KR101466909B1 - 초박판 전자선가교 발포체 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초박판 전자선가교 발포체 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 4 : 6 내지 6 : 4의 함량비로 혼합된 수지 혼합물의 전자선가교 발포체이고, 상기 전자선가교 발포체는, 두께가 0.05 내지 0.80 mm이고, 밀도가 0.05 내지 0.45 g/cm3이고, 압축경도가 50 % 변형(deflection)에서 0.05 내지 7.0 kgf/cm2이며, 가교도가 10 내지 50 %인 초박판 전자선가교 발포체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전자선가교 발포체는 고배율의 연신이 가능해서, 초박판 형태로의 제조가 가능하고, 압축경도 값이 작아서 유연성 및 압축율이 우수하며, 기존의 폴리에틸렌폼에 비해 가열치수 안정성 및 내열성이 우수하다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 발포와 동시에 연신이 수행됨으로써 제조공정의 단순화 및 제조원가의 절감효과가 있다.
본 발명에 따른 전자선가교 발포체는 고배율의 연신이 가능해서, 초박판 형태로의 제조가 가능하고, 압축경도 값이 작아서 유연성 및 압축율이 우수하며, 기존의 폴리에틸렌폼에 비해 가열치수 안정성 및 내열성이 우수하다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 발포와 동시에 연신이 수행됨으로써 제조공정의 단순화 및 제조원가의 절감효과가 있다.
Description
본 발명은 초박판 전자선가교 발포체 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유연성 및 압축률이 우수하여 LCD TV, 모바일 기기 등의 씰링재 및 내충격 완충재로 사용 가능한 초박판 전자선가교 발포체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 평판 디스플레이(Flat Panel Display, FPD) 및 터치패널(Touch Screen Panel, TSP) 기기의 발달로 인해 습기, 먼지, 외부 충격 등으로부터 전자제품의 고장이나 파손을 방지하기 위하여, 윈도우테이프 등의 씰링재 또는 충격 흡수재로서의 발포체가 각광받고 있다.
이러한 용도로 이용되는 발포체로는, 주로 우레탄계 발포체가 주종을 이루고 있다. 그러나 상기 우레탄계 발포체는 충격 흡수율은 좋지만 장시간 사용 시 원래의 기능인 충격흡수가 저하되고 내열성이 약한 단점이 있다.
상기 우레탄계 발포체의 단점을 보완한 제품으로는 전자선가교 발포 폴리프로필렌폼이 있다. 이와 같은 기존의 전자선가교 발포 폴리프로필렌폼의 경우 폴리프로필렌의 용융점도가 낮아 초박판 제품의 제조가 불가하고, 전자선가교 발포 폴리프로필렌폼을 발포 후, 후가공을 통하여 다시 가열함과 동시에 연신을 하는 방식으로 초박판 전자선가교 발포 폴리프로필렌폼을 개발 생산하고 있으나, 이와 같은 제품은 내열성은 우수한 반면, 초박판 전자선가교 발포 폴리에틸렌폼 대비 유연성이 떨어져 IT 기기의 씰링재나 내충격 흡수재로는 사용상 한계점을 지니고 있다.
이에 초박판 전자선가교 발포 폴리프로필렌폼의 장점인 내열성에, 유연성의 특성을 부여하여 씰링성, 충격 흡수성 등과 같은 다양한 기능을 동시에 갖춘 제품 개발의 필요성이 대두되었다. 이와 같은 다양한 기능을 동시에 갖춘 제품을 제조하기 위해서는 고배율 및 얇은 두께의 발포체의 제조가 가능해야 하나, 종래의 기술로는 한계가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 초박판 형태로의 제조가 가능하며, 유연성 및 압축율이 우수한 초박판 전자선가교 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 고온에서 일정시간 방치하더라도 가열치수 안정성 및 내열성이 우수한 초박판 전자선가교 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 4 : 6 내지 6 : 4의 함량비로 혼합된 수지 혼합물의 전자선가교 발포체이고, 상기 전자선가교 발포체는, 두께가 0.05 내지 0.80 mm이고, 밀도가 0.05 내지 0.45 g/cm3이고, 압축경도가 50 % 변형(deflection)에서 0.05 내지 7.0 kgf/cm2이며, 가교도가 10 내지 50 %인 초박판 전자선가교 발포체가 제공된다.
