KR102190656B1 - 셀 발현 균일도가 우수한 발포시트 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 발포시트는 폴리에스테르 수지로 구성되어 가격 경쟁력이 있으면서 인체에 안전하며, 친환경적이다. 또한, 상기 발포시트는 내충격성 및 성형성이 우수하며, 특정 크기의 무기입자를 폴리에스테르 수지 내부에 균일하게 분산하여 발포시트의 셀 발현 균일도가 높고, 무기입자의 크기에 따라 셀 사이즈를 조절할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 무기입자를 포함하여 셀 발현 균일도가 우수한 발포시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일회용 식품 용기로 사용되고 있는 제품은 발포식과 비발포식으로 나뉜다. 일반적으로 발포식 용기는 폴리스타이렌을 발포 가스와 혼합시켜 압출시킨 제품이 사용되고 있는데, 상기 발포식 용기는 두께를 비교적 두껍게 유지할 수 있어 형태 유지, 단열성, 가격 경쟁력이 높은 이점이 있으나 고온에서 인체에 유해한 물질이 방출되는 문제가 있다. 또한, 비발포식 용기의 경우 열에 안정한 폴리프로필렌을 필름형태로 제작된 제품이 사용되는데, 상기 비발포식 용기는 고온에서 형태변화율이 적고 유해물질이 검출되지 않으나, 가격이 비싸고 단열이 잘 되지 않는 문제가 있다.
일회용 내열용기를 가장 많이 쓰는 대표적인 제품으로는 컵라면 용기를 꼽을 수 있다. 이러한 컵라면 용기로는 앞서 언급된 폴리스타이렌 발포 용기가 대체로 사용되므로 이를 종이 용기로 대체하고자 하는 노력이 시도되고 있다. 그러나, 종이 용기의 경우 제조 단가가 높아 가격 경쟁력이 낮으므로 상용화에 한계가 있다.
한편, 최근 1인 가구가 증가함에 따라 배달음식 및 간편요리 제품의 수요가 점차 늘어나고 있는 가운데, 경제적이면서 인체에 유해한 물질로부터 안전한 일회용 용기에 대한 니즈가 점차 증가하고 있다.
따라서, 형태 유지나 단열성이 우수하고, 외관 디자인이 용이하여 심미적 효과가 뛰어날 뿐만 아니라, 가격 경쟁력이 있으면서 인체에 안전하고 친환경적인 일회용 용기에 대한 개발이 요구되고 있다.
이에, 본 발명의 목적은 형태 유지나 단열성이 우수하고, 가격 경쟁력이 있으면서, 인체에 안전하며, 친환경적인 일회용 용기를 위한 소재를 제공하는데 있다.
본 발명은 일실시예에서,
무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지의 발포시트로서,
무기입자의 평균 크기는 0.05 ㎛ 내지 60 ㎛이며,
발포시트의 평균 셀 사이즈는 5 ㎛ 내지 500 ㎛이고,
하기 수학식 1을 만족하는 발포시트를 제공한다:
[수학식 1]
50% ≤ |V1-V0| / V0 × 100 ≤ 300%
상기 수학식 1에서,
V0은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 이전의 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
V1은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
또한, 본 발명은 일실시예에서,
상기 발포시트를 포함하는 식품용기로서, 하기 수학식 3을 만족하는 식품용기를 제공한다:
[수학식 3]
|CV1-CV0| / CV0 × 100 ≤ 15%
상기 수학식 3에서,
CV0은 식품용기를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 이전의 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
CV1은 식품용기를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
나아가, 본 발명은 일실시예에서,
폴리에스테르 수지, 및 무기입자를 포함하는 수지 혼합물을 압출 발포하여 발포시트를 제조하는 단계를 포함하고,
무기입자의 평균 크기는 0.05 ㎛ 내지 60 ㎛이며,
발포시트의 평균 셀 사이즈는 5 ㎛ 내지 500 ㎛인 발포시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발포시트는 폴리에스테르 수지로 구성되어 가격 경쟁력이 있으면서 인체에 안전하며, 친환경적이다. 또한, 상기 발포시트는 내충격성 및 성형성이 우수하며, 특정 크기의 무기입자를 폴리에스테르 수지 내부에 균일하게 분산하여 발포시트의 셀 발현 균일도가 높고, 무기입자의 크기에 따라 셀 사이즈를 조절할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시예 및 비교예를 대상으로 주사전자현미경(SEM) 촬영한 이미지이다.
본 발명은 발포시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 폴리스타이렌을 이용한 발포식 용기나 폴리프로필렌을 이용한 비발포식 용기를 대체하기 위하여 폴리에스테르를 이용한 발포식 용기를 개발하고자 하는 시도가 이어졌다. 그러나, 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)를 발포시트로 제조하는 경우 기핵제 마스터배치를 투입하면서 발포를 유도하나 별도의 기핵제를 투입하게 되면 첨가된 기핵제의 분산성 부족에 따라 발현된 셀(cell)의 균일도가 저하될 수 있으며, 공정 오류에 따른 함량 불균일이 발생될 수 있다. 뿐만 아니라, 종래 PET 발포시트는 용융점(melting point)이 폴리스타이렌 발포시트에 비해 낮아 폴리스타이렌의 성형 온도 조건에서 성형이 어려운 문제가 있다.
