KR20210087170A - 폭 방향 두께가 상이한 영역들을 포함하는 폴리에스테르 수지 발포시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 따른 폴리에스테르 수지 발포시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 발포시트의 폭 방향 두께가 상이한 영역들을 포함함으로써, 제조된 발포시트에 대한 가공성을 높이고 공정 변수를 줄일 수 있다.

Description

폭 방향 두께가 상이한 영역들을 포함하는 폴리에스테르 수지 발포시트 및 이의 제조방법{POLYESTER RESIN FOAM SHEET HAVING REGIONS HAVING DIFFERENT THICKNESSES AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 폭 방향 두께가 상이한 영역들을 포함하는 폴리에스테르 수지 발포시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에스테르 수지(polyester resin)는 기계적 특성 및 화학적 특성이 우수하여 다양한 분야, 예를 들어 음용수 용기, 의료용 기기, 식품 포장지, 식품 용기, 시트(sheet), 필름(film) 또는 자동차 성형품 등의 분야에 활용 가능하다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 결정성을 가지는 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌계 수지나 폴리프로필렌계 수지 등에 비해 기계적 특성이 우수하고 내열성 및 내화학성 등이 뛰어나다.
특히, 폴리에스테르 수지를 이용한 발포시트는 경량성과 강도가 우수하며, 열 성형 등을 통해 3차원 형상을 가지는 성형체로 성형 가공할 수 있다. 그러나, 폴리에스테르 수지 발포 시트는 높은 강성으로 인해 열 성형 등에 의해 원하는 형상을 부여하는 것이 어렵고, 잘 깨지는 단점이 있다. 더불어 폴리에스테르 발포시트는, 그 용도에 따라 열과 압력을 가하는 열 성형 과정을 거치게 된다. 상기 발포시트를 열 성형하는 과정에서, 부위별 결정화도 내지 기계적 또는 물리적 물성이 달라지게 된다. 이는 발포시트에 대한 예측하지 못한 물성 변화를 초래하고, 가공 변수로 작용하는 원인이 된다.
따라서, 열 성형성이 우수하고 성형 과정에서 물성의 변화를 최소화할 수 있는 폴리에스테르 발포시트에 대한 개발이 요구된다.
일본특허공개공보 제2015-189835호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 폭 방향 두께가 상이한 영역들을 포함하는 폴리에스테르 수지 발포시트 및 이의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포시트는, 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)인 폴리에스테르 수지 발포시트에 관한 것이다.
구체적으로, 상기 발포시트는, 발포시트의 폭 방향(TD) 단면을 기준으로, 평균 두께는 0.5 내지 5 mm 범위이다. 더불어, 상기 발포시트는 두께가 D1인 영역과 두께가 D2인 영역을 포함하며, 상기 D1과 D2의 비율은 5:1 내지 1.2:1 범위이다.
구체적인 예에서, 상기 두께 D1은 1.5 mm 내지 5 mm 범위이고, 두께 D2는 0.5 mm 내지 3 mm 범위이다.
또 다른 구체적인 예에서, 두께가 D1인 영역의 평균 셀 사이즈와 두께가 D2인 영역의 평균 셀 사이즈의 편차는 15% 이하이다.
하나의 예에서, 상기 발포시트의 셀 사이즈는 평균 100 ㎛ 내지 700 ㎛이다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 발포시트는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 탄산칼슘을 포함한다.
예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지이다.
본 발명은 또한 폴리에스테르 수지 발포시트의 제조방법을 제공한다.
상기 제조 방법은, 토출 방향에 대한 수직 단면이 링 형상인 토출구를 통해 수지를 압출 발포하되, 상기 토출구 내경의 중심(Cin)와 외경의 중심(Cout)은 서로 일치하지 않은 것을 특징으로 한다.
구체적인 예에서, 상기 링 형상은, 폭이 D1'인 영역과 폭이 D2'인 영역을 포함하며, 상기 D1'과 D2'의 비율은 3:1 내지 1.05:1 범위이다.