여기서, 상기 초박판 전자선가교 발포체의 가열치수변화율(100 ℃에서 1시간 가열)은, 0 내지 -10 %일 수 있다.
그리고, 상기 초박판 전자선가교 발포체는, 상기 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 무기물 1 내지 30 중량부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 무기물은, 규소화합물, 마그네슘화합물, 칼슘화합물 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 초박판 전자선가교 발포체는, 상기 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 산화방지제 1 내지 3 중량부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 산화방지제는, 페놀계, 아미노계, 인계 및 유황계로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
한편, 전술한 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법은, (S1) 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 4 : 6 내지 6 : 4의 함량비로 혼합된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 가교조제 0.1 내지 5.0 중량부, 및 발포제 2 내지 30 중량부를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조하는 단계; (S2) 상기 압출시트에 전자선을 조사하여 상기 수지 혼합물을 가교시키는 단계; 및 (S3) 상기 (S2)의 결과물을 가열하여 상기 발포제를 발포하면서 연신시킴으로써 발포체를 형성하는 단계;를 포함한다.
이때, 상기 가교조제는, 비닐모노머, 아크릴계 화합물, 메타크릴계 화합물 및 에폭시계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 발포제는, 탄산수소암모늄, 탄산수소나트륨, 보로수소화나트륨, 아조디카본아미드, 디니트로소펜타메틸렌 테트라민, 벤젠설포닐 하이드라지드, 톨루엔설포닐 하이드라지드, 톨루엔설포닐 세미카바자이드 및 옥시비스(벤젠설포닐 하이드라지드)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 압출기는, 트윈 압출기이며, 상기 트윈 압출기 실런더의 온도는 100 내지 230 ℃로 유지되고, 상기 트윈 압출기 스크류의 온도는 40 내지 100 ℃로 유지될 수 있다.
그리고, 상기 가교단계(S2)는, 100 내지 1,000 kV의 전압과 0.5 내지 10 Mrad의 전자선량으로 가속전자선이 조사되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 발포체 형성단계(S3)는, 상기 (S2)의 결과물을 폭 방향의 연신 배율이 1.0 내지 3.0배, 및 길이 방향의 연신 배율이 2.0 내지 10.0배가 되도록 연신시킬 수 있다.
그리고, 상기 발포체 형성단계(S3)는, 압출시트 인입속도가 1 내지 5 m/min이고, 인출속도가 3 내지 50 m/min일 수 있다.
본 발명에 따른 전자선가교 발포체는 가교도가 낮아서 고배율의 연신이 가능하므로, 초박판 형태로의 제조가 가능하다.
그리고, 본 발명에 따른 전자선가교 발포체는 압축경도 값이 작아서 유연성 및 압축율이 우수하며, 밀도가 낮아서 휴대용 또는 초소형 IT 기기 등의 씰링재 및 내충격 완충재로의 사용이 가능하다.
그리고, 본 발명에 따른 발포체는 폴리프로필렌계 수지를 함유하고 있어, 고온에서 일정시간 방치하더라도 기존의 폴리에틸렌폼에 비해 가열치수 안정성 및 내열성이 우수하다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 발포와 동시에 연신이 수행됨으로써 별도로 연신공정 등의 후가공 공정이 불필요하여, 제조공정의 단순화 및 제조원가의 절감효과가 있다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 초박판 전자선가교 발포체는, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 4 : 6 내지 6 : 4의 함량비로 혼합된 수지 혼합물의 전자선가교 발포체이고, 상기 전자선가교 발포체는, 두께가 0.05 내지 0.80 mm이고, 밀도가 0.05 내지 0.45 g/cm3이고, 압축경도가 50 % 변형(deflection)에서 0.05 내지 7.0 kgf/cm2이며, 가교도가 10 내지 50 %이다.
