KR100686487B1 - 단열 성능이 개선된 흡음성 중합체 발포체 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
흡음성이 우수하면서도 열전도도가 낮고 수흡수성이 일반적으로 낮은 양호한 균형을 이루는 중합체 발포체가 기재되어 있다. 당해 중합체 발포체는, 적당하게 크기가 큰 기포(1.5mm 내지 4mm)를 가지고 연속 기포 함량이 40% 이하인 중합체 발포체를 천공시켜 발포체의 연속 기포 함량을 천공되지 않은 발포체에 비하여 약 10% 정도 증가시켜 수득할 수 있고, 중합체 발포체 매트릭스는 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지, 높은 용융 강도(HMS, high melt strength) 폴리프로필렌 수지(PP) 또는 HMS PP 수지와 LDPE 수지의 블렌드와 같은 열가소성 발포체로 제조되고, 임의로 글리세롤 모노스테아레이트 등의 기포 크기 확장제, 산화방지제, 카본 블랙 및/또는 난연성 첨가제를 포함하며, 발포제로서는 이소부탄과 같은 휘발성 유기 화합물을 사용한다. 이러한 발포체는 외부, 내연기관 차량 및 해양 응용품 등의 흡음성, 단열성 및 가능하게 낮은 수흡수성의 조합이 요구되는 경우 유용하다. 당해 발포체는 소음 감소 계수가 0.3 이상이고, 열전도도가 90mW/m°K 이하(DIM52616에 따라 평균 온도 10℃에서 측정)이며, 수흡수성이 낮다(10 미만, 예를 들면, 1.5용적% 미만, EN 12088에 따라서 50℃ 온도 구배에서 14일 동안 노출시켜 측정).
발포체, 단열, 방음, 흡음성, 천공, 기포, 열전도도, 수흡수성, LDPE.
Description
본 발명은 흡음성 및 단열성 둘 다의 목적으로 유용한 압출된 기포형 열가소성 중합체에 관한 것이다.
바람직한 흡음성을 갖는 중합체 발포체는 잘 공지되어 있다. 또한, 열가소성 물질로 제조된 것이 다수 공지되어 있다. 그러나, 열가소성 폴리올레핀 발포체를 사용하는 데 있어서 하나의 단점은 이들이 일반적으로 흡음성 및 단열성 둘 다의 목적으로는 적합하지 않다는 것이다. 흡음성은 일반적으로 연속 기포형 발포체, 또는 이들과 거대기포형 발포체와의 배합물을 사용해야 하는 것으로 인식되는 데 반해, 단열성은 일반적으로 독립 기포형 발포체나 미세기포형 발포체를 사용해야 하는 것으로 인식된다. 연속 기포형 발포체는, 물을 흡수하고 단열 가치를 훨씬 더 저하시키는 경향이 있기 때문에, 물에 노출되는 환경에 있어서는 더욱 불리하게 되는 것으로 인식된다.
따라서, 이러한 이중 목적으로, 특히 습식 환경에서 사용할 수 있는 개선된 열가소성 중합체 발포체 물질에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
발명의 요약
본 발명의 하나의 측면은,
평균 기포 크기가 1.5 내지 4mm이고, ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 연속 기포 함량이 40% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이하인 중합체 발포체를 제공하는 단계(A) 및
ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 연속 기포 함량이 20% 이상인 천공된 중합체 발포체를 수득하기 위해, ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 발포체의 연속 기포 함량이 단계(A) 중합체 발포체에 비하여 10% 이상 증가하도록, 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체를 중합체 발포체의 표면에서 천공시켜 중합체 발포체의 표면으로부터 중합체 발포체로 연장되는 다수의 천공 채널을 형성시키기는 단계(B)를 포함하는, 단열 성능이 개선된 기포형 흡음성 중합체 발포체의 제조방법이다.
본 발명의 다른 측면은 위의 방법에 따라 수득할 수 있는 기포형 중합체 발포체와 방음재로서의 이들의 용도이다. 평균 기포 크기가 약 1.5mm 내지 약 4mm이고, ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 연속 기포 함량이 약 50% 이하이며, 다음 수학식 1 및 수학식 2에 따라서 중합체 표면에서 중합체 발포체로 연장되는 다수의 천공 채널을 가지는 중합체 발포체를 포함하는, 방음 및 단열용으로 유용한 기포형 중합체 발포체가 포함된다.
위의 수학식 1과 수학식 2에서,
"PD"는 단계(B)에 의해 형성된 cm2당 천공 채널의 개수를 나타내고,
"ACS"는 ASTM D3576에 따라서 측정한, 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체의 평균 기포 크기(mm)를 나타내고,
"%OCC"는 ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한, 천공된 중합체 발포체의 연속 기포 함량의 백분율을 나타내고,
"X"는 4인 양의 정수이고,
"Z"는 1인 양수이다.
바람직하게는, 중합체는
(1) tanδ값이 1.5 이하이고, (2) 용융 장력이 7센티뉴톤(cN) 이상이고/이거나, (3) 용융 강도가 10센티뉴톤(cN) 이상인 하나 이상의 주로 이소탁틱 폴리프로필렌 중합체(A) 및, 임의로,
바람직하게는 약 65:35 이하의 중량비로 폴리프로필렌 중합체와 블렌딩되고 유리 라디칼 방법에 의해 제조된 하나 이상의 에틸렌 중합체 수지(B)이다.
중합체 발포체는 바람직하게는 밀도가 25kg/m3 미만이다.
1. 발포체를 제조하기 위한 성분
본 발명의 중합체 발포체에 적합한 열가소성 수지는 압출 공정에 의해 발포체를 형성할 수 있는 모든 유형의 열가소성 중합체 및 이들의 블렌드를 포함한다. 본 발명에 적합한 열가소성 중합체 수지의 예에는 에틸렌-스티렌 인터폴리머(ESI, ethylene-styrene interpolymer) 수지와 폴리올레핀 수지의 블렌드(예: 폴리에틸렌 및 ESI 또는 폴리프로필렌 및 ESI와 폴리에틸렌 수지의 블렌드), 폴리에틸렌 수지의 공중합체는 물론, 폴리스티렌 및 폴리올레핀 수지(예: 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지)가 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 폴리에틸렌 수지의 블렌드가 바람직하다. 이러한 수지의 예는 용융 지수가 0.9dg/min이고 밀도가 0.922g/cm3인 저밀도 폴리에틸렌 수지이다.
위에서 언급한 에틸렌-스티렌 인터폴리머는 실질적으로 랜덤 인터폴리머로서, 하나 이상의 α-올레핀 단량체(i), 하나 이상의 비닐 또는 비닐리덴 방향족 단량체 또는 이들과 하나 이상의 입체 장애 지방족 또는 지환족 비닐 또는 비닐리덴 단량체와의 배합물(ii) 및, 임의로, 기타 중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체(iii)를 중합된 형태로 포함한다.
여기서 사용하는 용어 "인터폴리머"는, 2개 이상의 상이한 단량체가 인터폴리머를 제조하기 위해 중합된 중합체를 가리킨다.
용어 "실질적으로 랜덤"은, 본 발명에서 사용하는 하나 이상의 α-올레핀 단량체(i), 하나 이상의 비닐 또는 비닐리덴 방향족 단량체 또는 이들과 하나 이상의 입체 장애 지방족 또는 지환족 비닐 또는 비닐리덴 단량체와의 배합물(ii) 및, 임의로, 기타 중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체(iii)를 중합시켜 생성시킨 실질적으로 랜덤한 인터폴리머이고, 일반적으로 위의 인터폴리머의 단량체의 분포가 문헌[참조: J. C. Randall in POLYMER SEQUENCE DETERMINATION, Carbon-13 NMR Method, Academic Press New York, 1977, pp. 71-78]에 기재되어 있는 바와 같이, 버놀리(Bernoulli) 통계 모델 또는 1차 또는 2차 마르코비안(Markovian) 통계 모델로 설명될 수 있는 것을 의미하는 것이다. 바람직하게는, 하나 이상의 α-올레핀 단량체, 하나 이상의 비닐 또는 비닐리덴 방향족 단량체 및, 임의로, 기타 중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체를 중합시켜 생성시킨 실질적으로 랜덤한 인터폴리머는 3단위 이상의 비닐 또는 비닐리덴 방향족 단량체의 블록에 비닐 또는 비닐리덴 방향족 단량체의 총량의 15% 이상 포함되지 않는다. 보다 바람직하게는, 인터폴리머는 고도의 이소탁틱도 또는 신디오탁틱도를 특징으로 하지 않는다. 이는 실질적으로 랜덤한 인터폴리머의 탄소-13 NMR 스펙트럼에서, 메조 다이아드 시퀀스 또는 라세미 다이아드 시퀀스를 나타내는 주쇄 메틸렌 및 메틴 탄소에 상응하는 피크 면적이 주쇄 메틸렌 및 메틴 탄소의 총 피크 면적의 75%를 넘어서는 안된다는 것을 의미한다. 그 결과, 사용하는 용어 "실질적으로 랜덤한 인터폴리머"는 위에서 언급한 단량체로 제조되는 실질적으로 랜덤한 인터폴리머를 의미한다.
실질적으로 랜덤한 인터폴리머를 제조하는 데 유용한 적합한 α-올레핀 단량체는, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 바람직하게는 탄소수 2 내지 12, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 α-올레핀 단량체를 포함한다. 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1,4-메틸-1-펜텐, 헥센-1 또는 옥텐-1, 또는 프로필렌, 부텐-1,4-메틸-1-펜텐, 헥센-1 또는 옥텐-1 중의 하나 이상의 단량체와 배합된 에틸렌이 특히 적합하다. 가장 바람직하게는, 에틸렌, 또는 에틸렌과 C3-8-α-올레핀의 배합물이다. 이들 α-올레핀은 방향족 잔기를 함유하지 않는다.
