KR101716194B1 - 난연성이 향상된 코어-쉘 구조의 발포체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코어-쉘 구조를 갖는 복합 발포체에 관한 것으로, 상기 복합 발포체는, 기능이 향상된 제1 발포체 및 제2 발포체가 코어-쉘 구조로 제공됨으로써, 난연성, 탄성 및 강도 등의 물성을 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

난연성이 향상된 코어-쉘 구조의 발포체{Core-Shell Structured Foam With Improved Incombustibility}
본 발명은 코어-쉘 구조를 갖는 발포체에 관한 것이다.
최근, 친환경 발포 성형체의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 대표적인 소재로 폴리에스테르 발포체를 들 수 있다. 폴리에스테르는 기계적 특성이 우수하며, 내열성, 내화학성 등이 우수한 장점이 있으나 결정성 수지로서 용융하여 압출 발포하여 성형하기에 어려움이 있었다. 이에 대해, 기술의 발달로 폴리에스테르도 용융압출 시 발포공정을 통하여 발포 성형체의 제조가 가능하게 되었다. 예를 들어, 미국등록특허 제5000991호에 폴리에스테르에 가교제를 첨가하여 압출 발포시킴으로써 발포 성형체를 제조하는 기술이 개시되어 있다.
하지만, 폴리에스테르 발포체는 용융점도가 낮아 발포배율을 높이는데 한계가 있고, 첨가제를 추가하여 기능성을 높이기 어려운 단점이 있다.
따라서, 상기 폴리에스테르를 포함하면서, 난연성, 탄성 및 강도 등의 물성이 향상된 다양한 구조의 발포 성형체의 개발이 요구되고 있다.
미국등록특허 제5000991호.
본 발명의 목적은, 난연성, 탄성 및 강도가 향상된 코어-쉘 복합 구조의 발포체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
제1 발포체를 포함하는 코어; 및
제2 발포체를 포함하는 쉘을 포함하며,
상기 코어 및 쉘이 반복되는 단면 구조를 갖고,
상기 제1 발포체는 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지 및 폴리에틸렌 수지 중 1 종 이상의 발포체이고,
상기 제2 발포체는 하기 일반식 1 및 2 중 어느 하나 이상을 만족하는 복합 발포체를 제공한다.
[일반식 1]
Ef ≤ 8
[일반식 2]
Hf ≤ 0.03
상기 일반식 1 및 2에서,
Ef는, KS F ISO 5660-1에 따른 복합 발포체의 가열 개시 후 5 분 동안의 최대 열방출율(MJ/m)을 의미하며,
Hf는, KS L 9016에 따른 복합 발포체의 열 전도율을 의미한다.
본 발명에 따른 복합 발포체는, 기능이 향상된 제1 발포체 및 제2 발포체가 코어-쉘 구조로 제공됨으로써, 난연성, 탄성 및 강도 등의 물성을 동시에 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 환형 노즐을 포함하는 압출기의 구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 환형 노즐의 구조이다.
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 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 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 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합 발포체를 상세하게 설명하기로 한다.
하나의 예로서, 본 발명에 다른 복합 발포체는,
제1 발포체를 포함하는 코어; 및
제2 발포체를 포함하는 쉘을 포함하며,
상기 코어 및 쉘이 반복되는 단면 구조를 갖고,
상기 제1 발포체는 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지 및 폴리에틸렌 수지 중 1 종 이상의 발포체이고,
상기 제2 발포체는 하기 일반식 1 및 2 중 어느 하나 이상을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
Ef ≤ 8
[일반식 2]
Hf ≤ 0.03
상기 일반식 1 및 2에서,
Ef는, KS F ISO 5660-1에 따른 복합 발포체의 가열 개시 후 5 분 동안의 최대 열방출율(MJ/m)을 의미하며,
Hf는, KS L 9016에 따른 복합 발포체의 열 전도율을 의미한다.
