KR20110085819A - 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체 및 이의 연속 제조방법 - Google Patents
닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체 및 이의 연속 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110085819A KR20110085819A KR1020100026118A KR20100026118A KR20110085819A KR 20110085819 A KR20110085819 A KR 20110085819A KR 1020100026118 A KR1020100026118 A KR 1020100026118A KR 20100026118 A KR20100026118 A KR 20100026118A KR 20110085819 A KR20110085819 A KR 20110085819A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polyolefin
- foam
- closed cell
- die
- resin
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 title claims abstract description 13
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 3
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 11
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920005630 polypropylene random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/60—Measuring, controlling or regulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
- B29C48/0012—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by internal pressure generated in the material, e.g. foaming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
본 발명은 닫힌셀(closed cell)이 형성된 폴리올레핀 수지 발포체 및 그 제조방법에 관한 것으로, a) 폴리올레핀계수지 및 핵제를 포함하는 수지조성물을 압출기에 투입하는 단계; b) 상기 압출기의 배럴에 물리적 발포제로 초임계유체를 주입하여 수지조성물과 초임계유체를 혼합하면서 용융혼련하는 단계; c) 상기 초임계유체가 혼합된 혼련물을 다이로 이송하며, 상기 혼련물의 온도가 다이 부근에서 하기 식 1의 온도범위가 되도록 조절하고, 상기 다이의 내부에 유기코팅제를 주입시켜 상기 폴리올레핀계수지의 용융온도(Tm)보다 낮은 온도의 압출물 표면을 코팅하면서 다이로부터 압출하여 발포체를 제조하는 단계; [식 1] Tm-35℃ ≤ PT ≤ Tm+5℃(상기 식 1에서 PT는 다이에서의 고분자 수지의 온도이며, Tm은 폴리올레핀계수지의 용융온도를 의미한다.)를 포함하여 수지의 용융온도보다 낮은 온도에서 발포하여 닫힌셀의 발포체를 제조하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 닫힌셀(closed cell)이 형성된 폴리올레핀 수지 발포체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 2차 성형가공 시에 팽창률을 자유로이 조절 할 수 있으며 성형후의 최종제품에서 압축강도, 인장강도, 굽힘강도 등이 오픈셀(open cell)보다 상대적으로 훨씬 강하므로 발포체의 기계적 물성이 우수한 닫힌셀 발포체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래 폴리올레핀 수지제의 발포체는 유연성 및 완충성이 풍부하고, 피포장체를 손상시키지 않는 점에서 바람직한 완충재, 포장재 등으로 널리 사용되어 왔다. 특히 폴리에틸렌 수지제의 발포체는 용이하게 고 발포시킬 수 있고, 저가격으로 제조할 수 있는 점에서 널리 사용되어왔고, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌이 함유된 혼합물 또는 공중합체의 발포체도 상용되고 있다.
그러나 이러한 폴리올레핀 수지의 발포체는 오토클래이브(autoclave)를 이용한 배치 프로세스(batch process)에 의해서만이 현재 가능하며, 연속제조방법에 의해서는 오픈셀(open cell)이 제조되므로 전체적으로 닫힌셀(closed cell)을 형성한 보고는 없었다.
본 발명은 닫힌셀(closed cell)을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체 및 이의 연속 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 연속 압출 생산에서 윤활코팅 역할을 하는 액상의 유기코팅제를 삽입하여 압출물인 폴리올레핀계 수지 발포체를 코팅함으로써 연속적으로 닫힌셀이 형성된 발포체를 제조하는 연속 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 생산성이 향상된 닫힌셀(closed cell)을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체 및 이의 연속 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법에 관한 것으로,
a) 폴리올레핀계수지 및 핵제를 포함하는 수지조성물을 압출기에 투입하는 단계;
b) 상기 압출기의 배럴에 물리적 발포제로 초임계유체를 주입하여 수지조성물과 초임계유체를 혼합하면서 용융혼련하는 단계;
c) 상기 초임계유체가 혼합된 혼련물을 다이로 이송하며, 상기 혼련물의 온도가 다이 부근에서 하기 식 1의 온도범위가 되도록 조절하고, 상기 다이의 내부에 유기코팅제를 주입시켜 상기 폴리올레핀계수지의 용융온도(Tm)보다 낮은 온도의 압출물 표면을 코팅하면서 다이로부터 압출하여 발포체를 제조하는 단계;
[식 1]
Tm-35℃ ≤ PT ≤ Tm+5℃
(상기 식 1에서 PT는 다이에서의 고분자 수지의 온도이며, Tm은 폴리올레핀계수지의 용융온도를 의미한다.)
