KR20170047676A - 난연성 폴리에스테르 수지 발포체 - Google Patents

난연성 폴리에스테르 수지 발포체 Download PDF

Info

Publication number
KR20170047676A
KR20170047676A KR1020150148060A KR20150148060A KR20170047676A KR 20170047676 A KR20170047676 A KR 20170047676A KR 1020150148060 A KR1020150148060 A KR 1020150148060A KR 20150148060 A KR20150148060 A KR 20150148060A KR 20170047676 A KR20170047676 A KR 20170047676A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyester resin
foam
flame retardant
resin foam
flame
Prior art date
Application number
KR1020150148060A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102488722B1 (ko
Inventor
이광희
허미
이승준
박성윤
호요승
Original Assignee
주식회사 휴비스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 휴비스 filed Critical 주식회사 휴비스
Priority to KR1020150148060A priority Critical patent/KR102488722B1/ko
Publication of KR20170047676A publication Critical patent/KR20170047676A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102488722B1 publication Critical patent/KR102488722B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G63/692—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C08J9/0038—Use of organic additives containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/521—Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

인(P) 함량이 인(P) 원자기준으로 2,000 내지 25,000 ppm 범위이고, 발포 배율은 2 내지 60배를 만족하며, 난연성이 NF P 92-503, NF P 92-504 및 NF P 92-505 중 어느 하나 이상의 기준으로 평가시 M1 등급인 폴리에스테르 수지 발포체에 관한 것으로, 난연 특성이 우수하고, 인계 난연제를 사용하여 화재나 폐기시에 독성가스를 배출하지 않는다.

Description

난연성 폴리에스테르 수지 발포체{Flameproof Polyester Foamed Article}
본 발명은 폴리에스테르 수지 발포체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 발포성형 가공특성을 향상시키고 난연성을 갖는 폴리에스테르 수지로부터 제조된 난연성 폴리에스테르 수지 발포체에 관한 것이다.
폴리에스테르 수지를 비롯한 합성수지는 에너지절감을 위한 경량화에 대한 요구로 인하여 산업전반에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다. 합성수지의 경량화는 발포체를 제조함으로써 그 목적을 달성하고자 시도되어 왔다.
폴리에스테르는 기계적 특성이 우수하며, 내열성, 내화학성 등이 우수하나, 결정성 수지로서 발포성형하기에 어려움이 있었다. 그러나 기술의 발달로 폴리에스테르도 용융압출시 발포공정을 통하여 포체의 제조가 가능하게 되었다. 미국특허 제5000991호에는 폴리에스테르에 가교제를 첨가하여 압출 발포시킴으로써 발포체를 제조하는 기술을 개시한다.
그러나 폴리에스테르 수지를 이용한 발포성형체는 화재에 노출되는 경우에 낮은 난연성능으로 2차 화재의 위험이 있다. 이와 같은 특성으로 인해 난연성을 강화하기 위해 할로겐 난연제를 사용하여 왔다. 하지만, 할로겐 난연제의 경우 난연성능은 우수하나 화재시 사상자의 발생은 불길자체보다 화재로 인한 독성가스의 배출에 의하는 문제점이 있다. 또한 폴리에스테르를 폐기하는 경우에도 독성 물질을 발생시키는 문제점이 있다. 또한 폴리에스테르 수지의 사용시 안정성에 대한 문제가 제기되어 왔다.
폴리에스테르 수지 발포체가 높은 난연성능, 화재 및 폐기시 독성물질이 거의 발생하지 않는 특성을 가진다면 화재에 대하여 안정성이 요구되는 건축용 및 생활용 등의 다양한 분야에서 적용이 가능할 것이라는 점에 착안하여, 본 발명자는 폴리에스테르 발포시 난연제로서 할로겐계 난연제를 사용하지 않고 인계 난연제를 사용하여 종래의 폴리에스테르 수지 발포체가 갖는 결점을 해결하고자 본 발명을 개발하기에 이른 것이다. 또한, 본 발명은 난연성 뿐만 아니라 발포성형 가공특성을 향상시키기 위한 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 발포체를 개발하기에 이른 것이다.