이와 같은 문제를 개선하기 위하여, 본 발명은 폴리에스테르 수지를 포함하는 발포시트 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발포시트는 폴리에스테르 수지로 구성되어 가격 경쟁력이 있으면서 인체에 안전하며, 친환경적이다. 또한, 상기 발포시트는 내충격성 및 성형성이 우수하며, 특정 크기의 무기입자를 폴리에스테르 수지 내부에 균일하게 분산하여 발포시트의 셀 발현 균일도가 높고, 발포 시 무기입자의 크기에 따라 셀 사이즈를 조절할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
발포시트
본 발명은 일실시예에서, 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지의 발포시트로서,
무기입자의 평균 크기는 0.05 ㎛ 내지 60 ㎛이며,
발포시트의 평균 셀 사이즈는 5 ㎛ 내지 500 ㎛이며,
하기 수학식 1을 만족하는 발포시트를 제공한다:
[수학식 1]
50% ≤ |V1-V0| / V0 × 100 ≤ 300%
상기 수학식 1에서,
V0은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 이전의 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
V1은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
본 발명에 따른 발포시트는 폴리에스테르 수지를 주성분으로 포함하는 발포시트로서, 상기 폴리에스테르 수지로 구성되는 층 내부에 무기입자가 균일하게 분산된 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 무기입자는 발포시트 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 1.00 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로는 발포시트 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 0.80 중량%, 0.05 중량% 내지 0.60 중량%, 0.05 중량% 내지 0.40 중량%, 0.10 중량% 내지 0.50 중량%, 0.15 중량% 내지 0.45 중량%, 또는 0.20 중량% 내지 0.40 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기입자는 산화티탄 (TiO2), 활석 (Talc), 실리카 (silica) 및 산화지르코늄(ZrO2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 무기입자는 산화티탄 (TiO2), 활석 (Talc) 또는 실리카 (silica)일 수 있다. 상기 무기입자들은 폴리에스테르 수지의 발포 시 셀의 사이즈를 작아지게 하면서 셀의 밀도를 높이는 역할을 수행할 수 있다.
아울러, 상기 무기입자의 크기는 0.05 ㎛ 내지 60 ㎛일 수 있으며, 구체적으로는 0.05 ㎛ 내지 50 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 40 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 30 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 20 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 15 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 5 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 1 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 0.6 ㎛, 0.05 ㎛ 내지 0.2 ㎛, 0.15 ㎛ 내지 0.6 ㎛, 0.4 ㎛ 내지 6 ㎛, 0.4 ㎛ 내지 11 ㎛, 0.08 ㎛ 내지 40 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 35 ㎛, 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 1 ㎛ 내지 9 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 8 ㎛ 내지 20 ㎛, 8 ㎛ 내지 15 ㎛¸8 ㎛ 내지 12 ㎛, 12 ㎛ 내지 25 ㎛, 18 ㎛ 내지 30 ㎛, 20 ㎛ 내지 40 ㎛, 35 ㎛ 내지 60 ㎛, 45 ㎛ 내지 60 ㎛, 또는 45 ㎛ 내지 55 ㎛일 수 있다. 본 발명은 무기입자의 크기를 상기 범위로 제어함으로써 폴리에스테르 수지의 발포 시 셀의 발포성 및 셀 사이즈를 용이하게 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 무기입자는 폴리에스테르 수지에 균일하게 분산되어 수지의 발포성을 일정하게 유지시킴으로써 압출된 시트의 셀 균일도, 즉 셀 사이즈의 분산도를 균일하게 하게 할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지에 균일하게 분산된 무기입자의 크기가 줄어들수록 셀의 사이즈는 감소하여 셀의 밀도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 발포시트의 평균 셀 사이즈는 5 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있으며, 구체적으로는 10 ㎛ 내지 400 ㎛, 15 ㎛ 내지 450 ㎛, 20 ㎛ 내지 400 ㎛, 50 ㎛ 내지 370 ㎛, 15 ㎛ 내지 200 ㎛, 80 ㎛ 내지 350 ㎛, 100 ㎛ 내지 300 ㎛, 70 ㎛ 내지 120 ㎛, 30 ㎛ 내지 110 ㎛, 250 ㎛ 내지 370 ㎛, 290 ㎛ 내지 410 ㎛, 280 ㎛ 내지 320 ㎛, 330 ㎛ 내지 380 ㎛, 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 또는 5 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다.
또한, 발포시트의 셀 사이즈는 균일도(또는 발현 균일도)가 우수하여 평균 셀 사이즈와 최대 및 최소 셀 사이즈의 편차는 낮을 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 발포 시트는 발포시트의 평균 셀 사이즈에 대한 최대 및 최소 셀 사이즈의 편차가 ±65% 이내, ±60% 이내, ±50% 이내 또는 ±45% 이내일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 발포시트의 평균 셀 사이즈가 10 ㎛인 경우 최대 셀 사이즈는 15 ㎛ 이하이고, 최소 셀 사이즈는 5 ㎛ 이상일 수 있으며, 평균 셀 사이즈가 350 ㎛인 경우 최대 셀 사이즈는 500 ㎛ 이하이고, 최소 셀 사이즈는 200 ㎛ 이상일 수 있다.
나아가, 발포시트의 평균 셀 밀도는 800 cells/㎠ 내지 25000 cells/㎠ 일 수 있으며, 구체적으로는 800 cells/㎠ 내지 23000 cells/㎠, 800 cells/㎠ 내지 20000 cells/㎠, 800 cells/㎠ 내지 15000 cells/㎠, 800 cells/㎠ 내지 11000 cells/㎠, 800 cells/㎠ 내지 8000 cells/㎠, 1000 cells/㎠ 내지 5500 cells/㎠, 4500 cells/㎠ 내지 6000 cells/㎠, 15000 cells/㎠ 내지 25000 cells/㎠, 20000 cells/㎠ 내지 24500 cells/㎠, 21000 cells/㎠ 내지 24500 cells/㎠, 900 cells/㎠ 내지 2000 cells/㎠, 900 cells/㎠ 내지 1800 cells/㎠, 또는 1200 cells/㎠ 내지 1600 cells/㎠일 수 있다.