상기 수지 혼합물에 혼합된 폴리프로필렌계 수지의 함량이, 예를 들어 70 % 이상의 과량인 경우, 폴리프로필렌계 수지 자체는 점탄성이 떨어져 정상적인 발포가 어렵기 때문에, 발포가 가능하도록 점탄성을 높여주기 위해 가교도를 높일 필요가 있었는데, 이는 발포 팽창시 길이 방향 및 폭 방향으로의 정상적인 연신을 불가능하게 하였다. 그리고, 가교도가 높아지게 되면, 발포체 내부에 비교적 많은 개수의 구형의 작은 크기의 셀들이 독립적인 셀로 형성될 수 있어, 발포체의 유연성이 저하될 수 있는 반면에, 상기 수지 혼합물에 혼합된 폴리에틸렌계 수지의 함량이 과량인 경우, 초박판의 발포체의 제조가 가능하며, 발포체의 유연성은 높아지지만, 폴리에틸렌계 수지 자체의 융점이 낮아 고온에서의 가열치수 안정성 및 내열성이 취약하다.
하지만, 상기 수지 혼합물의 함량비가 상기 수치범위를 만족하게 되면, 전술한 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 과량일 때의 문제점을 보완하여, 폴리프로필렌계 수지의 장점인 우수한 내열성 및 폴리에틸렌계 수지의 장점인 우수한 유연성, 초박판의 발포체 제조의 용이성이 동시에 발휘된다.
즉, 폴리에틸렌계 수지가 상기 함량비로 포함됨으로써, 폴리프로필렌계 수지가 과량일 때처럼 가교도를 높이지 않고 10 내지 50 %로 유지하게 되어, 고배율의 연신이 가능하여 극히 얇은 압출시트의 제조가 가능하다. 상기 압출시트의 발포로 제조된 발포체의 두께가 0.05 내지 0.80 mm를 만족함으로써, 휴대용 및 소형의 IT 기기의 씰링재 또는 충격 완화재로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 초박판 전자선가교 발포체의 밀도가 0.05 내지 0.45 g/cm3를 만족하게 되어, 휴대용 또는 소형의 IT 기기의 경량화가 가능하다. 여기서 상기 발포체의 밀도가 0.05 g/cm3 미만이면, 발포체의 물성이 지나치게 저하될 수 있으며, 그 밀도가 0.45 g/cm3를 초과하면 경량화 및 유연성 효과가 저하된다.
그리고, 본 발명에 따른 초박판 전자선가교 발포체의 압축경도가 50 % 변형(deflection)에서 0.05 내지 7.0 kgf/cm2를 만족하게 되어, 적절한 유연성을 나타내는바, 이로써 휴대용 IT 기기의 씰링재 또는 충격 완화재로의 사용이 가능해진다.
여기서, 상기 폴리프로필렌계 수지는, 폴리프로필렌 단독 공중합체(호모 코폴리머)와 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 공중합체의 혼합물일 수 있다. 이때, 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 공중합체는 폴리프로필렌이 85% 이상 함유된 α-올레핀 공중합체(랜덤 혹은 블록 코폴리머) 또는 α-올레핀이 2종 공중합된 3원 공중합체(터 폴리머)이며, α-올레핀은 에틸렌, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-부텐, 1-펜텐 등을 예시할 수 있다.
그리고, 상기 폴리에틸렌계 수지는, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중간밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 메탈로센 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌 디엔모노머(EPDM)의 공중합체 등을 예시할 수 있으나 이에만 한정하는 것은 아니다.
그리고, 상기 발포체의 가열치수변화율은, 100 ℃의 온도에서 1시간 동안 가열하여 측정한 경우, 0 내지 -10 %일 수 있다. 여기서, 마이너스 (-)부호는 축소됨을 나타낸다. 상기 수치범위를 만족함으로써, 열저항성이 확보된다.
