KR100371887B1 - 열가소성재료의 제조방법 - Google Patents

열가소성재료의 제조방법 Download PDF

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호프만 위르겐
올리히 힐마르
마일란 엘마르
부스 클라우스
챠우데르나 베른하르트
그라보브스키 스펜
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바스프 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 진행 방향에 따라
- 투입기에 의해 탄성중합체 성분 A를 압출기로 이송하는 투입 구간,
- 하나 이상의 정체 요소 또는 각각 하나 이상의 탈수구를 포함하는, 탈수에 필요한 압출 구간,
- 하나 이상의 운반 스크류 또는 하나 이상의 혼합, 반죽 및(또는) 기타 가소화 요소가 장착된 구간,
- 하나 이상의 열가소성 중합체 B가 용융물로서 압출기에 유입될 수 있는 구간,
- 하나 이상의 혼합, 반죽 및(또는) 기타 가소화 요소가 장착된 구간,
- 잔류 수분이 증기로 제거될 수 있는, 하나 이상의 탈기구가 장착되 하나 이상의 탈기 구간, 및
- 배출 영역
으로 구성되고, 이때 탈기구로부터 나오는 물은 부분적으로 혹은 전적으로 액체상태에 있으며 압출기는 50 내지 600/분의 스크류 회전 속도와 20 내지 240/초의 중간 속도로 작동되는, 동시에 회전하는 2 개의 스크류로 된 이중 스크류 압출기에서 탄성중합체 성분 A를 혼합하는 것으로 이루어진, 내충격성 개질된 열가소성 물질의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

열가소성 재료의 제조 방법
본 발명은 60중량% 하의 잔류 수분을 함유하는 함수 엘라스토머(elastomer) 성분 A를 기계적으로 탈수시키고, 이와 같이 탈수된 엘라스토머 성분 A'와 열가소성 중합체 B를 압출기에서 혼합하여 강화 열가소성 재료를 제조하는 신규 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 특정 성분 A와 B를 사용하는 실시 태양을 포함하는, 상기 방법의 특정 실시 태양 및 상기 방법에 의해 제조된 성형 재료 및 이 성형 재료로부터 필름, 섬유 및 성형품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
열가소성 재료 혹은 다른 플라스틱을 강화하기 위한 엘라스토머 성분으로서 그라프트되거나 그라프트되지 않은 미립자 고무를 종종 사용한다. 이러한 고무는 일반적으로 수성계에서 제조되는데, 예를 들면 유화 중합 혹은 현탁 중합으로 제조된다. 현탁 중합에서 형성된 입자, 또는 공응집 침전제의 첨가에 의해 유화 중합에서 침전되는 입자는 일반적으로 물로 세척한 후 적합한 탈수 방법에 의해 추가로 탈수된다.
여기에 적합한 방법은, 예를 들면, 공기 건조기 내지는 유동층 건조기를 이용한 승온에서의 건조 방법, 부분적 스프레이 건조 방법 및 (진공)여과, 경사 분리(decanting), 원심 분리 등의 기계적 방법 등이다. 이러한 모든 경우에 있어서, 부분적으로 탈수된 생성물을 얻게 된다.
통상적으로 사용되는 그라프트 고무의 예로는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)로 그라프트된 폴리부타디엔 및 상기 공중합체로 그라프트된 폴리-n-부틸아크릴레이트, 또는 부타디엔, 스티렌, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 (또는) 아크릴로니트릴을 기재로 하여 여러 차례의 그라프트 단계를 거쳐 형성된 고무 등을 들 수 있다. 다른 응용을 위한 고무 역시 통상적으로 수상에서의 중합을 통해서 얻어진다.
부분 탈수 후에 얻어지는 고무의 잔류 수분 함량은 60중량% 이하이며, 일반적으로 에너지를 소비하는 건조 방법에 의해 제거된다. 분말 형태로 수득되는 건조 고무는 최종적으로 용융되면서 분말 내지 과립 형태로 존재하는 열가소성 재료에 도입되어 최종 생성물이 형성된다. 또한, 고무와 열가소성 재료를 수성계에서 별도로 제조한 후 유액 또는 현탁액과 합쳐 함께 침전시키고 건조시킨 후 용융시켜 가공하는 방법도 공지되어 있다. 고무 분말은 미세 먼지 함량 때문에 건조 및 열가소성 재료로의 도입 도중에 자연발화하기 쉽다.
독일 연방공화국 특허 공개 제 20 37 784호의 제안에 따르면, 부분 탈수된 그라프트 고무를 물을 증발시키면서 SAN 용융물에 도입하여 상기 그라프트 고무를 함유하는 열가소성 재료를 얻을 수 있다. 이러한 방법은 비교적 많은 전기 에너지를 필요로 한다.
유럽 특허 공개 제 534 235호는 기계적으로 부분 탈수된 고무를 열가소성 재료의 연화점 이상에서 열가소성 재료에 도입함으로써 강화 열가소성 재료를 제조하는 방법을 설명하고 있는데, 이때 도입은 주 압출기에서 수행되며, 고무의 부분 탈수는 주 압출기의 측면에 장착된 이른바 부 압출기에서 수행된다. 고무에 남아있는 잔류 수분은 공급 위치의 전후에 존재하는 탈증기 오리피스를 통해 도입 도중에 증기로서 제거된다.
이 방법의 단점은 내충격성 열가소성 재료의 제조를 위해 두 개의 압출기를 가동할 필요가 있다는 점이다. 또한, 부 압출기에서 고무의 탈수가 완전하지 못하여 다량의 물이 주압출기에서 기화되어야 한다.
미합중국 특허 제 5 151 026호는 수함량이 50중량% 이하인, 분쇄되고 세척된 폐기물을 탈수하는 한 압출기를 설명하고 있다. 일반적으로 압출기는 오른 나선이 나 있지만 상기 탈수 작업을 위한 압출기는 왼 나선이 나 있는 짧은 구획을 포함한다. 상기 미합중국 특허로 부터의 부분 계속 특허인 동 제 5 232 649호는 이러한과정을 설명하고 있다.
일본국 특허 제 22 86 208호는 열가소성 성형 재료의 탈구를 위한 압출기로서 각각의 오른 나선형 스크류가 왼 나선부를 갖는 2개의 구획을 보유하는 2축 스크류 압출기를 기술하고 있다. 물은 압출기 내의 체 모양의 부착물인 여과기를 통해 액체로, 탈증기 오리피스를 통해 증기로 배출된다.
그러나, 상기 여과기는 예를 들어 독일연방공화국 특허 제 15 79 106호에서 합성 고무의 탈수법을 설명한 것과 같이 배출되는 중합체 물질로 인해 막히기 쉽다. 일본국 특허 제 1-202406호 역시 함수 고무상 중합체가 압출기에서 여과기가 장착된 영역에서 우선 부분 탈수되며, 잔류 수분은 대기압 하에 있는 1개의 탈증기 영역 및 감압 하에 있는 3개의 탈증기 영역에서 증발되는 방법을 설명하고 있다.
