KR100923833B1

KR100923833B1 - 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR100923833B1
Application number: KR1020047008301A
Authority: KR
Inventors: 요시유끼 오까; 준 고또; 후사요시 아끼마루; 노리아끼 쯔까다; 준이찌 다이나까
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2009-10-27
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: EP1449869A4; US20050032923A1; CN1596279A; CN100344679C; JP2009091588A; JP4311204B2; EP1449869A1; WO2003046060A1; AU2002349540B2; JPWO2003046060A1; KR20090014382A; US7265160B2; KR20040066148A; AU2002349540A1

Abstract

본 발명은, 생분해성을 가지며 재활용 가능하고, 성형 가공성이 양호하며, 경량이고 외관이 미려하고, 실용상 충분한 내열성을 가지며 성형성이 우수하고 생분해성, 재활용성을 갖는 환경에 온화한 생분해성 수지가교 연속 발포 시트를 얻는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명의 발포 시트는, 생분해성 수지로 이루어지고 발포 배율 1.5 내지 50 배, 겔 분률 3 % 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 발포 시트의 제조 방법은 생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물로부터 시트를 얻는 공정, 상기 시트에 전리성 방사선을 조사하여 이 수지 조성물을 가교시키는 공정, 추가로 상기 가교 시트를 열 처리하여 연속적으로 시트상 가교 발포체로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의해 얻어지는 발포 시트는 예를 들면 자동차 등의 내장재, 파이프커버 등의 단열재, 테이프 권심 등의 완충재 등의 폭 넓은 분야에 사용할 수 있다.

생분해성 수지 가교 연속 발포 시트, 생분해성 수지, 발포 배율, 겔 분율

Description

생분해성 수지 가교 연속 발포 시트 및 그의 제조 방법{CROSSLINKED BIODEGRADABLE RESIN CONTINUOUS FOAMED SHEET AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 외관이 미려하고 성형성이 매우 우수하며 생분해성, 재활용성을 갖는 환경 친화적인 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트에 관한 것이다.

또한 그와 같은 발포 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 폴리올레핀계 수지 발포체, 폴리우레탄계 수지 발포체 등의 수지 발포체가 경량성, 단열성, 성형성, 완충성 등이 우수하기 때문에 널리 공업적으로 이용되어 왔다. 그러나, 이러한 수지 발포체는 경량이기는 하지만 폐기하는 경우에는 부피가 커져 재이용이 곤란하였다. 특히 수지를 가교시킨 가교 수지 발포체의 경우는 재활용이 사실상 불가능하였다. 또한, 이러한 수지 발포체는 흙 속에 매몰하더라도 반영구적으로 잔존하기 때문에 소각 또는 매립에 의한 쓰레기 폐기 장소의 확보가 곤란하여 지구 환경을 오염하고 자연의 경관을 손상하는 경우도 적지 않았다.

이 때문에, 자연 환경 속에서 미생물 등에 의해 분해되는 생분해성 수지가 연구, 개발되어 필름이나 섬유로서 상품화되고 있다. 또한, 생분해성 수지의 압출발포체에 대해서도 개발되어 있으며, 예를 들면 생분해성 수지로서 지방족 폴리에스테르 수지를 이용한 무가교 발포체가 알려져 있다. 그러나, 지방족 폴리에스테르 수지는 중축합시에 발생하는 물에 의한 가수 분해 등의 부반응에 의해 고분자량화가 어려웠다. 따라서, 압출 발포시에 기포를 유지하기 위한 충분한 용융 점도가 얻어지지 않아 양호한 기포 상태 및 표면 상태를 갖는 발포체를 얻기가 곤란하였다.

이것을 해결하는 방법으로서, 예를 들면 특허 제2655796호 공보에는 전리성 방사선을 이용하여 수지를 가교시키는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 피조사물의 두께가 1 mm을 초과하면 방사선이 내부까지 닿지 않기 때문에 발포시에 내부의 기포가 조대, 불균일해진다는 결점이 있었다. 나아가 방사선에 의해 가교시키는 경우에는 수지의 열화를 막기 위해서 N₂ 분위기하에서 조사할 필요가 있어 통상의 용이한 제조 방법을 이용하여 각종 두께의, 그리고 충분한 기계 특성을 갖는 발포체를 얻는 것은 매우 곤란하였다.

또한 일본 특허 공개 (평)11-279311호 공보에서는 락톤 수지를 이용한 발포체가 제안되어 있다. 그러나, 통상의 상태에서 방사선 조사 처리를 한 것 만으로는 가교시에 붕괴도 동시에 진행하기 때문에 발포시에 기포를 충분히 유지하기 위한 용융 점도가 얻기 어려워 표면 형태가 양호한 발포체를 얻기는 곤란하였다. 즉 , 실온 부근에서의 조사는 200 kGy라는 큰 방사선량을 필요로 하고, 이것을 해결하기 위해서 락톤 수지를 융점 이상으로 융해한 후 결정화에 이르지 않은 상태에서 행하는 것이 바람직하다고 기재되고 있고, 적은 방사선량으로 용이하게 가교도(겔 분률)가 높은 발포체를 얻을 수 없었다.

일본 특허 공개 (평)10-254511호 공보에는 전분, 폴리에틸렌계 수지, 열분해형 발포제, 유기 과산화물로 이루어지는 수지 조성물을 금형내에 충전하고, 가압하에 가열하여 발포제와 유기 과산화물을 분해시킨 후, 압력을 제거하여 발포체를 얻는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 유기 과산화물의 분해 온도와 발포제의 분해 온도가 가깝기 때문에 얻어지는 발포체의 기포 크기가 불균일하여 외관이 미려한 발포체를 얻기는 곤란하였다. 또한 이 기술로는 연속 시트상의 가교 발포체를 얻기는 곤란하였다.

또한 특허 제3229978호 공보에는 유기 과산화물과 불포화 결합을 적어도 2개갖는 화합물(즉 가교 촉진제)를 이용하여 겔 분률이 적어도 5 %인 지방족 폴리에스테르계 수지 발포 입자를 얻는 방법이 제안되어 있다. 이 기술에서는 기재 수지 입자를 가교시키기 위하여 물, 에틸렌글리콜, 메탄올 등의 분산매에 분산시켜 유기 과산화물, 필요에 따라 가교 촉진제를 첨가하여 가열하는 공정이 필요하기 때문에 이 방법으로 얻어지는 발포 입자는 기재 수지가 가수 분해되어 양호한 발포 입자가 얻어지지 않을 가능성이 있었다. 또한, 이 발포 입자를 시트상으로 성형하여 목적으로 하는 형상으로 이차 가공하려고 하여도 입자의 융착면에서 파단되어 버리고 복잡한 형상으로 성형하는 것은 곤란하여 연속 시트상의 가교 발포체를 얻는 방법 은 없었다.

한편, 일본 특허 공보 (소)46-38716호 공보에는 프로필렌/에틸렌 랜덤 공중합체를 이용한 폴리프로필렌 발포체의 연속 제조법에 관하여 제안되어 있고, 또한 가교 촉진제를 이용하면 가교 반응을 원활하게 효율적으로 행할 수 있어 바람직하다고 기재되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 (소)60-28852호 공보에는 프로필렌/에틸렌 랜덤 공중합체와 폴리에틸렌과의 혼합물에 가교 촉진제를 첨가하여 가교, 발포시키는 것이 제안되어 있다.

