KR20210141807A - 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법 - Google Patents

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이종환
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박상영
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Abstract

본 발명의 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법은 고온 조건 하에서 첨가제의 변성을 최소화할 수 있어 발포가 안정적으로 수행되어 발포체의 발포 균일도가 안정적인 효과가 있다.
또한, 이와 동시에 본 발명은 가교가 충분히 이루어진 이후 발포되므로 목적하는 내열성을 우수하게 발현할 수 있는 발포체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 독립적으로 형성된 발포 마스터배치 칩을 고내열성 수지 칩과 함께 사용하여 발포체를 성형함으로써, 고내열성 수지 칩에 대한 가공 공정을 생략할 수 있어 공정 효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법{FOAM COMPOSITION AND FOAM MOLDING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 첨가제들의 변성을 최소화할 수 있어 발포 균일도가 우수함과 동시에 발포체의 내열성을 우수하게 발현할 수 있는 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법에 관한 것이다.
열가소성 폴리머를 사용해서 내열성이 우수한 발포체를 제조하는 방법으로는 일정 온도 및 압력조건에서 발포가스가 발생될 수 있는 화학발포제, 무기발포제를 첨가하여 제조하는 방법들이 있다. 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 화학발포제를 적용한 발포 방법은 내열성 고분자 수지와 각종 첨가제 및 가스를 발생시키는 화학발포제를 혼합해서 조성물을 제조하고 발포제의 분해온도 이상에서 가열하여 성형하는 방법이다.
그러나 내열성이 우수한 발포체를 제조하기 위하여 내열성 고분자 수지와 각종 첨가제 및 발포제를 혼합하여 조성물을 제조하여 발포체를 성형하는 경우에는 고분자 수지의 내열성에 의하여 고온에서 성형을 수행하여야 한다. 이 경우 고온 조건에서 첨가제들이 변성되어 정상적인 조성물 제조가 어려워지고, 불량률이 향상되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 발표 균일도가 불안정하여 발포체의 크기, 형태가 균일하지 못한 문제점이 있었다.
이에 대한민국 공개특허 제10-2016-0081587호에서는 발포제 마스터배치를 통해 안정적인 발포 조성물 및 발포체 성형방법을 제공하고자 하였다. 구체적으로, 상기 선행특허는 열가소성 폴리머 100중량부에 대해 발포제를 100 내지 300중량부를 첨가하여 니더믹서에서 분산해 압출기에서 펠릿화하여 제조한 발포제 마스터 배치를 제공하여 고온 조건 하에서 첨가제들이 변성되는 우려를 최소화하고자 하였다. 그러나, 이 경우 가교가 충분히 이루어지지 못한 상태에서 발포가 수행됨에 따라 발포체의 내열도가 목적하는 정도까지 발현되지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0081587호
본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 과제는 첨가제들의 변성을 최소화할 수 있어 발포 균일도가 우수함과 동시에 발포체의 내열성을 우수하게 발현할 수 있는 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두번째 과제는 독립적으로 형성된 발포 마스터배치 칩을 고내열성 수지 칩과 함께 사용하여 발포체를 성형함으로써, 고내열성 수지 칩에 대한 가공 공정을 생략할 수 있어 공정 효율이 향상된 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 발포 마스터배치 칩 및 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 포함하고, 상기 발포 마스터배치 칩은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 25 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 발포 조성물은 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
HDTp ≥ HDTb
(HDTp : 상기 고내열성 수지 칩에 포함되는 고내열성 수지의 열변형온도, HDTmb : 상기 발포 마스터배치 칩에 포함되는 고분자 수지의 열변형온도)
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자 수지는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 올레핀 블록공중합체 및 이소택틱 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 발포제는 아조다이카본아마이드, 4,4'-옥시디벤젠설포닐 하이드라지드, 디니트로소 펜타메틸렌 테트라민, P-톨루엔설포닐 하이드라지드, P-톨루엔설포닐 세미카바자이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 첨가제는 가교제, 가교활성제, 열 안정제, 조기 발포 방지 첨가제, 금속산화물, 스테아린산, 반응성 첨가제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 첨가제는 금속산화물 0.5 ~ 6 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 6 중량부 및 가교제 5 ~ 15 중량부를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명은 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계; 상기 발포 마스터배치 칩에 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 블렌딩하여 발포 조성물을 형성하는 단계; 및 상기 발포 조성물을 가공하여 발포체를 성형하는 단계;를 포함하고, 상기 발포 마스터배치 칩은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 25 중량부를 포함하는 발포체 성형방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계는, 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 20 중량부를 혼합한 후 이를 압출하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계는, 상기 고분자 수지에 상기 첨가제를 1차 투입한 후 상기 발포제를 2차 투입하여 순차적으로 혼합함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 조성물을 형성하는 단계는 상기 발포 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 10 ~ 30 : 70 ~ 90의 중량비로 블렌딩하여 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 발포체 조물을 형성하는 단계의 블렌딩은 건식 블렌딩(Dry Blending)을 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체 성형방법은 고온 조건 하에서 첨가제의 변성을 최소화할 수 있어 발포가 안정적으로 수행되어 발포체의 발포 균일도가 안정적인 효과가 있다.