이 방법도 역시 여과기 외에도 복잡한 감압 기술을 요구한다.
미합중국 특허 제 4 802 769호는 고무 중합체와 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체의 수성 슬러리를 열가소성 재료로 가공하는 압출기를 설명하고 있다. 이때 물은 여과기를 통해 액체로 배출되고, 3단계의 탈증기 과정을 통해 중기로 배출된다. 이 방법의 단점은 여과기가 막히기 쉬운 것 외에도 여과기가 장착된 압출기 부분이 가열되고 탈증기 부분에 정체물로 인한 몇 배의 압력이 생겨 중합체 물질이 상당한 열적 및 기계적 스트레스를 받는다는 점이다.
본 발명의 목적은 앞서 언급한 단점을 보완할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 특히 함수 엘라스토머 성분과 취성(brittle) 열가소성 중합체로부터 기술적으로 간단한 방법으로 가능한 한 1단계로 내충격성 열가소성 재료를 제조하는 방법을제공한다.
본 발명자들은 이 목적을 서두에서 밝힌 방법으로 달성할 수 있음을 발견하였다. 이 방법에서 엘라스토머 성분 A는 동시에 회전하는 2중 플라이트(double-flight) 스크류를 갖는 2축 스크류 압출기에 공급된다. 이 스크류 압출기는 진행 방향을 따라 실질적으로
- 계량 수단에 의해 엘라스토머 성분 A를 압출기에 공급하는 계량 구획,
- 하나 이상의 지연 요소 및 각각 하나 이상의 부속 탈수 오리피스를 포함하는, 탈수에 필요한 하나 이상의 압착 구획,
- 운반 스크류가 장착된 하나 이상의 구획 또는 혼합, 혼련 또는 다른 가소화 요소 또는 이들 요소의 조합이 장착된 하나 이상의 구획,
- 열가소성 중합체 B가 용융물로서 압출기에 도입될 수 있는 하나 이상의 구획,
- 혼합, 혼련 또는 다른 가소화 요소 또는 이들 요소의 조합이 장착된 하나이상의 구획,
- 잔류 수분이 증기로서 제거되는, 하나 이상의 탈증기 오리피스가 장착된 하나 이상의 탈증기 구획, 및
- 배출 영역
을 포함하고, 이때 탈수 오리피스로부터 나오는 물은 부분적으로 혹은 완전히 액체상태로 존재하며, 압출기는 50 내지 600/분의 스크류 회전 속도와 20 내지 240/초의 평균 전단 속도로 작동된다.
본 발명자들은 또한 압출기의 형태 및 사용되는 성분 A와 B에 대한 상기 방법의 특정 실시 태양, 상기 방법에 의해 제조되는 열가소성 성형 재료 및 필름, 섬유 및 성형품의 제조를 위한 상기 성형 재료의 용도를 발견하였다.
이하 본 발명의 방법의 원리 및 바람직한 실시 태양을 설명하는데, 이때 구획 및 영역으로 표시된 압출기의 구성 요소는 압출기가 조립되는 각각의 구성 요소, 예를 들어, 배럴부, 스크류 세그먼트와 반드시 일치하는 것은 아니다. 구획 및 영역은 일반적으로 여러 구성 요소로 되어 있다. 구획 및 영역과 관련하여 사용한 부호는 제1도에 나타나 있다.
예를 들면, 유화 중합으로 형성되어 열건조, 경사 분리, 원심 분리 또는 여과등의 방법을 통해 60중량% 이하의 잔류 수분 함량을 갖도록 부분 탈수된 그라프트 고무를 침전시킴으로써 60중량% 이하의 잔류 수분을 함유하는 함수 엘라스토머 성분 A를 압출기의 계량 구획 (2)에 투입하는데, 이 계량 구획은 일반적으로 자동 계량 수단 및 실질적인 계량 오리피스로 구성되어 있다. 상기 계량 수단은 예를 들면 운반 물질을 계량 오리피스로 운반하거나 밀어 넣는 운반 스크류의 형태이다.
계량 구획의 적절한 스크류 구조에 의해 성분 A를 투입하고 탈증기시킬 수 있다.
또한, 경우에 따라서 갇혀있는 공기는 계량 구획에 위치하고 있는 통기 오리피트를 통해 배출될 수 있다.
다른 실시 태양에서, 압출기는 압출기의 진행 방향의 상류에 위치하면서 일반적으로 한 개 이상의 통기 오리피스를 갖는 배기 구획 (1)을 포함한다.
계량 구획과 탈증기 구획(존재하는 경우)에 사용되는 스크류 요소는 일반적으로 통상의 운반 스크류 형태이다. 통상적인 운반 스크류는 예를 들면 "토양 혼합" 프로파일(완전 자가정화(self-purging))을 갖는 요소, 전단면을 갖는 요소 또는 사각형 프로파일을 갖는 요소 또는 사다리꼴 프로파일을 갖는 요소 또는 이들 요소의 조합으로, 이 요소들은 앞서 언급한 구획에서 같거나 다를 수 있다.
함수 엘라스토머 성분은 하류의 제1 압착 구획으로 운반된다.
제1 압착 구획 (3)에서는 엘라스토머 성분에 함유된 상당량의 잔류 수분이 기계적으로 제거된다. 이 물질은 장애물로 작용하고 일반적으로 압착 구획의 말단에 존재하는 지연 요소로 운반된다. 이를 통해 압력이 축적되어("지연 영역"), 물을 엘라스토머 성분으로부터 배출시킨다. 고무의 유동학적 거동에 따라 압력은 스크류 요소, 혼련 요소 또는 기타 지연 요소의 상이한 배치에 의해 축적될 수 있다.
압력을 축적하는 모든 시판되는 공정 요소를 지연 요소로서 사용할 수 있다.
그 예로는,
- 상압 운반 스크류 요소,
- 진행 방향에 대향하는 피치를 갖는 스크류 요소,
- 다양한 폭의 비운반 혼련판을 지닌 혼련 블록,
- 역운반 피치를 갖는 혼련 블록,
- 운반 피치를 갖는 혼련 블록,
- 실린더판, 캠 및 이로부터 형성되는 블록,
- 중립형 유동제한판
- 기계적으로 조정가능한 유동제한기(활판, 방사형 유동제한기, 중앙 유동제한기)을 들 수 있다. 위에서 언급한 요소의 하나가 각각의 경우 본원에서 사용될 수 있거나 또는 2개 이상의 지연 요소가 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 지연 효과는 각각의 지연 요소 또는 지연 영역의 종류와 길이에 따라 특정 엘라스토머에 적용될 수 있다.
바람직한 것은 압출기의 압착 구획 (3)이 진행 방향에 대량하는 피치를 갖는 1개 이상의 스크류 요소 또는 혼련 블록 또는 이들 요소의 조합으로 이루어진 것이다.