를 포함하고 수지의 용융온도보다 낮은 온도에서 발포하여 닫힌셀의 발포체를 제조하는데 특징이 있다.
이하 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 상기 폴리올레핀계수지는 폴리올레핀수지 단독, 폴리올레핀계 공중합체 또는 종류가 서로 다른 1종 이상의 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 공중합체의 혼합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 폴리올레핀계수지는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 있다. 폴리올레핀계 공중합체는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 공중합체로서 랜덤코폴리머, 블록코폴리머 또는 터코폴리머 및 그의 유도체를 포함한다.
본 발명에서 상기 폴리올레핀계수지로는 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 용융온도(Tm)은 130 ~ 170℃, MI는 0.1 ~ 50, 비중이 0.8 ~ 1.0인 폴리프로필렌계 수지를 사용하는 것이 압출가공성 및 발포공정이 우수하므로 바람직하다. 그 이외의 폴리머를 혼합하여 가공성을 향상시킬 수도 있다.
본 발명에서 상기 핵제는 발포셀의 개수를 증가시키기 위하여 사용되는 것으로, 폴리올레핀계수지 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 10 중량부를 사용한다. 사용 가능한 핵제로는 탈크, TiO2 또는 하이드로세롤(hydroceroll) 등이 있다. 핵제의 함량이 0.01 중량부 미만으로 사용하는 경우는 그 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하는 경우는 과량으로 사용되어 물성이 저하될 수 있으며 1 중량부가 일반적으로 많이 쓰인다.
본 발명에서 핵제로서 상기 하이드로세롤은 중탄산나트륨과 구연산의 혼합물로서 마스터배치상태로 사용되는 것이 바람직하다. 이를 사용하는 경우, 핵제 역할뿐만 아니라 고온에서 가스를 발생시켜 충분한 발포효과를 갖으며, 발포가 균일하게 되는 장점이 있다.
본 발명에서 상기 수지조성물을 압출기에서 연속작업 시 용융혼련되며, 이 과정에서 핵제와 폴리올레핀계수지가 균일하게 혼합이 되며, 상기의 본 실험에서 사용된 압출기에서 스크류 회전 속도는 10 ~ 50rpm, 압출량은 0.1 ~ 0.5Kg/h인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 발포제로서 초임계유체를 압력 3 ~ 500 MPa에서 상기 압출기의 배럴에 공급함으로써, 상기 수지조성물을 물리적 발포체와 함께 혼합되도록 한다. 상기 물리적발포제인 초임계유체는 질소, 프로판, 부탄, 이소프렌, 이산화탄소 및 프레온가스에서 선택되는 어느 하나, 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이때 초임계유체의 주입량에 따라 발포팽창율의 차이가 발생한다. 초임계유체의 주입량이 결정되면, 정량펌프(metering pump)와 초임계 유체 펌프를 이용하여 3 ~ 500 MPa의 고압으로 압출기의 헤드 전 그리고 믹서의 전 부분에 주입하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 임계유체가 혼합된 혼련물을 압출물에 점도가 낮고 고분자의 poor solvent인 유기물을 코팅하여 수지의 용융온도보다 낮은 온도(Tm이하)에서 다이를 통하여 압출하여 발포체를 제조하는데 특징이 있다. 보다 구체적으로 상기 다이 부근에서 용융물의 온도는 폴리올레핀계수지의 용융온도(Tm)보다 5℃ 높은 온도에서 부터 35℃ 낮은 온도까지의 범위인 경우 닫힌셀이 형성될 수 있으며, 상기 압출물을 액상의 유기코팅제인 유기물 코팅에 의해 연속적으로 생산할 수 있다. 이때 상기 다이는 용융물의 온도보다 높을 수 있다.
