KR20020060247A - 중공 스트랜드발포체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20020060247A
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그린쉬펀브야체슬라브디.
샬러마이클이.
투심마틴에이치.
브러쉬앤드류알.
파크조나단디.
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다우 글로벌 테크놀로지스 인크.
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Abstract

본 발명은 중공 발포체 스트랜드와 임의로 비중공 발포체 스트랜드 형성을 촉진시키는 개구부가 구비된 압출 다이 블록을 사용하여 합착된 중공 발포체 스트랜드와 임의로 합착된 비중공 발포체 스트랜드를 포함하는 발포체 구조물의 제조방법에 관한 것이다.

Description

중공 스트랜드발포체 및 이의 제조방법{Hollow strandfoam and preparation thereof}
발명의 배경
본 발명은 다수의 합착된 중공 발포체 스트랜드를 포함하는 발포체 구조물, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이며, 또한 당해 구조물을 제조하는 데 사용하기에 적합한 압출 발포 다이에 관한 것이다. 본 발명은 또한 합착된 중공 발포체 스트랜드와 합착된 비중공 발포체 스트랜드 둘 다를 포함하는 발포체 구조물, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이며, 또한 당해 구조물을 제조하는 데 사용하기에 적합한 압출 발포 다이에 관한 것이다.
각종 특허 공보가 다수의 합착되고 분리 가능한 팽창된(발포된) 중합체 스트랜드(스트랜드 발포체)를 포함하는 발포된 물건에 관한 것이다. 예시적인 공보로는 미국 특허(USP) 제3,573,152호(칼럼 2의 19행 내지 35행, 칼럼 2의 67행 내지 칼럼 3의 30행, 칼럼 4의 25행 내지 칼럼 5의 19행 및 칼럼 5의 64행 내지 칼럼 6의 46행), 미국 특허 제4,801,484호(칼럼 1의 12행 내지 21행, 칼럼 2의 55행 내지 칼럼 5의 8행, 칼럼 5의 16행 내지 50행 및 칼럼 5의 60행 내지 칼럼 6의 6행), 미국 특허 제4,824,720호(칼럼 2의 57행 내지 68행, 칼럼 3의 57행 내지 칼럼 5의 32행 및 칼럼 5의 50행 내지 58행), 미국 특허 제5,124,097호(칼럼 3의 34행 내지 칼럼 4의 3행, 칼럼 5의 31행 내지 칼럼 6의 11행 및 칼럼 6의 36행 내지 54행), 미국 특허 제5,110,841호, 미국 특허 제5,109,029호 및 유럽 공개특허공보(EP-A) 제0 279 668호, 일본 공개특허공보(JP) 제(소)60-15114호, 일본 공개특허공보 제(소)53-1262호 및 일본 공개특허공보 제(평)6-263909호가 있다. 상기 공보의 관련 부분, 특히 구체적으로 언급된 부분은 본원에 참고로 인용된다.
일반적으로 스트랜드 발포체의 제조방법은 발포성 재료, 통상적으로 열가소성 중합체 재료를 다중 오리피스 다이 플레이트를 통해 압출시켜 개별 발포성 스트랜드 부재를 생성시키는 공정을 포함한다. 스트랜드들은 다이 플레이트로부터 방출된 후 팽창되고 합착(예를 들면, 스트랜드들이 스트랜드들끼리 접착하기에 충분한 표면 점착성을 보유하고 있는 동안, 이웃하는 스트랜드들은 적어도 각각의 길이의 표면 부분을 따라서 서로 접촉한다)되지만 분리가능한 상태로 잔류하여 나중에 스트랜드 발포체로 회수할 수 있다. 통상적인 스트랜드는 다이 오리피스 또는 개구부가 원형인 경우 단면이 원형이다. 오리피스 형태를 슬롯, 사각형 또는 특정 형태로 변형시키면 스트랜드 단면이 상응하게 부분 변형된다. 부분 변형은 다이 오리피스로부터 방출된 스트랜드가 개구부 형태를 그대로 보유하기보다는 발포하면서 둥글게 되는 경향으로 인한 것이다.
스트랜드 발포체는 다수의 성능 향상을 제공한다. 예를 들면, 스트랜드 발포체는 압출 방향에 대해 수직인 평면의 강도가 우수하다. 이는 정리할 필요가 거의 없거나 전혀 없는 예정된 형태를 제공한다. 이는 분리 가능한 합착된 기포 스트랜드를 갖는 저밀도 제품으로서 작용한다. 다이 오리피스 형태 및 배열을 변화시키거나 변형시킬 수 있으므로, 스트랜드 발포체는 형태를 쉽게 변화시킬 수 있다.
발명의 개요
하나의 양태에서, 본 발명은
발포제 조성물과 하나 이상의 필름 형성 조성물을 포함하는 겔 상태의 발포성 조성물을 제공하는 단계(a),
발포성 조성물을 다수의 제1 오리피스(이들 각각은 중공 압출물을 생성한다)를 갖는 다이를 통해 압출시키는 단계(b),
중공 압출물을 발포체 버블 안정성을 향상시키는 온도에서 발포된 중공 압출물 스트랜드로 전환시키는 단계(c) 및
발포된 중공 압출물 스트랜드가 어느 정도 이상의 표면 점착성을 보유하는 동안 당해 발포된 중공 압출물 스트랜드를 서로 접촉시켜 인접하는 개별 스트랜드들을 접착시켜 중공 멀티스트랜드 발포체 압출물을 수득하는 단계(d)를 포함하는, 중공 멀티스트랜드 또는 합착된 중공 스트랜드 발포체 제품의 제조방법을 제공한다.
발포성 겔이, 유리 전이 온도(Tg)가 증기 온도(공칭 대기압에서 100℃)에 가까운 중합체(예: 폴리스티렌 또는, 에틸렌/스티렌 인터폴리머(interpolymer)와 같은 다른 중합체와 폴리스티렌과의 혼합물)를 포함하는 경우, 당해 방법은 중공 멀티스트랜드 발포체 압출물을 발포체 밀도를 발포된 중공 압출물 스트랜드의 밀도 미만으로 감소시키기에 충분한 시간 동안 증기에 노출시키는 후속 단계(e)를 임의로 포함한다. 정상 압력의 증기는 1분 이내에 만족스러운 결과를 달성한다. 필요한 경우, 목적하는 밀도 감소 및 장치 작동 변수와 같은 각종 인자에 따라서 시간을 길게 또는 짧게 사용할 수 있다. 단계(e)는 순서대로 단계(d) 직후에 수행될 수 있거나, 단계(d)의 중공 멀티스트랜드 발포체 압출물을 회수한 후, 나중에 단계(e)에서와 같이 처리할 수 있다.
중공 멀티스트랜드 발포체 압출물의 회수에는 통상적인 가공 및 처리법이 사용된다. 예를 들면, 실질적으로 발포체의 치수 안정성을 유지하면서 중공 멀티스트랜드 압출물을 추가 처리 허용 온도로 냉각시킬 수 있다.
필름 형성 조성물은 바람직하게는 하나 이상의 발포성 재료, 바람직하게는 열가소성 중합체를 포함한다. 그러나, 본 발명은 열가소성 중합체가 아닌 재료를 포함한다. 실질적으로 필름을 형성하는 특정 재료는 버블 또는 발포체를 또한 형성하며, 그 자체가 "발포성 재료"로서 한정된다. 발포체가 목적하는 최종 용도에 대한 적합한 물리적 특성 및 제품 수명과 더불어 중공 발포체 스트랜드를 형성하기에 충분한 치수 안정성을 갖는 한, 본 발명의 범위 내에 속한다.
발포제 조성물은 단순히 필름 형성 조성물을 발포시키는 작용을 해야 한다. 당해 조성물의 성분들은 본 발명의 합착된 중공 스트랜드 발포체를 제조하는 데 사용되는 온도를 적어도 부분적으로 결정한다. 필름 형성 조성물의 성분들도 상기 온도를 결정하는 데 관여한다. 예를 들면, 필름 형성 재료가 열가소성 중합체인경우, 압출은 통상적으로 중합체의 Tg이상의 온도에서 수행되거나, 융점(Tm)을 갖기에 충분한 결정화도를 갖는 재료인 경우, 압출은 Tm부근에서 수행된다. "부근"은 융점이거나 융점 이상이거나 융점 미만임을 의미하고 안정한 발포체로 존재하는 데 크게 좌우된다. 당해 온도는 바람직하게는 Tm의 ±30℃ 이내에 속한다. 당해 기술분야의 숙련인들은 필름 형성 재료가 열가소성 중합체인지 다른 재료인지에 따라서 적합한 온도를 쉽게 결정할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 발포성 중합체 조성물 처리용 압출 다이를 포함하는데, 당해 다이는 제1 주요 평탄면과 당해 제1 주요 평탄면과는 이격된 부분으로서 실질적으로 평행한 제2 주요 평탄면을 갖고 제1 주요 평탄면과 제2 주요 평탄면 사이에 위치하는 개방된 말단(이는 제2 주요 평탄면과 교차한다)과 폐쇄된 말단을 갖는 용융 중합체 수용 캐비티를 내부에 한정하는 고형체(solid body)를 포함하고, 제1 주요 평탄면은 내부에 용융 중합체 수용 캐비티와 제1 주요 평탄면과 유체 교류되는 2개 이상의 제1 개구부 세트(세트의 각각의 개구부는 완전한 중공 기하학적 형태의 부분 또는 세그먼트를 형성하는 형태를 갖고 단일 세트 속의 모든 개구부는 서로 이격되어 있지만 완전한 중공 기하학적 형태에 근접하기에 충분한 방식으로 배열된다)를 한정한다. 완전한 형태가 환상 링인 경우, 각각의 세그먼트는 바람직하게는 일반적으로 정밀한 형태를 갖는다. 각각의 제1 개구부 세트는 바람직하게는 완전한 중공 기하학적 형태에 근접하기 위해 서로 합동 조합에 작용하는 2개 이상의 개구부 세그먼트를 포함한다. 단지 설명을 위해서, 환상 또는 원형링을 사용하는 경우, 세트의 하나의 변형태는 2개 이상의 일반적으로 정밀한 세그먼트를 포함한다. 단지 2개의 이러한 세그먼트들이 원형 링에 근접하는 경우, 각각의 제1 개구부 세트는 2개의 일반적인 반원형 개구부를 갖는다.
