KR101099028B1 - 대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조방법 - Google Patents

대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 (1)통상적인 원기둥 형태의 펠렛, 구형의 비드, 부정형의 과립자를 포함하는 다양한 형태의 스티렌계 수지 대립자 시드를 얻는 단계, (2)상기 대립자 시드, 분산제, 계면활성제를 선택적으로 포함하는 수성 분산액을 형성하는 단계, (3)스티렌계 단량체 및 개시제를 첨가하여 대립자 시드를 팽윤 후 두 개 이상의 소립자로 쪼개는 단계, (4) 단량체의 중합을 실시하고 발포제를 투입하여 대립자 시드 보다 작은 구형의 소립자를 얻는 단계를 통해서 이루어진다.
이러한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 방법은 소립자를 대립자로 키우는 기존의 시드중합법에 시드를 팽윤 후 소분하는 단계를 도입하여 시드 보다 작은 입자를 제조하는 신규 방법을 제공한다.
발포성, 폴리스티렌, 시드중합, 팽윤, 소분

Description

대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조방법{Method for producing expandable polystyrene small beads with large seed particles}
본 발명은 대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원료 시드 입자보다 작은 구형의 소립자를 얻는 것을 특징으로 하는 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 방법에 관한 것이다.
발포성 폴리스티렌 입자의 제조 방법으로, 일반적으로 현탁중합법, 압출법, 시드중합법에 의한 제조 방법이 널리 공지되어 있다.
현탁중합법은 물을 분산매로 하고, 분산제, 계면활성제 등의 분산안정제의 존재 하에서 물에 불용성인 단량체를 사용하여 고분자 입자를 제조하는 방법이다. 그러나, 이 중합은 기계적인 힘에 의하여 수용액상에 존재하는 단량체를 분산시켜 제조하므로, 얻어지는 고분자 입자의 크기가 0.1㎛ ~ 1000㎛의 매우 넓은 분포도를 갖게 되어 비인기 그레이드(Grade) 및 오지의 발생을 유발하며, 이는 정품을 수득하기 위해 선별기를 통한 단계적인 분획 작업을 필요로 한다. 이러한 단점을 극복 하기 위하여 대한민국 공개특허 제1993-0010062호, 대한민국 공개특허 제2000-0008971호 등 에서는 좁은 입도 분포를 가지는 발포성 폴리스티렌 입자의 제조 방법이 개시되어 있다.
다른 방법으로 대한민국 공개특허 제2005-0024330호 등에 개시된 발포성 폴리스티렌 입자를 압출법에 의해 제조할 수 있고, Die의 홀 크기에 따라 균일한 입도를 지니는 장점이 있다. 하지만 폴리스티렌이 발포제를 함유하는 공정에서 용융물의 분산과 발생열을 통제하여야 하고, 압출시 분자량 감소, 첨가제의 분해 및 최종 제품의 발포성을 비롯한 품질 저하 등의 문제점를 초래할 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0703828호, 대한민국 등록특허 제10-0801275호 에서는 폴리스티렌을 압출 후 발포제를 별도의 반응기에서 함침하거나, 압출되어진 펠렛을 핵중합과 동시에 함침하는 방법이 개시되어 있다.
또 다른 방법으로 대한민국 공개특허 2002-0000556, 대한민국 공개특허 제2003-0070951에 개시된 바와 같이 시드중합법이 공지되어 있다.
