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KR20240132769A - 열전도성이 우수한 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체 - Google Patents

열전도성이 우수한 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체 Download PDF

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KR20240132769A
KR20240132769A KR1020230025903A KR20230025903A KR20240132769A KR 20240132769 A KR20240132769 A KR 20240132769A KR 1020230025903 A KR1020230025903 A KR 1020230025903A KR 20230025903 A KR20230025903 A KR 20230025903A KR 20240132769 A KR20240132769 A KR 20240132769A
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KR
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foaming
resin composition
weight
foam
parts
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KR1020230025903A
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이재혁
강철이
강원준
김승현
송한수
배성수
김동호
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한화솔루션 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 개시는 열전도성이 우수한 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 EVA 고분자 수지, 올레핀계 엘라스토머 및 열전도성 필러를 포함하는 열전도성이 우수하고 발포셀의 유지가 용이한 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체에 관한 것이다.
일 구현예에 따른 발포 수지 조성물은, 발포시간이 짧아도 가교 발포가 충분히 이루어져 발포셀의 형태가 붕괴되지 않고 안정적으로 이루어지며, 발포체의 발포셀의 과발포와 미발포가 최소화되는 새로운 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체를 제공할 수 있다.
또한 발포에 소요되는 공정시간이 단축됨에 따라 높은 생산성을 달성할 수 있음에도 현저히 우수한 물성을 제공할 수 있고, 발포가공성이 우수하여 원하는 형태의 발포체의 제조가 용이하다.

Description

열전도성이 우수한 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체{FOAMED RESIN COMPOSITION WITH EXCELLENT THERMAL CONDUCTIVITY AND FOAM PRODUCT THEREFROM}
본 개시는 열전도성이 우수한 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 EVA 고분자 수지, 올레핀계 엘라스토머 및 열전도성 필러를 포함하는 열전도성이 우수하고 발포셀의 유지가 용이한 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체에 관한 것이다.
고분자 발포체는 흡수재, 쿠션재, 단열재, 흡음재, 회로 기판 등의 각종 기판, 지지대 등의 여러가지 용도에서 폭넓게 이용되고 있다. 최근에는 폴리 에틸렌(PE), 폴리 프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC) 등의 탄성이 있는 각종 플라스틱 발포체 등 발포체 종류와 그 발포 기술은 활발하게 연구되고 있다. 폴리올레핀 발포체의 경우, 우수한 경량성, 내화학성, 충격 흡수성, 방열 및 방음 등으로 자동차 포장 건축 해양, 의약, 스포츠, 레저 산업에 적용되고 있다.
그 중에서도 에틸렌비닐초산(ethylene vinyl acetate, EVA)는 유연성, 충격강도, 투명성, 가공성, 내오존성 등이 우수하여 자동차 산업 및 전기 전자제품 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 특히, EVA 발포체는 낮은 비중과 부드러운 느낌 적절한 강도와 충격특성으로 인해 신발 산업에서의 쿠션 소재인 안창(insole)과 중창(midsole)에 폭넓게 적용되고 있다.
고분자 발포체의 물성은 발포체의 기본 수지의 기계적 물성과 셀 함량, 크기, 크기 분포, 형태 등의 셀 구조에 영향을 받는다. 또한 발포를 위한 가교제의 농도, 기핵제 등의 첨가물과 가공 기술 및 가공 조건 같은 다양한 변수에 영향을 받고 있으며 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 한국공개특허 제10-2010-0095485호에서는 가교 발포성 수지를 1종 또는 그 이상을 주제 및 부제로 하고 가교제, 발포제, 충진제, 첨가제를 포함하는 가교발포성수지체에 다기능성 첨가제를 혼합하여 고탄성과 저비중의 물성 및 다기능성을 갖춘 가교 발포성 수지체를 제공한다.
또한, 한국등록특허 제10-2042249호는 열가소성 발포성 수지 입자에 팽창흑연 분말을 분사하여 분자량 감소, 첨가제의 분해 등으로 성형품의 융착 저하를 비롯한 기계적 물성이 저하되는 현상없이 준불연 성능을 갖는 발포성 수지 입자를 제공한다.
