KR101691703B1 - Preparing method of a foam using biodegradable polyester resin composition - Google Patents

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Abstract

생분해성 수지를 이용한 발포체 제조방법에 있어서 발포용 수지 조성물로 특정 물성의 생분해성 수지 조성물을 이용하여 발포배율을 현저히 향상시키면서 발포 과정에서 발포성, 제품 성형성 등이 우수한 폴리에스터 발포체 제조방법이 개시된다. 본 발명은 지방족 디카르복실산과 지방족 디올을 1:1~1:2의 몰비로 포함하는 조성물을 180~220℃에서 1~5시간 동안 에스터화 반응시켜 올리고머를 준비하는 단계; 상기 지방족 디카르복실산 1몰 기준으로 티타늄계 촉매 0.0001~0.01몰과, 상기 티타늄계 촉매 1몰 기준으로 인계 열안정제 0.1~1몰 존재하에 상기 올리고머를 230~270℃에서 1~5시간 동안 2torr 이하의 감압 조건에서 축중합하여 폴리에스터 수지를 제조하는 단계; 및 상기 폴리에스터 수지에 발포제를 첨가 및 용융혼합하여 압출하는 단계;를 포함하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.Disclosed is a method for producing a polyester foam having excellent foamability and product formability during the foaming process while remarkably improving the foaming ratio by using a biodegradable resin composition having a specific physical property as a resin composition for foaming in a method for producing a foam using a biodegradable resin . The present invention relates to a process for preparing an oligomer by esterifying a composition comprising an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol at a molar ratio of 1: 1 to 1: 2 at 180 to 220 ° C for 1 to 5 hours. 0.0001 to 0.01 mole of the titanium-based catalyst based on 1 mole of the aliphatic dicarboxylic acid and 0.1 to 1 mole of the phosphorus-based thermal stabilizer based on 1 mole of the titanium-based catalyst. The oligomer is reacted at 230 to 270 ° C for 1 to 5 hours at 2 torr To produce a polyester resin; And a step of adding and melt-mixing a foaming agent to the polyester resin and extruding the polyester resin.

Description

생분해성 폴리에스터 수지 조성물을 이용한 발포체 제조방법{PREPARING METHOD OF A FOAM USING BIODEGRADABLE POLYESTER RESIN COMPOSITION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing a foam using a biodegradable polyester resin composition,

본 발명은 발포체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생분해성 폴리에스터 수지 조성물을 이용한 발포체 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing a foam, and more particularly, to a method for producing a foam using a biodegradable polyester resin composition.

기존의 범용 플라스틱은 기계적 물성, 내화학성, 내구성 등이 우수하여 일상 생활에서 널리 사용되고 있으나, 사용 후 폐기 시에는 자연으로 환원되지 못한다는 단점이 있다. 최근 수요가 급증하고 있는 플라스틱 소재의 1회용품은 회수가 원활하지 않아 그대로 방치되는 경우가 많으며, 농업용 필름 등은 토양에 묻혀 농작물의 성장에 지장을 초래하고 있다. 이와 같이 플라스틱 폐기물에 의한 환경오염이 사회문제로 대두됨에 따라, 사용 후 폐기 시 자연적으로 분해되는 분해성 플라스틱의 개발이 활발히 이루지고 있다. 분해성 플라스틱은 분해 메커니즘에 따라 생분해성, 생붕괴성, 광분해성 등으로 구분되며, 생성 경로에 따라 미생물 생산형, 천연물 이용형, 합성 고분자형으로 분류될 수 있다.Conventional general plastics have excellent mechanical properties, chemical resistance and durability and are widely used in everyday life. However, they have a disadvantage in that they can not be returned to nature when they are disposed of after use. The disposable products of plastic materials, which are in rapid increase in demand in recent years, are often left untreated because they are not recovered smoothly. Agricultural films are buried in the soil, which hinders the growth of crops. As the environmental pollution caused by plastic waste becomes a social problem, development of decomposable plastics decomposing naturally at the time of disposal after use is actively being carried out. Degradable plastics are classified into biodegradable, biodegradable, and photodegradable according to the decomposition mechanism, and can be classified into microbial production type, natural product utilization type, and synthetic polymer type depending on the production route.

합성 고분자 중에서 지방족 폴리에스터 수지는 완전 생분해 가능한 것으로 알려져 있다. 예컨대 상용화된 폴리머인 PBS(polybutylene succinate)는 모노머로 1,4-부탄디올(1,4-butanediol)과 숙신산(succinic acid)을 이용하여 중합 가능하며, 관련 연구 및 상품 개발이 완료된 상태이다. 최근에는 바이오매스 원료로부터 바이오 숙신산이 생산되면서 지속 가능한 친환경 생분해성 수지 개발이 활발하게 진행되고 있다.Among synthetic polymers, aliphatic polyester resins are known to be completely biodegradable. For example, poly (butylene succinate), a commercially available polymer, can be polymerized using 1,4-butanediol and succinic acid as monomers, and related research and product development has been completed. In recent years, biosuccinic acid has been produced from biomass raw materials, and sustainable environmentally friendly biodegradable resins have been actively developed.

한편, 근래 들어 폴리에스터 발포체에 대한 관심이 대두되고 있다. 폴리에스터는 다른 고분자보다 다소 높은 밀도(약 1.33g/㎤)를 가지고 있어 필름이나 시트, 음식용기 등의 무게를 감소시키기 위해 발포를 하는 것이 바람직한데, 이러한 발포체는 미발포 제품보다 더 우수한 절연, 보온 능력을 가지므로 폴리에스터 발포체의 시장 잠재성은 크다고 할 것이다.On the other hand, there is a growing interest in polyester foams in recent years. Polyesters have a somewhat higher density (about 1.33 g / cm 3) than other polymers, and it is desirable to foam to reduce the weight of films, sheets, food containers, etc., The market potential of polyester foam is high because it has insulation ability.

그러나 생분해성을 갖는 지방족 폴리에스테르는 일반적으로 융점이나 용융점도가 낮고, 이 때문에 내열성이나 기계적 강도도 낮다. 또한 결정화 속도가 느리므로 성형 시에 드로다운되거나 충분한 발포배율이 얻어지지 않는 문제가 있다.However, the aliphatic polyester having biodegradability generally has a low melting point or a low melt viscosity, and therefore has low heat resistance and mechanical strength. Further, since the crystallization speed is slow, there is a drawback that a drawdown occurs at the time of molding or a sufficient expansion ratio is not obtained.

한국 공개특허공보 제2014-0016548호는 생분해성 수지를 포함하는 발포용 수지 조성 및 발포체 제조 방법으로, 발포용 수지 조성물로 이중 결합이 포함된 모노머가 결합된 생분해성 폴리에스테르 수지를 에틸렌-비닐아세테이트 수지에 적용시켜 에틸렌-비닐아세테이트 수지와의 상용성을 개선시킨 기술을 개시하고 있으나, 조성물에 함유된 생분해성 폴리에스테르의 함량은 20~50중량% 수준이고, 발포배율 향상에 관해서는 언급하지 않고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0016548 discloses a resin composition for foaming comprising a biodegradable resin and a method for producing a foam, wherein a biodegradable polyester resin to which a monomer containing a double bond is bonded by a resin composition for foaming is dissolved in ethylene- Discloses a technique for improving the compatibility with an ethylene-vinyl acetate resin by applying it to a resin. However, the content of the biodegradable polyester contained in the composition is about 20 to 50% by weight, have.