한편, 상기 초박판 전자선가교 발포체는, 상기 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 무기물 1 내지 30 중량부를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 무기물은 압출시트의 내부에 형성된 셀과 셀 사이에 위치하며, 연신과정에서 독립적인 셀들을 서로 연결시켜 셀의 크기를 향상시키는 역할을 하는바, 이로써 발포체의 유연성이 더욱 향상될 수 있다.
이때 사용될 수 있는 상기 무기물은, 규소화합물, 마그네슘화합물, 칼슘화합물 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 초박판 전자선가교 발포체는, 상기 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 산화방지제 1 내지 3 중량부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 산화방지제의 함량에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미치지 못하면 압출 및 발포시 가공성이 저하되며, 상기 상한치를 초과하면 필요 이상의 첨가로 인해, 경제성이 저하됨은 물론 제품의 기계적 특성이 저하될 수 있다.
이때 사용될 수 있는 산화방지제는, 페놀계, 아미노계, 인계 및 유황계로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
우선, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 4 : 6 내지 6 : 4의 함량비로 혼합된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 가교조제 0.1 내지 5.0 중량부, 및 발포제 2 내지 30 중량부를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조한다 (S1).
여기서, 상기 폴리프로필렌계 수지 및 상기 폴리에틸렌계 수지가 상기 수치범위를 만족해야 하는 이유는 전술한 바와 같다.
그리고, 상기 가교조제 0.1 내지 5.0 중량부를 포함함으로써 10 내지 50 %의 가교도를 유지하게 되며, 상기 가교도를 만족하게 되면 길이 방향 및 폭 방향으로의 자유로운 연신이 가능하게 되며, 가교도가 비교적 작기 때문에 발포체에 형성된 셀의 크기가 비교적 커지는바 이로써 상기 초박판 전자선가교 발포체의 유연성이 우수해진다.
여기서, 상기 가교조제는 발포시 최적의 수지 점도를 유지하기 위해 첨가되는 성분이다. 이때, 상기 가교조제의 함량에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미치지 못하거나, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 최적의 수지 점도를 확보할 수 없고, 상기 가교도를 만족할 수 없다. 한편, 상기 가교조제는 비닐모노머, 아크릴계 화합물, 메타크릴계 화합물 및 에폭시계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 발포제는, 다양한 종류가 이미 공지되어 있지만 미세하고 균일한 기포를 형성할 수 있어야 하며, 압출시에 발생될 수 있는 조기분해를 최소화할 수 있는 것이 사용되어야 한다. 이러한 발포제의 비제한적인 예로는, 탄산수소암모늄, 탄산수소나트륨, 보로수소화나트륨 등의 무기 발포제가 있고, 아조디카본아미드(azodicarbonamide), 디니트로소펜타메틸렌 테트라민(N,N'-dinitrosopentamethylene tetramine), 벤젠설포닐 하이드라지드(benzenesulfonyl hydrazide), 톨루엔설포닐 하이드라지드(toluenesulfonyl hydrazide), 톨루엔설포닐 세미카바자이드(toluenesulfonyl semicarbazide), 옥시비스(벤젠설포닐 하이드라지드)(P,P'-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide)) 등의 유기 발포제가 있다.
