KR102127016B1

KR102127016B1 - 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법

Info

Publication number: KR102127016B1
Application number: KR1020130090688A
Authority: KR
Inventors: 다카시 니시모토; 다케시 아오키
Original assignee: 가부시키가이샤 제이에스피
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2020-06-25
Also published as: CN103570966B; JP2014043553A; KR20140018122A; CN103570966A; JP6146768B2

Abstract

(과제) 본 발명은 겉보기 밀도가 낮고, 두께가 얇은 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조에 있어서, 발포 시트의 찢어짐이나 구멍의 발생을 억제하여 양호한 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법을 제공하는 것을 그 과제로 하는 것이다.
(해결 수단) 본 발명의 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법은 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 기재 수지, 물리 발포제 및 기포 조정제를 혼련하여 이루어지는 발포성 용융 수지를 압출 발포시켜, 겉보기 밀도 10 ∼ 450 ㎏/㎥, 평균 두께 2 ㎜ 이하의 발포 시트를 제조하는 방법에 있어서, 기포 조정제로서, 평균 입자직경 3 ∼ 8 ㎛ 의 화학 발포제를 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법 {PROCESS FOR PRODUCING POLYETHYLENE RESIN FOAM SHEET}

본 발명은 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

폴리에틸렌계 수지 발포 시트는, 유연성과 완충 특성의 밸런스가 우수한 점에서, 그들 특성을 살려, 완충재나 곤포재로서 사용되고 있다. 이들 특성은, 주로 기재 수지인 폴리에틸렌계 수지의 종류나, 발포 시트의 겉보기 밀도, 기포 사이즈, 기포막의 두께 등을 변경함으로써, 피포장물의 요구 특성에 맞추어 적절히 조정된다.

상기 폴리에틸렌계 수지 발포 시트는, 최근에는 그 완충 특성을 살려, 액정 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 일렉트로루미네선스 디스플레이 등의 화상 표시 기기용의 유리 패널, 태양광 발전 패널용의 유리 패널, 혹은 휴대 전화의 커버 유리에 사용되는 유리판의 곤포, 반송시에, 유리판 간에 배치되는 간지 (間紙) 등으로서 사용되고 있다. 또한, 유리 기판용 간지용의 발포 시트로는, 예를 들어, 특허문헌 1 이나 특허문헌 2 에 기재된 것이 있다.

일본 공개특허공보 2007-262409호 일본 공개특허공보 2012-20766호

압출 발포 방법에 있어서, 그 기포 사이즈의 조정은 주로 기재 수지에 탤크 등의 무기 분체를 기포 조정제로서 첨가하고, 그 첨가량을 적절히 조정함으로써 행해진다. 그 경우, 발포체의 기포를 미세화하고자 하여, 탤크 등의 무기 분체의 첨가량을 많게 하면, 무기 분체가 압출기 내에서 응집하여 발포체 중에 혼입된 그 응집물이 발포를 저해하거나, 발포체 중의 탤크 등이 피포장물에 이행되어 피포장물을 오염시키거나 하는 경우가 있다. 그 때문에, 기포가 미세한 발포체를 제조하는 경우나, 얻어진 발포체로부터 피포장물로의 탤크 등의 이행을 꺼리는 유리 기판용의 간지 등의 용도에 사용되는 경우 등에는, 기포 조정제로서 화학 발포제가 사용되는 경우가 있다. 기포 조정제로서 화학 발포제를 사용하면, 소량의 첨가에 의해, 미세한 기포로 기포막의 두께가 얇은 완충 특성이 우수한 발포체를 얻을 수 있게 된다.

그러나, 기포 조정제로서 화학 발포제를 사용하여, 겉보기 밀도가 낮고, 두께가 얇은, 특히 두께 2 ㎜ 이하의 폴리에틸렌계 수지 압출 발포 시트를 제조하면, 발포 시트에 소공 (小孔) 이 발생하기 쉬워진다는 문제가 발생하였다.

본 발명은 상기 문제를 해결하여, 겉보기 밀도가 낮고, 두께가 얇은 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조에 있어서, 소공, 특히 발포 시트를 관통하는 관통공의 발생을 방지할 수 있는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법을 제공하는 것을 그 과제로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 이하에 나타내는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법이 제공된다.

[1] 밀도 935 g/ℓ이하의 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 기재 수지, 물리 발포제 및 기포 조정제를 혼련하여 이루어지는 발포성 용융 수지를 압출 발포시켜, 겉보기 밀도 60 ∼ 450 ㎏/㎥, 평균 두께 0.5 ㎜ 이하의 발포 시트를 제조하는 방법에 있어서,
그 기포 조정제로서, 평균 입자직경 3 ∼ 8 ㎛ 의 화학 발포제를 사용하여, 그 기포 조정제가, 그 화학 발포제를 함유하는 기포 조정제 마스터 배치의 형태로 기재 수지에 배합되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.

