KR101762996B1 - 발포 시트용 발포성 수지 조성물, 발포 시트, 입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법 및 발포 시트의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
평균 입경이 약 1㎛ 내지 약 100㎛인 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트용 발포성 수지 조성물이 제공된다. 상기 입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법은 폴리락트산 수지를 투입한 뒤, 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는 단계; 및 상기 용융 폴리락트산 분사액을 용융 스프레이법에 의해 분사하면서 동시에 냉각시켜 입자상의 폴리락트산을 얻는 단계를 포함한다. 또한, 상기 폴리락트산 수지를 포함하는 발포 시트용 발포성 수지 조성물을 사용한 발포 시트의 제조 방법이 제공된다.
Description
발포 시트용 발포성 수지 조성물, 발포 시트, 입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법 및 발포 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리락트산을 사용한 제품들은 여러 번의 열 가공 과정을 거쳐 생산된다. 폴리락트산은 열에 민감하여 높은 온도에 의해 가수분해가 진행되는 것으로 보고되어 있다. 이러한 폴리락트산의 특성에 의해 폴리락트산의 제품의 가공 중에 열에 의한 가수분해로 분자량에 변화가 생기고, 이는 생산된 완제품의 상태에도 영향을 미친다.
본 발명의 폴리락트산 수지를 포함하면서도 수명이 향상된 발포 시트를 제조할 수 있는 발포 시트용 발포성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 발포 시트용 발포성 수지 조성물에 포함되는 폴리락트산 수지를 마이크로 입자상으로 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 발포 시트용 발포성 수지 조성물을 사용하여 발포 시트를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 약 1㎛ 내지 약 100㎛인 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트용 발포성 수지 조성물 제공한다.
상기 조성물을 성형하여 제조된 발포 시트는 약 100,000 내지 약 200,000이 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 액상 용제 중 상기 입자상의 폴리락트산 수지가 분산된 서스펜션일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 약 1㎛ 내지 약 100㎛인 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트를 제공한다.
상기 발포 시트는 약 100,000 내지 약 200,000 이 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 폴리락트산 수지를 투입한 뒤, 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는 단계; 및 상기 용융 폴리락트산 분사액을 용융 스프레이법에 의해 분사하면서 동시에 냉각시켜 입자상의 폴리락트산을 얻는 단계;를 포함하는 폴리락트산 수지 입자의 제조 방법를 제공한다.
상기 폴리락트산 수지를 압출기에 투입한 뒤 분사 노즐로 이동시켜 상기 분사 노즐에서 가온되어 상기 용융 폴리락트산 분사액을 형성할 수 있다.
펠렛 형상의 폴리락트산 수지 또는 분말 상의 폴리락트산 수지를 상기 압출기에 투입할 수 있다.
상기 분사 노즐에 공기를 함께 주입하여 상기 용융 폴리락트산 분사액이 토출될 수 있다.
상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도가 약 300 내지 약 500℃이고, 압력이 약 100 내지 약 1000 psi 이고, 주입 속도가 약 10 내지 약 50 m/s일 수 있다.
상기 분사 노즐의 온도가 약 200 내지 약 400℃일 수 있다.
상기 분사 노즐의 압력이 약 10 psi 내지 약 1000 psi일 수 있다.
상기 분사 노즐의 직경이 약 0.5 내지 약 3.0 mm 일 수 있다.
상기 용융 폴리락트산 분사액은 활제, 가소제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 용융 폴리락트산 분사액의 점도가 약 250℃에서 약 1500 내지 약 2000 cp 일 수 있다.
상기 분사 노즐에 약 2,000 V 내지 약 50,000 V의 전압을 인가하여 용융 전기스프레이법을 수행할 수 있다.
상기 입자상의 폴리락트산 수지의 평균 입경이 약 1 내지 약 100㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 평균 입경이 약 1 내지 약 100㎛의 입자상의 폴리락트산 수지, 발포 수지 및 첨가제를 혼합하여 발포성 수지 조성물을 도포하여 층을 형성하는 단계; 및 상기 발포성 수지 조성물로부터 형성된 층을 발포하여 발포층을 형성하는 단계를 포함하는 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트의 제조 방법을 제공한다.