상기 제1 발포체를 포함하는 코어; 및 제2 발포체를 포함하는 쉘은 코어 및 쉘이 반복되는 단면 구조를 가질 수 있다. 상기 코어는 원형 또는 타원형 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 쉘은 원형, 사각형, 오각형, 육각형 또는 다각형 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 이때, 코어 및 쉘이 반복되는 단면구조는 2 내지 100개가 형성될 수 있다.
상기 제1 발포체는 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지 및 폴리에틸렌 수지 중 1 종 이상의 발포체 일 수 있으며, 구체적으로 본 발명에서 제1 발포체는 폴리에스테르 수지일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르의 물성을 유지할 수 있으며, 연질특성 및 발포 성형가공성이 우수하다면, 크게 한정되지 않는다. 하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 수지는 생분해성을 지닐 수 있다. 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. 한편, 지방족 폴리에스테르가 생분해성을 가지고 있다는 점은 이미 알려져 있다. 그러나, 기존의 지방족 폴리에스테르는 주쇄의 유연한 구조와 낮은 결정성 때문에 용융점이 낮고, 용융시 열안정성이 낮아 열분해되기 쉬우며, 용융흐름지수가 높아 성형가공이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 인장강도나 인열강도 등의 물성이 불량하여 용도가 제한되는 문제점이 있었다. 상기 지방족 폴리에스테르는 예를 들어, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드 및 폴리부틸렌석시네이트 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리스티렌(PS), 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 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
상기 일반식 1에 의하면, 본 발명에 따른 복합 발포체는, KS F ISO 5660-1에 따른 가열 개시 후 5 분 동안의 최대 열방출율이 8 MJ/m이하일 수 있다. 구체적으로 상기 열방출율은 0.01 내지 7.5 MJ/m2, 0.05 내지 7 MJ/m2, 0.1 내지 5 MJ/m2 또는 0.15 내지 3 MJ/m2 일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 복합 발포체는 난연성이 KS F 4724를 기준으로 2급 이상일 수 있다. 복합 발포체의 난연 등급이 상기 등급일 경우, 준불연 성능을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 복합 발포체는 상기 범위의 최대 열방출율 및 난연등급을 가짐으로써 고온에서도 안정적으로 형태를 유지할 수 있다.
상기 일반식 2에 의하면, 본 발명에 따른 복합 발포체는, KS L 9016에 따른 열 전도율이 0.03 W/mK 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 열전도율은 0.01 내지 0.03 W/mK, 0.015 내지 0.029 W/mK 혹은 0.02 내지 0.028 W/mK 일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는 상기 범위의 열 전도율을 가짐으로써, 향상된 단열성을 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체의 흡수량은 KS M IOS 7214 기준으로 1 g/100cm2 이하, 0.7 g/100cm2 이하, 0.6 g/100cm2 이하, 0.01 내지 0.5 g/100cm2 또는 0.1 내지 0.4 g/100cm2 일 수 있다. 복합 발포체의 흡수량이 상기 범위일 경우, 외부 보관이 용이하다는 이점이 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제1 발포체는 폴리에스테르 수지의 발포체이고,
하기 일반식 3을 만족할 수 있다.
[일반식 3]
X/Y ≥ 1.0
상기 일반식 3에서 X는 KS M ISO 844에 따른 수지 발포층의 압축강도(N/cm2)를 나타내고, Y는 KS M ISO 845에 따른 수지 발포층의 밀도(kg/m3)를 나타낸다. 구체적으로 본 발명에 따른 복합 발포체의 밀도 대비 압축강도비는 1.0 내지 3, 1.1 내지 2.5 또는 1.2 내지 2 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는 상기 범위의 밀도 대비 압축강도비를 만족함으로써, 발포 비율이 높으면서 동시에 고강도인 복합 발포체를 구현할 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 복합 발포체에 있어서, 발포제가 발포층 내에 잘 포집되어, 기공이 서로 결합하지 않고 독자적으로 폐쇄 셀이 형성된 것을 의미할 수 있으며, 이를 통해 우수한 단열성도 기대할 수 있다. 상기 일반식 3에서, X는 20 내지 300 N/cm2이고, 상기 Y는 20 내지 80 kg/m3일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 복합 발포체의 압축 강도는 구체적으로 20 내지 300 N/cm2, 25 내지 200 N/cm2, 30 내지 100 또는 35 내지 80 N/cm2일 수 있으며, 밀도는 20 내지 80 kg/m3, 25 내지 75 kg/m3 또는 30 내지 70 kg/m3일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제1 발포체는 폴리스티렌 수지의 발포체이고,
하기 일반식 4를 만족할 수 있다.