한국 공개특허공보 제2007-0005603호는 생분해성 수지로 제조한 발포쉬트를 이용하여 성형성이 우수한 발포 물품을 제조하는 방법으로, 지방족 폴리에스테르 수지에 발포 첨가제를 넣어서 발포 조건을 최적화하여 성형성이 우수한 발포 물품을 제조하는 기술을 개시하고 있으나, 적합한 발포 조건에 주안을 두고 있어 발포와 수지 조성물과의 연관성에 대해서는 크게 시사하는 바가 없다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2007-0005603 discloses a method for producing a foamed article having excellent moldability by using a foam sheet made of a biodegradable resin. The foamed additive is added to the aliphatic polyester resin to optimize the foaming conditions, Discloses a technique for producing an excellent foamed article, but it is focused on a suitable foaming condition, and there is no great implication on the relation between the foamed article and the resin composition.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 생분해성 수지를 이용한 발포체 제조방법에 있어서 발포용 수지 조성물로 특정 물성의 생분해성 수지 조성물을 이용하여 발포배율을 현저히 향상시키면서 발포 과정에서 발포성, 제품 성형성 등이 우수한 폴리에스터 발포체 제조방법을 제공하고자 한다.DISCLOSURE Technical Problem Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a foamed product using a biodegradable resin, in which a biodegradable resin composition having a specific physical property is used as a resin composition for foaming, And to provide a process for producing a polyester foam excellent in moldability and the like.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 지방족 디카르복실산과 지방족 디올을 1:1~1:2의 몰비로 포함하는 조성물을 180~220℃에서 1~5시간 동안 에스터화 반응시켜 올리고머를 준비하는 단계; 상기 지방족 디카르복실산 1몰 기준으로 티타늄계 촉매 0.0001~0.01몰과, 상기 티타늄계 촉매 1몰 기준으로 인계 열안정제 0.1~1몰 존재하에 상기 올리고머를 230~270℃에서 1~5시간 동안 2torr 이하의 감압 조건에서 축중합하여 폴리에스터 수지를 제조하는 단계; 및 상기 폴리에스터 수지에 발포제를 첨가 및 용융혼합하여 압출하는 단계;를 포함하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a process for preparing an oligomer by esterifying a composition comprising an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol at a molar ratio of 1: 1 to 1: 2 at 180 to 220 ° C for 1 to 5 hours step; 0.0001 to 0.01 mole of the titanium-based catalyst based on 1 mole of the aliphatic dicarboxylic acid and 0.1 to 1 mole of the phosphorus-based thermal stabilizer based on 1 mole of the titanium-based catalyst. The oligomer is reacted at 230 to 270 ° C for 1 to 5 hours at 2 torr To produce a polyester resin; And a step of adding and melt-mixing a foaming agent to the polyester resin and extruding the polyester resin.

또한 상기 에스터화 반응은 무촉매 가열 에스터화(thermal esterification) 반응인 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.And wherein the esterification reaction is a non-catalytic thermal esterification reaction.

또한 상기 지방족 디카르복실산은 말론산(malonic acid), 숙신산(succinic acid), 말레산(maleic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 수베린산(suberic acid), 아젤라익산(azelaic acid), 세바식산(sebacic acid), 도데칸디오익산(dodecanedioic acid), 이들의 무수물 또는 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.The aliphatic dicarboxylic acid may be selected from the group consisting of malonic acid, succinic acid, maleic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, Characterized in that it is at least one selected from the group consisting of suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, anhydrides or derivatives thereof, Ester-based foam.

또한 상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,2-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 테트라메틸사이클로부탄디올, 1,6-헥산디올 및 1,10-데칸디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.Also, the aliphatic diol is at least one member selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,2-cyclohexanediol, , 2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, tetramethyl cyclobutanediol, 1,6-hexanediol and 1,10-decanediol And at least one polyester-based foam.

또한 상기 티타늄계 촉매는 테트라이소프로필티타네이트, 테트라부톡시티타네이트, 테트라부틸티타네이트, 테트라에틸렌티타네이트, 테트라스테아릴티타네이트 및 티타늄아세토아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.The titanium-based catalyst may be at least one selected from the group consisting of tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetrabutyl titanate, tetraethylenetitanate, tetrastearyl titanate, and titanium acetoacetate. A method for producing a polyester-based foam is provided.

또한 상기 인계 열안정제는 모노메틸 포스페이트, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트 및 트리페닐 포스페이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.Also, the phosphorus thermal stabilizer is at least one selected from the group consisting of monomethyl phosphate, trimethyl phosphate, triethyl phosphate and triphenyl phosphate.

또한 상기 축중합은 반응물의 점도가 토크값 기준으로 10~30Nm일 때 종료되는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.The condensation polymerization is terminated when the viscosity of the reactant is 10 to 30 Nm on the basis of the torque value.

또한 상기 폴리에스터 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 170,000~210,000, 수평균 분자량(Mn)이 70,000~110,000, 다분산지수(PDI)가 1.7~2.2, 용융지수(190℃, 2.16kg 하중)가 0.1~30g/10min 및 고유점도가 1~1.8㎗/g인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.The polyester resin preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 170,000 to 210,000, a number average molecular weight (Mn) of 70,000 to 110,000, a polydispersion index (PDI) of 1.7 to 2.2 and a melt index 0.1 to 30 g / 10 min and an intrinsic viscosity of 1 to 1.8 dl / g.

또한 상기 발포제는 화학 발포제 또는 물리 발포제이고, 상기 화학 발포제는 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 중탄산암모늄(NH4HCO3), 아질산암모늄(NH4NO2), 보론화수소나트륨, 아조디카르본산아미드(ADCA), 아조비스이소부티로나이트릴(AIBN), 옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)(oxy bis(benzene sulfonyl hydrazide); OBSH), 디나이트로펜타메틸렌테트라민(dinitro pentamethylene tetramine; DPT), p-톨루엔술포닐히드라지드(p-toluene sulfonyl hydrazide; TSH) 및 p-톨루엔술포닐세미카바지드(p-toluene sulfonyl semicarbazide; PTSS)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 물리 발포제는 지방족 탄화수소, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 할로겐화 탄화수소, 이산화탄소, 공기, 질소, 수증기, 메탄 및 에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.(NH 4 ) 2 CO 3 ), ammonium bicarbonate (NH 4 HCO 3 ), ammonium nitrite (NH 4 NO 2 ), and the like, and the chemical foaming agent may be selected from the group consisting of sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), ammonium carbonate ), Sodium borohydride, azodicarboxylic acid amide (ADCA), azobisisobutyronitrile (AIBN), oxybis (benzene sulfonyl hydrazide) (OBSH), dinitro (DPT), p-toluene sulfonyl hydrazide (TSH), and p-toluene sulfonyl semicarbazide (PTSS), in the group consisting of pentaerythritol tetrakis And the physical foaming agent is at least one selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons, cyclobutanes, cyclopentane, cyclohexane, halogenated hydrocarbons, carbon dioxide, air, nitrogen, steam, methane and ethylene Provides a method for producing a polyester-based foam.

또한 상기 제조된 폴리에스터 수지에 안정제 및 핵제를 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.And a stabilizer and a nucleating agent are mixed with the polyester resin thus prepared.

또한 상기 안정제는 폐놀계 안정제, 아민계 안정제, 인계 열안정제 및 유황계 안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.Also, the stabilizer is at least one selected from the group consisting of a phenolic stabilizer, an amine stabilizer, a phosphorus stabilizer, and a sulfur stabilizer.

또한 상기 핵제는 무기 핵제로서 탈크, 실리카, 카올린 및 클레이로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.And the nucleating agent is at least one selected from the group consisting of talc, silica, kaolin and clay as an inorganic nucleating agent.

또한 상기 제조된 폴리에스터 수지 100중량부에 대하여 상기 발포제를 0.1~30중량부, 상기 안정제를 0.00001~0.001중량부 및 상기 핵제를 0.1~5중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.And 0.1 to 30 parts by weight of the foaming agent, 0.00001 to 0.001 part by weight of the stabilizer, and 0.1 to 5 parts by weight of the nucleating agent are mixed with 100 parts by weight of the polyester resin prepared above .

또한 상기 압출은 압출부 온도 125~160℃ 및 다이부 온도 115~135℃ 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 제공한다.And the extrusion is carried out at a temperature of 125 to 160 ° C at the extrusion portion and at a temperature of 115 to 135 ° C at the die portion.

