KR20060006124A

KR20060006124A - 안료와 난연제의 동시 첨가를 통한 난연 폴리스티렌발포수지의 제조방법

Info

Publication number: KR20060006124A
Application number: KR1020040054986A
Authority: KR
Inventors: 김정호; 윤승희; 이필우
Original assignee: 금호석유화학 주식회사
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-01-19

Abstract

본 발명은 수성 현탁액 중에서 중합체인 폴리스티렌 기재에 안료 0.05∼5 중량%와 난연제 0.05∼5 중량%, 발포제 가스를 동시에 첨가시킴을 특징으로 하는 난연성 및 색상을 지니는 폴리스티렌계 발포성 수지의 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명의 효과는 특히 건축물의 판넬용으로 고안된 각종 색상의 발포성 폴리스티렌 수지를 제공하는 것으로, 기존의 흰색의 발포성 폴리스티렌에 비하여 난연성이 60∼80% 향상되었으며 또한 물리적 성질 또한 동등한 수준을 유지하고 있으며 발포하여 성형된 제품의 색상이 본연의 색상을 유지하여 외부 오염원으로부터 오염되지 않아 쉽게 더러워지지 않는 특성을 지닌 폴리스티렌 수지를 제공하는 것이다.

안료, 난연제, 현탁액, 함침, 발포성 폴리스티렌, 판넬

Description

안료와 난연제의 동시 첨가를 통한 난연 폴리스티렌 발포수지의 제조방법{Process for preparing flame retardant polystyrene forming resin by simultaneous addition of pigment and flame retardant agent}

본 발명은 폴리스티렌계 기재 수지에 안료 및 난연제를 동시에 첨가하고 가스를 주입하여 수지를 발포시키는 난연성이 향상된 폴리스티렌계 발포 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다

지금까지 발포 가능한 폴리스티렌계 수지를 제조하는 방법에 대해서는 크게 두 가지 방법이 널리 공지되어 있다.

스티렌 모노머를 이용하여 중합, 함침공정을 단일공정으로 함께 행하는 단일 단계 공정을 통한 제조방법과 중합공정에서 제조된 중합체인 폴리스티렌에 가스를 첨가하는 함침공정이 순차적으로 이루어져 발포성 폴리스티렌이 얻어지는 2단계 공정을 통한 제조방법으로 구분될 수 있다.

단일 단계 공정을 통한 제조방법은 스티렌모노머를 물과 분산제 및 계면활성제 등으로 이루어진 현탁액에서 일정 시간동안 현탁 중합하여 구형의 입자가 만들어지는 과정에서 발포제를 동시에 동일 반응기내에 첨가하여 발포성 폴리스티렌을 제조하는 단일 단계 공정인 것이다.

한편 2단계 공정을 통한 제조방법은 현탁 중합공정으로 얻어진 발포제가 첨가되지 않은 구형의 입자를 용매 등으로 팽윤시켜 발포제를 첨가하여 발포성 폴리스티렌을 제조하는 2단계 공정인 것이다. 특히 2단계 공정에서는 단일 단계공정에서는 불가능한 구형의 입자에 각종의 안료를 첨가하는 것이 용이하여 각종 색상이 착색된 발포성 폴리스티렌을 용이하게 제조할 수 있다.

단일 단계 공정에서는 스티렌 모노머가 어느 정도 중합이 진행된 후에 동일한 반응기내에서 액상의 펜탄을 주입하나 2단계 공정에서는 중합이 완성된 폴리스티렌의 구형 입자를 물과 분산제로 이루어진 현탁액 중에서 일정 온도까지 상승시킨후 피딩 펌프를 이용하여 펜탄을 일정 시간 동안 반응기 내부로 주입한 후 일정 시간 일정압을 유지해 준다. 2단계 공정에서는 중합된 폴리스티렌에 가스를 주입하는 공정을 일명 함침공정이라 칭한다. 일정시간이 지난 후 구형의 입자내부에 가스가 함유되어 발포가 가능한 폴리스티렌을 얻을 수 있게 된다.

특히 본 발명의 경우에는 각종의 안료(회색, 검정, 파랑, 빨강, 노랑, 녹색 등)와 난연제를 2단계 공정으로 발포 중합 시 첨가하기 위한 방법에 관한 것으로, 중합공정에서 얻어진 폴리스티렌 기재를 현탁상 또는 에멀젼상에서 가스를 투입하는 함침공정 중에 일정량의 각종 색상 안료와 난연제를 분산시켜 각종 색상을 지니는 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌을 제조하는 방법에 관한 것이다.

