WO2017026716A1 - 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체 및 이의 용도 - Google Patents

폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체 및 이의 용도 Download PDF

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polyester composite
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이광희
허미
이승준
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    • C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Definitions

  • the present invention relates to a composite of a multilayer structure comprising a polyester foam and a polyester resin layer and its use.
  • Plastic foamed molded articles have been widely used throughout the industry due to advantageous properties such as light weight, cushioning, heat insulation, moldability, energy saving.
  • Polymers such as polystyrene, polyolefin or polyvinyl chloride are amorphous and have high melt viscosity and low viscosity change due to temperature change, and are easy to foam, and are widely used as insulation materials, structural materials, buffer materials, and packaging containers. have.
  • the above polymers have the disadvantage of being vulnerable to fire, releasing environmental hormones and having low physical properties.
  • polyester is an environmentally friendly material, and has excellent mechanical properties, excellent heat resistance, chemical resistance, and the like, and thus can be applied to various fields requiring light weight and high physical properties.
  • polyester has difficulty in molding by extrusion foaming as a crystalline resin.
  • polyester has difficulty in molding by extrusion foaming as a crystalline resin.
  • US Patent No. 5000991 discloses a technique for producing a foamed molded article by adding a crosslinking agent to polyester and extruding the same.
  • the present invention relates to a composite having a multi-layered structure including a polyester foam and a polyester resin layer and its use, and to improve the working environment, to provide a durable and improved strength and light weight composite.
  • the present invention as a means for solving the above problems
  • n-layer (n is an integer of 2 or more) polyester foam is laminated
  • polyester composite comprising a polyester resin layer formed on one side or both sides of each layer of the polyester foam.
  • the present invention can provide a vehicle interior and exterior materials comprising the polyester composite.
  • the present invention can provide a building insulation comprising the polyester composite.
  • the polyester composite according to the present invention is capable of improving the working environment, providing durability and strength and providing a lighter weight composite, is easy to reuse, and can be variously used for various purposes such as automobile interior and exterior materials or building insulation materials.
  • 1 and 2 are cross-sectional views of the polyester composite of the present invention, respectively, according to one embodiment.
  • the terms "comprises” or “having” are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
  • cell means a microstructure expanded by foaming in a polymer.
  • the present invention relates to a composite in which a polyester foam and a polyester resin layer are combined.
  • the polyester foam may be in the form of a foam foamed in the form of a sheet or board
  • the polyester resin layer may be a non-foamed layer, it is possible to apply a biaxially stretched film formed in the form of a film.
  • the present invention relates to a polyester composite comprising a functional coating layer and its use, as an example of the polyester composite,
  • n-layer (n is an integer of 2 or more) polyester foam is laminated
  • polyester composite comprising a polyester resin layer formed on one side or both sides of each layer of the polyester foam.
  • n may be variously prepared in 2 to 50, 2 to 40, 2 to 30, 2 to 20, 2 to 10 or 2 to 5 layers.
  • the polyester composite may include a polyester foam and a polyester resin layer, thereby easily recycling and providing a composite to which various functionalities are provided.
  • the composite according to the present invention by forming a polyester resin layer on the outer surface of the formed polyester composite, it is possible to effectively provide the desired functionality without lowering the physical properties of the foam, it is possible to increase the process efficiency and freedom.
  • the composite according to the present invention has a flexural modulus (expressed in flexural modulus, or stiffness) measured when the support span (Span) of the specimen is fixed to 100 mm and the flexural load is applied at a rate of 5 mm / min according to ASTM D 790. 400 MPa or more.
  • the inventors of the present invention confirmed that the excellent flexural modulus can be realized by laminating the polyester foam and the polyester resin layer.
  • the flexural modulus of the composite is 400 MPa or more, 450 Mpa or more, 500 to 30,000 Mpa, 550 to 25,000 Mpa, 600 to 20,000 Mpa, 650 to 10,000 Mpa, 700 to 5,000 Mpa, 750 to 4,000 Mpa, 800 to 3,000 Mpa or 860 to 1,000 Mpa.
  • the composite according to the present invention by controlling the flexural modulus in the above range, it is possible to secure excellent rigidity and to prevent deformation to physical impact or force.
  • the polyester composite according to the present invention may have a flexural strength of 20 N / cm 2 or more measured according to ASTM D 790.
  • the flexural strength may be evaluated according to ASTM D 790, and may be, for example, a value measured while fixing a support spacing (Span) of the specimen at 100 mm and applying a flexural load at a rate of 5 mm / min.
  • the bending strength may be in the range of 22 to 250 N / cm 2 , 25 to 210 N / cm 2 , 30 to 200 N / cm 2 , or 50 to 180 N / cm 2 .
  • the composite according to the present invention can realize excellent flexural modulus while satisfying the flexural strength of the above range even though the thickness is not thick.
  • the polyester composite according to the present invention may satisfy the following condition 1.
  • the condition 1 means the rate of change of the dimension (horizontal, vertical, height average) before and after irradiated with light having a wavelength of 255 W / m 2 for 90 days in accordance with the accelerated light resistance test of KS R 0021.
  • Lt 0 represents the dimension before the treatment
  • Lt 1 represents the dimension after the treatment.
  • the dimensional change rate may be specifically less than 1%, 0.01 to 0.9%, 0.05 to 0.8%, or 0.1 to 0.6%.
  • the dimensional change rate may be a dimensional change rate when the volume Tt 0 before treatment (before irradiating light) is 1 m 3 .
  • the thermal conductivity of the polyester composite according to the present invention may be 0.04 W / mK or less.
  • the thermal conductivity of the composite may range from 0.01 to 0.04 W / mK, 0.01 to 0.035 W / mK, or 0.02 to 0.035 W / mK.
  • Compression strength (KS M ISO 844) of the polyester foam may be 20 to 300 N / cm 2 .
  • the compressive strength of the foam ranges from 20 to 250 N / cm 2 , 30 to 150 N / cm 2 , 40 to 75 N / cm 2 , 45 to 75 N / cm 2 or 55 to 70 N / cm 2 Can be.
  • bead foaming a method of manufacturing a foamed molded product by inserting a bead-shaped resin into a mold and foaming, wherein the bead foamed molded product is relatively cracked and granular fracture phenomenon between the beads and beads during the compression test. It happens easily.
  • the foam according to an example of the present invention can be produced by extrusion foaming, it is possible to achieve a remarkably excellent compressive strength.
  • the sound absorption rate measured according to KS F 2805 may be 0.4 NRC or more, and the transmission loss value measured according to KS F 2080 may be 10 dB or more.
  • the sound absorption rate may range from 0.4 to 1 NRC or 0.4 to 0.6 NRC
  • the sound insulation rate may range from 10 to 30 dB or from 15 to 25 dB.
  • the polyester composite according to the present invention can be simultaneously implemented at an excellent level of sound absorption and sound insulation, it is possible to effectively sound-absorbed to sound in and out of the vehicle.
  • the flame resistance may be at least tertiary based on KS F ISO 5660-1.
  • Class 3 is flame retardant material, Class 2 semi-combustible material and Class 1 non-flammable material, Class 3 or more based on KS F ISO 5660-1, that is, 1
  • the flame retardant to non-flammable properties can be reduced, thereby reducing the risk of fire.
  • the composite according to the invention is characterized in that it does not contain glass fibers.
  • a sheet formed by mixing polyurethane (PU) and glass fiber (Glass Fiber) is used as a method for improving durability and strength, or molded by mixing polypropylene (PP) and glass fiber (Glass Fiber).
  • PP polypropylene
  • Glass Fiber Low weight reinforced thermoplastics (LWRT), a sheet-like material, are mainly used.
  • the composite according to the present invention does not contain glass fibers, it is possible to reduce the weight and prevent the generation of glass dust generated during the processing. Furthermore, the composite according to the present invention provides a composite excellent in rigidity, strength and durability. In the present invention, it does not include the glass fiber, for example, the content of the glass fiber relative to the total composite weight, 1 wt% or less, 0.01 wt% or less, 1 to 0.001 wt%, or 0.01 to 0.001 wt% It means that it does not contain glass fiber specifically.
  • the polyester resin layer may have a form in which one or more of a heat insulating agent, a flame retardant, a VOC reducing agent, a hydrophilizing agent, a waterproofing agent, an antibacterial agent, a deodorant, and a sunscreen agent is dispersed in the resin layer. Through this, it is possible to impart various functionalities to the complex.
  • the heat insulating agent may include a carbonaceous component.
