KR102372624B1 - 발포용 폴리에스테르 수지 칩, 이를 이용한 폴리에스테르 발포시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

발포용 폴리에스테르 수지 칩, 이를 이용한 폴리에스테르 발포시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포용 폴리에스테르 수지 칩, 이를 이용한 폴리에스테르 발포시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 융점이 210 내지 240℃인 공중합 폴리에스테르 수지를 이용함으로써 발포 온도 및 시트 성형 온도를 낮출 수 있어 공정 제어가 용이할 수 있다.

Description

발포용 폴리에스테르 수지 칩, 이를 이용한 폴리에스테르 발포시트 및 이의 제조방법{POLYESTER RESIN CHIP, POLYESTER FOAM SHEET AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 발포용 폴리에스테르 수지 칩, 이를 이용한 폴리에스테르 발포시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 결정성을 가지는 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌계 수지나 폴리프로필렌계 수지 등에 비해 기계적 특성이 우수하고 내열성 및 내화학성 등이 뛰어나 경량 및 높은 물리적 특성이 요구되는 각종 분야에서 활용이 가능하다. 폴리에스테르 수지(polyester resin)는 기계적 특성 및 화학적 특성이 우수하여 다용도로의 응용, 예를 들면 종래부터 음용수 용기 및 의료용, 식품 포장지, 식품 용기, 시트(sheet), 필름(film), 자동차 성형품 등의 분야에 응용이 이루어지고 있다.
특히, 폴리에스테르 수지를 포함하는 발포시트는 폴리에스테르계 수지를 포함한 수지 조성물로 구성되는 발포층을 가짐으로써 경량성과 강도가 우수해 그대로 시트형 성형체로서 이용 가능할 뿐만 아니라, 열 성형을 실시하는 등 3차원 적인 형상을 가지는 성형체로 성형 가공할 수 있다.
그러나, 폴리에스테르 수지를 포함하는 발포 시트는 상기와 같이 경량성과 강도가 우수한 것의 고강성을 가짐으로써 열 성형 등에 의해 원하는 형상을 부여하는 것이 어렵고, 잘 깨지는 단점이 있다. 또한, 발포 시트를 제품화할 시, 열 성형 등의 공정이 포함되어 있기 때문에 폴리에스테르 수지의 열적 특성이 매우 중요한 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 융점이 낮은 발포용 폴리에스테르 수지 칩, 이를 이용한 폴리에스테르 발포 시트 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 발포시트는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)인 발포시트로서, 테레프탈산과 이소프탈산을 포함하는 산 성분; 및 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜 중 1종 이상을 포함하는 디올 성분의 공중합 폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 산 성분 100몰%에 대하여 상기 이소프탈산의 함량은 5 초과 내지 10 이하 몰%이며, 상기 공중합 폴리에스테르 수지의 융점이 210 내지 240℃일 수 있다.
이때, 상기 공중합 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.6~0.9dl/g일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 발포시트는 고유점도(IV)는 0.8~1.5dl/g이며, 평균 두께는 1 내지 10mm이며, KS M ISO 845:2012에 따른 평균 발포 밀도는 100 내지 600 kg/m3이며, 셀 사이즈는 평균 100 ㎛ 내지 700 ㎛일 수 있다.
본 발명은 또한 앞서 설명한 폴리에스테르 수지 발포시트의 제조방법을 제공한다.
하나의 예에서, 상기 폴리에스테르 발포시트의 제조방법은, 테레프탈산과 이소프탈산을 포함하는 산 성분; 및 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜 중 1종 이상을 포함하는 디올 성분을 에스테르화 반응 및 축중합 반응시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 제조하는 단계; 상기 공중합 폴리에스테르 수지 칩(chip) 및 발포제를 혼합하여 수지 용융물을 제조하는 단계; 및 상기 수지 용융물을 압출기로 압출 및 발포하는 단계를 포함하며, 상기 산 성분 100몰%에 대하여 상기 이소프탈산의 함량은 5 초과 내지 10 이하 몰%이며, 상기 공중합 폴리에스테르 수지의 융점이 210 내지 240℃일 수 있다.
여기서, 상기 발포 온도는 210 내지 260℃일 수 있다.