또한, 이와 동시에 본 발명은 가교가 충분히 이루어진 이후 발포되므로 목적하는 내열성을 우수하게 발현할 수 있는 발포체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 독립적으로 형성된 발포 마스터배치 칩을 고내열성 수지 칩과 함께 사용하여 발포체를 성형함으로써, 고내열성 수지 칩에 대한 가공 공정을 생략할 수 있어 공정 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발포체 성형방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발포체의 외관 이미지이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발포체 및 상용화된 발포체의 외관을 비교한 이미지이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
우선, 본 발명에 사용된 용어에 대하여 설명한다.
용어 '칩(chip)'이란 후술하는 바와 같은 성분 및 함량으로 이루어진 발포를 목적으로 하는 마스터배치의 고체화된 형상을 의미하는 것으로, 형상에 특별한 제한이 있는 것은 아니며, '펠릿(pellet)'과 대체될 수 있다.
상술한 바와 같이, 내열성 고분자 수지와 각종 첨가제 및 발포제를 혼합하여 조성물을 제조하여 발포체를 성형하는 경우에는 고온 조건에서 첨가제들이 변성되어 정상적인 조성물 제조가 어려워지고, 불량률이 향상되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 발표 균일도가 불안정하여 발포체의 크기, 형태가 균일하지 못한 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해소하고자 제안된 발포제 마스터배치의 경우엔 가교가 충분히 이뤄지지 못한 상태에서 발포됨에 따라 발포체의 내열도가 목적하는 정도까지 발현되지 못하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 발포 마스터배치 칩 및 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 포함하고, 상기 발포 마스터배치 칩은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 25 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 조성물을 제공하여 상술한 문제점의 해결책을 모색하였다.
이에 따라 본 발명은 고온 조건 하에서 첨가제의 변성을 최소화할 수 있어 발포가 안정적으로 수행되어 발포체의 발포 균일도가 안정적인 효과가 있음과 동시에 가교가 충분히 이루어진 이후 발포되므로 목적하는 내열성을 우수하게 발현할 수 있는 발포체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
먼저, 발포 마스터배치 칩에 대하여 설명한다. 본 발명의 발포 마스터배치 칩은 고분자 수지, 발포제 및 첨가제를 모두 포함한다. 이에 따라 내열성이 우수한 고분자 수지를 가공하는 고온 조건 하에서도 첨가제의 변성이 일어나지 않게 되고, 그 결과 발포가 안정적으로 일어나게 되어 발포체의 발포 균일도가 안정적으로 발현될 수 있다. 이와 동시에, 첨가제도 함께 포함하고 있어 가교가 충분히 이루어진 이후에 발표가 되므로 내열성이 우수하게 발현될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 독립적으로 형성된 발포 마스터배치 칩을 고내열성 수지 칩과 함께 사용하여 발포체를 성형함으로써, 고내열성 수지 칩에 대한 가공 공정을 생략할 수 있어 공정 효율이 향상되는 효과가 있다.
고분자 해당 기술 분야에서 통상적으로 발포체를 성형하는 데 사용되는 것을 폭넓게 사용할 수 있고, 바람직하게는 수지는 내열성이 우수한 열가소성 고분자 수지를 사용할 수 있다.
상기 열가소성 고분자 수지는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌 공중합체, 스티렌 폴리에틸렌 폴리부틸렌 스티렌 공중합체, 스티렌부타이렌 부타이렌스티렌 공중합체, 스티렌 폴리이소프렌 스티렌 공중합체 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(Ethylene Vinylacetate Copolymer, EVA), 저밀도 폴리에틸렌 공중합체(Low Density Polyethylene Copolymer, LDPE), 올레핀 블록공중합체(Olefin Block Copolymer) 및 이소택틱 폴리프로필렌(Isotactic Polypropylene)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우 내열성이 우수한 고분자 수지를 사용함에 따라 내열 수축 특성이 우수한 발포체를 제공할 수 있는 효과가 있다. 즉, 고온 조건 하에서도 발포체의 수축 변성이 일어나지 않아 안정적인 물성의 발포체를 제공할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 발포제는 고분자 수지에 배합되어 스스로 열분해 등의 반응을 일으켜 다량의 기체를 발생시켜 기포를 만들어내는 물질로 해당 기술 분야에서 발포체를 성형하는데 이용되는 것을 폭넓게 사용할 수 있으나, 바람직하게는 아조디카본아마이드(ADCA)계, 디니트로소펜타메틸렌 테트라민(DPT)계. 톨루엔 설포닐 하이드라지드 (TSH)계, 무기계 및 캡슐형 발포제(Micropearl)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일시예에 따르면, 상기 발포제는 아조다이카본아마이드(Azodicarbonamide, ADCA), 4,4'-옥시디벤젠설포닐 하이드라지드(4,4'-Oxydibenzenesulfonyl hydrazide, OBSH), 디니트로소 펜타메틸렌 테트라민(N,N'-Dinitrosopentamethylenetetramine, DPT), P-톨루엔설포닐 하이드라지드(P-Toluenesulfonylhydrazide, TSH), P-톨루엔설포닐 세미카바자이드(P-toluenesulfonyl semicarbazide, PTSS)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명은 상기 발포제를 고분자 수지 100 중량부에 대하여 5 ~ 15 중량부로 포함한다. 본 발명의 발포 마스터배치 칩은 상기 범위를 만족하여야만 목적하는 발포 균일성 및 발포 안정성이 우수하여 균일한 크기 및 형태의 발포체를 제조할 수 있는 효과를 발현할 수 있다.
