KR102090350B1 - 친수성 폴리스티렌 물질의 제조를 위한 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 25 내지 600 mg KOH/g의 하이드록실가 및 200 내지 4000 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜인 성분 B1, 0.1 내지 24 mg KOH/g의 하이드록실가 및 4000 초과 내지 약 l0,000,000 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜인 성분 B2, 알칼리 토금속 카보네이트인 성분 D, 필로실리케이트인 성분 E, 및 폴리스티렌 및/또는 이의 합금인 성분 P를 포함하는 조성물 Z에 관한 것이다. 조성물 Z는, 특히 필름, 시트 또는 식품 트레이를 제조하는데 있어서, 가공 처리된 고체 비발포형 또는 발포형 폴리스티렌 물질의 친수성을 증가시키는데 적합하다.

Description

친수성 폴리스티렌 물질의 제조를 위한 조성물{COMPOSITION FOR THE PRODUCTION OF HYDROPHILIC POLYSTYRENE MATERIAL}
본 발명은 가공 처리된 고체 비발포형 또는 발포형 폴리스티렌 물질의 친수성을 증가시키기 위해 폴리스티렌과 공동 압출한 조성물에 관한 것이다.
고체 비발포형 또는 발포형 폴리스티렌은 식품, 예컨대 고기, 생선, 채소 또는 과일 포장용 트레이(tray)를 제조하는데 적합한 물질로서 광범위하게 사용된다. 트레이에 포장되는 이러한 식품은 일반적으로 포장된 트레이의 내부를 채우는 수분, 즙 또는 혈액을 방출한다. 위생적이고 시각적인 관점으로부터 이들 액체를, 바람직하게는 적합한 흡착 특성을 갖는 트레이 물질에 의해, 신속하게 흡수하는 것이 매우 바람직하다.
플라스틱 산업에서, 컴파운드(Compound) 또는 마스터배치의 형태로 첨가제를 사용하는 것이 관례이다.
본 발명의 목적을 위해, 마스터배치는 중합체 및 첨가제를 포함하는 조성물이고, 여기서 첨가제는 최종 적용에서보다 더 높은 농도로 존재하고 담체 중합체는 최종 적용의 중합체이거나 아닐 수 있다. 마스터배치 중 첨가제의 바람직한 농도는 마스터배치의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 90 중량%, 특히 1 내지 80 중량%, 특히 10 내지 75 중량% 범위이다.
본 발명의 목적을 위해, 컴파운드는 중합체 및 첨가제를 포함하는 조성물이고, 여기서 첨가제는 최종 적용 또는 최종 제품의 목적한 최종 농도로 존재하고 중합체는 최종 적용 또는 최종 제품의 목적한 중합체인 바, 컴파운드가 단지 물리적 성형 공정에 의해 최종 적용 또는 최종 제품의 목적한 형태가 되도록 한다.
친수성 첨가제를 함유하고 친수성 조성물 또는 제품을 제조하는데 사용되는 마스터배치 및/또는 컴파운드는 다음 요건을 충족시켜야 한다: 조성물은 많은 적재물, 즉, 고농도의 친수성 첨가제를 가져야 하고, 최종 제품에서 중합체 표면과 물 사이에 목적한 접촉각을 설정할 수 있어야 한다.
추가 요건은 최종 적용 또는 최종 제품의 중합체와의 우수한 혼화성 및 호환성이다. 추가적으로, 발포형 폴리스티렌 식품 트레이 중 수분 또는 육즙의 높은 흡수가 필요하다. 수성 액체에 대한 폴리스티렌 표면의 흡수 특성에 대한 측정가능한 변수는 물에 대한 폴리스티렌 표면의 표면각(정적(static) 접촉각)이다. 표면각이 낮을수록, 흡수 특성은 높다.
유럽특허 제 2 289 994 A2 호는 폴리스티렌 발포 트레이에 대한 흡수성 마스터배치 칩 조성물을 개시하고, 이때 마스터배치 칩은 유기 음이온 설포네이트, 칼슘 카보네이트 및 활석을 포함한다.
그러나, 공지된 조성물은 현재 모든 산업 요건을 충족시키지 않고, 특히 이의 흡수 특성은 충분하지 않다. 낮은 정적 접촉각을 제공하고 여전히 성형성 및 기계적 안정성, 예를 들면 밀도, 강도 및 인열 강도에 관하여 중합체 물질과 호환가능한 친수성 첨가제를 함유하는 마스터배치 및 컴파운드에 대한 요구가 있다.