아울러, 상기 발포시트는 수학식 1을 만족한다:
[수학식 1]
50% ≤ |V1-V0| / V0 × 100 ≤ 300%
상기 수학식 1에서,
V0은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 이전의 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
V1은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
구체적으로, 본 발명의 발포시트는 200℃ 오븐에 30초 동안 노출시키기 전 후의 지름 및 두께의 치수 변화율을 측정하여 체적 변화를 평가하는 경우, 수학식 1에 따른 치수 변화율이 50 내지 280%, 50 내지 250%, 50 내지 200%, 50 내지 150%, 50 내지 100%, 50 내지 90%, 50 내지 80%, 50 내지 70%, 100 내지 300%, 150 내지 300%, 200 내지 300%, 250 내지 300%, 80 내지 120%, 80 내지 140%, 150 내지 200%, 180 내지 300%, 220 내지 290%, 270 내지 300%, 90 내지 150%, 90 내지 160%, 110 내지 170%, 130 내지 170%, 140 내지 160%, 140 내지 190%, 190 내지 2430%, 170 내지 210%, 190 내지 210%, 220 내지 280%, 240 내지 260%, 또는 230 내지 280% 범위일 수 있다.
또한, 상기 발포시트는 높은 평균 셀 밀도를 나타내어 식품용기나 식음료용 용기에 적합한 내충격성을 구현할 수 있다. 하나의 예로서, 본 발명에 따른 발포시트는 내충격성이 우수하여 하기 수학식 2의 조건을 만족할 수 있다:
[수학식 2]
|SV1-SV0| / SV0 × 100 ≤ 20%
상기 수학식 2에서,
SV0은 길이 10 cm 및 너비 10 cm인 발포시트로부터 높이가 30 cm 되는 위치에서 500g의 구(직경: 7 cm)를 자유 낙하시키기 전 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
SV1은 길이 10 cm 및 너비 10 cm인 발포시트로부터 높이가 30 cm 되는 위치에서 500g의 구(직경: 7 cm)를 발포시트로 자유 낙하시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
상기 수학식 2에 따른 형태 변화율은 발포시트가 외부로부터 충격을 받을 경우에 대응하는 값으로서, 체적은 발포시트의 길이, 너비 및 두께 각각의 길이를 곱하여 계산된 값을 의미한다. 본 발명에 따른 발포시트(평균 두께: 2.5 ㎜)는 길이 10 cm 및 너비 10 cm 로 재단한 다음, 발포시트로부터 높이가 30 cm 되는 위치에서 500g의 구(직경: 7 cm)를 발포시트로 자유 낙하시키는 경우, 수학식 2에 따른 발포시트의 형태 변화율이 0.01 내지 20%, 0.05 내지 18%, 0.1 내지 15%, 0.1 내지 10% 또는 0.1 내지 5% 범위일 수 있고, 경우에 따라서는 0%에 가까울 수 있다. 본 발명의 발포시트는 수학식 2를 만족함으로써 내충격성이 향상되어 외부로부터 충격을 받을 경우 변형이 일어나지 않거나 현저히 낮은 형태 변형률을 가질 수 있다.
나아가, 상기 발포시트는 폴리에스테르 수지 내에 무기입자와 함께 카본블랙(Carbon black)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 카본블랙의 함량은 발포시트 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 5 중량%일 수 있고, 구체적으로는 0.05 중량% 내지 4.5 중량%, 0.05 내지 3.5 중량%, 0.05 중량% 내지 2.5 중량%, 0.05 중량% 내지 1.5 중량%, 0.05 중량% 내지 0.6 중량%, 0.05 중량% 내지 0.2 중량%, 0.4 중량% 내지 3.5 중량%, 0.4 중량% 내지 2.5 중량%, 0.4 중량% 내지 1.5 중량%, 0.8 중량% 내지 3.5 중량%, 0.8 중량% 내지 2.5 중량%, 0.8 중량% 내지 1.5 중량%, 0.8 중량% 내지 1.2 중량%, 1.2 중량% 내지 2.5 중량%, 1.8 중량% 내지 2.2 중량%, 2.2 중량% 내지 3.2 중량%, 2.3 중량% 내지 2.8 중량%, 2.7 중량% 내지 3.3 중량%, 0.3 내지 3.1 중량%, 0.2 내지 0.8 중량% 또는 0.15 중량% 내지 3.5 중량%일 수 있다.
또한, 상기 카본블랙의 평균 크기는 10 nm 내지 5000 nm일 수 있고, 보다 구체적으로는 20 ㎚ 내지 3500 ㎚, 20 ㎚ 내지 2500 ㎚, 20 ㎚ 내지 2000 ㎚, 20 ㎚ 내지 1500 ㎚, 20 ㎚ 내지 1000 ㎚, 20 ㎚ 내지 800 ㎚, 20 ㎚ 내지 400 ㎚, 20 ㎚ 내지 200 ㎚, 20 ㎚ 내지 80 ㎚, 20 ㎚ 내지 50 ㎚, 80 ㎚ 내지 3500 ㎚, 80 ㎚ 내지 2500 ㎚, 100 ㎚ 내지 1000 ㎚, 80 ㎚ 내지 130 ㎚, 400 ㎚ 내지 600 ㎚, 450 ㎚ 내지 550 ㎚, 800 ㎚ 내지 1200 ㎚, 1000 ㎚ 내지 3000 ㎚, 15 ㎚ 내지 200 ㎚ 또는 25 ㎚ 내지 550 ㎚일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 25 nm 내지 35nm의 평균 크기를 갖는 카본블랙을 발포시트 전체 중량에 대하여 1±0.5 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명은 폴리에스테르 수지 내에 카본블랙의 평균 크기와 함량을 상기 범위로 제어함으로써 폴리에스테르 수지를 포함하는 발포시트의 열적 물성과 성형성을 동시에 향상시켜 성형 시 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발포시트는 비저항값 측정 시 일정값을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 발포시트는 107 내지 1014의 평균 비저항값을 가질 수 있고, 보다 구체적으로는, 107 내지 1013, 5×107 내지 1013, 5×107 내지 5×1012, 108 내지 1012, 또는 109 내지 1012의 평균 비저항값을 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 발포시트는 앞서 언급된 바와 같이 폴리에스테르 수지 발포시트로서, 상기 폴리에스테르 수지는 고온에서도 인체에 유해한 물질을 방출하지 않을 뿐만 아니라, 가격 경쟁력이 있다는 점에서 이점이 있다.