시드중합법은 현탁중합법으로 얻은 비드를 분획하여 좁은 입도 분포를 가지는 비드를 시드로 사용하거나, 압출법으로 얻은 균일한 원기둥의 펠렛 또는 입자를 시드로 이용하여 현탁액에 넣고, 단량체를 서서히 부가하면서 시드 크기를 키워 원하는 크기의 입자를 얻는 공정이다. 이와 같이 시드중합법은 2단계로 제조하는 번거로움이 있으나 원하는 크기의 입자만을 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러나, 시드중합법은 소립자의 시드를 대립자로 키우는 중합법으로 시드 보다 작은 입자를 얻을 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은 시드중합법에서 이룰 수 없는 시드 보다 작은 발포성 폴리스티렌 소립자의 신규 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시드중합시 시드의 크기가 클수록 분산안정성을 저해하는데, 시드의 크기 및 형태에 상관없이 원하는 크기로 소립, 구형화 할 수 있는 발포성 폴리스티렌 소립자의 신규 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 난연제 등 다양한 첨가제가 선택적으로 도입된 시드 또는 고충격, 고내열과 같은 기능성 수지 시드를 사용하여 단열성능, 대전방지능력, 불연성, 고내열성과 같은 다양한 기능성을 지닌 발포성 폴리스티렌 소립자의 신규 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 시드의 크기와 투입하는 단량체의 함량에 따라 시드를 대립자로 키우는 기존 시드중합법을 역발상하여 시드를 팽윤 후 소분하는 단계를 도입함으로써 시드보다 작은 발포성 폴리스티렌 소립자를 제조하였고, 기능성 시드를 선택적으로 도입함으로써 다양한 물성을 발현할 수 있도록 제조하였다.
본 발명의 제조방법에 의해 시드보다 작은 발포성 폴리스티렌 소립자를 제조할 수 있고, 기능성 시드를 선택적으로 도입함으로써 다양한 물성을 발현할 수 있다.
본 발명은 대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 (1)통상적인 원기둥 형태의 펠렛, 구형의 비드, 부정형의 과립자를 포함하는 다양한 형태의 스티렌계 수지 대립자 시드를 얻는 단계, (2)상기 대립자 시드, 분산제, 계면활성제를 선택적으로 포함하는 수성 분산액을 형성하는 단계, (3)스티렌계 단량체 및 개시제를 첨가하여 대립자 시드를 팽윤 후 두 개 이상의 소립자로 쪼개는 단계, (4)단량체의 중합을 실시하고 발포제를 투입하여 대립자 시드 보다 작은 구형의 소립자를 얻는 단계를 통해서 이루어진다.
상기 (1) 단계 이후, 특히 바람직하게는 (3)단계에서 C6~C10 방향족 탄화수소를 부가하는 것이 구형화시키는데 도움이 된다.
도 1에는 본 발명의 발포성 폴리스티렌 소립자를 제조하는 중합 기술의 주요 단계 및 온도프로그램의 개략도가 도시되어 있다. 일반적인 시드중합의 경우 단량체가 팽윤 및 중합단계에 걸쳐 서서히 부가되나, 본 발명의 경우 도 1에 도시된 바와 같이, 팽윤단계에서 단량체를 모두 투입하여 과팽윤으로 인한 입자의 소분이 일어나도록 한 후에 중합을 실시하는 것이 특징이다. 또, 부가되는 단량체의 양이 시드에 비해 동일하거나 많은 경우 소분이 일어나기 쉽다.
본 발명의 실시에 있어서, (1)통상적인 원기둥 형태의 펠렛, 구형의 비드, 부정형의 과립자를 포함하는 다양한 형태의 스티렌계 수지 대립자 시드를 얻는 단계에 있어서, 스티렌계 수지는 스티렌; 알킬 스티렌, 일예로 에틸스티렌, 디메틸스 티렌 및 파라-메틸스티렌; 알파-알킬스티렌, 일예로 알파-메틸스티렌, 알파-에틸스티렌, 알파-프로필스티렌 및 알파-부틸스티렌; 할로겐화 스티렌, 일예로 클로로스티렌, 및 브로모스티렌; 및 비닐 톨루엔으로 이루어진 스티렌계 단량체의 중합체 및/또는 공중합체이며, 상기 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체, 일예로 아크릴로니트릴, 부타디엔, 알킬아크릴레이트, 일예로 메틸아크릴레이트, 알킬메타아크릴레이트, 일예로 메틸메타아크릴레이트, 이소부틸렌, 염화비닐, 이소프렌 및 이들의 혼합물과의 공중합체이다.
