 의 전체 밀도는 성형체 1 을 물에 침지시켜 측정되는 이의 부피(m3)로 발포 성형체 1 의 중량(kg)을 나눔으로써 측정되는 값이다. 그러나, 다층 패리슨의 내부 표면에서 비융해접착된 부분에 의해 정의된 공극 부분이 성형 체 1 의 내부에 존재하는 경우조차도, 상기 공극 부분의 부피는 성형체의 부피로서 측정된 값으로부터 빼지 않는다.
도 1A 및 1B 는 본 발명에 따른 발포 성형체 1 로 형성된 특별히 예시된 용기의 구획적 형태를 나타내고, 여기에서 다층 패리슨의 반대쪽 맨 안쪽 포말층이 임의 공간없이 서로 완전히 융해접착되고, 용기 공간은 한정되는 방식으로 성형된다.
상기 기재된 용기에서, 전체 밀도가 30 내지 400 kg/m3 인 것은 경량성 및 보온성이 우수하다. 그 밖에, 수지층 13 의 두께가 200 내지 5 mm 인 것은 내구성 및 표면 매끄러움이 우수하고, 외관과 경량성간에 균형이 있으며, 성형후 최소만큼 수축하고 외부 힘에 대한 기계적 강도가 우수하다. 더욱이, 이들은 우수한 보온성으로 인해 증기로 살균될 수 있으며 따라서 재생성 용기로서 사용에 특히 적합하다.
도 7 은 본 발명에 따른 발포 성형체 1 로 형성된 차량용 충격 완충재의 특정예로서 나타낸 차량 범퍼의 수평 단면도이다. 도 7 에 나타낸 발포 성형체 1 은 다층 패리슨 6 을 압축성형시킴으로써 수득되고, 다층 패리슨 6 의 반대쪽 내부 포말 수지층이 중심 부분, 및 성형체 1 의 양쪽 말단에서 서로 융해접착되고 융해접착되지 않아 중심 부분과 양쪽 말단간에 공극 부분을 형성하는 구조를 갖는다. 본 발명에 따른 발포 성형체 1 을 차량용 충격 완충재, 예컨대 상기 기재된 범퍼로서 사용하는 경우, 이의 총밀도는 25 내지 300 kg/m3 로 조절하고, 이에 의해 경량 성이고 에너지 흡수 효율이 우수한 충격 완충재를 제공한다. 그 밖에, 수지층 13 의 두께는 200 내지 7,000 ㎛ 로 조절하고, 이에 의해 표면 매끄러움 및 내충격성이 우수한 충격 완충재를 제공한다. 본 발명에 따른 성형체로 형성된 충격 완충재의 부피는 바람직하게는 5,000 내지 400,000 cm3 이다.
본 발명은 이후 더욱 자세히 하기 실시예로 기재될 것이다. 하기 실시예 및 비교예에서 사용된 폴리프로필렌 수지의 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 를 표 1 에 나타낸다.
폴리프로필렌 수지 MT(gf) MFR(g/10분)
수지 A SD632(프로필렌 수지); 몬텔 카나다사 (Montell Canada Co.) 제품 20 3
수지 B PF814(단독중합체); 몬텔 카나다사 제품 22 3
수지 C PM620A(프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체); 닛뽄 폴리올레핀사(Nippon Polyolefin K.K.) 제품 0.4 8
수지 D J700GP(단독중합체); 이데미쓰 석유화학사 (Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) 제품 0.4 8
수지 E SB7000(프로필렌-에틸렌 블록 공중합체); 짓소사(Chisso Corporation) 제품 26 0.12
수지 F EG7F(프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체); 닛뽄 폴리켐사(Nippon Polychem K.K.) 제품 1.6 2
수지 G E150GK(프로필렌-에틸렌 블록 공중합체); 이데미쓰 석유화학사 제품 3.9 0.6
수지 H 수지 A/수지 C 의 혼합물 = 50/50(중량비) 8 6
수지 I 수지 B/수지 D 의 혼합물 = 50/50(중량비) 8 6
실시예 1:
수지 A 100 중량부에, 시트르산나트륨 5 중량부 및 탈크 10 중량부를 저밀도 폴리에틸렌 수지 100 중량부속에 블랜딩시킴으로써 제조되는 셀 안정화제의 마스터 배치(master batch) 3 중량부를 혼입시킨다. 생성 혼합물을 천공 직경 65 mm 의 압출기에 공급하고, 휘발성 포말제로서 이소부탄을 압출기에서 수지 A 100 중량 부당 2 중량부의 분율로 수지속에 주입하고 혼련시켜 포말성 용융 수지를 제조한다.
