KR101982720B1 - 수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물에 관한 것으로서, 수지 내에 이산화탄소를 방출하여 균일하면서도 균질한 기공이 포함된 수지 성형물을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물 {Blowing agent for resin and the resin containing this}

본 발명은 이산화탄소를 발생시켜서 수지 조성물 내에 양호한 기공을 형성시키는 수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물에 관한 발명이다.

발포제는 수지 중에 기포를 포함시키기 위한 첨가제로서, 스펀지 또는 플라스틱 발포체의 제조에 없어서는 안되는 중요한 부자재이다. 종전에는 방음이나 단열 특성을 얻기 위하여 수지에 발포제를 첨가하여 기공을 얻고자 하였으나, 최근에는 무게 감소를 통한 연료 절약을 위하여 자동차, 항공기 등에 사용되는 수지 성형물 안에도 기공을 생성하기 위하여 다양하게 사용되고 있는 실정이다.

자동차, 항공기 등에 사용되는 이러한 수지 성형물 내에 기공이 포함되도록 하기 위해서는 사출 성형에 사용되는 금형 내에서 기체가 발생되어 기공이 생성되어야 하고, 발생된 기체가 원활히 외부로 배출되어야 할 뿐 아니라, 수지에 잘 용해되어 최종 생산된 수지 성형물의 표면도 양호한 표면성이 제공되어야 하는데, 기존의 발포제로는 이러한 최근의 요구를 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이산화탄소를 방출하여 수지 내에 균일하고 균질한 기공이 형성되도록 하는 수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물을 제공하고자 한다.

또한, 수지 발포제의 이산화탄소 수송체와 산 수송체의 반응이 급속히 진행하지 않고, 사출 성형기를 통하여 수지를 금형에 주입하는 과정에서 일어나도록 하는 수지 발포제 및 수지 조성물을 제공하고자 한다.

또한, 최종 성형물에 양호한 표면성을 제공하는 수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 이산화탄소 수송체, 이산화규소, 무기화합물을 포함하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 전분, 삼칼슘 포스페이트, 칼슘 카보네이트, 칼슘 설페이트, 실란, 지방 중의 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 이산화탄소 수송체는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알루미늄 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 이산화탄소 수송체는 암모늄 카바메이트, 암모늄 수소 카보네이트, 암모늄 카보네이트, 철 수소 카보네이트, 철 카보네이트, 알루미늄 수소 카보네이트, 알루미늄 카보네이트, 칼슘 수소 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 수소 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 나트륨 수소 카보네이트, 나트륨 카보네이트 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 이산화탄소 수송체는 탄산수소나트륨, 탈크를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 이산화탄소 수송체가 2 내지 99 중량%로 포함되는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 무기화합물은 아지드 화합물, 아질산암모늄, 붕소화수소나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 난연제를 더 포함하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 난연제는 인-함유 폴리에스터, 암모늄폴리포스페이트, 포스포네이트, 포스피네이트, 폴리포스페이트, 피로포스페이트, 포스페이트, 멜라민 유도체, 질소 염기 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 가교제를 더 포함하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 가교제는 과산화물, 에폭사이드를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 가교제가 1 내지 10 중량%로 포함되는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 셀 조절제를 더 포함하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 셀 조절제는 실리콘, 탄소, 알칼리 금속 알킬실리코네이트 중의 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 셀 조절제가 5 내지 10 중량%로 포함되는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 산 수송체를 더 포함하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 산 수송체가 0.5 내지 40 중량%로 포함되어 있는 수지 발포제를 제공하다.

또한, 상기 산 수송체는 시트르산, 구연산 모노 이소프로필, 구연산 모노 나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 산 수송체는 고형화 또는 캡슐화되어 포함되는 있는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 본 발명의 수지 발포제를 5 내지 10 중량%로 함유하는 수지 조성물을 제공한다.

또한, 상기 수지 발포제의 이산화탄소 수송체와 산 수송체의 반응에 따른 이산화탄소의 방출은 70도 내지 420도 범위의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 이산화탄소 수송체, 이산화규소, 무기화합물을 포함하고, 전분, 삼칼슘 포스페이트, 칼슘 카보네이트, 칼슘 설페이트, 실란, 지방 중의 어느 하나 이상을 더 포함하며, 상기 전분은 옥수수, 쌀, 밀에서 추출된 것인 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

또한, 상기 이산화탄소 수송체에서 이산화탄소 기체의 방출은 섭씨 70 내지 420도 범위의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 발포제를 제공한다.

본 발명에 따른 수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 이산화탄소를 수지, 즉 플라스틱 내에 방출시킴으로써, 플라스틱 내에 균일하면서도 균질한 기공이 형성되게 하는 효과가 있다. 이를 통하여, 생산되는 수지 성형물의 무게를 감소시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

둘째, 수지 발포제에 포함되는 이산화탄소 수송체와 산 수송체와의 반응이 섭씨 70도 내지 420도 사이에서 일어나므로, 사출 성형기를 통하여 수지를 금형에 주입하는 과정에서 기체가 발생 및 방출되어 발포된 수지 성형물이 제작이 보다 간단하고 간결해지도록 하는 효과가 있다.

