KR20170080857A - 공정성 및 난연성이 향상된 폴리에스테르 발포체 및 그 제조방법 - Google Patents

공정성 및 난연성이 향상된 폴리에스테르 발포체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정성 및 난연성이 향상된 폴리에스테르 발포체에 관한본 발것으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는, 첨가형 난연제의 함량을 적절하게 조절하여 투입함으로써, 기존의 폴리에스테르 발포 공정 조건의 변경 없이도 향상된 난연 성능을 구현할 수 있다.

Description

공정성 및 난연성이 향상된 폴리에스테르 발포체 및 그 제조방법{Polyester Foam Improving for Fire-retardant And Method For Preparing The Same}
본 발명은 폴리에스테르 발포체에 관한 것이다.
폴리에스테르 수지를 비롯한 합성수지는 에너지 절감을 위한 경량화에 대한 요구로 인해 산업전반에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다. 합성수지의 경량화는 발포체를 제조함으로써 그 목적을 달성하고자 시도되어 왔다.
폴리에스테르는 기계적 특성이 우수하며, 내열성, 내화학성 등이 우수하나, 결정성 수지로서 발포 성형하기에 어려움이 있었다. 그러나, 기술의 발달로 폴리에스테르도 용융압출시 발포 공정을 통하여 발포체의 제조가 가능하게 되었다. 미국특허 제5000991호에는 폴리에스테르에 가교제를 첨가하여, 압출 발포시킴으로써 발포체를 제조하는 기술을 개시한다.
그러나, 폴리에스테르 수지를 이용한 발포성형체는 화재에 노출되는 경우에 낮은 난연성능으로 인해 2차 화재의 위험이 있다. 이러한 문제를 하기 위한 방법으로, 난연성을 강화하기 위해 할로겐 난연제를 사용하여 왔다. 하지만, 할로겐계 난연제의 경우 난연성능은 우수하나 화재시 사상자의 발생은 불길 자체보다 화재로 인한 독성가스의 배출에 의하는 문제점이 있다. 또한, 폴리에스테르를 폐기하는 경우에도 독성 물질을 발생시키는 문제점이 있다. 이에 따라 폴리에스테르 수지의 사용시 안정성에 대한 문제가 제기되어 왔다.
종래에는 발포성형체의 난연성을 개선시켜 이들의 발화시간을 지연시키고 화염 전파가 더디게 진행되도록 하는 다양한 방법들이 제안되었다. 주로 사용되는 고분자의 난연화 방법에는 분자구조 변경을 통한 내열성 고분자의 제조(CPE, PVC 등), 난연 성분을 발포성형체 구조 내에 화학적으로 결합시키는 방법(반응형 난연제), 난연제를 고분자내에 물리적으로 첨가시키는 방법(첨가형 난연제), 난연제 코팅 또는 페인팅을 하거나 제품 디자인 변경을 통한 내열성 향상을 도모하는 방법 등이 있으며, 일반적인 난연화는 난연제를 첨가하는 것이 주를 이루고 있다.
폴리에스테르 발포체가 높은 난연성능, 화재 및 폐기시 독성물질일 거의 발생하지 않는 특성을 가진다면, 화재에 대하여 안정성이 요구되는 건축용 및 생활용 등의 다양한 분야에서 적용이 가능할 것이라는 점에 착안하여, 본 발명자는 폴리에스테르 발포체가 갖는 결점을 해결하고자 본 발명을 개발하기에 이른 것이다. 또한, 본 발명은 난연성 뿐만 아니라 발포성형 가공특성 및 공정성을 향상시키기 위한 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 발포체를 개발하기에 이른 것이다.
미국특허 제5000991호.