미국특허 제5000991호
본 발명의 목적은 난연성을 갖는 폴리에스테르 수지 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 난연제로서 할로겐계 난연제를 사용하지 않고 인계 난연제를 사용하여 화재나 폐기시에 독성가스를 배출하지 않는 폴리에스테르 수지 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 발포성형 가공특성을 향상시키기 위한 난연성 폴리에스테르 수지에 의한 난연성 폴리에스테르 수지 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 중합공정에서 난연제를 투입하고 발포공정에서는 별도의 난연제를 투입하지 않으면서 우수한 난연성능을 나타내는 고점도 난연성 폴리에스테르 수지를 이용한 폴리에스테르 수지 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 난연성 폴리에스테르 수지 발포체는,
인(P) 함량이 인(P) 원자기준으로 2,000 내지 25,000 ppm 범위이고,
발포 배율은 2 내지 60 배를 만족하며,
난연성이 NF P 92-503, NF P 92-504 및 NF P 92-505 중 어느 하나 이상의 기준으로 평가시 M1 등급인 것을 특징으로 한다.
또한, 난연제로서 하기 화학식 1 내지 3의 화합물 중 어느 하나 이상의 화합물을 중합하여 난연성 폴리에스테르 수지를 제조하고, 그로부터 제조된 발포체를 제공한다.
<화학식 1>
Figure pat00001
<화학식 2>
Figure pat00002
<화학식 3>
Figure pat00003
상기 식에서 R1, R2, R3 , R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는, 인장강도가, ASTM C297의 방법으로 측정시, 1.2 내지 5 N/mm2 범위이다.
상기 폴리에스테르 수지 발포체는, 발포 배율은 2 배 이상 10 배 미만인 경우를 포함한다.
또 다른 한편으로는, 상기 폴리에스테르 수지 발포체는, 발포 배율은 10 배 내지 60 배 범위인 경우를 포함한다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는, 인장강도가, ASTM C297의 방법으로 측정시, 1.8 내지 5 N/mm2 범위인 경우를 포함한다.
본 발명은 발포성형 가공특성을 향상시키기 위한 난연성 폴리에스테르 수지를 포함하고, 난연제로서 할로겐계 난연제를 사용하지 않고 인계 난연제를 사용하여 화재나 폐기시에 독성가스를 배출하지 않고 발포배율이 현저히 높은 폴리에스테르 수지 발포체를 제공한다.
본 발명은 폴리에스테르 수지 발포체에 관한 것으로, 발포성형 가공특성을 향상시키고 난연성을 갖는 폴리에스테르 수지 발포체를 제조한다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는, 인(P) 함량이 인(P) 원자기준으로 2,000 내지 25,000 ppm 범위이다. 보다 구체적으론, 상기 인 함량은, 4,000 내지 22,000 ppm, 5,000 내지 20,000 ppm, 5,000 내지 15,000 ppm, 6,500 내지 10,000 ppm 범위일 수 있다. 인 함량을 상기 범위로 제어함으로써, 적량의 인계 난연제를 폴리에스테르 수지와 반응시킴으로써, 발포체의 물성 저하를 유발하지 않으면서 우수한 난연성을 구형할 수 있다. 참고로, 본 발명에서 인 함량은 중량기준으로 측정하였다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 난연성 평가시 M1 등급 혹은 그보다 우수한 난연성을 발휘한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체의 난연성은 NF P 92-503, NF P 92-504 및 NF P 92-505 중 어느 하나 이상의 기준으로 평가시 M1 등급에 해당한다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 M1 등급의 난연성을 발휘하면서도, 인계 난연제를 사용하기 때문에 화재 발생시 유독 가스의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는, 발포 배율이 2 내지 60 배를 만족한다. 보다 구체적으로는, 상기 발포체는 10 배 미만의 발포 배율을 갖는 저배율 발포체와 10 배 이상의 발포 배율을 갖는 고배율 발포체를 포함한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는, 2 배 이상 10 배 미만의 발포 배율, 2 내지 7 배 혹은 2.1 내지 5 배의 발포 배율을 가질 수 있다. 본 발명은 상대적으로 저배율을 발포 배율을 갖는 발포체를 포함하며, 난연성, 외관특성 측면에서도 우수한 물성을 구현할 수 있다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는, 10 배 이상, 혹은 10 내지 50 배, 10 내지 30 배, 20 내지 50 배의 발포 배율을 가질 수 있다. 본 발명은 상대적으로 고배율을 발포 배율을 갖는 발포체를 포함하며, 난연성, 외관특성 측면에서도 우수한 물성을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 우수한 인장강도를 구현할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 발포체는 ASTM C297의 방법으로 측정시, 1.2 내지 5 N/mm2 범위의 인장강도를 나타낸다. 구체적으로, 상기 인장강도는 1.5 내지 2.5 N/mm2 범위, 1.8 내지 2.2 N/mm2 범위일 수 있다. 본 발명은 우수한 난연 특성을 구현하면서도, 동시에 높은 인장강도를 나타낸다. 특히, 본 발명에서는 상대적으로 고배율의 발포체의 경우에 보다 우수한 인장강도를 구현할 수 있음을 확인하였다.