또한, 상기 수지 용융물은 피로멜리트산 이무수물(Pyromellitic anhydride, PMDA)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수지 용융물은 알칼리토금속 탄산염을 함유하며, 평균 사이즈가 1~5㎛인 무기입자를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포용 폴리에스테르 수지 칩은 테레프탈산과 이소프탈산을 포함하는 산 성분; 및 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜 중 1종 이상을 포함하는 디올 성분의 공중합 폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 산 성분 100몰%에 대하여 상기 이소프탈산의 함량은 5 초과 내지 10 이하 몰%이며, 상기 공중합 폴리에스테르 수지의 융점이 210 내지 240℃일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 폴리에스테르 발포시트는 융점이 낮은 공중합 폴리에스테르 수지를 포함함으로써, 폴리에스테르 수지의 압출 및 발포 시 온도를 낮출 수 있어 공정성이 향상될 수 있다. 또한, 발포시트의 성형 온도 또한 낮출 수 있어 발포시트의 성형성이 향상될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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.
본 출원에서, "포함하다" 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, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포용 폴리에스테르 수지 칩은 테레프탈산(Terephthalic acid, TPA)과 이소프탈산(Isophthalic acid, IPA)을 포함하는 산 성분; 및 에틸렌글리콜(Ethylene glycol, EG)과 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol, DEG) 중 1종 이상을 포함하는 디올(Diol) 성분의 공중합 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다.
이때, 산 성분 100몰%에 대하여 이소프탈산의 함량은 5 초과 내지 10 이하 몰%이며, 구체적으로 6 내지 9몰%, 6.5 내지 9몰%, 7 내지 9몰%일 수 있다. 이와 같이, 산 성분으로 이소프탈산을 포함함으로써, 폴리에스테르 수지에 비결정성을 부여할 수 있으며, 접착강도를 일정 수준 향상시킬 수 있다. 또한, 이소프탈산을 상기 범위로 조절함에 따라, 폴리에스테르 수지의 융점을 일정 수준 낮출 수 있으며, 이에 발포 온도 또한 저하시킬 수 있다. 이소프탈산의 함량이 상기 범위 미만일 경우에는 수지의 융점 저하를 발현할 수 없으며, 상기 범위를 초과할 경우에는 융점 저하가 심하게 일어나 발포 시 점도 유지가 어려운 문제가 발생하게 된다.
이소프탈산을 상기 범위 포함함으로써, 공중합 폴리에스테르 수지의 융점은 210 내지 240℃일 수 있다. 공중합 폴리에스테르 수지의 융점이 상기 범위일 경우, 접착강도가 일정 수준 향상될 수 있으며, 압출 및 발포 온도를 낮출 수 있어 공정성 향상에 효과적이다.
또한, 공중합 폴리에스테르 수지의 결정화도는 10% 이하일 수 있다. 수지의 결정화도가 상기 범위일 경우, 발포 시 온도 상승을 방지할 수 있고 비교적 낮은 발포 온도에서도 점도를 적절한 범위로 유지할 수 있다.
또한, 공중합 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.6~0.9dl/g일 수 있다. 구체적으로, 수지의 고유점도는 0.6~0.8dl/g, 0.65~0.8dl/g, 0.65~0.7dl/g일 수 있으며, 이 경우 결정화도를 낮추어 가공성이 향상될 수 있다.
전술한 바와 같은 공중합 폴리에스테르 수지를 포함하는 발포시트는 결정화도는 5~15%이며, 구체적으로 10~15%일 수 있다. 상기 범위의 결정화도를 갖는 발포시트는 성형성이 우수한 이점이 있다.
또한, 발포시트의 고유점도(IV)는 0.8~1.5dl/g이며, 구체적으로 1.0~1.5dl/g, 1.2~1.5dl/g일 수 있다.
발포시트의 KS M ISO 845:2012에 따른 평균 발포 밀도는 100 내지 600 kg/m3, 100 내지 500 kg/m3, 100 내지 400 kg/m3, 100 내지 300 kg/m3, 100 내지 200 kg/m3, 200 내지 600 kg/m3, 300 내지 600 kg/m3, 400 내지 600 kg/m3, 또는 500 내지 600 kg/m3일 수 있다.
발포시트는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 발포시트의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 발포시트 중 폐쇄 셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다. 발포시트는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 우수한 경량성, 내구성 및 강성을 만족하는 발포시트를 제공할 수 있다.
