KR101125702B1 - 폴리올레핀 분산액, 포말 및 발포체 - Google Patents

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Abstract

폴리올레핀 분산액, 포말 및 발포체, 및 그로부터 제조된 물품이 개시된다. 또한, 수성 분산액으로부터 열가소성 발포체를 생성하는 방법이 개시된다. 수성 분산액은 열가소성 수지, 물 및 안정화제를 포함할 수 있다. 상기 방법은 1종 이상의 포말화 계면활성제를 수성 분산액에 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계, 난연제 및/또는 상 변화 물질을 첨가하는 단계, 포말을 생성하기 위해 혼합물을 포말화시키는 단계 및 물의 적어도 일부를 제거하여 발포체를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리올레핀, 열가소성 발포체, 수성 분산액, 난연제

Description

폴리올레핀 분산액, 포말 및 발포체 {POLYOLEFIN DISPERSIONS, FROTHS, AND FOAMS}
본원에 개시된 실시양태는 일반적으로 폴리올레핀 발포체의 제법에 관한 것이다. 구체적으로는, 본원에 개시된 실시양태는 난연제 및/또는 상 변화 물질을 함유하는 폴리올레핀 분산액, 포말 및 발포체에 관한 것이다.
중합체성 발포체는 그의 물리적 및 기계적 특성으로 인해 방화벽(fire barrier), 흡수 용품, 방음, 열 절연, 운동 보호 장비 및 포장 재료와 같은 매우 다양한 용도에 적합하다. 발포체 및 발포체 재료에는 개방 셀, 폐쇄 셀, 가요성, 강직성, 망상 및 신택틱(syntactic)의 여섯 가지 기본 유형이 있다. 개방 셀 발포체는 상호연결된 구멍 또는 셀을 가지며, 여과 용도에 적합하다. 폐쇄 셀 발포체는 상호연결된 구멍 또는 셀은 갖지 않지만, 부양 또는 부유 용도에 유용하다. 가요성 발포체는 균열 또는 갈라짐 없이 구부러지거나, 수축되거나 또는 충격을 흡수할 수 있다. 망상 발포체는 얇은 물질 가닥의 상호연결된 네트워크로 이루어진 매트릭스를 갖는 개방 구조를 갖는다. 강직성 발포체는 가요성이 매우 적거나 없는 매트릭스를 특징으로 한다. 신택틱 발포체는 플라스틱 또는 수지 매트릭스에 의해 함께 고정되는 강직성 미소구체 또는 유리 마이크로벌룬으로 이루어진다. 발포체 기술에서 급성장하는 영역은 난연성 물품에 대한 보다 엄격한 정부 표준에 의해 부과되는 요구를 충족시키기 위한 난연성 발포체의 개발이다.
중합체성 발포체의 가연성을 감소시키는 가장 흔한 방법은 난연제, 예컨대 할로겐화된 화합물 또는 포스페이트 에스테르를 발포체 제형에 혼입시키는 것이다. 그러한 화합물이 발포체의 난연성에 어느 정도의 향상을 제공하지는 하지만, 이러한 물질의 혼입은 다른 발포체 특성을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 정부의 난연성 표준의 엄중성이 증가되고 있는 천을 씌운(upholstered) 가구 산업에서, 종래의 난연제 시스템은 난연제 시스템의 혼입과 연관된 단단함의 증가에 기인하여 천의 부드러운 감촉을 종종 퇴화시킨다.
연소는 공기를 필요로 하기 때문에, 폐쇄 셀 발포체가 폐쇄 셀 발포체 물질에 포획된 이용가능한 연소용 공기의 제한된 양에 기인하여 난연제 용도로 빈번하게 사용되어 왔다. 전형적으로는, 폐쇄 셀 발포체는 발포체 구조를 생성하기 위해 공기 이외의 기체 발포제, 예컨대 플루오로히드로카본을 사용하여 형성된다. 그러나, 폐쇄 셀 구조로 인해서, 폐쇄 셀 발포체 내에서 이용가능한 한정된 부피가 발포체 구조의 보전을 유지하면서 혼입될 수 있는 난연성 첨가제의 양을 제한한다. 게다가, 난연성 발포체를 소비자에게는 부드러운 감촉이 중요할 수 있는 천에 적용할 때, 폐쇄 셀 발포체는 단단한 경향이 있기 때문에 일반적으로 덜 바람직하다고 간주된다.
부가적으로, 폐쇄 셀 구조는 혼입될 수 있는 난연성 첨가제의 유형을 제한할 수 있고, 또한 난연제가 발포체 내로 혼입될 수 있는 방법을 제한할 수 있다. 예 를 들어, 폐쇄 셀 기체-취입 발포체는 브롬화, 염소화 또는 인 기재의 물질과 같은 난연성 첨가제의 혼입을 통해 난연성이 될 수 있다. 혼입될 수 있는 이러한 난연제 물질의 양은 일부 경우에 상기 물질과 발포될 중합체의 상용성에 의해 제한된다. 기체 취입 발포체는 형성될 발포체에 대해 양호한 필름 형성성을 요한다. 성질상 미립자이거나 또는 발포 물질과 비상용성인 난연성 첨가제의 사용은 필름 형성성을 손상시켜서, 양호한 품질의 발포체의 형성이 어려워진다.
난연제 용도에 폐쇄 셀 발포체를 사용하는 것의 또 다른 단점은 폐쇄 셀 발포체는 종종 화염원으로부터 멀리 떨어지지 않는다는 점이다. 폐쇄 셀 중 포획된 기체로 인해서, 폐쇄-셀 발포체는 화염 쪽으로 팽창해서 화재에 좋은 연료 공급원을 제공할 수 있다.
개방 셀 발포체는 폐쇄 셀 발포체의 2차 가공에 의해 형성될 수 있다. 이는 발포체 구조 내로 난연제를 혼입하기 위한 부가적인 방법의 사용을 제공할 수 있는데, 그 한계는 당업자에게 공지되어 있다.
앞서 검토된 보다 단단한 폐쇄 셀 발포체에 대조적으로, 개방 셀 발포체는 소비자가 천 재료에서 원하는 신축성 및 부드러운 감촉이라는 품질을 보유한다. 개방 셀 구조는 일반적으로 발포제로서의 물 (증기)을 사용하여 형성되며, 공기가 최종 발포체 구조의 공극 공간의 대부분을 구성한다. 개방 셀 구조가 상당량의 연소가능한 공기를 포획하는 한편, 공극이 클수록 보다 많은 양의 난연성 필러 및 다른 첨가제를 혼입시키는 보다 큰 표면적 및 부피를 제공한다. 중요하게는, 개방 셀 구조는 발포체 구조를 손상시키지 않으면서 보다 많은 양의 이러한 첨가제를 수 용할 수 있다.
난연제를 발포체에 혼입시키는 방법은 여러 가지가 있다. 예를 들어, 난연제는 전형적으로는 미국 특허 공보 제20040138351호에 기재된 것과 같은 건식 블렌딩 방법에 의해 전통적인 취입 발포체 내로 혼입되어 왔다. '351 공보에서는, 폴리에틸렌을 가능한 다양한 멜라민 및 유기할로겐 또는 유기인 난연제 조성물과 건식 블렌딩시킨 후, 펠릿화시킨 블렌드를 발포체 내로 취입시켰다.
미국 특허 제5,132,171호에는, 난연제를 함유하는 개방 셀 발포체가 개시되어 있다. 상기 개방 셀 발포체는 난연제를 혼입시킨 폐쇄 셀 발포체를 기계적으로 압축시켜서 셀 막을 파열시켜서, 개방 셀 구조를 생성함으로써 형성된다. 또한, 발포체를 제2 난연제를 함유하는 용액에 담그고 잉여의 용액을 짜냄으로써 제2 난연제를 개방 셀 구조 내에 스며들게 할 수 있다. 상이한 난연제의 이러한 2 단계 도입은 난연성의 상승작용적 향상을 야기했다.
난연제를 도입시키는 또 다른 전략이 미국 특허 공보 제20010006865호에 개시되어 있는데, 여기서는 난연성 겔-코팅물을 발포된 중합체성 물질 위에 놓는다. 폐쇄 또는 개방 셀 발포체의 경우에 상기 방법을 사용할 수 있지만, 개방 셀 발포체를 코팅하는 겔의 이점은 전체 발포체 구조가 담금 및 짜내기 공정을 통해 겔-코팅물로 함침된다는 점이다.
발포체 형성에서의 최종 도전과제는 건조 공정 도중의 변덕스럽고 바람직하지 못한 발포체 붕괴이며, 이로 인해 발포체의 특성을 조절하기가 어려워진다. 또한, 이 문제를 복잡하게 만드는 것은 최종 발포체 구조에 영향을 줄 수 있는 계면 활성제 및 난연성 첨가제의 존재일 수 있다.
따라서, 기본적인 발포체 기능을 보존하면서 난연성을 강화시키기 위한 발포체 기술의 개발이 여전히 요구된다.
발명의 개요
한 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 분산액에 관한 것이다. 수성 분산액은 열가소성 수지, 1종 이상의 안정화제, 1종 이상의 난연제 및 물을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 포말에 관한 것이다. 수성 포말은 열가소성 수지, 물, 포말화 계면활성제, 기체 및 1종 이상의 난연제를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 분산액으로부터 유도된 발포체에 관한 것인데, 여기서 수성 분산액은 열가소성 수지, 1종 이상의 안정화제, 1종 이상의 난연제 및 물을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 포말로부터 유도된 발포체에 관한 것인데, 여기서 상기 포말은 열가소성 수지, 물, 포말화 계면활성제, 기체 및 1종 이상의 난연제를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 분산액으로부터 난연성 열가소성 발포체를 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 수성 분산액은 열가소성 수지, 물 및 안정화제를 포함할 수 있다. 상기 방법은 1종 이상의 포말화 계면활성제를 수성 분산액에 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계, 난연제를 첨가하는 단계, 포말을 생성하기 위해 상기 혼합물을 포말화시키는 단계 및 물의 적어도 일부를 제거하여 발포체를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 분산액에 관한 것이다. 상기 수성 분산액은 열가소성 수지, 1종 이상의 안정화제, 1종 이상의 상 변화 물질 및 물을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 난연성 발포체에 관한 것이다. 상기 발포체는 열가소성 수지 및 1종 이상의 난연제를 포함할 수 있는데, 여기서 1종 이상의 난연제는 열가소성 수지 및 1종 이상의 난연제의 총 중량의 약 5 내지 약 70 퍼센트일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 포말에 관한 것이다. 상기 수성 포말은 열가소성 수지, 물, 포말화 계면활성제, 기체 및 1종 이상의 상 변화 물질을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 수성 분산액으로부터 열가소성 발포체를 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 수성 분산액은 열가소성 수지, 물 및 안정화제를 포함할 수 있다. 상기 방법은 1종 이상의 포말화 계면활성제를 수성 분산액에 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계, 상 변화 물질을 첨가하는 단계, 포말을 생성하기 위해 상기 혼합물을 포말화시키는 단계 및 물의 적어도 일부를 제거하여 발포체를 생성하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 생성된 발포체는 20 중량퍼센트 이하의 잔류수를 포함한다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 실시양태는 발포체에 관한 것이다. 상기 발포체는 열가소성 수지 및 1종 이상의 상 변화 물질을 포함할 수 있는데, 여기서 1종 이상의 상 변화 물질은 열가소성 수지 및 1종 이상의 상 변화 물질의 총 중량의 약 5 내지 약 70 퍼센트일 수 있다.
본 발명의 다른 측면 및 이점은 하기의 설명 및 첨부된 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본원에 개시된 실시양태에 따라 분산액을 배합하는데 사용될 수 있는 압출기를 나타낸다.
도 2는 본원에 개시된 발포체/천갈이(upholstery) 구조체의 실시양태의 온도 대 시간 양상을 나타낸다.
본원에 개시된 실시양태는 난연성 발포체 및 그러한 발포체를 형성하는 방법에 관한 것이다. 특히, 특정 실시양태는 열가소성 수지 및 난연성 첨가제로 형성된 발포체에 관한 것이다. 본원에 개시된 다른 실시양태는 열가소성 수지 및 상 변화 물질로 형성된 발포체에 관한 것이다. 특히, 실시양태는 난연성 첨가제, 상 변화 물질 또는 그의 조합과 조합된 폴리올레핀의 수성 분산액으로부터 형성된 발포체에 관한 것이다. 하기의 설명에서, 본 발명의 이해를 위해 다수의 상세설명을 제공한다. 그러나, 당업자라면 본 발명은 이러한 상세설명 없이도 실행할 수 있으며, 기재된 실시양태로부터의 다수의 변경 또는 변형이 가능할 수 있음을 이해하게 될 것이다.
본원에 개시된 한 실시양태는 난연성 열가소성 발포체를 생성하는 방법을 포함한다. 본 개시내용의 난연성 구조물은 난연성 첨가제를 열가소성 수지, 물 및 분산 안정화제를 포함할 수 있는 수성 분산액과 혼합하여 형성할 수 있다. 난연성 첨가제 및 수성 분산액의 혼합물을 포말화시켜서 포말을 생성할 수 있으며, 이것을 섬유성 또는 다른 기판 위에 놓고, 이어서 물의 적어도 일부를 제거하기 위해 건조시켜서 발포체를 형성할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "포말화시키는" 또는 "포말화된"이라는 용어는 액체 내에 상당 부피의 공기 또는 다른 기체를 혼입시키는 과정을 가리키는데, 여기서, 일부 실시양태에서는, 포말화된 물질의 10 부피 퍼센트 이상이 기체 성분으로 이루어진다. 다른 실시양태에서는, 포말화된 물질의 30 부피 퍼센트 이상이 기체 성분으로 이루어지고, 포말화된 물질의 50 부피 퍼센트 이상이 기체 성분으로 이루어지고, 포말화된 물질의 70 부피 퍼센트 이상이 기체 성분으로 이루어지고, 포말화된 물질의 80 부피 퍼센트 이상이 기체 성분으로 이루어지고, 포말화된 물질의 85 부피 퍼센트 이상이 기체 성분으로 이루어지며, 또 다른 실시양태에서는, 90 부피 퍼센트 이상이다. 상기 액체는 분자 용액, 미셀 용액, 또는 수성 또는 유기 매질 중 분산액일 수 있다. 대개, 포말화된 액체는 대기 조건 하에서의 고전단 혼합과 같은 기계적 방법에 의하거나 또는 혼합시 임의로 기체를 시스템 내에 주입시킴으로써 생성된다. 본원에 사용되는 바와 같은 "포말"이라는 용어는 건조 또는 액체 매질을 제거하기 이전에 상기한 바와 같이 포말화된 액체를 가리킨다.
본원에 사용되는 바와 같은 "발포체"라는 용어는 포말로부터 상당 부분의 액체 매질을 제거함으로써 형성된 탄력성 구조체를 가리킨다. 액체 매질이 포말로부터 제거될 때, 중합체는 필름을 형성하여, 생성된 구조체에 안정성을 부여한다. 필름 형성은 특히 포말 내부의 중합체의 용융점, 액체 매질의 제거 속도 (즉, 증발 속도), 및 전체 포말 조성을 비롯한 변수에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 수성 분산액으로부터 형성된 포말로부터 물이 제거될 때, 분산액 중 함유된 중합체는 유착되어 필름을 형성함으로써, 생성된 발포체에 구조 및 탄력성을 부여할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 잔류 액체의 양이 0 내지 20 중량 퍼센트, 다른 실시양태에서는 0 내지 10 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 0 내지 8 퍼센트의 범위인 발포체가 형성될 수 있다.
본원에 개시된 발포체의 실시양태는 개방-셀 발포체일 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "개방-셀"은 서로 연결되어서 상호연결된 네트워크를 형성하는 셀을 의미한다. 나아가, "개방 셀 비율"은 발포체 내에서 개방 셀의 부피 대 총 세포 부피의 비율을 의미한다.
