KR20210059721A - 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
기재 수지로 이루어지는 발포 파리손을 블로우 성형하여 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체를 제조하는 방법에서: 기재 수지는 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A), 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 및 발포 성형체 제조 과정에서 회수한 회수 원료 (C) 를 특정 비율로 함유하고; 수지 (A), 수지 (B) 및 회수 원료 (C) 각각의 용융 장력 및 용융 흐름 속도가 특정 범위 내에 있고; 수지 (A) 의 융점과 수지 (B) 의 융점 사이의 차이가 특정 범위 내에 있으며; 수지 (A) 의 결정화 온도와 수지 (B) 의 결정화 온도 사이의 차이가 특정 범위 내에 있다.
Description
본 발명은 발포 블로우 성형 기술에 의한 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법에 관한 것이다.
지금까지, 중공 발포 성형체가 자동차의 공조 덕트 등에 적합하게 사용되고 있다. 발포 블로우 성형체는 예를 들어, 압출기에서 발포제와 기재 수지 (base resin) 를 용융 및 혼련하고, 혼련된 덩어리를 다이로부터 압출하여 발포 파리손 (parison) 을 형성시킴으로써 제조된다. 그런 다음 파리손을 분할 몰드 내에 배치하고, 발포 파리손 내에 가압 기체를 블로우하여 블로우 성형을 수행한다 (이하, 이 성형 방법은 때때로 간단히 "발포 블로우 성형" 으로 지칭될 것이다).
발포 블로우 성형체로 구성되는 공조 덕트 등에 대한 기재 수지로서, 그의 내열성과 강성 사이의 우수한 밸런스로 인해, 폴리프로필렌계 수지가 종종 사용된다. 또한, 폴리프로필렌계 수지 중에서, 높은 용융 장력을 갖는 폴리프로필렌계 수지 (이하, 때때로 HMS-PP 로 지칭함) 를 사용하는 것이 제안되었다 (특허 문헌 1). HMS-PP 는 그의 분자 사슬 내에 분지형 구조를 가지며, 우수한 압출 발포 특성을 갖는다. HMS-PP 를 사용함으로써, 낮은 겉보기 밀도를 갖는 양호한 발포 성형체를 수득할 수 있게 된다.
그러나 HMS-PP 가 고가이므로, 발포 성형체의 제조 비용을 감소시키는 것이 바람직하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 분지형 폴리프로필렌계 수지와 범용 선형 폴리프로필렌계 수지, 및 추가로 발포 성형체의 회수에 의해 수득된 회수 원료를 혼합하여 수득한 혼합 수지를 기재 수지로서 사용하는 것이 제안되었다 (특허 문헌 2). 이 방법으로, 발포 성형체의 제조 비용을 감소시킬 수 있게 되었다.
그러나 최근, 보다 복잡한 형상을 갖는 자동차용 공조 덕트가 요구되고 있다. 블로우 성형에서, 파리손은 분할 몰드 사이에 고정된다. 이때, 파리손이 몰드 캐비티의 주변 모서리 사이에 핀치되는 부분에서, 파리손의 반대 내부 표면이 함께 융합-본딩되어 핀치-오프 (pinch-off) 부분이 형성된다. 이 핀치-오프 부분의 외측 부분은 버 (burr) 로 지칭되는 잉여 부분을 형성한다. 버는 최종적으로 제거되어 성형체가 수득된다.
발포 성형체의 형상이 복잡해지는 경우, 버의 양이 증가한다. 따라서, 비용 감소의 관점에서, 버의 실질적으로 전체량을 회수하고 발포 성형체의 원료로서 재사용하는 것이 바람직하다.
또한, 그의 분지가 쉽게 파단되는 분지형 폴리프로필렌계 수지가 압출기로 혼련되는 경우, 분지형 사슬이 파단되어, 수지의 용융 장력을 감소시키고 이의 압출 발포 특성을 악화시킨다. 발포 성형체의 실제 제조에서, 버와 같은 회수 원료가 압출기로의 혼련을 반복한 분지형 폴리프로필렌계 수지를 함유하므로, 압출 발포 특징이 상당히 감소되기 쉽다.
불량한 압출 발포 특성을 갖는 이러한 회수 원료를 다량으로 사용하여 낮은 겉보기 밀도를 갖는 발포 성형체를 제조하는 경우, 압출 발포성 및 블로우 성형성(이하, 두 특성 모두를 때때로 발포 블로우 성형성으로 지칭함) 이 악화된다. 따라서, 발포 성형체에 과대 기포가 발생하고 성형체의 내부 표면이 거칠며 홀의 형성이 초래되므로, 양호한 발포 성형체를 안정적인 방식으로 제조하기가 종종 어려워졌다.
다량의 회수 원료를 사용하는 경우에도 낮은 겉보기 밀도를 갖는 양호한 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체를 안정적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 과제이다.
본 발명에 따르면, 하기와 같은 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법이 제공된다:
[1] 기재 수지 및 물리 발포제 (physical blowing agent) 를 혼련하여 수득된 발포성 용융 수지를 다이를 통해 압출하여 발포 파리손을 형성시키고, 발포 파리손을 블로우 성형하는 것을 포함하는 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법으로서,
상기 기재 수지가 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A), 선형 폴리프로필렌계 수지 (B), 및 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 과정에서 회수되는 회수 원료 (C) 를 포함하고,
분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 용융 장력 (230℃) 이 100 mN 초과이며 용융 흐름 속도 (melt flow rate) (230℃, 하중 2.16 kg) 가 0.1 ~ 15 g/10 분이고,
선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 용융 장력 (230℃) 이 30 mN 미만 (0 은 포함하지 않음) 이며 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 가 5 ~ 25 g/10 분이고,
회수 원료 (C) 의 용융 장력 (230℃) 이 5 ~ 50 mN 이며 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 가 2 ~ 50 g/10 분이고,
분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 융점 TmA 와 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 융점 TmB 사이의 차이 (TmA - TmB) 가 -5℃ ~ 5℃ 이고,
분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 결정화 온도 TcA 와 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 결정화 온도 TcB 사이의 차이 (TcA - TcB) 가 0℃ ~ 10℃ 이고,
기재 수지 중의 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 혼합량이 기재 수지 100 중량% 를 기준으로 5 중량% 이상 20 중량% 미만이고,
기재 수지 중의 회수 원료 (C) 의 혼합량이 기재 수지 100 중량% 를 기준으로 65 중량% 초과 90 중량% 이하이며,
기재 수지 중의 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 혼합량 대 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 혼합량의 중량비 (A:B) 가 80:20 ~ 40:60 인, 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
[2] 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 가 10 ~ 25 g/10 분인, 상기 [1] 에 따른 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
[3] 회수 원료 (C) 의 용융 장력 (230℃) 이 5 mN 이상 30 mN 미만인, 상기 [1] 또는 [2] 에 따른 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
[4] 물리 발포제가 무기 물리 발포제인, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 따른 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
[5] 발포 성형체의 겉보기 밀도가 0.10 ~ 0.35 g/cm3 인, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 따른 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
본 발명의 제조 방법에 따르면, 기재 수지로서 특정 분지형 폴리프로필렌계 수지와 특정 선형 폴리프로필렌계 수지와 특정 회수 원료를 특정 비율로 혼합하여, 다량의 회수 원료를 첨가하는 경우에도 낮은 겉보기 밀도를 갖는 양호한 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체를 안정적으로 제조할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제조 방법을 실행하는데 사용되는 장치의 예를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법을 상세히 설명할 것이다. 본 발명에서, 폴리프로필렌계 수지 등과 같은 원료와 물리 발포제를 혼련하여 수득된 발포성 용융 수지를 다이로부터 압출하여 발포 파리손을 형성시킨다. 그런 다음, 발포 파리손을 블로우 성형하여 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체 (이하, 때때로 간단하게 발포 성형체로 지칭함) 를 수득한다.
