KR20170055024A - 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법 - Google Patents

이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 폴리머 내부에 발포가 고르게 형성되는 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이송형 발포체 조성물은 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제 마스터 배치 1 내지 30중량부를 혼합하며, 상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치는 각각 펠릿 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이송형 발포체 조성물을 이용한 발포체 성형방법은 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제를 100 내지 300중량부를 첨가하여 니더믹서에서 분산해서 압출기에서 펠릿화하여 발포제 마스터 배치를 제조하는 제 1단계; 열가소성 폴리머 100중량부에 대해, 상기 발포제 마스터 배치를 1 내지 30중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5내지 10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시키는 제 2단계; 상기 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 제조하는 제 3단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법{Transfered Foam Composition And Forming Procedure Using The same}
본 발명은 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 폴리머 내부에 발포가 고르게 형성되는 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법에 관한 것이다.
열가소성 폴리머를 사용해서 발포체를 제조하는 방법으로는 일정 온도 및 압력조건에서 발포가스가 발생될 수 있는 화학발포제, 무기발포제를 첨가하여 제조하는 방법들이 있다. 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 화학발포제를 적용한 발포 방법은 폴리머와 각종 첨가제 및 가스를 발생시키는 화학발포제를 혼합해서 컴파지트를 제조하고 발포제의 분해온도 이상에서 가열하여 성형하는 방법이다. 프레스 성형, 인젝션 성형등이 이에 해당하는데 프레스 공정은 열가소성 폴리머, 첨가제, 가교제 및 화학발포제를 혼합한 컴파운드를 시트나 펠렛화하여 몰드내에 투입하여 설정된 온도 및 압력에서 일정시간동안 가열하여 발포체를 제조하는 공정이며 인젝션 공정은 펠렛화된 컴파지트를 인젝션 기기에 투입하여 용융시킨 후 닫혀있는 금형내에 주입하여 일정시간 가열, 가압성형하여 발포시키는 성형방법이다. 또한 인젝션 기기와 같은 이송형 성형기를 이용해서 인젝션내에서 발포하여 닫혀있는 몰드에 투입하는 방법등이 있다.
그러나, 종래 기술에 의한 방법에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
발포체를 제조하기 위한 시트화 및 펠렛화 공정이 있고 다양한 첨가제 및 가교제첨가에 따른 규격화된 가공공정을 거쳐야하기 때문에 혼련 조건이 적합하지 않을 경우 발포체의 성능이 재현되기 어렵다. 또한 발포시 발포제의 분해가스가 내부 중앙으로 집중되어 경도가 불규칙하고, 비중이 불규칙하여 제품으로 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제 10-1133749호
상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 발포공정으로 발포체 내에 발포제의 분해가스가 고르게 분산될 수 있는 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이송형 발포체 조성물은, 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제 마스터 배치 1 내지 30중량부를 혼합하며, 상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치는 각각 펠릿 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치는 1내지 5mm 크기의 펠릿으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발포제 마스터 배치는, 상기 열가소성 폴리머 100중량부에 대해 발포제를 100 내지 300중량부를 첨가하여 니더믹서에서 분산해서 압출기에서 펠릿화하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 열가소성 폴리머는, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 저밀도폴리에틸렌 공중합체, 스티렌 폴리에틸렌 폴리부틸렌 스티렌 공중합체, 스티렌부타이렌 부타이렌스티렌 공중합체, 스티렌 폴리이소프렌 스티렌 공중합체, 열가소성 폴리우레탄 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발포제는, 아조디카본아미드(ADCA)계, 디니트로소펜타메틸렌 테트라민(DPT)계. 톨루엔 설포닐 하이드라지드 (TSH)계, 무기계, 캡슐형 발포제(Micropearl) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예인 이송형 발포체 조성물을 이용한 발포체 성형방법은, 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제를 100 내지 300중량부를 첨가하여 니더믹서에서 분산해서 압출기에서 펠릿화하여 발포제 마스터 배치를 제조하는 제 1단계와, 열가소성 폴리머 100중량부에 대해, 상기 발포제 마스터 배치를 1 내지 30중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5내지 10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시키는 제 2단계와, 상기 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 제조하는 제 3단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법은 다음과 같은 효과가 있다.
열가소성 폴리머를 발포제와 혼합하여 발포제 마스터 배치를 제조한 후, 발포제 마스터 배치를 열가소성 폴리머와 혼합하여 발포제의 분해온도보다 5~10℃높은 온도로 설정된 이송장치내에서 발포 시킨 후 시료를 몰드내에 주입 성형하는, 간단한 과정으로 발포체를 성형할 수 있는 효과가 있다.