예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지를 압출 발포하는 단계는, 환형 노즐(ring nozzle)을 통해 폴리에스테르 수지를 압출 발포하여 수행한다. 이 경우, 상기 환형 노즐에서, 토출구 내경의 중심(Cin)와 외경의 중심(Cout)은 서로 일치하지 않은 것을 특징으로 한다.
또 다른 하나의 예에서, 폴리에스테르 수지를 압출 발포하는 단계는, 압출기에 폴리에스테르 수지 및 탄산칼슘을 압출기에 도입하고 압출 발포하여 발포시트를 제조하는 단계를 통해 수행하고, 상기 탄산칼슘의 함량은 0.5 중량% 내지 5 중량% 범위이다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포시트 및 이의 제조방법은, 발포시트의 폭 방향 두께가 상이한 영역들을 포함함으로써, 제조된 발포시트에 대한 가공성을 높이고 공정 변수를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환형 노즐의 토출 방향에 대한 수직 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 수지의 발포 과정을 나타낸 모식도이다.
도 3 내지 6는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 발포 수지의 폭 방향 단면을 모식도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
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 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, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서, "폭 방향"은 폴리에스테르 수지 발포시트의 폭을 나타내는 방향을 총칭하며, 구체적으로는, 폴리에스테르 수지를 압출 발포하는 방향(MD; Machine Direction)에 수직하는 방향(TD; Traverse Direction)을 의미한다.
본 발명에 따른 발포시트는, 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)인 폴리에스테르 수지 발포시트이다. 구체적으로, 상기 발포시트의 폭 방향 단면을 기준으로, 평균 두께는 0.5 mm 내지 5 mm 범위이다. 구체적으로 상기 발포시트의 평균 두께는 1 mm 내지 5 mm, 1.5 mm 내지 4 mm, 2.5 mm 내지 4.5 mm 또는 2.8 mm 내지 3.5 mm 범위이다. 본 발명은 시트 형상의 발포체를 제공한다.
또한, 상기 발포시트는, 두께가 D1인 영역과 두께가 D2인 영역을 포함하며, 상기 D1과 D2의 비율은 5:1 내지 1.2:1 범위이다. 이는, 상기 발포시트는, 발포시트의 폭 방향 단면을 기준으로, 두께 편차가 20% 이상인 것을 의미한다. 구체적으로, 상기 D1과 D2의 비율은 5:1 내지 2:1 범위, 5:1 내지 3:1 범위, 3:1 내지 1.2:1 범위, 3.5:1 내지 2:1 범위 또는 3:1 내지 2.1:1 범위이다. 본 발명은 발포시트의 표면이 단순히 불균일한 요철이 있는 경우와는 차별화된다. 본 발명에서는 제조 공정에서, 발포시트의 폭 방향을 기준으로, 두께가 두꺼운 영역과 두께가 얇은 영역을 의도적으로 형성한다. 또한, 상기 두께가 두꺼운 영역과 두께가 얇은 영역 사이는 순차적으로 두께가 감소하거나 증가한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 발포시트는, 두께가 두꺼운 영역과 두께가 얇은 영역은 각각 하나 또는 두개의 수준에서 형성된다.
구체적인 예에서, 상기 두께 D1은 1.5 내지 5 mm 범위이고, 두께 D2는 0.5 내지 5 mm 범위이다. 본 발명에서, 상기 두께 D1은 발포시트의 폭 방향 단면을 기준으로 두께가 가장 두꺼운 영역(DMax)에 대응될 수 있으며, 상기 두께 D2는 발포시트의 폭 방향 단면을 기준으로 두께가 가장 얇은 영역(DMin)에 대응될 수 있다. 이 경우, 상기 두께 D1은 1.5 mm 내지 5 mm, 3 mm 내지 5 mm, 3.5 mm 내지 4.5 mm, 1.5 mm 내지 3 mm 또는 3.5 mm 내지 4 mm 범위이고, 상기 두께 D2는 0.5 mm 내지 3 mm, 0.5 mm 내지 2.5 mm, 1 mm 내지 2.5 mm, 0.5 mm 내지 1.5 mm 또는 1 mm 내지 1.6 mm 범위이다. 본 발명에서는 발포시트의 폭 방향 단면을 일정 수준 이상의 편차를 갖도록 제어한다. 이 경우, 제품의 용도 내지 수요자의 요구에 따라 발포시트 제조가 가능하고, 수요자는 공급받은 발포시트를 이용하여 맞춤형 재단이 가능하다.
