KR101783837B1 - 밀도 조절이 용이한 코어-쉘 구조의 발포체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코어-쉘 구조를 갖는 복합 발포체에 관한 것으로, 상기 복합 발포체는, 밀도가 상이한 제1 폴리에스테르 발포체 및 제2 폴리에스테르 발포체가 코어-쉘 구조로 제공됨으로써, 강도 및 단열성능 등의 물성을 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

밀도 조절이 용이한 코어-쉘 구조의 발포체{Core-Shell Structured Foam With Easily Controlling Density}
본 발명은 코어-쉘 구조를 갖는 발포체에 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
최근, 친환경 발포 성형체의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 대표적인 소재로 폴리에스테르 발포체를 들 수 있다. 폴리에스테르는 기계적 특성이 우수하며, 내열성, 내화학성 등이 우수한 장점이 있으나 결정성 수지로서 용융하여 압출 발포하여 성형하기에 어려움이 있었다. 이에 대해, 기술의 발달로 폴리에스테르도 용융압출 시 발포공정을 통하여 발포 성형체의 제조가 가능하게 되었다. 예를 들어, 미국등록특허 제5000991호에 폴리에스테르에 가교제를 첨가하여 압출 발포시킴으로써 발포 성형체를 제조하는 기술이 개시되어 있다.
하지만, 폴리에스테르 발포체는 발포배율을 높이는데 한계가 있어 사용 용도가 제한적인 단점이 있다. 따라서, 상기 폴리에스테르의 물리적 성능이 우수한 장점을 유지하면서 발포배율이 향상된 발포 성형체의 개발이 요구되고 있다.
미국등록특허 제5000991호.
본 발명의 목적은, 밀도조절이 용이한 코어-쉘 복합 구조의 발포체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
제1 폴리에스테르 발포체를 포함하는 코어; 및
제2 폴리에스테르 발포체를 포함하는 쉘을 포함하며,
상기 코어 및 쉘이 반복되는 단면 구조를 가지고,
상기 제1 폴리에스테르 발포체와 상기 제2 폴리에스테르 발포체는 밀도 차가 20 kg/m3이상인 복합 발포체를 제공한다.
본 발명에 따른 복합 발포체는, 밀도가 상이한 제1 폴리에스테르 발포체 및 제2 폴리에스테르 발포체가 코어-쉘 구조로 제공됨으로써, 밀도 조절이 용이하며, 단열성능 및 강도의 물성을 동시에 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 환형 노즐을 포함하는 압출기의 구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 환형 노즐의 구조이다.
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 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 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 변형 예들이 있을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합 발포체를 상세하게 설명하기로 한다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는,
제1 폴리에스테르 발포체를 포함하는 코어; 및
제2 폴리에스테르 발포체를 포함하는 쉘을 포함하며,
상기 코어 및 쉘이 반복되는 단면 구조를 가지고,
상기 제1 폴리에스테르 발포체와 상기 제2 폴리에스테르 발포체는 밀도 차가 20 kg/m3이상일 수 있다.
제1 폴리에스테르 발포체를 포함하는 코어; 및 제2 폴리에스테르 발포체를 포함하는 쉘은 이중 환형 노즐에 의해 형성되어 상기 코어 및 쉘이 반복되는 단면 구조를 가질 수 있다. 상기 코어는 원형 또는 타원형 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 쉘은 원형, 사각형, 오각형, 육각형 또는 다각형 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 코어는 이중 환형 노즐 중 내측 노즐에 의해 형성된 것일 수 있으며, 상기 쉘은 이중 환형 노즐 중 외측 노즐에 의해 형성된 것일 수 있다. 이때, 이중 환형 노즐은 2 내지 100개가 형성될 수 있으며, 상기 이중 환형 노즐의 개수는 상기 범위에 제한되지 않고 필요에 따라 가감할 수 있다.