본 발명이 목적하는 난연성 폴리에스테르 수지 발포체를 얻기 위한 구체적인 예는 하기와 같다.
본 발명에 따른 난연성 폴리에스테르 수지 발포체는 난연제로서 하기 화학식 1 내지 3의 화합물 중 어느 하나 이상의 화합물을 중합하여 난연성 폴리에스테르 수지를 제조하고, 상기 난연성 폴리에스테르 수지를 건조하고, 상기 건조된 수지에 다관능성 가교 첨가제를 용융혼합한 용융수지를 제조하고, 상기 용융수지에 발포제를 첨가하여 발포시키는 단계에 의하여 제조될 수 있다:
<화학식 1>
Figure pat00004
<화학식 2>
Figure pat00005
<화학식 3>
Figure pat00006
상기 식에서 R1, R2, R3 , R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
본 발명에 따른 난연성 폴리에스테르 수지는 방향족 디카르복실산과 글리콜 성분을 혼합한 후, 이 혼합물을 200℃ 이상의 온도에서 용융하는 1 단계, 상기 디카르복실산 성분 및 상기 글리콜 성분이 용융된 혼합물에 촉매를 첨가하고 200~250℃의 온도에서 1 시간 이상 동안 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 진행시켜 중합도 3 이상의 올리고머를 제조하고, 부산물인 물 및 메탄올 또는 물을 유출시키는 2 단계, 상기 제조된 중합도 3 이상의 올리고머에 상기 화학식 1~3의 화합물 중 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 인계 반응형 난연제를 넣고 200~250℃의 온도에서 0.5 시간 동안 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 추가 진행시켜, 부산물인 물 또는 메탄올을 유출시키는 3 단계, 및 상기 제조된 올리고머를 260~290℃의 온도 및 1.0 Torr 이하의 진공도 하에서 60~240 분 동안 추가적으로 축합중합 반응시켜 고분자량의 폴리에스테르 수지를 제조하는 4 단계로 제조될 수 있다.
보통 폴리에스테르에 난연성능을 부여하기 위해 할로겐계 난연제를 사용하지만, 할로겐계 난연제의 경우에는 난연성능에 불구하고 화재 및 폐기시에 독성의 물질을 발생시키는 문제점이 있다. 본 발명은 그 대안으로 인계 난연제를 사용하여 상기 문제를 해결하고자 하였고, 인계 난연제의 인 함량범위를 설정함으로써, 난연 성능뿐만 아니라 압출성형시의 가공특성 또한 개선하고자 하였다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 난연제는 수지 내의 인 함량이 인 원자기준으로 2,000~25,000 ppm 범위로 함유하도록 하였다. 수지 내의 인 함량을 상기 범위로 제어함으로써, 만족스러운 난연성능을 나타내고, 압출성형기를 통해 발포시 기포를 포집하여 안정적인 셀을 형성할 정도의 점성을 갖게 되어 발포배율이 우수한 특성을 지님을 확인할 수 있었지만, 이와 대비하여, 인 함량이 2,000 ppm 미만의 범위로 포함되는 경우에는 난연성, 발포배율 및 발포체의 외관이 매우 불량하게 됨을 확인할 수 있었다.