상기 스티렌계 수지는 폴리스티렌 수지로 중량 평균 분자량이 180,000 ~ 400,000g/mol이다.
상기 대립자 시드는 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 난연제 등 다양한 첨가제를 선택적으로 도입하거나 또는 고충격, 고내열과 같은 기능성 수지 시드를 사용하여 단열성능, 대전방지능력, 불연성, 고내열성과 같은 다양한 기능성을 부여할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 대립자 시드, 분산제, 계면활성제를 선택적으로 포함하는 수성 분산액을 형성하는 단계에 있어서, 분산제 및 계면활성제는 통상의 발포성 폴리스티렌 중합에 사용되는 것을 이용할 수 있으며, 본 발명에 실시에 있어서는 현탁제는 무기 분산제를 사용하였으며, 계면활성제는 음이온계 계면활성제를 사용하였다.
상기 분산제는 통상의 발포성 폴리스티렌 중합에 사용되는 모든 분산제를 사용하여 제조할 수 있으며, 일예로 무기분산제; 트리칼슘 포스페이트, 마그네슘 피로포스페이트, 유기분산제; 폴리 비닐 알코올, 메틸 셀롤로오스, 폴리 비닐 피롤리돈 등을 사용할 수 있으며, 본 발명에 있어서, 발포성 폴리스티렌 소립자 100 중량부에 대하여 트리칼슘 포스페이트 0.3 ~ 1.0 중량부를 사용하는 것이다.
상기 음이온계 계면활성제는 소듐 로릴술폰네이트, 소듐 알킬벤젠술폰네이트, 소듐 올레인술폰네이트 등이 사용된다. 본 발명에 있어서, 발포성 폴리스티렌 소립자 100 중량부에 대하여 소듐 알킬벤젠술폰네이트 0.01 ~ 0.2 중량부를 사용하는 것이다.
본 발명의 실시에 있어서, 스티렌계 단량체 및 개시제를 첨가하여 대립자 시드를 팽윤 후 두 개 이상의 소립자로 쪼개는 단계에 있어서, 개시제는 개시 온도가 다른 두 가지 종류의 개시제를 사용하였고, 폴리머의 다양한 특성을 부여하는 첨가제를 투입할 수 있으며, 구체적으로 C6~C10 방향족 탄화수소, 기포 조절제 등을 사용할 수 있다.
상기 스티렌계 단량체는 스티렌, 알킬스티렌, 에틸스티렌, 디메틸스틸렌, 파라-메틸스티렌, 알파-알킬스티렌, 알파-메틸스티렌, 알파-프로필스티렌 및 알파-부틸스티렌을 사용할 수 있다.
상기 대립자 시드와 스티렌계 단량체의 중량비는 10~50: 90~50인 것이 바람직하며, 종류와 함량에 따라 고기능성 및 물리적 특성이 다양한 제품을 제조할 수 있다.
시드에 팽윤되는 단량체의 비율이 50% 이상, 즉 대립자 시드와 단량체의 비율이 최소한 동일하거나 단량체의 양이 더 많은 경우에 대립자 시드가 쪼개져서 소 분이 일어나기 용이하게 된다.
상기 개시제는 통상 발포성 폴리스티렌 중합에서 사용되는 모든 개시제를 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시에 있어서는 벤조일 퍼옥사이드(BPO), t-부틸 퍼옥시 벤조에이트(TBPB)와 같은 두 종류의 개시제를 투입된 스티렌계 단량체 100 중량부에 대하여 0.1~0.5 중량부를 사용하는 것이다.
상기 C6~C10 방향족 탄화수소는 발포성 폴리스티렌 소립자 100 중량부에 대하여 0.1~5.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1~1.0 중량부이다. 방향족 탄화수소의 양이 적어지면, 발포성 폴리스티렌 입자의 발포성이 저하되고, 입자의 구형화가 어려우며, 방향족 탄화수소의 양이 너무 많을 경우 최종 성형품의 내열성이 저하된다. 상기 용제 역할을 하는 C6~C10 방향족 탄화수소에는 벤젠, 톨루엔, p-자일렌, o-자일렌, m-자일렌, 에틸벤젠, 프로필벤젠, i-프로필벤젠 등을 포함하며, 바람직하게는 톨루엔, 에틸 벤젠을 사용하는 것이다.