그러나, 이러한 방법으로 얻어진 폴리프로필렌계 발포체는 가교시켰기 때문에 재활용이 불가능하며 당연하지만 생분해성도 없기 때문에 폐기물의 처리가 매우 곤란하다. 또한, 연소시키는 데에 있어서도 연소 칼로리가 높다고 하는 문제점을 안고 있고 지구 환경에 악영향을 미친다.

즉, 생분해성 수지로부터 가교도가 충분한 연속 발포 시트를 얻는 방법은 알려져 있지 않았다. 본 발명에 있어서는, 실용상 충분한 성형성, 기계적 특성, 열적 특성과 재활용성을 갖는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트를 제조하기 위해서 예의 검토한 결과, 생분해성 수지와 가교 촉진제를 이용하여 목적으로 하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트를 제조할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

발명의 개시

이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 다음 구성으로 이루어진다.

즉, 본 발명의 발포 시트는 생분해성 수지로 이루어지고, 발포 배율 1.5 내 지 50배, 겔 분률 3 % 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트이다.

또한, 본 발명의 발포 시트의 제조 방법은 생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물로부터 시트를 얻는 공정, 상기 시트에 전리성 방사선을 조사하여 이 수지 조성물을 가교시키는 공정, 나아가 상기 가교 시트를 열 처리하여 연속적으로 시트상 가교 발포체로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 제조 방법이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하, 본 발명의 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트, 및 발포 시트의 제조 방법에 관해서 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용하는 생분해성 수지로서는 폴리락트산, 생분해성 중축합형 지방족 폴리에스테르, 생분해성 중축합형 공중합 방향족 폴리에스테르, 락톤 수지, 생분해성 셀룰로오스에스테르, 폴리펩티드, 폴리비닐알코올, 전분, 셀룰로오스, 키틴·키토산질 및 천연 직쇄상 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 구체적으로는 합성 고분자로서, 예를 들면 폴리락트산, 에틸렌글리콜과 숙신산 또는 숙신산 유도체를 중축합한 폴리에틸렌숙시네이트, 부탄디올과 숙신산 또는 숙신산 유도체를 중축합한 폴리부티렌숙시네이트, 부탄디올과 디카르복실산이 숙신산과 아디프산 또는 이들의 유도체인 폴리부티렌숙시네이트·아디페이트, 부탄디올과 숙신산을 중축합시켜 디에틸카르보네이트 등의 카르보네이트 화합물로 쇄연장한 폴리부티렌숙시네이트·카르보네이트 등의 디올과 디카르복실산 및 그 유도체를 중축합한 지방 족 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 락톤 수지로서는, 예를 들면 ε-카프로락톤, β-프로피오락톤, γ-부티로락톤, δ-발레로락톤, 에난토락톤 또는 4-메틸카프로락톤, 2,2,4-트리메틸카프로락톤, 3,3,5-트리메틸카프로락톤 등의 각종 메틸화락톤 등을 예시할 수가 있다. 생분해성 방향족 공중합 폴리에스테르로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산셀룰로오스, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 질산셀룰로오스, 황산셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 질산아세트산셀룰로오스 등의 생분해성 셀룰로오스에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 합성 고분자로서 폴리글루타민산, 폴리아스파라긴산, 폴리로이신 등의 폴리펩티드 또는 폴리비닐알코올 등도 예시할 수 있다.

또한, 천연 고분자로서, 예를 들면 전분으로서 옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전분 등의 생전분, 아세트산 에스테르화 전분, 메틸에테르화 전분, 아밀로스 등의 가공 전분 등을 들 수 있다. 또한 셀룰로오스, 카라기난, 키틴·키토산질, 폴리히드록시부티레이트·발레르에이트 등의 천연 직쇄상 폴리에스테르계 수지 등의 천연 고분자 등을 예시할 수 있다.

이러한 생분해성 수지를 구성하는 성분의 공중합체이어도 좋다.

또한, 이러한 생분해성 수지는 단독으로 이용할 수도 있고, 두 가지 이상 병용할 수도 있다.

이러한 생분해성 수지로서, 바람직하게는 폴리락트산, 디올과 디카르복실산 및 그 유도체를 중축합한 지방족 폴리에스테르, 방향족 디카르복실산 및 그 유도체와 지방족 디카르복실산 및 그 유도체를 포함하는 디카르복실산 성분과 지방족 디올을 포함하는 디올 성분을 중축합한 생분해성 공중합 방향족 폴리에스테르, 락톤 수지이다.

수지 조성물 중의 전체 수지 성분에 대한 생분해성 수지의 비율은 특별히 한정되지 않지만 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 70 % 이상이다. 생분해성 수지량이 증가하면 분해 속도가 빨라지고 또한, 분해 후의 형태 붕괴성이 향상된다. 생분해성 수지 이외의 수지 성분으로서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들면 초저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리아세트산 비닐, 폴리부텐 등을 첨가할 수가 있다.

본 발명의 발포 시트의 발포 배율은 바람직하게는 1.5 내지 50배, 더욱 바람직하게는 5 내지 40배이다. 발포 배율이 1.5배를 하회하면 경량성, 유연성이 저하 경향이 되고, 또한, 발포 배율이 50배를 상회하면 기계적 특성 및 성형 가공성이 저하 경향이 된다. 또, 발포 배율은 JIS K6767에 준하여 측정한 발포체의 겉보기 밀도의 역수로 정의된다.

본 발명 발포 시트의 겔 분률은 3% 이상, 바람직하게는 5 내지 80 %, 더욱 바람직하게는 15 내지 70 %이다. 겔 분률이 3 %를 하회하면 발포성 수지 조성물의 용융 점도가 충분하지 않기 때문에 생산 안정성이 저하되는 것 외에 얻어지는 발포 시트의 이차 가공성이 저하되는 경향이 되고, 겔 분률이 80 %를 초과하면 발포성이 저하되기 때문에 유연성이 저하된다.

본 발명에서 말하는 겔 분률이란 이하의 방법으로 산출한 값을 말한다. 즉, 발포 시트를 약 50 mg 정밀하게 칭량하여 25 ℃의 클로로포름 25 ㎖에 3 시간 침지한 후, 200 메쉬의 스테인레스제 철망으로 여과하여 철망상의 불용해분을 진공 건조한다. 이어서, 이 불용해분의 중량을 정밀하게 칭량하고 이하의 식에 따라 겔 분률을 백분률로 산출하였다.

겔 분률(%)={불용해분의 중량(mg)/칭량한 발포 시트의 중량(mg)}×1OO

본 발명에서 사용하는 가교 촉진제란 분자내에 적어도 2개의 불포화 결합을 갖는 다관능성 단량체이면 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지된 다관능성 단량체, 예를 들면 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리아크릴레이트, 1,9-노난디올디메타크릴레이트, 1,10-데칸디올디메타크릴레이트 등의 아크릴레이트계 또는 메타크릴레이트계 화합물; 트리멜리트산 트리알릴에스테르, 피로멜리트산 트리알릴에스테르, 옥살산 디알릴 등의 카르복실산의 알릴에스테르; 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트 등의 시아눌산 또는 이소시 아눌산의 알릴에스테르; N-페닐말레이미드, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드 등의 말레이미드계 화합물; 프탈산 디프로파길, 말레산 디프로파길 등의 2개 이상의 3중 결합을 갖는 화합물; 디비닐벤젠 등을 사용할 수가 있다.