제2 양태의 바람직한 변형태는 원형 개구부와 핀, 플러그, 축 또는 기타 인서트 또는 장치와의 합동 조합에 의해 형성된 발포성 겔 유동 통로를 포함한다. 세그먼트 접근법과 같이, 당해 기술분야의 숙련인들은 개구부와 관련 핀 또는 기타 장치의 형태를 목적하는 중공 기하학적 형태를 이루도록 쉽게 변화시킬 수 있다. 바람직한 변형태는 발포성 중합체 조성물 처리용으로 투피스(two piece) 압출 다이를 포함하는데, 당해 다이는 제1 고형체 세그먼트와 제2 고형체 세그먼트를 포함하고, 제1 고형체 세그먼트는 제1 주요 평탄면과 당해 제1 주요 평탄면과는 이격된 부분으로서 실질적으로 평행한 제2 주요 평탄면을 갖고, 제1 고형체 세그먼트는 내부에 발포성 조성물 수용 및 분산 캐비티[당해 캐비티는 제1 주요 평탄면과 제2 주요 평탄면 사이에 위치하는 개방된 말단(이는 제2 주요 평탄면과 교차한다)과 폐쇄된 말단을 갖는다]를 한정하고, 제1 고형체 세그먼트에는 캐비티의 폐쇄된 말단에서 시작하고 캐비티의 개방된 말단 위로 연장되는 다수의 핀이 부착되어 있고, 제2 고형체 세그먼트는 제1 주요 평탄면과 당해 제1 주요 평탄면과는 이격된 부분으로서 실질적으로 평행한 제2 주요 평탄면을 가지며, 제2 고형체 세그먼트는 제1 주요 평탄면과 제2 주요 평탄면 둘 다와 유체 교류되는 다수의 이격된 부분인 제1 개구부를 한정하고, 제1 세그먼트의 제2 주요 평탄면을 제2 세그먼트의 제1 주요 평탄면과 근접하게 조립하는 경우, 제1 고형체 세그먼트와 제2 고형체 세그먼트는 합해져서 다수의 다이 갭(당해 다이 갭은 제1 고형체 세그먼트로부터의 핀과 제2 고형체 세그먼트의 제1 개구부의 조합에 의해 형성되며, 발포성 조성물 수용 및 분산 캐비티로부터 제2 세그먼트의 제2 주요 평탄면으로의 유체 유동 통로를 제공한다)을 제공한다.
제2 양태의 또 다른 변형태는 도면에는 나타내지 않았지만 유체 매질, 발포제 또는 기타 성분을 하나 이상, 바람직하게는 모든 중공 발포체 스트랜드 내부로 도입시키는 다수의 제3 개구부를 포함한다. 제2 양태에서, 각각의 이러한 제3 개구부는 바람직하게는 개구부 세그먼트에 의해 형성된 경계 내에 한정된다. 제2 양태의 변형태에서, 각각의 이러한 제3 개구부는 바람직하게는 상응하는 핀 내에 한정된다. 어느 경우이든, 각각의 제3 개구부는 유체 매질, 발포제 또는 기타 성분의 공급원과 도 2에 구체화된 다이의 제1 주요 평탄면 또는 제2 고형체 세그먼트의 제2 주요 평탄면에 근접하는 핀의 말단(어느 경우이든 적합하다) 둘 다와 유체 교류된다.
제2 양태의 또 다른 변형태에서, 역시 도면에 나타내지 않았지만, 제1 고형체 세그먼트 내에 한정된 캐비티가 2개 이상의 서브캐비티로 세분될 수 있는데, 각각의 서브캐비티는 발포성 중합체 조성물 공급원과 유체 교류된다. 이는 단일 기포질 발포체 구조물에서 상이한 발포성 조성물을 사용하기 위한 선택사항을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 다수의 합착된 중공 압출 스트랜드를 포함하는 기포질 발포체 구조물을 제공한다. 당해 양태의 변형태에서, 발포체 구조물은 다수의 합착된 비중공(중공이 아닌) 발포체 스트랜드를 추가로 포함한다. 비중공 발포체 스트랜드와 중공 발포체 스트랜드는 동일한 발포성 조성물로부터 형성될 필요는 없지만, 동일한 발포성 조성물로부터 형성되는 것이 바람직하다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 적어도 부분적으로 위의 기포질 발포체 구조물로부터 제조된 제품을 제공한다. 당해 제품은 바람직하게는 방음 구조물, 단열 구조물, 에너지 흡수 구조물, 포장 구조물, 캐비티 충전 구조물, 공기 분산 구조물, 필터 구조물, 충격 에너지 조정 구조물, 표면 평탄화 구조물, 유체 흡수 및 보유 구조물, 물체 지지 구조물, 통합 건축 구조물(integrated building structure), 지구물리학적 구조물(geophysical structure) 및 침구 구조물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 당해 기술분야의 숙련인들은 상기 목록은 예일 뿐이지 본 발명을 한정하는 것은 아님을 이해할 것이다. 본 발명의 발포체 구조물은 공지되어 있는 모든 발포체 최종 사용 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 잇점은 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 중공 발포체 튜브를 제조하는 데 사용하기에 적합한 압출기 다이 블록의 하부도의 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 중공 발포체 튜브와 비중공 발포체 스트랜드의 조합물을 제조하는 데 사용하기에 적합한 압출기 다이 블록의 하부도의 개요도이다.
도 3은 도 2의 압출기 다이 블록과 같은 크기의 하부도이다.
도 4는 같은 크기의 합착된 비중공 발포체 스트랜드와 합착된 중공 발포체 스트랜드 둘 다를 갖는 제품의 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따르는 투피스 다이 블록의 하부 개요도이다.
도 5b는 도 5a에 도시한 투피스 다이 블록의 단면 개요도이다.
도 6은 스투드(stud)로부터 제조된 벽 건축재와 함께 사용하기에 적합한 본 발명의 기포질 발포체 구조물의 개요도이다.
용어 "독립 기포"는 통상적으로 수지 막 또는 "윈도우(window)"에 의해 둘러싸인 기포를 의미한다. 반대로, "연속 기포"는 몇 개 또는 모든 수지 막 또는 윈도우가 천공되거나 소실된 기포를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따르는 압출기 다이 블록(10)을 대략적으로 도시한다. 다이 블록(10)은 적합하게는 하부(11), 상부(21)(나타내지 않음), 제1 측면(23) 및 제1 측면과 대향하는 제2 측면(25), 및 제1 말단(31) 및 제1 말단과 대향하는 제2 말단(41)을 갖는 사다리꼴 고형체를 포함한다. 하부(11)는 내부에 캐비티(12)를 한정한다. 캐비티(12)는 하부면(13), 제1 측벽(14), 일반적으로 제1 측벽과 평행한 제2 측벽(15)(이는 제1 측벽(14)와 이격되어 있다), 제1 말단 벽(16) 및 일반적으로 제1 말단 벽(16)과 평행한 제2 말단 벽(18)(이는 제1 말단 벽(16)과 이격되어 있다)을 갖는다. 각각의 말단 벽은 바람직하게는 사각형이라기보다는 다소 둥근 모서리에서 측벽 둘 다와 만난다. 하부면(13)은 내부에 다수의 개구부 쌍(17)을한정한다. 각각의 개구부 쌍은 제1 개구부(17A)와 제2 개구부(17B)로 이루어진다. 각각의 개구부(17A)와 개구부(17B)(본원에서 때때로 "반달"형 개구부라고 한다)는 이격된 부분과 정확한 형태를 가지며, 실질적으로 평행한 호(arc)들은 둥근 말단들에 의해 함께 접합된다. 개구부(17A)와 개구부(17B)는 바람직하게는 대향하고 있으며 2개의 반원형을 형성하는 방식으로 서로 이격되어 있다.
당해 기술분야의 숙련인들은 발포성 겔이 개구부(17A)와 개구부(17B)로 통과하는 경우에 이러한 구조가 발포체 튜브의 형성에 유리함을 인지하고 있다. 당해 기술분야의 숙련인들은 또한 호의 크기(예를 들면, 3개의 개구부를 사용하는 경우 대략 120°이고 4개의 개구부를 사용하는 경우, 대략 90°이다)로 적합하게 조정하여 동일한 튜브 형태를 수득하는 데 3개 이상의 개구부를 사용할 수 있음을 인지하고 있다. 다음 논의 대부분이 단순화를 위해 개구부 쌍에 대한 것이지만, 개구부 쌍에 대한 각각의 참조는 위에서 기재한 더 많은 수의 개구부를 쉽게 수용한다. 더 많은 수의 개구부가 보다 큰 발포체 튜브를 제조하는 데 있어서 최적의 결과를 제공할 수 있지만, 당해 기술분야의 숙련인들은 다이 복잡성 및 이에 수반되는 비용의 상응하는 증가가 이러한 결과를 상쇄시킬 수 있음을 이해한다.