이러한 본 발명에 따르면, 특정 분자량, 다분산지수, 용융지수 및 고유점도의 물성을 갖는 발포용 생분해성 폴리에스터 수지 조성물을 이용하여 발포체를 제조함으로써 발포배율을 현저히 향상시키면서도 발포성, 성형성 등 제반 가공성이 우수한 폴리에스터 발포체 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a foam is produced by using a biodegradable polyester resin composition having a specific molecular weight, a polydispersity index, a melt index and an intrinsic viscosity, thereby remarkably improving the expansion ratio, It is possible to provide a method of manufacturing such a superior polyester foam.

도 1은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 발포체를 나타낸 사진.1 is a photograph showing a foam produced according to Example 3 of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the specification, when an element is referred to as "including " an element, it means that it can include other elements, not excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

본 발명은 지방족 디카르복실산과 지방족 디올을 1:1~1:2의 몰비로 포함하는 조성물을 180~220℃에서 1~5시간 동안 에스터화 반응시켜 올리고머를 준비하는 단계; 상기 지방족 디카르복실산 1몰 기준으로 티타늄계 촉매 0.0001~0.01몰과, 상기 티타늄계 촉매 1몰 기준으로 인계 열안정제 0.1~1몰 존재하에 상기 올리고머를 230~270℃에서 1~5시간 동안 2torr 이하의 감압 조건에서 축중합하여 폴리에스터 수지를 제조하는 단계; 및 상기 폴리에스터 수지에 발포제를 첨가 및 용융혼합하여 압출하는 단계;를 포함하는 폴리에스터계 발포체 제조방법을 개시한다. 먼저 본 발명에 따른 발포체 제조방법에 사용되는 발포용 폴리에스터 수지 조성물 제조과정에 대해 자세히 설명한다.The present invention relates to a process for preparing an oligomer by esterifying a composition comprising an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol at a molar ratio of 1: 1 to 1: 2 at 180 to 220 ° C for 1 to 5 hours. 0.0001 to 0.01 mole of the titanium-based catalyst based on 1 mole of the aliphatic dicarboxylic acid and 0.1 to 1 mole of the phosphorus-based thermal stabilizer based on 1 mole of the titanium-based catalyst. The oligomer is reacted at 230 to 270 ° C for 1 to 5 hours at 2 torr To produce a polyester resin; And a step of adding and melt-mixing a foaming agent to the polyester resin and extruding the polyester resin. First, the manufacturing process of the foam polyester resin composition used in the method of manufacturing the foam according to the present invention will be described in detail.

본 발명에서 발포용 폴리에스터 수지 조성물은 기본적으로 지방족 디카르복실산(무수물 또는 이들의 유도체)과 지방족 디올을 포함하는 조성물을 에스터화 반응시켜 올리고머를 준비하는 단계; 및 티타늄계 촉매와 인계 열안정제 존재하에 올리고머를 축중합하는 단계;를 포함한다.The polyester resin composition for foaming according to the present invention comprises a step of preparing an oligomer by subjecting a composition containing an aliphatic dicarboxylic acid (anhydride or a derivative thereof) and an aliphatic diol to an esterification reaction, And condensation polymerization of the oligomer in the presence of a titanium-based catalyst and a phosphorus-based thermal stabilizer.

상기 에스터화 반응은 지방족 디카르복실산과 지방족 디올을 에스터화 반응(esterification)시켜 올리고머를 제조하는 단계로, 지방족 디카르복실산과 지방족 디올은 1:1~1:2의 몰비로 포함되며, 바람직하게는 1:1~1:1.5의 몰비로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 1:1~1:1.2의 몰비로 포함될 수 있다. 상기 몰비 범위에서 반응 효율이 좋고, 최종 제조되는 폴리에스터 수지의 발포성 및 성형성 측면에서 유리하다.The esterification reaction is a step of esterifying an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol to prepare an oligomer. The aliphatic dicarboxylic acid and aliphatic diol are contained in a molar ratio of 1: 1 to 1: 2, May be contained in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.5, and more preferably in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.2. The reaction efficiency is good in the above-mentioned molar ratio range, and is advantageous in view of foamability and moldability of the polyester resin finally produced.

상기 지방족 디카르복실산은 예컨대, 말론산(malonic acid), 숙신산(succinic acid), 말레산(maleic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 수베린산(suberic acid), 아젤라익산(azelaic acid), 세바식산(sebacic acid), 도데칸디오익산(dodecanedioic acid), 이들의 무수물 또는 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으며, 발포 용도를 고려할 때 바람직하게는 숙신산이 모노머로 사용될 수 있다.The aliphatic dicarboxylic acid may be, for example, malonic acid, succinic acid, maleic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, At least one selected from the group consisting of sulfuric acid, sulfuric acid, sulfuric acid, sulfuric acid, sulfuric acid, sulfuric acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, , And succinic acid can be preferably used as a monomer in consideration of foaming use.

한편 본 발명에서 에스터화 반응 단계는 무촉매 가열 에스터화(thermal esterification) 반응으로서, 촉매를 사용하지 않고 일정한 온도에서 원료를 반응시킬 수 있다. 이와 같이 에스터화 반응을 촉매를 사용하지 않고 수행함에 따라 생성되는 올리고머 및 폴리에스터 수지의 열 안정성을 확보하고, 색상 변색을 최소화함과 동시에 이를 이용한 발포 시 발포배율을 극대화할 수 있다. 이러한 점을 감안하여 에스터화 반응은 180~220℃에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 190~210℃, 더욱 바람직하게는 195~205℃에서 수행될 수 있다. 상기 에스터화 반응 온도가 180℃ 미만일 경우 물과 같은 부산물 유출이 어렵고 모노머의 반응성이 낮아 중합 시간이 증가할 수 있고, 220℃를 초과할 경우 에스터 반응 올리고머의 열분해가 발생할 수 있고 지방족 디올의 반응 원료가 부산물과 같이 과량으로 유출될 수 있다.In the present invention, the esterification reaction step is a non-catalytic heating thermal esterification reaction, and the raw materials can be reacted at a constant temperature without using a catalyst. By performing the esterification reaction without using a catalyst, thermal stability of oligomers and polyester resins produced can be ensured, color discoloration can be minimized, and the foaming magnification can be maximized during foaming. In view of this point, the esterification reaction can be carried out at 180 to 220 ° C, preferably 190 to 210 ° C, more preferably 195 to 205 ° C. When the esterification reaction temperature is lower than 180 ° C, it is difficult to discharge by-products such as water and the reactivity of the monomer is low, and the polymerization time may increase. When the esterification reaction temperature is more than 220 ° C, pyrolysis of the ester- May be overdosed as by-products.

또한 상기 에스터화 반응은 1~5시간 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 1~3시간, 더욱 바람직하게는 1.5~2.5시간 동안 수행될 수 있다. 에스터화 반응 시간이 단축되면 공정 효율과 생산 속도를 향상시킬 수 있으나, 반응 시간이 너무 짧으면 합성 시간이 충분하지 않게 되어 제조되는 올리고머가 충분한 분자량을 가질 수 없고, 이에 따라 후단의 축중합 공정에서 올리고머가 승화하여 반응기 튜브 등의 장치가 막힐 수 있다. 반대로 에스터화 반응 시간이 너무 길어지면 적절한 분자량 및 물성을 갖는 올리고머를 얻기 어려울 수 있고, 합성되는 올리고머의 반응성이 저하되어 최종 폴리에스터 수지의 분자량이나 발포성 등 물성 및 가공성이 저하될 수 있다.The esterification reaction may be carried out for 1 to 5 hours, preferably for 1 to 3 hours, more preferably for 1.5 to 2.5 hours. If the esterification reaction time is shortened, the process efficiency and production rate can be improved. However, if the reaction time is too short, the synthesis time becomes insufficient and the oligomer produced can not have a sufficient molecular weight. And the apparatus such as the reactor tube may be clogged. On the other hand, if the esterification reaction time is too long, it may be difficult to obtain an oligomer having an appropriate molecular weight and physical properties, and reactivity of the oligomer to be synthesized may deteriorate, resulting in deterioration of physical properties and workability, such as molecular weight and foamability of the final polyester resin.

