KR102175968B1

KR102175968B1 - 저융점 수지를 포함하는 발포체 및 이를 포함하는 성형체

Info

Publication number: KR102175968B1
Application number: KR1020180160426A
Authority: KR
Inventors: 김우진; 함진수; 이광희; 허미; 하상훈; 최종한
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-11-09
Also published as: CN111886286A; CN111886286B; JP2021512992A; JP7132342B2; KR20200072357A; WO2020122639A1

Abstract

본 발명은 저융점 수지를 포함하는 발포체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발포체는 코어부 및 상기 코어부를 감싸는 시스부를 포함하며, 특히, 상기 시스부는 저융점 폴리에스테르 수지로 이루어져 있기 때문에, 강도, 내구성 등 물성 저항 없이도 우수한 가공성을 구현할 수 있는 이점이 있다.

Description

저융점 수지를 포함하는 발포체 및 이를 포함하는 성형체{Foam having low melting point resin and a molded product including the same}

본 발명은 저융점 수지를 포함하는 발포체 및 이를 포함하는 성형체에 관한 것이다.

플라스틱 발포 성형체는 경량성, 완충성, 단열성, 성형성, 에너지절감 등의 유리한 특성으로 인하여 산업전반에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다. 폴리스티렌, 폴리올레핀 또는 폴리염화비닐과 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, 상술한 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 있다. 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 발포체의 개발이 요구되고 있다.

미국등록특허 제5000991호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 가공성이 우수하며, 물리적 성능이 우수한 발포체 및 이를 포함하는 성형체를 제공하는데 있다.

본 발명은,

폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 코어부; 및

상기 코어부를 감싸는 구조이고, 융점이 150 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100 내지 150℃인 폴리에스테르 수지를 포함하는 시스부를 포함하는 구조가 반복되는 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발포체를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 발포체를 포함하는 성형체를 제공한다.

본 발명에 따른 발포체는 코어부 및 상기 코어부를 감싸는 시스부를 포함하며, 특히, 상기 시스부는 저융점 폴리에스테르 수지로 이루어져 있기 때문에, 강도, 내구성 등 물성 저항 없이도 우수한 가공성을 구현할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 단위구조의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 성형체의 단면을 나타낸 도면이다.

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 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.

본 발명에서, "단위구조"는 비드 발포용 발포체를 의미하는 것으로, 보다 상세하게는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 코어부와, 상기 코어부를 감싸는 구조의 폴리에스테르 수지를 포함하는 시스부를 포함하는 단위구조이다.

한편, "성형체"는 발포체가 반복되는 구조를 갖는 것으로, 상기 단위구조가 반복되는 단면구조를 가질 수 있다. 다만, 상기 시스부를 형성하는 폴리에스테르 수지가 수지 상호간 부분 융착된 형태일 수 있다.

또한, "융점"이란, 고상의 수지가 액상으로 녹기 시작하는 온도를 의미한다. 특히, "저융점 수지"라는 표현은 상대적인 의미에서 해석될 수 있는 것으로, 본 발명에서는 융점이 150 내지 250℃이거나, 또는 연화점이 100 내지 150℃ 정도의 낮은 융점(또는 연화점)을 갖는 수지를 의미할 수 있다.

아울러, 본 발명에서 "중합체"란, 단량체 또는 중합 가능한 반응성기를 함유하는 화합물의 중합 반응을 수행하여 얻어지는 올리고머(oligomer) 및/또는 고분자(polymer)를 의미한다.

나아가, 본 발명에서 "셀"이란, 고분자 내 발포에 의해 팽창된 미세구조를 의미한다.

이와 더불어, 본 발명에서 "중량부"란, 각 성분 간의 중량 비율을 의미하며, "몰부"란, 각 성분간의 몰(mol) 분율을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 단위구조의 단면을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 발포체의 단면을 나타낸 도면이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 발포체를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 저융점 수지를 포함하는 발포체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 발포체는 코어부(110) 및 상기 코어부(110)를 감싸는 시스부(120)로 이루어진 단위구조(100)를 포함하며, 특히, 상기 시스부(120)는 저융점 폴리에스테르 수지로 이루어져 있기 때문에, 강도, 내구성 등 물성 저항 없이도 우수한 가공성을 구현할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은, 저융점 수지를 포함하는 발포체를 제공한다.

