KR100226186B1 - Process for making molded polymeric product with multipass expansion of polymer bead with low blowing agent content - Google Patents

Process for making molded polymeric product with multipass expansion of polymer bead with low blowing agent content Download PDF

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KR100226186B1
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해리슨 하클로테 윌리엄
에드워드 볼즈 윌리엄
반데르비어 위만 존
크리스챤 보스 존
죠셉 패키츠 바리
크리스챤 너트슨 존
칼 짐머만 유겐
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안스바셔 키이스
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Abstract

저밀도(12.82(0.8) 내지 17.62kg/㎥(1.1 lb/ft3))의 중합 발포물을 제조하는데에 2 내지 4.4 중량페센트의 발포제가 사용된다. 이 제조공정에서는 특수한 다분산성, 평균 분자량 및 Mz:Mn 의 특징을 갖는 중합체와 2 내지 5개의 발포단계를 사용하며, 상기 중합체는 종래의 중합체보다 큰 발포성을 갖는다. 이 제조공정에서는 폴리스티렌 발포물을 제조하기 위한 일반적인 공정에서 사용되는 발포제 양의 약 절반을 필요로 한다. 이 제조공정에서는 성형단계와 함께 또는 성형단계 없이 사용될 수 있다.2 to 4.4 weight percent blowing agent is used to produce low density (12.82 (0.8) to 17.62 kg / m 3 (1.1 lb / ft 3 )) of polymeric foam. This manufacturing process uses polymers with special polydispersity, average molecular weight and Mz: Mn characteristics and 2 to 5 foaming steps, which have greater foamability than conventional polymers. This manufacturing process requires about half of the amount of blowing agent used in the general process for producing polystyrene foam. This manufacturing process can be used with or without the forming step.

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

발포제를 소량 사용하고 중합체 비이드를 다단계 발포시키는 성형중합체 물품의 제조 방법Process for producing a molded polymeric article using a small amount of blowing agent and multi-stage foaming the polymer beads

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

본 발명은 중합체 발포 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 이 제조 방법은 발포제의 양을 감소시켜 저밀도의 포옴 물품을 제조하는 것에 관한 것이다. 이는 (1) 소량의 발포제와, (2) 복수의 예비성형 발포 단계들 및 (3) 고도의 발포성을 갖고 특정 분자량 분포를 갖는 중합체를 함께 사용함으로써 달성된다. 결론적으로, 상기 방법은 발포제를 보다 적게 사용함으로써 비용을 절감시킬 뿐만아니라, 더욱 중요하게는 환경적으로 유해한 휘발성 유기화합물(VOCS)이 대기로 배출되는 양을 감소시킨다. 상기 중합체는 폴리스티렌이 바람직하다. 성형 폴리스티렌 제품을 생산할 때 폴리스티렌 중합체와 발포제의 친밀 혼합물을 제조할 필요가 있다. 통용되는 조작에 의해, 상기 친밀 혼합물은 일반적으로 비교적 작은 크기(직경이 약 0.2내지 4밀리미터임)의 고체 비이드(비교적 고밀도인 비이드)가 된다. 이어서, 이 비이드는 발포(혼합물을 가열시키는 과정을 통해)되어 발포형 폴리스티렌 제품이 제조된다. 일반적으로, 이러한 발포 공정은 비이드를 이들이 연화점 이상 및 발포제(일반적으로, 펜탄)의 비점 이상에서 가열시킴으로써 수행되며 발포제는 증발하게 된다(상기 발포제는 중합체와 발포제로 구성된 혼합물의 연화점보다 낮은 비점을 가져야만 한다). 상기 발포제가 증발함으로써 비이드는 발포되어 각각의 포옴 미립자들을 형성하게 된다. 일반적으로, 상기 발포 공정은 제1 발포 단계로 수행된 다음에, 발포된 미립자들[이하, 프리퍼프(prepuff)'로 칭함]은 숙성 및 성형시키고, 재가열시킴으로써 추가로 발포되고, 제한된 부피 때문에 단일 발포물을 형성하도록 융합시킨다. 최적 조건하에서, 개개의 프리퍼프 미립자들 간에 형성된 결합은 개개의 프리퍼프 미립자들 자신이 형성하는 결합보다 더 강하다. 즉, 마무리 처리된 성형물에 이들이 파괴될 정도로 충분한 압력을 가하게 되면, 성형물은 파괴되는데, 이 때 파괴 양상은 프리퍼프 미립자들의 접합부 및 틈새에서 일어나기 보다는 개개의 프리퍼프 미립자들 전반에 일어난다.The present invention relates to a process for producing a polymeric foam article. This manufacturing method relates to the production of low density foam articles by reducing the amount of blowing agent. This is achieved by using together (1) a small amount of blowing agent, (2) a plurality of preforming foaming steps and (3) a polymer with a high degree of foamability and a specific molecular weight distribution. In conclusion, the method not only reduces costs by using fewer blowing agents, but more importantly reduces the amount of environmentally harmful volatile organic compounds (VOCS) released to the atmosphere. The polymer is preferably polystyrene. When producing shaped polystyrene products, it is necessary to prepare intimate mixtures of polystyrene polymers and blowing agents. By conventional manipulations, the intimate mixtures are generally solid beads (relatively dense beads) of relatively small size (about 0.2 to 4 millimeters in diameter). The beads are then foamed (through the process of heating the mixture) to produce a foamed polystyrene product. Generally, this foaming process is carried out by heating the beads above their softening point and above the boiling point of the blowing agent (usually pentane) and the blowing agent will evaporate (the blowing agent will have a boiling point lower than the softening point of the mixture of polymer and blowing agent). Must have). As the blowing agent evaporates, the beads foam and form individual foam particles. In general, the foaming process is carried out in the first foaming step, and then the foamed fine particles (hereinafter referred to as prepuff ') are further foamed by aging and shaping and reheating, and because of the limited volume, a single Fuse to form a foam. Under optimum conditions, the bond formed between the individual prepuff particles is stronger than the bond formed by the individual prepuff particles themselves. That is, if the finished moldings are subjected to enough pressure to break them, the moldings are broken, with the fracture pattern occurring throughout the individual prepuff particles rather than at the junctions and gaps of the prepuff particles.

발포 작업에서 기본이 되는 것은 중합체가 발포제를 함유하는 것이다. 종래의 통상의 제조 방법에서는 증기를 사용하여 비이드를 가열시켰으며, 이 증기는 발포제를 증발시켜 중합체내에 버블을 형성시킨다. 버블들은 내부 압력이 증가함에 따라 팽창된다. 대부분의 버블들은 포획(trap)되기 때문에 포옴이 형성된다. 포옴의 내부 공간의 대부분은 버블들이 차지하기 때문에, 생성된 발포물은 비발포성 중합체/발포제 혼합물보다 밀도가 작다. 또한 발포제는 시간이 경과함에 따라 확산된다.The basis for foaming operations is that the polymer contains a blowing agent. In conventional conventional manufacturing methods, the beads are heated using steam, which vaporizes the blowing agent to form bubbles in the polymer. Bubbles expand as the internal pressure increases. Since most bubbles are trapped, a foam is formed. Since the majority of the interior space of the foam is occupied by bubbles, the resulting foam is less dense than the non-foamable polymer / foaming agent mixture. The blowing agent also diffuses over time.

현재 제조되는 대부분의 발포형 폴리스티렌의 밀도는 0.8 lb/ft3내지 1.1 lb/ft3이다. 일반적으로, 상기 밀도 범위의 재료는 건물의 절연재 및/또는 보호 패키지용으로 사용된다. 상기의 밀도값을 얻기 위해서 약 6 내지 8 중량%의 팬탄을 폴리스티렌 중합체에 혼입시키는 저밀도 발포성 폴골리스티렌의 제조 방법이 행해져 왔다. 펜탄이 비이드에 투입되는 동안에 또는 그 이후에 현탁 중합 반응을 통해 비이드가 형성된다. 이어서, 이들 비이드는 단일 예비성형 발포 단계에서 가열되는데, 이때 비이드는 발포율이 약 40인(즉, 밀도가 약 1.0 lb/ft3임) 부피로 발포된다. 이제, 예비 발포된 비이드(프리퍼프)를 냉각시키고 공기를 그 비이드속으로 확산시킴으로써 평형을 유지한(즉, 숙성됨)다음에 재가열되는 성형 상태에서 예비 발포된 프리퍼프는 추가로 발포 및 융합되어 프리퍼프 미립자들이 서로 결합하게 된다.Most foam polystyrenes currently produced have a density of 0.8 lb / ft 3 to 1.1 lb / ft 3 . Generally, materials in this density range are used for insulation and / or protective packages of buildings. In order to obtain said density value, the manufacturing method of low-density foamable polygolistyrene which mix | blends about 6-8 weight% pentane with a polystyrene polymer has been performed. Beads are formed through suspension polymerization during or after pentane is introduced into the beads. These beads are then heated in a single preform foaming step, where the beads are foamed to a volume with a foaming rate of about 40 (ie, a density of about 1.0 lb / ft 3 ). The pre-foamed prepuff is now further foamed and molded in a molding state where it is equilibrated by cooling the pre-foamed bead (prepuff) and diffusing air into the bead and then reheating. The fusion causes the prepuff particles to bind to each other.

미국 특허 제2,884,386호에는 열가소성 유기 물질의 기포형 구조를 제공하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법은 열가소성 수지와 발포제로 이루어진 친밀 혼합물의 제조 방법 및 열가소성 발포물을 제조하기 위하여 이 혼합물이 발포하는 방법에 관한 것이다. 개시된 상기 방법에 관한 상세한 설명에서, 발포 조작을 반복적으로 행하는 경우에, 프리퍼프 미립자는 더욱 발포된다는 내용을 본 명세서에서 참고로 인용하였다. 그러나, 상기 특허 제2,884,386호는 어느 정도의 예비성형 발포단계가 이용되어야 하는지에 대해서 어떠한 설명도 기재되어 있지 않다.U. S. Patent No. 2,884, 386 describes a method for providing a foamed structure of thermoplastic organic materials. This method relates to a process for preparing an intimate mixture of thermoplastic resin and blowing agent and to foaming the mixture to produce a thermoplastic foam. In the detailed description of the disclosed method, reference is made herein to the fact that, when the foaming operation is repeatedly performed, the prepuff fine particles are further foamed. However, the patent 2,884,386 does not describe any explanation as to how much preforming foaming step should be used.

상기 특허 제2,884,386호는 상기 제조 방법에 사용되는 발포제의 양에 대해서 어떠한 언급도 없었다. 그러나, 상기 특허 문헌에서는 바람직한 제1 발포제가 디클로로디플루오로메탄이라고 주장하고 있으며, 실시예에서는 할로겐화 메탄만을 발포제로서 사용하고 있다. 상기 특허 문헌의 실시예 1에서는 기재되지 않은 최종 제품의 밀도를 얻기 위하여 8 단계의 발포 단계와 함께 2 중량%의 디클로로디플루오로메탄을 사용하였다. 상기 특허 문헌의 실시예 2에서는 150배의 부피 증가를 얻기 위하여(최종 제품의 밀도는 개시되지 않음) 9 단계의 발포 단계와 함께 8.11중량%의 디클로로디플루오로메탄을 사용하였다. 실시예 4에서는 최종 제품의 밀도가 0.938 lb/ft3이 되도록 하기 위하여 3단계의 발포 단계에서 20 부피%의 디클로로디플루오로메탄을 사용하였다. 본 발명에 따른 제조 방법과 비교해 볼 때, 이들 실시예들(미국 특허 제2,884,386호의 나머지 실시예도 포함됨)은 고농도의 발포제(및/또는 많은 발포 단계들)를 사용하였으며, 본 발명에 따른 제조 방법은 개시도, 교시된 바도 없다.No. 2,884,386 makes no mention of the amount of blowing agent used in the production process. However, the patent document claims that the preferred first blowing agent is dichlorodifluoromethane, and in the examples, only halogenated methane is used as blowing agent. In Example 1 of this patent document, 2 wt% of dichlorodifluoromethane was used with 8 foaming steps to obtain the density of the final product, which was not described. In Example 2 of this patent document, 8.11% by weight of dichlorodifluoromethane was used with nine foaming steps to obtain a 150-fold volume increase (final density of the final product was not disclosed). In Example 4, 20% by volume of dichlorodifluoromethane was used in three foaming steps to ensure that the final product had a density of 0.938 lb / ft 3 . Compared with the production process according to the invention, these embodiments (including the remaining examples of US Pat. No. 2,884,386) used a high concentration of blowing agent (and / or many foaming steps), and the production process according to the invention Neither disclosed nor taught.

또한, 상기 특허 문헌에서는 본 발명의 놀라운 결과로서, 2 내지 4.4 중량%의 발포제를 사용할 경우 비교적 저밀도 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 제품이 2 내지 5의 발포 단계를 거쳐서 제조될 수 있다는 것에 관해서는 개시하지 않고 있다. 상기 특허 문헌에서 발포제만을 사용함으로써 얻을 수 있는 이론적인 증가보다 더 큰 부피 증가를 얻기 위하여 복수의 발포 단계를 사용한다는 일반적인 개념을 개시하고 있다. 상기 특허 문헌에 기재된 바에 따르면, 이러한 부피 증가는 투과성이 더 큰 제 2 발포제(예, 공기)를 냉각시킨 후에 포옴안으로 확산시켜, 추가의 가열/발포 단계에서 제2 발포제를 추가로 발포시킴으로써 이루어진다고 한다. 본 발명의 제조 방법에서도 발포도를 증가시키기 위하여 상기 메카니즘을 이용하긴 하지만, 본 발명의 방법에서는 상기의 메카니즘 뿐만 아니라, 저농도(2 내지 4.4 중량%)의 발포제를 사용하고, 이와 함께 2 내지 5회의 발포 단계 및 특정 유형의 중합체[(1) 약 1내지 2.5 미만의 다분산도, (2) 180,000 내지 약 300,000의 중량 평균 분자량, (3) 약 2 내지 약 4.5의 Mn:Mn, 및 (4) 0 내지 5 중량%로 분지되는 것을 특징으로 하는 중합체]를 사용한다는 점에서 특이성이 있다. 상기 특허 문헌에서는 상기의 특징들을 갖는 중합체를 개시하지 않았음에 주목해야 한다.In addition, the above patent document discloses that as a surprising result of the present invention, when using 2 to 4.4% by weight of blowing agent, a relatively low density of 0.8 to 1.1 lb / ft 3 can be produced through 2 to 5 foaming steps. It is not starting. The patent document discloses the general concept of using a plurality of foaming steps to obtain a volume increase larger than the theoretical increase which can be obtained by using only blowing agents. According to the patent document, this increase in volume is achieved by cooling the second, more permeable second blowing agent (e.g., air) and then diffusing into the foam to further foam the second blowing agent in a further heating / foaming step. do. Although the above-mentioned mechanism is used to increase the degree of foaming in the production method of the present invention, the method of the present invention uses not only the above mechanism but also a low concentration (2 to 4.4 wt%) of blowing agent, and together with 2 to 5 times Foaming step and certain types of polymers ((1) polydispersities of about 1 to less than 2.5, (2) weight average molecular weights of 180,000 to about 300,000, (3) Mn: Mn of about 2 to about 4.5, and (4) Polymer in that it is branched from 0 to 5% by weight. It should be noted that the patent document does not disclose a polymer having the above characteristics.

또한, 본 발명에 따른 방법에서는 미국 특허 제2,884,386호에 기재된 내용에 비하여 진보된 특수 영역을 분리하고 있다. 본 발명에 따른 방법은 약 2 내지 약 4.4 중량%의 탄화수소 발포제를 함유하는 열가소성 중합체 비이드를 사용하는 것에 관한 것이다. 놀랍게도, 이 비이드는 오직 2 내지 5의 발포 단계들을 거치는 동안에(또는 성형 단계 이전에 2 내지 4의 예비발포 단계를 거치는 동안에) 소량의 발포제로 비이드를 최종 밀도가 약 0.8 내지 1.1 lb/ft3이 되도록 발포시킬 수 있다는 사실을 발견하였다. 미국 특허 제2,884,386호는 이렇게 적은양의 발포제를 사용하여 상기 밀도를 갖는 최종 제품을 제조하는 방법에 대해서는 기재하지 않고 있다.In addition, the method according to the invention separates a special area which is advanced compared to the contents described in US Pat. No. 2,884,386. The process according to the invention relates to the use of thermoplastic polymer beads containing from about 2 to about 4.4% by weight hydrocarbon blowing agent. Surprisingly, the beads were subjected to bead with a small amount of blowing agent during only 2 to 5 foaming stages (or during 2 to 4 pre-foaming stages prior to forming) and the final density was about 0.8 to 1.1 lb / ft. It was found that it could be foamed to 3 . U. S. Patent No. 2,884, 386 does not describe a method for producing a final product having this density using such a small amount of blowing agent.

발포제를 소량 사용함에 따른 여러 가지 중요한 잇점들이 발견되어 왔으며, 그 중에는 하기 (1) 내지 (3)의 잇점이 있다.Several important advantages have been found in the use of small amounts of blowing agents, among which are the following (1) to (3).

(1) 소비되는 발포제의 양을 감소시킴에 따라 비용이 절감되고, (2) 제조 공정 및 소비자가 사용하는 중에 소량의 발포제(일반적으로 휘발성 유기화합물, 약칭하여 VOC라 함)가 주변 환경으로 배출되기 때문에 환경오염이 감소되며, (3) (a) 성형 단계에서 수축이 적게 일어나고, (b) 성형 단계에서 보다 신속한 냉각에 의해 처리 시간이 더욱 단축되며, (c) 예비발포 단계들간의 숙성 시간 및 마지막 예비발포 단계와 성형 단계 사이의 숙성 시간이 더 짧아지며, (d) 발포제를 저농도로 사용하는 동안 성형에 대하여 허용가능한 융합 및 치수 안정성을 지닌채 용이하게 성형될 수 있는 처리 공정상의 잇점이 있다.(1) the cost is reduced by reducing the amount of blowing agent consumed, and (2) small amounts of blowing agent (typically volatile organic compounds, abbreviated as VOCs) are released into the environment during the manufacturing process and consumer use. Environmental pollution is reduced, (3) (a) less shrinkage in the molding step, (b) faster cooling time in the molding step, and (c) aging time between pre-expanding steps And a shorter aging time between the last prefoaming step and the forming step, and (d) an advantage in the processing process that can be easily molded with acceptable fusing and dimensional stability to molding during low concentrations of blowing agent. have.

미국 특허 제4,839,396호는 발포성 알케닐 방향족 중합체 미립자들을 제조하기 위한 방법을 기재하고 있다. 기재된 방법에서, 미립자들은 보다 과량의 발포제를 함유한 미립자에 의해서 얻어지는 것과 동일한 벌크 밀도를 얻기 위하여 보다 소량의 발포제를 사용할 수 있다. 이것은 0.005 내지 0.5 중량%의 밀도 개질제를 사용함으로써 달성된다. 상기 특허 제4,839,396호는 밀도 개질제를 압출 및 발포 조건에서 알케닐 방향족 중합체에 대해서 열안정성을 제공하는 화합물로 기재하고 있으며, 또한 발포 조건하에서는 액체 가소제로도 기재하고 있다. 이 밀도 개질제로는 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신남산염 및 에틸렌 비스(옥시에틸렌) 비스(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸히드로신남산염)을 들 수 있다.US Pat. No. 4,839,396 describes a method for preparing expandable alkenyl aromatic polymer particulates. In the process described, the microparticles can use a smaller amount of blowing agent to obtain the same bulk density as that obtained by the microparticles containing the excess blowing agent. This is achieved by using a density modifier of 0.005 to 0.5% by weight. Patent 4,839,396 describes density modifiers as compounds which provide thermal stability to alkenyl aromatic polymers under extrusion and foaming conditions, and also as liquid plasticizers under foaming conditions. These density modifiers include octadecyl 3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate and ethylene bis (oxyethylene) bis (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylhydrocinnamate ).

