KR102698147B1 - Preparing method of thermoplastic polyurethane(tpu) composition - Google Patents
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Abstract
본 발명의 TPU 복합 조성물 제조방법은 조성물 내에 필러가 균일하게 미세 분산될 수 있어 비교적 다량의 필러를 함유할 수 있고, 이에 따라 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 기계적 강도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 TPU 복합 조성물 제조방법은 분진 발생 저감이 가능하여 공정 효율 및 공정 환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.The method for manufacturing a TPU composite composition of the present invention has the effect of allowing a relatively large amount of filler to be contained since the filler can be uniformly and finely dispersed within the composition, thereby improving thermal conductivity and mechanical strength.
In addition, the method for manufacturing a TPU composite composition of the present invention has the effect of improving process efficiency and process environment by reducing dust generation.
Description
본 발명은 TPU 복합 조성물 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조성물 내에 필러가 균일하게 미세 분산될 수 있어 열 전도율 및 기계적 강도를 개선할 수 있으며, 이와 동시에 비산 분진 발생을 방지하고, 제품 성능 재현성 향상을 통해 공정 효율을 개선할 수 있는 TPU 복합 조성물 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a TPU composite composition, and more specifically, to a method for manufacturing a TPU composite composition in which filler can be uniformly and finely dispersed within the composition to improve thermal conductivity and mechanical strength, while at the same time preventing the generation of flying dust and improving process efficiency through improved product performance reproducibility.
TPU(Thermoplastic Polyurethane, 열가소성 폴리우레탄) 필름은 전자부품의 키패드 등으로 널리 사용되고 있으며, TPU 복합 혼합 조성물을 제조하기 위한 기존의 혼합 방법 압출기를 이용한 혼합 방법 및 니더를 이용한 혼합 방법으로 크게 두 가지로 나뉜다.TPU (Thermoplastic Polyurethane) films are widely used in keypads of electronic components, etc., and the existing mixing methods for producing TPU composite mixture compositions are largely divided into two types: a mixing method using an extruder and a mixing method using a kneader.
먼저, 압출기를 이용하여 혼합 제조된 TPU 복합 조성물은 TPU와 필러를 드라이 블렌드 후 압출기 호퍼에 투입하고 이 투입된 재료는 압출기 스크류로 이동하면서 혼합하는 방식으로 제조된다. 이 과정에서 TPU와 필러를 아무리 고르게 교반하여 혼합한다 해도 호퍼에 투입되는 순간 입자가 작은 필러는 TPU 펠렛 틈을 파고 들면서 아래로 이동하게 된다. 이에 따라 필러가 골고루 혼합되지 못하게 되고, 그 결과 압출 공정 초반의 TPU 혼합물 속 필러 함량과 후반의 TPU 혼합물 속 필러 함량은 차이가 발생하게 된다. 또한, 이와 같이 필러가 골고루 분산되지 못하는 경우에 TPU 필름 제조 시 필름에 홀이 발생하거나 끊어지는 등의 한계점이 있었다. 또한, 필러가 100um 이상의 크기로 뭉치게 되면 필름의 해당 부위에 핀홀(pinhole) 결함이 발생하거나 얼룩(첨가제 색상의 점)이 발생하게 되는 한계점이 있었다. 이와 같이 TPU를 복합 조성물로 제조 시 첨가제 함량에 따라 가공 조건이 상이하여 공정 효율이 떨어지고, 핀홀(pinhole) 결함이나 얼룩이 발생하여 첨가제를 사용하지 못하는 한계점이 있었다. First, the TPU composite composition manufactured by mixing using an extruder is manufactured by dry blending TPU and filler and then feeding them into the extruder hopper, and mixing the fed materials while moving with the extruder screw. In this process, no matter how evenly the TPU and filler are stirred and mixed, the minute the filler particles are fed into the hopper, they penetrate the gaps between the TPU pellets and move downward. As a result, the filler is not evenly mixed, and as a result, there is a difference between the filler content in the TPU mixture at the beginning of the extrusion process and the filler content in the TPU mixture at the end. In addition, in cases where the filler is not evenly distributed, there are limitations such as holes or breaks in the TPU film during the manufacture of the film. In addition, if the filler clumps together to a size of 100 um or more, there is a limitation that pinhole defects or stains (dots of the additive color) occur in the corresponding part of the film. In this way, when manufacturing TPU as a composite composition, processing conditions differ depending on the additive content, which reduces process efficiency and has limitations in that the additive cannot be used due to the occurrence of pinhole defects or stains.
다음으로, 기계적 전단력을 이용하는 니더를 이용한 혼합 방법은 압출 공정에 비해 많은 양의 필러를 첨가할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고 많은 양의 필러를 한 번에 투입할 수는 없어 여러 번 나눠서 투입해야 하고, 이로 인해 분진이 다량 발생하게 되어 첨가제의 손실율이 증가해 공정 효율 저하되고 공정 환경이 나빠지는 한계점이 있었다. 또한, 분산 불량과 장비의 기계적 전단력에 의한 분자쇄 절단으로 제조되는 TPU 복합 조성물의 물성과 기계적 특성 편차가 커지는 단점이 있으므로, 고함량 첨가제를 사용하는 TPU 복합 조성물을 생산하기 힘든 한계점이 있었다.Next, the mixing method using a kneader that utilizes mechanical shear force has the advantage of being able to add a large amount of filler compared to the extrusion process. However, despite this advantage, a large amount of filler cannot be injected at one time, but must be injected several times, which generates a large amount of dust, which increases the loss rate of the additive, lowers the process efficiency, and worsens the process environment. In addition, there is a disadvantage in that the physical and mechanical property deviations of the TPU composite composition manufactured by poor dispersion and molecular chain cutting by the mechanical shear force of the equipment increase, so there is a limitation that it is difficult to produce a TPU composite composition using a high content of additive.
본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 과제는 조성물 내에 필러가 균일하게 미세 분산될 수 있어 열 전도율을 향상시키고, 기계적 강도를 개선할 수 있는 TPU 복합 조성물 제조방법을 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a TPU composite composition in which filler can be uniformly and finely dispersed within the composition, thereby improving thermal conductivity and improving mechanical strength.