발포시트의 셀 수는 1 mm2 당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다. 또한, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 700 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 600 ㎛, 200 내지 600 ㎛, 또는 300 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다. 이때, 셀 크기의 편차는 예를 들어, 5% 이하, 0.1 내지 5%, 0.1 내지 4%, 0.1 내지 3%, 또는 0.1 내지 1% 범위일 수 있다. 이를 통해, 발포시트는 균일한 크기의 셀들이 균일하게 발포된 것을 알 수 있다.
발포시트의 평균 두께는 1.0 내지 10 mm일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포시트의 평균 두께는 1.0 내지 10 mm, 1.0 내지 8 mm, 1.0 내지 5 mm, 5 내지 10 mm, 또는 7.5 내지 10 mm일 수 있다.
아울러, 본 발명은 전술한 발포용 폴리에스테르 수지 칩을 이용하여 발포시트를 제조하는 방법도 제공한다.
일 실시예에 따른 발포시트의 제조방법은 테레프탈산과 이소프탈산을 포함하는 산 성분; 및 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜 중 1종 이상을 포함하는 디올 성분을 에스테르화 반응 및 축중합 반응시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 제조하는 단계; 공중합 폴리에스테르 수지 칩(chip) 및 발포제를 혼합하여 수지 용융물을 제조하는 단계; 및 수지 용융물을 압출기로 압출 및 발포하여 발포시트를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
산 성분 100몰%에 대하여 상기 이소프탈산의 함량은 5 초과 내지 10 이하 몰%이며, 공중합 폴리에스테르 수지의 융점이 210 내지 240℃일 수 있다. 여기서, 공중합 폴리에스테르 수지는 전술한 공중합 폴리에스테르 수지와 동일한 내용을 포함하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
에스테르화 반응단계에서의 촉매로는 초산아연, 초산소듐, 초산마그네슘 등의 초산계 촉매와 테트라노말부톡시티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 티탄옥사이드/실리카옥사이드마이크로코폴리머, 나노티타네이트 등의 티타늄계 촉매를 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 또한 상기 에스테르화 반응촉매는 공중합 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 50∼1000 ppm 범위로 투입될 수 있고, 바람직하게는 200∼700 ppm 범위이다. 촉매의 투입량이 부족할 경우 에스테르화 반응속도가 느려지며, 과할 경우 폴리에스테르 수지의 열안정성이 나빠진다.
축중합단계에 사용되는 촉매로는 삼산화안티몬, 안티몬 아세테이트 등의 안티몬계 촉매 또는 테트라노말부톡시티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 티탄옥사이드/실리카옥사이드마이크로코폴리머, 나노티타네이트 등의 티타늄(Ti)계 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 축중합 촉매는 공중합 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 50∼2000 ppm 범위로 투입되며, 바람직하게는 300∼1200 ppm 범위이다. 촉매의 투입량이 부족할 경우 축중합 반응 속도가 느려져 높은 물리적 특성의 공중합 폴리에스테르 수지를 얻을 수 없으며, 과할 경우 공중합 폴리에스테르 수지의 열안정성이 나빠진다.
한편, 수지 용융물은 융점이 200℃ 이하인 폴리에스테르 수지 55~85중량%와 폴리올레핀 수지 10~40중량%를 포함하는 매트릭스; 및 매트릭스에 분산된 도메인으로 다관능성 화합물 1~30중량%를 포함하는 마스터배치 조성물을 포함할 수 있다.
다관능성 화합물로는 피로멜리트산 이무수물(Pyromellitic anhydride, PMDA), 벤조페논 이무수물, 2,2-비스(3,4-디카복시페닐)프로판 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물, 비스(3,4-디카복시페닐)에테르 이무수물, 비스(3,4-디카복시페닐)티오에테르 이무수물, 비스페놀 A 비스에테르 이무수물, 2,2-비스(3,4-디카복시페닐)헥사플루오로프로판 이무수물, 2,3,6,7-나프탈렌-테트라카복실산 이무수물, 비스(3,4-디카복시페닐)술폰 이무수물, 1,2,5,6-나프탈렌-테트라카복실산 이무수물, 2,2',3,3'-비페닐테트라카복실산 이무수물, 하이드로퀴논 비스에테르 이무수물, 비스(3,4-디카복시페닐)술폭사이드 이무수물 및 3,4,9,10-페릴렌 테트라카복실산 이무수물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 다관능성 화합물로 피로멜리트산 이무수물이 사용될 수 있다.