놀랍게도 친수성 첨가제의 특정 혼합물 및 폴리스티렌을 포함하는 하기 조성물 Z가 상기한 요구에 대한 개선된 특성을 나타냄을 발견하였다.
본 발명의 주제는 성분 B1, 성분 B2, 성분 D, 성분 E 및 성분 P를 포함하는 조성물 Z이고, 이때,
상기 성분 B1은 25 내지 600 mg KOH/g, 바람직하게는 21 내지 200 mg KOH/g, 더욱 바람직하게는 22 내지 100 mg KOH/g, 특히 28 내지 40 mg KOH/g의 하이드록실가 및 200 내지 4000 g/mol, 바람직하게는 500 내지 3700 g/mol, 더욱 바람직하게는 1000 내지 3600 g/mol, 특히 3000 내지 3500 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이고;
상기 성분 B2는 0.1 내지 24 mg KOH/g, 바람직하게는 1 내지 10 mg KOH/g, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 8 mg KOH/g, 특히 4 내지 5 mg KOH/g의 하이드록실가, 및 4000 초과 내지 약 10,000,000 g/mol, 바람직하게는 약 6000 내지 약 5,000,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 약 10,000 내지 약 1,000,000 g/mol, 특히 30,000 내지 40,000 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이고;
상기 성분 D는 알칼리 토금속 카보네이트이고;
상기 성분 E는 필로실리케이트이고;
상기 성분 P는 폴리스티렌 및/또는 이의 합금이다.
본 발명에 따라, 조성물 Z는 폴리스티렌의 친수성을 강화시키는데 적합한 바, 중합체 표면과 물 사이에 낮은 정적 접촉각을 수득하기 위해 본 발명에 따른 특정 첨가제에 의해 개질된 폴리스티렌 물질을 제공하고, 또한 순수 폴리스티렌 물질에 비해 첨가된 폴리스티렌 물질의 더 높은 물 흡수 능력을 제공한다.
도 1은 정적 접촉각 세타(θ)를 도시한다.
본 발명의 또 다른 주제는 고체 비발포형 또는 발포형 폴리스티렌의 흡수 제품을 제조하기 위한 상기한 바와 같은 조성물 Z의 용도이고, 이때 흡수된 물질은 바람직하게는 수성 액체이다.
조성물 Z는 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 마스터배치 MB 또는 컴파운드이다.
흡수 제품은 바람직하게는 필름, 시트 또는 용기, 예를 들면, 바람직하게는 함수(water-containing) 식품, 예컨대 고기, 생선, 채소 또는 과일과 접촉하는, 식품 트레이이다.
흡수된 물질은 바람직하게는 수분, 혈액 또는 즙이다.
본 발명의 추가 주제는 상기 정의된 바와 같은 성분 B1, 성분 B2, 성분 D, 성분 E 및 성분 P를 포함하는 고체 발포형 또는 비발포형 폴리스티렌 제품이다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 제품은 함수 식품, 예컨대 고기, 생선, 채소 또는 과일과 접촉하고, 상기 제품은 바람직하게는 필름, 시트 또는 용기, 예컨대 식품 트레이이다.
본 발명의 목적을 위해, 친수성 고체 비발포형 또는 발포형 폴리스티렌은 5° 내지 81°, 바람직하게는 30° 내지 80°, 특히 40° 내지 79°, 가장 바람직하게는 50° 내지 78°의 정적 접촉각을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가 주제는 상기 정의된 바와 같은 성분 B1, B2, D, E 및 P의 혼합물을 압출, 반죽, 압착 또는 사출 성형에 의해 고체 비발포형 또는 발포형 폴리스티렌의 친수성을 강화시키는 방법이다.
바람직한 폴리에틸렌 글리콜은 5 내지 7의 pH 값을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이다.
바람직한 폴리에틸렌 글리콜은 20℃에서 50 내지 14,000 mPa*s의 점도(수용액 중 50%)를 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 20℃에서 4000 내지 15,000 mPa*s의 점도(수용액 중 1%)를 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 20℃에서 400 내지 800 mPa*s의 점도(수용액 중 2%)를 갖는 폴리에틸렌 글리콜 및 20℃에서 30 내지 50 mPa*s의 점도(수용액 중 5%)를 갖는 폴리에틸렌 글리콜이다.