필요에 따라, 카드뮴 화합물(cadmium compound), 칼슘 화합물(calsium compound), 아연 화합물(zinc compound), 마그네슘 화합물(magnesium compound), 철 화합물(iron compound), 구리 화합물(copper compound)과 같은 발포조제 등을 더 첨가할 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 압출기와 관련하여, 종래의 싱글 압출기를 사용해서는 본 발명에 따른 발포제가 포함된 발포체 원료 조성물을 이용함에 기술적 장애가 발생하여 목적하는 압출이 충분하게 이루어지지 않으므로, 본 발명에서는 트윈 압출기를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 트윈 압출기는 역방향 타입(counter-rotation type) 및 동방향 타입(co-rotation type) 모두를 사용할 수 있지만, 후자의 동방향 타입의 트윈 압출기를 사용하면 더욱 바람직한 압출 성능이 확보될 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 트윈 압출기 실린더의 온도는 100 내지 230 ℃로 유지되도록 하면 바람직하며, 상기 트윈 압출기 실린더의 온도에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미치지 못하면 투입된 조성물의 적정한 혼련이 이루어지지 않게 되며, 상기 상한치를 초과하면 상기 트윈 압출기 실린더 중간으로 투입된 발포제의 발포 성능이 저하될 수 있어 바람직하지 못하다. 또한, 상기 트윈 압출기 실린더 내부의 스크류 중 니딩 블럭(kneading block)의 수가 10 내지 40% 정도로 조절되어야 하며, 만일 상기 수치범위의 하한치에 미치지 못하면 투입된 수지 조성물의 혼련성이 저하되고, 상기 수치범위의 상한치를 초과하면 발포제의 성능이 저하되어 바람직하지 못하다. 한편, 상기 트윈 압출기 스크류의 온도가 40 내지 100 ℃로 유지되어야 바람직하다. 만일, 상기 트윈 압출기 스크류 온도에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미치지 못하면 수지 혼합물이 급격하게 고체화 되어 압출시트의 성형이 어렵고, 상기 상한치를 초과하면 발포제의 성능이 저하되고 물성이 저하되어 후속 발포 공정(S2)이 효과적으로 진행되지 못하고, 이로 인하여 제품성능에 불량이 발생하게 되어 바람직하지 못하다. 이때, 상기 트윈 압출기 스크류의 온도를 적정한 범위로 낮출 수 있는 냉각시스템을 도입함으로써, 제품의 생산성 및 수율 향상에 도움이 될 수 있다.
이어서, 상기 압출시트에 전자선을 조사하여 수지 혼합물을 가교시킨다 (S2).
이때, 100 내지 1,000 kV의 전압과 0.5 내지 10 Mrad의 전자선량으로 가속전자선을 조사함으로써 10 내지 50%의 가교도를 얻을 수 있다.
이어서, 상기 (S2)의 결과물을 가열하여 상기 발포제를 발포하면서 연신시킴으로써 발포체를 형성한다 (S3).
상기 발포단계는 (S3), 발포로를 수평으로 설치하는 수평발포방법, 발포로를 수직으로 설치하는 수직발포방법 및 열전달 매체로 액상의 설트를 이용하는 설트발포방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 진행될 수 있으나, 수직발포방법을 이용하면서, 연신시키는 것이 바람직하다.
이때, 상기 (S2)의 결과물을 폭 방향의 연신 배율이 1.0 내지 3.0배, 및 길이 방향의 연신 배율이 2.0 내지 10.0배가 되도록 연신시킬 수 있다. 상기 수치범위를 만족함으로써 초박판의 전자선가교 발포체를 획득할 수 있다.
그리고, 압출시트 인입속도가 1 내지 5 m/min이고, 인출속도가 3 내지 50 m/min일 수 있으며, 가열온도는 180 내지 300 ℃일 수 있다. 상기 인입속도 및 인출속도를 유지함으로써 압출시트가 발포/연신되어 길이가 증가된 발포체를 어려움 없이 획득할 수 있게 된다.
이러한 방법에 의해 제조된 발포체의 두께는 0.05 내지 0.80 mm, 밀도는 0.05 내지 0.45 g/cm3, 압축경도는 50 % 변형(deflection)에서 0.05 내지 7.0 kgf/cm2을 유지함으로써, 휴대용 및 소형의 IT 기기의 씰링재 또는 충격 완화재로 사용이 가능하다.
그리고, 발포와 동시에 연신이 수행됨으로써 별도로 연신공정 등의 후가공 공정이 불필요하여, 제조공정의 단순화 및 제조원가의 절감효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
1
폴리프로필렌 수지 60 중량% 및 폴리에틸렌 수지 40 중량%를 포함하는 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 아조디카본아미드로 된 발포제 12 중량부, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트로 된 가교조제 0.1 중량부, 및 산화규소 5 중량부를 혼합하여 발포체 원료 조성물을 준비하였다.