도 2는 본 발명에 따르는 또 다른 압출기 다이 블록(50)을 대략적으로 도시한다. 다이 블록(50)은 적합하게는 하부(51), 상부(65)(나타내지 않음), 제1 측면(63) 및 제1 측면(63)과 대향하는 제2 측면(65), 및 제1 말단(71) 및 제1 말단(71)과 대향하는 제2 말단(75)을 갖는 사다리꼴 고형체를 포함한다. 하부(51)는 내부에 캐비티(52)를 한정한다. 캐비티(52)는 하부면(53), 제1 측벽(54), 일반적으로 제1 측벽(54)과 평행한 제2 측벽(55)(이는 제1 측벽(54)과 이격되어 있다), 제1 말단 벽(56) 및 일반적으로 제1 말단 벽(56)과 평행한 제2 말단 벽(57)(이는 제1 말단 벽(56)과 이격되어 있다)을 갖는다. 도 1에서와 같이, 각각의 말단 벽(56 및 57)은 바람직하게는 사각형이라기보다는 둥근 모서리에서 측벽(54) 및 측벽(55)과 만난다. 하부면(53)은 내부에 다수의 개구부 쌍(58)과 다수의 단일 개구부(59)를 한정한다. 각각의 개구부 쌍(58)은 제1 개구부(58A)와 제2 개구부(58B)로 이루어진다. 단일 개구부(59)는 바람직하게는 도관과 교차하는 중공 원뿔대의 형태와 유사한 형태를 갖는다. 당해 형태는 또한 고형체의 입구를 넓힌 드릴 호울의 형태와 유사하다. 원추형(입구를 넓힌) 부분을 갖는 도관은, 길이가 동일하지만 원추형 부분을 갖지 않는 도관보다 연속 기포 함량의 감소를 향상시킨다. 모든 개구부는 바람직하게는 하부면(53) 및 캐비티(52) 둘 다와 유체 교류된다. 도시한 바와 같이, 개구부 쌍 또는 개구부 세트는 하나의 그룹으로 모이고 단일 개구부 또는 제2 개구부는 또 다른 그룹을 형성한다. 위에서 기재한 바와 같이, 각각의 개구부 세트는 3개 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 개구부의 수는 단지 개념을 설명하는 것이며 당해 기술분야의 숙련인들은 적합한 개구부 크기, 개구부의 수 및 개구부 세트 뿐만 아니라 이러한 개구부 및 개구부 세트의 배열도 쉽게 결정할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 압출기 다이 블록(50)의 감소된 같은 크기 개요도이다. 도 3은 도 2와 동일한 참조번호를 사용하여 하부(51), 제1 측면(63), 제2 측면(65), 제1 말단(71), 제2 말단(75), 캐비티(52), 캐비티 하부면(53), 단일 개구부(59), 캐비티 측벽(54)과 캐비티 측벽(55), 캐비티 말단 벽(56)과 캐비티 말단 벽(57), 블록 말단(71)과 블록 말단(75) 및 블록 측면(63)과 블록 측면(65)을 나타낸다. 도 3은 바람직한 사다리꼴 다이 블록(50)의 형태와 캐비티(52)의 형태를 도 2보다 분명하게 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시한 압출기 블록 또는 이의 변형태에 의해 생성시킬 수 있는 발포체 구조물 또는 시트(80)를 대략적으로 도시한다. 발포체 시트(80)는 2줄의 합착된 비중공 발포체 스트랜드(81)와 3줄의 합착된 중공 발포체 스트랜드(85)를 포함한다. 도 4의 한 세그먼트 또는 구역에는 비중공 발포체 스트랜드(81)가 모두 위치하고 있고 또 다른 세그먼트 또는 구역에는 중공 발포체 스트랜드(85)가 모두 위치하고 있다. 또한, 비중공 발포체 스트랜드(81) 모두는 하나의 크기를 갖고 중공 발포체 스트랜드(85) 모두는 또 다른 크기를 갖는다. 당해 기술분야의 숙련인들은 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않으면서 비중공 발포체 스트랜드와 중공 발포체 스트랜드의 수, 크기 및 공간 배열을 실질적으로 특정 형태에 근접하도록 쉽게 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 압출기 블록의 개구부를 도 3의 압출기 블록과 같이 갈짓자 구조, 사각형 구조 또는 이들 둘 다로 배열시킬 수 있다. 이러한 하나의 변형태는 목적하는 밀도 프로파일을 달성하기 위하여 비중공 발포체 스트랜드와 중공 발포체 스트랜드 크기의 혼합을 포함한다. 이러한 또 다른 변형태는 2개의 비중공 발포체 스트랜드 구역들 사이에 중공 발포체 스트랜드 구역을 삽입시키는 방식으로 비중공 발포체 스트랜드의 또 다른 구역 또는 세그먼트를 추가하는 것이다. 역으로, 비중공 발포체 스트랜드 세그먼트를 2개의 중공 발포체스트랜드 세그먼트들 사이에 위치시킬 수 있다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따르는 투피스 다이 블록을 대략적으로 도시한다. 다이 블록(100)은 제1 세그먼트인 공칭 하부 세그먼트(101)와 제2 또는 상부 세그먼트(110)를 포함한다. 하부 세그먼트(101)(도 5b)는 제1 말단(103), 일반적으로 제1 말단(103)과 평행하지만 이격되어 있는 제2 말단(105), 제1 측면(102)(도 5a), 일반적으로 제1 측면(102)와 평행하지만 이격되어 있는 제2 측면(104)(도 5a), 아랫면(106)(도 5b) 및 일반적으로 아랫면(106)과 평행하지만 이격되어 있는 윗면(108)(도 5b)을 갖는다. 하부 세그먼트는 내부에 다수의 이격된 개구부(107)를 한정한다. 개구부(107)는 바람직하게는 이들이 아랫면(106)과 윗면(108) 둘 다와 유체 교류하도록 중공의 정확한 원주형 단면을 갖는다. 각각의 개구부(107)는 바람직하게는 윗면(108)에 근접하고 윗면(108)과 교차하는 벌어지거나 입구를 넓힌 세그먼트를 갖는다. 즉, 개구부(107)는 바람직하게는 치수는 상이할지라도 개구부(59)(도 2)와 동일한 일반적인 형태를 갖는다. 도 5b에 도시되어 있는 상부 세그먼트(110)는 제1 말단(113), 일반적으로 제1 말단(113)과 평행하지만 이격되어 있는 제2 말단(115), 제1 측면(112)(나타내지 않음), 일반적으로 제1 측면(112)과 평행하지만 이격되어 있는 제2 측면(114)(나타내지 않음), 아랫면(116) 및 일반적으로 아랫면(116)과 평행하지만 이격되어 있는 윗면(118)을 갖는다. 상부 세그먼트(118)는 다이 블록이 도 5b에 도시된 바와 같이 조립되는 경우에 발포성 조성물 공급원(나타내지 않음)과 다수의 개구부(107)와 유체 교류되는 발포성 조성물 수용 및 분산 캐비티(119)를 내부에 한정한다. 상부 세그먼트에는 도 5a와 도 5b에 도시된 양태에서 각각의 개구부에 대한 다수의 핀(120), 바람직하게는 하나의 핀이 고정되어 있다. 핀(120)과 개구부(107)의 각각의 조합은 바람직하게는 환상 링 또는 다이 갭(109)을 형성한다. 발포성 조성물은 바람직하게는 캐비티(119)로부터 다수의 환상 링(109)을 통해 하부 세그먼트(101)의 아랫면(106)으로 이동하여 다이로부터 방출되어 발포를 개시한다.
도 5a와 도 5b에 도시되어 있는 다이 블록은 도 1에 도시한 다이 블록의 변형태이다. 이들 다이 블록 둘 다 중공 발포체 스트랜드 구조물을 생성시킨다. 도 5a와 도 5b에 도시되어 있는 다이 블록은 도 2에 도시되어 있는 방식과 유사한 방식으로 변형되어 중공 발포체 스트랜드와 비중공 발포체 스트랜드를 둘 다 포함하는 합착된 복합 발포체 구조물 제조시 중공 발포체 스트랜드 구조물과 비중공 발포체 스트랜드 구조물을 둘 다 형성시킬 수 있다.
도 6은 건물 벽 세그먼트의 프레이밍 스투드 부재(framing stud member)와 함께 사용되는 경우의 본 발명에 따르는 기포질 발포체 구조물을 도시한다. 기포질 발포체 구조물(200)은 2개 층의 합착된 비중공 발포체 스트랜드(205)와 3개 층의 합착된 중공 발포체 스트랜드(210)로 이루어진다. 2개 층의 비중공 발포체 스트랜드는 비교적 평활하고 딱딱하거나 경질 표면을 제공하여 최종 외장 건물 벽 세그먼트를 형성시키기 위한 인스톨링 사이딩(installing siding), 패널링(paneling) 또는 둘 다와 같은 추가의 건축 활동을 용이하게 한다. 3개 층의 중공 발포체 스트랜드(210)는 프레이밍 스투드 부재(215)를 수용하는 홈 또는 슬롯(202)을 생성시키도록 배열된다. 슬롯(202)의 폭은 프레이밍 스투드 부재(215)의 폭보다 좁은 것이 바람직하다. 비중공 발포체 스트랜드(205)보다 가요성이고 압축 가능한 중공 발포체 스트랜드(215)는 폭이 상이함으로써 프레이밍 스투드 부재(215)의 인접 표면에 대해 마찰 피트(fit)를 제공한다. 마찰 피트는 벽 세그먼트의 한 측면으로부터 다른 측면으로의 수분 또는 냉기의 유동을 방해하는 허용되는 수단을 제공한다. 비중공 발포체 스트랜드 층과 중공 발포체 스트랜드 층의 수는 선택된 용도에 따라서 매우 광범위하게 변한다. 예를 들면, 중공 발포체 스트랜드 층이 하나 이상, 바람직하게는 수십개를 포함하여 수십개 이하로 수개의 중공 발포체 스트랜드 층이 존재하는 한, 비중공 발포체 층을 없앨 수 있거나 비중공 발포체 스트랜드 층을 수십개만큼 많이 가질 수 있다. 도 6은 단지 합착된 비중공 발포체 스트랜드와 합착 중공 발포체 스트랜드의 조합체를 사용하는 용품을 예시한 것이다.
당해 기술 분야의 숙련인들은 도 6이 건물 벽 세그먼트의 부분도를 나타낼 뿐이며 실제로 다수의 홈(이들 각각은 바람직하게는 프레이밍 스투드 부재(215)를 수용한다)을 갖는 훨씬 광범위한 기포질 발포체 구조물을 사용할 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 당해 기술분야의 숙련인들은 또한 도 4에 도시되어 있는 구조물을 사용하는 바와 같이 이러한 발포체 구조물의 다수의 변형체가 이러한 건물 벽 세그먼트에 사용될 수 있음을 이해한다. 당해 기술분야의 숙련인들은 이러한 구조물 및 이의 다수의 변형체를 본원에 기재되어 있는 최종 용도 용품에 쉽게 적용할 수 있다.
위의 접근법은 통상적인 스투드 벽 건축 및 절연 방법을 능가하는 다수의 잇점을 제공한다. 첫째, 스투드 공간을 발포체 구조물에 도입시키고 압축 가능한 중공 발포체 튜브를 통해 마찰 피트를 제공함으로써 스투드들 사이에 정확한 공간을 띄우는 것보다 공간을 덜 띄우는 것에 대한 내성을 달성할 수 있다. 둘째, 벽 세그먼트를 제조하는 동시에 또는 제조한 직후에 벽 세그먼트를 절연시킬 수 있다. 이는 섬유유리 배트를 설치하거나 셀룰로즈 속에서 발포시키거나 스투드들 사이의 공간에서 우레탄 발포체를 생성시키는 보다 시간 소모적인 단계를 효과적으로 제거한다. 셋째, 비중공 발포체 스트랜드 세그먼트는 하우스 랩(wrap)으로서 효과적으로 작용하는데, 이는 발포체 스트랜드가 외피(skin)를 갖기 때문이다. 넷째, 본 발명의 발포체 시트 또는 구조물은 완전 재활용이 가능한 데 반해, 우레탄 발포체, 섬유유리 배트 및 내부에서 발포된 셀룰로즈는 재활용가능하지 않다. 위의 논의는 스투드 벽 구조물에 관한 것이지만, 유사한 잇점은 서까래(rafter) 구조물과 같은 다른 건물 구조물에 적용된다.
