KR20230063910A - Thermoplastic polyester elastomer resin composition comprising spent coffee ground and article comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 커피박을 포함하는 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머(TPEE) 수지에 커피박 및 쇄연장제를 특정 함량비로 도입하고, 높은 분해온도를 갖는 발포제를 추가함으로써, 향상된 발포력과 기계적 물성을 갖는 동시에 폐기물인 커피박을 활용할 수 있어 친환경적이고 또한 경제성도 향상된 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoplastic polyester-based elastomer resin composition containing coffee waste and a molded product containing the same, and more particularly, to a thermoplastic polyester-based elastomer (TPEE) resin in which coffee waste and a chain extender are introduced in a specific content ratio By adding a foaming agent having a high decomposition temperature, the present invention relates to a thermoplastic polyester elastomer resin composition having improved foaming force and mechanical properties and at the same time utilizing waste coffee waste, which is environmentally friendly and has improved economic feasibility, and a molded product including the same. .
Description
본 발명은 커피박을 포함하는 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머(TPEE) 수지에 커피박 및 쇄연장제를 특정 함량비로 도입하고, 높은 분해온도를 갖는 발포제를 추가함으로써, 향상된 발포력과 기계적 물성을 갖는 동시에 폐기물인 커피박을 활용할 수 있어 친환경적이고 또한 경제성도 향상된 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoplastic polyester-based elastomer resin composition containing coffee waste and a molded product containing the same, and more particularly, to a thermoplastic polyester-based elastomer (TPEE) resin in which coffee waste and a chain extender are introduced in a specific content ratio By adding a foaming agent having a high decomposition temperature, the present invention relates to a thermoplastic polyester elastomer resin composition having improved foaming force and mechanical properties and at the same time utilizing waste coffee waste, which is environmentally friendly and has improved economic feasibility, and a molded product including the same. .
열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지는 우수한 내열성, 내화학성, 내구성을 바탕으로 전기전자, 생체재료, 자동차 등 산업전반에 걸쳐 다양한 형태로 이용되며 기존 소재를 대체하고 있다. 특히 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지는 배합 시에 고무소재와 다르게 가교제와 촉매 등을 사용하지 않아 친환경성과 재사용 가능성으로 각광받고 있다.Thermoplastic polyester elastomer resin is used in various forms throughout industries such as electric and electronic, biomaterials, and automobiles based on its excellent heat resistance, chemical resistance, and durability, and is replacing existing materials. In particular, thermoplastic polyester-based elastomer resins are in the limelight for their eco-friendliness and reusability because they do not use crosslinking agents and catalysts unlike rubber materials when formulated.
그러나, 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지는 고무소재 대비 부족한 발포력으로 인하여 신발 소재로의 용도 전개가 제한적이다. 엘라스토머 수지의 발포력 향상을 위한 기존의 방법은 크게 발포제를 포함한 올레핀계 엘라스토머 수지 조성(예컨대, 한국등록특허 제10-2244314호) 및 경화 및 성형 공정을 거친 우레탄 제조(예컨대, 한국등록특허 제10-2291202호)의 두 가지로 나뉠 수 있는데, 전자 특허의 경우 가교를 위한 선행공정이 필요하고, 또한 대규모 투자비가 필요한 물리발포사출기가 반드시 필요하다는 단점이 있으며, 후자 특허의 경우 바인더 코팅과 경화에 따른 제품 디자인 선택도가 떨어지는 단점이 있다.However, the use of thermoplastic polyester elastomer resin as a shoe material is limited due to insufficient foaming power compared to rubber materials. Existing methods for improving the foaming power of elastomer resins largely include olefin-based elastomer resin composition including a foaming agent (e.g., Korean Patent No. 10-2244314) and urethane production through curing and molding processes (e.g., Korean Patent No. 10). -2291202). The former patent requires a prior process for crosslinking, and also has the disadvantage of requiring a physical foam injection molding machine that requires a large investment. There is a disadvantage that the selectivity of the product design according to the product is low.
한편, 커피는 열대성 식물로 사람들에게 인기 있는 음료로서 연중 계속하여 생산되는 농산물이므로 원료가 풍부하며 그 공급이 원활한 장점이 있다. 특히 한국의 커피시장 규모는 연간 16만톤으로 계속적인 증가추세를 보이고 있다. 하지만 이에 따라 커피를 내린 후 폐기되는 커피박(‘커피 찌꺼기’ 또는 ‘폐커피가루’라고도 불리움)(spent coffee ground 또는 coffee waste)의 양도 연간 16만톤으로, 동물 사료용이나 농장에 적용되고는 있으나, 커피박을 이용한 재활용품에 대한 수요가 저조하고 그 가공 공정 또한 까다로워 그 활용빈도가 낮다는 문제점이 있다.On the other hand, coffee is a tropical plant that is a popular drink among people and is an agricultural product produced throughout the year, so it has abundant raw materials and smooth supply. In particular, the size of the coffee market in Korea is 160,000 tons per year, showing a continuous increase. However, according to this, the amount of coffee grounds (also called 'coffee grounds' or 'waste coffee grounds') (spent coffee grounds or coffee waste) discarded after brewing coffee is 160,000 tons per year, which is applied to animal feed or farms. There is a problem that the demand for recyclables using coffee waste is low and the processing process is also difficult, so the frequency of use is low.
