KR20020063904A

KR20020063904A - 압출 발포물

Info

Publication number: KR20020063904A
Application number: KR1020027006956A
Authority: KR
Inventors: 밀러래리엠; 브레인델레이몬드엠; 위클리미첼지; 시사르토마스이
Original assignee: 오웬스 코닝
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-08-05
Also published as: JP2003515646A; WO2001040362A1; MXPA02005370A; CA2391664A1; EP1252223A1; AU2042201A

Abstract

본 발명은 실질적으로 구형 기포 크기를 갖는 압출 고분자 발포물을 제공하는 것이다. 구형 기포 크기는 이산화티탄 및 탈크의 사용을 통해 성취된다.

Description

압출 발포물 {EXTRUDED FOAM PRODUCT}

압출 합성수지 발포체는 단열재, 장식 목적, 포장 등을 포함하는 많은 용도를 위해 유용한 물질이다. 일반적으로 압출 발포물은, 수지성 혼합물을 용융시키고; 발포를 방지하는 열과 압력 하에서, 유동 블로잉제(blowing agent) 또는 약제들과 완전히 혼합하여 발포성 겔(foamable gel)을 제조하고 ; 다음으로, 발포를 일으키는 저압 영역으로 압출하여, 최종 압출 발포물을 형성함으로써 제조될 수 있다.

압출 발포물 내의 기포의 형태는 전형적으로 x축, y축 및 z축으로 표시되며, 이때 x축은 압출 방향과 평형하고, y축(수평 방향이라고도 함)은 수직하며, 압출 방향과 서로 동일 면을 공유하며, z축(수직 방향이라고도 함)은 x축 및 y축과 수직이다.

블로잉제가 압출 발포물의 제조공정에서 사라지는 습성 때문에, 상기 기포는 가끔 z축, 즉 수직방향에서 장방형(oblong) 형태를 취한다. 이 장방형 형태는 최종 압출 발포물의 기계화를 더욱 어렵게 만들므로 바람직하지 못하다. 이 장방형 형태는 또한 z축에서 장방형 형태로 인해 z축에서 열전도성을 바람직하지 않게 증가시키는 경향이 있다. 따라서, z축에서의 장방형 기포 크기 형태를 최소화하여 구형 형태 기포를 생산하는 압출 발포물의 제조공정을 발견하는 것이 바람직할 것이다.

이산화티탄 또는 탈크는 압출 발포물의 제조공정에서 핵형성제로서 사용되어 왔다. 핵형성제로서 이산화티탄 또는 탈크는 작은 기포 크기를 제조하는 경향이 있다. 이산화티탄은 또한 적외선 감쇠제로서 사용되어 왔다. 그러나, 압출 발포물의 제조공정에서의 이산화티탄 단독 또는 탈크 단독의 사용으로는 z축에서의 장방형 형태를 최소화하지 못하여 구형 기포를 생산하지 못한다.

본 발명의 개요

본 발명에 의하면, 이산화티탄 및 탈크를 함유하지 않은 대응 발포체와의 비교시, z축에서의 장방형 형태를 최소화하여 구형 기포를 생산하기에 충분한 양으로 일정량의 이산화티탄 및 탈크를 함유하는 중합체 발포체를 제공한다.

본 발명에 의하면, 중합체를 가열하여 용융 중합체 물질을 형성하고; 상기 용융 중합체에 이산화티탄 및 탈크를 혼입하고; 승압에서 블로잉제를 혼입하여 발포성 겔을 형성하고; 상기 발포성 겔을 최적 발포 온도로 냉각하고; 및 상기 냉각된 발포성 겔을 다이를 통해 저압 구역으로 압출하여 발포체를 형성하는 것을 포함하는, 압출 고분자 발포체의 제조방법을 제공한다. 상기 이산화티탄 및 탈크는 이산화티탄 및/또는 탈크를 함유하지 않은 대응 발포체와의 비교시, z축에서의 장방형 기포크기를 최소화하여 구형 기포를 생산하기에 충분한 양으로 혼입된다.

본 발명은 일반적으로 압출 발포물의 제조방법, 보다 특히 실질적으로 구형 기포 크기를 갖는 압출 발포물의 제조방법에 관한 것이다.