본 발명에서 상기 지방족 디올로는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,2-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 테트라메틸사이클로부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,10-데칸디올 등이 사용될 수 있다. 다만 전술한 바람직한 지방족 디카르복실산과의 에스터와 반응으로 생성되는 올리고머의 중합도에 따른 분자량 범위와 최종 폴리에스터 수지의 물성, 특히 발포배율, 발포성 및 성형성 개선을 위해서는 1,4-부탄디올을 사용하는 것이 가장 바람직하다.In the present invention, the aliphatic diol is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,2-cyclohexanediol , 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, tetramethylcyclobutanediol, 1,6- Decanediol and the like can be used. However, 1,4-butanediol is used for the improvement of the molecular weight range and the physical properties of the final polyester resin, in particular the expansion ratio, foaming property and moldability, depending on the degree of polymerization of the oligomer produced by the reaction with the above-mentioned aliphatic dicarboxylic acid Is most preferable.

이상의 에스터화 반응을 통해 형성되는 올리고머는 수평균 분자량이 1,700~2,200, 중량평균 분자량이 2,900~3,800 및 다분산지수(PDI)가 1.6~1.9일 수 있고, 바람직하게는 수평균 분자량이 1,900~2,100, 중량평균 분자량이 3,300~3,600 및 다분산지수(PDI)가 1.7~1.8일 수 있다. 상기 분자량 및 다분산지수 범위를 충족할 경우 올리고머의 축중합에 의해 형성되는 폴리에스터 수지에 요구되는 내열성, 인장강도 등의 물성이 만족스럽고, 폴리에스터 수지의 생분해성, 발포성, 성형성 등의 물성 및 가공성 저하를 방지할 수 있다.The oligomer formed through the above esterification reaction may have a number average molecular weight of 1,700 to 2,200, a weight average molecular weight of 2,900 to 3,800 and a polydispersion index (PDI) of 1.6 to 1.9, preferably a number average molecular weight of 1,900 to 2,100 , A weight average molecular weight of 3,300 to 3,600 and a polydispersion index (PDI) of 1.7 to 1.8. When the molecular weight and the polydispersity index range are satisfied, satisfactory physical properties such as heat resistance and tensile strength required for a polyester resin formed by condensation polymerization of an oligomer are satisfied, and properties such as biodegradability, foaming property and moldability And deterioration of workability can be prevented.

다음으로, 상기 축중합 반응은 상기 에스터화 반응으로 형성된 올리고머를 축중합(polycondensation)하여 폴리에스터 수지를 제조하는 단계로, 티타늄계 촉매 및 인계 열안정제 존재하에 수행된다.Next, the polycondensation reaction is polycondensation of an oligomer formed by the esterification reaction to produce a polyester resin, which is performed in the presence of a titanium-based catalyst and a phosphorus-based thermal stabilizer.

상기 티타늄계 촉매는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 것이 사용될 수 있으므로 그 구성이 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 테트라이소프로필티타네이트, 테트라부톡시티타네이트, 테트라부틸티타네이트, 테트라에틸렌티타네이트, 테트라스테아릴티타네이트, 티타늄아세토아세테이트 등이 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 테트라부톡시티타네이트가 사용될 수 있다.The titanium-based catalyst may be any of those conventionally known in the art to which the present invention pertains. Therefore, the composition is not particularly limited, but is preferably tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetrabutyl titanate, Tetrastearyl titanate, titanium acetoacetate and the like can be used, and tetrabutoxy titanate can be more preferably used.

이때 상기 티타늄계 촉매의 함량은 최소한도의 축중합 반응을 유도할 수 있으면서도, 부반응을 억제하고, 적정한 반응 속도와 최종 폴리에스터 수지의 발포 특성 및 변색 방지를 확보할 수 있는 범위에서 결정되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 에스터화 반응에 사용되는 지방족 디카르복실산 1몰을 기준으로 0.0001~0.01몰의 티타늄계 촉매 존재하에 수행되고, 바람직하게는 0.0005~0.002몰의 티타늄계 촉매 존재하에 수행될 수 있다. 상기 티타늄계 촉매 함량이 0.0001몰 미만일 경우 어느 일정 시간에 촉매로서 활성을 잃어 분자량을 올리는데 한계가 있을 수 있고, 0.01몰을 초과할 경우 반응 속도는 향상되나 발포 특성이 저하될 수 있고 황색도가 증가할 수 있다.At this time, it is preferable that the content of the titanium-based catalyst is determined within a range capable of inducing a minimum amount of polycondensation reaction, suppressing side reactions, securing proper reaction rate, foaming property of the final polyester resin and prevention of discoloration Do. Therefore, the reaction is carried out in the presence of 0.0001 to 0.01 mol of a titanium-based catalyst based on 1 mol of the aliphatic dicarboxylic acid used in the esterification reaction, preferably 0.0005 to 0.002 mol of the titanium-based catalyst. If the content of the titanium-based catalyst is less than 0.0001 mol, the activity as a catalyst may be lost and the molecular weight may be limited. However, when the amount of the titanium-based catalyst is more than 0.01 mol, the reaction rate may be improved, can do.

축중합 단계에서 반응 진행에 따라 유발될 수 있는 수지의 열분해와 부반응을 완화하기 위하여, 티타늄계 촉매와 함께 인계 열안정제가 사용된다. 상기 인계 열안정제로는 모노메틸 포스페이트, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 트리에틸 포스페이트가 사용될 수 있다.In order to alleviate the thermal decomposition and side reaction of the resin which can be caused by the progress of the reaction in the condensation polymerization step, a phosphorus-based thermal stabilizer is used together with the titanium-based catalyst. As the phosphorus thermal stabilizer, monomethyl phosphate, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate and the like can be used, and preferably triethyl phosphate can be used.

이때, 인계 열안정제의 함량은 안정제의 첨가에 따른 최소한도의 효과를 확보하면서도 수지의 물성에 영향을 미치지 않는 범위에서 결정될 수 있는데, 상기 티타늄계 촉매 1몰에 대하여 0.1~1몰이 사용되며, 바람직하게는 0.4~0.6몰로 사용될 수 있다.In this case, the content of the phosphorus-based thermal stabilizer may be determined within a range that does not affect the physical properties of the resin, while ensuring a minimum effect by the addition of the stabilizer. The content of 0.1 to 1 mol per mol of the titanium- Can be used in an amount of 0.4 to 0.6 mol.

본 발명에서 축중합 단계는 반응 온도는 230~270℃에서 1~5시간 동안, 바람직하게는 240~260℃에서 2~4시간 동안 수행되며, 상기 축중합 반응 온도가 230℃ 미만일 경우 올리고머의 반응성이 낮아 중합시간이 증가해서 바람직하지 않고, 270℃를 초과할 경우 생성된 중합체의 열분해가 발생하여 바람직하지 않다.In the present invention, the polycondensation step is carried out at a reaction temperature of 230 to 270 ° C for 1 to 5 hours, preferably 240 to 260 ° C for 2 to 4 hours, and when the polycondensation reaction temperature is lower than 230 ° C, Is not preferable because the polymerization time is increased. If it exceeds 270 DEG C, the resultant polymer is thermally decomposed, which is not preferable.

이때 상기 축중합은 반응물의 점도가 토크값 기준으로 10~30Nm일 때 종료되도록 함으로써 최적 분자량 수준을 가져 후속 발포 공정에서 우수한 발포 성능이 부여되도록 할 수 있다.At this time, the condensation polymerization is terminated when the viscosity of the reactant is 10 to 30 Nm on the basis of the torque value, so that it has an optimal molecular weight level, so that excellent foaming performance can be obtained in the subsequent foaming process.

