KR20060001829A - 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물 및 그로부터 제조되는제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성 합성수지에 마이크로캡슐을 이용한 잠열소재의 합성에 관한 것이다.
상기 본 발명은, 생분해성 수지 90∼60중량(%)와, 잠열파우더 20∼40중량(%)를 혼합 교반하여 펠렛화하고, 상기 펠렛을 결정화 단계를 거쳐 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물 얻는다.
상기 본 발명에 의하면 본 발명은, 생분해성 수지(PLA포함)와 잠열수지를 통해 합성이 원활하게 이루어지도록 하므로 종래의 방법보다 손쉽고 저렴한 가격으로 생분해성 잠열수지의 합성을 이루어 낼 수 있고, 또 상기 잠열수지를 통해 장시간 사용에 따른 발열로 성능저하를 가져 올 수 있는 IT용 기기에 적용시켜 안정적인 시스템 성능과 안전성 확보를 위한 온도제어의 기능을 갖도록 함과 아울러 시대적으로 요구되는 환경오염 방지의 목적을 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 고안은 상기 기기로부터 발생되는 전자파(EMI)가 마이크로캡슐 내부의 잠열재에 의해 차폐되는 효과 있다
생분해성 수지, 잠열, 마이크로캡슐, 핸드폰, 노트북, 컴퓨터
Description
본 발명은 생분해성 합성수지에 마이크로캡슐을 이용한 잠열소재의 합성에 관한 것으로, 특히 장시간 사용에 따른 발열로 성능저하를 가져 올 수 있는 IT용 기기에 적용시켜 안정적인 시스템 성능과 안전성 확보를 위한 온도제어의 기능과 아울러 시대적으로 요구되는 환경오염 방지의 목적을 동시에 만족시킬 수 있는 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 화석 연료인 석탄, 석유, 천연가스 등의 원료를 인공적으로 합성시켜 얻어진 고분자 화합물 즉, 합성수지는 가공성, 강도, 경도, 내식성, 내후성, 내수성, 내구성 등의 특성이 있고 착색이 자유롭고 색상 또한 미려하여 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
그렇지만 자연상태에서 분해되지 않는 특성이 있어 각종 제품의 폐처리시 심각한 환경오염을 일으키는 문제와 화석연료의 고갈로 인하여 선진국을 중심으로 국제적인 규제를 통해 사용량을 점차적으로 줄이거나 제한하고 있는 추세이며, 우선적으로 일부 제품에 한하여는 수출입을 금지하고 있는 것과 함께 고유가로 인한 합성수지 원료의 가격상승으로 합성수지를 대체할 수 있는 소재의 개발이 시급한 실정이다.
화석연료로부터 얻어지는 합성수지의 대체 소재로는 주변에서 쉽게 얻을 수 있는 각종 곡물을 이용한 생분해성 합성수지로 귀결되는데, 상기 생분해성 합성수지는 현재 다양한 개발이 이루어져 있고, 이미 일부 제품에 활용되고 있으나 이는 일회용품에 국한되어 있다.
그러나 생분해성 합성수지는 다른 물질과의 합성이 어렵고 또 합성이 이루어지더라도 원하는 물성을 맞추기 위한 과정에서 요구되는 조건들이 매우 복잡하고 민감하여 고가의 정밀기기 들을 필요로 하며 그로인한 낮은 생산성과 제품의 가격상승의 한계로 인하여 특정분야의 제품에만 채택되고 있으며, 다양한 분야의 제품에 적용할 수 있는 범용성은 해결해야할 과제로 남아 있다.
한편, 상전이에 의한 열에너지의 저장 및 방출의 특성을 이용한 잠열물질 즉, PCM에 관련된 기술은 널리 알려진 기술로써 물질에 따라 다양한 잠열온도 특성을 가지고 있어 그 온도 특성에 맞게 선택적으로 활용된다.
특허등록번호 제10-0263361호에서는 상기 잠열물질이 용해 및 응고과정에서 높은 잠열밀도와 미립화에 의한 열교환율을 향상시키고 반복되는 상변화시에도 미립자의 뭉침을 방지하고 열교환율을 유지하도록 열화특성이 적은 우레아(Urea), 멜라민(Melamine), 젤라틴(Gelatin) 등으로 마이크로캡슐화하여 냉,난방분야에 활용 할 수 있도록 한 것이 소개되어 있다.