또한, 이들 중에서도 바람직한 형태로서 취급하기 용이함과 범용성 등의 관점, 생분해라는 관점에서 가수 분해되는 것이 좋다. 특히, 에스테르계의 다관능성 단량체가 바람직하고, 메타크릴레이트계 또는 아크릴레이트계의 가교 촉진제가 바람직하게 이용된다. 이들 중에서도 특히 1,6-헥산디올디메타크릴레이트가 바람직하게 이용된다.

이러한 다관능 단량체는, 각각 단독으로 이용하거나 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수가 있다. 이러한 다관능 단량체의 첨가량은 너무 적으면 양호한 가교 발포 시트가 얻어지지 않고, 너무 많으면 얻어진 발포 시트의 성형성이 저하되기 때문에 수지 조성물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 1 내지 6 중량부이다.

본 발명에서 사용하는 열분해형 발포제란 열분해 온도를 갖는 발포제이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 아조디카르복실아미드, 벤젠술포닐히드라지드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민, 톨루엔술포닐히드라지드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조디카르복실산 바륨, 중탄산나트륨 등의 중탄산염 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용할 수도 있고, 병용할 수도 있으며, 수지 조성물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 50 중량부의 비율로 사용되고, 보다 바람직하게는 4 내지 25 중량부이다. 열분해형 발포제의 첨가량은 너무 적으면 수지 조성물의 발포 성이 저하되고, 너무 많으면 얻어지는 발포 시트의 강도, 및 내열성이 저하하는 경향이 있다.

이러한 발포제의 입경은 작아지면 발포제의 열분해 속도가 빨라져 기포가 커지고, 커지면 열분해 속도가 느려져 기포가 작아지기 때문에 기포 직경이 균일한 발포 시트를 얻기 위해서는 평균 입경이 3 내지 30 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 28 ㎛이다.

또한, 열분해형 발포제의 분해 온도와 생분해성 수지의 융점의 온도차가 큰 경우는 발포제의 분해 촉진제를 이용하면 좋다. 분해 촉진제로서는 특별히 한정되지 않지만 종래 공지된 것, 예를 들면 산화 아연, 산화마그네슘, 스테아르산칼슘, 글리세린, 요소 등의 화합물을 들 수 있다.

본 발명의 발포 시트에 있어서, 성형 연신비는 0.50 내지 2.00가 바람직하다. 여기에서 성형 연신비란 직경 D, 깊이 H의 수직 원통형의 암컷형틀상에서 발포 시트를 최적인 가열 조건으로 가열하고, 진공 성형기를 이용하여 스트레이트 성형하였을 때에 발포 시트가 찢어지지 않고 원통형으로 전개, 신장되는 한계에서의 H/D의 값을 말한다. 또, 여기에서 직경 D는 50 mm이다. 또한, 최적인 가열 조건이란 통상, 수지의 융점보다도 40 ℃ 낮은 온도로부터 수지의 융점보다 60 ℃ 높은 온도까지에 있는 것이 많다. 단, 두 가지 이상의 다른 수지를 이용하는 경우 등은 그렇지 아니하다. 성형 연신비가 0.50를 하회하면 발포 시트를 복잡한 형상으로 성형하기는 곤란하다.

또한, 본 발명의 발포 시트는 적어도 한쪽 면에 표피재를 적층한 것일 수도 있다. 표피재로서는 필름이나 시트 등의 시트상물, 편물이나 부직포 등의 포백상물 또는 천연 피혁, 종이 등을 들 수 있다.

이러한 표피재는 본 발명의 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트를 진공 성형이나 프레스 성형 등에 의해 목적으로 하는 형상으로 성형하기 전, 성형과 동시, 또는 성형 후 중 언제든지 접합 가능한 것이면 한정되지 않지만, 특히 시트상물이나 포백상물은 생분해성 수지를 주성분으로 하여 구성된 것이 좋다.

생분해성 수지로서는, 예를 들면 합성 고분자로서 폴리락트산, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리부티렌숙시네이트, 폴리부티렌숙시네이트·아디페이트, 폴리부티렌숙시네이트·카르보네이트 등의 디올과 디카르복실산 및 그 유도체를 중축합한 지방족 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 락톤 수지로서는, 예를 들면 ε-카프로락톤, β-프로피오락톤, γ-부틸락톤, δ-발레로락톤, 에난토락톤 또는 4-메틸카프로락톤, 2,2,4-트리메틸카프로락톤, 3,3,5-트리메틸카프로락톤 등의 각종 메틸화 락톤 등을 예시할 수가 있다. 생분해성 방향족 공중합 폴리에스테르로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프 탈레이트/도데카디오네이트 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산셀룰로오스, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 질산 셀룰로오스, 황산 셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 질산 아세트산셀룰로오스 등의 생분해성 셀룰로오스에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 합성 고분자로서 폴리글루타민산, 폴리아스파라긴산, 폴리로이신 등의 폴리펩티드 또는 폴리비닐알코올 등도 예시할 수 있다.

또한, 천연 고분자로서는, 예를 들면 전분으로서, 옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전분 등의 생전분, 아세트산 에스테르화 전분, 메틸에테르화 전분, 아밀로스 등의 가공 전분 등을 들 수 있다. 또한, 셀룰로오스, 카라기난, 키틴·키토산질, 폴리히드록시부티레이트·발레르에이트 등의 천연 직쇄상 폴리에스테르계 수지 등의 천연 고분자 등을 예시할 수가 있다. 또한, 이러한 생분해성 수지를 구성하는 성분의 공중합체일 수도 있다.

이러한 생분해성 수지는 단독으로 이용할 수도 있고, 두 가지 이상 병용할 수도 있다. 또한, 이러한 생분해성 수지 이외의 수지를 함유하고 있는 것일 수도 있다. 이러한 수지 성분으로서는 특별히 한정되지 않지만 초저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리아세트산비닐, 폴리부텐 등을 첨가할 수도 있다.

또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리아세트산비닐, ABS, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이트, 폴리아크릴로니트릴 등의 생분해성 수지 이외의 수지로 이루어지는 표피재일 수도 있다.

이러한 표피제와 본 발명의 발포 시트의 적층 방법은 종래 공지된 방법이 모두 이용된다. 예를 들면 접착제를 이용한 접합, 열에 의한 융착, 압출 적층 등이다.

접착제에 의한 접합을 할 때에 이용하는 접착제는, 종래 공지된 것을 이용할 수 있다. 예를 들면 고무계, 올레핀계, 폴리이미드계, 에폭시계, 우레탄계, 페놀계, 아크릴계 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 특히 우레탄계의 접착제가 바람직하게 이용된다. 우레탄계 중에서도 폴리이소시아네이트와 폴리올이 반응하여 형성된 에스테르계의 접착제를 이용하면 폴리에스테르계의 생분해성 수지를 이용한 가교 발포 시트와의 친화성이 좋기 때문에 코로나 방전 처리 등을 할 필요가 없는 것 외에 도포량이 적어도 된다.

열에 의한 융착이나 압출 적층을 행하는 경우에는, 표피재의 재질을 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트를 구성하고 있는 생분해성 수지와 동일 종류의 생분해성 수지를 이용하면 접합의 강도를 향상시킬 수 있어 바람직하다.

본 발명의 발포 시트에 있어서, 특히 겔 분률이 50 % 이상인 가교 발포 시트는 한 쪽 표면에 표피재를 접합하고, 반대측 표면에 열가소성 수지로 이루어지는 골재를 일체로 성형하여 성형품을 얻는데에 적합하다.