하지만 기존 발포체의 경우 발포시 발포시간이 짧아지면 가교 발포가 충분히 이루어지지 않아 발포체의 형태가 불완전하거나 과발포와 미발포가 혼재하거나 또는 발포되어도 셀의 형태가 붕괴되어 무너지기 쉬웠다. 따라서 발포체의 형태 유지를 위하여 충분한 가공시간을 들이면 생산성이 저하되고, 낮은 생산성을 향상시키기 위해서는 물성이 희생되어야하는 문제점이 있었다. 그러므로 우수한 기계적 물성을 유지하면서도 빠른 가교 발포가 가능하여 공정시간을 현저히 단축시킬 수 있는 발포 수지 조성물에 연구 개발이 필요하다.
한국공개특허공보 제10-2010-0095485호(2010.08.31) 한국등록특허공보 제10-2042249호(2019.11.01)
본 개시의 목적은 열전도성이 우수하여 짧은 시간 내에 가교발포가 가능하고, 발포가공성이 우수하며 발포셀의 붕괴가 없는 발포체를 제조할 수 있는 발포 수지 조성물 및 그로부터 제조된 발포체을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 일 측면에서는 에틸렌비닐공중합체(EVA) 및 올레핀계 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 블렌드 수지; 열전도성 필러; 가교제; 및 화학발포제;를 포함하고, 상기 열전도성 필러는 질화붕소, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 탄화규소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인, 발포 수지 조성물을 제공한다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 블렌드 수지는 상기 에틸렌비닐공중합체(EVA) 100 중량부에 대하여 올레핀계 엘라스토머 0.1 내지 400 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 올레핀계 엘라스토머는, 에틸렌 및 C3 내지 C20의 α-올레핀을 포함하여 제조되는 것일 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 올레핀계 엘라스토머는, 에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 및 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)는, 에틸렌 40 내지 80 중량%, 프로필렌 10 내지 50 중량% 및 에틸리덴노보넨 0.5 내지 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 열전도성 필러의 비표면적은 15 내지 500 m2/g일 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 열전도성 필러는, 상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 가교제는, 비스(t-부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸시클로헥산, t-부틸-큐밀 퍼옥시드, 디큐밀-퍼옥사이드(DCP) 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸-퍼옥실)헥산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 가교제는, 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 화학발포제는, 아조다이카본아마이드, 다이나이트로소펜타메틸렌테트라민 및 p,p'-옥시비스벤젠술포닐하이드라지드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른, 상기 화학발포제는, 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 본 개시의 또 다른 일 측면에서는 상기 발포 수지 조성물을 가열가압하여 제조되는 발포체를 제공한다.
일 구현예에 따른 발포 수지 조성물은, 발포시간이 짧아도 가교 발포가 충분히 이루어져 발포셀의 형태가 붕괴되지 않고 안정적으로 이루어지며, 발포체의 발포셀의 과발포와 미발포가 최소화되는 새로운 발포 조성물 및 이를 이용한 발포체를 제공할 수 있다.
또한 발포에 소요되는 공정시간이 단축됨에 따라 높은 생산성을 달성할 수 있음에도 현저히 우수한 물성을 제공할 수 있다.
즉, 본 개시에 따른 발포 수지 조성물은 열전도성이 우수하고 빠른 가교 발포가 가능하므로 짧은 공정시간에도 우수한 기계적 물성을 가져 발포체의 형태가 안정적으로 유지될 수 있다.
또한 본 개시에 따른 발포 수지 조성물은 발포가공성이 우수하여 원하는 형태의 발포체의 제조가 용이하다.
도 1은 본 개시의 실시예 1(우) 및 비교예 1(좌)의 발포체의 가공시간에 따른 형태를 촬영한 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한, "이들의 조합"이란 구성물의 혼합 또는 공중합을 의미하는 것일 수 있다.
본 개시는 에틸렌비닐공중합체(EVA) 및 올레핀계 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 블렌드 수지(blend resin), 열전도성 필러, 가교제 및 화학발포제를 포함하는, 발포 수지 조성물을 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 블렌드 수지는 에틸렌비닐공중합체(EVA) 100 중량부에 대하여, 올레핀계 엘라스토머 0.1 내지 400 중량부, 1 내지 200 중량부, 5 내지 100 중량부 또는 10 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 이를 포함하는 발포 수지 조성물을 발포하여 제조한 발포체의 물성이 우수하여 선호된다.