  • the heat insulating agent may include graphite, carbon black, graphene, and the like, and specifically, may be graphite.
  • the flame retardant is not particularly limited, and may include, for example, bromine compounds, phosphorus compounds, antimony compounds, metal hydroxides, and the like.
  • the bromine compound includes, for example, tetrabromo bisphenol A and / or decabromodiphenyl ether.
  • the phosphorus compound may include aromatic phosphate esters, aromatic condensed phosphate esters, halogenated phosphate esters, and / or red phosphorus compounds
  • the antimony compound may include antimony trioxide, antimony pentoxide, and the like.
  • examples of the metal element in the metal hydroxide include aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), nickel (Ni), cobalt (Co), tin (Sn), zinc (Zn), and copper (Cu ), Iron (Fe), titanium (Ti) and boron (B) may include one or more.
  • the metal hydroxide of aluminum or magnesium can be used.
  • the metal hydroxide may be composed of one metal element or two or more metal elements.
  • the metal hydroxide may include at least one of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide.
  • the VOC reducing agent may include Graf and / or Bactoster Alexin.
  • Bacterial Alexin is characterized in that the natural sterilized material extracted from propolis.
  • the hydrophilic agent is not particularly limited, and anionic surfactants (eg, fatty acid salts, alkyl sulfate ester salts, alkylbenzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl sulfosuccinate salts, polyoxyethylene alkyl sulfate ester salts, and the like)
  • Nonionic surfactants e.g., polyoxyalkylene alkyl ethers such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene derivatives, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, Glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene alkylamines, alkylalkanolamides, etc.
  • cationic and zwitterionic surfactants e.g., alkylamine salts, quaternary ammonium salts, alkylbe
  • the type of the waterproofing agent is not particularly limited, and for example, silicone type, epoxy type, cyanoacrylic acid type, polyvinyl acrylate type, ethylene vinyl acetate type, acrylate type, polychloroprene type, polyurethane resin And a blend series of a polyester resin and a polyester series, a blend series of a polyol and a polyuretene resin, a blend series of an acrylic polymer and a polyurethane resin, a polyimide series, and a blend series of a cyanoacrylate and a urethane. .
  • the type of the antimicrobial agent is, for example, a complex in which at least one metal of silver, zinc, copper, and iron is added to at least one carrier of hydroxyapatite, alumina, silica, titania, zeolite, zirconium phosphate, and aluminum polyphosphate. It may include.
  • the deodorant may be a porous material. Porous material has a strong property to physically adsorb the fluid flowing around it, it is possible to adsorb volatile organic compounds (VOC).
  • the deodorant is, for example, silica, zeolite and calcium (Ca), sodium (Na), aluminum (Al), silver (Ag), copper (Cu), tin (Zn), iron (Fe), cobalt (Co ) And nickel (Ni) may include any one or a mixture of two or more thereof.
  • the particle size of the deodorant may be 1 to 20 ⁇ m, for example, 1 to 10 ⁇ m or less.
  • the pinhole is generated on the surface of the foam to reduce the quality of the product, if the numerical range is satisfied, due to the increase in specific surface area of the adsorption of harmful substances This increases.
  • the sunscreen is not particularly limited, and may be, for example, an organic or inorganic UV-blocking agent.
  • organic UV-blocking agent include p-aminobenzoic acid derivatives, benzylidene camphor derivatives, cinnamic acid derivatives, benzophenone derivatives, Benzotriazole derivatives and mixtures thereof
  • inorganic-based UV-blocking agent may include titanium dioxide, zinc oxide, manganese oxide, zirconium dioxide, cerium dioxide, or mixtures thereof.
  • the component forming the functional coating layer may include an inorganic material and / or an organic material.
  • the inorganic material may include at least one of graphite, carbon black, aluminum, zeolite, and silver.
  • a resin foam layer is formed by the extrusion foaming method, Since at least one surface of the functional coating layer is formed separately, there is no restriction on the boiling point of the organic material to be used.
  • the polyester resin layer may include a repeating unit represented by Formulas 1 and 2 below, and may include a polyester resin having a melting point of 180 ° C. to 250 ° C. or a softening point of 100 ° C. to 130 ° C.
  • n and n represent the mole fraction of repeating units contained in the low melting polyester resin
  • the polyester resin layer may be a copolyester resin having a structure containing a repeating unit represented by the formula (1) and (2).
  • the repeating unit represented by Chemical Formula 1 represents a repeating unit of polyethylene terephthalate (PET), and the repeating unit represented by Chemical Formula 2 improves the tearing property of a polyester resin including a polyethylene terephthalate (PET) repeating unit. Perform the function.
  • the repeating unit represented by Chemical Formula 2 includes a methyl group (-CH 3 ) as a side chain in the ethylene chain bonded to terephthalate to increase the degree of freedom of the main chain by securing a space for the main chain of the polymerized resin to rotate.
  • the softening point (Ts) and / or the glass transition temperature (Tg) may be adjusted by inducing a decrease in crystallinity of the resin. This may have the same effect as in the case of using isophthalic acid (IPA) containing an asymmetric aromatic ring in order to lower the crystallinity of the conventional crystalline polyester resin.
  • IPA isophthalic acid
  • the copolyester resin may include 0.5 to 1 repeating units represented by Formulas 1 and 2, specifically, 0.55 to 1; 0.6 to 1; 0.7 to 1; 0.8 to 1; 0.5 to 0.9; 0.5 to 0.85; 0.5 to 0.7; Or 0.6 to 0.95.
  • the softening point of the copolyester may be 110 °C to 130 °C, specifically 110 °C to 120 °C; 115 ° C. to 125 ° C .; 118 ° C to 128 ° C; 120 ° C. to 125 ° C .; 121 ° C. and 124 ° C .; 124 ° C to 128 ° C or 119 ° C to 126 ° C.
  • the copolyester resin may have a glass transition temperature (Tg) of 50 ° C or higher.
  • Tg glass transition temperature
  • the glass transition temperature may be 50 °C to 80 °C, more specifically 50 °C to 60 °C, 60 °C to 70 °C, 70 °C to 80 °C, 50 °C to 55 °C, 55 °C to 60 °C, 60 °C to 65 °C, 65 °C to 70 °C, 68 °C to 75 °C, 54 °C to 58 °C, 58 °C to 68 °C, 59 °C to 63 °C, or 55 °C to 70 °C.
  • the copolyester resin may have an intrinsic viscosity (I.V) of 0.5 dl / g to 0.8 dl / g.
  • the intrinsic viscosity (I.V) is 0.5 dl / g to 0.65 dl / g; 0.6 dl / g to 0.65 dl / g; 0.65 dl / g to 0.70 dl / g; 0.64 dl / g to 0.69 dl / g; 0.65 dl / g to 0.68 dl / g; 0.67 dl / g to 0.75 dl / g; 0.69 dl / g to 0.72 dl / g; 0.7 dl / g to 0.75 dl / g; 0.63 dl / g to 0.67 dl / g; 0.6 dl / g to 0.75 dl / g
  • Copolymerized polyester resin according to the present invention can control the softening point (Ts), and / or glass transition temperature (Tg) of the polyester resin in the above range, including the repeating unit represented by the formula (2) can be properly utilized in various fields There is this.
  • the fiber comprising the copolyester resin according to the present invention may have excellent heat adhesion.
  • the adhesiveness at room temperature and high temperature according to ASTM D1424 is evaluated for a fabric (cm X cm X cm) including the copolyester resin fiber at an average density of 2g / cm 2 to 60kgf to 25 ⁇ 0.5 °C It is 80kgf, it can exhibit a good adhesion of 3.5kgf to 4.5kgf at 100 ⁇ 0.5 °C.
  • the fabric is 55kgf to 75kgf at 25 ⁇ 0.5 °C; 55 kgf to 60 kgf; 60 kgf to 65 kgf; 62 kgf to 68 kgf; May have an adhesion of 69 kgf to 73 kgf or 64 kgf to 72 kgf, and 3.5 kgf to 3.8 kgf at 100 ⁇ 0.5 ° C .; 3.5 kgf to 4.2 kgf; 4.0 kgf to 4.3 kgf; 3.8 kgf to 4.5 kgf; Or 3.8 kgf to 4.2 kgf.
  • polyester resin layer may further include a repeating unit represented by the following Formula 3 together with the repeating units represented by Formula 1 and Formula 2:
  • X is a 2-methylpropylene group or an oxydiethylene group
  • r is a mole fraction of the repeating unit contained in co-polyester resin, and is 0.4 or less.