이러한 폴리에스테르 수지로는 디카르복실산 성분과 글리콜 성분이 중합되거나 또는 히드록시카르복실산으로부터 합성된 방향족 및 지방족 폴리에스테르 수지를 들 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 및 폴리글리코르산(Polyglycolic acid, PGA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 발포시트의 평균 두께는 1 ㎜ 내지 10 ㎜일 수 있다. 구체적으로, 상기 발포시트의 두께는 1.5 ㎜ 내지 9.0 ㎜, 2.0 ㎜ 내지 8.0 ㎜, 1.5 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 또는 2.0 ㎜ 내지 7.0 ㎜일 수 있다.
식품용기
또한, 본 발명은 일실시예에서,
상기 발포시트를 포함하고, 하기 수학식 3을 만족하는 식품용기를 제공한다:
[수학식 3]
|CV1-CV0| / CV0 × 100 ≤ 15%
상기 수학식 3에서,
CV0은 식품용기를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 이전의 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
CV1은 식품용기를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
본 발명에 따른 식품용기는 상기 발포시트를 포함하며, 내열성이 우수하여 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시켜도 체적 변화가 낮을 수 있다.
구체적으로, 상기 식품용기를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 전 후의 치수 변화율을 측정하였다. 이는 실제 식품 용기를 사용하는 환경 조건에서 처해질 수 있는 조건에 대응하거나 보다 가혹한 조건에서 측정된 치수 변화율일 수 있으며, 상기 체적은 예를 들어, 식품용기의 길이, 너비 및 두께 각각의 길이를 곱하여 계산된 값을 의미할 수 있다. 본 발명의 식품용기는 수학식 3에 따른 치수 변화율이 0.01 내지 5%, 0.01 내지 3% 또는 0.01 내지 1% 범위일 수 있다. 상기 범위 내의 수학식 3의 값을 만족함으로써, 본 발명에 따른 발포시트는 높은 온도 환경에서의 사용에도 형태 변화가 거의 일어나지 않는다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 식품용기는 내열성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
발포시트의 제조방법
나아가, 본 발명은 일실시예에서,
폴리에스테르 수지 및 무기입자를 포함하는 수지 혼합물을 압출 발포하여 발포시트를 제조하는 단계를 포함하고,
무기입자의 평균 크기는 0.05 ㎛ 내지 60 ㎛이며,
발포시트의 평균 셀 사이즈는 5 ㎛ 내지 500 ㎛인 발포시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발포시트의 제조방법은 압출 발포 시 폴리에스테르 수지에 특정 크기를 갖는 무기입자를 균일하게 혼합함으로써 발포시트의 셀 발현 균일도를 증가시키고, 셀의 사이즈를 보다 작게 제어할 수 있다.
이때, 상기 폴리에스테르 수지는 당업계에서 통상적으로 사용되는 원료 성분들로부터 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분과 글리콜 성분을 반응시키거나 히드록시카르복실산 성분을 반응시켜 얻을 수 있다.
여기서, 상기 디카르복실산 성분으로는 테레프탈산(terephthalic acid), 나프탈렌 디카르복실산(naphthalene dicarboxylic acid) 및 아디프산(adipic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 글리콜 성분으로는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 부틸렌 글리콜(butylehe glycol) 및 프로판 디올(propanediol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
아울러, 상기 히드록시카르복실산 성분은 락트산(lactic acid) 및 글리콜산(glycolic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
하나의 예로서, 본 발명에서 사용되는 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 반응시킨 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)일 수 있다.
또한, 상기 수지 혼합물에 포함되는 무기입자는 산화티탄(TiO2), 활석(Talc), 실리카(Silica) 및 산화지르코늄(ZrO2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 수지 혼합물 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 1.00 중량%로 포함될 수 있다. 이와 더불어, 상기 무기입자의 평균 크기는 0.05 ㎛ 내지 60 ㎛일 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 구성을 갖는 무기입자를 수지 혼합물 내에 포함함으로써 발포시트의 셀 균일성을 높일 수 있고, 폴리에스테르 수지의 발포 시 무기입자의 평균 크기에 따라 셀의 사이즈를 작게 하면서 셀의 밀도를 높일 수 있다.
아울러, 상기 수지 혼합물은 무기입자와 함께 카본블랙을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 카본블랙의 함량은 수지 혼합물 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 5 중량%일 수 있고, 구체적으로는 0.05 중량% 내지 4.5 중량%, 0.05 내지 3.5 중량%, 0.05 중량% 내지 2.5 중량%, 0.05 중량% 내지 1.5 중량%, 0.05 중량% 내지 0.6 중량%, 0.05 중량% 내지 0.2 중량%, 0.4 중량% 내지 3.5 중량%, 0.4 중량% 내지 2.5 중량%, 0.4 중량% 내지 1.5 중량%, 0.8 중량% 내지 3.5 중량%, 0.8 중량% 내지 2.5 중량%, 0.8 중량% 내지 1.5 중량%, 0.8 중량% 내지 1.2 중량%, 1.2 중량% 내지 2.5 중량%, 1.8 중량% 내지 2.2 중량%, 2.2 중량% 내지 3.2 중량%, 2.3 중량% 내지 2.8 중량%, 2.7 중량% 내지 3.3 중량%, 0.3 내지 3.1 중량%, 0.2 내지 0.8 중량% 또는 0.15 중량% 내지 3.5 중량%일 수 있다.