본 발명의 발포체 구조물의 전체 폭 및 길이는 바람직하게는 건축 작업자들이 쉽게 취급할 수 있는 크기 및 중량이도록 선택된다. 미국에서는, 중합체 발포체 시트 절연재는 통상적으로 48inch(122cm 폭, 이는 서포트 부재에 대해 중심이 16inch(40.6cm) 이격되도록 한 표준 프레임 건축물을 쉽게 수용한다)로 시판된다. 유사하게, 본 발명의 발포체 구조물은 바람직하게는 벽을 구성하는 데 있어서 서포트 부재들의 간격의 수배와 동일한 폭으로 제조된다. 16 내지 96inch(40.6 내지 243.8cm)의 폭이 바람직하며, 32 내지 64inch(81.2 내지 162.4cm)가 보다 바람직하다. 보드 길이는 중요하지 않고 취급 편리성에 따라 선택된다. 4 내지 16feet(1.22 내지 4.88m)의 길이가 프레임 구성에 통상적으로 사용되고 본 발명의보드에 적합하다. 다른 국가에서는, 중합체 발포체 시트 절연 코드 및 구성 시행이 상이한 시트 크기를 지정할 수 있다. 이러한 크기는 본 발명의 범위에 속한다.
벽 구성용 절연 수단으로서 작용하는 이외에 도 4에 도시되어 있는 발포체 또는 구조물은 또한 지붕 건축물 속의 서까래들간의 공간 또는 마루 접합부 사이의 공간을 충전시키거나 절연시키는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는 경도와 유연성을 함께 부여하는 중공 스트랜드와 비중공 스트랜드 둘 다를 포함하는 사각형 구조물이 다수의 공간 요건을 충족시킬 수 있지만, 다른 형태 및 크기 또한 본 발명의 범위 내에서 작용하고 본 발명의 범위 내에 속한다. 필요한 경우, 이러한 공간을 충전시키기 위해 중공 발포체 스트랜드만을 사용할 수 있다.
본 발명의 발포체 구조물은 중공 발포체 튜브만을 포함하든지 중공 발포체 튜브와 비중공 발포체 스트랜드의 조합체를 포함하든지에 관계없이 각종 실제 용도를 갖는다. 예를 들면, 도 4 또는 도 6(슬롯(202)는 없음)에 도시되어 있는 바와 같은 구조물은 특히 비균일한 벽돌 및 콘크리트 벽과 바닥용 평탄화 보드 또는 표면으로서 사용될 수 있다. 또한, 당해 구조물은 비교적 압축 가능한 중공 튜브가 돌 제거 단계를 효과적으로 제거하여 돌 중량에 대한 우려가 없어져 편평한 지붕을 개조하고 복구하는 데 사용될 수 있다. 중공 발포체 튜브는 비중공 발포체 스트랜드보다 비균일한 벽돌 또는 돌 표면에 쉽게 적합하게 되므로 중공 발포된 튜브만을 포함하는 구조물은 벽돌 캐비티 벽 절연재로서 작용할 수 있다. 스투드에 대한 갭이 있거나 없는 이러한 중공 스트랜드 구조물은 스투드들간의 공간, 및 시멘트 또는 콘크리트, 벽돌 또는 돌가공품 및 벽보드 또는 벽널과 같은 천공된 외장재를 충전시키는 데 사용될 수 있다.
발포체 구조물은 또한 석회 보드, 시멘트 보드, 베니어판 및 배향된 스트랜드 보드를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 각종 대향 재료들에 적층될 수 있다. 이들 적층체의 발포체 부분은 위에서 기재한 바와 같이 중공 스트랜드만으로 구성되거나 비중공 스트랜드와 중공 스트랜드의 조합체로 구성될 수 있다.
중공 발포된 튜브만을 갖는 구조물은, 부어 넣은 슬랩 기재의 수직 아래에 위치하는 경우, 콘크리트 균열을 촉진하는 응력을 어느 정도 이상 경감시킨다. 수직 배향은 또한 밀도비에 대한 이의 높은 에너지 흡수 및 빌트 인(built-in) 배수 능력으로 인해 포장 용도에서의 잇점을 제공한다. 발포체 표면의 천공은 인접하는 공간으로부터의 소음 차단 메카니즘을 제공한다. 관련 비중공 발포체 스트랜드를 갖거나 갖지 않는 발포체 구조물은 전선용 빌트 인 도관을 제공하면서 단열 및 방음 면에서 잇점을 수득한다. 본 발명의 발포체 구조물은 또한 각종 자동차 용품에 사용된다. 예를 들면, 하나 이상의 층, 바람직하게는 수 개(즉 수십개) 층의 중공 발포체 튜브와 임의로 하나 이상, 바람직하게는 수 개(수십개를 포함하여 수십개 이하) 층의 비중공 발포체 스트랜드를 갖는 구조물은 자동차 내장 헤드라이너(headliner)의 부분으로서 또는 객차 간막이방 내부의 에너지 흡수 구조물의 부분으로서 사용될 수 있다. 합착된 중공 발포체 스트랜드와 임의의 합착된 비중공 발포체 스트랜드의 수 및 배열은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 당해 기술분야의 숙련인들의 상상력 내에서 구상될 수 있다.
본 발명에 따라 생성된 중공 발포체 튜브는 바람직하게는 feet3당 0.3ℓb(pcf)(5kg/m3)인 제품 밀도를 갖는다. 당해 기술분야의 숙련인들은 중합체 또는 발포성 재료 밀도가 증가함에 따라 생성된 발포체 구조물의 밀도도 40pcf(640kg/m3)씩 증가함을 이해할 것이다. 발포체 구조물 밀도는 바람직하게는 0.3 내지 20pcf(5 내지 320kg/m3)이다. 생성물 밀도가, 예를 들면, 3 내지 12pcf(48 내지 192kg/m3)인 중공 발포체 튜브는 자동차 범퍼용 인서트로서 유용성을 제공하는데, 이는 당해 튜브가 충격시 뒤틀려서 에너지 소산을 위해 비교적 큰 표면적을 제공하기 때문이다. 생성물 또는 생성된 발포체 구조물 밀도는 통상적인 수침지 시험(water immersion test)을 사용하는 중공 발포된 튜브의 밀도 측정에 있어서의 어려움으로 인해 발포체 밀도보다도 밀도를 보다 정확히 반영하는 것으로 여겨진다. 중공 발포체 튜브와 관련하여 사용되는 "발포체 밀도"는 필수적으로 중공 공간을 포함하는 완전히 발포된 튜브의 밀도가 아니라 발포체 튜브 벽의 밀도를 의미한다. 청구된 발명의 생성물은 발포체 밀도의 범위가 바람직하게는 0.35 내지 60pcf(6 내지 960kg/m3), 바람직하게는 0.5 내지 40pcf(8 내지 640kg/m3)이다.
발포체 구조물, 특히 경우에 따라 비중공 발포체 스트랜드를 함유하는 발포체 구조물은 공기 배기용 채널을 갖는 매트리스 또는 침구 삽입물로서 사용될 수 있다. 발포체 구조물의 연속 기포 함량이 높은 경우(통상적으로 연속 기포가 90%이상인 경우), 이들은 여과 용품 및 흡수(액체 및 기체 둘 다) 용품으로 적합하게 사용된다. 가능한 유용성에 대한 위의 논의는 본 발명의 발포체 구조물에 대한 몇가지 용도를 예시할 뿐이다. 당해 기술분야의 숙련인들은 훨씬 많은 수의 용도를 쉽게 고려할 수 있다. 이들은 단지 가능한 용도의 일부분에 해당할 뿐이다.
당해 기술분야의 숙련인들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 개구부의 수, 형태 및 간격 중 하나 이상을 변화시킬 수 있다. 또한, 발포체 구조물을 제조하는 데 사용되는 다이에서 몇 개의 다이 개구부를 막거나 폐쇄시킴으로써 발포체 구조물에 개방 채널 또는 공극을 생성시킬 수 있다. 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,824,720호에 이러한 기술이 기재되어 있다. 개구부의 수를 증가시킴으로써 생성된 발포된 제품의 크기를 추가로 증가시킬 수 있다. 또한, 예를 들면, 쌍을 이룬 개구부를 일반적으로 사각형 이외의 목적하는 형태를 형성하도록 배열시킬 수 있다. 쌍을 이룬 개구부의 특정 형태 또는 배열은 단일 개구부를 쌍을 이룬 개구부들 중에 띄엄띄엄 배치함으로써 비중공 발포체 스트랜드를 중공 관형 발포체 스트랜드 중에 배치하여 변화시킬 수 있다. 비중공 발포체 스트랜드는 또한 중공 관형 발포체 스트랜드에 의해 둘러싸인 코어, 중공 관형 발포체 스트랜드의 코어 주위의 벽, 이들의 조합체 또는 이들 둘 다를 형성할 수 있다. 본 발명은 중공 스트랜드 및 비중공 스트랜드의 특정 기하학적 형태 또는 조합체에 한정되지 않는다. 실질적으로 비중공 스트랜드 및 중공 스트랜드의 특정 형태 또는 조합체는 본 발명의 범위 내에 속한다. 이러한 형태 및 조합체는 비중공 스트랜드 또는 중공 스트랜드의 다수 층 또는 영역을 포함한다. 예를 들면, 다수 층 판자(plank)의 제1 층과 제3 층은 중공 스트랜드를 포함할 수 있고 제2 층 또는 중간층은 비중공 스트랜드를 포함한다. 또한, 다수 구역 발포체의 오른쪽 구역과 왼쪽 구역은 중공 스트랜드인 한편, 중간 구역은 비중공 스트랜드일 수 있다. 이렇게 함으로써 중심이 단단하고 가장자리가 유연한 보드를 생성시킬 수 있다.
또한, 상이한 중합체 조성물을 사용하여 발포된 스트랜드 구조물의 상이한 부분을 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 비중공 스트랜드와 중공 스트랜드를 상이한 중합체 조성물로부터 형성되도록 선택할 수 있다. 상이한 조성의 스트랜드는 당해 스트랜드가 목적을 위해 충분한 내부 스트랜드 접착력을 갖는 한 어떠한 방법에 의해서도 함께 접착시킬 수 있다. 공지되어 있는 접착 기술은 접착제의 사용 및 열 또는 열 방사선의 적용을 포함한다. 바람직한 기술은 3개 이상의 상이한 압출기를 통해 연속 압출시키고, 스트랜드들이 이들 각각의 다이 오리피스로부터 방출된 후에 스트랜드 대 스트랜드로 합착시키는 방법을 사용한다. 또한, 발포체 스트랜드 층들을 위에서 기재한 접착 수단에 의해 교차 적층시킬 수 있다.
