KR100322320B1 - 유동성이고발포성이며경화성인페놀레졸수지혼합물의연속제조방법 - Google Patents
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Abstract
수지 배치의 혼합이 이축 스크류 압출기에 의해 수행되는, 경화성이고 발포성인 페놀레졸 수지 혼합물로부터 조형품을 연속적으로 제조하는 방법을 제안하였다.
Description
본 발명은 이축 스크류 압출기를 사용하여 경화성이고 발포성인 페놀레졸 수지 혼합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
페놀레졸 수지를 절연 발포체로 가공하는 방법은 공지되어 있다. 이 방법에서는 일반적으로, 다음 성분들을 서로 혼합한다:
기본 성분:
페놀레졸: 알칼리성 촉매를 사용한 페놀과 포름알데하이드의 중축합 생성물.
점도 범위: 2000 내지 120,000mPa·s(20℃).
기포 조절제: 특정 독립 기포 구조를 달성하기 위한 계면활성 화합물.
발포제: 저비등 탄화수소, H-FCHC, H-FHC 또는 산의 작용하에서 기체로 분해되는 화합물.
경화제: 무기 또는 유기 산 및 이들의 혼합물 또는 고체 산 또는 산 무수물.
첨가제:
충전제: 분말상 또는 섬유상 물질, 예를 들면, 황산바륨 또는 유리 섬유.
개질제: 고체 또는 액체 형태의 방화제, 가소제, 착색 안료, 촉진제.
발포성 페놀레졸 수지 혼합물은 연속적으로 제조할 수 없지만 특정 조치가 취해지는 경우와 고체 성분(예: 충전제, 개질제 또는 고체 경화제)이 존재하지 않는 경우에만 연속적으로 제조할 수 있다.
유입 혼합 공간을 갖는 혼합실(일정 용적의 탱크) 속에서 영구 장착된 고속 혼합 부재(예: 800 내지 1500rpm의 터빈 교반기)를 사용하여 연속적으로 이들 성분들을 균질화시킨다. 이들 성분들은 비교적 저압으로 계량 펌프를 통해 혼합실로 옮기고 원칙적으로 정상압하에서 혼합을 수행한다. 페놀레졸 수지 발포체의 경우에는 고속 혼합에 의해 열이 시스템내로 도입되어, 생성되는 발포성 혼합물의 온도를 상승시키고 극단의 경우에는 발포제를 증발시킴으로써 벨트 채널로의 진입 전에 이미 예비 발포되어 발포체의 구조를 파괴시키는 단점이 있다. 이러한 효과는 원료 성분과 계량 및 혼합 단위를 냉각시키는 것에 의해서 단기간은 억제될 수 있다.
고압 혼합실은 폴리우레탄 발포체의 제조에 적합하다. 이들의 혼합 작용은이들 성분들을 고압하에서 제트를 통해 소형 혼합실(용적: 2 내지 10㎤)로 공급하여 혼합실로부터 발포성이고 경화성인 균질 혼합물을 생성시키는 것에 기초한다. 그러나, 발포성 레졸 수지 혼합물의 연속 제조용으로 이러한 고압 혼합기를 사용하는 것은 발포제의 손실이 많고 레졸 발포체의 공극 구조가 불균일하기 때문에 부적합하다고 판명되었다.
더욱이, 발포체 혼합물이 고체 물질을 포함하는 경우, 위의 두가지 혼합 시스템 모두 부적합하다. 고체를 액체 시스템에 혼합하는 방법에는 2가지가 있다: 균질한 수지/고체 혼합물의 제조용으로 예비 혼합기의 사용, 최종 혼합기로의 공급, 여기에서 남아 있는 액체 성분을 계량하거나 또는 고체 성분과 액체 화합물의 페이스트를 제조하고 이러한 방법으로 계량 펌프를 통해 다운스트림 금형 단위를 갖는 혼합 장치로 이동시킨다. 이러한 추가의 처리 작동 이외에, 이러한 방법은 고체가 페이스트를 형성시키는 제제와 반응하지 않는 경우만으로 한정된다. 따라서, 본 발명의 목적은 위에서 기술한 단점이 없는, 발포성이고 경화성인 혼합물을 연속적으로 제조할 수 있는 방법을 개발하는데 있다.
본 발명은 수지 뱃치의 혼합이 이축 스크류 압출기에 의해 수행됨을 특징으로 하는, 발포성이고 경화성인 레졸 수지 혼합물로부터 조형품을 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다. 놀랍게도, 이러한 방법으로 제조된 수지 혼합물은 균질한 조도(調度: homogeneous consistency)를 갖고 용이하게 발포된다.