수성 분산액
보다 일반적으로, 본원에 개시된 실시양태는 난연제, 상 변화 물질 및 그의 조합을 포함하는 포말 및 발포체를 형성하는데 유용한 수성 분산액 및 수성 분산액으로부터 제조된 배합물에 관한 것이다. 본원에 개시된 실시양태에서 사용된 분산액은 물, (A) 1종 이상의 열가소성 수지 및 (B) 분산 안정화제를 포함한다. 이들은 아래에서 보다 상세하게 검토한다.
열가소성 수지
본 개시내용의 수성 분산액의 실시양태에 포함된 열가소성 수지 (A)는 저절로 물에 쉽게 분산가능하지 않은 수지이다. 본원에 사용되는 바와 같은 "수지"라는 용어는 합성 중합체 또는 화학적으로 개질된 천연 수지를 포함하는 것으로 해석해야 한다.
본원에 개시된 실시양태에 사용되는 수지는 엘라스토머 및 올레핀 중합체의 블렌드를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 열가소성 수지는 반결정질 수지이다. "반결정질"이라는 용어는 표준 시차 주사 열량측정 (DSC) 평가시 하나 이상의 흡열을 갖는 수지를 나타내기 위한 것이다. 일부 반결정질 중합체는 주사 온도가 최종 흡열 최대치를 넘어 증가할 때 비교적 완만한 경사를 나타내는 DSC 흡열을 나타낸다. 이는 일반적으로는 예리한 용융점으로 간주되는 것을 갖는 중합체보다 넓은 용융 범위의 중합체를 반영한다. 분산액에 유용한 일부 중합체는 단일 용융점을 갖는 한편, 다른 중합체는 하나를 초과하는 용융점을 갖는다.
일부 중합체에서, 용융점 중 하나 이상은 예리할 수 있으며, 중합체 전부 또는 일부는 꽤 좁은 온도 범위, 예컨대 섭씨 수 도에 걸쳐서 용융된다. 다른 실시양태에서, 상기 중합체는 약 20℃ 범위에 걸친 넓은 용융 특징을 나타낼 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 중합체는 50℃를 초과하는 범위에 걸친 넓은 용융 특징을 나타낼 수 있다.
본원에 개시된 실시양태에 사용될 수 있는 열가소성 수지 (A)의 예로는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 및 1-도데센과 같은 알파-올레핀의 단독중합체 및 공중합체 (엘라스토머 포함) [전형적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-펜텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체 및 프로필렌-1-부텐 공중합체로 나타냄]; 알파-올레핀과 콘쥬게이션된 또는 콘쥬게이션되지 않은 디엔의 공중합체 (엘라스토머 포함) [전형적으로는 에틸렌-부타디엔 공중합체 및 에틸렌-에틸리덴 노르보넨 공중합체로 나타냄]; 및 2개 이상의 알파-올레핀과 콘쥬게이션된 또는 콘쥬게이션되지 않은 디엔의 공중합체와 같은 폴리올레핀 (엘라스토머 포함) [전형적으로는 에틸렌-프로필렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로펜타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-1,5-헥사디엔 공중합체 및 에틸렌-프로필렌-에틸리덴 노르보넨 공중합체로 나타냄]; 에틸렌-비닐 화합물 공중합체, 예컨대 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌 아크릴산 또는 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체 및 에틸렌-(메트)아크릴레이트 공중합체; 스티렌계 공중합체 (엘라스토머 포함), 예컨대 폴리스티렌, ABS, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-스티렌 공중합체, 스티렌 비닐 알콜, 스티렌 아크릴레이트, 예컨대 스티렌 메틸아크릴레이트, 스티렌 부틸 아크릴레이트, 스티렌 부틸 메타크릴레이트, 및 스티렌 부타디엔 및 가교결합된 스티렌 중합체; 및 스티렌 블록 공중합체 (엘라스토머 포함), 예컨대 스티렌-부타디엔 공중합체 및 그의 수화물, 및 스티렌-이소프렌-스티렌 삼블록 공중합체; 폴리비닐 화합물, 예컨대 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 비닐 클로라이드-비닐리덴 클로라이드 공중합체, 폴리메틸 아크릴레이트 및 폴리메틸 메타크릴레이트; 폴리아미드, 예컨대 나일론 6, 나일론 6,6 및 나일론 12; 열가소성 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌 옥시드 등; 및 폴리-디시클로펜타디엔 중합체 및 관련 중합체 (공중합체, 삼량체)를 비롯한 유리질 탄화수소계 수지; 포화된 모노-올레핀, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 비닐 부티레이트 등; 비닐 에스테르, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 등을 비롯한 모노카르복실산의 에스테르; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아크릴아미드, 그의 혼합물; 고리 열림 복분해 및 교차 복분해 중합에 의해 생성된 수지 등이 포함된다. 이러한 수지는 단독으로 또는 2개 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 구체적인 열가소성 수지의 예로는 스티렌 함량이 약 70 내지 약 95 중량 퍼센트인 스티렌 부타디엔 공중합체가 포함된다.
한 가지 적합한 수지 유형으로서, 디-카르복실산 또는 폴리-카르복실산과 디페놀을 포함하는 디올의 에스테르화 생성물을 사용할 수 있다. 이러한 수지는 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제3,590,000호에서 설명된다. 다른 구체적인 수지의 예로는 스티렌/메타크릴레이트 공중합체 및 스티렌/부타디엔 공중합체; 현탁 중합된 스티렌 부타디엔; 비스페놀 A와 프로필렌 옥시드의 반응에 이어서 생성된 생성물과 푸마르산의 반응으로부터 수득된 폴리에스테르 수지; 및 디메틸테레프탈레이트, 1,3-부탄디올, 1,2-프로판디올, 및 펜타에리트리톨, 스티렌 아크릴레이트, 및 그의 혼합물의 반응으로부터 생긴 분지형 폴리에스테르 수지가 포함된다.
또한, 특정 실시양태는 에틸렌계 중합체, 프로필렌계 중합체, 프로필렌-에틸렌 공중합체 및 스티렌계 공중합체를 조성물의 한 성분으로서 이용한다. 다른 실시양태는 지방족 디올, 예컨대 다우 케미컬 컴퍼니(Dow Chemical Company) (마이애미주 미들랜드 소재)로부터 입수가능한 유녹솔(UNOXOL) 3,4-디올을 함유하는 것들을 비롯한 폴리에스테르 수지를 사용한다.
선택 실시양태에서, 한 성분은 에틸렌-알파 올레핀 공중합체 또는 프로필렌-알파 올레핀 공중합체로부터 형성된다. 특히, 선택 실시양태에서, 열가소성 수지는 1종 이상의 비극성 폴리올레핀을 포함한다.
특정 실시양태에서, 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 그의 공중합체 및 그의 블렌드, 뿐만 아니라 에틸렌-프로필렌-디엔 삼량체를 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 바람직한 올레핀계 중합체로는 엘스톤(Elston)에게 허여된 미국 특허 제3,645,992호에 기재된 바와 같은 균질 중합체; 앤더슨(Anderson)에게 허여된 미국 특허 제4,076,698호에 기재된 바와 같은 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE); 비균질적으로 분지화된 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE); 비균질적으로 분지화된 초저밀도 선형 폴리에틸렌 (ULDPE); 비균질적으로 분지화된 선형 에틸렌/알파-올레핀 공중합체; 비균질적으로 분지화된 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 중합체 (예를 들어, 그 개시내용이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제5,272,236호 및 제5,278,272호에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있음); 및 고압 유리 라디칼 중합된 에틸렌 중합체 및 공중합체, 예컨대 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 또는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 (EVA)가 포함된다.
또한, 각각 그 전체로 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,566,446호, 제6,538,070호, 제6,448,341호, 제6,316,549호, 제6,111,023호, 제5,869,575호, 제5,844,045호 또는 제5,677,383호에 기재된 중합체 조성물 및 그의 블렌드가 일부 실시양태에 적합할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 블렌드는 두 가지 상이한 지글러-나타(Ziegler-Natta) 중합체를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 블렌드에는 지글러-나타 및 메탈로센 중합체의 블렌드가 포함될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 본원에 사용된 중합체는 두 가지 상이한 메탈로센 중합체의 블렌드일 수 있다. 다른 실시양태에서, 단일 부위 촉매 중합체를 사용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 중합체는 프로필렌계 공중합체 또는 인터폴리머이다. 일부 특정 실시양태에서, 프로필렌/에틸렌 공중합체 또는 인터폴리머는 실질적인 이소택틱(isotactic) 프로필렌 서열을 갖는 것을 특징으로 한다. "실질적인 이소택틱 프로필렌 서열"이라는 용어 및 유사 용어는 그 서열이 한 실시양태에서는 약 0.85 초과, 또 다른 실시양태에서는 약 0.90 초과, 또 다른 실시양태에서는 약 0.92 초과, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 약 0.93 초과인 13C NMR에 의해 측정된 이소택틱 트리아드(triad) (㎜)를 가짐을 의미한다. 이소택틱 트리아드는 당업계에 주지되어 있으며, 13C NMR 스펙트럼에 의해 측정되는 공중합체 분자 사슬에서 트리아드 단위로 이소택틱 서열을 언급하는 미국 특허 제5,504,172호 및 WO 00/01745에 기재되어 있다.
다른 특정 실시양태에서, 기본 중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 기반의 중합체일 수 있다. 다른 실시양태에서, 기본 중합체는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 (EMA) 기반의 중합체일 수 있다. 다른 특정 실시양태에서, 에틸렌-알파 올레핀 공중합체는 에틸렌-부텐, 에틸렌-헥센, 또는 에틸렌-옥텐 공중합체 또는 인터폴리머일 수 있다. 다른 특정 실시양태에서, 프로필렌-알파 올레핀 공중합체는 프로필렌-에틸렌 또는 프로필렌-에틸렌-부텐 공중합체 또는 인터폴리머일 수 있다.
한 특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 에틸렌과 알켄, 예컨대 1-옥텐을 포함하는 공단량체의 알파-올레핀 인터폴리머를 포함할 수 있다. 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 단독으로 또는 또 다른 열가소성 수지, 예컨대 에틸렌-아크릴산 공중합체와 함께 존재할 수 있다. 함께 존재하는 경우, 에틸렌 및 옥텐 공중합체와 에틸렌-아크릴산 공중합체 사이의 중량비는 약 1:10 내지 약 10:1, 예컨대 약 3:2 내지 약 2:3의 범위일 수 있다. 중합체성 수지, 예컨대 에틸렌-옥텐 공중합체는 약 50％ 미만, 예컨대 약 25％ 미만의 결정도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 중합체의 결정도는 5 내지 35 퍼센트의 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 결정도는 7 내지 20 퍼센트의 범위일 수 있다.
또한, 본원에 개시된 실시양태는 1종 이상의 다중-블록 올레핀 인터폴리머를 포함할 수 있는 중합체성 성분을 포함할 수 있다. 적합한 다중-블록 올레핀 인터폴리머로는 예를 들어 미국 가특허 출원 제60/818,911호에 기재된 것들이 포함될 수 있다. "다중-블록 공중합체"라는 용어는 바람직하게는 선형식으로 연결된 2개 이상의 화학적으로 별개인 영역 또는 단편 ("블록"이라고 칭함)을 포함하는 중합체, 즉, 중합된 에틸렌계 작용기와 관련하여, 펜던트 또는 그래프트된 방식보다는 말단-대-말단으로 연결된 화학적으로 구별된 단위를 포함하는 중합체를 가리킨다. 특정 실시양태에서, 상기 블록은 그 안에 포함된 공단량체의 양 또는 유형, 밀도, 결정도의 양, 그러한 조성의 중합체에 기인한 결정자 크기, 입체규칙도 (이소택틱 또는 신디오택틱(syndiotactic)), 입체-규칙성 또는 입체-불규칙성의 유형 또는 정도, 장쇄 분지 또는 하이퍼-분지를 비롯한 분지의 양, 균질도, 또는 임의의 다른 화학적 또는 물리적 특성에서 구별된다. 다중-블록 공중합체는 그 공중합체의 독특한 제조 방법에 기인한 독특한 다분산성 지수 (PDI 또는 Mw/Mn) 분포, 블록 길이 분포, 및/또는 블록 수 분포를 특징으로 한다. 보다 구체적으로는, 연속식 방법으로 제조한 경우, 중합체의 실시양태는 약 1.7 내지 약 8, 다른 실시양태에서는 약 1.7 내지 약 3.5, 다른 실시양태에서는 약 1.7 내지 약 2.5, 그리고 또 다른 실시양태에서는 약 1.8 내지 약 2.5 또는 약 1.8 내지 약 2.1의 범위인 PDI를 보유할 수 있다. 배치식 또는 반(semi)-배치식 방법으로 제조한 경우, 중합체의 실시양태는 약 1.0 내지 약 2.9, 다른 실시양태에서는 약 1.3 내지 약 2.5, 다른 실시양태에서는 약 1.4 내지 약 2.0, 그리고 또 다른 실시양태에서는 약 1.4 내지 약 1.8의 범위인 PDI를 보유할 수 있다.
다중-블록 올레핀 인터폴리머의 한 예는 에틸렌/α-올레핀 블록 인터폴리머이다. 다중-블록 올레핀 인터폴리머의 또 다른 예는 프로필렌/α-올레핀 인터폴리머이다. 하기 설명은 다수 단량체로서 에틸렌을 갖는 인터폴리머에 집중하지만, 일반적인 중합체 특징과 관련하여 유사 방식으로 프로필렌계 다중-블록 인터폴리머에도 적용된다.
에틸렌/α-올레핀 다중-블록 공중합체는 화학적 또는 물리적 특성이 다른 2개 이상의 중합된 단량체 단위 (블록 인터폴리머)의 복수 (즉, 2개 이상)의 블록 또는 단편을 특징으로 하는, 에틸렌 및 1종 이상의 공중합가능한 α-올레핀 공단량체 (중합된 형태)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 공중합체는 다중-블록 인터폴리머이다. 일부 실시양태에서, 다중-블록 인터폴리머는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
(AB)n
상기 식에서, n은 1 이상이고, 다양한 실시양태에서, n은 1 초과의 정수, 예컨대 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 또는 그 이상이고, "A"는 경질 블록 또는 단편을 나타내고, "B"는 연질 블록 또는 단편을 나타낸다. 바람직하게는, A 및 B는 분지형 또는 별형이 아니라 선형으로 연결된다. "경질" 단편은 에틸렌이 일부 실시양태에서는 95 중량 퍼센트, 그리고 다른 실시양태에서는 98 중량 퍼센트를 초과하는 양으로 존재하는 중합된 단위의 블록을 가리킨다. 다시 말해서, 경질 단편 중 공단량체 함량은 일부 실시양태에서는 경질 단편의 총 중량의 5 중량 퍼센트 미만, 그리고 다른 실시양태에서는 2 중량 퍼센트 미만이다. 일부 실시양태에서, 경질 단편은 모든 또는 실질적으로 모든 에틸렌을 포함한다. 한편, "연질" 단편은 공단량체 함량이 일부 실시양태에서는 연질 단편의 총 중량의 5 중량 퍼센트 초과, 다양한 다른 실시양태에서는 8 중량 퍼센트 초과, 10 중량 퍼센트 초과, 또는 15 중량 퍼센트 초과인 중합된 단위의 블록을 가리킨다. 일부 실시양태에서, 연질 단편 중 공단량체 함량은 다양한 다른 실시양태에서 20 중량 퍼센트 초과, 25 중량 퍼센트 초과, 30 중량 퍼센트 초과, 35 중량 퍼센트 초과, 40 중량 퍼센트 초과, 45 중량 퍼센트 초과, 50 중량 퍼센트 초과, 또는 60 중량 퍼센트 초과일 수 있다.
일부 실시양태에서, A 블록 및 B 블록은 중합체 사슬을 따라 랜덤하게 분포된다. 다시 말해서, 블록 공중합체는
Figure 112009030729330-pct00001
와 같은 구조를 갖지는 않는다.
다른 실시양태에서, 블록 공중합체는 제3 블록을 갖지 않는다. 또 다른 실시양태에서는, A 블록이나 B 블록 어느 것도 2개 이상의 단편 (또는 서브-블록), 예컨대 팁(tip) 단편을 포함하지 않는다.