바람직하게는, 고분자 수지 100 중량부에 대하여 7 ~ 13 중량부로 포함할 수 있다.
만일 상기 범위 미만으로 발포제를 포함하거나 상기 범위를 초과하여 발포제를 포함하는 경우에는 발포 균일성 및 발포 안정성이 저하되어 목적하는 발포체를 제조하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
다음으로, 첨가제에 대하여 설명한다. 첨가제는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 종류의 것을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 가교제, 가교활성제, 열 안정제, 조기 발포 방지 첨가제, 금속산화물, 스테아린산, 반응성 첨가제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기 첨가제를 고분자 수지 100 중량부에 대하여 15 ~ 25 중량부로 포함한다. 본 발명의 발포 마스터배치 칩은 상기 범위를 만족하여야만 첨가제들에 의하여 가교가 충분히 이루어진 이후에 발포가 수행될 수 있어 내열성이 충분히 발현될 수 있는 효과가 있다.
바람직하게는, 고분자 수지 100 중량부에 대하여 15 ~ 20 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 고분자 수지 100 중량부에 대하여 16 ~ 18 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 발포 마스터배치 칩은 상기 중량 범위 내로 첨가제를 포함함으로써 내열성 고분자 수지를 가공하는 고온 조건 하에서도 첨가제들이 변성되지 않도록 할 수 있어 안정적인 발포체를 제조할 수 있고, 이와 동시에 첨가제들에 의하여 가교가 충분히 이루어진 이후에 발포가 수행될 수 있어 고분자 수지의 내열성이 우수하게 발현될 수 있다.
즉, 본 발명의 발포 마스터배치 칩은 가교제, 가교활성제, 열 안정제, 조기 발포 방지 첨가제, 금속산화물, 스테아린산, 반응성 첨가제 등의 첨가제들을 상술한 중량 범위 내에서 본 발명이 얻고자 하는 물성을 해하지 않는 범위 내에서 선택적으로 포함할 수 있는 것이다.
가교제는 본 발명의 발포 마스터배치 칩의 다양한 물성을 고루 향상시키는 역할을 한다. 상기 가교제는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 가교제를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥센, 디터트부틸퍼옥사이드, 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-헥엔, 디벤조일퍼옥사이드, 비스(터트부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 부틸 4,4-비스(터트부틸퍼옥시)발러레이트, 1,1-비스(터트부틸퍼옥시)3,3,5-트리메틸클로로헥산, 터트부틸퍼옥시벤조에이트, 라우릴퍼옥사이드 및 디큐밀퍼옥사이드(DCP)로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 디큐밀퍼옥사이드(DCP)를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 가교제는 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여 5 ~ 15 중량부 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 8 ~ 12 중량부 포함될 수 있다.
만일 가교제의 함량이 상기 범위보다 적은 경우에는 발포체의 가교도가 낮아 기계적 강도가 떨어질 뿐만 아니라 발포 가스의 손실이 많아져 발포체를 형성하지 못하는 문제점이 발생할 수 있으며, 만일 가교제의 함량이 상기 범위보다 많은 경우에는 가교도가 높아서 팽창을 억제함으로 발포 셀이 터지는 문제점이 발생할 수 있다.
가교활성제는 폴리머의 과도한 분해를 방지하고, 생성된 라디칼의 안정성을 유지하기 위하여 첨가할 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리알릴시아누레이트(TAC), 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트 또는 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트가 사용될 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 가교조제는 열가소성 폴리머 혼합물 100중량부에 대하여 0.1~2중량부 포함될 수 있다.
조기 발포 방지 첨가제는 융점이 높은 폴리머를 사용하는 경우 발생할 수 있는 사출기 내부의 조기 발포를 방지하기 위하여 첨가될 수 있다. 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
금속산화물은 가교속도 조절과 발포제 분해를 촉진시키기 위하여 가교활성제 및 보강제로 첨가될 수 있다. 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 산화아연, 산화마그네슘, 산화티타늄 및 산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 산화아연일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 금속산화물은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 6 중량부 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 ~ 4 중량부 포함될 수 있다. 만일 금속산화물이 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 가교속도 및 발포속도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 사용량 증가로 인하여 발포체의 밀도가 증가하여 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
스테아린산은 내부이형제로 저장안정성 및 가공성을 개선하기 위하여 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 스레아린산은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 6 중량부 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 ~ 4 중량부 포함될 수 있다. 만일 스테아린산의 함량이 상기 범위를 만족하지 못하는 경우엔 저장안정성이 저하되거나 가공성을 조절하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
열 안정제는 발포 시 고분자 수지의 기계적 물성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다. 열 안정제는 독성이 없고, 가공 성형 온도에서 안정성을 가지는 것으로 수지에 대한 융화성이 큰 것을 사용할 수 있다.
반응성 첨가제는 충진제 등의 구성 성분들이 균일하게 분산되도록 하여 내열성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 조기 발포 및 분산 불량을 방지할 수 있어 사출 성형이 용이하다. 즉, 본 발명은 입자 크기가 작은 충진제가 다량 함유되는 경우에도 균일한 분산이 가능하도록 하여, 사출 성형이 용이하면서도 내열성이 우수한 장점이 있다.