  • r may be 0.3 or less, 0.25 or less, 0.2 or less, 0.15 or less, or 0.1 or less.
  • the present invention is produced during the copolymerization while extending the range of adjusting the softening point (Ts), glass transition temperature (Tg) and the like of the polyester resin by adjusting the repeating unit represented by the formula (3) contained in the polyester resin layer in the fraction range
  • the content of cyclic compounds of degree of polymerization 2 to 3 derived from dispersions such as isophthalic acid (IPA) can be significantly reduced.
  • the resin layer according to the present invention may be included in the content of the cyclic compound of the polymerization degree 2 to 3 significantly reduced to 1% by weight based on the total resin weight, specifically based on the total resin weight It may include 0.5 wt% or less, 0.4 wt% or less, 0.3 wt% or less, or 0.2 wt% or less, or may not include the cyclic compound.
  • Polyester foams having an average thickness in the range of 1 to 5 mm;
  • It may comprise any one or more of polyester foams having an average thickness in the range of 10 to 100 mm.
  • the thickness of the polyester foam according to the invention may range from 1 to 5 mm on average.
  • the thickness of the foam may range from 1.3 to 5 mm, 1.5 to 4.8 mm, 2 to 4.6 mm, 2.4 to 4.4 mm, 2.8 to 4.2 mm, 3 to 4.1 mm or 3.5 to 4 mm.
  • the average thickness of the foam according to the present invention is in the above range, it is possible to prevent the reduction in strength and rigidity while at the same time realizing the weight of the composite.
  • the thickness of the polyester foam according to the present invention may range from 15 to 100 nm, 15 to 80 nm, 15 to 70 nm, 20 to 65 nm, 25 to 60 nm, 30 to 50 nm or 30 to 45 nm on average. have.
  • the average thickness of the foam according to the present invention is in the above range, by increasing the composite flexural modulus, it is possible to implement improved stiffness.
  • the polyester composite according to the present invention may include one or more layers each of the polyester foam having the thickness in the range of 1 to 5 mm and the polyester foam having the thickness in the range of 10 to 100 mm.
  • the basis weight of the polyester resin layer according to the present invention may range from 300 to 3,000 g / m 2 on average.
  • the basis weight of the resin layer can be controlled in the range of 1,000 g / m 2 or less and 500 to 800 g / m 2 . If the basis weight of the resin layer increases excessively, it causes a weight increase.
  • the polyester resin mainly used until now is a high molecular weight aromatic polyester resin produced by terephthalic acid and 1,4-butanediol condensation polymerization.
  • the high molecular weight polyester may mean a polymer having an intrinsic viscosity [ ⁇ ] of 0.8 (dL / g) or more.
  • the aromatic polyester resin has excellent physical properties such as high molecular weight, thermal stability, tensile strength, etc., but does not decompose in the natural ecosystem after disposal, causing serious environmental pollution problems.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PLA polylactic acid
  • PGA polyglyco Polyglycolic acid
  • PP Polypropylene
  • Polyethylene Polyethylene
  • PE Polyethylene adipate
  • PHA Polyhydroxyalkanoate
  • PTT Polytrimethylene terephthalate
  • PTT Polytrimethylene Terephthalate
  • polyester terephthalate polyethylene terephthalate, PET
  • PET polyethylene terephthalate
  • the polyester foam according to the present invention is a polyethylene terephthalate (PET) foam
  • the polyester resin layer may be a polyethylene terephthalate resin layer.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the polyester composite according to the present invention is made of both the foam and the resin layer, it can be reused by dissolving at a time without having to separate each layer at the time of reuse, to simplify the manufacturing process and simplify the recycling process Can be.
  • the polyester foam according to the invention at least 90% of the cells are closed cells (DIN ISO4590), which means that the measured value according to DIN ISO4590 of the polyester foam is at least 90% (v / v) of the cells are closed cells.
  • DIN ISO4590 closed cells
  • the proportion of closed cells in the polyester foam may be on average 90 to 100% or 95 to 99%.
  • Polyester foam according to the present invention by having a closed cell within the above range, it can realize excellent durability, rigidity and strength properties when produced in the polyester composite.
  • the number of cells in the polyester foam is 1 mm 2 It may comprise 1 to 30 cells, 3 to 25 cells, or 3 to 20 cells per.
  • the average size of the cell may range from 100 to 800 ⁇ m.
  • the average size of the cell may range from 100 to 700 ⁇ m, 200 to 600 ⁇ m or 300 to 600 ⁇ m.
  • the cell size deviation may be, for example, 5% or less, 0.1 to 5%, 0.1 to 4% to 0.1 to 3% range.
  • the polyester foam according to the present invention may be an extruded foam molded article.
  • the type of foaming method includes bead foaming or extrusion foaming.
  • the bead foaming is a method in which a resin bead is first foamed and aged for a suitable time, and then filled into a plate-shaped or cylindrical mold and heated again to be fused and molded by secondary foaming to make a product.
  • Extrusion foam on the other hand, by heating and melting the resin and continuously extruding and foaming the resin melt, can simplify the processing steps, enable mass production, and crack and granular fracture between beads during bead foaming. By preventing the phenomenon, it is possible to implement more excellent flexural strength and compressive strength.
  • the shape, thickness and lamination structure of the fiber layer are not particularly limited, but, for example, the fiber layer is in the form of a partial fusion between the polyester resin fibers forming the fiber layer.
  • the partially fused form between the fibers is a result of forming the resin fiber layer and performing the molding while applying heat and / or pressure to the formed fiber layer. Therefore, the shape of the fiber layer may be a randomly partially fused, partially separated form.
  • the polyester fiber layer is formed of an aggregate of a release cross-section hollow fiber, the release cross-section hollow fiber, based on the cross-sectional shape, consisting of a hollow portion, a shape maintaining portion and a volume control unit, the volume control unit May be protruded in the direction opposite to the fiber center, the distal end of the protruding shape may be made in a round shape.
  • the volume control portion may be in the form of protruding in the opposite direction of the fiber center, more specifically, the end portion of the protruding form may be in the form of a round shape.
  • the cross-sectional structure of the release cross-section hollow fiber is described by dividing into a hollow portion, a shape maintaining portion and a volume control portion, but this is for convenience of description.
  • the cross-sectional structure of the release cross-section hollow fiber there is a hollow portion to form a hole in the longitudinal direction of the fiber therein, and includes a shape maintaining portion surrounding the hollow portion.
  • the shape maintaining part is formed on the outer peripheral surface on the opposite side of the hollow on the basis of the cross-section, the protruding portion of the unevenness is referred to as the volume control portion.
  • the release cross-section hollow fiber, polyester resin may be used, for example, polyethylene terephthalate (polyethylene terephthalate, PET) may be used.
  • the melt viscosity of the melt-spun PET polymer may be in the range of 0.60 to 0.64, and is suitable for the in-out spinneret to maximize the cooling effect.
  • the thickness of the fiber may be variously applied in the range of 4 to 15 denier, and the fiber length may be 22 to 64 mm.
  • the hollow ratio of the hollow portion may range from about 15 to 30% in the total fiber area. If it exceeds the above range may be a problem in the fiber formability, if it is less than the above range may have a limit in expressing the heavy co-oil and various functionalities of the present invention.
  • the shape maintaining part means a fibrous shape between the hollow part and the volume control part.
  • the volume control part may protrude in a direction opposite to the center of the fiber, and the distal end part may have a round shape.
  • the top of the distal end may be defined as a peak, and the volume control may be defined as a valley.
  • the radius of curvature of the peak may be defined as R
  • the radius of curvature of the valley may be defined as r, and different and equal R and r values may be determined for each volume control unit.
  • the present invention may include any one or more of a polyester foam, a polyester resin layer and a polyester fiber layer in a plurality of layers, which may be a structure thermally fused or heat bonded to each other without an adhesive material have.
  • the polyester composite according to the present invention may be a structure bonded through an adhesive material between each layer.
  • the polyester composite according to the present invention is a polyester-based formed at any one or more positions between the polyester foam and the polyester resin layer, between the polyester foam and the polyester fiber layer and between the polyester resin layer and the polyester fiber layer It may further include an adhesive resin layer.
  • the polyester-based adhesive resin layer may be a polyester-based elastic adhesive resin that is a polycondensation product of a hard segment, which is an esterification reaction of diol and dicarbonic acid, and a soft segment, which is a polyol. Through this, it is possible to increase the interlayer adhesion, to prevent the peeling, and further has the advantage of easy recycling.