압출 발포체의 제조공정

놀랍게도, 압출 발포체의 제조공정에서 이산화티탄 및 탈크를 함께 사용했을 때, 이산화티탄 및/또는 탈크를 함유하지 않은 대응 발포체와의 비교시, z축에서의 장방형 기포크기 형태를 최소화하여 구형 기포를 생산하는 것을 발견하였다. 본 발명에서 이산화티탄 및 탈크는 구형 기포를 제조하기 위해 압출 발포물의 제조공정 중 어떤 과정에서도 혼입될 수 있으나, 바람직한 압출 발포물의 제조공정은, 제 1 온도로 중합체를 함유하는 수지 혼합물을 가열하여 가소화된 수지 혼합물을 생성하고; 제 1 압력 하, 및 혼합물의 발포는 방지하면서 가소화된 수지 혼합물 내의 블로잉제의 완전 혼입을 허용하는 조건 하에서, 하나 또는 그 이상의 블로잉제를 혼입하여, 상기 열가소화된 수지 혼합물과 완전히 혼합하는 것을 포함한다. 전술한 임의의 단계의 혼합물은 압출기, 믹서, 블렌더 등의 당업계에서 공지된 수단에 의해 예비성형될 수 있다. 먼저 블로잉제를 혼입하고, 가소화된 수지 혼합물과 완전히 혼합하며, 이에 생성된 조성물을 발포성 겔이라 한다. 상기 발포성 겔은 다음으로 제 2 온도(다이 용융 온도라고도 한다)로 냉각되고, 저압(제 2 압력) 구역으로 압출되며, 이로써 상기 겔을 발포하여 목적하는 압출 발포물을 형성한다.

상기 제 1 온도는 중합체를 가소화 또는 용융하기에 충분하여야 한다. 따라서, 제 1 온도는 중합체의 유리전이온도 또는 용융점, 또는 그 이상이다. 바람직하게는, 제 1 온도는 135 ℃ 내지 240 ℃ (275。F 내지 464。F), 보다 바람직하게는 145 ℃ 내지 210 ℃ (293。F 내지 410。F), 및 가장 바람직하게는 150 ℃ 내지 165 ℃ (302。F 내지 329。F) 이다. 바람직하게는, 제 2 온도 또는 다이 용융온도는 제 1 온도보다 낮다. 다이 용융온도는 바람직하게는 140 ℃ 내지 105 ℃ (284。F 내지 221。F), 보다 바람직하게는 130 ℃ 내지 110 ℃ (266。F 내지 230。F), 및 가장 바람직하게는 125 ℃ 내지 115 ℃ (257。F 내지 239。F) 이다.

제 1 압력은 블로잉제를 포함하는 발포성 겔의 예비발포(prefoaming)를 방지하기에 충분하여야 한다. 예비발포는 감압 영역에서 압출성형 이전의 발포성 겔의 바람직하지 못한 시기상조의 발포를 포함한다. 따라서, 제 1 압력은 발포성 겔 내의 블로잉제의 동일성 및 함량에 의존하여 변화한다. 하나의 구현예에 있어서, 제 1 압력은 700 내지 6000 psia(4.826 내지 41.36 MPa) 이다. 또 다른 구현예에 있어서, 제 1 압력은 840 내지 5000 psia(5.791 내지 34.47 MPa) 이다. 바람직한 구현예에 있어서, 제 1 압력은 1150 내지 4500 psia(7.928 내지 31.02 MPa) 이다.

제 2 압력은 발포성 겔의 발포체 보디(body) 내로의 전환을 유도하기에 충분하여야 한다. 하나의 구현예에 있어서, 제 2 압력은 0 내지 28 psia(0 내지 193 kPa) 이다. 다른 구현예에 있어서, 제 2 압력은 1.4 내지 21 psia(9.652 내지 144.7 kPa) 이다. 바람직한 구현예에 있어서, 제 2 압력은 약 2.8 내지 15 psia(19.30 내지 103.4 kPa) 이다.