미국 특허 제4,839,396호는 일반적으로 휘발성의 유체 기포화(즉 발포제)를 전체 조성물 중량의 약 5 내지 약 15%에 해당하는 양으로 사용한다고 기재되어 있다. 상기 특허 제4,839,396호의 실시예들에서는 8.8 내지 10.3 중량%의 발포제를 사용하였다. 이들 실시예들은 이보다 많은 양(10.0 내지 10.3 중량%)의 발포제를 사용할 경우와 같은 최종 밀도값을 얻으면서도 발포제의 양을 10.0 내지 10.3 중량%에서 약 8.8 중량%(발포제 사용량은 약 12 내지 15%가 감소됨)로 감소시킬 수 있음을 예시하고 있다.US Pat. No. 4,839,396 generally describes the use of volatile fluid foaming (ie blowing agents) in an amount corresponding to about 5 to about 15% of the total composition weight. In the examples of patent 4,839,396, 8.8 to 10.3% by weight of blowing agent was used. These examples achieve a final density value as in the case of using larger amounts of foaming agent (10.0 to 10.3% by weight), while the amount of blowing agent is from 10.0 to 10.3% by weight to about 8.8% by weight (the amount of foaming agent is about 12 to 15%). Is reduced).

또한, 본 발명의 방법은 발포형 중합체의 제조에 사용되는 발포제의 양을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 그러나, 미국 특허 제4,839,396호와 비교해 볼 때, 본 발명의 방법에서 사용되는 발포제의 양은 적어도 두배 정도가 감소된다(예, 가장 바람직하게는, 약 6 중량% 내지 약 3.5 중량%로 감소되므로 감소율은 대략 40%임). 본 발명의 방법에서는 미국 특허 제4,839,396호의 방법과는 다른 방법을 통해 발포제의 양을 크게 감소시킨다. 본 발명의 방법에서는 초기에 저농도의 발포제(2 내지 4.4 중량%)를 사용하는 동시에 복수의 예비성형 단계를 이용한다. 미국 특허 제4,839,396호에서 성형 단계 이전에 복수의 예비 성형 단계를 사용하는 방법이 기재되어 있긴 하지만, 이 특허 문헌에서는 발포제를 소량 사용하는 것과 복수의 예비성형 단계를 사용하는 것과의 사이에 어떠한 관련성도 개시하지 않았으며, 발포제의 사용량을 기재하지 않고 있으며, 매우 광범위하게만 기재하고 있다. 또한, 상기 특허 문헌에서는 비교적 많은 양(실시예에서는 8.8 내지 10.3 중량%로 제한하고 있으나, 광법위하게는 5 내지 15%)의 발포제를 사용할 것을 제안하고 있다.In addition, the process of the present invention aims to reduce the amount of blowing agent used in the preparation of foamable polymers. However, compared to US Pat. No. 4,839,396, the amount of blowing agent used in the process of the present invention is reduced by at least about two times (e.g., most preferably, from about 6% to about 3.5% by weight, so the reduction rate Approximately 40%). The method of the present invention greatly reduces the amount of blowing agent through a method different from that of US Pat. No. 4,839,396. The process of the invention initially uses a low concentration of blowing agent (2 to 4.4% by weight) while using a plurality of preforming steps. Although US Pat. No. 4,839,396 describes a method of using a plurality of preforming steps before the forming step, the patent document does not show any relationship between the use of small amounts of blowing agent and the use of a plurality of preforming steps. It does not disclose, does not describe the amount of blowing agent used, and only very broadly. In addition, the patent document proposes to use a relatively large amount of foaming agent (in the embodiment limited to 8.8 to 10.3% by weight, but optically 5 to 15%).

미국 특허 제4,520,135호 및 제4,525,484호(상기 특허 제4,520,135호의 분할 출원)에서는 발포제를 함유한 폴리스티렌 미립자를 개시하고 있는데, 이때 폴리스티렌은 개선된 발포성을 가진다. 보다 상세하게는, 이 폴리스티렌 미립자는 약 130,000 내지 약 180,000의 분자량을 갖는 중합체를 함유한다. 상기 특허 제4,525,484호에서는 연쇄 이동제와 올리고머를 사용하거나 발포제의 존재하에서 중합 반응을 하여 중합체를 제조하는 여러 가지 방법을 개시하고 있다. 상기 특허 제4,525,484호에는 제조된 폴리스티렌 미립자들이 종래의 방법(예, 증기 발포법)으로 발포될 수 있다고 개시하고 있다. 상기 특허 제4,525,484호에서는 일반적으로 발포제가 3 내지 12 중량%(바람직하게는 5 내지 8중량%, 상기 특허 제4,525,484호의 실시예에서는 약 7 중량%의 펜탄을 사용함)로 제공될 수 있다고 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허 제4,525,484호는 복수의 예비성형 발포 단계의 사용에 관해서는 어떠한 설명도 개시하지 않고 있다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 방법에서는 상기 특허 제4,525,484호에 개시된 중합체와는 상이하고, 이 중합체와 다른 세가지 특성을 나타내는 중합체를 사용한다. 이러한 차이점에 있어서 중요한 사실은, 본 발명의 방법에 사용되는 중합체의 중량 평균 분자량이 미국 특허 제4,525,484호에 개시된 중합체의 중량 평균 분자량보다 크다는 것이다. 놀랍게도, 이러한 큰 분자량의 중합체는 적어도 상기 특허 제4,525,484호에 개시된 중합체만큼 높은 발포성을 갖는다. 또한, 본 발명의 방법에서는 2 내지 4의 예비성형 발포단계를 사용할 필요가 있는 반면에, 상기 특허 제4,525,484호에서는 성형 단계의 유무에 무관하게 복수의 발포 단계를 사용하는 것에 관해 전혀 개시하지 않았다.U.S. Pat. Nos. 4,520,135 and 4,525,484 (partial application of the above patents 4,520,135) disclose polystyrene particulates containing a blowing agent, wherein the polystyrene has improved foamability. More specifically, these polystyrene particulates contain a polymer having a molecular weight of about 130,000 to about 180,000. Patent 4,525,484 discloses a variety of methods for preparing polymers using chain transfer agents and oligomers or polymerizing in the presence of a blowing agent. Patent No. 4,525,484 discloses that the produced polystyrene fine particles can be foamed by conventional methods (eg, vapor foaming). Patent 4,525,484 discloses that a blowing agent can generally be provided at 3 to 12% by weight (preferably 5 to 8% by weight, in the examples of Patent 4,525,484 using about 7% by weight pentane). . However, the patent 4,525,484 does not disclose any explanation regarding the use of a plurality of preformed foaming steps. In contrast, the process of the present invention employs a polymer that differs from the polymer disclosed in Patent 4,525,484 and exhibits three different properties from this polymer. An important fact in this difference is that the weight average molecular weight of the polymer used in the process of the invention is greater than the weight average molecular weight of the polymer disclosed in US Pat. No. 4,525,484. Surprisingly, such large molecular weight polymers have at least as high foaming properties as the polymers disclosed in the above patent 4,525,484. In addition, in the process of the present invention, it is necessary to use 2 to 4 preforming foaming steps, while the above patent 4,525,484 discloses no use of a plurality of foaming steps with or without forming steps.

미국 특허 제4,485,193호에는 탄성 포옴 미립자의 제조 및 약간 가교된 중합체를 성형시키는 방법이 기재되어 있는데, 상기 중합체는 스티렌 중합체일 수 있다. 이 방법은 중합체에 대해서 투과성이 낮은 휘발성 유체 발포제의 사용을 수반하며, 또한 성형에 적합한 저밀도의 포옴을 제조하기 위한 복수의 발포 단계들을 이용한다. 상기 특허 제4,485,196호에 개시된 공정에서 한 번 발포된 미립자들은 3기압 이상의 대기 조건에 놓이게 되고 가압된 미립자들은 정상 대기압 상태로 되돌아간 후에 중합체의 유리(glass) 전이 온도 이상에서 가열됨으로써 더욱 발포된다.U. S. Patent No. 4,485, 193 describes a process for preparing elastic foam particulates and molding slightly crosslinked polymers, which may be styrene polymers. This method involves the use of low permeability volatile fluid blowing agents for polymers and also utilizes a plurality of foaming steps to produce low density foams suitable for molding. In the process disclosed in patent 4,485,196, the once-expanded particulates are placed in atmospheric conditions of 3 atmospheres or more and the pressurized particulates are further foamed by heating above the glass transition temperature of the polymer after returning to normal atmospheric pressure.

미국 특허 제4,485,193호에는 개시된 공정에서 발포제의 사용량에 관해서 어떠한 설명도 기재하고 있지 않았다. 그러나, 상기 특허 제4,485,193호에 개시된 샘플 43개 중에서 샘플 1 내지 17은 약 20 내지 약 30 중량%의 발포제를 사용하였고, 샘플 18 내지 21은 상기 특허 제4,485,196호에 개시된 바와 일치하게 제조된 포옴인데, 이 포옴의 제조시 사용된 발포제의 양은 예시하지 않았으며, 샘플 22는 샘플 2의 조건과 일치하게 제조된 포옴이고(샘플 2는 28.9 중량%의 발포제를 사용), 샘플 23 내지 38은 6.12 내지 7.0 중량%의 발포제를 사용하였으며, 샘플 39 내지 41은 발포제의 양에 대해서는 어떠한 설명도 예시하지 않았지만, 발포제가 예비 발포된 비이드내로 확산된다고 예시하였으며, 샘플 42 및 샘플 43은 11 중량% 이상의 발포제를 사용하였음을 나타낸다. 요약하면, 상기 특허 제4,485,193호는 본 발명의 방법에 사용되는 것보다 현저히 많은 양의 발포제를 사용함을 나타낸다.No. 4,485,193 does not describe any description of the amount of blowing agent used in the disclosed process. However, out of 43 samples disclosed in patent 4,485,193, samples 1 to 17 used about 20 to about 30% by weight of blowing agent, and samples 18 to 21 were foams prepared in accordance with those disclosed in patent 4,485,196. The amount of blowing agent used in the preparation of this foam was not exemplified, Sample 22 is a foam prepared in accordance with the conditions of Sample 2 (Sample 2 uses 28.9% by weight of blowing agent) and Samples 23-38 are 6.12- 7.0 wt% blowing agent was used, samples 39-41 did not exemplify any description of the amount of blowing agent, but exemplified that the blowing agent diffused into the pre-foamed beads, while Sample 42 and Sample 43 showed at least 11 wt% blowing agent. Is used. In summary, the patent 4,485, 193 shows that it uses a significantly larger amount of blowing agent than is used in the process of the present invention.

미국 특허 제3,639,551호에는 복수의 발포 단계에서 발포되는 저밀도 폴리스티렌 포옴 비이드를 제조하기 위한 순환법을 기재하고 있다. 그러나, 상기 특허 제3,639,551호의 요지는 발포 단계들 사이에서 부분적으로 발포된 비이드를 손실된 부피(비이드가 발포된 후에 냉각시킨 직후에 손실된 부피)의 대부분이 회복되도록 재가열하는 것이다. 이 재가열 단계는 다음 발포 단계에 선행하게 된다. 이 방법에 의해 비이드의 수축은 수득되는 최종 발포도에 실질적으로 영향을 미치는 것을 방지한다.U. S. Patent No. 3,639, 551 describes a circulation method for producing low density polystyrene foam beads which are foamed in a plurality of foaming steps. However, the gist of patent 3,639,551 is to reheat partially foamed beads between the foaming steps so that most of the lost volume (the volume lost immediately after cooling after the beads are foamed) is recovered. This reheating step will precede the next foaming step. By this method shrinking of the beads is prevented from substantially affecting the final degree of foaming obtained.

미국 특허 제3,639,551호는 비이드를 발포하는데 사용되는 발포제의 양에 대해서는 개시하지 않고 있다. 상기 특허 제3,639,551호는 다음과 같은 하나의 실시예를 개시하고 있으며, 이 실시예에 따르면 비점이 낮은 탄화수소 촉진제(펜탄)를 그속에 함유하며 직경이 약 1/64 내지 약 1/32 인치인 100 파운드의 시판 등급의 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체를 호퍼(Hopper)에 저장시키고, 이것을 전술한 바와 같이 실질적으로 발포실을 구비한 부카니어(Buccaneer) 예비발포기(오하이오주 레바논에 소재하는 TRI Manufacturing Sales Co.에서 시판함)에 공급한다. 상기 특허 제3,639,551호는 비점이 낮은 촉진제(펜탄)가 비이드내에 포함되는 양에 대해서는 개시하지 않았다.U. S. Patent No. 3,639, 551 does not disclose the amount of blowing agent used to foam the beads. Patent 3,639,551 discloses one embodiment, which according to this embodiment contains a low boiling hydrocarbon promoter (pentane) therein and has a diameter of about 1/64 to about 1/32 inch. A pound of commercial grade acrylonitrile styrene copolymer is stored in a hopper and this is a Bucaneer prefoam (Lebanon, Ohio) with a foam chamber substantially as described above. Sold by Sales Co.). Patent 3,639,551 does not disclose the amount of low boiling accelerator (pentane) contained in the beads.

상기 특허 제3,639,551호와는 대조적으로, 본 발명의 공정에서는 약 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 제품을 제조하기 위하여 다단계 발포와 병용하여 저농도(약 2 내지 약 4.4 중량%)의 발포제를 사용한다. 상기 특허 제3,639,551호는 이와 같은 소량의 발포제를 사용하는 것에 대해서는 개시하지 않았다. 또한, 본 발명의 공정에서는 상기 특허 제3,639,551호에서는 어디에도 기재되지 않은 특수한 중합체를 사용할 필요가 있다.In contrast to the patent 3,639,551, the process of the present invention uses a low concentration (about 2 to about 4.4% by weight) of blowing agent in combination with multistage foaming to produce a product having a density of about 0.8 to 1.1 lb / ft 3 . use. Patent 3,639, 551 does not disclose the use of such small amounts of blowing agent. In addition, in the process of the present invention, it is necessary to use a special polymer which is not described anywhere in the above-mentioned patent 3,639,551.

미국 특허 제3,631,133호는 예외적으로 낮은 밀도(즉, 5 kg/m3이하로, 대략 0.3 lb/ft3이하에 해당함)를 갖는 비이드를 제조하기 위하여 폴리스티렌 비이드를 발포하는 방법을 기재하고 있다. 상기 특허 제3,631,133호에 개시된 발포법은 다음과 같은 단계로 구성된다.U.S. Patent No. 3,631,133 describes a process for foaming polystyrene beads to produce beads having exceptionally low densities (i.e., 5 kg / m 3 or less, equivalent to about 0.3 lb / ft 3 or less). . The foaming method disclosed in Patent No. 3,631,133 is composed of the following steps.

(1) 발포제를 함유한 폴리스티렌 입자체를 살포(즉, 부분적으로 발포된 제품을 제조하기 위하여 예비발포시킴)시키는 단계, 이 단계는 대략 대기압에서 증기로 수행하는데, 그 결과 상기 과립체는 부분적으로 발포됨, (2) 부분적으로 발포된 과립체를 대기압에서 상태 조절하는 단계, (3) 부분적으로 발포된 과립체(규정 공간내에 있음)를 약 150 g/sq.cm의 압력에서 증기로 처리하는 단계, 및 (4) 상기 발포된 과립체를 대기 온도 및 대기압의 조건으로 회복시키는 단계.(1) spraying (i.e., pre-foaming the partially foamed product to produce a partially foamed product) containing the blowing agent, which step is carried out with steam at approximately atmospheric pressure, with the result that the granules are partially Foaming, (2) conditioning the partially foamed granules at atmospheric pressure, (3) treating the partially foamed granules (in the defined space) with steam at a pressure of about 150 g / sq.cm Step, and (4) recovering the foamed granules to the condition of atmospheric temperature and atmospheric pressure.

상기 특허 제3,631,133호의 요지는 궁극적으로 저밀도의 제품을 제조하기 위하여, 조절 단계와 병용하여 복수의 발포 단계를 이용한다는 것이다. 상기 특허 제3,631,133호는 상기 공정에서 사용되는 발포제의 양에 대해서는 개시하지 않았으며, 발포제에 대하여 다음과 같이 정의하고 있다. 폴리스티렌 과립체들로 이루어진 출발 물질은 펜탄 석유 분획을 발포제로서 함유한다(칼럼 2, 라인 61∼63 참조).The gist of patent 3,631,133 is that a plurality of foaming steps are used in combination with a control step to ultimately produce a low density product. Patent No. 3,631,133 does not disclose the amount of blowing agent used in the above process, and defines the blowing agent as follows. The starting material consisting of polystyrene granules contains the pentane petroleum fraction as blowing agent (see column 2, lines 61-63).

상기 특허 제3,631,133호와는 매우 대조적으로, 본 발명의 공정에서는 약 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 제품을 제조하기 위하여 다단계 발포와 함께 저농도의 발포제를 사용한다. 상기 특허 제3,631,133호는 이렇게 소량의 발포제를 사용하는 것에 대해서는 개시하지 않고 있다. 또한, 상기 특허 제3,631,133호는 발포성이 기존의 수준과는 다른 폴리스티렌 중합체의 특징들에 대해서도 개시하지 않았다.In stark contrast to the above patents 3,631,133, the process of the present invention uses a low concentration of blowing agent with multistage foaming to produce a product having a density of about 0.8 to 1.1 lb / ft 3 . Patent 3,631,133 does not disclose the use of such small amounts of blowing agent. In addition, Patent No. 3,631,133 does not disclose features of polystyrene polymers whose foamability is different from existing levels.

미국 특허 제3,598,769호에는 폴리스티렌의 발포 공정을 개시하고 있으며, 이 공정은 하기 (1) 내지 (5) 단계를 포함한다.U. S. Patent No. 3,598, 769 discloses a process for foaming polystyrene, which comprises the following steps (1) to (5).

(1) 폴리스티렌 과립체를 저압의 증기로(수분 간) 처리하는 단계, (2) 상기 과립체를 약 20℃ 내지 40℃에서 수시간 동안 상태 조절하는 단계, (3) 발포된 과립체를 고온 공기로 약 100℃가 되도록 재가열하는 단계, (4) 상기의 과립체를 30 내지 40초 동안 증기로 처리하는 단계, (5) 1 내지 24시간 동안 과립체를 상태 조절하는 단계.(1) treating the polystyrene granules with low pressure steam (for several minutes), (2) conditioning the granules for several hours at about 20 ° C. to 40 ° C., and (3) high temperature foamed granules. Reheating to about 100 ° C. with air, (4) treating the granules with steam for 30-40 seconds, and (5) conditioning the granules for 1 to 24 hours.

상기 특허 제3,598,769호의 목적은 겉보기 비중이 7 kg/㎥ 미만인(즉, 밀도는 약 0.44 lb/ft3미만임) 폴리스티렌 비이드를 제조하기 위한 제법을 제공하는 것이다. 상기 특허 제3,598,769호의 요지는 각 발포 단계를 거친 후에 2회의 발포 단계 및 1회의 조절 단계를 사용하는 매우 특이한 공정을 제공하는 것이다. 또한, 상기 특허 제3,598,769호는 연속 컨베이어 벨트상에서 이 공정을 수행한다.The purpose of this patent 3,598,769 is to provide a process for producing polystyrene beads having an apparent specific gravity of less than 7 kg / m 3 (ie, density less than about 0.44 lb / ft 3 ). The gist of patent 3,598,769 is to provide a very unique process that uses two foaming steps and one conditioning step after each foaming step. In addition, the patent 3,598,769 performs this process on a continuous conveyor belt.

상기 특허 제3,631,133호와 마찬가지로, 상기 특허 제3,598,769호 역시 공정에서 사용되는 발포제의 양을 기재하지 않았다.Like Patent No. 3,631,133, Patent No. 3,598,769 also does not describe the amount of blowing agent used in the process.

상기 특허 제3,598,768호와는 대조적으로, 본 발명의 공정에서는 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 제품을 제조하기 위하여 다단계 발포와 병용하여 저농도의 발포제를 사용한다. 상기 특허 제3,598,769호에는 이처럼 소량의 발포제를 사용하는 것에 대하여 개시하지 않았으며, 또한 예외적인 발포성을 갖는 중합체의 사용에 관해서도 개시하지 않았다.In contrast to the patent 3,598,768, the process of the present invention uses a low concentration of blowing agent in combination with multistage foaming to produce products having a density of 0.8 to 1.1 lb / ft 3 . No. 3,598,769 does not disclose the use of such small amounts of blowing agents, nor does it disclose the use of polymers with exceptional foaming properties.