다중-블록 인터폴리머는 0 초과 내지 약 1.0 범위의 평균 블록 지수 ABI 및 약 1.3 초과의 분자량 분포 Mw/Mn을 특징으로 할 수 있다. 평균 블록 지수 ABI는 20℃ 내지 110℃에서 5℃씩 증가시키면서 분취 TREF로 수득된 각각의 중합체 분획에 대한 블록 지수 ("BI")의 중량 평균이다.
ABI = ∑(wiBIi)
상기 식에서, BIi는 분취 TREF로 수득된 다중-블록 인터폴리머의 i 번째 분획에 대한 블록 지수이고, wi는 i 번째 분획의 중량 퍼센트이다.
유사하게, 이하에서 2차 모멘트 중량 평균 블록 지수라고 칭하는 평균에 관한 2차 모멘트의 제곱근은 다음과 같이 정의할 수 있다.
2차 모멘트 중량 평균 BI =
Figure 112009030729330-pct00002
각각의 중합체 분획에서, BI는 다음 두 가지 식 중 하나로 정의된다 (둘 다 동일한 BI 값을 제공함).
Figure 112009030729330-pct00003
또는
Figure 112009030729330-pct00004
상기 식에서, Tx는 i 번째 분획에 대한 분석용 온도 상승 용출 분별 (ATREF) 용출 온도 (바람직하게는 켈빈(Kelvin)으로 표현됨)이고, Px는 하기한 바와 같이 NMR 또는 IR에 의해 측정될 수 있는, i 번째 분획에 대한 에틸렌 몰 분율이다. PAB는 또한 NMR 또는 IR에 의해 측정될 수 있는, 전체 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머의 에틸렌 몰 분율 (분별 이전)이다. TA 및 PA는 순수한 "경질 단편" (인터폴리머의 결정질 단편을 가리킴)에 대한 ATREF 용출 온도 및 에틸렌 몰 분율이다. 근사치로서 또는 "경질 단편" 조성이 알려지지 않은 중합체에서, TA 및 PA 값은 고밀도 폴리에틸렌 단독중합체의 값으로 설정된다.
TAB는 다중-블록 인터폴리머와 동일한 조성 (PAB의 에틸렌 몰 분율을 가짐) 및 분자량의 랜덤 공중합체에 대한 ATREF 용출 온도이다. TAB는 다음 식을 사용하여 에틸렌의 몰 분율 (NMR에 의해 측정됨)으로부터 계산할 수 있다.
Figure 112009030729330-pct00005
상기 식에서, α 및 β는 폭넓은 조성의 랜덤 공중합체 및/또는 특징이 잘 규명된 협소한 조성의 랜덤 에틸렌 공중합체의, 특징이 잘 규명된 다수의 분취 TREF 분획을 사용하여 보정에 의해 측정될 수 있는 2개의 상수이다. α 및 β는 기구마다 달라질 수 있음을 주의해야 한다. 또한, 보정에 사용되는 분취 TREF 분획 및/또는 랜덤 공중합체에 대해 적당한 분자량 범위 및 공단량체 유형을 사용하여 대상 중합체 조성물로 적당한 보정 곡선을 생성할 필요가 있다. 약간의 분자량 효과가 있다. 보정 곡선이 유사한 분자량 범위로부터 수득된 경우, 상기 효과는 본질적으로 무시할 수 있다. 일부 실시양태에서, 랜덤 에틸렌 공중합체 및/또는 랜덤 공중합체의 분취 TREF 분획은 다음 관계식을 충족시킨다.
Figure 112009030729330-pct00006
상기 보정식은 협소한 조성의 랜덤 공중합체 및/또는 폭넓은 조성의 랜덤 공중합체의 분취 TREF 분획에 있어서 에틸렌의 몰 분획 P를 분석용 TREF 용출 온도 TATREF에 연관시킨다. TXO는 동일한 조성의 그리고 PX의 에틸렌 몰 분율을 갖는 랜덤 공중합체에 대한 ATREF 온도이다. Txo는
Figure 112009030729330-pct00007
로부터 계산할 수 있다. 대조적으로, PXO는 동일한 조성 및 TX의 ATREF 온도를 갖는 랜덤 공중합체에 대한 에틸렌 몰 분획이며, 이것은
Figure 112009030729330-pct00008
로부터 계산할 수 있다.
각각의 분취 TREF 분획에 대해 블록 지수 (BI)가 수득되면, 그 전체 중합체에 대한 중량 평균 블록 지수 ABI를 계산할 수 있다. 일부 실시양태에서, ABI는 0을 초과하지만 약 0.4 미만, 또는 약 0.1 내지 약 0.3이다. 다른 실시양태에서, ABI는 약 0.4 초과 내지 1.0 이하이다. 또 다른 실시양태에서, ABI는 약 0.4 내지 약 0.7, 약 0.5 내지 약 0.7, 또는 약 0.6 내지 약 0.9의 범위여야 한다. 일부 실시양태에서, ABI는 약 0.3 내지 약 0.9, 약 0.3 내지 약 0.8, 또는 약 0.3 내지 약 0.7, 약 0.3 내지 약 0.6, 약 0.3 내지 약 0.5, 또는 약 0.3 내지 약 0.4의 범위이다. 다른 실시양태에서, ABI는 약 0.4 내지 약 1.0, 약 0.5 내지 약 1.0, 또는 약 0.6 내지 약 1.0, 약 0.7 내지 약 1.0, 약 0.8 내지 약 1.0, 또는 약 0.9 내지 약 1.0의 범위이다.
다중-블록 인터폴리머의 또 다른 특징은 그 인터폴리머가 분취 TREF에 의해 수득될 수 있는 하나 이상의 중합체 분획 및 약 1.3을 초과하는 분자량 분포 Mw/Mn를 갖는 중합체를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 분획은 약 0.1 초과 내지 약 1.0 이하의 블록 지수를 갖는다는 점이다. 일부 실시양태에서, 중합체 분획은 약 0.6 초과 내지 약 1.0 이하, 약 0.7 초과 내지 약 1.0 이하, 약 0.8 초과 내지 약 1.0 이하, 또는 약 0.9 초과 내지 약 1.0 이하의 블록 지수를 갖는다. 다른 실시양태에서, 중합체 분획은 약 0.1 초과 내지 약 1.0 이하, 약 0.2 초과 내지 약 1.0 이하, 약 0.3 초과 내지 약 1.0 이하, 약 0.4 초과 내지 약 1.0 이하, 또는 약 0.4 초과 내지 약 1.0 이하의 블록 지수를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 중합체 분획은 약 0.1 초과 내지 약 0.5 이하, 약 0.2 초과 내지 약 0.5 이하, 약 0.3 초과 내지 약 0.5 이하, 또는 약 0.4 초과 내지 약 0.5 이하의 블록 지수를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 중합체 분획은 약 0.2 초과 내지 약 0.9 이하, 약 0.3 초과 내지 약 0.8 이하, 약 0.4 초과 내지 약 0.7 이하, 또는 약 0.5 초과 내지 약 0.6 이하의 블록 지수를 갖는다.
본원에 개시된 실시양태에 사용된 에틸렌 α-올레핀 다중-블록 인터폴리머는 에틸렌과 하나 이상의 C3-C20 α-올레핀의 인터폴리머일 수 있다. 상기 인터폴리머는 추가로 C4-C18 디올레핀 및/또는 알케닐벤젠을 포함할 수 있다. 에틸렌과의 중합에 유용한 적합한 불포화된 공단량체로는, 예를 들어, 에틸렌-불포화된(ethylenically unsaturated) 단량체, 콘쥬게이션되거나 또는 콘쥬게이션되지 않은 디엔, 폴리엔, 알케닐벤젠 등이 포함된다. 그러한 공단량체의 예로는 C3-C20 α-올레핀, 예컨대 프로필렌, 이소부틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센 등이 포함된다. 특정 실시양태에서, α-올레핀은 1-부텐 또는 1-옥텐일 수 있다. 다른 적합한 단량체로는 스티렌, 할로- 또는 알킬-치환된 스티렌, 비닐벤조시클로부탄, 1,4-헥사디엔, 1,7-옥타디엔 및 나프텐계 (예, 시클로펜텐, 시클로헥센 및 시클로옥텐)이 포함된다.
본원에 개시된 다중-블록 인터폴리머는 통상적인 랜덤 공중합체, 중합체의 물리적 블렌드, 및 순차적 단량체 첨가, 유동성 촉매, 및 음이온성 또는 양이온성 생중합 기술을 통해 제조된 블록 공중합체와 구별될 수 있다. 특히, 동등한 결정도 또는 모듈러스에서 동일한 단량체 및 단량체 함량의 랜덤 공중합체와 비교해서, 상기 인터폴리머는 용융점에 의해 측정된 바와 같은 보다 양호한 (보다 높은) 내열성, 보다 높은 TMA 침투 온도, 보다 높은 고온 인장 강도, 및/또는 동적-기계적 분석에 의해 측정된 바와 같은 보다 높은 고온 비틀림 저장 탄성률을 갖는다. 인필(infill) 특성은, 동일한 단량체 및 단량체 함량을 갖는 랜덤 공중합체와 비교시, 다중-블록 인터폴리머의 실시양태의 사용으로 이익을 얻을 수 있고, 상기 다중-블록 인터폴리머는 특히 상승된 온도에서 더 낮은 압축변형률(compression set), 더 낮은 응력 이완(stress relaxation), 더 높은 크립 저항성(creep resistance), 더 높은 인열 강도, 더 높은 블로킹 저항성, 더 높은 결정화 (고체화) 온도에 기인한 보다 빠른 셋업(setup), (특히 상승된 온도에서) 더 높은 회복력, 보다 양호한 내마모성, 더 높은 복원력, 및 보다 양호한 오일 및 필러(filler) 허용성을 갖는다.
다른 올레핀 인터폴리머로는 스티렌, o-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, t-부틸스티렌 등을 비롯한 모노비닐리덴 방향족 단량체를 포함하는 중합체가 포함된다. 특히, 에틸렌 및 스티렌을 포함하는 인터폴리머를 사용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 에틸렌, 스티렌 및 C3-C20 α-올레핀을 포함하는, 임의로는 C4-C20 디엔을 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다.
콘쥬게이션되지 않은 적합한 디엔 단량체는 6 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 탄화수소 디엔을 포함할 수 있다. 콘쥬게이션되지 않은 적합한 디엔의 예로는 직쇄 지환식 디엔, 예컨대 1,4-헥사디엔, 1,6-옥타디엔, 1,7-옥타디엔, 1,9-데카디엔, 분지쇄 지환식 디엔, 예컨대 5-메틸-1,4-헥사디엔, 3,7-디메틸-1,6-옥타디엔, 3,7-디메틸-1,7-옥타디엔, 및 디히드로미르센 및 디히드로오시넨의 혼합 이성질체, 단일 고리 지방족 디엔, 예컨대 1,3-시클로펜타디엔, 1,4-시클로헥사디엔, 1,5-시클로옥타디엔 및 1,5-시클로도데카디엔, 및 다중-고리 지방족의 융합 및 가교된 고리 디엔, 예컨대 테트라히드로인덴, 메틸 테트라히드로인덴, 디시클로펜타디엔, 비시클로-(2,2,1)-헵타-2,5-디엔, 알케닐, 알킬리덴, 시클로알케닐 및 시클로알킬리덴 노르보넨, 예컨대 5-메틸렌-2-노르보넨 (MNB), 5-프로페닐-2-노르보넨, 5-이소프로필리덴-2-노르보넨, 5-(4-시클로펜테닐)-2-노르보넨, 5-시클로헥실리덴-2-노르보넨, 5-비닐-2-노르보넨, 및 노르보나디엔이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. EPDM을 제조하는데 전형적으로 사용되는 디엔 중에서, 특히 바람직한 디엔은 1,4-헥사디엔 (HD), 5-에틸리덴-2-노르보넨 (ENB), 5-비닐리덴-2-노르보넨 (VNB), 5-메틸렌-2-노르보넨 (MNB) 및 디시클로펜타디엔 (DCPD)이다.
본원에 개시된 실시양태에 따라 사용할 수 있는 바람직한 중합체의 한 부류에는 에틸렌, C3-C20 α-올레핀, 특히 프로필렌, 및 임의로는 1종 이상의 디엔 단량체의 엘라스토머 인터폴리머가 포함된다. 이런 실시양태에 사용하기 위한 바람직한 α-올레핀은 화학식 CH2=CHR*로 나타내는데, 여기서 R*는 탄소 원자가 1 내지 12개인 선형 또는 분지형 알킬기이다. 적합한 α-올레핀의 예로는 프로필렌, 이소부틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 및 1-옥텐이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 특히 바람직한 α-올레핀은 프로필렌이다. 프로필렌계 중합체는 일반적으로 당업계에서 EP 또는 EPDM 중합체라고 칭한다. 그러한 중합체, 특히 다중-블록 EPDM 유형의 중합체의 제조에 사용하기에 적합한 디엔으로는 4 내지 20개의 탄소를 포함하는 콘쥬게이션되거나 또는 콘쥬게이션되지 않은 직쇄- 또는 분지쇄-, 시클릭- 또는 폴리시클릭- 디엔이 포함된다. 바람직한 디엔으로는 1,4-펜타디엔, 1,4-헥사디엔, 5-에틸리덴-2-노르보넨, 디시클로펜타디엔, 시클로헥사디엔 및 5-부틸리덴-2-노르보넨이 포함된다. 특히 바람직한 디엔은 5-에틸리덴-2-노르보넨이다.
선택 실시양태에서, 열가소성 수지는 에틸렌-알파 올레핀 공중합체 또는 프로필렌-알파 올레핀 공중합체로부터 형성된다. 특히, 선택 실시양태에서, 열가소성 수지는 1종 이상의 비극성 폴리올레핀을 포함한다.
올레핀 중합체, 공중합체, 인터폴리머 및 다중-블록 인터폴리머는 그 중합체 구조 내에 하나 이상의 관능기를 혼입시킴으로써 관능화시킬 수 있다. 예시적인 관능기로는, 예를 들어, 에틸렌-불포화된 모노- 및 디-관능성 카르복실산, 에틸렌-불포화된 모노- 및 디-관능성 카르복실산 무수물, 그의 염 및 그의 에스테르가 포함될 수 있다. 그러한 관능기는 올레핀 중합체에 그래프트시킬 수 있거나, 또는 에틸렌 및 에틸렌의 인터폴리머를 형성하기 위한 임의의 부가적인 공단량체, 관능성 공단량체 및 임의로 다른 공단량체(들)와 공중합시킬 수 있다. 관능기를 폴리에틸렌 상에 그래프트시키는 방법은 예를 들어 그 개시내용이 그 전체로 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제4,762,890호, 제4,927,888호 및 제4,950,541호에 기재되어 있다. 한 가지 특히 유용한 관능기는 말레산 무수물이다.
관능성 중합체에 존재하는 관능기의 양은 바뀔 수 있다. 관능기는 일부 실시양태에서는 약 1.0 중량 퍼센트 이상, 다른 실시양태에서는 약 5 중량 퍼센트 이상, 그리고 또 다른 실시양태에서는 약 7 중량 퍼센트 이상의 양으로 존재할 수 있다. 관능기는 일부 실시양태에서는 약 40 중량 퍼센트 미만, 다른 실시양태에서는 약 30 중량 퍼센트 미만, 그리고 또 다른 실시양태에서는 약 25 중량 퍼센트 미만의 양으로 존재할 수 있다.
특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 0.863 내지 0.911 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 100 g/10분의 용융 지수 (190℃, 중량 2.16 ㎏)를 갖는 에틸렌-옥텐 공중합체 또는 인터폴리머일 수 있다. 다른 실시양태에서, 에틸렌-옥텐 공중합체는 0.863 내지 0.902 g/cc의 밀도 및 0.8 내지 35 g/10분의 용융 지수 (190℃, 중량 2.16 ㎏)를 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 5 내지 20 중량％의 에틸렌 함량 및 0.5 내지 300 g/10분의 용융 유속 (230℃, 중량 2.16 ㎏)을 갖는 프로필렌-에틸렌 공중합체 또는 인터폴리머일 수 있다. 다른 실시양태에서, 프로필렌-에틸렌 공중합체 또는 인터폴리머는 9 내지 12 중량％의 에틸렌 함량 및 1 내지 100 g/10분의 용융 유속 (230℃, 중량 2.16 ㎏)을 가질 수 있다.
