KR101706907B1 - 중공 구조를 포함하는 수지 발포체 및 이의 제조방법 - Google Patents

중공 구조를 포함하는 수지 발포체 및 이의 제조방법 Download PDF

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이광희
이승준
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Abstract

본 발명은 중공 구조를 포함하는 폴리에스테르 수지 발포체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 발포체 내부에 중공 구조를 포함함으로써, 발포체의 무게를 경량화할 뿐만 아니라 우수한 단열성을 구현할 수 있다.

Description

중공 구조를 포함하는 수지 발포체 및 이의 제조방법{Resin foamed article containing hollowness and method of preparing the same}
본 발명은 중공 구조를 포함하는 수지 발포체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
플라스틱　발포 성형체는 경량성, 완충성, 단열성, 성형성, 에너지절감 등의 유리한 특성으로 인하여 산업전반에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다. 폴리스티렌, 폴리올레핀 또는 폴리 염화비닐과 같은 고분자는 비결정성으로 용융점도가 높으면서 동시에 온도 변화에 따른 점도변화가 적어, 발포가 용이한 특성을 가지고 있어, 단열재, 구조재, 완충재 및 포장 용기 등으로 다양하게 사용되고 있다. 그러나, 위 고분자들은 화재에 취약하고, 환경 호르몬이 방출되며 물리적 특성이 낮은 단점이 있다.
반면, 폴리에스테르는 친환경 소재로서, 기계적 특성이 우수하며, 내열성 및 내화학성 등이 우수한 장점이 있어, 경량 및 높은 물리적 특성이 요구되는 각종 분야에 적용이 가능하다.
그러나, 폴리에스테르는 결정성 수지로서 용융하여 압출 발포하여 성형하기에 어려움이 있었다. 이에 대해, 기술의 발달로 폴리에스테르를 이용한 발포공정을 통하여 발포 성형체 제조가 가능하게 되었다. 예를 들어, 미국등록특허 제5000991호에 폴리에스테르에 가교제를 첨가하여 압출 발포시킴으로써 발포 성형체를 제조하는 기술이 개시되어 있다.
미국등록특허 제5000991호
본 발명은 내부에 중공 구조를 포함하는 수지 발포체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 수지 발포체의 무게를 경량화하면서 단열성이 우수한 수지 발포체를 제공하고자 한다.
본 발명은,
열가소성 수지의 발포체로서,
내부에 형성된 중공 구조를 포함하는 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은,
둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐이 복수개 형성된 압출 다이를 통해 수지 발포체를 압출하는 단계를 포함하며,
상기 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐은, 압출되는 수지 발포체의 두께 방향으로 2행 이상 압출 다이에 배열되되,
제 1행에 배열된 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐과, 제 2행에 배열된 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐은 서로 대칭된 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 중공 구조 수지 발포체의 제조방법을 제공한다.
나아가, 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐이 복수개 형성된 압출 다이를 통해 수지 발포체를 압출하는 단계; 및
압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계를 포함하는 중공 구조 수지 발포체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
압출 유로의 다운스트림(downstream) 상에 형성된 돌출부를 거쳐서 수지 발포체를 압출하는 단계; 및
압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계를 포함하는 중공구조 수지 발포체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 수지 발포체는 발포체의 내부에 중공을 형성함으로써, 발포체의 단열성을 높이고, 발포체의 무게를 줄이는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수지 발포체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 수지 발포체의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "셀"이란, 고분자 내 발포에 의해 팽창된 미세구조를 의미한다.
본 발명에서 발포체는 압출에 의한 발포를 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 수지 발포체는,
열가소성 수지의 발포체로서,
내부에 형성된 중공 구조를 포함하는 수지 발포체를 제공한다.
상기 수지 발포체는 열가소성 수지 발포체일 수 있다.
또한, 상기 수지 발포체는 폴리에스테르 수지 발포체이고, 압축강도는 KS M ISO 844 조건하에서 측정 시 20 내지 300 N/cm2 일 수 있다.