한편 본 발명에서 축중합 반응은 향상된 발포 특성의 유지와 함께 축중합 시 중합체의 황변현상을 저감시키기 위해 2단계의 반응 온도로 나누어 수행될 수 있다. 즉 초기 축중합 반응은 240~260℃, 바람직하게는 245~255℃에서 수행(제1 축중합 단계)될 수 있고, 이후 중합물의 점도 증가를 고려하여 220~240℃, 바람직하게는 225~235℃에서 수행(제2 축중합 단계)될 수 있다. 이와 같은 단계적 반응을 통해 축중합 반응 초기에는 일정 수준 이상의 반응 온도를 유지시켜 주어 반응성 및 중합 속도를 향상시키고, 반응 후반에는 반응 온도를 낮추어 중합물의 점도가 증가하면서 생성되는 자체 발열량을 저감시켜 황변현상을 막아 주어 우수한 색상의 폴리에스터 수지가 생산되도록 할 수 있다.In the present invention, the polycondensation reaction can be carried out by dividing the polymerization temperature into two reaction temperatures in order to reduce the yellowing of the polymer during the condensation polymerization, together with the maintenance of the improved foaming properties. That is, the initial condensation polymerization can be carried out at a temperature of 240 to 260 ° C, preferably 245 to 255 ° C (first condensation polymerization step), and then 220-240 ° C, preferably 225-235 ° C Lt; 0 > C (second polycondensation step). Through such a stepwise reaction, it is possible to maintain the reaction temperature higher than a certain level at the initial stage of the condensation polymerization to improve the reactivity and the polymerization rate. In the second half of the reaction, the reaction temperature is lowered to increase the viscosity of the polymer, To produce a polyester resin of excellent color.

이때 제1 축중합 단계에서 일정 수준까지 반응을 시킨 후 점차 반응 온도를 낮추어 일정 온도 범위에서 제2 축중합 단계를 시작하게 되는데, 중합물의 최적 점도 범위에서 축중합 단계를 전환하는 것이 중요하다. 따라서 제1 축중합 단계는 반응물의 점도가 토크값 기준으로 5~20Nm일 때, 바람직하게는 10~15Nm일 때 종료되도록 하고, 이후 반응 온도를 낮추고 반응물의 점도가 토크값 기준으로 15~30Nm일 때, 바람직하게는 20~25Nm이 될 때 제2 축중합 단계가 시작되도록 할 수 있다. 또한 축중합 반응 시간은 사용되는 촉매와 안정제의 함량에 따라 차이가 있을 수 있으나, 상기 반응 온도 조건에 따른 중합물의 점도 변화를 고려할 때 제1 축중합 단계는 0.5~2시간 동안, 바람직하게는 1~1.5시간 동안 수행될 수 있고, 제2 축중합 단계는 1~3시간 동안, 바람직하게는 1.5~2.5시간 동안 수행될 수 있다.In this case, the reaction is carried out to a certain level in the first polycondensation step and then the reaction temperature is gradually lowered to start the second polycondensation step within a certain temperature range. It is important to switch the condensation polymerization step in the optimum viscosity range of the polymerized product. Accordingly, the first polycondensation step is carried out in such a manner that the viscosity of the reactant is terminated when the torque value is 5 to 20 Nm, preferably 10 to 15 Nm, and then the reaction temperature is lowered and the viscosity of the reactant is 15 to 30 Nm , Preferably from 20 to 25 Nm, the second polycondensation step can be started. Also, the condensation polymerization reaction time may vary according to the amount of the catalyst and the stabilizer used. However, considering the viscosity change of the polymer according to the reaction temperature condition, the first condensation polymerization step is performed for 0.5 to 2 hours, preferably 1 To 1.5 hours, and the second polycondensation step can be carried out for 1 to 3 hours, preferably 1.5 to 2.5 hours.

한편 상기 축중합 단계는 760torr 미만의 압력 조건하에서 수행될 수 있다. 즉 진공 감압 조건 하에서 반응이 수행됨으로써 축중합 반응이 촉진되어 충분한 발포 성능, 분자량과 기계적 물성을 갖는 폴리에스터 수지를 얻도록 할 수 있다. 이때 진공 감압은 2torr 이하의 감압 조건에서 수행되도록 하는 것이 바람직하고, 0.5torr 이하 조건으로 수행되는 것이 가장 바람직하다. 감압 조건이 2torr를 초과할 경우 과량으로 투입된 디올 화합물 및 기타 미반응 모노머의 제거에 유리하지 않아 중합 시간이 증가할 수 있고 특히 발포 성능이 만족스럽지 않을 수 있으며, 감압 조건이 낮을수록 반응성은 향상되나 0.1torr 미만으로 낮추기는 사실상 어렵기 때문에 최대한 낮은 진공 감압 조건이 유지되도록 하는 것이 좋다.On the other hand, the condensation polymerization step can be carried out under a pressure condition of less than 760 torr. That is, the reaction is carried out under vacuum depressurization conditions to accelerate the condensation polymerization reaction, thereby obtaining a polyester resin having sufficient foam performance, molecular weight and mechanical properties. At this time, it is preferable that the vacuum decompression is performed under a reduced pressure of 2 torr or less, and most preferably, under a condition of 0.5 torr or less. If the reduced pressure is more than 2 Torr, it is not advantageous to remove excessively charged diol compound and other unreacted monomers, and the polymerization time may be increased. In particular, the foaming performance may not be satisfactory. It is practically difficult to lower the pressure to less than 0.1 torr. Therefore, it is preferable to keep the vacuum decompression condition as low as possible.

이상과 같은 방법으로 제조되는 발포용 폴리에스터 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 170,000~210,000, 바람직하게는 180,000~200,000일 수 있고, 수평균 분자량(Mn)이 70,000~110,000, 바람직하게는 80,000~100,000일 수 있고, 다분산지수(PDI)가 1.7~2.2, 바람직하게는 1.8~2.1일 수 있고, 용융지수(190℃, 2.16kg 하중)가 0.1~30g/10min, 바람직하게는 10~20g/10min일 수 있고, 고유점도가 1.5~1.7㎗/g일 수 있다.The polyester resin for foaming to be produced by the above process may have a weight average molecular weight (Mw) of 170,000 to 210,000, preferably 180,000 to 200,000 and a number average molecular weight (Mn) of 70,000 to 110,000, (190 占 폚, 2.16 kg load) of 0.1 to 30 g / 10 min, preferably 10 to 20 g / 10 min, and a polydispersity index (PDI) of 1.7 to 2.2, preferably 1.8 to 2.1. 10 min, and an intrinsic viscosity of 1.5 to 1.7 dl / g.

이와 같이 본 발명에 따라 제조되는 발포용 폴리에스터 수지는 후속 발포성형 시 발포체 밀도가 0.01~0.8g/㎤, 바람직하게는 0.01~0.6g/㎤, 더욱 바람직하게는 0.01~0.4g/㎤, 가장 바람직하게는 0.01~0.3g/㎤ 수준으로 우수한 발포배율을 구현할 수 있게 된다.The foamable polyester resin produced according to the present invention has a foam density of 0.01 to 0.8 g / cm 3, preferably 0.01 to 0.6 g / cm 3, more preferably 0.01 to 0.4 g / cm 3, Preferably 0.01 to 0.3 g / cm < 3 >.

본 발명에서 발포용 폴리에스터 수지 제조는 전술한 단계 이외에도 상기 단계의 이전 또는 이후에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 수행되는 단계가 더욱 수행될 수 있으며, 상술한 단계들에 의해 본 발명의 제조방법이 한정되는 것은 아니다. 이하, 상기 발포용 폴리에스터 수지를 이용한 발포체 제조에 관해 자세히 설명한다.In the present invention, the polyester resin for foaming may be further subjected to the steps which are conventionally performed in the technical field of the present invention before or after the above-mentioned steps in addition to the above-mentioned steps, The method is not limited. Hereinafter, the production of the foamed article using the foamable polyester resin will be described in detail.