삭제

[2] 상기 화학 발포제가 화학 발포제 분쇄물인 것을 특징으로 하는 상기 1 에 기재된 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.

[3] 상기 화학 발포제가 중조-시트르산계 화학 발포제인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 에 기재된 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.

[4] 상기 기포 조정제의 첨가량이 기재 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ∼ 3 중량부인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 에 기재된 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.

본 발명의 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법에 의하면, 기포 조정제로서, 특정의 평균 입자직경을 갖는 화학 발포제를 사용함으로써, 얻어지는 발포 시트에, 소공, 특히 두께 방향으로 발포 시트를 관통하는 관통공이 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 두께가 얇은 양호한 발포 시트를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 폴리에틸렌계 수지 발포 시트 (이하, 간단히 발포 시트라고도 한다) 의 제조 방법에는, 압출 발포 방법이 채용된다.

상기 압출 발포 방법에 있어서는, 예를 들어, 폴리에틸렌계 수지와 기포 조정제와 필요에 따라 첨가제를 압출기에 공급하고, 가열 용융하여 수지 용융물로 하고, 이어서, 그 수지 용융물에 물리 발포제를 압입하고, 나아가 혼련하여 발포 시트 형성용 발포성 용융 수지로 하고, 압출기 내에서 그 발포성 용융 수지를 발포 가능한 수지 온도로 조정하고, 다이를 통과하여 대기 중에 압출하고, 그 발포성 용융 수지를 발포시켜 압출 발포 시트를 형성한다. 상기 다이로서, 고리형 다이나 T 다이를 사용할 수 있다. 고리형 다이를 사용하는 경우에는, 발포성 용융 수지를, 고리형 다이를 통과하여 대기 중에 압출하고, 그 발포성 용융 수지를 발포시켜 통상 발포체를 형성하고, 그 통상 발포체를, 맨드릴이라고 불리는 원주상 냉각 장치의 측면을 통과시켜 직경을 확대하고 인취하면서 압출 방향을 따라 절개함으로써, 발포 시트를 얻을 수 있다.

본 발명 방법에 있어서, 발포 시트를 제조하기 위한 기재 수지는 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 것이다. 폴리에틸렌계 수지는 유연성이 우수한 수지이며, 그 발포 시트는 피포장체의 표면 보호 성능이 우수한 것이다.

상기 폴리에틸렌계 수지로는, 예를 들어, 에틸렌 성분 단위가 50 몰％ 이상인 수지를 들 수 있으며, 구체적으로는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-메타크릴산메틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산에틸 공중합체, 나아가 그것들의 2 종 이상의 혼합물 등을 들 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 「폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 기재 수지」란, 상기 폴리에틸렌계 수지의 함유량이 발포 시트를 구성하는 기재 수지의 전체 중량의 50 중량％ 이상인 것을 말하며, 바람직하게는 70 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 80 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 90 중량％ 이상인 것을 말한다.

상기의 폴리에틸렌계 수지 중에서도, 발포 시트의 완충 특성의 관점에서, 밀도가 935 g/ℓ 이하인 폴리에틸렌계 수지가 바람직하다. 밀도 935 g/ℓ 이하의 폴리에틸렌 수지로는, 저밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 저밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있으며, 발포성이 양호한 저밀도 폴리에틸렌이 바람직하다. 또한, 폴리에틸렌계 수지의 밀도의 하한은 대략 890 g/ℓ 이다.

또, 폴리에틸렌계 수지의 멜트매스 플로우 레이트 (MFR) 는, 압출 발포성이 우수한 점에서, 0.2 ∼ 10 g/10 분인 것이 바람직하다.

상기 멜트매스 플로우 레이트는, JIS K 7210-1999 에 따라, 조건 코드 D 를 채용하여, 압출 발포에 사용되기 전의 폴리에틸렌계 수지를 시료로 하여 측정되는 값이다.

발포 시트를 제조하기 위한 기재 수지에는, 본 발명의 목적 및 효과를 저해하지 않는 범위에서, 폴리프로필렌계 수지, 폴리스티렌계 수지 등의 폴리에틸렌계 수지 이외의 열가소성 수지나, 에틸렌프로필렌 고무, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 등의 엘라스토머 등이 함유되어 있어도 된다. 그 경우, 그 함유량은 30 중량％ 이하가 바람직하고, 20 중량％ 이하가 보다 바람직하며, 10 중량％ 이하가 특히 바람직하다.

또, 상기 기재 수지에는, 본 발명의 목적, 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서, 예를 들어, 산화 방지제, 대전 방지제, 계면 활성제, 열안정제, 내후제, 자외선 흡수제, 난연제, 무기 충전제 등의 기능성 첨가제를 첨가해도 된다.