본 발명의 목적은, 기존 고무 소재나 올레핀계 소재에서 요구되는 가류 공정이나 가교제, 촉매 등의 사용 없이, 또한 바인딩이나 경화와 같은 추가의 공정 없이도, 신발 소재로 사용이 가능할 정도로 향상된 발포력과 기계적 물성을 나타내며, 갖는 전량 폐기되어 버려지는 커피박을 활용하여 친환경성 및 경제성을 대폭 향상시킬 수 있는 발포성 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to improve the foaming power and mechanical properties that can be used as a shoe material without the use of a vulcanization process, crosslinking agent, catalyst, etc. required in existing rubber materials or olefin-based materials, and without additional processes such as binding or curing. It is to provide an expandable thermoplastic polyester elastomer resin composition that exhibits physical properties and can greatly improve eco-friendliness and economic feasibility by utilizing coffee waste, which is entirely discarded and discarded, and a molded product including the same.
상기 과제를 해결하고자 본 발명은, (1) 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머; (2) 커피박; (3) 쇄연장제; 및 (4) 발포제;를 포함하며, 상기 커피박의 함량이 조성물 총 100 중량부를 기준으로 10.5 내지 30 중량부이고, 상기 쇄연장제의 함량이 조성물 총 100 중량부를 기준으로 0.55 내지 2.5 중량부이며, 상기 발포제의 분해온도가 215℃ 내지 245℃인, 발포성 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물을 제공한다.The present invention to solve the above problems, (1) thermoplastic polyester elastomer; (2) coffee grounds; (3) chain extenders; And (4) a foaming agent; the content of the coffee grounds is 10.5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition, the content of the chain extender is 0.55 to 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition , The decomposition temperature of the foaming agent is 215 ℃ to 245 ℃, provides an expandable thermoplastic polyester elastomer resin composition.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 발포성 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a molded article comprising the expandable thermoplastic polyester elastomer resin composition of the present invention is provided.
일 구체예에서, 상기 성형품은 사출 성형에 의해 제조된다.In one embodiment, the molded article is made by injection molding.
보다 구체적으로, 상기 성형품은 신발 밑창이다.More specifically, the molded article is a shoe sole.
본 발명의 발포성 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물은 향상된 발포력과 기계적 물성을 나타내어 신발 밑창 용도로 특히 적합하며, 사출성형이 용이하여 기존의 프레스 성형에 국한된 신발 밑창 제조를 추가 공정이 필요치 않은 사출 성형으로도 가능하게 함으로써 생산 시간 단축 및 이에 따른 생산 단가 인하 효과를 제공할 수 있다. 또한, 기존의 고무 소재나 올레핀계 소재에서 요구되는 가류 공정이나 가교제, 촉매 등의 사용이 불필요하며, 전량 폐기되어 버려지는 커피박을 이용하여 업싸이클링에 활용함으로써 친환경성 및 경제성을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 바인딩이나 경화와 같은 공정을 필요로 하지 않기 때문에 개발자에게 높은 디자인 선택도를 부여하는 장점이 있다.The expandable thermoplastic polyester elastomer resin composition of the present invention exhibits improved foaming force and mechanical properties, so it is particularly suitable for use in shoe soles, and injection molding is easy, so that the manufacturing of shoe soles limited to conventional press molding does not require an additional process. By making it possible, it is possible to provide an effect of reducing production time and thereby reducing production cost. In addition, the use of vulcanization process, crosslinking agent, catalyst, etc. required in existing rubber materials or olefin-based materials is unnecessary, and eco-friendliness and economic efficiency can be greatly improved by using coffee waste, which is completely discarded, for upcycling. In addition, since it does not require processes such as binding or curing, it has the advantage of giving developers high design selectivity.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제작된 발포 시편의 단면을 촬영한 사진들이다.1 is photographs of cross-sections of foamed specimens prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 수지 조성물은 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머(TPEE)를 포함한다.The resin composition of the present invention includes a thermoplastic polyester elastomer (TPEE).
본 발명에서 사용 가능한 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 경질의 하드 세그먼트(hard segment)와 연질의 소프트 세그먼트(soft segment)를 갖는 열가소성 블록 공중합체이다.The thermoplastic polyester elastomer usable in the present invention is a thermoplastic block copolymer having a hard hard segment and a soft soft segment.