다른 한편으로, 착색제를 수지 A 에 혼합시키고, 혼합물을 천공 직경 40 mm 의 압출기에 공급하고 혼련 및 용융시켜 비포말성 용융 수지를 제조한다. 그 다음 개별 압출기에서 용용 및 혼련된 용융 수지를 압출기에 연결된 분리 축압기에 투입하고, 포말성 용융 수지 및 비포말성 용융 수지를 개별 축압기로부터 사출시켜 이들을 다이에서 합치도록 하고, 포말성 용융 수지의 발포로 형성된 포말 수지층의 외부 표면상에 비포말성 용융 수지로 형성된 수지층을 적층시키고, 다이로부터 압출시켜 포말 수지층의 외부 표면상에 적층된 수지층이 있는 다층 패리슨을 형성한다.
다이 바로 밑에 배열된 박스형 스플릿 금형을 밀폐시켜 도 6A 및 6B 에 나타낸 바와 같이 압출된 다층 패리슨을 고착시키고, 이에 의해 다층 패리슨을 평면 형태로 금형의 내부 표면에 의해 변형시키며, 금형내 압력을 감소시켜 다층 패리슨을 금형의 내부 표면에 밀접하게 접촉시키고, 이에 의해 이것을 성형시킨다. 이후, 생성 성형품을 냉각시키고 금형으로부터 방출시켜 개구부에서의 외부 크기 300 mm ×260 mm, 하단부에서의 외부 크기 260 mm ×180 mm, 높이 110 mm 및 벽 두께 약 20 mm 의 절두(截頭)된 원추형 용기 형태의 발포 성형체를 수득한다. 금형으로서, 이의 내부 표면에서 새틴성 프로세싱시킨 것을 사용한다. 상기 수득된 발포 성형체는 양호한 표면 윤곽, 및 성형체의 표면상에 미세하게 나타낸 금형의 내부 표면상에 새틴 패턴이 있다. 또한, 축소 변형, 비틀림 등에 의해 발생된 외형 실패는 관찰되지 않는다. 성형체의 분획은 발견된다. 결국, 성형체는 발포 성형체의 포말 수지층의 표면상에 다층 패리슨의 외부 수지층으로 형성된 수지층을 갖게 되며, 다층 패리슨의 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면은 임의 공간없이 완전히 융해접합된다.
포말 수지층을 발포 성형층에서 절단하여 포말 수지층을 형성하는 수지의 MFR 및 MT 를 측정하고, 이에 의해 log MT 및 -0.74 log MFR + 0.66 의 값을 찾아낸다. 값을 표 2 에 나타낸다. 추가로, 수지층을 발포 성형체에서 절단하여 수지층을 형성하는 수지의 MFR 및 MT 를 측정하고, 이에 의해 log MT 및 -1.02 log MFR + 0.47 의 값을 찾아낸다. 값을 표 3 에 나타낸다. 추가로, 수지층의 두께, 포말 수지층의 두께 및 발포 성형체의 포말 수지층의 밀도, 발포 성형체의 전체 밀도를 측정하고, 이의 결과를 표 4 에 나타낸다. 또한, 표 2 및 3 에 나타낸 수치내 괄호에 나타낸 수치는 개별 다층 패리슨의 제조에 사용되는 원수지(베이스 수지)의 값이다.