다른 임의의 중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체는 노보넨 및 C1-10 알킬 또는 C6-10 아릴 치환 노보넨 등의 속박된 환 올레핀을 포함하는데, 예를 들면, 인터폴리머는 에틸렌/스티렌/노보넨이다.
실질적으로 랜덤한 인터폴리머를 제조하기 위해 사용할 수 있는 적합한 비닐 또는 비닐리덴 방향족 단량체는, 예를 들어, 다음 화학식 I로 표시되는 화합물을 포함한다.
위의 화학식 I에서,
R1은 수소 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 라디칼로 이루어진 라디칼로부터 선택되고, 바람직하게는 수소 또는 메틸이고,
R2는 각각 수소 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 라디칼로 이루어진 라디칼 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 바람직하게는 수소 또는 메틸이고,
Ar은 페닐 그룹, 또는 할로, C1-4-알킬 및 C1-4 할로알킬로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 5개의 치환체로 치환된 페닐 그룹이며,
n은 0 내지 4, 바람직하게는 0 내지 2, 가장 바람직하게는 0의 값이다.
특히 적합한 이러한 단량체는 스티렌 및 이의 저급 알킬 치환 또는 할로겐 치환 유도체를 포함한다. 바람직한 단량체는 스티렌, α-메틸 스티렌, 스티렌의 저급 알킬-(C1-C4) 또는 페닐 환 치환 유도체[예: 오르토-, 메타- 및 파라-메틸스티렌, t-부틸 스티렌, 환 할로겐화 스티렌(예: 클로로스티렌) , 파라-비닐 톨루엔 또는 이의 혼합물]를 포함한다. 보다 바람직한 방향족 모노비닐 단량체는 스티렌이다.
가장 바람직한 실질적으로 랜덤한 인터폴리머는 에틸렌과 스티렌의 인터폴리머와 에틸렌, 스티렌 및 탄소수 3 내지 8의 하나 이상의 α-올레핀의 인터폴리머이다.
실질적으로 랜덤한 인터폴리머는 일반적으로 하나 이상의 비닐 또는 비닐리덴 방향족 단량체 또는 이들과 입체 장애 지방족 또는 지환족 비닐 또는 비닐리덴 단량체와의 배합물을 0.5 내지 65몰%, 바람직하게는 1 내지 55몰%, 보다 바람직하게는 2 내지 50몰% 포함하고, 탄소수 2 내지 20의 하나 이상의 지방족 α-올레핀을 35 내지 99.5몰%, 바람직하게는 45 내지 99몰%, 보다 바람직하게는 50 내지 98몰% 포함한다. 이들 인터폴리머는 참조로서 본 명세서에 삽입된 국제 공개특허공보 제WO 98/10014호에 따라서 제조될 수 있다.
단계(A)에 따라서 제공되는 중합체 발포체는 바람직하게는 하나 이상의 폴리올레핀을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 단계(A)에 따라서 제공되는 중합체 발포체는 평균 기포 크기가 1.5mm 이상이고, 밀도가 300kg/m3 이하이며, 평균 흡음 계수가 0.2 이상이고 열 변형 온도가 섭씨 110도(℃) 이상인 기포형 열가소성 중합체 발포체이다. 당해 열가소성 중합체는, tanδ값이 1.5 이하인 하나 이상의 주로 이소탁틱 프로필렌 중합체(A) 및, 임의로, 폴리프로필렌 중합체와 블렌딩되고 유리 라디칼 방법에 의해 제조된 하나 이상의 에틸렌 중합체(B)를 포함한다. 당해 열가소성 중합체는 65:35 이하의 중량비로 프로필렌 중합체(A)와 블렌딩된 에틸렌 중합체(B)를 포함하고, 발포체는 표면 또는 이들의 조합의 10cm2 면적당 평균 하나 이상의 천공 채널이 존재하도록 하나 이상의 표면에서 발포체로 연장되는 다수의 천공 채널을 갖는 하나 이상의 표면을 갖는다. 발포체의 밀도는 25kg/m3 미만이다.
본 명세서에서 사용하는 용어 "프로필렌 중합체"는 단량체 단위의 50중량% 이상이 프로필렌으로부터 직접 유도되는 중합체를 의미한다. 프로필렌 중합체에 포함될 수 있는 프로필렌이 아닌 다른 적합한 에틸렌계 불포화 단량체는 올레핀, 비닐 아세테이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물을 포함한다. 적합한 프로필렌 인터폴리머는 프로필렌과, 에틸렌, C4-C10 1-올레핀 및 C4-C10 디엔으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 올레핀과의 랜덤, 블록 및 그라프트 공중합체 또는 인터폴리머를 포함한다. 또한, 프로필렌 인터폴리머는 프로필렌과, 에틸렌 및 C4-C8 1-올레핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1-올레핀과의 랜덤 삼원공중합체를 포함한다. C4-C10 1-올레핀은 직쇄 및 측쇄 C4-C10 1-올레핀(예: 1-부텐, 이소부틸렌, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 3,4-디메틸-1-부텐, 1-헵텐 및 3-메틸-1-헥센 등)을 포함한다. C4-C10 디엔의 예는 1,3-부타디엔, 1,4-펜타디엔, 이소프렌, 1,5-헥사디엔 및 2,3-디메틸-1,3-헥사디엔을 포함한다. 본 명세서에서 사용하는 용어 "인터폴리머"는 둘 이상의 상이한 단량체의 반응으로 유도된 중합체를 의미하고, 예를 들어, 공중합체 및 삼원공중합체를 포함한다.
프로필렌 중합체 물질은 하나 이상의 프로필렌 단독중합체, 하나 이상의 프로필렌 공중합체, 및 하나 이상의 프로필렌 단독중합체 및 공중합체 각각의 블렌드만을 포함할 수 있다. 폴리프로필렌은 바람직하게는 프로필렌 단량체로부터 유도된 단위를 70중량% 이상, 보다 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 100중량% 이상을 포함한다(즉, 프로필렌 단독중합체가 바람직하다).
프로필렌 중합체는 바람직하게는 중량 평균 분자량(Mw)이 100,000 이상이다. Mw는 공지된 방법으로 측정할 수 있다.
또한, 프로필렌 중합체는 바람직하게는 분지화 지수(branching index)가 1 미만이다. 분지화 지수는 본 발명에서 선택된 장쇄 분지화도를 정량하기 위해 측정한다. 분지화 지수의 정의 및 이의 측정 방법은 문헌[참조: 미국 특허 제4,916,198호의 3단 65행 내지 4단 30행(본 명세서에 참조로서 삽입된다)]에 기재되어 있다. 분지화 지수는 보다 바람직하게는 0.9 미만, 보다 더 바람직하게는 0.4 미만이다.
프로필렌 중합체의 tanδ값은 1.5 이하, 바람직하게는 1.2 이하, 보다 바람직하게는 1.0 이하, 보다 더 바람직하게는 0.8 이하이다. tanδ는 190℃에서 초당 1라디안 진동 주파수로 두께가 2.5mm이고 직경이 25mm인 프로필렌 중합체 시험편을 사용하여 g"/g'으로 측정할 수 있다(g"은 프로필렌 중합체의 손실 모듈러스이고, g'은 프로필렌 중합체 용융물의 저장 모듈러스이다). 이들 파라메터는 기계적 스펙트로메터[예: 미국 뉴 저지주 피스카타웨이 소재의 레오메트릭스, 인코포레이티드(Rheometrics, Inc.)로부터 입수 가능한 레오메트릭스(Rheometrics) 모델 RMS-800]를 사용하여 측정할 수 있다. tanδ, g' 및 g" 값을 측정하는 방법의 보다 상세한 설명은 문헌[참조: 미국 특허 제5,527,573호의 5단 59행 내지 64행 및 6단 4행 내지 29행(참조로서 본 명세서에 삽입된다)]에서 제공된다.
추가의 방법 또는 다른 방법으로서, 프로필렌 중합체는 바람직하게는 용융 장력이 7센티뉴톤(cN) 이상, 보다 바람직하게는 10cN 이상, 보다 더 바람직하게는 15cN 이상, 보다 더 바람직하게는 20cN 이상이다. 바람직하게는, 프로필렌 중합체는 용융 장력이 60cN 이하, 보다 바람직하게는 40cN 이하이다. 본 명세서 전체에서 사용하는 용어 "용융 장력"은 토요 세이키 세이사쿠쇼, 리미티드(Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.)로부터 시중에서 입수 가능한 용융 장력 시험기(Melt Tension Tester) 모델 2로서 공지된 장치를 사용하여, 직경이 2.1mm이고 길이가 40mm인 모세관 다이로부터 20mm/min의 압출 속도와 3.14m/min의 일정한 테이크 업 속도로 230℃에서 압출시킨 용융된 중합체 물질의 스트랜드의 측정 장력(cN)을 가리킨다. 용융 장력을 측정하기 위한 위의 방법은 종종 "칫소법(Chisso method)"으로 불려진다.