  • the present invention can provide a variety of uses, including the polyester composite described above. Specifically, the polyester composite according to the present invention can be applied to various fields such as building industry, automobile industry and household goods industry.
  • the polyester composite according to the present invention can be used as interior and exterior materials for cars and / or thermal insulation for construction.
  • the polyester composite according to the invention as a vehicle interior and exterior materials, it is possible to implement characteristics such as excellent light weight, cushioning, heat insulation, moldability, high strength and energy saving.
  • PET resin 100 parts by weight was first dried at 130 ° C. to remove water, 1 part by weight of PET resin, 1 part by weight of pyromellitic dianhydride (PMDA), 1 part by weight of talc (talc), from which the water was removed in a first extruder, 0.1 parts by weight of Irganox (IRG 1010) was mixed and heated to 280 ° C. to prepare a resin melt. Then, after mixing the carbon dioxide gas as the blowing agent in the first extruder, the resin melt was sent to the second extruder and cooled to 220 ° C. The cooled resin melt was extrusion foamed through a die to produce a polyester foam.
  • PMDA pyromellitic dianhydride
  • talc talc
  • Irganox Irganox
  • n an integer of 2 or more
  • FIG. 1 a case in which a polyester foam is formed in a two-layer structure is disclosed, and the polyester resin layers 20, 21, 22 are formed at the interface of the polyester foams 10, 11.
  • a cross sectional view of the thermally fused polyester composite can be seen.
  • FIG. 2 a case in which a polyester foam is formed in a four-layer structure is disclosed, and the polyester resin layers 23, 24, and 25 are formed at the interface of the polyester foams 12, 13, 14, and 15. , 26, 27) can be seen a cross-sectional view of the polyester composite heat-sealed.
  • a polyester composite was prepared by mixing 0.2 parts by weight of graphite based on 100 parts by weight of the resin.
  • a polyester composite was prepared by forming a PET fiber layer on both sides of the polyester composite prepared in Example 1.
  • a polyester foam was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polyester foam was not formed and the polyester foam was formed in a single layer.
  • GMT glass fiber mat thermoplastic
  • Example 1 For the polyester foam prepared in Example 1, the variation in cell size and cell size was measured. Specifically, the cell size was measured by SEM photographing the foam, and the deviation of the cell size within 2 mm in width and 2 mm in length was measured. The results are shown in Table 1 below.
  • the cell size of the polyester foam according to the present invention is 300 ⁇ m level, the cell size deviation is 5% or less, it can be confirmed that the foam is very uniform.
  • Example 1 In order to evaluate the physical properties of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the flexural modulus and the flexural strength were measured.
  • the flexural modulus and the flexural strength were measured according to ASTM D 790, but the value at the time of applying a flexural load at a rate of 5 mm / min was fixed at a support interval (Span) of 100 mm and the results were as follows.
  • Table 2 is as follows.
  • Example 1 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Flexural modulus (Mpa) 970 285 850 310 Flexural Strength (N / cm 2 ) 260 180 120 130
  • the polyester composite according to Example 1 has a flexural modulus of about 970 Mpa, is formed in a single layer, does not include a resin layer, and significantly improved compared to Comparative Examples 1 to 3 produced with low basis weight. As you can see, the flexural strength was found to be the highest at about 260 N / cm 2 .
  • Comparative Example 2 which is a GMT compounding polypropylene and glass fiber
  • the flexural modulus and the flexural strength were not only lower than those of Example 1 of the present invention, but also contained glass fibers, so that the worker was Dust generated by the fibers may be generated, which may harm the health of workers.
  • the polyester composite according to the present invention does not use glass fibers, the flexural modulus and flexural strength are excellent by controlling the basis weight of the polyester foam appropriately and compounding the polyester resin layer to an appropriate thickness. It was found to be improved. In addition, since it does not contain glass fibers, it is possible to prevent damage caused by dust generation when the worker works with the composite. In addition, in the composite according to the present invention, since both the foam and the resin layer are made of polyester, there is an effect of easy recycling.
  • the composite of the multilayer structure including the polyester foam and the polyester resin layer according to the present invention can be used as interior and exterior materials for automobiles and heat insulating materials for buildings.

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는, 작업 환경 개선이 가능하고, 내구성과 강도 향상 및 경량화된 복합체를 제공하며, 재사용이 용이하고, 자동차 내외장재 내지 건축용 단열재 등 다양한 용도로 다양하게 활용 가능하다.

Description

폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체 및 이의 용도
본 발명은 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체 및 이의 용도에 관한 것이다.
플라스틱　발포 성형체는 경량성, 완충성, 단열성, 성형성, 에너지절감 등의 유리한 특성으로 인하여 산업전반에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다. 폴리스티렌, 폴리올레핀 또는 폴리 염화비닐과 같은 고분자는 비결정성으로 용융점도가 높으면서 동시에 온도 변화에 따른 점도변화가 적어, 발포가 용이한 특성을 가지고 있어, 단열재, 구조재, 완충재 및 포장 용기 등으로 다양하게 사용되고 있다. 그러나, 위 고분자들은 화재에 취약하고, 환경 호르몬이 방출되며 물리적 특성이 낮은 단점이 있다.
반면, 폴리에스테르는 친환경 소재로서, 기계적 특성이 우수하며, 내열성 및 내화학성 등이 우수한 장점이 있어, 경량 및 높은 물리적 특성이 요구되는 각종 분야에 적용이 가능하다.
그러나, 폴리에스테르는 결정성 수지로서 용융하여 압출 발포하여 성형하기에 어려움이 있었다. 이에 대해, 기술의 발달로 폴리에스테르를 이용한 발포공정을 통하여 발포 성형체 제조가 가능하게 되었다. 예를 들어, 미국등록특허 제5000991호에 폴리에스테르에 가교제를 첨가하여 압출 발포시킴으로써 발포 성형체를 제조하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 폴리에스테르 수지의 용융 점도가 높아 연속적인 압출 발포를 할 경우 상기 용융 수지의 점도 조절이 중요한데, 첨가제를 혼합할 경우, 용융 수지의 점도 조절이 더욱 어려워지는 문제점이 있다. 구체적으로, 폴리에스테르 수지의 압출 발포 공정 중에 별도의 기능성 첨가제를 혼입할 경우, 용융 수지의 점도가 낮은 경우에는 발포제로 인해 발생된 기포가 수지 내로 포집되어 있기보다는 외부로 빠져나가고, 용융 수지의 점도가 높은 경우에는 발생된 기포가 수지 내로 포집되기 어려워 발포 배율인 낮아지는 문제가 있다. 때문에 발포 배율이 낮아지고, 발포 성형체의 외관이 불량해질 수 있다.
선행기술 문헌: 미국등록특허 제5000991호
본 발명은 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체 및 이의 용도에 관한 것으로, 작업 환경 개선이 가능하고, 내구성과 강도 향상 및 경량화된 복합체를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
n층(n은 2 이상의 정수)의 폴리에스테르 발포체가 적층되고,
상기 폴리에스테르 발포체의 각층의 일면 또는 양면에 형성된 폴리에스테르 수지층을 포함하는 폴리에스테르 복합체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 복합체를 포함하는 자동차 내외장재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 복합체를 포함하는 건축용 단열재를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는, 작업 환경 개선이 가능하고, 내구성과 강도 향상 및 경량화된 복합체를 제공하며, 재사용이 용이하고, 자동차 내외장재 내지 건축용 단열재 등 다양한 용도로 다양하게 활용 가능하다.
도 1 및 2는 각각 일실시예에 따른 본 발명의 폴리에스테르 복합체의 단면도이다.
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, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "셀"이란, 고분자 내 발포에 의해 팽창된 미세구조를 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은 폴리에스테르 발포체 및 폴리에스테르 수지층이 복합화된 복합체에 대한 것이다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르 발포체는 시트 또는 보드 형태로 발포된 발포체의 형태일 수 있고, 상기 폴리에스테르 수지층은 비발포층으로, 필름 형태로 형성된 이축연신 필름을 적용할 수 있다.
본 발명은 기능성 코팅층을 포함하는 폴리에스테르 복합체 및 이의 용도에 관한 것으로, 상기 폴리에스테르 복합체의 하나의 예로서,
n층(n은 2 이상의 정수)의 폴리에스테르 발포체가 적층되고,
상기 폴리에스테르 발포체의 각층의 일면 또는 양면에 형성된 폴리에스테르 수지층을 포함하는 폴리에스테르 복합체를 제공할 수 있다.