다른 특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 0.911 내지 0.925 g/cc의 밀도 및 0.1 내지 100 g/10분의 용융 지수 (190℃, 중량 2.16 ㎏)를 갖는 저밀도 폴리에틸렌일 수 있다.
다른 실시양태에서, 열가소성 수지는 50 퍼센트 미만의 결정도를 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 기본 중합체의 결정도는 5 내지 35 퍼센트일 수 있다. 보다 바람직한 실시양태에서, 결정도는 7 내지 20 퍼센트의 범위일 수 있다.
다른 특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 반결정질 중합체이며, 110℃ 미만의 용융점을 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 용융점은 25 내지 100℃일 수 있다. 보다 바람직한 실시양태에서, 용융점은 40 내지 85℃일 수 있다.
다른 실시양태에서, 열가소성 수지는 유리질 중합체이며, 110℃ 미만의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 유리 전이 온도는 20 내지 100℃일 수 있다. 보다 바람직한 실시양태에서, 유리 전이 온도는 50 내지 75℃일 수 있다.
특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 10,000 g/몰을 초과하는 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 중량 평균 분자량은 20,000 내지 150,000 g/몰, 또 다른 실시양태에서는, 50,000 내지 100,000 g/몰일 수 있다.
1종 이상의 열가소성 수지가 약 1 중량％ 내지 약 96 중량％의 양으로 수성 분산액 내에 함유될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 수지는 약 10 중량％ 내지 약 60 중량％, 또 다른 실시양태에서는 약 20 중량％ 내지 약 50 중량％의 양으로 수성 분산액에 존재할 수 있다.
분산 안정화제
본원에 개시된 실시양태는 안정한 분산액 또는 에멀션의 형성을 촉진하기 위해 안정화제를 사용한다. 선택 실시양태에서, 안정화제는 계면활성제, (앞서 상술한 열가소성 수지 또는 기본 중합체와는 다른) 중합체 또는 그의 혼합물일 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 수지는 자기-안정화제여서, 부가적인 외래의 안정화제는 불필요할 수 있다. 예를 들어, 자기-안정화 시스템은 부분적으로 가수분해된 폴리에스테르를 포함할 수 있는데, 여기서는 폴리에스테르와 수성 염기를 조합하여, 폴리에스테르 수지 및 계면활성제-유사 안정화제 분자를 생성할 수 있다. 특히, 안정화제는 분산제, 발포체를 포말화시키기 위한 계면활성제로서 사용될 수 있거나, 또는 두 목적을 모두 수행할 수 있다. 또한, 1종 이상의 안정화제를 조합하여 사용할 수 있다.
특정 실시양태에서, 안정화제는 공단량체 또는 그래프트된 단량체로서 극성 기를 갖는 극성 중합체일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 안정화제는 공단량체 또는 그래프트된 단량체로서 극성 기를 갖는 1종 이상의 극성 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 전형적인 중합체는 에틸렌-아크릴산 (EAA) 및 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 예컨대 상표명 프리마코르(PRIMACOR) (상표) (다우 케미컬 컴퍼니의 상표), 뉴크렐(NUCREL) (상표) (이.아이. 듀퐁 드 네무아(E.I. DuPont de Nemours)의 상표) 및 에스코르(ESCOR) (상표) (엑슨모빌(ExxonMobil)의 상표)로 입수가능한 것들을 포함하며, 각각이 그 전체로 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제4,599,392호, 제4,988,781호 및 제5,938,437호에 기재되어 있다. 다른 적합한 중합체로는 에틸렌 에틸 아크릴레이트 (EEA) 공중합체, 에틸렌 메틸 메타크릴레이트 (EMMA) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트 (EBA)가 포함된다. 또한, 다른 에틸렌-카르복실산 공중합체를 사용할 수 있다. 당업자라면 다수의 다른 유용한 중합체를 또한 사용할 수 있음을 인식하게 될 것이다.
중합체의 극성 기가 성질이 산성 또는 염기성인 경우, 안정화제 중합체는 상응하는 염을 형성하기 위해서 중성화제로 부분적으로 또는 완전히 중화시킬 수 있다. 특정 실시양태에서, 안정화제, 예컨대 장쇄 지방산 또는 EAA의 중화는 몰 기준으로 25 내지 200％, 다른 실시양태에서는 몰 기준으로 50 내지 110％일 수 있다. 예를 들어, EAA의 경우, 중화제는 예를 들어 수산화암모늄 또는 수산화칼륨과 같은 염기이다. 다른 중화제로는 예를 들어 수산화리튬 또는 수산화나트륨이 포함될 수 있다. 당업자라면 적당한 중화제의 선택은 배합되는 특정 조성물에 좌우된다는 점 및 그러한 선택은 당업자의 지식범위에 속한다는 점을 인식하게 될 것이다.
사용할 수 있는 다른 안정화제로는 12 내지 60개의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방산 또는 지방산 염이 포함된다. 다른 실시양태에서, 장쇄 지방산 또는 지방산 염은 12 내지 40개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
유용할 수 있는 부가적인 안정화제로는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제가 포함된다. 음이온성 계면활성제의 예로는 술포네이트, 카르복실레이트 및 포스페이트가 포함된다. 양이온성 계면활성제의 예로는 4차 아민이 포함된다. 비이온성 계면활성제의 예로는 에틸렌 옥시드를 함유하는 블록 공중합체 및 실리콘 계면활성제가 포함된다. 안정화제로서 유용한 계면활성제는 외부 계면활성제 또는 내부 계면활성제일 수 있다. 외부 계면활성제는 분산액 제조 도중에 중합체에 화학적으로 반응하게 되지 않는 계면활성제이다. 본원에서 유용한 외부 계면활성제의 예로는 도데실 벤젠 술폰산의 염 및 라우릴 술폰산 염이 포함된다. 내부 계면활성제는 분산액 제조 도중에 중합체에 화학적으로 반응하게 되는 계면활성제이다. 본원에서 유용한 내부 계면활성제의 예로는 2,2-디메틸올 프로피온산 및 그의 염이 포함된다.
특정 실시양태에서, 분산화제 또는 안정화제는 사용되는 기본 중합체 (또는 기본 중합체 혼합물)의 양을 기준으로 0 초과 내지 약 60 중량％ 범위의 양으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 장쇄 지방산 또는 그의 염은 기본 중합체의 양을 기준으로 0.5 내지 10 중량％로 사용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 에틸렌-아크릴산 또는 에틸렌-메타크릴산 공중합체는 기본 중합체의 양을 기준으로 0.5 내지 60 중량％의 양으로 사용할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 술폰산 염은 기본 중합체의 양을 기준으로 0.5 내지 10 중량％의 양으로 사용할 수 있다.
앞서 검토한 바와 같이, 하나를 초과하는 안정화제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 조합을 분산제로서 그리고 계면활성제로서 사용할 수 있다.
분산제
한 실시양태에서, 수성 분산액은 수성 분산액의 약 1 중량％ 초과, 또 다른 실시양태에서는 약 2％ 초과, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 약 3％ 초과의 양으로 분산제를 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 수성 분산액은 수성 분산액의 약 10 중량％ 미만, 또 다른 실시양태에서는 약 8％ 미만, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 5％ 미만의 양으로 분산제를 포함할 수 있다.
폴리올레핀 수지 입자에 적합한 분산제는 탄소 사슬 길이가 12를 초과하는, 바람직하게는 탄소 원자가 18 내지 36개인 지방산(들)의 염을 포함할 수 있다. 상기 염은 지방산을 상응하는 염기, 예를 들어, NaOH, KOH 및 NH4OH로 중화시켜서 제조한, 상기 산의 알칼리 금속 또는 암모늄 염일 수 있다. 이러한 염은 아래에서 보다 자세하게 기재하는 바와 같이 분산 단계에서 제자리에서 형성할 수 있다. 한 실시양태에서는 약 0.2 내지 25 마이크로미터이고, 또 다른 실시양태에서는 약 0.5 내지 10 마이크로미터인, 입자의 바람직한 평균 크기를 획득하기 위해 압출 용융 단계에서 분산제로서 작용할 적당한 지방산 분산제를 선택할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 폴리올레핀 입자는 크기가 0.5 내지 1.5 마이크로미터의 범위일 수 있다.
당업자라면 폴리올레핀 수지 입자의 비교적 안정한 수성 분산액을 생성하는데 사용되는 분산제는 이용되는 폴리올레핀 입자의 성질에 따라 달라질 수 있음을 인식하게 될 것이다. 부가적으로, 사용되는 분산제는 이어지는 포말 제조에서 사용되는 포말화 계면활성제와 동일 또는 상이할 수 있다.
분산액 배합물
본원에 개시된 실시양태에 따른 분산액 배합물은 액체 매질, 예컨대 물, 열가소성 수지, 분산 안정화제, 및 임의로 필러를 포함할 수 있다. 열가소성 수지 및 분산 안정화제와 관련하여, 일부 실시양태에서, 열가소성 수지는 조성물 중 기본 중합체 및 분산 안정화제의 총량의 약 30 (중량)％ 내지 99 (중량)％로 포함될 수 있다. 다른 실시양태에서, 열가소성 수지는 조성물 중 기본 중합체 및 분산 안정화제의 총량의 약 50 (중량)％ 내지 약 80 (중량)％로 포함될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 열가소성 수지는 조성물 중 기본 중합체 및 분산 안정화제의 총량의 약 70 (중량)％로 포함될 수 있다.
한 실시양태에서, 본원에 개시된 수성 분산액은 크기가 약 0.2 내지 10 마이크로미터, 또 다른 실시양태에서는 약 0.5 내지 5 마이크로미터, 그리고 약 1 내지 2 마이크로미터의 범위인 폴리올레핀 수지 입자를 포함할 수 있다. 따라서, 수성 분산액과 혼합된 열가소성 섬유와 비교하여, 폴리올레핀 수지 입자는 아래에서 추가로 검토되는 섬유보다 여러 자릿수 정도 더 작다.
특정 실시양태에서, 폴리올레핀 수지는 에틸렌 및/또는 프로필렌 및 C4 내지 C10 올레핀, 바람직하게는 알파-올레핀, 보다 바람직하게는 C4 내지 C8 알파-올레펜, 가장 바람직하게는 n-부텐, n-헥센 및 n-옥텐으로부터 선택된 다른 단량체의 공중합체 및 인터폴리머를 포함할 수 있다. 상기 수지의 에틸렌 또는 프로필렌 함량은 폴리올레핀 입자의 약 2 내지 98 중량 퍼센트의 범위일 수 있다. 보다 연질의 보다 유연한 발포체가 바람직할 수 있는 경우, 에틸렌이 폴리올레핀의 약 98 내지 50 중량 퍼센트를 이루는 주로 에틸렌계인 폴리올레핀을 선택할 수 있다. 보다 큰 굴곡 탄성률의 경질 발포체가 바람직할 수 있는 경우, 프로필렌이 폴리올레핀의 약 98 내지 50 퍼센트를 이루는 주로 프로필렌계 또는 다른 폴리올레핀을 선택할 수 있다. 선택된 공단량체(들)는 폴리올레핀의 나머지를 이룰 수 있다.
한 실시양태에서, 폴리올레핀 수지는 ASTM D1238 (190℃, 중량 2.16 ㎏)에 따라 측정된 약 0.1 내지 25 g/10분, 또 다른 실시양태에서는 0.25 내지 22 g/10분, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 약 0.5 내지 18 g/10분인 용융 지수 ("MI")를 갖는 에틸렌계 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 폴리올레핀 수지는 ASTM D1238 (230℃, 중량 2.16 ㎏)에 따라 측정된 약 0.25 내지 85 g/10분, 또 다른 실시양태에서는 약 0.7 내지 70 g/10분, 더욱 또 다른 실시양태에서는 약 1.4 내지 60, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 약 2 내지 50 g/10분인 용융 유속 ("MFR")을 갖는 프로필렌계 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서, 폴리올레핀 수지는 약 0.845 내지 0.925 g/cc, 또 다른 실시양태에서는 약 0.85 내지 0.91, 더욱 또 다른 실시양태에서는 약 0.855 내지 0.905, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 약 0.86 내지 0.90 범위의 밀도를 갖는 에틸렌계 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
본원에서 사용하기에 특히 적합한 폴리올레핀의 한 부류는 에틸렌 및 1-옥텐 또는 1-부텐의 공중합체인데, 여기서 에틸렌은 한 실시양태에서는 공중합체의 약 50 내지 90 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 공중합체의 약 55 내지 85 중량 퍼센트를 이루고, 1-옥텐 또는 1-부텐은 한 실시양태에서는 공중합체의 약 10 내지 50 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 예에서는 공중합체의 약 15 내지 45 중량 퍼센트를 이루며, 상기 에틸렌 공중합체는 한 실시양태에서는 약 0.25 내지 30 g/10분, 그리고 또 다른 실시양태에서는 0.5 내지 20 g/10분 범위의 용융 지수를 갖는다.
폴리올레핀의 또 다른 바람직한 부류는 1-프로펜 및 에틸렌, 1-옥텐, 1-헥센 또는 1-부텐의 공중합체를 포함하는데, 여기서 1-프로펜은 한 실시양태에서는 공중합체의 약 65 내지 95 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 공중합체의 약 75 내지 93 중량 퍼센트를 이루고, 에틸렌, 1-옥텐, 1-헥센 또는 1-부텐은 한 실시양태에서는 공중합체의 약 5 내지 35 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 공중합체의 약 7 내지 25 중량 퍼센트를 이루며, 상기 공중합체는 한 실시양태에서는 약 0.7 내지 85 g/10분, 그리고 또 다른 실시양태에서는 약 1.4 내지 55 g/10분 범위의 용융 유동을 갖는다.
열가소성 수지 및 분산 안정화제는 바람직하게는, 일부 실시양태에서는 물인 액체 매질에 분산된다. 일부 실시양태에서, 약 6 내지 약 14의 pH 범위를 달성하기 위해서 적절한 염기를 첨가하여 생성된 분산액을 중화시킨다. 특정 실시양태에서는, pH를 약 9 내지 약 12로 유지하기 위해 적절한 염기를 첨가한다. 열가소성 수지 및 분산 안정화제의 합한 함량 (고체 함량)이 약 1 (부피)％ 내지 약 74 (부피)％가 되도록 분산액의 물 함량을 조절할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 고체 함량은 약 25 (부피)％ 내지 약 74 (부피)％의 범위이다. 더욱 또 다른 실시양태에서, 고체 함량은 약 30 (중량)％ 내지 약 50 (중량)％ (필러 제외)의 범위이다. 더욱 또 다른 실시양태에서, 고체 함량은 약 40 (중량)％ 내지 약 55 (중량)％ (필러 제외)의 범위이다.
본원에 개시된 실시양태에 따라 형성된 분산액은 약 0.3 내지 약 3.0 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 다른 실시양태에서, 분산액은 약 0.8 내지 약 1.2 마이크로미터의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같은 "평균 입자 크기"는 부피-평균 입자 크기를 의미한다. 입자 크기를 측정하기 위해, 예를 들어 레이저-회절 기술을 이용할 수 있다. 본 기재에서의 입자 크기는 분산액 중 중합체의 직경을 가리킨다. 구형이 아닌 중합체 입자에서는, 입자의 직경은 입자의 장축 및 단축의 평균이다. 입자 크기는 베크먼-코울터(Beckman-Coulter) LS230 레이저-회절 입자 크기 분석기 또는 다른 적합한 장치로 측정할 수 있다.