하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 발포체는 코어부(110) 및 시스부(120)를 포함하는 단위구조(100)가 반복되는 구조를 포함한다.

구체적으로, 상기 단위구조(100)는 코어-시스 구조이며, 상기 코어부(110)는 폴리에스테르 수지 발포체(100)를 포함하며, 상기 시스부(120)는 상기 코어부(110)를 감싸는 구조로, 융점이 150 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100 내지 150℃인 폴리에스테르 수지로 형성된 구조이다.

특히, 상기 발포체가 고융점의 코어부(110)와 저융점의 시스부(110)를 포함하여, 성형체의 성형시, 강도, 내구성 등 물성 저항 없이도 우수한 가공성을 구현할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에서, '저융점' 내지 '고융점'이라는 표현은 상대적인 의미에서 해석될 수 있다. 본 발명에서, 상기 코어부(110)는 고융점의 폴리에스테르 수지 발포체로 형성될 수 있으며, 상기 시스부(120)는 융점이 150 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100 내지 150℃인 폴리에스테르 수지로 형성된다. 상기 시스부(120)를 이루는 폴리에스테르 수지는 상대적인 의미에서 저융점 폴리에스테르 수지라고도 칭할 수 있다.

먼저, 단위구조(100)의 코어부(110)는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함할 수 있으며, 폴리에스테르 수지 발포체는 생분해성을 지니면서 폴리에스테르의 물성을 유지할 수 있으며, 연질특성 및 발포 성형가공성이 우수하다면 크게 한정되지 않는다.

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), 폴리스티렌(PS), 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.

한편, 상기 코어부(110)의 폴리에스테르 수지 발포체는 고융점 폴리에스테르 수지 발포체일 수 있으며, 그 융점이 240℃ 이상일 수 있다. 구체적으로는, 241 내지 255℃ 범위 또는 255℃일 수 있다.

즉, 본 발명의 단위구조(100)는 고융점의 폴리에스테르 수지 발포체의 코어부와 상기 코어부(110)를 둘러싸는 저융점의 폴리에스테르 수지로 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 발포체는 성형후 시스부(120)를 이루고 있는 저융점의 폴리에스테르 수지가 용융되어, 상호 간의 수지가 부분 융착된 형태를 이룰 수 있으며, 성형시 저융점 수지에 의한 융착으로 형태를 유지할 수 있으며, 고융점 수지에 의하여 발포 셀의 형태를 유지할 수 있다

이하에서는, 본 발명에 따른 시스부(120)를 형성하는 폴리에스테르 수지에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

상기 시스부(120)는 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지인 경우를 포함한다.

[화학식 1]

;

[화학식 2]

;

상기 화학식 1 및 화학식 2에서,

m 및 n은 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고,

m+n=1을 기준으로 n은 0.05 내지 0.5이다.

상기 시스부(120)의 폴리에스테르 수지는 저융점 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 한다. 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 상기 화학식 1로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)의 반복단위를 나타내고, 화학식 2로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지의 인열 특성을 개선하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 화학식 2로 나타내는 반복단위는 테레프탈레이트에 결합된 프로필렌 사슬에 메틸기(-CH₃)를 측쇄로 포함하여 중합된 수지의 주쇄가 회전할 수 있도록 공간을 확보함으로써 주쇄의 자유도 증가 및 수지의 결정성 저하를 유도하여 융점(Tm)을 낮출 수 있다. 이는 종래 결정성 폴리에스테르 수지의 융점(Tm)을 낮추기 위하여 비대칭 방향족 고리를 함유하는 이소프탈산(isophthalic acid, IPA)을 사용하는 경우와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

이때, 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 에스테르 반복단위를 포함하는 화학식 1의 반복단위와 함께 수지의 융점(Tm)을 저하시키는 화학식 2의 반복단위를 주요 반복단위로 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 저융점 폴리에스테르 수지는 전체 수지의 몰 분율을 1로 하였을 경우, 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위를 0.5 내지 1로 포함할 수 있고, 구체적으로는 0.55 내지 1, 0.6 내지 1, 0.7 내지 1, 0.8 내지 1, 0.5 내지 0.9, 0.5 내지 0.85, 0.5 내지 0.7, 또는 0.6 내지 0.95로 포함할 수 있다.