제1 압착 구획에서는 압출기의 모든 구조상의 특징과 모든 작동 변수가 서로 조화되어 선택한 스크류 속도에서 엘라스토머 성분이 운반되고 압출되지만 기껏해야 가소회되거나 소량이 부분적으로 용융될 뿐이러서 완전히 용융되지 않는다.
압착 구획에서 엘라스토머 성분으로부터 압출된 물은 증기가 아니라 액상으로 압출기를 벗어난다. 덜 바람직한 경우, 이 구획에서 배출된 물이 20 중량% 이하가 증기로서 배출된다.
압착 구획에는 통상적으로 대기압 또는 초대기압 하에 존재하는 한 개 이상의 탈수 오리피스가 설치된다. 탈수 오리피스는 대략 압착 구획의 중앙에 위치하며 일반적으로 압출기의 상부에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 탈수 오리피스에는 초대기압 하에서 운반되는 엘라스토머 A의 배출을 막는 장치가 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위해서 보유 스크류(retaining screw)를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
배출수의 온도는 출구 오리피스에서 측정했을 때 일반적으로 20 내지 50 ℃이며, 25 내지 40 ℃가 바람직하다.
제1 압착 구획에서 엘라스토머 성분 및 최초 잔류 수분 함량에 따라 다르겠지만, 최초 잔류 수분의 5내지 90중량%, 바람직하게는 5내지 80중량%가 배출된다.
엘라스토머 성분이 미립자 형태의 고무일 경우, 제1 지연 영역 통과 후에 일반적으로 분말 형태를 주로 보인다.
부분 탈수된 엘라스토머 성분 A는 지연 영역을 거쳐 수송되어 다음의 압출기 구획에 들어서게 된다.
바람직한 실시 태양에서, 상기 설명한 제1 압착 구획 (3) 다음에는 다시 운반 구획 및 장애물로서 작용하는 지연 영역으로 구성된 제2 압착 구획 (3')가 존재한다. 이 구획의 경우 일반적으로 제1 압착 구획 (3)과 본질적으로 동일한 실시 형태를 보인다.
제2 압착 구획에서 엘라스토머 성분은 추가로 탈수되어 초기에 존재하는(압출전의) 물의 80 중량% 이하, 바람직하게는 5 내지 65중량%가 다시 배출된다. 회전 압출 스크류에 의해 도입되는 기계적 에너지에 의해 제2 압착 구획의 엘라스토머 성분의 온도가 일반적으로 250 ℃까지 상승한다.
이 구획에서 제거되는 물의 20 내지 99중량%는 액체로서 배출되고, 그 나머지는 증기로서 배출된다. 그러나, 탈수 오리피스는 물질의 높은 온도에도 불구하고 액체로서 배출되는 물의 비율이 70중량% 이상이 되도록 고안하는 것이 바람직하다.
이를 위해서 압출 스크류 및 보유 스크류의 형태는 출구 영역에서의 압력 축적으로 인해 물이 상당량 액상으로 남아있도록 고안한다.
일반적으로 출구 오리피스에서의 수온은 40 내지 130 ℃, 바람직한 경우 50 내지 99 ℃ 이다.
특정 실시 태양에서는 한 개 이상의 압착 구획에 결합되어 있는 한 개 이상의 탈수 오리피스가 초대기압 하에서 작동된다. 바람직하게는, 제2 압착 구획 (3')와 후속하는 압착 구획들의 탈수 오리피스가 초대기압 하에 작동된다. 통상적으로 20 bar 이하의 절대 압력을 조성한다. 외압은, 예를 들면, 배수관 및 물 제거 수단및 감압 밸브가 장착된 특수한 탈증기 돔을 통해 또는 밀접하게 상호 맞물리는 회전 보유 스크류를 통해 발생시킬 수 있다.
부분 탈수된 엘라스토머 성분은 제2 압착 구획 (3')의 끝부분에서 이미 상당량 용융되거나 완전히 용융되어 큰 융합 응집물(fused agglomerate) 형태로 존재할수 있다.
바람직한 실시 태양에서 계량 구획 및 압착 구획에서 압출기는 가열되지 않는다.
압출기는 제2 압착 구획 (3')의 하류에 추가의 압착 구획을 가질 수 있는데, 특히 엘라스토머 성분 A의 초기 잔류 수분 함량이 많을 경우에 그러하다.
최종 압착 구획을 통과하고 나면 엘라스토머 성분은 잔류 수분의 대부분이 제거되며(성분 A'), 혼합, 혼련 및(또는) 기타 가소화 요소가 장착된 구획 (5")에 도입된다( "가소화 구획").
가소화 요소는 탈수된 엘라스토머 성분 A'의 용융 및 균질화에 영향을 미치는데, 가소화에 필요한 열에너지는 대부분 가소화 요소 내의 중합체 혼합물의 마찰에 의해 얻어진다.
적합한 가소화 요소는 당업자들에게 공지되어 있는 통상적인 요소들이 고려의 대상이 되는데, 일부는 시판되고 있으며, 예를 들면 진행 방향으로 작은 피치를 갖는 스크류 요소, 좁거나 넓은, 운반 또는 비운반성 혼련판을 지닌 혼련 블록, 진행 방향에 대향하는 피치를 갖는 스크류 요소 또는 이러한 성분의 조합 등이 그것이다. 그 형태, 수량과 치수에 대한 가소화 구획에서의 가소화 요소의 선택은 중합체 혼합물의 성분에 따라, 특히 각 성분의 점도(점성) 및 연화(용융)온도 및 혼화성에 따라 결정된다.
압출기는 필요에 따라 가소화 구획 (5") 이후에 1개 이상의 가소화 구획 (5')를 추가로 가질 수 있다.
가소화 구획 (5")에서 용융된 엘라스토머 성분 A'는 열가소성 중합체 B를 위한 한 개 이상의 계량 오리피스가 있는 구획 (4)에 도달한다. 바람직한 것은 중합체 B가 용융물의 형태로 투입되는 것이다. 구획이 다수의 계량 오리피스를 가질 경우, 예를 들면, 압출기의 길이방향 축을 따라 원을 그리면서 압출기 둘레 또는 압출기 주변에 자리잡을 수 있다.
중합체 B 용융물의 투입은 압출기를 통해 이루어질 수 있는데, 더 바람직한 것은 용융물 펌프 혹은 투입 스크류와 같은 기계적으로 단순한 운반 장치를 이용하는 것이다.
열가소성 중합체 B의 용융물이 투입되는 구획 4의 영역에서, 스크류는 일반적으로 운반 효과만 갖는 운반 스크류 또는 엘라스토머 성분 A와 열가소성 재료 B의 용융물의 혼합물을 단지 소량만 균질화시킬 수 있는 운반 스크류 형태가 유리하다.