본 발명 방법에 있어서는, 상기 폴리에틸렌계 수지와 함께 기포 조정제가 압출기에 공급된다. 그 기포 조정제로서 사용되는 것은 유기계 또는 무기계의 화학 발포제이다. 화학 발포제로는, 탄산수소나트륨과 시트르산 또는 시트르산나트륨 등의 시트르산 알칼리 금속염의 혼합물인 중조-시트르산계 화학 발포제, 그 외, 아조디카르본아미드, 하이드라조디카르본아미드, 아조비스이소부티로니트릴, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민, P,P'-옥시비스벤젠술포닐하이드라지드, 탄산암모늄, 탄산수소나트륨 (중조) 등이 예시된다. 이들 중에서는, 중조-시트르산계 화학 발포제가 바람직하다.

화학 발포제는 우수한 기포 조정 효과를 가지며, 소량의 첨가로 기포를 미세화시켜, 완충성이 우수한 발포 시트를 제조할 수 있는 것이다. 그 반면, 기포 조정제로서 통상적인 화학 발포제를 사용하여 두께가 얇은 발포 시트를 제조하면, 상기 소공이 발생하기 쉽다는 문제가 발생하였다. 본 발명자 등은 화학 발포제와 소공의 관계를 검토하여, 화학 발포제의 평균 입자직경이 소공의 발생에 영향을 끼치고 있는 것을 알아내어, 종래 사용되고 있던 화학 발포제보다 입자직경이 작고, 특정 범위 내인 것을 사용함으로써, 소공의 발생을 방지하면서 기포 사이즈를 원하는 범위로 조정하는 것에 성공하였다.

본 발명에 있어서는, 기포 조정제로서 평균 입자직경은 3 ∼ 8 ㎛ 인 화학 발포제가 사용된다. 그 평균 기포 직경이 이 범위 내이면, 소공, 특히 발포 시트를 관통하는 관통공의 발생이 효과적으로 방지된다. 그 평균 입자직경이 지나치게 크면, 얻어지는 발포 시트에 소공이 개구되기 쉬워진다. 이러한 관점에서, 평균 입자직경은 4 ∼ 7 ㎛ 인 것이 바람직하다. 또, 화학 발포제의 최대 입자직경은 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 80 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 50 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

평균 입자직경이 3 ∼ 8 ㎛ 인 화학 발포제는, 예를 들어, 종래 공지된 방법으로 제조된 화학 발포제를 분쇄하여, 화학 발포제 분쇄물로 함으로써 얻을 수 있다. 분쇄하는 방법으로는, 제트밀로 분쇄하는 방법이나 고속 회전밀로 분쇄하는 방법 등, 주지된 방법을 들 수 있다. 제트밀 등으로 분쇄하는 경우, 분쇄를 반복하는 것이나 분쇄 시간을 길게 하는 것 등에 의해, 보다 작은 화학 발포제를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서의 화학 발포제의 평균 입자직경이란, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정에 의해 측정되는 메디안 직경 (d50) 을 의미한다. 또, 본 명세서에 있어서의 화학 발포제의 최대 입자직경은, 화학 발포제로부터 무작위로 샘플링한 약 1 ∼ 3 ㎎ 정도의 입자군을 광학 현미경 등으로 확대 관찰하여, 입자군 중에서 가장 장축 직경이 긴 입자의 장축 직경을 화학 발포제의 최대 입자직경으로 한다.

상기 화학 발포제의 첨가량은 기재 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ∼ 3 중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 2.5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 2.3 중량부, 특히 바람직하게는 0.4 ∼ 2.2 중량부이다. 그 첨가량이 지나치게 적으면, 기포 직경을 원하는 범위로 조정하는 것이 어려워진다. 한편, 그 첨가량이 지나치게 많으면, 기포 직경이 지나치게 작아져, 발포 시트의 기포 구조가 파괴되기 쉬워진다.

본 발명 방법에 있어서는, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 기재 수지, 기포 조정제 등을 압출기에 공급하고, 가열, 혼련하여 용융 수지로 하고, 이어서 물리 발포제를 압입하여 발포성 용융 수지를 형성한다. 그 물리 발포제로는, 예를 들어, 프로판, 노말부탄, 이소부탄, 노말펜탄, 이소펜탄, 노말헥산, 이소헥산 등의 지방족 탄화수소, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 지환식 탄화수소, 염화메틸, 염화에틸 등의 염소화탄화수소, 1,1,1,2-테트라플로로에탄, 1,1-디플로로에탄 등의 불소화탄화수소, 디메틸에테르, 에틸메틸에테르 등의 에테르류, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류 등의 유기계 물리 발포제, 질소, 이산화탄소, 물 등의 무기계 물리 발포제를 들 수 있다. 이들 물리 발포제는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 겉보기 밀도가 낮은 폴리에틸렌계 수지 발포 시트를 비교적 용이하게 얻을 수 있는 이유에서 유기계 물리 발포제가 바람직하고, 그 중에서도 노말부탄, 이소부탄, 또는 이들의 혼합물을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

상기 발포제의 첨가량은 발포제의 종류, 목적으로 하는 발포 시트의 겉보기 밀도에 따라 조정한다. 예를 들어, 물리 발포제의 첨가량은, 기재 수지 100 중량부당, 대체로 3 ∼ 35 중량부, 바람직하게는 4 ∼ 30 중량부, 보다 바람직하게는 5 ∼ 25 중량부이다.