추가의 방법 또는 다른 방법으로서, 프로필렌 중합체는 바람직하게는 용융 강도가 10센티뉴톤(cN) 이상, 보다 바람직하게는 20cN 이상, 보다 더 바람직하게는 25cN 이상, 보다 더 바람직하게는 30cN 이상이다. 바람직하게는, 프로필렌 중합체는 용융 강도가 60cN 이하, 보다 바람직하게는 55cN 이하이다. 본 명세서 전체에서 사용하는 용어 "용융 강도"는, 고트퍼트, 인코포레이티드(Gottfert, Inc.)로부터 입수 가능한 고트퍼트 레오텐스(Gottfert Rheotens)
용융 장력 장치로서 공지된 장치를 사용하여, 직경이 2.1mm이고 길이가 41.9mm인 모세관 다이로부터 190℃에서 0.030cc/sec의 양으로 압출시키고, 일정 가속으로 연신시켜 제한 연신력 또는 파단 강도를 측정하는 용융된 중합체 물질 스트랜드의 장력(cN)을 가리킨다.
또한, 본 발명의 공정에서 사용하는 프로필렌 중합체는 바람직하게는 용융 신도가, 위에 기재된 것과 동일한 레오텐스
용융 장력 장치 및 일반적인 공정에 따라 측정한 것으로, 100% 이상, 보다 바람직하게는 150% 이상, 가장 바람직하게는 200% 이상이다.
또한, 프로필렌 중합체 물질은 바람직하게는 용융 유량이 0.01g/10min 이상, 보다 바람직하게는 0.05g/10min 이상, 보다 더 바람직하게는 0.1g/10min 이상, 보다 더 바람직하게는 0.5g/10min 이상, 100g/10min 이하, 보다 바람직하게는 50g/10min 이하, 보다 더 바람직하게는 20g/10min 이하, 보다 더 바람직하게는 10g/10min 이하이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서, 용어 "용융 유량"은 특정 측정법[참조: American Society for Testing and Materials(ASTM) D-1238 조건 230℃/2.16kg(별칭: 조건 L)]에 따라서 측정한 값을 가리킨다.
바람직한 프로필렌 중합체는 분지화되거나 약간 가교결합된 것들을 포함한다. 분지화(약간 가교-결합)는 화학적 또는 방사선조사 분지화/약간 가교결합 등 당해 기술분야에서 일반적으로 공지된 방법으로 수득할 수 있다. 폴리프로필렌 수지를 최종 폴리프로필렌 수지 생성물을 제조하기 위해 사용하기 전에 분지화/약간 가교결합된 폴리프로필렌 수지로서 제조된 이러한 수지 중 하나 및 이러한 폴리프로필렌 수지의 제조방법은 미국 특허 제4,916,198호에 기재되어 있고, 이는 참조로서 본 명세서에 삽입된다. 분지화/약간 가교결합된 폴리프로필렌 수지를 제조하기 위한 또 다른 방법은 화합물을 폴리프로필렌 수지와 함께 압출기에 도입하고, 압출기에서 분지화/약간의 가교결합 반응이 일어나게 하는 것이다. 미국 특허 제3,250,731호 및 제4,714,716호 및 국제 공개공보 제WO 99/10424호는 이러한 방법을 예시하고 있고, 이들은 참조로서 본 명세서에 삽입된다. 방사선조사 기술은 미국 특허 제5,605,936호 및 제5,883,151호에 예시되어 있고, 이들은 또한 참조로서 삽입된다. 발포체를 제조하기 위해 사용되는 중합체 조성물은 바람직하게는 ASTM D2765-84, 방법 A에 따르는 겔 함량이 10% 미만, 보다 바람직하게는 5% 미만이다.
본 명세서에서 사용하는 표현 "제조된 에틸렌 중합체"는 단량체 단위의 50중량% 이상이 에틸렌으로부터 직접 유도된 중합체를 의미한다. 하나의 실시양태에서, 에틸렌 중합체는 바람직하게는 유리 라디칼 방법에 의해 제조된다. 에틸렌 중합체는 바람직하게는 촉매 없이, 특히 본 발명의 발포체를 형성시키기 위해 사용되는 발포성 조성물용 핵 형성제(nucleating agent)로서 작용할 수 있는 고체 촉매 또는 다른 촉매 없이 제조된다. 에틸렌 중합체는 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, low density polyethylene), 모노카복실산의 비닐 에스테르[예: 비닐 아세테이트 및 비닐 프로피오네이트] 및 모노에틸렌계 카복실산의 에스테르[예: 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트] 및 이들의 혼합물이다. 적합한 에틸렌 인터폴리머는 미국 특허 제4,101,467호(이의 내용은 참조로서 본 명세서에 삽입된다)에 "소프트 에틸렌계 중합체"로서 기재된 것들을 포함한다. 바람직한 에틸렌 중합체의 특정 예는 LDPE, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(EEA), 또는 이들과 에틸렌-아크릴산 공중합체(EAA)의 배합물 및 이들의 혼합물을 포함한다. 에틸렌 중합체에 혼입되는 에틸렌이 아닌 단량체의 양은 50중량%(wt%) 이하, 보다 바람직하게는 30wt% 이하, 보다 더 바람직하게는 10wt% 이하, 보다 더 바람직하게는 1wt% 이하이다. 에틸렌 중합체는 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)이다.
위에 언급된 에틸렌 중합체는 상업적 제품으로서 쉽게 입수할 수 있거나, 이들의 제조방법이 잘 공지되어 있다. 예를 들어, 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)는 위의 몇몇 에틸렌 중합체의 널리 공지된 제조자이다.
에틸렌 중합체의 용융 지수 I2는 바람직하게는 0.01g/10min 이상, 보다 바람직하게는 0.05g/10min 이상, 보다 더 바람직하게는 0.1g/10min 이상, 100g/10min이하, 바람직하게는 50g/10min 이하, 보다 더 바람직하게는 20g/10min 이하의 범위이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서, 용어 "용융 지수"는 ASTM D-1238, 조건 190℃/2.16kg에 따라서 측정된 것을 가리킨다.
본 발명의 발포체를 제조하는 데 유용한 발포제에는 당해 기술분야에 공지된 모든 유형의 발포제(예: 무기 발포제, 유기 발포제 및 화학적 발포제를 포함한 물리적 및 화학적 발포제와 이들의 혼합물)가 포함된다. 적합한 무기 발포제에는 이산화탄소, 질소, 아르곤, 물, 공기 및 헬륨이 포함된다. 유기 발포제에는 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소, 탄소수 1 내지 3의 지방족 알콜, 및 탄소수 1 내지 4의 완전 할로겐화 및 부분 할로겐화 지방족 탄화수소가 포함된다. 지방족 탄화수소에는 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄 및 네오펜탄이 포함된다. 지방족 알콜에는 메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 이소프로판올이 포함된다. 완전 할로겐화 및 부분 할로겐화 지방족 탄화수소에는 클로로카본, 플루오로카본 및 클로로플루오로카본이 포함된다. 본 발명에서 사용하는 클로로카본에는 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 에틸 클로라이드 및 1,1,1-트리클로로에탄이 포함된다. 본 발명에서 사용하는 플루오로카본에는 메틸 플루오라이드, 메틸렌 플루오라이드, 에틸 플루오라이드, 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a), 1,1,1-트리플루오로에탄(HGC-143a), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134), 펜타플루오로에탄, 퍼플루오로에탄, 2,2-디플루오로프로판, 1,1,1-트리플루오로프로판 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판이 포함된다. 본 발명에서 사용하는 부분 할로겐화 클로로플루오로카본에는 클로로디플루오로메탄(HCFC-22), 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(HCFC-141b), 1-클로로-1,1-디플루오로에탄(HCFC-142b), 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄(HCFC-123) 및 1-클로로-1,2,2,2-테트라플루오로에탄(HCFC-124)이 포함된다. 완전 할로겐화 클로로플루오로카본을 사용할 수도 있지만, 환경적인 이유에서 바람직하지 않다. 본 발명에서 사용하는 화학적 발포제에는 아조디카본아미드, 아조디이소부티로니트릴, 벤젠설포닐하이드라지드, 4,4-옥시벤젠 설포닐-세미카바지드, p-톨루엔 설포닐 세미카바지드, N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테레프탈아미드, 트리하이드라진 트리아진, 중탄산나트륨 및 중탄산나트륨과 시트르산과의 혼합물이 포함된다. 이러한 모든 발포제의 혼합물도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 간주한다. 성형 가능한 비드를 제조하기 위한 압출 공정 및 배취(batch) 공정에 바람직한 발포제는 물리적 발포제이며, 휘발성 유기 발포제가 바람직하고, 저급 탄화수소(예: 프로판, 부탄 및 이소부탄)가 가장 바람직하다. 가교결합된 발포체 가공에 바람직한 발포제는 분해 가능한 발포제 및 질소이다.
발포체-형성 겔을 제조하기 위해 중합체 용융 물질에 혼입되는 발포제의 양은 소정의 밀도를 성취하는 데 필요한 바에 따라 달라진다.
본 발명의 발포체는 단열 성능을 증강시키기 위해 임의로 카본 블랙, 흑연 또는 이산화티탄과 같은 적외선 흡수제(투과 차단제)를 추가로 포함한다. 사용시, 적외선 흡수제는, 발포체 중의 중합체 블렌드의 중량을 기준으로 하여, 1.0 내지 25중량%, 바람직하게는 2.0 내지 10.0중량%를 차지할 수 있다. 카본 블랙은 퍼니스 블랙, 서멀 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 블랙과 같이 당해 기술분야에 공지된 어떠한 유형이라도 가능하다.