상기 반응성 첨가제는 충진제에 처리되어 충진제의 분산성을 향상시켜 본 발명의 단열성 및 내열성을 향상시킬 수 있는 제제를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 실란 커플링제, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 이타콘산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 실란 커플링제일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 첨가제는 금속산화물 0.5 ~ 6 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 6 중량부 및 가교제 5 ~ 15 중량부를 포함할 수 있다. 첨가제가 상기 범위 내로 상기 물질들을 포함하는 경우에는 발포체의 내열성을 향상시킬 수 있음과 동시에 다른 물성들도 모두 우수하게 발현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발포 마스터배치 칩은 고내열성 수지 칩과 블렌딩되어 목적하는 형태의 발포체를 성형하는 역할을 한다. 이 때, '고내열성 수지 칩'이란 고분자 수지 중 고내열성 수지만으로 이루어진 칩 형태의 수지를 의미한다. 즉, 본 발명의 발포 마스터배치 칩은 독립적으로 형성되고, 고내열성 수지 칩과 함께 사용되어 발포 조성물을 형성한다.
이와 같이 독립적으로 형성된 발포 마스터배치 칩을 고내열성 수지 칩과 함께 사용하는 경우 고온의 내열 온도에서 가공할 필요성이 없으므로 첨가제의 변성을 막을 수 있고, 첨가제들이 적적한 함량의 수지 및 발포제와 함께 포함되어 있음에 따라 가교가 충분히 일어난 이후에 발포가 수행될 수 있게 된다. 또한, 고내열성 수지 칩을 별도로 사용하여 조성물을 형성함에 따라 성형된 발포체가 고분자 수지의 우수한 내열성을 충분히 발현할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 이와 같이 고내열성 수지 칩과 발포 마스터배치 칩을 독립적으로 준비하여 조성물을 형성하고, 상기 조성물을 이용하여 발포체 성형 공정을 수행하는 경우에 고내열성 수지 칩은 상용화된 수지 칩을 사용할 수 있으므로, 고내열성 수지 칩에 대한 가공 공정을 생략할 수 있어 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
발포 마스터배치 칩은 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 고내열성 수지 칩과 혼합이 용이한 정도이면 족하고, 바람직하게는 발포제 성형 시 사용되는 고내열성 수지 칩의 평균 입경 대비 80 ~ 120%의 평균 입경을 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 발포 마스터배치 칩의 평균 입경은 4 ~ 6mm일 수 있다.
또한, 발포 마스터배치 칩에 함유된 고분자 수지 및 고내열성 수지 칩에 함유된 고내열성 수지는 경우에 따라서 동일한 고분자 수지를 사용할 수도 있고, 상호 간에 혼합이 용이하여 상응성이 좋은 것을 사용할 수도 있다.
고내열성 수지 칩은 내열성이 우수한 열가소성 고분자 수지로 이루어진 것을 사용한다. 이는 상기 발포 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 함께 사용하여 후술하는 공정에 의하여 발포체를 형성하는 경우, 발포체가 고내열성 수지 칩에 함유된 고내열성 수지의 내열성을 따라 가는 성향을 보이기 때문이다. 이에 따라, 고내열성 수지의 우수한 내열성이 발포체에 발현될 수 있고, 그 결과 간단한 공정만으로 내열성이 우수한 발포체를 성형할 수 있게 되는 것이다.
바람직하게는 발포 마스터배치 칩에 포함되는 고분자 수지가 이소택틱 폴리프로필렌을 포함하는 수지인 경우에는 고내열성 수지 칩은 올레핀 블록 공중합체를 포함하는 수지일 수 있다. 이 경우 발포체의 내열성이 향상될 뿐만 아니라 성형 안정성, 외관 등이 모두 우수하게 나타나는 장점이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 발포 조성물은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
HDTp ≥ HDTmb
(HDTp : 상기 고내열성 수지 칩에 포함되는 고내열성 수지의 열변형온도, HDTmb : 상기 발포 마스터배치 칩에 포함되는 고분자 수지의 열변형온도)
구체적으로, 열변형온도(Heat Deflection Temperature, HDT)는 고분자의 열적 성질 중 하나로 일정 부하에서 임의의 양만큼 변형이 발생하는 온도를 의미한다.
이 경우 고내열성 수지 칩에 포함된 고내열성 수지의 열변형온도가 마스터배치 칩에 포함된 고분자 수지의 열변형온도과 동일하거나, 더 고온이기 때문에 성형된 발포체의 내열도가 우수하게 발현되는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계; 상기 발포 마스터배치 칩에 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 블렌딩하여 발포 조성물을 형성하는 단계; 및 상기 발포 조성물을 가공하여 발포체를 성형하는 단계;를 포함하고, 상기 발포 마스터배치 칩은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 25 중량부를 포함하는 발포체 성형방법을 제공한다.
이하, 상술한 내용과 중복되는 내용을 제외하고 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발포체 성형방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 발포체 성형방법은 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계(S10), 상기 발포 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 블렌딩하여 발포 조성물을 형성하는 단계(S20), 상기 발포 조성물을 가공하여 발포체를 성형하는 단계(S30)를 포함한다.
먼저, 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계(S10)에 대하여 설명한다.
상기 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계(S10)는 상술한 발포 마스터배치 칩을 제조하는 단계를 포함하는 단계로, 상술한 성분 및 함량의 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계를 의미한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 마스터배치 칩을 준비하는 단계(S10)는 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 20 중량부를 혼합한 후 이를 압출하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.