바람직한 폴리에틸렌 글리콜은 2개의 유리 하이드록실 말단 기를 갖는 선형 폴리에틸렌 글리콜이다.
바람직하게는, 성분 D는 1, 2, 3 또는 4개, 더욱 바람직하게는 1 또는 2개, 더욱 더 바람직하게는 1개의 알칼리 토금속 카보네이트를 포함한다. 바람직한 카보네이트는 칼슘 카보네이트(CaCO3, 칼시트(Calcit) 또는 아라고나이트(Aragonite)), 마그네슘 카보네이트(MgCO3, 마그네시트(Magnesit)) 또는 칼슘 마그네슘 카보네이트(CaMg(CO3)2, 돌로미트(Dolomit))이다. 바람직한 카보네이트는 천연 칼슘 카보네이트, 또는 합성 침전된 칼슘 카보네이트이다. 편의상, 시판중인 칼슘 카보네이트가 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있다. 이러한 시판중인 제품은 종종 소량의 오염물질, 예를 들면 Fe, Mn, Sr, Pb, Cd, Cu, Zn 이온, MgCO3, Al2O3, Fe2O3 또는 SiO2를 함유한다. 알칼리 토금속 카보네이트는 편의상 분말 형태, 바람직하게는 1 내지 10 μm의 평균 입자 크기를 갖는 미분화된 형태로 사용된다.
바람직하게는, 성분 E는 1, 2, 3 또는 4개, 더욱 바람직하게는 1 또는 2개, 더욱 더 바람직하게는 1개의 필로실리케이트를 포함한다. 필로실리케이트는 2:5의 Si:0 비를 갖는 실리케이트 사면체의 평행한 시트를 형성하는 시트 실리케이트로서 정의된다(니켈-스트룬츠(Nickel-Strunz) 분류). 할로이사이트, 카올리나이트, 일라이트, 몬모릴로나이트, 질석, 활석, 팔리고스카이트 및 파이로필라이트를 포함하는 점토 광물 군의 필로실리케이트가 바람직하고, Mg3Si4O10(OH)2(활석)가 더욱 바람직하다. 편의상, 시판중인 활석이 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있다. 이러한 시판중인 제품은 종종 소량의 오염물질, 예를 들면 Fe, Mn, Ti, Ni, Sr, Pb, Cd, Cu, Zn, Mn, Na, K, Cl 이온, MgCO3, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO 또는 SiO2를 함유한다. 필로실리케이트는 편의상 분말 형태, 바람직하게는 1 내지 10 μm의 평균 입자 크기를 갖는 미분화된 형태로 사용된다.
바람직하게는, 성분 P는 1, 2, 3, 또는 4개, 더욱 바람직하게는 1 또는 2개, 더욱 더 바람직하게는 1개의 폴리스티렌을 포함한다.
폴리스티렌은 스티렌 단독중합체, 알킬스티렌 단독중합체, 바람직하게는 C1-C4-알킬스티렌 단독중합체, 예를 들면 α-메틸스티렌 단독중합체, 스티렌 공중합체, 특히 고충격 폴리스티렌(HIPS)일 수 있다.
고충격 폴리스티렌(HIPS)은 일반적으로 폴리부타다이엔, 폴리이소프렌, 고무상 스티렌-다이엔 공중합체, 아크릴계 고무, 니트릴 고무 및 올레핀계 고무로부터 선택된 공중합체를 포함하는 고무상 중합체 트렁크, 예컨대 프로필렌 다이엔 단량체 고무(PDM) 및 프로필렌 고무(PR)의 존재하에, 스티렌 및 임의적으로 하나 이상의 공중합가능한 비닐 단량체의 혼합물, 바람직하게는 스티렌, 메틸스티렌, 에틸스티렌, 부틸스티렌, 할로스티렌, 비닐알킬벤젠, 예컨대 비닐톨루엔, 비닐자일렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메타크릴산의 저급 알킬 에스터의 혼합물을 그래프팅함으로써 중합으로 제조된다. 고충격 폴리스티렌에서, 고무상 중합체 트렁크는 그래프팅된 중합체의 총 중량의 통상적으로 5 내지 80 중량%, 바람직하게는 5 내지 50 중량%를 구성한다. 게다가, 스티렌-부타다이엔-스티렌(SBS) 공중합체 및 합성 부틸 고무(SBR)를 사용하는 것이 또한 가능하다. 또한, 상기 스티렌 중합체의 혼합물 또는 합금을 사용하는 것이 가능하다.
