KR101378517B1 - Ｅｖａ 발포체 제조를 위한 수지 개질제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ＥＶＡ 수지에 발포제를 첨가할 때 함께 추가하는 구성으로 ＥＶＡ 수지를 개질하여 고배율 및 초저비중으로 발포 가능하도록 함과 동시에 ＥＶＡ 수지의 물성이 최대한 유지되도록 함으로써 품질이 우수하고 경제적으로 효율적인 ＥＶＡ 발포체의 제조를 가능하게 하는 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 주제인 저밀도 폴리에틸렌 수지, 수지 개질제인 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체, 발포속도 조절제인 산화아연, 윤활제인 스테아르산 아연염, 및 분산윤활제인 스테아린산을 포함하여 구성되는 혼합물인 것을 특징으로 하는 EVA 발포체 제조를 위한 수지 개질제를 기술적 요지로 한다.

Description

ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제{Resin modifier for ethylene-vinyl acetate copolymer with improved foaming performance}

본 발명은 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ＥＶＡ 수지에 발포제를 첨가할 때 함께 추가하는 구성으로 ＥＶＡ 수지를 개질하여 고배율 및 초저비중으로 발포 가능하도록 함과 동시에 ＥＶＡ 수지의 물성이 최대한 유지되도록 함으로써 품질이 우수하고 경제적으로 효율적인 ＥＶＡ 발포체의 제조를 가능하게 하는 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제에 관한 것이다.

일반적으로 신발의 중창 등에 주로 많이 적용되는 ＥＶＡ 발포체는 주제가 되는 ＥＶＡ 수지와 상기 ＥＶＡ 수지를 다공성 발포체로 발포시키는 발포제를 적절한 비율로 혼합한 후 적절한 발포 공정을 통해 제조되고 있다.

이러한 발포제는, 아조디카본아마이드(ADCA), p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)(OBSH), 디니트로소 펜타메틸렌 테트라민(DPT), p-톨루엔술포닐 히드라지드(ptoluenesulfonyl hydrazide), 벤젠술포닐 히드라지드(benzenesulfonyl hydrazide), 탄산수소나트륨, 및 탄산나트륨 등이 있다.

그러나 상기한 종래의 발포제들은 대부분 ＥＶＡ 수지를 고배율로 발포시키는데만 중점적으로 개발된 것으로, 고배율 발포로 인한 ＥＶＡ 수지의 물성 저하를 극복하지 못하고 있다.

즉, 종래의 발포제들에 의해 발포 성형되어 제조되는 ＥＶＡ 발포체들은 고배율 발포로 인하여 경도, 인장강도, 신장률, 스플릿 티어 강도, 영구압축률 등의 물성이 크게 저하되어 품질이 떨어지는 문제점이 있다.

상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해서는 ＥＶＡ 수지를 발포제로 발포 성형할 때 고배율 발포를 가능하게 함과 동시에 물성이 최대한 유지되게 하여 고품질의 ＥＶＡ 발포체의 제조를 가능하게 하는 기술에 대한 개발이 절실한 실정이다.

국내 등록특허공보 제10-0358073호, 2002.10.10.자 등록. 국내 등록특허공보 제10-1067512호, 2011.09.19.자 등록.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, ＥＶＡ 수지에 고배율에만 주안점을 두고 개발되었던 발포제들과 함께 첨가하여 고배율로 인하여 ＥＶＡ 발포체의 물성을 최대한 유지함으로써 경제적이고 우수한 품질을 가지는 ＥＶＡ 발포체를 제조할 수 있도록 하는 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제는, 주제인 저밀도 폴리에틸렌 수지, 수지 개질제인 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체, 발포속도 조절제인 산화아연, 윤활제인 스테아르산 아연염, 및 분산윤활제인 스테아린산을 포함하여 구성되는 혼합물인 것을 특징으로 한다.

상기 혼합물은, 115~125℃에서 반죽기에 의해 용융 혼합된 후 110~120℃에서 압출기로 압출되어 펠릿 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 35~45중량%, 상기 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체는 30~40중량%, 상기 산화아연은 0.1~20중량%, 상기 스테아르산 아연염은 0.1~20중량%, 상기 스테아린산은 0.1~5중량%의 혼합비로 혼합 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명은, ＥＶＡ 수지를 고배율로 발포 성형할 수 있을 뿐만 아니라 고배율로 인한 물성 변화를 최대한 유지할 수 있으므로 초저비중 및 고배율을 가지는 경제적으로 우수하고 품질적으로 우수한 양질의 ＥＶＡ 발포체의 제조를 가능하게 하는 효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제를 첨가하여 제조한 ＥＶＡ 발포체와 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제를 첨가하지 않고 제조한 ＥＶＡ 발포체를 비교한 SEM 사진.

