KR20060025252A - 생분해성 수지계 발포 쉬트를 이용하여 성형성이 우수한 발포 물품을 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성 수지로 제조한 발포쉬트를 이용하여 성형성이 우수한 발포 물품을 제조하는 방법, 보다 상세하게는 성형성이 우수한 생분해성 지방족 폴리에스테르계 발포 쉬트로 제조한 발포 물품의 제조방법에 관한 것이다．
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제조방법은 지방족 폴리에스테르 수지에 발포제， 발포조제， 산화방지제 등을 첨가하여 용융흐름지수(멜트 인덱스)가 0.3∼30g/10min인 발포재료를 마련한 후 가열, 용융혼합하고 압출하여 발포체 밀도가 0.0４ 내지 0.5g/㎤(발포배율 ３０ 내지 2.４배)인 쉬트형 발포체로 제조한 후 소정 형상의 금형을 구비한 진공성형기에서 적당한 온도로 가열하에 진공성형하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명의 제조방법에 따르면, 성형성이 양호하고 성형품의 상태가 우수한 발포 물품이 수득될 수 있다.
생분해, 폴리에스테르, 발포쉬트, 발포체, 진공성형, 발포 물품
Description
본 발명은 생분해성 폴리에스테르 수지계 발포쉬트를 이용하여 성형성이 우수한 발포 물품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 글리콜(glycol)과 디카르복실산(dicarboxylic acids)의 축합중합법에 의하여 얻어진 생분해성 지방족 폴리에스테르 수지에 발포제， 발포조제， 산화방지제 등을 첨가하여 용융흐름지수(멜트 인덱스)가 0.3∼30g/10min인 발포재료를 마련하여 가열, 용융혼합한 뒤 압출하여 발포체 밀도가 0.0４ 내지 0.5g/㎤(발포배율 ３０ 내지 2.４배)인 쉬트형 발포체로 제조한 후 가열하여 진공성형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 생분해성 수지 복합물은 밀도가 １.２１∼１．２５g/cm이고，용융흐름지수(멜트 인덱스)가 0.3∼30g/10min인 지방족 폴리에스테르이다．
멜트 인덱스가 0.3g/10min 미만이면 압출시 마찰력 때문에 발포제가 분해되는 경우가 발생될 수 있으며，30g/10min 이상이면 특수한 냉각 장치를 사용하여야만 평면성이 양호한 발포쉬트를 얻을 수 있다． 본 발명에 의한 발포쉬트는 T자형 다이 또는 원형다이를 이용하여 압출기에서 발포쉬트 형태로 압출한다． 본 발명에 의하여 제조한 발포쉬트는 단열성， 경량， 생분해성으로 일회용 용기 및 생활용품 등의 넓은 분야에서 저렴하고 용이하게 이용되도록 생분해성 발포 물품을 제공하는데 그 목적이 있다．
종래의 발포쉬트 및 발포체는 생분해가 되지 않는 재료로써, 일회용 용기로써 사용후 폐기시에 썩지 않는 문제점과 소각시에 유해가스의 발생으로 인한 환경오염 등의 문제점을 지니고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 단열성을 향상시키고, 용기 외부와의 열전도를 낮추어 용이하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 성형성과 성형 후 성형품의 상태도 우수한 생분해성 발포쉬트를 이용한 발포 물품을 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
따라서, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 생분해성 발포쉬트를 이용하여 성형성이 우수한 발포 물품을 제조하는 방법으로서, 먼저 용융흐름지수(멜트 인덱스)가 0.3∼30g/10min인 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부를 사용하고, 중탄산 나트륨(중조), 아조디카르본산아미드(ADCA), 아조비스이소부티로니트릴(AIBN),n-부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, n-헥산, i-헥산, 시클로 부탄, 시클로 펜탄, 시클로 헥산 및 끓는점이 낮은 플루오로(F) 에탄계의 할로겐화 탄화수소 중에서 선택된 1종 이상의 발포제 및 이산화탄소, 공기, 질소 또는 메탄, 에티렌, 초산 아연, 탈크 및 Ca-Zn계 금속비누 중에서 선택된 1종 이상의 발포조제의 혼합물을 상기 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 0.3∼100중량부로 사용하며，산화방지제로 페놀계 산화방지제인 이가녹스(Irganox)를 사용하여 혼합 및 펠릿화 한 다음，적당한 온도로 안정화시킨 발포용 압출기에서 가열, 용융, 혼합한 후 압출하여 밀도 0.0４ 내지 0.5g/㎤(발포배율 ３０ 내지 2.４배), 두께 1.5∼5㎜의 발포쉬트를 제조하는 단계, 그 다음 금형이 장착된 진공성형기를 이용하여 가열하에 진공성형하여 소정 형상의 발포 물품을 수득하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 발포 물품의 제조방법을 제공한다.