하나의 실시예에서, 두께가 D1인 영역의 평균 셀 사이즈와 두께가 D2인 영역의 평균 셀 사이즈의 편차는 15% 이하이다. 구체적으로, 두께가 D1인 영역의 평균 셀 사이즈와 두께가 D2인 영역의 평균 셀 사이즈의 편차는 0.01 내지 15%, 0.1 내지 10% 범위 또는 0.1 내지 5% 범위이다. 상기 두께가 D1인 영역의 평균 셀 사이즈와 두께가 D2인 영역의 평균 셀 사이즈의 편차의 하한은 단순히 수치 범위의 하한 값을 설정하기 위한 것에 불과하며, 양 영역의 셀 사이즈 편차가 실질적으로 없는 경우를 포함한다.
본 발명에서는, 발포시트의 폭 방향 두께의 편차는 20% 이상으로 제어하되, 동시에 셀 사이즈의 편차는 15% 이하로 제어하게 된다. 즉, 발포시트의 두께는 폭 방향으로 차이가 있으나, 발포시트를 형성하는 셀의 크기는 균일하게 형성된다.
제조된 발포시트는 용도에 따라 가공하는 과정을 거치게 된다. 그러나, 제품에 따라서 두께가 얇은 영역과 두꺼운 영역을 필요로 한다. 이로 인해서, 발포시트를 가공하는 과정에서 필요한 영역별 두께에 맞게 압축하는 과정에 수반된다. 그러나, 발포시트의 두께를 달리 성형하는 과정에서, 부위별 결정화도 내지 기계적 또는 물리적 물성이 달라지게 된다. 이는 발포시트에 대한 예측하지 못한 물성 변화를 초래하고, 가공 변수로 작용하는 원인이 된다.
본 발명에서는, 셀 사이즈는 균일하되 두께가 두꺼운 영역과 얇은 영역을 포함하는 발포시트를 제공함으로써, 후 가공 과정에서 발생되는 변수를 제거하고 가공시 공정 자유도를 높일 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 발포시트의 셀 사이즈는 평균 100 ㎛ 내지 700 ㎛ 범위이다. 구체적으로 상기 발포시트의 셀 사이즈는 평균 150 ㎛ 내지 650 ㎛, 150 ㎛ 내지 350 ㎛ 또는 300 ㎛ 내지 600 ㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로 발포시트의 셀 사이즈는 평균 200 ㎛ 내지 350 ㎛ 또는 350 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 상기와 같은 셀 사이즈는, 예를 들어, 탄산칼슘을 폴리에스테르 수지에 균일하게 혼합 및 발포함으로써 달성 가능하다.
또한, 발포시트의 밀도는 평균 100 ㎏/㎥ 내지 500 ㎏/㎥일 수 있다. 구체적으로 상기 발포시트의 밀도는 평균 100 ㎏/㎥ 내지 450 ㎏/㎥, 150 ㎏/㎥ 내지 400 ㎏/㎥ 또는 150 ㎏/㎥ 내지 300 ㎏/㎥ 일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 발포시트의 밀도는 평균 100 ㎏/㎥ 내지 300 ㎏/㎥ 또는 150 ㎏/㎥ 내지 250 ㎏/㎥ 일 수 있다. 상기와 같은 밀도는 탄산칼슘이 폴리에스테르 수지에 균일하게 혼합되어 발포되었기 때문에 형성될 수 있다.
상기 발포시트는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 탄산칼슘을 포함한다. 상기 탄산칼슘의 함량은, 0.5 중량% 내지 5 중량%, 1 중량% 내지 5 중량%, 1.5 중량% 내지 4.5 중량% 또는 2 중량% 내지 3.5 중량% 범위이다. 보다 구체적으로, 상기 탄산칼슘은 1.0 중량% 내지 3.0 중량% 또는 3.0 중량% 내지 4.5 중량%으로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 탄산칼슘(CaCO3)은 부정형의 형상일 수 있다. 예를 들어, 탄산칼슘은 마스터배치 형태로 압출기에 투입할 수 있다. 상기와 같이 탄산칼슘을 첨가함으로써, 시트표면이 균일하고 우수한 열 성형성을 나타내는 발포시트를 제조할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지 내에 탄산칼슘이 균일하게 분포하여 상기 수지를 압출 발포한 발포시트는 열 전도율이 높아져 발포시트 성형시에 발포시트가 찢어지는 문제를 해결할 수 있다.
상기 탄산칼슘의 열전도율은 1.0 kcal/mh℃ 내지 3.0 kcal/mh℃일 수 있다. 구체적으로, 탄산칼슘의 열전도율은 1.2 kcal/mh℃ 내지 2.5 kcal/mh℃, 1.5 kcal/mh℃ 내지 2.2 kcal/mh℃ 또는 1.8 kcal/mh℃ 내지 2.0 kcal/mh℃일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄산칼슘의 열전도율은 1.5 kcal/mh℃ 내지 2.5 kcal/mh℃ 또는 1.8 kcal/mh℃ 내지 2.3 kcal/mh℃일 수 있다. 상기와 같이 탄산칼슘을 포함하는 발포시트는 우수한 열전도율을 나타냄으로써 균일한 표면을 가지고, 우수한 열 성형성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 디카복실산 성분과 글리콜 성분 또는 히드록시카복실산으로부터 합성된 방향족 및 지방족 폴리에스테르 수지로부터 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지는 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 폴리에스테르 수지 발포체의 제조방법을 제공한다. 하나의 예에서, 상기 제조방법은, 토출 방향에 대한 수직 단면이 링 형상인 토출구를 통해 수지를 압출 발포하되, 상기 토출구 내경의 중심(Cin)와 외경의 중심(Cout)은 서로 일치하지 않은 것을 특징으로 한다.
구체적인 예에서, 상기 링 형상은, 폭이 D1'인 영역과 폭이 D2'인 영역을 포함하며, 상기 D1'과 D2'의 비율은 3:1 내지 1.05:1 범위이다. 구체적으로는, 상기 D1'과 D2'의 비율은 3:1 내지 1.5:1 범위, 3:1 내지 2:1 범위, 2.5:1 내지 1.5:1 범위, 2.5:1 내지 1.05:1 범위 또는 1.2 내지 1.05:1 범위이다. 본 발명에서는 링 형상의 토출부를 이용하여 수지를 압출 발포하되, 상기 링 형상의 폭을 영역별로 제어함으로써, 압출 발포되는 시트의 두께를 조절하게 된다. 수지가 발포되는 과정에서, 노즐 토출구 작은 폭 차이는 발포체의 두께에 큰 영향을 주게 된다.
예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지를 압출 발포하는 단계는, 환형 노즐(ring nozzle)을 통해 폴리에스테르 수지를 압출 발포하며, 상기 환형 노즐에서, 토출구 내경의 중심(Cin)와 외경의 중심(Cout)은 서로 일치하지 않은 것을 특징으로 한다. 상기 환형 노즐의 토출구와 관련해서, 토출구의 내경 중심(Cin)와 외경 중심(Cout)을 서로 일치하지 않도록 함으로써, 영역별로 발포체의 두께가 달라지게 된다. 여기에서, 토출구 내경의 중심(Cin)은 환형 노즐의 환형 외부 바디의 중심과 대응되고, 토출구 외경의 중심(Cout)은 환형 노즐의 환형 중심 바디의 중심과 대응된다.
또 다른 예에서, 폴리에스테르 수지를 압출 발포하는 단계는, 압출기에 폴리에스테르 수지 및 탄산칼슘을 압출기에 도입하고 압출 발포하여 발포시트를 제조하는 단계를 통해 수행하고, 상기 탄산칼슘의 함량은 0.5 내지 5 중량% 범위이다. 본 발명에서는 압출 발포 과정에서, 소량의 탄산칼슘을 적절히 배합할 경우, 발포시트의 셀 균일도가 향상되고, 발포시트 표면이 균일하게 제조됨을 확인하였다. 상기 탄산칼슘의 함량은 0.5 중량% 내지 5 중량% 범위이며, 구체적으로는, 0.5 중량% 내지 5 중량%, 1 중량% 내지 5 중량%, 1.5 중량% 내지 4.5 중량% 또는 2 중량% 내지 3.5 중량% 범위이다. 보다 구체적으로, 상기 탄산칼슘은 1.0 중량% 내지 3.0 중량% 또는 3.0 중량% 내지 4.5 중량%으로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 탄산칼슘(CaCO3)은 부정형의 형상일 수 있다. 예를 들어, 탄산칼슘은 마스터배치 형태로 압출기에 투입할 수 있다. 상기와 같이 탄산칼슘을 첨가함으로써, 시트표면이 균일하고 우수한 열 성형성을 나타내는 발포시트를 제조할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지 내에 탄산칼슘이 균일하게 분포하여 상기 수지를 압출 발포한 발포시트는 열 전도율이 높아져 발포시트 성형시에 발포시트가 찢어지는 문제를 해결할 수 있다.
하나의 예시에서, 탄산칼슘의 크기는 평균 1 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 탄산칼슘의 크기는 평균 1.5 ㎛ 내지 4 ㎛, 1.5 ㎛ 내지 2.5 ㎛ 또는 3.5 ㎛ 내지 4.5 ㎛일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄산칼슘의 크기는 평균 1.5 ㎛ 내지 3.5 ㎛ 또는 2 ㎛ 내지 3 ㎛일 수 있다.
하나의 예시에서, 폴리에스테르 수지를 압출기에 도입하는 단계는 폴리에스테르 수지는 펠렛(pellet), 그래뉼(granule), 비드(bead), 칩(chip) 등의 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 분말(powder) 형태로 압출기에 도입될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 디카복실산 성분과 글리콜 성분 또는 히드록시카복실산으로부터 합성된 방향족 및 지방족 폴리에스테르 수지로부터 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 예는 앞서 설명한 바와 같다.
본 발명에 따른 발포시트의 제조방법은 압출기에 도입된 폴리에스테르 수지 및 탄산칼슘을 압출기에 투입하고 용융하여 압출 발포하여 발포시트를 제조할 수 있다. 구체적으로, 폴리에스테르 수지칩 및 탄산칼슘을 혼합한 혼합물을 용융하여 압출 발포할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르 수지 및 탄산칼슘을 용융하는 과정은 260℃ 내지 300℃의 온도에서 수행될 수 있다.
하나의 예시에서, 수지를 압출 발포하는 단계, 다양한 형태의 압출기를 이용하여 수행 가능하다. 압출 발포는, 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하다.
본 발명에 따른 발포시트의 제조방법은 발포시트의 평균 셀 사이즈를 100 ㎛ 내지 700 ㎛의 크기로 형성할 수 있다. 구체적으로 발포시트의 평균 셀 사이즈는 사이즈는 150 ㎛ 내지 650 ㎛, 150 ㎛ 내지 350 ㎛ 또는 300 ㎛ 내지 600 ㎛의 크기로 형성할 수 있으며, 보다 구체적으로 발포시트의 평균 셀 사이즈는 200 ㎛ 내지 350 ㎛ 또는 350 ㎛ 내지 500 ㎛의 크기로 형성할 수 있다. 상기와 같은 평균 셀 사이즈는 탄산칼슘이 폴리에스테르 수지에 균일하게 혼합되어 발포되었기 때문에 형성될 수 있다. 이에 따라, 발포시트의 평균 밀도가 높아지며 내충격성이 우수할 수 있다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 발포시트를 제조하는 단계는, 다양한 형태의 첨가제가 투입될 수 있다. 상기 첨가제는 필요에 따라, 유체 연결 라인 중에 투입되거나, 혹은 발포 공정 중에 투입될 수 있다. 첨가제의 예로는, 배리어(Barrier) 성능, 친수화 기능 또는 방수 기능을 가질 수 있으며, 증점제, 계면활성제, 친수화제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 기핵제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 발포시트 제조방법은 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제 중 1종 이상을 투입할 수 있으며, 앞서 열거된 기능성 첨가제들 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 발포시트를 제조하는 단계는 증점제, 친수화제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 유체 연결 라인 중에 투입할 수 있다. 발포시트 제조시 필요한 첨가제 중에서, 유체 연결 라인 중에 투입되지 않은 첨가제는, 압출 공정 중에 투입 가능하다.
상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)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 수지 발포시트의 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 발포제를 사용할 수 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 부탄이 사용될 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.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 100중량부를 기준으로, 피로멜리틱 디언하이드리드 0.5중량부 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 부탄을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 100 중량부를 기준으로 1 중량부 투입하고 압출 발포를 실시하였다.
압출 발포시 노즐의 단면은 도 1에 도시한 바와 같다. 도 1을 참조하면, 환형 노즐(100)의 단면을 기준으로, 환형 외부 바디(110)와 환형 중심 바디(120) 사이의 공간이 수지가 토출되는 환형 슬롯(130)을 형성한다. 환형 외부 바디(110)는 중공형의 원기둥 형상이고, 상기 환형 외부 바디(110)의 중공 영역에는 환형 중심 바디(120)가 위치한다. 상기 환형 외부 바디(110)와 환형 중공 바디(120) 사이의 간격이 발포시트의 두께를 결정하는 주요 인자로 작용하게 된다.
또한, 환형 외부 바디(110)의 중심(Cout)과 환형 중심 바디(120)의 중심(Cin)은 서로 일치하지 않도록 위치한다. 이를 통해, 환형 슬롯(130)의 위쪽에서 토출되는 수지는 발포시트의 두께가 얇은 영역을 형성하고, 환형 슬롯(130)의 아래쪽에서 토출되는 수지는 발포시트의 두께가 두꺼운 영역을 형성한다. 환형 슬롯(130)의 좌우측에서 토출되는 수지는 발포시트의 두께가 중간인 영역을 형성한다.
도 2는 도 1에 도시된 환형 노즐을 통해 발포시트가 토출되는 모습을 도시한 것이다. 토출구 단면이 링 형상인 환형 노즐을 통해 수지가 압출 발포되고, 발포과정에서 직경이 증가된 원기둥 형상의 발포시트가 형성된다. 상기 환형 노즐의 압출 발포 방향의 하류에는 컷팅 칼날이 위치하며, 원기둥 형상의 발포시트의 아래쪽을 압출 발포 방향(MD; Machine Direction)으로 절단하게 된다. 원기둥 형상의 발포시트의 아래쪽이 절단되면서, 상기 발포시트는 판상형으로 펼쳐진다.
도 3에는 본 실시예에 따라 제조된 발포시트의 폭 방향(TD; Traverse Direction) 단면을 나타내었다. 도 3을 참조하면, 제조된 발포시트의 평균 두께는 3 mm이다. 또한, 발포시트의 중심 영역은 두께가 얇은 형태이고, 양 끝단은 두께가 두꺼운 형태이다. 도 3에서, 발포시트의 최소 두께(DMin)은 1.5 mm이고, 발포시트의 최대 두께(DMax)은 3.5 mm이다.
실시예 2
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지에 탄산칼슘 1 중량%를 혼합하였다는 점과, 환형 노즐의 압출 발포 방향의 하류에 위치하는 컷팅 칼날이 원기둥 형상의 발포시트의 위쪽을 절단하도록 위치한다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 발포시트를 제조하였다.
도 4에는 본 실시예에 따라 제조된 발포시트의 폭 방향(TD; Traverse Direction) 단면을 나타내었다. 도 4를 참조하면, 제조된 발포시트의 평균 두께는 3 mm이다. 또한, 발포시트의 중심 영역은 두께가 두꺼운 형태이고, 양 끝단은 두께가 얇은 형태이다. 도 4에서, 발포시트의 최대 두께(DMax)은 3.5 mm이고, 발포시트의 최소 두께(DMin)은 1.5 mm이다.
실시예 3
환형 노즐에서 환형 중심 바디의 중심(Cin)을 이동하였다는 점과, 환형 노즐의 압출 발포 방향의 하류에 위치하는 컷팅 칼날이 원기둥 형상의 발포시트의 우측을 절단하도록 위치한다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 발포시트를 제조하였다.
도 5에는 본 실시예에 따라 제조된 발포시트의 폭 방향(TD; Traverse Direction) 단면을 나타내었다. 도 5를 참조하면, 제조된 발포시트의 평균 두께는 3.2 mm이다. 또한, 발포시트 중심에서 왼쪽 영역이 두께가 가장 얇은 형태이고, 발포시트 중심에서 오른쪽 영역이 두께가 가장 두꺼운 형태이다. 도 5에서, 발포시트의 최대 두께(DMax)은 3.8 mm이고, 발포시트의 최소 두께(DMin)은 1.3 mm이다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 환형 노즐
110: 환형 외부 바디
120: 환형 중심 바디
130: 환형 슬롯
Cout: 환형 외부 바디의 중심
Cin: 환형 중심 바디의 중심
DMax: 발포시트의 최대 두께
DMin: 발포시트의 최소 두께

Claims (10)

  1. 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)인 폴리에스테르 수지 발포시트로서,
    발포시트의 폭 방향(TD) 단면을 기준으로,
    상기 발포시트는,
    평균 두께는 0.5 mm 내지 5 mm 범위이되,
    두께가 D1인 영역과 두께가 D2인 영역을 포함하며, 상기 D1과 D2의 비율은 5:1 내지 1.2:1 범위인 폴리에스테르 수지 발포시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    두께 D1은 1.5 mm 내지 5 mm 범위이고,
    두께 D2는 0.5 mm 내지 3 mm 범위인 폴리에스테르 수지 발포시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    두께가 D1인 영역의 평균 셀 사이즈와 두께가 D2인 영역의 평균 셀 사이즈의 편차는 15% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 발포시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    발포시트의 셀 사이즈는 평균 100 ㎛ 내지 700 ㎛인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 발포시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발포시트는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 탄산칼슘을 포함하는 폴리에스테르 수지 발포시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 발포시트.
  7. 토출 방향에 대한 수직 단면이 링 형상인 토출구를 통해 수지를 압출 발포하는 단계를 포함하되,
    상기 토출구는,
    토출구 내경의 중심(Cin)와 외경의 중심(Cout)이 서로 일치하지 않은 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 발포시트의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 링 형상은,
    폭이 D1'인 영역과 폭이 D2'인 영역을 포함하며,
    상기 D1'과 D2'의 비율은 3:1 내지 1.05:1 범위인 폴리에스테르 수지 발포시트의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지를 압출 발포하는 단계는,
    환형 노즐(ring nozzle)을 통해 폴리에스테르 수지를 압출 발포하며,
    상기 환형 노즐은, 내경의 중심(Cin)와 외경의 중심(Cout)은 서로 일치하지 않은 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 발포시트의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지를 압출 발포하는 단계는,
    압출기에 폴리에스테르 수지 및 탄산칼슘을 압출기에 도입하고 압출 발포하여 발포시트를 제조하는 단계를 통해 수행하고,
    상기 탄산칼슘의 함량은 0.5 중량% 내지 5 중량% 범위인 폴리에스테르 수지 발포시트의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013209612A (ja) * 2012-02-28 2013-10-10 Nitto Denko Corp 樹脂発泡体シート及び樹脂発泡複合体
JP2015189835A (ja) 2014-03-27 2015-11-02 積水化成品工業株式会社 熱可塑性樹脂発泡シート、積層発泡シート及び積層発泡シートの製造方法
KR20190025337A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 주식회사 휴비스 폴리에스테르 수지의 발포 시트를 포함하는 차량용 흡차음재

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