본 발명의 발포 성형체의 제조 방법의 예를, 도면을 참조로 하여 하기에 설명할 것이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 압출기 (나타내지 않음) 내에서 기재 수지 및 물리 발포제를 혼련하여 발포성 용융 수지를 수득한다. 용융 수지를 다이 (2) 를 통해 압출하고, 다이 바로 아래에 위치하는 원하는 형상을 갖는 분할 몰드 (3), (3) 사이에 도입하여 발포 파리손 (1) 을 형성시킨다 (압출 발포 단계). 다음으로, 연화 상태의 발포 파리손 (1) 의 하부를 핀치 (나타내지 않음) 에 의해 폐쇄하고, 발포 파리손 내에 기체를 블로우하여 내부 압력을 증가시키고 발포 파리손을 팽창시킨다 (프리-블로우 단계). 그 후, 몰드 (3), (3) 을 폐쇄하여 발포 파리손 (1) 을 몰드에 의해 고정시킨다 (클램핑 단계). 그런 다음, 몰드 (3) 에 의해 고정된 발포 파리손 (1) 의 중공부에 기체를 블로우하여, 발포 파리손 (1) 의 외부 표면을 몰드의 내부 표면에 대하여 가압하고 중공 형상을 형성시킨다 (블로우 성형 단계). 냉각 후, 몰드 외부로 버를 갖는 발포 성형체를 꺼내고, 버를 제거하여 중공 발포 성형체를 수득한다. 버 및 결함이 있는 발포 성형체 제품과 같은 폐기물은 회수되며 (원료 회수 단계), 이하에 기재할 회수 원료 (C) 로서 재사용된다.
또한, 도 1 에 나타낸 발포 파리손은 발포체만으로 구성된다. 그러나 발포체는 비발포 수지층으로 적층되고 다층 파리손의 형태로 합께 압출되어, 그로부터 다층 성형체를 수득할 수 있다. 도 1 이 튜브형 발포 파리손을 도시하고 있으나, 시트형 발포 파리손이 사용될 수 있다. 본 발명의 방법에서, 압출기와 다이 (3) 사이에, 또는 다이 내에 어큐뮬레이터 (accumulator) 를 배치하는 것이 바람직하다.
발포 파리손의 형성에 사용되는 기재 수지는, 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A), 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 및 회수 원료 (C) 를 특정한 비율로 혼합하여 수득된다 (기재 수지 제형화 단계). 그러나 본 발명에서, 기타 추가적인 성분(들) 을 기재 수지에 추가할 수 있다.
다음으로, 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A), 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 및 회수 원료 (C) 를 설명할 것이다. 하기 설명에서, 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 를 때때로 수지 (A) 로 지칭할 것이며, 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 를 때때로 수지 (B) 로 지칭할 것이다.
본 발명에서, 폴리프로필렌계 수지가 사용된다. 폴리프로필렌계 수지의 예는 프로필렌 단독중합체 및 프로필렌 유래 구조 단위를 50 중량% 이상 갖는 프로필렌계 공중합체를 포함한다. 공중합체의 예는 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체 및 프로필렌-에틸렌-부텐 공중합체와 같은 프로필렌과 에틸렌 또는 탄소수 4 이상의 α-올레핀의 공중합체; 프로필렌-아크릴산 공중합체; 및 프로필렌-무수 말레산 공중합체 등을 포함한다. 이들 공중합체는 블록 공중합체, 랜덤 공중합체 및 그래프트 공중합체 중 임의의 것일 수 있다. 또한 폴리프로필렌계 수지는, 프로필렌 단독중합체 또는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체와 같은 프로필렌 공중합체에, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체와 같은 고무 성분이 분산되는, 내충격성 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 폴리프로필렌계 수지의 융점은 일반적으로 약 130 ~ 170℃ 범위이다.
본 발명에서 기재 수지를 구성하는 수지 (A) 는, 상기 기재된 폴리프로필렌계 수지에서 그의 분자 구조 중에 자유 말단 장쇄 분지를 갖는 수지이다. 수지 (A) 의 구체예는 Borealis AG 사에 의해 제조된 분지형 호모폴리프로필렌 (상품명: WB130, WB135, WB140) 및 Sun Allomer Co., Ltd. 사에 의해 제조된 분지형 호모폴리프로필렌 수지 (상품명: PF814) 를 포함한다.
분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 230℃ 에서의 용융 장력은 100 mN 초과이다. 용융 장력이 지나치게 낮은 경우, 과대 기포 (cell) 등이 발생할 수 있어, 양호한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 수지 (A) 의 용융 장력은 바람직하게는 150 mN 이상, 보다 바람직하게는 200 mN 이상이다. 한편, 상한은 바람직하게는 500 mN, 보다 바람직하게는 450 mN 이다. 본 발명에서, 230℃ 에서의 용융 장력을 용융 장력 (230℃) 으로 지칭하고, 하기 설명에서, 때때로 용융 장력을 MT 로 지칭한다.