성분 P의 바람직한 밀도는 1.0 내지 1.1 g/cm3, 더욱 바람직하게는 1.02 내지 1.06 g/cm3, 더욱 더 바람직하게는 1.03 내지 1.05 g/cm3이다.
바람직한 폴리스티렌은 ISO 1133에 따라 200℃/5 kg에서 0.1 내지 300 g/10 분, 더욱 바람직하게는 1 내지 200 g/10 분, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 100 g/10 분, 특히 10 내지 50 g/10 분, 더욱 특히 15 내지 35 g/10 분, 특히 20 내지 25 g/10 분의 MFR을 갖는 폴리스티렌이다.
조성물 Z는, 편의상 성분 B1, B2, D 및 E의 합을 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.06 내지 90 중량%로 포함하고, 바람직하게는 성분 B1, B2, D 및 E의 합을 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 80 중량%로 포함하고, 더욱 바람직하게는 성분 B1, B2, D 및 E의 합을 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 1.0 내지 70 중량%로 포함하고, 더욱 더 바람직하게는 성분 B1, B2, D 및 E의 합을 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 1.25 내지 50 중량%로 포함하고, 특히 성분 B1, B2, D 및 E의 합을 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 1.5 내지 25 중량%로 포함한다.
조성물 Z는 성분 B1 및 성분 B2를 바람직하게는 성분 B1 대 성분 B2 중량비 0.1 내지 10.0, 바람직하게는 0.2 내지 5.0, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 1.0, 더욱 더 바람직하게는 0.4 내지 0.8, 특히 0.5 내지 0.6으로 포함한다.
조성물 Z가 마스터배치 MB인 경우, 조성물 Z는 편의상 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 20 중량%의 성분 B1, 0.4 내지 40 중량%의 성분 B2, 0.2 내지 20 중량%의 성분 D, 0.1 내지 10 중량%의 성분 E 및 10 내지 99.1 중량%의 성분 P를 포함한다.
조성물 Z가 마스터배치 MB인 경우, 조성물 Z는 편의상 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 1.5 내지 20 중량%의 성분 B1, 3 내지 40 중량%의 성분 B2, 1.5 내지 20 중량%의 성분 D, 0.75 내지 10 중량%의 성분 E 및 10 내지 93.25 중량%의 성분 P를 포함하고; 바람직하게는, 마스터배치 MB로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 3 내지 15 중량%의 성분 B1, 6 내지 30 중량%의 성분 B2, 3 내지 15 중량%의 성분 D, 1.5 내지 7.5 중량%의 성분 E 및 32.5 내지 86.5 중량%의 성분 P를 포함하고; 더욱 바람직하게는, 마스터배치 MB로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 6 내지 10 중량%의 성분 B1, 12 내지 20 중량%의 성분 B2, 6 내지 10 중량%의 성분 D, 3 내지 5 중량%의 성분 E 및 55 내지 73 중량%의 성분 P를 포함하고; 더욱 더 바람직하게는, 마스터배치 MB로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 7 내지 9 중량%의 성분 B1, 14 내지 18 중량%의 성분 B2, 7 내지 9 중량%의 성분 D, 3.5 내지 4.5 중량%의 성분 E 및 59.5 내지 68.5 중량%의 성분 P를 포함하고; 특히 마스터배치 MB로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 7.5 내지 8.5 중량%의 성분 B1, 15 내지 17 중량%의 성분 B2, 7.5 내지 8.5 중량%의 성분 D, 3.75 내지 4.25 중량%의 성분 E 및 61.75 내지 66.25 중량%의 성분 P를 포함한다.