일 구체예에서, 상기 하드 세그먼트는 방향족 디카르복실 화합물과 디올 화합물을 중합시켜 제조될 수 있다.In one embodiment, the hard segment may be prepared by polymerizing an aromatic dicarboxylic compound and a diol compound.
일 구체예에서, 상기 방향족 디카르복실 화합물로는 테레프탈산(terephthalic acid, TPA), 이소프탈산(isophthalic acid, IPA), 1,5-나프탈렌 디카르복실산(1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-NDCA), 2,6-나프탈렌 디카르복실산(2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-NDCA), 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, DMT), 디메틸 이소프탈레이트(dimethyl isophthalate) 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 DMT가 사용된다.In one embodiment, the aromatic dicarboxylic compound is terephthalic acid (TPA), isophthalic acid (IPA), 1,5-naphthalenedicarboxylic acid (1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5 -NDCA), 2,6-naphthalenedicarboxylic acid (2,6-NDCA), dimethyl terephthalate (DMT), dimethyl isophthalate, or a combination thereof may be used, preferably DMT is used.
일 구체예에서, 상기 디올 화합물로는 탄소수 2 내지 8의 선형 또는 고리형 지방족 디올이 사용된다. 이러한 지방족 디올로는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 1,4-부탄디올이 사용된다.In one embodiment, a linear or cyclic aliphatic diol having 2 to 8 carbon atoms is used as the diol compound. As such aliphatic diol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, or a combination thereof may be used, preferably. Preferably 1,4-butanediol is used.
일 구체예에서, 상기 소프트 세그먼트로는 폴리알킬렌 옥사이드(Polyalkylene Oxide) 중합단위를 사용할 수 있다. In one embodiment, a polyalkylene oxide polymer unit may be used as the soft segment.
일 구체예에서, 상기 폴리알킬렌 옥사이드로는 폴리옥시에틸렌 글리콜(Polyoxyethylene glycol), 폴리옥시프로필렌 글리콜(Polyoxypropylene glycol), 폴리옥시테트라메틸렌 글리콜(Polyoxytetramethylene glycol, 이하 PTMEG) 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 PTMEG가 사용된다.In one embodiment, polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polyoxytetramethylene glycol (hereinafter referred to as PTMEG) or a combination thereof may be used as the polyalkylene oxide, , preferably PTMEG is used.
또한, 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머의 용융장력을 높여 TPEE 생산시 TPEE 스트랜드(strand)의 안정성을 향상시키고, 이를 통해 생산성을 높이기 위하여, TPEE의 제조에는 분지제(branching agent)가 추가로 사용될 수 있다. 이러한 분지제로는 글리세롤(glycerol), 펜타에리스리톨(pentaerythritol), 네오펜틸글리콜(neopentylglycol) 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 글리세롤이 사용된다. 또한, TPEE의 제조는 적절한 촉매(예컨대, 테트라-n-부톡시 티타늄(tetra-n-butoxy titanium, TBT)의 존재 하에 수행될 수 있다.In addition, in order to increase the melt strength of the thermoplastic polyester elastomer to improve the stability of the TPEE strand during TPEE production, thereby increasing productivity, a branching agent may be additionally used in the production of TPEE. Glycerol, pentaerythritol, neopentylglycol, or a combination thereof may be used as the branching agent, and glycerol is preferably used. In addition, the preparation of TPEE can be carried out in the presence of a suitable catalyst (eg, tetra-n-butoxy titanium (TBT)).
일반적으로, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는, 상기한 성분들을 반응기에 투입한 뒤, 올리고머화 반응과 중축합 반응의 두 단계로 이루어진 용융 중합을 통하여 제조할 수 있다. 올리고머화 반응은 140~215℃에서 3~4시간 동안 수행하며, 중축합 반응은 210~250℃에서 4~5시간 동안 760 torr에서 0.3 torr까지 단계적으로 감압하는 과정으로 진행하여 분지형 엘라스토머를 제조한다.In general, the thermoplastic polyester elastomer may be prepared by introducing the above components into a reactor and then performing melt polymerization consisting of two steps of oligomerization and polycondensation. The oligomerization reaction is carried out at 140 to 215 ° C for 3 to 4 hours, and the polycondensation reaction proceeds with stepwise pressure reduction from 760 torr to 0.3 torr at 210 to 250 ° C for 4 to 5 hours to prepare a branched elastomer. do.
상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 100 중량% 내의 소프트 세그먼트 함량은 다양할 수 있고, 예컨대, 5~75중량% 범위 내일 수 있으며, 특히, 블로우 성형 가공성, 기계적 강도, 유연성 등을 고려한다면, 30~70중량%인 것이 바람직하다. 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 내의 소프트 세그먼트 함량이 너무 적으면 경도가 높아져 유연성을 기대하기 어려우며, 반대로 너무 많으면 높은 내열성능을 기대하기 어렵다.The soft segment content in 100% by weight of the thermoplastic polyester elastomer resin may vary, for example, in the range of 5 to 75% by weight, in particular, considering blow molding processability, mechanical strength, flexibility, etc., 30 to 70 It is preferred that it is % by weight. If the content of the soft segment in the thermoplastic polyester elastomer resin is too small, it is difficult to expect flexibility due to high hardness. Conversely, if it is too large, it is difficult to expect high heat resistance.