이 성형품을 얻는 방법으로서는, 우선 생분해성 수지로 이루어지는 가교 발포 시트의 한쪽 면에 상술한 표피재를 접착제법 또는 압출 적층법 등 공지된 방법으로 접합하여 복합체를 형성한다.

그런 후, 상기 표피재와 생분해성 수지 가교 발포 시트로 이루어지는 복합체 를 성형 금형(스탬핑의 경우는 일반적으로 상부 금형과 하부 금형 사이, 인젝션 프레스 성형의 경우는 좌우의 금형 사이)의 속에 셋트한다.

이어서, 골재가 되는 열가소성 수지를 하부 금형의 사출 구멍으로부터 금형내로 용융 사출험과 거의 동시에 상부 금형, 하부 금형을 폐쇄하여 용융한 수지를 금형내에 유연시켜 골재를 성형함과 동시에 상기 복합체와 일체화시킴으로써 적합예의 하나인 차량용 내장 부재로서의 성형품이 얻어진다.

통상, 사출·주입시에서의 용융 수지의 온도는 이 수지의 융점보다 20 ℃ 이상 높게 하여 유동성을 갖게 하고, 또한, 주입 압력은 1 내지 10 MPa, 최대 40 MPa 정도의 고압이며, 금형내에 삽입되어 있는 생분해성 수지 가교 발포 시트는 이러한 온도, 압력에 견딜 수 있는 것이어야 한다.

상기한 일체 성형에 있어서, 생분해성 수지 가교 발포 시트와 열가소성 수지의 골재 접촉면은 동일 계통의 수지로 구성되어 있는 경우, 열융착에 의해 접착되지만, 이들 양자간에 친화성이나 상용성이 없는 경우에는 접착력이 약한 경우가 있다. 이러한 경우, 생분해성 수지 가교 발포 시트의 접착면에 미리 접착제를 도포하거나 핫멜트 수지의 필름상물을 접착면에 개재시킬 수도 있다.

겔 분률이 50 % 이하의 것이더라도 프레스압을 저하시키는 등의 방법을 사용하면 물론 상기와 같은 성형에 사용할 수 있다.

본 발명의 발포 시트의 평균 기포 직경은 바람직하게는 0.05 내지 1 mm의 범위이며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.9 mm의 범위이며, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.8 mm의 범위이다. 0.05 mm 이하이면 발포 시트의 유연성이 저하하고, 1 mm 을 초과하면 발포 시트 표면의 평활성이 저하되는 것 외에 이차 성형했을 때에 전개가 큰 부분에서 발포 시트가 찢어지는 수가 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한 본 발명의 발포 시트는, 발포 시트 표면에서 발포 시트의 두께 방향 20 %의 범위에 중심이 위치하고 있는 기포의 평균값(a)와, 발포 시트의 두께 방향의 중앙부 60 %에 대응하는 내층 부분의 범위에 중심이 위치하고 있는 기포의 평균값(b)의 비가 0.3≤(a)/(b)≤1.2, 보다 바람직하게는 0.5≤(a)/(b)≤1.0이다. 이 비가 0.3을 하회하면, 즉 표층 부분의 기포 직경이 작아지면 발포 시트 표면이 딱딱해지기 때문에 이차 성형을 했을 때에 주름 등이 발생하기 쉽고, 1.2를 초과하면 즉 표층 부분의 기포가 커지면 발포 시트 표면의 평활성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 발포 시트의 기포 직경은 이하와 같이 하여 측정한다.

발포 시트를 길이 방향과 폭 방향으로 수직인 단면으로 절단한다. 이 단면을 전자 현미경으로 배율 50 배로 사진 촬영한다. 이 사진상에서, 발포 시트의 두 표층 2변과 150 mm 폭의 2개의 평행선으로 구성되는 직사각형내에 중심이 있는 모든 기포에 대하여 갯수를 세어 두께 방향의 직경을 측정하고, 평균값을 산출하여 이것을 평균 기포 직경으로 한다.

또한, 이 사진상에서, 발포 시트의 임의의 한쪽 표층과 발포 시트의 표층으로부터 두께에 대하여 20 %의 위치를, 150 mm 폭의 2개의 평행선으로 연결한다. 이 4개의 직선으로 구성되는 직사각형내에 중심이 있는 전체 기포에 대하여 갯수를 세고 두께 방향의 직경을 측정하여 그 평균값(a)를 산출한다. 내층 부분에 대해서 는 발포 시트의 양쪽 표층으로부터 두께에 대하여 각각 20 %의 위치와 이것과 직각인 150 mm 폭의 2개의 평행선으로 구성되는 직사각형내에 중심이 있는 전체 기포에대하여 같은 측정을 하여 그 평균값(b)를 산출한다.

상기한 바와 같이 기포의 두께 방향의 직경을 제어하는 방법으로서는, 예를 들면 발포 시트의 두께 방향의 겔 분률을 제어하는 방법을 들 수 있다. 생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물을 시트상으로 성형한 후, 전자선을 조사할 때, 우선 200 kV 라는 저가속 전압으로 조사하거나 티탄 판 등으로 비정을 짧게 한 상태로 전자선을 조사하여 표층 부분을 가교시켜 두고 그 후에 800 kV 라는 고가속 전압으로 조사하면 시트의 표층 부분의 겔 분률이 높아지기 때문에 얻어지는 발포 시트의 표층 부분의 겔 분률도 높아져 발포 시트 표층 부분의 기포는 미세하고, 내층 부분의 기포는 크게 할 수 있다. 또한, 열분해형 발포제, 가교 촉진제의 함유량이 다른 복수의 시트를 접합하거나 공압출하고 나서 가교, 발포시키는 방법 등도 들 수 있다. 또한, 열분해형 발포제를 분해시킬 때의 온도를 발포로의 입구에서 출구까지에 고저를 마련하는 방법 등이 있다. 발열 분해형의 발포제를 예로 들면 발포시킬 때의 온도가 낮아지면 열분해 속도가 늦어져 기포가 작아지고, 반대로 온도가 높아지면 열분해 속도가 빨라지기 때문에 기포가 커진다. 따라서, 발포 초기 단계에서는 온도를 낮게 설정하여 표층 부분의 기포를 미세하게 해 두고, 후반 부분에서는 온도를 높게 하여 내층 부분의 기포를 크게하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 발포 시트는 그 인장 신장도로서, 온도 40 ℃ 내지 160 ℃의 범위 에 최대값을 가지며, 그 최대값이 200 % 이상인 것이 바람직하다. 인장 신장도가 최대가 되는 온도가 40 ℃를 하회하면 성형품의 상온에서의 치수 안정성이 현저히 저하된다. 또한, 160 ℃를 상회하면 발포 시트를 성형하기 위한 가열 시간이 길어져 성형시의 사이클 타임이 길어지기 때문에 생산성이 저하되는 수가 있다.

또한, 본 발명 발포 시트의 신장이 최대가 되는 온도가 40 ℃보다 낮아지거나 160 ℃보다 높아져도 본 발명의 적층 시트를 진공 성형 또는 프레스 성형했을 때에 얻어진 성형품의 표면에 부풀음이나 주름 등이 생기기 쉬워진다. 또한, 발포 시트의 인장 신장도가 200 %를 하회하면 성형시에 전개가 큰 부분에서 발포 시트가 찢어져 버리는 수가 있다.