구체적으로, 열가소성 수지 발포체는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함할 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지 발포체는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 제조 가능하다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 방향족 혹은 지방족 폴리에스테르를 모두 포함한다. 다른 측면에서, 상기 폴리에스테르 수지 발포체는 난연 폴리에스테르, 생분해성 폴리에스테르, 탄성 폴리에스테르 및 재사용 폴리에스테르 등을 포함한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 수지 발포체는 PET(polyethylene terephthalate) 발포체일 수 있다.
또한, 상기 수지 발포체의 압축강도는 KS M ISO 844 조건하에서 측정 시 20 내지 300 N/cm2 일 수 있다. 구체적으로는, 상기 수지 발포체의 압축강도는 20 내지 250 N/cm2, 30 내지 150 N/cm2, 40 내지 75 N/cm2, 45 내지 75 N/cm2 또는 55 내지 70 N/cm2 범위일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 하나의 예에 따른 수지 발포체는 압출 발포 방식으로 제조함으로써, 현저히 우수한 압축강도를 구현할 수 있다.
상기 수지 발포체 적어도 하나 이상은 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 상기 수지 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90%(v/v) 이상이 폐쇄 셀임을 의미한다. 예를 들어, 상기 수지 발포체 중 폐쇄 셀의 비율은 평균 50 내지 100% 또는 95 내지 99%일 수 있다. 폐쇄 셀을 위의 범위로 제어함으로써, 단열 특성 등을 높일 수 있다. 이를 통해, 상기 수지 발포체는 건축물의 일부, 예를 들어, 토대, 벽, 바닥 및/또는 지붕의 단열을 위해 건설 산업 등에 널리 사용 가능하다. 예를 들어, 상기 수지 발포체는 1 mm2 당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 800 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 700 ㎛, 200 내지 600 ㎛ 또는 300 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다.
이때, 셀 크기의 편차는 예를 들어, 5% 이하, 0.1 내지 5%, 0.1 내지 4% 내지 0.1 내지 3% 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 수지 발포체는 균일한 크의 셀들이 균일하게 발포된 것을 알 수 있다.
상기 수지 발포체의 열전도도가 0.04 W/mK 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체의 열전도도는 0.01 내지 0.04 W/mK, 0.01 내지 0.035 W/mK 또는 0.02 내지 0.035 W/mK 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 범위 내의 열전도도를 가짐으로써, 우수한 단열성을 구현할 수 있다.
상기 수지 발포체의 밀도(KS M ISO 845)는 20 내지 230 kg/m3일 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체의 밀도는 20 내지 100 kg/m3, 20 내지 80 kg/m3, 50 내지 150 kg/m3, 110 내지 230 kg/m3, 110 내지 200 kg/m3 또는 130 내지 180 kg/m3 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 수지 발포체의 밀도는, 수지 발포체의 발포 과정에서 발포 정도를 달리하여 조절할 수 있다. 이를 통해 우수한 단열성 및 경량성을 가지는 수지 발포체를 제공할 수 있다.
또한, 상기 수지 발포체의 두께는 1 내지 50 cm일 수 있다. 구체적으로, 상기 수지 발포체의 두께는 3 내지 50 cm, 5 내지 45cm, 7 내지 40 cm, 10 내지 35 cm 또는 10 내지 30 cm 일 수 있다. 이와 같이, 비교적 얇은 두께로도 우수한 굴곡강도, 압축강도, 단열성 등의 특성을 구현할 수 있다는 걸 알 수 있다.
상기 수지 발포체 내부에 형성된 중공 구조는 질소 가스, 아르곤 가스, 프레온 가스, 이산화탄소, 펜탄, 부탄 및 사이클로 펜탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수지 발포체 내부에 형성된 중공 구조는 복수의 중공을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 중공은 배향성을 가지고 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 중공은 하나 이상이 열로 배열되어 있을 수 있다. 또한, 상기 중공 구조는 발포체를 관통하는 길이의 중공이거나 짧은 원통형의 중공이 일렬로 늘어선 구조일 수 있다.