본 발명이 해결하고자 하는 두번째 과제는 분진 발생 저감 및 첨가제 손실율 감축 등을 통해 공정 효율 및 공정 환경을 개선할 수 있는 TPU 복합 조성물 제조방법을 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a TPU composite composition that can improve process efficiency and process environment by reducing dust generation and additive loss rate.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 용매에 TPU가 용해되어 있는 저점도 TPU 원료 용액 및 필러를 준비하는 단계; (2) 상기 저점도 TPU 원료 용액에 상기 필러를 투입한 후 교반하여 TPU 및 필러를 포함하는 TPU 혼합 조성물을 제조하는 단계; 및 (3) 상기 TPU 혼합 조성물로부터 상기 용매를 제거하여 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계;를 포함하는 TPU 복합 조성물 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-described problem, the present invention provides a method for producing a TPU composite composition, comprising the steps of: (1) preparing a low-viscosity TPU raw material solution in which TPU is dissolved in a solvent and a filler; (2) adding the filler to the low-viscosity TPU raw material solution and stirring to produce a TPU mixed composition including TPU and the filler; and (3) removing the solvent from the TPU mixed composition to obtain a TPU composite composition.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 용매는 DMF(Dimethylmethanamide), THF(Tetrahydrofuran), DMSO(Dimethyl sulfoxide) 및 NMP(N-methylpyrrolidone)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the solvent may be any one selected from the group consisting of DMF (Dimethylmethanamide), THF (Tetrahydrofuran), DMSO (Dimethyl sulfoxide), and NMP (N-methylpyrrolidone).
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 필러는 합성 실리카, 천연 실리카, 구상 실리카, 카본블랙, 클레이(clay), 탄산마그네슘(MgCO3) 및 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the filler may be at least one selected from the group consisting of synthetic silica, natural silica, spherical silica, carbon black, clay, magnesium carbonate (MgCO 3 ) and calcium carbonate (CaCO 3 ).
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 상기 저점도 TPU 원료 용액의 점도는 500 ~ 10,000cP일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the viscosity of the low viscosity TPU raw material solution in step (1) may be 500 to 10,000 cP.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계는 상기 저점도 TPU 원료 용액이 용매 100 중량부에 대하여 TPU 10 ~ 50중량부를 포함하도록 수행될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, step (1) may be performed so that the low viscosity TPU raw material solution contains 10 to 50 parts by weight of TPU per 100 parts by weight of solvent.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계는 TPU 100 중량부에 대하여 필러 1 ~ 50 중량부를 투입하여 수행될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, step (2) can be performed by adding 1 to 50 parts by weight of filler per 100 parts by weight of TPU.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (3) 단계는 감압 조건 하에서 열을 가하여 용매를 제거한 후 TPU 복합 조성물을 수득하는 방식으로 수행될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step (3) can be performed by applying heat under reduced pressure conditions to remove the solvent and then obtaining a TPU composite composition.
본 발명의 TPU 복합 조성물 제조방법은 조성물 내에 필러가 균일하게 미세 분산될 수 있어 비교적 다량의 필러를 함유할 수 있고, 이에 따라 열 전도율을 향상시키고, 기계적 강도를 개선할 수 있는 효과가 있다. The method for manufacturing a TPU composite composition of the present invention has the effect of allowing a relatively large amount of filler to be contained since the filler can be uniformly and finely dispersed within the composition, thereby improving thermal conductivity and mechanical strength.
또한, 본 발명의 TPU 복합 조성물 제조방법은 분진 발생 저감이 가능하여 공정 효율 및 공정 환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method for manufacturing a TPU composite composition of the present invention has the effect of improving process efficiency and process environment by reducing dust generation.
도 1은 기존의 압출기를 이용한 TPU 원료와 필러 혼합물의 압출 공정 과정을 촬영한 이미지이다.
도 2는 기존의 압출기를 이용한 TPU 원료에 과량의 필러를 혼합한 경우의 압출 공정 과정을 촬영한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 TPU 복합 조성물 제조방법의 기술흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 시트 형태의 TPU 복합 조성물 제조방법의 기술흐름도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실시예 및 비교예의 TPU 시편의 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실시예 및 비교예의 TPU 시편의 밀도를 나타낸 그래프이다.Figure 1 is an image of the extrusion process of a TPU raw material and filler mixture using a conventional extruder.
Figure 2 is an image of the extrusion process when an excessive amount of filler is mixed into the TPU raw material using a conventional extruder.
Figure 3 shows a technical flow chart of a method for manufacturing a TPU composite composition according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a technical flow chart of a method for manufacturing a TPU composite composition in a sheet form according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the tensile strength of TPU specimens of examples and comparative examples according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the density of TPU specimens of examples and comparative examples according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention.
상술한 바와 같이 TPU 복합 조성물을 제조하기 위한 기존의 혼합 방법 중 압출기를 이용한 혼합 방법은 필러가 골고루 혼합되지 못하게 되고, 그 결과 압출 공정 초반의 TPU 혼합물 속 필러 함량과 후반의 TPU 혼합물 속 필러 함량은 차이가 발생하게 된다. 또한, 이와 같이 필러가 골고루 분산되지 못하는 경우에 TPU 필름 제조 시 필름에 홀이 발생하거나 끊어지는 등의 한계점이 있었다. 또한, 필러가 100um 이상의 크기로 뭉치게 되면 필름의 해당 부위에 핀홀 결함이나 얼룩이 발생하게 되는 한계점이 있었다. 또한, 니더를 이용한 혼합 방법은 많은 양의 필러를 한 번에 투입할 수는 없어 여러 번 나눠서 투입해야 하고, 이로 인해 분진이 다량 발생하게 되고 첨가제 손실율이 높아져 공정 효율이 저하되고 공정 환경이 나빠지는 한계점이 있었다. 그 결과, 기존의 혼합 방법들은 고함량의 첨가제를 사용하기 어려운 한계점이 있었다.As described above, among the existing mixing methods for manufacturing TPU composite compositions, the mixing method using an extruder does not mix the filler evenly, and as a result, there is a difference between the filler content in the TPU mixture at the beginning of the extrusion process and the filler content in the TPU mixture at the end of the process. In addition, in cases where the filler is not evenly distributed, there are limitations such as holes or breaks in the TPU film during the manufacturing process. In addition, if the filler is clumped to a size of 100 um or more, there is a limitation that pinhole defects or stains occur in the corresponding part of the film. In addition, the mixing method using a kneader cannot input a large amount of filler at once, but must be input in several portions, which generates a large amount of dust and increases the additive loss rate, which reduces the process efficiency and worsens the process environment. As a result, the existing mixing methods have limitations in that it is difficult to use high-content additives.