발포 성형체의 포말 수지층을 형성하는 수지
수지 종류 MFR (g/10 분) MT (gf) log(MT) 값 -0.74log(MFR) +0.66 값
실시예 1 수지 A 4.5(3) 6(20) 0.78(1.30) 0.18(0.31)
실시예 2 수지 A 4.5(3) 6(20) 0.78(1.30) 0.18(0.31)
실시예 3 수지 A 4.5(3) 6(20) 0.78(1.30) 0.18(0.31)
실시예 4 수지 B 8.1(3) 1.6(22) 0.20(1.34) 0.012(0.31)
실시예 5 수지 B 8.1(3) 1.6(22) 0.20(1.34) 0.012(0.31)
실시예 6 수지 B 8.1(3) 1.6(22) 0.20(1.34) 0.012(0.31)
실시예 7 수지 B 8.1(3) 1.6(22) 0.20(1.34) 0.012(0.31)
실시예 8 수지 A 4.5(3) 6(20) 0.78(1.30) 0.18(0.31)
실시예 9 수지 A 4.5(3) 6(20) 0.78(1.30) 0.18(0.31)
실시예 10 수지 A 4.4(3) 6.5(20) 0.81(1.30) 0.18(0.31)
비교예 1 수지 A 4.5(3) 6(20) 0.78(1.30) 0.18(0.31)
비교예 2 수지 C 8.5(8) 0.4(0.4) -0.40(-0.40) 0.028(-0.008)
비교예 3 수지 F 2.6(2) 1.5(1.6) 0.08(0.20) 0.35(0.44)
발포 성형체의 포말 수지층을 형성하는 수지
수지 종류 MFR (g/10 분) MT (gf) log(MT) 값 -1.02log(MFR) +0.47 값
실시예 1 수지 A 5.6(3) 5.0(20) 0.70(1.30) -0.29(-0.017)
실시예 2 수지 C 8.4(8) 0.4(0.4) -0.40(-0.40) -0.47(-0.45)
실시예 3 수지 H 7.1(6) 4.1(8) 0.61(0.90) -0.40(-0.32)
실시예 4 수지 B 10.1(3) 0.4(22) -0.40(1.34) -0.55(-0.017)
실시예 5 수지 I 7.1(6) 3.5(8) 0.54(0.90) -0.40(-0.32)
실시예 6 수지 D 6.4(8) 6.0(0.4) 0.78(-0.40) -0.35(-0.45)
실시예 7 수지 E 0.3(0.12) 16.4(26) 1.21(1.41) 1.00(1.40)
실시예 8 수지 F 2.8(2) 1.6(1.6) 0.20(0.20) -0.013(0.16)
실시예 9 수지 H 7.1(6) 4.1(8) 0.61(0.90) -0.40(-0.32)
실시예 10 수지 A 5.5(3) 5.4(20) 0.74(1.30) -0.29(-0.017)
비교예 1 수지 G 0.9(0.6) 2.8(3.9) 0.45(0.59) 0.52(0.70)
비교예 2 수지 H 7.1(6) 4.1(8) 0.90(0.90) -0.40(-0.32)
비교예 3 수지 H 7.1(6) 4.1(8) 0.61(0.90) -0.40(-0.32)

발포 성형체
수지층의 두께(mm) 포말 수지층의 두께(mm) *3 포말 수지층의 밀도(kg/m3) 발포 성형체의 전체 밀도 (kg/m3) 외관
하부 측면 하부 측면
실시예 1 1.2 0.9 16 16 150 250 ◎
실시예 2 1.1 0.9 16 16 150 240 ◎
실시예 3 1.2 0.9 16 16 150 250 ◎
실시예 4 1.2 0.9 16 16 130 230 0
실시예 5 1.1 0.9 16 16 130 220 ◎
실시예 6 1.1 0.9 16 16 130 220 ◎
실시예 7 1.2 0.9 16 16 170 270 0
실시예 8 1.2 0.9 16 16 150 260 △
실시예 9 0.9 0.8 19 14 150 240 ◎
실시예 10 35 *4 50 *5 180 210 ◎
비교예 1 1.2 0.9 16 16 150 260 *1
비교예 2 *2 *2 *2 *2 *2 *2 *2
비교예 3 *2 *2 *2 *2 *2 *2 *2
*1 : 발포 성형체의 수지층은 부분적 분쇄되고, 포말 수지층이 관찰되었다. *2 : 발포 성형체의 수득에 실패로 인해 측정 불능. *3 : 반대쪽 수지층간에 존재하는 포말 수지층의 최단 길이. *4 : 도 7 에서 수지층의 두께. *5 : 도 7 에서 H 부분의 두께.
또한, 표 4 의 외관 평가는 하기 기준에 따라 외관을 판단하는 용기형 발포 성형체 샘플을 시각적 관찰로 수행된다:
◎ : 스케일 패턴, 틈 및/또는 기공 발생 없이 성형체에 대한 표면 매끄러움 및 재생가능성이 우수;
○: 스케일 패턴, 틈 및 기공 발생 없음;
△ : 비록 틈 또는 기공이 관찰되지 않아도 수지 용융 유량 흔적이 용기형 발포 성형체의 측면 벽의 일부상에서 약간 관찰됨.