본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제는, 신발의 중창 등에 적용되는 ＥＶＡ 발포체를 발포 성형하여 제조할 때 주제인 ＥＶＡ 수지에 발포제 등과 함께 첨가되는 것이다.

특히, 본 발명은, ＥＶＡ 수지를 개질하여 고배율 발포를 가능하게 함과 동시에 고배율 발포로 인한 ＥＶＡ 발포체의 물성을 최대한 유지할 수 있는 것이 특징이다.

이러한 특징은, 저밀도 폴리에틸렌 수지(LDPE), 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체 ( ethylene - based copolmers ) , 산화아연(ZnO), 스테아르산 아연염(Zn/St), 및 스테아린산(St/A)을 적절한 비율로 혼합한 구성에 의해 달성된다.

이때 상기 혼합물은 발포제와 함께 ＥＶＡ 수지에 용이하게 첨가할 수 있도록 고온에서 반죽기로 반죽하여 용융 혼합시킨 후 압출기를 통해 압출시킨 펠릿 형태를 가진다.

상기 펠릿 형태를 가진 본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제를 발포제 등과 함께 ＥＶＡ 수지에 첨가하여 적절한 발포 성형 과정을 거치면 경제적이면서 품질이 우수한 ＥＶＡ 발포체의 제조가 가능하다.

즉, 상기 구성요소들이 적절한 배합비에 의해 서로 어우러지면서 ＥＶＡ 수지를 개질하면서 고배율로 발포되게 하면서 물성을 최대한 유지함으로써 고품질의 ＥＶＡ 발포체를 제공할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제에 포함되어 혼합되는 각 구성요소들에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 저밀도 폴리에틸렌 수지(LDPE)는, 주제로 사용되는 것으로 ＥＶＡ 수지가 발포제에 의해 고배율로 발포될 때 경도를 향상시켜 경도를 증가시키기 위한 목적으로 혼합하는 구성이다.

이때 저밀도 폴리에틸렌 수지를 상대적으로 높은 비율로 혼합하면 가공 온도가 높아지면서 ＥＶＡ 수지와의 혼련성(混鍊性)이 떨어져 가공이 용이하지 못하면서 스플릿 티어 강도(split-tear strength) 등의 물성 저하가 일어나게 된다. 이와 반대로 저밀도 폴리에틸렌 수지를 상대적으로 낮은 비율로 혼합하면 가공 온도가 양호하여 가공은 용이하지만 경도 저하를 발생하게 된다.

이러한 이유로 상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 가공을 용이하게 하면서 경도 증가가 효과적으로 발생할 수 있도록, 상기 혼합물의 총중량에 대하여 35~45중량%의 비율로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

다음으로, 상기 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체는, 본 발명의 구성요소들 중에서 가장 핵심적인 구성요소로, 고배율 발포를 가능하게 하면서 물성을 증가시키기 위한 목적으로 혼합되는 구성이다.

즉, 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체는 인장강도, 신장률, 스플릿 티어 강도, 영구압축률 등의 물성을 증가시키는 본 발명의 가장 핵심적인 구성요소이다. 특히, 스플릿 티어 강도와 영구압축률을 크게 증가시킨다.

이때 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체를 상대적으로 높은 비율로 혼합하면 가공 온도가 높아져 ＥＶＡ 수지와의 혼련성이 저하되고 발포 과정에서 사용되는 오픈 롤(open roll)에 접착되는 현상이 심하여 가공이 어렵게 된다. 이와 반대로 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체를 상대적으로 낮은 비율로 혼합하면 가공 온도는 양호하여 가공이 용이하지만 물성 증가의 효과가 미미하여 본래의 목적을 달성하지 못하게 된다.

이러한 이유로 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체는 가공을 용이하게 하면서 물성 증가가 효과적으로 일어날 수 있도록, 상기 혼합물의 총중량에 대하여 30~40중량%의 비율로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

다음으로, 상기 산화아연(ZnO)은, 발포속도 조절제로 사용되는 것으로 가교(架橋)를 촉진시키기 위한 목적으로 혼합되는 구성이다.

이때 산화아연을 상대적으로 높은 비율로 혼합하면 조기 발포가 일어나면서 불량품을 유발하게 된다. 이와 반대로 산화아연을 상대적으로 낮은 비율로 혼합하면 가교가 원활하게 이루어지지 않게 된다.

