CN110072935A - 无机发泡剂制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合于树脂等来制备气泡的无机发泡剂制剂，更详细地，涉及如下无机发泡剂制剂，防止产品成型步骤之前在树脂和发泡剂的混合过程等预处理步骤中发泡剂的一部分或全部被早期分解，即使为了调整产品的物理特性而减小碳酸氢钾的粒子大小，分解温度也不下降，而维持高的温度，在相对窄的温度范围内被瞬间分解，从而可扩大树脂的适用范围来用于生产多种产品，并且，防止制备过程中装置受损，并可提高最终制备的产品的质量。

Description

无机发泡剂制剂
技术领域
本发明涉及混合于树脂等来制备气泡的无机发泡剂制剂，更详细地，涉及如下无机发泡剂制剂，防止产品成型步骤之前在树脂和发泡剂的混合过程等预处理步骤中发泡剂的一部分或全部被早期分解的现象，即使为了调整产品的物理特性而减小碳酸氢钾的粒子大小，分解温度也不下降，而维持高的温度，在相对窄的温度范围内被瞬间分解，从而可扩大树脂的适用范围来用于生产多种产品，并且，防止制备过程中装置受损，并可提高最终制备的产品的质量。
背景技术
发泡剂是指混合于塑料或橡胶等来制备气泡的物质，根据树脂或橡胶的种类和特性、用途、加工、方法条件等来使用多种发泡剂。作为上述发泡剂的一例，可例举碳酸氢钠等无机发泡剂，上述无机发泡剂具有分解时不排出有害成分的优点，因而被广泛使用。但是，上述无机发泡剂存在因潮解性而发生凝聚的问题，从而正在开发如以下专利文献一样涂敷无机发泡剂来防止凝聚的技术。
(专利文献)公开专利第10-1999-0076476号(1999年10月15日公开)“发泡剂粉末及其制备方法”
但是，在以往的形成有涂敷层的无机发泡剂中，涂敷层仅以防止水分引起的凝聚的目的形成，从而存在如下问题：上述无机发泡剂在宽的温度范围内被逐渐分解，即，在混合产品成型温度之前的塑料和无机发泡剂的过程等中，无机发泡剂的一部分被早期分解，导致混合时使用的装置受损，且最终制备的产品的质量下降。
发明内容
技术课题
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于，提供如下无机发泡剂制剂，防止产品成型步骤之前在树脂和发泡剂的混合过程等预处理步骤中发泡剂的一部分或全部被早期分解，防止装置受损，并可提高最终制备的产品的质量。
并且，本发明的目的在于，提供如下无机发泡剂制剂，在高的温度范围内分解来扩大用于生产产品的树脂的适用范围，从而可用于生产多种产品。
并且，本发明的目的在于，提供如下无机发泡剂制剂，在具有相对高的分解温度的碳酸氢钾的粒子形成以规定厚度及材料形成的保护层，从而即使为了调整产品的物理特性而减小碳酸氢钾的粒子大小，也防止分解温度整体上下降，并且，在相对窄的温度范围内被瞬间分解。
解决课题方法
本发明通过具有如下构成的实施例，实现上述的目的。
根据本发明的一实施例，本发明的无机发泡剂制剂包含无机发泡剂粒子、以及配置于上述无机发泡剂粒子的外面的保护层，上述保护层的厚度为200至500nm。
根据本发明的另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，上述无机发泡剂粒子为碳酸氢钾。
根据本发明的又另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，上述无机发泡剂粒子的大小为10至100um。
根据本发明的又另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，上述保护层包含酯类或乙氧基化物类化合物。
根据本发明的又另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，上述保护层还包含偶联剂。