셋째, 본 발명에 따른 수지 발포제는 수지에 대한 용해도가 큰 이산화탄소를 방출하여 기공을 형성하므로, 양호한 표면성을 가지는 제품을 사출 성형을 통하여서도 생산할 수 있다.

넷째, 발포시 생성되는 기체가 이산화탄소이기 때문에 인체에 전혀 무해한 발포된 수지 성형물을 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 발포된 수지 성형물을 제조하는 과정에서 주변 환경의 오염을 최소화하는 효과가 있다.

다섯째, 보조적으로 추가되는 난연제 성분을 통하여 최종 생산되는 수지 성형물에 향상된 방염 성능을 제공할 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 추가되는 가교제를 통하여 목적하는 제품에 따라 연속 기공 또는 독립 기공을 선택하여 제공할 수 있는 효과가 있다.

도면 1도는 본 발명에 따른 수지 발포제가 포함된 수지 조성물이 사출 성형 과정에서 사출 성형물 내에 기공이 형성시키는 과정을 모식적으로 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 설명에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되는 것이며,어떠한 의미를 한정하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 그리고, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며,"포함 하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 발명에 따른 수지 발포제는 이산화탄소 수송체, 이산화규소, 무기화합물을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 이산화탄소 수송체로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알루미늄 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성될 수 있다. 또한, 이산화탄소 수송체는 암모늄 카바메이트, 암모늄 수소 카보네이트, 암모늄 카바네이트, 철 수소 카보네이트, 철 카보네이트, 알루미늄 수소 카보네이트, 알루미늄 카보네이트, 칼슘 수소 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 수소 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 나트륨 수소 카보네이트, 나트륨 카보네이트 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성될 수 있다. 더 나아가서는, 이산화탄소 수송체가 탄산수소나트륨, 탈크를 포함하여 조성될 수도 있다. 그리고, 이러한 이산화탄소 수송체는 2 내지 99 중량%로 수지 발포제 내에 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 수지 발포제는 이러한 이산화탄소 수송체에서 발생되는 이산화탄소를 수지 내로 방출시킴으로써 수지, 즉 플라스틱 내에 기공이 형성되게 한다.

다른 발포제와는 달리, 본 발명에 따른 수지 발포제는 이산화탄소를 방출하기 때문에 인체에 무해한 발포된 수지 성형물을 제조할 수 있는 효과가 있으며, 생산 과정에서 주변 환경을 오염시키지 않는 효과가 있다.

본 발명에 따른 수지 발포제는 무기화합물을 더 포함할 수 있는데, 보다 구체적으로는 아지드 화합물, 아질산암모늄, 붕소화수소나트륨 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 무기화합물을 통하여, 본 발명에 따른 수지 발포제가 더 우수한 발포 성능을 획득하도록 한다. 그리고, 이산화규소, 전분, 삼칼슘 포스페이트 등이 본 발명에 따른 수지 발포제에 포함될 수 있는데, 이들의 역할은 이후 더 자세히 기술하도록 한다.

본 발명에 따른 수지 발포제는 산 수송체를 추가로 더 포함할 수 있는데, 이러한 산 수송체는 이산화탄소 수송체와 반응하여 이산화탄소 수송체로부터 이산화탄소가 방출되도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 산 수송체는 0.5 내지 40 중량%로 수지 발포제에 포함되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 산 수송체는 시트르산, 구연산 모노 이소프로필, 구연산 모노 나트륨 중의 어느 하나 이상이 될 수 있으며, 이러한 산 수송체는 고형화 또는 캡슐화되어 수지 발포제 내에 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 수지 발포제에 포함되어 있는 이산화탄소 수송체와 산 수송체는 곧바로 반응을 일으키지 않고, 포함되는 수지 조성물 안에서 마스터 배치 등으로 혼합된 후 사출 성형 단계에서 섭씨 70도 내지 420도 사이에서 가열되어 반응을 일으켜서 이산화탄소를 방출한다. 또한, 본 발명에 따른 수지 발포제는 이러한 산 수송체를 통하여, 균일한 발포 및 균질한 기공 형성을 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 수지 발포제는 추가적으로 이산화규소를 포함하고, 더 나아가 전분, 삼칼슘 포스페이트, 칼슘 카보네이트, 칼슘 설페이트, 실란, 지방 중의 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 여기서, 전분은 옥수수, 쌀, 밀에서 추출된 것일 수 있다. 그리고, 이렇게 추가된 물질들은 이산화탄소 수송체와 산 수송체 사이의 조기 반응을 방지, 지연하는 역할을 수행하는데, 이를 통하여, 본 발명에 따른 수지 발포제를 함유한 수지 조성물에서 발포 작업의 진행 및 완료가 사출성형기가 아닌 금형 내에서 완료되도록 하는 효과를 달성하게 한다.

참고적으로, 본 발명에 따른 수지 발포제는 수지에 대한 용해도가 큰 이산화탄소를 방출하여 기공을 형성하므로, 양호한 표면성을 가지는 제품을 사출 성형을 통하여서도 생산할 수 있다.