상기와 같이 제조된 발포용 폴리에스터 수지에 발포제를 첨가 및 용융혼합 후 압출하는 단계를 거쳐 생분해성 폴리에스터 발포체가 제조된다.The biodegradable polyester foam is prepared by adding a foaming agent to the foamable polyester resin prepared as described above, and melt-mixing and extruding the foamed polyester resin.

상기 발포제로는 특별히 한정되지 않고, 공지의 화학 발포제나 물리 발포제가 사용될 수 있다. 즉 상기 화학 발포제로는 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 중탄산암모늄(NH4HCO3), 아질산암모늄(NH4NO2), 보론화수소나트륨, 아조디카르본산아미드(ADCA), 아조비스이소부티로나이트릴(AIBN), 옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)(oxy bis(benzene sulfonyl hydrazide); OBSH), 디나이트로펜타메틸렌테트라민(dinitro pentamethylene tetramine; DPT), p-톨루엔술포닐히드라지드(p-toluene sulfonyl hydrazide; TSH) 및 p-톨루엔술포닐세미카바지드(p-toluene sulfonyl semicarbazide; PTSS)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있고, 상기 물리 발포제는 지방족 탄화수소, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 할로겐화 탄화수소, 이산화탄소, 공기, 질소, 수증기, 메탄 및 에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.The foaming agent is not particularly limited, and known chemical foaming agents and physical foaming agents may be used. That is, examples of the chemical foaming agent include sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 ), ammonium bicarbonate (NH 4 HCO 3 ), ammonium nitrite (NH 4 NO 2 ), sodium borohydride (ADCA), azobisisobutyronitrile (AIBN), oxybis (benzene sulfonyl hydrazide) (OBSH), dinitro pentamethylene tetramine (DPT), p-toluene sulfonyl hydrazide (TSH), and p-toluene sulfonyl semicarbazide (PTSS) can be used The physical foaming agent may be at least one selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons, cyclobutanes, cyclopentane, cyclohexane, halogenated hydrocarbons, carbon dioxide, air, nitrogen, steam, methane and ethylene.

상기 발포제는 상기 제조된 폴리에스터 수지 100중량부에 대하여 0.1~30중량부로 사용될 수 있고, 바람직하게는 1~10중량부로 사용될 수 있다. 상기 발포제 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 발포배율일 낮을 수 있고, 30중량부를 초과할 경우에는 함량 대비 발포배율 향상에 한계가 있어 효율 면에서 바람직하지 않을 수 있다.The foaming agent may be used in an amount of 0.1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyester resin. If the content of the foaming agent is less than 0.1 parts by weight, the foaming magnification may be low. If the foaming agent content is more than 30 parts by weight, improvement of the foaming magnification may be limited.

본 발명에서는 발포제를 첨가하여 발포 공정을 수행하기 전에 압출 발포 시 열화에 의한 산화 방지를 위한 안정제와, 결정성 증대를 위한 핵제를 상기 제조된 폴리에스터 수지에 혼합하는 단계를 추가 수행할 수 있다.In the present invention, a stabilizer for preventing oxidation due to deterioration upon extrusion foaming and a nucleating agent for increasing crystallinity may be further added to the polyester resin prepared before the foaming process by adding a foaming agent.

이때 사용될 수 있는 안정제로는 예컨대, 폐놀계 안정제, 아민계 안정제, 인계 열안정제 및 유황계 안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 핵제로는 무기 핵제로서 탈크, 실리카, 카올린 및 클레이로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 안정제로 페놀계 안정제가, 상기 핵제로는 기핵 작용에 유리한 판상 구조의 핵제로서 탈크가 사용될 수 있다.Examples of the stabilizer that may be used herein include at least one selected from the group consisting of a phenolic stabilizer, an amine stabilizer, a phosphorus stabilizer, and a sulfur stabilizer. Examples of the stabilizer include talc, silica, kaolin and clay At least one selected from the group consisting of Preferably, a phenolic stabilizer is used as the stabilizer, and talc as a nucleating agent of a plate-like structure favorable for nucleophilic action can be used as the nucleating agent.

상기 안정제 및 핵제 함량은 상기 폴리에스터 수지 100중량부에 대하여 안정제 0.00001~0.001중량부(0.1~10ppm) 및 핵제 0.1~5중량부인 것이 바람직하고, 안정제 0.00005~0.0005중량부(0.5~5ppm) 및 핵제 0.5~2중량부인 것이 더욱 바람직하다.The stabilizer and the content of the nucleating agent are preferably 0.00001 to 0.001 parts by weight (0.1 to 10 parts by weight) of the stabilizer and 0.1 to 5 parts by weight of the nucleating agent per 100 parts by weight of the polyester resin, 0.00005 to 0.0005 parts by weight (0.5 to 5 parts by weight) More preferably 0.5 to 2 parts by weight.

상기 제조된 폴리에스터 수지에 안정제 및 핵제를 첨가하여 발포용 수지 조성물을 준비하고, 발포제를 첨가 및 용융혼합한 후 압출하여 발포체를 제조하게 된다. 이때 용융된 혼합물의 원활한 이송 및 최적의 발포 형상을 만들기 위해 압출기 실린더 내의 온도 구배를 통해 조절할 수 있다. 즉 압출부의 경우 폴리에스테르 수지 용융온도의 +25~35℃로, 발포가 일어나는 다이부에서는 폴리에스테르 수지 용융온도의 ±10℃로 조절할 수 있다.A stabilizer and a nucleating agent are added to the polyester resin to prepare a resin composition for foaming, and a foaming agent is added and melt mixed, followed by extrusion to produce a foam. At this time, it is possible to control through the temperature gradient in the extruder cylinder in order to smoothly transfer the melted mixture and to make an optimal foaming shape. In other words, in the case of the extruded portion, the melting temperature of the polyester resin is controlled to + 25 ° C to 35 ° C, and in the die portion where foaming occurs, the polyester resin can be controlled to the melting temperature of ± 10 ° C.

이와 같이 제조되는 발포체는 전술한 바와 같이 밀도가 0.01~0.8g/㎤, 바람직하게는 0.01~0.6g/㎤, 더욱 바람직하게는 0.01~0.4g/㎤, 가장 바람직하게는 0.01~0.3g/㎤ 수준으로 우수한 발포배율로 구현될 수 있게 된다. 압출기에 의한 발포 성형품은 가공된 다이의 형태에 따라 막대형, 시트형, 원형 등을 포함할 수 있으며, 이는 필름성형, 시트성형, 중공성형, 열성형 방법 등을 조합하여 재성형 될 수 있다.The foam thus produced has a density of 0.01 to 0.8 g / cm 3, preferably 0.01 to 0.6 g / cm 3, more preferably 0.01 to 0.4 g / cm 3, and most preferably 0.01 to 0.3 g / cm 3 So that it can be realized with an excellent expansion ratio. The foamed molded article produced by the extruder may include rod-shaped, sheet-like, circular or the like depending on the shape of the processed die, and it may be re-molded by combining film molding, sheet molding, blow molding,

이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described.

실시예Example 1 One

자체 제작한 PBS 중합 파일롯트 장비의 첫 번째 교반조형 반응기(size: 12ℓ)에 1,4-부탄디올(BASF, 99.5%) 2,973g, 바이오 유래 숙신산(Sigma-Aldrich, 9.59%) 3,542g을 투입한 후 질소 기류하에서 혼합하면서 에스터화 반응을 진행하였다. 반응온도 200℃에서 2시간 동안 200rpm의 교반속도로 이론치의 물이 유출될 때까지 반응시켜 수평균 분자량 1,900~2,000인 올리고머를 얻었다. 이후 올리고머를 두 번째 반응기로 이송시켜 축중합 반응을 진행하였다. 촉매로서 테트라이소프로필티타네이트 5g, 안정제로서 트리에틸 포스페이트 1.4g을 첨가하고, 250℃의 온도에서 100rpm의 교반속도로 0.5torr 이하의 감압 조건을 유지하면서 3시간 동안 올리고머의 축중합 반응을 진행하였고, 교반기의 토크값을 관찰하여 반응 종료시점을 결정함에 따라 목표 분자량 수준의 최종 중합물을 얻을 수 있었다. 최종 중합물은 토크값 13.4Nm에서 수평균 분자량이 40,000~60,000이었다.To the first stirred tank reactor (size: 12 L) of the self-made PBS polymerization pilot lot equipment, 3,542 g of 2,973 g of 1,4-butanediol (BASF, 99.5%) and bio-derived succinic acid (Sigma-Aldrich, 9.59% The esterification reaction proceeded while mixing in a nitrogen stream. The reaction was carried out at a reaction temperature of 200 ° C for 2 hours at a stirring speed of 200 rpm until water of the theoretical value was discharged to obtain an oligomer having a number average molecular weight of 1,900 to 2,000. The oligomer was then transferred to a second reactor to proceed with the condensation polymerization. 5 g of tetraisopropyl titanate as a catalyst and 1.4 g of triethyl phosphate as a stabilizer were added and the polycondensation reaction of the oligomer was carried out for 3 hours while maintaining a reduced pressure of 0.5 torr or less at a stirring rate of 100 rpm at a temperature of 250 캜 , And the end point of the reaction was determined by observing the torque value of the agitator, thereby obtaining the final polymerized product having the target molecular weight level. The final polymerizate had a number average molecular weight of 40,000 to 60,000 at a torque value of 13.4 Nm.

상기 중합된 생분해성 폴리에스터인 PBS 수지 100중량부에 대하여 페놀계 안정제인 SONGNOX®1010 1ppm과 핵제로서 탈크(KCM 6300) 1중량부를 첨가하여 발포용 조성물을 제조하였다.1 part by weight of SONGNOX 1010 as a phenolic stabilizer and 1 part by weight of talc (KCM 6300) as a nucleating agent were added to 100 parts by weight of PBS resin which was the polymerized biodegradable polyester, to prepare a composition for foaming.

압출기(Haake 압출 성형기, 스크류 지름 19.05mm(3/4"), L/D ratio=33:1)를 이용, 상기 제조된 발포용 조성물을 원료로 하여 이송측 배럴 온도 160℃, 토출측 노즐다이 온도 150℃, 물리 발포제로서 CO2 0.1㎖/min 및 토출 속도 120rpm을 유지하는 운전조건에서 발포체를 성형하였다.
Using the above-described foamable composition as a raw material, the feed side barrel temperature was 160 占 폚, the discharge side nozzle die temperature was 160 占 폚 using an extruder (Haake extrusion molding machine, screw diameter of 19.05 mm (3/4?), L / D ratio = 33: 150 ° C, a physical foaming agent CO 2 of 0.1 ml / min, and a discharge speed of 120 rpm.

실시예Example 2 2

실시예 1에서 토크값 19.3Nm에서 수평균 분자량 50,000~70,000으로 토출된 중합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포체를 성형하였다.
A foam was molded in the same manner as in Example 1, except that the polymer discharged at a torque value of 19.3 Nm and a number average molecular weight of 50,000 to 70,000 was used in Example 1.

실시예Example 3 3

실시예 1에서 토크값 25Nm에서 수평균 분자량 80,000~100,000으로 토출된 중합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포체를 성형하였고, 성형된 발포체를 도 1에 나타내었다.
A foam was molded in the same manner as in Example 1 except that the polymerized material discharged at a torque value of 25 Nm and a number average molecular weight of 80,000 to 100,000 was used in Example 1, and the molded foam was shown in Fig.

시험예Test Example

실시예 및 비교예에 따라 제조된 PBS 중합물의 물성, 발포성, 성형성 및 발포체의 발포 밀도를 하기 방법으로 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
The physical properties, foamability, moldability and foam density of the foamy polymer prepared according to Examples and Comparative Examples were measured by the following methods, and the results are shown in Table 1 below.

(1) 분자량(1) Molecular weight

제조된 PBS 중합물을 0.01g/㎖ 농도로 클로로포름에 전처리 한 다음에 겔 투과 크로마토그래피(GPC-Waters2690 model HPLC/RI Detector)를 이용하여 중량평균 분자량(Mw), 수평균 분자량(Mn) 및 다분산지수(PDI)를 측정하였다. 이때 35℃에서 1.0㎖/min의 유속으로 측정하였다.
The prepared PBS polymer was pretreated with chloroform at a concentration of 0.01 g / ml, and then the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and polydispersity (Mn) were measured by gel permeation chromatography (GPC-Waters 2690 model HPLC / RI Detector) (PDI) were measured. At this time, the flow rate was measured at 35 占 폚 at a flow rate of 1.0 ml / min.

(2) 고유점도(IV)(2) Intrinsic viscosity (IV)

제조된 PBS 중합물을 페놀과 사염화에탄을 6:4의 몰비로 섞은 혼합 용매에 0.2g/㎗의 농도로 녹여 우벨로드 모세관 점도계로 측정하였다.
The prepared PBS polymer was dissolved in a mixed solvent of phenol and tetrachloroethane at a molar ratio of 6: 4 at a concentration of 0.2 g / dl and measured with a Ubbelohde capillary viscometer.

(3) 용융지수(3) Melt index

ASTM D1238에 따라 190℃에서 2.16㎏ 하중 조건하에서 측정하였다.
And measured under a load of 2.16 kg at 190 캜 according to ASTM D1238.

(4) 발포성(4) Foaming

압출기에서 발포되어 나온 발포체를 에이징한 후 발포체의 형태 및 기포의 크기 균일성을 육안으로 관찰하여 "○"(표면이 균일하고 거칠어짐이 없음), "△"(표면이 일부 균일하지 않으나 거칠어짐이 없음) 및 "X"(표면이 불균일하고 파포에 의한 거칠어짐이 있음)로 평가하였다.
After the foams foamed in the extruder were aged, the shape of the foam and the uniformity of the size of the bubbles were visually observed to show "○" (the surface was uniform and not rough), "Δ" (the surface was not uniform but rough ) And "X" (surface unevenness and roughness due to papermaking).

(5) 성형성(5) Moldability

사출성형장치를 이용하여 컵형으로 사출성형을 수행하고 사출물을 육안으로 관찰하여 "○"(표면이 균일하고 겔이 보이지 않음), "△"(표면이 일부 균일하지 않고 약간의 겔이 보임)및 "X"(표면이 불균일하고 많은 겔이 보임)로 평가하였다.
The injection molding was carried out in a cup shape using an injection molding apparatus, and the molded article was observed with the naked eye to obtain "?" (The surface was uniform and the gel was not visible), "?"Quot; X "(surface uneven and many gels are seen).

(6) 발포 밀도(6) Foam density

제조된 발포체를 물 속에 침지했을 때 겉보기상 증가한 물의 체적을 발포체의 체적으로 하고, 발포체의 질량을 체적으로 나누어 밀도를 계산하였다.
The density of the foams was calculated by dividing the mass of the foams by volume when the volume of water apparently increased when the foams were immersed in water.