이에 따라 본 발명은 고온 조건 하에서 첨가제의 변성을 최소화할 수 있어 발포가 안정적으로 수행되어 발포체의 발포 균일도가 안정적인 효과가 있음과 동시에 가교가 충분히 이루어진 이후 발포되므로 목적하는 내열성을 우수하게 발현할 수 있는 발포체를 성형할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 고분자 수지, 발포제 및 첨가제는 동시에 순차적으로 혼합될 수도 있고 비순차적으로 첨가 및 혼합될 수도 있으나, 바람직하게는 상기 고분자 수지에 상기 첨가제를 1차 투입한 후 상기 발포제를 2차 투입하여 순차적으로 혼합함으로써 수행될 수 있다. 이와 같이 고분자 수지에 첨가제를 먼저 투입한 후에 발포제를 투입하는 경우에는 혼합하는 동안 발생한 열로 인하여 발포제가 반응하는 것을 방지하여 불량품 발생을 줄일 수 있게 한다.
다음으로, 상기 발포 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 블렌딩하여 발포 조성물을 형성하는 단계(S20)에 대하여 설명한다.
본 발명은 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 혼합하여 발포체를 성형함으로써 고분자 수지 본연의 우수한 내열성을 발현할 수 있고, 이에 따라 사출물의 내열도를 안정화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 중량비로 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 블렌딩하여 조성물을 형성하여야만 발포체의 내열성이 고내열성 수지의 내열성만큼 우수하게 발현될 수 있다. 즉, 상기 마스터배치 칩보다 다량의 고내열성 수지 칩을 사용하여야만 본 발명이 목적하는 바와 같이 발포 균일성 및 내열성이 우수한 발포체를 제공할 수 있는 것이다.
바람직하게는, 상기 발포 조성물을 형성하는 단계(S20)는 상기 발포 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 15 ~ 30 : 70 ~ 85의 중량비로 블렌딩할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 발포 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 18 ~ 25 : 75 ~ 82의 중량비로 블렌딩할 수 있다.
만일 상기 범위 미만으로 마스터배치 칩을 포함하는 경우에는 안정적인 발포가 일어나지 못하여 목적하는 발포 균일성이 우수한 발포체를 제공할 수 없는 문제점이 발생할 수 있으며, 만일 상기 범위를 초과하여 마스터배치 칩을 포함하는 경우에는 내열성이 충분히 발현되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 상기 발포 조성물을 형성하는 단계(S20)의 블렌딩은 건식 블렌딩(Dry Blending)을 통해 수행됨이 바람직하다. 이 경우 상기 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 효율적으로 혼합할 수 있어 균일한 조성물을 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 발포 조성물을 가공하여 발포체를 성형하는 단계(S30)를 설명한다.
상기 발포 조성물을 가공하여 발포체를 성형하는 단계(S30)는 발포체를 상기 S20 단계에서 형성된 발포 조성물로부터 발포체를 사출함으로써 수행된다. 발포체의 성형은 해당 기술 분야 내에서 통상적으로 사용되는 방법을 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 발포체를 사출 성형하는 경우에 사출 시간은 300 ~ 500초일 수 있다. 보다 바람직하게는 320 ~ 460초일 수 있다.
사출 시간을 상기 범위 내로 하여 사출을 수행하는 경우 발포체의 외관에 기포 등의 발생을 저감할 수 있어 양호한 외관을 가진 발포체를 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 영구 압축률이 낮은 값을 가지게 되어 외압이 가해지더라도 부피가 일정한 발포체를 제조할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 자세히 설명한다.
실시예 1 ~ 13
하기 표 1 ~ 표 4에 따른 고분자 수지, 발포제 및 첨가제를 니더를 이용하여 혼합한 후 압출하여 발포 마스터배치(M/B) 칩을 형성하였다. 구체적으로 니더 온도를 90℃로 하고, 고분자 수지 및 가교제를 포함한 첨가제를 1차적으로 투입한 이후 발포제를 2차적으로 투입하였다. 이후 투롤밀을 사용하여 균일하게 분산된 혼합 조성물을 제조한 이후 압출기를 이용하여 압출 다이 온도 90℃ 하에서 펠릿타이징하여 발포 마스터배치(M/B) 칩을 제조하였다. 상기 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 하기 표 3 및 표 4에 따른 중량비로 드라이 블렌딩하여 발포 조성물을 형성하였다. 상기 발포 조성물로부터 몰드 온도 180℃ 하에서 5분 동안 사출하여 발포체를 성형하였다.