상기 기포 조절제는 폴리 에틸렌 왁스 및 에틸렌 비스 스테아르아마이드 (Ethylene Bis Stearamide), 탄산칼슘, 활석, 점토, 실리카, 규조토, 시트르산과 중탄산 나트륨을 사용할 수 있으며, 발포성 폴리스티렌 소립자 100 중량부에 대하여 0.1~3.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 이것은 기포의 크기를 작게 하여 단열성능 및 성형품 물성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 특징은 단량체를 도입시 중합온도까지 승온시키지 않고 모두 팽윤만 시켜서 시드입자가 과팽윤으로 인해 쪼개지도록 하는 것이다. 이때 상기 C6~C10 방향족 탄화수소를 부가하게 되면 시드의 모양이 어떠한 형태를 띄더라도 구형화시키기가 용이하다.
본 발명의 실시에 있어서, 단량체의 중합을 실시하고 발포제를 투입하여 대립자 시드 보다 작은 구형의 소립자를 얻는 단계에 있어서, 상기 발포제는 일반 발포성 폴리스티렌 제조에 사용되는 발포제 C4~C6 탄화수소를 사용할 수 있으며, 일예로 부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, 네오-펜탄, 시클로펜탄 및 할로겐화 탄화수소를 사용할 수 있으며, 본 발명에 있어서 바람직한 발포제는 n-펜탄, i-펜탄을 발포성 폴리스티렌 소립자 100 중량부에 대하여 4~15 중량부를 사용하는 것이다.
본 발명에 실시에 있어서, 대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조방법은 다음과 같다.
본 발명의 실시에 있어서, 보다 정확한 공정을 소개하자면, 초순수, 대립자 시드, 분산제 및 계면활성제를 반응기에 투입하여 분산을 유지시킨다. 이 과정이 완료되면, 반응기의 온도를 60℃ ~ 80℃ 사이로 상승/유지시키고, 대립자 시드 보다 많은 양의 스티렌계 단량체를 개시제, C6~C10 방향족 탄화수소와 함께 2시간 이상 유지하면서 서서히 투입하여 대립자 시드의 팽윤 후 소분됨을 확인한다. 이 후 반응기의 입구를 닫고 온도를 60℃ ~ 80℃ 에서 100℃~130℃까지 2~5 시간 동안 승온하면서 중합을 진행하고, 발포제를 투입하여 함침을 동시에 시행한다. 함침은 발포제를 투입한 후 100℃~130℃에서 3~6시간 동안 유지하여 발포성 폴리스티렌 소립자를 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 발포성 폴리스티렌 소립자는 바람직하게는 (1)통상적인 원기둥 형태의 펠렛, 구형의 비드, 부정형의 과립자를 포함하는 다양한 형태의 스 티렌계 수지 대립자 시드를 얻는 단계, (2)상기 대립자 시드, 분산제, 계면활성제를 선택적으로 포함하는 수성 분산액을 형성하는 단계, (3)스티렌계 단량체 및 개시제, C6~C10 방향족 탄화수소를 첨가하여 대립자 시드를 팽윤 후 두 개 이상의 소립자로 쪼개는 단계, (4)단량체의 중합을 실시하고 발포제를 투입하여 대립자 시드 보다 작은 구형의 소립자를 얻는 단계를 통해서 이루어진다. 이렇게 얻어진 발포성 폴리스티렌 소립자를 발포, 성형하는 단계는 통상의 발포, 성형 조건을 사용할 수 있으며, 특별한 제한은 없다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예1> 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 실험(발포성 폴리스티렌 소립자 100중량부는 대립자 시드 50 중량부, 스티렌 단량체 50 중량부로 제조)