[일반식 4]
5 ≤ Tf ≤ 80
상기 일반식 4에서,
Tf는 ASTM D 638에 따른 복합 발포체의 인장강도(kgf/㎠)를 나타낸다.
일반적으로 폴리스티렌은 스티렌의 라디칼 중합으로 얻어지는 비결정성의 고분자로, 무색 투명한 열가소성 수지이다. 끓는점은 약 145 ℃이며, 스티롤 수지라고도 한다. 에틸렌과 벤젠을 반응시켜 생긴 액체 스티렌 단위체의 중합체인 폴리스티렌으로 이루어지며 약품에 잘 침식되지 않으며, 가공하기 쉽고 높은 굴절률을 가진다. 또한, 단단한 성형품(成型品)이 되고 전기절연 재료로도 우수한 특성을 갖는다.
상기 일반식 4에 의하면, 본 발명에 따른 복합 발포체는, ASTM D 638에 따른 인장강도(MPa)가 5 내지 80 kgf/㎠일 수 있으며, 구체적으로 상기 인장강도는 10 내지 79 kgf/㎠, 20 내지 75 kgf/㎠ 혹은 30 내지 70 kgf/㎠ 일 수 있다. 이때, 인장강도는 ASTM D638의 Type I 규격의 시편을 5 개 준비하여 만능 시험기(Universal Testing Machine)를 이용하여 측정한 5 개 시편의 인장강도 평균 값일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는, 코어로 폴리스티렌 발포체를 포함할 경우, 상기 범위의 향상된 인장강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제1 발포체는 폴리에틸렌 수지의 발포체이고,
하기 일반식 5를 만족할 수 있다.
[일반식 5]
IRf ≥ 5
상기 일반식 5에서,
IRf는 ASTM D256에 따른 복합 발포체의 내충격성(kgfㆍcm/cm)을 의미한다.
일반적으로 폴리에틸렌은 중합법에 따라 여러 가지가 생성되는데, 예를 들어 밀도에 따라 저밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌으로 구별된다. 현재는 A류에 해당하는 저밀도 폴리에틸렌(연질 폴리에틸렌)과 C류에 해당하는 고밀도 폴리에틸렌(경질 폴리에틸렌)이 주요 제품인데, 저밀도 폴리에틸렌이 많이 제조되고 있다. 저밀도 폴리에틸렌은 미량(微量)의 공기를 촉매로 하여 1,000atm, 200 ℃ 이상 고압하에서 가열하여 만들어지며, 따라서 고압 폴리에틸렌이라고도 한다. 상기 저밀도 폴리에틸렌은 밀도 0.91 정도이며, 가지가 있기 때문에 분자 배열이 충분하지 않고 결정화된 부분이 65 % 정도이기 때문에 말랑말랑해져서 잘 늘어나며, 인장강도는 약간 작지만 내충격성은 크다. 따라서, 가공하기 쉽고 사용이 용이한 특성이 있다. 고밀도 폴리에틸렌은 이른바 치글러나타촉매(사염화타이타늄과 삼에틸알루미늄으로 이루어지는 착염촉매)를 사용하여 약 70 ℃, 10 atm에서 에틸렌을 중합시킨다. 일반적으로 저압 폴리에틸렌이라고 하는데, 연화점(軟化點), 굳기 및 강도가 모두 크지만, 신장(伸張)과 내충격성이 작고 촉감도 딱딱한 특성이 있다. 이것은 가지가 적고, 결정성이 커서 85 %에 이르며, 밀도는 0.95를 넘는다.