본 발명의 발포체는 치수 안정성을 나타내는 것이 바람직하다. 안정성 조절제는 위의 발포체로부터 실질적으로 독립 기포 구조인 두꺼운(즉, 4mm 이상) 시트 및 두꺼운 판재 제품(두께 약 12mm 이상)을 제조하는 데 특히 바람직할 수 있다. 반대로, 실질적으로 연속 기포형 발포체를 형성하는 경우에는 추가의 안정성 조절제가 필요치 않거나 바람직하지 않을 것이다.
치수 안정성은 시간이 경과함에 따른 발포체 용적을 발포체가 팽창한지 30초 이내에 측정한 발포체의 초기 용적에 대한 백분율(%)로서 구하여 측정한다. 이러한 정의를 사용하여, 1개월 이내에 초기 용적의 80% 이상을 회복하는 발포체가 허용가능하며, 85% 이상을 회복하는 발포체가 바람직하며, 90% 이상을 회복하는 발포체가 특히 바람직하다. 용적은 물의 체적 치환(cubic displacement)과 같은 적당한 방법으로 측정한다.
바람직한 안정성 조절제에는 C10-24 지방산의 아미드 및 에스테르가 포함된다. 이러한 제제는 미국 특허 제3,644,230호와 제4,214,054호에 교시되어 있다. 가장 바람직한 제제에는 스테아릴 스테아르아미드, 글리세롤 모노스테아레이트, 글리세롤 모노베넨에이트 및 소르비톨 모노스테아레이트가 포함된다. 통상적으로, 이러한 안정성 조절제는 중합체 100부당 0.1 내지 10부의 양으로 사용된다.
무기 충전제, 안료, 산화방지제, 산 스케빈저, 자외선 흡수제, 난연제, 가공 조제 또는 압출 조제와 같은 다양한 첨가제를 발포체에 혼입할 수도 있다. 임의로, 핵 형성제(nucleating agent)를 발포성 블렌드에 가할 수 있다. 본 발명의 발포체를 제조하는 데 사용되는 핵 형성제의 양은 목적하는 기포 크기, 발포 온도 및 핵 형성제의 조성에 따라 다양할 것이다. 예를 들면, 발포체 크기가 큰 것을 원할 경우에는 핵 형성제를 거의 또는 전혀 사용하지 않아야 한다. 유용한 핵 형성제에는 탄산칼슘, 스테아르산바륨, 스테아르산칼슘, 활석, 점토, 이산화티탄, 실리카, 스테아르산바륨, 규조토, 시트르산과 중탄산나트륨과의 혼합물이 포함된다. 사용시, 핵 형성제의 사용량은 중합체 수지 블렌드 100중량부당 0.01 내지 5중량부일 수 있다.
2. 발포체의 제조방법
본 발명의 중합체 발포체는 당해 기술분야의 통상의 숙련가에게 널리 공지되어 있는 기술과 방법으로 제조할 수 있으며, 제조방법에는 분해 가능한 발포제와 가교결합을 사용하는 압출 공정 및 배취 공정이 포함되는데, 압출 공정이 바람직하다.
압출 발포 공정에서, 중합체 내용물은 중합체 용융물로 전환되고 발포제 및 필요에 따라 다른 첨가제를 중합체 용융물에 혼입하여 발포성 겔을 형성시킨다. 이어서, 발포성 겔을 다이를 통과시켜 압출시키고 감압 또는 저압 영역으로 보내 발포를 촉진시킴으로써 목적하는 생성물을 형성시킨다. 감압은 발포성 겔이 다이를 통과하여 압출되기 전에 유지되던 압력보다 낮다.
다이를 통과시켜 발포성 겔을 압출시키기 전에, 발포성 겔은, 용융 혼합을 촉진하는 온도에서, 일반적으로 발포성 조성물의 성분 중합체의 용융 온도(Tm)인 30℃내의 저온으로 냉각시킨다.
발포제는 압출기, 혼합기, 블렌더 등과 같은 당해 기술분야에 공지된 임의의 방법에 의해 중합체 용융물에 혼입되거나 혼합될 수 있다. 발포제는 용융 중합체 물질의 실질적인 팽창을 방지하고 일반적으로 발포제를 균일하게 분포시키는 데 충분한 승압에서 중합체 용융물과 혼합한다. 임의로, 핵 형성제가 중합체 용융물에 블렌딩되거나 가소화 또는 용융화 전에 중합체 물질과 건조 블렌딩될 수 있다.
종래의 발포제가 본 발명에 따라서 발포체를 형성시키는 데 사용될 수 있다. 미국 특허 제5,348,795호의 3단 15 내지 61행에는 다수의 적합한 발포제가 기재되어 있는데, 이의 교시물은 참조로서 본 명세서에 삽입된다. 또한, 미국 특허 제5,527,573호의 4단 66행에서 5단 20행까지에는 다수의 적합한 발포제가 기재되어 있는데, 이의 교시물은 참조로서 본 명세서에 삽입된다. 바람직한 발포제는 탄소수 1 내지 9의 지방족 탄화수소, 특히 프로판, n-부탄 및 이소부탄을 포함한다.
압출 공정에서, 기포 크기는 발포제의 유형 및 농도, 중합체 유형, 다이 오리피스의 기하학적 형태, 다이에서의 전단 속도, 핵 형성제의 농도, 기포 확장제(cell enlarging agent)의 사용 및 발포 온도를 포함하는 몇가지 파라미터에 의해 영향을 받는다. 기포 크기를 크게 하기 위해서는, 기포 핵 형성제를 가하지 않는 것이 통상적이다. 대신, 기포 확장제를 가할 수 있다. 나머지 파라미터 중에서, 발포제의 유형 및 농도가 기포 크기에 가장 큰 영향을 미친다. 통상적으로, 용해도가 비교적 높고 분자 크기가 작은 발포제는 비교적 낮은 농도에서도 크기가 큰 기포를 발생시킨다. 이러한 발포제의 예에는 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 에틸 클로라이드, 메탄올, 에탄올, 디메틸 에테르, 물 및 이들 발포제 중의 하나 이상을 함유하는 혼합 발포제가 포함된다. 고압 유리 라디칼 방법으로 제조된 측쇄 에틸렌계 중합체 수지는 이들 발포제로 팽창시킬 경우 크기가 큰 기포를 제공하는 경향이 있다. 기포 크기 확장용 첨가제는 일반적으로 중합체 수지를 가소화시키는 데 사용되는 화합물이다. 기포 크기 확장제의 예에는 미국 특허 제4,229,396호에 기재되어 있는 바와 같은 융점이 비교적 낮은 왁스상 물질과 미국 특허 제5,489,407호에 기재되어 있는 바와 같은 비-왁스상 저분자량 화합물이 포함된다. 또한, 다이 오리피스에서의 전단 속도가 비교적 낮을 경우에도 기포 크기가 커진다.
본 발명의 중합체 발포체는 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있다. 중합체 발포체 구조물을 제조하는 공정과 이를 가공하는 공정이 문헌[참조; C. P. Park, Polyolefin Foam , Chapter 9, Handbook of Polymer Foams and Technology, edited by D. Klempner and K. C. Frisch, Hanser Publishers, Munich, Vienna, New York Barcelona, (1991)]에 교시되어 있다.
본 발명의 가교결합되지 않은 발포체는 통상의 압출 발포 공정으로 제조할 수 있다. 발포체 구조물은 일반적으로, 열가소성 중합체 수지(즉, 중합체 물질)를 가열하여 가소화되거나 용융된 중합 물질을 형성시키고, 여기에 발포제를 혼입하여 발포성 겔을 형성한 다음, 다이를 통해 겔을 압출시켜 발포체 제품을 형성함으로써 제조한다. 발포제와 혼합하기 전에, 중합체 물질을 유리 전이 온도 또는 융점 이상의 온도로 가열한다. 발포제는 압출기, 혼합기, 블렌더 등과 같은 당해 기술분야에 공지되어 있는 모든 수단에 의해 용융된 중합체 물질에 혼입하거나 혼합할 수 있다. 발포제는 용융된 중합체 물질의 실질적인 팽창을 방지하고 발포제를 이에 균일하게 분포시키기에 충분한 승압에서 용융된 중합체 물질과 혼합한다. 임의로, 핵 형성제를 중합체 용융물에 블렌딩하거나 가소화 또는 용융 전에 중합체 물질과 건조 블렌딩시킬 수 있다. 발포체 구조물의 물리적 특성들을 최적화시키기 위해서는 통상적으로 발포성 겔을 저온으로 냉각시킨다. 이어서, 겔을 목적하는 형태의 다이를 통과시켜 감압 또는 저압 영역으로 압출하거나 운반하여 발포체 구조물을 형성시킨다. 저압 영역은 발포성 겔이 다이를 통과하여 압출되기 전에 유지되는 압력보다 압력이 더 낮다. 저압은 대기압보다 높거나 대기압보다 낮을(진공) 수 있지만, 대기압 수준인 것이 바람직하다.
본 발명의 가교결합되지 않은 발포체는 열가소성 중합체 수지(즉, 중합체 물질)를 다중-오리피스 다이를 통과시켜 압출시킴으로써 융합된 스트랜드 형태로 형성시킬 수 있다. 오리피스는 용융 압출물의 인접 스트림 간의 접촉이 발포 공정 동안 일어나 접촉 표면이 단일 발포체 구조를 형성하기에 충분한 접착력으로 서로 접착되도록 배열된다. 다이를 빠져나온 용융 압출물의 스트림은 스트랜드 또는 프로파일 형태를 취하며, 이들은 바람직하게는 발포되고 융합되며 서로 접착되어 단일 구조를 형성한다. 바람직하게는, 융합된 각각의 스트랜드 또는 프로파일은 단일 구조로 접착되어 발포체의 제조, 성형 및 사용시에 직면하게 되는 응력하에서의 스트랜드 박리가 방지되어야 한다. 발포체 구조물을 융합된 스트랜드 형태로 제조하기 위한 장치와 방법은 미국 특허 제3,573,152호와 제4,824,720호에 교시되어 있다.