또한, 발포제 마스터 배치와 열가소성 폴리머를 펠릿형상으로 형성하여 발포체 형성시 발포가스가 고르게 분산되어, 작업신뢰성이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 이송형 발포체 조성물을 이용한 발포체 성형방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명에 의한 이송형 발포체 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 이송형 발포체 조성물에는, 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제 마스터 배치 1 내지 30중량부를 혼합하며, 상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치는 각각 펠릿 형태로 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명에 의한 이송형 발포체 조성물에는 열가소성 폴리머가 사용되며, 상기 열가소성 폴리머는, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌 공중합체, 스티렌 폴리에틸렌폴리부틸렌스티렌 공중합체, 스티렌부타이렌부타이렌스티렌 공중합체, 스티렌 폴리이소프렌 스티렌 공중합체, 열가소성 폴리우레탄중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
그리고, 본 발명에 의한 이송형 발포체 조성물에는 발포제 마스터 배치가 혼합된다. 상기 발포제 마스터 배치는, 열가소성 폴리머에 발포제를 첨가하여 니더믹서에서 분산한 후 압출기를 통해 펠릿화하여 제조할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 열가소성 폴리머 100중량부에 대해 발포제를 100 내지 300중량부의 비율로 첨가할 수 있다.
상기 열가소성 폴리머는 상술한 바와 같이, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 저밀도폴리에틸렌 공중합체, 스티렌 폴리에틸렌 폴리부틸렌 스티렌 공중합체, 스티렌부타이렌 부타이렌스티렌 공중합체, 스티렌 폴리이소프렌 스티렌 공중합체, 열가소성 폴리우레탄 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 발포제는, 아조디카본아미드(ADCA)계, 디니트로소펜타메틸렌 테트라민(DPT)계. 톨루엔 설포닐 하이드라지드 (TSH)계, 무기계, 캡슐형발포제 (Micropearl) 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치는 혼합되며, 상기 열가소성 폴리머 100중량부에 대해 상기 발포제 마스터 배치가 1 내지 30중량부의 비율로 혼합된다.
이때, 상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치는 각각 펠릿 형태로 구성될 수 있다. 이는 각각의 펠릿들이 고르게 혼합될 수 있도록 하여, 발포시 공기층이 편중되지 않고 고르게 형성되도록 하기 위함이다. 보다 바람직하게는 상기 각각의 펠릿의 크기를 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치의 펠릿의 크기는 1 내지 5mm의 크기로 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로 발포체 성형방법은, 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제를 100 내지 300중량부를 첨가하여 니더믹서에서 분산해서 압출기에서 펠릿화하여 발포제 마스터 배치를 제조하는 제 1단계(S10)와, 열가소성 폴리머 100중량부에 대해, 상기 발포제 마스터 배치를 1 내지 30중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5내지 10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시키는 제 2단계(S20)와, 상기 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 제조하는 제 3단계(S30)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1단계(S10)에서 니더믹서는 발포제 분해온도 미만에서 5 내지 15분 이내로 혼련하는 것이 바람직하며, 상기 펠렛 제조 압출기는 발포제 분해온도 미만으로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제가 서로 반응이 이루어지는 것을 방지하기 위함이다.
그리고, 상기 제 2단계(S20)에서 이송장치의 온도는 발포제 분해온도 보다 5 내지 10℃ 높은 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 이는 상기 이송장치 내에서 상기 발포제와 상기 열가소성 폴리머가 서로 반응할 수 있도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 제 3단계(S30)에서 금형의 온도는 발포컴파운드의 냉각이 가능한 10 내지 50℃ 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에서는 열가소성 폴리머를 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌 공중합체, 스티렌 폴리에틸렌 폴리부틸렌스티렌 공중합체, 열가소성 폴리우레탄를 사용하고, 발포제를 아조디카본아미드계로 사용한 발포제 마스터 배치를 사용하여 표 1에 나타난 바와 같은 조성으로 실험을 하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
EVA(VA22%) 100 102.5 2.5 2.5 2.5
LDPE 100 100
SEBS 100 100
TPU 100 100
발포제 마스터 배치 (EVA:발포제 = 1:1) 5 5 5 5
발포제 2.5 2.5 2.5 2.5
1. EVA(VA22%): 한화석유화학의 EVA 1317
2. LDPE : 한화석유화학 LDPE 5321
3. SEBS : Ashai kasei H1221
4. TPU : SK(주) Greenpol
5. 발포제 : 금양 JTR
[ 비교예 1 ]
비교예 1은 비닐아세테이트 함량이 22%인 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 100중량부와 비닐아세테이트 함량이 22%인 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 2.5중량부와 아조디카본아미드계 발포제 2.5중량부를 80~100℃ 범위의 니더믹서에서 10~15분간 용융믹싱하여 컴파운드를 제조하고 오픈 롤밀에서 균일하게 분산시켜서 조성물을 제조한 후 압출기에서 펠릿화하여 컴파운드를 제조하였다. 상기 조성물은 이송장치의 호퍼에 투입하여 발포제의 분해온도보다 5~10℃ 높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨다. 상기 발포된 조성물은 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다. 이는 도 2에 도시된 바와 같다.