이와 관련하여, 도 1은 기존의 압출기를 이용한 TPU 원료와 필러 혼합물의 압출 공정 과정을 촬영한 이미지이고, 도 2는 기존의 압출기를 이용한 TPU 원료에 과량의 필러를 혼합한 경우의 압출 공정 과정을 촬영한 이미지이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기존의 압출기를 이용한 혼합의 경우 필러가 과량 첨가되는 경우에 TPU 혼합 조성물의 외관이 울퉁불퉁하며 끊어지는 현상이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 기존의 압출기를 이용한 혼합의 경우 다량의 필러를 사용하기 어려운 한계점이 있었음을 확인할 수 있다.In this regard, Fig. 1 is an image of an extrusion process of a TPU raw material and filler mixture using a conventional extruder, and Fig. 2 is an image of an extrusion process when an excessive amount of filler is mixed into the TPU raw material using a conventional extruder. Referring to Figs. 1 and 2, it can be confirmed that in the case of mixing using a conventional extruder, when an excessive amount of filler is added, the appearance of the TPU mixture composition becomes bumpy and breaks. From this, it can be confirmed that there was a limitation in that it was difficult to use a large amount of filler in the case of mixing using a conventional extruder.
이에 본 발명은 (1) 용매에 TPU가 용해되어 있는 저점도 TPU 원료 용액 및 필러를 준비하는 단계; (2) 상기 저점도 TPU 원료 용액에 필러를 투입한 후 교반하여 TPU 및 필러를 포함하는 TPU 혼합 조성물을 제조하는 단계; 및 (3) 상기 TPU 혼합 조성물로부터 상기 용매를 제거하여 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계;를 포함하는 TPU 복합 조성물 제조방법을 제공하여 상술한 한계점의 해결책을 모색하였다.Accordingly, the present invention seeks to solve the above-described limitations by providing a method for producing a TPU composite composition, comprising the steps of: (1) preparing a low-viscosity TPU raw material solution in which TPU is dissolved in a solvent and a filler; (2) adding a filler to the low-viscosity TPU raw material solution and stirring it to produce a TPU mixed composition including TPU and the filler; and (3) removing the solvent from the TPU mixed composition to obtain a TPU composite composition.
이에 따라 본 발명은 조성물 내에서 필러가 골고루 분산됨에 따라 압출 공정 초반의 TPU 혼합물 속 필러 함량과 후반의 TPU 혼합물 속 필러 함량의 차이가 거의 없으며, TPU 필름 제조 시 필름에 홀이 발생하거나 끊어지는 등의 문제점을 해소할 수 있다. 뿐만 아니라, 필러들이 100um 이상의 크기로 뭉치게 되는 것을 방지할 수 있어 TPU 필름 제조 시 필름에 핀홀 결함이나 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 고함량의 필러를 혼합 사용하기가 용이해지고, 이에 따라 고함량 필러가 조성물 내에서 미세 분산되어 포함됨으로써 열 전도율을 향상시키고, 기계적 강도를 개선할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention has almost no difference between the filler content in the TPU mixture at the beginning of the extrusion process and the filler content in the TPU mixture at the end of the extrusion process since the filler is evenly dispersed in the composition, and thus problems such as holes forming or breaks forming in the TPU film during the manufacture of the TPU film can be resolved. In addition, since the fillers can be prevented from clumping together to a size of 100 μm or more, pinhole defects or stains can be prevented from forming in the film during the manufacture of the TPU film. As a result, it becomes easy to mix and use a high-content filler, and accordingly, since the high-content filler is finely dispersed and included in the composition, there is an effect of improving thermal conductivity and improving mechanical strength.
또한, 본 발명은 조성물 내에서 필러가 균일하게 미세 분산될 수 있어 비교적 다량의 필러를 함유할 수 있고, 이에 따라 열 전도율 및 기계적 강도를 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 공정 과정에서의 분진 발생을 저감할 수 있고, 공정 효율 및 공정 환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of allowing a relatively large amount of filler to be contained since the filler can be uniformly and finely dispersed within the composition, thereby improving thermal conductivity and mechanical strength. In addition, it has the effect of reducing dust generation during the process and improving process efficiency and process environment.
구체적으로, 본 발명은 TPU에 고함량의 첨가제를 배합하여 TPU 복합 조성물을 제조하는 방법에 관한 것으로, TPU를 용매에 녹여서 저점도 액상으로 만든 후 고함량의 필러를 배합하여 TPU 혼합 조성물을 제조하는 것이다. 이에 따라, 본 발명은 필러의 혼합 공정을 10 ~ 20분 내로 단축 가능하여 공정 효율을 향상시킬 수 있으며, 이와 동시에 비산 분진 문제를 해결하고 제품 성능의 재현성을 높일 수 있는 효과가 있다.Specifically, the present invention relates to a method for producing a TPU composite composition by blending a high content of additives into TPU, wherein TPU is dissolved in a solvent to make a low-viscosity liquid, and then a high content of filler is blended to produce a TPU mixed composition. Accordingly, the present invention can shorten the filler mixing process to within 10 to 20 minutes, thereby improving process efficiency, and at the same time, has the effect of solving the problem of flying dust and improving the reproducibility of product performance.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 TPU 복합 조성물 제조방법의 기술흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명은 용매에 TPU가 용해되어 있는 저점도 TPU 원료 용액 및 필러를 준비하는 단계(S10), 상기 저점도 TPU 원료 용액에 상기 필러를 투입한 후 교반하여 TPU 및 필러를 포함하는 TPU 혼합 조성물을 제조하는 단계(S20) 및 상기 TPU 혼합 조성물로부터 상기 용매를 제거하여 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계(S30)를 포함한다.FIG. 3 is a technical flow chart of a method for manufacturing a TPU composite composition according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the present invention includes a step (S10) of preparing a low-viscosity TPU raw material solution in which TPU is dissolved in a solvent and a filler, a step (S20) of adding the filler to the low-viscosity TPU raw material solution and stirring to manufacture a TPU mixed composition including TPU and the filler, and a step (S30) of removing the solvent from the TPU mixed composition to obtain a TPU composite composition.
먼저, (1) 용매에 TPU가 용해되어 있는 저점도 TPU 원료 용액 및 필러를 준비하는 단계(S10)에 대하여 설명한다.First, (1) the step (S10) of preparing a low-viscosity TPU raw material solution and filler in which TPU is dissolved in a solvent is described.
본 발명은 TPU(Thermoplastic Polyurethane, 열가소성 폴리우레탄) 탄성체 원료를 기본 기재로 하며, 상기 TPU 원료를 용매에 용해시킨 저점도 TPU 원료 용액을 사용한다. The present invention uses a TPU (Thermoplastic Polyurethane) elastomer raw material as a basic substrate, and uses a low-viscosity TPU raw material solution in which the TPU raw material is dissolved in a solvent.
이와 같이, TPU를 용매에 녹인 저점도 TPU 원료 용액을 사용하는 경우 상기 용액에 필러를 용이하게 혼합할 수 있게 되고, 이에 따라 필러가 균일하게 분산된 조성물을 수득할 수 있고, 비교적 많은 양의 필러를 함유할 수 있게 된다. In this way, when a low-viscosity TPU raw material solution in which TPU is dissolved in a solvent is used, the filler can be easily mixed into the solution, and accordingly, a composition in which the filler is uniformly dispersed can be obtained and which can contain a relatively large amount of filler.