Figure 112014110900842-pat00001
Figure 112014110900842-pat00001

표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 특정 분자량, 다분산지수, 용융지수 및 고유점도의 물성을 갖는 발포용 생분해성 폴리에스터 수지 조성물을 이용하여 제조된 발포체의 경우 0.8g/㎤ 이하의 발포 밀도를 갖는 것을 알 수 있으며, 보다 바람직한 분자량, 다분산지수, 용융지수 및 고유점도의 물성을 갖는 발포용 생분해성 폴리에스터 수지 조성물을 이용할 경우 발포배율이 현저히 증가할 뿐 아니라, 발포성, 성형성 등 가공성 면에서도 우수한 성능을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
Referring to Table 1, in the case of the foam prepared using the biodegradable polyester resin composition for foaming having a specific molecular weight, polydispersity index, melt index and intrinsic viscosity properties according to the present invention, a foam density of 0.8 g / When a biodegradable polyester resin composition for foaming having more preferable physical properties such as molecular weight, polydispersity index, melt index and intrinsic viscosity is used, not only the expansion ratio is remarkably increased but also the processability such as foamability and moldability It can be confirmed that excellent performance can be achieved.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, range, and equivalence of the claims are included in the scope of the present invention Should be interpreted.

Claims (14)

지방족 디카르복실산과 지방족 디올을 1:1~1:2의 몰비로 포함하는 조성물을 180~220℃에서 1~5시간 동안 에스터화 반응시켜 올리고머를 준비하는 단계;
상기 지방족 디카르복실산 1몰 기준으로 티타늄계 촉매 0.0001~0.01몰과, 상기 티타늄계 촉매 1몰 기준으로 인계 열안정제 0.1~1몰 존재하에 상기 올리고머를 230~270℃에서 1~5시간 동안 2torr 이하의 감압 조건에서 축중합하여 폴리에스터 수지를 제조하는 단계; 및
상기 폴리에스터 수지에 발포제를 첨가 및 용융혼합하여 압출하는 단계;
를 포함하되,
상기 폴리에스터 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 170,000~210,000, 수평균 분자량(Mn)이 70,000~110,000, 다분산지수(PDI)가 1.7~2.2, 용융지수(190℃, 2.16kg 하중)가 0.1~30g/10min 및 고유점도가 1~1.8㎗/g인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
Preparing an oligomer by esterifying a composition comprising an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol at a molar ratio of 1: 1 to 1: 2 at 180 to 220 ° C for 1 to 5 hours;
0.0001 to 0.01 mole of the titanium-based catalyst based on 1 mole of the aliphatic dicarboxylic acid and 0.1 to 1 mole of the phosphorus-based thermal stabilizer based on 1 mole of the titanium-based catalyst. The oligomer is reacted at 230 to 270 ° C for 1 to 5 hours at 2 torr To produce a polyester resin; And
Adding a foaming agent to the polyester resin, melt mixing and extruding the foaming agent;
, ≪ / RTI &
The polyester resin has a weight average molecular weight (Mw) of 170,000 to 210,000, a number average molecular weight (Mn) of 70,000 to 110,000, a polydispersity index (PDI) of 1.7 to 2.2, a melt index (190 DEG C, To 30 g / 10 min and an intrinsic viscosity of 1 to 1.8 dl / g.
제1항에 있어서,
상기 에스터화 반응은 무촉매 가열 에스터화(thermal esterification) 반응인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the esterification reaction is a non-catalytic thermal esterification reaction.
제1항에 있어서,
상기 지방족 디카르복실산은 말론산(malonic acid), 숙신산(succinic acid), 말레산(maleic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 수베린산(suberic acid), 아젤라익산(azelaic acid), 세바식산(sebacic acid), 도데칸디오익산(dodecanedioic acid), 이들의 무수물 또는 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
The aliphatic dicarboxylic acid may be selected from the group consisting of malonic acid, succinic acid, maleic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, Wherein the polyester is at least one member selected from the group consisting of a suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, anhydrides or derivatives thereof, Method of manufacturing foamed foams.
제1항에 있어서,
상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,2-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 테트라메틸사이클로부탄디올, 1,6-헥산디올 및 1,10-데칸디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the aliphatic diol is selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,2- 2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, tetramethylcyclobutanediol, 1,6-hexanediol and 1,10-decanediol. Based on the total weight of the polyester-based foam.
제1항에 있어서,
상기 티타늄계 촉매는 테트라이소프로필티타네이트, 테트라부톡시티타네이트, 테트라부틸티타네이트, 테트라에틸렌티타네이트, 테트라스테아릴티타네이트 및 티타늄아세토아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the titanium-based catalyst is at least one selected from the group consisting of tetraisopropyl titanate, tetrabutoxy titanate, tetrabutyl titanate, tetraethylene titanate, tetrastearyl titanate, and titanium acetoacetate. Ester type foam.
제1항에 있어서,
상기 인계 열안정제는 모노메틸 포스페이트, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트 및 트리페닐 포스페이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the phosphorus thermal stabilizer is at least one selected from the group consisting of monomethyl phosphate, trimethyl phosphate, triethyl phosphate and triphenyl phosphate.
제1항에 있어서,
상기 축중합은 반응물의 점도가 토크값 기준으로 10~30Nm일 때 종료되는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polycondensation is terminated when the viscosity of the reactant is 10 to 30 Nm based on the torque value.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 발포제는 화학 발포제 또는 물리 발포제이고, 상기 화학 발포제는 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 중탄산암모늄(NH4HCO3), 아질산암모늄(NH4NO2), 보론화수소나트륨, 아조디카르본산아미드(ADCA), 아조비스이소부티로나이트릴(AIBN), 옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)(oxy bis(benzene sulfonyl hydrazide); OBSH), 디나이트로펜타메틸렌테트라민(dinitro pentamethylene tetramine; DPT), p-톨루엔술포닐히드라지드(p-toluene sulfonyl hydrazide; TSH) 및 p-톨루엔술포닐세미카바지드(p-toluene sulfonyl semicarbazide; PTSS)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 물리 발포제는 지방족 탄화수소, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 할로겐화 탄화수소, 이산화탄소, 공기, 질소, 수증기, 메탄 및 에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
The blowing agent is a chemical blowing agent or a physical blowing agent, wherein the chemical foaming agent is sodium bicarbonate (NaHCO 3), ammonium carbonate ((NH 4) 2 CO 3 ), ammonium bicarbonate (NH 4 HCO 3), ammonium nitrite (NH 4 NO 2) , Sodium borohydride, azodicarboxylic acid amide (ADCA), azobisisobutyronitrile (AIBN), oxybis (benzene sulfonyl hydrazide) (OBSH), dinitropenta Selected from the group consisting of dinitro pentamethylene tetramine (DPT), p-toluene sulfonyl hydrazide (TSH), and p-toluene sulfonyl semicarbazide (PTSS) Wherein the physical foaming agent is at least one selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons, cyclobutanes, cyclopentane, cyclohexane, halogenated hydrocarbons, carbon dioxide, air, nitrogen, steam, methane and ethylene. A method for producing a polyester-based foam.
제1항에 있어서,
상기 제조된 폴리에스터 수지에 안정제 및 핵제를 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stabilizer and the nucleating agent are mixed with the polyester resin.
제10항에 있어서,
상기 안정제는 폐놀계 안정제, 아민계 안정제, 인계 열안정제 및 유황계 안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the stabilizer is at least one selected from the group consisting of a phenolic stabilizer, an amine stabilizer, a phosphorus stabilizer, and a sulfur stabilizer.
제10항에 있어서,
상기 핵제는 무기 핵제로서 탈크, 실리카, 카올린 및 클레이로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the nucleating agent is at least one selected from the group consisting of talc, silica, kaolin and clay as an inorganic nucleating agent.
제10항에 있어서,
상기 제조된 폴리에스터 수지 100중량부에 대하여 상기 발포제를 0.1~30중량부, 상기 안정제를 0.00001~0.001중량부 및 상기 핵제를 0.1~5중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein 0.1 to 30 parts by weight of the foaming agent, 0.00001 to 0.001 part by weight of the stabilizer, and 0.1 to 5 parts by weight of the nucleating agent are mixed with 100 parts by weight of the polyester resin.
제1항에 있어서,
상기 압출은 압출부 온도 125~160℃ 및 다이부 온도 115~135℃ 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리에스터계 발포체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the extrusion is performed at a temperature of an extruder of 125 to 160 ° C and a die of a temperature of 115 to 135 ° C.
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