상기 입자상의 폴리락트산 수지를 용융 스프레이법에 의해 얻을 수 있다.
상기 제조 방법에 의해 제조된 발포 시트는 약 100,000 내지 약 200,000의 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 입자상의 폴리락트산 수지를 사용하여 제조된 발포 시트는 내구성, 표면 특성이 우수하고, 수명이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 발포 시트의 제조 방법의 공정 흐름도를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 발포 시트의 제조 방법의 공정 흐름도를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 발포 시트의 제조 방법의 공정 흐름도를 개략적으로 나타낸다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서, 평균 입경이 약 1㎛ 내지 약 100㎛의 폴리락트산 수지 입자를 제공한다.
상기 크기 범위를 가지는 폴리락트산 수지 입자는 용융 스프레이법에 의해 제조될 수 있다. 또한, 용융 스프레이법 수행시 분사 노즐에 고온 고압의 공기를 함께 넣어줌으로써 보다 균일한 폴리락트산 입자를 얻을 수 있다. 상기 용융 스프레이법은 용융 스프레이법 수행시 전압을 인가하는 용융 전기 스프레이법 (melt ESD, melt Electrostatic Spray Deposition)에 의할 수도 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 상기 평균 입경이 약 1 내지 약 100㎛의 폴리락트산 수지 입자의 제조 방법은: 폴리락트산 수지를 투입한 뒤, 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는 단계; 및 상기 용융 폴리락트산 분사액을 용융 스프레이법에 의해 분사하면서 동시에 냉각시켜 입자상의 폴리락트산을 얻는 단계;를 포함한다.
상기 입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법은 용융 스프레이법을 적용하여 형성되는 폴리락트산 수지 입자의 크기 조절이 용이하고, 또한 입자 크기의 분포를 균일하게 할 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 상기 입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법에 의해 약 1 내지 약 100㎛의 평균 입경을 갖는 폴리락트산 수지의 입자를 제조할 수 있다.
상기 용융 스프레이법을 수행하기 위해, 먼저 펠렛 또는 분말 형태의 폴리락트산을 분사 노즐의 구비한 압출기(extruder)에 투입하고, 고온의 분사 노즐에서 펠렛 또는 분말 형태의 폴리락트산이 용융되어 용융 폴리락트산 분사액으로 형성되고, 이 용융 폴리락트산 분사액이 고온의 마이크로 크기의 액적 형태로 분사되고, 또한, 상기 분사는 쿨링 챔버 내에서 이루어지므로 분사와 동시에 상기 액적이 냉각되어 폴리락트산 수지의 마이크로 크기 입자를 형성한다.
상기 용융 스프레이법은, 선택적으로, 상기 분사 노즐에 전압을 인가하여 용융 전기 스프레이법으로 수행할 수 있다.
상기 분사 노즐에 공기를 함께 주입하여 상기 용융 폴리락트산 분사액이 토출되게 된다.
상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도와 압력 및 속도를 조절하여 토출되는 용융 폴리락트산 분사액의 액적의 크기 및 형상을 조절할 수 있고, 그에 따라 최종 형성하고자 하는 폴리락트산 수지의 입자의 크기를 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도는 약 300 내지 약 500℃일 수 있고, 주입되는 공기의 압력은 약 10 내지 약 1000 psi 일 수 있고, 공기의 주입 속도는 약 10 내지 약 50 m/s일 수 있다.
상기 용융 스프레이법에서, 폴리락트산 수지를 마이크로 크기의 액적으로 분사되게 하기 위해서 상기 용융된 폴리락트산의 점도를 조절할 수 있다.
상기 용융된 폴리락트산 수지의 점도를 조절하기 위해서, 분사 노즐의 온도를 조절하거나, 상기 압출기에 폴리락트산 수지와 함께 활제나 가소제 등과 같은 첨가제를 함께 컴파운딩되도록 첨가하거나, 상기 압출기에 투입되는 펠렛 형태의 폴리락트산 수지에 CO2와 같은 가스를 주입하는 방법 등이 있다.