나아가, 상기 수지 발포체의 중공 구조가 형성된 부피는, 수지 발포체 전체 부피를 기준으로 10 내지 50%(v/v) 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체의 중공 구조가 형성된 부피는 발포체 전체 부피를 기준으로 10 내지 48%(v/v), 12 내지 45%(v/v), 12 내지 43%(v/v), 15 내지 43%(v/v), 15 내지 40%(v/v), 17 내지 40%(v/v), 17 내지 38%(v/v) 또는 10 내지 35%(v/v) 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 범위 내의 수지 발포체의 중공 구조가 형성된 부피를 가짐으로써, 우수한 단열성 및 경량성을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 수지 발포체의 구조는 예를 들어, 내부에 형성된 중공 구조를 기준으로, 제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체가 합지된 구조이며, 제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체는 밀도차이가 10 kg/m3 이상인 구조를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 수지 발포체의 밀도 차는 10 내지 100 kg/m3, 10 내지 80 kg/m3 또는 20 내지 50 kg/m3 범위일 수 있다. 상기 범위 내의 밀도차가 나는 제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체를 합지함으로써, 우수한 경량성을 기대할 수 있고, 동시에 중공으로 인해 우수한 단열성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 수지 발포체는 제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체에 형성된 홈이 서로 마주보도록 합지된 구조 또는 서로 평행으로 합지된 구조를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수지 발포체의 구조는 예를 들어, 내부에 형성된 중공 구조를 기준으로, 제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체가 합지된 구조이며, 제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체의 계면에 분포된 기능성 첨가제를 더 포함하며, 상기 기능성 첨가제는 단열제, 난연제, VOC 저감제, 친수화제, 방수제, 항균제, 소취제 및 자외선 차단제 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수지 발포체는 기능성 첨가제를 더 포함함으로써, 발포체의 물성 저하 없이도 원하는 기능성을 효과적으로 부여할 수 있고, 공정 효율 및 자유도를 높일 수 있다.
상기 단열제는, 탄소질 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 단열제로는 흑연, 카본 블랙, 그래핀 등을 포함할 수 있고, 구체적으로, 흑연일 수 있다.
또한, 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 화합물, 안티몬 화합물 및 금속 수산화물 등을 포함할 수 있다. 상기 브롬 화합물은, 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및/또는 데카브로모디페닐에테르 등을 포함한다. 상기 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및/또는 적인 등을 포함하고, 안티몬 화합물은 삼산화안티몬 및 오산화안티몬 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 수산화물에 있어서의 금속 원소로서는, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 니켈(Ni), 코발트(Co), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 철(Fe), 티타늄(Ti) 및 붕소(B) 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄 또는 마그네슘의 금속 수산화물을 사용할 수 있다. 금속 수산화물은, 1 종의 금속 원소로 구성되거나, 2 종 이상의 금속 원소로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 수산화물로서는, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 VOC 저감제는, 그라프(Graf) 및/또는 박토스터 알렉신(Bactoster Alexin) 등을 포함할 수 있다. 이때, 박토스터 알렉신은 프로폴리스에서 추출한 천연 살균 소재인 것을 특징으로 한다.
상기 친수화제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계　계면　활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온계　계면　활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 양이온계 및 양성 이온계　계면　활성제(예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 및 수용성 고분자 또는 보호 콜로이드(예를 들어, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 알긴산나트륨, 폴리비닐알코올 부분 비누화물 등) 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 방수제의 종류는, 특별히 한정되는 것은 아나며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 항균제의 종류는, 예를 들어, 하이드록시아파타이트, 알루미나, 실리카, 티타니아, 제올라이트, 인산지르코늄 및 폴리인산알루미늄 중 1 종 이상의 담체에 은, 아연, 동 및 철 중 1 종 이상의 금속을 첨가시킨 복합체를 포함할 수 있다.
상기 소취제는 다공성 물질을 사용할 수 있다. 다공성 물질은 특성상 그 주위에 흐르는 유체를 물리적으로 흡착하려는 성질이 강하기 때문에, 휘발성 유기화합물(VOC)의 흡착이 가능하다. 상기 소취제는, 예를 들어, 실리카, 제올라이트 및 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Zn), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2 종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자외선 차단제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유기계 또는 무기계　자외선　차단제일 수 있으며, 상기 유기계　자외선　차단제의 예로는 p-아미노벤조산 유도체, 벤질리데네캠포 유도체, 신남산 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 무기계　자외선　차단제의 예로는 이산화티탄, 산화아연, 산화망간, 이산화지르코늄, 이산화세륨 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명은 중공 구조 수지 발포체의 제조방법을 제공할 수 있다.