이때, 다관능성 화합물의 용융점은 270℃ 이상일 수 있으며, 구체적으로는 270℃ 내지 350℃, 270℃ 내지 330℃, 270℃ 내지 310℃, 또는 270℃ 내지 290℃일 수 있다. 하나의 예로서, 다관능성 화합물이 피로멜리트산 이무수물(pyromellitic dianhydride, PMDA)인 경우 용융점은 280±5℃일 수 있다.
수지 용융물은 알칼리토금속 탄산염을 포함함으로써, 발포시트의 셀의 사이즈는 줄이고, 밀도는 높일 수 있으며, 시트표면이 균일하여 주름(corrugation)의 발생을 감소시킬 수 있으며, 우수한 열 성형성을 나타낼 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지 내에 탄산칼슘이 균일하게 분포하여 수지를 압출 발포한 발포시트는 열 전도율이 높아져 발포시트 성형시에 발포시트가 찢어지는 문제를 해결할 수 있다.
알칼리토금속 원소는 Ca, Mg, 및 Ba으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온을 포함하는 무기탄산염일 수 있다. 구체적으로, 알칼리토금속 탄산염을 함유하는 무기입자는 탄산칼슘(CaCO3), 탄산마그네슘(MgCO3) 및 탄산바륨(BaCO3)을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 본 발명의 무기입자는 탄산칼슘을 포함할 수 있다.
무기입자의 평균 크기는 1.0 내지 5.0㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 무기탄산염의 평균 입자크기는 1.0 내지 4.0㎛, 1.0 내지 3.0㎛, 1.0 내지 2.0㎛, 2.0 내지 5.0㎛, 또는 3.0 내지 5.0㎛일 수 있다.
또한, 알칼리토금속 탄산염을 함유하는 무기입자는 마스터배치 형태로 폴리에스테르 수지 및 마스터배치 조성물과 혼합되어 수지 용융물로 제조될 수 있다.
수지 용융물을 제조하는 단계는 260~300℃의 온도에서 수행될 수 있다.
또한, 수지 용융물은 폴리에스테르 수지 50~95중량%; 마스터배치 조성물 1~30중량%; 및 무기입자 1~30중량%를 포함할 수 있다.
마스터배치 조성물의 함량은 수지 용융물 전체 중량을 기준으로 1~30중량%일 수 있으며, 구체적으로는 1~10중량%일 수 있다. 이때, 마스터배치 조성물의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 원하는 발포수지의 점도 향상 효과를 발현하기 어려우며, 30중량%를 초과할 경우에는 가공성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 폴리에스테르 수지는 펠렛(pellet), 그래뉼(granule), 비드(bead), 칩(chip) 등의 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 분말(powder) 형태일 수 있다.
예를 들어, 압출 발포하는 단계는 친수화제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 유체 연결 라인 중에 투입할 수 있다. 발포시트 제조 시 필요한 첨가제 중에서, 유체 연결 라인 중에 투입되지 않은 첨가제는, 압출 공정 중에 투입 가능하다.
열안정제는 5가 및/또는 3가의 인 화합물이나, 화학구조적 입체장애가 큰 페놀계 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 5가 및/또는 3가의 인 화합물은 트리메틸포스파이트, 인산, 아인산, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 등을 포함할 수 있고, 화학구조적 입체장애가 큰 페놀계 화합물은 펜타에리트리톨-테트라키스 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온 에스테르(Pentaerythritol tetrakis(3-(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)propionate, Irganox 1010), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄(1,1,3-tris(2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl)butane), 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온 에스테르(octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate), N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-tert-부틸-4-히드록시히드로신남아미드)(N,N'-hexamethylenebis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamamide)), 에틸렌비스(옥시에틸렌)비스［3-(5-tert-부틸-4-히드록시-m-트릴)프로피온 에스테르］(ethylenebis(oxyethylene)bis[3-(5-tert-butyl-4-hydroxy-m-tryl) 및 N,N'-(헥산-1,6-디일)비스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온아미드(N,N'-(Hexane-1,6-diyl)bis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanamide)) 중 1종 이상을 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.