본 발명의 발포체 구조물은 또한 제품으로 성형하기에 적합한 가교결합되지 않은 발포체 비드로서 형성할 수도 있다. 발포체 비드는 압출 공정 또는 배취 공정으로 제조할 수 있다. 압출 공정에서는, 통상의 발포체 압출 장치에 부착된 다중-홀 다이로부터 빠져나오는 발포체 스트랜드를 과립화하여 발포체 비드를 형성한다. 배취 공정에서는, 과립화 수지 펠렛과 같은 분리된 수지 입자를 이들에 대해 실질적으로 불용성인 물과 같은 액체 매질 속에 현탁시키고, 발포제를 고압 반응 용기 또는 다른 가압 용기 속에서 승압 및 승온에서 액체 매질 속에 도입하여 발포제를 함침시킨 다음, 대기 또는 감압 영역으로 급속 배출하여 팽창시킴으로써 발포체 비드를 형성시킨다. 이러한 공정은 미국 특허 제4,379,859호와 제4,464,484호에 교시되어 있다.
본 발명의 가교결합된 발포체는 분해 가능한 발포제를 사용하는 가교결합 발포 공정 또는 통상의 압출 공정으로 제조할 수 있다.
분해 가능한 발포제를 사용하는 가교결합 발포 공정을 사용하는 경우, 본 발명의 가교결합된 발포체는 열가소성 중합체 수지(즉, 중합체 물질)를 분해 가능한 화학적 발포제와 블렌딩하고 가열하여 가소화되거나 용융된 발포성 중합체 물질을 형성시키고, 용융된 발포성 중합체 물질을 다이를 통과시켜 압출시킨 다음, 용융된 중합체 물질에서 가교결합을 유도하고, 용융된 중합체 물질을 승온에 노출시켜 발포제를 방출시켜 발포체 구조물을 형성시킴으로써 제조할 수 있다. 중합체 물질과 화학적 발포제는 압출기, 혼합기, 블렌더 등과 같은 당해 기술분야에 공지된 모든 수단으로 혼합하고 용융 블렌딩할 수 있다. 화학적 발포제는 중합체 물질을 용융된 형태가 되도록 가열하기 전에 중합체 물질과 건식 블렌딩하는 것이 바람직하지만, 또한 중합체 물질이 용융상인 경우에도 첨가할 수 있다. 가교결합은 가교결합제의 첨가 또는 방사선조사에 의해 유도될 수 있다. 발포 또는 팽창시키기 위한 가교결합의 유도 및 승온에의 노출은 동시에 또는 순차적으로 일어날 수 있다. 가교결합제를 사용하는 경우, 이는 화학적 발포제와 동일한 방법으로 중합체 물질에 혼입한다. 또한, 가교결합제를 사용하는 경우에는, 가교결합제 또는 발포제의 분해를 방지하고 조기 가교결합을 방지하기 위해, 용융된 발포성 중합체 물질을 바람직하게는 150℃ 미만의 온도로 가열하거나 이러한 온도에 노출시킨다. 방사선 가교결합을 사용하는 경우에는, 발포제의 분해를 방지하기 위해, 용융된 발포성 중합체 물질을 바람직하게는 160℃ 미만의 온도로 가열하거나 이러한 온도에 노출시킨다. 용융된 발포성 중합체를 목적하는 형태의 다이를 통과시켜 압출하거나 운반하여 발포성 구조물을 형성시킨다. 이어서, 발포성 구조물을 가교결합시키고 오븐에서와 같은 승온 또는 고온(통상적으로, 150 내지 250℃)에서 팽창시켜 발포체 구조물을 형성시킨다. 방사선 가교결합을 사용하는 경우, 발포성 구조물은 조사하여 중합체 물질을 가교결합시킨 다음, 위에서 기재한 바와 같이 승온에서 팽창시킨다. 구조물은 유리하게는 가교결합제 또는 방사선 조사를 사용하는 위에서 기재한 공정에 따라 시트 또는 얇은 판재 형태로 만들 수 있다.
분해 가능한 발포제를 사용하는 가교결합 발포 공정에서 가교결합제 또는 방사선을 사용하는 이외에, 문헌[참조: C. P. Park, Supra, Chapter 9]에 기재된 바와 같은 실란 가교결합에 의한 가교결합을 수행할 수도 있다.
본 발명의 가교결합된 발포체는, 영국 공개특허공보 제2,145,961A호에 기재된 바와 같은 롱-랜드 다이(long-land die)를 사용하는 압출 공정에 의해, 연속 판재 구조로 만들 수도 있다. 당해 공정에서, 중합체, 분해 가능한 발포제 및 가교결합제를 압출기 속에서 혼합하고, 이들 혼합물을 가열하여 중합체를 가교결합시키고 발포제를 롱-랜드 다이에서 분해시킨 다음, 발포체 구조물을 성형하여 다이로부터 분리시키는데, 이때 발포체 구조물과 다이의 접촉은 적당한 윤활재에 의해 원활히 할 수 있다.
본 발명의 가교결합된 발포체는 제품으로 성형하는 데 적합한 가교결합된 발포체 비드로서 형성할 수도 있다. 발포체 비드를 제조하기 위해, 과립화 수지 펠렛과 같은 분리된 수지 입자를 이들에 대해 실질적으로 불용성인 물과 같은 액체 매질 속에 현탁시키고, 고압 반응 용기 또는 다른 가압 용기 속에서 승압 및 승온에서 가교결합제와 발포제를 함침시킨 다음, 대기 또는 감압 영역으로 급속 배출시켜 팽창시킴으로써 발포체 비드를 형성시킨다. 또 다른 방법에서는, 중합체 비드를 발포제로 함침시키고, 냉각시켜 용기로부터 배출시킨 다음, 가열 또는 스팀에 의해 팽창시킨다. 위의 방법으로부터 유도된 방법으로서, 스티렌 단량체를 가교결합제와 함께 현탁된 펠렛에 함침시켜 중합체 물질을 포함하는 그라프트 인터폴리머를 형성할 수 있다. 발포제는 현탁액 속에서 또는 비수 상태에서 수지 펠렛에 함침시킬 수 있다. 이어서, 팽창 비드는 스팀으로 가열하여 팽창시키고 팽창성 폴리스티렌 발포체 비드의 통상적인 성형 방법으로 성형한다.
이어서, 발포체 비드는 당해 기술분야에 공지되어 있는 모든 방법, 예를 들면, 발포체 비드를 금형에 충진시킨 다음, 금형을 압축시켜 비드를 압착시키고 스팀과 같은 것으로 비드를 가열하여 비드를 융합 및 용접시켜 제품을 형성하는 방법으로 성형할 수 있다. 임의로, 비드는 금형에 충진시키기 전에, 공기 또는 다른 발포제와 함께 예열할 수 있다. 위의 공정 및 성형법에 대한 탁월한 교시 내용을 문헌[참조; C. P. Park, Supra, pp. 227-233, 미국 특허 제3,886,100호, 미국 특허 제3,959,189호, 미국 특허 제4,168,353호 및 미국 특허 제4,429,059호]에서 찾아볼 수 있다. 또한, 발포체 비드는 적합한 혼합 장치 또는 압출기 속에서 중합체, 가교결합제 및 분해 가능한 혼합물로 이루어진 혼합물을 제조하여 이들 혼합물을 펠렛으로 성형한 다음, 펠렛을 가열하여 가교결합시키고 팽창시킴으로써 제조할 수 있다.
제품으로 성형하기에 적합한 가교결합된 발포체 비드의 또 다른 제조방법은 중합체 물질을 용융시켜 이를 통상의 발포체 압출 장치 속에서 물리적 발포제와 혼합하여 본질적으로 연속 발포체 스트랜드를 형성하는 것이다. 발포체 스트랜드는 과립화하거나 펠렛화하여 발포체 비드를 형성한다. 이어서, 발포체 비드를 방사선으로 가교결합시킨다. 그 후, 다른 발포체 비드 공정에 대해 위에 기재한 바와 같이 가교결합된 발포체 비드를 융합 및 성형하여 다양한 제품을 형성시킬 수 있다. 이러한 공정에 대한 추가의 교시 사항을 미국 특허 제3,616,365호와 문헌[참조: C. P. Park, Supra, pp. 224-228]에서 찾아볼 수 있다.
또한, 실란 가교결합 기법을 압출 공정에 사용할 수 있다. 이러한 공정에 대한 교시 사항을 문헌[참조: C. P. Park, Supra, Chapter 9]과 미국 특허 제4,714,716호에서 찾아볼 수 있다. 실란 가교결합 공정을 통상의 압출 공정과 함께 사용하는 경우, 중합체를 비닐 관능성 실란 또는 아지도 관능성 실란으로 그라프트시키고 압출시켜 발포체를 형성한다. 이어서, 가교결합을 촉진시키기 위해, 압출된 발포체를 따뜻하고 습한 공기에 노출시킨다.