일 구체예에서, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 1.3~3 dl/g, 보다 구체적으로는 1.5~2.5 dl/g의 고유점도(intrinsic viscosity)를 가질 수 있고, 쇼어 경도 A-70 내지 A-90, 보다 구체적으로는 A-70 내지 A-80을 가질 수 있다.In one embodiment, the thermoplastic polyester elastomer may have an intrinsic viscosity of 1.3 to 3 dl/g, more specifically 1.5 to 2.5 dl/g, and Shore hardness A-70 to A-90. , More specifically, it may have A-70 to A-80.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물은, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머를 70 내지 88 중량부로 포함할 수 있다. 수지 조성물 내의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 함량이 상기 수준보다 적으면, 이를 사용하여 제조된 성형품의 경도와 기계적 물성이 나빠질 수 있고, 반대로 상기 수준을 초과하면, 다른 필수 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들어 조성물의 발포성이 나빠질 수 있다.In one embodiment, the resin composition of the present invention may include 70 to 88 parts by weight of the thermoplastic polyester elastomer based on 100 parts by weight of the total composition. If the content of the thermoplastic polyester elastomer in the resin composition is less than the above level, the hardness and mechanical properties of a molded article manufactured using the same may be deteriorated. Foaming properties may deteriorate.
보다 구체적으로, 본 발명의 수지 조성물 100 중량부 내의 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 함량은, 70 중량부 이상, 71 중량부 이상, 72 중량부 이상, 73 중량부 이상, 74 중량부 이상 또는 75 중량부 이상일 수 있고, 또한 88 중량부 이하, 87 중량부 이하, 86 중량부 이하, 85 중량부 이하, 84 중량부 이하, 83 중량부 이하, 82 중량부 이하, 81 중량부 이하 또는 80 중량부 이하일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.More specifically, the content of the thermoplastic polyester elastomer in 100 parts by weight of the resin composition of the present invention is 70 parts by weight or more, 71 parts by weight or more, 72 parts by weight or more, 73 parts by weight or more, 74 parts by weight or more, or 75 parts by weight or more. 88 parts by weight or less, 87 parts by weight or less, 86 parts by weight or less, 85 parts by weight or less, 84 parts by weight or less, 83 parts by weight or less, 82 parts by weight or less, 81 parts by weight or less, or 80 parts by weight or less However, it is not limited thereto.
본 발명의 수지 조성물은 커피박을 또한 포함한다.The resin composition of the present invention also includes coffee grounds.
본 발명에 있어서, ‘커피박(coffee waste)’은 커피 제조시 커피 원두 가루를 열탕하여 커피액을 추출한 후 남게 되는 부산물로, 본 명세서에서는 ‘커피 찌꺼기’ 또는 ‘폐커피가루’와 같은 의미로 사용된다.In the present invention, 'coffee waste' is a by-product remaining after extracting coffee liquid by boiling coffee bean powder during coffee production, and in the present specification, it has the same meaning as 'coffee grounds' or 'waste coffee powder' used
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 커피박은 수분 함량이 1.5 중량% 이하인 것이다. 커피박의 수분 함량이 커피박 총중량(100 중량%)의 1.5 중량%를 초과하면, 수지 조성물의 가공 중에 수지 성분의 분해를 일으켜 기계적 물성 저하 내지 외관 상태 저하를 일으킬 수 있다.In one embodiment, the coffee waste included in the thermoplastic resin composition of the present invention has a moisture content of 1.5% by weight or less. If the water content of the coffee waste exceeds 1.5% by weight of the total weight of the coffee waste (100% by weight), decomposition of the resin component during processing of the resin composition may cause deterioration in mechanical properties or deterioration in appearance.
일 구체예에서, 상기 커피박의 수분 함량은 0.05 중량% 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.03 중량% 이하일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 0.01 중량% 이하일 수 있다. 커피박의 수분 함량이 상기 수준보다 높으면 곰팡이가 배양될 수 있어 보관이 어렵고 물성이 저하될 수 있다. 커피박의 수분 함량의 하한에는 특별한 제한이 없으며, 커피박 건조 작업의 경제성 및 효율성을 감안하면, 예컨대, 0.001 중량% 이상 또는 0.002 중량% 이상일 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 상술한 커피박의 수분 함량은, 예컨대, 130℃에서 4시간 이상의 건조 조건을 통하여 얻어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 건조 트레이의 공극 사이즈가 커피박 입경보다 작은 것을 사용하는 것이 좋다.In one embodiment, the water content of the coffee grounds may be 0.05% by weight or less, more specifically 0.03% by weight or less, and more specifically 0.01% by weight or less. If the moisture content of coffee waste is higher than the above level, mold may be cultured, making storage difficult and physical properties degraded. The lower limit of the water content of the coffee waste is not particularly limited, and considering the economics and efficiency of the coffee waste drying operation, it may be, for example, 0.001% by weight or more or 0.002% by weight or more, but is not limited thereto. The moisture content of the above-described coffee waste may be obtained through, for example, drying conditions of 4 hours or more at 130 ° C., but is not limited thereto.