실시예 2 내지 6, 8 및 9:
다층 패리슨을 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 분리 수득하고, 표 2 에 나타낸 발포 성형체의 포말 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지 및 표 3 에 나타 낸 발포 성형체의 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지를 개별적으로 사용하는 것을 제외한다. 각 패리슨을 성형시켜 용기형 발포 성형체를 수득한다. 상기 수득된 발포 성형체는 실시예 1 처럼 외관이 양호하다. 용기형 발포 성형체에서, 다층 패리슨내 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면을 임의 공간없이 서로 완전히 융해접합시킨다. 발포 성형체의 각종 성질은 표 2 내지 4 에 나타낸다. 실시예 4 에서, 이소부탄 30 중량% 및 n-부탄 70 중량% 로 이루어진 혼합 휘발성 포말제를 실시예 1 에서 휘발성 포말제로서 사용된 이소부탄 대신 사용한다.
실시예 7:
발포 성형체를 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 수득하고, 표 2 에 나타낸 발포 성형체의 포말 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지 및 표 3 에 나타낸 발포 성형체의 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지를 제외한 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 수득된 다층 패리슨을 사용하고, 휘발성 포말제의 양을 수지 B 100 중량부당 1.8 중량부로 변화시키고 발포 성형체를 실시예 1 에 사용된 금형과 상이한 박스형 다부분 금형을 이용하여 성형시킨다. 상기 수득된 발포 성형체는 수축 변형, 비틀림 등에 의한 외관이 잘못되지 않고, 양호한 외관을 갖는다. 발포 성형체에서, 다층 패리슨내 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면을 임의 공간없이 서로 완전히 융해접합시킨다. 발포 성형체의 각종 성질을 표 2 내지 4 에 나타낸다. 실시예 7 에서, 박스형 다부분 금형을 다층 패리슨 성형용 금형으로서 사용하여 개구부의 외부 크기 300 mm ×230 mm, 높이 120 mm 및 벽 두께 약 20 mm 의 직각평행육면체 용기의 형태로 발포 성형체를 형성한다.
실시예 10:
다층 패리슨을 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 형성하고 포말제의 양을 1.9 중량부로 변화시키는 것을 제외한다. 그 다음 다이 바로 밑에 배치된 범퍼형 금형을 밀폐시켜 도 4 및 5 에 나타낸 바와 같이 압출된 다층 패리슨을 고착시키고, 이에 의해 다층 패리슨을 금형의 내부 표면에 의해 유사 평면 형태로 변형시키고, 금형내 압력을 감소시켜 다층 피리슨을 금형의 내부 표면과 아주 밀접하게 접촉시키고, 이에 의해 성형시킨다. 이후, 생성 성형품을 냉각시키고 금형으로부터 방출시켜 넓이 = 1,400 mm, 높이 = 260 mm, 도 7 의 중공부에서 최대 두께, h1 = 110 mm 및 도 7 의 벽 두께, h2 = 약 60 mm 의 외부 크기를 갖는 범퍼 형태로 차량요 충격 완충재를 수득한다. 상기 수득된 발포 성형체는 양호한 표면 윤곽이 있고, 수축 변형, 비틀림 등에 의해 발생된 외관 실패를 관찰하지 못한다. 성형체의 분획은 관찰된다. 결국, 성형체는 발포 성형체의 포말 수지층의 표면상에 다층 패리슨의 외부 수지층으로 형성된 수지층을 갖는 것이 발견되고, 발포 성형체의 내부 표면에서 융해접합된 부분의 면적비는 66 % 이다.
포말 수지층을 발포 성형체로부터 절단하여 포말 수지층을 형성하는 수지의 MFR 및 MT 를 평가하고, 이에 의해 log MT 및 -0.74 log MFR + 0.66 의 값을 찾아낸다. 값을 표 2 에 나타낸다. 추가로, 수지층을 발포 성형체로부터 절단하여 수지층을 형성하는 수지의 MFR 및 MT 를 평가하고, 이에 의해 log MT 및 -1.02 log MFR + 0.47 의 값을 찾아낸다. 값을 표 3 에 나타낸다. 추가로, 수지층의 두께, 포말 수지층의 두께 및 발포 성형체의 포말 수지층의 밀도, 및 발포 성형체의 전체 밀도를 측정하고, 이의 결과를 표 4 에 나타낸다. 또한, 표 2 및 3 에 나타낸 수치의 괄호에 나타낸 수치는 개별 다층 패리슨의 제조에 사용되는 원(原)수지(베이스 수지)의 값이다.