한편, 다관능성 가교첨가제는 트리메틸프로판, 에폭시계 화합물, 이소시아네이트계 화합물, 카보디이미드계 화합물, 에틸렌-아크릴 에스터-글리시딜 메타크릴레이트계 화합물 및 이들의 혼합물 중에서 선택되어 적용될 수 있다.
상기 가교첨가제는 본 발명의 목적으로 발포성형시의 가공특성 향상을 위한 필수 구성요소이므로 균일한 혼합이 필수적이다. 그러나, 극히 미량을 사용하기 때문에 균일한 혼합이 곤란할 수 있다. 이러한 문제점은 난연성 폴리에스테르 수지와 가교첨가제를 용융혼합하여 만든 마스터배치칩을 재용융하여 균일도를 높임으로써 해결될 수 있다.
상기 가교첨가제는 압출성형 공정단계에서 건조된 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.3~2.0 중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 이를 초과하는 가교첨가제가 포함되는 경우에는 압출성형시, 성형기를 통해 빠져나오는 수지의 흐름성을 악화시켜 발포 및 외관을 불량하게 하기 때문이다.
또한, 발포 압출성형 특성을 향상시키기 위해서는 난연성 폴리에스테르 수지 발포체의 고유점도가 중요한 요인이 되는데, 이를 만족하지 못할 경우 발포배율이 낮아지고 외관이 불량해지게 되는 문제점이 발생하기 때문이다. 상기 제조된 난연성 폴리에스테르 수지 발포체는 고유점도가 0.5~2.0 dl/g 범위일 수 있다. 구체적으로는, 발포배율이 높은 발포체를 제조할 경우에는 0.7 내지 2.0 dl/g 범위로 고유점도를 제어하고, 반대로 발포배율이 낮은 발포체를 제조할 경우에는 0.6 내지 1.0 dl/g 범위로 고유점도를 제어함으로써, 보다 고품질의 발포체를 제조할 수 있음을 확인하였다.
상기 난연성 폴리에스테르 수지를 용융시킨 용융물에 발포제를 첨가하여 발포시킨다. 여기서 사용되는 발포제로는 열분해성 발포제, 휘발성 발포체 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 열분해 발포제로는 탄산수소나트륨을 포함하는 무기 발포제, 아조 화합물, 니트로소 화합물, 히드라진 화합물 등이 있고, 휘발성 발포제로는 탄산가스나 질소와 같은 불활성 가스, 프로판, 부탄, 헥산, 메탄 등과 같은 유기 발포제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 발포배율이 높은 발포체를 제조할 경우에는 발포제로 탄산가스를 사용하고, 그 함량은 0.8 내지 2.5 ml/g 범위로 제어할 수 있다. 혹은 반대로 발포배율이 낮은 발포체를 제조할 경우에는 발포제로 탄산수소나트륨을 사용하고, 그 함량은 0.8 내지 3.5 (wt%) 범위로 제어할 수 있다.