상술한 바와 같이 종래의 생분해성 수지 즉, 지방족 폴리에스테르는 주쇄(main chain)의 구조상 낮은 결정성으로 인해 60∼70℃의 비교적 낮은 온도에서도 쉽게 연화되고, 열을 받으면 쉽게 비결정화되는 문제점이 있었다. 또한 원하는 물성을 갖추기 위한 과정에서 잠열소재와 같은 다른 물질과의 합성시 물성이 깨어지는 등 합성자체가 어렵고 그에 따른 까다로운 합성조건을 조성하기 위한 고가의 정밀기기가 필요함에 따른 생산성 저하 및 가격상승의 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은, 생분해성 합성수지 특히 PLA 합성수지가 고온에서도 연화 및 비결정화가 진행되지 않도록 하고, 또 잠열소재의 합성이 용이하게 이루어지도록 하여 생산성 향상 및 가격인하 등의 요건을 만족시켜 경제성을 높임과 동시에 잠열 기능을 부여하여 장시간 사용에 따른 발열로 성능저하를 가져 올 수 있는 IT용 기기에 적용시켜 안정적인 시스템 성능과 안전성 확보를 위한 온도제어의 기능을 갖도록 함과 아울러 시대적으로 요구되는 환경오염 방지의 목적을 동시에 만족시킬 수 있는 잠열 기능성 생분해 합성수지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
발명의 다른 본 목적은, 잠열소재를 통해 기기로부터 발생되는 전자파(EMI) 차폐효과를 득하도록 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은,
생분해성 수지 90∼60중량(%)와, 잠열파우더 20∼40중량(%)를 혼합 교반하여 펠렛화하고, 상기 펠렛을 결정화 단계를 거쳐 형성된다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
생분해성 수지는 대표적으로 폴리락트산(PLA)을 포함하며, 습기에 매우 취약한 특성이 있으므로 본 발명의 공정을 진행하기 이전 합성 원료들 즉, 잠열파우더를 각각 제습건조기를 통해 습기를 제거하는 단계를 거친다.
본 발명 생분해성 합성수지는 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부 기준으로 폴리락트산(PLA)0.01∼50중량(%)를 포함하거나 폴리락트산(PLA) 만으로 구성된다.
상기 생분해성 폴리에스테르 수지는 지방족 폴리에스테르 수지 및 지방족/방향족 포리에스테르 수지로부터 선택된 1종이상을 의미하는 것으로, 지방족 폴리에스테르 수지로서는 폴리카프로락톤, 폴리락트산 및 예컨대 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올과 같이 알콜기 사이에 -CH2 - 가 1∼6개 도입된 디올(Diol), 예컨대 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산 과 같은 카르복실산기 사이에 -CH2 - 가 1∼6개 도입된 히드록시 액시드로 중합되는 지방족 폴리에스테르 및 이들을 공주합체를 포함하며, 지방족/방향족 폴리에스테르 수지는 알콜기 사이에 -CH2 -가1∼6개 도입된 디올가 카르복실산기 사이에 벤젠고리 하나가 도입된 디메틸테레프탈레이트 또는 테레프탈레이트와 카르복실산기 사이에 -CH2 -가1∼6개 도입된 2가산으로 축증합되는 지방족/방향족 폴리에스테르 및 이들의 공중합체를 포함하며 폴리락타이드도 사용할 수 있다.
제습건단계를 거친 각각의 원료를 개량하여 생분해성 수지 90∼60중량(%)와, 잠열파우더 20∼40중량(%)를 혼합하여 대략 70∼90℃열을 가하면서 50∼1000RPM 속 도로 6∼8시간정도 믹싱한다.
이때 첨가제, 즉 안정화제, 슬립제, 분산제, 충전제, 커플링제, 산화장지제, UV 안정화제 등을 전체 중량대비 10중량(%) 이내에서 첨가할 수 있다.
상기 안정화제는 트리메틸 포스페이트, 포스페릭산, 트리페릭산, 트리페닐 포스페이트 등이 사용되며, 상기 수지 전체 조성물 기준으로 0.01∼10 중량(%) 범위에서 사용한다.
상기 산화방지제로는 이가녹(Irganox)계열, 울트라녹스(Ultranox)계열 등을 상기 수지 전체 소성물 기준으로 0.01∼10 중량(%) 범위에서 사용한다.
상기 자외선 안정화제로는 HALS(입체장애 아민)계열을 상기 수지 전체 조성물 기준으로 0.01∼10 중량(%) 범위에서 사용한다.
슬립제(slipping agent)로는 스테아린산 칼슘, 스테아린산 아연, PE WAX, 일반 WAX 등을 상기 수지 전체 조성물 기준으로 0.01∼10 중량(%) 범위에서 사용한다.