특정 실시양태에서, 열가소성 수지, 안정화제 및 필러를 물 및 중화제, 예컨대 암모니아, 수산화칼륨, 또는 그 둘의 조합과 함께 압출기에서 용융-혼련시켜서 분산액 화합물을 형성한다. 당업자라면 다수의 다른 중화제를 사용할 수 있음을 인식하게 될 것이다. 일부 실시양태에서, 기본 중합체 및 안정화제를 블렌딩한 후에 필러를 첨가할 수 있다.
당업계에 공지된 임의의 용융-혼련 수단을 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 혼련기, 로토스테이터(rotostator), 벤버리(BANBURY) (등록상표) 혼합기, 단일-스크류 압출기 또는 다중-스크류 압출기를 사용한다. 본원에 개시된 실시양태에 따른 분산액의 제조 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어 한 가지 바람직한 방법은 미국 특허 제5,756,659호 및 미국 특허 공보 제20010011118호에 따른, 앞서-언급된 성분을 용융-혼련시키는 것을 포함하는 방법이다.
도 1은 본원에 사용된 분산액을 형성하는데 사용될 수 있는 압출 기구를 도식적으로 설명한다. 특정 실시양태에서 트윈 스크류 압출기인 압출기 (20)은 배압 조절기, 용융 펌프 또는 기어 펌프 (30)에 결합된다. 또한, 실시양태는 염기 저장소 (40) 및 초기의 물 저장소 (50)을 제공하는데, 이들 각각은 펌프 (나타내지 않음)를 포함한다. 원하는 양의 염기 및 초기의 물이 염기 저장소 (40) 및 초기의 물 저장소 (50)으로부터 각각 제공된다. 임의의 적합한 펌프를 사용할 수 있지만, 일부 실시양태에서는 240 bar의 압력에서 약 150 cc/분의 유동을 제공하는 펌프를 사용하여 염기 및 초기의 물을 압출기 (20)에 제공한다. 다른 실시양태에서, 액체 주입 펌프는 200 bar에서 300 cc/분 또는 133 bar에서 600 cc/분의 유동을 제공한다. 일부 실시양태에서, 염기 및 초기의 물은 예열기에서 예열된다.
포말화 계면활성제
본원에 개시된 실시양태는 안정환 포말의 형성을 용이화 또는 촉진시키고 포말화를 보조하기 위해서 계면활성제를 사용할 수 있다. 포말화 및 건조 단계 도중의 포말의 생성 및 안정화는 초기에 포말을 생성할 때 폴리올레핀 수지의 수성 분산액에 포말화 계면활성제를 첨가함으로써 수행할 수 있다. 또한, 이러한 계면활성제는, 바람직한 경우, 건조된 발포체의 수성 습윤화를 향상시키는데 사용할 수도 있다. 적합한 포말화 계면활성제는 양이온성, 비이온성 및 음이온성 계면활성제로부터 선택될 수 있다. 한 실시양태에서, 음이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 포말화 계면활성제는 알킬셀룰로스 에테르, 히드록시알킬 셀룰로스 에테르, 히드록시알킬 알킬셀룰로스 에테르, 구아 검, 잔탄 검 및 폴리옥시에틸렌 수지 (분자량 20,000 이상), 또는 그의 조합일 수 있다. 다른 적합한 포말화 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제로부터 선택될 수 있다. 양이온성 계면활성제의 예로는 4차 아민, 1차 아민 염, 디아민 염 및 에톡실화된 아민이 포함된다. 비이온성 계면활성제의 예로는 에틸렌 옥시드를 함유하는 블록 공중합체, 실리콘 계면활성제, 알킬페놀 에톡실레이트, 및 8개를 초과하는 탄소 원자를 함유하는 알킬기의 선형 및 2차 알콜 에톡실레이트가 포함된다.
음이온성 계면활성제의 예로는 술포네이트, 카르복실레이트 및 포스페이트가 포함된다. 한 실시양태에서, 수성 분산액으로부터 포말을 제조하는데 유용한 음이온성 계면활성제는 카르복실산 염 및 카르복실 지방산, 바람직하게는 12 내지 36개의 탄소 원자를 포함하는 지방산, 예를 들어, 스테아르산 또는 라우르산, 팔미트산, 미리스트산, 올레산, 리놀렌산, 리시놀렌산, 에루스산 등의 에스테르 아미드로부터 선택될 수 있다.
일부 실시양태에서, 계면활성제로는 특히 양쪽성 계면활성제, 예컨대 아미노프로피오네이트, 양쪽성 술포네이트, 베타인, 이미다졸린계 양쪽성 물질 및 술타인이 포함될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제는 이미다졸린으로부터 유도될 수 있고, (염을 함유하는) 아세테이트 형태 또는 (무염) 프로피오네이트 형태일 수 있다. 적합한 양쪽성 계면활성제의 예로는 특히 라우르아미도프로필 베타인, 나트륨 라우르이미노 디프로피오네이트, 코코아미도프로필 히드록실 술타인, 알킬에테르 히드록시프로필 술타인, 나트륨 카프릴로암포 히드록시프로필 술포네이트, 이나트륨 카프릴로암포 디프로피오네이트, 나트륨 코코암포아세테이트, 이나트륨 코코암포디아세테이트, 나트륨 코코암포프로피오네이트, 이나트륨 옥틸 이미노디프로피오네이트, 나트륨 코코암포 히드록시프로필 술포네이트, 이나트륨 라우릴 이미노디프로피오네이트, 나트륨 스테아로암포 아세테이트 및 이나트륨 탈로우 이미노디프로피오네이트와 같은 계면활성제가 포함된다. 또한, 당업계에 공지된 다른 양쪽성 계면활성제를 사용할 수 있다.
안정화제로서 유용한 계면활성제는 외부 계면활성제 또는 내부 계면활성제일 수 있다. 외부 계면활성제는 분산액 제조 도중에 중합체에 화학적으로 반응하게 되지 않는 계면활성제이다. 본원에서 유용한 외부 계면활성제의 예로는 도데실 벤젠 술폰산의 염 및 라우릴 술폰산 염이 포함된다. 내부 계면활성제는 분산액 제조 도중에 중합체에 화학적으로 반응하게 되는 계면활성제이다. 본원에서 유용한 내부 계면활성제의 예로는 2,2-디메틸올 프로피온산 및 그의 염이 포함된다.
한 실시양태에서, 완성된 발포체에서 양호한 "촉감" 또는 섬유-유사 감촉이 바람직한 경우, 포화된 지방산 유도체 (예를 들어, 스테아르산 또는 팔미트산의 염)를 사용할 수 있다. 다른 적합한 음이온성 계면활성제로는 알킬벤젠 술포네이트, 이차 n-알칸 술포네이트, 알파-올레핀 술포네이트, 디알킬 디페닐렌 옥시드 술포네이트, 술포숙시네이트 에스테르, 이소티오네이트, 선형 알킬 (알콜) 술페이트 및 선형 알콜 에테르 술페이트가 포함된다. 포말화 계면활성제는 분산액을 제조하는데 사용된 것들과 상이하거나 또는 그렇지 않을 수 있다고 이해된다. 이러한 계면활성제는 포말 형성을 보조하고 포말을 안정화시킨다. 특정 실시양태에서, 계면활성제는 하나 이상의 알칼리 금속, 모노-, 디- 및 트리-알칸올 (모노-, 디- 또는 트리-에탄올) 아민, 및 라우릴 술페이트, 도데실벤젠 술포네이트, 알콜 에톡시 술페이트, 및 이소티오네이트의 암모늄 염, N-옥틸데실술포숙시네이트의 2가 염, 및 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
일부 실시양태에서, 포말화 계면활성제는, 하기한 바와 같이 생성된 포말이 열가소성 중합체의 건조 중량을 기준으로 0.01 내지 10.0 중량 퍼센트의 포말화 계면활성제를 함유할 수 있는 양으로 사용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 포말은 열가소성 중합체의 건조 중량을 기준으로 0.02 내지 3.0 중량 퍼센트, 다른 실시양태에서는 열가소성 중합체의 건조 중량을 기준으로 0.03 내지 2.5 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 열가소성 중합체의 건조 중량을 기준으로 0.05 내지 10.0 중량 퍼센트의 포말화 계면활성제를 함유할 수 있다. 다양한 다른 실시양태에서, 포말화 계면활성제는 열가소성 중합체의 건조 중량을 기준으로 0.01, 0.02, 0.03, 0.04 또는 0.05 중량 퍼센트의 하한 내지 열가소성 중합체의 건조 중량을 기준으로 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0 또는 10.0 중량 퍼센트의 상한에서, 주어진 상한 및 하한의 임의의 조합 범위의 양으로 포말 내에 존재할 수 있다.
난연제
본원에 개시된 분산액, 포말 및 발포체의 실시양태는 그 위에 분산액, 포말 또는 발포체가 놓이는 물질의 가연성을 감소시키기 위해서 배합물 중 난연제 또는 팽창제, 또는 그의 임의의 조합을 사용할 수 있다. 난연제는 화염 또는 화재의 진전을 늦추는 물질이다. 난연성 첨가제는 무기 염, 금속 산화물 또는 수산화물, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 보레이트 화합물 및 멜라민 화합물의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘 또는 상응하는 금속 산화물을 벌크 필러 난연제 물질로서 사용할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 멜라민 화합물을 팽창 효과를 제공하는 다른 난연제와 함께 사용할 수 있다. 더욱 또 다른 실시양태에서, 할로겐화된 화합물, 예컨대 염소화된 파라핀, 할로겐화된 포스페이트 에스테르, 또는 할로겐-함유 중합체를 사용할 수 있다. 더욱 또 다른 실시양태에서, 인 함유 난연제, 예컨대 인산 에스테르, 할로겐-함유 인산 에스테르, 인 함유 폴리올, 또는 비닐 포스포네이트의 중합체를 사용할 수 있다. 더욱 또 다른 실시양태에서, 각각이 참고로 포함된 미국 특허 공보 제2003/0207969호, 제2004/0097620호, 제2004/0116565호 및 제2004/0138351호에 기재된 바와 같은 질소 함유 팽창제 및 다른 난연제를 사용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 난연제는, 하기한 바와 같이 생성된 포말이 열가소성 수지, 안정화제 및 난연제의 총 중량을 기준으로 15 내지 75 중량 퍼센트의 난연제를 함유할 수 있는 양으로 사용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 포말은 열가소성 수지, 안정화제 및 난연제의 총 중량을 기준으로 20 내지 70 중량 퍼센트, 다른 실시양태에서는 열가소성 수지, 안정화제 및 난연제의 총 중량을 기준으로 25 내지 65 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 열가소성 수지, 안정화제 및 난연제의 총 중량을 기준으로 30 내지 50 중량 퍼센트의 난연제를 함유할 수 있다. 다양한 다른 실시양태에서, 난연제는 열가소성 수지, 안정화제 및 난연제의 총 중량을 기준으로 10, 15, 20, 25 또는 30 중량 퍼센트의 하한 내지 열가소성 수지, 안정화제 및 난연제의 총 중량을 기준으로 50, 55, 60, 65 또는 70 중량 퍼센트의 상한에서, 주어진 상한 및 하한의 임의의 조합 범위의 양으로 포말 내에 존재할 수 있다.
일부 실시양태에서, 난연제는 하기한 바와 같이 생성된 발포체가 5 내지 80 중량 퍼센트의 난연제를 함유할 수 있는 양으로 사용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 발포체는 5 내지 70 중량 퍼센트, 다른 실시양태에서는 20 내지 70 중량 퍼센트, 다른 실시양태에서는 25 내지 65 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 30 내지 50 중량 퍼센트의 난연제를 함유할 수 있다. 다양한 다른 실시양태에서, 난연제는 5, 10, 15, 20, 25 또는 30 중량 퍼센트의 하한 내지 50, 55, 60, 65 또는 70 중량 퍼센트의 상한에서, 주어진 상한 및 하한의 임의의 조합 범위의 양으로 발포체 내에 존재할 수 있다.
상 변화 물질
본원에 개시된 분산액, 포말 및 발포체는 상 변화 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상 변화 물질은 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀을 포함할 수 있다. 상 변화 물질은 그 상 변화 물질의 온도가 각각 특정 온도를 초과하여 증가하거나 또는 특정 온도 미만으로 감소될 때의 상 변화에 기인하여 열을 흡수 또는 방출할 수 있다. 예를 들어, 온도가 왁스의 용융점을 초과하는 경우, 캡슐화된 왁스는 용융하여 과잉의 열을 흡수하고, 반대로, 온도가 떨어지는 경우, 캡슐화된 왁스는 다시 고체가 되고 열을 방출한다. 상 변화 물질의 한 가지 예는 바스프(BASF)로부터 입수가능한 마이크로날(MICRONAL) (등록상표)이다. 일부 실시양태에서, 상 변화 물질은 대략 0℃의 온도에서 상 변화를 겪을 수 있다. 상 변화 물질이 상 변화를 겪는 온도를 스위칭 온도라고 칭할 수 있다. 다양한 다른 실시양태에서, 상 변화 물질은 0℃ 내지 100℃의 스위칭 온도를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 상 변화 물질은 대략 25℃의 스위칭 온도를 가질 수 있다. 다양한 다른 실시양태에서, 상 변화 물질은 약 0℃ 이상, 약 10℃ 이상, 약 20℃ 이상, 약 25℃ 이상 또는 약 35℃ 이상의 스위칭 온도를 가질 수 있다.
다양한 실시양태에 사용된 상 변화 물질의 스위칭 온도는 상 변화 물질이 노출될 환경에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 열대 환경에서 사용하기 위한 물품은 가열 및 냉각이 바람직할 수 있는 상대 온도에 기인하여 온대 또는 극지방 환경에서 사용하기 위한 물품보다 더 높은 스위칭 온도를 갖는 상 변화 물질을 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 상 변화 물질은 하기한 바와 같이 생성된 발포체가 5 내지 80 중량 퍼센트의 상 변화 물질을 함유할 수 있는 양으로 사용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 발포체는 5 내지 70 중량 퍼센트, 다른 실시양태에서는 20 내지 70 중량 퍼센트, 다른 실시양태에서는 25 내지 65 중량 퍼센트, 그리고 또 다른 실시양태에서는 30 내지 50 중량 퍼센트의 상 변화 물질을 함유할 수 있다. 다양한 다른 실시양태에서, 상 변화 물질은 5, 10, 15, 20, 25 또는 30 중량 퍼센트의 하한 내지 50, 55, 60, 65 또는 70 중량 퍼센트의 상한에서, 주어진 상한 및 하한의 임의의 조합 범위의 양으로 발포체 내에 존재할 수 있다.
첨가제
발포체는, 그들이 계획된 용도에 따라, 열가소성 수지 및 분산 안정화제의 중량의 약 2 내지 100 퍼센트 (건식 기준) 범위의 양으로 필러 물질을 임의로 함유할 수 있다. 이러한 임의의 성분으로는, 예를 들어, 탄산칼슘, 이산화티탄 분말, 중합체 입자, 중공 유리 구체, 중합체성 섬유, 예컨대 폴리올레핀계 단섬유 모노필라멘트, 추가의 팽창제, 추가의 난연제 등이 포함될 수 있다. 난연성 용도에 사용하기 위해 고안된 발포체에서, 첨가제 및 난연제는 이롭게는 포말화를 개시하기 이전에 입자 분산액에 직접 첨가할 수 있다. 다른 실시양태에서, 본원에 개시된 분산액, 포말 및 발포체는 원섬유(fibril) 또는 섬유-유사 물질, 예컨대 미국 가특허 출원 제60/818,911호에 개시된 것과 같은 천연 또는 합성 섬유를 포함할 수 있다.