조성물 Z가 컴파운드인 경우, 조성물 Z는 편의상 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.0167 내지 1.47 중량%의 성분 B1, 0.0333 내지 2.94 중량%의 성분 B2, 0.0167 내지 1.47 중량%의 성분 D, 0.00835 내지 0.735 중량%의 성분 E 및 93.385 내지 99.92495 중량%의 성분 P를 포함하고; 바람직하게는, 컴파운드로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.07 내지 1 중량%의 성분 B1, 0.14 내지 2 중량%의 성분 B2, 0.07 내지 1 중량%의 성분 D, 0.035 내지 0.5 중량%의 성분 E 및 95.5 내지 99.69 중량%의 성분 P를 포함하고; 더욱 바람직하게는, 컴파운드로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.25 내지 0.75 중량%의 성분 B1, 0.5 내지 1.5 중량%의 성분 B2, 0.25 내지 0.75 중량%의 성분 D, 0.125 내지 0.375 중량%의 성분 E 및 96.63 내지 98.88 중량%의 성분 P를 포함하고; 더욱 더 바람직하게는, 컴파운드로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.3 내지 0.7 중량%의 성분 B1, 0.6 내지 1.4 중량%의 성분 B2, 0.3 내지 0.7 중량%의 성분 D, 0.15 내지 0.35 중량%의 성분 E 및 96.85 내지 98.65 중량%의 성분 P를 포함하고; 특히 컴파운드로서 조성물 Z는 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.4 내지 0.5 중량%의 성분 B1, 0.8 내지 1 중량%의 성분 B2, 0.4 내지 0.5 중량%의 성분 D, 0.2 내지 0.25 중량%의 성분 E 및 97.75 내지 98.2 중량%의 성분 P를 포함한다.
조성물 Z는 추가 물질, 바람직하게는 하기 물질 또는 이들의 혼합물을 함유할 수 있다:
- 착색제, 가능하게는 유기 및 무기 염료 및 안료[유기 안료로서 바람직하게 사용되는 것은 아조 또는 다이아조 안료, 코팅된 아조 또는 다이아조 안료 또는 폴리사이클릭 안료이고; 폴리사이클릭 안료로서 바람직한 것은 다이케토피롤로피롤, 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 다이옥사진, 안트라퀴논, 티오인디고, 다이아릴 또는 퀴노프탈론 안료이고; 무기 안료로서 바람직하게 사용되는 것은 금속 옥사이드, 혼합된 옥사이드, 알루미늄 설페이트, 크로메이트, 금속 분말, 진주 효과 안료(운모), 발광 안료, 티타늄 옥사이드, 카드뮴-납 안료, 철 옥사이드, 카본 블랙, (성분 E 이외의) 실리케이트, 니켈 티타네이트, 코발트 안료 또는 착색에 적합한 크로뮴 옥사이드임];
- 분산 보조제[분산제로서 바람직한 것은 C10-C30 알코올의 극성 산 에스터임];
- (성분 D 및 E 이외의) 충전제, 예를 들면 실리카, 제올라이트, 실리케이트, 예컨대 알루미늄 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼슘 실리케이트;
- 보조제, 바람직하게는 금속 비누, 발포제, (성분 D 또는 E 이외의) 조핵제, 퍼옥사이드;
- 알킬아민, 에톡실화된 알킬아민, 글리세릴 에스터 또는 이의 혼합물(배합물);
- 자외선 흡수제 및 입체장애 아민 광 안정화제(HALS) 화합물, 활주제, 김서림방지제, 응축방지제 및/또는 현탁 안정화제, 난연제; 산화방지제 또는 다른 통상의 플라스틱 첨가제; 이온성 액체.
상기 추가 물질은 성분 B1, B2, D, E 및 P 중 임의의 성분과 상이한 것을 의미한다.
이러한 추가 물질은 편의상 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0 내지 60 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 30 중량%, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 20 중량%, 특히 2 내지 10 중량%로 존재한다. 폴리스티렌이 발포형 폴리스티렌인 경우, 바람직한 추가 물질은 화학 발포제이다.
조성물 Z는 성분 B1, B2, D, E 및 P, 및 임의적으로 임의의 추가 물질을 서로 물리적으로 혼합하여 제조될 수 있다. 성분의 혼합은 하나의 단계로 또는 복수의 단계로 수행될 수 있다.
물리적 혼합을 위한 혼합 장치로서, 플라스틱 산업에서 통상적인 혼합 장치, 바람직하게는 압출기, 반죽기, 압착기, 사출 성형기 및 블레이드 혼합기로 이루어진 군으로부터 선택된 장치를 사용하는 것이 가능하다. 조성물 Z가 마스터배치 MB인 경우, 혼합 장치는 바람직하게는 압출기, 반죽기 및/또는 블레이드 혼합기이다. 조성물 Z가 컴파운드인 경우, 혼합 장치는 바람직하게는 압출기, 압착기 및 사출 성형기, 특히 바람직하게는 압출기이다.
혼합은 바람직하게는 연속식으로 또는 회분식으로, 특히 바람직하게는 연속식으로 수행되고, 마스터배치 MB의 경우 바람직하게는 압출 또는 반죽에 의해, 특히 바람직하게는 압출에 의해 수행되고, 컴파운드의 경우 바람직하게는 압출 또는 사출 성형 또는 압착에 의해, 특히 바람직하게는 압출에 의해 수행된다.