구체적 일 양태로, 본 발명은 상기 제조방법에 있어서 발포용 압출기가 실린더 온도 170 , 다이 온도 100 로 온도를 충분히 안정시킨 원형 다이 또는 T자형 다이를 구비한 압출기이고, 상기 금형이 과일난좌용 금형 또는 산업포장용 완충재용 금형이며, 진공성형기에서의 가열 온도가 약 80 ∼1５0 인 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 관점으로서 본 발명은 상기 생분해성 발포 물품의 제조방법에 따라 제조한 과일난좌용 발포용기를 제공한다.
또 다른 관점으로서, 본 발명은 상기 생분해성 발포 물품의 제조방법에 따라 제조한 산업포장용 완충재를 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 생분해성 폴리에스테르 수지는 글리콜(glycol)과 디카르복실산(dicarboxylic acids) 그리고, 반응촉매의 축합중합에 의하여 합성된 것으로서, 수지의 특성을 제어하기 위해 고무성분을 첨가할 수도 있으며, 공중합체를 사용하는 것도 가능하다.
상기 생분해성 폴리에스테르의 분자량은 2만∼15만이다. 용융흐름지수(멜트 인덱스)는 0.3∼30g/10min이다． 멜트 인덱스가 0.3g/10min 미만이면 압출시 마찰력 때문에 발포제가 분해되는 경우가 발생될 수 있고， 흐름성이 나빠져서 진공 열성형에 적합한 발포체를 얻기 어렵다. 30g/10min이상이면 특수한 냉각 장치를 사용하여야만 평면성이 양호한 발포쉬트를 얻을 수 있으며， 수득되는 발포체가 불균일하고, 외관이 나빠지며, 기포의 분포도 불균일 해진다.
발포제는 무기발포제, 휘발성 발포제, 분해형 발포제 모두를 사용할 수 있으며, 용도에 따라서 무기발포제나 휘발성 발포제를 사용하는 것이 바람직하다.
무기 발포제로는 중탄산 나트륨(중조)를 사용할 수 있으며, 유기 및 휘발성 발포제로는 아조디카르본산아미드(ADCA), 아조비스이소부티로니트릴(AIBN),n-부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, n-헥산, i-헥산 등의 지방족 탄화수소, 시클로 부탄, 시클로 펜탄, 시클로 헥산 등의 지환족 탄화수소, 이외에 끓는점이 낮은 플루오로(F) 에탄계의 할로겐화 탄화수소 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 이와 같은 발포제와 함께 발포조제를 사용하는 바, 발포조제는 발포분해 촉진 및 발포의 핵이 되는 것으로서, 물리 발포제에 의한 고발포에는 이산화 탄소, 공기, 질소 또는 메탄, 에티렌 등의 가스상 핵제 등을 발포조제로 사용할 수 있으며, 유기 발포제에 의한 중·저 발포에는 초산아연, 탈크 또는 Ca-Zn계 금속비누 등의 고체 분말을 발포조제로서 사용할 수 있다.
그밖에 무기발포제 및 휘발성 발포제의 이형 발포제를 병행하여 사용할 수도 있다.
저발포의 경우 특히 바람직한 발포제는 중탄산 나트륨(중조)을 사용하는 것이며, 발포제와 발포조제의 혼합량은 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 0.3∼3중량부인 것이 바람직하다. 중∼고발포의 경우 특히 바람직하게는 부탄, 펜탄, 헥산 중에서 선택된 1종 이상의 탄화수소 발포제와 발포조제를 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 30∼100중량부로 사용하는 것이다.