상기 충전제(Filler)로는 탈크(Talc), 탄산칼슘, 라임스톤(Limestone), TiO2, 카본블랙 등을 사용할 수 있으며, 그 평균 입경은 0.01∼10㎛이며, 상기 수지 전체 조성물 기준으로 0.01∼50 중량(%) 범위에서 사용한다.
상기 분산제(dispersant)로는, 사용 수지 간의 상용성을 위해 부가하는 첨가제로서, 카르복실화 폴리에틸렌, 프탈산, 스테아르산 등을 사용할 수 있으며, 이때 상기 수지 전체 조성물 기준으로 0.01∼10 중량(%) 범위에서 사용한다.
상기 혼합물을 압출기를 통해 가늘게 압출하고 냉각시킨 후 잘게 절단하는 공정을 통해 펠렛화하는 단계를 거친다. 압출시 압출온도는 152℃∼153℃를 유지하며, 넓게는 140℃∼153℃를 유지하는 것이 바람직하다.
또 제조된 상기 펠렛을 제습건조하는 단계를 거치고, 이이서 펠렛을 결정화 하는 단계를 진행한다.
또한 생분해성 수지에 혼합되는 상기 잠열수지는 IT용 기기의 케이스 및 부품의 성형에 이용 되기 때문에 과열로 인한 성능저하가 발생되기 이전의 온도 특성을 갖는 즉, 28℃∼35℃ 범위 내 또는 그 전후의 잠열 특성을 갖는 잠열물질(PCM)을 사용한다.
또한 상기 잠열수지는 전체중량 대비 60중량(%)을 첨가할 수 있다.
이와 같이 제조된 잠열기능을 갖는 생분해성 합성수지 조성물을 이용하여 모바일폰, 노트북, 컴퓨터, 각종 모니터 등과 같은 IT용 기기의 케이스나 내부 부품등의 특성에 맞게 레진을 뽑아 이를 통해 상기 각 제품에 적용되는 사출성형물을 제조할 수 있다.
특히 상기 전자기기들로부터 발생되는 전자파는 잠열소재에 의해 차폐되는 효과를 갖는다. 이는 마이크로캡슐내부의 잠열소재가 상변이에 의해 액상으로 있거나 또는 고체상태로 있다 하더라도 젤에 가까운 상태로 있기 때문에 기기로부터 발생되는 전자파(EMI)는 부품 또는 케이스내에 있는 상기 잠열소재를 지나면서 그 파장이 상쇄되어 결국 다량의 전자파가 차폐되는 효과를 가진다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 생분해성 수지(PLA포함)와 잠열수지를 통해 합성이 원활하게 이루어지도록 하므로 종래의 방법보다 손쉽고 저렴한 가격으로 생분해성 잠열수지의 합성을 이루어 낼 수 있고, 또 상기 잠열수지를 통해 장시간 사용에 따른 발열로 성능저하를 가져 올 수 있는 IT용 기기에 적용시켜 안정적인 시스템 성능과 안전성 확보를 위한 온도제어의 기능을 갖도록 함과 아울러 시대적으로 요구되는 환경오염 방지의 목적을 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 고안은 상기 기기로부터 발생되는 전자파(EMI)가 마이크로캡슐 내부의 잠열재에 의해 차폐되는 효과 있다
Claims (8)
- 생분해성 수지 90∼60중량(%)와, 잠열파우더 20∼40중량(%)를 혼합 교반하여 펠렛화하고, 상기 펠렛을 결정화 단계를 거쳐 형성되는 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 생분해성 수지는 폴리락트산(PLA)인 것을 특징으로 하는 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 안정화제, 슬립제, 분산제, 충전제, 커플링제, 산화장지제, UV 안정화제로 구분되는 첨가제를 전체 중량대비 10중량(%) 이내에서 선택적으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 혼합물에 라바 0.01∼10중량(%)를 첨가한 것을 특징으로 하는 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물을 대략 70∼90℃열을 가하면서 50∼1000RPM 속도로 6∼8시간정도 믹싱하는 단계와,상기 혼합물을 압출온도 140℃∼153℃내에서 압출기를 통해 가늘게 압출하여 펠렛화하는 단계 및상기 펠렛을 결정화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물.
- 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물로 형성한 것을 특징으로 하는 모바일폰용 사출성형물.
- 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물로 형성한 것을 특징으로 하는 노트북용 사출성형물.
- 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 잠열 기능성 생분해 합성수지 조성물로 형성한 것을 특징으로 하는 모니터용 사출성형물.
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