根据本发明的又另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，上述酯类或乙氧基化物类化合物为选自聚氧乙烯烷基醚(polyoxyethylene alkyl ether)、山梨糖醇酐脂肪酸酯(fatty acid sorbitan ester)、脂肪酸二乙醇胺(fatty acid diethanolamine)及单烷基甘油醚(mono-alkyl glycerylether)中的一种以上。
根据本发明的又另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，上述偶联剂为选自氨基硅烷(amino silane)、乙烯基硅烷(vinyl silane)、甲基丙烯酸硅烷(methacrylsilane)、烷基硅烷(alkyl silane)、硫硅烷(sulfur silane)、环氧硅烷(epoxysilane)及苯基硅烷(phenyl silane)中的一种以上。
根据本发明的又另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，相对于每100重量份的碳酸氢钾，上述酯类或乙氧基化物类化合物的含量为2至5重量份。
根据本发明的又另一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，上述无机发泡剂制剂在180至220℃下进行分解。
根据本发明的又一实施例，本发明的无机发泡剂制剂中，每1g的上述无机发泡剂制剂产生100至130ml的气体。
根据本发明的又一实施例，本发明的无机发泡剂母料包含聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚酰胺、聚缩醛、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚烯烃弹性体共聚物中的任一种树脂和无机发泡剂制剂，相对于100重量份的上述树脂，包含含量为10至80重量份的上述无机发泡剂制剂。
发明效果
本发明可通过上述的实施例来获得如下的效果。
本发明具有如下效果，防止产品成型步骤之前在树脂和发泡剂的混合过程等预处理步骤中发泡剂的一部分或全部被早期分解，从而防止装置受损，并可提高最终制备的产品的质量。
并且，本发明具有在高的温度范围内分解来扩大用于生产产品的树脂的适用范围，从而可用于生产多种产品的效果。
并且，本发明具有如下效果，例如，在具有相对高的分解温度的碳酸氢钾的粒子形成以规定厚度及材料形成的保护层，从而即使为了调整产品的物理特性而减小碳酸氢钾的粒子大小，也防止分解温度整体上下降，并且，在相对窄的温度范围内被瞬间分解。
附图说明
图1为本发明一实施例的无机发泡剂制剂的剖视图。
图2为表示根据无机发泡剂种类的分解温度的图表。
图3为表示根据无机发泡剂粒子的大小的分解温度的图表。
图4为本发明一实施例的无机发泡剂制剂的SEM照片。
图5为用于说明本发明一实施例的无机发泡剂的潮解性的SEM照片。
图6为表示本发明另一实施例的无机发泡剂母料的分解温度的图表。
最佳具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的无机发泡剂制剂进行详细说明。除非有特殊定义，本说明书的所有术语则与本发明所属技术领域的普通技术人员理解的该术语的常规含义相同，当与本说明书中使用的术语的含义相冲突时，以本说明书中使用的定义为准。在整个说明书中，当某些部分“包含”某些构成要素时，除非有特别相反的记载，则意味着还可包括其他构成要素，而不是将其他构成要素排除在外。