상기 발포성 용융 수지는 압출기 내에서 발포 가능한 수지 온도로 조정되고, 다이를 통과하여 대기 중에 압출된다.

상기 발포 가능한 수지 온도는 폴리에틸렌계 수지의 융점 ＋ 0 ℃ ∼ 융점 ＋ 15 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 융점 ＋ 2 ℃ ∼ 융점 ＋ 10 ℃이다.

여기서, 폴리에틸렌계 수지의 융점이란, JIS K 7121 (1987) 에 기재된 시험편의 상태 조절 (2) 의 「일정한 열처리를 실시한 후, 융해 온도를 측정하는 경우」에 기초하는 열류속 시차 주사 열량 측정에 의해 얻어지는 DSC 곡선의 융해 피크 온도를 의미한다. 또한, 융해 피크가 복수 존재하는 경우에는, 가장 면적이 큰 융해 피크의 정점 온도를 채용한다.

발포 시트의 제조에 고리형 다이를 사용하는 경우에는, 고리형 다이의 토출구 직경과 맨드릴 직경의 비인 블로우업비 (맨드릴 직경/고리형 다이의 토출구 직경) 를, 1.5 ∼ 4.5 로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 ∼ 4 이다.

본 발명 방법에 있어서는, 수지층을 발포 시트에 적층할 수 있다. 수지층을 적층하는 방법으로는, 압출 라미네이트, 공압출 등을 채용할 수 있지만, 공압출 발포법이 바람직하다. 공압출 발포법에 의하면, 수지층의 두께를 얇게 할 수 있음과 함께, 수지층과 발포 시트 사이의 접착력을 강하게 할 수 있다.

공압출 발포법에 있어서는, 공압출용 다이에 발포 시트 형성용 압출기와 수지층 형성용 압출기가 접속된 장치가 사용된다. 공압출 발포법의 경우, 발포 시트 형성용 압출기에서, 상기한 바와 같이 발포성 수지 용융물을 형성함과 동시에, 수지층 형성용 압출기에 수지층 형성용의 수지를 공급하고, 용융 혼련하여, 수지층 형성용 수지 용융물을 형성한다. 양 용융물을 공압출용 다이 내에서 합류, 적층하여 공압출함으로써 적층 발포 시트가 얻어진다.

공압출법에 있어서는, 상기 수지층 형성용 수지 용융물에 휘발성 가소제가 첨가되는 것이 바람직하다. 휘발성 가소제로는, 수지층 형성용 수지 용융물의 용융 점도를 저하시키는 기능을 가짐과 함께, 수지층 형성 후에, 그 수지층으로부터 휘발되어 수지층 중에 존재하지 않게 되는 것이 사용된다. 휘발성 가소제를 수지층 형성용 수지 용융물 중에 첨가함으로써, 공압출할 때에, 수지층 형성용 수지 용융물의 압출 수지 온도를 발포 시트 형성용 발포성 수지 용융물의 압출 수지 온도에 가까워지게 할 수 있음 (온도 저하 효과) 과 함께, 그 압출 온도에 있어서의 용융 상태의 수지층의 용융 신장을 현저하게 향상시킬 수 있다 (신장성 개선 효과). 온도 저하 효과에 의해, 압출 발포시에 수지층의 열에 의해 발포 시트의 기포 구조가 파괴되기 어려워지고, 또한 신장성 개선 효과에 의해, 수지층의 신장이 발포 시트의 발포시의 신장에 추종되기 때문에, 수지층의 신장 부족이 원인으로 일어나는, 다층 발포 시트 표층부의 균열 발생이 방지된다.

휘발성 가소제로는, 탄소수 2 ∼ 7 의 지방족 탄화수소나 지환식 탄화수소, 탄소수 1 ∼ 4 의 지방족 알코올, 또는 탄소수 2 ∼ 8 의 지방족 에테르에서 선택되는 1 종, 혹은 2 종 이상의 것이 바람직하게 사용된다. 활제 등과 같이 휘발성이 낮은 것을 가소제로서 사용한 경우, 활제 등은 수지층에 잔존하여, 피포장체의 표면을 오염시키는 경우가 있다. 이에 반하여 휘발성 가소제는 수지층의 수지를 효율적으로 가소화시켜, 얻어지는 수지층에 휘발성 가소제 자체가 잘 남지 않는다.