미국 특허 제3,126,432호는 초 저밀도인 열가소성 포옴, 즉 폴리스티렌 포옴을 제조하기 위한 공정을 기재하고 있다. 상기 특허 제3,126,432호에 개시된 공정은 증발성 액체 팽창제(부탄 또는 펜탄)를 함유한 폴리스티렌 미립자를 발포시켜서, 발포된 미립자들을 대기압에서 숙성시킨 다음, 대기압 이상의 압력(2 내지 8기압)에서 수시간 동안 다시 숙성시키는 단계로 이루어진다. 상기 발포된 미립자들을 대기압 이상의 공기에 노출시키면 제2 발포제가 발포된 미립자 내부로 들어가게 된다. 그 후, 압력이 방출되고 5시간 내에 상기 미립자들은 밀폐된 주형에서 가열된다. 따라서, 상기 특허 제3,126,432호의 요지는 발포된 미립자들을 대기압 이상의 공기에 노출시킴으로써 펌프 업시킨 다음에 상기 미립자들이 압력실로부터 방출된 직후에, 상기 미립자들의 비교적 높은 내부 압력에 의해 제2 발포 단계를 거치게 하는 것이다. 상기 특허 제3,126,432호는 폴리스티렌 발포물의 제조에 사용되는 발포제의 양에 관해서는 전혀 언급하지 않았다. 상기 특허 제3,126,432호에 기재된 5개의 실시예들 중에서 실시예 1,3 및 5만이 상기 공정에 사용되는 발포제의 양에 대하여 기재하고 있다. 이들 각각의 실시예에 있어서, 사용된 발포제는 펜탄이며, 펜탄은 폴리스티렌 구체 6 중량%로 존재한다. 따라서, 상기 특허 제3,126,432호는 발포제의 양을 6 중량% 미만으로 사용하는 공정은 교시하지 않음이 명백하다.U.S. Patent No. 3,126,432 describes a process for producing ultra low density thermoplastic foams, i.e., polystyrene foams. The process disclosed in the above patent No. 3,126,432 foams polystyrene fine particles containing an evaporable liquid expander (butane or pentane), so that the expanded fine particles are aged at atmospheric pressure, and then for several hours at a pressure above atmospheric pressure (2 to 8 atmospheres). It is a step of aging again. Exposing the foamed microparticles to air above atmospheric pressure causes the second blowing agent to enter the foamed microparticles. Thereafter, within 5 hours of the release of the pressure, the particulates are heated in a closed mold. Thus, the gist of patent 3,126,432 is pumped up by exposing the foamed particulates to air above atmospheric pressure and then undergoing a second foaming step by the relatively high internal pressure of the particulates immediately after they are released from the pressure chamber. It is. The patent 3,126,432 makes no mention of the amount of blowing agent used in the production of polystyrene foams. Of the five embodiments described in patent 3,126,432, only Examples 1, 3, and 5 describe the amount of blowing agent used in the process. In each of these examples, the blowing agent used is pentane and the pentane is present in 6 weight percent polystyrene spheres. Thus, it is evident that Patent 3,126,432 does not teach a process using less than 6% by weight of blowing agent.

상기 특허 제3,126,432호와는 대조적으로, 본 발명의 방법에서는 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 제품을 제조하기 위하여 다단계 발포와 함께 저농도의 발포제를 사용한다. 상기 특허 제3,126,432호는 이처럼 소량의 발포제를 사용하는 것에 관해서는 개시하지 않았으며 또한, 본 발명에 따른 특성을 나타내는 중합체도 개시하지 않았다.In contrast to the above patents 3,126,432, the method of the present invention uses a low concentration of blowing agent with multistage foaming to produce a product having a density of 0.8 to 1.1 lb / ft 3 . Patent 3,126,432 does not disclose the use of such small amounts of blowing agent nor does it disclose a polymer exhibiting the properties according to the invention.

미국 특허 제3,056,753호는 발포된 중합체 구조를 갖는 발포성 중합체 미립자들의 제조 방법을 개시하고 있다. 이 공정은 하기 (1) 내지 (3)의 단계를 포함한다.US Patent No. 3,056,753 discloses a process for preparing expandable polymer microparticles having a foamed polymer structure. This process includes the steps of (1) to (3) below.

(1) 중합체 미립자들을 부분적으로 발포시키는 단계, (2) 상기 미립자들을 분쇄시키는 단계, (3) 상기 미립자들을 다시 부분적으로 발포시키는 단계.(1) partially foaming the polymer fine particles, (2) pulverizing the fine particles, and (3) partially foaming the fine particles again.

상기 특허 제3,056,753호의 요지는 성형 사이클 시간을 감소시킴으로써 성형 물품을 보다 짧은 냉각기를 거친 후에 주형으로부터 떼어낼 수 있다는 것이다. 상기 특허 제3,056,753호는 이 공정에 사용되는 발포제의 양에 관해서 어떠한 설명도 개시하지 않았다. 사실상, 상기 특허 문헌에서는 실시예에 사용되는 발포제의 양에 대하여 기재하지 않았다.The gist of patent 3,056,753 is that by reducing the molding cycle time the molded article can be removed from the mold after passing through a shorter cooler. Patent 3,056,753 does not disclose any explanation as to the amount of blowing agent used in this process. In fact, the patent document does not describe the amount of blowing agent used in the examples.

상기 특허 제3,056,753호와는 대조적으로, 본 발명의 공정에서는 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 제품을 제조하기 위하여 다단계 발포와 함께 저농도의 발포제를 사용한다. 상기 특허 제3,056,753호는 이처럼 발포제를 소량 사용하는 것에 대해서는 개시하지 않았으며 또한, 본 발명의 중합체의 특징들을 갖는 중합체도 개시하지 않았다.In contrast to the patent 3,056,753, the process of the present invention uses a low concentration of blowing agent with multistage foaming to produce a product having a density of 0.8 to 1.1 lb / ft 3 . Patent 3,056,753 does not disclose the use of such small amounts of blowing agents nor does it disclose polymers having the features of the polymers of the present invention.

미국 특허 제4,721,588호는 발포된 폴리스티렌 포옴을 제조하기 위한 폐환 공정을 개시하고 있다. 이 공정은 하기 (a) 내지 (d) 단계를 포함한다.US Pat. No. 4,721,588 discloses a ring closure process for making foamed polystyrene foam. This process includes the following steps (a) to (d).

(a) 발포제를 함유한 폴리스티렌 비이드 원료를 예비발포 용기에서 예비발포시키는 단계, (b) 발포된 비이드의 내부 압력이 실질적으로 대기압이 되도록 하기 위하여 하나 이상의 밀폐 저장기에 비이드를 저장시키는 단계, (c) 발포된 비이드를 밀폐된 주형에서 소정 형상을 얻을 때까지 증기로 성형시키는 단계, 및 (d) 발포된 물품을 주형에서 꺼내고, 숙성실에 배치하는 단계. 상기 각 단계에서 비이드로부터 방출되는 발포제는 응축 시스템에 의해서 임의의 잔류 증기로부터 회수 및 분리된 다음에 증기 발생기의 버어너 안으로 유입되어 상기 공정에 대한 연료로 사용된다.(a) prefoaming a polystyrene bead raw material containing a blowing agent in a prefoaming container; (b) storing the beads in one or more closed reservoirs so that the internal pressure of the foamed beads is substantially atmospheric pressure; (c) shaping the foamed beads with steam until the desired shape is obtained in a closed mold, and (d) removing the foamed article from the mold and placing it in a maturing chamber. The blowing agent released from the beads in each of the above steps is recovered and separated from any residual vapor by a condensation system and then introduced into the burner of the steam generator to be used as fuel for the process.

전술한 단계들로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 특허 제4,721,588호에 기재된 공정의 요지는 발포제를 회수하여 가열 단계에서 연료로 재사용한다는 것이다. 이것은 (1) 대기압으로 배출되는 휘발성 유기 화합물의 양을 감소시키며, (2) 예비 발포 및 성형 단계 중에 폴리스티렌으로부터 방출되는 발포제를 재사용하는 이중 효과를 제공한다. 또한, 상기 특허 제4,721,588호는 발포제가 펜탄, 또는 노르말펜탄과 이소펜탄의 혼합물(최대 25 중량%의 이소펜탄)일 수 있다고 개시하고 있다. 또한, 상기 특허 제4,721,588호는 발포성 폴리스티렌 비이드의 초기 발포제의 양이 4 내지 8 중량%일 수 있다고 기재하고 있으나, 5 중량% 미만의 발포제를 사용할 경우에 저밀도의 폴리스티렌 발포물이 제조될 수 있다는 것에 대해서는 개시하지 않았다. 사실상, 4 내지 8 중량%의 발포제를 사용할 수 있다고 개시한 것을 제외하고는, 상기 특허 제4,721,588호는 실제적인 발포물의 밀도나 실제적인 조성물에 있어서의 발포제의 양에 관해서는 개시하지 않았다. 결국, 상기 특허 제4,721,588호는 복수의 예비성형 발포 단계들을 사용하는 것에 대해서는 개시하지 않았으며, 단지 단일의 예비성형 발포 단계를 수행한 다음에 성형 단계를 수행함을 개시하고 있다,As can be seen from the foregoing steps, the gist of the process described in patent 4,721,588 is that the blowing agent is recovered and reused as fuel in the heating step. This provides a dual effect of (1) reducing the amount of volatile organic compounds released to atmospheric pressure and (2) reusing the blowing agent released from the polystyrene during the pre-expanding and forming steps. Further, the patent 4,721,588 discloses that the blowing agent can be pentane or a mixture of normalpentane and isopentane (up to 25% by weight isopentane). In addition, the Patent No. 4,721,588 describes that the amount of the initial blowing agent of the expandable polystyrene beads may be 4 to 8% by weight, but low density polystyrene foams can be produced when using less than 5% by weight of blowing agent. The thing is not disclosed. In fact, except that it discloses that 4 to 8% by weight of blowing agent can be used, the above-mentioned patent 4,721,588 does not disclose the density of the actual foam or the amount of blowing agent in the actual composition. Consequently, the patent 4,721,588 does not disclose the use of a plurality of preforming foaming steps, but only discloses performing a molding step after performing a single preforming foaming step.

상기 특허 제4,721,588호와는 대조적으로, 본 발명의 방법에서는 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 제품을 제조하기 위해서 다단계 발포와 함께 저농도의 발포제를 사용한다. 상기 특허 제4,721,588호는 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 제품을 제조하기 위하여 다단계 발포와 함께 5 중량% 미만의 발포제를 사용하는 것에 대해서는 개시하지 않았으며, 또한, 본 발명의 방법에서 사용되는 중합체의 특징들을 갖는 중합체를 사용하는 것에 대해서도 개시하지 않았다.In contrast to the patent 4,721,588, the method of the present invention uses a low concentration of blowing agent with multistage foaming to produce a product having a density of 0.8 to 1.1 lb / ft 3 . The patent 4,721,588 does not disclose the use of less than 5% by weight of blowing agent with multistage foaming to produce products having a density of 0.8 to 1.1 lb / ft 3 and is also used in the process of the present invention. There is no disclosure of the use of a polymer having the characteristics of the resulting polymer.

현재, 휘발성 유기화합물(VOC)이 대기로 배출되는 문제가 1977년 미국의 공기청결령에 의해 위임된 주 및 지방 공기양질관리부 미국 환경보호국의 엄밀한 검사중에 있다. 탄화수소가 대기로 배출됨으로써 광화학적 스모그 현상을 야기하기 때문에, 펜탄을 발포제로서 사용하는 발포 폴리스티렌 산업은 발포제 사용 및/또는 펜탄의 배출을 제한하라는 압력을 받게 되었다.Currently, the issue of volatile organic compounds (VOC) emissions to the atmosphere is under strict inspection by the US Environmental Protection Agency, a state and local air quality control department mandated by the US Air Cleansing Decree in 1977. Since hydrocarbons are released into the atmosphere causing photochemical smog, the expanded polystyrene industry using pentane as a blowing agent has been under pressure to limit the use of blowing agents and / or the release of pentane.

1990년 연초부터 본 발명자들은 본 발명자들이 제안한 방법에 의해서만 0.8 내지 1.1 lb/ft3로 발포된 3백만 파운드 이상의 제제를 미국내에서 상업적 규모로 제조할 수 있음을 발견하였는데, 이 제제를 구성하는 고도의 팽창성 중합체의 양은 제제의 전체 중량을 기준으로 약 96 중량%이다. 따라서, 상기 공정을 수행하는데 사용된 제제 뿐만아니라 그 공정 모두가 상업적으로 크게 성공을 이루게 된 것이다.Since the beginning of 1990, the inventors have found that more than 3 million pounds of foams foamed at 0.8 to 1.1 lb / ft 3 can be produced on a commercial scale in the United States only by the method proposed by the inventors. The amount of expandable polymer of is about 96% by weight based on the total weight of the formulation. Thus, not only the formulations used to carry out the process but also all of the processes have achieved great commercial success.

여러해 동안 바스프 코오포레이션은 약 6 중량%의 펜탄을 갖는 다수의 발포성 폴리스티렌 조성물을 제조 및 판매하여 왔다. 통상 이들 조성물은 2.2의 다분산도와 약 190,000의 중량 평균 분자량 및 약 3.5 Mz:Mn을 갖는 중합체를 함유한다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 조성물은 1 내지 2미만의 다분산도, 약 200,000 내지 약 300,000의 중량 평균 분자량 및 약 2 내지 3미만의 Mz:Mn을 갖는 중합체를 함유한다.For many years BASF Corporation has produced and sold a number of expandable polystyrene compositions having about 6% by weight of pentane. Typically these compositions contain a polymer having a polydispersity of 2.2 and a weight average molecular weight of about 190,000 and about 3.5 Mz: Mn. In contrast, the compositions of the present invention contain a polymer having a polydispersity of less than 1 to 2, a weight average molecular weight of about 200,000 to about 300,000, and a Mz: Mn of less than about 2-3.

여러해 동안에 시판되어온 중합체중 하나는 약 1.9의 다분산도, 약 190,000의 중량 평균 분자량 및 3.04의 Mz:Mn을 갖는다. 또한, 이 중합체는 약 6 중량%의 발포제를 함유한 제제에서만 제조되었다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 중합체는 상기 시판용 중합체와는 다른 특징들(다분산도, 중량 평균 분자량 및 Mz;Mn)을 갖는다. 또한, 본 발명의 조성물에 있어서는 약 2 중량% 내지 약 4.4 중량%의 발포제가 사용된다.One polymer that has been commercially available for many years has a polydispersity of about 1.9, a weight average molecular weight of about 190,000, and Mz: Mn of 3.04. In addition, this polymer was prepared only in formulations containing about 6% by weight of blowing agent. In contrast, the polymers of the present invention have different characteristics (polydispersity, weight average molecular weight and Mz; Mn) from the commercially available polymers. In addition, from about 2% to about 4.4% by weight blowing agent is used in the composition of the present invention.

[발명의 개요][Overview of invention]

본 발명의 방법은 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품을 제조하는 것에 관한 것으로, 2 내지 5의 발포 단계를 통해 비이드를 발포시킨다. 이 비이드는 발포제 및 중합체를 포함한다. 발포제는 중합체내에서 균일하게 분산되며, 일반적으로 이 발포제는 표준 온도 및 압력에서 기체 또는 액체인 탄화수소이며, 스티렌중합체를 용해시키지 않으며, 스티렌 중합체의 연화점보다 낮은 온도에서 끓는다. 상기 발포제는 중합체를 형성하는 열가소화 온도에서 분해되어 기체를 형성할 수 있는 아조화합물, 펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄, 이소펜탄, 펜탄 석유 증류액 분획, 프로판, 부탄, 이소부탄, 헥산, 헥산의 이성질체, 2-메틸펜탄, 3-메틸펜탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 헵탄, 프로필렌, 1-부틸렌, 2-부틸렌, 이소부틸렌, 분자량이 42이상이고 760 밀리미터의 절대 압력하에서 비점이 95℃ 이하인 1종 이상의 지방족 탄화수소들의 혼합물, 물, 이산화탄소 및 탄산암모늄으로 구성된 군 중에서 선택되는 것이 바람직하다.The method of the present invention relates to the production of a foamed thermoplastic resin article in an independent bubble form, wherein the beads are foamed through a foaming step of 2 to 5. This bead includes a blowing agent and a polymer. The blowing agent is uniformly dispersed in the polymer, and generally this blowing agent is a hydrocarbon that is a gas or liquid at standard temperature and pressure, does not dissolve the styrene polymer and boils at a temperature lower than the softening point of the styrene polymer. The blowing agent includes azo compounds, pentane, cyclopentane, neopentane, isopentane, pentane petroleum distillate fraction, propane, butane, isobutane, hexane, and hexane which can decompose at the thermoplastic temperature to form a polymer. Isomers, 2-methylpentane, 3-methylpentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, heptane, propylene, 1-butylene, 2-butylene, isobutylene, absolute molecular weight of 42 or more and 760 millimeters It is preferably selected from the group consisting of water, carbon dioxide and ammonium carbonate, mixtures of one or more aliphatic hydrocarbons having a boiling point of up to 95 ° C. under pressure.

상기 발포제는 비이드의 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 4.4 중량%의 양으로 비이드내에 존재한다.The blowing agent is present in the beads in an amount of about 2% to about 4.4% by weight based on the weight of the beads.

비이드를 구성하는 중합체는 1종 이상의 다양한 단량체로부터 제조된 1종 이상의 중합체이다. 상기 단량체는 스티렌, 스티렌 유도체, 비닐톨루엔, 선형 중합체를 형성하는 모노할로겐화 비닐톨루엔 및 폴리할로겐화 비닐톨루엔, 아크릴로니트릴 및 메타크릴레이트로 구성된 군 중에서 선택된다. 상기 중합체는 비이드의 중량을 기준으로 약 93 중량% 내지 약 98 중량%의 양으로 비이드에 존재한다. 이 중합체는 다음과 같이 (1) 약 1 내지 2.5 미만의 다분산도, (2) 약 180,000 내지 약 300,000의 중량 평균 분자량 및 (3) 약 2 내지 약 4.5의 Mz:Mn인 특징들을 갖는다. 또한, 상기 중합체는 0 내지 5 중량% 미만으로 분지된다.The polymer constituting the beads is one or more polymers made from one or more various monomers. The monomer is selected from the group consisting of styrene, styrene derivatives, vinyltoluene, monohalogenated vinyltoluene and polyhalogenated vinyltoluene to form linear polymers, acrylonitrile and methacrylates. The polymer is present in the beads in an amount of about 93% to about 98% by weight based on the weight of the beads. This polymer has the following characteristics: (1) polydispersity of about 1 to less than 2.5, (2) weight average molecular weight of about 180,000 to about 300,000, and (3) Mz: Mn of about 2 to about 4.5. In addition, the polymer is branched to 0 to less than 5% by weight.

상기 발포 단계들은 실질적으로 대기압의 발포기에서 수행되며, 그 결과 최종적으로 발포된 비이드가 제조된다. 폴리스티렌 비이드의 발포화는 최종적으로 발포된 비이드의 밀도가 약 0.8 내지 약 1.1 lb/ft3가 되도록 하는 방식으로 수행된다. 각 발포 단계를 거친 후에, 발포된 비이드를 1 내지 80 시간 동안 숙성시키는 것이 일반적이다.The foaming steps are carried out in a foamer at substantially atmospheric pressure, resulting in a finally foamed bead. Foaming of the polystyrene beads is carried out in such a way that the density of the finally foamed beads is from about 0.8 to about 1.1 lb / ft 3 . After each foaming step, it is common for the foamed beads to age for 1 to 80 hours.

또한, 상기 공정은 발포 단계에서 배출되는 발포제의 양이 비이드의 중량을 기준으로 약 0.3 내지 약 1.5 중량%가 되도록 수행한다. 이 발포 단계에 의해 최종적으로 발포된 비이드가 제조되며, 비이드의 발포화는 최종적으로 발포된 비이드의 밀도가 약 0.8 내지 약 2 lb/ft3이 되도록 수행된다.In addition, the process is carried out so that the amount of blowing agent discharged in the foaming step is about 0.3 to about 1.5% by weight based on the weight of the beads. This foaming step produces the finally foamed beads, and the foaming of the beads is performed such that the density of the finally foamed beads is from about 0.8 to about 2 lb / ft 3 .

또한, 본 발명의 방법은 독립 기표형으로 발포된 열가소성 수지 성형 물품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 2 내지 4회의 예비발포 단계에서 비이드를 발포시키며, 이후에 상기 비이드를 성형 단계에서 추가로 발포시키고 단일의 포옴으로 융합시킨다. 상기 방법에서, 성형단계에 선행하는 발포단계를 “예비발포”단계라 한다. 일반적으로 성형 단계에서 예비 발표된 비이드가 서로 결합(융합)되기 때문에 적어도 여러번 더 발포된다는 사실에 주목해야 한다.The method also relates to a method for producing a thermoplastic resin molded article foamed in an independent form. The method foams the beads in two to four prefoaming steps, after which the beads are further foamed in the molding step and fused into a single foam. In this method, the foaming step preceding the molding step is called a "preliminary foaming" step. It should be noted that in general, the beads pre-released in the forming step are foamed at least several more times because they are bonded to each other (fusion).