수지 (A) 는, 230℃ 및 하중 2.16 kg 에서 측정되는 0.1 ~ 15 g/10 분의 용융 흐름 속도를 갖는다. 용융 흐름 속도가 지나치게 작은 경우, 용융시 수지 (A) 를 함유하는 수지의 유동성이 악화되어, 압출 성형성이 감소될 수 있다. 한편, 용융 흐름 속도가 지나치게 큰 경우, 발포 파리손의 드로우다운 (drawdown) 을 억제하기가 어려워져, 수득한 발포 성형체의 상당한 두께 불균일이 야기된다. 따라서, 우수한 두께 정밀도를 갖는 양호한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있다는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 수지 (A) 의 용융 흐름 속도의 하한은 바람직하게는 0.5 g/10 분이고, 보다 바람직하게는 1 g/10 분이다. 상한은 바람직하게는 10 g/10 분이고, 보다 바람직하게는 5 g/10 분이다. 본 발명에서, 230℃ 및 하중 2.16 kg 의 조건 하에 측정되는 용융 흐름 속도를 또한 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 로 지칭한다. 하기 설명에서, 용융 흐름 속도를 때때로 MFR 로 지칭한다.
수지 (A) 는 바람직하게는 호모폴리프로필렌, 내충격성 폴리프로필렌, 또는 이의 혼합물이다. 이들 중에서, 호모폴리프로필렌이 보다 바람직하다. 수지 (A) 의 융점은 바람직하게는 155 ~ 165℃ 이고, 보다 바람직하게는 157 ~ 162℃ 이다.
수지 (A) 가 호모폴리프로필렌 또는 내충격성 폴리프로필렌인 경우, 수지 (A) 가 분지형 구조를 갖기 때문에, 그의 결정화 온도는 동일한 융점을 갖는 동일 유형의 선형 폴리프로필렌계 수지와 비교하여 더 높은 결정화 온도를 갖는 경향이 있다. 수지 (A) 의 결정화 온도는 수지 (A) 의 융점보다 약 15 ~ 25℃ 더 낮다.
본 발명에서 사용되는 수지 (B) 는 상기 언급된 폴리프로필렌계 수지에서 선형 분자 사슬을 갖는 수지이다.
수지 (B) 의 용융 장력 (230℃) 은 30 mN 미만 (0 은 포함하지 않음) 이다. 선형 폴리프로필렌계 수지가 높은 용융 장력을 갖는 경우, 이의 용융 흐름 속도도 감소한다. 따라서, 용융 장력이 30 mN 이상인 경우, 압출시 용융되는 기재 수지가 발열하는 경향이 있어, 과대 기포 등이 발생할 가능성이 있다. 그 결과, 양호한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 수지 (B) 의 용융 장력은 바람직하게는 15 mN 이하 (0 은 포함하지 않음) 이고, 보다 바람직하게는 10 mN 이하 (0 은 포함하지 않음) 이다.
수지 (B) 의 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 는 5 ~ 25 g/10 분이다. 용융 흐름 속도가 지나치게 작으면, 용융시 수지 (B) 를 함유하는 기재 수지의 유동성이 악화되어, 다이 내에서의 전단에 의해 발열하기 쉬워져, 압출 성형성이 악화될 가능성이 있다. 한편, 용융 흐름 속도가 지나치게 큰 경우, 발포 파리손이 드로우다운하는 경향이 있어, 수득되는 발포 성형체의 두께 불균일이 증가하고, 우수한 두께 정밀도를 갖는 양호한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 이의 하한은 바람직하게는 10 g/10 분이고, 보다 바람직하게는 12 g/10 분인 한편, 이의 상한은 바람직하게는 20 g/10 분이다. 또한, 용융 흐름 속도가 10 ~ 25 g/10 분인 경우, 낮은 겉보기 밀도를 갖는 발포 성형체를 보다 안정적인 방식으로 제조할 수 있다.
본 발명에서, 수지 (A) 의 융점 TmA 와 수지 (B) 의 융점 TmB 사이의 차이 (TmA - TmB) 는 -5 ~ 5℃ 이다. 융점 차이가 상기 범위 내인 경우, 다량의 회수 원료를 사용한 경우에도, 발포 성형체의 홀 발생 및 과대 기포 발생이 억제된다. 이에 대한 이유는 분명하지 않으나, 2 개 수지 사이의 상용성이 그 사이의 융점의 작은 차이로 인해 개선되어, 압출 발포 동안 수지의 스트레치, 및 블로우 성형 동안의 수지의 스트레치가 개선된다고 여겨진다. 따라서 예를 들어, 수지 (A) 가 호모폴리프로필렌인 경우, 수지 (B) 로서 수지 (A) 의 융점과 가까운 융점을 갖는 호모폴리프로필렌 및 내충격성 폴리프로필렌에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 차이 (TmA - TmB) 의 하한은 바람직하게는 -4℃ 인 한편, 상한은 바람직하게는 4℃ 이다.
또한, 수지 (A) 의 결정화 온도 TcA 와 수지 (B) 의 결정화 온도 TcB 사이의 차이 (TmA - TmB) 는 0 ~ 10℃ 인 것을 필요로 한다. 즉, 수지 (B) 로서, 융점보다 상대적으로 더 높은 결정화 온도를 갖는 선형 폴리프로필렌계 수지가 사용된다. 결정화 온도의 차이가 상기 범위 내인 경우, 다량의 회수 원료를 사용하는 경우에도, 발포 파리손은 우수한 발포성 및 블로우 성형성을 가지고, 추가로 수득한 발포 성형체는 양호한 내부 표면 상태를 갖는다. 이에 대한 이유는 분명하지 않으나, 수지 (B) 의 결정화 온도가 수지 (A) 의 결정화 온도를 초과하지 않고, 수지 (A) 의 결정화 온도에 가깝고, 발포시 기포의 성장이 저해되지 않으며, 추가로, 기포 벽이 발포 후에 빠르게 고정되어, 블로우 성형 전 또는 블로우 성형의 초기 단계에서 기포 구조의 초기 안정화가 달성되기 때문인 것으로 여겨진다. 이러한 관점에서, 차이 (TmA - TmB) 의 상한은 바람직하게는 9℃ 이다.
수지 (B) 는 바람직하게는 호모폴리프로필렌, 내충격성 폴리프로필렌, 또는 이의 혼합물이다. 이들 중에서, 호모폴리프로필렌이 보다 바람직하다.