혼합은 바람직하게는 80 내지 260℃, 더욱 바람직하게는 120 내지 250℃, 더욱 더 바람직하게는 150 내지 230 ℃, 특히 180 내지 220℃의 온도에서 수행된다.
혼합 시간은 바람직하게는 5 초 내지 10 시간이다. 연속식 혼합의 경우, 혼합 시간은 바람직하게는 5 초 내지 1 시간, 더욱 바람직하게는 10 초 내지 15 분이다.
회분식 혼합의 경우, 혼합 시간은 바람직하게는 1 분 내지 10 시간, 더욱 바람직하게는 2 분 내지 8 시간, 특히 2 분 내지 5 시간, 특히 2 분 내지 1 시간, 특히 바람직하게는 2 내지 15 분이다.
컴파운드의 경우, 성분 B1, B2, D, E 및 P는 바람직하게는 폴리스티렌 P와 마스터배치 MB의 형태로 혼합된다. 더욱이, 펠렛형 폴리스티렌과 마스터배치 MB의 프리믹스가 물리적 혼합을 위해 바람직하게 사용된다.
조성물 Z는 마스터배치 MB의 형태 또는 컴파운드의 형태 둘다로 놀랍게도 낮은 정적 접촉각을 갖는 것을 특징으로 한다.
발포형 폴리스티렌 제품, 예를 들면 식품 트레이를 제조하기 위해 폴리스티렌을 발포제로 압출한다. 발포제는 물리적 발포제, 예를 들면 기체, 예컨대 CO2, N2, 이소펜탄, 하이드로플루오로카본; 또는 기체, 예컨대 CO2 또는 N2를 유리시키는 가공 동안 용융된 중합체에서 분해되는 화학적 발포제일 수 있다. 2가지 공정 모두에서 기체는 압출기 배럴에서 가압하에 중합체 용융물에 완전히 분산되고 용해되어야 한다. 용융물이 다이(die)를 통해 압출기에서 배출될 때, 압력은 떨어지고 기체는 중합체에서 셀 구조를 생성하는 용융물을 확장한다. 소위 말하는 직접 기체 압출로 제조된 발포 압출형 폴리스티렌 제품은 15 kg/m3 내지 500 kg/m3의 발포 밀도를 달성할 수 있다.
시험 방법
DIN 55672에 따라 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 몰 질량 분포 Mn의 측정을 수행하였다. ISO 6388에 따라 20℃에서 1%, 2%, 5% 또는 50% 수용액의 점도를 측정하였다. ISO 1183에 따라 밀도를 측정하였다. ISO 1133에 따라 200℃ 및 5 kg 중량에서 MFR을 측정하였다. ISO 527-1/-2에 따라 인장 탄성률을 측정하였다. 증류수를 폴리스티렌 시트의 표면 상에 한정된 부피로 조심스럽게 적가하여 정적 접촉각의 측정을 수행하였다. 고체/액체 계면과 액체/증기 계면 사이에 형성된 각을 정적 접촉각 세타(θ)라고 지칭하였다. 5 초 휴지기 후, 사진을 찍고, 점적 프로필을 검토하고 도면(도 1)에 나타낸 바와 같이 3상 선에서 정점을 갖는 점적 프로필과 고체 사이에 형성된 각을 2차원으로 측정함으로써 이미지 가공 소프트웨어를 사용하여 정적 접촉각을 측정하였다.
사용된 물질
성분 B1: 28 내지 39 mg KOH/g의 하이드록실 값 및 3,350 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜;
성분 B2: 약 4 mg KOH/g의 하이드록실 값 및 35,000 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜;
성분 D: 5.5 μm의 통계 평균 직경을 갖는 미분화된 칼슘 카보네이트;
성분 E: 6 μm의 통계 평균 직경을 갖는 활석, mg-실리케이트(CAS 14807-96-6);
성분 P1: 200℃/5 kg에서 20 내지 28 g/10 분의 MFR 및 3000 내지 3400 MPa의 인장 탄성률을 갖는 일반용 폴리스티렌 단독중합체;
성분 P2: 200℃/5 kg에서 4.0 내지 6.0 g/10 분의 MFR 및 1600 내지 2000 MPa의 인장 탄성률을 갖는 고충격 고무 개질된 폴리스티렌;
성분 A(비교용): 나트륨 C12-C18-알킬 설포네이트.