일반적으로 물리적발포제를 사용하여 발포를 하는 경우는 물리적 발포제를 고체수지에 침투시키는 공정을 수행하기 위하여 고압이 필요하며 휘발성 및 인화성 물질을 사용하는 작업이므로 위험성이 따르고, 장치설비에도 안전장치를 설치해야 하는 등의 비용 상승의 요인이 되고 있다. 또한 수지에 물리적 발포제가 고르게 확산되기 위해서는 1회 생산 공정시간이 많이 소요되고, 이러한 공정시간에도 생산량을 만족하기 위해서는 반응장치의 크기가 상당히 큰 규모로 제작이 되어야 한다. 따라서 공장 전체 생산성을 향상시키기 위한 병목현상으로 걸림돌이 되었다.
또한, 기존의 발포공정에서 수지와 물리적 발포제의 혼합 후 수지의 용융온도 이상의 온도에서 작업을 해야 하므로 발포팽창의 힘을 수지의 멜트 텐션(melt tension)으로 제어하지 못해 발포 벽이 붕괴되는 현상이 자연적으로 발생되고 그 결과로 오픈셀(open cell)의 제품이 생산되었다. 이러한 오픈셀은 성형과정에서 발포배율에 많은 제약이 있으므로 닫힌셀(closed cell)의 발포체에 대한 요구가 있어왔다. 만일 다이온도를 수지 용융온도보다 어느 정도 낮은 온도로 조절하면, 수지내부의 온도도 용융온도 이하로 떨어져 수지고화 현상이 나타나고 적정 압력 이상으로 상승되어 흐름을 정지시키게 된다. 본 발명자는 상기와 같이 저 점도의 유기코팅제를 주입하여 줌으로써 폴리올레핀계수지의 용융온도 이하의 온도로 유지되는 특이한 방법을 통하여 압출함으로써 이러한 문제점을 해소하고, 닫힌셀(closed cell)이 형성된 폴리올레핀계 발포체를 제조할 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였다.
이때 상기 폴리올레핀계수지의 용융온도 근처 또는 이하의 온도에서도 발포가 가능하도록 하기 위해서는 본 발명자는 상기 다이의 내부에 유기코팅제를 주입시켜 압출물의 표면을 코팅하여 용이하게 압출됨으로 다이에서 나와 냉각되면서 발포되도록 유도 하였다.
본 발명에서 압출 가공 시 점도가 낮은 물질이 스킨층을 형성하므로 압출기내에서 폴리프로필렌의 경우 100 s-1 전단속도에서 점도가 약 300 Pa·s 로서 그 이하 되는 유기물질은 물을 포함하여 poor solvent 이면 제한되지 않고 모두 유기코팅제로 사용할 수 있다. 바람직하게는 10PaS(=약 104mm2/s) 이하의 점도인 유기코팅제가 바람직하다. 상기 유기코팅제는 실리콘오일 또는 합성오일 등을 사용할 수 있으며, 물을 사용하는 경우 후처리가 필요 없으므로 바람직하다.
본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체(특히 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 공중합체)도 본 발명의 범위에 포함되며, 이러한 발포체의 형태는 판형, 원통형 비드형태 등 모든 형태를 포함한다. 최종 발포체의 표면에 유기 코팅제가 형성되어 있으나, 발포되어 팽창된 수지에 비해 부피가 매우 적고, 추후 세척과정으로 간단히 제거 될 수 있다. 또 고압의 물을 코팅제로 사용하면 세척과정도 필요 없게 된다.
본 발명에 따른 제조방법으로 폴리올레핀계 발포체를 연속제조법으로 제조하는 경우, 장치의 규모가 작아질 수 있으며, 연속적으로 닫힌셀 형태의 폴리올레핀계 발포체를 제조할 수 있어 높은 생산성이 기대된다.
또한 본 발명은 무기발포제를 이용하면서도 닫힌셀 형태의 폴리올레핀계 발포체를 제조할 수 있다.