열가소성 용융물 B를 투입하는 구획 (4) 다음에 (추가의) 가소화 구획 (5)가 존재한다. 추가의 가소화 구획 (5)와 (5')(존재시)에 제1 가소화 구획 (5")에 대해 설명한 내용을 적용할 수 있다.
따라서, 열가소성 중합체 B의 용융물은 구획 (4)에서 이전의 가소화 구획(5")에서 제조된 엘라스토머 성분 A'의 "점성 용융물"에 도입된다. 바람직하게는 용융물 B의 혼합 후에 가소화 구획 (5)는 이미 가소화 상태에 있는 두 성분의 혼합물을 균질화시키는 작용을 한다.
다른 실싱태양에서는 열가소성 중합체 B의 용융물은 압출기의 가소화 구획(5)에 직접, 예를 들면 가소화 구간의 앞부분에 투입된다. 이 경우, 열가소성 계량 구획 (4)는 가소화 구획 (5)의 앞부분과 일치한다.
상기 설명한 용융물 B의 투입 방법의 변형은
- 두 개의 가소화 구획 5"와 5사이의 운반 구획으로의 투입,
- 가소화 구획으로의 직접 투입,
중에서 선택할 수 있는 데, 이러한 선택은 혼합되는 성분의 화학적 및 물리적 특성에 따라 달라진다. 예를 들면 엘라스토머 성분 A'와 열가소성 중합체 B의 용융물의 점도, 성분들의 연화온도, 비교적 고온 상태에서의 내열성 및 분해 성향, 성분들의 혼화성 및 함수성 측면에서의 사용성, 엘라스토머 성분 A'와 열가소성 중합체 B를 포함하는 중합체 혼합물의 잔류 수분 함량, 및 엘라스토머 성분 A가 미립자 형태의 고무인 경우 입자의 크기 및 그 분포 등을 들 수 있다.
제1 가소화 구획 5"는 운반만 유도하는 운반 스크류(즉 특별한 가소화 요소가 없는)를 포함하는 구획 (0)으로 대체될 수 있다. 이것은 이미 운반 스크류에 의해 도입되는 열에너지가 엘라스토머 성분 A를 용융시키기 충분할 경우 특히 적합할 수 있다.
최종 가소화 구획 다음에, 각각 한 개 이상의 탈증기 오리피스가 장착된 한개 이상의 탈증기 구획 (6) 및 (6')가 존재한다. 탈증기 구획에서는 압착 구획에서 기계적으로 아직 제거되지 못한 잔류 수분이 부분적으로 또는 완전히 제거된다.
중합체 용융물의 온도가 일반적으로 100 ℃를 초과하는 고온이기 때문에, 물은 대부분 완전히 증발된다. 물의 증발을 위해서 필요한 에너지는 이미 가소화 구획에서 얻어졌다.
탈증기 오리피스는 압출기의 상부에 위치하는 것이 바람직하다. 그러나 다른 위치도 가능하다. 참고로 열가소성 중합체 B의 용융물에 대한 공급 오리피스의 위치에 대해 설명한 내용을 탈증기 오리피스에 대해서도 적절한 측면에서 적용할 수 있다.
탈증기 오리피스는 대기압, 감압 또는 초대기압 하에서 작동될 수 있는데 모든 탈증기 오리피스는 동일하거나 상이한 압력 하에 존재할 수 있다. 감압 상태의 경우 절대 압력은 일반적으로 20내지 500 mbar; 초대기압 상태의 탈증기시에는 일반적으로 20bar 이하의 절대 압력에 이른다. 그러나 탈증기 구획을 대기압 하에서작동시키는 것이 바람직하다.
탈증기 구획의 숫자 및 탈증기 오리피스의 숫자, 위치와 치수는 탈증기 구획에 유입되는 중합체의 수분 함량 및 최종 생성물의 목적 수분 함량에 따라 결정된다. 바람직한 실시형태에서 두 개의 탈증기 구획을 지닌 압출기가 사용된다.
탈증기 구획의 탈증기 오리피스는 운반된 물질이 탈증기 오리피스를 통해 압출기로부터 배출되는 것을 방지하는 장치, 예를 들면 보유 스크류가 장착될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시형태에서 상기 장치는 탈증기 오리피스에 필요하지 않거나 일부 탈증기 오리피스에만 필요로 된다.
엘라스토머 성분 A에 함유된 잔류 수분의 상당량이 압착 구획 3과 3'에서 제거된 후, 압출 전에 엘라스로머 성분 A에 함유된 잔류 수분의 약 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 20내지 50중량%만이 모든 탈증기 구획 (6)과 (6')에서 제거된다.
탈증기 구획의 영역에서 압출 스크류는 계량 및 배기 구획에서 이미 설명했듯이 일반적으로 통상의 운반 스크류 형태이다.
압출기의 최종 구획은 배출 영역 7이다. 이 영역은 운반 스크류 및 배출 오리피스로 종결되는 폐쇄 하우징 부분으로 구성되어 있다. 예를 들면 다이 플레이트 또는 다이 스트립 형태인 다이 헤드를 배출 오리피스로서 사용하는 것이 바람직하고, 다이는 원형의(천공 플레이트), 슬롯형 또는 다른 형태를 지닐 수 있다. 다이 플레이트의 경우 압출물로서 배출되는 생성물은 통상적으로 예를 들면 물에서 냉각되어 과립화된다. 특히 슬롯형 다이를 사용할 경우에는 입방체로 과립화될 수 있다.
특정 실시 태양의 경우, 위에서 설명한 다이 스트립 대신에 통상의 압출물 배출기, 수조, 과립화기가 조합 설치된 하류에 수중 과립화기가 존재하는 특정 다이헤드를 사용한다. 중합체 용융물은 바람직하게는 원형으로 배치된 원형 홀이 있는 다이 플레이트를 통과하며 회전 칼로 절단되어 물 중에서 냉각되고, 중합체는 원형의 구슬형 입자로 고형화된다. 그러나, 홀 배치시에 원형이 아닌 다른 배치 및 원형이 아닌 다른 홀 형태도 사용된다.
다른 실시 태양에서는 다이 스트립을 통한 배출, 수조 냉각 및 과립화 대신에 고온면 절단 공정을 사용하는데, 다이 헤드로부터 배출되는 중합체 용융물은 액체로 냉각되는 것이 아니라 다이 헤드에서 배출된 후 단시간 내의 공기냉각 이후 여전히 고온 상태로 미세화(과립화)된다. 이때 형성되는 과립은 그후 추가로 냉각되거나 필요한 경우 추후 가공시에 냉각된다. 또한 고온상태에서의 추후 가공 또는 시트, 필름, 파이프로의 직접 압출도 고려할 수 있다.
또다른 특정 실시 태양에서 배출 영역 (7)에는 다이 헤드 앞에 위치하는, 압출기에서 배출되는 용융물의 여과를 위한 장치가 설치된다. 연속적인 용융물 여과를 위한 이러한 장치는 당업자에게는 잘 알려진 것이며 시판되고 있다. 필요한 경우. 여과기를 통과하기 위해 필요한 압력을 용융물 내에 축적시키기 위해 배출 영역과 용융물 여과기 사이에 예를 들면 용융 펌프 또는 스크류 운반기와 같은 운반 요소를 설치할 수 있다.
