KR20050047703A

KR20050047703A - 축열 발포체 제조용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된축열발포체

Info

Publication number: KR20050047703A
Application number: KR1020030081471A
Authority: KR
Inventors: 공성철
Original assignee: 공성철
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2005-05-23

Abstract

본 발명은 축열 발포체 제조용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 축열발포체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발포용 베이스수지 100 중량부; 발포제 1 내지 20 중량부; 축열 파우더 5 내지 50 중량부; 및 기타 첨가제 0 내지 60 중량부를 포함하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 의해 주위의 열을 자체적으로 저장, 방출하여 인체가 느낄 수 있는 온도의 변화 폭을 최소화고 추위와 더위로부터 몸을 보호해줄 수 있는 축열기능을 가지는 발포체를 제공할 수 있다.

Description

축열 발포체 제조용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 축열발포체 {Resin Composition for Preparing Heat-Storing Foam and the Heat-Storing Foam Prepared Using the Same}

본 발명은 축열 발포체 제조용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 축열발포체에 관한 것으로 보다 상세하게는 발포체 제조용 수지 조성물에 축열 파우더를 혼합함으로써 주위의 열을 자체적으로 저장, 방출하여 인체가 느낄 수 있는 온도의 변화 폭을 최소화고 추위와 더위로부터 몸을 보호해줄 수 있는 축열기능을 가지는 발포체에 관한 것이다.

일반적으로 폴리올레핀 수지 및 열가소성수지를 이용한 발포체는 신발, 매 트, 시트, 보온단열재, 쿠션재 등의 용도로 많이 사용되어지고 있다. 이러한 발포체는 무가교 방식 또는 가교제를 첨가하여 화학적으로 가교시키는 방식, 또는 전자선 가교방식으로 제조될 수 있다.

그러나, 이들발포체는 열전도도가 낮아 보온단열재 용도로는 적합하나, 신발깔창(insole), 매트, 시트 등, 직접 신체와 닿는 용도로 사용되는 경우 체온에 의한 폼 표면 온도의 상승으로 착용감이 좋지 않고 땀 냄새가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발포체 제조용 수지 조성물에 축열 파우더를 혼합함으로써 주위의 열을 자체적으로 저장, 방출하여 인체가 느낄 수 있는 온도의 변화 폭을 최소화고 추위와 더위로부터 몸을 보호해줄 수 있는 축열기능을 가지는 발포체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 하나의 측면은 발포용 베이스수지 100 중량부; 발포제 1 내지 20 중량부; 축열 파우더 5 내지 50 중량부; 및 기타 첨가제 0 내지 60 중량부를 포함하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 다른 측면은 축열 발포체 제조용 수지 조성물을 무가교방식으로 발포시키거나, 전자선가교방식 또는 화학가교 방식으로 가교시키고 발포시켜 제조된 축열 발포체에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 축열 발포제 제조용 수지 조성물을 시트 형태로 발포시킨 후 별도로 제조된 시트와 열 또는 접착제로 합지시켜 제조된 축열 발포체 시트에 관한 것이다.

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 발포용 베이스수지로는 폴리올레핀 수지 또는 열가소성수지를 사용한다. 폴리올레핀 수지로는 구체적으로 LDPE, LLDE, EVA, PP 등을 예로 들수 있으며, 열가소성수지로는 구체적으로 메탈로센 폴리에틸렌 (Metallocene PE), TPE수지 (폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계 엘라스토머수지), 스타이렌부타디엔공중합체(SBS), 스타이렌에틸렌부타디엔스타이렌(SEBS), 폴리스타이렌(PS), 아크릴로니트릴부타디엔스타이렌공중합체(ABS) 등을 예로 들 수 있다.

본 발명에서 사용되는 발포제로는 이산화탄소, 프로판, 부탄 등의 기체 발포제, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소암모늄, 아질산나트륨 등의 무기계 발포제, 또는 아조디카본아마이드, 설포닐하이드라진 화합물, 아지드화합물 등의 유기계 발포제를 사용할 수 있고, 그 성분함량은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부의 범위이다.

상기 축열 파우더는 코팅물질을 사용하여 상전이 물질을 캡슐화시킨 상태로서, 대략 1∼50㎛ 정도의 평균입도를 가지는 미세입자이다.