스티렌계 수지 대립자 시드로 길이 2~3mm, 폭 1~2mm의 폴리스티렌 펠렛(금호석유화학; GP 150K)을 이용하였다. 100L 반응기에 초순수 40kg에 분산제(트리칼슘 포스페이트; 듀본유화) 0.2kg와 계면활성제(알킬벤젠 술폰네이트; 엘지생활건강) 0.04g을 투입하여 교반하고, 상기 대립자 시드 20kg을 투입하였다. 이 후 60℃까지 반응기 온도를 승온시키고, 스티렌 단량체(Styrene Monomer; SK) 20kg에 저온 개시제(벤조일 퍼옥사이드; 한솔케미칼) 0.08kg, 고온 개시제(t-부틸 퍼옥시 벤조네에트; 호성케멕스) 0.02kg을 용해시켜 4시간 동안 투입하였다. 이후 대립자 시드가 팽윤되어 소분됨을 확인한 후, 반응기 입구를 닫고 125℃까지 2시간 동안 승온 시키면서 중합을 진행시켰다. 이것이 완료된 후 125℃에서 발포제(펜탄; SK) 3kg을 질소 압력으로 반응기에 투입하고 최종 반응기 압력을 13kgf/cm2 를 유지하면서 5시간 동안 함침을 실시하였다. 이후 30℃이하로 냉각시키고 제품을 반응기에 배출하였다. 이 제품을 수세, 건조시키고, 입도 크기 및 분포도를 측정하였다.
<실시예2> 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 실험(발포성 폴리스티렌 소립자 100중량부는 대립자 시드 30 중량부, 스티렌 단량체 70 중량부로 제조)
스티렌계 수지 대립자 시드로 길이 2~3mm, 폭 1~2mm의 폴리스티렌 펠렛(금호석유화학; GP 150K)을 이용하였다. 100L 반응기에 초순수 40kg에 분산제(트리칼슘 포스페이트; 듀본유화) 0.2kg와 계면활성제(알킬벤젠 술폰네이트; 엘지생활건강) 0.04g을 투입하여 교반하고, 상기 대립자 시드 12kg을 투입하였다. 이 후 60℃까지 반응기 온도를 승온시키고, 스티렌 단량체(Styrene Monomer; SK) 28kg에 저온 개시제(벤조일 퍼옥사이드; 한솔케미칼) 0.08kg, 고온 개시제(t-부틸 퍼옥시 벤조네에트; 호성케멕스) 0.02kg을 용해시켜 4시간 동안 투입하였다. 이후 대립자 시드가 팽윤되어 소분됨을 확인한 후, 반응기 입구를 닫고 125℃까지 2시간 동안 승온 시키면서 중합을 진행시켰다. 이것이 완료된 후 125℃에서 발포제(펜탄; SK) 3kg을 질소 압력으로 반응기에 투입하고 최종 반응기 압력을 13kgf/cm2 를 유지하면서 5시간 동안 함침을 실시하였다. 이후 30℃이하로 냉각시키고 제품을 반응기에 배출하였다. 이 제품을 수세, 건조시키고, 입도 크기 및 분포도를 측정하였다.
<실시예3> 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 실험(발포성 폴리스티렌 소립자 100중량부는 흑연이 도입된 수지 입자 시드 50 중량부, 스티렌 단량체 50 중량부로 제조)
폴리스티렌(금호석유화학; GP 150) 100kg에 흑연(현대코마산업; HCN-905) 10kg을 투입하여 혼합하고, 이 혼합 조성물을 이축성형기에서 230 ℃로 용융시키고, 수중 펠렛화기(Under water cutting)를 이용하여 평균 부피가 2.0 mm3 수준의 흑연이 포함된 균일한 수지 입자를 얻었다. 100L 반응기에 초순수 40kg에 분산제(트리칼슘 포스페이트; 듀본유화) 0.2kg와 계면활성제(알킬벤젠 술폰네이트; 엘지생활건강) 0.04g을 투입하여 교반하고, 상기 수지 입자 시드 20kg을 투입하였다. 이 후 60℃까지 반응기 온도를 승온시키고, 스티렌 단량체(Styrene Monomer; SK) 20kg에 저온 개시제(벤조일 퍼옥사이드; 한솔케미칼) 0.08kg, 고온 개시제(t-부틸 퍼옥시 벤조네에트; 호성케멕스) 0.02kg을 용해시켜 4시간 동안 투입하였다. 이후 대립자 시드가 팽윤되어 소분됨을 확인한 후, 반응기 입구를 닫고 125℃까지 2시간 동안 승온 시키면서 중합을 진행시켰다. 이것이 완료된 후 125℃에서 발포제(펜탄; SK) 3kg을 질소 압력으로 반응기에 투입하고 최종 반응기 압력을 13kgf/cm2 를 유지하면서 5시간 동안 함침을 실시하였다. 이후 30℃이하로 냉각시키고 제품을 반응기에 배출하였다. 이 제품을 수세, 건조시키고, 입도 크기 및 분포도를 측정하였다.