본 발명의 가교결합된 발포체는 중합체 물질, 가교결합제 및 발포제를 혼합하여 슬래브를 형성하고, 혼합물을 금형 속에서 가열하여 가교결합제가 중합체 물질을 가교결합시키고 발포제를 분해시킨 다음, 금형 속의 압력을 방출시켜 발포체를 팽창시킴으로써 번 스톡 형태(bun stock form)로 제조할 수 있다. 임의로, 압력을 방출하자마자 형성된 번 스톡을 재가열하여 더욱 팽창시킬 수도 있다.
가교결합된 중합체 시트는, 중합체 시트를 고에너지 빔으로 조사하거나 화학적 가교결합제를 함유하는 중합체 시트를 가열함으로써 제조한다. 가교결합된 중합체 시트는 목적하는 형태로 절단하여 고압하에서 중합체의 연화점 이상의 온도에서 질소로 함침시킨다. 압력을 방출하면, 시트에서 기포 핵이 형성되고 어느 정도의 팽창이 이루어진다. 시트를 연화점 이상의 온도에서 가압하에 저압 용기에서 재가열하고, 압력을 방출하여 발포체를 팽창시킨다.
단계(A)에서 제공된 중합체 발포체의 밀도는 바람직하게는 100㎏/㎥ 미만이며, 보다 바람직하게는 60㎏/㎥ 이하이고, 보다 바람직하게는 40㎏/㎥ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 25kg/m3 미만이며, 5kg/m3 이상, 적당하게는 10kg/m3 이상이다. 바람직하게는, 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체의 평균 기포 크기는 2mm 이상, 보다 바람직하게는 3mm 이상이며, 하나의 실시양태에서, 바람직하게는 4mm 이하(예: 3.9mm 이하)이다. 또한, 위의 방법으로 제조한 발포체는 연속 기포 구조이거나 독립 기포 구조일 수 있다.
3. 천공 채널의 부가
본 발명의 발포체는 바람직하게는 천공 채널, 보다 바람직하게는 하나 이상의 표면에서 발포체로 연장되는 다수의 천공 채널을 가져, 하나 이상의 표면의 10cm2당 천공 채널이 평균 1개 이상, 바람직하게는 5개 이상, 보다 바람직하게는 10개 이상, 보다 더 바람직하게는 20개 이상, 보다 더 바람직하게는 30개 이상이다. 본 명세서에서 사용하는 용어 "다수"는 2 이상을 의미한다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 발포체는 7개 이상의 천공 채널을 포함한다.
천공 채널은 바람직하게는 하나 이상의 표면에서의 평균 직경이 0.1mm 이상이고, 보다 바람직하게는 0.5mm 이상이고, 보다 더 바람직하게는 1mm 이상이며, 바람직하게는 ASTM D3756에 따라서 측정한 발포체의 대략 평균 기포 크기 이하이다. 발포체의 하나 이상의 표면은, 바람직하게는 하나 이상의 표면에서 발포체로 연장되는 cm2당 평균 4개 이상의 천공 채널을 가진다.
통상적으로, 천공은 베이스 발포체를 하나 이상의 뾰족하고 첨예한 물체로 천자(穿刺)시킴을 포함한다. 뾰족하고 첨예한 물체로서 적합한 것으로는 니들, 대못, 핀 또는 못이 포함된다. 또한, 천공은 드릴링, 레이저 절단, 고압 유체 절단, 에어 건(air gun) 또는 발사체를 포함할 수 있다. 상이한 목적에서 적합한 천공 채널을 만드는 방법, 즉 발포제를 발포체로부터 신속히 유리시키는 방법의 설명은 미국 특허 제5,585,058호에 기재되어 있고, 이는 참조로서 본 명세서에 삽입된다.
또한, 베이스 발포체는 팽창하는 동안 발포체를 인장시킴으로써 신장된 기포를 갖도록 제조할 수 있다. 이러한 인장으로 인해, 수평 방향으로 기포 크기를 변화시키거나 종종 증가시키지 않고도, 신장된 기포를 생성시킬 수 있다. 따라서, 인장은 수직 방향에 직각인 방향으로 평균 기포 크기(EH 평균)를 증가시키고 천공을 촉진시킨다.
베이스 발포체의 천공은 정방형 패턴 및 삼각형 패턴을 포함한 어떠한 패턴으로도 수행할 수 있다. 베이스 발포체를 천공시키는 데 사용되는 뾰족하고 첨예한 물체의 특정 직경은 평균 기포 크기, 의도하는 천공의 간격을 포함하는 다수의 인자에 따라 선택되기는 하지만, 본 발명의 특정 발포체를 제조하는 데 유용한 뾰족하고 첨예한 물체의 직경은 통상적으로 1 내지 4mm일 것이다. 단계(B)는 바람직하게는 중합체 발포체의 하나의 표면에서의 7개 이상의 상이한 위치에서 수행하는데, 이러한 위치들은 단계(B)에서 형성된 천공 채널의 평균 직경의 약 2배 이상의 평균 거리에 의해 서로 분리되어 있다. 천공 채널은 바람직하게는 평균 직경이 0.5 내지 3mm이다.
단계(A)의 중합체 발포체는 바람직하게는 단계(B)에서 천공된 표면에 수직한 평균 두께가 약 25mm 이상이고, 단계(A)의 중합체 발포체는 바람직하게는 중합체 발포체 표면 아래로 평균 깊이가 5mm 이상이 되도록 단계(B)에 따라서 천공된다.
기포를 연속시키는 추가의 수단으로서는 압축을 사용할 수 있다. 압축은 외부 힘을 발포체의 하나 이상의 표면에 가하여 발포체 내의 기포를 파열시키기에 충분한 모든 수단으로 수행할 수 있다. 천공하는 동안 또는 천공한 후에 압축을 수행할 경우 기포벽을 통해 압력의 차이가 높아질 수 있기 때문에, 이러한 압축은 천공에 의해 생성된 채널에 인접한 기포벽을 파열하는 데 특히 효과적이다. 또한, 니들 펀칭(needle punching)과는 달리, 압축은 모든 방향에서 마주하는 기포벽을 파열할 수 있어 흡음에 적합한 구불구불한 길을 형성시킬 수 있다.
베이스 발포체의 독립 기포의 기계적 개방은 기포벽 및 기포 지주에 크기가 큰 기공을 형성하여 베이스 발포체의 통기 저항률을 낮춘다. 좌우간, 이를 수행하는 특정 수단에 관계없이, 베이스 열가소성 중합체 발포체 내의 독립 기포의 기계적 개방은 발포체의 흡음 및 방음을 향상시키는 역할을 한다.
물론, 기계적으로 개방되는 기포의 비율(%)은 기포 크기, 기포 형태, 개방 수단 및 베이스 중합체에 적용되는 개방 수단의 적용도를 포함하는 다수의 인자에 의해 좌우될 것이다. 그럼에도 불구하고, 단계(B) 이후, ASTM D2856, 방법 A에 따른 중합체 발포체의 연속 기포 함량은 바람직하게는 약 50% 이하이다. 하나의 실시양태에서, 단계(B) 이후, ASTM D2856, 방법 C에 따른 중합체 발포체의 연속 기포 함량은 약 50% 이하이다.
방법은 바람직하게는 다음 수학식 1 및 수학식 2 중의 하나 또는 둘 다에 따라서 수행된다.
수학식 1
PD ≥X / (ACS)2
수학식 2
Z ×%OCC / (100-%OCC) ≤(PD)
위의 수학식 1 및 수학식 2에서,
"PD"는 단계(B)에 의해 형성된 cm2당 천공 채널의 개수를 나타내고,
"ACS"는 ASTM D3576에 따라서 측정한, 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체의 평균 기포 크기(mm)를 나타내고,
"%OCC"는 ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한, 단계(B)에 의해 형성된 천공된 중합체 발포체의 연속 기포 함량의 백분율을 나타내고,
"X"는 양의 정수로서 바람직하게는 4이고, 보다 바람직하게는 6이고, 보다 더 바람직하게는 7이고,
"Z"는 양수로서 바람직하게는 1이고, 보다 바람직하게는 1.5이고, 보다 더 바람직하게는 2이다.
4. 성능 및 유용성
본 발명의 발포체는 흡음 능력이 우수하다. 흡음 성능을 측정하는 한 가지 방법은 ASTM E-1050에 따라서, 25Hz, 500Hz, 1000Hz 및 2000Hz에서 발포체의 흡음 계수를 측정한 다음, 이러한 흡음 계수의 산술 평균을 계산하는 것이다. 이러한 측정을 본 발명의 발포체로 수행할 때, 평균 흡음 계수는 바람직하게는 약 0.2 이상, 보다 바람직하게는 약 0.3 이상, 보다 더 바람직하게는 약 0.4 이상, 보다 더 바람직하게는 약 0.5 이상이다.
본 발명의 발포체는 20 내지 20,000Hz, 바람직하게는 50 내지 5,000Hz, 보다 더 바람직하게는 250 내지 2000Hz에서 흡음에 유용하므로, 바람직하게 흡음 능력은 위의 바람직한 평균 흡음 계수에 상응한다. 예를 들어, 발포체는 연소 엔진이 장착된 차량과 같은, 음향 강도가 50dB 이상이 되는 곳에서 사용될 수 있다.