비교예 1:
다층 패리슨을 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 수득하고, 표 2 에 나타낸 발포 성형체의 포말 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지 및 표 3 에 나타낸 발포 성형체의 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지를 사용하는 것을 제외하고, 상기 수득된 패리슨을 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 성형시켜 용기형 발포 성형체를 수득한다. 상기 수득된 성형체는 수지층의 일부에서 분쇄되지 않고 표면상에 포말 수지층의 부분 노출시킨다고 발견된다. 용기형 발포 성형체의 각종 성질을 표 2 내지 4 에 나타낸다.
비교예 2 및 3:
표 2 에 나타낸 발포 성형체의 포말 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지 및 표 3 에 나타낸 발포 성형체의 수지층을 형성하기 위한 이의 대응 수지를 개별 사용하여 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 다층 패리슨을 제조하도록 노력한다. 그러나, 포말 수지층은 셀 파괴로 인해 수축되고 거의 발포되지 않아서, 임의 양호한 다층 패리슨을 수득하지 못한다. 상기 다층 패리슨을 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 성형시킨다. 그러나, 발포 성형체를 수득하지 못한다.
상기 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 발포 성형체는 폴리프로필렌 수지의 다층 발포 성형체를 구성하는 포말 폴리프로필렌 수지층의 두께 및 밀도를 상기 기재된 구성성분을 채택함으로써 임의로 선택 또는 조절할 수 있고 그래서 고두께 및 고발포율의 포말 수지층을 갖는 것을 또한 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 발포 성형체는 성형체를 구성하는 폴리프로필렌 수지층의 두께가 균일하고 수지의 표면에서 스케일 패턴, 틈, 기공등의 발생없이 외관이 양호하다.
본 발명에 따른 발포 성형체의 제조 방법은 다층 패리슨의 반대쪽 맨 안쪽 포말 수지층의 적어도 일부를 서로 융해접합시키는 방식으로 금형에서 포말 수지층의 외부 표면상에 수지층이 있는 다층 패리슨을 성형시키는 것을 포함한다. 그러므로, 포말 수지층이 이의 표면상에 외장층을 갖는 구조의 폴리프로필렌 수지의 다층 발포 성형체를 수득하는 종래 방법과 같은 복잡한 제조 방법 및 장치는 불필요하다. 또한, 특정 폴리프로필렌 수지를 베이스 수지로서 사용하고, 이에 의해 다층 패리슨의 수지층의 확장 및 축소 경향을 향상시키고 더욱이 포말 수지층의 발포 및 축소 경향을 향상시킨다. 그러므로, 지금까지 다층 패리슨의 성형 방법으로 수득하기 어려웠던 폴리프로필렌 수지의 다층 발포 성형체를 양호한 생산성으로 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 발포 성형체는 경량성, 내열성, 내화학성, 재생 가능성, 보온성, 쿠션성, 방진성, 기계적 강도, 예컨대 압축, 인장 및 굽힘 강도가 우수하다. 본 발명에 따른 발포 성형체는 또한 디프드로 발포 성형체 및 대형 발포 성형체로서 사용에 적합하고, 재생성 용기에 대한 언급없이, 바닥, 문 등에 대한 경량 보온 패널; 차량용 구성 부재(특히, 차량용 충격 완충재), 예컨대 필라, 범퍼, 계기판, 스포일러, 펜더, 옆 디딤판, 도어 트림(door trim), 격자 흙받이 및 트렁크 보드; 책상; 의자; 구명대; 서핑보드; 팔레트 등으로서 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로서,
    포말 수지층과 포말 수지층의 외부쪽에 제공된 수지층으로 이루어진 다층 패리슨(parison)을 금형에서 패리슨내 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시킴으로써 수득되고,
    포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층을 갖고,
    발포 성형체의 포말 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (1) 을 만족시킴과 함께,
    포말 수지층의 표면상에 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이, 용융 유량(MFR)이 0.3 이상 (g/10 분) 인 경우에는 하기 관계식 (2) 를 만족시키고 또는 용융 유량(MFR)이 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만인 경우에는 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 것을 특징으로 하는 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체:
    log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.66 (1)
    log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.47 (2).