상기 발포체 원료 조성물을 트윈 압출기에 투입한 후, 용융압출하여 압출시트를 제조한 후, 500kV의 전압과 2.0 Mrad의 전자선을 조사하여 수지 혼합물을 가교시킨 다음, 260 ℃로 유지되는 오븐에 투입하여 수직 발포시킴과 동시에 연신시킴으로써 발포체를 형성하였다.
이때, 형성된 발포체의 두께는 0.30 mm, 밀도는 0.4473 g/cm3, 압축경도는 50 % 변형(deflection)에서 6.87 kgf/cm2로 측정되었다.
실시예
2
트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트로 된 가교조제 0.6 중량부가 포함되는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포체를 형성하였다.
이때, 형성된 발포체의 두께는 0.22 mm, 밀도는 0.0986 g/cm3, 압축경도는 50 % 변형(deflection)에서 0.87 kgf/cm2로 측정되었다.
실시예
3
트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트로 된 가교조제 1.5 중량부가 포함되는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포체를 형성하였다.
이때, 형성된 발포체의 두께는 0.80 mm, 밀도는 0.1823 g/cm3, 압축경도는 50 % 변형(deflection)에서 5.74 kgf/cm2로 측정되었다.
비교예
1
폴리프로필렌 수지 80 중량% 및 폴리에틸렌 수지 20 중량%를 포함하는 수지 혼합물 100 중량부가 포함되며, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트로 된 가교조제 1.8 중량부가 포함되는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포체를 형성하였다.
이때, 형성된 발포체의 두께는 0.90 mm, 밀도는 0.1776 g/cm3, 압축경도는 50 % 변형(deflection)에서 8.13 kgf/cm2로 측정되었다.
비교예
2
폴리에틸렌 수지로만 구성된 수지를 사용하며, 가교조제가 포함되지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포체를 형성하였다.
이때, 형성된 발포체의 두께는 0.21 mm, 밀도는 0.2036 g/cm3, 압축경도는 50 % 변형(deflection)에서 4.21 kgf/cm2로 측정되었다.
상기 실시예 1 내지 3 및, 비교예 1 및 2에 대해 정리한 내용을 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| PP 수지 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 80.0 | 0 |
| PE 수지 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 20.0 | 100 |
| 발포제 | 12.0 | 12.0 | 12.0 | 12.0 | 12.0 |
| 가교조제 | 0.1 | 0.6 | 1.5 | 1.8 | - |
| 무기물 입자 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 압출기 | 트윈 | 트윈 | 트윈 | 트윈 | 트윈 |
| 발포 방식 | 수직 | 수직 | 수직 | 수직 | 수직 |
| 전자선 조사 (kV×Mrad) |
500×2.0 | 500×2.0 | 500×2.0 | 500×2.0 | 500×2.0 |
물성 평가
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 발포체에 대한 물성 평가치를 하기 표 2에 나타내었다.
| 항목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 박판 압출시트의 압출성 | 양호 | 양호 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 박판 발포체의 발포성 | 양호 | 양호 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 발포체 두께(mm) | 0.30 | 0.22 | 0.80 | 0.90 | 0.21 |
| 발포체 밀도(g/cm3) | 0.4473 | 0.0986 | 0.1823 | 0.1776 | 0.2036 |
| 가열치수변화 (%) (100℃, 1hr) |
-1.2 | -3.0 | -2.0 | -1.5 | -50.0 |
| 압축경도 (kgf/cm2) (50% deflection) |
6.87 | 0.87 | 5.74 | 8.13 | 4.21 |
| 평균 셀 크기 (㎛) | 300 | 650 | 350 | 400 | 250 |
| 가교도 (%) | 7.2 | 21.0 | 47.6 | 50.4 | 24.8 |
| 충격 흡수율 (%) | 47.0 | 64.0 | 51.0 | - | 36.4 |
상기 표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 각 실시예의 경우, 박판 압출시트의 압출성 및 박판 발포체의 발포성은 모두 양호한 것으로 관찰되었다.