이와 더불어, 상기 카본블랙의 평균 크기는 10 nm 내지 5000 nm일 수 있고, 보다 구체적으로는 20 ㎚ 내지 3500 ㎚, 20 ㎚ 내지 2500 ㎚, 20 ㎚ 내지 2000 ㎚, 20 ㎚ 내지 1500 ㎚, 20 ㎚ 내지 1000 ㎚, 20 ㎚ 내지 800 ㎚, 20 ㎚ 내지 400 ㎚, 20 ㎚ 내지 200 ㎚, 20 ㎚ 내지 80 ㎚, 20 ㎚ 내지 50 ㎚, 80 ㎚ 내지 3500 ㎚, 80 ㎚ 내지 2500 ㎚, 100 ㎚ 내지 1000 ㎚, 80 ㎚ 내지 130 ㎚, 400 ㎚ 내지 600 ㎚, 450 ㎚ 내지 550 ㎚, 800 ㎚ 내지 1200 ㎚, 1000 ㎚ 내지 3000 ㎚, 15 ㎚ 내지 200 ㎚ 또는 25 ㎚ 내지 550 ㎚일 수 있다.
본 발명은 수지 혼합물의 압출 발포 시 카본블랙을 수지 혼합물에 균일 혼합함으로써 발포시트의 열적 물성 및 성형성을 동시에 향상시킬 수 있으며, 공정 시간을 단축할 수 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 수지는 펠렛(pellet), 그래뉼(granule), 비드(bead), 칩(chip), 분말(powder) 등의 형태로 도입될 수 있고, 경우에 따라서는 용융된 상태로 도입될 수도 있다.
하나의 예로서, 상기 폴리에스테르 수지는 칩(chip) 형태로 압출기에 도입되어 압출 발포될 수 있으며, 이 경우, 수지 칩(resin chip)의 용융을 위하여 260℃ 내지 300℃의 온도에서 수지 칩을 용융하는 과정을 거칠 수 있다.
또한, 발포시트를 제조하는 단계는 발포시트의 기능화를 위하여 폴리에스테르 수지의 압출기 도입 시 다양한 형태의 첨가제를 필요에 따라 유체 연결 라인 중에 투입되거나, 혹은 발포 공정 중에 투입할 수 있다.
구체적으로 상기 첨가제들은 배리어(Barrier) 성능, 친수화 기능 또는 방수 기능을 발포시트에 부여할 수 있으며, 증점제, 계면활성제, 친수화제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 기핵제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명의 발포시트 제조방법은 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제 중 1종 이상을 투입할 수 있으며, 앞서 열거된 기능성 첨가제들 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)이 사용될 수 있다.
또한, 상기 열안정제는 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 이러한 유기 또는 무기 인 화합물로는 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 있고, 보다 구체적으로, 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
아울러, 상기 발포제의 예로는, 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 프레온, 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 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다.
이와 더불어, 본 발명에서 수행되는 압출은 다양한 형태의 압출기를 이용하여 수행 가능하다. 발포 공정은 통상적으로 비드 발포 또는 압출 발포를 통해 수행할 수 있으나, 본 발명에서는 압출 발포가 바람직하다. 압출 발포는 수지 혼합물을 연속적으로 압출 및 발포시키므로 공정 단계를 단순화할 수 있고, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과 입상 파괴 현상 등을 방지할 수 있으므로 보다 우수한 굴곡강도 및 압축강도를 구현할 수 있다.
아울러, 본 발명에서 제조된 발포시트는 발포보드 및/또는 발포시트일 수 있으며, 평균 두께는 1㎜ 내지 10㎜, 1.5㎜ 내지 9.0㎜, 2.0㎜ 내지 8.0㎜, 1.5㎜ 내지 5.0㎜ 또는 2㎜ 내지 7.0㎜일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1.
에스테르 반응조에 테레프탈산 및 에틸렌글리콜을 투입하고, 258℃ 에서 통상적인 중합반응을 수행하여 반응률이 약 96%인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체 (PET oligomer)를 제조하였다. 제조된 폴리에텔린 테레프탈레이트(PET)에 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)을 2 mol% (에틸렌글리콜의 단위 분율: 98 mol%)이 되도록 혼합하고, 에스테르화 반응 촉매를 첨가하여 250±2℃에서 에스테르화 반응을 수행하였다. 그 후 얻어진 반응 혼합물에 축중합 반응 촉매를 첨가하고 반응조 내 최종 온도 미 압력이 각각 280±2℃ 및 0.1 mmHg가 되도록 조절하면서 축중합 반응을 수행하여 공중합 폴리에스테르 수지를 제조하였다.
제조된 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부를 기준으로 피로멜리틱 디언하이드리드 0.5 중량부; 0.1 ㎛의 평균 크기를 갖는 탈크(Talc) 0.3 중량부; 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 혼합물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 부탄(Butane)을 폴리에스테르 수지 100 중량부를 기준으로 3 중량부 투입하고 압출 발포하여 평균 두께 2±0.5mm의 폴리에스테르 수지 발포시트를 제조하였다.
실시예
2 내지 5.
무기입자인 탈크의 평균 크기를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 조절한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 발포시트를 제조하였다.
| 무기입자의 평균 크기 | |
| 실시예 2 | 0.5 ㎛ |
| 실시예 3 | 3 ㎛ |
| 실시예 4 | 10 ㎛ |
| 실시예 5 | 50 ㎛ |
실시예 6.