특히 여러 가지 색상 제품의 발포성 폴리스티렌 중에 각종 색상의 발포성 폴리스티렌의 경우는 발포되어 여러 가지 색상을 지니며 특히 건축물 단열재로 사용중인 판넬(panel)에 사용되어 난연성 향상과 외부 더러운 물질로부터 오염을 방지하기 위하여 사용된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 특히 건축물의 판넬용으로 고안된 각종 색상의 발포성 폴리스티렌 수지를 제공하는 것으로, 기존의 흰색의 발포성 폴리스티렌에 비하여 난연성이 60∼80% 향상되었으며 또한 물리적 성질 또한 동등한 수준을 유지하고 있으며 발포하여 성형된 제품의 색상이 본연의 색상을 유지하여 외부 오염원으로부터 오염되지 않아 쉽게 더러워지지 않는 특성을 지니는 것이다.

본 발명은 수성 현탁액 중에서 중합체인 폴리스티렌 기재에 안료 0.05∼5 중량%와 난연제 0.05∼5 중량%, 발포제 가스를 동시에 첨가시킴을 특징으로 하는 난연성 및 색상을 지니는 폴리스티렌계 발포성 수지의 제조방법에 관한 것이다.

또한 상기 난연제로써 헥사브로모시클로도데칸, 브로미네이티드에폭시올리고머, TBBA-아릴에테르, 트리브로모페닐아릴에테르, 테트라브로모시크로옥탄 중에서 선택된 1종 이상의 난연제를 0.05∼5 중량% 사용함을 특징으로 한다.

더욱 상세히는 폴리스티렌 5∼50%에 일정량의 스티렌 모노머를 50∼95% 까지 첨가하여 폴리스티렌 수지를 제조하면서 발포성 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 사용되는 난연제로는 유기 할로겐 족 브롬화물인 헥사브로모싸이클로도데칸, 브롬화된 에폭시 올리고머, 트리브로모페닐아릴 에테르, 테트라브로모싸이클로옥탄, 테트라브로모부틸아릴 에테르 등의 난연제와 난연 보조제로는 디쿠 밀퍼옥사이드를 첨가하여 사용하였다.

본 발명에서 고안된 각종 색상의 발포성 폴리스티렌의 경우, 균일한 입도를 가지는 각종 안료를 폴리스티렌의 내부에 0.5∼5% 정도 함유하고 있는 구상의 비드 형태의 발포성 폴리스티렌를 제조하는 것을 제공한다.

본 발명의 함침 공정에서는 통상적으로 사용되는 분산제, 발포제, 과산화물 개시제, 핵형성제, 안료 및 난연제, 가소제 등이 첨가 될 수 있다. 안료는 유기 및 무기 안료를 0.05∼5% 정도 첨가하는 것이 바람직하며 발포제로는 탄소 원자수가 4∼6개로 이루어진 지방족 탄화수소를 사용하며 첨가량은 폴리스티렌을 기준으로 3∼9%로 첨가된다.

분산제로는 무기 분산제, 트리칼슘포스페이트나 폴리비닐클로라이드를 사용한다.

핵 형성제로는 폴리에틸렌 왁스 등을 사용하며 난연제로는 지방족이나 방향족 그리고 시클로탄화수소 브롬화합물을 0.5∼8% 정도 사용하고 난연보조제로는 보통 디쿠밀퍼옥사이드를 0.2∼1.5% 첨가한다.

본 발명의 함침 공정에 사용되는 안료(유기, 무기 안료)는 입도가 보통 300 ∼500메쉬의 분포를 가지고 있으며 난연제의 입도는 400∼500메쉬의 입도를 가지며 각각 폴리스티렌을 기준으로 0.05∼5%로 첨가된다.

폴리스티렌의 경우에는 0.1∼3mm의 입경을 구상 입자를 형성한다. 각종 안료를 함유한 발포성 폴리스티렌를 발포, 성형 가공하여 밀도가 5∼30g/l의 발포체를 얻을 수 있다.

상기 밀도의 발포체는 증기에 의해 예비 발포되고 일정한 모양으로 이루어진 주형에 충진되어 증기에 의해 서로 융착되어 성형물로 만들어진다. 성형물은 일정시간동안 냉각 공정을 거쳐 최종 성형물로 얻어진다.

