KR100293379B1

KR100293379B1 - 중합체조성물로부터의휘발성물질의제거방법

Info

Publication number: KR100293379B1
Application number: KR1019980040777A
Authority: KR
Inventors: 류이치 스기모토; 코지 카와노; 히로야 혼다; 무네 이와모토; 시로 오츠즈키; 켄이치로 마츠바; 테츠오 마에다; 요죠 마에다
Original assignee: 사토 아키오; 미쯔이카가쿠 가부시기가이샤; 소노다 모리오; 토요엔지니어링 카부시키가이샤
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2001-07-12
Also published as: US6124426A; CN1218062A; DE69813711D1; DE69813711T2; CA2249087A1; EP0905149B1; EP0905149A1; KR19990030292A; CA2249087C; ES2198627T3; CN1083458C; TW402612B

Abstract

휘발성 물질을 함유하는 중합체조성물에 발포조제를 첨가하는 공정과, 해당 중합체조성물과 발포조제를 정지형 혼합장치내에서 혼합하는 공정과, 얻어진 혼합물을 압출장치에 의해 탈기용 탱크내로 압출해서, 해당 혼합물을 발포시켜, 상기 중합체조성물로부터 휘발성 물질을 제거하는 공정으로 이루어진 중합체조성물로부터 휘발성 물질을 제거하는 방법에 있어서, 먼저, 상기 발포조제(6)를 상기 중합체조성물(1)의 유동방향과 반대방향으로 첨가노즐장치(2)에 의해 유출해서 상기 중합체조성물에 첨가하고, 발포가 일어나지 않는 압력하에서 상기 중합체조성물을 혼합장치(3)에 도입해서, 이들을 혼합하고, 다음에, 압출장치를 이용해서, 상기에서 얻어진 혼합물을 탈기용 탱크(4)내로 압출하므로, 상기 중합체는, 이하의 식(1):

B=A'/A (1)

(식중, A는 압출장치의 개구부의 단면적이고, A'는 상기 중합체조성물이 상기 개구부의 하부로부터 연직방향으로 50㎝∼1m 낙하한 지점에서, 발포상태의 중합체조성물의 연직방향에 대해서 직각인 방향의 평균단면적임)에 의해 부여된 발포계수 B가 1.4 이상이 되는 온도 및 압력하에서 발포체로 됨으로써 휘발성 물질의 제거를 행하고 있다. 이 방법에 의하면, 휘발성 물질을 고효율로 연속적으로 제거함으로써 잔류 휘발성 물질이 극소량 함유된 중합체조성물을 얻을 수 있다.

Description

중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법{METHOD FOR REMOVING VOLATILE MATERIALS FROM A POLYMER COMPOSITION}

본 발명은 중합체조성물중에 함유된 휘발성 물질을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미반응단량체, 용매 등을 함유하는 중합체조성물에 발포조제(blowing aid)를 첨가하여 해당 발포조제와 함께 휘발성 물질을 제거함으로써 휘발성 물질이 저감된 제품을 제공하는 방법에 관한 것이다.

최근, 중합체조성물에 남아있는 휘발성 물질은, 위생·안전성의 점에서 문제로 되고 있고, 휘발성 물질이 저감된 중합체가 제품으로서 요구되고 있다. 중합체조성물로부터 휘발성 물질을 제거하는 방법중에서, 특히 단량체용액으로부터 중합체를 제조하는 방법은, 중합체조성물로부터 미반응단량체와 용매를 제거하여 최종 제품으로 하는 공정을 필요로 한다. 예를 들면 폴리스티렌중에 잔류 스티렌과 잔류 용매를 합해서 150ppm 이하 함유하는 제품이나, 니트릴계 단량체와의 공중합체중에 잔류 니트릴단량체를 10ppm 이하 함유하는 제품이 요망되고 있다. 폴리스티렌의 벌크중합에 있어서, 중합체조성물로부터 단량체와 휘발성 물질을 단리하는 수법으로서는, 중합체용액을 감압하에 휘발성 물질의 기화온도보다도 높은 온도로 가열함으로써 휘발성 물질을 제거하는 것이 일반적으로 행해진다.

그러나, 상기 종래의 기술에서는, 예를 들면 폴리스티렌중의 잔류 스티렌과 잔류 용매를 총 500∼1,000ppm까지는 용이하게 줄일 수 있으나, 간단한 가열로 휘발성 물질을 150ppm 이하까지 줄일 수는 없어, 각종 고안이 요구되고 있다.

예를 들면, 용융중합체에 물을 주입한 후, 감압하에 물의 분출을 행하여 물과 함께 잔류 휘발성 물질을 제거하는 방법이 공지되어 있다. 일례로, 미국특허공보 제 3,773,740호에는, 용융중합체에 물을 첨가해서, 0.5∼2.75중량%의 물을 주입한 후, 용융중합체의 압력을 20∼40Torr로 감압하여, 물을 한꺼번에 분출시킴으로써, 잔류 방향족 단량체의 양을 0.3중량%까지 저하시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술에서는, 휘발성 물질의 제거를 현재 요구되고 있는 수준까지 고도로 행할 수는 없다. 또, 감압도를 더 낮춰 휘발성 물질의 제거효율을 증가시키는것을 고려할 수 있으나, 4.579㎜Hg 이하의 물의 증기압하에서는 물을 응축시키기 위하여 물을 0℃ 미만으로 냉각시키지 않으면 안된다. 따라서, 응축기내의 압력이 5Torr 미만에서는 응축기내에서 물이 동결되어 버려 응축능력이 낮아지므로, 잔류 휘발성 물질의 양을 연속적으로 저감시킨 중합체조성물을 제조하기 위해서는 압력을 10Torr 이상으로 유지할 필요가 있다.

이 문제를 해소하기 위한 방법으로서, 예를 들면, 미국특허공보 제 5,380,822호에 있어서, 적어도 1종의 중합체, 특히 폴리스티렌 등의 방향족 비닐계단량체의 중합체 혹은 폴리페닐렌옥사이드와 방향족 비닐계 단량체의 중합체와의 배합조성물에서 잔류 단량체, 올리고머(예를 들면, 2량체, 3량체) 및 용매를 500ppm 이하, 바람직하게는 150ppm 이하까지 줄이는 방법이 개시되어 있으나, 이 방법에서는, 200∼270℃에서 압력이 500∼1,500psi로 유지된 상기 중합체 혹은 중합체조성물내로 잔류 휘발성 물질의 양과 동등 또는 그 이상의 양으로, 즉, 1중량% 이상의 양으로 물을 도입하고, 이 중합체 혹은 중합체조성물을, 압력이 5Torr 미만, 바람직하게는 3Torr 미만으로 유지되고 있는 감압영역을 지닌 기화실의 탈기장치내로 도입해서, 중합체가 디스트리뷰터트레이수단을 통과하도록 해서 휘발성 물질의 제거를 행하고 있다. 이 예에서는, 잔류 휘발성 물질을 150ppm 이하로 하기 위해서 탈기용 탱크내의 압력을 5Torr 미만, 바람직하게는 3Torr 미만으로 유지해서 중합체조성물중의 물과 단량체를 폭로시킬 필요가 있다. 또한, 공업적으로는, 탈기된 물과 단량체를 응축시켜 제거하기 위해서, 응축기의 상류에 배출기(즉, 이젝터)를 설치해서 응축기내압을 5Torr 이상으로 유지함으로써, 물의 동결을 방지할수 있다.