여과 장치로부터 배출되는 용융물은 앞서 설명한 대로 과립화되거나 다른 방법으로 가공된다.
배출된 중합체("압출물")의 물 함량은 중합체를 기준으로 일반적으로 0.05 내지 1.2중량%이다. 배출 오리피스로부터 배출되는 중합체 용융물의 온도는 사용된 중합체의 종류에 따라 다르지만 일반적으로 180 내지 350 ℃이다.
일반적으로 알려졌듯이, 압출기의 다양한 영역은 스크류 축을 따라 최적의 온도 프로파일을 확립하기 위해 각각 가열되거나 냉각될 수 있다. 또한 당업자들은 일반적으로 압출기의 개개의 구획의 길이가 다르다는 것을 주지하고 있다.
특정 상황에 따라 선택되는 각각의 구획의 온도와 길이는 예를 들어 상기한 바와 같은 성분의 화학적 및 물리적 특성과 성분 비율에 따라 결정된다.
이는 스크류 속도에도 똑같이 적용되는데, 스크류 속도는 넓은 범위에 걸쳐 다양하게 변할 수 있다. 한 예로 압출 스크류의 속도는 50 내지 600/분 범위일 수 있다.
압출기는 50내지 600/분의 스크류 속도에서 20내지 240/초의 평균 전단 속도를 낼 수 있는 방식으로 고안되고 작동된다. 바람직하게는, 압출기는 100 내지 350/분의 스크류 속도에서 80내지 120/초의 평균 전단 속도를 내는 방식으로 고안되고 작동된다.
평균 전단 속도란 회전하는 스크류의 외주 속도 대 스크류의 평균 플라이트깊이(flight depth) 비율을 의미한다. 따라서 그 계산법을 당업자들은 잘 알고 있다.
엘라스토머의 특성을 지니고 압출기로 투입될 수 있는 모든 중합체가 엘라스토머 성분 A로 사용될 수 있다. 특히, 처음에 언급한 대로 미립자 형태의 고무가 사용된다. 일반적으로 다른 비엘라스토머의 그라프트된 쉘을 갖는 고무가 특히 바람직하다. 압출기에 부분 탈수된 물질로서 투입되는 그라프트 고무는 본 발명의 바림직한 실시 태양의 경우 60중량% 이하, 특히 바람직한 경우 25 내지 40중량%의 잔류 물을 함유한다.
본 발명의 실시 태양은, 엘라스토머 성분 A가 그라프트 고무로 사용되는 방법을 포함하는데, 이 방법은 2 이상의 단계로 구성되고, 여기서 엘라스토머 베이스 또는 그라프트단은 하나 이상의 단량체 부타디엔, 스티렌, 알킬스티렌, 아크릴산이나 메타크릴산의 C1 내지 C10-알킬 에스테르 및 가교결합 단량체를 포함하는 소량의 기타 단량체를 중합하여 제조할 수 있고, 경질 그라프트단은 하나 이상의 단량체 스티렌, 알킬스티렌, 아크릴로니트릴 및 메틸메타크릴레이트를 중합하여 제조할수 있다. 부타디엔/스티렌/아크릴로니트릴, n-부틸아크릴레이트/스티렌/아크릴로니트릴, 부타디엔/n-부틸아크릴레이트/스티렌/아크릴로니트릴, n-부틸아크릴레이트/스티렌/메틸메타크릴레이트, 부타디엔/스티렌/아크릴로니트릴/메틸메타크릴레이트및 부타디엔/n-부틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트/스티렌/아크릴로니트릴 기재의 중합체를 포함하는 그라프트 입자 A가 바람직하다.
이 실시 태양에서는 열가소성 중합체 B로서 스티렌/아크릴로니트릴(SAN) 공중합체, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐클로라이드 또는 이들 중합체의 혼합물을 사용할 수 있다.
SAN 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 또는 이들 중합체의 혼합물이바람직하다.
또한 열가소성 중합체 B로서 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리페닐렌술파이드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아미드 및 이들 열가소성 중합체의 혼합물을 서로 또는 바로 앞 단란에서 언급한 중합체 B와 함께 서로 혼합해서 사용될 수 있다.
다른 적합한 B성분으로서 스티렌/말레산 무수물, 스티렌/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/말레산 무수물/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/메틸메타크릴레이트,스티렌/메틸메타크릴레이트/말레산 무수물, 메틸메타크릴레이트/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/이미드화 메틸메타크릴레이트, 이미드화 PMMA 또는 이들 중합체의 혼합물 기재의 공중합체를 사용할 수 있다.
모든 상기의 열가소성 중합체 B의 경우 일부 또는 모든 스티렌은 ∝-메틸스티렌 또는 핵이 알킬화된 스티렌으로 대체될 수 있다.
마지막에 언급한 중합체 B 중에서 ∝-메틸스티렌/아크릴로니트릴, 스티렌/말레산 무수물, 스티렌/메틸메타크릴레이트 기재 중합체 및 이미드화된 말레산 무수물과의 공중합체가 바람직하다.
엘라스토머 성분 A를 위한 공지된 대표적인 예는 예를 들어 SAN 공중합체와 같은 비닐방향족 화합물 기재 외부 그라프트 중합체 쉘을 갖는 공액 디엔 예를 들면 부타디엔의 중합체들이다. 또한, SAN 공중합체와 같은 비닐방향족 화합물 기재 중합체로 그라프트된 n-부틸아크릴레이트 및(또는) 에틸헥실아크릴레이트 또는 이들의 혼합물과 같은 아크릴산의 C1 내지 C10-알킬 에스테르 가교결합 중합체 기재그라프트 고무가 잘 알려져 있다. 예를 들면 실질적으로 부타디엔/n-부틸아크릴레이트 공중합체와 같은 공액 디엔과 C1 내지 C1O-알킬아크릴레이트의 공중합체 및 SAN 공중합체를 포함하는 외부 그라프트 단을 포함하는 그라프트 탄성 고무도 통상사용된다.
이러한 그라프트 탄성 고무를 통상의 방법, 특히 유화 또는 현탁 중합을 통해 제조하는 것은 잘 공지되어 있다.
SAN 그라프트 폴리부타디엔 기재 그라프트 탄성 고무는 예를 들면 독일연방공화국 특허 제 24 27 960호 및 EP-A 제 258 741호에서 설명되어 있고, DE-AS 제12 60 135호 및 DE-OS 제31 49 358호에는 SAN 그라프트된 폴리-n-부틸아크릴레이트 기재 고무가 기재되어 있다. SAN 그라프트된 폴리(부타디엔/n-부틸 아크릴레이트) 혼합 고무는 EP-A 62 901호에 기재되어 있다.