발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제를 사용할 수 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 부탄이 사용될 수 있다.
또한, 발포시트를 제조하는 단계는 발포가 용이하도록 발포성 용융물을 220℃ 내지 260℃에서 냉각한 다음, 냉각된 발포성 용융물을 다이(Dei)에 통과시킴으로써 수행될 수 있다.
이때, 발포성 용융물의 고유점도는 0.9 dl/g 이상, 1.2 dl/g 내지 1.5 dl/g 범위일 수 있다. 수지의 고유점도를 발포에 적합하도록 제어함으로써, 발포배율이 높은 발포체를 효과적으로 제조할 수 있다. 또한, 형성된 발포시트는 캘리브레이터(Calibrator)를 이용하여 형태를 유지할 수 있다.
이때, 발포 온도는 210 내지 260℃, 210 내지 255℃, 210 내지 250℃일 수 있다. 본 발명에 따른 공중합 폴리에스테르 수지는 이소프탄산을 포함함으로써 발포 온도를 상기 범위로 낮게 하여 발포를 수행하여도 수지의 점도유지를 용이하게 할 수 있다.
제조된 발포시트 성형 방법의 예로, 식품 포장용기를 성형하는 방법을 설명하고자 한다.
먼저, 식품 포장용기 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 발포시트를 배치한 후, 수형 금형을 가압하여 식품 포장용기를 성형하는 단계를 수행할 수 있다. 예를 들어, 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치된 발포시트는 열 성형됨으로써 컵 형상의 식품 포장용기로 성형될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 발포시트는 전술한 공중합 폴리에스테르 수지를 포함함에 따라, 금형의 표면 온도를 종래 대비 일정 수준 낮출 수 있다. 이에, 몸체의 측면 높이(H)와 바닥부의 직경(D)의 비율(H/D)이 1.1 이상인 깊은 깊이의 용기 제작도 용이한 이점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다, 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1 내지 3]
에스테르 반응조에 테레프탈산(TPA), 이소프탈산(IPA) 및 에틸렌글리콜(EG)을 투입하고, 에스테르 교환 반응 촉매를 첨가하여 250±2℃에서 에스테르 교환 반응을 수행하였다. 그 후 얻어진 반응 혼합물에 축중합 반응 촉매를 첨가하고 반응조 내 최종 온도 및 압력이 각각 280±2℃ 및 0.1 mmHg이 되도록 조절하면서 축중합 반응을 수행하여 공중합 폴리에스테르 수지를 제조하였다. 이때, 테레프탈산, 이소프탈산 및 에틸렌글리콜의 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절하였다. 각 함량은 산 성분 또는 디올 성분의 전체 몰%를 기준으로 하였다.
[비교 제조예 1]
테레프탈산, 이소프탈산 및 에틸렌글리콜의 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 과정을 통하여 공중합 폴리에스테르 수지를 각각 제조하였다.
TPA(몰%) IPA(몰%) EG(몰%) 융점(℃)
제조예 1 94 6 100 236
제조예 2 93 7 100 233
제조예 3 92 8 100 230
비교 제조예 1 100 - 100 255
[실시예 1]
폴리에스테르 발포시트를 제조하기 위해, 압출기에 제조예 1에서 제조된 공중합 폴리에스테르 수지 100중량부를 기준으로, 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 5중량부, 열안정제(Iganox 1010) 0.1중량부 및 평균 입자사이즈 1.0 내지 5.0㎛의 탄산칼슘 3중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다.
이후, 압출기에 발포제로서 부탄을 공중합 폴리에스테르 수지 100 중량부를 기준으로 1.5 중량부 투입하고, 수지 용융물을 250±2℃로 냉각하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 255℃에서 압출 발포하였으며, 평균 5.0 mm 두께의 발포시트를 제조하였다. 이때, 제조된 발포시트의 밀도는 330 kg/m3 였다.
[실시예 2 및 3]
제조예 1에서 제조된 공중합 폴리에스테르 수지 대신 제조예 2와 3에서 제조된 공중합 폴리에스테르 수지를 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 발포시트를 각각 제조하였다.
[비교예 1]
제조예 1에서 제조된 공중합 폴리에스테르 수지 대신 비교 제조예 1에서 제조된 공중합 폴리에스테르 수지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 발포시트를 제조하였다.
[실험예]
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 발포시트의 물리적 특성과 제조 시의 공정성을 평가하였다. 구체적으로, 물리적 특성 및 공정성은 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
1) 발포시트의 발포배율 측정(밀도 측정)
각 발포시트의 평균 발포밀도를 측정하기 위하여 각 발포시트를 가로 2㎝ Х 세로 2㎝로 샘플을 취한 후, 수중식 전자밀도계(EW300SG, MIRAGE社)로 발포밀도를 측정하였다.
2) 접착강도 측정
발포 시트 두 장을 25Х60 mm로 준비하여 Hot Press에서 온도 150℃에서 2 kgf 압력으로 실링(Sealing)한 후, KS M 3725 규격을 기준으로 인장시험기를 이용하여 인장속도 200 mm/min의 속도로 박리강도를 측정하였다.
압출 발포 온도(℃) 밀도(kg/m3) 접착강도(kgf/cm)
실시예 1 255 330 1.6
실시예 2 250 320 1.8
실시예 3 245 310 2.0
비교예 1 280 350 0.5
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제조예에 따른 폴리에스테르 수지는 이소프탈산을 포함함으로써, 융점을 일정 수준 낮출 수 있으며, 이에 발포 온도 또한 저하시킬 수 있었다. 또한, 실시예에 따른 발포시트는 접착강도가 일정 수준 향상되었으며, 압출 및 발포 온도를 낮출 수 있어 공정성 향상에 효과적인 것을 확인할 수 있었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)인 발포시트로서,
    테레프탈산과 이소프탈산을 포함하는 산 성분; 및 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜 중 1종 이상을 포함하는 디올 성분의 공중합 폴리에스테르 수지를 포함하며,
    상기 산 성분 100몰%에 대하여 상기 이소프탈산의 함량은 6 내지 8 몰%이며, 상기 공중합 폴리에스테르 수지의 융점이 230 내지 236℃이고,
    KS M ISO 845:2012에 따른 평균 발포 밀도는 310 내지 330kg/m3이고, 평균 결정화도는 10 내지 15%이고,
    상기 공중합 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.6~0.9 dl/g이며,
    고유점도(IV)는 0.8~1.5dl/g인 고접착용 폴리에스테르 발포시트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    평균 두께는 1 내지 10mm이며, 셀 사이즈는 평균 100 ㎛ 내지 700 ㎛인 고접착용 폴리에스테르 발포시트.
  4. 테레프탈산과 이소프탈산을 포함하는 산 성분; 및 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜 중 1종 이상을 포함하는 디올 성분을 에스테르화 반응 및 축중합 반응시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 제조하는 단계;
    상기 공중합 폴리에스테르 수지 칩(chip) 및 발포제를 혼합하여 수지 용융물을 제조하는 단계; 및
    상기 수지 용융물을 압출기로 압출 및 발포하는 단계를 포함하며,
    상기 수지 용융물은,
    폴리에스테르 수지와 폴리올레핀 수지를 포함하는 매트릭스; 및
    매트릭스에 분산된 도메인으로 다관능성 화합물을 포함하는 마스터배치 조성물을 포함하고,
    상기 산 성분 100몰%에 대하여 상기 이소프탈산의 함량은 6 내지 8 몰%이며, 상기 공중합 폴리에스테르 수지의 융점이 230 내지 236℃이고,
    상기 공중합 폴리에스테르 수지의 고유 점도(IV)는 0.6~0.9dl/g이며,
    KS M ISO 845:2012에 따른 평균 발포 밀도는 310 내지 330 kg/m3이고
    고유점도(IV)는 0.8~1.5dl/g인 고접착용 폴리에스테르 발포시트의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에스테르화 반응에서 에스테르화 반응촉매로 초산계 촉매 또는 티타늄계 촉매를 사용하고, 에스테르화 반응 촉매는 공중합 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 200~700ppm인 고접착용 폴리에스테르 발포시트의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 마스터배치 조성물은 폴리에스테르 수지 55~85 중량%, 폴리올레핀 수지 10~44 중량% 및 다관능성 화합물 1~30 중량%를 포함하는 고접착용 폴리에스테르 발포시트의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 수지 용융물은 평균 사이즈가 1~5㎛인 탄산바륨을 더 포함하는 고접착용 폴리에스테르 발포시트의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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