발포제가 투입되는 위치 뒤쪽에 정적 혼합기(Static Mixer)와 같은 혼련성을 증진시킬 수 있는 장치가 설치되어 있을 경우, 수지내에 발포제를 균일하게 분산시킬 수 있어, 균일한 셀(Cell)을 갖는 발포체를 얻을 수 있으며, 슬릿 다이를 거쳐 일정한 시트 혹은 로드 형태로 제조될 수 있다. 상기 공정에 의할 경우, 발포공정 중에 별도의 난연제 투입 및 난연 후처리 없이도 우수한 난연성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
혹은, 발포체를 형성하는 공정에서 난연성 폴리에스테르 수지를 사용하더라도 별도의 발포공정 난연제를 투입할 필요가 있을 수 있다. 본 발명에서는 발포제에 의해 발포시키기 전 난연성 폴리에스테르 수지와 가교 첨가제를 용융혼합한 후, 수지의 용융온도에서 분해되는 열분해성 발포제를 수지에 투입하는 경우도 포함한다. 상기 가교첨가제는 압출성형 공정단계에서 건조된 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대해 0.32~2 중량부로 포함될 수 있는데, 이를 초과하는 가교첨가제가 포함되는 경우에는 압출성형시, 성형기를 통해 빠져나오는 수지의 흐름성을 악화시켜 발포 및 외관을 불량하게 할 수 있다. 상기 공정에 의할 경우, 발포 공정 중에 난연제 투입 및 난연 후처리 없이도 우수한 난영성능을 나타냄을 확이하였다. 다만, 발포체의 외관이 불량해지는 문제가 있었는데, 이는 발포제로 인해 발생된 기포가 수지 내에 포집되어 있기 보다는 외부로 빠져나가기 때문인 것으로 판단된다. 따라서, 상기 발포제는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대해 0.5 내지 4 중량부, 혹은 0.8 내지 3.5 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
테트라프탈산과 에틸렌글리콜을 직접에스테르화 반응시켜 얻은 폴리에틸렌테레프탈레이트 올리고머가 들어 있는 에스테르 반응조에 인계 반응형 난연제인 3-히드록시 페닐 포르피닐 프로파닉 애시드 난연제를 수지 내의 인 함량이 인 원자기준 6,500 ppm이 되도록 투입하고 통상의 에스테르 교환반응 촉매인 망간아세테이트 존재 하에서 245℃의 온도에서 0.5 시간 동안 에스테르화 반응을 진행한 후, 축중합 반응 촉매인 삼산화안티몬을 첨가한 후 최공 진공도가 1 mmHg 이하가 되도록 감압하면서 285℃까지 승온하여 축중합 반응을 행하여 난연 폴리에스테르 수지를 제조하였다. 제조된 난연 폴리에스테르 수지는 수분율이 50 ppm 이하가 되도록 건조기에서 150℃로 8시간 이상 건조를 진행하였다. 건조된 수지는 에폭시계 화합물 1 중량%와 함께 압출성형기에서 용융혼합하였고, 압출기에 연결된 인젝션 노즐을 통해 수지내 CO2를 1 ml/분으로 투입하였다. 압출기에 연결된 정적 혼합기(Static Mixer)를 통해 수지내에 CO2를 균일하게 분산시켜 발포체를 제조하였고, 이때 얻어진 난연성 폴리에스테르 수지 발포체의 물성을 측정하였다. 측정결과는 표 1에 제시된다.
실시예 2-5 및 비교예 1-3
하기 표 1에 기재된 바와 같이 인함량, 에폭시계 화합물 투입량, CO2 투입량을 달리하는 것 외에는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3
수지 인함량(ppm) 6,500 6,500 10,000 20,000 8,000 1,500 6,500 6,500
고유점도 (IV, dl/g) 1.3 1.5 1.1 0.9 1.7 1.4 0.3 0.4
발포체 에폭시계 화합물(wt%) 1.0 1.5 0.8 0.5 2.0 1.0 - 0.2
CO2 (ml/g) 1.0 1.0 0.5 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0
발포배율 (배율) 16 26 10 6.5 43 18 1.2 1.4
외관 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량
난연성 M1 ~ M5 M1 M1 M1 M1 M1 M2 - -
인장강도 (N/mm2) 2.0 1.9 2.1 1.7 2.0 2.0 0.9 0.7
상기 표 1의 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 난연성 폴리에스테르 수지를 사용하여 난연성 및 발포특성이 양호한 발포체를 제조할 수 있었으며, 수지의 조성 및 가교제의 함량을 최적화 할 수 있었다.
비교예 1은 실시예 1과 비교할 때, 수지내 인함량이 낮아 만족스러운 난연성능을 나타내지 못하였고, 비교예 2와 3은 가교제의 함량이 충분하지 않아 압출성형기를 통해 발포시 기포를 포집하여 안정적인 셀을 형성할 정도의 점성을 갖지 못해 발포배열이 낮음을 알 수 있었다.