또한, 미국특허공보 제 5,350,813호에서는, 물대신에 아세톤이나 메탄올과 같이 빙점이 낮은 유기용매를 첨가해서 상기 문제를 해결하고 있다.

응축기의 상류에 배출기를 설치해서 응축기내에서의 물의 동결을 방지하는 상기 방법은, 공업적으로는 배출기를 설치한다고 하는 투자가 필요하고, 또, 기술적으로는 배출기의 운전이 곤란하며, 응축기 및 휘발성분제거용 탱크(이하, 간단히 "탈기용 탱크"라 칭함) 내압을 최적조건하에 안정화시키기가 곤란한 외에도, 장치 규모의 증대화가 곤란하다. 따라서, 물을 사용할 경우, 응축기내에서의 물의 동결을 방지하고, 휘발성 물질을 연속해서 저감시킨 중합체 조성물을 얻기 위해서는, 응축기내압이 5㎜Hg 이하로 되지 않도록, 탈기용 탱크내압을 10㎜Hg 이상으로 할 필요가 있다.

한편, 아세톤이나 메탄올과 같은 빙점이 낮은 유기용매를 첨가해서 잔류 휘발성 물질을 제거하는 상기 방법에서는, 첨가한 아세톤이나 메탄올이 중합체조성물중에 남기 쉬워, 완전히 이들 첨가제를 제거해야 할 필요가 있다.

따라서, 휘발성 물질을 제거하기 위해서, 탈기용 탱크내압을 10㎜Hg 이상으로 유지하면서 중합체의 온도를 상승시키는 방법을 고려할 수 있으나, 중합체조성물의 온도가 상승함에 따라, 잔류 단량체가 예열기 등의 내부에서 중합되어 중합체중의 저분자량중합체의 양이 증가하여, 성형품의 내열성이 저하되거나, 성형시에 금형에 오일성 재료가 부착하거나, 중합체의 색상을 악화시키는 일이 있다. 또,중합체의 온도가 상승함에 따라, 열적 변성이 일어나서, 중합체가 변색되거나 열화되어 버린다. 특히, 중합체의 분해점부근에서는, 중합체의 분해에 기인한 분해가스의 형성이 휘발성 성분의 저감효과를 초월하게 되므로, 이 방법은 바람직한 방법이라고는 말할 수 없다.

본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하여 휘발성 물질을 연속적으로 고효율로 제거함으로써 잔류 휘발성 물질을 극소량 함유한 중합체조성물을 얻는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 기타 목적과, 특징 및 이점 등은 첨부도면과 관련한 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

본 발명의 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 용융중합체조성물과, 발포조제로서, 물, 수산기 또는 카르보닐기의 적어도 1개를 함유하는, 비점이 미반응단량체나 잔류 용매보다도 낮은 지방족 탄화수소화합물 혹은 이러한 지방족 탄화수소화합물과 물과의 혼합물을 균일하게 분산·혼합시켜, 용융중합체조성물을 안정적으로 발포시키면서 휘발성 물질을 제거하는 것이 중요하고; 또한, 이들 조건을 동시에 만족시킴으로써 잔류 휘발성 물질의 양이 저감된 중합체를 얻을 수 있다는 것을 발견하고, 이러한 지견에 의거해서 본 발명을 완성하게 되었다.

도 1은 본 발명의 장치의 일실시예를 표시한 설명도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 중합체조성물 2: 첨가노즐장치

3: 정지형 혼합장치 4: 탈기용 탱크

5: 펌프 6: 발포조제

7, 8, 9, 10: 라인 11: 압출장치

12: 발포된 중합체조성물 13: 개구부

13a: 개구부의 상부 13b: 개구부의 하부

즉, 본 발명에 의하면, 이하의 발명이 제공된다.

(1) 휘발성 물질을 2중량% 이하 함유하는 중합체조성물에 발포조제를 첨가하는 공정과, 해당 중합체조성물과 발포조제를 정지형 혼합장치내에서 혼합하는 공정과, 얻어진 혼합물을 압출장치에 의해 탈기용 탱크내로 압출해서, 해당 혼합물을 발포시켜, 상기 중합체조성물로부터 휘발성 물질을 제거하는 공정으로 이루어진 중합체조성물로부터 휘발성 물질을 제거하는 방법에 있어서,

[1] 상기 중합체조성물에 상기 발포조제를 첨가하는 데 있어서, 상기 발포조제를 상기 중합체조성물의 유동방향과 반대방향으로 첨가노즐장치에 의해 유출해서 상기 중합체조성물에 첨가하고, 상기 발포조제가 첨가된 상기 중합체조성물은, 발포가 일어나지 않는 압력하에, 상기 중합체의 분해온도보다도 낮지만 상압(대기압)에서의 발포조제의 증발온도보다도 높은 온도영역에서 정지형 혼합장치에 도입하고,

[2] 상기 정지형 혼합장치내에서, 상기 온도하에, 상기 발포조제가 첨가된 상기 중합체조성물은 상기 발포조제의 증기압보다도 높은 압력을 유지한 채로, 상기 발포조제와 혼합하고, 그 결과 얻어진 중합체조성물을 상기 정지형 혼합장치내를 통과시키며,

[3] 상기 발포조제가 첨가된 상기 중합체조성물은, 연직방향 하향으로 적어도 1개의 개구부를 지닌 상기 압출장치를 경유해서 상기 탈기용 탱크내로 도입하고, 그 결과 얻어진 중합체조성물이 상기 압출장치의 상기 개구부로부터 압출되므로, 상기 중합체는, 이하의 식(1):

B=A'/A (1)

(식중, A는 압출장치의 개구부의 단면적이고, A'은 상기 중합체조성물이 상기 개구부의 하부로부터 연직방향으로 50㎝∼1m 낙하한 지점에서, 발포상태의 중합체조성물의 연직방향에 대해서 직각인 방향의 평균단면적임)에 의해 부여된 발포계수(blowing coefficient) B가 1.4 이상이 되는 온도 및 압력하에서 발포체로 되고, 그 후, 상기 발포조제의 방출과 함께 휘발성 물질이 제거된 중합체로서 회수되는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.