무기입자로서 평균 크기가 0.1 ㎛인 탈크와 평균 크기가 30 nm인 카본 블랙을, 폴리에스테르 수지 100 중량부를 기준으로 각각 0.3 중량부 및 0.1 중량부가 되도록 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 평균 두께 2±0.5mm의 폴리에스테르 수지 발포시트를 제조하였다.
실시예
7 내지 14.
무기입자인 탈크와 카본 블랙의 평균 크기 및 함량을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 조절한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 방법으로 수행하여 발포시트를 제조하였다.
| 무기입자 | 카본 블랙 | ||||
| 종류 | 함량 | 평균 크기 | 함량 | 평균 크기 | |
| 실시예 7 | 탈크 | 0.3 중량% | 3 ㎛ | 0.5 중량% | 30±5 nm |
| 실시예 8 | 1.0 중량% | 30±5 nm | |||
| 실시예 9 | 1.0 중량% | 100±10 nm | |||
| 실시예 10 | 1.0 중량% | 500±50 nm | |||
| 실시예 11 | 1.0 중량% | 2000±500 nm | |||
| 실시예 12 | 2.0 중량% | 30±5 nm | |||
| 실시예 13 | 3.0 중량% | 30±5 nm | |||
| 실시예 14 | 실리카 | 3.0 중량% | 30±5 nm | ||
비교예
1.
무기입자로서 평균 크기가 100 ㎛인 탈크를 폴리에스테르 수지 100 중량부를 기준으로 각각 0.3 중량부가 되도록 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 평균 두께 2±0.5mm의 폴리에스테르 수지 발포시트를 제조하였다.
실험예
.
본 발명에 따른 발포시트의 물성을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
1) 셀 사이즈 및 밀도 평가
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1에서 제조된 발포시트를 대상으로 주사전자현미경(SEM) 촬영을 수행하였으며, 촬영된 이미지로부터 일정 단위 면적 내에서 셀의 개수를 세고 이를 단위 면적(가로 1 cm X 세로 1cm)으로 환산하여 평균 셀 밀도를 평가하였다. 또한, 셀 발현 균일도를 평가하기 위하여, 발현된 셀 중 최대 및 최소 셀 사이즈를 측정하고, 측정된 최대 및 최소 셀 사이즈와 평균 셀 사이즈의 편차율을 산출하여 균일도를 평가하였다. 그 결과를 도 1과 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | |
| 무기입자의평균 크기 | 100 ㎛ | 0.1 ㎛ | 0.5 ㎛ | 3 ㎛ | 10 ㎛ | 50 ㎛ | |
| 평균 셀 사이즈 | 700 ㎛ | 10 ㎛ | 20 ㎛ | 300 ㎛ | 350 ㎛ | 100 ㎛ | |
| 셀 발현 균일도 |
최소 셀 사이즈 | ≥200 ㎛ | ≥5 ㎛ | ≥10 ㎛ | ≥200 ㎛ | ≥200 ㎛ | ≥50 ㎛ |
| 최대 셀 사이즈 | ≤1100 ㎛ | ≤15 ㎛ | ≤30 ㎛ | ≤400 ㎛ | ≤500 ㎛ | ≤150 ㎛ | |
| 평균 셀 사이즈 기준 편차율 | ±71.4% | ±50% | ±50% | ±50% | ±42.8% | ±50% | |
| 평균 셀 밀도 | 768 cells/cm2 | 24000 cells/cm2 | 22300 cells/cm2 | 1496 cells/cm2 | 1520 cells/cm2 | 5200 cells/cm2 | |
도 1은 실시예 1 내지 5와 비교예 1에서 얻은 발포시트를 대상으로 주사전자현미경(SEM) 촬영한 이미지로서, 도 1의 (a) 내지 (e)는 순차적으로 실시예 1 내지 5의 발포시트를 주사전자현미경으로 촬영한 이미지이고, 도 1의 (f)는 비교예 1의 발포시트를 촬영한 이미지이다. 도 1을 살펴보면, 실시예 1 내지 5의 발포시트의 셀 사이즈가 비교예 1의 발포시트의 평균 셀 사이즈보다 현저히 작고, 셀 발현 균일도가 균일한 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 5의 발포시트는 평균 셀 사이즈가 10 ㎛ 내지 350 ㎛를 가지는 반면, 비교예 1의 발포시트는 평균 셀 사이즈가 700 ㎛인 것으로 확인되었다. 또한, 실시예 1 내지 5의 발포시트는 셀 밀도가 1496 cells/㎠ 내지 24000 cells/㎠인데 반해, 비교예 1의 발포시트는 셀 밀도가 768 cells/㎠로 낮은 셀 밀도를 갖는 것을 알 수 있다. 나아가, 실시예 1 내지 5의 발포시트는 최대 및 최소 셀 사이즈가 평균 셀 사이즈를 기준으로 ±50%인데 반해, 비교예 1의 발포시트는 최대 및 최소 셀 사이즈가 평균 셀 사이즈를 기준으로 ±70% 이상인 것으로 확인되었다.
이는 실시예의 발포시트가 특정 크기의 무기입자를 포함하여 비교예와 비슷하거나 적은 양의 무기입자를 폴리에스테르 수지 내에 포함함에도 불구하고 보다 균일하게 분산되어 상대적으로 작은 사이즈의 셀을 높은 균일도로 형성함을 의미한다.