또한, 모든 중공 스트랜드 또는 선택된 중공 스트랜드가 2개 이상의 중합체, 유기 또는 무기 재료들로 구성되는 구조물을 생성시킬 수 있다. 이는 재료들을 동시압출시키거나 동시발포시키거나 분무하거나 피복(라텍스를 사용하는 경우와 같이)시키거나 중공 스트랜드의 내부 표면에 증착시키거나 스트랜드를 용액 또는 분산액 속에 침지시킨 후, 추가 재료를 스트랜드 표면에 피복시킴으로써 생성시킬 수 있다.
본 발명의 발포체 구조물을 유기 중합체, 발포제 및 핵제를 포함하는 발포성조성물로부터 적합하게 제조한다. 중합체는 알킬렌 방향족 중합체(예: 폴리스티렌); 내충격성 폴리스티렌(HIPS) 알킬렌 방향족 공중합체로 보다 일반적으로 공지되어 있는 고무 개질된 알킬렌 방향족 중합체(예: 스티렌/아크릴로니트릴 또는 스티렌/부타디엔); 수소화된 알킬렌 방향족 중합체 및 공중합체(예: 수소화된 폴리스티렌 및 수소화된 스티렌/부타디엔 공중합체); α-올레핀 단독중합체(예: 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌); 선형 저밀도 폴리에틸렌(에틸렌/옥텐-1 공중합체) 및 에틸렌과 공중합성 모노에틸렌계 불포화 단량체(예: 탄소수 3 내지 20의 α-올레핀)와의 기타 공중합체; 프로필렌과 공중합성 모노에틸렌계 불포화 단량체(예: 탄소수 4 내지 20의 α-올레핀)와의 공중합체, 에틸렌과 비닐 방향족 단량체와의 공중합체(예: 에틸렌/스티렌 인터폴리머); 에틸렌과 알칸과의 공중합체(예: 에틸렌/헥산 공중합체); 열가소성 폴리우레탄(TPU); 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 적합하게 선택되며, 특히 폴리스티렌과 에틸렌/스티렌 인터폴리머의 혼합물이 적합하다. 또한, 위에서 기재한 중합체들 중의 하나와 고무(예: 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌)와의 혼합물도 만족스런 결과를 수득한다. 다른 적합한 고무로는 에틸렌/프로필렌 고무, 에틸렌/프로필렌/디엔 단량체(EPDM) 고무 및 천연 고무가 있으며, 단, 이러한 고무들은 가교결합 전에 합착된 발포체 스트랜드로 전환된다.
적합한 불포화 단량체로는 C1-4알킬 산 및 에스테르, 이들 산의 이오노머성 유도체, C2-6디엔 및 C3-9올레핀이 있다. 이러한 단량체들의 예로는 아크릴산, 이타콘산, 말레산, 메타크릴산, 아크릴산, 이들 산의 에스테르(예: 에틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트), 비닐 에스테르(예: 비닐 아세테이트), 일산화탄소, 말레산 무수물, 프로필렌, 이소부틸렌 및 부타디엔이 있다. 예시적인 에틸렌 공중합체로는 에틸렌/프로필렌, 에틸렌/부텐-1 및 에틸렌/옥텐-1이 있다.
기타 적합한 중합체로는 폴리비닐 클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리에스테르 공중합체(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트-글리콜(PETG)), 페놀-포름알데히드 수지, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 생분해성 다당류(예: 전분) 및 폴리락트산 중합체 및 공중합체가 있다. 중합체는 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), PS와 에틸렌/스티렌 인터폴리머(ESI)의 혼합물, ESI와 PE의 혼합물, ESI와 PP의 혼합물, PS, PE 및 ESI의 혼합물 또는 ESI와 하나 이상의 폴리올레핀 또는 에틸렌/α-올레핀 공중합체와의 혼합물, 메탈로센 촉매 또는 강제 기하학적 촉매[예: 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)의 인사이트(INSITE™)]를 사용하여 생성된 삼원공중합체 또는 인터폴리머이다.
본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제3,723,586호(칼럼 6의 21행 내지 51행)에는 다수의 발포성 수지가 기재되어 있다. 이러한 수지는 하나 이상의 비닐리덴 단량체로 이루어진 중합체를 포함한다. 비닐리덴 단량체는, 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 스티렌, α-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌 및 기타 방향족 알킬스티렌을 포함한다. 비닐리덴 단량체는 또한 치환된단량체(예: 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 비닐 클로라이드, 비닐 아세테이트 및 기타 비닐 에스테르), 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 상응하는 메타크릴레이트를 포함한다. 당해 수지는 강화된 폴리스티렌, 또는 소량(중합체 중량을 기준으로 하여 1 내지 15중량%)의 천연 또는 합성 고무(예: 부타디엔 또는 이소프렌과 같은 공액 디엔의 직쇄 또는 측쇄 중합체)와 물리적으로 또는 화학적으로 배합된 폴리스티렌을 포함한다. 폴리스티렌 및 강화된 폴리스티렌은 또한 소량의 하나 이상의 기타 비닐리덴 단량체(예: 아크릴로니트릴 또는 메틸 메타크릴레이트)를 포함한다.
미국 특허 제4,824,720호(칼럼 3의 57행 내지 칼럼 4의 22행)에는 다수의 발포성 비방향족 올레핀 중합체가 기재되어 있다. 당해 특허는 본원에 참고로 인용되어 있다. 당해 중합체는 에틸렌과 공중합성 극성 단량체, 특히 카복실 함유 공단량체의 공중합체를 포함한다. 예로는 에틸렌 및 아크릴산 또는 메타크릴산 및 C1-4(탄소수 1 내지 4) 알킬 에스테르 또는 이의 이오노머성 유도체의 공중합체; 에틸렌/비닐 아세테이트(EVA) 공중합체; 에틸렌/일산화탄소(ECO) 공중합체; 디엔의 올레핀 공중합체와 에틸렌 이외의 중합성 올레핀 단량체를 함유하는 무수물(예: 에틸렌/프로필렌/비공액 디엔(EPDM) 중합체); 에틸렌과 극저분자량(중량 평균 또는 MW) α-올레핀의 공중합체(예: 밀도가 0.92g/cc 미만인 공중합체); 위에서 언급한 공중합체들의 혼합물; 및 위에서 언급한 공중합체들 중의 어느 하나와 폴리에틸렌(고밀도, 중간 밀도 및 저밀도)과의 혼합물이 있다. "이오노머"는 펜던트 카복실산그룹으로 부분적으로 또는 완전히 중화된 올레핀 중합체 또는 공중합체(예: 에틸렌/아크릴산(EAA) 공중합체)이다. 중화는 양이온성 그룹(예: NH4 +, Na+, Zn++및 Mg++)에 의해 일어난다.
당해 기술분야의 숙련인들은 본원에 제시된 각종 발포성 재료에 대한 기재 내용은 단지 예시적일 뿐이라는 것을 인지할 것이다. 이들은 또한 다수의 기재된 재료가 경우에 따라 배합되거나 혼합될 수 있음을 인지할 것이다.
발포성 조성물은 하나 이상의 통상적인 발포체 조성물 첨가제(예: 안정화제, 충전제 및 강화 물질)를 포함할 수 있다. 충전제 및 강화 물질로는, 예를 들면, 전도성 카본 블랙, 퍼니스 블랙(furnace black), 서멀 블랙(thermal black), 흑연, 점토, 금속 충전재 또는 분말, 무기 염(예: 탄산칼슘), 목분, 분쇄된 옥수수 껍질, 분쇄된 벼 껍질 및 nm 크기의 물질[보다 통상적으로 "나노충전제(nanofiller)"로 공지되어 있음]과 같은 통상적인 물질이 있다.
적합한 알킬렌 방향족 중합체는 하나 이상의 모노비닐리덴 방향족 중합체, 예를 들면, 스티렌, 탄소수 1 내지 4(C1-4)의 알킬 치환체를 하나 이상 갖는 것을 포함하여 알킬스티렌 및 할로겐화 스티렌을 포함한다. 구체적인 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, o-, m- 또는 p-메틸스티렌 또는 에틸스티렌 및 클로로스티렌이 있다. 적합한 공단량체로는 아크릴로니트릴, 아크릴산, 아크릴산 에스테르(예: 부틸 아크릴레이트), 올레핀계 단량체(예: 에틸렌 또는 프로필렌) 및 단일불포화 또는 다중불포화 올레핀계 단량체(예: 부타디엔, 이소프렌 및 이들의 혼합물)가 있다.
폴리에스테르 수지는 용융 강도가 낮고 융점이 높아서 통상적으로 밀도가 낮고 단면적이 큰 발포체를 제조하기가 어렵다. p-말레산 무수물 개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 화학적으로 개질된 폴리에스테르 수지도 유사한 결점이 있고 통상적으로 두께가 1inch(25mm) 이하이고 밀도가 2.5pcf(40kg/m3) 이상인 발포체를 생성시킨다. 본 발명은 당해 기술분야의 숙련인들이 중공 저밀도 발포된 폴리에스테르 수지 구조물을 제조할 수 있도록 한다. 하나의 가설은 중공 스트랜드 구조물이 발포성 폴리에스테르 수지 조성물의 신속한 냉각 및 후속 결정화를 촉진시키는 것을 제안한다. 중공 튜브 구조는 발포제가 손실되는 표면적을 증가시키고, 그 결과 조성물로부터의 열 제거 속도를 증가시킨다. 신속한 냉각 및 결정화로 인해 안정한 발포체 기포 벽을 형성시킬 수 있다.