또한, 상술한 바와 같이 필러가 불균일하게 분산됨에 따른 TPU 필름 제조 시 필름에 홀이 발생하거나 끊어지는 한계점과 필러들이 뭉쳐서 필름에 얼룩이 발생하는 등의 제품 불량을 개선할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 공정 단계에서도 압출 공정 초반의 TPU 혼합물 속 필러 함량과 후반의 TPU 혼합물 속 필러 함량의 차이가 거의 없고, 분진 발생 저감이 가능하여 공정 효율 및 공정 환경을 모두 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, as described above, there is an effect of improving the limitations of forming holes or breaking the film during TPU film manufacturing due to the filler being unevenly distributed, and product defects such as forming stains on the film due to the fillers clumping together. In addition, there is almost no difference in the filler content in the TPU mixture at the beginning of the extrusion process and the TPU mixture at the end of the process, and dust generation can be reduced, so there is an effect of improving both the process efficiency and the process environment.
한편, TPU 원료를 용해시키는 용매로는 유기 용매로 TPU를 용해시켜 TPU가 조성물 내에서 골고루 분산될 수 있도록 하는 것을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 DMF(Dimethylmethanamide), THF(Tetrahydrofuran), DMSO(Dimethyl sulfoxide) 및 NMP(N-methylpyrrolidone)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.Meanwhile, as a solvent for dissolving the TPU raw material, an organic solvent that dissolves the TPU so that the TPU can be evenly dispersed within the composition can be used, but preferably, any one selected from the group consisting of DMF (Dimethylmethanamide), THF (Tetrahydrofuran), DMSO (Dimethyl sulfoxide), and NMP (N-methylpyrrolidone) can be used.
상기의 용매를 사용하는 경우, 상기 용매에 TPU를 용해시킨 저점도 TPU 원료 용액을 제조할 수 있고, 후술하는 바와 같이 저점도 TPU 원료 용액과 필러를 혼합함으로써 공정 과정에서 필러가 뭉치거나 몰리는 것을 방지할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 나아가 필러가 균일하게 미세 분산된 TPU 복합 조성물을 수득할 수 있게 됨에 따라 제품 불량을 해소하고, 열 전도율 및 기계적 강도를 개선할 수 있다. When the above solvent is used, a low-viscosity TPU raw material solution can be prepared by dissolving TPU in the above solvent, and as described below, by mixing the low-viscosity TPU raw material solution with the filler, the filler can be prevented from clumping or crowding during the process, thereby improving process efficiency, and further, a TPU composite composition in which the filler is uniformly and finely dispersed can be obtained, thereby resolving product defects and improving thermal conductivity and mechanical strength.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 저점도 TPU 원료 용액과 필러를 준비하는 단계(S10)는 상기 저점도 TPU 원료 용액이 용매 100 중량부에 대하여 TPU 10 ~ 50 중량부를 포함하도록 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 용매 100 중량부에 대하여 TPU 20 ~ 45 중량부를 포함하도록 수행될 수 있고, 더욱 바람직하게는 용매 100 중량부에 대하여 TPU 25 ~ 37 중량부를 포함하도록 수행될 수 있다. 이 경우 용액은 적당한 점도를 유지하여 이후에 있을 추가 공정이 용이하게 되는 효과가 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step (S10) of preparing the low-viscosity TPU raw material solution and the filler may be performed so that the low-viscosity TPU raw material solution contains 10 to 50 parts by weight of TPU per 100 parts by weight of solvent. More preferably, it may be performed so that it contains 20 to 45 parts by weight of TPU per 100 parts by weight of solvent, and even more preferably, it may be performed so that it contains 25 to 37 parts by weight of TPU per 100 parts by weight of solvent. In this case, the solution maintains an appropriate viscosity, thereby facilitating subsequent additional processes.
만일 상기 범위 미만으로 TPU를 용매에 용해시키는 경우 용매를 제거하는 시간이 길어져 생산성이 떨어질 수 있으며, 만일 상기 범위를 초과하여 TPU를 용매에 용해시키는 경우 용액의 점도가 매우 높아지기 때문에 교반기에 과부하가 걸리거나 작업성이 떨어질 수 있다.If TPU is dissolved in a solvent below the above range, the time required to remove the solvent may increase, which may result in decreased productivity. If TPU is dissolved in a solvent above the above range, the viscosity of the solution may become very high, which may result in overloading the stirrer or decreased workability.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 저점도 TPU 원료 용액의 점도는 200 ~ 20,000cP일 수 있다. 보다 바람직하게는, 500 ~ 10,000cP일 수 있다. 상기 저점도 TPU 원료 용액의 점도가 상기 범위를 만족하는 경우에는 상기 용액에 필러가 용이하게 혼합될 수 있어 비교적 고함량의 필러가 균일하게 미세 분산될 수 있는 장점이 있다. 만일 저점도 TPU 원료 용액의 점도가 상기 범위 미만인 경우에는 용매를 제거하는 시간이 길어져 생산성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있고, 만일 저점도 TPU 원료 용액의 점도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 고함량의 필러가 골고루 분산되지 못하거나 뭉치게 되어 TPU 필름 제조 시 필름에 핀홀 결함이나 얼룩이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the viscosity of the low-viscosity TPU raw material solution may be 200 to 20,000 cP. More preferably, it may be 500 to 10,000 cP. When the viscosity of the low-viscosity TPU raw material solution satisfies the above range, there is an advantage in that the filler can be easily mixed into the solution, so that a relatively high content of filler can be uniformly and finely dispersed. If the viscosity of the low-viscosity TPU raw material solution is less than the above range, the time for removing the solvent may become long, which may cause a problem in that productivity may decrease, and if the viscosity of the low-viscosity TPU raw material solution exceeds the above range, the high content of filler may not be evenly dispersed or may clump together, which may cause a problem in that pinhole defects or stains may occur in the film during the manufacture of the TPU film.
또한, 필러는 합성 실리카, 천연 실리카, 구상 실리카, 카본블랙, 클레이(clay), 탄산마그네슘(MgCO3) 및 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. In addition, the filler may use at least one selected from the group consisting of synthetic silica, natural silica, spherical silica, carbon black, clay, magnesium carbonate (MgCO 3 ), and calcium carbonate (CaCO 3 ).
상기의 필러를 사용하는 경우에 열에 강하고 기계적 물성을 향상시키는 필러의 특성에 의하여 물성이 우수함과 동시에 비교적 고온에서도 사용이 가능한 TPU 필름을 제조할 수 있는 효과가 있다. When the above filler is used, there is an effect of being able to manufacture a TPU film that has excellent properties and can be used at relatively high temperatures due to the characteristics of the filler that are heat-resistant and improve mechanical properties.
특히, 합성 실리카의 경우 기존의 혼합 방법으로 조성물을 제조하는 경우에 다른 필러들에 비하여 겉보기 밀도가 낮아 공정 수행 시 비산 발생 문제가 심각한 한계점이 있었다. 그러나, 본 발명의 제조방법으로 합성 실리카를 이용하여 TPU 혼합 조성물을 제조하는 경우에는 비산 분진 발생이 현저히 저감될 수 있는 장점이 있다.In particular, in the case of synthetic silica, when a composition is manufactured using a conventional mixing method, there is a serious limitation in that the apparent density is lower than that of other fillers, and thus the problem of dust generation during the process is serious. However, when a TPU mixed composition is manufactured using synthetic silica using the manufacturing method of the present invention, there is an advantage in that the generation of dust can be significantly reduced.
다음으로, (2) 상기 저점도 TPU 원료 용액에 상기 필러를 투입한 후 교반하여 TPU 및 필러를 포함하는 TPU 혼합 조성물을 제조하는 단계(S20)에 대하여 설명한다.Next, (2) a step (S20) of adding the filler to the low-viscosity TPU raw material solution and then stirring to produce a TPU mixed composition including TPU and filler is described.
기존의 압출기를 이용한 혼합 방법은 TPU와 필러를 호퍼에 투입하는 순간 상대적으로 평균 입경이 작은 필러들이 TPU 원료 펠렛의 틈을 파고 들어 호퍼의 하부에 집중적으로 몰리는 현상이 발생하였다. 이에 의하여 압출 공정 초기의 TPU 혼합물 속 필러 함량과 후반의 TPU 혼합물 속 필러 함량은 차이가 발생하여 공정 효율이 저하되는 문제점이 있었다. The existing mixing method using an extruder had a problem in that when TPU and filler were put into the hopper, fillers with relatively small average particle diameters dug into the gaps of the TPU raw material pellets and concentrated at the bottom of the hopper. As a result, there was a problem in that the filler content in the TPU mixture at the beginning of the extrusion process and the filler content in the TPU mixture at the end of the process were different, which lowered the efficiency of the process.
또한, 기존의 니더를 이용한 혼합 방법은 필러를 한 번에 투입할 수는 없어 여러 번 나눠서 투입해야 하고, 이로 인해 분진이 다량 발생하게 되고 첨가제 손실율이 증가하여 공정 효율 저하되고 공정 환경이 나빠지는 문제점이 있었다.In addition, the existing mixing method using a kneader had the problem that the filler could not be injected all at once and had to be injected in several portions, which resulted in the generation of a large amount of dust and an increase in the additive loss rate, which lowered the process efficiency and worsened the process environment.
이에 본 발명은 용매에 TPU 원료를 용해시킨 저점도 TPU 원료 용액과 필러를 사용함으로써 필러가 집중적으로 몰리거나 뭉치지 않고 균일하게 분산되도록 하여 상술한 문제점의 해결책을 모색하였다. Accordingly, the present invention sought a solution to the above-described problem by using a low-viscosity TPU raw material solution in which the TPU raw material is dissolved in a solvent and a filler, thereby ensuring that the filler is uniformly dispersed without being concentrated or clumped together.
또한, 비교적 많은 양의 필러를 함유할 수 있게 됨에 따라 필러로 인한 열전도율 및 기계적 물성이 향상될 수 있다. 이에 따라 비교적 고온에서도 사용이 가능한 TPU 복합 조성물을 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, since a relatively large amount of filler can be contained, the thermal conductivity and mechanical properties due to the filler can be improved. Accordingly, there is an effect of being able to manufacture a TPU composite composition that can be used even at relatively high temperatures.
한편, 기존의 기계적 전단력을 이용한 압출기 혹은 니더를 이용한 혼합 공정은 30 ~ 40분의 장시간이 소요되었는데, 본 발명은 필러 혼합 공정을 10 ~ 20분으로 단축 가능한 효과가 있다. 이에 따라 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, the mixing process using an extruder or kneader utilizing existing mechanical shear force took a long time of 30 to 40 minutes, but the present invention has the effect of shortening the filler mixing process to 10 to 20 minutes. Accordingly, there is an advantage of significantly improving process efficiency.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 TPU 혼합 조성물을 제조하는 단계(S20)는 TPU 100 중량부에 대하여 필러 5 ~ 45 중량부를 투입하여 수행될 수 있고, 보다 바람직하게는 TPU 100 중량부에 대하여 필러 5 ~ 35 중량부를 투입하여 수행될 수 있다. 더욱 바람직하게는 TPU 100 중량부에 대하여 필러 5 ~ 25 중량부를 투입하여 수행될 수 있으며, 가장 바람직하게는 TPU 100 중량부에 대하여 필러 5 ~ 15 중량부를 투입하여 수행될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step (S20) of preparing the TPU mixed composition may be performed by adding 5 to 45 parts by weight of filler per 100 parts by weight of TPU, more preferably, by adding 5 to 35 parts by weight of filler per 100 parts by weight of TPU. Even more preferably, it may be performed by adding 5 to 25 parts by weight of filler per 100 parts by weight of TPU, and most preferably, it may be performed by adding 5 to 15 parts by weight of filler per 100 parts by weight of TPU.
이 경우 필러 과량으로 인한 시편의 균열이 발생하지 않는 장점이 있다.In this case, there is an advantage in that cracks in the specimen do not occur due to excessive filler.
만일 필러를 상기 범위 미만으로 투입하는 경우에는 필러의 총 함량이 낮아짐에 따라 TPU 복합 조성물 제조 시 열 전도율 및 기계적 강도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 만일 필러를 상기 범위를 초과하여 투입하는 경우에는 조성물의 부피 중 대부분을 필러가 차지하게 되어 시편 제작 시 쉽게 균열이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.If the filler is added in an amount less than the above range, the total content of the filler will decrease, which may cause problems in thermal conductivity and mechanical strength during the manufacture of the TPU composite composition. In addition, if the filler is added in an amount exceeding the above range, the filler will occupy most of the volume of the composition, which may cause problems in that cracks easily occur during the manufacture of the specimen.
또한, 상기 TPU 혼합 조성물을 제조하는 단계(S20)는 상기 저점도 TPU 원료 용액에 필러를 투입한 후 실온 조건 하에서 100 ~ 500 rpm으로 5 ~ 40분 동안 교반하여 수행됨이 바람직하다. 보다 바람직하게는 실온 조건 하에서 100 ~ 300 rpm으로 10 ~ 50분 동안 교반하여 수행될 수 있고, 더욱 바람직하게는 실온 조건 하에서 150 ~ 250 rpm으로 10 ~ 20분 동안 교반하여 수행될 수 있다.In addition, the step (S20) of manufacturing the TPU mixed composition is preferably performed by adding a filler to the low viscosity TPU raw material solution and then stirring at 100 to 500 rpm for 5 to 40 minutes under room temperature conditions. More preferably, it can be performed by stirring at 100 to 300 rpm for 10 to 50 minutes under room temperature conditions, and even more preferably, it can be performed by stirring at 150 to 250 rpm for 10 to 20 minutes under room temperature conditions.
이 경우 상기 TPU 혼합 조성물 내에서 필러가 균일하고 미세하게 분산될 수 있는 효과가 있다.In this case, there is an effect in which the filler can be uniformly and finely dispersed within the TPU mixed composition.
만일 상기 교반 속도 범위 및 교반 시간 미만으로 교반이 수행되는 경우에는 필러가 충분히 고루 섞이지 못하게 되어 필러가 뭉치거나 집중될 수 있고, 이에 따라 상술한 바와 같이 기존 혼합 방법의 한계점을 해결하지 못하게 될 수 있다. If stirring is performed at a speed and time lower than the above-mentioned stirring speed range and stirring time, the filler may not be sufficiently mixed, causing the filler to clump or concentrate, and thus the limitations of the existing mixing method as described above may not be resolved.
한편, '실온(Room temperature)'은 1 ~ 35℃의 온도 범위를 의미할 수 있다. Meanwhile, 'room temperature' can mean a temperature range of 1 to 35℃.
다음으로, (3) 상기 TPU 혼합 조성물로부터 상기 용매를 제거하여 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계(S30)에 대하여 설명한다.Next, (3) the step (S30) of removing the solvent from the TPU mixed composition to obtain a TPU composite composition is described.
저점도 TPU 원료 용액에 필러를 투입 및 혼합한 TPU 혼합 조성물로부터 용매를 제거함으로써 TPU 필름을 제조/형성할 수 있는 TPU 복합 조성물을 제조할 수 있다. A TPU composite composition capable of manufacturing/forming a TPU film can be manufactured by removing a solvent from a TPU mixed composition in which a filler is added and mixed into a low-viscosity TPU raw material solution.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계(S30)는 감압 조건 하에서 열을 가하여 용매를 제거한 후 TPU 복합 조성물을 수득하는 방식으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계(S30)는 진공 오븐 내에서 감압 조건 하 12 ~ 36시간 동안 열을 가하여 수행될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step (S30) of obtaining the TPU composite composition may be performed by applying heat under reduced pressure conditions to remove the solvent and then obtaining the TPU composite composition. More specifically, the step (S30) of obtaining the TPU composite composition may be performed by applying heat under reduced pressure conditions in a vacuum oven for 12 to 36 hours.
이 때, 온도 범위는 40 ~ 80℃일 수 있으며, 바람직하게는 50 ~ 70℃일 수 있다.At this time, the temperature range can be 40 to 80℃, preferably 50 to 70℃.
이에 따라 혼합물 내에 존재하는 용매는 오븐 온도에 의해 천천히 기화하게 되고, 기화된 용매는 감압에 의해 오븐 밖에서 수거되어 TPU 복합 조성물을 얻을 수 있다 Accordingly, the solvent present in the mixture is slowly vaporized by the oven temperature, and the vaporized solvent is collected outside the oven by depressurization to obtain a TPU composite composition.
또한, 본 발명은 상기 상기 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계(S30) 이후에 (4) 상기 TPU 복합 조성물을 고온 조건 하에서 건조하여 시트 형태의 TPU 복합 조성물을 제조하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include, after the step (S30) of obtaining the TPU composite composition, a step (4) of drying the TPU composite composition under high temperature conditions to produce a TPU composite composition in the form of a sheet (S40).
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 시트 형태의 TPU 복합 조성물 제조방법의 기술흐름도이다. 도 4를 참조하면, 액상의 TPU 복합 조성물 제조 후, 이를 고온 조건 하에서 수득함으로써 시트 형태의 TPU 복합 조성물을 제조할 수 있다.Figure 4 is a technical flow chart of a method for producing a TPU composite composition in a sheet form according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to Figure 4, after producing a liquid TPU composite composition, a TPU composite composition in a sheet form can be produced by obtaining the same under high temperature conditions.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 시트 형태의 TPU 복합 조성물을 제조하는 단계(S40)는 80 ~ 220℃의 온도 조건 하에서 1 ~ 30분 동안 건조하여 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 90 ~ 200℃의 온도 조건 하에서 1 ~ 20분 동안 건조하여 수행될 수 있고, 더욱 바람직하게는 100 ~ 170℃의 온도 조건 하에서 5 ~ 15분 동안 건조하여 수행될 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the step (S40) of manufacturing a TPU composite composition in the form of a sheet may be performed by drying under a temperature condition of 80 to 220°C for 1 to 30 minutes. More preferably, it may be performed by drying under a temperature condition of 90 to 200°C for 1 to 20 minutes, and even more preferably, it may be performed by drying under a temperature condition of 100 to 170°C for 5 to 15 minutes.
또한, 상기 건조는 오븐에서 수행될 수 있다.Additionally, the drying can be performed in an oven.
이 경우 1차 감압 건조 후 잔존할 수도 있는 미량의 용매를 확실하게 제거할 수 있다.In this case, trace amounts of solvent that may remain after the first depressurization drying can be reliably removed.
나아가, 본 발명은 (1) 상기의 어느 하나의 제조방법으로부터 제조된 TPU 복합 조성물을 분쇄 후 사출 성형하는 단계;를 포함하는 TPU 복합 조성물 제조방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for manufacturing a TPU composite composition, including (1) a step of pulverizing and then injection molding a TPU composite composition manufactured by any one of the above manufacturing methods.
이에 따라, 필러의 뭉침 등에 의하여 필름에 홀이 발생하거나 끊어지고, 얼룩이 발생하며, 필러가 내재된 부분에 요철이 발생하는 등의 제품 불량을 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 비교적 많은 양의 필러를 함유할 수 있게 됨에 따라 열 전도율이 향상되어 고온 조건 하에서도 사용이 가능한 효과가 있다.Accordingly, there is an effect of improving product defects such as holes or breaks in the film, stains, and unevenness in the area where the filler is embedded due to clumping of filler. In addition, since a relatively large amount of filler can be contained, the thermal conductivity is improved, so there is an effect of being able to be used even under high-temperature conditions.