상기 실시예 및 비교예의 대조를 통해 알 수 있듯이, 인함량, 가교제의 투입량 및 휘발성 발포제의 투입량의 3가지 요인의 상호 작용에 따라서, 발포배율 정도 및 성형가공후의 외관에 있어 현저한 작용효과의 차이가 존재한다. 난연성, 제품형성 능력 모두 간과할 수 없는 요소로서, 본 발명이 상기의 기술과자를 모두 해결함을 알 수 있다.
실시예 6
테트라프탈산과 에틸렌글리콜을 직접에스테르화 반응시켜 얻은 폴리에틸렌테레프탈레이트 올리고머가 들어 있는 에스테르 반응조에 인계 반응형 난연제인 3-히드록시 페닐 포르피닐 프로파닉 애시드 난연제를 수지 내의 인 함량이 인 원자기준 6,500 ppm이 되도록 투입하고 통상의 에스테르 교환반응 촉매인 망간아세테이트 존재 하에서 245℃의 온도에서 0.5 시간 동안 에스테르화 반응을 진행한 후, 축중합 반응 촉매인 삼산화안티몬과 트리메틸프로판 2,000 ppm을 첨가한 후 최공 진공도가 1 mmHg 이하가 되도록 감압하면서 285℃까지 승온하여 축중합 반응을 행하여 난연 폴리에스테르 수지를 제조하였다. 제조된 난연 폴리에스테르 수지는 수분율이 50 ppm 이하가 되도록 건조기에서 150℃로 8시간 이상 건조를 진행하였다. 건조된 수지는 에폭시계 화합물 1 중량%와 함께 압출성형기에서 용융혼합하였고, 압출기 사이트피터를 이용하여 용융수지 내에 탄산수소나트륨 2 중량%를 투입하여 발포체를 제조하였고, 이때 얻어진 난연성 폴리에스테르 수지 발포체의 물성을 측정하였다. 측정결과는 표 2에 제시된다.
실시예 6-10 및 비교예 4-6
하기 표 2에 기재된 바와 같이 인함량, 에폭시계 화합물 투입량, CO2 투입량을 달리하는 것 외에는 실시예 6과 동일한 절차를 반복하였다.
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 비교예 4 비교예 5 비교예 6
수지 인함량 (ppm) 6,500 8,500 10,000 20,000 8,000 4,000 6,500 10,000
트리메틸렌프로판 (ppm) 2,000 - 1,000 4,000 1,500 - - 1,000
고유점도
(IV, dl/g)		 0.92 0.70 0.82 0.90 0.87 0.55 0.70 0.82
발포체 에폭시계 화합물 (wt%) 1.0 1.0 2.0 0.5 1.0 1.0 1.0 3.0
탄산수소나트륨 투입량 (wt%) 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0 4.0 1.0
발포배율
(배율)		 4.06 2.23 3.29 2.95 9.86 1.12 1.31 -
외관 양호 양호 양호 양호 양호 - 불량 불량
난연성 M1 ~ M5 M1 M1 M1 M1 M1 M2 M1 M1
상기 표 2의 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 난연성 폴리에스테르 수지를 사용하여 난연성 및 발포특성이 양호한 발포체를 제조할 수 있었으며, 수지의 조성 및 가교제, 발포제의 함량을 최적화 할 수 있었다.
비교예 4는 실시예 7과 비교할 때, 수지내 인함량이 낮아 만족스러운 난연성능을 나타내지 않을 뿐만 아니라, 압출성형기를 통해 발포시 기포를 포집하여 안정적인 셀을 형성할 정도의 점성을 갖지 못해 발포배율이 낮음을 알 수 있었다.
비교예 5는 실시예 7과 비교할 때, 과량의 탄산수소나트륨의 투입으로 발생된 기포가 수지 내에 포집되어 있기 보다는 외부로 빠져나간 것으로 보이며, 이로 인해 외관이 불량하였다.