(2) 상기 (1)항에 있어서, 상기 발포조제를 함유하는 중합체조성물은, 상기 압출장치에 의해 해당 압출장치의 상기 개구부로부터 스트랜드(strand) 형태로 압출되는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.

(3) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 정지형 혼합장치에 이를 때까지는 상기 발포조제가 상기 첨가노즐장치용의 배관 및 상기 첨가노즐장치와 상기 정지형 혼합장치를 접속하는 배관의 관벽과 접촉하지 않도록 해당 발포조제를 첨가하고, 상기 중합체조성물과 상기 발포조제를 해당 발포조제의 증기압보다도 높은 압력을 유지한 채로 상기 정지형 혼합장치내를 통과시키는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.

(4) 상기 (1)항 내지 (3)항중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈기용 탱크는 10㎜Hg 이상의 압력하에서 조작되는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.

(5) 상기 (1)항 내지 (4)항중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포조제의 첨가량은 상기 중합체조성물에 의거해서 10중량% 이하인 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.

(6) 상기 (1)항 내지 (5)항중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포조제는 물, 수산기 또는 카르복시기중 적어도 1개를 함유하는, 비점이 미반응단량체 및 용매보다도 낮은 지방족 탄화수소화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.

본 발명에 있어서, 제거해야 할 휘발성 물질은, 중합체를 함유하는 중합체액체조성물중의 휘발성 성분을 의미하고, 그 예로서는, 중합체의 제조시 사용한 미반응단량체, 중합체제조시 사용한 지방족 탄화수소(예를 들면 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸 등), 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 큐멘 등의 알킬벤젠, 할로겐화 탄화수소, 할로겐화 방향족 탄화수소, 니트릴화합물, 아민화합물 등(이들 유기용매는 공업적으로 중합용매로서 사용가능함)의 유기용매 및 올리고머(예를 들면, 단량체의 2량체, 3량체 등)를 들 수 있다.

또, 본 발명에서 사용하는 중합체조성물이란, 적어도 중합체중에 휘발성 물질을 소량 혹은 극소량 함유하는 중합체를 의미하고, 여기서, 본 발명에서 사용하는 중합체란, 열가소성 중합체를 의미하며, 구체적으로는 폴리에틸렌, 에틸렌/α-올레핀공중합체, 폴리스티렌, HIPS, ABS, 스티렌/아크릴산 공중합체, 스티렌/메타크릴레이트공중합체, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌에테르, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리실록산 등의 실리콘중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌/프로필렌고무, 에틸렌/프로필렌/디엔고무, 부타디엔/스티렌고무 등을 들 수 있다.

본 발명은, 휘발성 물질의 함량이 낮은 중합체조성물을 더욱 정제할 수 있는점에 특징이 있으며, 이 때 처리해야 할 중합체조성물의 휘발성 물질의 함량은 특히 제한되지 않고, 통상 2중량% 이하, 바람직하게는 0.01∼2중량%, 더욱 바람직하게는 0.05∼1.5중량%이다.

이하, 본 발명을, 도면을 참조해서 더욱 설명한다. 도 1은 본 발명의 장치의 일실시예를 표시한 설명도로, 임의의 폴리스티렌을 예로 취해서 도 1에 의거해서 설명한다. 폴리스티렌은 일례일 뿐, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

중합반응탱크(도시생략)로부터 이송된 폴리스티렌과, 스티렌단량체와 용매를 포함한 휘발성 물질을 함유하는 폴리스티렌조성물(1)을, 탈기조제로서의 발포조제용의 첨가노즐장치(2)에 공급한다. 첨가노즐장치는, 용융폴리스티렌의 유동방향과 반대방향으로 향한 적어도 1개의 개구부를 지녀, 용융폴리스티렌의 유동방향과 반대방향으로 발포조제를 연속적으로 유출·첨가할 수 있도록 구성되어 있다. 휘발성 물질의 양이 2중량%를 초과하면, 폴리스티렌조성물을, 상기 정지형 혼합장치에 공급하기 전에 미리 탈기용 탱크(도시생략)에 공급하여, 해당 폴리스티렌중합체조성물중의 휘발성 물질의 함량이 2중량% 이하로 되도록 탈기용 탱크의 온도 및 압력조건을 제어해서 처리한다. 한편, 물, 적어도 1개의 수산기 혹은 카르보닐기를 함유하고 비점이 미반응단량체 및 용매보다도 낮은 지방족 탄화수소화합물이나 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 발포조제(6)를, 상기 폴리스티렌조성물에 의거해서 10중량% 미만의 양으로 라인(10)을 개재해서 첨가노즐장치(2)에 공급하고, 상기 용융폴리스티렌의 유동방향과 반대방향으로 유출함으로써 첨가한다.본 발명에서는, 발포조제를 상기 반대방향으로 첨가할 경우, 상기 발포조제가 상기 첨가노즐장치로부터 흘러넘치는 형태로 흘러나가 상기 첨가노즐장치전체에 걸쳐서 균일하게 퍼지므로 후속의 정지형 혼합장치(3)의 혼합성능을 현저하게 증가시킬 수 있다. 여기서 "중합체조성물의 유동방향과 반대방향으로의 발포조제의 도입"이란, 상기 유동방향에 대해서 완전히 반대방향으로 발포조제를 도입하는 경우외에도 , 상기 유동방향과 소정의 각도를 이루는 상기 유동방향과 반대방향으로 발포조제를 도입하는 경우도 포함한다. 여기서 각도는 제한되지 않지만, 바람직하게는 ±45°(중합체조성물의 유동방향에 대해서 정반대의 방향은 0°임), 더욱 바람직하게는 ±5°이다.

이에 대해서, 상기 발포조제를 본 발명의 방법과 반대로 상기 폴리스티렌조성물의 유동방향으로 첨가할 경우, 상기 발포조제는 하류에 설치된 상기 정지형 혼합장치의 1개의 점에 공급되게 된다. 따라서, 발포조제가 균일하게 분산되거나 혼합되지 않게 됨으로써, 혼합성능이 저하되므로 바람직하지 않게 된다.

첨가노즐장치(2)에 공급되는 상기 용융중합체조성물(폴리스티렌)과 상기 발포조제는, 상기 중합체의 분해온도보다도 낮지만 발포조제의 상압하에서의 기화온도보다도 높은 온도영역에서 발포가 일어나지 않도록, 압력을 인가하면서 상기 발포조제를 첨가할 필요가 있다. 보다 바람직하게는, 이와 같이 해서 첨가된 발포조제가 연결되어 설치된 상기 정지형 혼합장치에 이를 때까지는 상기 첨가노즐장치용의 배관 및 상기 첨가노즐장치와 상기 정지형 혼합장치를 접속하는 배관의 관벽에 접촉하지 않도록, 해당 발포조제를 첨가노즐장치(2)직후에 접속된 정지형 혼합장치(3)에 도입한다.