이축 스크류 압출기의 출구는 필요한 경우, 가열될 수 있는 슬롯 다이로서 구성될 수 있다. 발포와 경화 동안 발포제의 성형은 바람직하게는 트윈 벨트 프레스 속에서 수행한다.
위에서 기술한 성분으로부터의 발포성이고 경화성인 균질 혼합물의 연속 제조가 지금까지는 이를 수행하기가 불가능했지만, 이축 스크류 압출기를 사용함으로써 수행될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
다음의 잇점이 있다:
충전제를 포함하지 않는 독립 기포 발포체의 제조용 혼합물과 충전제를 포함하는 연속 기포 발포체 제조용 혼합물 둘 다 동일한 기계 속에서 추가의 처리 작동없이 제조될 수 있다. 충전제 함량은 수지를 기준으로 하여 300중량% 이하일 수 있다. 통상의 혼합 기술을 사용하여 고함량의 충전제를 포함하는 발포성 혼합물은 제조할 수 없는데, 이는 점도가 150,000mpa.s(20℃) 이상으로 상승되기 때문이다. 발포제와 같은 저점성 물질을 수지 및 고체와 같은 고점성 물질과 가공하여 1회 작동에서 균질 혼합물을 제공하기에 압출기 스크류는 1분당 200 내지 400회전인 것이 충분하다.
200 내지 400rpm에서 저속 혼합에 의해 발포체의 기포 구조에 역효과를 제공할 수 있는 공기 함유 기포는 교반되지 않는다.
조기 발포의 결과에 따른 열의 현저한 도입은 관찰되지 않는다.
이축 스크류 압출기는 자가 세정성이므로 세정 목적의 용매(예: 알콜 또는 아세톤)의 사용이 불필요하다.
실시예
표 1에 나타낸 다음의 성분을 유동성이고 발포성이며 경화성인 페놀레졸 수지 혼합물을 제조하기 위해 이축 스크류 압출기[제조원: 베르너 운트 플라이더러 (Werner ＆ Pfleiderer)로 부터의 콘티누오(Continuo) 모델]로 펌프를 통해 연속 공급한다. 생성된 혼합물은 다음의 데이터를 갖는 연속 작동 트윈 벨트 프레스 속으로 도입시킨다:
트윈 벨트 프레스의 길이: 20m
상부와 하부 벨트 사이의 거리: 50mm
트윈 벨트의 폭 : 1.2m
트윈 벨트 프레스의 온도 : 50 내지 60℃
혼합물은 시트 프레스의 상부 벨트와 하부 벨트 사이에서 발포 및 경화시킨다. 벨트 프레스로부터 생성되는 발포된 레졸 시트의 생밀도(fresh density)를 측정한다. 제시된 다른 특성은 시트를 콘디셔닝한 후 측정한다.
실시예 1에서의 레졸 발포체는 90%를 초과하는 독립 기포 구조와 양호한 절연 특성을 갖는 발포체이며 실시예 2 및 3에서는 DIN 4102에 따르는 B-1 또는 A-2 등급의 저가연성 발포체이다.
표에서, 용어는 다음의 의미를 갖는다:
디나폴 레졸(DYNAPOR Resol) 1153 * 점도 3500mPa/s(20℃)
디나폴 레졸 9700/83l4 * 점도 9000mPa/s(20℃)
디나폴 경화제 7153 노볼락+페놀설폰산+H2SO4
디나폴 경화제 7156 쿠멘설폰산/톨루엔설폰산/H2SO4
60/l4/8/H2O
디나폴 경화제 VW 420 쿠멘설폰산 + 폴리글리콜
* 발포 수지
도 1은 실시예 1에서 사용된 이축 스크류 압출기[제조원: 베르너 운트 플라이더러(Werner ＆ Pfleiderer)의 콘티누오(Continuo) 모델]의 개략도이다.
< 도면의 부호에 대한 간단한 설명>
a: 스크류 (screw)
b: 반죽부(kneading section)
c: 출구 플레이트(outlet plate)
Claims (3)
- 경화성이고 발포성인 페놀레졸 수지 혼합물로부터 조형품을 연속적으로 제조하는 방법에 있어서, 수지 뱃치의 혼합이 이축 스크류 압출기에 의해 수행됨을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 조형품의 성형이 트윈 벨트 프레스 내에서 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 이축 스크류 압출기의 출구가 슬롯다이로서 구성되는 방법.
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