현재 현장에서는 압출 발포시킨 발포체(오픈셀의 비율이 큰 제품)를 단독으로 성형시키지 못하고 오토클레이브(autoclave)에서 생산된 발포체(닫힌셀의 비율이 큰 제품)와 섞어서 팽창 배율을 보완 해주어 성형하는 방법을 사용하고 있으나, 본 발명의 방법을 이용하면 그런 번거로움이 없어지며 제품의 다양화를 기 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예 1에 사용된 폴리프로필렌 공중합체의 융점을 도시한 그래프이다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 하기 실시 예에서 사용된 폴리프로필렌 랜덤공중합체(효성(주)의 R200P)의 융점(Tm)을 조시한 그래프이다. 도 1에서와 같이 시차 주사 열량분석계(differential scanning calorimeter, DSC)를 사용하여 측정한 결과, 융점(Tm)이 약 140℃ 임을 알 수 있다.
[실시 예 1]
연속 압출 성형공정을 위해 압출기는 HAAKE사의 Rheomex R252(Single Screw Extruder)를 사용하였다. 압출기는 지름이 19㎜이고 길이가 25 L/D 단축 스크류 방식이며, 압출기 내에 3개의 가열 영역(heating zone)을 가진다. 각각의 가열 영역(heating zone)은 컴퓨터를 통해 온도가 제어되며, 특히 배럴에 4개의 센서 포트(sensor port)가 있어 압출기내의 실제 압력분포나, 용융 수지의 온도를 직접 측정할 수 있어 물리 발포제가 주입되는 최적 위치를 결정할 수 있다.
스크류는 압축비 3:1에 믹싱 헤드를 가진 것을 사용하여 고분자 용융체와 발포 가스와의 믹싱이 용이하도록 하였다. 다이는 지름 1㎜에 L/D가 20인 capillary 노즐을 사용하였다. 발포제로 사용되는 CO2를 압출기에 주입하게 되므로 정량펌프(metering pump)와 초임계 유체 펌프에 의하여 정해진 양의 가스가 1200psi의 고압으로 압출기 헤드쪽의 1/3지점에서 압출기 속으로 주입될 수 있도록 체크밸브(check valve)형의 가스 주입 노즐을 사용하였다.
폴리프로필렌 공중합체는 효성(주)의 R200P를 사용(도 1에 융점 측정하여 도시)하였으며, 수분 함량이 0.1% 미만이 되도록 건조하여 사용하였다.
연속공정으로 비드 발포체를 형성하기 위하여 압출기 배럴에 2개의 압력센서, 다이에 1개의 압력센서, 그리고 고분자/가스 혼합용액을 확실히 형성하기 위하여 스태틱 믹서(static mixer)를 장착하고 설정온도로 20분간 예열(pre-heating)하였다.
폴리프로필렌 공중합체 100 중량부에 대하여, 핵제로 탈크를 2 중량부 사용하였으며, 수지와 핵제가 섞인 수지조성물 원료를 호퍼에 넣고 스크류를 회전시키면서 압출기 배럴의 1/3지점에서 1200psi의 압력으로 물리 발포제인 이산화탄소를 직접 주입하였다. 이때의 스크류 회전 속도는 20rpm이었고 압출량은 0.2Kg/h이었다. 이때에 물리발포제인 이산화탄소 가스는 초임계유체를 형성하여 수지와 잘 혼합하였다.
압출기 배럴 온도는 각각 150℃, 180℃, 180℃로 조절하였으며, 스태틱 믹서에서 서서히 냉각하여, 압출기 헤드의 온도는 160 ℃로 조절하였고, 다이의 내부에서 냉각을 지속시키면서 압출되기 전에 실리콘오일을 주입시켜 다이를 통과하면서 압출물의 표면을 신에츠사의 실리콘 오일(제품명 : KF-96-20CS, 비중: 0.95, 점도 : 20mm2/s(= 0.019 Pa·s, 25℃에서)을 0.03kg/h 주입하여 코팅되도록 하고 이를 다이를 통하여 압출됨으로써 발포되게 하였다.