본 발명의 발포체는 밀도가 0.0４ 내지 0.5g/㎤(발포배율 ３０ 내지 2.４배)가 되도록 발포성형을 한다. 열성형용 발포체의 경우 바람직하게는 0.06∼0.5g/㎤이며, 더욱 바람직하게는 0.08∼0.5g/㎤이다. 또한 발포체의 밀도가 0.0４g/㎤ 미만에서는 기포의 제어가 어려워지고, 0.5g/㎤을 초과하면 단열성 저하 및 사용원료의 증가로 제조원가의 증가를 초래해서 바람직하지 않다.
또한, 폴리에스테르 수지를 원활하게 발포시키기 위해 필요에 따라 용융혼합중에 기포 조정제를 첨가할 수 있다. 기포 조정제로는 무기분말로 탈크, 탄산칼슘, 실리카 등을 사용할 수 있으며, 다가 카르복실산의 산성염, 탄산나트륨, 탄산수소 나트륨의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 첨가량은 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 0.01∼1.0중량부인 것이 바람직하다.
또한 필요에 따라서 난연제, 열안정제, 착색제, 고무성분 등과 같은 통상적인 공지의 첨가제를 첨가할 수 있다.
이같은 사용비로 펠릿화한 것을, 압출기 내에서 가열, 용융, 혼합한 후 압출 하면 생분해성 발포쉬트를 얻을 수 있다.
이와 같이 얻은 발포쉬트를 소정 형상의 금형이 장착된 진공성형기를 이용하여 가열하에, 예컨대 약 80 ∼1５0 온도하에 성형함으로써 본 발명의 생분해성 발포쉬트로 제조된 성형성이 양호하고 성형품에 두께가 두껍거나 얇은 상태가 없는 생분해성 발포 물품를 얻을 수 있다. 이러한 발포 물품의 예로는 과일난좌용 발포용기 또는 산업포장용 완충재 등이 있다.
이와 같이 제조된 발포 물품, 특히 과일난좌용 발포용기는 금형에 의한 성형성이 양호하고, 성형품에 두께나 얇은 부분도 없는 우수한 상태를 보이는 바(실시예 참조) 포장재 산업 분야에 널리 사용될 것으로 사료된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 상세히 설명하고자 하며, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 2
다음 표 1에 나타낸 사용비율로 각 성분을 혼합하여 펠릿화한 것을 압출기내에서 가열, 용융, 혼합한 후, 실린더 온도는 170 , 다이 온도는 100 로 충분히 안정화시킨 압출기에서 T자형다이(실시예1), 원형다이(실시예2)를 사용하여 두께1.5㎜∼5㎜, 폭 １２０㎝의 발포쉬트를 수득하였다. 수득한 발포쉬트를 원적외선 히터 가열로를 통하여 연화시키고, 연화된 발포쉬트를 과일난자용 금형이 장착된 진공성형기를 통해 80 ∼1５0 온도하에 통과시켜 과일난좌용 발포용기를 성형하고, 각 성형 조건으로부터 수득된 발포용기 성형체에 대해 하기의 기준으로 성형성을 평가하여, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
(성형성의 평가)
○ : 금형에 의한 성형성이 양호하고, 성형품에 두께가 두껍거나 얇은 부분도 없는 우수한 상태
△ : 금형에 의한 성형성이 양호하고, 성형품의 상태가 양호한 상태
× : 금형에 의한 성형성이 불량하고, 성형품의 상태가 나쁘며, 셀파괴가 일어난 상태
| 실시예 1 | 실시예 2 | |
| 사용재료 및 사용량 | Enpol-PBAS1(이래화학) 100g Unicell-C#8502(동진쎄미켐) 0.5g Unicell-C#1293(동진쎄미켐) 0.5g 4)탈크 ２g | Enpol-PBS4(이래화학) 100g n-부탄 1.5g 탈크 ２g |
| Kneader 내 Torque | mild | mild |
| 압출직후 Rheology | high | high |
| 냉각후 경도 | soft | soft |
| 성형성 | ○ | ○ |