이러한 이유로 산화아연은 적절한 시기에서 가교가 원활하게 진행될 수 있도록, 상기 혼합물의 총중량에 대하여 0.1~20중량%의 비율로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

한편, 산화아연은 ＥＶＡ 발포체 제조시 ＥＶＡ 수지에 함께 혼합되는 발포제 등에 첨가할 수도 있는데, 굳이 본 발명의 수지 개질제에 미리 혼합하여 구성한 이유는 상기한 목적을 위한 것도 있지만 작업성을 높이고자 하는 목적도 있다.

즉, 산화아연은 입자가 미세하고 분산에 있어서 단점이 많아 사용이 불편한 물질로서, 이를 본 발명에 미리 혼합하여 구성함으로써 ＥＶＡ 발포체의 제조시 별도로 첨가하지 않아도 되므로 ＥＶＡ 발포체 제조 공정이 좀 더 용이하게 된다.

다음으로, 상기 스테아르산 아연염(Zn/St)은, 윤활제로 사용되는 것으로 가교를 촉진시키기 위한 목적과 이형제로의 기능을 하기 위한 목적으로 혼합되는 구성이다.

이때 스테아르산 아연염을 상대적으로 높은 비율로 혼합하면 이형성이 향상되어 이형제로서의 역할을 충분하게 발휘하는 반면에 물성 저하를 유발하게 된다. 이와 반대로 스테아르산 아연염을 상대적으로 낮은 비율로 혼합하면 이형성이 저하되어 오픈 롤 작업이 거의 불가능하게 된다.

이러한 이유로 스테아르산 아연염을 충분한 이형성을 발휘하면서 물성 저하가 발생하지 않도록, 상기 혼합물의 총중량에 대하여 0.1~20중량%의 비율로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

마지막으로, 상기 스테아린산(St/A)은, 분산윤활제로 사용되는 것으로 상기 스테아르산 아연염과 함께 이형제로서의 기능을 하여 이형 효과를 극대화시키기 위한 목적으로 혼합되는 구성이다.

이때 스테아린산을 상대적으로 높은 비율로 혼합하면 이형성은 향상되지만 물성 저하가 유발되며 가교 효율이 떨어지게 된다. 이와 반대로 스테아린산을 상대적으로 낮은 비율로 혼합하면 이형성이 떨어져 오픈 롤 작업이 거의 불가능하게 된다.

이러한 이유로 스테아린산은 상기 스테아르산 아연염과 함께 어우러지면서 충분한 이형 효과를 나타낼 수 있도록 상기 혼합물의 총중량에 대하여 0.1~5중량%의 비율로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제의 제조방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 저밀도 폴리에틸렌 수지, 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체, 산화아연, 스테아르산 아연염, 및 스테아린산을 혼합비율에 맞게 혼합하여 혼합물을 구성한다.

그리고 상기 혼합물을 반죽기에 투입하여 115~125℃의 온도에서 용융 혼합하여 컴파운드 형태로 형성한다. 그런 다음 상기 컴파운드를 압출기에 투입하여 110~120℃의 온도에서 펠릿 형태로 압출 성형한다.

그러면 펠릿 형태로 정형화된 본 발명의 수지 개질제의 제조가 완료된다. 이렇게 제조된 수지 개질제를 기본 수지인 ＥＶＡ 수지에 발포제, 촉진제, 충진제, 가교제 등과 함께 혼합한 후 발포 성형하면 고품질의 ＥＶＡ 발포체를 제조할 수 있다.

이하, 바람직한 실시예 1, 2에 따라 본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제를 사용하여 제조한 ＥＶＡ 발포체들과, 비교예에 따라 본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제를 사용하지 않고 제조한 ＥＶＡ 발포체를 비교하여 설명하면 다음과 같다.

아래의 표 1은 실시예 1,2 및 비교예의 구성요소들의 혼합량(단위: g)을 나타낸 것이다.

구성요소	실시예 1		실시예 2	비교예
EVA 수지	75		75	75
LDPE(보강 수지)	10		10	10
본 발명의 수지 개질제	20		20	-
CaCO3(충진제)	10		10	10
DCP(가교제)	0.48		0.48	0.48
금속산화물(발포촉진제)	-		-	0.6
발포제	3.6		4.2	3.6
Total	119.08		119.68	99.68

그리고 상기 실시예 1,2 및 비교예의 ＥＶＡ 발포체들은 구성요소들을 상기 혼합비율로 혼합하여 반죽기에 넣고 105℃의 온도에서 8분 동안 혼합한 후 오픈 롤을 이용하여 평평하게 가공하여 시트 형태로 형성시킨 상태에서 일정 크기로 절단한 다음 프레스에 투입하여 압축 발포하는 공정을 통해 제조한 것이다.