<비교예1> 시드 중합을 이용한 발포성 폴리스티렌 입자의 제조 실험(발포성 폴리스티렌 입자 100중량부는 흑연이 도입된 수지 입자 시드 50 중량부, 스티렌 단량체 50 중량부로 제조)
폴리스티렌(금호석유화학; GP 150) 100kg에 흑연(현대코마산업; HCN-905) 10kg을 투입하여 혼합하고, 이 혼합 조성물을 이축성형기에서 230 ℃로 용융시키고, 수중 펠렛화기(Under water cutting)를 이용하여 평균 부피가 2.0 mm3 수준의 흑연이 포함된 균일한 수지 입자를 얻었다. 100L 반응기에 초순수 40kg에 분산제(트리칼슘 포스페이트; 듀본유화) 0.2kg와 계면활성제(알킬벤젠 술폰네이트; 엘지생활건강) 0.04g을 투입하여 교반하고, 상기 수지 입자 시드 20kg을 투입하였다. 이 후 60℃까지 반응기 온도를 승온시키고, 스티렌 단량체(Styrene Monomer; SK) 5kg에 저온 개시제(벤조일 퍼옥사이드; 한솔케미칼) 0.08kg, 고온 개시제(t-부틸 퍼옥시 벤조네에트; 호성케멕스) 0.02kg을 용해시켜 2시간 동안 투입하였다. 이후 반응기 입구를 닫고 스티렌 단량체 15kg을 60℃에서 125℃까지 3.5시간 동안 승온 시키면서 천천히 투입하여 중합을 진행시켰다. 이것이 완료된 후 125℃에서 발포제(펜탄; SK) 3kg을 질소 압력으로 반응기에 투입하고 최종 반응기 압력을 13kgf/cm2 를 유지하면서 5시간 동안 함침을 실시하였다. 이후 30℃이하로 냉각시키고 제품을 반응기에 배출하였다. 이 제품을 수세, 건조시키고, 입도 크기 및 분포도를 측정하였다.
하기 표 1에 입도 크기 및 분포도 평가를 위한 방법은 구체적으로 다음과 같이 수행하였다.
1) 입도 분포 : 표준체가 장착된 진탕기를 이용하여 5분 동안 진동 후 함량 측정
물성표
항 목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1
입도 크기
및
입도 분포도		 1.7mm 이상 - - 4.4%
1.4~1.7mm - - 91.8%
1.2~1.4mm 3.2% - 3.8%
1.0~1.2mm 19.8% 8.9% 6.6%
0.8~1.0mm 44.3% 28.5% 25.7%
0.6~0.8mm 23.2% 40.2% 36.1%
0.4~0.6mm 7.6% 19.4% 28.4%
0.4mm 이하 1.9% 3.0% 3.2%
계 100% 100% 100% 100%
상기 표 1의 결과로부터, <비교예1>의 기존 시드 중합과 비교하여 유사한 크기의 시드를 사용하고도 시드 보다 작은 발포성 폴리스티렌 소립자를 획득할 수 있었다. 또한 <실시예1>과 <실시예2>에 있어서 스티렌 단량체 함량을 증대하여 대립자 시드의 팽윤을 많이 할수록 낮은 점도로 인해 입자의 쪼개짐이 활발해지고 소립화됨을 알 수 있었다. 마지막으로 <실시예3>에서는 최종 제품의 단열 성능 개선을 목적으로 대립자 시드에 흑연을 도입함으로써 입자 내 흑연이 균일하게 분포한 발포성 폴리스티렌 소립자를 얻을 수 있었고, <비교예1>과 동일 시드를 사용하였으나, 상대적으로 작은 발포성 폴리스티렌 소립자를 얻을 수 있었다.