본 발명의 목적은 공정성 및 난연성이 향상된 폴리에스테르 발포체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
인(P)함량이 인(P) 원자기준으로 100 내지 6,500 ppm, 범위이며,
시차주사열량측정법(DSC)에 따른 융점(Tm)이 250 ℃ 이상이고,
밀도(KS M ISO 845)가 30 내지 200 kg/m3 범위인 폴리에스테르 발포체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해,
폴리에스테르 수지에 첨가형 난연제를 0.1 내지 10 wt% 범위로 첨가하여 30 내지 200 kg/m3 범위의 밀도로 발포하는 단계를 포함하며,
상기 폴리에스테르 수지 내의 인(P)함량이 인(P) 원자기준으로 100 내지 6,500 ppm 범위로 함유되는 폴리에스테르 발포체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는, 첨가형 난연제의 함량을 적절하게 조절하여 투입함으로써, 기존의 폴리에스테르 발포 공정 조건의 변경 없이도 향상된 난연 성능을 구현할 수 있으며, 융점이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체를 상세하게 설명하기로 한다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는,
인(P)함량이 인(P) 원자기준으로 100 내지 6,500 ppm, 범위이며,
시차주사열량측정법(DSC)에 따른 융점(Tm)이 250 ℃ 이상이고,
밀도(KS M ISO 845)가 30 내지 200 kg/m3 범위일 수 있다.
구체적으로 상기 인 함량은,
구체적으로 상기 융점은 250 내지 300 ℃, 253 내지 280 ℃, 254 내지 260 ℃일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는, 상기 융점을 만족함으로써, 내열성뿐만 아니라 기계적 강도도 우수한특성을 가지게 되며, 총 방출열량을 낮게 유지하여 뛰어난 난연성능을 구현하게 된다.
구체적으로 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 밀도(KS M ISO 845)는 35 내지 190 kg/m3, 40 내지 170 kg/m3, 45 내지 160 kg/m3, 50 내지 150 kg/m3, 55 내지 100 kg/m3 혹은 58 내지 70 kg/m3일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 밀도가 상기 범위를 만족함으로써, 폴리에스테르 발포체의 중량이 비교적 높게 형성되는 것을 방지하고 탄성을 향상시키며, 향상된 난연 성능을 구현하게 된다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는, KS F 5660-1 기준으로 측정된 가열 개시 후 5분 동안의 총 방출열량이 20 MJ/m2 이하일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 KS F 5660-1 기준으로 측정된 가열 개시 후 5분 동안의 총 방출열량이 1 내지 20 MJ/m2, 3 내지 18 MJ/m2, 3.5 내지 15 MJ/m2, 4 내지 10 MJ/m2, 혹은 4.5 내지 9 MJ/m2 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 제조 직후의 총 방출열량이 상기 범위를 만족할 경우, 뛰어난 난연성능을 구현하게 된다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 압축강도(KS M ISO 844)는 20 내지 300 N/cm2 범위일 수 있다. 상기 압축강도는 구체적으로 20 내지 300 N/cm2, 25 내지 200 N/cm2, 30 내지 100 또는 35 내지 80 N/cm2일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
X/Y ≥ 1.5
상기 일반식 1에서 X는 KS M ISO 844에 따른 폴리에스테르 발포체의 압축강도(N/cm2)를 나타내고, Y는 KS M ISO 845에 따른 폴리에스테르 발포체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다.
구체적으로 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 밀도 대비 압축강도비는 1.5 내지 3, 1.6 내지 2.5 또는 1.7 내지 2 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 상기 범위의 밀도 대비 압축강도비를 만족함으로써, 발포 비율이 높으면서 동시에 고강도인 폴리에스테르 발포체를 구현하게 된다. 이는, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체에 있어서, 발포제가 폴리에스테르 발포체 내에 잘 포집되어, 기공이 서로 결합하지 않고 독자적으로 폐쇄 셀이 형성된 것을 의미할 수 있으며, 이를 통해 우수한 단열성도 기대할 수 있다.
상기 일반식 1에서, X는 20 내지 300 N/cm2이고, 상기 Y는 30 내지 200 kg/m3일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 압축강도는 구체적으로 20 내지 300 N/cm2, 25 내지 200 N/cm2, 30 내지 100 또는 35 내지 80 N/cm2일 수 있으며, 밀도는 35 내지 190 kg/m3, 40 내지 170 kg/m3, 45 내지 160 kg/m3, 50 내지 150 kg/m3, 55 내지 100 kg/m3 혹은 58 내지 70 kg/m3일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 압축강도 및 밀도가 상기 범위를 만족할 경우, 상기 폴리에스테르 발포체의 월등히 향상된 강도를 구현하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 제조방법을 상세하게 설명하기로 한다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 제조방법은,
폴리에스테르 수지에 첨가형 난연제를 0.1 내지 10 wt% 범위로 첨가하여 30 내지 200 kg/m3 범위의 밀도로 발포하는 단계를 포함하며,
상기 폴리에스테르 수지 내의 인(P)함량이 인(P) 원자기준으로 100 내지 6,500 ppm 범위로 함유될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르의 물성을 유지할 수 있으며, 연질특성 및 발포 성형가공성이 우수하다면, 크게 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지는 생분해성을 지닐 수 있다.