상기 비이드는 발포제 및 중합제를 포함한다. 일반적으로, 발포제는 상기에서 제시된 것일 수 있지만, 중합체가 형성되는 열가소화 온도에서 분해되어 기체를 형성할 수 있는 아조화합물, 펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄, 이소펜탄, 펜탄 석유 증류액 분획, 프로판, 부탄, 이소부탄, 헥산, 헥산 이성질체, 2-메틸펜탄, 3-메틸펜탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메킬시클로헥산, 헵탄, 프로필렌, 1-부틸렌, 2-부틸렌, 이소부틸렌, 분자량이 42이상이며 760 밀리미터의 절대 압력에서 비점이 95℃ 이하인 1종 이상의 지방족 탄화수소들의 혼합물, 물, 이산화탄소 및 탄산암모늄으로 구성된 군 중에서 선택되는 것이 바람직하다.The beads include a blowing agent and a polymerizing agent. In general, the blowing agent may be one described above, but azo compounds, pentane, cyclopentane, neopentane, isopentane, pentane petroleum distillate fraction, propane, which may decompose at the thermoplastic temperature at which the polymer is formed to form a gas. Butane, isobutane, hexane, hexane isomer, 2-methylpentane, 3-methylpentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, heptane, propylene, 1-butylene, 2-butylene, isobutylene, molecular weight Is preferably selected from the group consisting of water, carbon dioxide and ammonium carbonate, a mixture of one or more aliphatic hydrocarbons having a boiling point of at least 95 and a boiling point of 95 ° C. or lower at an absolute pressure of 760 millimeters.

상기 발포제는 비이드의 중량을 기준으로 약 2 내지 4.4 중량%의 양으로 비이드에 존재한다.The blowing agent is present in the beads in an amount of about 2 to 4.4 weight percent based on the weight of the beads.

비이드를 구성하는 중합체는 1종 이상의 다양한 단량체들로부터 제조되는 1종 이상의 중합체이다. 상기 단량체는 스티렌, 스티렌 유도체, 비닐톨루엔, 선형중합체를 형성하는 모노할로겐화 비닐톨루엔 및 폴리할로겐화 비닐톨루엔, 아크릴로니트릴 및 메틸메타크릴레이트로 구성된 군 중에서 선택된다.The polymer constituting the beads is one or more polymers prepared from one or more various monomers. The monomer is selected from the group consisting of styrene, styrene derivatives, vinyltoluene, monohalogenated vinyltoluene and polyhalogenated vinyltoluene to form linear polymers, acrylonitrile and methyl methacrylate.

상기 중합체는 비이드의 중량을 기준으로 약 93 내지 약 98 중량%의 양으로 비이드내에 존재한다. 이 중합체는 다음과 같이 (1) 약 1 내지 2.5 미만의 다분산도, (2) 약 180,000 내지 약 300,000의 중량 평균 분자량 및 (3) 약 2 내지 약 4.5의 Mz:Mn의 특징들을 갖는다. 또한, 상기 중합체는 0 내지 5 미만의 중량%로 분지된다.The polymer is present in the beads in an amount of about 93 to about 98 weight percent based on the weight of the beads. This polymer has the following characteristics: (1) polydispersity of about 1 to less than 2.5, (2) weight average molecular weight of about 180,000 to about 300,000, and (3) Mz: Mn of about 2 to about 4.5. In addition, the polymer is branched by weight percent of 0 to less than 5.

예비 발포 단계들은 실질적으로 대기압의 발포기에서 실시된다. 예비발포단계들이 완결되면 “최종적으로 예비발포된” 비이드가 형성된다. 최종적으로 예비발포된 비이드는 성형되어 추가로 발포되고 융합된다. 예비발포 단계와 성형단계는 둘다 성형 포옴의 밀도가 약 0.8 내지 1.1 lb/ft3가 되도록 수행된다.The preliminary foaming steps are carried out in a foamer at substantially atmospheric pressure. Upon completion of the prefoaming steps, a “finally prefoamed” bead is formed. Finally the prefoamed beads are molded, further foamed and fused. Both the prefoaming step and the forming step are performed so that the density of the forming foam is about 0.8 to 1.1 lb / ft 3 .

본 발명의 목적은 저밀도의 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조에 사용된 발포제의 양을 감소시키는 것이다.It is an object of the present invention to reduce the amount of blowing agent used in the preparation of thermoplastic resin articles foamed into low density, self-contained foams.

본 발명의 목적은 저밀도의 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품을 제조할 때 수반되는 환경 오염의 정도를 감소시키는 것이다(즉, VOC의 배출량을 감소시킴).It is an object of the present invention to reduce the degree of environmental pollution involved in the production of low density, self-contained foamed thermoplastic articles (ie, reducing the emissions of VOCs).

본 발명의 목적은 독립 기포형으로 발포된 역가소성 수지 물품의 제조에서 성형시에 수축되는 정도를 저하시키는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for reducing the degree of shrinkage during molding in the production of a thermoplastic resin article foamed into an independent foam.

본 발명의 목적은 이용되는 임의의 성형단계에서 뿐만 아니라 발포 단계들( 및 예비발포 단계) 사이에 필요한 냉각 시간을 단축시키는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of shortening the cooling time required between any foaming step (and pre-expanding step) as well as in any molding step employed.

본 발명의 목적은 고도의 발포화도를 갖는 폴리스티렌 중합체를 효과적으로 사용하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of effectively using polystyrene polymers having a high degree of foaming.

또한, 본 발명의 목적은 발포된 폴리스티렌 제품의 제조시에 발포성 폴리스티렌 조성물을 사용하는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method of using the expandable polystyrene composition in the manufacture of foamed polystyrene products.

또한, 본 발명의 목적은 발포형 폴리스티렌 제품을 제조하기 위한 조성물 뿐만 아니라 폴리스티렌 중합체를 발포제의 배출량보다 적게 사용하여 대기 및/또는 오염 감소 설비로 보다 적은양의 발포제가 배출되도록 하는 것이다.It is also an object of the present invention to use less polystyrene polymers as well as compositions for making foamed polystyrene products, so that less blowing agent is discharged to the atmosphere and / or pollution reduction facilities.

또한 본 발명의 목적은 수지:발포제의 비율이 더욱 큰 조성물을 사용하여, 조성물의 단위 파운드당 더 많은 수지가 존재하는 발포형 폴리스티렌 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a process for producing foamed polystyrene products in which more resin is present per unit pound of composition, using a composition having a higher ratio of resin: foaming agent.

또한, 본 발명의 목적은 성형 사이클 시간, 성형시의 수축량 및 발포 단계들간의 숙성 시간이 감소된 폴리스티렌 발포물의 제조방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a process for producing polystyrene foam with reduced molding cycle time, shrinkage during molding and aging time between foaming steps.

또한, 본 발명의 목적은 처리 공정중의 손실에 대한 감도가 감소된 발포형 폴리스티렌 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a process for producing foamed polystyrene products having reduced sensitivity to losses during processing.

또한, 본 발명의 목적은 발포제의 손실률이 감소되기 때문에 성형 단계 이전의 저장 수명이 길어지는 발포형 폴리스티렌 비이드의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a process for the preparation of foamed polystyrene beads which has a long shelf life before the molding step since the loss rate of the blowing agent is reduced.

또한, 본 발명의 목적은 발포 및 성형 단계 동안에 증기에 대한 감도를 감소시킴으로써 예비발포 및 성형 단계에서의 증기 사용과 관련하여 보다 광범위한 성형 공정이 되도록 하는 발포형 폴리스티렌 제품의 제조 방법을 제공하는데, 증기는 성형 직후의 융합, 사이클 시간 및 치수 안정화에 영향을 미친다.It is also an object of the present invention to provide a process for the preparation of foamed polystyrene products which reduces the sensitivity to steam during the foaming and molding step, resulting in a more extensive molding process with respect to the use of steam in the pre-expanding and molding step, Affects fusion, cycle time and dimensional stabilization immediately after molding.

상기의 목적들 각각은 본 발명의 방법에 각각의 잇점들을 제공하는 것으로 이해할 수 있다. 상기에서 처리 대상을 폴리스티렌으로 나타내었지만, 상기 처리 대상은 본 발명의 방법에 사용될 수 있는 모든 중합체에 적용되는 것으로 이해되어야 한다.Each of the above objects can be understood to provide respective advantages to the method of the present invention. Although the object to be treated is shown as polystyrene above, it is to be understood that the object to be applied applies to all polymers that can be used in the process of the invention.

[바람직한 실시 형태의 상세한 설명][Detailed Description of Preferred Embodiments]

본 발명의 방법은 포옴을 제조하기 위하여 실질적으로 고체 열가소성 중합체를 발포시키는 것에 관한 것이다. 상기 중합체의 발포화는 발포제를 중합체와 친밀하게 혼합시켜 다음, 발포제가 중합체 미립자내에서 기화되도록 상기 혼합물을 가열시켜서 중합체가 연화 상태에 놓이게 되는 동안에 중합체 미립자를 발포시킨다. 발포제의 증발은 열을 가함으로써 일어나며, 마찬가지로 열은 중합체를 연화시킨다. 중합체의 온도가 연화점보다 높아지도록 충분한 열을 가해야만 한다. 연화된 중합체내에서 발포제의 증발에 의해 상기 혼합물은 발포되어 포옴을 형성한다. 이어서, 포옴은 실질적으로 발포된 상태를 유지하면서 냉각시킨다.The process of the invention relates to foaming a substantially solid thermoplastic polymer to produce a foam. Foaming of the polymer causes the polymer particulate to foam while the blowing agent is intimately mixed with the polymer, and then the mixture is heated so that the foaming agent vaporizes in the polymer particulate. Evaporation of the blowing agent occurs by applying heat, which likewise softens the polymer. Sufficient heat must be applied so that the temperature of the polymer is above its softening point. By evaporation of the blowing agent in the softened polymer the mixture foams to form a foam. The foam is then cooled while maintaining a substantially foamed state.

냉각되는 동안에, 포옴 기포의 내부 압력은 발포제의 응축 및 냉각으로 인하여 감소된다. 이로 인하여 중합체를 투과할 수 있는 기체들(예, 공기, 증기 등)이 기포내로 들어가게 되어 비교적 낮은 내부 압력을 다소 회복시킨다(예컨대, 대기압). 대기에 존재하는 성분들(즉, 산소, 이산화탄소, 질소 등)이 기포내로 어느 정도 확산되더라도, 증기를 발포 단계(또는 성형 단계)에서 열 제공원으로 사용하면 일반적으로 가장 투과성이 큰 기체가 포옴의 기포내로 확산된다. 냉각된 포옴이 실질적인 평형상태(기포의 내부 압력이 대기압과 같아지는 상태)에 도달하자마자, 다시 가열되어 추가로 발포될 수 있다. 따라서, 발포, 냉각 및 숙성 등의 다단계 순환 또는 다단계 패스에 의해서 지속적으로 부피 증가가 일어날 수 있다.During cooling, the internal pressure of the foam bubbles is reduced due to the condensation and cooling of the blowing agent. This causes gases (e.g., air, steam, etc.) that can penetrate the polymer to enter the bubble and somewhat recover the relatively low internal pressure (e.g. atmospheric pressure). Although components in the atmosphere (i.e., oxygen, carbon dioxide, nitrogen, etc.) diffuse to some extent into the bubbles, when the vapor is used as a heat source in the foaming (or forming) phase, the most permeable gas is generally It diffuses into the bubble. As soon as the cooled foam reaches a substantial equilibrium state (where the internal pressure of the bubble becomes equal to atmospheric pressure), it can be heated again and further foamed. Accordingly, volume increase may occur continuously by multi-stage circulation or multi-stage passes such as foaming, cooling, and aging.

포옴은 성형 물품을 형성하기 위하여 임의로 추가 발포 및 융합될 수 있다. 성형 단계에서 예비발포된 비이드를 주형에 배치시키고, 실질적으로 제한된 부피를 갖도록 밀폐시킨 다음, 상기의 예비발포된 비이드가 더욱 발포되어 주형의 내부 부피를 거의 차지하며 서로 융합(서로 결합)되도록 가열시킨다.The foam may optionally be further foamed and fused to form a molded article. In the forming step, the pre-foamed beads are placed in a mold and sealed to have a substantially limited volume, so that the pre-foamed beads are further foamed to occupy the internal volume of the mold and fuse together (combine with each other). Heat.

일반적으로, 성형 단계가 없는 본 발명의 방법에서 발포제는 비이드의 전체 중량을 기준으로 약 0.3 내지 약 1.5 중량%의 양으로 배출된다. 바람직한 발포제의 배출량은 약 0.5 내지 약 1.2 중량%이며, 더욱 바람직한 발포제의 배출량은 약 0.6 내지 약 0.7 중량%이다. 상기의 배출량은 발포 단계들 간의 숙성 기간 및 발포 단계 중에 대기로 배출되는 발포제의 전체량을 의미한다.Generally, in the process of the present invention without a forming step, the blowing agent is discharged in an amount of about 0.3 to about 1.5 weight percent based on the total weight of the beads. Preferred emissions of blowing agent are from about 0.5 to about 1.2 weight percent, and more preferably from about 0.6 to about 0.7 weight percent of blowing agent. The discharge means the maturation period between the foaming steps and the total amount of blowing agent discharged to the atmosphere during the foaming step.

일반적으로, 성형 단계가 포함되는 본 발명의 방법에서 발포제의 배출량은 비이드의 전체 중량을 기준으로 약 1 내지 약 2.5 중량%이다. 바람직한 발포제의 배출량은 약 1.5 내지 1.9 중량%이며, 더욱 바람직한 발포제의 배출량은 약 1.6 내지 약 1.8 중량%이다. 상기의 배출량은 예비발포 단계, 각 예비발포 단계 이후의 숙성 기간 및 성형 단게에서 배출되는 발포제의 전체량을 의미한다.In general, the amount of blowing agent in the process of the invention comprising the forming step is from about 1 to about 2.5% by weight based on the total weight of the beads. Preferred emissions of blowing agent are from about 1.5 to 1.9% by weight, and more preferably from about 1.6 to about 1.8% by weight of blowing agent. The above discharge means the total amount of blowing agent discharged in the pre-expanding step, the maturing period after each pre-expanding step and the molding step.

본 발명의 방법에서는 현재 실시되는 제조 방법과 비교해 볼 때 휘발성 유기화합물(VOCs)의 배출량을 감소시키는 상업적으로 실시 가능한 제법을 제공함을 목적으로 한다. 부분적으로, 이러한 목적을 달성하기 위한 공정은 종래 기술의 공정에서 사용된 것보다 소량의 발포제를 사용함으로써 이루어진다. 이 공정은 중합체의 중량을 기준으로 2 내지 4.4 중량%의 발포제를 사용함으로써 수행된다. 1종이상의 다양한 발포제들이 본 발명의 공정에 사용될 수 있다. 이들 발포제들은 정상 조건하에서는 기체 또는 액체이고, 스티렌 중합체를 용해시키지 않으며 중합체의 연화점 이하에서는 비등하는 탄화수소류이다. 상기 공정에 사용되는 바람직한 발포제의 예로는, 중합체가 형성되는 열가소화 온도에서 분해되어 기체를 형성할 수 있는 아조 화합물, 펜탄(시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 네오펜탄, 이소펜탄 등의 펜탄 이성질체와 펜탄 석유 증류액 분획이 포함됨), 프로판, 부탄, 이소부탄, 헥산, 헥산의 이성질체, 2-메틸펜탄, 3-메틸펜탄, 2,2-디메틸부탄, 2,3-디메틸부탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 헵탄, 프로필렌, 1-부틸렌, 2-부틸렌, 이소부틸렌, 분자량이 42 이상이고 760 밀리미터의 절대 압력에서 비점이 95℃ 이하인 1종 이상의 지방족 탄화수소들의 혼합물, 물, 이산화탄소 및 탄산암모늄을 들 수 있다.The method of the present invention aims to provide a commercially viable method of reducing the emissions of volatile organic compounds (VOCs) as compared to the presently prepared methods. In part, the process for achieving this object is achieved by using a smaller amount of blowing agent than that used in the prior art processes. This process is carried out by using from 2 to 4.4% by weight of blowing agent, based on the weight of the polymer. One or more various blowing agents can be used in the process of the present invention. These blowing agents are hydrocarbons that are gaseous or liquid under normal conditions, do not dissolve the styrene polymer and boil below the softening point of the polymer. Examples of preferred blowing agents used in the process include pentane isomers and pentanes such as azo compounds, pentanes (cyclopentane, methylcyclopentane, neopentane, isopentane, etc.) that can decompose at the thermoplastic temperature at which the polymer is formed to form a gas. Petroleum distillate fractions), propane, butane, isobutane, hexane, isomers of hexane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, methylcyclopentane, cyclo Hexane, heptane, propylene, 1-butylene, 2-butylene, isobutylene, a mixture of one or more aliphatic hydrocarbons having a molecular weight of 42 or more and a boiling point of 95 ° C. or less at an absolute pressure of 760 millimeters, water, carbon dioxide and ammonium carbonate Can be mentioned.

상기 공정에 사용되는 더욱 바람직한 발포제의 예로는 펜탄, 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 네오펜탄, 이소펜탄, 펜탄 석유 증류액 분획, 2-메틸펜탄, 3-메틸펜탄, 프로판, 부탄, 이소부탄, 이소부틸렌, 헥산, 헥산의 이성질체, 시클로헥산 및 헵탄이 있다.Examples of more preferred blowing agents used in the process include pentane, cyclopentane, methylcyclopentane, neopentane, isopentane, pentane petroleum distillate fraction, 2-methylpentane, 3-methylpentane, propane, butane, isobutane, iso Butylene, hexane, isomer of hexane, cyclohexane and heptane.

발포제는 중합 반응 이전, 중합 반응 도중 또는 중합 반응 이후에 중합체에 도입될 수 있다. 본 발명의 공정에서, 발포제는 비이드의 전체 중량을 기준으로 2 내지 4.4 중량%의 양으로 중합체에 도입된다. 중합체에 도입되는 바람직한 발포제의 양은 약 2.5 내지 약 4.4 중량%이며, 더욱 바람직한 발포제의 도입량은 약 3 내지 약 4 중량%이고, 가장 바람직한 발포제의 도입량은 약 3.5 중량%이다. 가장 바람직한 발포제는 펜탄(펜탄 또는 n-펜탄과 펜탄의 이성질체와의 혼합물)이다. 중합 반응이 진행하는 동안에 펜탄을 중합체에 첨가하는 것이 바람직하며, 스티렌의 20 내지 60%가 전환될 때 펜탄을 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.The blowing agent may be introduced into the polymer before, during or after the polymerization reaction. In the process of the present invention, the blowing agent is introduced into the polymer in an amount of 2 to 4.4% by weight based on the total weight of the beads. The preferred amount of blowing agent introduced into the polymer is from about 2.5 to about 4.4 weight percent, more preferably the amount of blowing agent is from about 3 to about 4 weight percent, and the most preferred amount of blowing agent is about 3.5 weight percent. Most preferred blowing agent is pentane (a mixture of pentane or an isomer of n-pentane and pentane). It is preferred to add pentane to the polymer during the polymerization reaction, and more preferably add pentane when 20 to 60% of the styrene is converted.

본 발명의 공정은 미발포형 비이드상에서 수행된다. 본 명세서에서, 미발포형 비이드는 중합체와 발포제를 포함하는 분리성(discrete) 미립자로 정의된다.The process of the present invention is carried out on unfoamed beads. In this specification, unfoamed beads are defined as discrete particulates comprising a polymer and a blowing agent.

본 발명의 방법에 의하면, 미발포형 비이드는 2 내지 5회의 발포 단계를 거쳐 발포된다. 본 발명의 바람직한 방법에 있어서는 2 또는 3회의 예비발포 단계를 실시한 다음에 성형 단계를 실시한다. 즉, 최종적으로 예비발포된 비이드가 제조되기 위해서는 2 내지 3회의 예비성형 발포 단계들을 거치게 된다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 방법은 2회의 예비발포 단계 만을 이용한다.According to the method of the present invention, the unfoamed beads are foamed through two to five foaming steps. In a preferred method of the present invention, two or three prefoaming steps are carried out followed by a shaping step. That is, two to three preforming foaming steps are required to produce the final pre-foamed beads. Most preferably, the method utilizes only two prefoaming steps.

본 발명의 방법을 이용하여 비성형 제품을 제조하는 경우에, 상기 방법은 2 내지 3회의 발포 단계를 수행하여 최종적으로 발포된 비이드를 제조하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 2회의 발포 단계만을 실시하는 것이다.In the case of manufacturing the non-molded product using the method of the present invention, the method preferably performs two to three foaming steps to prepare the finally foamed beads, most preferably only two foaming steps. It is done.

비이드는 발포되지만 성형 물품으로 융합되지 않는 경우에, 상기 비이드를 본 명세서에서는 최종적으로 발포된 비이드라고 한다. 그러나, 이 비이드가 궁극적으로 성형 물품으로 융합될 경우에는, 상기 발포 단계들은 예비발포 단계라고 한다. 상기 비이드가 일단 최종적으로 예비발포된 다음에, 재발포되고, 최종 발포 단계로서 작용하는 성형 단계에서 성형 물품으로 융합된다. 비이드가 발포되건 또는 예비발포되건 간에, 본 발명의 방법에 따른 발포 단계(예비발포 단계도 포함)의 총 횟수는 2 내지 5회이다. 놀랍게도, 2 내지 4.4 중량%의 발포제를 사용하여 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 밀도를 갖는 최종 제품을 제조할 수 있음이 확인되었다. 상기 범위의 밀도를 갖는 포옴은 절연재 및 /또는 보호 패키지용으로 유용하다.If the beads foam but do not fuse into the molded article, the beads are referred to herein as finally foamed beads. However, when the beads are ultimately fused into the molded article, the foaming steps are referred to as prefoaming steps. Once the beads are finally prefoamed, they are then refoamed and fused into the molded article in the forming step serving as the final foaming step. Whether the beads are foamed or pre-foamed, the total number of foaming stages (including the pre-foaming stage) according to the method of the present invention is 2 to 5 times. Surprisingly, it has been found that final products having a density of 0.8 to 1.1 lb / ft 3 can be produced using 2 to 4.4% by weight of blowing agent. Foams with densities in this range are useful for insulation and / or protective packages.

통상, 비이드의 발포화 공정은 증기가 주입된 밀폐된 희분식 발포기의 밀폐용기에서 수행된다. 발포기의 예로는 트리(Tri) 502, 트리 905, 웨이저(Weiser) VN400, 커트즈(Kurtz) KV1000, 딘글레데인(Dingledein) VA2000이 있다. 비이드의 발포는 비이드가 발포기를 통과함으로써 수행되며, 이로부터 비이드는 가열되고 충분히 연화되어 발포제 및 다른 내부 기체들의 증발에 의해 상승된 압력으로 인해 발포된다. 일반적으로, 발포기를 통과하는 비이드의 유속에 따라 발포되는 비이드의 양이 결정된다. 따라서, 발포기를 통과하는 비이드의 유속이 낮아질수록 비이드에 전달되는 열의 양이 증가하게 되어 발포도가 높아지게 된다. 그러나, 임의의 제공된 비이드 제제에 대하여 어느 하나의 발포 단계에서 일어날 수 있는 발포의 최대량이 있다. 따라서, 발포기를 통과하는 비이드의 유속은 파운드/시/피트 세제곱(lb/hr./ft3)으로 나타내며, 일반적으로 약 5 내지 약 120lb/hr./ft3이다. 약 5 lb/hr./ft3미만의 유속에서 비이드는 발포기에 장시간 체류하게 되어 덩어리 결정이 생성되므로 비효율적이다. 약 120 lb/hr./ft3이상의 유속에서, 비이드는 효과적인 수준으로 발포되기에 충분한 시간 동안 발포기에 체류하지 않게 되므로 만족스런 발포가 이루어지지 않는다. 약 7 내지 약 100 lb/hr./ft3의 유속이 바람직하며, 가장 바람직한 유속은 약 12 내지 약 80 lb/hr./ft3이다.Typically, the bead foaming process is carried out in a closed vessel of a closed pulverulent foamer in which steam is injected. Examples of foaming machines are Tri 502, Tree 905, Weiser VN400, Kurtz KV1000, Dingledein VA2000. Foaming of the beads is carried out by passing the beads through the foamer, from which the beads are heated and softened sufficiently to foam due to the elevated pressure by evaporation of the blowing agent and other internal gases. In general, the amount of beads to be foamed is determined by the flow rate of the beads through the foamer. Therefore, as the flow rate of the beads passing through the foamer decreases, the amount of heat transferred to the beads increases, thereby increasing the degree of foaming. However, for any given bead formulation there is a maximum amount of foaming that can occur in either foaming step. Thus, the flow rate of the beads through the foamer is expressed in pounds per hour / feet cubic (lb / hr. / Ft 3 ) and is generally about 5 to about 120 lb / hr. / Ft 3 . At flow rates less than about 5 lb / hr. / Ft 3 , the beads stay in the foamer for a long time and are inefficient because agglomerate crystals are produced. At flow rates above about 120 lb / hr. / Ft 3 , no satisfactory foaming occurs because the beads do not stay in the foamer for a time sufficient to foam at an effective level. A flow rate of about 7 to about 100 lb / hr. / Ft 3 is preferred, with a most preferred flow rate of about 12 to about 80 lb / hr. / Ft 3 .

본 발명의 방법은 성형 단계의 유무와 무관하게 실시할 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 방법에 사용되는 성형 단계에 관한 것이다. 이 단계는 프리퍼프(예비발포된 비이드)를 내부가 약 48×96×33인 커트즈 진공 블록 주형기에 넣고, 진공을 약 0.5 bar 절대압에 이르도록 예비증기처리하며, 약 3초 동안 증기처리한 다음, 약 3 내지 6초 동안 상기 블록을 통하여 교차(cross) 증기처리하고, 약 0.5 내지 1.0 bar의 최대 포옴 압력에 이르도록 3 내지 8초간 가압가열하며, 상기의 진공 상태가 약 0 내지 0.1 bar의 압력에 이르도록 상기 블록을 냉각시키기 위해 주형내의 블록에 진공을 가하고, 상기 블록이 후발포 또는 수축되는 일이 없이 성형기로부터 제거되는 과정으로 구성된다.The method of the present invention can be carried out with or without a forming step. The following description relates to the molding steps used in the process of the invention. This step places the prepuff (pre-foamed bead) into a cuts vacuum block molder with a interior of about 48 × 96 × 33, pre-vacuum the vacuum to about 0.5 bar absolute, and steam for about 3 seconds. Then, cross steam through the block for about 3 to 6 seconds, pressurize and heat for 3 to 8 seconds to reach a maximum foam pressure of about 0.5 to 1.0 bar, wherein the vacuum is about 0 to 0.1 vacuum is applied to the blocks in the mold to cool the blocks to a pressure of bar, and the blocks are removed from the molding machine without post-foaming or shrinking.

전술한 바와같이, 짧은 숙성 시간은 보다 짧은 시간내에 공정을 완결시킴으로써 효율성이 더 큰 공정이 가능하게 한다. 또한, 보다 짧은 시간내에 공정을 완결함과 동시에 소량의 발포제를 사용함으로써 환경으로 배출되는 발포제의 양은 더욱 작아진다.As mentioned above, short aging times allow for more efficient processes by completing the process in less time. In addition, the amount of blowing agent discharged to the environment is further reduced by using a small amount of blowing agent while completing the process in a shorter time.

일반적으로, 각 제 1 발포(또는 제1 예비발포) 이후에 숙성 시간은 약 1 내지 80 시간이다. 이보다 바람직한 숙성 시간은 약 2 내지 약 6 시간 또는, 약 1.2 내지 8 시간이며, 가장 바람직한 숙성 시간은 1.5 내지 약 2.5 시간이다.In general, the aging time after each first foaming (or first prefoaming) is about 1 to 80 hours. A more preferred aging time is about 2 to about 6 hours, or about 1.2 to 8 hours, and the most preferred aging time is 1.5 to about 2.5 hours.

또한, 폴리스티렌 비이드는 대전 방지제, 안정화제, 착색제, 윤활제, 충전제, 예비발포중에 응집되는 것을 방지하는 물질인 스테아르산아연, 멜라민 포르알데히드 농축물 또는 실리카 및 최종 발포 공정 중 성형품 최출 시간을 감소시키는 물질인 글리세롤 에스테르 또는 히드록시카르복실산 에스테르 등의 특정 특성을 발포 물품에 부여하는 첨가제를 함유한다. 상기 첨가제들의 목표로 하는 효과에 따라, 첨가제들은 미립자내에 균일하게 확산되거나 또는 표면 코팅으로서 존재할 수 있다.In addition, polystyrene beads can be used to reduce antistatic agents, stabilizers, colorants, lubricants, fillers, zinc stearate, melamine formaldehyde concentrate or silica, which prevents agglomeration in pre-foaming, and molded part uptime during the final foaming process. It contains additives that impart certain properties to the foamed article, such as glycerol esters or hydroxycarboxylic acid esters, which are substances. Depending on the desired effect of the additives, the additives may be uniformly diffused in the microparticles or present as a surface coating.

자유 라디칼 개시제 약 0.7 중량부(스티렌 100 중량부를 기준으로 함)를 중합 반응이 시작될 때 유기상에 첨가시킨다. 바람직한 개시제는 벤조일 과산화물, 디쿠밀 과산화물, t-부틸 과벤조산염의 혼합물이다. 벤조일 과산화물이 저온개시제로 작용하는 동안에, t-부틸 벤조산염은 고온 개시제로 작용한다. 또한, 임의의 과량의 디쿠밀 과산화물(중합 반응 이후에 남아 있는 다쿠밀 과산화물)은 난연제에 대한 상승제로서 작용한다.About 0.7 parts by weight (based on 100 parts by weight of styrene) of the free radical initiator is added to the organic phase at the start of the polymerization reaction. Preferred initiators are mixtures of benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butyl perbenzoate. While benzoyl peroxide acts as a low temperature initiator, t-butyl benzoate acts as a high temperature initiator. In addition, any excess dicumyl peroxide (dakumil peroxide remaining after the polymerization reaction) acts as a synergist for the flame retardant.

또한, 본 발명의 방법에서는 비이드를 코팅하는 보호 콜로이드로서 폴리-n-비닐피롤리돈을 임의로 사용할 수도 있다. 폴리-n-비닐피롤리돈은 중합 반응중에 비이드가 소정 크기가 될 때 한 번에 첨가한다. 폴리-n-비닐피롤리돈은 비이드들이 서로 접착되지 않도록 비이드를 코팅하여 비이드가 성장되는 것을 방지하게 되어 비이드의 크기는 고정된다. 반응혼합물에 첨가되는 폴리-n-비닐피롤리돈의 바람직한 양은 존재하는 중합체의 중량을 기준으로 약 0.3 중량%이다.In the method of the present invention, poly-n-vinylpyrrolidone may optionally be used as the protective colloid to coat the beads. Poly-n-vinylpyrrolidone is added at a time when the beads become a certain size during the polymerization reaction. Poly-n-vinylpyrrolidone coats the beads so that the beads do not adhere to each other to prevent the beads from growing so that the size of the beads is fixed. The preferred amount of poly-n-vinylpyrrolidone added to the reaction mixture is about 0.3% by weight based on the weight of polymer present.

일반적으로, 본 발명의 방법에 사용되는 중합체는 1종 이상의 임의의 광범위한 단량체로부터 제조될 수 있다. 이 단량체는 첨가 중합 반응을 통해 선형 중합체를 제공하는 모노비닐 화합물을 포함한다. 상기 중합체는 가교 결합량의 폴리비닐화합물(예, 에틸렌 글리콜, 디메타크릴레이트, 디비닐벤젠 등)의 존재하에서 중합반응이 수행될 때 소정의 중합도로 가교 결합된 구조를 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법에 유용한 모노비닐 화합물의 예로는 스티렌( 및 스티렌 유도체 포함), 비닐톨루엔, 선형 중합체를 형성하는 모노할로겐화 비닐톨루엔 및 폴리할로겐화 비닐톨루엔, 아크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트 및 비닐톨루엔이 있다.In general, the polymers used in the process of the invention can be prepared from one or more of a wide variety of monomers. This monomer comprises a monovinyl compound which gives a linear polymer via an addition polymerization reaction. The polymer is preferably capable of forming a crosslinked structure with a predetermined degree of polymerization when the polymerization is carried out in the presence of a crosslinking amount of a polyvinyl compound (eg, ethylene glycol, dimethacrylate, divinylbenzene, etc.). Do. Examples of monovinyl compounds useful in the process of the invention include styrene (including styrene derivatives), vinyltoluene, monohalogenated vinyltoluene and polyhalogenated vinyltoluene to form linear polymers, acrylonitrile, methyl methacrylate and vinyltoluene. have.

바람직한 단량체는 스트렌 및 스티렌 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 것이다. 본 발명의 방법에서 사용되는 가장 바람직한 중합체는 폴리스티렌이다. 순수한 폴리스티렌이 본 발명의 방법에 사용하기에 가장 바람직한 중합체이지만, 스티렌 유도체로 지칭되는 단량체는 본 발명의 방법에 사용될 수 있고 중합될 수 있으며, 이들의 예로는, 알파-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 아르(ar)-에틸스티렌, 아르-비닐크실렌, 아르-클로로스티렌 및 아르-브로모스티렌 또는 디비닐벤젠, 메틸메타크릴레이트 또는 아크릴로니트릴 등의 중합 가능한 올레핀 화합물의 소량과 2종 이상의 알케닐 방향족 화합물을 혼합한 고체 공중합체가 있다.Preferred monomers are those selected from the group consisting of styrene and styrene derivatives. The most preferred polymer used in the process of the invention is polystyrene. Although pure polystyrene is the most preferred polymer for use in the process of the invention, monomers referred to as styrene derivatives can be used and polymerized in the process of the invention, examples of which are alpha-methylstyrene, o-methylstyrene , m-methylstyrene, p-methylstyrene, ar-ethylstyrene, ar-vinylxylene, ar-chlorostyrene and ar-bromostyrene or divinylbenzene, methyl methacrylate or acrylonitrile There are solid copolymers in which small amounts of possible olefin compounds and two or more alkenyl aromatic compounds are mixed.

본 발명의 방법에서는 (1) 규정 범위내의 다분산도, (2) 규정 범위내의 중량 평균 분자량, 및 (3) 규정 범위내의 Mz:Mn의 세가지 특징을 나타내는 중합체를 사용할 필요가 있다. 또한, 본 발명의 방법에 사용되는 중합체는 중량 평균 분자량(Mw), 수평균 분자량수(Mn), Z-평균 분자량(Mz)으로 결정된다. 수평균 분자량은 분자량의 합을 분자수로 나눈 산술 평균치이다. 중량 평균 분자량은 다분산 중합체에서 제2 평균 분자량이다. Z-평균 분자량은 다분산 중합체에서 제3 평균 분자량이다. 이들 분자량에 대한 보다 폭넓은 설명은 문헌[빌메이어(Billmeyer, F.W. Jr.), Textbook of Polymer Science, 제2판, 1971, Wiley-Interscience, N.Y.,N.Y., 페이지 6, 66, 78 및 92]에 기재되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 참고 문헌으로 이용하였다.In the method of this invention, it is necessary to use the polymer which shows three characteristics of (1) polydispersity within a prescribed range, (2) weight average molecular weight within a prescribed range, and (3) Mz: Mn within a prescribed range. In addition, the polymer used for the method of this invention is determined by weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight number (Mn), and Z-average molecular weight (Mz). The number average molecular weight is an arithmetic mean obtained by dividing the sum of the molecular weights by the number of molecules. The weight average molecular weight is the second average molecular weight in the polydisperse polymer. Z-average molecular weight is the third average molecular weight in the polydisperse polymer. A broader description of these molecular weights is described in Billmeyer, FW Jr., Textbook of Polymer Science, 2nd Edition, 1971, Wiley-Interscience, NY, NY, pages 6, 66, 78 and 92. Which is hereby incorporated by reference.

본 발명의 방법에서, 본 발명자들은 2 내지 5회의 발포 단계를 사용하고, 소량의 발포제를 사용하는 동시에 상기 중합체를 사용함으로써 저밀도 즉, 0.8 내지 1.1 lb/ft3의 포옴이 제조될 수 있음을 발견하였다.In the process of the present invention, the inventors have found that low density, ie, 0.8 to 1.1 lb / ft 3 foams can be produced by using 2 to 5 foaming steps and using a small amount of blowing agent and at the same time using the polymer. It was.

본 발명의 방법에서는 중합체의 분자량 분포곡선으로부터 유도되는 특징들을 갖는 중합체를 사용한다. 분자량 분포 곡선은 겔투과 크로마토그래피법으로 측정된다. 이 방법은 휴티즈 하이델 베르그(Huthig, Heidelberg)가 1982년에 간행한 [G.Glockler, Polymercharakterisierung, chromatographische Methoden, Volume 17]에 상세히 명시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 참고 문헌으로 이용하였다.The method of the present invention uses a polymer having features derived from the molecular weight distribution curve of the polymer. The molecular weight distribution curve is measured by gel permeation chromatography. This method is specified in detail in G.Glockler, Polymercharakterisierung, chromatographische Methoden, Volume 17, published in 1982 by Huthig, Heidelberg, which is incorporated herein by reference.

중합체의 제1 특징인 다분산도이고, 이는 중합 반응 생성물에 대한 분자량 분포 곡선을 분석함으로써 결정된다. 다분산도는 중량 평균 분자량을 수평균 분자량으로 나눈 것이다. 따라서, 다분산도는 분자량 분포 곡선의 폭의 측정치이다. 일반적으로 중합체는 약 1 내지 2.5 미만의 다분산도를 갖는다. 중합체의 바람직한 다분산도는 약 1 내지 2.0 미만이고, 더욱 바람직하게는 약 1.5 내지 2.0 미만이며, 가장 바람직하게는 약 1.7 내지 1.98이다. 후술하는 실시예 7에서는 중합반응 생성물의 분석 방법을 제시하고 있는데, 이 방법은 중량 평균 분자량, 수평균 분자량 및 Z-평균 분자량의 측정 방법을 제시한다. 따라서, 이 분석 방법은 다분산도, 중량 평균 분자량 Mz:Mn 비율을 계산할 수 있는 데이터를 제공한다.It is the polydispersity, which is the first characteristic of the polymer, which is determined by analyzing the molecular weight distribution curve for the polymerization reaction product. Polydispersity is the weight average molecular weight divided by the number average molecular weight. Thus, polydispersity is a measure of the width of the molecular weight distribution curve. Generally the polymer has a polydispersity of about 1 to less than 2.5. Preferred polydispersities of the polymers are less than about 1 to 2.0, more preferably less than about 1.5 to 2.0, and most preferably about 1.7 to 1.98. Example 7 to be described later shows a method for analyzing a polymerization product, which shows a method for measuring weight average molecular weight, number average molecular weight and Z-average molecular weight. Thus, this analytical method provides data from which the polydispersity, weight average molecular weight Mz: Mn ratio can be calculated.

중합체의 제2 특징(즉, 중량 평균 분자량)은 일반적으로 약 180,000 내지 약 300,000이며, 본 발명의 방법에 사용되는 바람직한 중합체의 중량 평균 분자량은 190,000 이상 내지 약 250,000이다. 가장 바람직하게는 약 200,000 내지 약 220,000이다. 다분산도와 마찬가지로, 중량 평균 분자량은 후술하는 실시예 7에 나타낸 분석 방법으로 측정된다.The second characteristic (ie, weight average molecular weight) of the polymer is generally about 180,000 to about 300,000, and the weight average molecular weight of the preferred polymer used in the process of the present invention is at least 190,000 to about 250,000. Most preferably about 200,000 to about 220,000. Like polydispersity, a weight average molecular weight is measured by the analysis method shown in Example 7 mentioned later.

중합체의 제3 특징은 Z-평균 분자량:수평균 분자량의 비율(Mz:Mz)이다. 이 비율은 분자량 분포 곡선의 상부 끝 기울기의 경사도와 관련된다. 일반적으로, 중합체는 약 2.5 내지 약 3.3의 Mz:Mn 비율을 갖는다. 가장 바람직한 Mz:Mn 비율은 약 2.7 내지 약 3.0이다. 다분산도 및 중량 평균 분자량과 마찬가지로, Mz:Mn의 비율은 실시예 7에 따른 분석 방법에 기초하여 계산할 수 있다. 물론, 실시예 7에 따른 분석 방법으로 분자량 분포 곡선이 얻어지게 되며, 이로부터 중량 평균 분자량, 수평균 분자량 및 Z-분자량이 결정된다. 이 값으로 Mz:Mn의 비율 뿐만 아니라 다분산도를 계산할 수 있다.A third feature of the polymer is the ratio of Z-average molecular weight: number average molecular weight (Mz: Mz). This ratio is related to the slope of the top end slope of the molecular weight distribution curve. Generally, the polymer has a Mz: Mn ratio of about 2.5 to about 3.3. Most preferred Mz: Mn ratio is about 2.7 to about 3.0. As with polydispersity and weight average molecular weight, the ratio of Mz: Mn can be calculated based on the analytical method according to Example 7. Of course, the molecular weight distribution curve is obtained by the analytical method according to Example 7, from which the weight average molecular weight, number average molecular weight and Z-molecular weight are determined. With this value the polydispersity can be calculated as well as the ratio of Mz: Mn.

본 발명의 공정에 사용되는 중합체는 실질적으로 분지되지 않은 선형 중합체이다. 일반적으로 중합체는 0 내지 5 중량% 미만의 분지도를 갖는다. 본 명세서에서 0 내지 5 중량% 미만으로 분지된…이란 문구는 중합체 잔기 분자량의 95 중량% 이상이 선형 사슬을 이루는 분자 부분임을 뜻한다. 분지된 중합체의 중량%(중합체 분자의 선형 부분을 제외함)를 계산할 경우, 주된 중합 사슬에 속하지 않는 탄소 원자는 분지된 것으로 간주하며 마찬가지로, 분지 탄소원자에 결합된 어떠한 원자도 중합체의 분지 부분에 속하는 것으로 간주한다. 선형 중합체 주쇄의 탄소 원자에 결합되는 비탄소 원자(이들은 주쇄의 일부를 형성하지 않음)는 분지된 것으로 간주하기 보다는 치환체로 간주한다. 그러나, 치환체 원자가 선형 중합체 주쇄에 속하지 않는 제2 탄소 원자에 직접 또는 간접으로 결합할 경우에 이 치환체와, 그위에 결합된 임의의 원자들(중합체 주쇄에 속하지 않음)은 분지된 것으로 간주한다. 중합체는 0 내지 2 중량% 미만으로 분지되는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 0 내지 1 중량% 미만으로 분지된다.The polymer used in the process of the present invention is a substantially unbranched linear polymer. Generally the polymer has a degree of branching of from 0 to 5% by weight. Branched from 0 to less than 5% by weight. The phrase means that at least 95% by weight of the molecular weight of the polymer moiety is a linear chain of molecular moieties. When calculating the weight percent of branched polymers (except for the linear portion of the polymer molecule), carbon atoms not belonging to the main polymerization chain are considered to be branched, and likewise any atom bound to the branched carbon atoms is attached to the branched portion of the polymer. It is considered to belong. Non-carbon atoms bonded to carbon atoms of the linear polymer backbone (they do not form part of the backbone) are considered substituents rather than branched. However, when a substituent atom binds directly or indirectly to a second carbon atom not belonging to the linear polymer backbone, this substituent and any atoms bonded thereon (not belonging to the polymer backbone) are considered to be branched. The polymer is preferably branched to less than 0-2% by weight, most preferably from 0-1% by weight.

중합체는 실질적으로 단독 중합된 폴리스티렌 중합체인 것이 바람직하다. 즉, 상기 중합체는 단량체가 스티렌인 단일 단량체로부터 유도되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 실질적으로 단독 중합된 중합체란 단량체 단위(폴리스티렌을 형성하기 위해 반응됨)의 99% 이상이 단일 단량체인 중합체로 정의된다. 중합체를 형성하기 위하여 반응하는 단량체 단위의 99.9% 이상이 단일 단량체 화학종인 것이 바람직하다.It is preferred that the polymer is a polystyrene polymer that is substantially homopolymerized. That is, the polymer is preferably derived from a single monomer whose monomer is styrene. Substantially homopolymerized polymer is defined herein as a polymer wherein at least 99% of the monomer units (reacted to form polystyrene) are single monomers. It is preferred that at least 99.9% of the monomer units reacted to form the polymer are single monomer species.

바람직한 중합체는 실질적으로 미치환된 중합체이다. 본 명세서에서 실질적으로 미치환된 중합체란 수소 이외의 다른 원자가 치환되는 위치가 2% 미만을 차지하는 탄소 주쇄 및 분지를 갖는 중합체를 일컫는다. 더욱 바람직하게는, 전체 치환 위치가 35개인 중합체를 기준으로 하여 0.5% 미만의 치환도를 갖는 것이다.Preferred polymers are substantially unsubstituted polymers. Substantially unsubstituted polymer herein refers to a polymer having a carbon backbone and branch with less than 2% of the positions at which atoms other than hydrogen are substituted. More preferably, they have a degree of substitution of less than 0.5% based on the polymer having 35 total substitution positions.

본 발명의 바람직한 중합체는 (1) 약 1.5 내지 2.0 미만의 다분산도, (2) 190,000 내지 약 250,000의 중량 평균 분자량, 및 (3) 약 2.5 내지 약 3.3의 Mz:Mn을 나타내는 특징을 갖는다. 또한, 상기 바람직한 중합체는 0 내지 2 미만의 중량%로 분지된다. 결론적으로, 상기 바람직한 중합체는 실질적으로 단독 중합성이며 치환되지 않은 중합체이다.Preferred polymers of the present invention are characterized by (1) polydispersities of less than about 1.5 to 2.0, (2) weight average molecular weights of 190,000 to about 250,000, and (3) Mz: Mn of about 2.5 to about 3.3. In addition, the preferred polymers are branched at 0% by weight to less than 2. In conclusion, these preferred polymers are substantially homopolymerizable and unsubstituted polymers.

본 발명의 더욱 바람직한 중합체는 (1) 약 1.7 내지 약 1.98의 다분산도, (2) 약 200,000 내지 약 220,000의 중량 평균 분자량, 및 (3) 약 2.7 내지 약 3.0 미만의 Mz:Mn의 특징을 나타낸다. 또한, 더욱 바람직한 상기 중합체는 0 내지 1미만의 중량%로 분지된다. 결론적으로, 상기의 더욱 바람직한 중합체는 실질적으로 단독 중합성이며 치환되지 않은 중합체이다.More preferred polymers of the present invention are characterized by (1) polydispersities of about 1.7 to about 1.98, (2) weight average molecular weights of about 200,000 to about 220,000, and (3) Mz: Mn of about 2.7 to less than about 3.0 Indicates. Further preferred polymers are branched at 0% by weight or less. In conclusion, these more preferred polymers are substantially homopolymerizable and unsubstituted polymers.

또한, 본 발명의 바람직한 제제는 연쇄 이동제를 함유한다. 이동 상수(K)[Vollmert, Grundriss der Makromolekularen chemie, Springer 출판, 1962, 페이지 52 및 71]가 0.1 내지 50, 바람직하게는 1 내지 30인 연쇄 이동제가 사용된다. 사용하기에 적합한 연쇄 이동제의 예는 하기에 나타내었다.In addition, preferred formulations of the present invention contain chain transfer agents. Chain transfer agents having a transfer constant (K) (Vollmert, Grundriss der Makromolekularen chemie, Springer Publication, 1962, pages 52 and 71) of 0.1 to 50, preferably 1 to 30, are used. Examples of suitable chain transfer agents for use are shown below.

n-도데실 머캅탄 (K=19)n-dodecyl mercaptan (K = 19)

t-도데실 머캅탄 (K=3)t-dodecyl mercaptan (K = 3)

n-부틸 머캅탄 (K=22)n-butyl mercaptan (K = 22)

t-부틸 머캅탄 (K=3.6)t-butyl mercaptan (K = 3.6)

샤브롬화탄소 (K=2.2)Carbon bromide (K = 2.2)

펜타페닐에탄 (K=2.0)Pentaphenylethane (K = 2.0)

선택적으로(단, 바람직하게), 본 발명의 방법에서는 발포성 비이드 제제를 구성하는 성분들의 혼합물에 난연제를 사용한다. 일반적으로, 난연제는 상기 제제의 전체 중량을 기준으로 약 0.2 내지 약 2 중량%의 양으로 존재하는 유기브롬화난연제 또는 유기염소화 난연제이다. 더욱 바람직하게는, 상기 난연제는 제제의 전체 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 1.5 중량%로 존재하는 브롬화 탄화수소 난연제이다. 상기 제제에 있어서 더욱 바람직한 난연제는 트리스디브로모-프로필포스페이트, 헥사브로모시클로도데칸 및 테트라브로모-비스-페놀 A의 비스 알킬 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며, 제제의 전체 중량을 기준으로 약 0.6 내지 약 1.2 중량%의 양으로 존재한다.Alternatively (preferably), the method of the present invention uses a flame retardant in the mixture of the components making up the expandable bead formulation. Generally, the flame retardant is an organobrominated flame retardant or an organochlorinated flame retardant present in an amount of about 0.2 to about 2 weight percent based on the total weight of the formulation. More preferably, the flame retardant is a brominated hydrocarbon flame retardant present in about 0.5 to about 1.5 weight percent based on the total weight of the formulation. More preferred flame retardants for the formulations are at least one selected from the group consisting of trisdibromo-propylphosphate, hexabromocyclododecane and bisalkyl ethers of tetrabromo-bis-phenol A and the total weight of the formulation Present in an amount from about 0.6 to about 1.2 weight percent.

또한, 바람직하게는(단, 선택적임) 제제는 난연제와 병용하여 난연제의 효과를 증대시키는 1종 이상의 화합물인 난연 상승제를 함유한다. 이 난연 상승제는 약 110℃ 내지 약 150℃의 온도에서 반감기가 1 시간인 유기 과산화물 및 디쿠밀과산화물로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 일원이다.In addition, preferably (optionally), the formulation contains a flame retardant synergist, which is one or more compounds that increase the effectiveness of the flame retardant in combination with the flame retardant. This flame retardant synergist is at least one member selected from the group consisting of organic peroxides and dicumyl peroxides having a half-life of 1 hour at temperatures of about 110 ° C to about 150 ° C.

또한, 상기 제제는 발포성 물품에 특별한 성질을 부여하는 부가의 첨가제를 더 함유할 수 있다. 상기 첨가제의 예로는, 유기 브롬화물 또는 유기 염화물인 트리스디브로프로필 포스페이트, 헥사브로모시클로데칸 및 클로로파라핀을 주성분으로 하는 난연제, 디쿠밀과산화물 및 고온에서 분해되는 기타 유기과산화물 등의 난연상승제, 대전 방지제, 안정화제, 착색제, 윤활제, 충전제, 예비발포되는 동안 응집되는 것을 방지하는 물질인 스테아르산아연, 멜라민포름알데히드 농축물 또는 실리카 및 최종 발포되는 동안에 성형품의 취출 시간을 감소시키기 위한 시약인 글리세롤에스테르 또는 히드록시카르복실산 에스테르가 있다. 상기 첨가제들은 이들의 목적하는 효과에 따라, 미립자내에 균일하게 분산되거나 또는 표면 코팅으로 존재할 수 있다.In addition, the formulation may further contain additional additives that impart particular properties to the foamable article. Examples of the additives include flame retardants such as organic bromide or organic chlorides such as trisdibropropyl phosphate, hexabromocyclodecane and chloroparaffin as main components, dicumyl peroxide and other organic peroxides decomposed at high temperature, Antistatic agents, stabilizers, colorants, lubricants, fillers, zinc stearate, melamineformaldehyde concentrate or silica, which prevents agglomeration during prefoaming, and glycerol, a reagent for reducing the take-out time of molded parts during final foaming Esters or hydroxycarboxylic acid esters. The additives may be uniformly dispersed in the microparticles or present as a surface coating, depending on their desired effect.

미발포형 비이드는 상기에서 언급한 특징들을 갖는 1종 이상의 중합체들을 주성분으로 포함한다. 상기 중합체는 폴리스티렌의 유도체인 단량체를 중합시켜서 제조한 중합체 또는 폴리스티렌인 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 비이드는 비이드의 전체 중량을 기준으로 약 93 내지 약 98 중량%의 양으로 존재하는 중합체를 포함한다. 바람직하게는, 상기 비이드는 약 94 내지 약 97.5 중량%의 양으로 존재하는 중합체로 구성되고, 더욱 바람직하게는 약 95 내지 97 중량%의 양으로 존재하는 중합체로 구성되며, 가장 바람직하게는 약 96 중량%의 중합체로 구성된다.Unfoamed beads comprise, as a main component, one or more polymers having the abovementioned characteristics. It is preferable that the said polymer is a polymer or polystyrene manufactured by superposing | polymerizing the monomer which is a derivative of polystyrene. Generally, the beads include polymers present in an amount of about 93 to about 98 weight percent based on the total weight of the beads. Preferably, the beads consist of a polymer present in an amount of about 94 to about 97.5 weight percent, more preferably a polymer present in an amount of about 95 to 97 weight percent, most preferably about It consists of 96% by weight of polymer.

가교 결합성 폴리비닐 화합물이 존재하는 경우, 이 화합물은 지나치게 많은 가교 결합이 형성될 정도로 많이 존재하지 않아야 한다. 왜냐하면, 가교 결합 정도가 너무 높으면 중합체는 발포가 되지 않기 때문이다. 본 발명의 방법에 사용할 수 있는 가교 결합제로는, 디비닐벤젠, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디이소프로페닐벤젠, 디이소프로페닐디페닐, 디알릴말레이트, 디알릴프탈레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 알릴푸마레이트, 알릴이타코네이트, 알키드 수지류, 부타디엔 또는 이소프렌 중합체류, 시클로옥타디엔, 메틸렌 노르보닐렌, 디비닐 프탈레이트, 비닐이소프로페닐벤젠, 디비닐 비페닐 및 중합성 비닐 첨가 조성물에서 가교 결합제로서 사용되는 것으로 알려진 이작용성 화합물 또는 다작용성 화합물을 들 수 있다.If crosslinkable polyvinyl compounds are present, they should not be present so much that too many crosslinks are formed. This is because the polymer does not foam when the degree of crosslinking is too high. As a crosslinking agent which can be used for the method of this invention, divinylbenzene, diethylene glycol dimethacrylate, diisopropenylbenzene, diisopropenyl diphenyl, diallyl maleate, diallyl phthalate, allyl acrylate , Allyl methacrylate, allyl fumarate, allyl itaconate, alkyd resins, butadiene or isoprene polymers, cyclooctadiene, methylene norbornylene, divinyl phthalate, vinylisopropenylbenzene, divinyl biphenyl and polymerization Bifunctional compounds or polyfunctional compounds known to be used as crosslinking agents in the functional vinyl addition composition.

[실시예 1(중합체의 제조 방법)]Example 1 (Method for Producing Polymer)

물 87부, 피로인산나트륨 0.16부 및 황산마그네슘 6 수화물 0.27부로 이루어진 혼합물을 스테인레스강 내압 용기에서 주위 온도로 교반시키며 반응시켰다. 이 혼합물에 스티렌 100부, 벤조일 과산화물 0.14부, t-부틸 과벤조산염 0.32부, 헥사브로모시클로도데칸 0.62부 및 디쿠밀 과산화물 0.21부를 교반하면서 첨가하였다. 이 반응 용기를 일정 속도로 2 시간 이상 85℃로 가열시킨 다음에, 115℃에서 4.5 시간 가열시켰다. 상기 반응 용기의 온도가 80℃에 도달한 지 65 내지 75분이 경과한 뒤에, 10% 폴리-n-비닐피롤리돈 수용액 2.9부를 반응 혼합물에 첨가하였다. 그리고 100 내지 120분이 경과된 이후, n-펜탄 4.7부에 연쇄 이동제 0.10부가 함유된 용액을 상기 반응 용기에 첨가하였다. 반응 용기의 온도가 115℃에 도달한 이후에, 3 시간 동안 상기 온도로 일정하게 유지시키고, 3 시간에 걸쳐 주위 온도가 될 때까지 냉각시켰다.A mixture consisting of 87 parts of water, 0.16 parts of sodium pyrophosphate and 0.27 parts of magnesium sulfate hexahydrate was reacted with stirring at ambient temperature in a stainless steel pressure vessel. 100 parts of styrene, 0.14 parts of benzoyl peroxide, 0.32 parts of t-butyl perbenzoate, 0.62 parts of hexabromocyclododecane and 0.21 parts of dicumyl peroxide were added to the mixture while stirring. The reaction vessel was heated at 85 ° C. for at least 2 hours at a constant rate, and then at 115 ° C. for 4.5 hours. After 65 to 75 minutes have elapsed since the temperature of the reaction vessel reached 80 ° C., 2.9 parts of 10% poly-n-vinylpyrrolidone aqueous solution was added to the reaction mixture. Then, after 100 to 120 minutes had elapsed, a solution containing 0.10 parts of a chain transfer agent in 4.7 parts of n-pentane was added to the reaction vessel. After the temperature of the reaction vessel reached 115 ° C., it was kept constant at this temperature for 3 hours and cooled to ambient temperature over 3 hours.

[실시예 2]Example 2

폴리스티렌 중합체를 실시예 1에 기재한 바와 같이 제조하였다. 이 중합체는 펜탄(발포제)을 약 3.1% 함유하였다. 산출되는 발포성 폴리스티렌 비이드를 실시예 7의 절차에 따라 분석한 결과, 비이드에 포함된 중합체는 1.82의 다분산도, 202,000의 중량 평균 분자량 및 2.70의 Mz:Mn을 나타낸다는 것이 관찰되었다. 상기 비이드는 0.6 내지 1.3 밀리미터의 직경으로 차폐하고, 표면의 수분을 제거하기 위해 건조하며, 산업 분야에서 차폐보조제 및 결정방지제로서 통상 사용되는 분말형 윤활제와 결정방지제의 혼합물 0.12 중량%로 코팅하였다. 중합 반응기에서 배출되는 비이드내의 펜탄 함량은 3.41 중량%이었다. 그러나, 통상 약 0.3 중량%의 펜탄이 후속 처리 공정중에 손실되기 때문에, 발포 단계에서 실제 펜탄 함량은 3.1 중량%이었다.Polystyrene polymers were prepared as described in Example 1. This polymer contained about 3.1% pentane (foaming agent). The resulting expandable polystyrene beads were analyzed according to the procedure of Example 7 and found that the polymer contained in the beads exhibited a polydispersity of 1.82, a weight average molecular weight of 202,000 and Mz: Mn of 2.70. The beads were shielded to a diameter of 0.6 to 1.3 millimeters, dried to remove moisture from the surface, and coated with 0.12% by weight of a mixture of powdered lubricants and anti-crystals commonly used as shielding aids and anti-crystals in industry. . The pentane content in the beads exiting the polymerization reactor was 3.41 wt%. However, since about 0.3% by weight of pentane is usually lost during subsequent processing, the actual pentane content in the foaming step was 3.1% by weight.

코팅된 비이드는 트리 매뉴팩춰링 모델 502 발포기에서 발포시켰다. 유입증기 온도는 약 211℉이며, 증기의 유입 속도는 시간당 약 74 파운드이었다. 제1 발포 속도는 시간당 약 208 파운드이며, 프리퍼프의 유출(outlet) 밀도는 약 1.9 lb/ft3이었다. 유체층 건조기(일반적으로, 공업용으로 사용)로 프리퍼프를 냉각시키고, 산출되는 프리퍼프를 부분적으로 안정화시켰다. 유체층 건조기는 주위 온도에서 비이드를 유체화시키는 송풍기를 구비하고 있다. 프리퍼프를 저장 백(bag)으로 공기 이송시키고, 약 3 시간 동안 주위 온도 및 습도에서 숙성시켰다. 숙성시킨 다음에, 프리퍼프를 동일한 조건에서 작동되는 동일한 발포기에서 다시 발포시켜 산출된 프리퍼프의 밀도가 약 1.10 lb/ft3가 되도록 하고, 발포기에서 처리되는 프리퍼프의 양은 시간당 약 217 파운드이다. 산출된 프리퍼프를 다시 유체층 건조기에 통과시켰다. 저장백으로 다시 공기 이송시키고 약 3 시간 동안 숙성시킨 다음에, 프리퍼프를 커트즈 진공 블록 주형기(4'×8'×34)에 이송시켜 성형시켰다. 성형 사이클은 약 0.5 bar의 절대 압력에서 예비처리한 다음, 증기로 교차 증기처리 및 가압 가열시켰다. 상기의 성형 사이클을 거친 블록을 포옴 압력이 안정화 될 때까지 냉각시켰다. 압력 완화 시간은 약 30초이며, 생성된 블록은 평균 10%의 융합, 1%의 수축(실제 성형 길이에 대하여 성형 후에 24 시간 후의 실제 블록 수축 길이), 1.6%의 붕괴(실제 성형 두께에 비교한 블록의 실제 두께 수축량), 및 1.10 lb/ft3의 벌크 밀도(블럭의 중량을 실제 성형품의 부피로 나눈 값)를 나타내었다.Coated beads were foamed in a tree manufacturing model 502 foamer. The inlet steam temperature was about 211 ° F. and the steam inlet rate was about 74 pounds per hour. The first foaming rate was about 208 pounds per hour and the outlet density of the prepuff was about 1.9 lb / ft 3 . The prepuff was cooled with a fluid bed dryer (generally for industrial use) and the resulting prepuff was partially stabilized. The fluid bed dryer has a blower that fluidizes the beads at ambient temperature. The prepuff was air transferred into a storage bag and aged at ambient temperature and humidity for about 3 hours. After aging, the prepuff is foamed again in the same foamer operated under the same conditions so that the resulting prepuff has a density of about 1.10 lb / ft 3 and the amount of prepuff processed in the foamer is about 217 pounds per hour. to be. The resulting prepuff was passed through a fluid bed drier again. The air was transferred back to the reservoir and aged for about 3 hours, after which the prepuff was transferred to a cuts vacuum block molder (4 'x 8' x 34) and molded. The molding cycle was pretreated at an absolute pressure of about 0.5 bar, then cross steamed and pressurized with steam. The block that went through the molding cycle was cooled until the foam pressure stabilized. The pressure relief time is about 30 seconds, the resulting blocks have an average of 10% fusion, 1% shrinkage (actual block shrinkage length after 24 hours after molding for actual mold length), 1.6% collapse (compare to actual mold thickness). The actual thickness shrinkage of one block), and the bulk density of 1.10 lb / ft 3 (weight of the block divided by the volume of the actual molded part).

[실시예 3]Example 3

본 실시예에서는 4.4 중량%의 펜탄을 함유한 비교적 큰 폴리스티렌 비이드를 발포 및 성형시키는 것을 예시하였다. 성형 단계에 앞서 불충분한 숙성 시간이 미치는 효과를 본 실시예에서 입증하였다. 그 외에도, 통용되는 양의 펜탄을 함유한 물질에 대한 비교도하였다. 또한, 통용량(약 6 중량%)의 펜탄을 함유하는 펜탄물질에 대한 매우 짧은 숙성 시간(성형 단계 이전의 제2 예비발포 단계 이후)이 미치는 효과도 예시하였다.This example illustrates the foaming and molding of relatively large polystyrene beads containing 4.4 wt% pentane. The effect of insufficient aging time prior to the molding step was demonstrated in this example. In addition, comparisons were made to materials containing commonly used amounts of pentane. In addition, the effect of a very short aging time (after the second pre-expansion step before the molding step) on the pentane material containing a full dose (about 6% by weight) of pentane is also illustrated.

평균 4.40 중량%의 펜탄을 함유하며 비이드의 직경이 1.3 내지 1.9 밀리미터인 발포성 폴리스티렌 비이드를 소정 프리퍼프 유출 밀도를 얻기 위해서 유입 증기량을 조절하는 커트즈 자동 밀도 조절 시스템을 갖춘 커트즈 KV1000 발포기에서 발포시켰다. 유체층 건조기는 양자 모두의 발포 단계에 사용되었다. 제1 유속은 2000 lbs/hr이며, 밀도는 1.22 내지 1.25 lbft3.이었다. 약 2 시간 동안 숙성시킨 다움에, 프리퍼프를 유속 3000 lbs/hr으로 재발포시켜 밀도가 0.88 내지 0.90 lb/ft3가 되도록 하였다. 이어서, 상기 프리퍼프를 커트즈 진공 블록 성형기(26×49.5×196)에서 성형시켰다. 예비 증기 진공을 사용하지 않았다. 증기를 약 6초 동안 약 0.6 bar의 압력에서 첨가한 후, 약 10초 동안 오토클레브로 교차증기처리하였다. 진공을 사용하여 주형기에서 블록을 냉각시켰다. 1 시간 동안만 프리퍼프를 숙성시킨 후의 상기 블록의 품질은 불량하였다. 즉, 불량하게 융합되고 변형되었다(치수 안정성이 불량함). 프리퍼프를 3 시간 내지 4 시간 동안 숙성시킨 후에, 블록을 최대 포옴 압력이 0.7 bar가 되도록 성형시켜서 전체 사이클 시간이 160 내지 170초인 우수한 품질을 얻었다. 통상의 펜탄 제품을 24 내지 36 시간 동안 숙성시킨 후 전형적인 사이클 시간은 300 내지 360초이었다.Kurt's KV1000 foamer with Kurt's automatic density control system containing an average of 4.40 weight percent pentane and foamed polystyrene beads having a bead diameter of 1.3 to 1.9 millimeters to control the amount of inlet vapor to achieve the desired prepuff outflow density. It was foamed at. Fluid bed dryers were used for both foaming steps. The first flow rate was 2000 lbs / hr and the density was 1.22-1.25 lbft 3 . After the aging for about 2 hours, the prepuff was refoamed at a flow rate of 3000 lbs / hr to a density of 0.88 to 0.90 lb / ft 3 . The prepuff was then molded in a cuts vacuum block molding machine (26 × 49.5 × 196). No preliminary vapor vacuum was used. The steam was added at a pressure of about 0.6 bar for about 6 seconds and then cross steamed with autoclave for about 10 seconds. Vacuum was used to cool the block in the molder. The quality of the block after maturing the prepuff only for one hour was poor. Ie poorly fused and deformed (poor dimension stability). After the prepuffs were aged for 3-4 hours, the blocks were molded to a maximum foam pressure of 0.7 bar to obtain good quality with a total cycle time of 160 to 170 seconds. Typical cycle times were 300 to 360 seconds after a typical pentane product was aged for 24 to 36 hours.

[실시예 4]Example 4

본 실시예에서는 4.4%의 펜탄 조성물의 사용이 종래의 조성물을 사용하는 것에 비해서 얼마나 유리한지를 예시하였다. 발포 및 성형 결과, 사이클 시간, 융합 및 치수 안정성은 종래의 6% 펜탄 조성물에 비해 4.4%의 펜탄조성물에서 능가하게 달성되었다.This example illustrates how advantageous the use of 4.4% of the pentane composition is compared to using the conventional composition. As a result of the foaming and molding, cycle time, fusion and dimensional stability were achieved in 4.4% pentane compositions over conventional 6% pentane compositions.

평균 4.40%의 펜탄과 직경이 0.6 내지 1.3 밀리미터인 비이드를 포함하는 발포성 폴리스티렌 비이드를 유체층 건조기를 구비한 웨이저 VN400 발포기에서 발포시켰다. 제1 유속은 유출 밀도가 약 1.20 lb/ft3에서 약 2600 lb/hr이었다. 약 4시간 종안 숙성시킨 후에, 프리퍼프를 유속 약 4000 lb/hr, 유출 밀도 약 0.79 내지 0.88 lb/ft3로 재발포시켰다. 1 시간 동안 숙성시킨 후에, 프리퍼프를 웨이저 배크컴팩트 블록 주형기(196×49×31)에서 성형시켰다. 사이클 시간, 융합 및 치수 안정성은 밤새 숙성시킨(즉, 8 시간 이상) 일반적인 펜탄 함량(6%)을 갖는 제품과 동일하거나 또는 더 우수하였다.Expandable polystyrene beads comprising an average of 4.40% pentane and beads ranging in diameter from 0.6 to 1.3 millimeters were foamed in a Wager VN400 foamer equipped with a fluid bed dryer. The first flow rate had a runoff density of about 1.20 lb / ft 3 to about 2600 lb / hr. After about four hours of maturation, the prepuff was re-foamed at a flow rate of about 4000 lb / hr and an outflow density of about 0.79 to 0.88 lb / ft 3 . After aging for 1 hour, the prepuff was molded in a Wager Bark Compact Block Molding Machine (196 × 49 × 31). Cycle time, fusion and dimensional stability were the same or better than the product having a typical pentane content (6%) aged overnight (ie at least 8 hours).

[실시예 5]Example 5

본 실시예에서는 기타 결과들 중에서, 3.6%의 펜탄을 함유한 제제의 유리한 성능을 예시하고 있다. 성형 단계후의 높은 치수 안정성과 더불어 소정 성형 사이클 시간 및 바람직한 짧은 숙성 시간을 갖는다는 사실에 주목해야 한다.This example illustrates, among other results, the advantageous performance of a formulation containing 3.6% pentane. It should be noted that with the high dimensional stability after the molding step, it has a desired molding cycle time and a desirable short aging time.

평균 3.58%의 펜탄과 직경이 0.6 내지 1.3 밀리미터인 비이드를 포함하는 발포성 폴리스티렌 비이드 제품을 유체층 건조기를 구비한 웨이버 VN400 발포기에서 발포시켰다. 제1 유속은 유출 밀도 약 1.59 lb/ft3에서 약 3100 lb/hr이었다. 약 4 시간 동안 숙성시킨 후에, 프리퍼프를 약 0.84 내지 0.86 lb/ft3의 유출 밀도 및 약 3400 lb/hr의 유속으로 다시 발포시켰다. 약 1 시간 동안 숙성시킨 후에, 프리퍼프를 웨이저 배크컴팩트 블록 주형기에서 성형시켰다. 압력 방출(즉, 냉각) 시간은 29초이었다. 모든 블록은 잘 융합되며 치수적으로도 안정하였다.Expandable polystyrene bead products comprising an average of 3.58% pentane and beads ranging in diameter from 0.6 to 1.3 millimeters were foamed in a Waver VN400 foamer equipped with a fluid bed dryer. The first flow rate was about 3100 lb / hr at an effluent density of about 1.59 lb / ft 3 . After aging for about 4 hours, the prepuff was foamed again at an outflow density of about 0.84 to 0.86 lb / ft 3 and a flow rate of about 3400 lb / hr. After maturing for about 1 hour, the prepuffs were molded in a wafer back compact block molder. The pressure release (ie cooling) time was 29 seconds. All blocks were well fused and dimensionally stable.

[실시예 6]Example 6

본 실시예에서는 3.63%의 펜탄을 함유하는 제제가 보다 짧은 사이클 시간에 기인하여 성형 단계에서 생산성이 50% 증가되는 동시에, 우수한 융합 및 치수 안정성을 제공함을 예시하고 있다.This example illustrates that formulations containing 3.63% pentane provide a 50% increase in productivity during the molding step due to shorter cycle times, while providing good fusion and dimensional stability.

평균 3.63%의 펜탄 및 직경이 0.6 내지 1.3 밀리미터인 비이드를 포함하는 발포성 폴리스티렌 비이드는 제품을 딘글레데인 허버트 VA-K2000 발포기에서 발포시켰다. 제1 유속은 유출 밀도 1.66 내지 1.75 lb/ft3에서 3000 lb/hr이었다. 약 24시간 동안 숙성시킨 후에, 프리퍼프를 약 0.92 내지 0.94 lb/ft3의 유출 밀도 및 약 4000 lb/hr의 유속으로 다시 발포시켰다. 약 2 시간 동안 숙성시킨 후에, 프리퍼프를 16' 트리 매뉴팩춰링 블록 주형기에서 성형시켰다. 이로부터, 잘 융합되고 치수가 안정한 블록이 시간당 약 15개의 속도로 제조되는데, 이에 비해서 일반적인 펜탄 함량을 지닌 비이드의 경우에는 시간당 10개의 블록이 제조되었다.Expandable polystyrene beads comprising an average of 3.63% pentane and beads ranging in diameter from 0.6 to 1.3 millimeters foamed the product in a Dingledine Herbert VA-K2000 foamer. The first flow rate was 3000 lb / hr at an outflow density of 1.66-1.75 lb / ft 3 . After aging for about 24 hours, the prepuff was foamed again at an outflow density of about 0.92 to 0.94 lb / ft 3 and a flow rate of about 4000 lb / hr. After aging for about 2 hours, the prepuff was molded in a 16 'tree manufacturing block molder. From this, well fused and dimensionally stable blocks were produced at about 15 speeds per hour, in contrast to 10 blocks per hour for beads with a typical pentane content.

[실시예 7(분자량 분포 곡선 측정)]Example 7 (molecular weight distribution curve measurement)

폴리스티렌 중합체에 대한 분자량 분포 곡선을 얻기 위하여 하기의 장치 및 분석 절차를 사용하였다. 하기의 분석 절차는 본 발명의 폴리스티렌 중합체의 분자량 분포를 결정할 뿐만아니라, 본 발명에 따른 중합체 및 제제와 비교 및 대조되는 제품을 분석하기 위하여 사용하였다.The following apparatus and analytical procedures were used to obtain molecular weight distribution curves for polystyrene polymers. The following analytical procedure was used to determine the molecular weight distribution of the polystyrene polymers of the invention as well as to analyze the products compared and contrasted with the polymers and formulations according to the invention.

[크로마토그래피 장치 및 조건][Chromatography Apparatus and Conditions]

이 장치는 U6K 인젝터, 비스코텍에서 공급하는 펄스 댐프너, 2개의 30㎝ PLGel 5㎛ 혼합 베드 폴리스티렌 칼럼, 비스코텍 모델 100 시차 점도계(DV) 및 워터스 R401 시차 굴절계(R1)와 함께 워터스 6000A 펌프를 구비한다. 데이터 수집 및 분석 하드웨어는 위트 640kb RAM, 30 Mb 고정 디스크 및 2개의 5.25플로피디스크 드라이브, 도트 매트릭스 프린터 및 HP 7475A 작도 장치를 구비한 IBM PC로 구성된다. 사용되는 소프트웨어는 MZ+1을 디스플레이하기 위하여 유니칼 Ver. 3.11(ASYST-베이스 패키지)이고, 이것은 비스코텍에서 입수하였다.The unit is equipped with a Waters 6000A pump with a U6K injector, a pulse damper from Biscotec, two 30 cm PLGel 5 μm mixed bed polystyrene columns, a Biscotec Model 100 Differential Viscometer (DV) and a Waters R401 Differential Refractometer (R1). Equipped. The data acquisition and analysis hardware consists of an IBM PC with wit 640kb RAM, 30 Mb fixed disk and two 5.25 floppy disk drives, a dot matrix printer and an HP 7475A construction device. Used software Ver uni knife to display the M Z + 1. 3.11 (ASYST-Base Package), which was obtained from Biscotec.

크로마토그래피 조건은 하기와 같다.Chromatography conditions are as follows.

공칭 유속 : 1.0 ml/분Nominal flow rate: 1.0 ml / min

용매 : 고순도, 비(non) 스펙트럼 등급의 THFSolvent: High purity, non spectral grade THF

샘플 주입량 : 0.100 mlSample injection volume: 0.100 ml

RI 검출기 : 감쇄 : 16xRI detector: Attenuation: 16x

극성 : +Polarity: +

DV 검출기 : 온도 : 31.0±0.1℃DV detector: Temperature: 31.0 ± 0.1 ℃

전규모 출력 : 50 paFull scale output: 50 pa

DPT 감도 : 0.2074DPT Sensitivity: 0.2074

데이터 수집 : 개시 시간 : 6분Data collection: Start time: 6 minutes

정지 시간 : 24분Stop time: 24 minutes

[분석 절차][Analysis procedure]

GPC 시스템에 대한 이동상으로 사용되는 THF는 0.45㎛ 프릿 필터를 통해 여과시킨 다음, 약 45분 동안 애스피레이터 진공하에 탈기시켰다. THF 및 플라스크는 GPC 시스템으로 옮기고 THF는 헬륨 패드로 유지시켰다. 농도가 5 mg/ml인 샘플을 만들고, 주입시키기 전에 겔만 아크로디스크(Gelman Acrodisc) CR FTEE 0.45㎛ 필터를 통해 여과시켰다.THF used as the mobile phase for the GPC system was filtered through a 0.45 μm frit filter and then degassed under aspirator vacuum for about 45 minutes. THF and flasks were transferred to a GPC system and THF was kept with helium pads. Samples with a concentration of 5 mg / ml were made and filtered through a Gelman Acrodisc CR FTEE 0.45 μm filter before injection.

새로 제조된 용액만을 중합체로 사용하였고, 숙성된 용액은 분해되었다. 모든 용액은 두 번씩 분석하였다. EPS(발포된 폴리스티렌) 샘플은 용해 및 분석시키기 전에 침전에 의해 정제하지 않으며, 이에 비해 정제된 원료 EPS 중합체는 큰 차이점을 나타내지 않았다. 침전되지 않은 EPS에 대한 정확한 용액 농도를 얻기 위하여, 초기 용액 농도를 펜탄 및 수분에 대하여 각각 GC 및 전량계 분석에 의해 측정된 휘발 물질, 또는 총 휘발 물질에 대한 샘플을 소성시킴으로써 중력 분석에 의해 결정되는 휘발 물질에 대해서 교정하였다.Only freshly prepared solutions were used as polymers, and the aged solutions were degraded. All solutions were analyzed twice. EPS (foamed polystyrene) samples were not purified by precipitation prior to dissolution and analysis, whereas the purified raw EPS polymers showed no significant difference. To obtain the correct solution concentration for the non-precipitated EPS, the initial solution concentration was determined by gravity analysis by firing samples for volatiles, or total volatiles, as measured by GC and total meter analysis for pentane and moisture, respectively. Corrected for volatiles.

일정치 않은 유속을 보정하기 위해서, 각 크로마토그램은 보정하는 동안에 나타내는 유속으로 정상화시켰다. 이것은 샘플 크로마토그램에 대한 보정 크로마토그램의 공극 부피(전체 추출 부피, 크로마토그램에서의 최초 네가티브 피크) 비율을 계산함으로써 달성된다. 측정된 보정 공극 부피는 19.72 ml이었다. 이 비율은 보정된 유속으로서 데이터 분석 패키지에 들어가게 된다.In order to correct for inconsistent flow rates, each chromatogram was normalized to the flow rate indicated during calibration. This is accomplished by calculating the ratio of the pore volume (total extraction volume, first negative peak in the chromatogram) of the calibration chromatogram to the sample chromatogram. The calibrated pore volume measured was 19.72 ml. This ratio is entered into the data analysis package as a calibrated flow rate.

[실시예 8 내지 15][Examples 8 to 15]

실시예 1의 절차는 실질적으로 본 발명에 따른 폴리스티렌 제제의 제조 과정이다. 이 중합체 제제는 실시예 8의 표 1(후단부에 제시됨)과 동일한 것이다. 실시예 9의 중합체 제제는 약 3.5 중량%의 발포제(펜탄)를 함유한다. 이 중합체를 실시예 7에 따른 절차로 분석하였다. 그 결과 수평균 분자량(Mn), 중량 평균 분자량(Mw) 및 Z-평균 분자량(Mz)이 결정되었다. 이들 값으로부터 다분산도(PD) 및 Mz:Mn을 계산하였다.The procedure of Example 1 is substantially the preparation of the polystyrene formulation according to the invention. This polymer formulation is identical to Table 1 (shown later) in Example 8. The polymer formulation of Example 9 contains about 3.5% by weight of blowing agent (pentane). This polymer was analyzed by the procedure according to Example 7. As a result, the number average molecular weight (Mn), the weight average molecular weight (Mw), and the Z-average molecular weight (Mz) were determined. Polydispersity (PD) and Mz: Mn were calculated from these values.

또한, 실시예 7의 분석 절차는 여러 가지의 현재 시판되는 제품들(즉, 실시예 9 내지 14)에 대하여 수행하였고, 이 중합체 제제들은 5.5 중량% 내지 적어도 7 중량%의 발포제를 함유하였다. 실시예 10의 발포제의 양은 약 6 중량%이었다. 이 분석으로부터, 동일한 분자량 측정치가 얻어졌다. 표 1(하기에 나타냄)은 본 발명의 제제(실시예 9) 뿐만 아니라 현재 입수할 수 있는 시판용 제제에 모두에 대한 분석 결과를 나타내고 있다.In addition, the analytical procedure of Example 7 was carried out on a variety of currently commercially available products (ie, Examples 9-14), which polymer formulations contained 5.5% to at least 7% by weight of blowing agent. The amount of blowing agent of Example 10 was about 6% by weight. From this analysis, the same molecular weight measurements were obtained. Table 1 (shown below) shows the results of analysis for both the formulations of the invention (Example 9) as well as commercially available formulations currently available.

하기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 제제만이 본 발명에 따른 중합체와 관련된 세가지 특징들을 갖는다. 중합체들 각각이 본 발명의 제제에 사용된 중합체의 정의에 속하더라도, 이들 제제중 본 발명의 제제에서 사용된 발포제의 양을 갖는 것은 아무 것도 없었다.As can be seen in Table 1 below, only the formulations according to the invention have three characteristics associated with the polymers according to the invention. Although each of the polymers belonged to the definition of a polymer used in the formulation of the present invention, none of these formulations had an amount of blowing agent used in the formulation of the present invention.

[표 1]TABLE 1

[다분산도는 Mw/Mn으로 계산되며, Mz:Mw의 비율은 Mz 값을 Mn 갑승로 나눈것이다.][The polydispersity is calculated as Mw / Mn, and the ratio of Mz: Mw is Mz divided by Mn squared.]

[실시예 16 및 17][Examples 16 and 17]

본 실시예들에서는 실시예 1에 기재된 절차에 따라 제조된 발포형 폴리스티렌에 대하여 (1) 전체 배출량과 (2) 숙성 기간 동안의 배출량을 비교 예시하고 있다. 실시예 16은 6 중량%의 발포제(펜탄)가 사용되는 종래의 공정에 따른 배출량을 나타낸다. 실시예 17은 3.5 중량%의 펜탄을 함유한 제제를 사용하는 공정에 따른 배출량을 나타낸다. 실시예 16에서, 중합 반응 중에 첨가된 발포제의 양은 약 6 중량%인 반면에, 실시예 17에서는 중합 반응 중에 첨가된 발포제의 양이 약 3.5 중량%이었다. 표 2(하기에 제시됨)에서는 각 실시예에 따른 각각의 발포 단계, 각각의 숙성 기간 및 각 성형 단계 중에 배출된 발포제의 양을 나타내었다. 표2의 마지막 줄에는 전체 발포 단계, 숙성 및 성형 단계 동안의 총 배출량을 나타내었다.In these examples, (1) total emissions and (2) emissions during the maturation period are exemplified for the expanded polystyrene prepared according to the procedure described in Example 1. Example 16 shows the emissions according to a conventional process in which 6% by weight of blowing agent (pentane) is used. Example 17 shows the emissions following a process using a formulation containing 3.5% by weight of pentane. In Example 16, the amount of blowing agent added during the polymerization reaction was about 6% by weight, while in Example 17, the amount of blowing agent added during the polymerization reaction was about 3.5% by weight. Table 2 (shown below) shows each foaming step, each maturing period and amount of blowing agent discharged during each molding step according to each example. The last row of Table 2 shows the total emissions during the entire foaming, aging and molding phase.

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 초기의 발포제 양이 적은 폴리스티렌(실시예 17)은 실시예 16에 따른 배출량의 42 내지 79%의 배출량만을 나타내었다. 또한, 숙성 시간 동안의 총 배출량은 실시예 16의 총 배출량의 약 17 내지 약 48%이었다. 따라서, 본 발명의 제제(및 중합체)는 숙성 기간 동안의 배출량 및 총 배출량이 실질적으로 감소됨을 보여준다As can be seen in Table 2, the initial polystyrene low polystyrene (Example 17) showed only 42-79% of the emissions according to Example 16. In addition, the total emissions during the maturation time were about 17 to about 48% of the total emissions of Example 16. Thus, the formulations (and polymers) of the present invention show a substantial reduction in emissions and total emissions during the ripening period.

[표 2]TABLE 2

실시예 16 실시예 17Example 16 Example 17

발포제의 함량 6 중량% 3.5 중량 %Content of blowing agent 6% by weight 3.5% by weight

제1 발포 단계 0.76 0.45First firing step 0.76 0.45

제1 숙성시 배출량 2.0 0.12Emission at First Ripening 2.0 0.12

제1 숙성 시간 24 시간 4 시간First aging time 24 hours 4 hours

제2 발포 단계 N/A 0.07Second Foaming Step N / A 0.07

제2 숙성시 배출량 N/A 0.22Emission amount at the time of the second ripening N / A 0.22

제2 숙성 시간 N/A (2 시간)Second ripening time N / A (2 hours)

성형 단계의 배출량 0.6∼1.1 0.76%0.6 ~ 1.1 0.76% of emissions from molding stage

총 배출량 3.36∼3.86% 1.62%Total emissions 3.36-3.86% 1.62%

[실시예 18]Example 18

[분지도의 측정법 및 계산법][Measurement and calculation method of branch map]

분지도는 짐(Zimm) 및 스톡메이어(Stockmayer)이론에 따라 비스코텍 시차 점도계 및 관련 소프트웨어를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 이론에 대한 보다 상세한 설명은 문헌(빌메이어, Textbook of Polymer Science, 제2판, 1971년, Wiley-Interscience, N.Y., 페이지 89∼90]에 제시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 참고 문헌으로 사용하였다. 선형 폴리스티렌 샘플에 대해서 마크-하우윈크(Mark-Houwink) 상수를 사용하여 단량체 단위 100개당 분지도를 계산할 수 있다. 이 상수에 대한 보다 상세한 설명은 상기에서 제시한 문헌(빌메이어, Textbook of Polymer Science, 제2판, 1971년, Wiley-Interscience, N.Y., 페이지 86∼87]에 기재되어 있다.Branching can be measured using a Biscotec differential viscometer and associated software according to the Zim and Stockmayer theory. A more detailed description of this theory is presented in Bill Meyer, Textbook of Polymer Science, 2nd Edition, 1971, Wiley-Interscience, NY, pages 89-90, which is incorporated herein by reference. For linear polystyrene samples, Mark-Houwink constants can be used to calculate the degree of branching per 100 monomer units, for a more detailed description of these constants (Bilmayer, Textbook). of Polymer Science, 2nd edition, 1971, Wiley-Interscience, NY, pages 86-87.

Claims (25)

미발포형 비이드를 2 내지 5 단계의 발포 단계로 발포시키는 것을 포함하는 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법에 있어서, 상기 비이드 제제는 (A) 중합체가 형성되는 열가소화 온도에서 분해될 수 있어서 기체를 형성하는 아조화합물, 펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄, 이소펜탄, 펜탄 석유 증류액 분획, 프로판, 부판, 이소부탄, 헥산, 헥산의 이성질체, 2-메틸펜탄, 3-메틸펜탄, 2,2-디메틸부탄, 2,3-디메틸부탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 헵탄, 프로필렌, 부틸렌, 이소부틸렌, 분자량이 42 이상이고 비점이 760 밀리미터 절대 압력에서 95℃ 이하인 1종 이상의 지방족 탄화수소들의 혼합물, 물, 이산화탄소 및 탄산암모늄으로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 일원으로서, 비이드의 중량을 기준으로 약 2 내지 약 4.4 중량%의 양으로 미발포형 비이드에 존재하는 발포제와, (B) 스티렌, 스티렌의 유도체, 비닐톨루엔, 선형 중합체를 형성하는 모노할로겐화 비닐톨루엔 및 폴리할로겐화 비닐톨루엔, 아크릴로니트릴 및 메틸메타크릴레이트로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 단량체로부터 제조되는 중합체를 포함하며, 상기 중합체는 비이드의 중량을 기준으로 약 93 내지 98 중량%의 양으로 상기 비이드에 존재하는 한편, (a) 약 1내지 2.5 미만의 다분산도, (b) 180,000 내지 300,000의 중량 평균 분자량, 및 (c) 2 내지 4.5의 Mz:Mn을 나타내고, 또한 0내지 5 미만의 중량%로 분지되며, 상기 발포 단계들은 실질적으로 대기압 하의 발포기에서 수행되고, 이 때, 상기 발포 단계들을 최종적으로 발포된 비이드가 생성되도록 수행하며, 상기 발포 단계들은 최종적으로 발포된 비이드의 밀도가 0.8 내지 1.1 lb/ft3이 되도록 수행하거나, 또는 최종적으로 발포된 비이드가 융합되고 추가로 발포되도록 성형시켜서 이 성형 발포 물품의 밀도가 약 0.8 내지 약 1.1 lb/ft3이 되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.A process for producing an independent foamed thermoplastic resin article comprising foaming the unfoamed beads in a foaming step of 2 to 5, wherein the bead formulation is prepared at a thermoplasticization temperature at which (A) polymer is formed. Azo compounds that can decompose to form gases, pentane, cyclopentane, neopentane, isopentane, pentane petroleum distillate fractions, propane, butane, isobutane, hexane, isomers of hexane, 2-methylpentane, 3-methylpentane , 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, methylcyclopentane, cyclohexane, heptane, propylene, butylene, isobutylene, one species having a molecular weight of 42 or more and a boiling point of 95 ° C. or less at 760 millimeters absolute pressure At least one member selected from the group consisting of mixtures of at least aliphatic hydrocarbons, water, carbon dioxide and ammonium carbonate, in an amount of about 2 to about 4.4 weight percent based on the weight of the beads A blowing agent present in the foam beads, and (B) styrene, derivatives of styrene, vinyltoluene, monohalogenated vinyltoluene and polyhalogenated vinyltoluene forming a linear polymer, acrylonitrile and methyl methacrylate. A polymer prepared from one or more monomers, wherein the polymer is present in the beads in an amount of about 93 to 98 weight percent based on the weight of the beads, while (a) polydispersity of about 1 to less than 2.5 And (b) a weight average molecular weight of 180,000 to 300,000, and (c) Mz: Mn of 2 to 4.5, and also branched at a weight percent of 0 to less than 5, wherein the foaming steps are carried out in a foamer under substantially atmospheric pressure. Wherein the foaming steps are performed such that finally foamed beads are produced, and the foaming steps have a density of 0.8 to 1 finally foamed beads. .1 lb / ft 3 or by molding the finally foamed beads to be fused and further foamed so that the density of this molded foam article is from about 0.8 to about 1.1 lb / ft 3 . A method for producing a thermoplastic resin article foamed into an independent bubble type. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 3 내지 4 중량%의 양으로 존재하는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the blowing agent is present in an amount of 3 to 4% by weight. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 약 3.5 중량%의 양으로 존재하는 것인 독립기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the blowing agent is present in an amount of about 3.5% by weight. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 중합체는 비이드 중량을 기준으로 95 내지 97 중량%로 함유되는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the polymer is contained in an amount of 95 to 97% by weight based on the weight of the beads. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 2 단계의 발포 단계를 이용하여 발포된 비이드를 제조하는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The process for producing a foamed thermoplastic resin article according to any one of claims 1 to 3, wherein the foamed beads are prepared using two foaming steps. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 발포기를 통과하는 비이드의 유속이 5 내지 120 lb/시/ft3인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of producing a foamed thermoplastic resin article according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow rate of the beads passing through the foamer is 5 to 120 lb / hr / ft 3 . 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 발포기를 통과하는 비이드의 유속이 12 내지 80 lb/시/ft3인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method for producing a foamed thermoplastic resin article according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow rate of the beads passing through the foamer is 12 to 80 lb / hr / ft 3 . 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 발포 단계들은 비이드가 발포기 내로 유입되자 마자 200 내지 220℉로 가열된 증기에 노출시켜 실시하는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The foamed thermoplastic foam according to any one of claims 1 to 3, wherein the foaming steps are performed by exposing the steam heated to 200 to 220 ° F as soon as the beads enter the foamer. Method for producing a resin article. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 다분산도가 1.7 내지 1.98인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method for producing a thermoplastic resin article foamed to an independent foam according to any one of claims 1 to 3, wherein the polydispersity is 1.7 to 1.98. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 중량 평균 분자량이 190,000 내지 250,000인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The process for producing a thermoplastic resin article foamed to an independent foam according to any one of claims 1 to 3, wherein the weight average molecular weight is 190,000 to 250,000. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, Mz:Mn이 약 2.7 내지 약 3.0인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the Mz: Mn is from about 2.7 to about 3.0. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폴리스티렌 중합체는 실질적으로 단독 중합체인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the polystyrene polymer is a substantially homopolymer. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폴리스티렌 중합체는 실질적으로 치환되지 않은 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the polystyrene polymer is substantially unsubstituted. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 비이드 제제는 연쇄 이동제를 더 포함하는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.4. The method of claim 1, wherein the bead formulation further comprises a chain transfer agent. 5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 비이드 제제는 유기 브롬 난연제 화합물 또는 유기 염소 난염제 화합물인 난연제를 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.2 내지 2 중량%의 양으로 더 포함하는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The bead formulation according to any one of claims 1 to 3, further comprising a flame retardant which is an organic bromine flame retardant compound or an organic chlorine flame retardant compound in an amount of 0.2 to 2% by weight, based on the total weight of the composition. A method for producing a thermoplastic resin article foamed in an independent bubble form. 제15항에 있어서, 난연제는 트리스디브로모프로필 인산염, 헥사브로모시클로도데칸 및 테트라브로모-비스-페놀 A의 비스 알릴 에테르로부터 선택되는 1종 이상의 일원이며, 상기 난연제는 비이드 제제의 전체 중량을 기준으로 0.6 내지 1.2 중량%의 양으로 존재하는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The flame retardant of claim 15 wherein the flame retardant is at least one member selected from trisdibromopropyl phosphate, hexabromocyclododecane, and bisallyl ether of tetrabromo-bis-phenol A, wherein the flame retardant is selected from A method for producing a foamed thermoplastic resin article in the form of a self-contained foam which is present in an amount of 0.6 to 1.2% by weight based on the total weight. 제15항에 있어서, 비이드 제제는 110℃ 내지 150℃에서 반감기가 1 시간이고, 디쿠밀 과산화물 및 기타 유기 과산화물로 구성된 군 중에서 선택되는 1종 이상의 일원인 난연 상승제를 더 포함하는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.16. The independent preparation of claim 15 wherein the bead formulation further comprises a flame retardant having a half-life of 1 hour at 110 ° C to 150 ° C and at least one member selected from the group consisting of dicumyl peroxide and other organic peroxides. A method for producing a thermoplastic resin article foamed into a bubble. 미발포형 비이드를 2 단계의 발포 단계로 발포시키는 것을 포함하는 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법에 있어서, 상기 비이드 제제는 A) 펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄, 이소펜탄, 펜탄 석유 증류액 분획, 프로판, 부탄, 이소부탄, 헥산, 헥산의 이성질체, 시클로헥산 및 헵탄으로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 일원으로서, 비이드의 중량을 기준으로 약 3.5 중량%의 양으로 미발포형 비이드에 존재하는 발포제와, B) 스티렌 및 스티렌 유도체로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 일원인 1종 이상의 단량체로 제조되는 종합체를 포함하며, 상기 중합체는 비이드의 중량을 기준으로 약 96 중량%의 양으로 상기 비이드에 존재하고, (a) 약 1.7 내지 약 1.98의 다분산도, (b) 약 200,000 내지 약 220,000의 중량 평균 분자량, 및 (c) 약 2.7 내지 약 3.0의 Mz:Mn을 나타내며, 이 때, 폴리스티렌 중합체는 0 내지 1 미만의 중량%로 분지되고, 상기 발포 단계들은 실질적으로 대기압하의 발포기에서 실시하고, 상기 발포 단계들은 최종적으로 발포형 비이드가 제조되도록 실시하며, 발포 단계들은 최종적으로 발포형 비이드의 밀도가 약 0.8 내지 약 1.1 lb/ft3이 되도록 실시하거나, 또는 최종적으로 예비발포된 비이드가 융합되고 추가로 발포되도록 성형시켜서 이 성형 포옴의 밀도가 약 0.8 내지 약 1.1 lb/ft3이 되도록 실시하는 것을 특징으로 하는 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.In a method for producing an independent foamed thermoplastic resin article comprising foaming an unfoamed bead in two foaming steps, the bead formulation comprises: A) pentane, cyclopentane, neopentane, isopentane, Pentane petroleum distillate fraction, at least one member selected from the group consisting of propane, butane, isobutane, hexane, hexane, cyclohexane and heptane, in an amount of about 3.5% by weight based on the weight of the beads A blowing agent present in the foamed beads and a composite made from one or more monomers which are at least one member selected from the group consisting of B) styrene and styrene derivatives, wherein the polymer is based on the weight of the beads Present in the beads in an amount of about 96% by weight, (a) a polydispersity of about 1.7 to about 1.98, (b) a weight average molecular weight of about 200,000 to about 220,000, and (c) about 2.7 Mz: Mn to about 3.0, wherein the polystyrene polymer is branched at a weight percent of 0 to less than 1, wherein the foaming steps are carried out in a foamer at substantially atmospheric pressure, and the foaming steps are finally foamed ratio The foaming step is carried out so that the foaming steps are finally performed so that the density of the foamed beads is about 0.8 to about 1.1 lb / ft 3 , or finally, the pre-foamed beads are fused and molded to further foam. A process for producing a thermoplastic resin article foamed to an independent foam, characterized in that the molding foam is made to have a density of about 0.8 to about 1.1 lb / ft 3 . 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제조 방법은 제1 예비발포 단계를 실시하여 예비발포형 비이드를 제조하고, (a) 상기 발포된 비이드를 제1 예비발포 단계 이후에 약 1 내지 약 80시간 동안 숙성시키며, (b) 제1 예비발포 단계에서 각각의 부가의 예비발포 단계(들) 사이에 숙성 기간이 약 1 내지 약 80 시간인 1 내지 3 단계의 부가의 예비발포 단계를 실시함으로써, 최종적으로 예비발포된 비이드는 부가의 예비 발포 단계(들)이 완결되자 마자 형성되는 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the manufacturing method comprises performing a first pre-expanding step to prepare a pre-foaming bead, and (a) a first pre-foaming step of the foamed beads. Then aged for about 1 to about 80 hours, and (b) one to three additional stages in which the maturation period is about 1 to about 80 hours between each additional pre-expanding stage (s) in the first pre-expanding stage. By carrying out a prefoaming step, the finally prefoamed beads are formed as soon as the additional prefoaming step (s) is completed. 제19항에 있어서, 제1 예비 발포 단계 이후의 숙성 시간은 약 2 내지 약 6 시간인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.20. The method of claim 19, wherein the aging time after the first prefoaming step is about 2 to about 6 hours. 제19항에 있어서, 부가의 예비발포 단계(들) 간의 숙성 시간은 약 1.2 내지 약 6 시간인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.20. The method of claim 19, wherein the aging time between additional prefoaming step (s) is from about 1.2 to about 6 hours. 제19항에 있어서, 제1 예비발포 단계, 부가의 예비발포 단계(들) 및 각각의 예비발포 단계 이후의 숙성 시간 중에 배출되는 발포제의 총량은 비이드의 전체 중량을 기준으로 약 0.3 내지 1.4 중량%인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The total amount of blowing agent discharged during the aging time after the first prefoaming step, additional prefoaming step (s), and each prefoaming step is about 0.3 to 1.4 weights based on the total weight of the beads. A process for producing a thermoplastic resin article foamed to an independent bubble type which is%. 제22항에 있어서, 발포제의 총 배출량은 비이드의 전체 중량을 기준으로 약 0.6 내지 약 0.7 중량%인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.23. The method of claim 22, wherein the total amount of blowing agent is about 0.6 to about 0.7 weight percent based on the total weight of the beads. 제19항에 있어서, 제1 예비발포 단계, 부가의 예비발포 단계(들), 각각의 예비 발포 단계 이후의 숙성 시간 및 성형 단계 중에 배출되는 발포제의 총량은 비이드의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 2.5 중량%인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.20. The method according to claim 19, wherein the total amount of blowing agent discharged during the first prefoaming step, the additional prefoaming step (s), the aging time after each prefoaming step and the forming step is based on the weight of the beads. About 2.5% by weight. 제24항에 있어서, 발포제의 총 배출량은 비이드의 전체 중량을 기준으로 약 1.6 내지 약 1.7 중량%인 것인 독립 기포형으로 발포된 열가소성 수지 물품의 제조 방법.The method of claim 24, wherein the total amount of blowing agent is from about 1.6 to about 1.7 weight percent based on the total weight of the beads.
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