본 발명이 상기 실시예에 있어서, 상세하게 설명되었다 할지라도, 상기 실시예는 본 발명의 범위를 한정하기 위해서 기술된 것이 아니며, 단지 예시적인 목적으로 기술된 것이다.
당업자는 본원 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 발명의 변형이 가능하다는 것을 인식할 것이며, 본원 발명의 범위는 하기 특허 청구범위에 의해서 결정된다.
도 1은 본 발명의 발포성 폴리스티렌 소립자를 제조하는 중합 기술의 주요 단계 및 온도프로그램의 개략도이다.

Claims (8)

  1. (1)통상적인 원기둥 형태의 펠렛, 구형의 비드, 부정형의 과립자를 포함하는 다양한 형태의 스티렌계 수지 대립자 시드를 얻는 단계, (2)상기 대립자 시드, 분산제, 계면활성제를 선택적으로 포함하는 수성 분산액을 형성하는 단계, (3)스티렌계 단량체 및 개시제를 첨가하여 대립자 시드를 팽윤 후 두 개 이상의 소립자로 쪼개는 단계, (4) 단량체의 중합을 실시하고 발포제를 투입하여 대립자 시드 보다 작은 구형의 소립자를 얻는 단계를 포함하는 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스티렌계 수지는 스티렌, 에틸스티렌, 디메틸스티렌, 파라-메틸스티렌, 알파-메틸스티렌, 알파-에틸스티렌, 알파-프로필스티렌, 알파-부틸스티렌, 클로로스티렌, 및 브로모스티렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 단량체의 중합체, 또는 이 단량체와 비닐 톨루엔, 아크릴로니트릴, 부타디엔, 메틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 이소부틸렌, 염화비닐 및 이소포렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단량체와의 공중합체이며, 중량 평균 분자량이 180,000~400,000g/mol 인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 대립자 시드는 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 및 난연제로 구성된 그룹에서 선택된 첨가제를 도입한 시드를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 대립자 시드와 스티렌계 단량체의 중량비는 10~50: 90~50인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스티렌계 단량체는 스티렌, 알킬스티렌, 에틸스티렌, 디메틸스틸렌, 파라-메틸스티렌, 알파-알킬스티렌, 알파-메틸스티렌, 알파-프로필스티렌 및 알파-부틸스티렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단량체인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 (1) 단계 이후에 C6~C10 방향족 탄화수소를 더 부가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 C6~C10 방향족 탄화수소는 벤젠, 톨루엔, p-자일렌, o-자일렌, m-자일렌, 에틸벤젠, 프로필벤젠, 및 i-프로필벤젠으로 이루어진 그룹에서 선택되며, 발포성 폴리스티렌 소립자 100 중량부에 대하여 0.1 중량 내지 5 중량부를 사용하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 발포제의 양은 발포성 폴리스티렌 소립자 100 중량부에 대하여 4~15 중량부를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100194444B1 (ko) 1996-09-24 1999-06-15 우종일 발포폴리스티렌 비드의 제조방법
KR100898363B1 (ko) 2007-11-01 2009-05-20 금호석유화학 주식회사 난연 특성이 우수한 발포성 폴리스티렌 입자의 제조 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101737031B1 (ko) 2014-11-11 2017-05-18 금호석유화학 주식회사 대립자 시드를 이용한 발포성 폴리스티렌 소립자의 제조 방법

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