본 발명의 수지 조성물은, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 상기 커피박을 10.5 내지 30 중량부로 포함한다. 수지 조성물 100 중량부 내의 커피박 함량이 10.5중량부 미만이면, 발포에 유리한 기공구조를 갖는 모폴로지를 갖지 못해 조성물의 발포성이 나빠지고, 반대로 커피박 함량이 30중량부를 초과하면, 다른 필수 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들어 성형품의 경도와 기계적 물성이 나빠질 수 있다.The resin composition of the present invention includes 10.5 to 30 parts by weight of the coffee grounds based on 100 parts by weight of the total composition. If the coffee ground content in 100 parts by weight of the resin composition is less than 10.5 parts by weight, the foamability of the composition is deteriorated because it does not have a morphology having a pore structure favorable for foaming. As this is relatively reduced, the hardness and mechanical properties of the molded product may be deteriorated.
보다 구체적으로, 본 발명의 수지 조성물 100 중량부 내의 상기 커피박 함량은, 10.5 중량부 이상, 11 중량부 이상, 12 중량부 이상, 13 중량부 이상, 14 중량부 이상 또는 15 중량부 이상일 수 있고, 또한 30 중량부 이하, 29 중량부 이하, 28 중량부 이하, 27 중량부 이하, 26 중량부 이하 또는 25 중량부 이하일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.More specifically, the coffee grounds content in 100 parts by weight of the resin composition of the present invention may be 10.5 parts by weight or more, 11 parts by weight or more, 12 parts by weight or more, 13 parts by weight or more, 14 parts by weight or more, or 15 parts by weight or more , It may also be 30 parts by weight or less, 29 parts by weight or less, 28 parts by weight or less, 27 parts by weight or less, 26 parts by weight or less, or 25 parts by weight or less, but is not limited thereto.
본 발명의 수지 조성물은 쇄연장제를 또한 포함한다.The resin composition of the present invention also contains a chain extender.
일 구체예에서, 상기 쇄연장제는 이소시아네이트계 화합물, 이소시아누레이트계 화합물, 글리시딜계 화합물, 아민계 화합물, 카르보디이미드계 화합물, 말레산 무수물 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 보다 바람직하게는, 이소시아네이트계 화합물, 이소시아누레이트계 화합물, 글리시딜계 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In one embodiment, the chain extender may be an isocyanate-based compound, an isocyanurate-based compound, a glycidyl-based compound, an amine-based compound, a carbodiimide-based compound, maleic anhydride, or a mixture thereof, more preferably may be an isocyanate-based compound, an isocyanurate-based compound, a glycidyl-based compound, or a mixture thereof, but is not limited thereto.
본 발명의 수지 조성물은, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 상기 쇄연장제를 0.55 내지 2.5 중량부로 포함한다. 수지 조성물 100 중량부 내의 쇄연장제 함량이 0.55중량부 미만이면, 낮은 셀 안정성으로 인해 발포기체 트랩효과가 미비하여 조성물의 발포력이 나빠지고, 반대로 쇄연장제 함량이 2.5중량부를 초과하면, 성형품의 경도와 기계적 물성이 나빠질 수 있다.The resin composition of the present invention includes 0.55 to 2.5 parts by weight of the chain extender based on 100 parts by weight of the total composition. If the chain extender content in 100 parts by weight of the resin composition is less than 0.55 parts by weight, the foaming gas trap effect is insufficient due to low cell stability, and the foaming force of the composition is deteriorated. hardness and mechanical properties may deteriorate.
보다 구체적으로, 본 발명의 수지 조성물 100 중량부 내의 상기 쇄연장제 함량은, 0.55 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.65 중량부 이상 또는 0.7 중량부 이상일 수 있고, 또한 2.5 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1.8 중량부 이하, 1.5 중량부 이하 또는 1.2 중량부 이하일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.More specifically, the chain extender content in 100 parts by weight of the resin composition of the present invention may be 0.55 parts by weight or more, 0.6 parts by weight or more, 0.65 parts by weight or more or 0.7 parts by weight or more, and also 2.5 parts by weight or less, 2 parts by weight parts by weight or less, 1.8 parts by weight or less, 1.5 parts by weight or less, or 1.2 parts by weight or less, but is not limited thereto.