지금까지 주로 사용되던 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 생산되는 고분자량의 방향족 폴리에스테르 수지이다. 여기서 고분자량 폴리에스테르는 극한점도 [η]가 0.8 (dL/g) 이상인 고분자를 의미할 수 있다. 그러나, 상기 방향족 폴리에스테르 수지는 높은 분자량, 열적 안정성, 인장강도 등의 물성이 우수하지만, 폐기 후 자연생태계 내에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다.
한편, 지방족 폴리에스테르가 생분해성을 가지고 있다는 점은 이미 알려져 있다. 그러나, 기존의 지방족 폴리에스테르는 주쇄의 유연한 구조와 낮은 결정성 때문에 용융점이 낮고, 용융시 열안정성이 낮아 열분해되기 쉬우며, 용융흐름지수가 높아 성형가공이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 인장강도나 인열강도 등의 물성이 불량하여 용도가 제한되는 문제점이 있었다. 상기 지방족 폴리에스테르는 예를 들어, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드 및 폴리부틸렌석시네이트 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 상기 폴리에스테르 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포체 중 폐쇄 셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 우수한 단열특성을 구현하게 된다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포체의 셀 수는 mm당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 발포체는 압출 발포 성형체일 수 있다. 구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있다. 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고 이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여　2차 발포에　의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다. 반면, 압출 발포는, 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도 및 압축강도를 구현하게 된다.
일반적으로, 인계 난연제(Phosphorus Containing Flame Retardants)는 연소과정에서 가연성물질의 반응해 고분자 표면에 탄화막(Carbonaceous)을 형성하고, 이 탄화막은 연소에 필요한 산소를 차단하여 난연효과를 나타낸다. 특히 인계 난연제는 고분자내의 산소원소와 반응하여 탈수탄화함으로써 난연효과를 발휘하기 때문에 산소원소를 함유한 고분자에서 효과적으로 난연역할을 수행할 수 있다. 인계 난연제는 열분해에 의해 인산화 폴리인산을 생성한다. 이때 생성된 인산과 폴리인산은 에스테르화 및 탈수화 반응에 의해 차(char)를 생성하고, 이 차는 산소와 열을 차단함으로써 난연효과를 발휘한다. 할로겐계 난연제가 기체상태에서 난연효과를 발휘하는 것과는 다르게 인계 난연제는 주로 고체상태에서 난연작용을 유도한다. 이러한 이유로 인계 난연제와 할로겐계 난연제를 함께 사용할 경우 난연상승효과를 얻을 수도 있다.
무기계 난연제는 난연제 중에서 사용량이 가장 많은 수산화알루미늄(Al(OH)3), 그 다음으로 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 삼산화안티몬(Sb2O3), 오산화안티몬(Sb2O5), 산화주석, 지루코늄(Zr)화합물, 붕산염, 폴리인산암모늄, 몰리브덴화합물 등을 들 수 있다. 난연제 중에서 연소가스를 억제하면서 연소점의 열을 빼앗아 연소 현상을 억제하는 난연제로는 수산화 금속화합물인 수산화알루미늄과 수산화마그네슘이 있다. 이들은 연소시 H2O를 발생하여 수증기로 변하면서 연소성가스를 희석시키며 연소점 주위의 온도를 낮추어 연소현상을 억제하는 효과가 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지에 첨가형 난연제를 0.1 내지 10 wt% 범위로 첨가하여 발포하는 단계에서, 첨가형 난연제의 함량은 구체적으로 0.2 내지 8 wt%, 0.25 내지 7.5 wt%, 0.3 내지 7 wt%, 0.4 내지 6.5 wt%, 0.5 내지 5.5 wt%, 0.8 내지 5 wt%, 1 내지 3.5 wt% 혹은 1.5 내지 2.5 wt%범위일 수 있다. 첨가형 난연제의 함량을 상기 범위로 투입할 경우, 발포체의 굴곡강도 및 인장강도 등의 물성을 저하시키지 않으면서, 현저하게 향상된 난연 성능을 구현하게 된다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는, 첨가형 난연제의 투입량을 상기 범위로 조절함으로써 기존의 폴리에스테르 발포 공정의 변경 없이도 난연성을 향상시킬 수 있으며, 발포 공정성을 개선시키는 효과가 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 제조방법에서 상기 밀도는 30 내지 200 kg/m3 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 밀도는 35 내지 190 kg/m3, 40 내지 170 kg/m3, 45 내지 160 kg/m3, 50 내지 150 kg/m3, 55 내지 100 kg/m3 혹은 58 내지 70 kg/m3일 수 있다. 본 발명에 따른 밀도가 상기 범위를 만족함으로써, 향상된 공정성을 구현할 수 있으며, 폴리에스테르 발포체의 중량이 비교적 높게 형성되는 것을 방지하고 탄성을 향상시키며, 향상된 난연 성능을 구현하게 된다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 제조방법에서, 폴리에스테르 수지 내의 인(P)함량이 인(P) 원자기준으로 100 내지 6,500 ppm 범위로 함유될 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 인 함량은 200 내지 6,500 ppm, 500 내지 6,500 ppm, 900 내지 6,500 ppm, 1,500 내지 6,500 ppm, 2,000 내지 6,500 ppm, 3,500 내지 6,500 ppm, 혹은 5,000 내지 6,500 ppm 범위일 수 있다. 