비교예 1 ~ 2
하기 표 5 및 표 6에 따른 고분자 수지, 발포제 및 첨가제를 모두 한번에 혼합하여 발포 조성물을 형성한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
발포 마스터배치 칩 고분자 수지 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)
발포제 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)
산화금속 산화아연(ZnO) 산화아연(ZnO) 산화아연
(ZnO)		 산화아연
(ZnO)		 산화아연
(ZnO)		 산화아연
(ZnO)		 산화아연
(ZnO)
스테아린 산 St/A St/A St/A St/A St/A St/A St/A
가교제 디큐밀 퍼옥사이드(DCP) 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)
고내열성 수지 칩 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9807)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9807)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9807)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9807)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9807)		 저밀도 폴리에틸렌
(LDPE 724)		 에틸렌비닐아세테이트 공중합체
(EVA 1328)
실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
발포 마스터배치 칩 고분자 수지 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202, Vistamax 3980FL)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202, Vistamax 3980FL)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202, Vistamax 3980FL)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202, Vistamax 3980FL)
발포제 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)
산화금속 산화아연(ZnO) 산화아연(ZnO) 산화아연
(ZnO)		 산화아연
(ZnO)		 산화아연
(ZnO)		 산화아연
(ZnO)
스테아린 산 St/A St/A St/A St/A St/A St/A
가교제 디큐밀 퍼옥사이드(DCP) 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)		 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)
고내열성 수지 칩 에틸렌비닐아세테이트 공중합체
(EVA 1328)		 에틸렌비닐아세테이트 공중합체
(EVA 1328)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9817)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9817)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9817)		 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9817)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
발포 마스터배치 칩 고분자 수지 100 100 100 100 100 100 100
발포제 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5
산화금속 5 5 5 5 5 5 5
스테아린 산 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
가교제 10 10 10 10 10 10 10
고내열성 수지 칩 : 발포 마스터배치 칩 80 : 20 90 : 10 70 : 30 60 : 40 50: 50 70 : 30 90 : 10
*함량비(중량비)를 나타냄
실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
발포 마스터배치 칩 고분자 수지 100 100 100 100 100 100
발포제 12.5 12.5 7.5 7.5 7.5 7.5
산화금속 5 5 5 5 5 5
스테아린 산 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
가교제 10 10 10 10 10 10
고내열성 수지 칩 : 발포 마스터배치 칩 80 : 20 70 : 30 80 : 20 78 : 22 76 : 24 74 : 26
비교예 1 비교예 2
발포 마스터배치 칩 고분자 수지 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)		 이소택틱 폴리프로필렌
(Vistamaxx 6202)
발포제 아조다이카본아마이드
(AC 3000)		 아조다이카본아마이드
(AC 3000)
산화금속 산화아연(ZnO) 산화아연
(ZnO)
스테아린 산 St/A St/A
가교제 디큐밀 퍼옥사이드(DCP) 디큐밀 퍼옥사이드
(DCP)
고내열성 수지 칩 올레핀 블록공중합체
(Infuse 9807)		 에틸렌비닐아세테이트 공중합체
(EVA 1328)
비교예 1 비교예 2
발포 마스터배치 칩 고분자 수지 100 100
발포제 12.5 12.5
산화금속 5 5
스테아린 산 2.5 2.5
가교제 10 10
고내열성 수지 칩 : 발포 마스터배치 칩 80 : 20 90 : 10
실험예 1. 물성 평가
하기의 각종 물성을 평가한 이후 하기 표 7 및 표 9에 표시하였다.
- 발포 배율(Expansion ratio(ER))
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 발포 배율을 하기 식에 따라 계산하였다.
ER = F / M
(ER : 발포 배율, F : 냉각된 발포체의 대각선 길이, M : 몰드의 대각선 길이)
- 경도(Hrdness)
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 경도를 측정하기 위하여 일본 ASKER사의 타입 C를 사용하였다. 경도는 단면을 절단하여 스킨-온(skin-on) 상태에서 전체 두께가 약 6mm 이상의 범위에서 KSM 6518에 규정된 방법으로 측정하였다.
- 밀도(Density)
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 비중을 정하기 위하여 Mirage사(일본)의 MD200S 자동 비중측정기를 사용하여 KS M 6519 에 규정된 분석방법을 활용하였다. 발포체의 비중은 자동 비중 측정 장치를 사용하여 KSM 6519에 규정된 방법으로 측정하였다.
- 기계적 물성(Mechanical properties); 인장강도, 인열강도, 신장율
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 기계적 물성을 실험하기 위하여 독일 Zwick사의 1435 UTM을 사용하였다. 이와 관련하여 인장강도 (KSM 6518), 인열강도 (KSM 6518), 신장율 (KSM 6518)을 측정하였다.
- 영구압축 줄임률(Compression set)
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 영구압축 줄임률의 측정은 ASTM D3754에 규정된 방법으로 측정하였다.
50℃ Υ 6시간 Υ 50%
상기 측정은 발포체를 약 10mm의 두께의 지름 30±0.05mm인 원기둥 형태로 제조한 시험편을 이용하여 측정하였다. 평행 금속판 사이에 시험편을 넣고 시험편 두께의 50%에 해당하는 스페이서(spacer)를 끼운 후 압축시켜 50±0.1℃가 유지되는 공기 순환 오븐(air circulation oven)에서 6시간 동안 방치하였다. 그 후, 압축 장치에서 상기 시험편을 꺼내어 실온에서 30분간 숙성 후 두께를 측정하였다. 영구압축 줄임률(compression set, Cs)은 하기 식에 의하여 계산하였다.
Cs (%) = [(t0-tf)/t0-ts)] Х 100
t0 : 시험편의 초기 두께, tf : 시험 후 냉각되었을 때의 두께, ts : 스페이서 바의 두께
- 탄성(Resilienc)
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 탄성(ASTM D 3574 Test H) 을 측정 하기 위하여 볼 드롭(Ball drop) 방식의 반발탄성 시험기(Rebound resilience tester, TT502A)를 사용하여 하기의 조건으로 측정하였다.
볼 무게 : 16.31g
낙하 높이 : 500mm
스폰지 두께 : 10~15mm
발포체의 탄성은 시편의 두께가 10mm 이상인 시험편을 사용하여 볼 드롭(Ball drop) 방식으로 측정하였다.
실험예 2. 성형 외관 관측
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 성형 외관을 육안으로 관측하였고, 외관 뒤틀림 및 기포 발생 여부를 관측하여 평가하였다. 그 결과를 하기 표 5 및 표6에 표시하였다.
(◎ : 불량 현상이 전혀 나타나지 않는 경우, ○: 1~3회 나타나는 경우, △ : 4~7회 나타나는 경우, ×: 8~10회 나타나는 경우)
실험예 3. 가교성 측정
상기 실시예 1 ~ 9를 통해 제조한 발포 조성물에 대하여 JIS K 6300-2에 준거하여, 170℃ , 30 분의 조건에서 가교성 시험을 실시하였다. 이로부터 토크의 최소값 (ML) (단위는 dN·m), 토크의 최대값 (MH) (단위는 dN·m), t10 (단위는 min.), 및 t90 (단위는 min.)을 측정하여 하기 표 5 및 표 6에 나타내었다. 이때 t10 및 t90은 「토크의 최대값 (MH) － 토크의 최소값 (ML)」를 100 ％ 로 했을 때에, 토크가 최소 토크 (ML) 로부터, 각각 10 ％ 상승하는 데에 필요로 하는 시간, 및 90 ％ 상승하는 데에 필요로 하는 시간을 의미한다.
실험예 4.
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 발포체의 70×70(mm2) 크기의 시편을 고온으로 가열된 물에 담그고 일정 시간 후 꺼내어 시편의 크기를 측정하였다. 상기 측정값을 하기 표 7에 표시하였다.
실험예 5. 사출 평가
상기 실시예 10 ~ 13의 경우에 대하여 사출 시간을 조절하여 사출 평가를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 8에 표시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
발포 배율(%) 144 - - - - - -
경도(타입C, 22.2℃) 38 - - - - - -
밀도(g/cc) 0.255 - - - - - -
인장강도(kg/cm2) 14.1 - - - - - -
인열강도(kg/cm) 9.4 - - - - - -
신장율(%) 399.8 - - - - - -
영구압축 줄임률(%) 34 - - - - - -
탄성(%, 22.2℃) 60 - - - - - -
토크 최소값(ML, dNm) 0.117 0.102 0.123 0.128 0.104 0.069 0.174
토크 최대값(MH, dNm) 0.714 0.193 0.871 0.915 0.660 0.174 1.542
토크 변화량(dNm) 0.597 0.091 0.748 0.787 0.556 0.105 1.368
t10(분) 57" 43" 50" 50" 43" 31" 54"
t90(분) 3'50" 2'25" 2'59" 2' 35" 1'53" 3'17" 3'14"
크기(mm) 70 70 70 70 70 70 70
외관 ◎ ○ ○ △ △ △ ○
실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
발포 배율(%) - - 154 151 151 151
경도(타입C, 22.2℃) - - 50 48 52 50
밀도(g/cc) - - 0.219 0.227 0.234 0.229
인장강도(kg/cm2) - - 19.5 18.4 17.4 18.1
인열강도(kg/cm) - - 11.9 11.6 10.1 11.5
신장율(%) - - 482.7 406.5 291.8 348.9
영구압축 줄임률(%) - - 66 51 36 44
탄성(%, 22.2℃) - - 56 56 60 60
토크 최소값(ML, dNm) 0.197 0.191 - - - -
토크 최대값(MH, dNm) 1.784 1.661 - - - -
토크 변화량(dNm) 1.587 1.470 - - - -
t10(분) 58" 53" - - - -
t90(분) 2'46" 2'7" - - - -
크기(mm) 70 70 277 272 271 271
외관 △ △ ◎ ◎ ◎ ◎
비교예 1 비교예2
발포 배율(%) 150 126
경도(타입C, 22.2℃) 38 74
밀도(g/cc) 0.235 0.420
인장강도(kg/cm2) 14.3 41.8
인열강도(kg/cm) 8.7 29.5
신장율(%) 402.2 371.1
영구압축줄임률(%) 49 45
탄성(%, 22.2℃) 56 60
토크 최소값(ML, dNm) - -
토크 최대값(MH, dNm) - -
토크 변화량(dNm) - -
t10(분) - -
t90(분) - -
크기(mm) 270 227
외관 △ △
상기 표 1 내지 표 9를 참조하면, 실시예 1의 경우 외관이 우수한 상태로 관측됨을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 경우 발포체의 물성이 모두 우수한 값을 가지고, 안정적인 사출 성형 공정이 가능함을 알 수 있다. 반면, 비교예 1 및 비교예 2의 경우 외관에 뒤틀림 및 기포가 발생함을 알 수 있다.
또한, 실시예 10 내지 13의 경우 발포 마스터배치 칩이 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 7.5 중량부, 첨가제 17.5 중량부를 포함하고 있다. 이 경우 실시예 1에 비하여 발포 배율, 경도, 인장강도, 인열강도 등의 물성이 보다 우수하게 나타남을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 안정적인 사출 성형 공정이 가능하고, 발포체의 외관 역시 우수한 상태를 보임을 알 수 있다.
반면, 비교예 1의 경우 경도, 인장강도, 인열강도 등이 낮은 수치로 나타나는 바 비교적 나쁨을 알 수 있다. 또한, 비교예 2의 경우엔 경도 및 강도는 우수하나 밀도가 높은 값을 가져 경량성이 나쁨을 알 수 있다.