또한, 본 발명 발포 시트의 인장 신장도란 JIS K6767에 준거하여 측정한 값이다. 고온하에 측정을 하는 경우는 시험편을 소정 온도로 설정한 열풍 오븐에서 5분간 가열한 후에 측정을 하도록 한다.

또한, 본 발명 발포 시트의 용도로서는, 예를 들면 차량 용도로서는 도어, 인스트루먼트 패널, 시트백 가니쉬, 콘솔 박스, 천장, 발판 등의 내장재, 대쉬 패널 인슐레이터, 리어사이드트림 인슐레이터 등의 각종 인슐레이터, 트렁크사이드, 호일하우스 커버 등을 들 수 있다. 또한, 예를 들면 단열재로서는 파이프 커버, 스파이럴 호스, 긴 지붕 등에 이용된다. 또한, 예를 들면 쿠션재로서는 데스크 매트, 발판 등의 각종 매트류, 종이관 권심의 완충재 등을 들 수 있다. 또한 예를 들면 패킹재, 점착테이프 등의 기재, 타일 등의 메지재 등을 들 수 있다.

이러한 용도의 각종 요구 특성을 만족하기 위하여 엠보싱 가공, EC 처리 가 공, 슬라이스 가공, 천공 가공, 융착 가공, 프라이머 가공, 적층 가공, 진공 성형, 압축 성형, 스탬핑 성형, 인젝션 성형, 인젝션 프레스 성형 등의 각종 이차 가공을 할 수 있다.

또한, 요구 특성을 만족하기 위해서 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 열분해형 발포제, 가교 촉진제 이외의 첨가제 성분을 첨가할 수도 있다. 예를 들면 첨가제로서 유기 과산화물, 산화 방지제, 윤활제, 열안정제, 안료, 난연제, 대전 방지제, 핵제, 가소제, 항균제, 생분해 촉진제, 발포제 분해 촉진제, 광안정제, 자외선 흡수제, 블로킹 방지제, 충전제, 방취제, 증점제, 기포 안정제, 금속해 방지제 등을 단독 또는 두 가지 이상 병용하여 첨가할 수도 있다.

본 발명의 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 형태는 시트상이기 때문에 생산성이 우수할 뿐만 아니라 생분해 속도를 빠르게 할 수 있다. 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 두께는 바람직하게는 O.1 mm 내지 100 mm이다. 이러한 시트는 일단 발포 성형한 후에 슬라이스 가공이나 융착 가공 등의 이차 가공을 실시함으로써도 목적으로 하는 두께로 쉽게 가공할 수 있다.

이어서, 본 발명의 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제조 방법은, 생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물로부터 시트를 얻는 공정, 상기 시트에 전리성 방사선을 조사하여 이 수지 조성물을 가교시키는 공정, 또한 상기 가교 시트를 열 처리하여 연속적으로 시트상 가교 발포체로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 제조 방법이다. 구체적으로는, 예를 들면 하기의 제조 방법 등을 들 수 있다.

생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물을 단축 압출기, 이축 압출기, 벤버리 믹서, 니이더 믹서, 믹싱 롤 등의 혼련 장치를 이용하여 열분해형 발포제의 분해 온도 이하로 균일하게 용융 혼련하고, 이것을 시트상으로 성형한다. 이러한 수지 조성물은, 용융 혼련하기 전에 필요에 따라 믹서 등으로 기계적으로 혼합해 둘 수도 있다. 필요에 따라 생분해성 수지를, 예를 들면 호퍼드라이어 또는 진공 건조기 등으로 건조시켜 두는 것이 바람직하다. 이 때의 용융 혼련 온도는 발포제의 분해 개시 온도보다도 10 ℃ 이상 낮은 온도인 것이 바람직하다. 혼련 온도가 너무 높으면 혼련시에 열분해형 발포제가 분해되어 버려 양호한 발포체가 얻어지지 않는다. 가교 촉진제의 바람직한 첨가 방법으로서는 용융 혼련하기 전에 헨쉘 믹서 등으로 첨가하여 혼합하는 방법, 압출기의 원료 공급구로부터 첨가하는 방법, 벤트가 부착된 압출기에서는 벤트 입구로부터 첨가하는 방법 등을 들 수 있다.

또한, 이 시트의 두께는 바람직하게는 0.1 mm 내지 50 mm, 보다 바람직하게는 0.2 mm 내지 40 mm, 더욱 바람직하게는 0.3 mm 내지 30 mm이다. 시트의 두께가 O.1 mm 미만이면 발포 성형시에 시트 표면에서의 가스 누설이 많아 균일한 발포체가 되기 어렵고, 50 mm을 초과하면 시트의 강성이 높아져 연속 생산시의 권취성 등에 지장을 주는 수가 있다.

이어서, 얻어진 시트상의 수지 조성물에 전리성 방사선을 소정선량 조사하여 수지 조성물을 가교시켜 가교 시트를 얻는다.

본 발명에 있어서, 수지 조성물을 가교하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전리성 방사선을 소정선량 조사하는 방법, 유기 과산화물에 의한 가교, 실란 가교 등을 들 수 있다. 특히 전리성 방사선을 조사하는 방법을 이용하면 표면의 외관이 양호하여 기포가 균일한 발포 시트가 얻어진다. 종래, 전리성 방사선으로 생분해성 수지로부터 가교도가 충분한 발포 시트를 연속적으로 얻을 수는 없었다. 그러나 본원 발명자들은 분자내에 적어도 2개의 불포화 결합을 갖는 다관능성 단량체를 공존시킴으로써 생분해성 수지를 전리성 방사선으로 충분히 가교할 수 있다는 것을 발견하고 본원 발명에 도달한 것이다.

전리성 방사선으로서는, 예를 들면 α선, β선, γ선, 전자선 등을 들 수 있다. 전리성 방사선 중에서도 에너지가 균일한 전자선을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 전리성 방사선의 조사선량, 조사횟수, 또한 전자선에 의한 조사에서의 가속 전압 등은 목적으로 하는 겔 분률, 피조사물의 두께 등에 따라 다르지만 조사선량은 통상 10 내지 500 kGy, 바람직하게는 20 내지 300 kGy, 더욱 바람직하게는 20내지 200 kGy 이다. 조사선량이 너무 적으면 발포 성형시에 기포를 유지하기 때문에 충분한 용융 점도가 얻어지지 않고, 너무 많으면 얻어지는 발포 시트의 성형 가공성이 저하되거나 수지의 열화가 심하기 때문에 표면 상태가 양호한 발포 시트는 얻어지지 않는다. 또한, 조사시의 발열에 의해 수지가 연화되어 시트가 변형되거나 용단될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 조사횟수는 바람직하게는 4회 이하, 더욱 바람직하게는 2회 이하이다. 조사횟수가 4회를 초과하면 수지의 열화가 진행하여 발포시에 균일한 기포를 갖는 발포 시트가 얻어지지 않는 수가 있다.

또한. 시트의 두께가 4 mm을 초과하는 등의 경우에, 표층부와 내층부의 겔 분률을 균일하게 하는 방법으로서는, 예를 들면 전리성 방사선을 상기 시트의 양면에서 조사하는, 즉 2회 조사하는 방법 등을 이용하면 좋다.