본 발명에서, 수지 (B) 는 상기 특정 MT 및 MFR 를 가지며 수지 (A) 로부터의 융점 및 결정화 온도의 차이가 특정 범위 내에 있는 선형 폴리프로필렌계 수지이다. 이러한 수지 (B) 를 수지 (A) 및 회수 원료 (C) 와 함께 기재 수지 중에 포함함으로 인해, 회수 원료 (C) 를 다량으로 사용한 경우에도, 낮은 겉보기 밀도를 갖는 양호한 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체를 안정적인 방식으로 수득할 수 있다.
수지 (B) 의 특정예는 Prime Polymer Co., Ltd. 사에 의해 제조된 호모폴리프로필렌 (상품명: J105G, J106G) 등을 포함한다.
본 발명에서의 회수 원료 (C) 는 폴리프로필렌계 발포 성형체의 제조 과정에서 회수된 수지이다. 즉, 회수 원료 (C) 는 본 발명의 발포 성형체의 각종 제조 단계 과정에서 발생하는 폐기물이다. 폐기물의 예는 혼련 단계 및 압출 단계로부터의 회수 수지 조성물, 블로우 성형 단계에서 발생한 버, 및 발포 성형체의 불량품을 포함한다. 이들 폐기물은 회수된 후, 필요에 따라 분쇄, 혼련, 재펠렛화 및 이의 조합으로부터 선택되는 적절한 처리를 거칠 수 있다. 실제 제조에서, 회수 원료 (C) 는, 압출기로 수 회 반복하여 혼련된 수지 (A) 및 수지 (B) 를 함유한다.
따라서, 회수 원료 (C) 는 압출기로 적어도 1 회 함께 혼련된 수지 (A) 및 수지 (B) 를 함유하는 수지를 포함한다. 또한, 기재 수지에 올레핀계 열가소성 엘라스토머와 같은 기타 성분이 첨가되는 경우, 회수 원료 (C) 는 또한 올레핀계 열가소성 엘라스토머 등을 함유한다.
회수 원료 (C) 의 용융 장력 (230℃) 은 5 ~ 50 mN 이다. 통상, 상한은 50 mN 이다. 그러나, 발포 성형체 제조시 기재 수지 중의 수지 (A) 의 혼합량이 작은 경우, 또는 회수 원료 제조시 압출 온도가 높은 경우, 상한은 30 mN 미만, 심지어 25 mN 미만일 수 있다. 한편, 용융 장력이 지나치게 작은 경우, 과대 기포 등의 발생을 억제할 수 없어, 낮은 겉보기 밀도를 갖는 양호한 발포 성형체가 수득될 수 없는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 하한은 바람직하게는 10 mN 이다.
회수 원료 (C) 의 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 는 2 ~ 50 g/10 분이다. 용융 흐름 속도가 과다하게 큰 경우, 발포 파리손의 드로우다운 발생이 현저해져, 생성 발포 성형체가 불균일한 두께를 가질 수 있다. 따라서, 양호한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 상한은 바람직하게는 40 g/10 분이다. 한편, 용융 흐름 속도가 지나치게 작은 경우, 용융 기재 수지가 발열할 수 있어, 양호한 발포 성형체가 수득될 수 없는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 하한은 바람직하게는 10 g/10 분이고, 보다 바람직하게는 20 g/10 분이다.
상기 기재한 바와 같이, 발포 성형체의 실제 제조에서, 회수 원료 (C) 가 반복적으로 사용된다. 따라서, 회수 원료 (C) 는 압출기로의 혼련 동안 다수의 열 이력을 거친 폴리프로필렌을 함유한다. 열 이력의 수가 증가하는 경우, 회수 원료 (C) 에 함유된 폴리프로필렌계 수지의 분지 사슬의 절단이 진행되어, 회수 원료 (C) 의 용융 장력이 감소하고 용융 흐름 속도가 증가한다. 이러한 회수 원료를 사용하는 경우, 발포 블로우 성형성이 감소되고, 양호한 발포 성형체를 수득하기가 더 어려워진다.
그러나 본 발명에 따르면, 기재 수지로서 회수 원료 (C) 를, 수지 (A) 및 수지 (B) 와 조합으로 사용하여, 회수 원료 (C) 로서 용융 장력이 낮은 회수 원료를 사용하는 경우 또는 용융 흐름 속도가 높은 회수 원료를 사용하는 경우에도, 우수한 발포 블로우 성형성 및 낮은 겉보기 밀도를 갖는 양호한 발포 성형체를 수득할 수 있다.
용융 장력은 Toyo Seiki Selsakusho, Ltd. 사에 의해 제조된 Capirograph 1D 와 같은 측정 장치를 사용하여 측정할 수 있다. 먼저, 실린더 직경이 9.55 mm 이고 길이가 350 mm 인 실린더에, 노즐 직경이 2.095 mm 이고 길이가 8.0 mm 인 오리피스를 세팅한다. 실린더 및 오리피스를 230℃의 온도로 세팅한다. 필요량의 폴리프로필렌계 수지 시료를 실린더 내에 충전하고 4 분 동안 유지시켜, 수지 시료의 용융 수지를 형성시킨다. 그런 다음, 10 mm/분의 피스톤 속도로 용융 수지를 오리피스를 통해 스트링 형태로 압출한다. 스트링을 직경 45 mm 의 장력 검출용 도르래에 걸고, 4 분에 걸쳐 권취 (take-up) 속도가 0 m/분에서 200 m/분으로 증가하도록 일정한 권취 가속도로 권취 속도를 증가시키면서 권취 롤러에 수용시킨다. 이 작업의 결과로서 스트링이 파단된다. 스트링 파단 직전 장력의 최대 값을 측정한다. 권취 속도가 0 m/분으로부터 200 m/분에 이를 때까지 4 분의 기간을 차용한 이유는, 수지의 열 악화를 억제하고 측정된 값의 재현성을 개선시키기 위함이다. 상기 측정을 10 개의 상이한 샘플에 대해 실행한다. 수득한 10 개 측정 최대 값으로부터, 3 개의 최대 값과 3 개의 최소 값을 제외한다. 나머지 중간의 4 개 최대 값의 산술 평균은 본 발명의 방법에서의 용융 장력 (mN) 을 나타낸다.