[ 비교예 2 ]
비교예 2는 저밀도 폴리에틸렌 공중합체 100중량부와 비닐아세테이트 함량이 22%인 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 2.5중량부와 아조디카본아미드계 발포제 2.5중량부를 90~110℃ 범위의 니더믹서에서 10~15분간 용융믹싱하여 컴파운드를 제조하고 오픈 롤밀에서 균일하게 분산시켜서 조성물을 제조한 후 압출기에서 펠릿화하여 컴파운드를 제조하였다. 상기 조성물은 이송장치의 호퍼에 투입하여 발포제의 분해온도보다 5~10℃ 높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨다. 상기 발포된 조성물은 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다.
[ 비교예3 ]
비교예 3은 스티렌 폴리에틸렌 폴리부틸렌스티렌 공중합체 100중량부와 비닐아세테이트 함량이 22%인 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 2.5중량부와 아조디카본아미드계 발포제 2.5중량부를 100~120℃ 범위의 니더믹서에서 10~15분간 용융믹싱하여 컴파운드를 제조하고 오픈 롤밀에서 균일하게 분산시켜서 조성물을 제조한 후 압출기에서 펠릿화하여 컴파운드를 제조하였다. 상기 조성물은 이송장치의 호퍼에 투입하여 발포제의 분해온도보다 5~10℃ 높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨다. 상기 발포된 조성물은 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다.
[ 비교예 4 ]
비교예 4는 열가소성 폴리우레탄 100중량부와 비닐아세테이트 함량이 22%인 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 2.5중량부와 아조디카본아미드계 발포제 2.5중량부를 100~120℃ 범위의 니더믹서에서 10~15분간 용융믹싱하여 컴파운드를 제조하고 오픈 롤밀에서 균일하게 분산시켜서 조성물을 제조한 후 압출기에서 펠릿화하여 컴파운드를 제조하였다. 상기 조성물은 이송장치의 호퍼에 투입하여 발포제의 분해온도보다 5~10℃ 높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨다. 상기 발포된 조성물은 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다.
[ 실시예 1 ]
실시예 1은 비닐아세테이트 함량이 22%인 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 100중량부에 발포제 마스터 배치를 5중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5~10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨 후, 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다. 도 3에 나타난 바와 같다.
[ 실시예 2 ]
실시예 2는 저밀도 폴리에틸렌 공중합체 100중량부에 발포제 마스터 배치를 5중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5~10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨 후, 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다.
[ 실시예 3 ]
실시예 3은 스티렌 폴리에틸렌 폴리부틸렌스티렌 공중합체 100중량부에 발포제 마스터 배치를 5중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5~10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨 후, 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다.
[ 실시예 4 ]
실시예 4는 열가소성 폴리우레탄 100중량부에 발포제 마스터 배치를 5중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5~10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시킨 후, 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 성형하였다.
상술한 바와 같은 비교예 1 내지 비교예 4 및 실시예 1 내지 실시예 4를 각각, 경도, 비중을 분석하여 표 2에서와 같이 나타냈다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
경도(on) type A 60 60 53 60 68~80 70~95 60~70 40~67
비중 g/cc 0.4 0.5 0.47 0.49 0.35 0.69 0.65 0.40
표 2에 나타나 바와 같이, 비교예 1 내지 비교예 4에 비해 실시예 1 내지 실시예 4가 각각 경도가 낮아진다. 또한 발포가스가 고르게 분산되지 않아 가운데로 모여 내부가 비어있는 형태로 나타나게 되어 실시예 1에 비해서 비교예 1은 비중이 떨어지게 된다. 그리고, 발포가스의 불규칙적인 분산에 의해서 비교예 1 내지 비교예 4는 경도가 불규칙한것에 비해 실시예 1 내지 실시예 4는 경도가 일정하게 나타나 발포가 고르게 이루어졌음을 확인할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
S10. 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제를 100 내지 300중량부를 첨가하여 니더믹서에서 분산해서 압출기에서 펠릿화하여 발포제 마스터 배치를 제조하는 제 1단계
S20. 열가소성 폴리머 100중량부에 대해, 상기 발포제 마스터 배치를 1 내지 30중량부를 드라이 블렌드 방법으로 혼합하여 호퍼에 투입하여 상기 발포제의 분해온도보다 5~10℃높은 온도의 이송장치 내에서 발포시키는 제 2단계
S30. 상기 발포된 조성물을 금형내에 투입 냉각되어 발포체를 제조하는 제 3단계

Claims (1)

  1. 열가소성 폴리머 100중량부에 발포제 마스터 배치 6 내지 30중량부를 혼합하며, 상기 열가소성 폴리머와 상기 발포제 마스터 배치는 각각 펠릿 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 이송형 발포체 조성물.
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