KR101784165B1 - 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법 - Google Patents

샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101784165B1
KR101784165B1 KR1020160055261A KR20160055261A KR101784165B1 KR 101784165 B1 KR101784165 B1 KR 101784165B1 KR 1020160055261 A KR1020160055261 A KR 1020160055261A KR 20160055261 A KR20160055261 A KR 20160055261A KR 101784165 B1 KR101784165 B1 KR 101784165B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyvinyl chloride
foam
mechanical properties
core material
based foam
Prior art date
Application number
KR1020160055261A
Other languages
English (en)
Inventor
배종우
최명찬
김정수
이진혁
윤유미
Original Assignee
한국신발피혁연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국신발피혁연구원 filed Critical 한국신발피혁연구원
Priority to KR1020160055261A priority Critical patent/KR101784165B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101784165B1 publication Critical patent/KR101784165B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0061Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6275Polymers of halogen containing compounds having carbon-to-carbon double bonds; halogenated polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0004Use of compounding ingredients, the chemical constitution of which is unknown, broadly defined, or irrelevant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/06Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
    • C08J9/10Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent developing nitrogen, the blowing agent being a compound containing a nitrogen-to-nitrogen bond
    • C08J9/102Azo-compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

본 발명은 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머를 제조하고, 이를 폴리비닐클로라이드 수지, 디이소시아네이트, 무수물, 발포제 및 계면활성제와 혼합한 후, 이축압출기를 이용하여 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조함으로써 기존의 압축성형법에 비해 생산 공정이 단순하고, 연속생산이 가능하여 경제적으로 대량 생산이 가능하며, 또한 압축강도 등의 기계적 강도가 우수한, 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법{The preparation of polyvinyl chloride based foam possessing good mechanical properties for a core material of sandwich structure composites}
본 발명은 샌드위치 구조 복합재의 코어재로 사용가능한 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법에 관한 것으로, 기존의 압축성형법(compression molding)에 비해 생산 공정이 단순하고, 연속생산이 가능하여 경제적으로 대량 생산이 가능하며, 더욱이 압축강도 등의 기계적 물성이 우수한 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 샌드위치 구조복합재는 강도가 우수한 수지와 강화재로 이루어진 페이스 시트를 상대적으로 두껍고 가벼운 코어재와 접합한 격자구조로 이루어져 있으며, 구조체의 경량화가 가능하고, 기계적 강도, 강성, 내피로성, 내흡음성 등의 물성이 뛰어나며, 설계, 제조, 품질, 경제성 등의 면에서도 우수하여 해양레저용 선박을 비롯한 기타 분야의 구조 재료에도 널리 사용되어지고 있다.
이러한 샌드위치 구조복합재의 코어재는 구조체의 감량화 뿐만 아니라, 외부로부터 가해진 전단력을 분산시키고, 페이스 시트들의 분리구조를 유지할 수 있어야 하므로, 우수한 기계적 강도와 인성을 갖는 경질 고분자 발포체 (Rigid polymer foam)가 많이 사용되어지고 있다. 경질 고분자 발포체는 샌드위치 구조 복합재의 사용 환경과 요구 성능에 따라 폴리비닐클로라이드(PVC), 우레탄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 멜라민 등이 사용되어지고 있다.
폴리비닐클로라이드계 발포체는 대표적인 범용 열가소성 플라스틱 발포체로 저렴하고, 낮은 밀도, 우수한 기계적 강도, 인성, 내화학성, 흡음성, 절연성 및 자기소화성을 가지기 때문에 샌드위치 구조 복합제의 코어재로 널리 사용되어지고 있다. 폴리비닐클로라이드계 발포체는 분자구조에 따라 선형 구조 (linear structure)와 가교된 구조(cross-linked structure)로 크게 2가지로 구분되어지고, 그 구조에 따라 물성이 다르기 때문에 사용용도 또한 다르다. 가교된 구조의 폴리비닐클로라이드계 발포체는 발포체 내의 가교된 네트워크로 인해 선형 구조의 폴리비닐클로라이드 폼에 비해, 기계적 강도와 강성이 우수하지만, 충격강도가 약해, 주로 강성이 요구되는 샌드위치 복합재에 사용되어지고, 선형 구조의 폴리비닐클로라이드계 발포체는 가교된 구조의 폴리비닐클로라이드계 발포체에 비해, 기계적 강도와 강성은 약하지만, 탄성과 인성이 우수하여 주로 내충격성과 탄성이 요구되는 샌드위치 복합재에 주로 사용되어지고 있다.