상기 일반식 5에 의하면, 본 발명에 따른 복합 발포체는, ASTM D256에 따른 내충격성이 5 kgfㆍcm/cm 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 내충격성은 5 내지 80 kgfㆍcm/cm, 10 내지 50 kgfㆍcm/cm 혹은 15 내지 40 kgfㆍcm/cm 범위일 수 있다. 상기 내충격성(노치드 아이조드 충격강도)은, 예를 들어 4 mm 두께의 몰딩된 아이조드 노치드 강도(INI) 바(bar)를 사용하여 결정될 수 있다. 시험편을 파단하는데 사용되는 충격 줄(joule) 에너지를 노치에서의 시험편 면적으로 나눈 값으로 정의될 수 있으며, 결과는 kgfㆍcm/cm로 측정될 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는, 코어로 폴리에틸렌 발포체를 포함할 경우, 상기 범위의 향상된 내충격성을 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제2 발포체는 난연 발포체일 수 있다. 상기 제2 발포체는, 난연 특성을 나타내는 발포체라면 특별히 제한하지 않으나 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌테테레프탈레이트(PET), 저밀도 내지는 고밀도 폴리에틸렌(PE), 염화비닐수지(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU) 및 폴리카프로렉톤(Polycaprolacton) 중 1 종 이상을 포함하는 난연 발포체일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제2 발포체는 탄성 발포체일 수 있다. 상기 제2 발포체는, 탄성 특성을 나타내는 발포체라면 특별히 제한하지 않으나 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌테테레프탈레이트(PET), 저밀도 내지는 고밀도 폴리에틸렌(PE), 염화비닐수지(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU) 및 폴리카프로렉톤(Polycaprolacton) 중 1 종 이상을 포함하는 탄성 발포체일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 상기 복합 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합 발포체 중 폐쇄 셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다. 본 발명에 따른 복합 발포체는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 우수한 단열특성을 구현할 수 있다. 이를 통해, 본 상기 복합 발포체는 건축물의 일부, 예를 들어, 토대, 벽, 바닥 및 지붕의 단열을 위해 건설 산업 등에 널리 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 복합 합포체의 셀 수는 mm당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 복합 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.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 복합 발포체는, 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 충전제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 복합 발포체는 사슬연장 첨가제, 충전제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 사슬연장 첨가제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.
상기 충전제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물;폴리테트라플루오로에틸렌, 아조다이카본아미드 등의 유기 화합물;탄산수소나트륨과 구연산과의 혼합물;질소 등의 불활성 가스 등을 들 수 있다. 이러한 충전제는 복합 발포체의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 복합 발포체의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온 등의 가스와 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물 및 금속 수산화물 등을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 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) 등을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄, 마그네슘 등이 바람직하다. 금속 수산화물은, 1 종의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋고, 2 종 이상의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋다. 예를 들어, 1 종의 금속 원소로 구성된 금속 수산화물로서는, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 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) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
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 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명에 따른 복합 구조 발포체를 제조하기 위해, 두 가지 물질의 성형 온도가 상이하므로, 압출기는 각각 따로 사용하여 최적 조건을 선정하였다.
제1 압출기에 수분이 제거된 PET 수지 100 phr, PMDA 1 phr, 탈크 1 phr, Irganox (IRG 1010) 0.1 phr을 혼합하고 280 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조한 후 발포제로 탄산가스를 혼합한 후, 260 ℃로 냉각하여 투입하였다.