중합체

발포가능한 중합체라면 어느 것이나 수지 혼합물에서의 중합체로서 사용될 수 있다. 상기 중합체는 열가소성 또는 열경화성일 수 있다. 적절한 가소성 물질로는 폴리올레핀, 폴리비닐클로리드, 알케닐 방향족 중합체, 폴리카르보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴 클로리드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리이소시아누레이트, 페놀류, 이들의 공중합체 및 3원공중합체, 열가소성 중합체 배합물 및 고무개질 중합체 등을 들 수 있다. 적절한 폴리올레핀으로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 및 에틸렌 공중합체를 들 수 있다.

바람직한 열가소성 중합체는 알케닐 방향족 중합체 물질을 함유한다. 적절한 알케닐 방향족 중합체 물질로는 알케닐 방향족 단독중합체, 및 알케닐 방향족 화합물 및 공중합가능한 에틸렌성 불포화 공단량체의 공중합체를 들 수 있다. 상기 알케닐 방향족 중합체 물질은 추가로 비-알케닐 방향족 중합체를 소량 함유할 수 있다. 상기 알케닐 방향족 중합체 물질은 하나 이상의 알케닐 방향족 단독중합체 단독, 하나 이상의 알케닐 방향족 공중합체 단독, 하나 이상의 알케닐 방향족 단독중합체 및 공중합체의 배합물, 또는 상기 임의의 물질과 비-방향족 중합체의 배합물을 포함한다. 조성에 관계없이, 알케닐 방향족 중합체 물질은 50 중량% 초과, 바람직하게는 70 중량% 초과의 알케닐 방향족 단량체 단위를 포함한다. 가장 바람직하게는, 알케닐 방향족 중합체 물질은 알케닐 방향족 단량체 단위를 100 중량% 로 포함한다.

적절한 알케닐 방향족 중합체 물질은 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌,비닐벤젠, 비닐톨루엔, 클로로스틸렌 및 브로모스틸렌과 같은 알케닐 방향족 화합물에서 유도된 것을 들 수 있다. 소량의 C_2-6알킬산 및 에스테르, 이오노머 유도체 및 C_4-6디엔과 같은 모노에틸렌성 불포화 화합물이 알케닐 방향족 화합물과 공중합될 수 있다. 공중합가능한 화합물의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 말레산, 아타콘산, 아크릴로니트릴, 말레산 무수물, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 비닐아세테이트 및 부타디엔을 들 수 있다. 바람직한 구조는 실질적으로 폴리스티렌을 상당량 (즉, 95 % 초과), 가장 바람직하게는 100 중량% 으로 함유하는 것이다.

압출 발포물의 물성은 중합체의 분자량의 선택에 의해 변형될 수 있다. 예컨대, 저밀도 압출 발포물의 제조는 저분자량 중합체를 사용함으로써 촉진되는데 반해, 고밀도 압출 발포물의 제조는 고분자량 중합체 또는 고점도 수지를 사용함으로써 촉진된다.

이산화티탄 및 탈크

이산화티탄 및 탈크는, 이산화티탄 및/또는 탈크를 함유하지 않은 대응 발포체와의 비교시, z축에서의 장방형 기포크기를 최소화하여 구형 기포를 생산하기에 충분한 양으로 압출 발포물에 혼입된다. 상기 발포체는 유사한 중합체 물질 조성 및 밀도를 갖는 발포체이다. 전형적으로, 이산화티탄은 중합체의 0.1 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 4.0 중량%, 및 가장 바람직하게는 0.5 내지 2.5중량%으로 존재한다. 전형적으로, 탈크는 중합체의 0.1 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 4.0 중량%, 및 가장 바람직하게는 0.5 내지 2.5 중량%으로 존재한다.

임의적 첨가물

압출 발포물에 혼합될 수 있는 임의적 첨가물로는 적외선 감쇠제, 가소제, 난연성 화학물질, 안료, 엘라스토머, 압출 보조제, 항산화제, 필러, 대전방지제, UV 흡수제 등을 들 수 있다. 이러한 임의적 첨가물은 발포성 겔 또는 생성된 압출 발포물의 원하는 특성을 얻을 수 있는 함량으로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 임의적 첨가물은 수지 혼합물에 첨가되나, 압출 발포물의 제조공정에서 선택적으로 첨가될 수 있다. 예컨대, 임의적 첨가물은 수지 혼합물에서의 중합체를 제조하기 위해 사용된 중합과정의 이전, 도중 또는 이후에 혼합될 수 있다.