예를 들어, 상기 분사 노즐의 직경은 약 0.5 내지 약 3.0mm 일 수 있다.
구체적으로, 상기 용융 폴리락트산 분사액의 점도는 약 250℃에서 약 1500 내지 약 2000 cp 일 수 있다. 상기 범위의 점도로서 도포액을 형성하여 마이크로 입자상의 폴리락트산 수지를 형성할 수 있다.
상기 용융 스프레이법의 공정 조건은 특별히 제한되지 않고, 공지된 공정 조건, 예를 들어, 상기 분사 노즐의 압력을 약 100 psi 내지 약 1000 psi 으로 하여 수행할 수 있다.
단, 상기 용융 스프레이법은 폴리락트산이 용융되는 온도 범위에서 수행되어야 한다. 예를 들어, 상기 분사 노즐의 온도가 약 200 내지 약 400℃일 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 마이크로 입자상의 폴리락트산 수지를 형성하기 위하여 분사 노즐의 직경을 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm 로 할 수 있다.
상기 용융 스프레이법은, 예를 들어, 약 2,000 V 내지 약 50,000 V 의 전압을 상기 분사 노즐에 인가하여 용융 전기 스프레이법으로 수행될 수 있다.
상기 방법에 의해 제조될 수 있는 마이크로 입자상의 폴리락트산 수지는 발 포 시트의 제조에 유용하게 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 약 1㎛ 내지 약 100㎛인 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트를 제공한다. 상기 마이크로 크기의 작은 입경을 갖는 폴리락트산 수지 입자를 사용하여 후술되는 발포 시트의 제조 방법에 의해 발포 시트를 제조할 수 있고, 이와 같이 제조된 발포 시트는 열에 의한 가공 공정의 횟수를 최소화하여 폴리락트산 수지의 열화를 최소화함에 따라 보다 높은 분자량을 유지할 수 있다. 구체적으로, 상기 발포 시트는 약 100,000 내지 약 200,000이 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
도 2는 예시적인 발포 시트 제조의 공정 흐름도를 나타낸다. 일반적으로 폴리락트산 수지를 적용한 발포 시트는 다양한 공정을 거쳐 생산이 이루어지고 있다. 구체적으로 설명하면, 먼저, 분말 혹은 펠렛의 폴리락트산 수지에 활제, 첨가제, 안정제 등을 첨가하고 교반 및 반죽(kneading)하여 티다이(T-die) 압출 가공 후, 종이와 합지(Lamination) 및 발포 공정을 수행한다. 이러한 공정에 의해 일반적으로 발포 시트가 제조되기까지 적어도 서너 차례 정도의 열에 의한 가공 공정을 겪게 된다.
그러나, 폴리락트산 수지는 높은 온도에 의해 가수분해되기 때문에 열처리에 민감한 것으로 알려져 있다. 이러한 폴리락트산 수지의 특성에 의해 폴리락트산 수지를 적용한 발포 시트는 가공 중에 열에 의한 가수분해로 폴리락트산 수지의 분자량에 영향을 미치게 되고 이는 제품의 열화를 초래하게 된다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 발포 시트 제조에 상기 마이크로 입자상의 폴리락트산 수지를 사용하여 열에 의한 가공 공정 횟수를 줄일 수 있는 발포 시트의 제조 방법을 제공한다.
일 구현예에서, 평균 입경이 약 1㎛ 내지 약 100㎛인 입자상의 폴리락트산 수지, 발포 수지 및 첨가제를 혼합하여 발포성 수지 조성물을 도포하여 층을 형성하는 단계; 및 상기 발포성 수지 조성물로부터 형성된 층을 발포하여 발포층을 형성하는 단계;를 포함하는 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트의 제조 방법을 제공한다.