일 구현예에서, 상기 블렌드 수지에서 가교제를 이용한 가교 반응성은 분자구조의 영향을 받으며, 작용기가 많을수록 가교 반응성이 크다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 에틸렌초산공중합체(EVA)는 초산 비닐(VA)의 함유율이 10 내지 50 중량%일 수 있고 반드시 이에 제한하는 것은 아니지만, 상기 범위를 만족하는 경우 가공성이 우수하고 결정화도 측면에서 유리하여 선호된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 올레핀계 엘라스토머는 수지 조성물의 발포 시 발포 수지 조성물의 용융장력(Melt Strength)을 유지할 수 있어서 좋다. 또한 상기 EVA 및 열전도성 필러와 혼합되어 짧은 시간내에 발포하여도 발포셀의 안정성을 유지할 수 있고, 또한 균일한 발포가 일루어지도록 하는 효과를 가질 수 있어서 다른 계열의 수지 엘라스토머 또는 수지들과 달리 매우 우수한 효과를 가진다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위한 상기 올레핀계 엘라스토머는 용융지수(MI)가 ASTM D1238기준으로 190℃, 2.16Kg에서 0.1 내지 30 g/10min일 수 있고, 중량평균분자량은 10,000 내지 800,000 g/mol일 수 있으며 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만 상기 물성을 가지는 경우 본 개시에서 목적으로 하는 효과를 달성하기에 용이하므로 선호된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 올레핀계 엘라스토머는 에틸렌과 C3 내지 C20의 α-올레핀의 공중합 엘라스토머를 포함하여 제공된다. 상기 C3 내지 C20의 α-올레핀의 경우 프로필렌이 제공될 수 있고 이 경우, 프로필렌은 40 내지 90 중량% 포함할 수 있다.
상기 올레핀계 엘라스토머는 본 발명의 발포조성물에 다른 조성 성분들과 결합하여, hard segment가 적절하게 제공되어 우수한 강도와 성형가공성을 제공할 수 있으며 또한 신속한 발포에서도 안정화된 발포셀 형성 및 균일 발포가 가능한 효과를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 올레핀계 엘라스토머는 에틸렌-프로필렌고무(EPR) 및 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 포함될 수 있고, 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)가 더 선호되지만 이에 한정하는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)의 경우, 에틸렌, 프로필렌 및 에틸리덴노보넨(ENB)을 포함할 수 있고. 이 경우, 상기 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)는 각각 에틸렌 40 내지 80 중량%, 프로필렌 10 내지 50 중량% 및 에틸리덴노보넨 0.5 내지 10 중량%를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열전도성 필러는 발포 수지 조성물의 열전도성을 향상시켜 신속한 가교 발포를 유도하는 역할을 수행할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 열전도성 필러는 질화붕소, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 실리카, 질화 알루미늄, 질화 규소, 탄화규소, 산화 베릴륨, 탄소나노튜브, 탈크 및 아세틸렌블랙으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
가장 좋게는 질화붕소, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 탄화규소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있고, 이 경우, 발포셀의 균일도가 가장 좋고, 상대적으로 더 짧은 발포 시간에서도 발포셀의 붕괴현상이 현저히 줄어들어 특이하게 좋다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 열전도성 필러의 열전도율은 하한으로는 1 W/m·K이상, 3 W/m·K이상 또는 10 W/m·K이상일 수 있고, 상한으로는 비한정적으로 100 W/m·K 이하일 수 있으나, 본 개시의 목적은 달성할 수 있는한 이에 제한되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 열전도성 필러의 평균 입경은 특별히 제한하지 않지만, 예를 들면 0.01μm이상, 0.1μm이상 또는 0.5 μm이상일 수 있고, 2000μm이하, 1000μm이하 또는 500μm이하일 수 있다. 예를 들면 0.01 내지 2000μm, 0.1 내지 1000μm, 또는 0.5 내지 500μm일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 발포 수지 조성물의 발포 성형성이 향상되고, 발포체의 기계적 물성이 우수하여 더욱 선호된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 열전도성 필러의 비표면적은, 15 m2/g이상, 18 m2/g이상, 20 m2/g이상, 23 m2/g이상, 25 m2/g이상, 45 m2/g이상, 50 m2/g 이상, 75 m2/g이상 또는 100 m2/g이상일 수 있고, 500 m2/g이하, 200 m2/g이하, 175 m2/g이하, 150 m2/g이하 또는 125 m2/g이하일 수 있다. 