若参照图1至图5来说明本发明一实施例的无机发泡剂制剂，则上述无机发泡剂制剂包含：无机发泡剂粒子1，通过热分解来产生气体；以及保护层2，配置(形成)于上述无机发泡剂粒子1的外面来防止无机发泡剂粒子1的早期分解。在图1中，无机发泡剂制剂的形态表现为球形，但上述无机发泡剂制剂可具有球形、椭圆形、杆形等多种形状。上述无机发泡剂制剂混合于树脂来用于车辆用座椅、轮胎、密封条、空调装置用风管等车辆用内/外饰材料、空调、TV、PC等家用电器外壳、窗扇、海绵、聚氨酯等的建筑内饰材料、壁纸、地板材料、人造皮革、运动鞋、拖鞋等鞋类、幼儿及儿童用垫子、玩具、合成木材、饰品饰物或其他塑料容器等最终产品的制备。在说明上述无机发泡剂制剂之前，简单观察利用无机发泡剂来制备的最终产品的制备过程，首先，执行将无机发泡剂(或无机发泡剂母料)混合于树脂的预处理步骤，之后，在模具中放入无机发泡剂和树脂的混合物，并进行成型步骤。上述成型步骤根据树脂的特性在高温(例如，通用塑料(PE、PVC等)在180至220℃温度，工程塑料(PP、PC、PET等)在200至300℃温度)条件下进行，相反，上述预处理步骤在低于上述成型步骤的低温条件下进行。因此，当上述无机发泡剂在低温条件下进行分解时，即，当在上述预处理步骤中进行分解(早期分解)来产生气体时，在预处理步骤中使用的装置(螺栓等)破损，且在成型步骤中不发生所需的成型，从而降低产品的质量。并且，为了使最终产品具有所需的物理特性，由无机发泡剂被分解产生的气体产生的单元需要具有规定范围的大小(这意味着无机发泡剂粒子大小的范围受限)，但由于具有无机发泡剂的粒子大小越小，分解温度越整体降低的倾向，因而本发明的特征在于，提供如下无机发泡剂制剂，即使根据最终产品的要求特性来调节无机发泡剂的粒子大小，也形成规定厚度的涂层，从而无凝聚现象，无早期分解，无物性变化，且在高温的特定温度下进行分解。以下，对其进行详细说明。
上述无机发泡剂粒子1的特征在于，作为通过热分解来产生气体的构成，可具有规定材料及大小，但优选地，使用碳酸氢钾(KHCO3)，大小为10至100um，优选为10至50um。以下进行详细说明，但由于碳酸氢钾分解时不排出有害物质，因而环保，且与碳酸氢钠相比在高温下发生分解，从而扩大可适用的树脂的范围。并且，当上述碳酸氢钾粒子的大小为10至100um时，作为最终产品的发泡体单元(Cell)的物理特性，例如，发泡体单元的均匀性得以提高，且不产生针孔(pin hole)，因而发泡体单元的外观部分可更加得到改善，且发泡体单元的强度也可提高。
上述保护层2作为配置(形成)于上述无机发泡剂粒子1的外面来防止无机发泡剂粒子1的早期分解的构成，例如，将酯(ester)类或乙氧基化物(ethoxylate)类化合物涂敷于无机发泡剂粒子1的外面来形成。并且，上述保护层2还可包含偶联剂，上述偶联剂还可混合于酯类或乙氧基化物类化合物来形成一层保护层，还可以以利用酯类或乙氧基化物类化合物来形成第一保护层之后，利用偶联剂来形成第二保护层的形态使用。上述酯类或乙氧基化物类化合物使用选自由聚氧乙烯烷基醚(polyoxyethylene alkyl ether)、山梨糖醇酐脂肪酸酯(fatty acid sorbitan ester)、脂肪酸二乙醇胺(fatty aciddiethanolamine)及单烷基甘油醚(mono alkyl glycerylether)组成的组中的一种以上，上述偶联剂使用选自由氨基硅烷(amino silane)、乙烯基硅烷(vinyl silane)、甲基丙烯酸硅烷(methacrylsilane)、烷基硅烷(alkyl silane)、硫硅烷(sulfur silane)、环氧硅烷(epoxy silane)及苯基硅烷(phenyl silane)组成的组中的一种以上。当使用上述酯(ester)类或乙氧基化物(ethoxylate)类化合物时，更均匀地形成保护层2，显著防止吸湿性，与树脂的混和性得以提高。优选地，每100重量份的碳酸氢钾使用2至5重量份的上述酯类或乙氧基化物类化合物，上述保护层的厚度为200至500nm。当使用小于2重量份的上述化合物时，存在所制备的无机发泡剂制剂的凝聚严重而发生早期分解的缺点，当使用大于5重量份的上述化合物时，存在分解而生成的气体量减少等物性发生变化的缺点。因此，当每100重量份的碳酸氢钾使用2至5重量份的上述化合物，从而以使上述保护层的厚度成为200至500nm的方式形成时，即使根据产品的要求特性来调节碳酸氢钾的粒子大小(例如，10至50um)，也可制备无凝聚现象，无早期分解，无物性变化，在预处理步骤中不发生分解，且在成型步骤中进行分解的碳酸氢钾制剂。上述无机发泡剂制剂在180至220℃下进行分解，每1g产生100至130ml的气体。