  2. 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로서,
    포말 수지층과 포말 수지층의 외부쪽에 제공된 수지층으로 이루어진 다층 패리슨을 금형에서 패리슨내 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시킴으로써 수득되고,
    포말 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층을 갖고,
    발포 성형체의 포말 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (3) 을 만족시킴과 함께,
    포말 수지층의 표면상에 수지층을 형성하는 폴리프로필렌 수지에 대해서 측정된 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이, 용융 유량(MFR)이 0.5 이상 (g/10 분) 인 경우에는 하기 관계식 (4) 를 만족시키고 또는 용융 유량(MFR)이 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.5 (g/10 분) 미만인 경우에는 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 것을 특징으로 하는 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체:
    log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.79 (3)
    log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.69 (4).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 포말 수지층의 표면상에 형성된 수지층의 두께가 100 ㎛ 내지 10 mm 이고, 발포 성형체의 총밀도가 20 내지 400 kg/m3 인 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발포 성형체의 내부 표면에서 융해접착된 부분의 면적비가 25 % 이상인 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발포 성형체의 내부 표면에서 융해접착된 부분의 면적비가 60 % 이상인 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발포 성형체의 내부 표면에서 융해접착된 부분의 면적비가 80 % 이상인 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발포 성형체의 내부 표면에서 융해접착된 부분의 면적비가 95 % 이상인 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 수지층의 외부측에 합성 수지로 형성된 외장층이 추가로 있는 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체.
  9. 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체의 제조 방법으로서,
    용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (1) 을 만족시키는 폴리프로필렌 수지에 포말제를 첨가하고 생성 혼합물을 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 포말성 용융 수지, 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 0.3 이상 (g/10 분) 이면서 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분) 이 하기 관계식 (2) 를 만족시키거나, 용융 유량(MFR)은 0.1 (g/10 분) 이상이고 0.3 (g/10 분) 미만이면서 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 폴리프로필렌 수지를 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 용융 수지를 공압출시키고;
    이에 의해 발포성 용융 수지를 발포시킴으로써 수득되는 포말 수지층의 표면상에 용융 수지로 구성된 수지층이 있는 다층 패리슨을 형성하고;
    그 다음 다층 패리슨을 금형에서 패리슨의 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시켜 발포된 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있는 발포 성형체를 수득하는 것으로 이루어진 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체의 제조 방법:
    log MT ＞ -0.74 log MFR + 0.66 (1)
    log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.47 (2).
  10. 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체의 제조 방법으로서,
    용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (5) 를 만족시키는 폴리프로필렌 수지에 포말제를 첨가하고 생성 혼합물을 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 포말성 용융 수지, 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 0.8 이상 (g/10 분) 이면서 용융 장력(MT, gf) 및 용융 유량(MFR, g/10 분)이 하기 관계식 (6) 을 만족시키거나, 용융 유량(MFR)은 0.2 (g/10 분) 이상이고 0.8 (g/10 분) 미만이면서 용융 장력(MT)이 10 (gf) 이상인 폴리프로필렌 수지를 용융 및 혼련시킴으로써 수득되는 용융 수지를 공압출시키고;
    이에 의해 발포성 용융 수지를 발포시킴으로써 수득되는 포말 수지층의 표면상에 용융 수지로 구성된 수지층이 있는 다층 패리슨을 형성하고;
    그 다음 다층 패리슨을 금형에서 패리슨의 포말 수지층의 반대쪽 내부 표면의 적어도 일부를 서로 융해접착시키는 방식으로 성형시켜 발포된 폴리프로필렌 수지층의 표면상에 폴리프로필렌 수지층이 있는 발포 성형체를 수득하는 것으로 이루어진 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체의 제조 방법:
    log MT ＞ -0.74 log MFR + 1.14 (5)
    log MT ＞ -1.02 log MFR + 0.90 (6).
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 포말성 용융 수지로 사용되는 폴리프로필렌 수지의 MFR 이 0.3 내지 20 g/10 분인 제조 방법.
  12. 용기의 총밀도가 30 내지 400 kg/m3 이고, 폴리프로필렌 수지층의 두께가 200 ㎛ 내지 5 mm 인, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 이루어진 용기.
  13. 충격 완충재의 총밀도가 25 내지 300 kg/m3 이고, 폴리프로필렌 수지층의 두께가 200 ㎛ 내지 7 mm 인, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 이루어진 차량용 완충재.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 이루어진 차량용 부재(部材).
  15. 차량용 부재가 범퍼, 필라(pillar), 계기판, 스포일러, 펜더(fender), 옆 디딤판, 도어 트림(door trim), 격자 흙받이 및 트렁크 보드중에서 선택되는 제 14 항에 따른 차량용 부재.
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