본 발명의 발포체의 또 다른 장점은 평균 흡음 계수가 높음에도 불구하고 수흡수성이 낮다는 것이다. 이는 말단 금속 부품이 부식되는 것을 제한하여 박테리아나 곰팡이의 성장을 방지하고 필요한 곳에서 단열치를 개선하는 데 바람직하다. 본 발명의 발포체는 유럽 표준(EN, European Norm) 12088에 따라서, 온수 포화 대기와 발포체(이는 0℃ 이하의 온도에서 유지되어 발포체 샘플의 표면 위에 물을 응축시킨다) 간의 50℃의 온도 구배를 두고 14일 동안 노출시켜 시험할 때, 물을 바람직하게는 10용량%, 5용량%, 3용량% 이상 흡수하지 않고, 보다 바람직하게는 1.5용량% 이하, 보다 더 바람직하게는 1용량% 이하로 흡수한다.
단계(B)에 의해 제조된 중합체 발포체는, DIM52616에 따라서 평균 온도 10℃에서 측정할 때, 열전도도가 바람직하게는 약 90mW/m°K 이하, 보다 바람직하게는 약 70mW/m°K 이하, 보다 더 바람직하게는 약 60mW/m°K 이하이다. 바람직하게는, 단계(B)에 의해 제조된 중합체 발포체는 수흡수성이 위에서 언급된 바람직한 용적% 범위 이하이고 단계(B)에 의해 제조된 중합체 발포체의 천공 표면을 20℃에서 물에 노출시킨 후 중합체 발포체로부터 표면 수분을 제거하여 측정한 열전도도는 여전히 위에서 언급한 바람직한 열전도도 범위 이내이다.
위에서 언급한 성질은 본 발명을 특히 외부 환경에 노출된 차량 또는 해양 환경과 같은 습식 환경에서의 방음에 유용하게 한다.
아래의 실시예는 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하는 것이 아니고 예시하는 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 부(部) 및 백분율은 중량부 및 중량%이고 모든 온도는 ℃로 표시된다.
실시예
본 실시예는 본 발명에서 사용하는 발포체와 압출 공정으로 발포체를 제조하는 방법을 예시한다. 표 1에서는 본 실시예에서 사용하는 발포체의 목록을 나타낸다. 장치는 공급, 용융 및 측정의 통상의 순차 영역의 끝에 혼합 및 냉각 영역인 2개의 추가 영역을 갖는 스크류형 압출기이다. 발포체 주입을 위한 개구부는 측정 영역과 혼합 영역 사이의 압출기 원통에 있다. 냉각 영역 말단에는 일반적으로 직사각형 형태의 개구부를 가지는 다이 오리피스가 부착되어 있다.
저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지[용융 지수 0.9g/10min(ASTM D-1238 190℃/2.16kg), 밀도 0.923g/cm3]와 에틸렌-스티렌 인터폴리머(ESI) 수지를 균일한 속도로 99/1의 비율로 압출기에 공급한다. 또한, 난연제 농축물, 흑색 착색제 농축물, 글리세롤 모노스테아레이트(GMS) 및 산화방지제를 소정의 속도로 공급하여 이들 유효성분을 목적하는 농도로 만든다. ESI 수지는 인덱스(INDEX)
DS 201(다우 케미칼 캄파니로부터 입수 가능)이다. 당해 수지는 에틸렌 및 스티렌의 대략 70:30(중량 기준) 공중합체이고 용융 지수는 1.1(ASTM D-1238 190℃/2.16kg)이다. 난연제 농축물은 염소화 파라핀 왁스[도버 케미칼 코포레이션(Dover Chemical Corp.)으로부터 입수 가능한 클로레즈(Clorez)
760] 및 삼산화안티몬 각각 37.5%, 저밀도 폴리에틸렌(용융 지수 1.8 및 밀도 0.923g/cm3) 25%로 구성된다. 난연제 농축물을 일정한 속도로 압출기에 공급하여 난연제 화합물의 유효 농도를 수지 100중량부당 22.5중량부로 만든다. 카본 블랙 농축물은 LDPE 베이스 수지(용융 유량 2g/10min, ASTM D-1238 조건 230℃/2.16kg에 따라서 측정함)에 카본 블랙이 25% 혼합된 캐봇 플라스틱스 인터내셔날(Cabot Plastics International)로부터 입수 가능한 플라스블락(Plasblak)
PE3037이다. 유효한 카본 블랙 농도는 0.375pph이다. GMS[아이씨아이 어메리카스(ICI Americas)로부터 입수 가능한 아트머(Atmer)
129]는 1.5pph의 속도로 혼합 영역에 용융 주입한다. 산화방지제[시바 가이기 코포레이션(Ciba Geigy Corp.)으로부터 입수 가능한 이르가녹스(Irganox)
1010]를 일정한 속도로 공급하여 약 0.3pph로 만든다. 모든 고형물의 총 공급 속도는 약 1723kg/h이다.
압출 영역에서 유지되는 온도는 공급 영역에서 대략 160℃이고, 용융 영역은 200℃, 측정 영역은 230℃, 혼합 영역은 190℃이다. 이소부탄을 7.2pph의 균일한 비율로 혼합 영역에 주입한다. 냉각 영역과 다이 블록의 온도를 점차 낮춰 양질의 발포체를 생성시킨다. 112℃의 냉각 영역 및 112℃의 다이 온도에서, 밀도가 약 43kg/m3이고 평균 기포 크기가 약 1.7mm인 실질적으로 독립적인 기포 발포체를 수득한다. 발포체는 두께가 약 43mm이고 폭은 750mm이다(참조: 표 1).
발포체의 치수, 밀도 및 기포 크기를 측정하고 그 결과를 표 1에 나타낸다.
| 시험 번호 | 베이스 중합체 (1) | 난연제 (pph) (2) | 발포체 두께(mm) (3) | 발포체 폭(mm) (4) | 발포체 밀도(kg/m3) (5) | 기포 크기(mm) (6) |
| 1 | LDPE | 0 | 56 | 1280 | 275 | 2.6 |
| 2 | LDPE | 0 | 56 | 1280 | 29.6 | 2.5 |
| 3 | LDPE | 0 | 55 | 640 | 35.4 | 1.7 |
| 4 | LDPE/ESI:99/1 | 4.5 | 43 | 750 | 43.1 | 1.7 |
| *5 | LDPE/ESI:97/3 | 0 | 55 | 640 | 30.1 | 1.1 |
| *6 | LDPE | 0 | 60 | 620 | 37.0 | 4.8 |
*는 본 발명의 실시예가 아니다.
(1) LDPE = 밀도가 0.923g/cm3이고 용융 지수가 0.9g/10min인 저밀도 폴리에틸렌, ESI = 다우 케미칼 캄파니로부터 입수 가능한 에틸렌-스티렌 인터폴리머 수지, 인덱스
DS 201.
(2) 클로로왁스 및 삼산화안티몬의 50/50(중량 기준) 혼합물.
(3) 발포체의 두께(mm).
(4) 발포체의 폭(mm).
(5) ASTM D3575 추록 W 방법 B에 따라서 측정한, 완전히 시효처리된 발포체의 밀도(kg/m3).
(6) 3방향(돌출된 부분, 수평, 수직) 모두에서 측정한 평균 기포 크기를 기준으로 하는, ASTM D3756에 따라 측정한 평균 기포 크기(mm).
발포체 판재를 약 10mm ×10mm 사각형 패턴으로 2mm 직경의 니들로 천공시켜 발포제가 발포체로부터 유리되는 것을 촉진시킨다. 표 1에 기재된 다른 발포체 물질은 수지 유형, 첨가제 유형 및 농도, 발포체 농도를 약간 변형시키면서 유사한 공정으로 제조한다. 모든 발포체는 천공 밀도가 대략 cm2당 1개의 천공에 상응하는 10mm ×10mm 패턴으로 구멍을 낸다. 이러한 발포체의 연속 기포 함량은 ASTM D2856에 따라 측정하고 표 2에 나타낸다.
10mm ×10mm 패턴으로 천공된 위의 발포체를 10mm ×10mm 패턴의 천공 사이에 2mm 직경의 니들로 추가로 천공시켜 천공이 5mm ×5mm 정사각형 홀 패턴인 발포체로 만든다. 생성된 천공 밀도는 cm2당 약 4개의 천공이다.
발포체의 두께를 통과시켜 직경 29mm의 원통을 뽑아내고 원통의 한쪽 말단을 두께 약 55mm의 시험편이 되도록 잘라내어 시험편을 제조하고, ASTM D2856 방법 C 및 A에 따라서 연속 기포 함량의 백분율을 측정한다. 두께가 55mm 이하인 발포체에 대하여는 한쪽 말단의 표피만을 제거한다. 따라서, 시험편은 측면과 한쪽 말단은 표피가 제거되고 다른 쪽 말단은 표피를 가지는 원통이다. 거대기포형 발포체의 경우(시험 번호 1.6), 측면과 양 말단의 표피가 제거된, 직경이 약 45mm이고 길이가 35mm인 원통형 시험편이 사용된다. 천공 패턴이 10mm ×10mm인 발포체의 추가의 천공에 의해 유도된 연속 기포 함량(%)의 증가를 각 발포체에 대해 계산한다.
위의 연속 기포(%) 측정의 결과를 아래 표 2에 나타낸다.
| 시험 번호 | 연속 기포 10mm ×10mm 천공 패턴 | 연속 기포 5mm ×5mm 천공 패턴 | 증가된 연속 기포 | ||
| C% (7) | A% (7) | C% (7) | A% (7) | A% (8) | |
| 1 | 41 | 17 | 63 | 39 | 22 |
| 2 | 37 | 14 | 55 | 31 | 17 |
| 3 | 29 | 12 | 44 | 28 | 16 |
| 4 | 27 | 11 | 44 | 27 | 17 |
| *5 | 23 | 13 | 32 | 21 | 8 |
| *6 | 77 | 32 | 95 | 49 | 17 |
*는 본 발명의 실시예가 아니다.