발포 시 기포의 특성을 조절하기 위하여 다이의 끝, 즉, 발포되기 직전의 고분자 수지온도는 135℃(= Tm - 5℃)로 조절하였다.
압출물은 냉각 장치를 이용하여 냉각시켜 발포체 내부에 안정한 구조를 갖도록 하였다. 다이를 통해 발포된 압출물은 특이하게도 닫힌셀(closed cell)이 형성 되어 기존의 압출 발포에서의 오픈셀이 제조되던 것을 본 방법으로 닫힌셀의 구조를 가지는 발포체를 제조하였다. 발포배율이 약 22배되는 발포체를 얻을 수 있었다.
[실시 예 2]
상기 실시 예 1에서 다이의 온도를 변화시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 실험하였다.
즉, 발포 시 기포의 특성을 조절하기 위하여 다이의 끝, 즉, 발포되기 직전의 온도는 125℃로 조절하였다. 발포배율이 약 7배 정도 되었으며, 닫힌셀 발포체를 얻을 수 있었다.
[실시 예 3]
상기 실시 예 1에서 폴리올레핀계 수지로 LDPE 960(MI=3)을 사용하여 수지의 종류를 변화시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 실험하였다. 발포직전의 온도는 105℃ 이었다. 닫힌셀의 발포체를 얻을 수 있었다.
[비교 예 1]
상기 실시 예 1에서 다이의 온도를 변화시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 실험하였다.
즉, 발포 시 기포의 특성을 조절하기 위하여 다이의 끝, 즉, 발포되기 직전의 온도는 150℃로 조절하였다. 발포 배율이 21배인 발포체를 얻을 수 있었으나 오픈셀이 많은 것을 알 수 있었다.
[비교 예 2]
상기 실시 예 1에서 다이온도를 변화 시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 실험하였다. 즉 발포시 기포특성을 조절하기 위해 다이의 끝 즉 발포되기 전의 온도는 100℃로 조절 하였다. 그 결과 온도가 너무 낮아서 발포팽창이 거의 일어나지 않았음을 보였다.
Claims (8)
- a) 폴리올레핀계수지 및 핵제를 포함하는 수지조성물을 압출기에 투입하는 단계;
b) 상기 압출기의 배럴에 물리적 발포제로 초임계유체를 주입하여 수지조성물과 초임계유체를 혼합하면서 용융혼련하는 단계;
c) 상기 초임계유체가 혼합된 혼련물을 다이로 이송하며, 상기 혼련물의 온도가 다이 부근에서 하기 식 1의 온도범위가 되도록 조절하고, 상기 다이의 내부에 유기코팅제를 주입시켜 상기 폴리올레핀계수지의 용융온도(Tm)보다 낮은 온도의 압출물 표면을 코팅하면서 다이로부터 압출하여 발포체를 제조하는 단계;
[식 1]
Tm-35℃ ≤ PT ≤ Tm+5℃
(상기 식 1에서 PT는 다이에서의 고분자 수지의 온도이며, Tm은 폴리올레핀계수지의 용융온도를 의미한다.)
를 포함하여 수지의 용융온도보다 낮은 온도에서 발포하여 닫힌셀의 발포체를 제조하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 핵제는 탈크, TiO2 또는 하이드로세롤(hydroceroll)이고, 폴리올레핀계수지 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 10중량부를 사용하는 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 유기코팅제는 점도가 10 PaS 이하의 유기물을 사용할 수 있으며, 특히 가압된 물도 사용할 수도 있으며, 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법. - 제 3항에 있어서,
상기 유기코팅제는 실리콘오일, 에틸렌 글라이콜 또는 합성오일 등인 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 초임계유체는 질소, 프로판, 부탄, 이소프렌, 이산화탄소 및 프레온가스에서 선택되는 어느 하나 또는 혼합 물리발포제인 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리올레핀계수지는 폴리올레핀계수지 단독, 폴리올레핀계 공중합체 또는 종류가 서로 다른 1종 이상의 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 공중합체의 혼합물인 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체의 연속 제조방법. - 제 1항 내지 제 6항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되는 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체.