먼저, (1) 상술한 방법으로 제조된 TPU 복합 조성물을 분쇄 후 사출 성형하는 단계(S1)에 대하여 설명한다.First, (1) the step (S1) of pulverizing and then injection molding the TPU composite composition manufactured by the above-described method is described.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 사출 성형하는 단계(S1)는 TPU 복합 조성물을 사출기 노즐 온도가 180 ~ 220 ℃인 경우에 사출 압력을 40 ~ 60 kgf/cm2 조건으로 하여 수행될 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the injection molding step (S1) may be performed under the conditions of an injection molding machine nozzle temperature of 180 to 220° C. and an injection pressure of 40 to 60 kgf/cm 2 .
결국, 본 발명은 조성물 내에 필러가 균일하게 미세 분산될 수 있어 열 전도율 및 기계적 강도를 개선할 수 있는 TPU 복합 조성물 제조방법을 제공할 수 있고, 이에 따라 분진 발생 저감 등을 통해 공정 효율 및 공정 환경도 함께 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명을 통해 제조된 TPU 복합 조성물은 그 자체 또는 원료 TPU와의 추가적인 건식 블렌딩을 통하여 다양한 기술분야에서 유용하게 활용될 수 있다.Ultimately, the present invention can provide a method for manufacturing a TPU composite composition in which fillers can be uniformly and finely dispersed within the composition, thereby improving thermal conductivity and mechanical strength, and thereby improving process efficiency and process environment through reduction of dust generation, etc. Furthermore, the TPU composite composition manufactured through the present invention can be usefully utilized in various technical fields by itself or through additional dry blending with raw TPU.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
실시예 1Example 1
혼합 용기에 하기 표 1에 따른 원료 TPU 용액과 필러 용액을 투입하고 실온 조건하에서 교반기 200rpm의 속도로 20분 동안 혼합하였다. 혼합이 완료된 TPU 혼합 조성물을 20 x 20 x 5 cm 사각 용기에 부어 60℃ 진공 오븐에 넣은 후, 감압 조건하에서 24시간 동안 용매를 제거하여 TPU 복합 조성물을 회수하였다. 혼합물은 조성물을 다시 170℃ 오븐에서 10분 동안 건조하여 시트 형태의 TPU 복합 조성물을 수득하였다. 마지막으로 상기 TPU 복합 조성물을 분쇄 후 사출기 노즐 온도 180 ~ 220 ℃, 사출 압력 40 ~ 60 kgf/cm2 조건에서 금형에 주입 후 30초동안 냉각시켜 100 x 100 x 2mm 시편 5개를 제작하였다.The raw TPU solution and filler solution according to Table 1 below were added to a mixing container and mixed at room temperature conditions with a stirrer speed of 200 rpm for 20 minutes. The TPU mixture composition after mixing was poured into a 20 x 20 x 5 cm square container and placed in a vacuum oven at 60°C, and the solvent was removed under reduced pressure conditions for 24 hours to recover the TPU composite composition. The mixture composition was dried again in an oven at 170°C for 10 minutes to obtain a TPU composite composition in a sheet form. Finally, the TPU composite composition was pulverized, injected into a mold under the conditions of an injection molding machine nozzle temperature of 180 to 220°C and an injection pressure of 40 to 60 kgf/ cm2 , and cooled for 30 seconds to produce five specimens measuring 100 x 100 x 2 mm.
실시예 2 ~ 6Examples 2 to 6
하기 표 1에 따라 원료 TPU 용액과 필러 용액을 준비한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The same procedure as Example 1 was followed, except that the raw TPU solution and filler solution were prepared according to Table 1 below.
(중량부)menstruum
(weight)
1) Micronized Silica1) Micronized Silica
비교예 1 Comparative Example 1
압출기를 이용하여 원료 TPU와 필러를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The same procedure as Example 1 was followed, except that the raw TPU and filler were mixed using an extruder.
비교예 2Comparative Example 2
압출기를 이용하여 원료 TPU와 필러를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The same procedure as Example 1 was followed, except that the raw TPU and filler were mixed using an extruder.
비교예 3Comparative Example 3
니더를 이용하여 원료 TPU와 필러를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The same procedure as Example 1 was followed, except that the raw TPU and filler were mixed using a kneader.
비교예 4Comparative Example 4
니더를 이용하여 원료 TPU와 필러를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The same procedure as Example 1 was followed, except that the raw TPU and filler were mixed using a kneader.
실험예 1. 혼합 시간 측정Experimental Example 1. Mixing Time Measurement
실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 4의 원료 TPU와 필러 혼합 완료 시간을 측정하였고, 그 측정값을 하기 표 2에 나타냈다.The mixing completion times of the raw TPU and filler of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 were measured, and the measured values are shown in Table 2 below.
(고른 분산을 위해 2~3차 압출 필요)20 ~ 30 minutes
(2nd to 3rd extrusion required for even distribution)
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 ~ 6의 경우 혼합 완료 시간이 총 15 ~ 20분 정도로 짧은데 비하여, 비교예 1 ~ 2의 경우 40 ~ 90분, 비교예 3 ~ 4의 경우 30 ~ 40분 정도의 긴 시간이 필요함을 알 수 있다. 이로부터 본 발명의 경우 혼합 공정 시간을 단축함으로써 공정 효율이 향상되는 효과가 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 2 above, it can be seen that while the mixing completion time for Examples 1 to 6 was short, approximately 15 to 20 minutes in total, it required a long time of approximately 40 to 90 minutes for Comparative Examples 1 to 2, and approximately 30 to 40 minutes for Comparative Examples 3 to 4. From this, it can be confirmed that the present invention has the effect of improving process efficiency by shortening the mixing process time.
실험예 2. 인장강도 측정Experimental Example 2. Tensile Strength Measurement
실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 4의 시편에 대하여 ASTMD D 412에 의거하여 인장강도를 측정하고, 그 측정값을 하기 표 3에 나타냈다. 이 때, 비교예 2 및 비교예 4의 경우 필러 과량으로 인하여 가공이 불가하였다.The tensile strength of the specimens of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 was measured in accordance with ASTM D D 412, and the measured values are shown in Table 3 below. In this case, processing was not possible for Comparative Examples 2 and 4 due to excessive filler content.
강도 (kgf/cm2)seal
Strength (kgf/cm 2 )
상기 표 3을 참조하면, 실시예 1의 경우 5개 시편의 인장강도가 250 ~ 259 kgf/cm2의 값을 가져 제품 성능의 재현성이 우수함을 알 수 있다. Referring to Table 3 above, in the case of Example 1, the tensile strength of the five specimens had values of 250 to 259 kgf/cm 2 , indicating excellent reproducibility of product performance.