이와 관련하여, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발포체의 외관 이미지이다. 구체적으로, 도 2a는 실시예 1에 따른 발포체의 외관 이미지이며, 도 2b는 실시예 11에 따른 발포체의 외관 이미지이다. 도 2a 및 도 2b 모두 외관이 뒤틀림 등의 손상없이 양호하게 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 실시예 3은 실시예 4 내지 실시예 9에 비하여 성형 안정성이 좋고, 발포체의 외관이 우수하게 나타남을 알 수 있다.
초기 선 길이
(mm)		 60℃/20분
(mm)		 80℃/60분
(mm)		 100℃/60분
(mm)
실시예 1 가로 선 70 70 67 64
세로 선 70 70 67 62
비교예 1 가로 선 70 59 51 52
세로 선 70 63 53 52
상기 표 10을 참조하면, 본 발명의 발포 마스터배치 칩을 이용하여 고내열성 수지 칩과 함께 혼합 후 발포체를 형성하는 경우에는 내열성이 향상되는 효과가 있음을 알 수 있다.
이와 관련하여, 도 3은 실시예 1 및 비교예 2의 발포체의 외관을 비교한 이미지이다. 실시예 1의 경우 (a), (b), (c)의 발포체의 길이가 큰 차이 없이 유지되는 반면, 비교예 1의 경우 가로, 세로의 길이가 크게 수축함을 알 수 있다. 이로부터 본 발명의 발포체는 내열성이 비교적 우수함을 알 수 있다.
실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
(a) (b) (c) (a) (b) (c) (a) (b) (c) (a) (b) (c)
사출 시간(초) 360 390 420 360 390 420 360 390 420 360 390 420
발포 배율(%) 152 154 - 150 151 149 - 151 - 151 - -
경도(타입C, 22.2℃) 50 50 - 49 48 49 - 52 - 50 - -
밀도(g/cc) 0.221 0.219 - 0.226 0.227 0.229 - 0.234 - 0.229 - -
인장강도(kg/cm2) 19.5 19.5 - 19.7 18.4 19.0 - 17.4 - 18.1 - -
인열강도(kg/cm) 12.0 11.9 - 13.6 11.6 12.5 - 10.1 - 11.5 - -
신장율(%) 486.1 482.7 - 461.2 406.5 469.6 - 291.8 - 348.9 - -
영구압축 줄임률(%) 64 66 - 60 51 61 - 36 - 44 - -
탄성(%, 22.2℃) 56 56 - 56 56 58 - 60 - 60 - -
크기(mm) 273 277 - 270 272 269 - 271 - 271 - -
외관 ◎ ◎ × ◎ ◎ ◎ × ◎ × ◎ × ×
상기 표 11을 참조하면, 실시예 11의 경우 실시예 10, 12, 13에 비하여 비교적 안정적인 성형 공정이 가능하며 발포체의 물성도 우수하게 나타남을 알 수 있다.
또한, 실시예 10 및 실시예 11의 경우 360초로 사출하였을 때에 발포체의 외관이 우수하게 나타남을 알 수 있다. 또한, 420초로 사출하는 경우에는 영구 압축률이 비교적 낮은 값을 가져 내열성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 발포 마스터배치 칩 및 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 포함하고,
    상기 발포 마스터배치 칩은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 25 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 발포 조성물.
    [관계식 1]
    HDTp ≥ HDTb
    (HDTp : 상기 고내열성 수지 칩에 포함되는 고내열성 수지의 열변형온도, HDTmb : 상기 발포 마스터배치 칩에 포함되는 고분자 수지의 열변형온도)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 올레핀 블록공중합체 및 이소택틱 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발포제는 아조다이카본아마이드, 4,4'-옥시디벤젠설포닐 하이드라지드, 디니트로소 펜타메틸렌 테트라민, P-톨루엔설포닐 하이드라지드, P-톨루엔설포닐 세미카바자이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 발포 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 가교제, 가교활성제, 열 안정제, 조기 발포 방지 첨가제, 금속산화물, 스테아린산, 반응성 첨가제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 발포 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 첨가제는 금속산화물 0.5 ~ 6 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 6 중량부 및 가교제 5 ~ 15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 조성물.
  7. 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계;
    상기 발포 마스터배치 칩에 고내열성 수지 칩을 10 ~ 40 : 60 ~ 90의 중량비로 블렌딩하여 발포 조성물을 형성하는 단계;및
    상기 발포 조성물을 가공하여 발포체를 성형하는 단계;를 포함하고,
    상기 발포 마스터배치 칩은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 25 중량부를 포함하는 발포체 성형방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계는,
    고분자 수지 100 중량부에 대하여 발포제 5 ~ 15 중량부 및 첨가제 15 ~ 20 중량부를 혼합한 후 이를 압출하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 발포체 성형방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발포 마스터배치 칩을 준비하는 단계는,
    상기 고분자 수지에 상기 첨가제를 1차 투입한 후 상기 발포제를 2차 투입하여 순차적으로 혼합함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 발포체 성형방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 조성물을 형성하는 단계는 상기 발포 마스터배치 칩과 고내열성 수지 칩을 10 ~ 30 : 70 ~ 90의 중량비로 블렌딩하여 수행되는 것을 특징으로 하는 발포체 성형방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 발포 조성물을 형성하는 단계의 블렌딩은 건식 블렌딩(Dry Blending)을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 발포 마스터배치 칩을 이용한 발포체 성형방법.
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