또, 상기 발포조제가 상기 정지형 혼합장치(3)에 이르기 전에 상기 첨가노즐장치에 설치된 배관 및 상기 첨가노즐장치와 상기 정지형 혼합장치를 접속하는 배관과 접촉하게 되면, 관벽부분에서의 상기 폴리스티렌조성물의 유동속도가 매우 낮으므로, 발포조제의 두꺼운 층이 형성되어 정지형 혼합장치의 혼합성능이 낮아지게 된다. 한편, 배관의 벽에 접촉하지 않을 경우에는, 두꺼운 층이 형성되지 않아, 정지형 혼합장치의 성능도 낮아지지 않는다. 이와 같이, 발포조제를 배관벽과 접촉하지 않도록 하는 것은, 상기 첨가노즐장치를 상기 폴리스티렌조성물의 유동중심부근방에 설치해서, 해당 첨가노즐장치가 배관과 접촉되지 않게 함으로써 실현할 수 있다.

그 밖의 운전조건이 동일하다고 상정하면, 발포조제(6)의 첨가량이 많을수록, 탈기용 탱크이후의 최종 제품에 잔류 휘발성 물질의 양은 더욱 저감되나, 발포조제를 중합체조성물에 대해서 소정 한계를 초과한 양으로 첨가하면, 현저한 효과의 상승은 관찰되지 않으므로, 발포조제의 첨가량의 상한치는 중합체조성물의 양에 대해 10중량%정도인 반면, 하한치는 통상 0.1중량% 이상이며, 바람직하게는 0.5∼3중량%이다. 발포조제의 첨가량이 10중량%를 초과하면, 현저한 효과의 상승은 관찰되지 않고, 또, 발포조제(6)의 증발을 위한 열부하 및 증발된 발포조제(6)의 회수를 위한 열부하가 증가하여 경제적으로 바람직하지 못하다. 또, 효과적으로 휘발성 물질을 제거하기 위해서는, 발포조제의 첨가량을 중합체조성물중에 함유되어 있는 휘발성 물질의 양과 동등 또는 그 이상으로 한다. 발포조제의 양이 중합체조성물중에 함유된 휘발성 물질의 양에 비해서 너무 적으면, 효과가 낮아지는 한편, 발포조제의 첨가량이 중합체조성물에 대해서 10중량%를 초과하면, 효과가 비례해서 증가하지 않을 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 유출된 발포조제의 회수를 위한 에너지가 증가하게 되어, 예를 들면 탈기용 탱크와 진공펌프의 크기를 크게 하기 위한 개량이 필요하므로 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 휘발성 물질을 확실히 제거하기 위하여, 상기 중합체조성물과 상기 발포조제를 해당 발포조제의 상압에 있어서의 기화온도보다 높은 온도로 가열용융시키고 있으나, 이 온도를 중합체의 분해온도보다도 높은 온도로 승온시키면, 중합체의 품질이 역으로 악영향을 받으므로 바람직하게 않게 된다. 일반적으로 상기 중합체조성물과 발포조제는, 해당 중합체의 분해온도보다도 5∼150℃정도 낮은 온도로 가열하는 것이 바람직하며, 그 이유는, 이 온도에서 해당 중합체의 유동성과 탈기효과간의 균형이 양호하기 때문이다. 가열온도는 통상 100℃∼400℃이며, 바람직하게는 150℃∼350℃이다. 중합체가 내충격성 폴리스티렌, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, ABS공중합체 등의 열적 변성되기 쉬운 것일 경우, 260℃ 이하의 온도에서 처리하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리스티렌의 경우, 바람직하게는 150℃∼300℃, 보다 바람직하게는 180∼280℃의 온도에서 처리한다.

본 발명에서는, 발포조제는, 중합체조성물이 탈기용 탱크내로 도입될 때까지 실질적으로 발포되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 온도에 있어서의 발포조제의 증기압과 동일 또는 그 이상의 압력을 유지하는 것이 중요하다. 압력이 발포조제의 증기압보다도 낮으면, 발포가 일어나서, 가스화된 발포조제와 상기 중합체조성물간의 밀도 및 점도차가 증가하여, 정지형 혼합장치내에서 분산 및 혼합이 거의 일어나지 않게 된다. 그 결과, 정지형 혼합장치내에서 발포조제가 발포되지 않는 조건하에서의 운전에 비해서, 최종 제품의 잔류 휘발성 물질의 양이 증가한다. 따라서, 정지형 혼합장치(3)내에서는, 탈기용 탱크내로 도입될 때까지 발포조제가 발포되지 않는 온도 및 압력에서 혼합을 행하고, 예를 들면, 폴리스티렌조성물을 사용하고 발포조제로서 물을 사용한 경우, 245℃에서 압력을 40바 이상으로 유지한 채로 이들을 정지형 혼합장치내에서 혼합한다. 정지형 혼합장치는 구조가 간단하고 압력손실이 적기 때문에, 소요 전력도 적어, 매우 경제적이므로 바람직하다. 또한, 정지형 혼합장치는, 흐름을 분할시켜 혼합을 행할 수 있는 인라인 다단연속식의 관형상 혼합장치인 한 특히 한정되지 않으며, 일반적으로 소위 스태틱믹서를 사용할 수 있다. 또, 내부에 사용된 요소의 구조가 제조사에 따라 상이한 각종 정지형 혼합장치가 각종 제조사에서 시판되고 있다.

상기 정지형 혼합장치(3)에 도입된 상기 발포조제와 폴리스티렌조성물은, 균일하게 분산·혼합된 후, 라인(7)을 통해 탈기용 탱크(4)내로 도입된다. 도 1에 있어서, 이 탈기용 탱크(4)는 상하부방향이 연직방향에 상당하는 정면도로서 표시되어 있고, 이 탱크는 상부에 중합체조성물용의 압출장치(11)를 지니고 있다. 중합체조성물은 라인(7)을 통해서 이 압출장치(11)에 형성된 적어도 1개의 개구부(13)의 상부(13a)로 도입된 후, 그의 하부(13b)로부터 스트랜드형태의 발포된 중합체조성물(12) 등의 얇은 제품으로서 연직방향으로(하향으로) 압출된다. 이 압출장치는 탈기용 탱크내부에 설치해도 된다.