원섬유 또는 섬유-유사 물질 및 분산액을 조합하고, 포말화시키고, 건조시켜서 발포체를 형성할 때, 원섬유화된 구조가 생길 수 있다. 발포체 형태는 전통적인 폴리올레핀 포말 발포체와 비교시 높은 랜덤도 및 더 넓은 표면 개구를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 발포체의 내부 구조는 부직물 원섬유 및 종래의 폴리올레핀 포말 발포체에 비해 보다 넓은 공극 공간이 있는 비-기포 구조를 나타낼 수 있다. 한 실시양태에서, 흡수성 구조 (발포체)는 비-기포 원섬유화된 형태를 가질 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "비-기포 원섬유화된 구조"는 원섬유 또는 실-유사 필라멘트로 이루어지거나 또는 이를 갖는 개방형의 랜덤한 비-기포 형태를 갖는 발포체를 가리킨다. 비-기포 원섬유화된 구조는 예를 들어 원섬유가 부직물 섬유질-유사 망을 형성하고, 대부분의 지주(strut)가 상호연결되지 않은 경우와 같이 비균일 및 비반복성일 수 있다.
포말 제법
포말은 분산액/계면활성제/난연제 혼합물로부터 기계적 방법, 예컨대 분산액의 수성 상 중 공기 또는 다른 기체, 또는 혼합하는 동안 시스템 내로 주입 기체를 비말동반시키기 위한 대기 조건 하에서의 고전단 기계적 혼합 방법을 사용함으로써 제조할 수 있다. 다른 실시양태에서, 포말은 분산액/계면활성제/상 변화 물질 혼합물로부터 제조할 수 있다. 포말에 혼입될 수 있는 공기 또는 다른 기체 (여기서는 공기와 기체 또는 공기 이외의 기체가 바람직함)의 양은 한 실시양태에서는 생성된 포말의 30 부피％ 이상, 또 다른 실시양태에서는 80 부피％ 이상, 또 다른 실시양태에서는 85 부피％ 이상, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 90 부피％ 이상으로 포함될 수 있다. 애초에, 공기 포획을 막기 위해서, 포말을 제조하는데 사용되는 모든 성분을 약한 진탕으로 함께 혼합할 수 있다. 일부 실시양태에서, 난연제 및/또는 상 변화 물질을 포말화 이전에 분산액 혼합물에 첨가할 수 있다. 다른 실시양태에서, 난연제 및/또는 상 변화 물질을 포말화 이후에 상기 혼합물에 첨가할 수 있다. 다른 실시양태에서, 난연제 및/또는 상 변화 물질을 포말화 도중에 첨가할 수 있다.
일부 실시양태에서, 포말의 성분은 (a) 열가소성 수지, (b) 물, (c) 1종 이상의 포말화 계면활성제, (d) 기체 및 (e) 1종 이상의 난연제 및/또는 1종 이상의 상 변화 물질을 포함할 수 있다. 포말은 이러한 성분으로부터 형성될 수 있는데, 여기서 상기 포말은 약 15 내지 75 중량 퍼센트의 성분 (a), 약 25 내지 75 중량 퍼센트의 성분 (b), 약 0.1 내지 10 중량 퍼센트의 성분 (c), 약 5 내지 50 중량 퍼센트의 성분 (e)를 포함하며, (d)는 (d)가 포말에 존재하는 모든 성분의 총 부피의 30 퍼센트 이상으로 포함되는 양으로 존재한다.
일단 모든 성분이 잘 혼합되면, 상기 혼합물을 고전단 기계적 혼합에 노출시킬 수 있다. 이 단계 도중에, 혼합물의 벌크 점도는 비유동성의 강직 포말이 형성될 때까지 연속식 수성 상 내에 보다 많은 공기가 포획될수록 증가할 수 있다. 바람직한 밀도의 포말을 수득하는데 필요한 혼합 시간은 포말화 계면활성제의 양 및 유형, 및 기계적 전단의 양에 따라 달라질 수 있다. 진해진 수성 분산액 내로 공기를 휘핑(whipping)시킬 수 있는 임의의 기계적 혼합 장치, 예컨대 키친 블렌더/핸드 믹서, 거품기(wire whip), 로토스테이터가 장착되거나 또는 보다 큰 규모의 호바트(Hobart) 믹서, 코위-라이딩(Cowie-Riding) 트윈 발포기 (코위 라이딩 리미티드(Cowie Riding Ltd.))를 사용할 수 있다. 또한, 상업적 발포기로 공기를 고전단 혼합 헤드 내에 주입시켜서 매우 저밀도 (50 g/L 미만)의 포말을 수득할 수 있다.
포말 밀도는, 예를 들어, 포말 샘플을 소정 부피 및 중량의 컵에 따라내고, 포말로 채워진 컵을 칭량한 후, 샘플의 밀도를 계산함으로써 측정할 수 있다. 상업적 포말화기에서는, 저밀도 포말의 발생을 돕기 위해서 공기를 혼합 헤드 내에 직접 첨가할 수 있다. 포말화 장치의 속도는 바람직한 포말 밀도를 달성하기 위해 증가 또는 감소시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 포말 밀도는 약 0.04 내지 0.45 g/cc, 또 다른 실시양태에서는 약 0.04 내지 0.15 g/cc, 또 다른 실시양태에서는 약 0.05 내지 0.10 g/cc, 그리고 더욱 또 다른 실시양태에서는 0.07 내지 0.08 g/cc의 범위일 수 있다. 포말의 바람직한 밀도가 수득되면, 포말을 발포체로 전환시키기 이전에 포말을 임의로 기판 위에 살포할 수 있다. 다른 실시양태에서, 포말 밀도는 약 0.02 g/cc 내지 약 0.7 g/cc의 범위일 수 있다. 상술한 바와 같은 포말의 밀도는 습식 기준이다.
또한, 상기 중합체를 포함하는 포말 및 발포체는 본원에 참고로 포함된, 2004년 8월 25일자로 출원되고 WO2005/021622로 공개된 PCT 출원 제PCT/US2004/027593호에 개시된 바와 같이 형성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 또한 상기 중합체는 임의의 공지된 수단, 예컨대 과산화물, 전자 빔, 실란, 아지드, 감마선 조사, 자외선 방사 또는 다른 가교결합 기술의 사용에 의해 가교결합시킬 수 있다. 또한, 상기 중합체는 예컨대 (예를 들어, 말레산 무수물 (MAH), 실란 또는 다른 그래프트제를 사용한) 그래프트, 할로겐화, 아민화, 술폰화 또는 다른 화학적 개질에 의해서 화학적으로 개질시킬 수 있다.
건조 및 회수 단계
한 실시양태에서, 발포체는 포말로부터 본원에 개시된 바와 같이 제조된 포말의 액체/수성 요소의 적어도 일부를 제거함으로써 제조될 수 있다. 다른 실시양태에서, 발포체는 포말로부터 포말의 액체/수성 요소의 과반수 이상, 즉 50 중량 퍼센트 초과를 제거함으로써 제조할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 발포체는 액체/수성 요소의 실질적으로 전부를 제거함으로써 제조할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 액체/수성 요소의 30 중량 퍼센트 초과, 50 중량 퍼센트 초과, 80 중량 퍼센트 초과, 90 중량 퍼센트 초과, 95 중량 퍼센트 초과, 98 중량 퍼센트 초과 또는 99 중량 퍼센트 초과를 제거할 수 있다. 액체 부분을 제거하는 수단은 포말 부피 붕괴의 양을 최소화하도록 선택할 수 있다. 한 실시양태에서, 최적의 건조를 위해 선택된 온도에서 강제 공기 건조 오븐 내에서 가열시킴으로써 포말을 건조시키고 발포체로 전환시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 포말을 약 60℃ 내지 120℃ (약 140℉ 내지 250℉)의 온도로 가열시킬 수 있다.
열가소성 수지의 성질상 허용된다면, 처리는 포말의 거품의 표면에서의 폴리올레핀 수지 입자의 점도를 소실하거나 또는 부분적으로 건조된 포말의 유의한 (예를 들어, 30 부피 퍼센트 초과의) 붕괴를 야기하지 않으면서 포말로부터 물을 가능한 한 신속하게 제거할 수 있는 가장 높은 온도에서 수행할 수 있다. 한 실시양태에서, 열가소성 수지의 용융 범위에 근접하지만, 이를 초과하지는 않는 온도에서 포말을 건조시키는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 발포체가 그의 최종 형태 및 치수로 완전히 "건조"되고, 포말 중 95 중량 퍼센트 이상의 물이 제거되기 이전에, 포말의 붕괴를 막거나 또는 적어도 최소화시키기 위해서 열가소성 수지 중 비결정질 영역이 유착하기 시작하는 온도를 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 생성된 "건조된" 발포체는 한 실시양태에서는 약 0.02 내지 0.07 g/㎤, 그리고 또 다른 실시양태에서는 약 0.03 내지 0.05 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 발포체는 0.02 g/㎤ 내지 0.30 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 상술한 바와 같은 발포체 밀도는 발포체 내에 존재할 수 있는 임의의 물을 제외한 건식 기준이다.
건조된 발포체의 일부 실시양태는 0.01 ㎝ 내지 2.5 ㎝ 범위의 평균 두께를 가질 수 있다. 건조된 발포체의 다른 실시양태는 0.05 ㎝ 내지 2.0 ㎝, 그리고 또 다른 실시양태에서는 1 내지 1.5 ㎝ 범위의 평균 두께를 가질 수 있다. 건조된 발포체의 실시양태를 포함하는 물품은 0.1 ㎝ 내지 2.5 ㎝, 다른 실시양태에서는 0.5 ㎝ 내지 2.0 ㎝, 그리고 또 다른 실시양태에서는 1.0 ㎝ 내지 1.5 ㎝ 범위의 평균 두께를 갖는 발포체의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2개 이상의 발포체를 함께 적층시킬 수 있고, 다양한 실시양태에서, 상기 2개 이상의 발포체는 동일 또는 상이한 밀도, 동일 또는 상이한 셀 크기, 또는 동일 또는 상이한 구조 (개방-셀, 폐쇄-셀 등)를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 이상의 발포체를 기판, 예컨대 필름에 적층시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 기판을 포말로 코팅시킬 수 있는데, 여기서 코팅은 접착제를 사용하여 또는 접착제 없이 수행할 수 있다.
바람직한 발포체를 형성하기 위한 포말의 건조는 배치식 또는 연속식으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 포말이 놓이거나 또는 그것을 통해 이동될 수 있는 터널 또는 챔버를 연속식으로 정렬시키는, 종래의 강제 공기 건조 오븐 또는 일렬의 자외선 가열 램프 또는 유전체 가열 장치, 예를 들어, 라디오 (전형적으로는 1 내지 100 ㎒ 범위의 허용된 주파수대에서 작동됨) 및 마이크로파 (전형적으로는 400 내지 2500 ㎒ 범위의 허용된 주파수대에서 작용됨) 주파수의 에너지 생성원을 포함하는 장치를 건조에 이용할 수 있다. 그러한 건조 에너지원의 조합을 동시에 또는 순차적으로 적용하여 사용함으로써 포말을 건조시켜서 발포체를 형성할 수 있다. 한 실시양태에서, 건조는 유전체 장치 및 강제 공기 건조 오븐의 동시 사용을 포함한다. 약 0.25 내지 0.6 ㎝의 두께를 갖는 발포체에 대해서는, 건조는 강제 공기 오븐이 대략 75℃에서 작동하고, 라디오 주파수 생성기가 포말을 약 45 내지 50℃의 내부 온도로 가열할 때 45 내지 90초 정도로 신속하게 달성될 수 있다. 건조 작업의 온도는 발포체를 제조하는데 이용되는 폴리올레핀 수지 입자의 성질 및 용융 범위 (DSC에 의해 측정됨)에 따라 선택될 수 있다. 다양한 나라에서 산업적 용도로 허용되는 유전체 가열 주파수대는 참조문헌 ["Foundations of Industrial Applications of Microware and Radio Frequency Fields", Rousy, G and Pierce, J. A. (1995)]에 보다 상세하게 명시되어 있다.
일부 실시양태에서, 생성된 발포체는 개방-셀 발포체일 수 있다. 특정 실시양태에서, 발포체의 대부분의 셀의 셀 크기는 약 1 내지 3000 마이크로미터, 다른 실시양태에서는 약 5 내지 1000 마이크로미터, 그리고 또 다른 실시양태에서는 10 내지 500 마이크로미터의 범위일 수 있다. 일부 실시양태에서, 개방-셀 발포체는 65％를 초과하는 개방-셀 비율을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 개방-셀 발포체는 75％ 초과, 다른 실시양태에서는 85％ 초과, 그리고 또 다른 실시양태에서는 95％ 초과의 개방-셀 비율을 가질 수 있다.
생성된 발포체의 가연성은 비-난연제 대조 샘플의 가연성보다 낮을 수 있다. 일부 실시양태에서, 발포체는 기포 중합체성 물질의 수평 연소 특성에 대한 ASTM D4986 표준 시험법에 따르면 비-난연제 대조 샘플보다 80％ 이하의 연소 길이를 가질 수 있다. ASTM D4986은 기포 중합체성 물질의 연소의 상대적인 속도, 및 연소의 정도 및 시간을 측정하는 시험법이다. 다른 실시양태에서, 발포체는 ASTM D4986에 따르면 비-난연제 대조 샘플보다 70％ 이하, 다른 실시양태에서는 60％ 이하, 그리고 또 다른 실시양태에서는 50％ 이하의 연소 길이를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 생성된 발포체는 자기-소화성일 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 개시된 발포체는 구체적으로는 방화벽, 흡수 용품, 방음 재료, 열 절연 재료 (예컨대 의류의 열 절연 층), 포장 재료, 냄새 흡수제, 방향제 담체, 패딩(padding) 물질 또는 발포체가 유용할 수 있는 다른 용도에서 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 난연성 물품, 예컨대 천을 씌운 가구, 침구, 매트리스, 자동차 카펫 또는 좌석, 커튼, 포목, 카펫 또는 다른 물품이 상기한 분산액, 포말 및/또는 발포체로부터 형성된 적층 구조로부터 제조될 수 있다.
다른 실시양태에서, 기판을 상기한 포말의 하나 이상의 층으로 코팅시킬 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기한 발포체를 사용하여 난연성 물품을 형성할 수 있다. 난연성 물품은 천 및 상기 천 위에 놓이는 상기한 바와 같은 난연성 개방-셀 발포체를 포함할 수 있는데, 여기서 발포체 층 및 천 층은 접착제 없이 융합시킬 수 있거나, 또는 발포체가 천에 적어도 부분적으로 스며들 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 상기한 포말의 하나 이상의 층이 하나 이상의 기판 위에 놓인 (즉, 가로놓이거나, 섞이거나 또는 살포된) 적층물을 형성할 수 있다. 하나 이상의 기판은 포말, 발포체, 열가소성 시트 또는 필름, 직물 또는 부직물 천, 섬유유리, 또는 용융 스펀-본드(spun-bonded) 또는 용융 취입 물질일 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기한 발포체의 하나 이상의 층이 하나 이상의 기판에 부착된 적층물을 형성할 수 있다. 하나 이상의 기판은 포말, 발포체, 열가소성 시트 또는 필름, 직물 또는 부직물 천, 섬유유리, 또는 용융 스펀-본드 또는 용융 취입 물질일 수 있다. 발포체 층은 기판과 상이한 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 적층 구조는 제1 및 제2 발포체 층을 포함할 수 있는데, 여기서 제1 및 제2 발포체 층의 밀도는 동일 또는 상이할 수 있다. 다른 실시양태에서, 본원에 개시된 포말 또는 발포체는 동일 또는 상이한 기판일 수 있는 2개의 기판 층 사이에 놓일 수 있다.
실시예 1 - 발포체 및 포말 제법
49％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.75％ (다우 케미컬 컴퍼니로부터 입수가능한 인게이지(ENGAGE) (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드(UNICID) (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션(Baker-Petrolite Corp.)으로부터 입수가능한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 0.51％ 하이스트렌(HYSTRENE) (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션(Chemtura Corporation)으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.51％ 스테파놀 (STEPHANOL) WAT-K (일리노이주 노스필드 소재의 스테판 케미컬 컴퍼니(Stepan Chemical Company)로부터 상업적으로 입수가능한 Tea 라우릴 술페이트), 0.18％ 메토셀(METHOCEL) (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.026％ 다위실(DOWICIL) (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 108.6 그램의 블렌드를 24.9 그램의 물 및 35.1 그램의 마틴알(MARTINAL) (등록상표) OL-104G (알베마를 코퍼레이션(Albemarle Corporation)으로부터 입수가능한 수산화알루미늄)와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치(Hamilton Beach) 터보-트위스터(TURBO-TWISTER) (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터(wire beater)가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼(bowl)에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 292 g/㎡의 천 중량을 갖는 100％ 올레핀 천갈이 천의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 포말을 25분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠(Blue M) 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 높이는 건조 후에 약 3.7 ㎜인 것으로 측정되었다. 생성된 최종 발포체/천 구조물은 발포체 중량이 613 g/㎡이고, 발포체 밀도가 약 0.165 g/㎤였다. 생성된 최종 발포체의 조성은 38.8％ 마틴알 (등록상표) OL-104G 및 61.2％ 분산 고체였다.