또한, 전자선에 의한 조사에 있어서는 전자의 가속 전압을 제어함으로써 여러가지 두께의 피조사물에 대하여 효율적으로 수지를 가교시킬 수 있어 바람직하다. 여기에서, 가속 전압은 통상 200 내지 1500 kV이며, 바람직하게는 400 내지 1200 kV, 더욱 바람직하게는 600 내지 1000 kV이다. 가속 전압이 200 kV를 하회하면 전자선이 내부까지 닿기 어려워 발포시에 내부의 기포가 조대해지는 수가 있고, 1500 kV를 초과하면 수지의 열화가 진행되는 수가 있다.

본 발명에 있어서, 발포는 가교한 수지 조성물을 열분해형 발포제의 열분해 온도 이상으로 가열함으로써 통상 이루어진다.

이어서, 이 가교 시트를 열분해형 발포제의 분해 온도 이상의 온도에서 열처리하여 발포시킨다. 발포 성형을 위한 열처리는 종래 공지된 방법을 이용할 수도 있고, 예를 들면 종형 및 횡형의 열풍 발포로, 용융염 등의 화학 약품욕상 등에서 행할 수 있다. 생분해성 수지로서 지방족 폴리에스테르 등과 같이 가수 분해를 일으키기 쉬운 수지를 이용하는 경우는 약액욕상에서 발포시키기 보다도 종형 및 횡형 열풍 발포로에서 발포를 하는 것이 표면 상태가 양호한 발포 시트를 얻을 수 있다. 또한, 필요에 따라 발포 성형을 하기 전에 예열을 하여 수지를 연화시켜 두는 것이 바람직하고, 적은 열량으로 안정된 발포 시트를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 불필요해진 생분해성 수지 가교 발포체 및(또는) 그 용적 축소물을 새로운 수지 조성물 중에 첨가할 수도 있다. 이러한 발포체로서는 생산할 때에 발생하는 스타트, 스톱시의 손실, 생산시에 발생한 엣지 부분의 트리밍 등을 사용할 수 있고, 종래의 폴리올레핀계 수지 발포체에서는 폐기하는 것 밖에 방법이 없었지만, 본 발명의 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트에 있어서는 수율의 향상, 폐기물의 삭감 등의 목적을 위하여 바람직하게 적용할 수가 있다. 이러한 발포체 및(또는) 용적 축소물은 미리 재단하여 칩화해 두는 것이 바람직하다. 발포체의 용적 축소 방법으로서는, 예를 들면 발포체를 믹싱 롤 등으로 압축함으로써 탈포하여 용적 축소하는 방법, 발포체를 압출기로부터 압출 용적 축소하는 방법, 용제에 녹여 용적 축소하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 압출기로부터 압출 용적 축소할 때에 소량의 부탄디올이나 에틸렌글리콜 등의 알코올류, 수산화 나트륨 수용액, 수산화 칼륨 수용액, 염산, 황산 등의 산성, 알칼리성 수용액, 물 등을 첨가하면 가소제의 역할을 하기 때문에 바람직하게 사용할 수 있다. 특히 생분해성 수지 가교 발포체를 구성하는 생분해성 수지가 폴리에스테르 수지인 경우에는 상기와 같은 용제를 첨가함으로써 수지가 가수 분해되어 저분자량화되기 때문에 유동성이 향상되어 재이용화가 보다 용이해지는 데다가 생산성이 향상되기 때문에 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 또, 표면성, 황색도, 내열성, 재활용성, 성형 연신비, 스탬핑 성형성의 평가는 이하와 같이 하여 행하였다.

(생분해성의 평가)

생분해성의 평가는 제조한 발포 시트를 5 cm 각으로 절취하여 시가현 오오쓰시에 있는 도레이 주식회사 시가 사업장의 저수장 옆의 토양에 깊이 15 내지 20 cm의 구멍을 파 샘플을 매립하고, 토양 중 매설 테스트를 하여 중량을 측정하여 이하의 판정 기준에 의해 평가하였다.

생분해성 ◎:1년 이내에 50 % 이상 중량 감소

생분해성 ○:1년 이내에 30 % 이상 중량 감소

생분해성 ×:1년 후 중량에 거의 변화가 보이지 않음

(표면성의 평가)

표면성의 평가는 가부시끼가이샤 고사카 연구소 제조 표면 거칠기 측정기 SURFCORDER SE-2300를 이용하여 표면 거칠기를 측정하고, Ra75의 측정값으로 이하의 판정 기준에 의해 평가하였다.

표면성 ◎:Ra75값이 25 ㎛ 미만

표면성 ○:Ra75값이 25 ㎛ 이상

(황색도의 평가)

황색도의 평가는 스가 시껜끼 가부시끼가이샤 제조 SM 컬러 컴퓨터를 이용하여 황색도를 측정하고, YI값으로 이하의 판정 기준에 의해 평가하였다.

황색도 ◎:YI값이 35 미만

황색도 ○:YI값이 36 내지 45

황색도 ×:YI값이 46 이상

(내열성의 평가)

발포 시트를 15 cm 각으로 정확하게 잘라 내어 100 ℃로 설정한 오븐 속에 60 분 간 방치한다. 60 분 경과 후, 오븐에서 꺼내 약 30 분 내지 60 분 간 실온에서 냉각한다. 샘플의 치수를 측정하고, 이하의 식에 기초하여 치수 변화율을 백분률로 산출하고, 이하의 판정 기준에 의해 평가하였다.

내열성 ◎:치수 변화율이 ± 3% 이내

내열성 ○:치수 변화율이 ± 5% 이내

내열성 ×:치수 변화율이 ± 5% 초과

가열 치수 변화율(%)=[{오븐에 넣기 전의 샘플 길이-오븐에서 꺼낸 후의 샘플 길이}/오픈에 넣기 전의 샘플 길이]× 100

(재활용성의 평가)

재활용성이란 불필요해진 발포체를 원료의 일부로서 재이용하여 다시 발포체를 제조할 수 있는 것을 말한다.

제조한 발포체를 믹싱 롤 등으로 탈포하여 용적 축소물로 만든다. 이것을 크기 5 내지 7 mm, 두께 1 내지 3 mm의 칩상으로 재단하여 용적 축소물을 제조한 것과 동일한 중합체와 적절하게 배합 비율을 바꿔 혼합하고 필요량의 열분해형 발포제, 가교 촉진제를 첨가하여 시트화, 조사, 발포시켜 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트를 제조한다.

이 재활용성의 판정 기준은, 이하와 같다.

재활용성 ○:다시 발포 시트를 제조할 수 있다.

재활용성 ×:다시 발포 시트를 제조할 수 없다.

(성형 연신비)

직경 D, 깊이 H의 수직 원통상 암컷틀상에서 발포 시트를 가열하고, 진공 성형기를 이용하여 스트레이트 성형했을 때에 발포 시트가 찢어지지 않고 원통상으로 전개, 신장되는 한계에서의 H/D의 값을 말한다. 또, 여기에서 직경 D는 50 mm 이다. 발포 시트의 표면 온도가 약 100, 120, 140, 160, 180, 200 ℃의 6점에 대하여 성형 연신비를 측정하고, 그 값에 대하여 이하의 기준으로 판단하였다.

성형 연신비 ◎:모든 온도에서 성형 연신비 0.50 내지 2.00

성형 연신비 ○:4점 이상의 온도에서 성형 연신비 0.50 내지 2.00

성형 연신비 ×:성형 연신비가 0.50 이상이 되는 온도가 3점 미만

(스탬핑 성형성)

실시예 8 및 9에서 제조한 발포 시트, 비교예 10에서 제조한 발포 시트에 대하여 시험을 실시하였다. 제조한 발포 시트에 표피재로서 큐플라로 이루어지는 니트 퍼블릭을 프레임 라미(화염 처리법)로 접합하여 적층체를 성형하였다.