본 발명에 따른 수지 발포제는 실리콘, 탄소, 알칼리 금속 알킬실리코네이트 중의 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 셀 조절제를 5 내지 10 중량%로 더 포함할 수 있는데, 이러한 셀 조절제를 통하여 수지 성형물 내에 형성되는 기공의 크기 및 균일성을 일정하게 조절할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

더 나이가, 본 발명에 따른 수지 발포제는 추가적으로 과산화물, 에폭사이드를 포함하여 조성되는 가교제를 1 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. 이러한 가교제는 크기가 작은 연속 기포를 수지 성형체 내에 발생시킨다.

따라서, 본 발명에 따른 수지 발포제는 이러한 가교제를 포함하는냐 여부에 따라서 독립 기포 또는 연속 기포를 선택하여 수지 성형체에 제공할 수 있는 효과가 있다. 즉, 강성, 단열성이 필요한 수지 성형품의 제작에는 가교제를 미포함하여 독립 기포가 생성되도록 하고, 유연성, 방음성이 필요한 수지 성형품의 제작에는 가교제를 추가하여 연속 기포가 생성되도록 하는 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 수지 발포제는 보조적으로 최종 생산되는 제품의 방염 성능을 향상시키기 위하여 난연제를 더 포함할 수 있는데, 인-함유 폴리에스터, 암모늄폴리포스페이트, 포스포네이트, 포스피네이트, 폴리포스페이트, 피로포스페이트, 포스페이트, 멜라민 유도체, 질소 염기 중의 어느 하나 이상이 난연제로서 사용될 수 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 수지 발포제가 포함된 수지 조성물에서 기공이 형성되는 과정을 도면을 통하여 살펴보도록 한다.

도면 1도는 본 발명에 따른 수지 발포제가 포함된 수지 조성물이 사출 성형 과정에서 사출 성형물 내에 기공이 형성시키는 과정을 모식적으로 보여주는 도면이다.

수지 내에 포함되는 수지 발포제는 사출기(10)를 통하여 가열되어 금형(20)내로 주입되게 되는데, 이 과정에서 수지 발포제를 포함한 수지의 온도는 섭씨 70도 내지 420도 범위에서 조절될 수 있다. 그 결과, 수지 발포제 내에 포함된 이산화탄소 수송체와 산 수송체가 반응하여 이산화탄소가 발생하게 되는데, 이렇게 발생된 이산화탄소는 금형(20) 내의 수지 성형물 내에 균일하면서 균질한 기공이 형성되도록 한다. 그리고, 발생된 이산화탄소는 수지에 대한 용해도가 매우 크므로 최종적으로 생성된 수지 성형물에 양호한 표면성을 제공한다.

이렇듯, 본 발명에 따른 수지 발포제 및 이를 포함하는 수지 조성물에 의하면 기존 방식에 비하여 보다 간결하고 간단하게 양호한 표면성을 구비한 수지 성형물을 제작할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 사출기
20 : 금형

Claims (21)

1. 이산화탄소 수송체, 이산화규소, 무기화합물, 산 수송체, 가교제를 포함하고,
   상기 무기화합물은 아지드 화합물, 아질산암모늄, 붕소화수소나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되며,
   상기 산 수송체는 캡슐화되어 포함되고,
   상기 가교제는 과산화물, 에폭사이드를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
   
2. 제1항에 있어서,
   전분, 삼칼슘 포스페이트, 칼슘 카보네이트, 칼슘 설페이트, 실란, 지방 중의 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 이산화탄소 수송체는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알루미늄 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 이산화탄소 수송체는 암모늄 카바메이트, 암모늄 수소 카보네이트, 암모늄 카보네이트, 철 수소 카보네이트, 철 카보네이트, 알루미늄 수소 카보네이트, 알루미늄 카보네이트, 칼슘 수소 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 수소 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 나트륨 수소 카보네이트, 나트륨 카보네이트 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 이산화탄소 수송체는 탈크를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 이산화탄소 수송체가 2 내지 99 중량%로 포함되는 수지 발포제.
   
7. 제1항에 있어서,
   난연제를 더 포함하는 수지 발포제.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 난연제는 인-함유 폴리에스터, 암모늄폴리포스페이트, 포스포네이트, 포스피네이트, 폴리포스페이트, 피로포스페이트, 포스페이트, 멜라민 유도체, 질소 염기 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 가교제가 1 내지 10 중량%로 포함되는 수지 발포제.
   
10. 제1항에 있어서,
    셀 조절제를 더 포함하는 수지 발포제.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 셀 조절제는 실리콘, 탄소, 알칼리 금속 알킬실리코네이트 중의 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 셀 조절제가 5 내지 10 중량%로 포함되는 수지 발포제.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 산 수송체가 0.5 내지 40 중량%로 포함되어 있는 수지 발포제.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 산 수송체는 시트르산, 구연산 모노 이소프로필, 구연산 모노 나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 발포제.
    
15. 제1항의 수지 발포제를 5 내지 10 중량%로 함유하는 수지 조성물.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 수지 발포제의 이산화탄소 수송체와 산 수송체의 반응에 따른 이산화탄소의 방출은 70도 내지 420도 범위의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
    
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