전술한 온도 저하 효과와 신장성 개선 효과의 관점에서, 휘발성 가소제의 첨가량은 수지층을 구성하는 수지 조성물 100 중량부에 대하여 7 중량부 ∼ 50 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 발포 시트의 겉보기 밀도는 10 ∼ 450 ㎏/㎥ 이고, 그 평균 두께는 2 ㎜ 이하이다.

종래, 기포 조정제로서 화학 발포제를 사용하여, 미세한 기포의 발포 시트를 얻고자 하는 경우, 발포 시트의 평균 두께를 2 ㎜ 이하로 하면 발포 시트에 소공이 개구되기 쉬워 공업 생산에 있어서 수율이 나쁜 것이고, 특히, 평균 두께가 0.5 ㎜ 이하인 것은 다수의 소공이나 관통공이 개구되기 쉬워 제조에 큰 과제를 갖는 것이었다. 이에 반하여, 본 발명 방법에 의하면, 평균 두께를 2 ㎜ 이하로 하더라도, 나아가 평균 두께 0.5 ㎜ 이하로 하더라도, 특히 0.3 ㎜ 미만으로 하더라도, 관통공이 존재하지 않는 발포 시트를 양호한 수율로 제조할 수 있다. 또한, 평균 두께의 하한은 대체로 0.03 ㎜ 이고, 제조 용이성을 고려하면, 평균 두께의 하한은 바람직하게는 0.05 ㎜, 더욱 바람직하게는 0.07 ㎜, 특히 0.1 ㎜ 이다.

또, 종래의 제조 방법에 있어서는, 발포 시트의 겉보기 밀도를 낮게 하고자 할수록, 발포 시트에 소공이 발생하기 쉬웠지만, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 겉보기 밀도가 450 ㎏/㎥ 이하라 하더라도, 나아가 300 ㎏/㎥ 이하라 하더라도, 특히 250 ㎏/㎥ 이하라 하더라도, 관통공이 존재하지 않는 발포 시트를 제조할 수 있다. 또한, 겉보기 밀도의 하한은 바람직하게는 20 ㎏/㎥ 이고, 보다 바람직하게는 30 ㎏/㎥, 더욱 바람직하게는 100 ㎏/㎥ 이다.

발포 시트의 겉보기 밀도는 주로 물리 발포제의 주입량, 수지 온도의 조정에 의해 상기 범위 내로 조정할 수 있다. 발포 시트의 평균 두께는 주로 상기 겉보기 밀도, 압출시의 다이 립의 간극, 블로우업비, 인취 속도를 조정함으로써 상기 범위 내로 조정할 수 있다.

상기 발포 시트의 기포막 두께의 평균값은 6 ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하다. 그 기포막 두께가 지나치게 얇으면, 발포 시트가 유연해지기는 하지만, 소공이 형성되기 쉬워진다. 한편, 그 기포막 두께가 지나치게 두꺼우면, 소공은 잘 형성되지 않게 되지만, 완충성이 저하되어 폴리에틸렌계 수지 발포 시트가 본래 갖는 완충 특성을 발휘할 수 없게 될 우려가 있다. 이러한 관점에서 기포막 두께의 평균값은 8 ∼ 70 ㎛ 가 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 50 ㎛ 이다.

상기 발포 시트의 평균 두께는, 예를 들어, 주식회사 야마분 전기 제조의 오프라인 두께 측정기 TOF-4R 등을 사용하여 측정할 수 있다. 먼저 발포 시트 전체 폭에 대하여, 1 ㎝ 간격으로 두께의 측정을 실시한다. 이 1 ㎝ 간격으로 측정되는 발포 시트 두께 (A) 를 기초로, 전체 폭의 산술 평균 두께 (B) 를 구한다. 또한, 상기의 측정에 사용하는 발포 시트는 온도 23 ± 5 ℃, 상대 습도 50 ％ 의 조건하에서 24 시간 이상 상태 조정한 것을 사용한다.

또, 발포 시트의 겉보기 밀도는 발포 시트의 단위 면적당 중량 (g/㎡) 을 상기 평균 두께로 나누고, 나아가 [㎏/㎥] 로 단위 환산함으로써 구할 수 있다.

상기 기포막 두께의 평균값 th (㎛) 는 하기 식 (1) 에 의해 구할 수 있다.

th (㎛) ＝ (0.46/ρp)ρf × D … (1)

단, D 는 발포 시트의 평균 기포 직경 (㎛) 이고, ρp 는 발포 시트의 기재 수지의 밀도 (g/c㎥), ρf 는 발포 시트의 겉보기 밀도 (g/c㎥) 이다.

또한, 발포 시트의 평균 기포 직경 D 는 ASTM D3576-77 에 기초하여 하기 식 (2) 에 의해 산출되는 값이다.