그러한 후, 금형내에 상기 복합체를 셋트하고, 하부 금형으로부터 생분해성 수지로서 폴리부티렌숙시네이트(PBS) # 1020(쇼와 고분자(주) 제조)를 180 ℃에서 사출·주입함과 동시에 5 MPa의 압력을 부하하여 상하 금형을 폐쇄함과 동시에 압력을 유지시키고 골재의 성형과 함께 복합체와의 일체 성형을 하였다. 10개의 성 형품을 제조하고, 이하의 기준에 기초하여 판정하였다.

스탬핑 성형성 ◎:모두 성형품의 표피에 구멍이 나 있지 않다.

스탬핑 성형성 ○:구멍이 나 있는 성형품이 2개 이하.

스탬핑 성형성 ×:구멍이 나 있는 성형품이 3개 이상.

실시예 1

생분해성 수지로서 폴리부티렌숙시네이트(PBS)인 "비오놀레" # 1003(쇼와 고분자(주) 제조) 100 kg, 발포제로서 아조디카르복실아미드 7.0 kg, 가교 촉진제로서 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 3.0 kg, 안정제로서 Irganox.245(시바 스페셜티·케미컬 제조), AO-412S(아사히 덴카 고교(주) 제조) 각각 0.3 kg을 발포제가 분해되지 않는 온도, 구체적으로는 160 ℃로 가열한 벤트가 부착된 2축 압출기에 도입, T 다이로부터 압출하여 두께가 1.5 mm인 가교 발포용 시트로 성형하였다. 이 시트에 55 kGy의 전자선을 가속 전압 800 kV로 조사하여 가교시킨 후, 종형 열풍 발포 장치에 연속적으로 도입, 230 ℃에서 3 내지 4분 가열 발포하여 연속 시트상 가교 발포체로서 권취하였다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 4.0 mm, 겔 분률은 38 %, 발포 배율 16 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 2

생분해성 수지로서 폴리부티렌숙시네이트/아디페이트(PBS/A)인 "비오놀레" # 3003(쇼와 고분자(주) 제조)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발 포 시트를 제조하였다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 3.7 mm, 겔 분률은 40 %, 발포 배율 20 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 3

생분해성 수지로서 폴리부티렌테레프탈레이트·아디페이트(PBT/A)인 "에코플렉스"(BASF 재팬(주) 제조)를 이용하여 조사선량을 80 kGy로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 2.8 mm, 겔 분률은 22%, 발포 배율 15 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 4

생분해성 수지로서 폴리카프로락톤(PCL)인 "플라그 셀"# PHB-O2(다이셀 화학(주) 제조)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 3.8 mm, 겔 분률은 42 %, 발포 배율 20 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 5

생분해성 수지로서 폴리락트산(PLA)인 "L4040D"(카길다우(주) 제조)를 이용 하고, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트를 7부 이용하고 압출시의 온도를 170 ℃, 조사선량을 80 kGy, 발포 온도를 240 ℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 2.8 mm, 겔 분률은 27%, 발포 배율 11 배이고, 강성이 높고, 내열성이 우수하며 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

비교예 1

프로필렌에에틸렌을 5.2 중량% 랜덤 공중합한 멜트 인덱스(M1)가 2.2 g/10분인 폴리프로필렌계 수지 70 kg, M1이 9.5 g/10분인 폴리에틸렌 30 kg, 안정제로서 "이르가녹스" 1010(시바 스페셜티 케미컬 가부시끼가이샤 제조)0.45 kg, "이르가녹스 "PS802(시바 스페셜티 케미컬 가부시끼가이샤 제조) 0.3 kg, 발포제로서 아조디카르복실아미드 6.4 kg, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 5.0 kg를 이용하고 압출시의 온도를 175 ℃로, 조사선량을 55 kGy, 발포 온도를 240 ℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법에 의해서 발포 시트를 얻었다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트는 두께 3.0 mm, 겔 분률은 50 %, 발포 배율 15 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수한 것이었다.

실시예 1 내지 5, 및 비교예 1에서 얻어진 발포 시트를 토양에 매설하고, 1년 경과 후에 상태를 확인했더니 실시예 1 내지 5의 것은 전부 분해 변화가 관측되었지만, 비교예 1의 것은 원형을 유지하고 생분해되어 있지 않았다.

실시예 6

실시예 1에서 얻어진 발포 시트를 제조할 때에 발생한 엣지의 트리밍 부분을 믹싱 롤로 탈포하고, 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 용적 축소물을 제조하여 얻어진 용적 축소물을 재단기에 걸어 한 변이 대략 5 mm인 용적 축소칩을 제조하였다.

이 용적 측소 칩 10 kg과 실시예 1에서 사용한 폴리부티렌숙시네이트(PBS) 90 kg를 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 발포제로서 아조디카르복실아미드 7.0 kg, 가교 촉진제로서 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 3.0 kg, 안정제로서 이르가녹스. 245(시바 스페셜티 케미컬 제조), AO-412S(아사히 덴카 고교(주) 제조) 각각 0.3 kg을 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 3.9 mm, 겔 분률 49 %, 발포 배율 20 배이고 실시예 1에서 제조한 것과 마찬가지로 폭방향으로 얼룩짐이 없는 표면 형태가 좋고 외관이 미려한 것이었다.

실시예 7

실시예 2에서 얻어진 발포 시트를 이용하고, 실시예 2에서 사용한 폴리부티렌숙시네이트/아디페이트를 이용한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 방법으로 발포 시트를 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 3.5 mm, 겔 분률 47 %, 발포 배율 18 배이고, 실시예 2에서 제조한 것과 마찬가지로 폭방향으로 얼룩짐이 없는 표면 형태가 좋고 외관이 미려한 것이었다.

비교예 2

비교예 1에서 얻어진 발포 시트를 이용하고, 비교예 1에서 이용한 프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지를 이용한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 방법으로 발포 시트를 얻고자 시도했지만 용적 축소물의 점도가 너무 높기 때문에 압출기 선단에서 막혀 벤트 입구에서 중합체가 역류하여 시트를 성형할 수 없었다.

실시예 6 및 7에서 알 수 있는 바와 같이 실시예 1 및 2에서 얻어진 가교 발포 시트는 재활용성이 우수한 데에 대하여 비교예 2에서 알 수 있는 바와 같이 비교예 1에서 얻어진 가교 발포 시트는 재활용성이 매우 뒤떨어져 폐기할 수 밖에 없었다.

실시예 8

가교 촉진제로서 1,6-헥산디올디메타크릴레이트를 2 kg 이용하고, 조사선량을 105 KGy로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 2.9 mm, 겔 분률 48 %, 발포 배율 13배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 9

가교 촉진제로서 1,6-헥산디올디메타크릴레이트를 5 kg 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 3.4 mm, 겔 분률 60 %, 발포 배율 13 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수한 것이며 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 10

발포제로서 아조디카르복실아미드를 15 kg 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 4.1 mm, 겔 분률 45 %, 발포 배율 28 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 11

가교 촉진제로서 디비닐벤젠을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 3.7 mm, 겔 분률 55 %, 발포 배율 18 배이고, 표면 형태가 좋고 외관이 미려하며 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

비교예 3

가교 촉진제를 이용하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하여 발포 시트를 얻고자 시도했지만 종형 열풍 발포로에 도입했더니, 시트가 용단되어 버려 발포 시트를 얻을 수 없었다.