또한, 저융점 폴리에스테르 수지에 포함된 화학식 2로 나타내는 반복단위의 양은 화학식 1로 나타내는 반복단위를 포함하는 총 분율이 1인 경우(m+n=1), 0.05 내지 0.5일 수 있고, 구체적으로는 0.05 내지 0.4, 0.1 내지 0.4, 0.15 내지 0.35, 또는 0.2 내지 0.3일 수 있다.

아울러, 상기 저융점 폴리에스테르 수지의 융점(Tm)은 150℃ 내지 250℃이거나, 융점이 존재하지 않을 수 있다. 구체적으로 상기 융점(Tm)은 150℃ 내지 250℃, 160℃ 내지 240℃, 170℃ 내지 230℃, 180℃ 내지 220℃, 190℃ 내지 210℃, 또는 195℃ 내지 200℃이거나 존재하지 않을 수 있다.

이와 더불어, 상기 저융점 폴리에스테르 수지의 연화점은 100℃ 내지 150℃일 수 있으며, 구체적으로는 100℃ 내지 130℃, 118℃ 내지 128℃, 120℃ 내지 125℃, 121℃ 내지 124℃, 124℃ 내지 128℃, 또는 119℃ 내지 126℃일 수 있다.

나아가, 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 50℃ 이상의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 유리전이온도는 50℃ 내지 80℃일 수 있으며, 보다 구체적으로 61℃ 내지 69℃, 60℃ 내지 65℃, 63℃ 내지 67℃, 61℃ 내지 63℃, 63℃ 내지 65℃, 65℃ 내지 67℃, 또는 62℃ 내지 67℃일 수 있다.

또한, 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 0.5 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g의 고유점도(I.V)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 고유점도(I.V)는 0.6 ㎗/g 내지 0.65 ㎗/g, 0.65 ㎗/g 내지 0.70 ㎗/g, 0.64 ㎗/g 내지 0.69 ㎗/g, 0.65 ㎗/g 내지 0.68 ㎗/g, 0.67 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g, 0.69 ㎗/g 내지 0.72 ㎗/g, 0.7 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g, 또는 0.63 ㎗/g 내지 0.67 ㎗/g일 수 있다.

본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 수지는 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하여 융점(Tm), 연화점, 및 유리전이온도(Tg)를 상기 범위로 조절할 수 있으며, 상기 범위로 물성이 조절된 수지는 우수한 접착성을 나타낼 수 있다.

한편, 상기 시스부(120)를 형성하는 저융점 폴리에스테르 수지는 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위와 함께 하기 화학식 3으로 나타내는 반복 단위를 더 포함할 수 있다.

[화학식 3]

;

상기 화학식 3에서,

X는 2-메틸프로필렌기, 에틸렌기 또는 옥시디에틸렌기이고,

r은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율로서, 0.3 이하이다.

구체적으로, 상기 화학식 3에서 r은 0 내지 0.3, 0.25 이하, 0.2 이하, 0.15 이하 또는 0.1 이하일 수 있다.