평균 기포 직경 D ＝ 3 방향 (두께 방향, 폭 방향 및 압출 방향) 의 평균 기포 현장 (弦長) 의 산술 평균값 (㎛)/0.616 … (2)

또, 발포 시트의 기포막 두께는, 주로 상기 겉보기 밀도를 조정하고, 나아가 상기 기포 조정제의 첨가량을 조절함으로써, 상기 범위 내로 할 수 있다. 통상, 겉보기 밀도가 작아질수록 기포막의 두께는 얇아지고, 기포 조정제의 첨가량이 많아질수록 기포 사이즈가 작아져 기포막의 두께는 얇아진다.

본 발명 방법에 있어서는, 발포 시트의 적어도 편면 또는 양면에 수지층을 적층할 수 있다.

그 수지층을 구성하는 수지로는, 접착이 용이하고 유연성, 제조 안정성이 우수한 점에서 폴리에틸렌계 수지가 바람직하다. 그 폴리에틸렌계 수지로는, 상기 발포 시트를 구성하는 것과 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 상기 발포 시트와 수지층을 구성하는 수지는 동일할 필요는 없으며, 접착이 가능하면, 다른 종류의 폴리에틸렌계 수지를 사용할 수도 있다.

상기 수지층의 평량은 편면에 대하여 0.5 g/㎡ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 g/㎡ 이상이다. 수지층을 적층함으로써, 발포 시트의 강도가 향상되고, 또한 수지층에 대전 방지제 등의 기능성 첨가제를 배합함으로써, 발포 시트에 기능성을 용이하게 부여할 수 있다. 한편, 수지층의 적층시에 발포 시트의 독립 기포 구조를 유지한다는 관점에서는, 수지층의 평량은 50 g/㎡ 이하인 것이 바람직하고, 또한 완충성 및 경량성의 관점에서는 10 g/㎡ 이하인 것이 보다 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 g/㎡ 이하이다.

상기 수지층의 평량 [g/㎡] 은, 적층 발포 시트가 공압출이나 압출 라미네이션에 의해 제조되는 경우, 적층 발포 시트를 제조할 때에, 압출 발포 조건 중, 수지층의 토출량 X [㎏/시] 와, 얻어지는 적층 발포 시트의 폭 W [m], 적층 발포 시트의 라인 스피드, 즉 1 시간당 발포 시트의 생산 길이 L [m/시] 로부터, 이하의 식 (3) 에 의해 구할 수 있다. 또한, 발포 시트의 양면에 수지층을 적층하는 경우에는, 각각의 수지층의 공압출 다이로부터의 토출량으로부터 각각의 수지층의 평량을 구한다.

평량 [g/㎡] ＝〔1000X/(L × W)〕… (3)

상기 수지층에는, 기능성 첨가제를 첨가하여, 기능성 다층 발포 시트로 할 수 있다. 그 기능성 첨가제로는, 대전 방지제, 방청제, 방담제, 항균제, 착색제, 열안정제, 내후제, 자외선 흡수제, 난연제 등이 예시된다.

본 발명의 발포 시트를 유리판용 간지로서 사용하는 경우, 기능성 첨가제로서 고분자형 대전 방지제를 수지층에 첨가하는 것이 바람직하다. 고분자형 대전 방지제를 첨가함으로써, 수지층의 표면 저항률을, 유리판의 간지에 요구되는 1 × 10⁷ ∼ 1 × 10¹⁴ Ω 으로 할 수 있다. 그 표면 저항률이 상기 범위 내이면, 충분한 대전 방지 특성이 얻어져 발포 시트의 표면에 먼지가 잘 부착되지 않게 되기 때문에, 유리판용 간지로서 보다 바람직한 발포 시트가 된다. 상기 관점에서, 그 표면 저항률은 5 × 10¹³ Ω 이하가 바람직하고, 1 × 10¹³ Ω 이하가 더욱 바람직하다. 이와 같은 고분자형 대전 방지제로는, 예를 들어, 산요 화성 공업 주식회사 제조 「펠리스텃 VL300」, 「펠리스텃 HC250」, 「펠렉트론 HS」, 「펠렉트론 PVH」 등의 상품명으로 시판되고 있다.

본 발명에 있어서의 표면 저항률은, 하기의 시험편의 상태 조절을 실시한 후, JIS K 6271 (2001) 에 준거하여 측정된다. 즉, 측정 대상물인 발포 시트로부터 잘라낸 시험편 (세로 100 ㎜ × 가로 100 ㎜ × 두께 : 측정 대상물 두께) 을 온도 20 ℃, 상대 습도 30 ％ 의 분위기하에 36 시간 방치함으로써 시험편의 상태 조절을 실시하고, 인가 전압 500 ㎸ 의 조건에서, 전압 인가를 개시하여 1 분 경과 후의 표면 저항률을 측정한다.

