KR0173453B1 - 용융 특성이 개선된 비닐 클로라이드 중합체 조성물 - Google Patents

용융 특성이 개선된 비닐 클로라이드 중합체 조성물 Download PDF

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Abstract

충격 개질제안 염소화된 올레핀 중합체 및 용융 촉진제인 산가 5 내지 40의 산화 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체를 함유하는 염화비닐 중합체 제형은 성형 제품으로 전환시킬 수 있다. 본 발명은 염화비닐 중합체 제형에 사용하기 위한, 상기 염소화된 올레핀 중합체와 산화 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체의 혼합물을 함유하는 개선된 올레핀 중합체 충격 개질제 조성물을 포함한다.
본 발명의 염화비닐 중합체 제형은 예를들어 비닐 벽판 및 비닐 창틀과 같은 성형 제품을 제조하기 위한 재료로서 유용하다.

Description

용융 특성이 개선된 비닐 클로라이드 중합체 조성물
본 발명은 비닐 클로라이드 중합체 조성물에 관한 것이다. 보다 특히 본 발명은 압출용으로 적합한 비닐 클로라이드 중합체 조성물에 관한 것이다.
비닐 클로라이드 중합체 조성물은 건물의 벽재, 바람직하게는 주택의 외벽, 창틀 등과 같은 성형품을 제조하는데 유용하다.
비닐 클로라이드 중합체 조성물로부터 압출을 통해 이러한 성형품을 제조하는 방법은 비닐 클로라이드 중합체, 충격 개질제 및 다른 성분들의 분말화 제형을 유도가능한 가소성 물질로 전환시키는 방법을 포함한다. 이러한 전환 방법은 분말화 제형의 용융 공정을 포함한다.
공지된 충격 개질제에는 염소화된 폴리에틸렌, ABS 수지, 에틸린/비닐 아세테이트/일산화탄소 삼원공중합체 및 메틸 메타크릴레이트/부타디엔/스티렌 삼원공 중합체와 같은 아크릴계 중합체가 포함된다. 아크릴계 개질제는 비닐 벽재 공업에 사용되는 비닐 클로라이드 중합체 제형에서 가장 일반적으로 사용되는 충격 개질제이다. 염소화된 폴리에틸렌 또한 공지된 충격 개질제이다. 아크릴계 대신에 제공된 공지된 제형에서의 충격 개질제로서 폴리에틸렌을 사용하는 경우 용융 시간이 더욱 오래 걸린다. 염소화된 폴리에틸렌이 일반적으로 아크릴계보다 현저하게 저렴하다는 관점에서, 비닐 클로라이드 중합체 제형 중의 충격 개질제로서 염소화된 폴리에틸렌을 사용하는 것이 아크릴 충격 개질제를 사용한 비닐 클로라이드 중합체 제형의 경우와 대등한 보다 짧은 용융 시간을 초래하므로 경제적으로 유리하다.
본 발명은 충격 개질제로서 염소화된 올레핀 중합체를 함유하며 산가가 5 내지 40인 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독 중합체를 용융 촉진량으로 함유하는 비닐 클로라이드 중합체 제형에 관한 것이다. 또한 본 발명은 당해 제형을 성형품으로 전환시키는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 비닐 클로라이드 중합체 제형에 사용하기 위한, 염소화된 올레핀 중합체 및 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체의 혼합물을 함유하는 개선된 올레핀 중합체 충격 개질제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 비닐 클로라이드 중합체 제형은, 예를들어 벽재, 창틀 등의 성형품을 제조하기 위한 재로로서 유용하다.
본 발명의 방법은 비닐 클로라이드 중합체, 염소화된 올레핀 중합체, 및 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체가 필요하다.
본 발명에 사용되는 비닐 클로라이드 중합체는 중합체 분자의 약 95중량% 이상이 중합된 비닐 클로라이드이고 나머지가 하나 이상의 모노에틸렌성 불포화 공단량체로 이루어진 중합체이다. 중합체 블렌드에 함유된 비닐 클로라이드 중합체는 비닐클로라이드 단독중합체와 같이 강성이거나 필수적으로 강성인 비닐 클로라이드 중합체 예를들어 비닐 클로라이드의 단독중합체, 및 비닐 클로라이드와 탄소수 1 내지 18의 유기산의 비닐에스테르[예 : 비닐 아세테이트, 비닐 스테아레이트 등 ; 비닐리덴 클로라이드 ; 대칭성 디클로로에틸렌 ; 아크릴로니트릴 ; 메타그릴로니트릴 ; 알킬 그룹의 탄소수 1 내지 8의 알킬 아크릴레이트 에스테르 예를들어 메틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트 ; 상응하는 아킬 메타크릴레이트 에스테르 ; 알킬그룹의 탄소수 1 내지 8의 2 염기성 유기산의 디알킬 에스테르 예를들어 디부틸 푸마레이트, 디에틸 말리에이트 등]와 같은 공중합가능한 단량체와의 공중합체일 수 있다. 비닐 클로라이드 중합체는 비닐 클로라이드의 단독중합체가 바람직하다.
본 발명에 사용되는 염소화된 올레핀 중합체는 올레핀 중합체를 염소화시켜 제조한 중합체이다. 염소화된 올레핀 중합체는 폴리에틸렌 및 에틸렌과 하나 이상의 에틸렌계 불포화 공단량체의 공중합체(여기서, 에틸렌이 총 단량체 조성의 90몰% 이상을 구성한다)로부터 선택된 필수적인 선형 구조를 갖는 올레핀 중합체를 염소화시켜 제조하는 것이 바람직하다. 공단량체로서 1-올레핀을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 1-올레핀 단량체의 예는 1-부텐 및 1-옥텐이 있다. 적합한 염소화된 올레핀 중합체는 약 50,000 이상의 평균 분자량을 갖는다. 바람직하게는, 염소화된 올레핀 중합체의 분자량은 50,000 내지 2,000,000이다. 본 발명에 사용된 염소화된 올레핀 중합체는 화학적으로 결합된 염소를 15 내지 45중량% 함유 하는 것이 적합하다. 바람직하게는, 화학적으로 결합된 염소는 염소화된 올레핀 중합체의 30 내지 40중량%이다. 염소화된 올레핀 중합체는 약 34중량% 이상의 염소를 함유하는 경우 약 10% 미만의 결정도를 갖는 것이 바람직하다. 염소화된 중합체의 바람직한 예의 문헌[참조 : 미합중국 특허 제3,454,544호, 제3,819,554호 및 제4,767,823호]에 교시되어 있다. 본 발명의 염소화된 비닐 중합체 조성물은 -20℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 내충격성을 제공하기에 충분한 양의 염소화된 올레핀 중합체를 함유한다. 바람직하게는 비닐 클로라이드 중합체 100중량부당 염소화된 올레핀 중합체 2 내지 10중량부 이상, 가장 바람직하게는 4 내지 6중량부를 사용한다.