예를 들면 15 내지 500 m2/g, 18 내지 200 m2/g, 20 내지 200 m2/g, 23 내지 175 m2/g, 25 내지 175 m2/g, 45 내지 150 m2/g, 50 내지 150 m2/g, 75 내지 125 m2/g 또는 100 내지 125 m2/g일 수 있다. 이를 만족하는 경우, 발포 수지 조성물에 소량의 열전도성 필러가 포함되어도 빠른 가교발포가 가능할 뿐만 아니라, 발포 수지 조성물이 높은 폴리머 분율을 소유하여 우수한 기계적 물성 및 가공성을 나타낼 수 있어 선호된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 열전도성 필러는, 본 개시의 목적을 달성하는 한에서는 특별히 한정하지 않지만 예를 들면, 상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 이상, 1 중량부 이상 또는 5 중량부 이상으로 포함될 수 있고, 50 중량부 이하, 30 중량부 이하, 20 중량부 이하 또는 10 중량부 이하로 포함될 수 있다. 예를 들면 0.1 내지 50 중량부, 1 내지 30 중량부, 5 내지 20 중량부 또는 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 발포 수지 조성물이 우수한 기계적 물성, 가공성, 발포셀 안정성 및 균일한 발포와 더불어 짧은 시간내에 발포되어 균일성이 더욱 향상되어 선호된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 가교제는 유기 과산화물이 제공될 수 있으며, 통상적으로는 디알킬 유기과산화물이 제공될 수 있다. 예를 들어서, 비스(t-부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸시클로헥산, t-부틸-큐밀 퍼옥시드, 디큐밀-퍼옥사이드(DCP) 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸-퍼옥실)헥산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로 비스(t-부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 가교제는 상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 0.1 중량부 이상 또는 0.5 중량부 이상으로 포함될 수 있고, 10 중량부 이하, 5 중량부 이하 또는 1 중량부 이하로 포함될 수 있다. 예를 들면 0.01 내지 10 중량부, 0.1 내지 5 중량부, 또는 0.5 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 발포에 적합한 에틸렌비닐공중합체(EVA)의 탄성이 확보되어 결과적으로 최종 발포체가 우수한 물성을 나타낼 수 있어 선호된다.
유기 과산화물에 포함된 퍼옥사이드는 폴리머 골격으로부터 수소 원자를 추출하고 가교를 위한 사이트를 제공하거나 디엔계 불포화기를 가교하도록 하여 발포체의 가교를 수행할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 화학발포제는 고무나 플라스틱을 비롯한 수지에 기포를 포함시키기 위하여 제공되는 첨가제로 유기계 발포제가 포함될 수 있다. 예를 들어서, 상기 유기계 발포제는 아조계 또는 하이드라지드계 화합물일 수 있으며, 예를 들면 아조다이카본아마이드, 다이나이트로소펜타메틸렌테트라민 및 p,p'-옥시비스벤젠술포닐하이드라지드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 구체적으로 아조다이카본아마이드일 수 있고, 더욱 구체적으로 변성된 아조다이카본아마이드일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 화학발포제는 본 발명이 목적으로 하는 효과를 얻을 수 있는 것이라면 제한하지 않지만 예를 들면, 상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상, 1 중량부 이상 또는 5 중량부 이상으로 포함될 수 있고, 50 중량부 이하, 30 중량부 이하 또는 15 중량부 이하로 포함될 수 있다. 예를 들면 0.1 내지 50 중량부, 1 내지 30 중량부, 또는 5 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 발포체에 우수한 경량성, 완충성, 단열성 등의 물성을 제공할 수 있어 선호된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 발포 수지 조성물은 발포조제를 더 포함할 수 있다. 상기 발포조제는 금속산화물로, 산화아연, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화주석, 산화카드늄 및 산화납에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 발포조제는 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 포함하여 수지조성물의 발포 속도를 조절하고, 발포율을 향상시키고, 발포층 내부의 발포 밀도를 조절할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 화학발포제 및 발포조제 이외에도 수지 내 기포의 생성에 영향을 줄 수 있는 것이라면, 기포 생성 촉진제, 계면활성제를 추가로 첨가할 수 있고, 또한, 필요에 따라 안정제, 항산화제, 충진제 및 착색제에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 물성을 조절할 수 있으며, 이에 제한되지 않음은 물론이다.