2) 내충격성 평가
또한, 실시예 1 내지 5와 비교예 1에서 제조된 발포시트를 각각 길이 10 cm, 너비 10 cm 및 두께 2.5 cm로 재단하고, 발포시트로부터 높이가 30 cm 되는 위치에서 500g의 구(직경: 7 cm)를 자유 낙하시킨 후 발포시트의 체적 변화를 측정하여 형태 변형률을 도출하였다. 이때, 상기 형태 변형률은 구의 자유 낙하 전의 체적을 100%로 하여, 자유 낙하 후 변화된 체적량을 형태 변형률로 하고, 유지된 체적을 내충격성으로 하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 |
| 무기입자의평균 크기 | 100 ㎛ | 0.1 ㎛ | 0.5 ㎛ | 3 ㎛ | 10 ㎛ | 50 ㎛ |
| 셀 사이즈 | 700 ㎛ | 10 ㎛ | 20 ㎛ | 300 ㎛ | 350 ㎛ | 100 ㎛ |
| 셀 밀도 | 768 cells/cm2 | 24000 cells/cm2 | 22300 cells/cm2 | 1496 cells/cm2 | 1520 cells/cm2 | 5200 cells/cm2 |
| 내충격성 | 80% | 97% | 96.4% | 92.5% | 90% | 93% |
| 형태 변형률 | 20% | 3% | 3.6% | 7.5% | 10% | 7% |
상기 표 4를 살펴보면, 내충격성 실험 결과, 실시예 1 내지 5의 발포시트는 형태 변형률이 3% 내지 10%인 반면, 비교예 1의 발포시트는 형태 변형률이 15%을 초과하는 것으로 나타났다. 이는 발포시트의 내충격성은 셀의 사이즈와 밀도에 의존한다는 것을 나타내는 것으로서, 본 발명의 발포시트는 발포시트를 구성하는 수지의 중합 시 무기입자가 혼합됨으로써 셀의 균일도와 사이즈가 제어되어 셀 밀도가 증가되고, 이에 따라 발포시트의 내충격성이 향상됨을 알 수 있다.
3) 전기적 물성 평가
실시예 6 내지 14와 비교예 1에서 얻은 발포시트를 대상으로 비저항을 측정하였다. 구체적으로, 발포시트를 가로 25 cm 및 세로 25 cm로 제단하고, 표면저항측정기(PRS-801, Prostat사)를 이용하여 온도 25℃, 상대습도 40% 조건에서 발포시트 표면의 비저항값을 3회 측정하였으며, 그 평균값을 도출하였다.
그런 다음, 동일 조건 하에서 정전기 측정기(Stat Clean Eye-02, VESSEL사)로 발포시트 표면에서 정전기가 발생하는지 확인하였으며, 측정 결과는 표 5에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 2 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 실시예 10 | 실시예 11 | 실시예 12 | 실시예 13 | 실시예 14 |
| 무기입자 종류 |
탈크 | 탈크 | 실리카 | |||||||
| 카본블랙 함량 [중량%] |
0 | 0.1 | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 3 |
| 카본 블랙평균 크기 [nm] |
- | 30±5 | 30±5 | 30±5 | 100±10 | 500±50 | 2000±500 | 30±5 | 30±5 | 30±5 |
| 발포시트 비저항값[Ω·㎝] | 1015 | 1012 | 1012 | 1012 | 1012 | 1012 | 1012 | 1010 | 108 | 108 |
| 정전기 발생유무 | ○ | X | X | X | X | X | X | X | X | X |
표 5를 살펴보면, 실시예 6 내지 실시예 14의 발포시트는 평균 108 내지 1012 Ω·㎝의 비저항값을 가지며, 상기 비저항값은 발포시트에 분산된 카본블랙의 함량이 증가할수록 감소하는 것으로 확인되었다. 이에 반해, 비교예 1의 발포시트는 1015 Ω·㎝의 높은 비저항값을 갖는 것으로 확인되었다. 또한, 실시예 6 내지 14의 발포시트는 정전기가 발생하지 않으나, 비교예 1의 발포시트는 정전기가 발생하는 것으로 확인되었다. 이를 통해 실시예 6 내지 14의 발포시트는 카본블랙을 첨가함으로써 상대적으로 낮은 비저항값을 갖고 정전기 발생이 억제되는 것을 알 수 있다.
4) 열적 물성 평가
성형기의 프리-히터(Pre-Heater) 내에 실시예 6 내지 14와 비교예 1의 발포시트를 넣고, 발포시트의 표면온도가 180℃가 되는 시점까지 걸리는 시간을 측정하여 시트의 예열 시간을 평가하였다.
그런 다음, 굴곡 부위를 갖는 금형기를 이용하여 각 발포시트를 200℃의 금형으로 성형하고, 금형기의 굴곡 부위에서의 성형상태를 육안으로 평가하였다. 이때, 성형상태는 우수, 보통, 나쁨의 3단계로 나눠 평가하였다.
마지막으로, 실시예 6 내지 14와 비교예 1의 발포시트(평균 두께: 2.5 mm)를 각각 지름이 10 cm인 원형으로 재단하고, 재단된 시트를 200℃의 오븐에서 30초간 방치하고 상온으로 다시 냉각시킨 후 발포시트의 지름 및 두께를 측정하여 체적 변화를 확인하였다. 아울러, 상기 발포시트(평균 두께: 2.5 mm)를 금형으로 성형하여 지름 15cm 및 높이 8cm인 원통형의 성형품을 제조하고, 이를 대상으로 동일한 조건(200℃의 오븐에서 30초간 방치하고 상온 냉각)에서 열처리를 수행하였으며, 이에 따른 체적 변화를 측정하였다. 측정된 결과는 표 6에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 1 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 실시예 10 | 실시예 11 | 실시예 12 | 실시예 13 | 실시예 14 | |
| 무기입자 종류 |
탈크 | 탈크 | 실리카 | ||||||||
| 카본블랙 함량 [중량%] |
0 | 0.1 | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 3 | |
| 카본 블랙평균 크기 [nm] |
- | 30±5 | 30±5 | 30±5 | 100±10 | 500±50 | 2000±500 | 30±5 | 30±5 | 30±5 | |
| 시트예열 시간(sec) | 20 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 8 | 6 | 6 | |
| 성형성 | 나쁨 | 보통 | 보통 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | |
| 체적변화 (%) |
발포 시트 |
40 | 100 | 150 | 200 | 200 | 200 | 200 | 250 | 250 | 150 |
| 성형품 | 17 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 2 | 2 | |
표 6을 참고하면, 실시예 6 내지 14의 발포시트는 표면온도가 180℃에 도달하는 시간이 15초 미만, 구체적으로 5 내지 12초가 걸리는데 반해, 비교예 1의 발포시트는 20초 이상의 시간이 경과해서야 180℃에 도달하는 것으로 확인되었다. 이는 실시예의 발포시트가 높은 열 전도성을 가짐을 의미한다.