압출장치는 개구부와 함께 제어밸브와 가열기를 지니는 것이 바람직하다. 가열기내의 압력과 배출유량은 제어밸브에 의해 제어되는 한편, 중합체조성물은 개구부(13)를 통해 탈기용 탱크내로 압출된다. 제어밸브는 라인(7) 및 해당 라인(7)앞의 정지형 혼합장치(3) 내의 압력을 발포조제가 발포되지 않는 압력하로 유지할 필요가 있으나, 개구부만으로 라인(7) 및 해당 라인(7)앞의 정지형 혼합장치(3) 내의 압력을, 발포조제가 발포되지 않는 압력으로 유지할 수 있을 경우에는, 압출장치는 특히 상기 제어밸브를 지닐 필요가 없으므로, 제어밸브를 생략할 수 있다. 제어밸브의 설치장소는, 라인(7)이 탈기용 탱크로 들어온 지점의 바로 앞이 바람직하다. 압출장치내에 수납된 가열기는 열교환기로 이루어져 있으나, 예를 들면, 다관식 열교환기, 판핀형 열교환기, 스태틱믹스형 열교환기 등의 중합체용액을 가열하는 데 일반적으로 사용되는 열교환기인 한 특히 제한되지 않는다. 이 가열기는 탈기용 탱크의 상부플랜지부 위나 내부의 어느 위치에 설치해도 된다. 압출장치는 특히 상기 가열기내에 설치할 필요는 없고, 라인(7)으로부터 보내진 중합체조성물의 온도가, 발포조제의 발포시의 증기의 잠열에 의해 중합체조성물이 냉각되더라도 충분히 유동성이 유지되는 온도라면 상기 가열기는 생략할 수 있다.

개구부에 대해서는, 각종 밸브나 압출장치에 사용하는 각종 다이를 사용할 수 있다. 예를 들면, 밸브로서는, 니들밸브, 퍼지밸브, 벤트밸브, 다이헤드밸브 등을 들 수 있고, 다이로서는 과립화용의 스트랜드다이외에, 매니폴드다이, 물고기꼬리형상다이, 코트행어다이, 스크루다이 등의 시트용 T자형 다이; 직선형 다이, 크로스헤드다이, 오프셋다이 등의 관용 원형다이 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로, 혹은 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다. 개구부는, 용융된 중합체조성물을 탈기용 탱크내로 직접 도입할 수 있는 한 탈기용 탱크의 상부플랜지부의 위나 내부의 어느 위치에 설치해도 된다. 여기서, 도입장치의 개구부(13)의 단면형상은 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 원형, 타원형, 각형, 선형 혹은 이들의 조합형, 또는 부정형(일정하지 않은 형태)을 사용할 수 있다. 또, 탈기용 탱크의 운전조건에 따라, 개구부앞의 압출장치내에서 다소 발포가 가능한 것으로 상정하면, 통상, 탈기용 탱크내로 도입할 때, 용융상태의 스티렌계 중합체를 액체상태로 유지할 수 있는 온도 및 압력에서 분산·혼합되어 있는 예를 들면 물이 개구부로부터 탈기용 탱크내로 일시에 방출됨으로써, 휘발성 물질을 균일하게 발포·제거할 수 있다. 이 때, 용융상태의 스티렌계 중합체를 개구부로부터 연직방향 하향으로 공급할 경우, 개구부(13)의 하부(13b)로부터 압출된 용융수지를 발포시키는 방법에 의해 휘발성 물질의 감소비율이 크게 달라진다. 개구부로부터 압출된 용융수지가 일정한 유속으로 신속하게 연직방향 하향으로 흐를 때, 발포조제를 발포시켜서, 그 표면적을 증대시켜, 휘발성 물질의 증발 및 분리를 촉진시킨다. 즉, 개구부로부터 압출된 발포상태의 용융수지의 휘발성 물질의 저감효과는, 연직방향에 대해서 직각인 방향의 상기 발포된 중합체생성물의 상기 식(1)로 표시되는 발포계수 B가 1.4 이상인 경우 커진다. 또, 발포계수가 어느 정도 증가하면 그 이상 발포계수를 크게 해도, 휘발성 물질의 저감효과는 변하지 않고; 불균일한 발포가 일어나므로 용융수지가 비산되어, 해당 수지가 탈기용 탱크의 내벽에 부착되어 안정한 단면형상의 유지가 불가능해지므로, 탈기효과가 감소된다. 따라서, 발포계수는 50 이하가 바람직하다.

상기 식(1)에 있어서, A'는 개구부의 하부(13b) 근방의 탈기용 탱크벽에 설치된 관찰경 등을 통해 발포상태를 관찰하고, 50㎝∼1m 낙하한 발포중합체조성물의 연직방향에 대해 직각인 방향인 형상으로부터 평균단면적을 구함으로써 얻고 있다. 발포상태가 관찰되는 중합체조성물은 연속적으로 공급되므로, 개구부로부터 매달린 상태에 있는 것과, 발포하면서 낙하하는 상태로 되어 있는 것도 있으나, 발포가 균일하고, 발포계수가 1.4 이상인 것이 바람직하며, 특히 직각방향의 형상은 한정되지 않는다. 발포계수는, 구체적으로는, 개구부로부터 압출된 발포상태의 용융수지를 사진이나 비데오필름으로 촬영해서 발포상태의 폴리머의 형상으로부터 구한 단면적의 평균치를 산출함으로써 구한다. 또한, 이러한 발포상태를 확고히 하기 위하여, 압출장치의 운전조건으로서, 해당 압출장치로부터 압출된 중합체조성물의 용융점도가 발포형상을 유지할 수 있는 점도일 필요가 있다. 이러한 점도의 조정은, 용융수지의 온도를 제어, 즉, 해당 수지의 온도를 유동성과 탈기효과간의 밸런스가 양호한 온도로 제어한 후, 개구부로부터 중합체조성물을 압출한다. 이러한 휘발성 물질의 제거처리동안, 중합체는 적어도 용융상태로 유지된다.

압출장치의 개구부를 통과한 용융수지의 평균유량 S를 개구부의 단위단면적당으로 표현하는 것으로 상정하면, 특히 바람직한 작동조건은, 하기 식(2):

2g/㎟·hr＜S＜20㎏/㎟·hr (2)

로 표시되는 범위에서 조작하는 것이 바람직하다.

이 범위에서는, 개구부도입전의 용융수지의 압력과 탈기용 탱크내로의 도입후의 용융수지의 압력간의 차가 커져; 용융상태의 스티렌계 중합체가 액체상태를 유지할 수 있는 온도와 압력에서 분산·혼합된 발포조제가 개구부로부터 한번에 탈기용 탱크내로 용이하게 방출될 수 있으며; 그 결과, 균일한 발포가 일어남으로써, 휘발성 물질이 제거된다.

평균유량이 2g/㎟·hr 미만인 경우에는, 발포가 연속적으로 수행되지 않으므로, 탈기효과가 작아진다. 따라서, 평균유량은 바람직하게는 20g/㎟·hr 이상, 더욱 바람직하게는 100g/㎟·hr 이상이다.

또, 평균유량이 20㎏/㎟·hr를 초과하면, 처리량이 너무 커져서, 균일한 발포가 곤란해져, 바람직하지 않다. 보다 바람직한 평균유량은 10㎏/㎟·hr 이하이다.

평균유량을 이들 바람직한 범위로 유지하기 위해서는, 개구직경은, 개구부에 대해서 스트랜드다이 혹은 각종 밸브를 사용할 경우, 세공이나 오리피스의 개구직경을 통상 0.1∼50㎜, 바람직하게는 1∼30㎜범위가 되도록 선택하도록 하면 된다. 다른 다이에 있어서는, 슬릿의 폭이 통상 0.1∼30㎜, 바람직하게는 0.5∼20㎜이다. 개구부에 대해 스트랜드다이 혹은 각종 밸브를 사용할 경우, 개구부이전에서는 거의 발포되지 않는 조건하에서 중합체조성물을 노즐형상의 개구부를 지닌 압출장치(11)로부터 탈기용 탱크(4)로 도입할 때에는, 중합체조성물의 분해온도보다도 낮지만 발포조제의 상압하에서의 기화온도보다 높은 온도영역에서 유지된 발포가 일어나지 않는 압력으로 발포조제를 함유하는 중합체조성물이 일시에 발포가 일어나므로, 균일하게 발포된 스트랜드형태로 압출된다. 발포조제의 발포와 동시에, 휘발성 물질의 증발이 일어나므로, 중합체조성물은 발포되어 스트랜드의 직경이 커지게 된다. 탈기효과를 증대시키기 위해서, 탈기용 탱크의 구조는, 압출장치의 개구부와 탈기용 탱크의 바닥부간의 거리가 충분하여, 발포조제의 15% 이상이 발포·증발할 때까지 스트랜드의 형상을 유지할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. 여기서, 발포조제의 발포비율은, 탈기용 탱크의 바닥부에 부착된 샘플링구멍으로부터 발포중합체조성물을 꺼내어 발포조제의 양을 구함으로써 얻을 수 있다. 스트랜드를 균일하게 할 수 있는 조건으로서, 도입노즐을 통과하는 용융수지의 평균유량 S를 노즐형상의 개구부의 단위단면적당으로 표시할 때, 상기 식(2)로 표시되는 범위에서 조작하는 것이 특히 바람직하다.

스트랜드를 균일하게 할 수 없거나, 팽창해서 찢어져 버리면, 발포가 불균일하게 되므로 휘발성 물질의 감소효과가 작아질 경우가 있다. 스트랜드가 균일하게 발포되어, 발포계수가 1.4 이상이면, 발포가 균일하게 일어나, 탈기용 탱크에서는 균일하게 분산된 발포조제가 더욱 균일하게 발포될 수 있어, 중합체 자체의 경계막이 얇아져, 휘발성 물질의 증발을 용이하게 해주는 것으로 추정된다. 용융수지중에서 발포하는 발포조제에 의해 형성된 기포의 상태, 예를 들면, 물에 의해 형성된 기포의 상태를 직접 관찰하는 것은 불가능하나, 개구부로부터 압출된 용융수지의 스트랜드의 발포상태는 이 용융수지중에서 발포하는 물에 의해 형성된 셀의 상태간의 상관성이 크므로, 스트랜드의 직경(두께)을 제어함으로써 휘발성 물질을 저감시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 여기서, 개구부로부터 압출된 용융수지의 스트랜드의 팽창계수 B의 직접 제어는, 탈기용 탱크의 온도와 압력, 또는 노즐로부터압출되기 전의 용융수지의 온도와 압력을 상기 범위로 조정함으로써 제어하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 발포조제(6)를 정지형 혼합장치(3)내로 도입해서 혼합한 후, 중합체조성물을 라인(7)을 통과시켜, 적어도 1개의 개구부(13)를 지닌 압출장치를 경유해서 탈기용 탱크(4)로 도입해서 발포를 행한다.

탈기용 탱크(4), 즉 최종단계에서는, 배출기, 송풍기, 진공펌프 등의 진공장치(도면에서는 도시생략)에 의해 라인(8)을 통해 진공이 유지된다. 탈기용 탱크(4)는 통상 8㎜Hg 이상, 바람직하게는 10㎜Hg 이상, 하지만 통상 50㎜Hg 미만의 압력하에서 조작된다. 용융수지의 유동성을 유지하기 위해서는, 탈기용 탱크의 온도를, 중합체의 분해온도보다 5∼150℃ 낮은 온도, 바람직하게는 100∼400℃의 온도, 더욱 바람직하게는 150∼350℃의 온도로 승온하기 위한 가열이 필요하며, 그 이유는 증발잠열에 의해 발포상태의 용융수지를 냉각시켜 발포상태의 용융수지를 고점도상태로 하기 위해서이다. 유지되어야 할 압력은 8㎜Hg 미만일 수도 있지만, 전술한 바와 같이 갑자기 유출된 발포조제로서의 물을 회수할 때의 트랩내에서의 물의 동결을 방지하기 위한 수단이 필요하며, 그것을 위한 에너지가 증가하므로 바람직하지 않다.

상기 조건하에서 처리된 폴리스티렌은 펌프(5)에 의해 탈기용 탱크(4)로부터 배출되고, 라인(9)을 통과해서, 제립기(도시생략)로 공급되어 잔류 휘발성 물질의 함량이 매우 낮은 제품으로 된다.

또, 본 발명에 있어서, 첨가하는 발포조제로서는, 물 또는 적어도 1개의 수산기 혹은 카르보닐기를 함유하고 비점이 미반응 단량체나 용매보다도 낮은 지방족 탄화수소화합물을 사용할 수 있다. 이러한 지방족 탄화수소화합물의 예로서는, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알콜류, 아세톤, 에틸메틸케톤 등의 케톤류 등을 들 수 있다.

이하, 본 발명을 다음의 각 예에 의해 상세히 설명하나, 이하의 특정예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.

실시예 1

본 실시예에 있어서는, 도 1에 표시한 장치를 사용하고, 중합체조성물로서 스티렌의 중합체인 폴리스티렌(이하, "GPPS"라 약칭함)을 사용하고, 또 중합용매로서 에틸벤젠을 함유하는 것을 사용하였다.