이때, n은 2 내지 50, 2 내지 40, 2 내지 30, 2 내지 20, 2 내지 10 또는 2 내지 5층으로 다양하게 제조할 수 있다.
구체적으로 상기 폴리에스테르 복합체는, 폴리에스테르 발포체 및 폴리에스테르 수지층을 포함함으로써, 재활용이 용이하고, 다양한 기능성이 부여된 복합체를 제공할 수 있다.
기존에는, 기타 물성을 보강하기 위해 수지를 발포할 때, 기타 첨가제를 혼합하여 발포하였으나, 이는, 수지의 점도 조절을 어렵게 하여, 발포 배율 저하, 외관 불량, 압축강도 및 굴곡강도 저하 등의 문제점이 있었다.
이에 대해, 본 발명에 따른 복합체는 형성된 폴리에스테르 복합체의 외면에 폴리에스테르 수지층을 형성으로써, 발포체의 물성 저하 없이도, 원하는 기능성을 효과적으로 부여할 수 있고, 공정 효율 및 자유도를 높일 수 있다.
본 발명에 따른 복합체는 ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡탄성율(Flexural modulus, 혹은 stiffness로 표현됨)이 400 MPa 이상이다. 본 발명의 발명자들은 폴리에스테르 발포체 및 폴리에스테르 수지층을 합지함으로써, 우수한 굴곡탄성율을 구현할 수 있음을 확인하였다. 구체적으로, 상기 복합체의 굴곡탄성율은 400 MPa 이상, 450 Mpa 이상, 500 내지 30,000 Mpa, 550 내지 25,000 Mpa, 600 내지 20,000 Mpa, 650 내지 10,000 Mpa, 700 내지 5,000 Mpa, 750 내지 4,000 Mpa, 800 내지 3,000 Mpa 혹은 860 내지 1,000 Mpa 일 수 있다. 본 발명에 따른 복합체는 굴곡탄성율을 상기 범위로 제어함으로써, 우수한 강성을 확보하고, 물리적인 충격 또는 힘에 대한 변형을 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 ASTM D 790에 의거하여 측정된 굴곡강도가 20 N/cm2 이상일 수 있다. 상기 굴곡강도는 ASTM D 790에 의거하여 평가 가능하며, 예를 들어, 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 측정된 수치일 수 있다. 구체적으로 상기 굴곡강도는, 22 내지 250 N/cm2, 25 내지 210 N/cm2, 30 내지 200 N/cm2, 혹은 50 내지 180 N/cm2 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 복합체는 두께가 두껍지 않음에도 불구하고, 상기 범위의 굴곡강도를 만족하면서 동시에 뛰어난 굴곡탄성율을 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 하기 조건 1을 만족할 수 있다.
[조건 1]
((Lt1-Lt0)/Lt0) x 100 < 1(%)
상기 조건 1은, KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255 W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 치수(가로, 세로, 높이의 평균값) 변화율을 의미하며, Lt0는 처리 전의 치수를 나타내고, Lt1는 처리 후의 치수를 나타낸다.
상기 조건 1에서 치수 변화율은 구체적으로 1 % 미만, 0.01 내지 0.9 %, 0.05 내지 0.8 % 또는 0.1 내지 0.6 % 일 수 있다. 이때, 치수 변화율은 처리 전(광을 조사하기 전) 체적(Tt0)이 1 m3 일 때의 치수 변화율일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체의 치수 변화율이 상기 범위를 만족함으로써, 향상된 내구성 및 내광성을 제공하며, 장기간 사용시에도 자외선에 의한 변형 및 손상을 방지할 수 있다.
또 하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체의 열전도도는 0.04 W/mK 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 복합체의 열전도도는 0.01 내지 0.04 W/mK, 0.01 내지 0.035 W/mK 또는 0.02 내지 0.035 W/mK 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 우수한 단열성을 구현할 수 있다.
상기 폴리에스테르 발포체의 압축강도(KS M ISO 844)는 20 내지 300 N/cm2 일 수 있다. 구체적으로는, 상기 발포체의 압축강도는 20 내지 250 N/cm2, 30 내지 150 N/cm2, 40 내지 75 N/cm2, 45 내지 75 N/cm2 또는 55 내지 70 N/cm2 범위일 수 있다. 예를 들어, 비드 발포의 경우에는 비드 형태의 수지를 금형에 넣고 발포하는 방법으로 발포 성형체를 제조하는 방법으로, 상기 비드 발포 성형체는 압축 시험 시, 비교적 비드와 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등의 쉽게 일어난다. 반면, 본 발명의 하나의 예에 따른 발포체는 압출 발포 방식으로 제조함으로써, 현저히 우수한 압축강도를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는, KS F 2805 에 따라 측정한 흡음률은 0.4 NRC 이상이고, KS F 2080에 따라 측정한 투과손실 값이 10 dB 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 흡음률은 0.4 내지 1 NRC 또는 0.4 내지 0.6 NRC 범위일 수 있고, 상기 차음률은 10 내지 30 dB 또는 15 내지 25 dB 범위일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 흡음과 차음을 우수한 수준으로 동시에 구현 가능하여, 차량 내 및 외부에서의 소음을 효과적으로 차음 내지 흡음할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는, 내연성이 KS F ISO 5660-1을 기준으로 3급 이상일 수 있다. 구체적으로, KS F ISO 5660-1 기준을 따르면, 3급은 난연재료, 2급은 준불연재료 및 1급은 불연재료로서, KS F ISO 5660-1을 기준으로 3급 이상으로, 즉, 1 내지 3급일 경우, 난연 내지 불연 특성을 짐으로써, 이후 화재 위험성을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 복합체는 유리 섬유를 함유하지 않는 것을 특징으로 한다. 종래에는 내구성 및 강도를 향상시키기 위한 방법으로 폴리우레탄(PU)과 유리 섬유(Glass Fiber)를 혼합하여 성형한 시트를 사용하거나, 폴리프로필렌(PP)과 유리 섬유(Glass Fiber)를 혼합하여 성형한 시트 형태의 소재인 LWRT(low weight reinforced thermoplastics)이 주로 사용되고 있다.
그러나, 상기와 같이 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함하는 소재의 경우, 작업 시에 유리 섬유로 인한 분진이 다량 발생하여 작업자의 건강 및 작업 환경을 악화시키는 문제점이 있고, 스크랩 발생시 다른 소재의 복합으로 인해 재활용이 불가능 하여 폐기해야 하는 문제점이 있다.
이에 대해, 본 발명에 따른 복합체는, 유리 섬유를 함유하지 않기 때문에, 경량화가 가능하고, 가공 과정에서 발생되는 유리 분진의 발생을 예방할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 복합체는, 강성, 강도 및 내구성이 우수한 복합체를 제공한다. 본 발명에서, 유리 섬유를 포함하지 않는다는 것은, 예를 들어, 전체 복합체 중량 대비, 유리 섬유의 함량이 1 wt% 이하, 0.01 wt% 이하, 1 내지 0.001 wt%, 혹은 0.01 내지 0.001 wt%인 것을 의미하며, 구체적으로는 유리 섬유를 실질적으로 함유하지 않는 것을 의미한다.
상기 폴리에스테르 수지층은 단열제, 난연제, VOC 저감제, 친수화제, 방수제, 항균제, 소취제 및 자외선 차단제 중 1 종 이상이 수지층 내에 분산된 형태일 수 있다. 이를 통해, 복합체에 다양한 기능성을 부여할 수 있다.
상기 단열제는, 탄소질 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 단열제로는 흑연, 카본 블랙, 그래핀 등을 포함할 수 있고, 구체적으로, 흑연일 수 있다.
또한, 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 화합물, 안티몬 화합물 및 금속 수산화물 등을 포함할 수 있다. 상기 브롬 화합물은, 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및/또는 데카브로모디페닐에테르 등을 포함한다. 상기 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및/또는 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) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄 또는 마그네슘의 금속 수산화물을 사용할 수 있다. 금속 수산화물은, 1 종의 금속 원소로 구성되거나, 2 종 이상의 금속 원소로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 수산화물로서는, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 VOC 저감제는, 그라프(Graf) 및/또는 박토스터 알렉신(Bactoster Alexin) 등을 포함할 수 있다. 이때, 박토스터 알렉신은 프로폴리스에서 추출한 천연 살균 소재인 것을 특징으로 한다.