고분자형 대전 방지제의 수지층에 대한 배합량은, 그 수지층을 구성하는 수지 100 중량부에 대하여, 고분자형 대전 방지제의 배합량이 5 ∼ 150 중량부인 것이 바람직하다. 그 배합량이 상기 범위 내이면, 충분한 대전 방지 특성을 발휘할 수 있게 된다. 이러한 관점에서, 수지층에 대한 고분자형 대전 방지제의 첨가량은, 그 수지층을 구성하는 수지 100 중량부에 대하여, 보다 바람직하게는 10 ∼ 100 중량부이다.

본 발명 방법에 의해 얻어지는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트는, 각종 곤포재로서, 특히 유리판의 간지로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이다.

실시예 1

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[폴리에틸렌계 수지]

실시예, 비교예에서 사용한 폴리에틸렌계 수지를 표 1 에 나타낸다.

[기포 조정제]

기포 조정제로서, 표 2 에 나타내는, 평균 입자직경 (메디안 직경), 최대 입자직경이 상이한, 화학 발포제를 사용하였다.

또한, 기포 조정제 1 은 시판되는 탄산수소나트륨과 시트르산일나트륨의 혼합물 (중량비 1 : 1, 평균 입자직경 (메디안 직경) 17.5 ㎛) 을 제트밀로 분쇄하여 평균 입자직경을 6 ㎛ 로 조정한 것을, 저밀도 폴리에틸렌을 베이스 레진으로 하여 화학 발포제 농도 20 중량％ 의 마스터 배치로 한 것이다. 마찬가지로, 기포 조정제 2 는 시판되는 탄산수소나트륨과 시트르산일나트륨의 혼합물 (중량비 1 : 1, 평균 입자직경 (메디안 직경) 17.5 ㎛) 을 제트밀로 분쇄하여 평균 입자직경을 8 ㎛ 로 조정한 것을, 저밀도 폴리에틸렌을 베이스 레진으로 하여 화학 발포제 농도 20 중량％ 의 마스터 배치로 한 것이다. 또, 기포 조정제 3 및 4 는 저밀도 폴리에틸렌을 베이스 레진으로 한 화학 발포제 농도 20 중량％ 의 마스터 배치이다.

[대전 방지제]

수지층에 첨가하는 대전 방지제로서, 산요 화성 공업 (주) 제조의 고분자형 대전 방지제 「펠리스텃 VL300」(약칭 : 대전 방지제 1) 을 사용하였다.

[장치]

(1) 단층 발포 시트

발포 시트 형성용 압출 장치로서, 스크루 직경 115 ㎜ 의 제 1 압출기와, 제 1 압출기의 하류측에 연결된 스크루 직경 150 ㎜ 의 제 2 압출기로 이루어지는 탠덤 압출기를 사용하고, 제 2 압출기의 하류측의 출구 선단부에 고리형 다이가 장착된 장치를 사용하였다.

(2) 다층 발포 시트

발포 시트 형성용 압출 장치로서, 발포층 형성용의 스크루 직경 115 ㎜ 의 제 1 압출기와, 제 1 압출기의 하류측에 연결된 스크루 직경 150 ㎜ 의 제 2 압출기로 이루어지는 탠덤 압출기를 사용하고, 제 2 압출기의 하류측의 출구 선단부에 공압출용 고리형 다이가 장착되고, 그 공압출용 고리형 다이에, 수지층 형성용의 직경 65 ㎜ 의 제 3 압출기의 하류측의 출구가 연결된 장치를 사용하였다.

실시예 1, 2, 비교예 1, 2

표 3 에 나타내는 폴리에틸렌계 수지와 기포 조정제를, 표 3 에 나타내는 배합으로 상기 제 1 압출기의 원료 투입구에 공급하고, 가열 혼련하여, 약 200 ℃ 로 조정된 수지 용융물로 하였다. 그 수지 용융물에 물리 발포제로서 노말부탄 70 중량％ 와 이소부탄 30 중량％ 의 혼합 부탄을, 폴리에틸렌계 수지 100 중량부에 대하여, 표 3 에 나타내는 배합이 되도록 압입하여 가열 혼련하고, 이어서 제 2 압출기에서 냉각시켜 표 3 에 나타내는 수지 온도의 발포성 수지 용융물로 하였다. 그 발포성 수지 용융물을, 고리형 다이를 통과하여 대기 중에 압출하여 통상 발포체를 형성하고, 그 통상 발포체를 맨드릴에 의해 표 3 에 나타내는 블로우비로 폭 방향으로 직경을 확대하면서, 표 3 에 나타내는 속도로 인취하고, 나아가 압출 방향을 따라 절개하여, 발포 시트를 얻었다. 또한, 기포 조정제는 마스터 배치의 형태로 폴리에틸렌계 수지에 배합하였다.