중합반응탱크내에서 중합해서 얻어진 폴리스티렌을, 도면의 상류에 설치된 탈기용 탱크(도면에 도시되어 있지 않음)내에서 230℃, 350㎜Hg의 조건하에서 휘발성 물질의 양이 2중량% 이하가 될 때까지 탈기시킨 후, 얻어진 폴리스티렌을 첨가노즐장치(2)에 공급하였다. 첨가노즐장치(2)에서는, 발포조제로서 물을 사용해서, 폴리스티렌의 유동방향에 대해서 완전히 반대방향(유동방향에 대해서 0˚의 각도)으로 첨가되도록 라인(10)을 통해 첨가노즐장치(2)에 공급하였다. 물의 첨가위치는 폴리스티렌의 유동의 거의 중앙이었고; 이 물이 상기 첨가노즐장치로부터 흘러넘치는 형태로 흘러나와, 해당 첨가노즐장치전체에 걸쳐 균일하게 퍼지도록 해당 중합체의 분해온도보다도 낮지만 물의 상압에서의 기화온도보다도 높은 온도영역에있어서, 발포가 일어나지 않도록 압력을 인가한 후, 이 물을 그 뒤에 직접접속된 정지형 혼합장치(3)내로 도입하였다. 또, 정지형 혼합장치(3)내에서도 물의 발포가 일어나지 않도록 온도 및 압력을 유지하였다.

물이 균일하게 분산된 폴리스티렌조성물은, 폭 2㎜, 길이 200㎜(단면적: 399.14㎟)의 복수의 개구부가 연직방향 하향으로 형성된 압출장치(11)내로 도입하여 탈기용 탱크(4)로 압출하였다. 탈기용 탱크(4)에서는, 온도를 230℃, 압력을 10㎜Hg로 유지하고; 개구부의 단위면적당 처리량이 0.2㎏/㎟·hr가 되도록 탈기용 탱크내로 폴리스티렌조성물을 압출함과 동시에, 함께 혼합되어 있는 물을 개구부로부터 한번에 탈기용 탱크내로 방출함으로써 발포상태의 용융수지를 시트형상으로 생성하였다.

이 시트형상의 발포상태의 용융수지를 개구부 근방에 위치된 복수의 관찰경을 통해 비데오촬영에 의해 관찰하고, 상기 개구부아래의 50㎝∼1m사이의 발포중합체조성물의 연직방향에 대해서 직각방향의 단면적의 평균값을 구함으로써, 상기 식(1)로부터 발포계수 B의 값을 구했다.

제품중의 잔류 휘발성 물질의 질량은 가스크로마토그래피에 의해 구하고, 그 운전조건 및 결과를 함께 표 1a에 표시하였다.

실시예 2

물이 균일하게 분산된 폴리스티렌조성물을, 연직방향 하향으로 설치된 노즐직경이 2㎜(단면적: 3.14㎟)인 복수의 노즐로 이루어진 개구부를 지닌 압출장치(11)에 공급하고, 탈기용 탱크(4)내의 온도 및 압력을 245℃, 10㎜Hg로 유지한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 처리를 행하였다. 폴리스티렌조성물은, 노즐의 단위면적당 0.2㎏/㎟·hr의 처리량이 되도록 탈기용 탱크내로 압출함과 동시에, 함께 혼합되어 있는 물을 노즐로부터 한번에 탈기용 탱크내로 방출함으로써 발포상태의 용융수지를 생성하였다.

이 발포상태의 용융수지를 노즐근방에 설치된 관찰경을 통해 비데오촬영에 의해 관찰하고, 상기 노즐아래의 50㎝∼1m사이의 발포중합체조성물의 연직방향에 대해서 직각방향의 직경의 평균값을 구함으로써, 상기 식(1)로부터 발포계수 B의 값을 구했다.

실시예 3

폴리스티렌대신에 부타디엔고무로 변성된 고충격 폴리스티렌(HIPS)을 사용하고, 각 조건을 표 1a에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1a에 표시하였다.

실시예 4

폴리스티렌대신에 스티렌/아크릴로니트릴공중합체(SAN)를 사용하고, 각 조건을 표 1a에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1a에 표시하였다.

실시예 5

물의 첨가량을 줄이고, 각 조건을 표 1a에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1a에 표시하였다.

실시예 6

운전조건을 표 1b에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1b에 표시하였다.

실시예 7

탈기용 탱크의 운전조건을 표 1b에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1b에 표시하였다.

실시예 8

중합용매로서 에틸벤젠 대신에 크실렌을 사용하여 중합해서 얻어진 폴리스티렌을 사용하고, 각 조건을 표 1b에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1b에 표시하였다.

실시예 9

물대신에 메탄올을 사용하고, 각 조건을 표 1b에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1b에 표시하였다.

실시예 10

물대신에 아세톤을 사용하고, 각 조건을 표 1b에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1b에 표시하였다.

비교예 1

폴리스티렌의 유동방향과 동일한 방향으로 물을 첨가하고, 각 조건을 표 1c에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1c에 표시하였다.

비교예 2

라인(7)의 압력조건을 표 1c에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1c에 표시하였다.

비교예 3

첨가노즐장치(2)에 도입되는 폴리스티렌중의 잔류 휘발성 물질의 양을 2중량% 이상이 되도록 각 조건을 표 1c에 표시한 바와 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 처리를 행하였다. 그 결과를 표 1c에 표시하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
중합체조성물중의 중합체의 종류	GPPS	GPPS	HIPS	SAN	GPPS
용매의 종류	에틸벤젠	에틸벤젠	에틸벤젠	에틸벤젠	에틸벤젠
첨가노즐장치(2)에 공급되는 중합체조성물에 함유된 휘발성 물질(%)	0.94	0.94	0.82	0.27	0.94
첨가노즐장치(2)에 공급되는 중합체조성물의 온도(℃)	230	245	225	220	245
라인(7)에서의 압력(바)	55	55	55	55	55
발포조제의 종류	물	물	물	물	물
중합체조성물의 양에 대한 첨가노즐장치(2)에 첨가된 발포조제의 양(중량%)	2.9	2.9	2.9	2.9	1
중합체조성물의 유동방향에 대한발포조제의 첨가방향	반대방향	반대방향	반대방향	반대방향	반대방향
발포계수	5.2	7.3	4.7	3.9	3.5
탈기용 탱크의 운전압력(mmHg)	10	10	10	12	10
탈기용 탱크의 운전온도(℃)	230	245	225	220	245
최종 제품중의 휘발성 물질(ppm)	68	61	37	79	74

	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
중합체조성물중의 중합체의 종류	GPPS	GPPS	GPPS	GPPS	GPPS
용매의 종류	에틸벤젠	에틸벤젠	크실렌	에틸벤젠	에틸벤젠
첨가노즐장치(2)에 공급되는 중합체조성물에 함유된 휘발성 물질(%)	0.82	0.48	0.35	0.94	0.94
첨가노즐장치(2)에 공급되는 중합체조성물의 온도(℃)	195	225	245	225	245
라인(7)에서의 압력(바)	55	55	55	100	100
발포조제의 종류	물	물	물	메탄올	아세톤
중합체조성물의 양에 대한 첨가노즐장치(2)에 첨가된 발포조제의 양(중량%)	2.9	2.9	2.9	2.9	2.9
중합체조성물의 유동방향에 대한발포조제의 첨가방향	반대방향	반대방향	반대방향	반대방향	반대방향
발포계수	3.3	4.2	6.8	5.7	6.4
탈기용 탱크의 운전압력(mmHg)	10	30	10	10	10
탈기용 탱크의 운전온도(℃)	195	225	245	225	245
최종 제품중의 휘발성 물질(ppm)	71	54	82	58	65