가소제는 추가로 압출 발포물의 제조공정에서 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 발포성 겔에 첨가하여 발포성 겔의 제조공정을 촉진한다. 바람직한 구현예에 있어서, 가소제는 저분자량(약 20,000 미만의 분자량) 수지이다. 가소제의 예로서는 액체 파라핀 또는 백색 오일, 수소화된 코코넛 오일, C₄-C₂₀모노알콜의 에스테르, 모노알콜, 고급 지방산을 갖는 디올 글리세린, 스티렌 수지, 비닐톨루엔 수지, 알파-메틸스티렌 수지, 저급 알콜(탄소수 1 내지 약 4 를 포함함) 등을 들 수 있다. 하나의 구현예에 있어서, 중합체 100 중량부에 대하여 가소제 약 0.1부 내지 약 20부가 발포성 겔에 혼입된다. 바람직한 구현예에 있어서, 중합체 100 중량부에 대하여 가소제 약 1부 내지 약 15부가 발포성 겔에 혼입된다.

난연성 화학물질은 추가로 압출 발포물의 제조공정에서 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 발포성 겔에 첨가하여 생성된 압출 발포물에 난연 특성을 부여한다. 난연성 화학물질로는 헥사브로모시클로도데칸 및 펜타브로모시클로헥산과 같은 브롬화된 지방족 화합물, 브롬화된 페닐에테르, 테트라브로모프탈산 에스테르, 및 이들의 조합물을 들 수 있다. 하나의 구현예에 있어서, 중합체 100 중량부에 대하여 난연성 화학물질 약 0.1부 내지 약 5부가 발포성 겔에 혼입된다. 바람직한 구현예에 있어서, 중합체 100 중량부에 대하여 난연성 화학물질 약 0.5부 내지 약 3부가 발포성 겔에 혼합된다.

블로잉제 (blowing agent)

적절한 블로잉제는 본 발명의 실시 범위에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 범위에서 유용한 블로잉제로는 무기 약제, 유기 블로잉제 및 화학적 블로잉제를 들 수 있다. 적절한 무기 약제로는 이산화탄소, 질소, 아르곤, 물, 공기, 질소 및 헬륨을 들 수 있다. 유기 블로잉제로는 탄소수 1 내지 9 의 지방족 탄화수소, 탄소수 1 내지 3 의 지방족 알콜, 및 전체 및 부분적으로 할로겐화된, 탄소수 1 내지 4 의 지방족 탄화수소를 들 수 있다. 지방족 탄화수소로는 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄 및 네오펜탄을 들 수 있다. 지방족 알콜로는 메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 이소프로판올을 들 수 있다. 전체 및 부분적으로 할로겐화된 지방족 탄화수소로는 불화탄소, 염화탄소 및 염화불화탄소를 들 수 있다. 불화탄소의 예로는 메틸플루오리드, 퍼플루오로메탄, 에틸플루오리드, 1,1-디플루오로메탄(HFC-152a), 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 펜타플루오로에탄, 디플루오로메탄, 퍼플루오로에탄, 2,2-디플루오로프로판, 1,1,1-트리플루오로프로판, 퍼플루오로프로판, 디클로로프로판, 디플루오로프로판, 퍼플루오로부탄 및 퍼플루오로시클로부탄을 들 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한, 부분적으로 할로겐화된 염화탄소 및 염화불화탄소로는 메틸클로리드, 메틸렌 클로리드, 에틸클로리드, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(HCFC-141b), 1-클로로-1,1-디플루오로에탄(HCFC-142b), 클로로디플루오로메탄(HCFC-22), 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄(HCFC-123) 및 1-클로로-1,2,2,2-트리플루오로에탄 (HCFC-124) 등을 들 수 있다. 전체적으로 할로겐화된 염화불화탄소로는 트리클로로모노플루오로메탄(CFC-11), 디클로로디플루오로메탄(CFC-12), 트리클로로트리플루오로에탄(CFC-1l3), 1,1,1-트리플로오로에탄, 펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄(CFC-114), 클로로헵타플루오로프로판 및 디쿨로로헥사플루오로프로판을 들 수 있다. 화학적 블로잉제로는 아조디카르본아미드, 아조디이소부티로-니트릴, 벤젠술폰히드라지드, 4,4-옥시벤젠술포닐-세미카르바지드, p-톨루엔술포닐세미-카르바지드, 바륨아조디카르복실레이트, 및 N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테레프탈아미드 및 트리히드라지노트리아진을 들 수 있다.