상기 친수화제는 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) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 방수제의 종류는, 특별히 한정되는 것은 아나며, 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 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 항균제의 종류는, 예를 들어, 하이드록시아파타이트, 알루미나, 실리카, 티타니아, 제올라이트, 인산지르코늄 및 폴리인산알루미늄 중 1종 이상의 담체에 은, 아연, 동 및 철 중 1종 이상의 금속을 첨가시킨 복합체를 포함할 수 있다.
상기 소취제는 다공성 물질을 사용할 수 있다. 다공성 물질은 특성상 그 주위에 흐르는 유체를 물리적으로 흡착하려는 성질이 강하기 때문에, 휘발성 유기화합물(VOC)의 흡착이 가능하다. 상기 소취제는, 예를 들어, 실리카, 제올라이트 및 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Zn), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 소취제의 입자크기는, 1 내지 20 ㎛일 수 있으며, 예를 들어, 1 내지 10 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 소취제 입자의 크기가 20 ㎛를 초과하면 발포체의 제조시, 발포체의 표면에 핀홀이 발생하여 제품의 품질 저하가 발생하는데, 상기 수치범위를 만족하게 되면, 비표면적의 증가로 인해 유해물질의 흡착력이 증가한다.
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 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 기능성 코팅층을 형성하는 성분으로는 무기물 및/또는 유기물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 무기물은 흑연, 카본 블랙, 알루미늄, 제올라이트 및 은 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
유기물의 경우에는, 기존의 수지 발포 전, 기능성 첨가제를 혼합한 후, 수지와 기능성 첨가제를 함께 발포하는 방법과는 다르게, 본 발명에서는 압출 발포 방법으로 수지 발포층을 형성하고, 상기 수지 발포층의 적어도 일면에 별도로 기능성 코팅층을 형성하기 때문에, 사용하는 유기물의 끓는 점에 대한 제약이 없다.
상기 폴리에스테르 수지층은 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하고, 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 130℃인 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2016008388-appb-I000001
[화학식 2]
Figure PCTKR2016008388-appb-I000002
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
m 및 n은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고,
m+n=1을 기준으로 n은 0.05 내지 0.5이다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지층은 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하는 구조를 가지는 공중합 폴리에스테르 수지일 수 있다. 상기 화학식 1로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)의 반복단위를 나타내고, 화학식 2로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지의 인열 특성을 개선하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 화학식 2로 나타내는 반복단위는 테레프탈레이트에 결합된 에틸렌 사슬에 메틸기(-CH3)를 측쇄로 포함하여 중합된 수지의 주쇄가 회전할 수 있도록 공간을 확보함으로써 주쇄의 자유도 증가 및 수지의 결정성 저하를 유도하여 연화점(Ts) 및/또는 유리전이온도(Tg)를 조절할 수 있다. 이는 종래 결정성 폴리에스테르 수지의 결정성을 저하시키기 위하여 비대칭 방향족 고리를 함유하는 이소프탈산(isophthalic acid, IPA)을 사용하는 경우와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 공중합 폴리에스테르 수지는 전체 수지의 몰 분율을 1로 하였을 경우, 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위를 0.5 내지 1로 포함할 수 있고, 구체적으로는 0.55 내지 1; 0.6 내지 1; 0.7 내지 1; 0.8 내지 1; 0.5 내지 0.9; 0.5 내지 0.85; 0.5 내지 0.7; 또는 0.6 내지 0.95로 포함할 수 있다.
또한, 공중합 폴리에스테르 수지에 포함된 화학식 2로 나타내는 반복단위의 몰 분율은 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위의 총 몰 분율이 1인 경우(m+n=1) 0.01 내지 1일 수 있고, 구체적으로는 0.05 내지 1; 0.05 내지 0.9; 0.05 내지 0.8; 0.05 내지 0.7; 0.05 내지 0.6; 0.05 내지 0.5; 0.05 내지 0.4; 0.05 내지 0.3; 0.1 내지 0.3; 0.55 내지 1; 0.6 내지 1; 0.7 내지 1; 0.8 내지 1; 0.5 내지 0.9; 0.5 내지 0.85; 0.5 내지 0.7; 0.6 내지 0.95; 0.05 내지 0.4, 0.15 내지 0.35; 또는 0.2 내지 0.3일 수 있다. 여기서, 화학식 1로 나타내는 반복단위의 몰 분율이 0(m=0)이고 화학식 2로 나타내는 반복단위의 몰 분율이 1(n=1)인 공중합 폴링에스테르 수지는 화학식 2로 나타내는 반복단위를 주쇄로 포함하는 구조를 가질 수 있다.
아울러, 상기 공중합 폴리에스테르의 연화점은 110℃ 내지 130℃일 수 있으며, 구체적으로는 110℃ 내지 120℃; 115℃ 내지 125℃; 118℃ 내지 128℃; 120℃ 내지 125℃; 121℃ 내지 124℃; 124℃ 내지 128℃ 또는 119℃ 내지 126℃일 수 있다.
나아가, 상기 공중합 폴리에스테르 수지는 50℃ 이상의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 유리전이온도는 50℃ 내지 80℃일 수 있으며, 보다 구체적으로 50℃ 내지 60℃, 60℃ 내지 70℃, 70℃ 내지 80℃, 50℃ 내지 55℃, 55℃ 내지 60℃, 60℃ 내지 65℃, 65℃ 내지 70℃, 68℃ 내지 75℃, 54℃ 내지 58℃, 58℃ 내지 68℃, 59℃ 내지 63℃, 또는 55℃ 내지 70℃일 수 있다.
또한, 상기 공중합 폴리에스테르 수지는 0.5 ㎗/g 내지 0.8 ㎗/g의 고유점도(I.V)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 고유점도(I.V)는 0.5 ㎗/g 내지 0.65 ㎗/g; 0.6 ㎗/g 내지 0.65 ㎗/g; 0.65 ㎗/g 내지 0.70 ㎗/g; 0.64 ㎗/g 내지 0.69 ㎗/g; 0.65 ㎗/g 내지 0.68 ㎗/g; 0.67 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g; 0.69 ㎗/g 내지 0.72 ㎗/g; 0.7 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g; 0.63 ㎗/g 내지 0.67 ㎗/g; 0.6 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g; 또는 0.64 ㎗/g 내지 0.73 ㎗/g일 수 있다.
본 발명에 따른 공중합 폴리에스테르 수지는 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하여 폴리에스테르 수지의 연화점(Ts), 및/또는 유리전이온도(Tg)를 상기 범위로 조절할 수 있으므로 다양한 분야에 적절히 활용 가능한 이점이 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 공중합 폴리에스테르 수지를 포함하는 섬유는 우수한 열 접착성을 가져 가질 수 있다. 구체적으로 상기 공중합 폴리에스테르 수지 섬유를 2g/㎠의 평균 밀도로 포함하는 직물( ㎝ X ㎝ X ㎝)을 대상으로 ASTM D1424에 따른 상온 및 고온에서의 접착성을 평가할 경우 25±0.5℃에서 60kgf 내지 80kgf이고, 100±0.5℃에서 3.5kgf 내지 4.5kgf인 우수한 접착력을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로 상기 직물은 25±0.5℃에서 55kgf 내지 75kgf; 55kgf 내지 60kgf; 60kgf 내지 65kgf; 62kgf 내지 68kgf; 69kgf 내지 73kgf 또는 64kgf 내지 72kgf의 접착력을 가질 수 있고, 100±0.5℃에서 3.5kgf 내지 3.8kgf; 3.5kgf 내지 4.2kgf; 4.0kgf 내지 4.3kgf; 3.8kgf 내지 4.5kgf; 또는 3.8kgf 내지 4.2kgf의 접착력을 가질 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지층은 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위와 함께 하기 화학식 3으로 나타내는 반복단위를 더 포함할 수 있다:
[화학식 3]
Figure PCTKR2016008388-appb-I000003
상기 화학식 3에서,
X는 2-메틸프로필렌기 또는 옥시디에틸렌기이고,
r은 공중합 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율로서, 0.4 이하이다.
구체적으로, 상기 화학식 3에서 r은 0.3 이하, 0.25 이하, 0.2 이하, 0.15 이하 또는 0.1 이하일 수 있다.