비교예 4

비교예 3에서는 온도가 너무 높다고 생각하여 발포로의 온도를 200도로 설정했지만 역시 마찬가지로 시트가 용단되어 버려 발포 시트를 얻을 수 없었다.

비교예 5

비교예 4에서도 온도가 너무 높기 때문에 발포 조제로서 산화 아연을 0.7 kg 첨가하고 발포로의 온도를 170으로 설정했지만 시트가 용단되어 버려 발포 시트를 얻을 수 없었다.

비교예 6

비교예 3에서는 조사선량이 낮았기 때문에 선량을 160 kGy로 변경했더니, 조사 후의 시트의 표면이 요철로 되어 있었다. 이것을 종형 발포로에 연속적으로 투입했더니 역시 발포로에서 시트가 용단되어 발포 시트를 얻을 수 없었다.

실시예 1 내지 5 및 8 내지 11에서 알 수 있는 바와 같이 가교 촉진제를 이용하여 전자선 조사함으로써 발포제의 분해 가스를 유지하기 위해서 필요한 용융 점도가 얻어지는 것에 대하여 비교예 3 내지 6에서는 발포로의 온도를 저하시키더라도 용융 점도가 부족하여 발포 시트를 얻을 수 없기 때문에 가교 촉진제를 이용하는 것의 효과는 매우 크다는 것을 알 수 있다.

실시예 12

생분해성 수지로서 폴리부티렌숙시네이트(PBS)인 "비오놀레" # 1003(쇼와 고분자(주) 제조) 100 kg, 발포제로서 아조디카르복실아미드 7.0 kg, 가교 촉진제로서 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 3.0 kg, 유기 과산체물로서 디쿠밀퍼옥시드 0.6 kg, 안정제로서 이르가녹스 245(시바 스페셜티 케미컬 제조), AO-412S(아사히 덴카고교(주) 제조) 각각 0.3 kg을 발포제가 분해되지 않는 온도, 구체적으로는 160 ℃로 가열한 벤트가 부착된 2축 압출기에 도입, T 다이로부터 압출하여 두께가 1.5 mm인 가교 발포용 시트로 성형하였다. 이 시트를 전반 부분을 200 ℃, 후반 부분을 230 ℃로 설정한 종형 열풍 발포 장치에 연속적으로 도입, 가열 발포하여 연속 시트상 가교 발포체로서 권취하였다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 2.7 mm, 겔 분률은 19 %, 발포 배율 9배로 약간 황색 경향이 있었지만, 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 13

실시예 12에 추가로 발포제 분해 촉진제로서 산화 아연을 0.7 kg 더한 것 이외에는 실시예 12와 동일한 방법으로 발포 시트를 제조하였다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 2.8 mm, 겔 분률은 20 %, 발포 배율은 10 배로 실시예 12의 것보다 백색도가 증가되어 있어 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

실시예 14

유기 과산화물을 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-3-헥신 0.8 kg, 가교 촉진제 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 7 kg를 이용한 것 이외에는 실시예 12와 동일 방법에 의해 발포 시트를 제조하였다.

이렇게 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 3.2 mm, 겔 분률은 30 %, 발포 배율 14 배로 약간 황색 경향이 있었지만 형태 유지성이 우수하고 발포 시트 내부의 기포도 균일한 것이었다.

비교예 7

실시예 12에서 가교 촉진제를 이용하지 않는 것 이외에는 실시예 12와 동일한 방법으로 시트를 제조하였다. 이 시트를 200 ℃로 설정한 발포로에 도입했더니 시트가 용단되어 버려 발포 시트를 얻을 수 없었다.

비교예 8

실시예 13에서 가교 촉진제를 이용하지 않는 것 이외에는 실시예 13과 동일한 방법으로 시트를 제조하였다. 이 시트를 200 ℃로 설정한 발포로에 도입했더니 시트가 용단되어 버려 발포 시트를 얻을 수가 없었다.

비교예 9

실시예 14에서 가교 촉진제를 이용하지 않는 것 이외에는 실시예 14와 동일한 방법으로 시트를 제조하였다. 이 시트를 200 ℃로 설정한 발포로에 도입했더니 시트가 용단되어 버려 발포 시트를 얻을 수 없었다.

실시예 12 내지 14 및 비교예 7 내지 9로부터 알 수 있는 바와 같이 유기 과산화물과 가교 촉진제를 이용해야 비로소 발포에 필요한 용융 점도가 얻어지는 것이 분명하고 가교 촉진제를 이용하는 것의 효과는 매우 크다는 것을 알 수 있다.

비교예 10

생분해성 수지로서 폴리부티렌숙시네이트(PBS) 비오놀레 #1903(쇼와 고분자(주) 제조)를 150 ℃로 설정한 압출기에 도입하고, 압출기의 도중부터 탄산 가스를 약 5.0중량% 주입하고, 립 폭 0.4 mm로 설정한 서큘러 다이로 압출하여 압력을 해방함으로써 발포 시트를 얻었다.

이와 같이 하여 얻어진 발포 시트의 두께는 1.9 mm이고, 겔 분률은 0 %, 발 포 배율은 16 배, 발포 시트의 외관은 양호하였지만 발포 시트 내부의 기포는 불균일하여 두께 방향으로 비틀림감이 있는 발포 시트였다.

실시예, 비교예의 결과를 표 1,2에 정리하였다. 단, 표 중의 약호의 의미는 다음과 같다.

가교 촉진제의 종류	HX:1,6-헥산디올디메타크릴레이트
	DVB:디비닐벤젠
가교제의 종류	DCP:디쿠밀퍼옥시드
	DBH:2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-3-헥신

본 발명은, 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 발포 시트는 생분해성을 가지며 재활용 가능하고, 성형 가공성이 양호하고 경량이며 외관이 미려하여 실용상 충분한 내열성을 가지므로 예를 들면 자동차 등의 내장재, 파이프 커버 등의 단열재, 테이프 권심 등의 완충재 등의 폭넓은 분야에 사용할 수 있는 것이다.

Claims

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생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물을 이용하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 제조 방법이며, 상기 생분해성 수지가 폴리락트산, 생분해성의 중축합형 지방족 폴리에스테르, 생분해성의 중축합형 공중합 방향족 폴리에스테르, 락톤 수지, 생분해성 셀룰로오스에스테르, 폴리펩티드, 폴리비닐알코올, 전분, 셀룰로오스, 키틴·키토산질 및 천연 직쇄상 폴리에스테르계 수지로부터 선택되는 적어도 1종이고, 상기 가교 촉진제가 메타크릴레이트계 화합물 또는 아크릴레이트계 화합물이고, 상기 생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물로부터 시트를 얻는 공정, 상기 시트에 전리성 방사선을 조사하여 이 수지 조성물을 가교시키는 공정, 추가로 상기 가교 시트를 열 처리하여 연속적으로 시트상 가교 발포체로 하는 공정을 포함하며, 발포 배율 5 내지 40배인 발포 시트를 얻는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 제조 방법.
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제 13항에 있어서, 수지 조성물 중의 열분해형 발포제의 배합량이 생분해성 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부인 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 제조 방법.
제 13항에 있어서, 전리성 방사선이 전자선인 생분해성 수지 가교 연속 발포 시트의 제조 방법.
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