최근에는 샌드위치 구조 복합재의 사용 용도가 확대되면서, 우수한 기계적 강도 및 강성과 동시에 탄성과 인성이 우수한 코어재가 요구됨에 따라 선형의 폴리비닐클로라이드 매트릭스 내에 고분자 네트워크 구조를 갖는, 이른바 semi-IPN(semi-interpernantrating polymer network) 구조의 폴리비닐클로라이드계 발포체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
관련 선행기술로써, 특허문헌 1에서는 semi-IPN 구조의 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하기 위한 공정을 나타내었다. 폴리염화비닐 단일중합체, 이소시아네이트, 무수물, 계면활성제, 발포제를 진공 하에서 20분 내지 30분간 혼합하여 출발 배합물을 160 내지 180℃ 온도에서 30분간 압축성형하여 상온에서 약 30분간 냉각시켜 반발포체를 제조한 후, 80~100℃의 증기나 물을 이용하여 수발포하여 최종 발포체를 제조하였다. 이러한 제조공정은 폴리비닐클로라이드 등 여러 첨가제를 먼저 진공 하에서 혼합하는 단계가 필요하고, 압축성형법(compression molding)을 사용하기 때문에 냉각공정이 필요하여 공정이 연속적이지 못해 경제적으로 불리하다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0034866호 "폴리염화비닐에 기초한 세포형 발포-고분자 생성물을 위한 배합물, 폴리염화비닐에 기초한 개선된 세포형 발포-고분자생성물, 및 상기 개선된 세포형 발포-고분자 생성물을 제조하기 "위한 공정
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머를 제조하고, 이를 폴리비닐클로라이드 수지, 디이소시아네이트, 무수물, 발포제 및 계면활성제와 혼합한 후, 이축압출기를 이용하여 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조함으로써 기존의 압축성형법에 비해 생산 공정이 단순하고, 연속생산이 가능하여 경제적으로 대량 생산이 가능하며, 또한 압축강도 등의 기계적 강도가 우수한 폴리비닐클로라이드계 발포체 제조방법을 제공함을 과제로 한다.
삭제
본 발명은 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법에 있어서, 양말단이 NCO기를 가지는 폴리에스테르 올리고머 제조 단계(S100); 상기 수득된 올리고머 1~5중량%, 폴리비닐클로라이드 수지 42.5~62.9 중량%, 디이소시아네이트 30~40 중량%, 무수물 1~2 중량%, 발포제 5~10중량% 및 계면활성제 0.1~0.5중량%를 혼합하고, 이축압출기를 이용하여 반발포체를 제조하는 단계(S200); 및 상기 수득된 반발포체를 물에 넣어 수발포 하는 단계(S300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법을 과제의 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머는, 수평균 분자량 20,000 ~ 30,000이고, NCO 함량은 19 ~ 22 중량%이며, 점도는 40도에서 400~500cps인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 비교적 짧은 시간에 반발포체를 연속적으로 제조할 수 있음에 다라, 생산 공정이 단순하고, 연속생산이 가능하여 경제적으로 대량 생산이 가능한 효과를 가진다.
아울러, 기존의 상업화된 폴리비닐클로라이드계 발포체에 비해 압축강도 등의 기계적 물성이 우수하여, 기존의 샌드위치 구조 복합재가 사용되고 있는 분야에 대체되어질 수 있으며, 기계적 강도와 탄성이 필요한 해양레저용 선박을 비롯한 기타 분야의 구조 재료로 사용되는 샌드위치 복합재의 코어재로 사용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법을 나타낸 공정흐름도
도 2는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에 의해 제조한 폴리비닐클로라이드계 발포체의 밀도와 미세구조, 발포셀의 평균크기 및 압축강도를 나타낸 도면
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머, 폴리비닐클로라이드 수지, 디이소시아네이트, 무수물, 발포제 및 계면활성제를 이용하여 제조한 폴리비닐클로라이드계 발포체인 것을 특징으로 하며, 좀 더 구체적으로는 양말단이 NCO기를 가지는 폴리에스테르 올리고머 1~5중량%, 폴리비닐클로라이드 수지 42.5~62.9 중량%, 디이소시아네이트 30~40 중량%, 무수물 1~2 중량%, 발포제 5~10중량%, 계면활성제 0.1~0.5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머는 수평균 분자량 20,000 ~ 30,000이고, NCO 함량은 19 ~ 22 중량%이며, 점도는 40도에서 400~500 cps인 것을 사용한다.