(7) ASTM D2856에 따라서 측정한 발포체의 연속 기포 함량(mm).
C = 방법 C에 따라서 계산함, A = 방법 A에 따라서 계산함.
발포체의 두께가 55mm 이상이면 직경이 29mm이고 길이가 55mm인 시험편을 사용한다. 발포체가 보다 얇은 경우, 시험편의 두께는 한쪽 측면으로부터 표피가 제거된 것을 제외하고 대략 시험편의 두께이다.
(8) 추가의 천공에 의해 증가된 연속 기포 함량(%).
표 2에 나타낸 바와 같이, 천공 패턴이 10mm ×10mm인 발포체는 이들 발포체가 cm2당 대략 1개의 천공 밀도로 천공되었지만, 연속 기포 함량(방법 A에 따름)이 20% 미만이다. 비교예 시험 발포체 5의 추가의 천공은 보다 작은 평균 기포 크기로 인해 당해 발포체의 연속 기포 함량을 단지 8% 정도 증가시켰다.
발포체의 흡음 계수는 임피던스 튜브를 사용하여 ASTM E1050에 따라서 측정한다. 장치는 덴마크 나에룸 소재의 브루엘 앤 크자에르 아/에스(Brueel and Kjaer A/S)가 공급하는 모델 4206 음향 임피던스 튜브와 모델 3555 신호 분석기로 구성된다. 이 장치는 정상 입사 흡음 계수를 측정한다.
연속 기포 측정에 사용되는 동일한 시험편은 원통을 표피를 가지지 않는 말단에서 절단하여 두께 35mm로 맞춘 후에 사용한다. 비교용 시험 번호 6 발포체용으로, 29mm 원통을 45mm 직경의 시험편으로부터 만든다. 따라서, 비교용 시험 번호 6의 발포체 시험편은 표피가 없는 반면, 다른 발포체 시험편은 한쪽 말단에 표피가 있다. 먼저, 흡음성을 발생하는 파동에 표피 면이 향하도록 장착시킨 시험편에 대해 측정한 후, 절단면이 발생하는 파동을 향하도록 시험편을 뒤집어 다시 측정한다. 흡음성 데이타를 표 3에 제시한다.
| 시험 | %OCC (1) | △%OCC (2) | ASC (3) | TC (4) |
| 1.1 | 39 | 22 | 0.42 | 70.0 |
| 1.2* | 17 | -- | 0.28 | -- |
| 2.1 | 31 | 17 | 0.38 | 65.2 |
| 2.2* | 14 | -- | 0.26 | -- |
| 3.1 | 28 | 16 | 0.32 | 59.4 |
| 3.2* | 12 | -- | 0.18 | -- |
| 4.1 | 27 | 17 | 0.34 | -- |
| 4.2* | 11 | -- | 0.17 | -- |
| 5.1* | 21 | 8 | 0.25 | 50.4 |
| 5.2* | 13 | -- | 0.12 | -- |
| 6.1* | 49 | 17 | 0.41 | 103.0 |
| 6.2* | 32 | -- | 0.45 | -- |
별표가 표시된 시험 번호는 비교 실시예이다.
(1) "%OCC"는 ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 5mm ×5mm 패턴으로 천공된 발포체의 연속 기포 함량을 나타낸다.
(2) "△%OCC"는 ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 10mm ×10mm 패턴으로 천공된 발포체의 연속 기포 함량에 대한, ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 5mm ×5mm 패턴으로 천공된 발포체의 연속 기포 함량의 변화를 나타낸다.
(3) "ASC"는 ASTM E1050에 따라서, 음향 주파수 250Hz, 500Hz, 1000Hz 및 2000Hz에서 측정한 흡음 계수의 평균인 발포체의 평균 흡음 계수를 나타낸다.
(4) "TC"는 평균 온도 10℃에서 DIN 52616에 따라서 측정한 발포체의 열 전도성(mW/m°K)을 나타낸다.
데이타는, 거대기포형 발포체(비교용 시험 번호 6)를 제외하고, 1개의 천공/cm2의 발포체는 ASC 값이 0.3 이하인 것을 나타낸다. 표피의 제거는 발포체의 흡음 능력을 단지 약간만 증가시키나 ASC 값은 0.3을 넘지는 못한다. 천공은 본 발명에 따라서 발포체의 흡음 성능을 현저히 증진시키는 반면, 기포 크기가 1.1mm인 발포체(비교용 시험 번호 5)의 ASC는 여전히 0.3 미만이다.
또한, 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 1.7mm 내지 2.6mm의 중간 크기의 기포를 가지는 발포체는 열전도도가 50mW/m°K 내지 60mW/m°K이고, 이는 비교용 시험 번호 6의 거대기포형 발포체의 열전도도보다 현저히 낮다. 따라서, 당해 발포체는 놀랍게도 양호한 흡음 및 단열 성질을 동시에 달성하는 문제를 해결한다.
Claims (20)
- 평균 기포 크기가 1.5 내지 4mm이고, ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 연속 기포 함량이 40% 이하인 중합체 발포체를 제공하는 단계(A) 및ASTM D2856, 방법 A에 따라 측정한 연속 기포 함량이 20% 이상인 천공된 중합체 발포체를 수득하기 위해, ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 발포체의 연속 기포 함량이 단계(A)의 중합체 발포체에 비하여 10% 이상 증가하도록, 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체를 중합체 발포체의 표면에서 천공시켜 중합체 발포체의 표면으로부터 중합체 발포체로 연장되는 다수의 천공 채널을 형성시키는 단계(B)를 포함하는, 단열 성능이 개선된 기포형 흡음성 중합체 발포체의 제조방법으로서, 천공 단계(B)에 의해 형성된 cm2당 천공 채널의 개수(PD)가 다음 수학식 1로 정의되는 값을 가지도록 단계(B)가 수행됨을 특징으로 하는 방법.수학식 1PD ≥X / (ACS)2위의 수학식 1에서,"ACS"는 ASTM D3576에 따라서 측정한 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체의 평균 기포 크기(mm)를 나타내고,"X"는 4이다.
- 제1항에 있어서, 단계(B)가, 단계(B)에서 형성된 천공 채널의 평균 직경의 2배 이상의 평균 거리로 서로 분리되어 있는 중합체 발포체의 표면에서의 7개 이상의 상이한 위치에서 수행되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(B)가, 평균 직경이 0.1 내지 3mm인 천공 채널을 형성시키는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(A)의 중합체 발포체가, 단계(B)에 의해 천공된 표면에 대하여 수직인 평균 두께가 25mm 이상인 것인 방법.
- 제4항에 있어서, 단계(A)의 중합체 발포체가, 평균 깊이가 중합체 발포체의 표면 아래로 5mm 이상으로 되도록 단계(B)에 따라서 천공되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(B) 이후, ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 중합체 발포체의 연속 기포 함량이 50% 이하인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 다음 수학식 2에 따라서 수행되는 방법.수학식 2Z ×%OCC / (100-%OCC) ≤(PD)위의 수학식 2에서,"PD"는 단계(B)에 의해 형성된 cm2당 천공 채널의 개수를 나타내고,"%OCC"는 ASTM D2856, 방법 A에 따라서 측정한 단계(B)에 의해 형성된 천공된 중합체 발포체의 연속 기포 함량의 백분율을 나타내고,"Z"는 1인 양수이다.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(B) 이후, ASTM D2856, 방법 C에 따라서 측정한 중합체 발포체의 연속 기포 함량이 50% 이하인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체의 평균 기포 크기가 2 내지 4mm인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(A)에서 제공된 중합체 발포체의 밀도가 40kg/m3 미만인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(A)에 따라서 제공된 중합체 발포체가 폴리프로필렌 수지를 포함하는 열가소성 중합체 발포체인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(A)에 따라서 제공되는 중합체 발포체가, 밀도가 25kg/m3 미만이고 평균 기포 크기가 2mm 이상이며 밀도가 300kg/m3 이하이며 평균 흡음 계수가 0.2 이상이고 열 변형 온도가 110℃ 이상인 기포형 열가소성 중합체 발포체이고, 당해 열가소성 중합체가, (1) tanδ값이 1.5 이하이고/이거나, (2) 용융 장력이 7cN 이상이고/이거나, (3) 용융 강도가 10cN 이상인 하나 이상의 주로 이소탁틱 폴리프로필렌 중합체(A)와, 임의로, 65:35 이하의 중량비로 폴리프로필렌 중합체와 블렌딩된 유리 라디칼 방법에 의해 제조된 하나 이상의 에틸렌 중합체 수지(B)를 포함하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 수학식 1에서 "X"가 6인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 수학식 1에서 "X"가 7인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 발포체가 10cm2당 20개 이상의 천공 채널을 가지는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 열전도도가, 단계(B)에 의해 제조된 중합체 발포체의 천공된 표면을 20℃에서 물에 노출시킨 다음, 중합체 발포체로부터 표면 수분을 제거한 후에 측정되는 방법.
- 제1항의 방법에 따라 수득할 수 있는 기포형 중합체 발포체.
- 제17항에 있어서, 방음재로서 사용되는 기포형 중합체 발포체.
- 제18항에 있어서, 외부 환경에 노출된 차량에 사용되는 기포형 중합체 발포체.
- 제18항 또는 제19항에 있어서, 습식 환경에서 사용되는 기포형 중합체 발포체.
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