상기 화학식 3으로 나타내는 반복단위를 함께 사용함으로써, 저융점 구현과 함께 중합 시 발생되는 분산물, 예컨대 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 함량을 현저히 감소시킬 수 있다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 수지는 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 함량이 현저히 감소하여 전체 수지 중량을 기준으로 1 중량%로 포함할 수 있으며, 구체적으로는 전체 수지 중량을 기준으로 0.5 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 또는 0.2 중량% 이하로 포함하거나, 상기 고리형 화합물을 포함하지 않을 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 발포체는 평균 평량이 300 내지 3,000 g/m² 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 평량은 350 내지 2,500 g/m², 380 내지 2,000 g/m², 400 내지 1,500 g/m², 430 내지 1,000 g/m², 450 내지 950 g/m², 480 내지 900 g/m², 500 내지 850 g/m², 530 내지 800 g/m² 혹은 550 내지 750 g/m² 범위일 수 있다.

본 발명에 따른 복합체의 평량이 상기 범위를 만족함으로써, 경량성을 만족하는 동시에 향상된 굴곡강도 및 굴곡탄성률을 구현할 수 있으며, 이에 따라 건축용 자재 또는 자동차용 자재로 작업 시 운반 및 시공이 용이한 효과가 있다.

본 발명에 따른 발포체의 밀도는 20 내지 500 kg/m³일 수 있다. 구체적으로 상기 발포시트의 밀도는 20 내지 500 kg/m³, 50 내지 450 kg/m³, 80 내지 400 kg/m³, 110 내지 350 kg/m³, 130 내지 300 kg/m³, 160 내지 250 kg/m³, 또는 190 내지 200 kg/m³일 수 있다. 본 발명에 따른 발포체의 밀도는 상기 범위를 가짐으로써, 얇은 두께를 만족하면서 향상된 압축강도를 구현할 수 있다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 코어부(110)에 포함되는 폴리에스테르 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다.

한편, 발포체의 평균 셀 크기는 110 내지 450㎛, 130 내지 430㎛, 150 내지 410㎛, 180 내지 400㎛, 200 내지 380㎛, 220 내지 360㎛, 혹은 250 내지 350㎛를 가질 수 있다. 발포시트의 평균 셀 크기가 상기 범위일 경우 성형체의 성형성이 향상된다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 발포체는 비드 발포 성형체일 수 있다. 구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 압출 발포와 비드 발포가 있다. 상기 압출발포는 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써 공정을 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능한 발포 방법이다.

반면, 비드 발포는 비드를 가열하여 1차 발포시키고 이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형을 채우고 다시 가열하여 2차 발포에 의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 발포체는 비드 발포 성형함으로써, 복잡한 3D 구조의 제품을 성형할 수 있으며, 성형시 온도와 시간을 낮춤으로써, 공정 비용의 절감이 가능하고, 코어부와 시스부의 수지의 상용성이 우수하여 형태 유지력이 우수한 이점이 있다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 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, 충전제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구 체적으로, 본 발명의 발포체는 사슬연장 첨가제, 충전제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.

상기 사슬연장 첨가제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.

상기 충전제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소 나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물; 폴리테트라플루오로에틸렌, 아조다이카본아미드 등의 유기 화합물; 탄산 수소나트륨과 구연산과의 혼합물; 질소 등의 불활성 가스 등을 들 수 있다. 이러한 충전제는 수지 발포체의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.

상기 열안정제는, 유기 또는 무기인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기인 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 수지 발포체의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.

상기 발포제의 예로는, N₂, CO₂, 프레온 등의 가스와 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.

상기 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계 계면 활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에 스테르염 등), 비이온계 계면 활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 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, 히드록시프로 필셀룰로오스, 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, 폴리비 닐아크릴레이트 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.

또한, 본 발명은 상술한 발포체를 포함하는 성형체(10)를 제공한다.

상기 성형체(10)는 발포체의 코어(110) 및 시스부(120)를 포함하는 구조가 반복되는 단면형상을 가지고, 상기 시스부(120)를 형성하는 폴리에스테르 수지는, 폴리에스테르 수지 상호간 부분 융착된 형태일 수 있다.