본 발명에 사용된 용융 촉진제는 산가 5 내지 40, 바람직하게는 10 내지 30 및 가장 바람직하게는 12 내지 18의 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체이다. 산화된 폴리에틸렌 단독 중합체의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 20,000, 바람직하게는 8,000 내지 10,000인 것이 적합하다.
평균 입자 크기가 6 내지 15mil(150 내지 380μ)인 산화된 폴리에틸렌 단독중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 브룩필드(Brookfield) 용융 점도는 바람직하게는 150℃에서 4,500 내지 15,000cP(centipoise)이고, 보다 바람직하게는 150℃에서 8,000 내지 9,000cP이다. 융점은 100℃ 내지 150℃가 바람직하며, 130℃ 내지 140가 보다 바람직하다. 제형이 175℃의 온도에서 60rpm으로 설정된 토오크 유동계에서 사용되는 경우, 용융 촉진제는 비닐 클로라이드 중합체 제형의 용융 시간을 0.5 내지 2.0분, 바람직하게는 1 내지 1.5분으로 감소시키기에 충분한 양으로 사용된다. 통상적인 제형에 있어서, 산화된 폴리에틸렌이 비닐 클로라이드 중합체 100 중량부당 0.05 내지 0.4 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 0.2 중량부 범위의 양으로 사용된다. 일반적으로 납 화합물이 제형에 포함되는 경우, 납 화합물의 고도의 외적 윤활성 때문에 산화된 폴리에틸렌의 상요량은 위의 제한된 범위내에서 보다 증가한다.
본 발명의 한 양태는 염소화된 올레핀 중합체 및 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독 중합체를 함유하는 조성물이다. 통상적으로, 염소화된 올레인 중합체 100중량부당 산화된 폴리에틸렌 1 내지 3중량부, 바람직하게는 1.5 내지 2.5중량부를 사용한다. 이 조성물은 예를들면 리본 혼합기에서 염소화된 올레핀 중합체를 제조하는 동안에 산화된 폴리에틸렌과 염소화된 올레핀 중합체를 건식 혼합함으로써 쉽게 제조한다. 예를들면, 산화된 폴리에틸렌은 조성물을 수집하기 직전에 염소화된 올레핀 중합체와 혼합할 수 있다.
본 발명의 조성물은 주거용 또는 상업용 건물의 비닐 벽재와 같은 같은 압출 비닐 함유 성형 제품을 제조하는데 유용하다. 이러한 적용에 있어서 당해 분야의 전문가에게 잘 공지된 바와 같이 안료, 안정화제, 윤활제, 충전재, 대전방지제, 소광 또는 광택제거제, 산화 방지제 등과 같은 다른 성분을 사용하는 것이 통상적이다. 본 발명의 조성물을 사용한 압출은 놀랍게도 아크릴계 충격 개질제 또는 주로 아크릴계인 충격 개질제를 함유한 제형의 경우에 사용된 것과 같은 압출 장치 및 조건을 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조성물은 염소화된 올레핀 중합체 충격 개질제를 함유하는 선행 기술의 조서물보다 더욱 빠르게 용융된다.
다음의 제조예와 실시예는 본 발명을 설명하는 것이며, 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 달리 언급되지 않는한, 모든 부와 퍼센트는 중량을 기준으로 한다.
[제조예 1]
다음 성분들의 강력한 건식 혼합에 의해 압출가능한 비닐 클로라이드 중합체 조성물을 제조한다.
Figure kpo00001
* 1 : PVC 단독중합체 IV.91 신테크(Shinech) 950[제조원 : Shintech, Inc.]
* 2 : 염소화된 폴리에틸렌 단독중합체 36% CI, 티린
Figure kpo00002
(Tyrin
Figure kpo00003
) 3615[제조원 : The Dow Chemical company]
* 3 : 오가노틴 머캅티드, 15-17%, Sn, T-137[제조원 : M T Chemicals, Inc.]
* 4 : 폴리메틸메타크릴레이트, 파라로이드(Paraloid) KI20N[제조원 : Rohm Hass Co]
이 물질의 용융 시간은 표 1에 기재되어 있다.
[실시예 1 내지 5]
조성물에 상표명 폴리에틸렌 AC-316A[제조원 : Allied Signal Inc.]의 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체를 추가 사용한다는 점을 제외하고는, 제조예 1의 공정을 반복하여 수행한다. 각 조성물에서 용융 촉진제의 양 및 용융 시간은 표 1에 기재되어 있다.
[비교 실시예 6(본 발명의 양태가 아님)]
염소화된 폴리에틸렌 충격 개질제가 상표명 D-200[제조원 : M T Chemicals, Inc.]의 아크릴 개질제 6부로 대체함을 제외하고, 제조예 1의 공정에 따라 조성물을 제조한다. 당해 조성물의 용융 시간은 표 1에 기재되어 있다.
표 1의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 놀랍게도 용융 시간은 산화된 고밀도 폴리에틸렌 용융 촉진제를 사용함에 따라 단축된다. 실시예 1은 예상외로, 극소량인 0.05부의 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체를 가할 경우 제조예 1의 조성물의 용융 시간이 단축되는 것으로 나타났다. 단독중합체 0.1부를 가하면 조성물의 용융 시간이 아크릴 충격 개질제 함유 조성물을 사용한 경우의 용융 시간과 거의 동일하게 단축된다.
실시예 3 내지 5는 사용된 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체의 농도가 높을수록 용융 속도가 빨라짐을 예시한다. 보다 빠른 용융은 예를들어 보다 높은 수준의 충전재 또는 보다 높은 수준의 압출 속도를 함께 요구한다. 따라서, 충전재가 보다 많이 함유된 조성물을 사용하여 압출가능한 조성물의 비용을 절감시킴으로써 경제적 잇점을 제공하기 위해 본 발명을 적용할 수 있다. 유사하게 본 발명의 조성물을 사용하여 보다 빠른 속도로 압출시킴으로써 공정의 비용이 절감될 수 있다.
Figure kpo00004
* : 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체
* : 각각의 조성에 대한 용융 시간 데이터는 60rpm의 회전 속도 및 175℃의 온도에서 작동하는 하케 토오크 유동계(Haake torque rheometer)를 사용하여 수득한 값이다.

Claims (7)

  1. 폴리비닐 클로라이드, 염소 함량이 15 내지 45중량%인 염소화된 올레핀 중합체 충격 개질량 및 산가가 5 내지 40인 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체 용융 촉진량을 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 산화된 단독중합체의 중량평균분자량이 1,000 내지 20,000이고 브룩필드 용융 점도가 150℃에서 4,500 내지 15,000cP이며 평균 입자 크기가 150 내지 380μ이고 융점이 100℃ 내지 150℃이며 산화된 단독중합체의 양이 폴리비닐 클로라이드 100중량부당 0.05 내지 0.4중량부인 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산화된 단독중합체의 양이 폴리비닐 클로라이드 100중량부당 0.05 내지 0.15중량부인 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산화된 단독중합체의 산가가 10 내지 30이고 염소화된 올레핀 중합체 100중량부당 산화된 단독중합체를 1.5 내지 2.5중량부 포함하는 조성물.
  5. 제1항의 조성물로부터 제조된 성형품.
  6. 폴리비닐 클로라이드와, 폴리비닐 플로라이드 100중량부당 0.05 내지 0.4 중량부의 염소화된 올레핀 중합체 및 산가가 5 내지 40인 산화된 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체를 혼합하여, 60rpm의 회전속도 및 175℃의 온도에서 작동하는, 65g의 재료가 충전된 하케 토오크 유동계(Haake torque rheometer)에서 측정한 조성물의 용융 시간이 0.5 내지 2.0분인 조성물을 제공함을 특징으로 하여, 폴리비닐 클로라이드 및 염소 함량이 15 내지 45%인 염소화된 올레핀 중합체 충격 개질량을 포함하는 조성물의 용융을 개선시키는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 용융 시간이 1 내지 1.5분인 방법.
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