제2 압출기에 수분이 제거된 PS 수지 100 phr, PMDA 1 phr, 탈크 1 phr, Irganox (IRG 1010) 0.1 phr을 혼합 투입하고, 220 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음 상기 수지 용융물에 발포제로서 할로겐화 탄소(HCFC-22)와 탄산가스를 투입하여 충분히 혼합 한 후 220 ℃로 냉각하여 투입하여 압출 발포하여 코어-쉘 구조를 갖는 복합 발포체를 제조하였다.
삭제
비교예 1
PET 수지 100 중량부를 130℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지 중량부, PMDA(pyromelliticdianhydride) 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 수지 발포체를 형성하였다.
비교예 2
폴리스타이렌(PS) 수지 100중량부, 산화티탄 0.2중량부, 탈크 1중량부를 혼합 투입하여 220 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조한 후 발포제로서 할로겐화 탄소(HCFC-22)와 탄산가스를 투입한 후 충분히 혼합하여 제조된 수지 용융물을 제 2 압출기로 보내 120 ℃로 냉각 하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 압출 발포하여 수지 발포체 형성하였다.
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 복합 발포체를 이용하여, 열전도율, 열 방출율, 압축강도, 밀도를 측정하였다. 측정 방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
1) 열 전도율 측정(단열성 측정)
KS L 9016 조건 하에서 열 전도율을 측정하였다.
2) 열 방출율 측정
KS F ISO 5660-1 조건 하에서 가열 개시 후 5 분 동안의 최대 열방출율(MJ/m)을 측정하였다.
3) 압축강도 측정
KS M ISO 844 조건 하에서 압축강도를 측정하였다.
4) 밀도 측정
KS M ISO 845 조건 하에서 밀도를 측정하였다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2
열 전도율 (W/mK) 0.029 0.034 0.028
열 방출율(MJ/m) 7 5 40
압축강도(N/cm2) 70 80 15
밀도(kg/m3) 50 60 40
일반식 3
(압축강도/밀도)		 1.2 1.3 0.38
상기 표 1에서, 실시예는 0.029의 낮은 열전도율 값과, 가열 후 5 분 동안의 최대 열 방출율이 7 MJ/m로 측정되어, 난연 성능을 나타냄을 확인하였다. 반면 비교예 1은 난연성능을 만족하지만 열전도율이 높아 단열성능이 떨어지고, 비교예 2는 열전도율이 낮아 단열성능을 만족하지만 난연성능을 만족하지 못함을 알 수 있었다.
또한, 일반식 3의 결과를 보면, 우수한 밀도 대비 굴곡강도비로 인하여 발포 비율이 높으면서 동시에 고강도의 복합 발포체를 제조한 것을 확인할 수 있었다.
100: 이중 환형 노즐
10: 내측
20: 외측

Claims (6)

  1. 제1 발포체를 포함하는 코어; 및
    제2 발포체를 포함하는 쉘을 포함하며,
    상기 제1 발포체를 포함하는 코어의 둘레를 제2 발포체를 포함하는 쉘이 감싸고 있는 구조의 코어쉘 단위구조가 반복되는 단면구조를 갖고,
    상기 제1 발포체는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 포함하며,
    상기 제2 발포체는 폴리스티렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발포체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복합 발포체는 하기 일반식 1 내지 일반식 3의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 발포체:
    [일반식 1]
    0.05 ≤ Ef ≤ 8
    [일반식 2]
    0.015 ≤ Hf ≤ 0.03
    [일반식 3]
    1.1 ≤ X/Y ≤ 2.5
    상기 일반식 1 내지 3에서,
    Ef는, KS F ISO 5660-1에 따른 복합 발포체의 가열 개시 후 5 분 동안의 최대 열방출율(MJ/m2)을 의미하며,
    Hf는, KS L 9016에 따른 복합 발포체의 열 전도율(W/mk)을 의미하고,
    X는 KS M ISO 844에 따른 복합 발포체의 압축강도(N/cm2)를 의미하며,
    Y는 KS M ISO 845에 따른 복합 발포체의 밀도(kg/m3)를 의미한다.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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