비교예 6은 가교첨가제인 에폭시계 화합물의 투입량에 있어 허용한도를 벗어나도록 하였으며, 이 경우에 있어서는 압출성형기를 통해 빠져나오는 수지의 흐름성이 좋지 않아 발포 및 외관이 불량하였다. 이는 수지와 에폭시계 화합물과의 가교결합이 너무 커서 흐름성을 저해한 것으로 판단된다.
상기 실시예 및 비교예의 대조를 통해 알 수 있듯이, 인함량, 트리메틸프로판 함량, 가교제의 투입량 및 발포제의 투입량의 4가지 요인의 상호 작용에 따라서, 발포배율 정도 및 성형가공후의 외관에 있어 현저한 작용효과의 차이가 존재한다. 난연성, 제품형성 능력 모두 간과할 수 없는 요소로서, 본 발명이 상기의 기술과자를 모두 해결함을 알 수 있다.
상기 실시예 및 비교예에서 나타난 평가 항목의 측정은 다음과 같이 하였다.
* 고유 점도(UV): 공중합 폴리에스테를 페놀/테트라클로로에탄(중량비 50/50)에 녹여 0.5 중량% 용액을 만든 후 우베로드 점도계로 35℃에서 측정하였다.
* 발포배율: 발포전 밀도 / 발포후 밀도 (밀도: ISO 845)
* 인장강도: ASTM C297
* 난연성: 세계적으로 가장 널리 사용되는 난연성 인증방법인 프랑스 난연 시험 기준 NF P 92-503, 504, 505를 실시하여 평가하였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. 인(P) 함량이 인(P) 원자기준으로 2,000 내지 25,000 ppm 범위이고,
    발포 배율은 2 내지 60배를 만족하며,
    난연성이 NF P 92-503, NF P 92-504 및 NF P 92-505 중 어느 하나 이상의 기준으로 평가시 M1 등급인 폴리에스테르 수지 발포체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지 발포체는,
    하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나 이상의 구조를 갖는 난연제와 폴리에스테르 수지의 반응물을 포함하는 폴리에스테르 수지 발포체:
    <화학식 1>
    Figure pat00007

    <화학식 2>
    Figure pat00008

    <화학식 3>
    Figure pat00009

    상기 식에서 R1, R2, R3 , R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지 발포체는,
    인장강도가, ASTM C297의 방법으로 측정시, 1.2 내지 5 N/mm2 범위인 폴리에스테르 수지 발포체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지 발포체는,
    발포 배율이 2 배 이상 10 배 미만인 폴리에스테르 수지 발포체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지 발포체는,
    발포 배율이 10 배 내지 60 배 범위인 폴리에스테르 수지 발포체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    폴리에스테르 수지 발포체는,
    인장강도가, ASTM C297의 방법으로 측정시, 1.8 내지 5 N/mm2 범위인 폴리에스테르 수지 발포체.
KR1020150148060A 2015-10-23 2015-10-23 난연성 폴리에스테르 수지 발포체 KR102488722B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150148060A KR102488722B1 (ko) 2015-10-23 2015-10-23 난연성 폴리에스테르 수지 발포체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150148060A KR102488722B1 (ko) 2015-10-23 2015-10-23 난연성 폴리에스테르 수지 발포체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170047676A true KR20170047676A (ko) 2017-05-08
KR102488722B1 KR102488722B1 (ko) 2023-01-18

Family

ID=60164444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150148060A KR102488722B1 (ko) 2015-10-23 2015-10-23 난연성 폴리에스테르 수지 발포체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102488722B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115466492A (zh) * 2022-10-24 2022-12-13 北京化工大学 一种阻燃聚酯发泡材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010111740A (ja) * 2008-11-05 2010-05-20 Unitika Ltd 生分解性難燃ポリエステル発泡用樹脂組成物、及びそれより得られる発泡体、その成形体
KR20100127077A (ko) * 2009-05-25 2010-12-03 주식회사 휴비스 내구 흡한속건성 난연 폴리에스테르 섬유 및 그 제조방법
KR20100127066A (ko) * 2009-05-25 2010-12-03 주식회사 휴비스 난연성 폴리에스테르 섬유