본 발명의 수지 조성물은 분해온도가 215℃ 내지 245℃인 발포제를 또한 포함한다.The resin composition of the present invention also includes a blowing agent having a decomposition temperature of 215°C to 245°C.
상기 발포제의 분해온도가 215℃ 미만이면 조성물이 가공 공정에서 이미 확산된 가스에 기인해 충분한 발포력을 나타내지 못하고, 반대로 발포제의 분해온도가 245℃를 초과하면 성형품의 발포가 충분치 않게 될 수 있다.If the decomposition temperature of the foaming agent is less than 215 ° C, the composition may not exhibit sufficient foaming power due to the gas already diffused in the processing process.
일 구체예에서, 상기 발포제의 분해온도는 215℃ 이상, 217℃ 이상, 220℃ 이상, 222℃ 이상 또는 225℃ 이상일 수 있고, 또한 245℃ 이하, 243℃ 이하, 240℃ 이하, 238℃ 이하 또는 235℃ 이하일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 발포제의 가스량은 150 내지 250 ml/g일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In one embodiment, the decomposition temperature of the blowing agent may be 215 ° C or higher, 217 ° C or higher, 220 ° C or higher, 222 ° C or higher or 225 ° C or higher, and also 245 ° C or lower, 243 ° C or lower, 240 ° C or lower, 238 ° C or lower or It may be 235 ℃ or less, but is not limited thereto. In addition, the gas amount of the foaming agent may be 150 to 250 ml/g, but is not limited thereto.
일 구체예에서, 상기 발포제는 디니트로소펜타메틸렌테트라아민, 옥시비스벤젠설포닐 하이드라지드, 톨루엔설포닐세미카바자이드, 및 펜틸테트라졸으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 톨루엔설포닐세미카바자이드일 수 있다.In one embodiment, the blowing agent may be at least one selected from the group consisting of dinitrosopentamethylenetetramine, oxybisbenzenesulfonyl hydrazide, toluenesulfonyl semicarbazide, and pentyl tetrazole, preferably It may be toluenesulfonyl semicarbazide.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물은, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 상기 발포제를 0.5 내지 1.5 중량부로 포함할 수 있다. 수지 조성물 내의 발포제 함량이 상기 수준보다 적으면, 조성물의 발포성이 나빠질 수 있고, 반대로 상기 수준을 초과하면, 성형품의 기계적 물성이 나빠질 수 있다.In one embodiment, the resin composition of the present invention may include 0.5 to 1.5 parts by weight of the foaming agent based on 100 parts by weight of the total composition. If the content of the foaming agent in the resin composition is less than the above level, the foamability of the composition may be deteriorated, and conversely, if the content of the foaming agent in the resin composition exceeds the above level, mechanical properties of the molded article may be deteriorated.
보다 구체적으로, 본 발명의 수지 조성물 100 중량부 내의 상기 발포제 함량은, 0.5 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.7 중량부 이상 또는 0.8 중량부 이상일 수 있고, 또한 1.5 중량부 이하, 1.4 중량부 이하, 1.3 중량부 이하 또는 1.2 중량부 이하일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.More specifically, the content of the blowing agent in 100 parts by weight of the resin composition of the present invention may be 0.5 parts by weight or more, 0.6 parts by weight or more, 0.7 parts by weight or more, or 0.8 parts by weight or more, and also 1.5 parts by weight or less, 1.4 parts by weight or less. , 1.3 parts by weight or less or 1.2 parts by weight or less, but is not limited thereto.
본 발명의 수지 조성물은, 상기한 성분들 이외에 하나 이상의 기타 첨가제, 특히, 사출 성형용 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 첨가되는 하나 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기타 첨가제로는, 예를 들어, 내가수분해제, UV 안정제, 산화방지제, 열안정제, 핵제, 카본블랙, 카본블랙 마스터배치 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. The resin composition of the present invention may further include one or more other additives in addition to the above components, in particular, one or more other additives commonly added to thermoplastic resin compositions for injection molding. Such other additives include, for example, a hydrolysis-resistant agent, a UV stabilizer, an antioxidant, a heat stabilizer, a nucleating agent, carbon black, a carbon black masterbatch, and the like, and these may be used alone or in a mixture of two or more. .
상기 기타 첨가제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 수지 조성물이 목적하는 물성을 해치지 않는 범위에서 추가의 기능을 부가하기 위해 사용될 수 있는 정도의 양으로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 기타 첨가제 각각의 함량은, 본 발명의 수지 조성물 100 중량부 기준으로, 0.1 내지 5 중량부일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.2 내지 3 중량부, 0.5 내지 2.5중량부, 또는 1 내지 2.5중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.The content of the other additives is not particularly limited, and may be used in an amount that can be used to add additional functions within a range that does not impair desired physical properties of the resin composition of the present invention. For example, the content of each of the other additives may be 0.1 to 5 parts by weight, more specifically 0.2 to 3 parts by weight, 0.5 to 2.5 parts by weight, or 1 to 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin composition of the present invention. It may be negative, but is not particularly limited thereto.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a molded article comprising the resin composition of the present invention is provided.