또한, 실시예 6 내지 14의 발포시트는 성형성이 우수하여 금형기의 굴곡 부위에서 굴곡의 깨짐이나 찌그러짐이 발견되지 않는 것으로 나타났다. 그러나, 비교예 1의 발포시트는 성형성이 낮아 굴곡부분의 깨짐이나 찌그러짐이 있는 것으로 확인되었다.
아울러, 실시예 6 내지 14의 발포시트를 200℃의 오븐에서 30초 동안 방치한 경우, 약 80 내지 270%의 체적변화를 나타내고, 상기 발포시트를 성형한 성형품의 경우 동일 조건에서 체적변화가 6% 이하인 것으로 나타났다. 이와 비교하여, 비교예 1의 발포시트는 200℃의 오븐에서 30초 동안 방치한 경우 약 50% 미만의 체적 변화를 나타내고, 상기 발포시트를 성형한 성형품은 동일 조건에서 발포시트의 수축과 함께 상당한 형태 변화가 나타나 체적 변화가 15% 이상인 것으로 확인되었다.
이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 발포시트는 열 전도율이 높아 발포시트의 표면온도가 빠르게 상승하므로 성형성이 우수하고 성형시간이 짧으며, 이를 이용하여 제조된 식품용기는 내열성이 뛰어나 높은 온도에서 성형하는 경우에도 형태 변화 등의 손상이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
Claims (14)
- 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지의 발포시트로서,
무기입자의 평균 크기는 0.05 ㎛ 내지 60 ㎛이며,
발포시트의 평균 셀 사이즈는 5 ㎛ 내지 500 ㎛이고,
발포시트의 평균 셀 밀도는 800 cells/㎠ 내지 25000 cells/㎠이며,
발포시트의 평균 셀 사이즈에 대한 최대 및 최소 셀 사이즈의 편차가 ±60% 이내이고,
하기 수학식 1을 만족하는 발포시트:
[수학식 1]
50% ≤ |V1-V0| / V0 × 100 ≤ 300%
상기 수학식 1에서,
V0은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 이전의 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
V1은 지름이 10 cm인 원형의 발포시트를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
- 제1항에 있어서,
발포시트는 하기 수학식 2를 만족하는 발포시트:
[수학식 2]
|SV1-SV0| / SV0 × 100 ≤ 20%
상기 수학식 2에서,
SV0은 길이 10 cm 및 너비 10 cm인 발포시트로부터 높이가 30 cm 되는 위치에서 500g의 구(직경: 7 cm)를 자유 낙하시키기 전 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
SV1은 길이 10 cm 및 너비 10 cm인 발포시트로부터 높이가 30 cm 되는 위치에서 500g의 구(직경: 7 cm)를 발포시트로 자유 낙하시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
- 제1항에 있어서,
무기입자의 함량은 발포시트 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 1.00 중량%인 발포시트.
- 제1항에 있어서,
무기입자는 산화티탄(TiO2), 활석(Talc), 실리카(Silica) 및 산화지르코늄(ZrO2)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 발포시트.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 및 폴리글리코르산(Polyglycolic acid, PGA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 발포시트.
- 제1항에 있어서,
폴리에스테르 수지는 카본블랙을 더 포함하며,
상기 카본블랙의 함량은 발포시트 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 5 중량%인 발포시트.
- 제7항에 있어서,
카본블랙의 크기는 평균 10 nm 내지 5000 nm 인 발포시트.
- 제1항에 따른 발포시트를 포함하는 식품용기로서,
하기 수학식 3을 만족하는 식품용기:
[수학식 3]
|CV1-CV0| / CV0 × 100 ≤ 15%
상기 수학식 3에서,
CV0은 식품용기를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시키기 이전의 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이고,
CV1은 식품용기를 200℃ 오븐에서 30초 동안 노출시킨 후 발포시트의 체적으로, 단위는 cm3이다.
- 폴리에스테르 수지 및 무기입자를 포함하는 수지 혼합물을 압출 발포하여 발포시트를 제조하는 단계를 포함하는 제1항의 발포시트의 제조방법.
- 제10항에 있어서,
폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분 및 글리콜 성분으로부터 중합되거나; 히드록시카르복실산 성분을 중합하여 제조되는 발포시트의 제조방법.
- 제10항에 있어서,
발포시트를 제조하는 단계는 1 ㎜ 내지 10 ㎜의 평균 두께로 발포시트를 형성하는 발포시트의 제조방법.
- 제10항에 있어서,
무기입자의 함량은 수지 혼합물 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 1.00 중량%인 발포시트의 제조방법.
- 제10항에 있어서,
수지 혼합물은 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 5 중량%의 카본 블랙을 더 포함하는 발포시트의 제조방법.
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| KR1020180169040A KR102190656B1 (ko) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 셀 발현 균일도가 우수한 발포시트 및 이의 제조방법 |
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