기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법을 사용하여 수평 연소 성능을 시험하였을 때, 상기 발포체/천 샘플은 3분의 경과 시간 이후에 연소 길이가 3.5 ㎝였다.
비교예 1
49％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.75％ (다우 케미 컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 0.51％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.51％ 스테파놀 WAT-K (일리노이주 노스필드 소재의 스테판 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 Tea 라우릴 술페이트), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.026％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 대략 100 그램을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 292 g/㎡의 천 중량을 갖는 100％ 올레핀 천갈이 천의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 포말을 25분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 높이는 건조 후에 약 4.1 ㎜인 것으로 측정되었다. 생성된 최종 발포체/천 구조물은 발포체 중량이 238 g/㎡이고, 발포체 밀도가 약 0.058 g/㎤였다.
기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법을 사용하여 수평 연소 성능을 시험하였을 때, 상기 발포체/천 샘플은 3분의 경과 시간 이후에 연소 길이가 10.5 ㎝였다.
분산액-난연제 혼합물로부터 형성된 실시예 1의 발포체의 연소 길이는 단지 3.5 ㎝였다. 이에 비해서, 실시예 1에 사용된 것과 유사한 분산액으로부터 난연제 혼합물 없이 형성된 비교예 1의 발포체의 연소 길이는 10.5 ㎝였다.
실시예 2
48.7％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 49.05％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.17％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 75.47 그램의 블렌드를 14.53 그램의 물 및 40.00 그램의 멜라푸르(MELAPUR) (등록상표) MC XL (시바 스페셜티 케미컬즈 코퍼레이션(Ciba Specialty Chemicals Corporation)으로부터 입수가능한 멜라민 시아누레이트)와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼 합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 217 g/㎡의 천 중량을 갖는 69.5％ 면/30.5％ 폴리에스테르 매트리스 무명베(ticking)의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 18.3 g/㎡의 중량을 갖는 폴리프로필렌 부직물 천을 상기 평탄화된 포말의 위에 놓았다. 포말을 60분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 높이는 건조 후에 약 5.93 ㎜인 것으로 측정되었다. 생성된 최종 발포체/천 구조물은 발포체 중량이 559 g/㎡이고, 발포체 밀도가 약 0.094 g/㎤였다. 생성된 최종 발포체의 조성은 50.6％ 멜라푸르 (등록상표) MC XL 및 49.4％ 분산 고체였다.
기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법을 사용하여 수평 연소 성능을 시험하였을 때, 상기 발포체/천 샘플은 3분의 경과 시간 이후에 연소 길이가 4.2 ㎝였고, 자기 소화성이었다.
실시예 3
48.7％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 49.05％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가 능한 스테아르산), 0.17％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 79.28 그램의 블렌드를 31.54 그램의 물 및 75.89 그램의 멜라푸르 (등록상표) MC XL (시바 스페셜티 케미컬즈 코퍼레이션으로부터 입수가능한 멜라민 시아누레이트)와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 100 g/㎡의 천 중량을 갖는 100％ 폴리에스테르 매트리스 무명베의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 18.3 g/㎡의 중량을 갖는 폴리프로필렌 부직물 천을 상기 평탄화된 포말의 위에 놓았다. 포말을 50분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 높이는 건조 후에 약 5.32 ㎜인 것으로 측정되었다. 생성된 최종 발포체/천 구조물은 발포체 중량이 1026 g/㎡이고, 발포체 밀도가 약 0.193 g/㎤였다. 생성된 최종 발포체의 조성은 65.1％ 멜라푸르 (등록상표) MC XL 및 34.9％ 분산 고체였다.
실시예 4
49％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.75％ (다우 케미 컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 0.51％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.51％ 스테파놀 WAT-K (일리노이주 노스필드 소재의 스테판 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 Tea 라우릴 술페이트), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.026％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 116.45 그램의 블렌드를 13.9 그램의 물 및 33.25 그램의 마그니핀(MAGNIFIN) (등록상표) H-5MV (알베마를 코퍼레이션으로부터 입수가능한 수산화마그네슘)와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 292 g/㎡의 천 중량을 갖는 100％ 올레핀 천갈이 천의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 포말을 25분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 높이는 건조 후에 약 3.5 ㎜인 것으로 측정되었다. 생성된 최종 발포체/천 구조물은 발포체 중량이 813 g/㎡이고, 발포체 밀도가 약 0.232 g/㎤였다. 생성된 최종 발포체의 조성은 35.8％ 마그니핀 (등록상표) H-5MV 및 64.2％ 분산 고체였다.
기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법을 사용하여 수평 연소 성능을 시험하였을 때, 상기 발포체/천 샘플은 3분의 경과 시간 이후에 연소 길이가 4.0 ㎝였다.
실시예 5
49％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.75％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 0.51％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.51％ 스테파놀 WAT-K (일리노이주 노스필드 소재의 스테판 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 Tea 라우릴 술페이트), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.026％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 179.89 그램의 블렌드를 37.0 그램의 물 및 24.27 그램의 엑솔릿(EXOLIT) (등록상표) AP-760 (클라리언트 코퍼레이션(Clariant Corporatio)으로 부터 입수가능한 암모늄 폴리포스페이트 및 질소 기반의 비-할로겐화된 난연제)와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 217 g/㎡의 천 중량을 갖는 69.5％ 면/30.5％ 폴리에스테르 매트리스 무명베의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 포말을 25분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 높이는 건조 후에 대략 4.47 ㎜인 것으로 측정되었다. 생성된 최종 발포체/천 구조물은 발포체 중량이 1253 g/㎡이고, 발포체 밀도가 약 0.280 g/㎤였다. 생성된 최종 발포체의 조성은 20.9％ 엑솔릿 (등록상표) AP-760 및 79.1％ 분산 고체였다.
기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법을 사용하여 수평 연소 성능을 시험하였을 때, 상기 발포체/천 샘플은 3분의 경과 시간 이후에 연소 길이가 3.0 ㎝였고, 거의 자기 소화성이었다.
실시예 6, 7, 8
48.7％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 49.06％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션 으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 블렌드를 물 및 멜라푸르 (등록상표) MC XL (시바 스페셜티 케미컬즈 코퍼레이션으로부터 입수가능한 멜라민 시아누레이트)와 표 1에 제공된 양으로 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 100 g/㎡의 천 중량을 갖는 100％ 폴리에스테르 매트리스 무명베의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 18.3 g/㎡의 중량을 갖는 폴리프로필렌 부직물 천을 상기 평탄화된 포말의 위에 놓았다. 포말을 50분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 건조 후의 높이, 최종 발포체/천 구조물의 발포체 중량 및 발포체 밀도를 표 1에 제공하였다. 생성된 최종 발포체의 조성은 대략 60％ 멜라푸르 (등록상표) MC XL 및 40％ 분산 고체였다. 쉽게 관찰할 수 있는 바와 같이, 혼합 물 중 물의 양은 최종 발포체의 밀도에 엄청난 영향을 주었다.
Figure 112009030729330-pct00009
실시예 9, 10, 11, 12
48.7％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 49.06％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 블렌드를 물, 마틴알 (등록상표) OL-107C 수산화알루미늄 및 멜라푸르 (등록상표) MC XL 멜라민 시아누레이트와 표 2에 제공된 양으로 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 100 g/㎡의 천 중량을 갖는 100％ 폴리에스테르 매트리스 무명베의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 18.3 g/㎡의 중량을 갖는 폴리프로필렌 부직물 천을 상기 평탄화된 포말의 위에 놓았다. 포말을 50분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종 발포체의 건조 후의 높이, 최종 발포체/천 구조물의 발포체 중량 및 발포체 밀도를 표 2에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00010
실시예 13
48.7％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 49.06％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 91.32 그램의 블렌드를 25.84 그램의 물 및 68.65 그램의 마틴알 (등록상표) OL-107C (알베마를 코퍼레이션으로부터 입수가능한 수산화알루미늄)와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 100 g/㎡의 천 중량을 갖는 100％ 폴리에스테르 매트리스 무명베의 후면에 살포하고, 0.125 인치 (3.2 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 부직물 유리 매트 (416 g/㎡ 중량, 0.054 ㎝ 두께, 오웬스 코닝 코퍼레이션(Owens Corning Corporation)으로부터 입수가능)를 상기 평탄화된 포말의 위에 놓았다. 부가적인 포말 층을 상기 유리 매트의 후면에 살포하고, 0.125 인치 (3.2 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 18.3 g/㎡의 중량을 갖는 폴리프로필렌 부직물 천을 상기 평탄화된 포말의 제2 층 위에 놓았다. 포말을 50분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종적인 전체 발포체의 높이는 건조 후에 5.57 ㎜인 것으로 측정되었다. 생성된 최종 발포체/유리 매트/천 구조물은 발포체 중량이 1237 g/㎡이고, 발포체 밀도가 0.222 g/㎤였다. 생성된 최종 발포체의 조성은 59.4％ 마틴알 (등록상표) OL-107C 및 40.6％ 분산 고체였다.
난연성 시험
실시예 9, 10, 11, 12 및 13의 발포체 적층물을 직접 연소하 시험에 따라서 난연성 및 내열성에 대해 시험하였다. 직접 연소하 시험은 물질이 직접적인 화재를 견디고 화재의 열을 절연시키는 능력의 지표를 제공한다. 기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법이 물질이 직접적인 화염의 확산을 저지하는 능력의 지표를 제공하는 한편, 직접 연소하 시험은 물질이 직접적인 화염으로부터의 열 전달을 완화시키는 능력의 지표를 제공한다. 샘플을 연소기 팬 상부에서 대략 1 ㎝ 위의 넓은 공간 (1 인치 × 1 인치)의 금속 그리드(grid)에 지지시켜서, 화염을 샘플과 직접 접촉시켰다. 시험 온도를 견딜 수 있는 열전대를 샘플의 후면 (무화염 면)에 직접 접촉되도록 고정시켰다. 이어서, 샘플 후면 온도를 보다 정확하기 측정하기 위한 절연을 제공하기 위해서 대략 ½″두께의 우레탄 발포체 조각을 샘플 및 열전대 위에 놓았다. 이어서, 시험 동안 샘플을 편평하게 유지하기 위해서 또 다른 넓은 공간의 그리드를 우레탄 발포체 위에 놓았다. 이어서, ASTM D4986에 사용된 것과 유사한 화염원을 120초 동안 샘플 아래에 두었다. 이어서, 열전대에 의해 측정된 바와 같은 후면 표면 온도를 시간에 대해 기록하였다. 유리 부직물과 같이 화염을 견디는 데는 양호하지만, 절연에는 양호하지 않은 물질은 이 시험에서 급속한 온도 상승이 있을 것이다. 우레탄 발포체와 같이 절연에는 양호하지만, 화염을 견디는 데는 양호하지 않은 물질은 이 시험에서 그들이 연소될 때 급속한 온도 상승이 있을 것이다. 후면 표면 온도 대 시간 데이터는 표 3에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00011
실시예 14, 15, 16
48.7％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 49.06％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 블렌드를 물 및 마틴알 (등록상표) OL-107C 수산화알루미늄 또는 멜라푸르 (등록상표) MC XL 멜라민 시아누레이트와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 건식 기준으로 60 중량％의 난연성 발포체를 얻기 위해서 수성 분산액, 난연제 및 물의 습식 중량 퍼센트는 각각 48.7％, 37.5％ 및 13.8％였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
마틴알 (등록상표) OL-107C 포말을 18.3 g/㎡의 천 중량을 갖는 폴리프로필렌 부직물 천의 후면에 살포하고, 0.125 인치 (3.2 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 부직물 유리 매트 (중량 및 제품은 표 4에 제공된 바와 같음, 오웬스 코닝 코퍼레이션으로부터 입수가능)를 상기 평탄화된 포말의 위에 놓았다. 멜라푸르 (등록상표) MC XL 포말 층을 상기 유리 매트의 후면에 살포하고, 0.125 인치 (3.2 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 100 g/㎡의 중량을 갖는 100％ 폴리에스테르 매트리스 무명베를 상기 평탄화된 포말의 제2 층 위에 놓았다. 포말을 70분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종적인 전체 적층물의 건조 후의 높이 및 최종 발포체 중량은 표 4에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00012
난연성 시험
실시예 14, 15 및 16의 발포체 적층물을 직접 연소하 시험에 따라서 난연성 및 내열성에 대해 시험하였다. 후면 표면 온도 대 시간 데이터는 표 5에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00013
실시예 17, 18
48.8％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.95％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 블렌드를 물 및 마틴알 (등록상표) OL-104C 수산화알루미늄과 아래 표에 제공된 바와 같은 양으로 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
마틴알 (등록상표) OL-104C 포말을 18.3 g/㎡의 천 중량을 갖는 폴리프로필렌 부직물 천의 후면에 살포하고, 0.250 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 부직물 유리 매트 (오웬스 코닝 코퍼레이션, 70 g/㎡, 0.72 ㎜ 두께)를 상기 평탄화된 포말의 위에 놓았다. 포말을 70분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종적인 전체 적층물의 건조 후의 높이 및 최종 발포체 중량은 표 6에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00014
실시예 19, 20, 21
48.8％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.95％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 420.29 그램의 블렌드를, 마틴알 (등록상표) OL-104C의 최종 건조 수준이 45％인 발포체를 얻기 위해서, 32.57 그램의 물 및 176.33 그램의 마틴알 (등록상표) OL-104C 수산화알루미늄과 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
마틴알 (등록상표) OL-104C 포말을 부직물 유리 매트 (오웬스 코닝 코퍼레이션, 70 g/㎡, 0.72 ㎜ 두께)의 후면에 살포하고, 0.250 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 포말을 70분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 마틴알 (등록상표) OL-104C 발포체의 최종 중량은 표 7에 제공하였다.
48.8％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.95％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 블렌드를 아래 표에 제공된 양으로 물 및 멜라푸르 (등록상표) MC XL 멜라민 시아누레이트와 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
멜라푸르 (등록상표) MC XL 포말을 상기 부직물 유리 매트의 나머지 면에 살포하고, 아래 표에 제공된 바와 같은 높이까지 평탄화시켰다. 포말을 다시 70분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 최종적인 전체 적층물의 건조 후의 높이 및 최종 발포체 중량은 표 7에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00015
난연성 시험
실시예 17, 18, 19, 20 및 21의 발포체 적층물을 직접 연소하 시험에 따라서 난연성 및 내열성에 대해 시험하였다. 후면 표면 온도 대 시간 데이터는 표 8에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00016
실시예 22, 23, 24
48.8％ 물, 에틸렌/1-옥텐 함량 62/38 퍼센트의 공중합체 48.95％ (다우 케미컬 컴퍼니에 의해 공급된 인게이지 (등록상표) 8200 엘라스토머), 1.02％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1.02％ 하이스트렌 (등록상표) 4516 (켐투라 코퍼레이션으로부터 입수가능한 스테아르산), 0.18％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.028％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)의 조성을 갖는 수성 분산액 블렌드를 아래 표에 제공된 중량에 따라 물 및 마이크로날 (등록상표) DS5001 (바스프로부터 입수가능한 상 변화 미세캡슐)과 플라스틱 용기 내에서 혼합하였다. 혼합물을 가정용 고전단 소형 믹서 (해밀턴 비치 터보-트위스터 (상표))를 사용하여 진탕 및 균질화시켰다. 혼합물을 와이어 비터가 장착된 호바트형 스탠드 믹서 하의 통상적인 혼합 볼에 넣었다. 블렌드를 3분 동안 고속으로 혼합시켜서 공기를 비말동반시키고 포말을 생성하였다.