중공 구조 수지 발포체의 제조방법은 구체적으로 한정되지 않으나, 예를 들어, 상기 중공 구조 수지 발포체는 폴리에스테르 수지를 압출 발포하여 제조할 수 있다. 구체적으로, 압출 발포는 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도, 압축강도를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 중공 구조 수지 발포체의 제조방법의 하나의 예로서,
둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐이 복수개 형성된 압출 다이를 통해 폴리에스테르 수지 발포체를 압출하는 단계를 포함하며,
상기 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐은, 압출되는 수지 발포체의 두께 방향으로 2행 이상 압출 다이에 배열되되,
제 1행에 배열된 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐과, 제 2행에 배열된 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐은 서로 대칭된 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 중공 구조 수지 발포체의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐은 Y형 노즐이고, 제 1행에 배열된 Y형 노즐은 압출 다이에 역 Y형으로 배열되고, 제 2행에 배열된 Y형 노즐은 압출 다이에 Y형으로 배열될 수 있다.
구체적으로, 상기 중공 구조 수지 발포체를 제조함에 있어서, 분지 구조를 갖는 노즐을 이용하여 폴리에스테르 수지를 압출 발포할 수 있다. 이를 통해, 홈을 가지고 있는 두 폴리에스테르 수지 발포체를 각각 제조하여 합지하지 않고, 단일 공정으로 홈을 가지고 있는 두 폴리에스테르 수지 발포체가 합지되어 중공 구조의 폴리에스테르 수지 발포체를 제조할 수 있다. 상기의 제조방법으로 중공 구조의 수지 발포체를 단일 공정으로 제조함으로써, 공정 비용을 절감할 수 있다.
이때, 분지 구조를 갖는 노즐에서 발포체 압출 과정에서 공급되는 발포제는 열분해성 발포제, 휘발성 발포제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 열분해성 발포제로는 예를 들어, 탄산수소나트륨을 포함하는 무기계 발포제, 아조화합물, 니트로소화합물, 히드라진 화합물 등을 포함할 수 있다. 또한, 휘발성 발포제로는 예를 들어, 탄산 가스나 질소와 같은 불활성 가스, 프로판, 부탄, 헥산, 메탄 등과 같은 유기 발포제를 포함할 수 있다. 이때, 열분해성 발포제 또는 휘발성 발포제를 사용하는 경우에는 고배율의 발포체를 얻을 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 중공 구조 수지 발포체의 제조방법의 하나의 예로서,
둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐이 복수개 형성된 압출 다이를 통해 폴리에스테르 수지 발포체를 압출하는 단계; 및 압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 둘 이상의 분지 구조를 갖는 노즐이 복수개 형성된 압출 다이를 통해 폴리에스테르 수지 발포체를 압출하는 단계는 발포제를 포함할 수 있다. 상기 발포제를 포함함으로써, 균일한 셀 크기를 갖는 범위에서 발포체의 밀도를 조절할 수 있다.
또한, 둘 이상의 분지구조를 갖는 노즐로부터 압출된 둘 이상의 수지 발포체는 가열을 통한 용융 접합 또는 접착제를 이용한 접합 방법을 통해 합지할 수 있다.
본 발명에 따른 중공 구조 수지 발포체의 제조방법의 하나의 예로서,
압출 유로의 다운스트림(downstream) 상에 형성된 돌출부를 거쳐서 수지 발포체를 압출하는 단계; 및 압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계는 각 수지 발포체에 형성된 홈이 서로 마주보도록 합지할 수 있다. 또한, 압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계는 각 수지 발포체에 형성된 홈이 평행이 되게 하여 합지할 수 있다.