	비교예 1	비교예 2	비교예 3
중합체조성물중의 중합체의 종류	GPPS	GPPS	GPPS
용매의 종류	에틸벤젠	에틸벤젠	에틸벤젠
첨가노즐장치(2)에 공급되는 중합체조성물에 함유된 휘발성 물질(%)	0.94	0.94	2.5
첨가노즐장치(2)에 공급되는 중합체조성물의 온도(℃)	245	245	245
라인(7)에서의 압력(바)	55	5	55
발포조제의 종류	물	물	물
중합체조성물의 양에 대한 첨가노즐장치(2)에 첨가된 발포조제의 양(중량%)	2.9	2.9	2.9
중합체조성물의 유동방향에 대한발포조제의 첨가방향	동일방향	반대방향	반대방향
발포계수	×¹⁾	×	×
탈기용 탱크의 운전압력(mmHg)	10	10	10
탈기용 탱크의 운전온도(℃)	245	245	245
최종 제품중의 휘발성 물질(ppm)	580	714	243

주: 1) ×: 발포가 불균일하고, 수지가 비산하였음.

이상, 본 발명의 휘발성 물질을 제거하기 위한 개량된 방법을 수행함으로써, 다음과 같은 우수한 효과를 얻을 수 있다. 즉,

(1) 중합체조성물로부터 연속적으로 휘발성 물질을 제거할 수 있고, 또, 중합체조성물의 유동방향과 반대방향으로 중합체조성물에 발포조제를 첨가해서, 종래의 방법보다도 높은 압력하에, 즉 10㎜Hg 이상의 압력하에 개구부로부터 압출된 용융수지의 발포상태를 조정함으로써, 휘발성 물질을 상당히 소량 함유하는 중합체를 얻을 수 있다. 또, 발포조제로서 물을 사용할 경우, 물의 축합회수시, 물의 동결방지를 위한 특별한 수단이나 장치를 필요로 하지 않는다고 하는 효과도 있다.

(2) 중합체조성물중에 함유된 휘발성 물질의 양을 상당히 소량으로 저감시키기 위한 운전조건이 동일하다면, 종래의 방법보다도 낮은 온도에서 처리함으로써, 종래의 방법에 비해서, 열적 열화가 적고, 변색·분해가 적은 동시에 휘발성 물질의 양이 적은 중합체조성물을 얻을 수 있다.

또, 이상 본 발명을 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은, 그밖에 특정되지 않는 한 발명의 상세한 설명에 의해 하등 제한되지 않고, 오히려 첨부한 특허청구범위에 규정된 사상과 범주내에서 광범위하게 해석되는 것으로 한다.

Claims

휘발성 물질을 2중량% 이하 함유하는 중합체조성물에 발포조제를 첨가하는 공정과, 해당 중합체조성물과 발포조제를 정지형 혼합장치내에서 혼합하는 공정과, 얻어진 혼합물을 압출장치에 의해 탈기용 탱크내로 압출해서, 해당 혼합물을 발포시켜, 상기 중합체조성물로부터 휘발성 물질을 제거하는 공정으로 이루어진 중합체조성물로부터 휘발성 물질을 제거하는 방법에 있어서,

[1] 상기 중합체조성물에 상기 발포조제를 첨가하는 데 있어서, 상기 발포조제를 상기 중합체조성물의 유동방향과 반대방향으로 첨가노즐장치에 의해 유출해서 상기 중합체조성물에 첨가하고, 상기 발포조제가 첨가된 상기 중합체조성물은, 발포가 일어나지 않는 압력하에, 상기 중합체의 분해온도보다도 낮지만 발포조제의 상압에서의 증발온도보다도 높은 온도영역에서 정지형 혼합장치에 도입하고,

[2] 상기 정지형 혼합장치내에서, 상기 온도하에, 상기 발포조제가 첨가된 상기 중합체조성물은 상기 발포조제의 증기압보다도 높은 압력을 유지한 채로, 상기 발포조제와 혼합하고, 그 결과 얻어진 중합체조성물을 상기 정지형 혼합장치내를 통과시키며,

[3] 상기 발포조제가 첨가된 상기 중합체조성물은, 연직방향 하향으로 적어도 1개의 개구부를 지닌 상기 압출장치를 경유해서 상기 탈기용 탱크내로 도입하고, 그 결과 얻어진 중합체조성물이 상기 압출장치의 상기 개구부로부터 압출되므로, 상기 중합체는, 이하의 식(1):

B=A'/A (1)

(식중, A는 압출장치의 개구부의 단면적이고, A'는 상기 중합체조성물이 상기 개구부의 하부로부터 연직방향으로 50㎝∼1m 낙하한 지점에서, 발포상태의 중합체조성물의 연직방향에 대해서 직각인 방향의 평균단면적임)에 의해 부여된 발포계수 B가 1.4 이상이 되는 온도 및 압력하에서 발포체로 되고, 그 후, 상기 발포조제의 방출과 함께 휘발성 물질이 제거된 중합체로서 회수되는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항에 있어서, 상기 발포조제를 함유하는 중합체조성물은, 상기 압출장치에 의해 해당 압출장치의 상기 개구부로부터 스트랜드 형태로 압출되는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 정지형 혼합장치에 이를 때까지는 상기 발포조제가 상기 첨가노즐장치용의 배관 및 상기 첨가노즐장치와 상기 정지형 혼합장치를 접속하는 배관의 관벽과 접촉하지 않도록 해당 발포조제를 첨가하고, 상기 중합체조성물과 상기 발포조제를 해당 발포조제의 증기압보다도 높은 압력을 유지한 채로 상기 정지형 혼합장치내를 통과시키는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 탈기용 탱크는 10㎜Hg 이상의 압력하에서 조작되는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발포조제의 첨가량은 상기 중합체조성물에 의거해서 10중량% 이하인 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발포조제는 물, 수산기 또는 카르복시기중 적어도 1개를 함유하는, 비점이 미반응단량체 및 용매보다도 낮은 지방족 탄화수소화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 중합체조성물의 유동방향에 대해서 정반대의 방향으로 상기 발포조제를 상기 첨가노즐장치에 유출하는 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 중합체는 열가소성 중합체인 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발포조제가 첨가된 중합체조성물이 상기 압출장치의 개구부의 단위 단면적당 상기 개구부를 통과하는 평균유량 S는 하기식(2):

2g/㎟·hr＜S＜20kg/㎟·hr (2)

로 표시되는 범위내인 것을 특징으로 하는 중합체조성물로부터의 휘발성 물질의 제거방법.