그러나, 용융 장력의 측정을 위한 상기 방법에서 수지 스트링이 200 m/분의 권취 속도까지도 파단되지 않는 경우, 권취 속도를 200 m/분으로 일정하게 한 권취 작업에 의해 용융 장력(mN) 을 측정한다. 보다 구체적으로, 상기 기재한 바와 동일한 방식으로, 용융 수지를 스트링 형태로 오리피스로부터 압출하고, 압출된 수지 스트링을 장력 검출용 도르래에 걸고, 4 분에 걸쳐 권취 속도가 0 m/분에서 200 m/분으로 증가하도록 일정한 권취 가속도로 권취 속도를 증가시키면서 권취 롤러에 수용시킨다. 권취 속도가 200 m/분에 도달하면, 용융 장력 데이터 기록을 시작하고 30 초 후 중단한다. 30 초의 측정 기간 동안 수득한 장력 하중 곡선으로부터, 최대 장력 (Tmax) 및 최소 장력 (Tmin) 의 산술 평균 (Tave) 을 측정하고 본 발명의 방법에서의 용융 장력으로서 사용한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 Tmax 는, 장력 하중 곡선에서 검출된 피크의 장력 값의 합계를 피크 수로 나누어 수득한 값인 한편, 본원에서 사용되는 바와 같은 Tmin 은, 장력 하중 곡선에서 검출된 딥 (dip) 의 장력 값의 합계를 딥 수로 나누어 수득한 값이다. 상기 측정은, 용융 수지를 오리피스를 통해 스트링 형태로 압출시에 스트링 내의 기포 포함이 가능한 한 많이 방지되는 방식으로 실행되어야 한다.
본 명세서에서의 폴리프로필렌계 수지의 용융 흐름 속도 (MFR) 는, 시험 온도 230℃ 및 하중 2.16 kg 의 조건을 사용하여 JIS K 7210-1(2014) 의 시험 방법 A 에 의해 측정된 용융 질량 흐름 속도를 의미한다.
본 명세서에서 융점은, JIS K7121(1987) 에 따라 열유속 시차 주사 열량 측정에 의해 측정된 융합 피크 온도를 의미한다. 샘플 상태 조절로서, "샘플에 명시된 열 처리 실시 후 용융 온도의 측정" 을 차용한다. 측정시 냉각 속도로서는 분 당 10℃ 이다. 용융 온도 측정시 가열 속도로서는 분 당 10℃ 이다. 둘 이상의 융융 피크가 나타나는 경우, 최대 면적을 갖는 용융 피크의 최고 정점 온도가 융점을 나타낸다.
본 명세서에서, 결정화 온도는 JIS K7122(1987) 를 기준으로 열유속 시차 주사 열량 측정에 의해 측정된 결정화 피크 온도를 의미한다. 분 당 10℃ 의 냉각 속도를 차용한다. 둘 이상의 결정화 발열 피크가 나타나는 경우, 최대 면적을 갖는 결정화 피크의 최고 정점 온도가 결정화 온도를 나타낸다.
다음으로, 본 발명에서 사용하는 기재 수지의 조성을 기재할 것이다. 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 혼합량은, 기재 수지 100 중량% 를 기준으로 5 중량% 이상 20 중량% 미만이다. 양이 지나치게 많은 경우, 제조 비용이 충분히 감소되지 않아, 본 발명의 목적이 달성되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 기재 수지 중의 양의 상한은 바람직하게는 15 중량% 이고, 보다 바람직하게는 13 중량% 이다. 한편, 양이 지나치게 적은 경우, 기재 수지의 발포성이 감소될 수 있어, 양호한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 기재 수지 중의 혼합량의 하한은 바람직하게는 6 중량% 이고, 보다 바람직하게는 7 중량% 이다.
기재 수지 중의 회수 원료 (C) 의 혼합량은, 기재 수지 100 중량% 를 기준으로 65 중량% 초과 90 중량% 이하이다. 양이 지나치게 많은 경우, 기재 수지의 발포성이 감소하여, 낮은 겉보기 밀도를 갖는 우수한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 기재 수지 중의 혼합량의 상한은 바람직하게는 87 중량% 이고, 보다 바람직하게는 85 중량% 이다. 양이 지나치게 적은 경우, 제조 비용이 충분히 감소되지 않을 수 있어, 본 발명의 목적이 달성되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 기재 수지 중의 혼합량의 하한은 바람직하게는 70 중량% 이고, 보다 바람직하게는 75 중량% 이다.
또한 본 발명에서, 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 양 대 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 양의 중량비 (A:B) 는 80:20 ~ 40:60 이다. 수지 (B) 의 양이 지나치게 적은 경우, 제조 비용이 충분히 감소되지 않을 수 있다는 가능성이 있다. 양이 지나치게 많은 경우, 기재 수지의 발포성이 감소될 수 있어, 양호한 발포 성형체가 수득되지 않을 수 있는 가능성이 있다. 이러한 관점에서, 비 (A:B) 는 바람직하게는 75:25 ~ 45:55 이다.
본 발명에서, 본 발명의 목적 및 효과가 악영향을 받지 않는 한, 기재 수지에 폴리에틸렌계 수지 및 폴리스티렌계 수지와 같은 열가소성 수지, 및 올레핀계 열가소성 엘라스토머 및 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 같은 열가소성 엘라스토머를 배합할 수 있다. 특히, 올레핀계 열가소성 엘라스토머를 첨가함으로써, 저온에서의 발포 성형체의 내충격성이 개선될 수 있다.
올레핀계 열가소성 엘라스토머의 예는, 폴리프로필렌계 수지로 구성된 하드 세그먼트와 에틸렌-프로필렌 고무와 같은 에틸렌계 고무 (디엔 성분 등을 함유할 수 있음) 로 구성된 소프트 세그먼트로 이루어지는 혼합물; 폴리에틸렌 블록으로 이루어지는 하드 세그먼트와 에틸렌/α-올레핀 공중합체 블록으로 이루어지는 소프트 세그먼트를 갖는 블록 공중합체; 및 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 포함한다.
시판 올레핀계 열가소성 엘라스토머 (TPO) 로서, 상품명 "THERMORUN" (Mitsubishi Chemical Corporation 사제), 상품명 "MILASTOMER" (Mitsui Chemicals Inc. 사제), 상품명 "SUMITOMO TPE" (Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 상품명 "INFUSE" (Dow Chemical Company), 및 상품명 "CATALLOY ADFLEX Q100F" (Sun Allomer Co. Ltd.) 가 언급될 수 있다.
기재 수지 중의 열가소성 엘라스토머의 총 혼합량은, 본 발명의 목적 및 효과가 악영향을 받지 않는 한, 상기 언급한 효과를 나타내기 위해 필요한 적절한 양일 수 있다. 총 혼합량은, 기재 수지 100 중량% 를 기준으로 바람직하게는 5 ~ 25 중량% 이고, 보다 바람직하게는 10 ~ 20 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 12 ~ 18 중량% 이다. 회수 원료 (C) 가 열가소성 엘라스토머를 함유하는 경우, 회수 원료 (C) 에 함유된 열가소성 엘라스토머의 양과 기재 수지에 새로이 첨가된 열가소성 엘라스토머의 양이 총합으로 상기 범위 내에 있도록, 기재 수지에 새로이 첨가한 열가소성 엘라스토머의 양을 적합하게 조정한다. 예를 들어, 15 중량% 의 열가소성 엘라스토머를 함유하는 회수 원료 (C) 를 기재 수지에 80 중량% 의 양으로 첨가하는 경우, 기재 수지 중의 열가소성 엘라스토머의 혼합량을 15 중량% 로 조정하기 위해, 3 중량% 의 양으로 열가소성 엘라스토머를 기재 수지에 새로이 첨가할 수 있다.
본 발명에서, 기재 수지를 물리 발포제와 혼련하여 수득된 발포성 용융 수지를 다이로부터 압출하고 발포시켜, 발포 파리손을 수득한다. 물리 발포제로서, 유기 물리 발포제 예컨대 지방족 탄화수소, 예를 들어 프로판, 노르말 부탄, 이소부탄, 노르말 펜탄, 이소펜탄, 노르말 헥산, 이소헥산 및 시클로헥산, 염소화 탄화수소, 예를 들어 염화 메틸 및 염화 에틸, 불화 탄화수소, 예를 들어 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 및 1,1-디플루오로에탄, 지방족 에테르, 예를 들어 디메틸 에테르, 디에틸 에테르 및 메틸 에틸 에테르, 지방족 알코올, 예를 들어 메탄올 및 에탄올, 및 디알킬 카르보네이트, 예를 들어 디메틸 카르보네이트 및 디에틸 카르보네이트; 무기 물리 발포제 예컨대 이산화탄소, 질소, 공기 및 물; 및 분해형 화학 발포제 예컨대 탄산수소나트륨, 시트르산 나트륨 및 아조디카르본아미드가 언급될 수 있다. 이들 발포제는 혼합물로서 사용할 수 있다.
무기 물리 발포제를 사용하여 발포 파리손 (1) 이 형성되면, 발포제의 신속한 기화로 인해 발포가 빠르게 완료되고 발포제가 수지에 거의 남아 있지 않거나 전혀 남아 있지 않기 때문에, 수지가 가소화되지 않는다. 따라서, 수득한 발포 파리손은, 유기 물리 발포제를 사용하여 수득된 것과 비교하여 보다 양호한 블로우 성형성을 갖는다.
상기 관점에서, 상기 기재한 발포제 중에서 무기 물리 발포제를 사용하는 것이 바람직하고, 이산화탄소를 함유하는 무기 물리 발포제를 사용하는 것이 보다 바람직하고, 이산화탄소만으로 이루어지는 물리 발포제를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 방법에서, 물리 발포제로서 이산화탄소를 함유하는 발포제를 사용하는 경우, 이산화탄소의 함량은 물리 발포제 100 몰% 을 기준으로 바람직하게는 20 ~ 100 몰% 이고, 보다 바람직하게는 50 ~ 100 몰% 이고, 더욱 바람직하게는 70 ~ 100 몰% 이다. 이산화탄소의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우, 기포 직경이 작고 독립 기포율 (closed cell content) 이 높은 발포 성형체를 수득할 수 있다.
물리 발포제의 혼합량은, 기재 수지 1 kg 을 기준으로 바람직하게는 0.05 ~ 0.8 몰이고, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 0.5 몰이다.
발포 파리손을 구성하는 기재 수지에, 기포 조정제, 자외선 흡수제, 적외선 흡수제, 적외선 반사제, 난연제, 유동성 개선제, 내후제, 착색제, 열 안정화제, 산화방지제 및 충전제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 첨가할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 방법에 의해 수득되는 발포 성형체의 물리적 특성을, 평균 두께, 겉보기 밀도 및 독립 기포율의 순서로 기재할 것이다.
평균 두께:
본 발명의 발포 성형체의 평균 두께는 의도한 발포 성형체의 형상에 따라 가변적이지만, 일반적으로 바람직하게는 1 ~ 10 mm 이고, 보다 바람직하게는 1.2 ~ 7 mm 이고, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 5 mm 이다. 평균 두께가 상기 범위 내에 있는 경우, 발포 성형체는 경량성과 기계적 강도 사이의 밸런스가 우수하다.
본 발명에서 평균 두께는 하기와 같이 측정한다. 발포 성형체의 길이 방향 중앙부 부근, 길이 방향 양단부 부근 및 중앙부와 양단부 사이 중간부 부근을 포함하는 5 개 위치에서 발포 성형체의 길이 방향에 대해 수직인 단면에 대해 측정을 실행한다. 각각의 단면을, 그의 둘레 방향으로 서로 균등 간격으로 있는 6 개 위치에서 두께 방향으로 두께에 대해 측정한다. 이러한 방식으로 수득한 30 개 지점에서의 두께 값으로부터 최대 값과 최소 값을 제외한다. 평균 두께는 나머지 28 개의 측정한 두께 값의 산술 평균이다.
겉보기 밀도:
본 발명에 따른 발포 성형체의 겉보기 밀도는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 0.10 ~ 0.35 g/cm3 이다. 겉보기 밀도가 상기 범위 내에 있는 경우, 발포 성형체는 발포체에 고유한 것인 우수한 경량성 및 단열성을 가지며 압축 응력과 같은 기계적 강도를 유지할 수 있다. 특히, 0.1 ~ 0.35 g/cm3 의 낮은 겉보기 밀도를 갖는 발포 성형체를 제조하고자 하는 경우에도, 안정적인 방식으로 이러한 발포 성형체를 제조할 수 있다.
본 발명에서, 겉보기 밀도의 측정을 하기와 같이 실행한다. 겉보기 밀도는, 발포 성형체의 중량 (g) 을 발포 성형체의 부피 (cm3) 로 나누어 측정한다. 발포 성형체의 부피는, 눈금이 있는 용기에 함유된 물에 발포 성형체를 함침시켜 수위 상승을 측정하는 방법 (수침법) 에 의해 측정할 수 있다.
독립 기포율:
발포 성형체의 독립 기포율은, 단열성 및 기계적 특성의 면에서, 60% 이상인 것이 바람직하고, 65% 이상인 것이 보다 바람직하고, 70% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서, 독립 기포율의 측정은 하기와 같이 실행한다. 수득한 발포 성형체로부터 시험편을 자르고, ASTM D2856-70 (1976 년 재승인) 의 절차 C 에 의해 Vx 를 측정한다. 독립 기포율을 하기 나타낸 식에 의해 계산한다. 기포가 으스러진 부분은 측정 대상으로부터 제외될 것이다.
독립 기포율 (%) = (Vx - Va(ρf/ρs)) x 100/(Va - Va(ρf/ρs))
Vx: 시험편의 실제 부피 (독립 기포 부피와 기재 수지 부피의 합계)(cm3)
Va: 시험편의 외부 치수로부터 측정한 시험편의 겉보기 부피 (cm3)
ρf: 시험편의 겉보기 밀도 (g/cm3)
ρs: 시험편의 기재 수지의 밀도 (g/cm3)
본 발명에 의해 수득되는 발포 성형체는 바람직하게는 덕트, 탱크, 용기 및 팔레트로서 사용된다.
[실시예]
본 발명을 하기 실시예에 의해 보다 상세히 기재할 것이다. 그러나, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서 발포 성형체의 제조에 사용된 수지를 하기에 나타낸다. 각각의 수지의 물리적 특성을 표 1 에 나타낸다.
(a) 분지형 폴리프로필렌계 수지
약칭 "WB140": Borealis AG 사제 "호모폴리프로필렌 (상품명: WB140)"
(b) 선형 폴리프로필렌계 수지
(1) 약칭 "J106G": Prime Polymer Co., Ltd. 사제 호모폴리프로필렌 "J106G"
(2) 약칭 "J105G": Prime Polymer Co., Ltd. 사제 호모폴리프로필렌 "J105G"
(3) 약칭 "J700GP": Prime Polymer Co., Ltd. 사제 호모폴리프로필렌 "J700GP"
(4) 약칭 "J-721GR": Prime Polymer Co., Ltd. 사제 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 "J-721GR"
(5) 약칭 "J226T": Prime Polymer Co., Ltd. 사제 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 "J226T"
[표 1]
(c) 열가소성 엘라스토머
(1) 약칭 "Q100F": Sun Allomer Co., Ltd. 사제 올레핀계 열가소성 엘라스토머 (TPO) "Cataroy Adflex Q100F"; 용융 흐름 속도 0.6 g/10 분 (230℃, 하중 2.16 kg); 용융 장력 40 mN (230℃)
(d) 회수 원료 (C)
표 2 에 나타낸 분지형 폴리프로필렌계 수지 및 선형 폴리프로필렌계 수지를 표 2 에 나타낸 혼합비 (중량비) 로 혼합하여, 버진 (virgin) 폴리프로필렌 원료를 수득하였다. 버진 폴리프로필렌 원료 85 중량부에, Q100F (TPO) 15 중량부를 혼합하고, 이하 기재하는 실시예 및 비교예에서와 동일한 조건 하에 혼합 원료를 사용하여 발포 성형체 1 을 제조하였다.
그런 다음, 발포 성형체 1 을 분쇄하고, 분쇄물을 압출기에 공급하고 230℃ 에서 혼련하여 용융 수지를 수득하였다. 용융 수지를 압출하고 재펠렛화하여, 회수 원료 (1) 를 수득하였다.
다음으로, 회수 원료 (1) 80 중량%, 버진 폴리프로필렌 원료 17 중량% 및 Q100F (TPO) 3 중량% 를 혼합하여, 혼합한 원료를 사용하여 발포 성형체 2 를 제조하였다.
그런 다음, 발포 성형체 2 를 상기 기재한 바와 동일한 조건 하에 재펠렛화하여 수득한 회수 원료 (2) 80 중량%, 버진 폴리프로필렌 원료 17 중량% 및 Q100F (TPO) 3 중량% 를 혼합하였다. 혼합한 원료를 사용하여 발포 성형체 3 을 제조하였다.
다음으로, 발포 성형체 3 을 상기 기재한 바와 동일한 조건 하에 재펠렛화하여 수득한 회수 원료 (3) 80 중량%, 버진 폴리프로필렌 원료 17 중량% 및 Q100F (TPO) 3 중량% 를 혼합하였다. 혼합한 원료를 사용하여 발포 성형체 4 를 제조하였다.
발포 성형체 4 를 상기와 동일한 조건 하에 재펠렛화하여 수득한 회수 원료 (4) 를 회수 원료 (C) 로서 사용하였다. 표 2 에 각각의 회수 원료 (C) 의 용융 장력 및 용융 흐름 속도를 나타낸다.
[표 2]
*1: 실시예 1 및 2 에서 사용
*2: 실시예 3 에서 사용
*3: 실시예 4 에서 사용
*4: 실시예 5 에서 사용
*5: 비교예 1 에서 사용
*6: 비교예 2 에서 사용
*7: 비교예 3 에서 사용
*8: 비교예 4 에서 사용
실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 4
표 3-1 에 나타낸 수지 (A), 수지 (B), 회수 원료 (C) 및 Q100F (TPO) 를 표 2 에 나타낸 양으로 혼합하여 수득한 기재 수지, 및 기재 수지 100 중량부를 기준으로 0.6 중량부의 탤크 (기포 조정제) 를 내부 직경 65 mm 의 압출기에 공급하고 230℃ 에서 혼련하였고, 이에 물리 발포제로서 표 3-2 에 나타낸 양의 이산화탄소 (CO2) 를 압출기의 중간부터 주입하였다. 혼합물을 더 혼련하여 발포성 용융 수지를 수득하였다.
그런 다음, 발포성 용융 수지의 온도를 표 3-2 에 나타낸 온도로 조정하고, 압출기의 하류 측에 제공된 어큐뮬레이터에 충전하였다. 이후 어큐뮬레이터의 선단에 부착된 직경 75 mm 의 고리형 립을 통해, 표 3-2 에 나타낸 평균 클리어런스 (mm) 및 토출 속도 (kg/hr) 로, 발포성 수지 용융물을 튜브 형태로 대기압 하에 압출시키고 발포시켜, 발포 파리손을 형성시켰다.