그리고, 각 실시예에 따라 제조된 발포체의 두께 및 밀도를 측정한 결과, 모두 휴대용, 소형의 IT 기기 등의 내장재로 사용되기에 적절한 두께, 및 경량화를 위한 작은 밀도로 측정되었다. 하지만 비교예 1에 따라 제조된 발포체는 0.90 mm로 비교적 두껍게 형성되었다. 따라서 상기 기기의 내장재로 사용되기에는 다소 무리가 있다.
그리고, 열저항성을 측정하기 위해 100 ℃에서, 1시간 동안 방치 후 발포체의 변화량을 측정하였다. 각 실시예에 따라 제조된 발포체의 경우, 모두 적절한 가열치수변화율을 나타냈으나, 비교예 2에 따라 제조된 발포체는 -50 %를 나타내어, 열저항성이 취약하였다.
그리고, 유연성을 측정하기 위해, 50% 변형(deflection)시의 압축경도를 측정하였다. 비교예 1에 따라 제조된 발포체는 8.13 kgf/cm2로 측정되어 유연성이 비교적 저조한 반면, 실시예에 따라 제조된 발포체는 0.87 내지 6.87 kgf/cm2로 측정되어 유연성이 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
Claims (13)
- 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 4 : 6 내지 6 : 4의 중량비로 혼합된 수지 혼합물의 전자선가교 발포체로서,
상기 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 무기물 1 내지 30 중량부를 더 포함하되,
상기 무기물은, 규소화합물, 마그네슘화합물 및 칼슘화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이며,
상기 전자선가교 발포체는,
두께가 0.05 내지 0.80 mm이고,
밀도가 0.05 내지 0.45 g/cm3이고,
압축경도가 50 % 변형(deflection)에서 0.05 내지 7.0 kgf/cm2이며,
가교도가 10 내지 50 %인 초박판 전자선가교 발포체. - 제1항에 있어서,
상기 초박판 전자선가교 발포체의 가열치수변화율(100 ℃에서 1시간 가열)은, 0 내지 -10 %인 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 초박판 전자선가교 발포체는, 상기 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 산화방지제 1 내지 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체. - 제5항에 있어서,
상기 산화방지제는, 페놀계, 아미노계, 인계 및 유황계로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체. - (S1) 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지가 4 : 6 내지 6 : 4의 중량비로 혼합된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 가교조제 0.1 내지 5.0 중량부, 및 발포제 2 내지 30 중량부를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조하는 단계;
(S2) 상기 압출시트에 전자선을 조사하여 상기 수지 혼합물을 가교시키는 단계; 및
(S3) 상기 (S2)의 결과물을 가열하여 상기 발포제를 발포하면서 연신시킴으로써 발포체를 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 (S1) 단계에서, 상기 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로 무기물 1 내지 30 중량부를 더 포함하되,
상기 무기물은, 규소화합물, 마그네슘화합물 및 칼슘화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 제1항에 따른 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 가교조제는, 비닐모노머, 아크릴계 화합물, 메타크릴계 화합물 및 에폭시계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 발포제는, 탄산수소암모늄, 탄산수소나트륨, 보로수소화나트륨, 아조디카본아미드, 디니트로소펜타메틸렌 테트라민, 벤젠설포닐 하이드라지드, 톨루엔설포닐 하이드라지드, 톨루엔설포닐 세미카바자이드 및 옥시비스(벤젠설포닐 하이드라지드)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 압출기는, 트윈 압출기이며, 상기 트윈 압출기 실런더의 온도는 100 내지 230 ℃로 유지되고, 상기 트윈 압출기 스크류의 온도는 40 내지 100 ℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 가교단계(S2)는, 100 내지 1,000 kV의 전압과 0.5 내지 10 Mrad의 전자선량으로 가속전자선이 조사되는 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 발포체 형성단계(S3)는, 상기 (S2)의 결과물을 폭 방향의 연신 배율이 1.0 내지 3.0배, 및 길이 방향의 연신 배율이 2.0 내지 10.0배가 되도록 연신시키는 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 발포체 형성단계(S3)는, 압출시트 인입속도가 1 내지 5 m/min이고, 인출속도가 3 내지 50 m/min인 것을 특징으로 하는 초박판 전자선가교 발포체의 제조방법.
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