바람직한 일 구체예에서, 상기 성형품은 본 발명의 수지 조성물을 사출 성형하여 제조된다. In a preferred embodiment, the molded article is prepared by injection molding the resin composition of the present invention.
또한 바람직한 일 구체예에서, 상기 성형품은 신발 밑창이다.Also in a preferred embodiment, the molded article is a shoe sole.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and Comparative Examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.
[실시예][Example]
제조예 1: 쇼어경도A-75의 TPEE의 제조Preparation Example 1: Preparation of Shore Hardness A-75 TPEE
디메틸 테레프탈레이트(DMT) 16.99중량부, 1,4-부탄디올 6.10중량부, 분자량 2,000인 폴리옥시테트라메틸렌 글리콜(PTMEG) 74.55중량부 및 글리세롤 0.065 중량부를 반응기에 넣고 촉매로서 테트라-n-부톡시 티타늄(TBT) 0.03중량부를 가하였다. 반응기 내의 온도를 140℃에서 215℃로 120분간 승온시키며 에스테르 치환 반응을 수행하고, 215℃를 유지하면서 추가로 120분간 에스테르 치환 반응을 수행하였으며, 반응 유출물인 메탄올의 양을 반응율로 환산하여 반응율이 99% 이상인 시점에 에스테르 치환 반응을 종결시켰다. 그 후, 촉매인 TBT 0.04중량부 및 열안정제(Irganox1010) 0.07중량부를 투입하여 중축합 반응을 수행하였다. 중축합 반응은 215℃에서 250℃로 120분간 승온시키며 수행되었고, 250℃를 유지하면서 추가로 120분간 수행되었으며, 이때 760 torr에서 0.3 torr까지 1시간 동안 감압하고, 나머지 3시간은 0.3 torr 이하의 진공조건으로 하되, 최종감압은 0.3 torr 이하로 조절하여 쇼어경도-A 75의 TPEE를 제조하였다. 이렇게 만들어진 엘라스토머의 고유점도(Intrinsic Viscosity)는 페놀(Phenol)/테트라클로로에탄(TCE) = 50/50인 용매 하에서 측정하여 2.19 dl/g 이었다.16.99 parts by weight of dimethyl terephthalate (DMT), 6.10 parts by weight of 1,4-butanediol, 74.55 parts by weight of polyoxytetramethylene glycol (PTMEG) having a molecular weight of 2,000, and 0.065 part by weight of glycerol were placed in a reactor and tetra-n-butoxytitanium as a catalyst. (TBT) 0.03 part by weight was added. The temperature in the reactor was raised from 140 ° C to 215 ° C for 120 minutes to carry out the ester substitution reaction, and the ester substitution reaction was carried out for an additional 120 minutes while maintaining the temperature at 215 ° C. The ester substitution reaction was terminated at the time of 99% or more. Thereafter, 0.04 parts by weight of TBT as a catalyst and 0.07 parts by weight of a heat stabilizer (Irganox 1010) were added to perform a polycondensation reaction. The polycondensation reaction was carried out by raising the temperature from 215 ° C to 250 ° C for 120 minutes, and was carried out for an additional 120 minutes while maintaining the temperature at 250 ° C. At this time, the pressure was reduced from 760 torr to 0.3 torr for 1 hour, and the remaining 3 hours at 0.3 torr or less. TPEE having Shore hardness-A 75 was prepared by adjusting the final pressure to 0.3 torr or less under vacuum conditions. The intrinsic viscosity of the elastomer thus prepared was 2.19 dl/g as measured in a solvent of phenol/tetrachloroethane (TCE) = 50/50.
제조예 2: 압출Preparation Example 2: Extrusion
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라, 제조예 1에서 제조한 쇼어경도 A-75의 TPEE와 나머지 성분들을 혼합하고 이축 압출기에 투입하여 압출하였다. 압출기의 온도는 호퍼 부분을 120도로 설정하고 나머지 부분은 150도 내지 190도로 설정하여 압출하였으며, 트윈 스크류(L/D=40)를 사용하였고, 다이의 직경은 26phi이며, 니딩 블록(Kneading block)은 2개를 사용하였다. 수지의 투입량(Feed Rate)은 10kg/hr 내지 14kg/hr로 하였으며, 압출기 스크류의 회전 속도는 150rpm 내지 200rpm으로 압출하였다.According to the composition shown in Table 1 below, TPEE of shore hardness A-75 prepared in Preparation Example 1 and the remaining components were mixed and extruded by introducing into a twin screw extruder. The temperature of the extruder was extruded by setting the hopper part to 120 degrees and the remaining parts to 150 to 190 degrees, and a twin screw (L / D = 40) was used, the diameter of the die was 26 phi, and the kneading block 2 pieces of silver were used. The feed rate of the resin was 10 kg/hr to 14 kg/hr, and the rotational speed of the extruder screw was extruded at 150 rpm to 200 rpm.