여기서, 상기 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머의 분자량, NCO 함량 및 점도 등이 상기 범위를 벗어나거나 또는 그 함량이 1~5중량%를 벗어날 경우, PVC 발포체의 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리비닐클로라이드 수지는 중합도가 1,000 내지 1,700 인 호모폴리머인 것을 사용한다.
본 발명에 있어서, 상기 디이소시아네이트는 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 아이소포론 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 메타 자일렌 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 1,4-디이소시아네이토부탄, 1,6-디이소시아네이토핵산 및 우레톤 이민 변성 디이소시아네이트 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용한다.
여기서, 상기 디이소시아네이트의 함량이 30 중량% 미만일 경우, 비중이 높아 발포체로서의 역할을 상실하게 되고, 40 중량%를 초과할 경우, 수발포시 밀도가 크게 감소하고, 셀의 미세구조가 치밀하지 못해 기계적 물성이 크게 저하될 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 무수물은 아세트산 무수물, 말레산 무수물, 숙신산 무수물, 프탈산 무수물, 프로판산 무수물, 메타 아크릴산 무수물, 글루타산 무수물, 시트라콘산 무수물, 부탄산 무수물, 이사토산 무수물, 1,2-시클로핵산 디카르복실산 무수물, 4-메틸 헥사하이드로프탈산 무수물, 2,3-디메틸마레산 무수물, 펜탄산 무수물, 스테라린산 무수물 및 페틸숙신산 무수물 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용한다.
여기서, 상기 무수물의 함량이 1 중량% 미만일 경우, PVC 내부에 생성되는 고분자 네트워크의 가교밀도가 낮아 기계적 강도가 저하될 우려가 있으며, 2 중량%를 초과할 경우, 용융점도가 감소하여 반발포체 제조가 용이하지 못하며, PVC 발포체 내부의 가교밀도가 높아 충격강도가 저하될 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발포제는 2,2-아조비스 이소부틸로 니트릴과 아조디카르본아마이드 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용한다.
여기서, 상기 발포제의 함량이 5 중량% 미만일 경우, 반발포체 제조시 발포제 분해에 의해 생성되는 가스의 생성량이 적어 발포가 효과적으로 일어나지 않고, 10 중량%를 초과할 경우, 압출 시 과량의 가스로 인해 과발포가 일어나며, 발포체 내의 발포셀이 균일하지 않아, 기계적 물성이 크게 저하된다.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 표준 실리콘 계면활성제 중 실리콘 폴리에테르 그라프트 공중합체, 탄산 마그네슘, 탄산 칼슘, 탄산 칼륨 및 탄산 아연 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용한다.
여기서, 상기 계면활성제는 발포 시 생성되는 기포의 크기를 미세화 및 균일화하는 역할을 하여 제조된 폴리비닐클로라이드계 발포체의 기계적 물성에 큰 영향을 미치게 되며, 그 함량이 0.1 중량% 미만일 경우, 계면활성제의 영향이 크지 않아, 생성되는 기포가 균일하게 형성되지 못하며, 0.5 중량%를 초과할 경우, 발포시 생성되는 기포의 크기는 크게 변하지 않으나, 발포체가 탄성을 잃어버리게 된다.
한편, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 양말단이 NCO기를 가지는 폴리에스테르 올리고머 제조 단계(S100)와, 상기 수득된 올리고머 1~5중량%, 폴리비닐클로라이드 수지 42.5~62.9 중량%, 디이소시아네이트 30~40 중량%, 무수물 1~2 중량%, 발포제 5~10중량% 및 계면활성제 0.1~0.5중량%를 혼합하고, 이축압출기를 이용하여 반발포체를 제조하는 단계(S200) 및, 상기 수득된 반발포체를 물에 넣어 수발포 하는 단계(S300);를 포함하여 이루어지는 제조방법을 특징으로 한다.
여기서, 상기 S100 단계는 중량 평균 분자량이 5,000인 폴리에스터계 폴리올과 MDI의 몰비가 10:1이 되도록 첨가하여 혼합하고, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 유기 염소(organo chlorine)계 안정제를 각각 첨가하여 교반, 반응 및 냉각시켜 프리폴리머(prepolymer)를 합성하여 제조되며, 이때 상기 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머는 수평균 분자량 20,000 ~ 30,000이고, NCO 함량은 19 ~ 22 중량%이며, 점도는 40도에서 400~500 cps이 된다.
상기 S200 단계는, 가공온도 및 교반속도에 따라 제조된 폴리비닐클로라이드계 발포체의 미세구조가 달라지게 되고, 이로 인해 최종적으로 생성되는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 기계적 물성도 크게 달라지게 된다.
좀 더 구체적으로 본 발명에서 이축압출기의 각 구간별 온도는 주입부의 경우, 120℃ 내지 140℃가 적당하다. 120℃ 이하에서는 폴리비닐클로라이드 수지가 연화되지 못해 공급이 어렵고, 140℃이상에서는 이소시아네이트가 기화되거나 이소시아네이트와 공기중의 수분이 만나 부반응이 일어나 수발포시 발포가 되지 않는다. 압출기 내부의 온도는 160℃ 내지 180℃가 바람직하다. 내부의 온도가 160℃ 이하에서는 발포제의 분해반응이 원활히 일어나지 않아 생성되는 기체의 양이 적어 반발포체가 제대로 형성되지 않고, 180℃이상에서는 폴리비닐클로라이드 수지와 첨가제들간의 부반응과 혼합물의 열분해에 의해 가교가 일어나 반발포체가 제대로 형성되기 어렵다. 마지막 구간인 압출물이 배출되는 다이스의 온도는 160℃ 내지 170℃가 적당하다. 160℃ 이하에서는 발포된 혼합물이 다이스를 통과하면서 압력을 받음과 동시에 급냉되어 반발포체의 밀도가 증가하게 되며, 170℃이상에서는 혼합물의 용융점도가 너무 낮아 발포된 혼합물이 시트 형태를 유지하지 못하고 흘러 내리게 된다. 아울러 교반속도는 100~200 rpm을 적용하며, 이를 벗어날 경우 반발포체의 제조효율이 저하될 우려가 있다.
상기 S300 단계는 상기 S200 단계에서 제조된 반발포체를 90℃의 수조에 넣어 24시간동안 수발포시키며, S300 단계를 거쳐 제조된 폴리비닐클로라이드계 발포체는 밀도 110 ~ 120 kg/m3이며, 압축강도가 1.2~1.8 MPa의 범위에서 제어된다.
이러한 물성의 특성은 주로 혼합물의 함량과 가공조건의 차이에 기인하는데, 특히 이하 실시예에서 예시적으로 제시된 제조방법에 의해 제조된 폴리비닐클로라이드계 발포체의 물성은 상기와 같이 매우 우수함을 확인 할 수 있었다.
다만, 본 발명은 이러한 제법에 한정되지 않고 본 발명에서 특정하고 있는 폴리비닐클로라이드계 발포체이기만 하면 이를 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 특정한 반응조건 등에 한정되어 해석될 수 없음은 명백할 것이다.
본 발명에서 제시하고 있는 가공 조건 및 조성물의 함량비 중 전체 또는 적어도 일부는 본 발명에서 목적하는 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조함에 있어서 매우 중요한 역할을 하게 된다.
이하의 실시예에서는 명시적으로 기재하고 있지는 않으나 본 발명자의 실험 결과에 따르면, 위 블렌딩 조건 전체 또는 적어도 일부를 만족하지 않는 경우에는 압축강도, 굴곡강도 및 충격강도 등의 물성에서 크게 저하되는 것을 확인하였다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1. 양말단이 이소시아네이트기를 갖는 폴리에스테르 올리고머의 제조
(제조예 1)
250ml의 유리반응기에 중량 평균 분자량이 5,000인 폴리에스터계 폴리올과 MDI의 몰비가 10:1이 되도록 첨가하여 혼합하고, 경화제인 에틸렌 글리콜과 유기 염소계 안정제를 각각 5 phr, 0.1 phr 첨가하여 50℃에서 1시간 교반하였다. 이 후, 100도로 승온시켜 4시간동안 반응시키고, 30도 이하에서 냉각시켜 최종적으로 프리폴리머를 합성하였다. 수평균 분자량 20,000 ~ 30,000이고, NCO 함량은 19 ~ 22 중량%이며, 점도는 40도에서 400~500 cps였다.
2. 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조
(비교예 1)
하기 [표 1]의 조성과 같이, 배합물의 총량이 1kg이 되도록 폴리비닐클로라이드 수지, 이소시아네이트, 무수물 및 계면활성제를 정량한 후, 이축압출기를 이용하여 130℃(주입부), 160~180℃ (내부), 170℃(다이스)의 온도에서 150rpm으로 압출하여 5mm 두께의 시트 형태의 반발포체를 제조하였고, 이를 상온의 물로 냉각시켰다. 이 후, 냉각된 반발포체를 90℃의 수조에 넣어 24시간동안 수발포시켜, 최종적으로 약 7~8 mm의 두께를 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다. 이렇게 제조한 시트형태의 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다.
(실시예 1)
하기 [표 1]의 조성과 같이, 상기 제조예 1에서 얻은 양말단이 이소시아네이트기를 갖는 폴리에스테르 올리고머, 폴리비닐클로라이드 수지, 이소시아네이트, 무수물 및 계면활성제를 혼합하고, 이축압출기를 이용하여 130℃(주입부), 160~180℃ (내부), 170℃(다이스)의 온도에서 150 rpm으로 압출하여 5mm 두께의 시트 형태의 반발포체를 제조하였고, 이를 상온의 물로 냉각시켰다. 이 후, 냉각된 반발포체를 90℃의 수조에 넣어 24시간동안 수발포시켜, 최종적으로 약 7~8 mm의 두께를 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다. 이렇게 제조한 시트형태의 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다.
(실시예 2)
하기 [표 1]의 조성과 같이, 상기 제조예 1에서 얻은 양말단이 이소시아네이트기를 갖는 폴리에스테르 올리고머, 폴리비닐클로라이드 수지, 이소시아네이트, 무수물 및 계면활성제를 혼합하고, 이축압출기를 이용하여 130℃(주입부), 160~180℃ (내부), 170℃(다이스)의 온도에서 150 rpm으로 압출하여 5mm 두께의 시트 형태의 반발포체를 제조하였고, 이를 상온의 물로 냉각시켰다. 이 후, 냉각된 반발포체를 90℃의 수조에 넣어 24시간동안 수발포시켜, 최종적으로 약 7~8 mm의 두께를 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다. 이렇게 제조한 시트형태의 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다.
(실시예 3)
하기 [표 1]의 조성과 같이, 상기 제조예 1에서 얻은 양말단이 이소시아네이트기를 갖는 폴리에스테르 올리고머, 폴리비닐클로라이드 수지, 이소시아네이트, 무수물 및 계면활성제를 혼합하고, 이축압출기를 이용하여 130℃(주입부), 160~180℃ (내부), 170℃(다이스)의 온도에서 150 rpm으로 압출하여 5mm 두께의 시트 형태의 반발포체를 제조하였고, 이를 상온의 물로 냉각시켰다. 이 후, 냉각된 반발포체를 90℃의 수조에 넣어 24시간동안 수발포시켜, 최종적으로 약 7~8 mm의 두께를 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다. 이렇게 제조한 시트형태의 폴리비닐클로라이드계 발포체를 제조하였다.
(단위 : 중량%)
성분 비교예1 실시예1 실시예2 실시예3
PVC 47.5 42.5 48.2 62.9
이소시아네이트 42.7 40 40 30
무수물 2.3 2 2 1
발포제 7.2 10 7.1 5
계면활성제 0.3 0.5 0.3 0.1
올리고머 0 5 2.4 1
3. 폴리비닐클로라이드계 발포체의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리비닐클로라이드계 발포체를 아래와 같은 시험방법으로 밀도, 미세구조와 발포셀의 크기, 압축강도를 측정하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. .
(1) 밀도
밀도는 ISO 845 방법에 따라 10cm × 10cm × 7cm 크기의 시편을 이용하여 3회 반복하여 질량을 측정한 후 평균값을 취하여 ((무게/부피)×106)에 의해 구하였다.