다음으로, 발포 파리손의 하부를 핀치한 후, 발포 파리손의 중공부에 프리-블로우 공기를 공급하여 발포 파리손을 팽창시켰다. 팽창 발포 파리손을 다이 바로 아래에 제공된 2-부분 몰드에 의해 사이에 끼웠다. 몰드 클램핑 완료 후, 발포 파리손 내부의 중공부에 압력 0.1 MPa (G) 의 블로우 공기를 블로우하고, 동시에, 몰드에 제공된 홀로부터 공기를 흡인하여, 발포 파리손을 몰드에 맞는 형상으로 성형하였다. 냉각 후, 몰드를 열어 성형 버를 갖는 발포 성형체를 꺼내었다. 발포 성형체로부터 버를 제거하여, 길이 방향 길이 740 mm 및 최대 주변 길이 370 mm 를 갖는 중공 발포 성형체를 수득하였다. 실시예 및 비교예에서 수득한 발포 성형체의 물리적 특성 및 평가를 표 4 에 나타낸다.
[표 3-1]
[표 3-2]
[표 4]
표 4 에서, 발포 성형체의 각종 물리적 특성의 측정 및 평가를 하기와 같이 수행하였다.
겉보기 밀도:
발포 성형체의 중량 [g] 을 수침법에 의해 측정된 발포 성형체의 부피 [cm3] 로 나누어, 발포 성형체의 겉보기 밀도를 수득하였다.
평균 두께:
발포 성형체의 평균 두께를 상기 기재한 방법에 의해 측정하였다.
독립 기포율:
길이 방향 양단부 부근 및 길이 방향 중앙부 부근에서 발포 성형체로부터 시험편을 잘랐다. 각각의 시험편을, ASTM D2856-70 (1976 년 재승인) (의 절차 C) 에 따라 Vx 를 측정하고, 상기 언급한 식에 의해 각각의 시험편의 독립 기포율을 계산하였다. 각각의 시험편에 대해 계산한 독립 기포율의 산술 평균 값이 발포 성형체의 독립 기포율을 나타낸다.
과대 기포의 발생:
발포 성형체의 외부 표면을 육안으로 관찰하여, 하기 기준에 따라 과대 기포의 발생을 평가하였다. 용어 "과대 기포" 는, 그 기포를 둘러싸고 있는 다른 기포보다 현저하게 더 큰 기포를 지칭하는 것으로 의도된다. 과대 기포의 존재는, 발포 성형체 외관의 악화 및 이의 기계적 강도의 감소를 초래한다.
무: 발포 성형체의 외부 표면에 과대 기포가 없음.
발생: 발포 성형체의 외부 표면에 과대 기포가 발생함.
내부 표면 상태:
수득한 발포 성형체의 내부 표면을 육안으로 관찰하여, 하기 기준에 따라 내부 표면 상태를 평가하였다. 발포 성형체의 내부 표면 상에 파괴된 기포가 존재하는 경우, 발포 성형체의 중공부를 통과하는 공기가 상당한 바람 소리를 생성시킬 것이다.
○: 발포 성형체의 내부 표면 상에 기포의 파괴 등이 없음.
×: 발포 성형체의 내부 표면 상에 기포의 파괴 등이 관찰됨.
성형성 (장출성 (stretchability)):
수득한 발포 성형체를 육안으로 관찰하여, 하기 기준에 따라 성형성 (장출성) 을 평가하였다. 발포 성형체에 두께 방향으로 확장하는 스루-홀 (through-hole) 이 존재하는 경우, 발포 성형체의 기계적 강도가 감소한다. 또한, 발포 성형체는 덕트로서 사용할 수 없다.
○: 발포 수지의 연장이 양호하여, 발포 성형체에 두께 방향으로 확장하는 스루-홀이 없음.
×: 발포 수지의 연장이 양호하지 않아, 발포 성형체에 스루-홀이 형성됨.
1:
발포 파리손
2: 다이
3: 분할형 몰드
2: 다이
3: 분할형 몰드
Claims (5)
- 기재 수지 및 물리 발포제를 혼련하여 수득된 발포성 용융 수지를 다이를 통해 압출하여 발포 파리손을 형성시키고, 발포 파리손을 블로우 성형하는 것을 포함하는 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법으로서,
상기 기재 수지가 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A), 선형 폴리프로필렌계 수지 (B), 및 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 과정에서 회수되는 회수 원료 (C) 를 포함하고,
분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 용융 장력 (230℃) 이 100 mN 초과이며 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 가 0.1 ~ 15 g/10 분이고,
선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 용융 장력 (230℃) 이 30 mN 미만 (0 은 포함하지 않음) 이며 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 가 5 ~ 25 g/10 분이고,
회수 원료 (C) 의 용융 장력 (230℃) 이 5 ~ 50 mN 이며 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 가 2 ~ 50 g/10 분이고,
분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 융점 TmA 와 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 융점 TmB 사이의 차이 (TmA - TmB) 가 -5℃ ~ 5℃ 이고,
분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 결정화 온도 TcA 와 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 결정화 온도 TcB 사이의 차이 (TcA - TcB) 가 0℃ ~ 10℃ 이고,
기재 수지 중의 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 혼합량이 기재 수지 100 중량% 를 기준으로 5 중량% 이상 20 중량% 미만이고, 기재 수지 중의 회수 원료 (C) 의 혼합량이 기재 수지 100 중량% 를 기준으로 65 중량% 초과 90 중량% 이하이며,
기재 수지 중의 분지형 폴리프로필렌계 수지 (A) 의 혼합량 대 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 혼합량의 중량비 (A:B) 가 80:20 ~ 40:60 인, 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 선형 폴리프로필렌계 수지 (B) 의 용융 흐름 속도 (230℃, 하중 2.16 kg) 가 10 ~ 25 g/10 분인, 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 회수 원료 (C) 의 용융 장력 (230℃) 이 5 mN 이상 30 mN 미만인, 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 물리 발포제가 무기 물리 발포제인, 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 성형체의 겉보기 밀도가 0.10 ~ 0.35 g/cm3 인, 폴리프로필렌계 수지 발포 성형체의 제조 방법.
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