바로 위 단락에서 언급한 그라프트 탄성 고무의 경우 일반적으로 스티렌 및 아크릴로니트릴의 공중합체를 열가소성 중합체 B로서 사용한다. 이는 통상적으로 잘 알려져 있고 일부는 시판되고 있으며, 일반적으로 점도수 VN(DIN 53 726에 따라 0.5 중량% 디메틸포름아미드 용액에서 25 ℃에서 측정)이 40 내지 160 ml/g이고, 이것은 약 40000 내지 200000의 평균 분자량에 대응한다.
열가소성 중합체 B는 연속 괴상 또는 용액 중합을 통해 제조되는 것이 바람직하고, 얻어진 용융물은, 필요시에 용매의 제거 이후, 예를 들면 용융 펌프를 사용하여 연속적으로 압출기에 직접 투입된다. 그러나 또한 유화 또는 현탁 또는 침전중합을 통한 제조도 가능한데, 이때 중합체는 추가 작업 단계에서 액상으로부터분리되어 일반적인 과정으로 처리된다.
제조 방법의 상세한 내용은 예를 들면 문헌[R.Vieweg und G. Daumiller, Vol.V Polystyrol, Carl-Hanser-Verlag, Muhen, 1969, 118p]에 기술되어 있다.
엘라스토머 성분 A가 SAN 그라프트된 폴리부타디엔일 경우 SAN의 도입은 ABS(아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌)로 알려져 있는 성형 재료를 제공한다. 성분 A로서 SAN 그라프트된 알킬아크릴레이트가 사용될 경우 ASA 성형 재료(아크릴로니트릴/스티렌/이크릴레이트)가 형성된다.
다른 실시 태양에서, 폴리디엔 또는 폴리알킬아크릴레이트 또는 이들의 혼합물, 및 SAN 또는 PMMA 또는 이들의 혼합물을 기재로 하고, 60 중량% 이하의 잔류 수분을 함유하는 그라프트 고무가 사용된다. 이것은 2단 이상의 그라프트 단으로 구성된다. 이러한 다단 그라프트 입자의 예는 그 코어로서 폴리디엔 및(또는) 폴리알킬아크릴레이트를, 제1 쉘로서 SAN 중합체를, 그리고 제2 쉘로서 상이한 스티렌:아크릴로니트릴 중량 비율을 갖는 다른 SAN 중합체로 구성된 입자이거나 또는 코어로서 폴리스티렌 또는 SAN 중합체를, 제1 쉘로서 폴리디엔 및(또는) 폴리알킬아크릴레이트를, 제2 쉘로서 스티렌, 아크릴로니트릴, 또는 메틸메타크릴레이트를 단독으로 또는 혼합물로서 함유하는 중합체를 포함하는 입자이다. 또다른 예는 폴리디엔 코어, 하나 이상의 폴리알킬 아크릴레이트 쉘 및 스티렌, 아크릴로니트릴 또는 메틸 메타크릴레이트를 단독으로 또는 혼합물로서 함유하는 중합체의 하나 이상의 쉘을 포함하는 그라프트 고무 또는 아크릴레이트 코어 및 폴리디엔 쉘을 함유하고 유사한 조성을 갖는 그라프트 탄성 고무이다.
또한, 가교결합된 알킬아크릴레이트, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 및 PMMA의 외부 쉘을 포함하는, 코어-쉘 형태의 다단 공중합체도 유용하다.
이러한 다단 그라프트 탄성 고무는 예를 들면 DE-OS 제31 49 046호에 기재되어 있다. PMMA의 쉘을 지닌, n-부틸아크릴레이트/스티렌/메틸메타크릴레이트 기재 그라프트 탄성 고무는 예를 들어 EP-A 제512 333호에 개시되어 있는데 이러한 그라프트 탄성 고무는 선행 기술에 대응하는 다른 구조를 가질 수도 있다.
상기 탄성 고무는 폴리비닐클로라이드, 바람직하게는 내충격성 PMMA를 위한 충격 개질제로서 투입된다.
열가소성 중합체 B로서 앞서 언급한 SAN 공중합체 및(또는) PMMA를 사용하는 것이 바람직하다.
엘라스토머 성분 A가 다수의 쉘로 구성된 n-부틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 기재 코어/쉘 중합체이고, 중합체 B가 PMMA일 경우 내충격성 PMMA를 얻게 된다.
입자 형태의 그라프트 탄성 고무의 직경은 0.05 내지 20 ㎛이다. 이들이 일반적으로 직경이 작은 공지의 그라프트 탄성 고무일 경우, 직경은 바람직하게는 0.08 내지 1.5 ㎛이며, 특히 바람직하게는 0.1 내지 0.8 ㎛이다.
현탁 중합으로 유리하게 제조된 큰 입자의 그라프트 탄성 고무의 경우 바람직한 직경은 1.8 내지 18 ㎛이며, 특히 2 내지 15 ㎛가 바람직하다. 이러한 큰 직경을 갖는 그라프트 탄성 고무는 예를 들면 DE-OS 제 44 43 886호에 개시되어 있다.
상기 실시 태양에서, 바람직한 성분 B는 또한 언급한 SAN 공중합체, 폴리스티렌 및(또는) PMMA이다.
엘라스토머 성분 A 및 열가소성 중합체 B외에도 본 발명에 따른 방법을 통해 제조된 성형 재료는 또다른 성분, 특히 윤활제 및 이형제, 안료, 염료, 난연제, 항산화제, 빛의 투입에 대한 안정화제, 섬유 및 분말 형태의 충전 및 강화제, 및 대전방지제와 같은 첨가제를 통상 사용되는 양으로 함유할 수 있다.
이러한 추가의 성분은 예를 들면 직접 계량 오리피스를 통해 혹은 성분 A 및 B와 함께 압출기에 투입될 수 있다.
본 발명에서 제조된 열가소성 성형 재료는 통상적인 방법으로 성형물로 가공 될 수 있다. 예를 들어, 압출(관, 형재, 섬유, 필름 및 시트), 사출 성형(모든 형태의 성형품) 및 캘린더링 및 압연(시트 및 필름)을 언급할 수 있다.
본 발명의 신규 방법의 실질적인 잇점은 부분 탈수된 엘라스토머 성분 A에 존재하는 잔류수의 상당 부분이 압착 대역과 같은 초기 구획에서 기계적으로 제거되어 잔류수를 증발시키기 위해서 후속 압출 구획에서 열 에너지 소비가 거의 없다는 것이다. 상당한 에너지가 절약된다.
본 발명의 또다른 장점은 압출기가 예를 들면 EP-A 제534 235호에 기재된 방법보다 저온에서 작업 가능하여 엘라스토머 성분 A, 및 성분 A와 B 및 필요한 경우 추가의 성분으로 형성된 중합체가 수월하게 가공될 수 있다는 점이다.