또한, 본 개시는 상기 발포 수지 조성물을 가열가압하여 제조되는 발포체를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 발포체는 전기 부품 소재, 기계 부품 소재, 자동차 부품 소재, 건축 자재, 포장 재료 및 신발용 소재 등의 분야에 사용될 수 있으나, 이는 구체적인 예시를 제시한 것일뿐 본 개시의 발포체의 물성을 이용할 수 있는 소재라면 특별히 제한되지 않고 이용될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면 상기 가열가압은, 온도가 130 내지 250 ℃에서 상압 또는 가압하여 수행될 수 있다. 가압하는 경우 특별히 압력을 제한하지 않지만 예를 들면 5 내지 200 kg/cm2를 만족하는 조건에서 수행될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 가교가 충분히 이루어져 발포체의 기계적 물성이 좋고, 우수한 생산성을 확보할 수 있어 선호된다.
[물성측정방법]
하기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 발포체를 대상으로 하기 표 1과 같이 물성평가를 수행하였다.
구분 평가방법
경도 - 시료: 길이 180mm, 폭 80mm, 두께 10mm
- 측정기기: Asker C Type 경도계
반발탄성 - 시료: 길이 180mm, 폭 80mm, 두께 12.5mm
- 조건: 3회 Ball Drop 후 4~6회까지 측정값 평균
[실시예 1]
Leistritz사 twin screw extruder (27mmΦ)에 에틸렌비닐공중합체(EVA) 80 중량부 및 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM) 20 중량부를 투입하고, 150 ℃에서 혼련하여 블렌드 수지를 제조하였다.
상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여, 비표면적(BET)이 145 m2/g인 산화 마그네슘(Konoshima MgO #150) 8 중량부, 비스(t-부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 0.7 중량부, 변성된 아조다이카본아마이드(Cellcom JTR/BW) 10 중량부를 투입하고 투롤밀(Two Roll-mill)에 110 ℃ 온도로 혼련하여 발포 수지 조성물을 제조하였다.
상기 발포용 수지 조성물을 금형의 캐비티에 충진 후, 170 ℃, 150 kg/cm2으로 가열가압하여 400 초 동안 가교발포시켜 발포체를 제조하고, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서, 산화 마그네슘 대신 비표면적(BET)이 25 m2/g인 질화붕소(Denka, SP-3)를 투입하는 것 외에는, 동일하게 실시하여 발포 수지 조성물 및 발포체를 제조하였다.
다음, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서, 산화 마그네슘 대신 비표면적(BET)이 20 m2/g인 탄화규소를 투입하는 것 외에는, 동일하게 실시하여 발포 수지 조성물 및 발포체를 제조하였다.
다음, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서, 산화 마그네슘 대신 비표면적(BET)이 50 m2/g인 산화 알루미늄을 투입하는 것 외에는, 동일하게 실시하여 발포 수지 조성물 및 발포체를 제조하였다.
다음, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서, 비표면적(BET)이 50 m2/g인 산화 마그네슘을 투입하는 것 외에는, 동일하게 실시하여 발포 수지 조성물 및 발포체를 제조하였다.
다음, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서, 산화 마그네슘 대신 비표면적(BET)이 25 m2/g인 탄산칼슘을 투입하는 것 외에는, 동일한 조건으로 실시하여 발포 수지 조성물 및 발포체를 제조하였다.
다음, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서, 비표면적이 10 m2/g인 산화 마그네슘을 투입하는 것 외에는, 동일하게 실시하여 발포 수지 조성물 및 발포체를 제조하였다.
다음, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서, 산화 마그네슘 대신 비표면적(BET)이 10 m2/g인 산화 알루미늄을 투입하는 것 외에는, 동일하게 실시하여 발포 수지 조성물 및 발포체를 제조하였다.
다음, 상기 물성측정방법에 따라 상기 발포체의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[실험예]
실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 발포 수지 조성물로부터 가공시간을 각각 520 초, 480 초, 440 초, 400 초로 하여 발포체를 제조하고, 상기 발포체의 형태를 도 1에 도시하였다.
도 1에서 알 수 있듯이, 실시예 1의 발포체는 가공시간이 짧아도 형태가 유지되나, 비교예 1의 경우 가공시간이 짧아지면 발포체 내부 가스의 압력을 수지가 버티지 못하고 찢어지면서 발포체 중앙부가 부풀어오르는 현상이 발생하였는 바, 본 개시에 따른 발포 수지 조성물은 열전도성이 우수하여 빠른 가교발포가 가능하여 상대적으로 단시간내에 발포체의 우수한 물성을 확보할 수 있음을 확인하였다.
구분 블렌드 수지 열전도성 필러
종류 비표면적(m2/g)
실시예 1 EVA/EPDM 산화 마그네슘(MgO) 145
실시예 2 EVA/EPDM 질화붕소(BN) 25
실시예 3 EVA/EPDM 탄화규소(SiC) 20
실시예 4 EVA/EPDM 산화 알루미늄(Al2O3) 50
실시예 5 EVA/EPDM 산화 마그네슘(MgO) 50
비교예 1 EVA/EPDM 탄산칼슘(CaCO3) 25
비교예 2 EVA/EPDM 산화 마그네슘(MgO) 10
비교예 3 EVA/EPDM 산화 알루미늄(Al2O3) 10
공정시간 520s 480s 440s 400s
경도
(Asker C)		 반발
탄성
(%)		 경도
(Asker C)		 반발
탄성
(%)		 경도
(Asker C)		 반발
탄성
(%)		 경도
(Asker C)		 반발
탄성
(%)
실시예 1 53 58 53 58 53 58 53 58
실시예 2 52 56 52 56 52 55 51 54
실시예 3 52 55 52 55 52 54 51 52
실시예 4 53 57 53 57 53 56 52 55
실시예 5 53 58 53 57 53 57 52 55
비교예 1 52 54 51 51 Cell collapse Cell collapse
비교예 2 53 58 53 57 52 55 Cell collapse
비교예 3 52 55 52 55 51 52 Cell collapse
상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 개시의 범위에 속하는 실시예의 발포 수지 조성물로부터 제조된 발포체는 공정시간이 짧아도 경도 및 반발탄성이 모두 우수하였다. 반면, 본 개시의 범위에 속하지 않는 비교예의 발포 수지 조성물로부터부터 제조된 발포체는 공정시간이 충분히 확보된 경우는 기계적 물성이 비교적 양호하였으나, 공정시간이 짧은 경우 현저한 물성 저하 현상이 나타났다.
구체적으로 일반 무기 필러를 포함하는 비교예 1의 경우 열전도성 필러를 포함하는 실시예들과 비교하여 발포체의 기계적 물성이 현저히 낮았다. 이는 조성물의 열전도성이 매우 낮기 때문에 발포셀의 안정성을 확보할 수 있을 정도로 충분한 가교발포가 이루어지지 않았음을 의미한다.
또한, 비교예 2 및 3의 경우 실시예 1과 비교하여 공정시간이 충분히 확보된 경우는 물성이 비슷하였지만, 그렇지 않은 경우 물성이 매우 열등하여 발포체가 형상을 유지하지 못하고 무너지는 결과를 나타내었는 바, 비표면적이 작은 열전도성 필러를 사용하면 열전도성 필러간의 접촉이 부족하여 열전도성이 떨어지기 때문에 단시간에 충분한 가교발포가 이루어지지 않음을 알 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 에틸렌비닐공중합체(EVA) 및 올레핀계 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 블렌드 수지; 열전도성 필러; 가교제; 및 화학발포제;를 포함하고,
    상기 열전도성 필러는 질화붕소, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 탄화규소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인, 발포 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블렌드 수지는 상기 에틸렌비닐공중합체(EVA) 100 중량부에 대하여 올레핀계 엘라스토머 0.1 내지 400 중량부를 포함하는 것인, 발포 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀계 엘라스토머는,
    에틸렌 및 C3 내지 C20의 α-올레핀을 포함하여 제조되는 것인, 발포 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 올레핀계 엘라스토머는,
    에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 및 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 발포 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)는,
    에틸렌 40 내지 80 중량%, 프로필렌 10 내지 50 중량% 및 에틸리덴노보넨 0.5 내지 10 중량%를 포함하는 것인, 발포 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열전도성 필러의 비표면적은 15 내지 500 m2/g인, 발포 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열전도성 필러는,
    상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부로 포함되는, 발포 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는,
    비스(t-부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸시클로헥산, t-부틸-큐밀 퍼옥시드, 디큐밀-퍼옥사이드(DCP) 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸-퍼옥실)헥산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 발포 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는,
    블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되는, 발포 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학발포제는,
    아조다이카본아마이드, 다이나이트로소펜타메틸렌테트라민 및 p,p'-옥시비스벤젠술포닐하이드라지드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 발포 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학발포제는,
    블렌드 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부로 포함되는, 발포 수지 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 발포 수지 조성물을 가열가압하여 제조되는 발포체.
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