- 제 7항에 있어서,
상기 발포체는 비드 형태인 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20100005776 | 2010-01-21 | ||
| KR1020100005776 | 2010-01-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110085819A true KR20110085819A (ko) | 2011-07-27 |
| KR101150973B1 KR101150973B1 (ko) | 2012-05-30 |
Family
ID=45092449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100026118A KR101150973B1 (ko) | 2010-01-21 | 2010-03-24 | 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체 및 이의 연속 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101150973B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200028879A (ko) * | 2018-09-06 | 2020-03-17 | 광동 스피드 뉴 머티리얼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 초임계 유체에 의한 무몰드 입체 구조 발포 제품의 제조방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5124097A (en) * | 1991-02-08 | 1992-06-23 | The Dow Chemical Company | Method of providing closed-cell polyolefin foam having reduced blowing agent content to the end user |
| US5895614A (en) * | 1995-08-22 | 1999-04-20 | Tenneco Protective Packaging Inc. | Method of forming a microcellular foam plank |
| KR100783154B1 (ko) * | 2006-01-26 | 2007-12-07 | 김종춘 | 먼지오염 및 스티커부착방지용 코팅제 및 그제조방법 |
-
2010
- 2010-03-24 KR KR1020100026118A patent/KR101150973B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200028879A (ko) * | 2018-09-06 | 2020-03-17 | 광동 스피드 뉴 머티리얼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 초임계 유체에 의한 무몰드 입체 구조 발포 제품의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101150973B1 (ko) | 2012-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101560307B (zh) | 二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法 | |
| JP3998374B2 (ja) | 超臨界二酸化炭素の添加方法および当該添加方法を用いた熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 | |
| KR101455435B1 (ko) | 폴리프로필렌계 수지 발포 입자 및 그 성형체 | |
| US20120061867A1 (en) | Polymer pellets containing supercritical fluid and methods of making and using | |
| EP3339357B1 (en) | Foam molding resin and method for manufacturing foam molded article | |
| CN104877245A (zh) | 一种超临界流体挤出制备橡胶增韧ps发泡材料的方法 | |
| Chen et al. | Antishrinking strategy of microcellular thermoplastic polyurethane by comprehensive modeling analysis | |
| CN104744823A (zh) | 一种多孔聚合物载体材料及其制备方法 | |
| CN102617926A (zh) | 聚丙烯类树脂组合物及其用于制备高倍率发泡板材的方法 | |
| JP2001002825A (ja) | 多孔体の製造方法 | |
| Lee et al. | Novel foam injection molding technology using carbon dioxide‐laden pellets | |
| CN109501107A (zh) | 一种低密度、高发泡倍率的聚合物泡沫材料及其制备方法 | |
| EP3677401B1 (en) | Resin for foam molding, foam molded article, and method for producing foam molded article | |
| KR101150973B1 (ko) | 닫힌셀을 포함하는 폴리올레핀계 수지 발포체 및 이의 연속 제조방법 | |
| CN103030832B (zh) | 用具有改善的冷却性模具制备热塑性树脂微孔泡沫的方法 | |
| KR101014002B1 (ko) | 연속 압출 공정을 이용한 융점이 두 개인 올레핀 수지의 비드 발포체의 제조 및 이를 이용한 발포 성형체의 제조방법 | |
| JP6845426B2 (ja) | 発泡成形用樹脂、発泡成形体及びその製造方法 | |
| JP7201910B2 (ja) | 発泡ブロー成形用樹脂、発泡ブロー成形体の製造方法 | |
| JP2012172075A (ja) | プラスチック樹脂発泡体の製造方法 | |
| JP2008142997A (ja) | 射出発泡成形体の製造方法および該方法によって得られる成形体 | |
| KR101216228B1 (ko) | 고분자수지의 연속 압출방법 | |
| US20220097266A1 (en) | Molding method | |
| Gong et al. | Injection processing and foaming behaviors of polypropylene composite foams | |
| JP4966087B2 (ja) | 光反射体 | |
| TWI698471B (zh) | 發泡鞋材及其製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |