KR20220118885A - 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물 및 이를 이용한 하이브리드 폼 매트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물 및 이를 이용한 하이브리드 폼 매트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물로 구성되 적어도 한개 이상의 층을 갖는 하이브리드 폼 매트를 제공하고, 상기 발포체 조성물은, 메탈로센 촉매 50 내지 60 중량%; 탄산칼슘 30 내지 35 중량%; 발포제 7 내지 10 중량%; 가교제 2 내지 3 중량%; 유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는 것이다.

Description

메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물 및 이를 이용한 하이브리드 폼 매트{Product made of polyolefin foam with metallocene catalyst}

본 발명은 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물 및 이를 이용한 하이브리드 폼 매트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물로 구성되 적어도 한개 이상의 층을 갖는 하이브리드 폼 매트를 제공하고, 상기 발포체 조성물은, 메탈로센 촉매 폴리에틸렌 50 내지 60 중량%; 탄산칼슘 30 내지 35 중량%; 발포제 7 내지 10 중량%; 가교제 2 내지 3 중량%; 유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는 것이다.

폴리에틸렌은 세가지 종류가 있는데, HDPE(고밀도 폴리에틸렌)과 같이 선형으로 된 폴리에틸렌 분자와, LDPE(저밀도 폴리에틸렌)과 같이 가지달린 폴리에틸렌 분자이다. 그리고 최근에는 LLDPE가 추가되었다.

HDPE란 분자가 적고 결정성이 높은 밀도 0.95 이상의 폴리에틸렌이다. 경도, 기계적 강도, 내열성이 우수하나, 가공성은 좋지 않다. 공업적 제법에는 알킬알루미늄-할로겐화 티탄을 촉매로 하는 저압법(치글러법)과 실리카-알루미나-크로미아 촉매에 의한 중압법(필립스법)이 있다.

LDPE란 에틸렌을 중합하여 제조하는 합성수지로서 상온에서 투명한 고체(밀도가 0.91~0.94)로 결정화가 낮아 가공성과 유연성, 투명성이 우수해 농업용, 포장용 투명필름, 전선피복, 각종 랩 등의 원료로 사용된다.

LLDPE란 제3의 폴레에틸렌으로 불리며 LDPE와 HDPE의 중간정도의 물성을 가지나 뛰어난 강인성과 투명성의 밸런스가 좋으며, 내열성 및 가격적으로 이점이 있어 매우 빠르게 사용되고 있다.

*메탈로센은 영국의 화학자 윌킨슨과 피셔가 1954년 샌드위치 구조의 유기금속화학물인 페로센을 처음 발견하면서 알려졌다. 메탈로센이 중합촉매로 주목을 받게 된 것은 1976년 독일 함부르크 대학의 신 교수의 실험실에서, 우연히 메탈로센 촉매계에 물이 소량 첨가되면 촉매 활성이 대폭 증가된다는 것을 발견한 후의 일이다. 이후 카민스키 교수가 MAO가 조촉매로 메탈로센 촉매계에 작용한다는 사실을 밝혀냈다.

메탈로센 촉매를 이용하면 고분자의 구조가 정밀하게 제어된 새로운 물성의 고분자를 제조할 수 있게 된다. 메탈로센 고분자는 분자량 분포가 비교적 일정하기 때문에 투명도가 좋으며, 수지 특유의 맛이나 냄새 문제가 없다. 또한 공중합 성능이 좋기 때문에 유연하고 강도가 크며 내환경이 좋다.

이러한 특성을 이용하면 메탈로센계 폴리에틸렌으로 기존 제품보다 강도와 투명도가 높은 필름을 만들 수 있고, 공단량체의 함량을 극대화시켜 밀도가 매우 낮은 탄성체 영역의 제품을 개발할 수 있다.

본 발명에서는 폴리에틸렌 계열의 플라스틱 수지에 메탈로센을 촉매로 하여 우수한 물성을 갖는 새로운 하이브리드 폼을 제조하는 것을 목적으로 한다.

KR 10-2001-0053036 A

본 발명은 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물 및 이를 이용한 하이브리드 폼 매트에 관한 것으로서, 표면층은 내구성이 우수하고 피부 접촉시 부드러움과 미끄럼 방지를 위한 특수 엠보층이 형성된 하이브리드 폼 매트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.

메탈로센 촉매 폴리에틸렌 50 내지 60 중량%;

탄산칼슘 30 내지 35 중량%;

발포제 7 내지 10 중량%;

가교제 2 내지 3 중량%;

유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는,

메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물로 구성되 적어도 한개 이상의 층을 갖는 하이브리드 폼 매트를 제공함에 있어서,

상기 발포체 조성물은, 메탈로센 촉매 폴리에틸렌 50 내지 60 중량%;

탄산칼슘 30 내지 35 중량%;

발포제 7 내지 10 중량%;

가교제 2 내지 3 중량%;

유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는,

하이브리드 폼 매트를 제공한다.

이 경우, 상기 폼 매트의 상부 층의 표면은 미끄럼 방지를 위한 특수 엠보층이 형성되어 있다.

또한, 상기 폼 매트의 하부 층의 표면은 격자무늬 엠보 패턴이 형성되어 있다.

본 발명은 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물 및 이를 이용한 하이브리드 폼 매트에 관한 것으로서, 표면층은 내구성이 우수하고 피부 접촉시 부드러움과 미끄럼 방지를 위한 특수 엠보층이 형성된 하이브리드 폼 매트를 제공하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 100kg 이상의 충격을 가해도 원상 복원되고, 복수 층 구조의 메탈로센 촉매를 이용한 폴리에틸렌 하이브리드 발포 매트를 제공하는 효과가 있다.

기존의 소재인 EVA 발포 방식을 탈피하여 메탈로센 촉매를 활용하여 냄새문제를 해결하고, VOC 기준을 통과한 안전한 제품을 제공하고, 뛰어난 충격흡수와 소음차단 효과를 제공한다.

또한, 바닥면에 슬립방지 소재로 미끄럼 낙상 방지 기능을 가지고, 하단면의 일자무늬를 지그재그 배열로 바닦면 통기 효과를 두어 습기 방지와 제품의 슬립방지의 기능을 두어 높은 밀착감을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 제품의 단면 구조 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 제품의 사진.

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.

메탈로센 촉매 폴리에틸렌 50 내지 60 중량%; 탄산칼슘 30 내지 35 중량%; 발포제 7 내지 10 중량%; 가교제 2 내지 3 중량%; 유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는, 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물을 제공한다.

이때, 상기 발포제 조성물은 안료를 더 포함할 수도 있다.

또한, 본 발명은 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물로 구성되 적어도 한개 이상의 층을 갖는 하이브리드 폼 매트를 제공함에 있어서, 상기 발포체 조성물은, 메탈로센 촉매 폴리에틸렌 50 내지 60 중량%; 탄산칼슘 30 내지 35 중량%; 발포제 7 내지 10 중량%; 가교제 2 내지 3 중량%; 유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는, 하이브리드 폼 매트를 제공한다.

이때, 상기 하이브리드 폼 매트는 안료를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 폼 매트의 상부 층의 표면은 미끄럼 방지를 위한 특수 엠보층이 형성되어 있다.

또한, 상기 폼 매트의 하부 층의 표면은 격자무늬 엠보 패턴이 형성되어 있다.

3차원의 두 방향, 특히 물질이 구동되는 방향으로 이렇게 팽창을 차단(blocking)함으로써, 이러한 구동은 연속적 제조 작업을 현저히 용이하게 한다. 구동은 위에서 설명한 바와 같이 더이상 상부스트림으로부터 하부스트림 말단으로 증가하는 속도에서 수행할 필요가 없고, 구동 부재의 위치는 구동 방향으로만 변화할 수 있고, 더이상 팽창이 진행함에 따라 다른 방향으로 조절해야 할 필요가 없다. 장시간 세척 및 건조 작업을 필요로 하는 욕을 사용할 필요가 없다.

본 발명의 방법은 특히 사실상 시트의 형상을 갖는 제품의 팽창에 매우 적합하고, 팽창은 이의 두께 방향으로만 발생한다.

공업적인 제조 작업 면에서의 또 다른 유리한 특성에 따르면, 당해 방법은 연속적으로 수행된다. 상기 언급한 시트의 바람직한 경우, 후자는 연속 웹으로 이루어진다. 이러한 웹은 권취된 롤로부터 형성되거나 압출 제품으로 이루어진다. 이어서 수평 오븐, 특히 3개의 영역을 갖는 유형(위에서 언급한 히타치와 후루카와 방법)의, 일반적으로 공기 쿠션이 없는 간단한 형태의 수평 오븐이 바람직하게 사용된다. 이는, 하기에 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명이 넓은 범위로 그리고 또 다른 방법으로, 제품이 팽창되어 오븐의 표면에 부착되는 문제를 해결했기 때문이다.

그러나, 위에서 언급한 바와 같은, 수직 오븐의 사용(도레이와 세키스이 방법) 또는 가열 욕의 사용까지도, 본 발명의 맥락에서 바람직하지 않음에도 불구하고, 이로부터 전혀 배제되지 않으며, 이는 본 방법의 특성과 양립할 수 있는 적합한 물질이 제조되는 발포체 제품의 구성에서 선택되는 것이라고 이해된다.

이미 언급한 바와 같이, 1방향성 팽창은 다른 두 방향으로의 팽창을 차단함으로써 수행된다. 차단의 두가지 주요 방법은 본 발명의 일부를 형성한다.

제1 방법에 따르면, 지지체를 팽창 이전에, 팽창 방향에 수직인, 팽창되는 중간체 제품의 한 면 또는 양 면에 부착되도록 제조한다. 이들 면의 평면에 놓인 방향으로의 팽창을 신장성이 아닌 지지체에 부착되는 효과에 의해 차단한다.

시트의 팽창의 경우, 지지체는 일반적으로 또한 시트의 형태이다. 지지체를 제품를 한 면에 부착시키는 것은 다양한 방법으로 수득할 수 있다.

일반적으로, 팽창되는 제품은 점진적으로 가열시키고; 가교결합은 일반적으로 팽창 이전에 시작되지만, 본 발명은 완전히 그 후에 발생하는 팽창을 전혀 배제하지 않고, 모든 중간체 상태는 본 특허원의 영역 내에 포함된다. 팽창 전에 가교결합을 개시하는 목적은 중간체 제품의 점도를 증가시키기 위해서이며, 더욱 상세하게는, 발포제가 분해되거나 발포 기체가 방출되는 순간 이의 점도가 너무 낮아져서, 이러한 경우 발포체가 분명히 형성되지 않는 것을 방지하기 위해서이다.

팽창 전에 주어진 순간에는, 제품은 특히 온도의 증가의 효과로 인하여, 일반적으로 점착성이거나, 흐르는 상태이기까지 하다. 이후에, 중간체 제품의 한 면에 지지체를 부착시키는 것은 하나를 다른 하나에 적용시킴으로써 간단히 이루어진다.

이러한 부착은, 예를 들면 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 지지체 위에 폴리에틸렌 발포체를 제조하는데 있어서 동시압출에 의해 또한 간단히 수득될 수 있다.

게다가, 또 다른 변형방법은 예를 들면, 이의 표면 위에 코로나 방전에 의해 전하를 포획한 다음, 이러한 지지체의 표면을 중간체 제품의 한 면과 접촉시킴으로써, 지지체의 표면 장력을 증가시키는 공정으로 이루어진다. 당해 지지체는 정전기 효과에 의해 이러한 제품에 부착될 수 있다.

두 방향의 팽창을 차단하는 제2의 주 방법은 팽창되는 중간체 제품의 한 면 또는 양 면을 미리 표면 가교결합시키는 공정으로 이루어진다. 고 에너지 조사(예: 전자 빔 등), 과산화물과 같은 화합물과의 화학적 반응 또는 실란을 폴리올레핀으로 혼입시킴에 의한 수분과의 화학적 반응에 의한, 상기 언급한 세가지 유형의 가교결합이 본원에서 사용될 수 있다. 그러므로 표면 가교결합은 다음 단계중 하나 이상을 포함한다:

고 에너지 조사;

반응물(물 또는 또 다른 반응물)의 분무;

유리 라디칼을 형성하기 위한, 광 방사선 또는 코로나 방전의 적용;

강도 및 지속성 등의 면에 대해서 주의깊게 결정된 온도의 상승.

하나 또는 두개의 지지체를 두는지 또는 지지체를 두지 않는지에 대한 선택, 및 지지체가 존재하지 않는 경우, 및 당해 경우 중간체 제품의 한 면 또는 양 면의 표면 가교결합의 선택은 다수의 요인에 좌우된다.

두 지지체 변형방법은 평평한 시트의 형태의 최종 제품에 잘 적용된다. 다른 한편으로, 두 지지체 변형방법으로는 이러한 제품을 거의 권취시킬 수 없다. 그러므로 이러한 변형방법에서, 최종 제품이 롤의 형태로 존재하도록 하는 것을 목적하는 경우 지지체중 하나를 제거할 수 있다.

하나의 지지체를 사용하면 두 지지체를 갖는 것보다 조밀한 형태를 수득한다. 이는 발포 기체가 제품의 유리 표면, 즉 지지되지 않은 표면을 통하여 빠져나갈 수 있기 때문이다.

게다가, 수득된 제품의 표면 외관은 목적하는 적용에 따라 조절된 방법으로 선택될 수 있어서, 이러한 표면은 임의로 하나의 지지체를 제거한 후, 될 수 있는 한 지지체 또는 발포체 자체의 표면으로 이루어진다.

팽창 전에 중간체 제품의 한 면 또는 양 면을 표면 가교결합시키는 공정으로 이루어진, 두 방향으로의 팽창을 차단하는 제2의 주 방법의 변형방법으로는 조절된 방법으로, 표면 가교결합 및 코어 가교결합의 정도가 동일하거나 상이한 발포체를 제조할 수 있다.

본 발명의 방법의 바람직한 특성에 따라, 발포체는 밀도가 0.80 내지 0.96g/㎤인 폴리에틸렌 또는 본질적으로 선형인 에틸렌 공중합체 20중량% 이상을 포함하는 조성물로부터 수득된다.

특히 바람직하게는, 사용된 폴리에틸렌 또는 에틸렌 공중합체는 메탈로센 촉매 반응에 의해 수득되고, 밀도가 0.92g/㎤ 이하이다.

다음의 실시예는 본 발명에 의한 발포체를 제조하는 공정에 대해 설명하고자 하는 것이다.

실시예

가교결합된 폴리올레핀 발포체는 다음 중합체를 포함하는 블렌드(blend)로부터 제조한다:

⇒ 저밀도 폴리에틸렌:

→ 등급 FL 20:

밀도(d) = 0.921g/㎤

용융 유동 지수(MFI) = 2.2g/10min;

⇒ 메탈로센 촉매 반응에 의해 수득된 에틸렌 공중합체 탄성중합체:

→ 등급 8400:

d = 0.870g/㎤,

MFI = 30g/10min;

→ 등급 8200:

d = 0.870g/㎤,

MFI = 5g/10min;

⇒ 메탈로센 촉매 반응에 의해 수득된 에틸렌/부텐 공중합체:

→ 등급 5008:

d = 0.865g/㎤

MFI = 10g/10min;

⇒ 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체

→ 등급 28-25:

d = 0.950g/㎤

MFI = 22-29g/10min

(비닐 아세테이트의 중량 함량은 27 내지 29%임);

⇒ 이소부틸렌/이소프렌 공중합체(부틸 고무):

d = 0.920g/㎤

125℃에서의 무니 점도 ML 1 + 8 = 51±5;

⇒ 이소부틸렌/이소프렌 공중합체

d = 0.920g/㎤

100℃에서의 무니 점도 ML 1 + 8 = 45±4.

점도는 ASTM D 1505 표준에 따라 측정하고, MFI는 ASTM D 1238 표준에 따라 측정하고, 무니 점도는 ASTM D 1646 표준에 따라 측정한다.

상기 언급한 중합체 하나 또는 둘을 함유한 조성물을 3분 동안 균질화시킨다. 여기에 발포제를 통상적인 비율(중합체 100g당 약 30g)로 40초에 걸쳐 첨가한다. 이 발포제는 유기 과산화물(가교결합제)과 혼합된 아조디카본아미드(발포제)이며, 둘 다 폴리올레핀에 분산된다. 이의 분해 온도는 약 145℃이다.

화합물을 브라벤더 혼합기(Brabender mixer) 속에서 125℃의 온도 및 60rpm의 회전 속도에서 10분 동안 혼합한다.

제품을 옮겨서 폴리(테트라플루오로에틸렌)으로 완전히 함침된 유리 직물의 두 시트 사이에 위치시킨다. 2mm 두께의 복합 필름을 110℃로 가열된 수압 프레스에 의해 이렇게 제조한다.

팽창을 210℃의 온도로 4분 30초 내지 5분 동안 가열함으로써 수행한다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 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 있음을 이해하여야 한다.

Claims (4)

1. 메탈로센 촉매 폴리에틸렌 50 내지 60 중량%;
   탄산칼슘 30 내지 35 중량%;
   발포제 7 내지 10 중량%;
   가교제 2 내지 3 중량%;
   유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는,
   메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물.
   
2. 메탈로센 촉매를 포함하는 발포체 조성물로 구성되 적어도 한개 이상의 층을 갖는 하이브리드 폼 매트에 있어서,
   상기 발포체 조성물은, 메탈로센 촉매 폴리에틸렌 50 내지 60 중량%;
   탄산칼슘 30 내지 35 중량%;
   발포제 7 내지 10 중량%;
   가교제 2 내지 3 중량%;
   유화제 1 내지 2 중량%;를 포함하는,
   하이브리드 폼 매트.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 폼 매트의 상부 층의 표면은 미끄럼 방지를 위한 특수 엠보층이 형성되어 있는,
   하이브리드 폼 매트.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 폼 매트의 하부 층의 표면은 격자무늬 엠보 패턴이 형성되어 있는,
   하이브리드 폼 매트.
   

Images