하기 실시예에서, 백분율은 달리 언급하지 않는 한 혼합물 또는 제품의 충 중량을 기준으로 하는 중량%이고; 부는 중량부이고; "Comp."는 비교 실시예를 의미한다.
실시예 1(유럽특허 제 2 289 994 A2 호의 교시를 나타냄; 비교예 )
15 부의 성분 A, 15 부의 성분 D, 7.5 부의 성분 E 및 62.5 부의 성분 P1을 2축 압출기에서 함께 균질화하였다(압출기의 온도: 220 내지 230℃). 마스터배치 MB1을 수득하였다.
실시예 3( 비교예 )
15 부의 성분 B2, 15 부의 성분 D, 7.5 부의 성분 E 및 62.5 부의 성분 P1을 2축 압출기에서 함께 균질화하였다(압출기의 온도: 220 내지 230℃). 마스터배치 MB3을 수득하였다.
실시예 4( 비교예 )
15 부의 성분 B1, 15 부의 성분 D, 7.5 부의 성분 E 및 62.5 부의 성분 P1을 2축 압출기에서 함께 균질화하였다(압출기의 온도: 220 내지 230℃). 마스터배치 MB4를 수득하였다.
실시예 6
5 부의 성분 B1, 10 부의 성분 B2, 15 부의 성분 D, 7.5 부의 성분 E 및 62.5 부의 성분 P1을 2축 압출기에서 함께 균질화하였다(압출기의 온도: 220 내지 230℃). 마스터배치 MB6을 수득하였다.
실시예 8
5 부의 성분 B1, 10 부의 성분 B2, 15 부의 성분 D, 7.5 부의 성분 E, 32.5 부의 성분 P1 및 30 부의 성분 P2를 2축 압출기에서 함께 균질화하였다(압출기의 온도: 220 내지 230℃). 마스터배치 MB8을 수득하였다.
실시예 9(유럽특허 제 2 289 994 A2 호의 교시를 나타냄; 비교예 )
21 부의 성분 A, 20 부의 성분 D, 5.0 부의 성분 E, 34 부의 성분 P1 및 20 부의 성분 P2를 2축 압출기에서 함께 균질화하였다(압출기의 온도: 220 내지 230℃). 마스터배치 MB9를 수득하였다.

실시예
마스터배치 명칭		 성분[중량%]
A B1 B2 D E P1 P2
1(Comp.) MB1 15 0 0 15 7.5 62.5 0
3(Comp.) MB3 0 0 15 15 7.5 62.5 0
4(Comp.) MB4 0 15 0 15 7.5 62.5 0
6 MB6 0 5 10 15 7.5 62.5 0
8 MB8 0 5 10 15 7.5 32.5 30
9(Comp.) MB9 21 0 0 20 5 34 20
실시예 21( 비교예 )
비교 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 10 부의 마스터배치 MB1을 균질화하고 평면 필름 압출기(콜린(Collin))에서 90 부의 성분 P1과 혼합하였다. 100 rpm의 회전 속도 및 220 내지 230℃의 온도로, 100 μm의 두께를 갖는 평면 필름 FF21을 수득하였다.
실시예 23( 비교예 )
비교 실시예 3에 기재된 바와 같이 제조된 10 부의 마스터배치 MB3을 균질화하고 평면 필름 압출기(콜린)에서 90 부의 성분 P1과 혼합하였다. 100 rpm의 회전 속도 및 220 내지 230℃의 온도로, 100 μm의 두께를 갖는 평면 필름 FF23을 수득하였다.
실시예 24( 비교예 )
비교 실시예 4에 기재된 바와 같이 제조된 10 부의 마스터배치 MB4를 균질화하고 평면 필름 압출기(콜린)에서 90 부의 성분 P1과 혼합하였다. 100 rpm의 회전 속도 및 220 내지 230℃의 온도로, 100 μm의 두께를 갖는 평면 필름 FF24를 수득하였다.
실시예 26
실시예 6에 기재된 바와 같이 제조된 10 부의 마스터배치 MB6을 균질화하고 평면 필름 압출기(콜린)에서 90 부의 성분 P1과 혼합하였다. 100 rpm의 회전 속도 및 220 내지 230℃의 온도로, 100 μm의 두께를 갖는 평면 필름 FF26을 수득하였다.