상기 발포성 수지 조성물은 폴리락트산 수지가 마이크로 입자 크기로 혼합되어 서스펜션을 형성할 수 있게 된다. 구체적으로 졸-겔 형태의 상기 발포성 수지 조성물을 발포하여 폴리락트산 발포층을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 발포 시트의 제조 방법의 공정 흐름도이다. 먼저 용융 스프레이법을 적용하여 마이크로 크기를 갖는 폴리락트산 입자 분말을 제조하고 (도 1의 Melt ESD 단계), 이어서, 상기 마이크로 크기를 갖는 폴리락트산 입자 분말을 포함하는 발포성 수지 조성물을 혼합하여 서스펜션 용액을 준비하고 (도 1의 혼합(Sol 제조) 단계), 이를 기재 상에 도포하여 코팅층을 형성한 뒤, (도 1의 Sol 코팅 단계) 발포 (도 1의 발포 단계) 하여 발포층을 형성하여 발포 시트를 제조할 수 있다.
상기 발포 시트의 제조 방법에 의해 전술한 평균 입경이 약 1㎛ 내지 약 100㎛인 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트를 제조할 수 있다.
상기 발포 수지는 발포 시트의 발포층 제조용 수지로 사용되는 재료가 제한 없이 사용될 수 있고, 예를 들어, PVC, 폴리우레탄 등일 수 있다.
상기와 같이 형성된 발포층은 상기 폴리락트산 수지의 마이크로 입자가 고르게 분산되게 된다. 이와 같이 폴리락트산 수지가 고르게 분산되어 존재하기 때문에 최종 생성된 발포 시트의 제품 표면 특성을 향상시킬 수 있고, 발포 시트의 내구성도 향상된다.
상기 발포 시트의 제조 방법은 일반적으로 공지된 발포 시트 제조 공정 대비하여 열에 의한 가공 횟수가 줄기 때문에 폴리락트산 수지의 가수분해에 따른 손상을 현저히 줄일 수 있고, 따라서 폴리락트산 수지의 가수분해에 따른 분자량 저하를 억제할 수 있다. 그에 따라, 상기 발포 시트의 제조 방법에 따라 제조된 발포 시트는 열에 의한 가공 공정에 따른 제품 열화를 현저하게 개선시킴으로써, 수명이 향상된다.
상기 발포 시트의 제조 방법에 따라 제조된 발포 시트는 사용되는 마이크로 입자상의 폴리락트산 수지의 분자량을 가수분해에 의해 크게 감소시키지 않고 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 발포 시트의 제조 방법에 따라 제조된 발포 시트는 약 100,000 내지 약 200,000 의 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
특히, 상기 발포 시트의 제조 방법에 따라 제조된 발포 시트는 약 100,000 이상의 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있도록 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(
실시예
)
실시예
1
펠렛 형태인 폴리락트산 수지를 이용하여 용융 전기 스프레이법으로 평균 50㎛ 크기의 입자를 제조하였다. 용융 전기 스프레이법 수행시, 분사 노즐의 온도가 250 ℃, 분사 노즐의 압력이 500 psi이고, 분사 노즐의 직경이 1 mm이고, 분사 노즐에 20,000 V의 전압을 인가하였고, 용융 폴리락트산 분사액의 점도가 250℃에서 2000 cp이었다.
상기 제조된 폴리락트산 입자와 가소제, 안정제, 활제 등의 첨가제를 넣고 교반하여 폴리락트산 수지 함유 졸을 제조하였다. 제조된 폴리락트산 수지 함유 졸을 기재에 졸-겔 코팅을 한 후 건조(발포)시켜 두께가 약 0.5mm 인 발포 시트 샘플을 제조하였다.
비교예
1
실시예 1에서와 동일한 펠렛 형태의 폴리락트산 수지에 가소제, 안정제, 활제 등의 첨가제를 넣고 혼합하여 폴리락트산 수지 함유 혼합 조성물을 제조하였다. 상기 폴리락트산 수지 함유 혼합 조성물을 반바리 믹서를 사용하여 150℃에서 혼련하고, 150℃의 2본롤을 사용하여 1, 2차 믹싱하였다. 그에 따라 제조된 믹싱 원료를 카렌더링 가공하고 발포하여, 두께가 0.5mm인 발포 시트 샘플을 제조하였다.