구체적으로, 성형체(10)는 상기 단위구조(100)가 반복되는 단면구조를 갖는 것으로, 배열구조는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 단위구조(100)의 시스부(120)를 형성하는 폴리에스테르 수지는 상기 폴리에스테르 수지 상호 간에 부분 융착된 형태일 수 있다. 수지 상호 간에 부분 융착된 형태는, 열성형 또는 비드 발포시 열 및/또는 압력을 가하게 되고, 그 과정에서 상기 수지 상호 간에 부분 융착된 형태를 이루게 된다. 본 발명에 따른 시스부(120)는 융점이 낮은 폴리에스테르 수지인 저융점 수지를 포함함으로써 저온 성형을 통해 상기 폴리에스테르 수지 상호 간에 부분 융착된 형태를 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 >

실시예 1.

고융점 PET 발포체를 포함하는 코어부와 코어부를 감싸는 저융점 PET 수지를 포함하는 시스부를 포함하는 발포체를 비드발포하여 직경 10cm, 높이 20cm의 포장용기를 성형하였다.

구체적으로, 상기 발포체를 1차 발포시키고, 이것을 60 분 숙성시킨 후, 금형에서 2차 발포하여 성형제품을 제조하였다.

이때, 고융점 PET 발포체의 융점은 250℃였으며, 저융점 PET 수지의 융점은 160℃였으며, 성형시 온도는 180℃였다. 아울러, 코어부와 시스부의 부피 비율은 50:50(%)이었다(표 1 참조).

실시예 2.

코어부와 시스부의 부피 비율은 80:20(%)인 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일한 방법으로 용기를 성형하였다.

비교예 1.

융점이 250℃인 고융점 PET 발포체를 이용한 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일한 방법으로 용기를 성형하였다.

비교예 2.

융점이 160℃인 저융점 PET 발포체를 이용한 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일한 방법으로 용기를 성형하였다.

실시예와 비교예의 소재 및 성형 조건을 아래의 표 1과 같이 달리하여 식품 포장용기를 제조하였다.

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1, 2에서 제조한 식품 포장용기는 낮은 성형온도에서 성형할 수 있었으며, 성형시간도 줄이면서 성형성이 우수한 제품을 생산할 수 있었다.

아울러, 성형시 발생되는 제품 밀도의 증가를 방지할 수 있었다.

비교예 1은 비교적 높은 온도(240℃)에서 성형할 수 있었으며, 성형시간도 길고, 성형 후 제품 밀도가 증가되었다. 한편, 비교예 2는 낮은 온도에서 짧은 시간 동안 성형할 수 있었으나, 밀도가 증가되었으며, 성형시 파단되어 성형성이 좋지 않았다.

10: 성형체
100: 단위구조
110: 코어부
120: 시스부

Claims

폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 코어부; 및
상기 코어부를 감싸는 구조이고, 융점이 150 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100 내지 150℃인 폴리에스테르 수지를 포함하는 시스부를 포함하고,
상기 시스부는 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 발포체:
[화학식 1]

;
[화학식 2]

;
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
m 및 n 은 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고,
m+n=1을 기준으로 n 은 0.05 내지 0.5이다.
제1항에 있어서,
코어부의 폴리에스테르 수지 발포체는, 융점이 240℃ 이상인 것을 특징으로 하는 발포체.
제1항에 있어서,
코어부를 형성하는 폴리에스테르 수지 발포체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate) 수지 발포체이며,
시스부를 형성하는 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지인 것을 특징으로 하는 발포체.
삭제
제1항에 있어서,
시스부는 하기 화학식 3으로 나타내는 반복단위를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발포체:
[화학식 3]

;
상기 화학식 3에서,
X 는 2-메틸프로필렌기, 에틸렌기 또는 옥시디에틸렌기이고,
r 은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위 몰 분율로서, 0.3 이하이다.
제1항에 있어서,
평균 밀도는 20 내지 500 kg/m³인 것을 특징으로 하는 발포체.
제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 발포체를 포함하는 성형체.
제7항에 있어서,
발포체의 코어 및 시스부를 포함하는 구조가 반복되는 단면형상을 갖고,
상기 시스부를 형성하는 폴리에스테르 수지는, 폴리에스테르 수지 상호간 부분 융착된 형태인 것을 특징으로 하는 성형체.