수지 내의 인 함량이 상기 범위일 경우 만족스러운 난연 성능을 나타내며, 압출성형기를 통해 발포시 기포를 포집하여 안정적인 셀을 형성할 정도의 점성을 갖게 되어 발포 배율이 우수한 특성을 지니며, 중합 반응성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 첨가형 난연제는, Na, K 및 Li로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 알칼리 금속을 함유하는 알칼리계 이인산염을 포함할 수 있다. 상기 알칼리계 이인산염의 구체적인 예로는 NaH3P2O7, Na2H2P2O7, Na2H2P2O7(H2O)6, Na3HP2O7, Na3HP2O7(H2O), Na3HP2O7(H2O)9, Na4P2O7, Na4P2O7(H2O)10를 들 수 있으나 이에 제한하지는 않으며, 더욱 구체적으로 본 발명에서는 NaH3P2O7을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는, 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 충전제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 폴리에스테르 발포체는 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)이 사용될 수 있다.
상기 기핵제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물을 들 수 있다. 이러한 충전제는 폴리에스테르 발포체의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 폴리에스테르 발포체의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물 및 금속 수산화물 등을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 적인 등을 포함하고, 안티몬 화합물은 삼산화안티몬 및 오산화안티몬 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 수산화물에 있어서의 금속 원소로서는, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 니켈(Ni), 코발트(Co), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 철(Fe), 티타늄(Ti) 및 붕소(B) 등을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄, 마그네슘 등이 바람직하다. 금속 수산화물은, 1 종의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋고, 2 종 이상의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋다. 예를 들어, 1 종의 금속 원소로 구성된 금속 수산화물로서는, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계　계면　활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온계　계면　활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 양이온계 및 양성 이온계　계면　활성제(예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 및 수용성 고분자 또는 보호 콜로이드(예를 들어, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 알긴산나트륨, 폴리비닐알코올 부분 비누화물 등) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자외선 차단제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유기계 또는 무기계　자외선　차단제일 수 있으며, 상기 유기계　자외선　차단제의 예로는 p-아미노벤조산 유도체, 벤질리데네캠포 유도체, 신남산 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 무기계　자외선　차단제의 예로는 이산화티탄, 산화아연, 산화망간, 이산화지르코늄, 이산화세륨 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
용융온도가 250 ℃ 이상인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지를150 ℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 하기 표 1에 기재된 바와 같이 제1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지 100 중량부를 기준으로 피로멜리틱 디언하이드리드(pyromellitic dianhydride, PMDA) 0.3 중량부, 탈크(Tarc) 0.15 중량부 및 첨가형 난연제(제품명: AODD, 제조사: Synergy Material) 2.0 중량부를 혼합하고, 280 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포체로서 탄산 가스를 상기 PET 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고, 압출 발포하여 폴리에스테르 발포체를 제조하였다.
비교예 1
첨가형 난연제(제품명: AODD, 제조사: Synergy Material)를 투입하지 않은 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법으로 폴리에스테르 발포체를 제조하였다.
비교예 2
첨가형 난연제(제품명: AODD, 제조사: Synergy Material) 함량을 0.05 중량% 투입한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 폴리에스테르 발포체를 제조하였다.
비교예 3
첨가형 난연제(제품명: AODD, 제조사: Synergy Material) 함량을 15 중량% 투입한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 폴리에스테르 발포체를 제조하였다.
구분 실시예 비교예1 비교예2 비교예3
Base Chip - PET PET PET PET
증점제 (PMDA) phr 0.3 0.3 0.3 0.3
기핵제(Talc) phr 0.15 0.15 0.15 0.15
난연제 종류 - AODD
(Synergy Material Co. Ltd)		 x AODD
(Synergy Material Co. Ltd)		 AODD
(Synergy Material Co. Ltd)
함량 wt% 2.0 0 0.05 15
실험예
상기 실시에 및 비교예 1 내지 3의 밀도, 공정성, 총 방출열량 및 압축강도를 측정하였다. 측정 방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
1) 밀도 측정
밀도는 KS M ISO 845조건 하에서 측정하였다.
2) 공정성 평가
발포체 생산 시작 30분 이후부터 생산 종료 시까지 무작위로 10개 샘플을 분취하여 KS M ISO 845조건 하에서 밀도를 측정하였으며, 측정된 10개 샘플의 밀도 평균 값을 기준으로 편차가 5 % 이하인 샘플은 '양호'로 평가하였고, 밀도 편차가 5 % 초과인 샘플은 '불량'으로 평가하였다.
3) 총 방출열량 측정
KS F 5660-1 조건 하에서 가열 개시 후 5분 동안의 총 방출열량을 측정하였다.
4) 융점(Tm) 측정
시차주사열량측정법 (Differential Scanning Calorimetry, DSC)을 이용하여 융점을 측정하였다.
5) 압축강도 측정
KS M ISO 844 조건 하에서 압축강도를 측정하였다.
구분 실시예 비교예1 비교예2 비교예3
인(P)함량 ppm 2,000 0 30 10,000
밀도 kg/m3 60 60 60 140
공정성 - 양호 양호 양호 불량
총 방출열량 MJ/m2 7.5 45 40 6.0
융점 ℃ 253 254 253 253
압축강도 N/cm2 60 55 58 50
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는, 첨가형 난연제의 함량을 2.0 wt%로 적절하게 조절하여 투입함으로써, 공정성이 향상되고, 기존의 폴리에스테르 발포체가 가지는 압충강도의 물성을 저하시키지 않으면서, 총 방출열량이 7.5 MJ/m2 정도로 나타나 뛰어난 난연 성능을 구현함을 알 수 있었다. 반면, 비교예 1은 공정성 및 압축강도는 양호하였으나, 총 첨가형 난연제를 함유하지 않아서 총 방출열량이 매우 높게 나타났으며, 첨가형 난연제를 0.05 wt% 투입한 비교예 2의 경우에도 총 방출열량이 매우 높게 나타났다. 비교예 3의 경우는, 첨가형 난연제를 15 wt %로 투입하여 난연성은 향상되었으나, 공정성이 불량한 결과를 보였다.

Claims (5)

  1. 인(P)함량이 인(P) 원자기준으로 100 내지 6,500 ppm 범위이며,
    시차주사열량측정법(DSC)에 따른 융점(Tm)이 250 ℃ 이상이고,
    밀도(KS M ISO 845)가 30 내지 200 kg/m3 범위인 폴리에스테르 발포체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    KS F 5660-1 기준으로 측정된 가열 개시 후 5분 동안의 총 방출열량이 20 MJ/m2 이하인 폴리에스테르 발포체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    압축강도(KS M ISO 844)가 20 내지 300 N/cm2 범위인 폴리에스테르 발포체.
  4. 폴리에스테르 수지에 첨가형 난연제를 0.1 내지 10 wt% 범위로 첨가하여 30 내지 200 kg/m3 범위의 밀도로 발포하는 단계를 포함하며,
    상기 폴리에스테르 수지 내의 인(P)함량이 인(P) 원자기준으로 100 내지 6,500 ppm 범위로 함유되는 폴리에스테르 발포체의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    첨가형 난연제는, Na, K 및 Li로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 알칼리 금속을 함유하는 알칼리계 이인산염인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 발포체의 제조방법.

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