부분 탈수된 엘라스토머 성분 A를 열가소성 중합체 B의 용융물에 투입함으로써 엘라스토머 성분의 열가소성 중합체와의 상용성 또는 최소한 부분적인 상용성및 충분한 열안정성을 부여하는, 다양한 형태의 고무 개질된 열가소성 성형 재료를 제조할 수 있다.
선행 기술과 비교시에 본 발명 방법은 막히기 쉬운 여과기를 사용하지 않는다는 점과 압출기의 탈수 부분에서 가열하지 않고도 작업 가능하여 중합체에 대한 열스트레스를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명의 압출기 설치는 시판되는 압출기 부품을 사용하여 경제적으로 조립 할 수 있다. 이러한 구조 부품은 그 형태에 있어서 다양한 스크류 구획 및 부속 배럴 구획, 이른바 "쇼트"를 지니며 압출기가 특정 적용 조건에 정확하게 대응할 수 있도록 해준다.
실시예
a) 압출기
슈투트가르트시 소재의 Fa. Werner and Pfleiderer사의 14개의 쇼트를 포함하는 타입 ZSK 40의 이축 스크류 압출기가 사용된다. 그 배치는 하류 방향으로 다음과 같다 (사용된 압출기 구획의 설명이 괄호 내에 제시되어 있다).
쇼트 1 : 길이 3D, 비가열, Werner and Pfleiderer사의 ESB 45 계량 투입기가 설치된 상부 계량 오리피스 및 추가의 통기 오리피스 (엘라스토머 성분 A를 위한 계량구획 2),
쇼트 2 : 길이 3D, 비가열, 보유 스크류가 장착된 상부 탈수 오리피스 (제1 압착 구획 3, 앞부분),
쇼트 3 : 길이 3D, 비가열, 오리피스가 없으며 지연 요소 보유 (제1 압착 구획 3, 뒷부분),
쇼트 4 : 길이 3D, 비가열, 오리피스가 없으며 운반 스크류 보유 (제2 압착 구획 3', 앞부분),
쇼트 5 : 길이 3D, 비가열, 보유 스크류가 장착된 상부 탈수 오리피스 보유 (제2 압착 구획 3', 중간부분),
쇼트 6 : 길이 3D, 비가열, 오리피스가 없으며, 지연 요소 및 혼련 블록을 갖는 스크류 구획 보유 (제2 압착 구획 3', 뒷부분),
쇼트 7 : 길이 3D, 250 ℃로 가열되고, 오리피스가 없으며, 운반 효과만 갖는 스크류 보유 (구획 0),
쇼트 8 : 길이 3D, 250 ℃로 가열되고, 용융 펌프에 의해 파이프를 통과해 중합체 용융물을 투입하는 측면 오리피스 보유 (열가소성 중합체 B의 용융물이 투입되는 구획 4) 및 혼련 블록을 보유하는 스크류 구획(제1 가소화 구획 5),
쇼트 9 : 길이 3D, 250 ℃로 가열되고, 오리피스가 없으며, 혼련 블록을 보유한 스크류 구획(제2가소화 구획 5'),
쇼트 10 : 길이 3D, 250 ℃로 가열되고, 보유 스크류가 장착된 상부 탈증기 오리피스 및 운반 스크류가 있으며, 대기압 하에서 작동 (제1 탈증기 구획 6),
쇼트 11 : 길이 3D, 250 ℃로 가열되고, 오리피스가 없으며, 운반 스크류 보유 (제2 탈증기 구획 6', 앞부분),
쇼트 12 : 길이 3D, 250 ℃로 가열되고, 상부 탈증기 오리피스 및 운반 스크류가 있고, 대기압 하에서 작동됨 (제2 탈증기 구획 6', 뒷부분)
쇼트 13 : 길이 3D, 250 ℃로 가열되고, 오리피스가 없으며 운반 스크류 보유 (배출 영역 7, 앞부분),
종결부 : 실린더형 홀을 갖는 다이 스트립(배출 영역 7, 뒷부분)
스크류 직경은 40 mm이다. 스크류는 골이 깊으며(플라이트 깊이가 크며), 2중 플라이트로 디자인된다. 각각의 경우, "스크류"는 이축 스크류 배치, 즉 2개의 스크류를 의미한다.
스크류 속도가 250/분일 경우 압출기에서의 예측되는 평균 전단 속도는 90내지 100/초이다.
b) 사용되는 중합체 성분
엘라스토머 성분 A로서 다음과 같은 그라프트 탄성 고무가 사용된다 :
A-1 : 폴리부타디엔 (코어)/스티렌-아크릴로니트릴(쉘)형의 그라프트 고무
부타디엔을 유탁액 중에서 중합시키고, 얻어진 유액(라텍스)는 응집되어 238nm의 평균 입자 크기(d50)의 라텍스가 생성되고, 이어서 스티렌과 아크릴니트릴의 혼합물과 함께 그라프트 중합시켰다. 더 자세한 것은 문헌[DE-AS 제24 27 960호명세서, 칼럼 6, 17행 내지 컬럼 27행]을 참조할 수 있다. 침전된 그라프트 중합체를 흡인여과하자 잔류 수분 함량은 31중량%이었다.
A-2 : 폴리부틸아크릴레이트 (코어)/스티렌-아크릴로니트릴(쉘)형 그라프트 고무
n-부틸아크릴레이트를 가교결합제로서의 디하이드로디시클로펜타디에닐아크릴레이트와 함께 유탁 중합시키고, 얻어진 230 nm의 평균 입자 크기(d50)를 지닌 생성 라텍스를 스티렌-아크릴로니트릴 혼합물과 함께 그라프트 중합시켰다. 세부 사항은 문헌[DE-AS 12 60 135, 명세서 칼럼 4, 65행 내지 컬럼 5, 18행]에 명시되어 있다. 침전된 그라프트 생성물을 기류 중에서 건조시키고 잔류 수분 함량은 33중량%이었다.
열가소성 중합체 B로서, 문헌 [Kunststoff-Handbuch, editors R. Vieweg and G. Daumiller, Vol. V, Polystyrol, Carl-Hanser-Verlag Munich 1969, pages 122 -124]에 기재되어 있는 연속 용액 중합 방법에 의해 65중량%의 스티렌과 35중량%의 아크릴로니트릴을 포함하는 공중합체를 제조하였다. 중합도가 상이한 두 개의 중합체 B-1 및 B-2를 제조하였다. 점도수 VN(DIN 53 726에 따라 0.5중량%의 디메틸포름아미드 중에서 25 ℃에서 측정)은 중합체 B-1의 경우 60ml/g이며 중합체 B-2의 경우 90ml/g이다. SAN 공중합체는 용융물로서 압출기에 투입하였다.
성분 A-1 및 B로부터 통상적으로 ABS(아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌)로 알려진 성형 재료를 만든다. 성분 A-2 및 B로부터 수득된 생성물은 ASA 성형 재료(아크릴로니트릴/스티렌/아크릴레이트)로서 잘 알려져 있다.