포말을 256 g/㎡의 천 중량을 갖는 58％ 폴리에스테르/42％ 아크릴계 천갈이 천의 후면에 살포하고, 0.25 인치 (6.4 ㎜)의 높이까지 평탄화시켰다. 포말을 60분 동안 대략 75℃의 건조 온도에서의 블루 엠 강제 공기 오븐에 넣었다. 생성된 발포체 높이, 발포체 중량 및 발포체 밀도는 표 9에 제공하였다.
Figure 112009030729330-pct00017
실시예 22, 23 및 24로부터의 발포체를 70℃로 예열시킨 강제 공기 오븐에 넣었다. 열전대 탐침을 천갈이 천과 발포체 사이에 삽입하였다. 강제 공기 오븐을 껐다. 발포체/천갈이 구조물의 온도 대 시간 양상은 도 2에 제공하였다.
실시예 25
35.0 g의 수산화알루미늄 분말을 49％ 물, 46.6％ 인게이지 (등록상표) 8200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 에틸렌-옥텐 공중합체), 2％ 유니시드 (등록상표) 350 (오하이오주 신시내티 소재의 베이커-페트롤라이트 코퍼레이션으로부터 수득한 화학식 CH3(CH2)nCOOH (상기 식에서, n은 약 23의 평균 값을 가짐)의 1산), 1％ 스테아르산, 1％ 스테파놀 (등록상표) WAT-K (일리노이주 노스필드 소재의 스테판 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 Tea 라우릴 술페이트), 0.35％ 메토셀 (등록상표) E4MP (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 메틸 셀룰로스 유도체) 및 0.05％ 다위실 (등록상표) 200 (미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능한 살생물제)을 포함하는 수성 올레핀 분산액 108.7 g에 첨가하였다. 혼합물을 격렬하게 진탕시켜서 수산화알루미늄 분말을 액체 내에 분산시킨 후, 24.9 g의 물로 희석시켰다. 이어서, 혼합물을 포말이 생성될 때까지 3 내지 5분 동안 고속으로 혼합하였다. 상기 포말을 ¼ 인치 스탠드-오프(stand-off) 및 스크리드(screed)를 사용하여 직물의 후면에 도포하였다. 이어서, 포말을 지닌 천을 25분 동안 75℃에서 공기 대류 오븐에 넣어서, 물을 제거하고 올레핀 발포체를 형성하였다.
상기한 절차에 의해 생성된 발포체 천 구조물의 발포체 중량은 613 g/㎡이고, 발포체 밀도는 0.165 g/㎤였다. 기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법에 따라 가연성에 대해 시험하였을 때, 상기 발포체 천 구조물은 발포체/천 구조물에 난연제가 없는 대조 물질의 경우 3분 후 11 ㎝ 초과에 비하여 3분 후 3.5 ㎝의 연소 확산 속도를 제공하였다.
난연성 천 물품에서 상기 개시된 발포체의 사용을 언급하고 있지만, 그러한 기재는 본 발명을 한정하기 위함이 아니다. 오히려 본원에 개시된 발포체는 구체적으로는 흡수 용품, 방음 재료, 열 절연 재료, 포장 재료 또는 발포체가 유용할 수 있는 다른 용도에서 사용될 수 있다.
본원에 개시된 실시양태의 이점은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 포말화 공정에서 생성된 개방 셀 구조로 인해서 발포체에 대한 난연성 첨가제의 높은 수준의 로딩(loading)이 가능할 수 있다. 개방 셀 구조는 천 용도에서의 신축성 및 부드러운 감촉을 비롯하는, 생성된 발포체에 대해 바람직한 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 개방 셀 구조는 포말화를 통해서 생성되어서, 폐쇄 셀 발포체의 기계적 개방을 포함시킬 필요성을 없앨 수 있다. 마지막으로, 상기 발포체는 주변 온도 조건 하에 어떠한 발포제도 필요로 하지 않고 생성될 수 있다.
본 발명을 한정된 개수의 실시양태에 관해서 기재하였지만, 당업자라면 본원에 개시된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 다른 실시양태가 고안될 수 있음을 인식하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부되는 청구의 범위에 의해서만 한정해야 한다.

Claims (76)

  1. (a) 열가소성 수지;
    (b) 1종 이상의 안정화제;
    (c) 1종 이상의 난연제; 및
    (d) 물
    을 포함하고,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하고,
    상기 1종 이상의 난연제가 무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 그의 조합을 포함하는 것인 수성 분산액.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 1종 이상의 난연제가 열가소성 수지, 1종 이상의 안정화제 및 1종 이상의 난연제의 총 중량의 5 내지 70％로 포함되는 수성 분산액.
  5. 제1항에 있어서, 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는 수성 분산액.
  6. a) 열가소성 수지;
    b) 물;
    c) 포말화 계면활성제;
    d) 기체; 및
    e) 1종 이상의 난연제
    를 포함하고,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하고,
    상기 1종 이상의 난연제가 무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 그의 조합을 포함하는 것인 수성 포말.
  7. 제6항에 있어서, 15 내지 75 중량 퍼센트의 성분 (a), 25 내지 75 중량 퍼센트의 성분 (b), 0.1 내지 10 중량 퍼센트의 성분 (c), 5 내지 50 중량 퍼센트의 성분 (e)를 포함하며, (d)는 (d)가 포말에 존재하는 모든 성분의 총 부피의 10 퍼센트 이상으로 포함되는 양으로 존재하는 것인 포말.
  8. 제6항에 있어서, 포말화 계면활성제가 알킬셀룰로스 에테르, 히드록시알킬 셀룰로스 에테르, 히드록시알킬 알킬셀룰로스 에테르, 구아 검, 잔탄 검 및 분자량이 20,000 이상인 폴리옥시에틸렌 수지 중 하나 이상을 포함하는 것인 포말.
  9. 제8항에 있어서, 포말화 계면활성제가 성분 (a)의 건조 중량을 기준으로 0.05 내지 10 중량 퍼센트의 양으로 존재하는 것인 포말.
  10. 삭제
  11. 제6항에 있어서, 1종 이상의 난연제가 열가소성 수지, 포말화 계면활성제 및 1종 이상의 난연제의 총 중량의 5 내지 70 퍼센트로 포함되는 포말.
  12. 삭제
  13. 제6항에 있어서, 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는 포말.
  14. 제6항에 있어서, 원섬유 또는 섬유-유사 물질을 추가로 포함하는 포말.
  15. 제1항의 수성 분산액으로부터 유도된 개방-셀 난연성 발포체.
  16. 제6항의 수성 포말로부터 유도된 개방-셀 난연성 발포체.
  17. 제16항에 있어서, 발포체의 대부분의 셀의 셀 크기가 5 내지 1000 마이크로미터의 범위인 발포체.
  18. 제16항에 있어서, 기포 중합체성 물질의 수평 연소 특징에 대한 ASTM D4986 표준 시험법에 따라 비-난연제 대조 샘플보다 80％ 이하인 수평 연소 길이를 갖는 발포체.
  19. 제16항에 있어서, 건식 기준으로 밀도가 0.02 g/㎤ 내지 0.30 g/㎤인 발포체.
  20. 열가소성 수지, 물 및 안정화제를 포함하는 수성 분산액에 1종 이상의 포말화 계면활성제를 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계;
    무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 및 그의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 난연제를 첨가하는 단계;
    포말을 생성하기 위해 혼합물을 포말화시키는 단계; 및
    물의 적어도 일부를 제거하여 발포체를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하는, 열가소성 수지, 물 및 안정화제를 포함하는 수성 분산액으로부터 난연성 열가소성 발포체를 생성하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    기판의 적어도 일부를 포말 층으로 코팅시키는 단계; 및
    포말로부터 대부분의 물을 제거하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 발포체가 개방 셀 구조를 갖는 것인 방법.
  23. 제20항에 있어서, 발포체가 원섬유화된 형태를 갖는 것인 방법.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 제20항에 있어서, 무기 염이 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  28. 제20항에 있어서, 발포체가 5 내지 70 중량％의 난연제를 포함하는 것인 방법.
  29. 제20항에 있어서, 포말이 습식 기준으로 0.04 내지 0.45 g/㎤ 범위의 밀도를 갖는 것인 방법.
  30. 제21항에 있어서, 코팅이 접착제 없이 수행되는 방법.
  31. 제21항에 있어서, 발포체가 물의 일부를 제거한 후에 건식 기준으로 0.02 내지 0.30 g/㎤ 범위의 밀도를 갖는 것인 방법.
  32. 제20항에 있어서, 분산액이 난연제를 추가로 포함하는 것인 방법.
  33. 제20항의 방법에 의해 형성된 발포체.
  34. 제33항에 있어서, 난연제가 물의 적어도 일부를 제거한 후에 첨가된 것인 발포체.
  35. 제33항에 있어서, 난연제가 포말화 이전에 첨가된 것인 발포체.
  36. 제33항에 있어서, 개방-셀 발포체인 발포체.
  37. 제33항에 있어서, 75％를 초과하는 개방-셀 비율을 갖는 발포체.
  38. 제33항에 있어서, 원섬유화된 형태를 갖는 발포체.
  39. 제33항에 있어서, 접착제 없이 천에 직접적으로 층을 이룬 발포체.
  40. 제33항의 발포체를 포함하는 방화벽, 방음 층, 열-조절 재료, 의류의 열 절연 층, 냄새 흡수제, 패딩 물질 또는 방향제 담체.
  41. 제20항에 있어서, 생성된 발포체가 20 중량 퍼센트 이하의 잔류수를 포함하는 것인 방법.
  42. 제41항에 있어서, 생성된 발포체가 0 내지 10 중량 퍼센트의 잔류수를 포함하는 것인 방법.
  43. 제41항에 있어서, 생성된 발포체가 0 내지 8 중량 퍼센트의 잔류수를 포함하는 것인 방법.
  44. 제41항에 있어서, 기판의 적어도 일부를 포말 층으로 코팅시키는 단계를 추 가로 포함하는 방법.
  45. 제41항에 있어서, 발포체가 개방 셀 구조를 갖는 것인 방법.
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 제41항에 있어서, 무기 염이 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  50. 제41항에 있어서, 발포체가 5 내지 70 중량％의 난연제를 포함하는 것인 방법.
  51. 제41항에 있어서, 포말이 습식 기준으로 0.04 내지 0.45 g/㎤ 범위의 밀도를 갖는 것인 방법.
  52. 제44항에 있어서, 코팅이 접착제 없이 수행되는 방법.
  53. 제41항에 있어서, 발포체가 물의 적어도 일부를 제거한 후에 건식 기준으로 0.02 내지 0.30 g/㎤ 범위의 밀도를 갖는 것인 방법.
  54. 제41항에 있어서, 발포체의 부피가 포말 부피의 60 퍼센트 이상인 방법.
  55. 천; 및
    천 위에 놓인 제33항의 발포체
    를 포함하는 난연성 물품.
  56. 제55항에 있어서, 발포체 층 및 천 층이 접착제 없이 융합된 것인 물품.
  57. 제55항에 있어서, 발포체가 천에 적어도 부분적으로 스며든 것인 물품.
  58. (a) 제6항의 포말의 하나 이상의 층 및 (b) 포말 층 (a)가 놓이는 하나 이상의 기판 층을 포함하는 적층물.
  59. 제58항에 있어서, (b) 하나 이상의 기판 층이 포말 층, 발포체 층, 열가소성 시트 또는 필름, 직물 또는 부직물 천, 섬유유리, 또는 용융 스펀-본드(spun-bonded) 또는 용융 취입 물질로부터 제조된 것인 적층물.
  60. (a) 제16항의 발포체의 하나 이상의 층, 및 (b) 발포체 층 (a)가 부착되는 하나 이상의 기판 층을 포함하는 적층 구조물.
  61. 제60항에 있어서, (b) 하나 이상의 기판 층이 발포체 층, 열가소성 시트 또는 필름, 직물 또는 부직물 천, 섬유유리, 또는 용융 스펀-본드 또는 용융 취입 물질로부터 선택된 것인 적층 구조물.
  62. 제60항에 있어서, 발포체 층 (a)가 기판 (b)와 상이한 밀도를 갖는 것인 적층 구조물.
  63. 제60항에 있어서, 발포체 층 (a)가 제16항의 발포체의 적어도 제1 및 제2 층을 포함하는 것이며, 제1 층이 제2 층과 상이한 밀도를 갖는 것인 적층 구조물.
  64. 제60항의 적층 구조물을 포함하는 난연성 물품.
  65. (a) 열가소성 수지; 및
    (b) 1종 이상의 난연제
    를 포함하고,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하고,
    상기 1종 이상의 난연제가 무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 그의 조합을 포함하고,
    열가소성 수지 및 1종 이상의 난연제의 총 중량의 5 내지 70 퍼센트로 포함되는 1종 이상의 난연제를 포함하는 발포체.
  66. 제65항에 있어서, 난연제가 무기 염, 팽창제, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 보레이트 화합물, 멜라민 화합물 및 그의 조합으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 발포체.
  67. (a) 열가소성 수지;
    (b) 1종 이상의 안정화제;
    (c) 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상; 및
    (d) 물
    을 포함하고,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하고,
    무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 그의 조합을 포함하는 1종 이상의 난연제를 추가로 포함하는 수성 분산액.
  68. a) 열가소성 수지;
    b) 물;
    c) 포말화 계면활성제;
    d) 기체; 및
    e) 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상
    을 포함하고,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하고,
    무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 그의 조합을 포함하는 1종 이상의 난연제를 추가로 포함하는 수성 포말.
  69. 제68항에 있어서, 15 내지 75 중량 퍼센트의 성분 (a), 25 내지 75 중량 퍼센트의 성분 (b), 0.1 내지 10 중량 퍼센트의 성분 (c), 5 내지 50 중량 퍼센트의 성분 (e)를 포함하며, (d)는 (d)가 포말에 존재하는 모든 성분의 총 부피의 30 퍼센트 이상으로 포함되는 양으로 존재하는 것인 포말.
  70. 제68항에 있어서, 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상이 열가소성 수지, 1종 이상의 안정화제 및 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 총 중량의 5 내지 70％로 포함되는 포말.
  71. 삭제
  72. 제67항의 수성 분산액으로부터 유도된 발포체.
  73. 제68항의 수성 포말로부터 유도된 발포체.
  74. 열 가소성 수지, 물 및 안정화제를 포함하는 수성 분산액에 1종 이상의 포말화 계면활성제를 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계;
    캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가하는 단계;
    포말을 생성하기 위해 혼합물을 포말화시키는 단계; 및
    물의 적어도 일부를 제거하여 발포체를 생성하는 단계
    를 포함하며, 여기서 생성된 발포체는 20 중량 퍼센트 이하의 잔류수를 포함하는 것인,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하고,
    무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 그의 조합을 포함하는 1종 이상의 난연제를 추가로 포함하고, 열가소성 수지, 물 및 안정화제를 포함하는 수성 분산액으로부터 열가소성 발포체를 생성하는 방법.
  75. (a) 열가소성 수지; 및
    (b) 열가소성 수지 및 캡슐화된 또는 미세캡슐화된 왁스, 염 수소화물, 지방산 및 에스테르, 및 파라핀으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 상 변화 물질
    을 포함하고,
    상기 1종 이상의 상 변화 물질이 열가소성 수지 및 1종 이상의 상 변화 물질의 총 중량의 5 내지 70 퍼센트로 포함되고,
    상기 열가소성 수지가 에틸렌 단독중합체, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 프로필렌 단독중합체, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/알파-올레핀 다중블록 인터폴리머; 또는 그의 조합을 포함하는 것인,
    무기 염, 할로겐화된 화합물, 포스페이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 그의 조합을 포함하는 1종 이상의 난연제를 추가로 포함하는 발포체.
  76. 삭제
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