이때 상전이물질로는 파라핀계 탄화수소물질, 무기수화물 또는 그의 용융염을 사용한다. 상기 파라핀계 탄화수소 물질로는 탄소수 8 내지 28의 파라핀계 탄화수소물질, 보다 구체적으로 옥타데칸 등을 예로 들 수 있으며, 상기 무기수화물은 초산나트륨 3수화물, 염화칼슘 6수화물, 황산나트륨 10수화물, 불화칼륨 4수화물, 질산마그네슘 6수화물, 황산나트륨 10수화물, 티오황산나트륨 5수화물, 제2인산나트륨 12수화물, 염화칼륨 6수화물 등을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 상전이물질을 캡슐화하는 코팅물질로는 우레탄수지, 아크릴수지, 알키드수지, 멜라민수지 등을 사용한다.

본 발명의 조성물에서 축열 파우더의 함량은 베이스 수지 100중량부에 대하여 5 내지 50 중량부의 범위로 첨가한다. 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 온도조절성능이 미약하게 되며, 50 중량부를 초과하는 경우 제조공정이 불안정하게 되고 발포체의 물성이 저하되어 바람직하지 못하다.

본 발명의 조성물에는 기타 첨가제로서 화학가교를 위한 가교제(DCP); 유무기계 항균제; 활제; 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 황산바륨 등과 같은 충진제; 폐놀계, 설파이드계, 아민계 화합물과 같은 열안정제 등이 첨가될 수 있다.

그 사용함량은 화학가교를 위한 가교제의 경우 0.5∼3.0 중량부 범위이고, 유무기계 항균제는 0.1∼3.0중량부 범위이며, 활제는 0.5∼50 중량부 범위이고, 성형성 향상을 위한 충진제는 0∼50중량부 범위이며, 열안정제는 0∼3.0중량부 범위이다.

상기 기타 첨가제의 총 함량은 0∼60중량부의 범위가 된다.

상기 열거된 첨가제 이외에도 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 다양한 종류의 첨가제가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 발포체 제조용 수지 조성물은 무가교방식으로 발포시키거나 전자선가교 또는 화학가교의 방식으로 가교시켜 제조할 수 있으며, 폼과 필름의 합지형태로도 제조가능하다.

먼저, 무가교방식에 의해 발포체를 제조하는 방법은 다음과 같다. 우선 베이스 수지에, 축열 파우더, 발포제, 충진제 및 기타 첨가제를 니더(Kneader)에 투입하고 혼합, 용융한 후 펠렛화한다. 이를 압출기에 피딩하여 용융시키며 압출, 발포시트를 제조한다. 이때 조성물들을 이루는 성분들은 충분히 용융, 혼합되도록 하며, 특히 축열 파우더는 파손되지 않도록 주의 한다.

전자선가교방식에 의해 제조하는 방법은 다음과 같다. 베이스수지에 축열 파우더, 발포제, 충진제 및 기타 첨가제를 니더에 투입하고 혼합, 용융한 후 펠렛화한다. 이를 압출기에 피딩하여 용융, 압출시트를 제조한 후 전자선가속기를 이용하여 시트를 전자선가교를 시킨다. 그후, 150∼250℃의 발포로(OVEN)에서 발포시켜 제조한다.

화학가교방식으로 제조하는 방법은 다음과 같다. 베이스수지에 축열 파우더, 발포제, 충진제, 가교제 및 기타 첨가제를 니더에 투입하고 혼합, 용융하여 고체 펠렛화한 다음 이를 압출기에 피딩하여 용융, 압출시트를 제조한 후 150∼250℃의 발포로(OVEN)에서 가교, 발포시켜 제조한다.

폼과 필름의 합지형태의 제품을 제조하는 방법은 다음과 같다. 베이스수지에 축열 파우더, 발포제, 충진제 및 기타 첨가제를 니더에 투입하고 시트 형태로 발포한 다음, 별도로 시트제조설비(압출기, 칼렌더기 등)를 이용하여 시트를 제조하여 폼과 시트를 열 또는 접착제로 합지하여 제조한다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

폴리올레핀계 LDPE 수지에 발포제, 가교제, 항균제, 축열 파우더 및 기타 첨가 물질을 표 1에 기재된 조성비, 제조 조건에 따라 제조하여 발포체를 얻었다.

본 실시예 및 비교예에 따른 발포체의 제조는 TWIN압출기 (한국EM사, Corotationtwin screw, L/D=42:1)를 사용하였다.