실시예 3, 비교예 3, 4

표 3 에 나타내는 폴리에틸렌계 수지와 기포 조정제를, 표 3 에 나타내는 배합으로 상기 제 1 압출기의 원료 투입구에 공급하고, 가열 혼련하여, 약 200 ℃ 로 조정된 수지 용융물로 하였다. 그 수지 용융물에 물리 발포제로서 노말부탄 70 중량％ 와 이소부탄 30 중량％ 의 혼합 부탄을, 폴리에틸렌계 수지 100 중량부에 대하여, 표 3 에 나타내는 배합이 되도록 압입하여 가열 혼련하고, 이어서 제 2 압출기에서 냉각시켜 표 3 에 나타내는 수지 온도의 발포성 수지 용융물로 하여, 그 발포성 수지 용융물을 공압출용 고리형 다이에 도입하였다. 또한, 기포 조정제는 마스터 배치의 형태로 폴리에틸렌계 수지에 배합하였다.

한편, 표 3 에 나타내는 폴리에틸렌계 수지와, 대전 방지제와, 휘발성 가소제로서의 노말부탄 70 중량％ 와 이소부탄 30 중량％ 의 혼합 부탄을, 수지층 형성용의 제 3 압출기에 공급하고 용융 혼련하여 수지층 형성용 수지 용융물로 하고, 표 3 에 나타내는 수지 온도로 조정하여 공압출용 고리형 다이에 도입하였다. 공압출용 고리형 다이 내에서 발포 시트 형성용 발포성 수지 용융물의 외측과 내측에, 수지층 형성용 수지 용융물을 합류, 적층시키고, 그 적층 용융물을 대기 중에 압출하여, 수지층/발포층/수지층의 3 층 구성의 통상의 적층 발포체를 형성하였다. 그 적층 발포체를 맨드릴에 의해 표 3 에 나타내는 블로우비로 폭 방향으로 직경을 확대하면서 표 3 에 나타내는 속도로 인취하고, 나아가 압출 방향을 따라 절개하여, 수지층이 발포층의 양면에 적층 접착된 발포 시트를 얻었다. 또한, 휘발성 가소제로서의 혼합 부탄은 수지층 형성용 폴리에틸렌계 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부의 비율로 폴리에틸렌계 수지에 배합하였다.

실시예, 비교예에서 얻어진 발포 시트의 물성을 표 4 에 나타낸다.

표 1 중의 폴리에틸렌계 수지의 융점 및 MFR, 표 4 중의 발포 시트의 겉보기 밀도, 평균 두께, 평균 기포막 두께, 각 층의 평량, 표면 저항률은 상기한 방법에 의해 측정하였다. 또한, 발포 시트의 표면 저항률은 수지층에 대전 방지제가 배합되어 있는 것만을 측정하였다.

표 2 중의 화학 발포제의 평균 입자직경은 HORIBA 사 제조 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치 (LA-910) 를 사용하여 측정하였다. 또, 화학 발포제의 최대 입자직경은 다음과 같이 하여 측정하였다. 화학 발포제를 함유하는 기포 조정제 마스터 배치 약 1 g 을 두께 약 30 ㎛ 까지 110 ℃ 에서 히트 프레스하여 측정용 샘플을 제작하고, 광학 현미경으로 샘플 중 가장 긴 화학 발포제의 입자의 장축 직경을 계측하였다. 이 측정을 상이한 샘플을 사용하여 10 회 반복하여, 가장 큰 장축 직경의 값을 화학 발포제의 최대 입자직경으로 하였다.

표 4 중의 관통공의 수는 다음과 같이 하여 측정하였다. 발포 시트 제조시에, 결점 검출기를 사용하여 발포 시트의 표면을 1 시간 관찰하여, 1 시간당 발생한 관통공의 수 (개/hr) 를 계측하였다.

Claims

밀도 935 g/ℓ이하의 폴리에틸렌계 수지를 50 중량% 이상 함유하는 기재 수지; 물리 발포제; 및 기포 조정제를 혼련하여 이루어지는 발포성 용융 수지를 압출 발포시켜, 겉보기 밀도 60 ∼ 450 ㎏/㎥, 평균 두께 0.5 ㎜ 이하, 기포막 두께의 평균값 10 ∼ 50 ㎛ 의 발포 시트를 제조하는 방법에 있어서,
그 기포 조정제로서, 평균 입자직경 3 ∼ 8 ㎛ 의 화학 발포제를 사용하여, 그 기포 조정제가, 그 화학 발포제를 함유하는 기포 조정제 마스터 배치의 형태로 기재 수지에 배합되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 화학 발포제가 화학 발포제 분쇄물인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 화학 발포제가 중조-시트르산계 화학 발포제인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기포 조정제의 첨가량이 기재 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ∼ 3 중량부인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌계 수지 발포 시트의 제조 방법.