본 발명은 고휘발성 또는 고발포율을 갖는 블로잉제를 필요로 하는 압출 발포물의 제조공정을 위해 특히 유용하다. 이러한 블로잉제는 z축을 따라 장방형 형태의 기포를 생성하는 경향이 있다. 이러한 블로잉제의 예로서는 무기 블로잉제, 특히 이산화탄소가 있다. 무기 블로잉제, 특히 이산화탄소를 사용하는것이 바람직한 것은 전통적인 블로잉제에 비해 환경적으로 더욱 안전한 것으로 여겨지기 때문이다.

이산화탄소 블로잉제

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 사용되는 블로잉제는 다량의 이산화탄소를 함유한다. 하나의 구현예에 있어서, 발포성 겔의 제조를 위해 첨가되는 블로잉제의 양은 중합체의 약 1 중량% 내지 약 16 중량%이다. 다른 구현예에 있어서, 발포성 겔의 제조를 위해 첨가되는 블로잉제의 양은 중합체의 약 2 중량% 내지 약 15 중량%이다. 또 다른 구현예에 있어서, 발포성 겔의 제조를 위해 첨가되는 블로잉제의 양은 중합체의 약 3 중량% 내지 약 10 중량%이다. 바람직한 구현예에 있어서, 발포성 겔의 제조를 위해 첨가되는 블로잉제의 양은 중합체의 약 4 중량% 내지 약 8 중량%이다. 발포성 겔에 혼합된 블로잉제의 양의 변화는, 블로잉제 혼합물의 조성에 어느 정도 의존하므로, 원히는 특성을 갖는 압출 발포물의 제조를 위해 활용될 수 있다.

다량의 이산화탄소란, 상기 블로잉제가 이산화탄소를 50 중량% 초과로 함유하는 것을 의미한다. 하나의 구현예에 있어서, 블로잉제는 이산화탄소를 60 중량% 초과, 특히 65 내지 100 중량% 로 함유한다. 다른 구현예에 있어서, 블로잉제는 이산화탄소를 70 내지 90 중량% 로 함유한다. 또 다른 구현예에 있어서, 블로잉제는 약 100 중량%의 이산화탄소일 수 있다.

블로잉제는 이산화탄소 및 하나 이상의 저급알콜의 혼합물일 수 있다. 저급알콜은 탄소수 1 내지 약 4 의 알킬알콜이다. 저급알콜로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 부탄올을 들 수 있다. 상기 이산화탄소 및 저급알콜의 혼합물은 추가로 부가의 임의적 및 보충 블로잉제, 가장 특별하게는 하기에 기재된 바와 같이 공기, 질소 및 물과 함께 사용될 수 있다.

특히 유용한 블로잉제 혼합물로는, 이산화탄소 51∼90% 및 에탄올 10∼49%; 이산화탄소 60∼80% 및 에탄올 20∼40%; 이산화탄소 51∼90% 및 메탄올 10∼49%; 이산화탄소 60∼80% 및 메탄올 20∼40%; 이산화탄소 51∼90% 및 물 10∼49%; 이산화탄소 60∼80% 및 물 20∼40%을 함유하는 혼합물을 들 수 있다. 이산화탄소와의 배합물에서 저급알콜의 임의 사용은, 저급알콜 없이 이산화탄소에 의해 제조된 유사한 밀도를 갖는 보디(body)에 비하여 큰 기포 크기(약 1 % 내지 약 25 % 더 큰 크기)를 갖는 압출 발포물 또는 압출 발포 보디를 제공한다. 또한, 이산화탄소를 함유하는 블로잉제 배합물은 상대 밀도에서 개선된 압축강도를 갖는 압출 발포물 또는 압출 발포 보디에 기여할 수 있다. 만족할만한 특성의 압출 발포물은 상기 블로잉제 및 블로잉제 혼합물의 사용으로 수득되며, 할로-카본 블로잉제를 사용할 필요가 없다.

바람직한 구현예에 있어서, 상기 블로잉제는 할로겐 블로잉제를 포함하지 않는다. 할로겐 블로잉제로는 클로로플루오로카본, 플루오로카본, 연화(soft) 클로로플루오로카본, 플루오로히드로카본 및 클로로플루오로카본(전형적으로, 메탄 및 에탄의) 과 같은 할로-카본를 들 수 있다. 할로겐 블로잉제의 특정예로는 특히 메틸클로리드, 에틸클로리드, 클로로트리플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 1,2,2-트리플루오로-1,1,2-트리-클로로에탄, 클로로디플루오로메탄, 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 및 1,1-디-클로로-플루오로에탄를 들 수 있다. 할로겐 블로잉제는 환경에 유해할 수 있으므로, 이들의 사용은 바람직하지 않다.

상기 과정에서 사용된 블로잉제 혼합물등의 블로잉제는 발포성 겔을 제조하기 위해 임의의 종래 방식으로 첨가될 수 있다. 상기 블로잉제는 발포성 겔을 제조하기 위해, 상기 발포성 겔의 제조를 위해 사용되는 중합체의 중합 이전, 도중 또는 이후에 발포성 겔을 제조하기 위해 혼입될 수 있다. 하나의 구현예에 있어서, 발포성 겔은 블로잉제를 압출기와 같은, 가소된 수지 혼합물을 함유하는 열가소혼합기 내에 직접 주입하여 제조된다. 하나 초과의 블로잉제가 사용될 경우, 각각의 블로잉제는 열가소 및 혼합 장치 내에 따로따로 주입될 수 있다.

기포 형태

본 발명의 압출 발포물은 하기에 정의된 바와 같은 x축, y축 및 z축을 갖는다. x축은 상기 제조 과정동안 발포물이 압출되는 방향이다. x축은 또한 압출 방향이라고 한다. y축은 수직하며, 압출 방향과 동일 면을 공유한다. y축은 또한 수평 방향이라고도 한다. z축은 x축 및 y축과 수직이다. z축은 수직 방향이라고도 한다.

압출 발포물의 제조공정동안 블로잉제가 사라지는 습성때문에 발포체 내의 기포 형태는 가끔 z축 방향을 따라 장방형 형태를 나타낸다. 이러한 장방형 형태는 x:z 배향을 측정하여 정량될 수 있다. x:z 배향은 x축에서의 평균 기포크기를 z축에서의 평균 기포크기로 나누어진 것으로 정의된다. x축 및 z축의 평균 기포크기는 ASTM D3576-94 에 의해 측정된다.

본 발명의 이산화티탄 및 탈크를 함유하는 압출 발포물은, 이산화티탄 및/또는 탈크를 함유하지 않은 대응 발포체와의 비교시, 1.0 에 보다 가까운 x:z 배향을 갖는다. 대응 발포체는 유사한 중합체 물질 조성 및 밀도를 갖는 발포체이다.

압출 발포물의 물성

본 발명에 의해 제조된 압출 발포물은 일반적으로 하기의 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

생성된 압출 발포물은 일반적으로 비교적 저밀도, 전형적으로 약 3.75 lbs/ft³(60.0 kg/m³) 미만의 밀도를 갖는다. 밀도는 예컨대, ASTM D1622-88 에 따라 측정될 수 있다. 하나의 구현예에 있어서, 압출 발포물은 0.100 내지 3.75 lbs/ft³(1.60 내지 60.0 kg/m³) 의 밀도를 갖는다. 다른 구현예에 있어서, 압출 발포물은 0.5 내지 3.68 lbs/ft³(8.00 내지 59.0 kg/m³) 의 밀도를 갖는다. 바람직한 구현예에 있어서, 압출 발포물은 1 내지 3.62 lbs/ft³(16.00 내지 58.0 kg/m³) 의 밀도를 갖는다. 보다 바람직한 구현예에 있어서, 압출 발포물은 1.5 내지 3.56 lbs/ft³(24.0 내지 57.0 kg/m³) 의 밀도를 갖는다.