발포성 조성물은 또한 발포제 조성물 또는 혼합물을 포함한다. 당해 기술분야의 숙련인들은 과도한 경험없이도 적합한 발포제 조성물을 쉽게 선택할 수 있다. 예시적인 발포제로는 이소부탄[이산화탄소(CO2)를 함유하거나 함유하지 않음], 물, CO2, 질소, 0족 기체(예: 아르곤), 질소 함유 산화물[예: 산화질소(NO), 아산화질소(N2O) 및 이산화질소(NO2)] 및 공기가 있다. 발포제는 또한 열분해에 의해 질소를 생성시키기 위해서는 아조 화합물(예: 아조디카본아미드 및 아조디이소부티로-니트릴), 니트로소 화합물(예: N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민) 또는 방향족 하이드라지드(예: P,P'-옥시벤젠설포닐 하이드라지드)와 같은 화학 화합물로부터 동일반응계 내에서 생성시킬 수 있고 이산화탄소를 생성시키기 위해서는 탄산염과 산과의 혼합물로부터 동일반응계 내에서 생성시킬 수 있다. 기타 공지되어 있는 발포제로는 탄화수소(예: 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부틸렌, 이소부탄, 이소부텐, 펜탄, 이소펜탄, 사이클로펜탄, 헥산, 헵탄, 사이클로헥산 및 이들의 혼합물); 에테르(예: 디메틸 에테르(DME), 메틸 에틸 에테르 및 디에틸 에테르); 알콜(예: 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 및 이들의 혼합물); 및 각종 부분 할로겐화 탄화수소(예: 클로로에탄, 클로로디플루오로메탄(R-22), 1-클로로-1,1-디플루오로에탄(R-142b), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(R-134), 펜타플루오로에탄(R-125), 1,1-디플루오로에탄(R-152a), 1,1,1-트리플루오로에탄(R-143a), 1-플루오로에탄(R-161), 디플루오로메탄(R-32), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(HFC-245 fa), 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(HFC-365mfc) 및 이들의 혼합물)이 있다.
발포제 조성물은 오존 고갈 가능성(ODP)을 갖는 성분을 갖고 있지 않는 것이 바람직하다. 발포제 조성물은 바람직하게는 물, 이산화탄소, 질소, 아산화질소, 0족 기체, 공기, 탄화수소, 에테르, 저급(탄소수 1 내지 6) 알콜, 부분 할로겐화 탄화수소, 암모니아, 물 및 이들 발포제 중 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 발포제를 하나 이상 포함한다. 특히 적합한 발포제 조성물은 이소부탄[이산화탄소(CO2)를 함유하거나 함유하지 않음], CO2(물, 에탄올, 이소프로판올 및 디메틸 에테르 중 하나 이상을 함유하거나 함유하지 않음); R-134a, R-134, R-142b 및 R-152a(에탄올, 이소프로판올, 디메틸 에테르, 물 및 이산화탄소 중 하나 이상을 함유하거나 함유하지 않음) 중 하나 이상; 물, 에탄올, 이소프로판올 및 이산화탄소 중 하나 이상을 함유하거나 함유하지 않는 디메틸 에테르; 및 물을 포함한다. 당해 발포제 조성물은 또한 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄 및 사이클로펜탄과 같은 탄화수소를 하나 이상 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재되어 있는 발포제 및 발포제 혼합물은 단지 본 발명에 따라서 작용하는 몇가지를 예시한 것 뿐이다. 당해 기술분야의 숙련인들은 선택된 발포성 조성물에 적합한 발포제 또는 발포제 혼합물을 쉽게 선택할 수 있다.
발포제를 용융된 중합체 재료에 혼입시켜 발포성 조성물을 형성하는 경우, 압출기, 믹서 또는 블렌더와 같은 공지되어 있는 장치를 사용한다. 바람직한 하나의 공정은 발포제와 용융된 중합체를 용융된 중합체의 실질적인 팽창을 방지하고 발포제를 일반적으로 균일한 방식으로 용융된 중합체 전체에 분산시키기에 충분한 승압하에 혼합함을 포함한다.
발포제는 발포성 조성물이 다이 오리피스로부터 방출될 때 목적하는 양만큼 발포시키기에 충분한 양으로 존재한다. 적합한 양은, 발포성 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.2 내지 50중량%이다. 0.2중량% 미만인 경우에는 발포도가 불충분하다. 50중량%를 초과하는 양을 사용할 수 있지만, 비용을 증가시키고 변형없이 발포를 조절하는 어려움을 증가시키면서 제한된 성능 잇점을 제공한다. 양은 바람직하게는, 발포성 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.2 내지 25중량%이다.
본 발명의 발포성 조성물은 또한 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 적합한첨가제로는 핵제, 압출 조제, 산화방지제, 난연제, 착색제 및 안료가 있다.
핵제는 발포체 기포 크기 조절을 보조한다. 통상적인 핵제로는 무기 물질, 예를 들면, 탄산칼슘, 규산칼슘, 활석, 점토, 이산화티탄, 실리카, 황산바륨, 규조토 및 시트르산과 중탄산나트륨과의 혼합물이 있다. 스테아르산염(예: 칼슘 스테아레이트 및 마그네슘 스테아레이트)도 만족스런 결과를 제공한다. 핵제의 적합한 양은 중합체 수지 100중량부당 0.01 내지 5중량부(pph)이다. 당해 범위는 바람직하게는 0.1 내지 3pph이다.
본 발명의 중공 멀티스트랜드 또는 합착된 중공 스트랜드 중합체 발포체 구조물의 제조방법은 다단계 공정을 포함한다. 단계(1)는 발포제 조성물과 하나 이상의 필름 형성 조성물, 바람직하게는 발포성 중합체를 포함하는 발포성 조성물을 제공하는 단계이다. 중합체는 바람직하게는 올레핀 단독중합체, 올레핀 공중합체, 알킬렌 방향족 중합체 및 공중합체, 폴리에스테르 및 에틸렌/스티렌 인터폴리머와 폴리스티렌과의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 발포성 조성물은 바람직하게는 겔 상태로 존재한다. 발포성 조성물은 난연성 화학물질, 안정화제, 산화방지제, 착색제, 침투력 개선제, 가소제, 정전기 소산제(static dissipative agent), 대전방지제(예: 아민, 아미드 및 스테아레이트), 침투 개선제(예: 스테아릴 스테아르아미드, 글리세롤 모노스테아레이트(GMS), 글리세롤 모노-디-스테아레이트(GMDS)), 계면활성제 및 불투명제로부터 선택된 첨가제 또는 개질제를 하나 이상 임의로 포함한다. 단계(2)는 발포성 조성물을 다수의 제1 오리피스를 갖는 다이로 압출시켜 중공 압출물을 수득하는 데 촛점을 둔다. 압출은 통상적으로 중합체의 Tg이상의 온도에서 수행되거나 Tm을 갖기에 충분한 결정화도를 갖는 중합체인 경우, Tm부근의 온도에서 수행한다. 단계(3)는 중공 압출물을 발포된 중공 압출물 스트랜드로 전환시키는 데 중점을 둔다. 단계(4)는 발포된 중공 압출물 스트랜드를 승온에서 인접하는 개별 스트랜드들이 접착하기에 충분한 시간 동안 유지시켜 중공 멀티스트랜드 중합체 발포체 압출물을 수득하는 단계이다. 단계(5)는 발포체의 치수 안정성을 실질적으로 유지시키면서 중공 멀티스트랜드 발포체 압출물을 추가로 취급하기에 충분한 온도로 냉각시키고 회수하는 단계이다.
당해 기술분야의 숙련인들은 스트랜드들을 서로 접착시키는 다수의 대안법을 고려할 수 있다. 이는 접착제를 사용하거나, 승온시켜 스트랜드의 표면을 부분적으로 용융시키거나, 적외선(IR), 마이크로웨이브(MW) 또는 무선 주파수(RF) 방사선을 표적 사용하여 발포체 튜브의 표면에 접착 특성을 부여하는 방법을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. "접착"(및 이의 변형태)은 인접하는 스트랜드들이 각각의 스트랜드 길이를 따라서 충분한 지점에서 또는 연속적으로(또는 거의 그렇게) 함께 부착되어 발포체 구조물에 구조적 일체성을 부여하는 것을 의미한다. "합체"는 압출기 다이로부터 방출된 발포체 스트랜드가 통상적으로 충분한 열을 보유하여 인접하는 스트랜드들이 서로 접촉할 때 동일한 구조적 일체성을 성취하기에 충분히 오랫동안 표면이 점착성이도록 하는 접착의 특정한 부분집합으로 볼 수 있다.
단계(1)의 발포성 조성물의 제조방법은 적합하게는 필름 형성 조성물, 바람직하게는 중합체와 발포제를 믹서, 바람직하게는 가열된 압출기 속에서 혼합하여 압출 가능한 혼합물, 바람직하게는 용융 상태의 혼합물을 형성시킨 후, 압출 가능한 혼합물을 적어도 부분적으로 냉각시켜 용융 상태로부터 겔 상태로 되도록 함을 포함한다. 발포성 조성물을 제조하는 경우에 바람직하게는 가열된 압출기를 사용하지만, 당해 기술분야의 숙련인들은 이를 수행하는 다른 장치로 쉽게 대체할 수 있다. 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,817,705호 및 미국 특허 제4,323,528호에는 하나의 이러한 장치가 기재되어 있다. 통상적으로 "압출기-축열기 시스템"이라고 하는 장치는 연속적이라기보다는 간헐적으로 공정을 수행하도록 한다. 장치는 발포성 조성물이 발포를 방지하는 조건하에 유지되는 보유 영역 또는 축열기를 포함한다. 보유 영역은 대기와 같이 저압 영역으로 개방되어 있는 출구 다이를 구비하고 있다. 당해 다이는 바람직하게는 보유 영역 외부에 있는 게이트를 통해 개방되거나 폐쇄될 수 있는 오리피스를 갖는다. 게이트의 작동은 발포성 조성물이 다이를 통해 유동하도록 하는 것 이외에는 발포성 조성물에 영향을 미치지 않는다. 본 발명의 제2 양태 또는 이의 변형태의 압출 다이는 바람직하게는 참고 문헌에 기재되어 있는 다이를 대신한다.
본 발명의 제2 양태의 압출 다이를 통해 압출성 혼합물을 강제로 압출시킴으로써 다수의 따로 압출된 후 합착된 중공 발포체 스트랜드(a) 또는 다수의 따로 압출된 후 합착된 비중공 발포체 스트랜드와 다수의 따로 압출된 후 합착된 중공 발포체 스트랜드와의 혼합물(b)을 수득한다. 바람직한 양태에서, 합착된 비중공 발포체 스트랜드 그룹이 복합 기포 발포된 구조물의 일부분을 형성하고, 합착된 중공발포체 스트랜드 그룹이 복합 기포 발포된 구조물의 또 다른 부분을 형성한다. 발포제 조성물은 적어도 부분적으로 공정 단계들 각각에 대한 온도를 결정한다. 이러한 복합 발포된 구조물의 제조방법은 바람직하게는 다수의 제1 오리피스 또는 오리피스 세트를 사용하여 중공 발포체 스트랜드를 수득하고, 다수의 제2 오리피스 또는 단일 오리피스를 사용하여 비중공 발포체 스트랜드를 수득한다.