JP5000991B2 (ja) 2006-11-28 2012-08-15 三洋化成工業株式会社 エレクトロニクス材料用洗浄剤
KR101404983B1 (ko) * 2012-12-28 2014-06-13 주식회사 휴비스 난연성을 갖는 생분해성 코폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법
KR20150071718A (ko) * 2013-12-09 2015-06-29 주식회사 휴비스 화학 재생 공정을 이용한 난연성 공중합 폴리에스테르 수지 및 그 제조 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5000991B2 (ja) 2006-11-28 2012-08-15 三洋化成工業株式会社 エレクトロニクス材料用洗浄剤
JP2010111740A (ja) * 2008-11-05 2010-05-20 Unitika Ltd 生分解性難燃ポリエステル発泡用樹脂組成物、及びそれより得られる発泡体、その成形体
KR20100127077A (ko) * 2009-05-25 2010-12-03 주식회사 휴비스 내구 흡한속건성 난연 폴리에스테르 섬유 및 그 제조방법
KR20100127066A (ko) * 2009-05-25 2010-12-03 주식회사 휴비스 난연성 폴리에스테르 섬유
KR101404983B1 (ko) * 2012-12-28 2014-06-13 주식회사 휴비스 난연성을 갖는 생분해성 코폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법
KR20150071718A (ko) * 2013-12-09 2015-06-29 주식회사 휴비스 화학 재생 공정을 이용한 난연성 공중합 폴리에스테르 수지 및 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115466492A (zh) * 2022-10-24 2022-12-13 北京化工大学 一种阻燃聚酯发泡材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102488722B1 (ko) 2023-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Meng et al. Effects of expandable graphite and ammonium polyphosphate on the flame‐retardant and mechanical properties of rigid polyurethane foams
KR101769178B1 (ko) 난연성 수지 조성물
CN111154134B (zh) 一种高韧性非结晶共聚酯阻燃泡沫及其制备方法
JP2008506829A (ja) 新規難燃性ポリスチレン
ES2616293T5 (es) Poliéster celular preparado a partir de escamas posconsumo y uso de productos preparados del mismo
EP2307493B1 (en) Flame-retarded compositions of styrene- containing polymers
KR20120084891A (ko) 폴리프로필렌 카보네이트 발포체 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 성형품
WO2007040075A1 (ja) 難燃性ポリエステル樹脂組成物
JP5339857B2 (ja) 生分解性難燃ポリエステル発泡用樹脂組成物、及びそれより得られる発泡体、その成形体
JPS5821442A (ja) 難燃性ポリエステル樹脂組成物
WO2018073819A1 (en) Flame-retarded polyester formulations
KR102488722B1 (ko) 난연성 폴리에스테르 수지 발포체
KR101683558B1 (ko) 난연성 폴리에스테르 발포체 및 그 제조방법
CN111073123A (zh) 一种聚乙烯母料及制备方法、聚乙烯组合物
KR101587187B1 (ko) 난연성 폴리에스테르 발포체 및 그 제조방법
CA1100697A (en) Foamable thermoplastic polyester compositions
KR20140023581A (ko) 단열성 및 난연성이 향상된 열경화성 발포체 및 이의 제조방법
KR101796824B1 (ko) 단열성 및 난연성이 향상된 열경화성 발포체 및 이의 제조방법
KR101748243B1 (ko) 유동성과 표면 광택이 우수한 비할로겐 난연성 폴리에스테르 수지 조성물 및 이의 성형품
KR101761708B1 (ko) 난연성이 향상된 폴리에스테르 발포체 및 그 제조방법
KR20090024901A (ko) 난연성이 우수한 무연신 폴리카보네이트 블렌딩 시트, 그의제조방법 및 그를 이용한 성형제품
JP7422510B2 (ja) 改質ポリカーボネート樹脂の製造方法
JPH02209934A (ja) 難燃性架橋ポリブチレンテレフタレート樹脂成形物の製造法
CN115109396A (zh) 一种无卤阻燃pet共混发泡材料及其制备方法
Liu et al. Flame retardant polyethylene with intumescent system containing macromolecule-encapsulated low molecular weight charring agent

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant