KR100254863B1 - 열가소성 물질로 제조된 중공 성형품의 내부 표면에 극성 및 비극성 물질의 혼합물에 대한 차단층을 형성하는 방법 - Google Patents

열가소성 물질로 제조된 중공 성형품의 내부 표면에 극성 및 비극성 물질의 혼합물에 대한 차단층을 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

열가소성 물질 표면에 차단층을 형성시키기 위해, 불소를 함유하는 처리 기체에 표면을 노출시킨다. 차단층은 극성 또는 비극성 물질의 혼합물(예 : 메탄올을 함유하는 연료)에 대해 효과적이다. 차단효과를 개선시키기 위해, 냉각시킨 처리 기체를 표면에서 작용하도록 방치시키는데, 이때 표면의 노출개시온도는 60℃ 내지 250℃(140℉ 내지 482℉)로 유지된다.

Description

열가소성 물질로 제조된 중공 성형품의 내부 표면에 극성 및 비극성 물질의 혼합물에 대한 차단층을 형성하는 방법
제1도는 본 발명의 양태를 공정도로 도식적으로 나타낸 것이다.
열가소성 물질의 공업적 용도는 특히 플라스틱의 물질 특성면에서 특정한 제한을 받는다. 아마도, 이러한 제한 중에서 가장 중요한 것은 이들 플라스틱이 기체, 증기 및 용매에 대해 제공하는 제한된 차단효과이다. 이러한 제한을 다소 향상시키거나 극복하기 위한 한 가지 가능성은 기상 불소화이다. 기상 불소화를 통해, 불소를 함유하는 처리 기체에 짧게 노출시킴으로써 폴리에틸렌 또는 다른 폴리올레핀에 극성 차단층이 형성된다. 이러한 방법은, 예를 들면, 독일 특허 DE-PS 제35 11 743호에 기재되어 있다. 이러한 처리 결과로, 이렇게 대량 생산된 플라스틱의 유용성은 상당히 개선된다. 그럼에도 불구하고, 예를 들면, 공압출, 차단층 수지의 혼입 및 피복과 같은 지금까지 공지된 차단층을 형성하는 방법은 특정 침투성 물질, 즉, 특정 내용물에 대해서만 효과적이다.
일반적으로, 이러한 차단층은 비극성 또는 강한 극성 물질의 혼합물과 접촉되는 경우, 다소 큰 정도로 차단할 수 없게 된다. 아직 완전히 이해되지 않은 이러한 현상에 대한 이유는 아마도 이러한 차단층 플라스틱과 용매와의 팽윤 거동과 관계있다. 침투성 물직의 극성 분획은 극성 차단층의 팽윤을 야기시키며, 따라서 차단층은 또한 비극성 성분에 대해 더욱 침투성이 된다. 자연히, 이는 비극성 층으로 중앙면에 피복된 극성 차단층에 동일하게 적용되며, 공압출의 경우에도 동일하다. 이와 관련하여, 비극성 외부층은 먼저 비극성 용매에 의해 팽윤되고 그 결과 극성 성분에 대해 더욱 침투성이 된다. 이러한 “비말 동반(entrainment)”의 결과, 피복된 극성 차단층의 영역에 극성 용매가 도달하여, 또한 차단효과가 현저하게 감소하게 된다.
공업적 제제는 보통 극성 및 비극성 물질의 복합 혼합물로 구성된다. 이들은 화학 및 석유화학 산업의 주생성물, 예를 들면, 연료이다.
본 발명은 열가소성 물질로 제조된 중공 성형품의 내부 표면에 차단층을 형성하는 방법에 관한 것으로, 이 차단층은 극성 및 비극성 물질의 혼합물에 대해 효과적이다.
본 발명은 노출 개시때의 표면 온도가 60℃ 내지 250℃〔140℉ 내지 482℉〕임을 특징으로 한다. 불소화 반응 도중에 방출된 반응열은 처리 기체를 냉각시킴으로써 제거된다.
본 발명의 바람직한 수행에 있어서, 불소를 함유하는 처리 기체를 0℃ 내지-196℃〔32℉ 내지 -320.8℉〕에서 중공 성형품에 도입시킨다. 처리 기체는 미리 성형품에 도입된 저온 질소와 혼합됨으로써 냉각된다.
주위 온도 미만, 바람직하게는 -20℃ 내지 -196℃〔-4℉ 내지 -320.8℉〕에서 기상 불소화 반응을 수행하는, 본 발명에 따른 과정의 결과, 놀랍게도 극성 및 비극성 물질의 혼합물을 사용하여 플라스틱 표면에 상당히 유효한 차단층을 형성시킬수 있다. 이러한 혼합물의 통상적인 예는 비극성 탄화수소(지방족, 방향족,화합물)외에 또한 알콜과 같은 산소 함유 성분(예 : 메탄올, 에탄올, 메틸 3급 부틸에테르 등)을 함유 최신형의 가솔린이다. 또한, 이러한 연료는 강한 극성 용매로서의 이의 특성 이외에, 차단 플라스틱의 차단층 특성에 대한 기타 극성 물질의 네가티브 효과를 강하게 하는 물을 다양한 양으로 함유할 수 있다.
전술한 침투성 물질에 대해 강한 차단효과를 나타내는 본 발명에 따른 차단층을 형성시키기 위해, 불소를 함유하는 기체 혼합물에 의한 처리는 기체 매질의 저온에서 수행된다. 예를 들면, 불소를 함유하는 처리 기체는 열교환기에서 목적하는 작동 온도로 냉각시킬 수 있다. 이러한 작동 온도는 주위 온도보다 현저하게 낮은 온도, 바람직하게는 -20℃ 내지 -196℃〔-4℉ 내지 -320.8℉〕이어야 한다. 일반적으로는 -20℃ 내지 -100℃〔-4℉ 내지 -148℉〕의 범위에서 경제적으로 이상적인 스펙트럼을 구성한다. -196℃〔-320.8℉〕의 온도가 바람직한 냉각제인 액체 질소의 비점이기 때문에 최저 한계값으로 언급되고 있다. 그러나, -20℃〔-4℉〕이상 내지 실온 이하가 본 발명에 따른 효과적인 온도이다.
또한 본 발명에 따른 제조방법은 두 단계로 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 처리 챔버의 온도를 저온 질소 또는 임의로 액화 질소에 의해 강하시킬 수 있으며, 실제 처리 기체를 투입한 후, 본 발명에 따른 효과적인 작동 온도로서 작용하는 조합 온도로까지 된다. 이와 관련하여, 중합체 표면 온도는 단지 미소하게 강하된다. 이러한 모든 측정의 목적은 처리 기체가 반응할 것으로 여겨지는 중합체 표면보다 더 차갑게 하기 위해서이다. 처리 시간은 몇초 내지 몇분 사이이다. 접촉 시간의 법위는 중요하지 않으며 본 발병에 있어서 어떠한 제한도 수반되지 않는다. 처리 기체의 조성물은 일반적으로는 기상 불소화에 통상 사용되는 기체 혼합물, 예를 들면, 불소 및 질소 이외에도, 불소를 0.1 내지 10용적％ 함유하거나 또한 산소를 0.1 내지 25용적％ 함유하는 질소에 상응한다.
특히 유용한 본 제조방법의 양태는, 예를 들면, 중공 성형품의 취입압출에서의 본 발명에 따른 처리 단계와 제조 공정의 통합이다. 본 제조방법에 있어서, 극성 및 비극성 성분의 혼합물에 대한 차단층 특성을 개선시킬 뿐만 아니라 용기의 내벽을 냉각시킴으로써 수득된 성형품에 대한 제조공정의 순환시간을 감소시킨다.
도면에 예시된 작업 공정도는 밀도가 0.9444 내지 0.948ｇ／㎤ 이고 기하학적 용적이 500㎖인 HDPE〔훽스트 아크티엔게젤샤프트가 제조한 호스탈렌 지엠（Hostalen GM）7746 블랙(black)〕로 만들어진 바틀의 제조를 나타낸다. 바틀(9)을 가열기(2)에 의해 가열한 지지 금형(1) 속에서 제조한다. 이러한 방법에 있어서, 바틀(9)을 우선 10bar의 내부 압력에서 150℃ 내지 80℃(302℉ 내지 176℉)의 벽 온도 범위로 균일화시킨다. 이어서, 압력을 약 2bar로 낮추고 불소를 함유하는 처리 기체를 진공-절연된 라인(3)을 통해 바틀에 주입한다. 불소를 함유하는 처리 기체는 기체 바틀(4)로부터 차단 밸브(5)가 장착된 라인(11)을 통과하여 열교환기(6)로 들어간다. 여기에서, 액체 질소를 사용하여 -20℃ 내지 -196℃〔-4℉ 내지 -320.8℉〕의 온도로 냉각시킨다. 액체 질소는 저장 용기(7)로부터 진공-절연된 라인(8)을 통해 열교환기(6)로 들어간다.
바틀(9)로 유동되는 불소를 함유하는 처리 기체는 선택된 작동 온도에 따라 기체 또는 기체-액체 혼합물의 형태로 존재할 수 있다. 처리의 완결 후, 처리 기체를 밸브(10)를 통해 제거한다.
본 발명에 따라 제조한 바틀을 메탄올 시험 연료 및/또는 물을 함유하는 시험 연료로 ECE-R 34에 근거하여 침투 시험에 적용시킨 다음, 통상의 불소화된 용기와 비교한다. 그 결과를 표 1 내지 3에 나타내었다.
[표 1]
처리조건 : 압력 10bar : F2농도 : 1%
표면온도 : 120℃〔248℉〕: 접촉 시간 : 40초
[표 2]
처리조건 : 압력 10bar : F2농도 : 0.4%
O2농도 : 2.6% : 바틀의 표면온도 : 140℃〔284℉〕: 접촉 시간 : 40초
[표 3]
처리조건 : N2를 사용한 바틀의 예비냉각
온도 : -100℃〔148℉〕: 접촉시간 : 2bar에서 40초
F2농도 : 1% 표면온도 : 120℃〔248℉〕: 접촉 시간 : 40초
극성 및 비극성 물질의 혼합물에 대한 차단효과의 개선점에서 본 발명에 따른 방법의 유효성은 본 명세서에서 직접 입증될 수 있다.

Claims (4)

  1. 열가소성 물질을 지지 금형에 취입시킨 다음, 불소를 함유하는 처리 기체에 얼마 동안 노출시킴으로써 열가소성 물질로 제조된 중공 성형품의 내부 표면에 극성 및 비극성 물질의 혼합물에 대한 차단층을 형성하는 방법에 있어서, 표면의 노출 개시온도가 60℃ 내지 250℃(140℉ 내지 482℉)이며, 불소화 도중에 방출된 반응열이 처리 기체를 냉각시킴으로써 제거됨을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 불소를 함유하는 처리 기체가 0℃ 내지 -196℃(32℉ 내지 -320.8℉)의 온도에서 중공 성형품에 적용되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 처리 기체를 성형품에 먼저 도입시킨 저온 질소와 혼합함으로써 처리 기체가 냉각되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 불소를 함유하는 처리 기체가 0℃ 내지 -196℃(32℉ 내지 -320.8℉)의 온도에서 중공 성형품에 적용되는 방법.
KR1019930006470A 1992-04-18 1993-04-17 열가소성 물질로 제조된 중공 성형품의 내부 표면에 극성 및 비극성 물질의 혼합물에 대한 차단층을 형성하는 방법 KR100254863B1 (ko)

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