비중공 발포체 스트랜드와 중공 발포체 스트랜드 둘 다에 대한 압출 다이가 제공되는 경우, 비중공 발포체 스트랜드와 중공 발포체 스트랜드 둘 다에 대한 다이 개구부 또는 오리피스는 적합하게 각각의 비중공 발포체 스트랜드와 중공 발포체 스트랜드를 수득하는 한, 거의 특정한 기하학적 형태를 취할 수 있다. 적합한 기하학적 형태는 원형, 사각형, 다각형, x형, 십자형 및 별모양을 포함한다. 특정 형태 또는 형태들의 조합체를 선택함으로써 특정 프로파일 또는 형태를 갖는 기포 발포된 구조물을 생성시킨다. 특히 중공 발포체 스트랜드의 바람직한 형태는 원형이다. 본 발명의 기포질 발포체 구조물이 중공 발포체 스트랜드와 비중공 발포체 스트랜드를 둘 다 포함하는 경우, 기하학적 형태는 동일한 것이 바람직하지만 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않으면서 상이할 수 있다.
발포성 조성물이 압출 다이로부터 압출된 후 발포체의 팽창은 정상 대기압 환경하에서 적합하게 수행된다. 그러나, 필요한 경우, 부분 진공에 의해 제공되는 환경과 같은 감압 환경하에서 또는 기체 과압에 의해 제공되는 환경과 같은 과압 환경이 또한 사용될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련인들은 이러한 압력을 달성하기 위해서 각종 압력 및 척도를 사용할 수 있음을 쉽게 이해한다. 당해 기술분야의 숙련인들은 또한 발포성 조성물이 폴리스티렌을 포함하는 경우에 발포체 밀도를 감소시키기 위해서 스팀 챔버를 사용할 수 있음을 이해한다. 폴리스티렌과 에틸렌/스티렌 인터폴리머의 혼합물은 스팀 챔버 속에서 유사한 발포체 밀도 감소율을 수득한다.
생성된 발포체 구조물을 압출 다이로부터 수송하는 경우, 통상적인 각종 운반 장치를 사용하는 것이 적합하다. 예시적인 장치로는 연속 벨트 또는 롤러가 있다. 필요한 경우, 온도 조절 수단을 이러한 장치에 도입시킬 수 있다.
발포체 구조물은, 필요한 경우, 하나 이상의 수개의 통상적인 후처리 공정에 적용될 수 있다. 이러한 공정으로는, 예를 들면, 적외선 오븐, 스팀 오븐 또는 열풍 오븐을 사용하여 설정되는 환경과 같은 승온 환경에의 노출을 통한 발포체 밀도의 감소 및, 예를 들면, 엠보싱, 재용융 또는 중합체 필름의 발포체 구조물에 대한 결합을 통한 표면 개질을 포함한다.
발포체 구조물은 바람직하게는 미국 시험 및 재료 협회(ASTM) 테스트 D-2856A에 따라서 측정된 발포체 기포가 주로 독립 기포인 발포된 스트랜드를 포함한다. 발포체 구조물은 바람직하게는 발포체 스트랜드들간의 틈이 있는 채널 또는 공극 또는 발포체 구조물의 적어도 일부분을 형성하는 중공 스트랜드 속의 채널을 포함하지 않는, 총 기포 수를 기준으로 하여, 독립 기포 비율이 50%를 초과한다. 소정의 발포체 스트랜드의 발포체 부분 내에서 평균 기포 크기의 범위는 통상적으로 25 내지 7000㎛, 바람직하게는 50 내지 2000㎛, 보다 바람직하게는 100 내지 1500㎛이다. 이러한 발포체 구조물은 적합한 단열, 방음 및 치수 안정성 파라미터를 제공한다.
주로 독립 기포 구조물이 다수의 용도에 있어서 바람직할 수 있지만, 기타 용도는 연속 기포가 대부분인 기포 구조물을 쉽게 사용한다. 이러한 기타 용도로는 음향 조절, 발포체로부터 발포제의 신속한 방출(경화) 및 약하게 닿을 때 보다 부드러운 감촉을 주는 발포체가 있다.
발포성 조성물이 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄 또는 폴리올-이소시아네이트 혼합물 및, 가교결합을 촉진시키는 하나 이상의 첨가제와 같은 가교결합성 조성물을 포함하는 경우, 생성된 발포체 구조물을 가교결합을 수행하고 가교결합성 조성물을 열경화성 중합체로 전환시키는 조건에 적용시킬 수 있다. 당해 기술분야의 숙련인들은 과도한 경험없이 소정의 조성물에 적합한 가교결합 첨가제 및 가교결합 또는 경화 조건을 쉽게 선택할 수 있다.
다음 실시예는 본 발명을 예시하는 것이며 제한하지 않는다. 달리 명시하지 않는 한 모든 부와 %는 중량을 기준으로 한다. 아라비아 숫자는 본 발명의 실시예를 나타내고 알파벳 문자는 비교 실시예를 나타낸다.
실시예 1
일축 압출기와 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 다이를 사용하여 가요성 중공 멀티스트랜드 중합체 발포체를 제조한다. 다이는 내부에 다수의 개구부 쌍을 한정한다. 쌍 중의 각각의 개구부는 형태를 형성하는 호들 사이의 갭이 0.030inch(0.076cm)인 반달형과 유사한 형태를 갖는다. 각각의 쌍은 직경이0.025inch(0.064cm)인 핀을 중심으로 한다. 핀과 개구부 쌍이 합해져서 다수의 막힌 호울을 형성하고, 각각의 호울은 가장 근접한 이웃 호울과 0.2inch(0.508cm)의 거리로 떨어져 있다. 일축 압출기[킬리온(Killion) KN-1.75inch(3.18cm)]의 길이 대 직경(L/D) 비는 24이고, 이는 중합체 조성물을 발포성 용융물로 전환시키고, 발포성 겔을 제공하는 방식으로 발포성 용융물을 일반적으로 균질한 발포제 또는 팽창제 분산물과 합하기에 충분한 조건하에 작동한다. 발포성 겔은 미국 시험 및 물질 협회(ASTM) 시험 1238에 따라서 측정된 용융 유량(MFR)이 0.5g/10min인 직쇄 폴리프로필렌 단독중합체[시판원: 몬텔(Montell), 상품명: 프로팍스(ProfaxR) 6823]를 중합체 조성물 100중량부당 85.8중량부(pph) 포함하고 이소부탄 발포제 14pph와 활석(핵제) 0.2pph를 포함한다. 발포성 겔이 158℃의 발포 온도에서 다이를 통해 압출기로부터 방출되고 다수의 중공 발포된 튜브를 포함하는 가요성 발포체 생성물을 수득한다. 각각의 튜브는 주로 평균 기포 크기가 0.25mm인 독립 기포 구조를 갖는다.
실시예 2
L/D 비가 24인 일축 압출기 킬리온 KN-1.75를 실시예 1의 다이와 함께 사용하여 폴리스티렌 조성물로부터 발포 온도 135℃에서 중공 멀티스트랜드 발포체 생성물을 제조한다. 조성물은 폴리스티렌 수지(PS 168, 168,000MW 폴리스티렌 수지, 시판원: 더 다우 케미칼 캄파니) 100부, 활석 0.2부(수지 100부당 또는 pph), 칼슘스테아레이트 0.1pph, HCFC-142b(하이드로클로로플루오로카본) 7.5pph, 에틸 클로라이드 2.0pph 및 이산화탄소 1.0pph를 포함한다. 압출시 발포된 중공 스트랜드는 서로 접착하여 주로 독립 기포 구조를 갖는 합착된 스트랜드 발포체 생성물을 형성한다. 발포된 생성물은 밀도가 23kg/m3이다. 제품을 1시간 동안 스팀 챔버에서 처리하여 생성물 밀도를 13kg/m3으로 감소시킨다.
실시예 3
실시예 1에서 사용한 다이 대신에 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 다이를 사용하는 점을 제외하고는 실시예 2를 반복한다. 생성된 합착 발포체 스트랜드 생성물은 2개 그룹의 스트랜드를 갖는다. 한 그룹은 비중공(중공에 상반됨) 발포체 스트랜드를 포함하고 나머지 한 그룹은 실시예 1과 실시예 2에서와 같이 중공 발포체 스트랜드를 함유한다. 비중공 발포체 스트랜드이든지 중공 발포체 스트랜드이든지 발포체 스트랜드는 주로 독립 기포를 함유한다.
실시예 4
폴리스티렌 조성물 대신에 폴리프로필렌(PP) 조성물을 사용하고 발포 온도를 158℃로 상승시키는 점을 제외하고는 실시예 2를 반복한다. PP 조성물은 PP 단독중합체(프로팍스 6823, 시판원: 몬텔) 75부, 측쇄 PP(PF814, 시판원: 몬텔) 25부, 활석 0.4pph(PP 수지들의 합한 중량을 기준으로 함), 칼슘 스테아레이트 0.3pph 및이소부탄 10pph를 포함한다. 생성된 합착 중공 스트랜드 발포체 생성물에는 주로 독립 기포가 존재한다. 생성물의 밀도는 16kg/m3이다.
실시예 5
실시예 3의 다이를 사용하는 점을 제외하고는 실시예 4를 반복하여 비중공 발포체 스트랜드와 중공 발포체 스트랜드를 둘 다 갖는 합착된 중공 스트랜드 발포체 생성물을 생성시킨다.
실시예 6
측쇄 폴리프로필렌 중합체 프로팍스 PF-814(시판원: 몬텔) 100pph, 활석 0.4pph, 칼슘 스테아레이트 0.6pph 및 이소부탄 3pph로 이루어진 제형을 160℃에서 중공 스트랜드 다이로 압출시켜 발포된 튜브들이 함께 접착된 대략 112kg/m3의 중간 물도 생성물을 형성시킨다. 당해 생성물은 자동차 범퍼와 측면 충격 대응수단과 같은 에너지 흡수 구조물과 같은 제품에 사용될 수 있다.
실시예 7 - 피복된 발포체 구조물
실시예 2에서 제조한 발포된 구조물을 계면활성제와 배합된 카복실화 스티렌-부타디엔 라텍스(Tg9℃, 다우 라텍스 CP 638 NA, 시판원: 더 다우 케미칼 캄파니)에 침지시켜 중합체 스트랜드의 중합체 표면을 습윤시킨다. 이렇게 하여스트랜드 외부 표면이 스티렌/부타디엔 중합체로 이루어지도록 한다.