본 발명은 폴리에스테르 수지층 내에 포함된 화학식 3으로 나타내는 반복단위를 상기 분율 범위로 조절함으로써 폴리에스테르 수지의 연화점(Ts), 유리전이온도(Tg) 등을 조절하는 범위를 확장하면서 공중합 시 발생되는 분산물, 예컨대, 이소프탈산(IPA)로부터 유래되는 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 함량을 현저히 감소시킬 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지층은 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 함량이 현저히 감소하여 전체 수지 중량을 기준으로 1 중량%로 포함할 수 있으며, 구체적으로는 전체 수지 중량을 기준으로 0.5 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 또는 0.2 중량% 이하로 포함하거나, 상기 고리형 화합물을 포함하지 않을 수 있다.
상기 폴리에스테르 복합체는,
두께가 평균 1 내지 5 mm 범위인 폴리에스테르 발포체; 및
두께가 평균 10 내지 100 mm 범위인 폴리에스테르 발포체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 두께는 평균 1 내지 5 mm 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 발포체의 두께는, 1.3 내지 5 mm, 1.5 내지 4.8 mm, 2 내지 4.6 mm, 2.4 내지 4.4 mm, 2.8 내지 4.2 mm, 3 내지 4.1 mm 혹은 3.5 내지 4 mm 범위 일 수 있다. 본 발명에 따른 발포체의 평균 두께가 상기 범위일 경우, 복합체의 경량화를 구현하면서 동시에 강도 및 강성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 두께는 평균 15 내지 100 nm, 15 내지 80 nm, 15 내지 70 nm, 20 내지 65 nm, 25 내지 60 nm, 30 내지 50 nm 또는 30 내지 45 nm 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 발포체의 평균 두께가 상기 범위일 경우, 복합체 굴곡탄성율을 증가시켜, 월등이 향상된 강성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 상기 두께가 평균 1 내지 5 mm 범위인 폴리에스테르 발포체 및 두께가 평균 10 내지 100 mm 범위인 폴리에스테르 발포체를 각각 1층 이상 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 상기 폴리에스테르 수지층의 평량은 평균 300 내지 3,000 g/m2 범위일 수 있다. 수지층의 평량은 1,000 g/m2 이하, 500 내지 800 g/m2 범위에서 제어할 수 있다. 수지층의 평량이 지나치게 증가하면 무게 상승의 원인이 된다.
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.
본 발명에서 사용 가능한 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 발명에서 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포체이고, 폴리에스테르 수지층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지층일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 상기 발포체 및 수지층이 모두 PET로 이루어져 있어, 재사용 시에 각각의 층을 분리할 필요가 없이 한번에 녹여 재사용이 가능하므로, 제조 공정의 간소화 및 재활용 공정의 간소화를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)이며, 이는 상기 폴리에스테르 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90 %(v/v) 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포체 중 폐쇄 셀의 비율은 평균 90 내지 100 % 또는 95 내지 99 %일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 폴리에스테르 복합체로 제조 시에 우수한 내구성, 강성 및 강도 특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포체의 셀 수는 1 mm2 당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 800 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 700 ㎛, 200 내지 600 ㎛ 또는 300 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다. 이때, 셀 크기의 편차는 예를 들어, 5 % 이하, 0.1 내지 5 %, 0.1 내지 4 % 내지 0.1 내지 3 % 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체는 균일한 크기의 셀들이 균일하게 발포된 것을 알 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 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 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지층은 종방향(기계방향=MD)으로 2 내지 8 배 연신되고, 횡방향(기계방향에 수직=TD)으로 1.1 내지 6 배 연신된 것일 수 있으며, 전체 연신 배율은 1.5 내지 7 배 연신된 것일 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지층은, 연신되지 않은 폴리에스테르 필름을 종방향(기계방향=MD)으로 약 90 내지 120 ℃ 의 온도 범위에서 약 2 내지 8 배의 연신하고 횡방향(기계방향에 수직=TD)으로 약 100 내지 140 ℃ 의 온도 범위에서 약 1.1 내지 6 배 연신한 후, 약 220 내지 240 ℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 제조된 것일 수 있다. 이렇게 수지층을 형성할 경우, 본 발명에 따른 복합체의 두께를 증가시키지 않으면서 뛰어난 내구성, 강성 및 강도를 구현할 수 있으며, 경량화가 가능하여 시공이 용이하다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체의 일면 또는 양면에 형성된 폴리에스테르 섬유층을 더 포함할 수 있다.
상기 섬유층의 형상, 두께 및 적층구조는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 상기 섬유층은 섬유층을 형성하는 폴리에스테르 수지 섬유 상호 간에 부분 융착된 형태이다. 섬유 상호 간에 부분 융착된 형태는, 수지 섬유층을 형성하고, 형성된 섬유층에 열 및/또는 압력을 가한 상태에서 성형을 수행하게 된 결과이다. 따라서, 상기 섬유층의 형태는 랜덤하게 부분적으로 융착되고, 부분적으로 분리된 형태일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 섬유층은, 이형단면 중공섬유의 집합체로 형성되며, 상기 이형단면 중공섬유는, 단면 형상을 기준으로, 중공부, 형태유지부 및 부피제어부로 이루어지되, 상기 부피제어부는 섬유 중심의 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며, 돌출된 형태의 말단부는 라운드 형상으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 부피제어부는 섬유 중심의 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며, 보다 구체적으로는 상기 돌출된 형태의 말단부는 라운드 형상으로 이루어진 형태일 수 있다.
본 발명에서, 상기 이형단면 중공섬유의 단면 구조를 중공부, 형태 유지부 및 부피제어부로 나누어 설명하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 상기 이형단면 중공섬유의 단면 구조는, 내부에 섬유의 길이 방향을 따라 홀을 형성하는 중공부가 존재하며, 상기 중공부를 감싸는 형태유지부를 포함한다.
또한, 상기 형태유지부는 단면을 기준으로, 중공부의 반대측 외주면에 요철이 형성되며, 이러한 요철 중에서 돌출된 부분을 부피제어부라고 지칭한다.
상기 이형단면 중공섬유는, 구체적으로는, 폴리에스테르 수지가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)가 사용될 수 있다. 상기 용융 방사되는 PET 폴리머의 용유점도는 0.60 내지 0.64 범위일 수 있으며, 냉각 효과를 극대화 시킬 수 있는 인-아웃(In-out) 형태의 방사통이 적합하다. 섬유의 굵기는 4 내지 15 데니아 범위에서 다양하게 적용될 수 있으며, 섬유장은 22 내지 64 mm일 수 있다.
상기 중공부의 중공율은 섬유 전체 면적에서 약 15 내지 30% 범위일 수 있다. 상기 범위를 초과하는 경우 섬유형성성에 문제가 될 수 있고, 상기 범위 미만인 경우 중공유지성과 본 발명의 다양한 기능성을 발현하는데 한계를 가질 수 있다. 상기 형태유지부는 중공부에서부터 부피제어부 사이의 섬유상을 의미한다.
상기 부피제어부는 섬유 중심 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며 말단부는 라운드 형상으로 이루어질 수 있다. 이 때 말단부의 최상부를 피크로, 부피제어부 사이를 밸리로 정의할 수 있다. 이 때 피크의 곡률반경을 R, 밸리의 곡률반경을 r로 정의할 수 있으며, 각 부피제어부마다 서로 다른거나 같은 R과 r 값이 결정될 수 있다.
이와 같이, 폴리에스테르 복합체의 일면 또는 양면에 폴리에스테르 섬유층을 형성함으로써, 강도 및 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 복합체는, 본 발명은 폴리에스테르 발포체, 폴리에스테르 수지층 및 폴리에스테르 섬유층 중 어느 하나 이상을 복수의 층으로 포함할 수 있고, 이는 접착 물질 없이 서로 열 융착 또는 열 접합된 구조일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는, 각 층 사이에 접착 물질을 개재하여 접합된 구조일 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층 사이, 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 섬유층 사이 및 폴리에스테르 수지층과 폴리에스테르 섬유층 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 형성된 폴리에스테르계 접착 수지층을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리에스테르계 접착 수지층은 디올(Diol) 및 디카르본산(Dicarbonic acid)의 에스테르화 반응물인 하드 세그먼트와 폴리올(Polyol)인 소프트 세그먼트의 축중합물인 폴리에스테르계 탄성 접착 수지일 수 있다. 이를 통해, 층간 접합성을 높이고, 박리를 방지할 수 있으며, 나아가 재활용이 용이한 장점이 있다.