단, 산화아연은 본 발명의 수지 개질제에 미리 혼합되어 있으므로 실시예 1, 2에서는 별도로 혼합하지 않았고 비교예에서만 별도로 혼합하였다. 그리고 발포제로는 아조디카본아마이드(ADCA), p,p'-옥시비스(벤젤술포닐히드라지드)(OBSH), 디니트로소 펜타메틸렌 테트라민(DPT), p-톨루엔술포닐 히드라지드(ptoluenesulfonyl hydrazide), 벤젠술포닐 히드라지드(benzenesulfonyl hydrazide), 탄산수소나트륨, 및 탄산나트륨 등의 어느 하나로 단독 구성하거나 적어도 두 개 이상으로 혼합 구성하였다.

아래의 표 2는 상기와 같은 공정을 통해 제조한 실시예1,2 및 비교예의 ＥＶＡ 발포체들의 물성들을 비교하기 위하여 나타낸 것이다.

물성	실시예 1	실시예 2	비교예
경도(Shore C)	62.63	57.58	65.66
비중(g/㎤)	0.183	0.157	0.242
발포배율(%) (부피팽창) (선팽창)	810 190	980 210	530 170
인장강도(㎏/㎤)	18.71	18.35	19.91
신장률(%)	264	265	284
스플릿 티어 강도(㎏/㎠)	3.24	2.69	3.62
영구압축률(%)	39.3	40.8	48.55

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 2에 따른 ＥＶＡ 발포체들은, 비교에 따른 ＥＶＡ 발포체과 비교하여 발포배율(부피팽창)이 적어도 1.5배 이상 향상되고 비중도 크게 감소된 것을 확인할 수 있었다.

그리고, 실시예 1,2에 따른 ＥＶＡ 발포체들은 비교예에 따른 ＥＶＡ 발포체에 비하여 발포배율(부피팽창)이 적어도 1.5배 이상 향상됨에도 불구하고 경도, 인장강도, 신장률, 스플릿 티어 강도, 영구압축률 등의 물성 저하가 미미하게 발생한 것을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 2에 따른 ＥＶＡ 발포체는 실시예 1에 따른 ＥＶＡ 발포체에서 발포제의 혼합량만 0.6g 증가시킨 것으로, 발포배율은 월등하게 향상되었지만 경도, 인장강도, 신장률, 스플릿 티어 강도, 영구압축률 등의 물성 변화는 미미하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

게다가, 도 1에 도시된 SEM 사진과 같이, 실시예 1에 따른 ＥＶＡ 발포체는 비교예에 따른 ＥＶＡ 발포체에 비하여 내부의 셀 구조도 상대적으로 조밀하게 형성되는 것도 확인할 수 있었다.

상기와 같이 실시예 1,2와 비교예를 비교한 결과, 본 발명의 수지 개질제를 사용하여 제조한 ＥＶＡ 발포체는 그렇지 않은 종래의 ＥＶＡ 발포체에 비하여 상대적으로 높은 발포배율로 발포되면서 물성이 최대한 유지되고 초저비중을 가지며 셀 구조도 조밀함을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에 따른 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제는, 발포제만을 사용하여 물성 변화 저하가 크게 발생하는 종래의 문제점을 해소함으로써 고배율로 발포되고 셀 구조가 조밀하며 초저비중을 가지는 고품질의 ＥＶＡ 발포체를 제공할 수 있게 된다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

Claims (3)

1. ＥＶＡ 발포체를 발포 성형할 때 주제인 ＥＶＡ 수지에 발포제와 함께 첨가되는 수지 개질제로서,
   주제인 저밀도 폴리에틸렌 수지, 수지 개질제인 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체, 발포속도 조절제인 산화아연, 윤활제인 스테아르산 아연염, 및 분산윤활제인 스테아린산을 포함하는 혼합물로 구성되되,
   상기 혼합물은,
   115~125℃에서 반죽기에 의해 용융 혼합된 후 110~120℃에서 압출기로 압출된 펠릿 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 발포 성능이 향상된 ＥＶＡ 발포체 제조를 위한 수지 개질제.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 35~45중량%, 상기 산기를 가진 에틸렌 기반 공중합체는 30~40중량%, 상기 산화아연은 0.1~20중량%, 상기 스테아르산 아연염은 0.1~20중량%, 상기 스테아린산은 0.1~5중량%의 혼합비로 혼합 구성되는 것을 특징으로 하는 EVA 발포체 제조를 위한 수지 개질제.

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