구분		실시예				비교예
조성	성분명	무가교	화학가교	전자선가교	시트(폼합지)	화학기교	전자선가교
	LDPE(Dow사)¹⁾	100	100	100	100	100	100
	발포제²⁾	3	10	10	-	10	10
	가교제³⁾	-	1	-	-	1	-
	축열파우더⁴⁾	10	10	10	20	-	-
	항균제⁵⁾	1	1	1	1	-	-
제조조건	압출 온도	140	135	135	150	125	125
	발포로 온도	-	210	230	-	210	230
	조사선량	-	-	500kv*6Mrad	-	-	500*5Mrad
	폼합지	-	-	-	프레임합지	-	-

1) Dupont Dow사 Engage(LDPE)

2) 동진 세미캠 CELLCOM Azodicarbonamide계 발포제

3) 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)

4) 새이앤씨 마이크로캠사의 Thermotek PCM(phase change material)

5) 세풍산업사의 SPI 은계 항균제

상기 실시예 및 비교예에 따른 발포체의 물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

구분		실시예				비교예
구분		무가교	화학가교	전자선가교	시트(폼합지)	화학가교	전자선가교
밀도(g/cm³)		0.78	0.070	0.075	0.92	0.067	0.072
두께(mm)		1.0	2.8	2.9	0.8(2.0)	2.9	3.0
발포배율(배)		1.3	14.2	13.2	1.0	14.8	13.7
항균성		○	○	○	○	×	×
온도유지성(min)	30℃	2.7	3.0	3.2	4.5	0.2	0.2
	35℃	3.3	3.7	3.8	5.4	0.3	0.3
	40℃	3.8	4.0	4.0	5.6	0.4	0.4
	45℃	4.0	4.2	4.2	5.7	0.5	0.5

[물성측정방법]

(1) 발포배율 : 미발포체의 평균밀도를 발포체의 겉보기 밀도로 나누어 얻어진 값을 발포배율로 취했다.

(2) 항균성 : 시료를 영양염한천이 담긴배지에 넣고 공시균(Aspergillus niger)을 넣어3주간 균을 배향후 균의 생장억제 여부로 항균성시험을 실시하였다.(균 성장(×), 미성장(○))

(3) 온도유지성 : 시료률 건조 오븐에 넣은 후 각 온도에 도달하는 시간으로 축열성능을 비교하였다.

본 발명에 따른 발포체는 온도변화에 따른 축열성능이 우수하여 온도조절성능이 뛰어나서 신발, 의류, 바닥재등의 용도로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

발포용 베이스수지 100 중량부;

발포제 1 내지 20 중량부;

축열 파우더 5 내지 50 중량부; 및

기타 첨가제 0 내지 60 중량부를 포함하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 발포용 베이스수지가 LDPE, LLDPE, EVA 및 PP로 이루어진 군에서 선택된 폴리올레핀수지이거나, 또는 메탈로센 폴리에틸렌 (MetallocenePE), TPE수지(폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 폴리우레탄계수지), 스타이렌부타디엔 공중합체(SBS), 스타이렌에틸렌부타디엔스타이렌공중합체(SEBS), 폴리스타이렌(PS) 및 아크릴로니트릴부타디엔스타이렌공중합체(ABS)로 이루어진 군으로부터 선택된 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 발포제가 이산화탄소, 프로판가스 및 부탄가스로 이루어진 군에서 선택된 가스 발포제이거나, 또는 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소암모늄 및 아질산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 무기계 발포제이거나, 또는 아조디카본아마이드, 설포닐하이드라진화합물 및 아지드화합물로 이루어진 군에서 선택된 유기계 발포제인 것을 특징으로 하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 축열 파우더가 파라핀 계탄화수소물질, 및 무기수화물과 그의 용융염으로 이루어진 군으로부터 선택된 상전이 물질을 멜라민수지, 우레탄수지, 아크릴수지 및 알키드수지로 이루어진 군에서 선택된 코팅물질로 캡슐화시킨 것임을 특징으로 하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물.
제 4항에 있어서, 상기 파라핀계 탄화수소물질은 탄소수 8∼28의 파라핀계 물질이고, 상기 무기수화물은 초산나트륨 3수화물, 염화칼슘 6수화물, 황산나트륨 10수화물, 불화칼륨 4수화물, 질산마그네슘 6수화물, 황산나트륨 10수화물, 티오황산나트륨 5수화물, 제2인산나트륨 12수화물 및 염화칼륨 6수화물로 이루어진 군에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 기타 첨가제는 가교제, 항균제, 활제, 충진제 및 열안정제로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상인 것을 특징으로 하는 축열 발포체 제조용 수지 조성물.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 따른 축열 발포체 제조용 수지 조성물을 무가교방식으로 발포시키거나, 전자선가교방식 또는 화학가교 방식으로 가교시키고 발포시켜 제조된 축열 발포체.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 따른 축열 발포체 제조용 수지 조성물을 시트 형태로 발포시킨 후 별도로 제조된 시트와 열 또는 접착제로 합지시켜 제조된 축열 발포체 시트.