실시예 28
실시예 8에 기재된 바와 같이 제조된 10 부의 마스터배치 MB8을 균질화하고 평면 필름 압출기(콜린)에서 90 부의 성분 P1과 혼합하였다. 100 rpm의 회전 속도 및 220 내지 230℃의 온도로, 100 μm의 두께를 갖는 평면 필름 FF27을 수득하였다.
실시예 29( 비교예 )
비교 실시예 9에 기재된 바와 같이 제조된 7.14 부의 마스터배치 MB9를 균질화하고 평면 필름 압출기(콜린)에서 52.86 부의 성분 P1 및 40 부의 성분 P2와 혼합하였다. 100 rpm의 회전 속도 및 220 내지 230℃의 온도로, 100 μm의 두께를 갖는 평면 필름 FF29를 수득하였다.
실시예 평면 필름
명칭		 정적 접촉각
[°]
21(Comp.) FF21 89
23(Comp.) FF23 85
24(Comp.) FF24 82
26 FF26 78
28 FF28 78
29(Comp.) FF29 89

Claims (15)

  1. 25 내지 600 mg KOH/g의 하이드록실가 및 200 내지 4000 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜인 성분 B1;
    0.1 내지 24 mg KOH/g의 하이드록실가 및 4000 초과 내지 10,000,000 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜인 성분 B2;
    알칼리 토금속 카보네이트인 성분 D;
    필로실리케이트인 성분 E; 및
    폴리스티렌 및/또는 이의 합금인 성분 P
    를 포함하는 조성물 Z.
  2. 제 1 항에 있어서,
    성분 B1, B2, D 및 E의 합을 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.06 내지 90 중량%로 포함하는 조성물 Z.
  3. 제 1 항에 있어서,
    성분 B1, B2, D 및 E의 합을 조성물 Z의 총 중량을 기준으로 1.25 내지 50 중량%로 포함하는 조성물 Z.
  4. 제 1 항에 있어서,
    성분 B1 및 성분 B2를 성분 B1 대 성분 B2의 중량비 0.1 내지 10.0으로 포함하는 조성물 Z.
  5. 제 1 항에 있어서,
    성분 B1 및 성분 B2를 성분 B1 대 성분 B2의 중량비 0.3 내지 1.0으로 포함하는 조성물 Z.
  6. 제 1 항에 있어서,
    조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 20 중량%의 성분 B1, 0.4 내지 40 중량%의 성분 B2, 0.2 내지 20 중량%의 성분 D, 0.1 내지 10 중량%의 성분 E 및 10 내지 99.1 중량%의 성분 P를 포함하는 조성물 Z.
  7. 제 1 항에 있어서,
    조성물 Z의 총 중량을 기준으로 1.5 내지 20 중량%의 성분 B1, 3 내지 40 중량%의 성분 B2, 1.5 내지 20 중량%의 성분 D, 0.75 내지 10 중량%의 성분 E 및 10 내지 93.25 중량%의 성분 P를 포함하는 마스터배치 MB인, 조성물 Z.
  8. 제 1 항에 있어서,
    조성물 Z의 총 중량을 기준으로 0.0167 내지 1.47 중량%의 성분 B1, 0.0333 내지 2.94 중량%의 성분 B2, 0.0167 내지 1.47 중량%의 성분 D, 0.00835 내지 0.735 중량%의 성분 E 및 93.385 내지 99.92495 중량%의 성분 P를 포함하는 컴파운드인, 조성물 Z.
  9. 제 1 항에 있어서,
    성분 P가 스티렌 단독중합체, 알킬스티렌 단독중합체 또는 스티렌 공중합체인 조성물 Z.
  10. 제 9 항에 있어서,
    성분 P가 고충격 폴리스티렌인 조성물 Z.
  11. 제 1 항에 있어서,
    성분 B1이 28 내지 40 mg KOH/g의 하이드록실가 및 3000 내지 3500 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이고, 성분 B2가 4 내지 5 mg KOH/g의 하이드록실가 및 30,000 내지 40,000 g/mol의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜인 조성물 Z.
  12. 성분 B1, B2, D, E 및 P를 함께 혼합하는, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 조성물 Z의 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고체 비발포형 또는 발포형 폴리스티렌의 흡수 제품을 제조하는데 사용하기 위한 조성물 Z.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 조성물 Z를 포함하는 고체 발포형 또는 비발포형 폴리스티렌 제품.
  15. 제 14 항에 있어서,
    필름, 시트 또는 용기인 제품.
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