| 1Enpol-PBAS: 폴리부틸렌 아디페이트 석시네이트, 분자량 36,000이고 용융흐름지수 １．８g/10min 2Enpol-PBS: 폴리부틸렌 석시네이트, 분자량 45,000이고 용융흐름지수 1.5g/10min 3Unicell-C#850: 중탄산 나트륨, 가스발생량 120㎖/g, 분해온도 185 4Unicell-C#129: 중탄산 나트륨,가스발생량 160㎖/g, 분해온도 160 | ||
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 글리콜(glycol)과 디카르복실산(dicarboxylic acids), 반응촉매의 축합중합법에 의하여 얻어진 생분해성 수지를 사용하여 여기에 발포제， 발포조제와 산화방지제를 이축 압출기에서 혼합하고 발포용 압출기에서 압출하여 얻은 생분해성 발포쉬트를, 소정 형상의 금형이 장착된 진공성형기에서 가열하에 진공성형함으로써 성형성이 양호하고 성형품의 상태도 우수한 발포 물품을 수득하는 방법에 관한 것으로서，이와 같은 본 발명의 제조 방법에 의하면 발포배율이 충분히 높고 두께가 충분히 두꺼운 발포쉬트를 얻을 수 있으며， 열성형에 적합하고， 생분해성 지방족 폴리에스테르 수지 본래의 특성을 충분히 유지하면서도 독립 기포율이 좋고 발포쉬트 표면의 표면도 우수한 발포체를 제공할 수 있으며，일회용 용기, 포장재 및 생활용품 등 다방면에서 이용가능한 환경 친화적인 생분해성 폴리에스테르 발포쉬트로 성형된 발포 물품을 저렴하고 용이하게 수득할 수 있다.
본 발명은 특정의 한 예를 상술한 바와 같이 설명하였지만, 본 발명은 그에 한정되는 것이 아니라 이하의 특허청구 범위에 의하여 마련되는 본 발명의 목적이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
Claims (4)
- 생분해성 발포쉬트를 이용하여 성형성이 우수한 발포 물품을 제조하는 방법으로서, 먼저 용융흐름지수(멜트 인덱스)가 0.3∼30g/10min인 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부를 사용하고, 중탄산 나트륨(중조), 아조디카르본산아미드(ADCA), 아조비스이소부티로니트릴(AIBN),n-부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, n-헥산, i-헥산, 시클로 부탄, 시클로 펜탄, 시클로 헥산 및 끓는점이 낮은 플루오로(F) 에탄계의 할로겐화 탄화수소 중에서 선택된 1종 이상의 발포제 및 이산화탄소, 공기, 질소 또는 메탄, 에티렌, 초산아연, 탈크 및 Ca-Zn계 금속비누 중에서 선택된 1종 이상의 발포조제의 혼합물을 상기 생분해성 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 0.3∼100중량부로 사용하며，산화방지제로 페놀계 산화방지제인 이가녹스(Irganox)를 사용하여 혼합 및 펠릿화 한 다음，적당한 온도로 안정화시킨 발포용 압출기에서 가열, 용융, 혼합한 후 압출하여 밀도 0.0４ 내지 0.5g/㎤(발포배율 ３０ 내지 2.４배), 두께 1.5∼5㎜의 발포쉬트를 제조하는 단계, 그 다음 금형이 장착된 진공성형기를 이용하여 가열하에 진공성형하여 소정 형상의 발포 물품을 수득하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 발포 물품의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 발포용 압출기는 실린더 온도 170 , 다이 온도 100 로 온도를 충분히 안정시킨 원형 다이 또는 T자형 다이를 구비한 압출기이고, 상기 금형은 과일난좌용 금형 또는 산업포장용 완충재용 금형이며, 진공성형기에서 의 가열 온도는 80 ∼1５0 인 것이 특징인 제조방법.
- 제 2 항에 기재된 제조방법에 따라 제조된 과일난좌용 발포용기.
- 제 2 항에 기재된 제조방법에 따라 제조된 산업포장용 완충재.
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