이와 관련하여, 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실시예 및 비교예의 TPU 시편의 인장강도를 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 실시예 1의 경우 비교예 1 및 비교예 3에 비하여 인장강도 결과값의 범위가 현저히 좁음을 알 수 있고, 이로부터 본 발명은 제품 성능의 재현성이 우수함을 알 수 있다.In this regard, Fig. 5 is a graph showing the tensile strength of TPU specimens of examples and comparative examples according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to Fig. 5, it can be seen that the range of tensile strength results in Example 1 is significantly narrower than in Comparative Examples 1 and 3, and from this it can be seen that the present invention has excellent reproducibility of product performance.
실험예 3. 밀도 측정Experimental Example 3. Density Measurement
실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 4의 시편에 대하여 밀도를 측정하고, 그 측정값을 하기 표 4에 나타냈다. 이 때, 비교예 2 및 비교예 4의 경우 필러 과량으로 인하여 가공이 불가하였다.The density of the specimens of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 was measured, and the measured values are shown in Table 4 below. At this time, in the case of Comparative Examples 2 and 4, processing was impossible due to excessive filler.
상기 표 4를 참조하면, 실시예 1의 경우 필러가 과량 혼합 및 분산되어 있음에도 불구하고 밀도가 낮게 나타남을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 경우 5개 시편의 밀도가 1.269 ~ 1.270 g/cc의 값을 가져 제품 성능의 재현성이 우수함을 알 수 있다. Referring to Table 4 above, it can be seen that in the case of Example 1, the density is low even though the filler is excessively mixed and dispersed. In addition, in the case of Example 1, it can be seen that the density of five specimens has a value of 1.269 to 1.270 g/cc, indicating excellent reproducibility of product performance.
이와 관련하여, 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실시예 및 비교예의 TPU 시편의 밀도를 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 실시예 1의 경우 비교예 1 및 비교예 3에 비하여 밀도 결과값의 범위가 현저히 좁음을 알 수 있고, 이로부터 본 발명은 제품 성능의 재현성이 우수함을 알 수 있다.In this regard, Fig. 6 is a graph showing the density of TPU specimens of examples and comparative examples according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to Fig. 6, it can be seen that the range of density results in Example 1 is significantly narrower than in Comparative Examples 1 and 3, and from this it can be seen that the present invention has excellent reproducibility of product performance.
실험예 4. 압출 시작 후 초기 및 후기 TPU 혼합 조성물의 밀도 비교Experimental Example 4. Comparison of Density of Initial and Late TPU Mixtures after Start of Extrusion
비교예 1에 따른 압출 시작 후 압출 경과 시간에 따른 TPU 혼합 조성물의 밀도를 측정하여 하기 표 5에 나타냈다.The density of the TPU blend composition according to the extrusion time after the start of extrusion according to Comparative Example 1 was measured and shown in Table 5 below.
상기 표 5를 참조하면, 기존의 압출기를 이용한 혼합 공정의 경우 TPU와 필러를 아무리 고르게 교반하여 혼합한다 해도 호퍼에 투입되는 순간 입자가 작은 필러는 TPU 펠렛 틈을 파고 들면서 아래로 이동하게 되고, 이에 따라 필러가 골고루 혼합되지 못하게 됨을 알 수 있다. 또한, 그 결과 압출 공정 초반의 TPU 혼합물 속 필러 함량과 후반의 TPU 혼합물 속 필러 함량에 차이가 발생하는 한계점이 있음을 확인할 수 있다.Referring to Table 5 above, in the case of a mixing process using a conventional extruder, no matter how evenly the TPU and filler are stirred and mixed, the moment the filler is put into the hopper, the small particles of the filler move downward while digging into the gaps of the TPU pellets, and thus the filler is not mixed evenly. In addition, it can be confirmed that there is a limitation in that there is a difference between the filler content in the TPU mixture at the beginning of the extrusion process and the filler content in the TPU mixture at the end.
Claims (7)
(2) 상기 저점도 TPU 원료 용액에 상기 필러를 투입한 후 1 ~ 35℃의 실온 조건 하에서 150 ~ 250 rpm으로 10 ~ 20분 동안 교반하여 TPU 및 필러를 포함하는 TPU 혼합 조성물을 제조하는 단계;및
(3) 상기 TPU 혼합 조성물로부터 상기 용매를 제거하여 TPU 복합 조성물을 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 (2) 단계는 TPU 100 중량부에 대하여 필러 5 ~ 15 중량부를 투입하여 수행되는 TPU 복합 조성물 제조방법.
(1) A step for preparing a low viscosity TPU raw material solution and filler having a viscosity of 500 to 10,000 cP, in which 25 to 37 parts by weight of TPU is dissolved per 100 parts by weight of solvent;
(2) a step of preparing a TPU mixed composition including TPU and filler by adding the filler to the low viscosity TPU raw material solution and stirring the mixture at 150 to 250 rpm for 10 to 20 minutes under room temperature conditions of 1 to 35°C; and
(3) a step of removing the solvent from the TPU mixed composition to obtain a TPU composite composition;
A method for manufacturing a TPU composite composition, wherein the step (2) is performed by adding 5 to 15 parts by weight of filler per 100 parts by weight of TPU.
상기 용매는 DMF(Dimethylmethanamide), THF(Tetrahydrofuran), DMSO(Dimethyl sulfoxide) 및 NMP(N-methylpyrrolidone)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 TPU 복합 조성물 제조방법.
In the first paragraph,
A method for producing a TPU composite composition, characterized in that the solvent is any one selected from the group consisting of DMF (Dimethylmethanamide), THF (Tetrahydrofuran), DMSO (Dimethyl sulfoxide), and NMP (N-methylpyrrolidone).
상기 필러는 합성 실리카, 천연 실리카, 카본블랙, 클레이(clay), 탄산마그네슘(MgCO3) 및 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 TPU 복합 조성물 제조방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a TPU composite composition, characterized in that the filler is at least one selected from the group consisting of synthetic silica, natural silica, carbon black, clay, magnesium carbonate (MgCO 3 ), and calcium carbonate (CaCO 3 ).
상기 (3) 단계는 감압 조건 하에서 열을 가하여 용매를 제거한 후 TPU 복합 조성물을 수득하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 TPU 복합 조성물 제조방법.
In the first paragraph,
A method for producing a TPU composite composition, characterized in that the step (3) is performed in a manner of removing a solvent by applying heat under reduced pressure conditions and then obtaining a TPU composite composition.
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Non-Patent Citations (1)
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| Journal of Applied Polymer Science, Vol, 135, 46422(2018.03.25.)* |
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