并且，在本发明的一实例中，上述无机发泡剂制剂还可包含添加剂。例如，上述添加剂可包含选自由硬脂酸钙(calcium stearate)、碳酸钙(calcium carbonate，CASNo.471-34-1)等钙化合物(calcium compound)、氧化锌(zinc oxide)、硬脂酸锌(zincstearate)等锌化合物(zinc compound)、二氧化钛(titanium dioxide)、马来酸甲氧基锡(tin methoxy maleate)等钛或锡化合物(titanium or tin compound)、硬脂酸钡(bariumstearate)、蓖麻油酸钡(barium ricinoleate)等钡化合物(barium compound)、氧化镁(magnesium oxide)等镁化合物(magnesium compound)、滑石(talc)、柠檬酸单钠(monosodium citrate)、尿素(urea)、二氧化硅(silica)、邻苯二甲酸二环己酯(dicyclohexyl phthalate)、硬脂酸(stearic acid)及它们的组合组成的组中的一种以上。
相对于100重量份的整体无机发泡剂制剂，可包含0.1～20重量份的上述添加剂，通过进一步包含添加剂，能够呈现流动性及凝聚性的改善效果。只是，当添加剂的含量小于0.1重量份时，有可能无法实现流动性及凝聚性效果，当包含过量的添加剂时，有可能存在发泡剂物性发生变化的问题。
本发明的另一实施例包含含有上述无机发泡剂制剂的无机发泡剂母料。通过具有加热单元的挤压机对聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚酰胺、聚缩醛、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任一种树脂和无机发泡剂制剂进行混合、加热并挤压，从而制备上述无机发泡剂母料。上述无机发泡剂母料使工序变得容易，并防止作业场地中粉尘引起的污染。
在无机发泡剂母料中，相对于100重量份的树脂，无机发泡剂制剂的含量可以为10至80重量份。当相对于树脂的含量，发泡剂制剂的含量小于10重量份时，发泡剂制剂添加量过少，从而存在即使制备母料，也难以实现本发明的效果的问题，当相对于树脂的含量，发泡剂制剂的含量大于80重量份时，存在因包含过量的发泡剂制剂而混合不均匀，且产生破碎现象的问题。
以下，通过实施例更加详细说明本发明。但是，这些仅用于更加详细说明本发明，本发明的权利范围并不局限于此。
具体实施方式
<实施例1>根据无机发泡剂粒子的种类及大小的分解温度的确认
(1)准备了粒子大小为100um的碳酸氢钠1g(试样1)、粒子大小为100um的碳酸氢钾1g(试样2)、粒子大小为15um的碳酸氢钾1g(试样3)。粒子大小为100um的碳酸氢钠及碳酸氢钾使用了市场上销售中的产品(韩国三电纯药工业产品)，粒子大小为15um的碳酸氢钾通过利用空气喷射研磨(Air jet-milling)(使用6Kgf/m2的空气)将粒子大小为100um的碳酸氢钾(韩国三电纯药工业)25Kg粉碎3次而制备，并利用激光散射粒度分布(laser scatteringpaticle sizer distribution)来分析，从而确认碳酸氢钾的粒子大小分布在10至25um，且平均为15um。
(2)针对试样1至3测定随加热温度变化产生的气体量(ml/g)，示于图2及图3中(在图2及图3中，最初气体量标记为10ml/g，这意味着与无机发泡剂粒子的分解无关的测定装置或测定过程中存在的气体量)。
(3)通过图2可见，将试样1和2的结果比较，在相同的粒子大小(100um)时，碳酸氢钾的分解温度高于碳酸氢钠的分解温度(碳酸氢钾在195℃下开始分解，在210℃下结束分解，而碳酸氢钠在130℃下开始分解，在150℃下结束分解)，通过图3可见，将试样2和试样3的结果比较，在相同的碳酸氢钾中，当粒子的大小小时，分解温度(粒子大小为15um的碳酸氢钾在170℃下开始分解，在195℃下结束分解，而粒子大小为100um的碳酸氢钾在195℃下开始分解，在210℃下结束分解)低。
<实施例2>无机发泡剂制剂的物理特性的确认
(1)在约50℃下溶解固相的酯类化合物，与粒子大小为15um的碳酸氢钾进行混合，并利用预拌混凝土来进行混合，准备在碳酸氢钾粒子的外面形成有保护层的试样4至7。在试样4中，每100重量份的碳酸氢钾使用0.5重量份的酯类化合物，在试样5中，每100重量份的碳酸氢钾使用2重量份的酯类化合物，在试样6中，每100重量份的碳酸氢钾使用5重量份的酯类化合物，在试样7中，每100重量份的碳酸氢钾使用8重量份的酯类化合物。
(2)图4的(a)、(b)、(c)、(d)分别为试样4至7的SEM照片，表1为针对试样4至7示出随加热温度变化产生的气体的量(ml/g)的图表。并且，针对试样4至7测定早期分解及物性变化，示于表2中。早期分解通过在170℃以下是否分解来进行判断，物性变化通过在220℃以上的温度下产生的气体的量小于100ml/g来判断。在图4的SEM照片中，涂敷层的厚度通过在5个点测定厚度之后，通过其平均值导出了涂敷层的平均厚度。
(3)通过图4及表2可见，在试样4的情况下，涂敷层的厚度平均为25nm，具有凝聚现象，具有早期分解，无物性变化，在试样5的情况下，涂敷层的厚度为平均200nm，无凝聚现象，无早期分解，无物性变化，在试样6的情况下，涂敷层的厚度为平均500nm，无凝聚现象，无早期分解，无物性变化，在试样的情况下，涂敷层的厚度为平均1.5um，无凝聚现象，无早期分解，具有物性变化。并且，通过表1，可知在未形成有涂敷层的试样4的情况下，在170℃下开始分解，在195℃下结束分解，而在形成有适当厚度的涂敷层的试样5和6的情况下，在190℃下开始分解，在195℃温度下结束分解。因此，可知即使根据产品的要求特性来调节碳酸氢钾的粒子大小，也可形成规定厚度的涂敷层，从而无凝聚现象，无早期分解，无物性变化，且可制备在特定温度下分解的碳酸氢钾制剂。
表1
初始分解温度(℃) 分解温度(℃) 气体量(ml/g)
试样4 170 195 120
试样5 190 195 120
试样6 190 195 120
试样7 190 195 96
表2
试样4 试样5 试样6 试样7
早期分解 ○ × × ×
物性变化 × × × ○
<实施例3>无机发泡剂制剂的潮解性的确认
(1)在常温下，将试样3和5放置一天之后，通过SEM进行确认。图5的(a)、(b)分别为在常温下将试样3和5放置一天之后拍摄的SEM照片。
(2)通过图5可见，在未形成涂敷层的试样3的情况下，因吸收水分而产生粒子凝结的现象，且粒子大小(在40至50um范围内分布)变大，而在形成有适当的涂敷层的试样5的情况下，不产生粒子凝结的现象，且粒子大小(在15至25um范围内分布)没有变大。因此可知，当在碳酸氢钾粒子的外面形成适量的表面活性剂涂敷层时，可防止因吸收水分而引起的凝聚。
<实施例4>无机发泡剂母料的发泡能力的确认
(1)利用挤压机，在预混合(pre-mixing)区间，以100℃的温度条件将试样5和聚乙烯混合15分钟，并在挤压机(加热单元)区间以130℃进行加热，从而制备试样8和9。试样8由33重量％的试样5和67重量％的聚乙烯组成，试样9由50重量％的试样5和50重量％的聚乙烯组成。
(2)针对母料试样8和9，测定随加热温度变化产生的气体的量(ml/g)，并示于图6中。
(3)通过图6可见，试样8和9在180℃下生成气体，在195℃下完全被分解，生成气体，从而可知作为本发明的无机发泡剂母料的示例的试样8和9未发生早期分解。
以上，申请人说明了本发明的优选的实施例，但这种实施例只是用于实现本发明的技术思想的实施例，只要实现本发明的技术思想，任何变更例或修改例也应被解释为属于本发明的范围。
工业实用性
本发明涉及混合于树脂等来制备气泡的无机发泡剂制剂，更详细地，涉及如下无机发泡剂制剂，防止产品成型步骤之前在树脂和发泡剂的混合过程等预处理步骤中发泡剂的一部分或全部被早期分解，即使为了调整产品的物理特性而减小碳酸氢钾的粒子大小，分解温度也不下降，而维持高的温度，在相对窄的温度范围内被瞬间分解，从而可扩大树脂的适用范围来用于生产多种产品，并且，防止制备过程中装置受损，并可提高最终制备的产品的质量。

Claims (13)

1.一种无机发泡剂制剂，其包含：无机发泡剂粒子、以及配置于所述无机发泡剂粒子的外面的保护层，
所述保护层的厚度为200至500nm。
2.根据权利要求1所述的无机发泡剂制剂，所述无机发泡剂粒子为碳酸氢钾。
3.根据权利要求1或2所述的无机发泡剂制剂，所述无机发泡剂粒子的大小为10至100um。
4.根据权利要求1或2所述的无机发泡剂制剂，所述保护层包含酯类或乙氧基化物类化合物。
5.根据权利要求1或2所述的无机发泡剂制剂，所述保护层还包含偶联剂。
6.根据权利要求4所述的无机发泡剂制剂，所述酯类或乙氧基化物类化合物为选自聚氧乙烯烷基醚(polyoxyethylene alkyl ether)、山梨糖醇酐脂肪酸酯(fatty acidsorbitan ester)、脂肪酸二乙醇胺(fatty acid diethanolamine)及单烷基甘油醚(mono-alkyl glycerylether)中的一种以上。
7.根据权利要求5所述的无机发泡剂制剂，所述偶联剂为选自氨基硅烷(aminosilane)、乙烯基硅烷(vinyl silane)、甲基丙烯酸硅烷(methacrylsilane)、烷基硅烷(alkyl silane)、硫硅烷(sulfur silane)、环氧硅烷(epoxy silane)及苯基硅烷(phenylsilane)中的一种以上。
8.根据权利要求4所述的无机发泡剂制剂，相对于每100重量份的碳酸氢钾，所述酯类或乙氧基化物类化合物的含量为2至5重量份。
9.根据权利要求2所述的无机发泡剂制剂，其还包含选自由钙化合物、锌化合物、钛或锡化合物、钡化合物、镁化合物、滑石(talc)、柠檬酸单钠(monosodium citrate)、尿素(urea)、二氧化硅(silica)、邻苯二甲酸二环己酯(dicyclohexyl phthalate)、硬脂酸(stearic acid)及它们的组合组成的组中的一种以上的添加剂。
10.根据权利要求4所述的无机发泡剂制剂，所述无机发泡剂制剂在180至220℃下进行分解。
11.根据权利要求8所述的无机发泡剂制剂，每1g的所述无机发泡剂制剂产生100至130ml的气体。
12.一种无机发泡剂母料，其包含：
聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚酰胺、聚缩醛、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任一种树脂；以及
权利要求1或2所述的无机发泡剂制剂。
13.根据权利要求12所述的无机发泡剂母料，相对于100重量份的所述树脂，包含10至80重量份的无机发泡剂制剂。
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