평가
실험예
1:
폴리락트산의
분자량 측정
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 발포 시트 샘플에 대하여 GPC(gel permeation chromatography) (e2695, Waters 제조) 를 사용하여 중량평균 분자량을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
실험예
2: 내구성 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 시트를 ASTM D256방식에 따라 내충격강도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
실험예
3: 표면 특성 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 시트에 대해 표면 특성을 육안으로 평가하여 하기 표 1에 기재하였다. 평가 기준은 육안판정이며 5점 척도로 하여 5점(우수) ~ 1점(NG)로 판정하였다.
구분 | 실시예 1에서 시트 제조 전의 폴리락트산 입자 | 실시예 1의 발포 시트 중 폴리락트산 | 비교예 1의 발포 시트 중 폴리락트산 |
중량평균분자량 | 150,000 | 120,000 | 80,000 |
내충격 강도[kgf cm/cm] | - | 20 | 30 |
표면 특성 평가 | - | 블로킹 : 5점 백화 : 4점 |
블로킹 : 4점 백화 : 3점 |
Claims (20)
- 평균 입경이 1㎛ 내지 100㎛이고, 용융 스프레이법에 의해 얻는 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트용 발포성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물을 성형하여 제조된 발포 시트는 100,000 내지 200,000이 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함하는
발포 시트용 발포성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물은 액상 용제 중 상기 입자상의 폴리락트산 수지가 분산된 서스펜션인
발포 시트용 발포성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리락트산 수지 입자는 평균 입경이 1㎛ 내지 50㎛인
발포 시트용 발포성 수지 조성물.
- 평균 입경이 1㎛ 내지 100㎛이고, 100,000 내지 200,000의 중량평균 분자량을 갖고, 용융 스프레이법에 의해 얻는 폴리락트산 수지 입자를 포함하는
발포 시트.
- 폴리락트산 수지를 투입한 뒤, 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는 단계; 및
상기 용융 폴리락트산 분사액을 용융 스프레이법에 의해 분사하면서 동시에 냉각시켜 입자상의 폴리락트산을 얻는 단계;
를 포함하는 폴리락트산 수지 입자의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 폴리락트산 수지를 압출기에 투입한 뒤 분사 노즐로 이동시켜 상기 분사 노즐에서 가온되어 상기 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
펠렛 형상의 폴리락트산 수지 또는 분말 상의 폴리락트산 수지를 상기 압출기에 투입하는
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 분사 노즐에 공기를 함께 주입하여 상기 용융 폴리락트산 분사액이 토출되는
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도가 300 내지 500℃이고, 압력이 100 내지 1000 psi 이고, 주입 속도가 10 내지 50 m/s인
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 분사 노즐의 온도가 200 내지 400℃인
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 분사 노즐의 압력이 10 psi 내지 1000 psi인
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 분사 노즐의 직경이 0.5 내지 3.0 mm 인
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 용융 폴리락트산 분사액은 활제, 가소제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 포함하는
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 용융 폴리락트산 분사액의 점도가 250℃에서 1500 내지 2000 cp 인
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 분사 노즐에 2,000 V 내지 50,000 V의 전압을 인가하여 용융 전기스프레이법을 수행하는
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 입자상의 폴리락트산 수지의 평균 입경이 1 내지 100㎛인
입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
- 평균 입경이 1 내지 100㎛이고, 용융 스프레이법에 의해 얻는 입자상의 폴리락트산 수지, 발포 수지 및 첨가제를 혼합하여 발포성 수지 조성물을 도포하여 층을 형성하는 단계; 및
상기 발포성 수지 조성물로부터 형성된 층을 발포하여 발포층을 형성하는 단계
를 포함하는 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트의 제조 방법.
- 삭제
- 제18항에 있어서,
상기 제조 방법에 의해 제조된 발포 시트는 100,000 내지 200,000의 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함하는
발포 시트의 제조 방법.
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