카복실화 스티렌-부타디엔 중합체는 중합체 조성과 같은 인자에 따라서 성능이 변한다. 그 자체로 침지 피복된 표면은 탄력성이 있는 충격 흡수성으로부터 점착성으로 변할 수 있다. 피막은 다른 특정한 목적하는 특성을 가질 수 있다. 당해 기술분야의 숙련인들은 단지 Tg와 같은 특성이 상이한 상이한 라텍스를 선택함으로써 피막 특성을 쉽게 변화시킬 수 있다. 아크릴레이트 라텍스를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 기타 라텍스를 사용하는 경우에도 유사한 결과가 기대된다.

Claims (22)

  1. 발포제 조성물과 하나 이상의 필름 형성 조성물을 포함하는 겔 상태의 발포성 조성물을 제공하는 단계(a),
    발포성 조성물을 다수의 제1 오리피스(이들 각각은 중공 압출물을 생성한다)를 갖는 다이를 통해 압출시키는 단계(b),
    중공 압출물을 발포체 버블 안정성을 향상시키는 온도에서 발포된 중공 압출물 스트랜드로 전환시키는 단계(c) 및
    발포된 중공 압출물 스트랜드가 어느 정도 이상의 표면 점착성을 보유하는 동안 당해 발포된 중공 압출물 스트랜드를 서로 접촉시켜 인접하는 개별 스트랜드들을 접착시켜 중공 멀티스트랜드 발포체 압출물을 수득하는 단계(d)를 포함하는, 중공 멀티스트랜드 또는 합착된 중공 스트랜드 발포체 제품의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 발포제 조성물이 이산화탄소, 질소, 아산화질소, 0족 기체, 공기, 탄화수소, 에테르, 저급(탄소수 1 내지 6) 알콜, 부분 할로겐화 탄화수소, 암모니아, 물 및 이들 발포제 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 하나 이상의 발포제를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 다이가 비중공 압출물을 수득하는 다수의 제2 오리피스를 추가로 포함함으로써 단계(b)에서 비중공 발포체 압출물과 중공 발포체 압출물의조합물을 수득하고 단계(d)에서 비중공 발포체 압출물 스트랜드와 중공 발포체 압출물 스트랜드 둘 다를 포함하는 멀티스트랜드 발포체 압출물을 수득하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 비중공 발포체 압출물 스트랜드가 멀티스트랜드 발포체 압출물의 일부분을 형성하고 중공 발포체 압출물 스트랜드가 멀티스트랜드 발포체 압출물의 또 다른 부분을 형성하고, 중공 발포체 스트랜드와 비중공 발포체 스트랜드 둘 다가 존재하여 복합 기포 발포된 구조물을 구성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 필름 형성 조성물이 폴리스티렌과 임의로 에틸렌/스티렌 인터폴리머를 포함하고, 중공 멀티스트랜드 발포체 압출물을, 발포체 밀도를 발포된 중공 압출물 스트랜드의 밀도 미만으로 감소시키기에 충분한 시간 동안 증기에 노출시키는 후속 단계(e)를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 필름 형성 조성물이, 유리 전이 온도가 증기 온도(공칭 대기압에서 100℃) 부근 온도인 중합체를 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 단계(c)의 온도가 중합체의 유리 전이 온도(Tg) 이상이거나, 융점(Tm)을 갖기에 충분한 결정화도를 갖는 중합체인 경우, Tm부근 온도인 방법.
  8. 제1 주요 평탄면과 당해 제1 주요 평탄면과는 이격된 부분으로서 실질적으로 평행한 제2 주요 평탄면을 갖는 고형체를 포함하고, 당해 고형체가 내부에 제1 주요 평탄면과 제2 주요 평탄면 사이에 위치하는 개방된 말단(이는 제2 주요 평탄면과 교차한다)과 폐쇄된 말단을 갖는 용융 중합체 수용 캐비티를 한정하고 제1 주요 평탄면이 내부에 용융 중합체 수용 캐비티와 제1 주요 평탄면과 유체 교류되는 2개 이상의 제1 개구부 세트(각각의 제1 개구부 세트는 다른 제1 개구부 세트와 이격되어 있고, 세트의 각각의 개구부는 완전한 중공 기하학적 형태의 세그먼트를 형성하는 형태를 가지며, 단일 세트 내의 모든 개구부는 서로 이격되어 있지만 완전한 기하학적 형태에 근접하기에 충분한 방식으로 배열된다)를 한정하는, 발포성 중합체 조성물 처리용 압출 다이.
  9. 제8항에 있어서, 제1 주요 평탄면 내에 한정되고 용융 중합체 수용 캐비티와 유체 교류되며 제1 개구부 세트와 이격되어 있는 제2 개구부를 2개 이상 추가로 포함하는 다이.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 제1 주요 평탄면 내에 한정되고 유체 매질, 발포제 또는 다른 성분의 공급원과 제1 주요 평탄면 둘 다와 유체 교류되는 다수의 제3 개구부를 추가로 포함하고, 각각의 제3 개구부가 제1 주요 평탄면 내에서 도 2에 구체화된 다이의 제1 개구부 세트에 의해 형성된 완전한 기하학적 형태 내의 한지점에 한정되거나 제1 고형체 세그먼트 내에 한정된 캐비티의 폐쇄된 말단으로부터 가장 먼 핀의 말단 내에 한정(어느 것이든 적합하다)되는 다이.
  11. 제1 고형체 세그먼트와 제2 고형체 세그먼트를 포함하고, 제1 고형체 세그먼트가 제1 주요 평탄면과 당해 제1 주요 평탄면과는 이격된 부분으로서 실질적으로 평행한 제2 주요 평탄면을 갖고, 제1 고형체 세그먼트가 내부에 발포성 조성물 수용 및 분산 캐비티[당해 캐비티는 제1 주요 평탄면과 제2 주요 평탄면 사이에 위치하는 개방된 말단(이는 제2 주요 평탄면과 교차한다)과 폐쇄된 말단을 갖는다]를 한정하고, 제1 고형체 세그먼트에는 캐비티의 폐쇄된 말단에서 시작하고 캐비티의 개방된 말단 위로 연장되는 다수의 핀이 부착되어 있고, 제2 고형체 세그먼트가 제1 주요 평탄면과 당해 제1 주요 평탄면과는 이격된 부분으로서 실질적으로 평행한 제2 주요 평탄면을 가지며, 제2 고형체 세그먼트가 제1 주요 평탄면과 제2 주요 평탄면 둘 다와 유체 교류되는 다수의 이격된 부분인 제1 개구부를 한정하고, 제1 세그먼트의 제2 주요 평탄면을 제2 세그먼트의 제1 주요 평탄면과 근접하게 조립하는 경우, 제1 고형체 세그먼트와 제2 고형체 세그먼트가 합해져서 다수의 다이 갭(당해 다이 갭은 제1 고형체 세그먼트로부터의 핀과 제2 고형체 세그먼트의 제1 개구부의 조합에 의해 형성되며, 당해 다이 갭은 발포성 조성물 수용 및 분산 캐비티로부터 제2 세그먼트의 제2 주요 평탄면으로의 유체 유동 통로를 제공한다)을 제공하는, 발포성 중합체 조성물 처리용 투피스(two piece) 압출 다이.
  12. 제11항에 있어서, 제2 다이 세그먼트 내에 한정되고 제2 다이 세그먼트의 주요 평탄면 둘 다와 유체 교류되고 제1 개구부와 이격되어 있는 제2 개구부를 2개 이상 추가로 포함하는 다이.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 다수의 제3 개구부를 추가로 포함하고, 각각의 제3 개구부가 제2 세그먼트의 제2 주요 평탄면에 근접하는 핀의 말단과 유체 매질, 발포제 또는 다른 성분의 공급원 및 제1 주요 평탄면 둘 다와 유체 교류되는 방식으로 핀 내에 한정되는 다이.
  14. 다수의 합착된 중공 압출 스트랜드를 포함하는 기포질 발포체 구조물.
  15. 제14항에 있어서, 발포체가 올레핀 단독중합체, 올레핀 공중합체, 알킬렌 방향족 중합체 및 공중합체, 폴리에스테르 및 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 할로겐화된 올레핀 중합체 및 공중합체, 천연 중합체, 단백질, 다당류, 열가소성 폴리우레탄, 및 폴리스티렌과 에틸렌/스티렌 인터폴리머와의 혼합물로부터 선택된 필름 형성 재료를 하나 이상 포함하는 구조물.
  16. 제14항에 있어서, 스트랜드의 중합체 조성이 상이한 구조물.
  17. 제14항에 있어서, 발포체 스트랜드들간에 틈이 있는 채널 또는 공극 또는 발포체 구조물의 적어도 일부분을 형성하는 중공 스트랜드 속의 채널을 포함하지 않는, ASTM D-2856A에 따라 측정한 발포체의 독립 기포 함량이, 기포의 총 수를 기준으로 하여, 50%를 초과하는 구조물.
  18. 제14항에 있어서, 발포체 스트랜드들간에 틈이 있는 채널 또는 공극 또는 발포체 구조물의 적어도 일부분을 형성하는 중공 스트랜드 속의 채널을 포함하지 않는, ASTM D-2856A에 따라 측정한 발포체의 연속 기포 함량이, 기포의 총 수를 기준으로 하여, 50%를 초과하는 구조물.
  19. 제14항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 비중공 발포된 스트랜드를 추가로 포함하는 구조물.
  20. 제15항에 있어서, 필름 형성 재료가 가교결합성 폴리올-이소시아네이트 혼합물이고, 발포체가 하나 이상의 가교결합 촉진제를 추가로 포함하여 가교 결합 조건하에 노출된 후에 열경화성으로 되는 구조물.
  21. 제14항 또는 제19항에 있어서, 석고 보드, 시멘트 보드, 베니어판 및 배향된 스트랜드 보드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 대향 재료를 추가로 포함하고, 당해 대향 재료가 제14항의 구조물의 합착된 중공 압출 스트랜드의 외부면의 적어도 일부분에 접착되어 있거나 제19항의 구조물의 합착된 중공 압출 스트랜드, 비중공발포된 스트랜드 또는 중공 스트랜드와 비중공 스트랜드 둘 다의 외부면의 적어도 일부분에 접착되는 구조물.
  22. 적어도 부분적으로 제14항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 따르는 발포체 구조물로부터 제조된, 방음 구조물, 단열 구조물, 에너지 흡수 구조물, 포장 구조물, 캐비티 충전 구조물, 공기 부산 구조물, 필터 구조물, 충격 에너지 조정 구조물, 표면 평탄화 구조물, 유체 및 기체 흡수 및 보유 구조물, 물체 지지 구조물, 침구 구조물, 통합 건축 구조물(integrated building structure) 및 지구물리학적 구조물(geophysical structure)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제품.
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