상기 제1 폴리에스테르 발포체와 상기 제2 폴리에스테르 발포체는 밀도 차는 구체적으로, 20 내지 85 kg/m3, 25 내지 80 kg/m3, 30 내지 75 kg/m3 또는 45 내지 60 kg/m3일 수 있다. 제1 폴리에스테르 발포체와 제2 폴리에스테르 발포체의 밀도차가 상기 범위일 경우, 탄성 및 강도를 동시에 향상시키며, 월등히 향상된 단열성능 및 강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제1 폴리에스테르 발포체의 밀도는 50 내지 200 kg/m3이고, 제2 폴리에스테르 발포체의 밀도는 30 내지 180 kg/m3일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 폴리에스테르 발포체의 밀도는 50 내지 150 kg/m3, 53 내지 130 kg/m3, 54 내지 110 kg/m3 또는 55 내지 100 kg/m3일 수 있으며, 상기 제2 폴리에스테르 발포체의 밀도는 30 내지 130 kg/m3, 33 내지 110 kg/m3, 34 내지 90 kg/m3, 35 내지 80 kg/m3 또는 40 내지 75 kg/m3일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제1 폴리에스테르 발포체의 밀도는 30 내지 180 kg/m3 이고, 제2 폴리에스테르 발포체의 밀도는 50 내지 200 kg/m3 일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 폴리에스테르 발포체의 밀도는 30 내지 130 kg/m3, 33 내지 110 kg/m3, 34 내지 90 kg/m3, 35 내지 80 kg/m3 또는 40 내지 75 kg/m3일 수 있으며, 상기 제2 폴리에스테르 발포체의 밀도는 50 내지 150 kg/m3, 53 내지 130 kg/m3, 54 내지 110 kg/m3 또는 55 내지 100 kg/m3일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체의 밀도는 40 내지 190 kg/m3, 40 내지 140 kg/m3, 43 내지 120 kg/m3, 44 내지 100 kg/m3 또는 45 내지 90 kg/m3일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는,
열전도율이 KS L 9016을 기준으로 0.034 W/mK 이하이며,
압축강도가 KS M ISO 844을 기준으로 30 내지 350 N/cm2 일 수 있다.
구체적으로, 상기 열전도율은 0.005 내지 0.034 W/mK, 0.01 내지 0.033 W/mK, 0.015 내지 0.03 W/mK 혹은 0.02 내지 0.025 W/mK일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는, 상기 범위의 열전도율을 만족함으로써, 뛰어난 단열성능을 구현할 수 있다.
또한, 구체적으로 상기 압축강도는 40 내지 300 N/cm2, 45 내지 200 N/cm2, 50 내지 150 또는 55 내지 100 N/cm2일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는 상기 범위의 압축강도 및 상기 범위의 열전도율을 만족함으로써, 단열성능 및 강도를 동시에 향상시킨다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는, 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
X/Y ≥ 1.0
상기 일반식 1에서 X는 KS M ISO 844에 따른 복합 발포체의 압축강도(N/cm2)를 나타내고, Y는 KS M ISO 845에 따른 복합 발포체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다. 구체적으로 본 발명에 따른 복합 발포체의 밀도 대비 압축강도비는 1.0 내지 3, 1.1 내지 2.5 또는 1.2 내지 2 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는 상기 범위의 밀도 대비 압축강도비를 만족함으로써, 발포 비율이 높으면서 동시에 고강도인 복합 발포체를 구현할 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 복합 발포체에 있어서, 발포제가 발포층 내에 잘 포집되어, 기공이 서로 결합하지 않고 독자적으로 폐쇄 셀이 형성된 것을 의미할 수 있으며, 이를 통해 우수한 단열성도 기대할 수 있다. 상기 일반식 1에서, X는 30 내지 350 N/cm2이고, 상기 Y는 40 내지 190 kg/m3일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 복합 발포체의 압축강도는 구체적으로 40 내지 300 N/cm2, 45 내지 200 N/cm2, 50 내지 150 또는 55 내지 100 N/cm2일 수 있으며, 밀도는 40 내지 100 kg/m3, 45 내지 80 kg/m3 또는 48 내지 70 kg/m3일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는, 하기 일반식 2를 만족할 수 있다.
[일반식 2]
5 ≤ Tf ≤ 80
상기 일반식 2에서,
Tf는 ASTM D 638에 따른 복합 발포체의 인장강도(kgf/㎠)를 나타낸다. 상기 일반식 2에 의하면, 본 발명에 따른 복합 발포체는, ASTM D 638에 따른 인장강도(MPa)가 5 내지 80 kgf/㎠일 수 있으며, 구체적으로 상기 인장강도는 10 내지 79 kgf/㎠, 20 내지 75 kgf/㎠ 혹은 30 내지 70 kgf/㎠ 일 수 있다. 이때, 인장강도는 ASTM D638의 Type I 규격의 시편을 5 개 준비하여 만능 시험기(Universal Testing Machine)를 이용하여 측정한 5 개 시편의 인장강도 평균 값일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는, 제1 폴리에스테르 발포체 및 제2 폴리에스테르 발포체의 밀도차가 20 kg/m3이상을 가짐으로써, 상기 범위의 향상된 인장강도를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르의 물성을 유지할 수 있으며, 연질특성 및 발포 성형가공성이 우수하다면, 크게 한정되지 않는다. 하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 수지는 생분해성을 지닐 수 있다. 지금까지 주로 사용되던 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 생산되는 고분자량의 방향족 폴리에스테르 수지이다. 여기서 고분자량 폴리에스테르는 극한점도 [η]가 0.8 (dL/g) 이상인 고분자를 의미할 수 있다. 그러나, 상기 방향족 폴리에스테르 수지는 높은 분자량, 열적 안정성, 인장강도 등의 물성이 우수하지만, 폐기 후 자연생태계 내에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다. 한편, 지방족 폴리에스테르가 생분해성을 가지고 있다는 점은 이미 알려져 있다. 그러나, 기존의 지방족 폴리에스테르는 주쇄의 유연한 구조와 낮은 결정성 때문에 용융점이 낮고, 용융시 열안정성이 낮아 열분해되기 쉬우며, 용융흐름지수가 높아 성형가공이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 인장강도나 인열강도 등의 물성이 불량하여 용도가 제한되는 문제점이 있었다. 상기 지방족 폴리에스테르는 예를 들어, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드 및 폴리부틸렌석시네이트 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 상기 복합 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합 발포체 중 폐쇄 셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 우수한 단열특성을 구현할 수 있다. 이를 통해, 본 상기 복합 발포체는 건축물의 일부, 예를 들어, 토대, 벽, 바닥 및 지붕의 단열을 위해 건설 산업 등에 널리 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 복합 합포체의 셀 수는 mm당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 복합 발포체는 압출 발포 성형체일 수 있다. 구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있다. 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고　이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여　2차 발포에　의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다. 반면, 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 및 압축강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는, 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 기핵제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 복합 발포체는 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.
상기 기핵제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물을 들 수 있다. 이러한 기핵제는 복합 발포체의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 복합 발포체의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물 및 금속 수산화물 등을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 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) 등을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄, 마그네슘 등이 바람직하다. 금속 수산화물은, 1 종의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋고, 2 종 이상의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋다. 예를 들어, 1 종의 금속 원소로 구성된 금속 수산화물로서는, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 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) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 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 등의 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 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제1 폴리에스테르 발포체는 10 내지 30배의 발포 배율을 갖는 폴리에스테르 수지의 발포체이고, 제2 폴리에스테르 발포체는 30 내지 70배의 발포 배율을 갖는 폴리에스테르 수지의 발포체일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 폴리에스테르 발포체의 발포 배율은, 10 내지 25배 또는 15 내지 20배 일 수 있으며, 상기 제2 폴리에스테르 발포체의 발포 배율은 35 내지 65배, 40 내지 60배 또는 45 내지 55배일 수 있다. 제1 폴리에스테르 발포체의 발포 배율이 상기 범위일 경우, 강도 및 형태 안정성이 저하되는 것을 방지하며, 제2 폴리에스테르 발포체의 발포 배율이 상기 범위일 경우 중량이 비교적 높게 형성되는 것을 방지하고 탄성을 향상시킬 수 있다.
하나의 예로서, 상기 제1 폴리에스테르 발포체는 30 내지 70배의 발포 배율을 가질 수 있고, 제2 폴리에스테르 발포체는 10 내지 30배의 발포 배율을 가질 수 있다. 구체적으로 상기 제1 폴리에스테르 발포체의 발포 배율은, 35 내지 65배, 40 내지 60배 또는 45 내지 55배일 수 있으며, 상기 제2 폴리에스테르 발포체의 발포 배율은 10 내지 25배 또는 15 내지 20배일 수 있다. 제1 폴리에스테르 발포체의 발포 배율이 상기 범위일 경우, 중량이 비교적 높게 형성되는 것을 방지하고 탄성을 향상시킬 수 있으며, 제2 폴리에스테르 발포체의 발포 배율이 상기 범위일 경우 강도 및 형태 안정성이 저하되는 것을 방지하게 된다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
본 발명에 따른 복합 발포체를 제조하기 위해, 이중환형 노즐을 사용하였고, 두 가지 물질의 성형 온도가 상이하므로, 압출기는 각각 따로 사용하여 최적 조건을 선정하였다.
제1 압출기에 수분이 제거된 PET 수지 100 phr, PMDA 1 phr, 탈크 1 phr, Irganox (IRG 1010) 0.1 phr을 혼합하고 280 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조한 후 발포제로 탄산가스 7phr을 혼합한 후, 220 ℃로 냉각하여 이중환형 노즐의 외측으로 투입하였다.
제2 압출기에 수분이 제거된 PET 수지 100 phr, PMDA 1 phr, 탈크 1 phr, Irganox (IRG 1010) 0.1 phr을 혼합 투입하고, 280 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음 상기 수지 용융물에 발포제로 탄산가스 3 phr을 투입하여 충분히 혼합 한 후 220 ℃로 냉각하여 이중 환형 노즐의 내측으로 투입하여 압출 발포하여 코어-쉘 구조를 갖는 복합 발포체를 제조하였다.
이때, 사용된 이중 환형 노즐 및 압출기의 구조는 도 1 및 2에 나타내었다. 도 1은 이중 환형 노즐(100)이 다수 형성된 압출기의 구조이며, 도 2는 내측(10) 및 외측(20)의 구조를 갖는 하나의 이중 환형 노즐(100)의 구조를 보여준다.
비교예 1
제1 압출기에 수분이 제거된 PET 수지 100 phr, PMDA 1 phr, 탈크 1 phr, Irganox (IRG 1010) 0.1 phr을 혼합하고 280 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조한 후 발포제로 탄산가스 5phr을 혼합한 후, 220 ℃로 냉각하여 다이(Die)를 통과하면서 압출 발포하였다.
비교예 2
폴리스타이렌(PS) 수지 100중량부, 산화티탄 0.2중량부, 탈크 1중량부를 혼합 투입하여 220 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조한 후 발포제로서 할로겐화 탄소(HCFC-22)와 탄산가스를 투입한 후 충분히 혼합하여 제조된 수지 용융물을 제 2 압출기로 보내 120 ℃로 냉각 하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 압출 발포하여 수지 발포체 형성하였다.
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 복합 발포체를 이용하여, 압축강도 및 밀도를 측정하였다. 측정 방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
1) 압축강도 측정
KS M ISO 844 조건 하에서 압축강도를 측정하였다.
2) 밀도 측정
KS M ISO 845 조건 하에서 밀도를 측정하였다.
3) 열전도율
KS L 9016 조건 하에서 열 전도율을 측정하였다.
구 분 실시예 비교예 1 비교예 2
압축강도(N/cm2) 70 70 15
밀도(kg/m3) 50 60 40
일반식 1
(압축강도/밀도)		 1.4 1.16 0.38
열전도율
(W/mK)		 0.029 0.037 0.029
상기 표 1에서, 실시예는 단일 복합체인 비교예 1에 비해 압축강도 성능을 유지하면서도 낮은 열전도율 값을 나타내는 것을 확인 할 수 있었다.
100: 이중 환형 노즐
10: 내측
20: 외측

Claims (4)

  1. 제1 폴리에스테르 발포체를 포함하는 코어; 및
    제2 폴리에스테르 발포체를 포함하는 쉘을 포함하며,
    상기 제1 폴리에스테르 발포체와 상기 제2 폴리에스테르 발포체는 이중 환형 노즐에 의해 공압출된 형태이고,
    상기 제1 폴리에스테르 발포체를 포함하는 코어의 둘레를 제2 폴리에스테르 발포체를 포함하는 쉘이 감싸고 있는 구조의 코어쉘 단위구조가 반복되는 단면 구조를 가지며,
    상기 제1 및 제2 폴리에스테르 발포체는 동종의 폴리에스테르 수지 발포체이고,
    상기 제1 폴리에스테르 발포체와 상기 제2 폴리에스테르 발포체는 밀도 차가 20 내지 85kg/m3이며,
    상기 제1 폴리에스테르 발포체의 밀도는 50 내지 200kg/m3이고, 발포배율은 10 내지 30배이며,
    상기 제2 폴리에스테르 발포체의 밀도는 30 내지 180kg/m3이고, 발포배율은 30 내지 70배이며,
    밀도(KS M ISO 845)가 43 내지 120kg/m3이고, 압축강도(KS M ISO 844)가 50 내지 150N/cm2이며, 열전도율(KS L 9016)이 0.015 내지 0.03W/mK인 것을 특징으로 하는 복합 발포체.
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