본 발명은 상술한 폴리에스테르 복합체를 포함하는 다양한 용도를 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 건축 산업, 자동차 산업 및 생활 용품 산업 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는 자동차용 내외장재 및/또는 건축용 단열재로 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체를 자동차 내외장재로 적용함으로써, 우수한 경량성, 완충성, 단열성, 성형성, 고강도 및 에너지 절감 등의 특성을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 폴리에스테르 복합체 제조
본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체를 제조하기 위해,
(1) 먼저 PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지 중량부, PMDA(pyromellitic dianhydride) 1 중량부, 탈크(talc) 1 중량부, Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 탄산 가스를 혼합한 후, 수지 용융물을 제2 압출기로 보내 220℃로 냉각하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 압출 발포하여 폴리에스테르 발포체를 제조하였다.
(2) 그런 다음, 폴리에스테르 발포체의 계면에 종방향 연신률 3배, 횡방향 연신률 1.5배이고, 두께가 150 ㎛인 이축 연신 필름을 3 kgf 압력 및 250 ℃ 온도조건 하에서 5초 동안 열처리하여 폴리에스테르 수지층을 형성하였다. 최종적으로 제조된 폴리에스테르 복합체의 두께는 약 3.9 mm 였으며, 평량은 750 g/m2 였다.
그런 다음, 상기 (1) 및 (2) 단계를 순차적으로 n(2 이상의 정수)회 반복 수행하여 폴리에스테르 복합체를 제조하였다.
예를 들어, 하기 도 1을 참조하면, 폴리에스테르 발포체를 2층 구조로 형성한 경우를 개시하고 있으며, 폴리에스테르 발포체(10, 11)의 계면에 폴리에스테르 수지층(20, 21, 22)이 열 융착된 폴리에스테르 복합체의 단면도를 확인할 수 있다.
또한, 하기 도 2를 참조하면, 폴리에스테르 발포체를 4층 구조로 형성한 경우를 개시하고 있으며, 폴리에스테르 발포체(12, 13, 14, 15)의 계면에 폴리에스테르 수지층(23, 24, 25, 26, 27)이 열 융착된 폴리에스테르 복합체의 단면도를 확인할 수 있다.
실시예 2: 폴리에스테르 복합체 제조
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, PET 수지층 제조 시, 수지 100 중량부를 기준으로 흑연 0.2 중량부를 혼합하여 폴리에스테르 복합체를 제조하였다.
실시예 3: 폴리에스테르 복합체 제조
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, PET 발포체와 PET 수지층 사이에 PET 점착층을 형성하여 폴리에스테르 복합체를 제조하였다.
실시예 4: 폴리에스테르 복합체 제조
상기 실시예 1에서 제조된 폴리에스테르 복합체의 양면에 PET 섬유층을 형성하여 폴리에스테르 복합체를 제조하였다.
비교예 1: 수지층을 미포함하는 단층 발포체
폴리에스테르 수지층을 형성하지 않고, 폴리에스테르 발포체를 단층으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 발포체를 제조하였다.
비교예 2: 유리 섬유를 포함하는 폴리프로필렌 복합체
4층으로 적층 된 유리 섬유 매트 40 중량부에 폴리프로필렌(Polypropylene) 60 중량부를 함침시켜 GMT (Glass fiber mat thermoplastic)를 제조하였다.
비교예 3: 발포체의 평량을 감소시킨 복합체
폴리에스테르 발포체의 평량을 약 280 g/m2 로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실험예 1: 셀 특성 측정
상기 실시예 1에서 제조한 폴리에스테르 발포체에 대하여, 셀 크기 및 셀 크기의 편차를 측정하였다. 구체적으로, 발포체를 SEM 촬영하여 셀 크기를 측정하였고, 가로 2 mm와 세로 2 mm 내의 셀 크기의 편차를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
셀 크기 (㎛) 셀 크기 편차 (%)
실시예 1 300 5% 이하
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체의 셀 크기가 300 ㎛ 수준이고, 셀 크기 편차가 5% 이하로, 매우 균일하게 발포가 된 것을 확인할 있다.
실험예 2: 굴곡탄성율 및 굴곡강도 측정
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 물성을 평가하기 위해, 굴곡탄성율(stiffness) 및 굴곡강도를 측정하였다.
상기 굴곡탄성율 및 굴곡강도의 측정은, ASTM D 790에 의거하되 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때의 값을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
굴곡탄성율(Mpa) 970 285 850 310
굴곡강도(N/cm2) 260 180 120 130
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 폴리에스테르 복합체는, 굴곡탄성율이 약 970 Mpa로 단층으로 형성되고, 수지층을 포함하지 않으며, 평량이 낮게 제조된 비교예 1 내지 3에 비해 월등히 향상되면서, 굴곡강도는 약 260 N/cm2 로 가장 높게 나타난 것을 확인할 수 있다.
특히, 폴리프로필렌과 유리 섬유를 복합한 GMT인 비교예 2의 경우, 굴곡탄성율 및 굴곡강도가 본 발명의 실시예 1에 비해 낮게 나타났을 뿐만 아니라, 유리 섬유를 함유하고 있으므로, 작업자가 작업 시 유리 섬유로 인한 분진이 발생하여, 작업자의 건강을 해칠 우려가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합체는, 유리 섬유를 사용하지 않았음에도 불구하고, 폴리에스테르 발포체의 평량을 적절하게 조절하고, 폴리에스테르 수지층을 적절한 두께로 복합화함으로써, 굴곡탄성율 및 굴곡강도가 월등히 향상됨을 알 수 있었다. 또한, 유리 섬유를 포함하지 않기 때문에 작업자가 복합체로 작업 시 분진 발생으로 인한 피해를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 복합체는, 발포체 및 수지층가 모두 폴리에스테르로 구성되어 있어, 재활용이 용이한 효과가 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체는 자동차 내외장재 및 건축용 단열재 등으로 사용할 수 있다.

Claims (15)

  1. n층(n은 2 이상의 정수)의 폴리에스테르 발포체가 적층되고,
    상기 폴리에스테르 발포체의 각층의 일면 또는 양면에 형성된 폴리에스테르 수지층을 포함하는 폴리에스테르 복합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 복합체는, ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡탄성률(Stiffness)이 400 Mpa 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 복합체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 복합체는, ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡강도가 20 N/cm2 이상인 폴리에스테르 복합체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    하기 조건 1을 만족하는 폴리에스테르 복합체:
    [조건 1]
    ((Lt1-Lt0)/Lt0) x 100 < 1(%)
    상기 조건 1은, KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255 W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 치수(가로, 세로, 높이의 평균값) 변화율을 의미하며, Lt0는 처리 전의 치수를 나타내고, Lt1는 처리 후의 치수를 나타낸다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 복합체는, 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 복합체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지층은 단열제, 난연제, VOC 저감제, 친수화제, 방수제, 항균제, 소취제 및 자외선 차단제 중 1 종 이상이 수지층 내에 분산된 형태인 폴리에스테르 복합체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지층은 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하고, 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 130℃인 폴리에스테르 수지를 포함하는 폴리에스테르 복합체:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2016008388-appb-I000004
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2016008388-appb-I000005
    상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
    m 및 n은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고,
    m+n=1을 기준으로 n은 0.05 내지 0.5이다.
  8. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 복합체는,
    두께가 평균 1 내지 5 mm 범위인 폴리에스테르 발포체; 및
    두께가 평균 10 내지 100 mm 범위인 폴리에스테르 발포체 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리에스테르 복합체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 복합체의 평량은 평균 300 내지 3,000 g/m2 범위인 폴리에스테르 복합체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 발포체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포체이고,
    폴리에스테르 수지층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지층인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 복합체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지층은 종방향(기계방향=MD)으로 2 내지 8 배 연신되고, 횡방향(기계방향에 수직=TD)으로 1.1 내지 6 배 연신되며, 전체 연신 배율은 1.5 내지 7 배인 폴리에스테르 이축 연신 필름인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 복합체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 복합체의 일면 또는 양면에 형성된 폴리에스테르 섬유층을 더 포함하는 폴리에스테르 복합체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    폴리에스테르 섬유층은,
    이형단면 중공섬유의 집합체로 형성되며,
    상기 이형단면 중공섬유는, 단면 형상을 기준으로, 중공부, 형태유지부 및 부피제어부로 이루어지되,
    상기 부피제어부는 섬유 중심의 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며, 돌출된 형태의 말단부는 라운드 형상으로 이루어진 폴리에스테르 복합체.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 복합체를 포함하는 자동차 내외장재.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 복합체를 포함하는 건축용 단열재.
PCT/KR2016/008388 2015-08-13 2016-07-29 폴리에스테르 발포체와 폴리에스테르 수지층을 포함하는 다층 구조의 복합체 및 이의 용도 WO2017026716A1 (ko)

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