생성된 압출 발포물은 일반적으로 비교적 작은 평균 기포크기, 전형적으로 약 0.4 mm 미만의 평균 기포크기를 갖는다. 평균 기포크기는 예컨대, ASTMD3576-77 에 따라 측정될 수 있다. 하나의 구현예에 있어서, 압출 발포물은 약 0.01mm 내지 약 0.4 mm 의 평균 기포크기를 갖는다. 다른 구현예에 있어서, 압출 발포물은 약 0.05mm 내지 약 0.35 mm 의 평균 기포크기를 갖는다. 바람직한 구현예에 있어서, 압출 발포물은 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm 의 평균 기포크기를 갖는다. 보다 바람직한 구현예에 있어서, 압출 발포물은 약 0.15mm 내지 약 0.25 mm 의 평균 기포크기를 갖는다.

생성된 압출 발포물은 일반적으로 비교적 일정한 기포크기, 전형적으로 약 50 % 초과의 기포가 약 0.06 mm 이하의 평균 기포크기를 갖는다. 하나의 구현예에 있어서 약 60 % 초과의 기포가 약 0.06 mm 이하의 평균 기포크기를 갖는다. 다른 구현예에 있어서 약 50 % 초과의 기포가 약 0.05 mm 이하의 평균 기포크기를 갖는다. 또 다른 구현예에 있어서 약 50 % 초과의 기포가 약 0.045 mm 이하의 평균 기포크기를 갖는다.

생성된 압출 발포물은 일반적으로 다량의 독립 기포(closed cell) 및 소량의 연속 기포(open cell)를 갖는다. 독립기포의 상대량은 예컨대, ASTM D2856-A 에 따라 측정될 수 있다. 하나의 구현예에 있어서, 생성된 압출 발포물의 기포의 약 70 % 초과는 독립 기포이다. 다른 구현예에 있어서, 생성된 압출 발포물의 기포의 약 80 % 초과는 독립 기포이다. 바람직한 구현예에 있어서, 생성된 압출 발포물의 기포의 약 90 % 초과는 독립 기포이다. 보다 바람직한 구현예에 있어서, 생성된 압출 발포물의 기포의 약 95 % 초과는 독립 기포이다.

하나의 구현예에 있어서, 본 발명에 의해 생성된 압출 발포물은 모든 방향에서 약 5 % 이하의 치수 안정성을 갖는다. 다른 구현예에 있어서, 본 발명에 의해 생성된 압출 발포물은 모든 방향에서 약 4 % 이하의 치수 안정성을 갖는다. 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 의해 생성된 압출 발포물은 모든 방향에서 약 3 % 이하의 치수 안정성을 갖는다. 보다 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 의해 생성된 압출 발포물은 모든 방향에서 약 2 % 이하의 치수 안정성을 갖는다.

본 발명의 압출 발포물은 절연 패널을 형성할 수 있으며, 상기 패널을 표면에 적용함으로써 표면을 절연하는데 사용될 수 있다. 이러한 패널은 지붕, 건물, 냉장고 등과 같은 종래의 절연 적용물에 유용하다.

본 발명의 실시예는 하기와 같으나, 이에 한정적으로 설명되는 것은 아니다.

수지 혼합물을 169 kg/hr 의 속도로, 이와 함께 난연체를 2.65 kg/hr 의 속도로 공동회전 2축 스크류 압출기(co-rotating twin screw extruder) 에 공급한다. 상기 수지 혼합물은 폴리스티렌 중합체, 상기 중합체에 대하여 2.0 중량%의 이산화티탄, 및 1.2 중량%의 탈크를 함유한다. 상기 혼합물은 압출기 내에서 용융되며, 이산화탄소 95 g/min 및 에탄올 17 g/min 와 혼합된다. 이어서 생성된 발포성 겔은 냉각되고 저압 구역으로 발포되어, 760 mm 폭 및 61 mm 두께를 갖는 생성물을 생성한다. 51.2 kg/m³의 밀도, 1.0 의 x:z 배향을 갖는다.

비교 실시예

수지 혼합물을 169 kg/hr 의 속도로, 이와 함께 난연체를 2.65 kg/hr 의 속도로 공동회전 2축 스크류 압출기에 공급한다. 상기 수지 혼합물은 폴리스티렌 중합체, 및 상기 중합체에 대하여 1.2 중량%의 탈크를 함유한다. 상기 혼합물은 압출기 내에서 용융되며, 이산화탄소 95 g/min 및 에탄올 17 g/min 와 혼합된다. 이어서 생성된 발포성 겔은 냉각되고 저압 구역으로 발포되어, 760 mm 폭 및 61.2 mm 두께를 갖는 생성물을 생성한다. 52.8 kg/m³의 밀도, 0.9 의 x:z 배향을 갖는다.

본 발명은 바람직한 구현예와 관련하여 상세하게 설명되었으나, 이들의 다양한 변형은 본 명세서를 읽을 시, 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 여기서 개시한 발명은 특허청구범위의 범위에 속하는 한 이러한 변형을 보호하고자 하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims

하기를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 고분자 발포체의 제조방법:

a) 중합체, 이산화티탄, 탈크 및 임의적 첨가물을 함유하는 수지 혼합물을 제 1 온도로 가열하고;

b) 겔의 발포를 방지하기에 충분한 압력인 제 1 압력 하에서 상기 수지 혼합물에 하나 이상의 블로잉제를 혼입하여 겔을 제조하고;

c) 상기 겔을 제 2 온도로 냉각하고; 및

d) 상기 겔을 다이를 통해 낮은 제 2 압력의 구역으로 압출하여 발포체를 형성함.
제 1 항에 있어서, 제 1 온도는 135 ℃ 내지 240 ℃ (275。F 내지 464。F) 인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 압력은 4.826 내지 41.36 mPa 인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은 할로겐 블로잉제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 블로잉제는 다량의 이산화탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 2 온도는 140 ℃ 내지 105 ℃ (284。F 내지 221。F) 인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 2 압력은 0 내지 193 kPa 인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 이산화티탄이 중합체의 0.1 내지 5.0 중량% 로 첨가되고, 탈크가 중합체의 0.1 내지 5.0 중량% 로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 이산화티탄이 중합체의 0.2 내지 4.0 중량% 로 첨가되고, 탈크가 중합체의 0.2 내지 4.0 중량% 로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 이산화티탄이 중합체의 0.5 내지 2.5 중량% 로 첨가되고, 탈크가 중합체의 0.5 내지 2.5 중량% 로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
중합체, 이산화티탄 및 탈크를 함유하는 압출 발포물로서, 0.90 초과의 x:z 배향을 갖는 것을 특징으로 하는 발포물.
제 11 항에 있어서, x:z 배향이 0.95 초과인 것을 특징으로 하는 발포물.
제 11 항에 있어서, 이산화티탄이 중합체의 0.1 내지 5.0 중량% 로 첨가되고, 탈크가 중합체의 0.1 내지 5.0 중량% 로 첨가되는 것을 특징으로 하는 발포물.
제 11 항에 있어서, 이산화티탄이 중합체의 0.2 내지 4.0 중량% 로 첨가되고, 탈크가 중합체의 0.2 내지 4.0 중량% 로 첨가되는 것을 특징으로 하는 발포물.
제 11 항에 있어서, 이산화티탄이 중합체의 0.5 내지 2.5 중량% 로 첨가되고, 탈크가 중합체의 0.5 내지 2.5 중량% 로 첨가되는 것을 특징으로 하는 발포물.
제 11 항에 있어서, 중합체가 폴리스티렌을 함유하는 것을 특징으로 하는 발포물.
0.95 이상의 x:z 배향을 갖는, 폴리스티렌 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 발포물.
제 17 항에 있어서, x:z 배향이 약 1.0 인 것을 특징으로 하는 발포물.