또한, 압출 유로의 다운스트림(dowmstream) 상에 형성된 돌출부는 반달 또는 초승달 모양의 커터일 수 있다. 상기 돌출부를 거친 수지 발포체는 홈을 2개 이상 포함할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 두 개 이상의 수지 발포체를 합지함으로써, 수지 발포체 내에 중공을 형성하여 단열성이 우수하여 열전도도가 낮고, 경량화된 수지 발포체를 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 건축용 자재를 제공할 수 있다. 구체적으로 상기 건축용 자재는 외단열재일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 단열재를 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 포장 용기를 제공할 수 있다. 구체적으로, 포장 용기는 식품 용기일 수 있다. 본 발명에 따른 포장 용기는 식품의 보온 내지 보존에 용이할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 차량용 부품을 제공할 수 있다. 구체적으로, 차량용 부품은 언더커버일 수 있다. 본 발명에 따른 차량용 부품은 우수한 단열성 및 경량성을 동시에 구현할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지 중량부, PMDA(pyromellitic dianhydride) 1 중량부, 탈크(talc) 1 중량부, Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 탄산 가스를 혼합한 후, 수지 용융물을 제 2 압출기로 보내 220℃로 냉각하였다. 냉각된 수지 용융물은 Y자형 노즐이 배열된 압출 다이(Die)를 통과하면서 압출 발포하여 내부에 중공 구조가 형성된 수지 발포체를 제조하였고, 제조된 수지 발포체의 단면도를 도 1에 나타내었다.
도 1를 살펴보면, 폴리에스테르 수지 발포체(10) 내에 복수개의 중공(20) 구조가 배향성을 가지고 존재하는 것을 알 수 있다.
실시예 2
PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지 중량부, PMDA(pyromellitic dianhydride) 1 중량부, 탈크(talc) 1 중량부, Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제 1 압출기에 발포제로서 탄산 가스를 혼합한 후, 수지 용융물을 제 2 압출기로 보내 220℃로 냉각하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 캘리브레이터의 일면에 형성된 커터를 거쳐서 발포체의 일면에 홈을 형성한 제 1 수지 발포체를 제조하였다.
동일한 방법으로 제 2 수지 발포체를 제조하고, 각각의 수지 발포체의 홈에 형성된 일면에 270℃ 이상의 열을 가하여 표면을 용융시켜 2개의 수지 발포체를 적층하여 내부에 중공 구조가 형성된 수지 발포체를 제조하였다.
실시예 3
PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제 1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지 중량부, PMDA(pyromellitic dianhydride) 1 중량부, 탈크(talc) 1 중량부, Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제 1 압출기에 발포제로서 탄산 가스를 혼합한 후, 수지 용융물을 제 2 압출기로 보내 220℃로 냉각하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 압출 유로의 다운스트림(downstream) 상에 형성된 커터를 거쳐서 발포체의 일면에 홈을 형성한 제 1 수지 발포체를 제조하였다.
제 1 압출기에 발포제로 탄산 가스와 시클로펜탄이 1:1로 혼합된 혼합가스를 혼합한 것을 제외하고, 제 1 수지 발포체와 동일하게 제 2 수지 발포체를 제조하고, 각각의 수지 발포체의 홈에 형성된 일면에 270℃ 이상의 열을 가하여 표면을 용융시켜 2개의 수지 발포체를 적층하여 내부에 중공 구조가 형성된 수지 발포체를 제조하였고, 제조된 수지 발포체의 단면도를 도 2에 나타내었다.
도 2를 살펴보면, 밀도 차이가 있는 제 1 수지 발포체(11) 및 제 2 수지 발포체(12)의 홈이 마주보도록 합지되어 복수개의 중공(20) 구조를 형성하고, 상기 중공(20) 구조는 배향성을 가지고 존재하는 것을 알 수 있다.
비교예 1
PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제 1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지 중량부, PMDA 1 중량부, 탈크 1 중량부, Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제 1 압출기에 발포제로서 탄산 가스를 혼합한 후, 수지 용융물을 제 2 압출기로 보내 220℃로 냉각하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 압출 발포하여 제 1 수지 발포체를 형성하였다.
동일한 방법으로 제 2 수지 발포체를 제조하고, 각각의 수지 발포체의 일면에 270℃ 이상의 열을 가하여 표면을 용융시켜 2층의 수지 발포체를 적층하였다.
실험예 1: 물성 측정
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 수지 발포체를 이용하여, 열 전도율, 밀도 및 굴곡강도를 측정하였다. 측정 방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
1) 열 전도율 측정(단열성 측정)
KS L 9016 조건 하에서 열 전도율을 측정하였다.
2) 밀도 측정
KS M ISO 845 조건 하에서 밀도를 측정하였다.
3) 굴곡강도 측정
ASTM D 638 조건 하에서 굴곡강도를 측정하였다.
열 전도율
(W/mK)		 굴곡강도
(N/cm2)
실시예 1 0.029 60
비교예 1 0.031 59
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 중공 구조가 형성된 수지 발포체는 비교예 1보다 단열성(열전도율)이 우수함에도 굴곡강도가 크게 차이 나지 않는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2: 무게 측정
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 수지 발포체에 대하여, 무게 측정 실험을 수행하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1 및 비교예 1의 수지 발포체를 가로 1m, 세로 1m, 높이 30 cm의 크기로 제조한 후 무게를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
무게(kg)
실시예 1 20
비교예 1 35
상기 표 2을 참조하면, 본 발명에 따른 중공 구조가 형성된 수지 발포체는 중공을 갖고 있지 않은 수지 발포체(비교예 1)보다 무게가 가벼운 것을 알 수 있다.
10: 폴리에스테르 수지 발포체
20: 수지 발포체 내의 중공
11: 제 1 수지 발포체
12: 제 2 수지 발포체

Claims (16)

  1. 열가소성 수지의 발포체로서,
    수지 발포체는 상기 발포체를 관통하는 길이의 중공이 복수개로 배열된 중공 구조이며,
    수지 발포체의 두께는 1 내지 50 cm이고,
    중공 구조가 형성된 부피는 수지 발포체 전체 부피를 기준으로 10 내지 50 부피%이며,
    압축강도는 KS M ISO 844 조건하에서 측정 시 20 내지 300 N/㎠인 것을 특징으로 하는 수지 발포체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    수지 발포체 내부에 형성된 중공 구조는,
    질소 가스, 아르곤 가스, 프레온 가스, 이산화탄소, 펜탄, 부탄 및 사이클로 펜탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가스를 포함하는 수지 발포체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    내부에 형성된 중공 구조를 기준으로,
    제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체가 합지된 구조이며,
    제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체는 밀도차이가 10 kg/m3 이상인 수지 발포체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    내부에 형성된 중공 구조를 기준으로,
    제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체가 합지된 구조이며,
    제 1 수지 발포체와 제 2 수지 발포체의 계면에 분포된 기능성 첨가제를 더 포함하며,
    상기 기능성 첨가제는 단열제, 난연제, VOC 저감제, 친수화제, 방수제, 항균제, 소취제 및 자외선 차단제 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수지 발포체.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 압출 유로의 다운스트림(downstream) 상에 형성된 반달 또는 초승달 모양의 커터를 거쳐서 수지 발포체를 압출하는 단계; 및
    압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계를 포함하며,
    상기 수지 발포체를 압출하는 단계에서,
    수지 발포체는 커터를 거치면서 수지 발포체의 일부가 커팅되어 홈을 형성하고,
    상기 커터에 의해 커팅되는 발포체 양은 10 내지 50 부피%인 것을 특징으로 하는 중공 구조 수지 발포체의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    압출된 둘 이상의 수지 발포체를 합지하는 단계는,
    각 수지 발포체에 형성된 홈이 서로 마주보도록 합치하는 것을 특징으로 하는 중공 구조 수지 발포체의 제조방법.
  13. 제 1 항, 제 3 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 수지 발포체를 포함하는 건축용 자재.
  14. 제 1 항, 제 3 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 수지 발포체를 포함하는 단열재.
  15. 제 1 항, 제 3 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 수지 발포체를 포함하는 포장 용기.
  16. 제 1 항, 제 3 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 수지 발포체를 포함하는 차량용 부품.
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