본 발명의 각종 색상의 발포성 폴리스티렌으로부터 얻어진 발포체는 우수한 난연성과 오염이 되지 않는 자체의 색상을 유지, 형성한다. 따라서 검정색의 발포성 폴리스티렌의 경우에는 기존의 흰색의 발포성 폴리스티렌에 비하여 난연성을 60∼80% 정도 향상시킬 수 있다

따라서 건축물의 단열재로 사용중인 판넬(panel)에 적용시 연소에 의한 화재의 위험성을 크게 감소시킬 수 있으며 또한 판넬 제품의 다양한 색상으로 인해 외부로부터 오염을 방지하여 자체 제품의 가치를 유지하고 작업자가 작업시 구별이 용이하여 작업화에 상당히 도움을 줄 수 있다.

본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.

(실시예 1)

폴리스티렌(입경 0.9∼11mm) 19.75kg 과 검정 안료(500메시, 검정 OBP) 10g 를 트리칼슘포스페이드 50g을 물 중에 잘 교반 시켜 균일하게 현탁하였다. 30분 정도 교반을 원할히 해준 후 난연제 유기 브롬화물인 헥사브로모싸이클로도데칸 (HBCD), 기타 난연제(TBBA-아릴에테르, 브로미네이티드에폭시올리고머, 트리브로모페닐아릴에테르, 테트라브로모시클로옥탄)177g과 난연 보조제 디쿠밀퍼옥사이드 21g을 첨가한 후 온도를 103℃까지 가열하였다.

103℃까지 온도가 도달한 후 3분 후에 펜탄 1201g을 계량하여 첨가한 후 120분 후에 함침을 완료하였다. 가스를 함유한 폴리스티렌을 탈수 건조한 후 검정색의 발포 스티렌을 얻었다. 비드는 수증기에 의해 1분 후에 밀도 13 g/l로 발포화 되고 이때 발포립의 색상은 회색을 형성할 수 있다. 난연성을 KSM-3808법에 준하여 테스트하면 그 값이 0.1∼0.5초였다.

(실시예 2)

실시예 1에서 사용된 검정 안료 15g와 난연제 헥사브로모싸이클로도데칸 210g를 첨가하여 발포하였다. 발포체는 회색을 나타내고 14.6g/l로 성형품의 난연성은 0.2∼0.4초였다.

(실시예 3)

실시예 1에서 사용된 검정 안료 19g와 난연제 헥사브로모싸이클로도데칸 250g 를 첨가하여 발포하였다. 발포체는 회색/검정 색상을 나타내고 15.4g/l로 성형품의 난연성은 0.25∼0.45초였다.

(실시예 4)

실시예 1에서 사용된 검정 안료 10g과 헥사브로모싸이클로도데칸 110g을 첨가하여 발포체를 15.1g/l로 발포하였다. 이때 색상은 회색이고 난연성은 1.1∼2.1초였다.

본 발명의 효과는 특히 건축물의 판넬용으로 고안된 각종 색상의 발포성 폴리스티렌 수지를 제공하는 것으로, 기존의 흰색의 발포성 폴리스티렌에 비하여 난 연성이 60∼80% 향상되었으며 또한 물리적 성질 또한 동등한 수준을 유지하고 있으며 발포하여 성형된 제품의 색상이 본연의 색상을 유지하여 외부 오염원으로부터 오염되지 않아 쉽게 더러워지지 않는 특성을 지닌 폴리스티렌 수지를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 2단계 공정을 통한 함침 공정을 거쳐 안료와 난연제를 동시에 투입하여 얻어지는 발포성 폴리스티렌의 경우에는 일정한 양의 스팀으로 발포된 발포 입자의 내부 독립기포의 크기가 균일하고 작아져 발포입자간의 접착력이 향상되어 금형에서 일정한 모양으로 성형된 성형품의 강도가 우수해진다. 또한 안료의 침투력이 좋아 착색력이 뛰어난 것이다.

Claims

수성 현탁액 중에서 중합체인 폴리스티렌 기재에 안료 0.05∼5 중량%와 난연제 0.05∼5 중량%, 발포제 가스를 동시에 첨가시킴을 특징으로 하는 난연성 및 색상을 지니는 폴리스티렌계 발포성 수지의 제조방법
제 1항에 있어서, 상기 난연제로써 헥사브로모시클로도데칸, 브로미네이티드에폭시올리고머, TBBA-아릴에테르, 트리브로모페닐아릴에테르, 테트라브로모시크로옥탄 중에서 선택된 1종 이상의 난연제를 0.05∼5 중량% 사용함을 특징으로 하는 방법
제 1항에 있어서, 폴리스티렌 5∼50%에 일정량의 스티렌 모노머를 50∼95% 까지 첨가하여 폴리스티렌 수지를 제조하면서 발포성 수지를 제조하는 방법