C) 측정
1종의 그라프트 탄성 고무 A와 1종의 중합체 B를 압출기에 투입하였다. 제1 및 제2 압출 영역에서의 탈수량 및 고무 배출량, 및 배출되는 최종 생성물의 압출물 수분 함량을 측정하였다. 이러한 측정은 중량 분석으로 수행하였다.
증기로 배출되는 물의 양은 처음의 잔류 수분량과 액체로서 배출되는 물의 총량과의 차이를 통해 계산하였다.
물, 증기 및 고무의 배출량(kg/시)을 백분율 단위로 계산하였다. 지정된 %값은 중량%이며, 물 및 증기의 경우 압출기에 투입된 고무의 수분 함량 (100으로 설정(*로 표시한 열))을 기준으로 한 것이고, 고무의 경우 함수 고무의 처리량 (100으로 설정(**로 표시한 열))을 기준으로 한 것이다. 압출물의 수 함량은 얻어진 최종 생성물을 기준으로 한 것이다.
[표]
1) *열 = 100을 기준으로 한 비율
2) **열 = 100을 기준으로 한 비율
실시예는 부분 탈수된 고무에 초기 함유된 잔류 수분의 39 내지 65 중량%가 이미 제1 압착 구획에서 액체 물로서 제거된 것을 보여준다. 계속해서 12 내지 24 중량%는 제2 압착 구획에서 액체 형태로 배출되며, 단지 22 내지 36 중량%, 즉 소량의 잔류 수분만이 탈증기 구획에서 증기로서 배출된다.
고무 배출량은 제1 압착 구획에서는 수분 함유 고무의 2중량%로서 작고, 제2 압착 구획에서는 최대 1중량%로 미미하다.
제1도는 본 발명에 따른 압출기의 개략도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 배기 구획 2 : 계량 구획
3, 3': 압착 구획 4 : 열가소성 중합체 투입 구획
5, 5', 5" : 가소화 구획 6, 6': 탈중기 구획
7 : 배출 영역 0 : 운반 구획

Claims (17)

  1. 60중량% 이하의 잔류 수분을 함유하는 함수 엘라스토머 성분 A를 기계적으로 탈수시키고, 생성되는 탈수된 엘라스토머 성분 A'를 열가소성 중합체 B와 압출기에서 혼합하여 강화 열가소성 재료를 제조하는 방법으로서, 상기 엘라스토머 성분 A는 동시에 회전하는 2중 플라이트(double-flight) 스크류를 갖는 2축 스크류 압출기에 공급되고, 이 스크류 압출기는 진행 방향을 따라 실질적으로
    - 계량 수단에 의해 엘라스토머 성분 A를 압출기에 공급하는 계량 구획,
    - 하나 이상의 지연 요소 및 각각 하나 이상의 부속 탈수 오리피스를 포함하는, 탈수에 필요한 하나 이상의 압착 구획,
    - 운반 스크류가 장착된 하나 이상의 구획 또는 혼합 요소, 혼련 요소 또는 다른 가소화 요소, 또는 이들 요소의 조합이 장착된 하나 이상의 구획,
    - 열가소성 중합체 B가 용융물로서 압출기에 도입되는 하나 이상의 구획,
    - 혼합 요소, 혼련 요소 또는 다른 가소화 요소, 또는 이들 요소의 조합이 장착된 하나 이상의 구획,
    - 잔류 수분이 증기로서 제거되는, 하나 이상의 탈증기 오리피스가 장착된 하나 이상의 탈증기 구획, 및
    - 배출 영역
    을 포함하며, 이때
    탈수 오리피스로부터 나오는 물은 부분적으로 혹은 완전히 액체 상태로 존재하며, 압출기는 50 내지 600/분의 스크류 회전 속도와 20 내지 240/초의 평균 전단 속도로 작동되는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탈수 오리피스 각각에 보유 스크류(retaining screw)가 장착되는 것인 방법.
  3. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 배출 영역이 다이 헤드로 종결되는 것인 방법.
  4. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 압출기가 상기 배출 영역에서 가열되는 것인 방법.
  5. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 압출기가 계량 구획 및 압착 구획에서 가열되지 않는 것인 방법.
  6. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 압출기가 상기 최종 압착 구획과 상기 열가소성 중합체 B의 용융물을 공급하는 구획 사이에 혼합 요소, 혼련 요소 또는 다른 가소화 요소, 또는 이들 요소의 조합이 장착된 하나 이상의 구획을 갖는 것인 방법.
  7. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 압출기가 상기 최종 압착 구획과 상기 제1 탈증기 구획 사이에 열가소성 중합체 B의 용융물을 공급하기 위한 하나 이상의 공급 오리피스, 및 이 공급 오리피스의 다음에 위치하는, 혼합 요소, 혼련 요소 또는 다른 가소화 요소, 또는 이들 요소의 조합이 장착된 하나 이상의 구획, 및 필요한 경우, 상기 공급 오리피스 전에 위치하는, 혼합, 혼련 또는 기타 가소화 요소, 또는 이들 요소의 조합이 장착된 하나 이상의 구획을 갖는 것인 방법.
  8. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 압출기의 하나 이상의 상기 압착 구획에서 하나 이상의 상기 부속 탈수 오리피스가 초대기압 하에 작동되는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머 성분 A로서 잔류 수분 함량이 60 중량% 이하인 하나 이상의 그라프트 고무를 사용하는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머 성분 A로서 하나 이상의 단량체부타디엔, 스티렌, 알킬스티렌, 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트, 및 가교결합 단량체를 포함하는 소량의 기타 단량체를 포함하는 베이스, 및 스티렌, 알킬스티렌, 아크릴로니트릴, 메틸메타크릴레이트 또는 이들 단량체의 혼합물을 포함하는 그라프트 단을 포함하는, 2단 이상으로 구성되는 그라프트 고무를 사용하고, 상기 열가소성 중합체 B로서 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐클로라이드 또는 이들 중합체의 혼합물을 사용하는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    베이스로서 폴리부타디엔 또는 폴리알킬아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 사용하고 그라프트 단으로서 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체를 사용하는 그라프트 고무를 상기 엘라스토머 성분 A로 사용하고, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 상기 열가소성 중합체 B로서 사용하는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    실질적으로 폴리알킬아크릴레이트 및 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체로 구성되는, 2단 이상으로 이루어진 그라프트 고무를 상기 엘리스토머 성분 A로 사용하고, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 상기 열가소성 중합체 B로 사용하는 것인 방법.
  13. 제9 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라프트 고무의 직경이 0.05 내지 20㎛인 것인 방법.
  14. 제1 내지 13항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조될 수 있는 강화 열가소성 성형 재료.
  15. 제14항 기재의 성형 재료로 제조된 필름.
  16. 제14항 기재의 성형 재료로 제조된 섬유.
  17. 제14항 기재의 성형 재료로 제조된 성형품.
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