이후 상기 압출 과정을 거친 수지 조성물을 냉각조에서 냉각 과정을 거친 후, 펠렛타이징하여 열가소성 엘라스토머 수지 펠렛을 제조하였다. Thereafter, the resin composition subjected to the extrusion process was cooled in a cooling tank, and then pelletized to prepare thermoplastic elastomer resin pellets.
[표 1][Table 1]
<성분 설명><Ingredient Description>
TPEE: 제조예 1에서 제조된 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머TPEE: Thermoplastic polyester elastomer prepared in Preparation Example 1
커피박: 커피 추출 후 나온 커피박(이디야커피)Coffee waste: Coffee waste after brewing coffee (Ediya Coffee)
산화방지제: Irganox1010(아사히카세이)Antioxidant: Irganox 1010 (Asahi Kasei)
열안정제: PEP36(아데카)Heat stabilizer: PEP36 (Adeka)
핵제: Licomont NaV101(클라리언트)Nucleating agent: Licomont NaV101 (Client)
쇄연장제 A: 글리시딜계 쇄연장제(MTE-N005ET, 코스모폴리텍)Chain extender A: glycidyl chain extender (MTE-N005ET, Cosmopolytec)
쇄연장제 B: 이소시아누레이트계 쇄연장제(Duranate TLA-100, 아사히카세이)Chain extender B: Isocyanurate-based chain extender (Duranate TLA-100, Asahi Kasei)
발포제 A: 아조디카본아마이드(분해온도: 202~208℃, Unicell-D600MT, 동진쎄미켐)Foaming agent A: Azodicarbonamide (decomposition temperature: 202-208℃, Unicell-D600MT, Dongjin Semichem)
발포제 B: p-톨루엔설포닐세미카바자이드(분해온도: 225~235℃, pTSS, 금양)Foaming agent B: p-toluenesulfonyl semicarbazide (decomposition temperature: 225 ~ 235 ℃, pTSS, Geumyang)
상기와 같이 제조된 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물들을 사출하여 표준시험편을 제작한 다음, 하기와 같은 항목들을 측정하여 표 2에 나타내었으며, 발포 시편의 단면을 촬영하여 도 1에 나타내었다.A standard test piece was prepared by injecting the thermoplastic polyester elastomer resin compositions prepared as described above, and then the following items were measured and shown in Table 2, and a cross section of the foamed test piece was photographed and shown in FIG.
(1) 경도: ASTM D2240에 의거하여 평가하였다. (1) Hardness: evaluated according to ASTM D2240.
(2) 비중: ASTM D792에 의거하여 평가하였다. (2) Specific gravity: evaluated according to ASTM D792.
(3) 인장강도: ASTM D638 에 의거하여 평가하였다.(3) Tensile strength: evaluated according to ASTM D638.
(4) 인장신율: ASTM D638 에 의거하여 평가하였다.(4) Tensile elongation: evaluated according to ASTM D638.
[표 2][Table 2]
상기 표 2 및 도1로부터 확인되듯이, 본 발명에 따른 실시예의 조성물들은 모두 향상된 발포력과 우수한 인장강도를 나타내었다. 반면, 실시예에 비하여 비교예의 조성물들은 발포력이 부족하였고, 그 결과 경도 및 비중이 높아져 신발 밑창 용도로는 부적합하였고, 인장강도도 보다 열악하였다.As confirmed from Table 2 and FIG. 1, all of the compositions of Examples according to the present invention exhibited improved foaming force and excellent tensile strength. On the other hand, compared to the examples, the compositions of the comparative examples lacked foaming power, and as a result, the hardness and specific gravity were increased, making them unsuitable for use as shoe soles, and the tensile strength was also poorer.
Claims (8)
(2) 커피박;
(3) 쇄연장제; 및
(4) 발포제;를 포함하며,
상기 커피박의 함량이 조성물 총 100 중량부를 기준으로 10.5 내지 30 중량부이고,
상기 쇄연장제의 함량이 조성물 총 100 중량부를 기준으로 0.55 내지 2.5 중량부이며,
상기 발포제의 분해온도가 215℃ 내지 245℃인,
발포성 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머 수지 조성물.(1) thermoplastic polyester elastomers;
(2) coffee grounds;
(3) chain extenders; and
(4) a foaming agent;
The content of the coffee grounds is 10.5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition,
The content of the chain extender is 0.55 to 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition,
The decomposition temperature of the blowing agent is 215 ℃ to 245 ℃,
An expandable thermoplastic polyester elastomer resin composition.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20240014454A (en) | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 경상국립대학교산학협력단 | A thermoplastic vulcanizate consists of a bio-polypropylene |
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