(2) 압축강도
압축강도는 ASTM D1621-10 방법에 따라 만능시험기(UTM, United Co., Model STM-10E)를 사용하여 상온에서 변형률 속도(crosshead speed) 10 mm/min의 속도로 5회 실험을 실시한 후 평균값을 취하였다.
(3) 미세구조와 발포셀의 크기
미세구조와 발포셀의 크기는 시편의 파단면을 현미경을 이용하여 관찰하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리비닐클로라이드계 발포체는 연속생산이 가능하면서도 압축강도 등의 기계적 강도가 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법은 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법에 있어서,
    양말단이 NCO기를 가지는 폴리에스테르 올리고머 제조 단계(S100);
    상기 수득된 올리고머 1~5중량%, 폴리비닐클로라이드 수지 42.5~62.9 중량%, 디이소시아네이트 30~40 중량%, 무수물 1~2 중량%, 발포제 5~10중량% 및 계면활성제 0.1~0.5중량%를 혼합하고, 이축압출기를 이용하여 반발포체를 제조하는 단계(S200); 및
    상기 수득된 반발포체를 90℃의 물에 넣어 24시간동안 수발포 하는 단계(S300);를 포함하여 이루어지되,
    상기 양말단이 NCO기를 갖는 폴리에스테르 올리고머는, 수평균 분자량 20,000 ~ 30,000이고, NCO 함량은 19~22 중량%이며, 점도는 40도에서 400~500cps이고,
    상기 S300 단계를 거쳐 제조된 폴리비닐클로라이드계 발포체는 밀도 110 ~ 120 kg/m3이며, 압축강도가 1.2~1.8 MPa인 것을 특징으로 하는, 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법.
KR1020160055261A 2016-05-04 2016-05-04 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법 KR101784165B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160055261A KR101784165B1 (ko) 2016-05-04 2016-05-04 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160055261A KR101784165B1 (ko) 2016-05-04 2016-05-04 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101784165B1 true KR101784165B1 (ko) 2017-10-11

Family

ID=60139093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160055261A KR101784165B1 (ko) 2016-05-04 2016-05-04 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101784165B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101839796B1 (ko) * 2017-05-11 2018-04-27 한국신발피혁연구원 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 수소결합 폴리비닐클로라이드계 발포체 및 이의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101839796B1 (ko) * 2017-05-11 2018-04-27 한국신발피혁연구원 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 수소결합 폴리비닐클로라이드계 발포체 및 이의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9850360B2 (en) Hybrid foam
CA2360114C (en) Foamed thermoplastic polyurethanes
EP2024411B1 (en) Formulations for cellular, foamed - polymer products based on polyvinyl chloride, improved cellular, foamed-polymer products based on polyvinyl chloride and a process for producing said improved cellular foamed-polymer products
US20060235095A1 (en) Method for the production of expanding thermoplastic elastomers
KR101393811B1 (ko) 가교된 폴리락트산을 이용한 발포 시트 및 이의 제조방법
EP1174458A1 (en) Foamed thermoplastic polyurethanes
EP1174459A1 (en) Foamed thermoplastic polyurethanes
US20090036563A1 (en) Polymer blend for producing shape-memory foam, foam thereof and method for producing the foam
KR101784165B1 (ko) 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리비닐클로라이드계 발포체의 제조방법
KR101839796B1 (ko) 샌드위치 구조 복합체의 코어재로 사용가능한 우수한 기계적 물성을 갖는 수소결합 폴리비닐클로라이드계 발포체 및 이의 제조방법
KR100883319B1 (ko) 콩으로부터 수득된 폴리올을 이용한 폴리우레탄과폴리라틱산을 포함하는 폴리우레탄 혼합체, 및 이의 발포체
KR102041305B1 (ko) 생분해성 비드 발포체 및 이의 제조방법
JP2011144209A (ja) 樹脂組成物およびその発泡体
JP4683952B2 (ja) 熱可塑性樹脂発泡体及びその製造方法
KR102258434B1 (ko) 차량시트용 폴리우레탄 폼
WO2023082250A1 (en) Foamed article and method for preparing the same
KR102008756B1 (ko) 열가소성 폴리우레탄 조성물 및 이의 제조방법
US20020028880A1 (en) Modified thermoplastic composition and method of production of same
CN112745660A (zh) 一种多元醇改性的增韧预分散母粒及其制备方法
CA2348820A1 (en) Modified thermoplastic composition and method of production of same

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant