KR20070108217A

KR20070108217A - 팽창성 스티렌 중합체 과립의 코팅 방법

Info

Publication number: KR20070108217A
Application number: KR1020077020069A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 알멘딩거; 클라우스 한; 요아힘 루흐; 게르트 에르만; 베른하르트 쉬미트
Original assignee: 바스프 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-11-08
Also published as: CN101115788B; DE102005005495A1; KR101196173B1; BRPI0607101A2; PL1846485T3; CN101115788A; EP1846485B1; EP1846485A1; MY143600A; ATE398647T1; DE502006000957D1; WO2006082232A1; MX2007008745A

Abstract

본 발명은 팽창성 스티렌 중합체 (EPS) 과립이 수중 과립화기의 수로의 물 중에 가용성, 유화성 또는 현탁성인 코팅제에 의해 코팅되는, 팽창제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물의 노즐판을 통한 압출과 추후 수중 과립화에 의한 코팅된 팽창성 스티렌 중합체 (EPS) 과립의 제조 방법에 관한 것이다.

팽창성 스티렌 중합체, 발포제, 수중 펠릿화, 코팅제, 글리세릴 스테아레이트

Description

팽창성 스티렌 중합체 과립의 코팅 방법 {METHOD FOR COATING EXPANDABLE STYRENE POLYMER GRANULES}

본 발명은 팽창성 스티렌 중합체 (EPS) 과립이 수중 펠릿화기의 수로에서 물 중에 가용성, 유화성 또는 현탁성인 코팅제로 코팅되는, 발포제 포함 스티렌 중합체 용융물의 다이판을 통한 압출 후 수중 펠릿화에 의한 코팅된 팽창성 스티렌 중합체 (EPS) 과립의 제조 방법에 관한 것이다.

주변 절연을 위한 소수성으로 처리된 팽창성 폴리스티렌 입자는, 예를 들어 국제 특허 공개 제97/4334호 및 유럽 특허 EP-A 제913 423호에 공지되어 있다. 이러한 경우에 소수화제는 실리카 겔상에 흡착되어 있으며, 이러한 형태로 후처리 및 건조 직후의 EPS 입자에 적용된다.

본 발명의 목적은 단순하고 저렴하며 또한 지지 물질상의 흡착 없이 수행될 수 있는 EPS 입자의 균일 코팅 방법을 발견하는 것이다.

이에 따라, 본 발명자들은 서두에 기재한 방법을 발견하였다.

적합한 코팅제는 양친매성 또는 소수성 유기 화합물이다. 소수성 유기 화합물 중에서, 특히 C₁₀-C₃₀-파라핀 왁스, N-메틸올아민과 지방산 유도체의 반응 생성물, C₉-C₁₁-옥소 알코올과 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 부틸렌 옥사이드와의 반응 생성물 또는 폴리플루오로알킬 (메트)아크릴레이트 또는 이의 혼합물을 언급할 수 있다. 이들은 바람직하게는 수성 유화액의 형태로 사용될 수 있다.

바람직한 소수화제로는 탄소 원자수가 10 내지 30이며 바람직하게는 융점이 10 내지 70℃, 특히 25 내지 60℃인 파라핀 왁스가 있다. 이러한 파라핀 왁스는, 예를 들어 시판 바스프사(BASF) 제품 라마시트(RAMASIT) KGT, 페르시스톨(PERSISTOL) E 및 페르시스톨 HP, 및 헨켈사(Henkel) 제조의 아베르신(AVERSIN) HY-N 및 산도즈사(Sandoz) 제조의 세롤(CEROL) ZN 중에 포함되어 있다.

적합한 소수화제의 다른 부류는 지방산 유도체, 예를 들어 지방산 아미드, 아민 또는 알코올과 N-메틸올아민과의 수지형 반응 생성물로 이루어지며, 예를 들어 미국 특허 US-A 제2 927 090호 또는 영국 특허 GB-A 제475 170호에 기재되어 있는 바와 같다. 이의 융점은 일반적으로 50 내지 90℃이다. 이러한 수지는, 예를 들어 시판 바스프사 제품 페르시스톨 HP 및 훽스트사(Hoechst) 제조의 아르코포브(ARCOPHOB) EFM 중에 포함되어 있다.

마지막으로, 폴리플루오로알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 폴리퍼플루오로옥틸 아크릴레이트가 또한 적합하다. 폴리퍼플루오로옥틸 아크릴레이트 물질은 시판 바스프사 제품 페르시스톨 O 및 페르제사(Pfersee) 제조의 올레오포볼(OLEOPHOBOL) C 중에 포함되어 있다.

가능한 양친매성 코팅제로는 대전방지제, 예컨대 유화제 K30 (2차 나트륨 알칸술포네이트의 혼합물) 또는 글리세릴 스테아레이트, 예컨대 글리세릴 모노스테아레이트 GMS 또는 글리세릴 트리스테아레이트가 있다.

본 발명에 따른 팽창성 스티렌 중합체를 제조하기 위해, 발포제는 중합체 용융물 내로 혼합된다. 방법은 a) 용융물 제조 단계, b) 혼합 단계, c) 냉각 단계, d) 수송 단계, 및 e) 펠릿화 단계를 포함한다. 각각의 이러한 단계는 플라스틱 가공에서 공지되어 있는 장치들 또는 장치 조합들에 의해 수행될 수 있다. 혼합을 위해, 정적 또는 동적 혼합기, 예를 들어 압출기가 적합하다. 중합체 용융물은 중합 반응기에서 직접 수득되거나, 중합체 과립을 용융시킴으로써 혼합 압출기에서 직접 생성되거나 별도의 용융 압출기에서 생성될 수 있다. 용융물의 냉각은 혼합 장치 또는 별도의 냉각기에서 수행될 수 있다. 펠릿화의 가능한 방법으로는, 예를 들어 가압 수중 펠릿화, 회전 나이프를 사용하는 펠릿화 및 냉각액 또는 아토마이즈화 과립의 분무 아토마이징에 의한 냉각이 있다. 방법을 수행하는데 적합한 장치 배열로는, 예를 들어

a) 중합 반응기 - 정적 혼합기/냉각기 - 펠릿화기

b) 중합 반응기 - 압출기 - 펠릿화기

c) 압출기 - 정적 혼합기 - 펠릿화기

d) 압출기 - 펠릿화기

가 있다.

발포제를 포함하는 스티렌 중합체 용융물은 일반적으로 140 내지 300℃, 바람직하게는 160 내지 240℃ 범위의 온도에서 다이판을 통해 압출된다. 유리전이온도의 영역까지 냉각시킬 필요는 없다.

본 발명에 따라, 수득되는 팽창성 스티렌 중합체 (EPS) 과립의 코팅은 물 중에 가용성, 유화성 또는 현탁성인 코팅제를 사용하여 펠릿화기에서 수행된다.

팽창성 스티렌 중합체를 제조하는데 특히 바람직한 방법은,

a) 스티렌 단량체, 및 적절한 경우 공중합성 단량체를 중합시키는 단계,

b) 수득된 스티렌 중합체 용융물을 탈기시키는 단계,

c) 발포제, 및 적절한 경우 첨가제를 150℃ 이상, 바람직하게는 180 내지 260℃의 온도에서 정적 또는 동적 혼합기를 사용하여, 스티렌 중합체 용융물 내로 혼합하는 단계,

d) 발포제를 포함하는 스티렌 중합체 용융물을 120℃ 이상, 바람직하게는 150 내지 200℃의 온도로 냉각시키는 단계,

e) 적절한 경우 첨가제 또는 충전제를 첨가하는 단계,

f) 다이판의 출구 측면의 직경이 1.5 ㎜ 이하인 구멍이 있는 다이판을 통해 배출시키는 단계, 및

g) 다이판 직후, 코팅제의 용액, 유화액 또는 현탁액의 존재하에 수중에서 발포제를 포함하는 용융물을 펠릿화시키는 단계

를 포함한다.

UWP에서의 가변성 역압은 압축 및 부분 발포된 과립 둘 다를 조절된 방식으로 생성될 수 있게 한다. 일반적으로, 펠릿화는 1 내지 25 bar, 바람직하게는 5 내지 15 bar 범위의 압력에서 수행된다. 심지어 기핵제가 사용되는 경우에도, UWP의 다이판에서의 부분 발포가 제어가능하다.

EPS 과립은 일반적으로 각각의 경우 고체 함량을 기준으로 0.01 내지 0.5 중량％, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 중량％의 코팅제로 코팅된다. 적용되는 코팅제의 양은, 예를 들어 수로에서의 농도를 통해 설정될 수 있다. 코팅제는 일반적으로 물 중 고체 함량을 기준으로 0.05 내지 20 중량％, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량％ 범위의 양으로 수중 펠릿화기의 수로에서 사용된다. 일정한 코팅 품질을 달성하기 위해, 수로에서의 코팅제의 농도는, 예를 들어 EPS 코팅이 수행되는 양에 상응하는 코팅제를 일정하게 계량 첨가함으로써, 일정하게 유지되어야 한다.

수중 펠릿화기의 수로의 온도는 EPS 과립이 단지 표면상에서 코팅되며 완전 함침되지 않도록 스티렌 중합체의 유리전이온도보다 낮아야 한다. 온도는 바람직하게는 5 내지 80℃, 특히 10 내지 60℃의 범위이다.

본 발명에 따른 팽창된 폴리스티렌 입자는 물에 계속 노출되는 성형물의 제조를 위해, 예를 들어 지붕 절연용 또는 주변 절연용 판을 위해, 부유체(floatation body) 또는 감수성 포장재, 예컨대 생선 박스를 위해 유리하게 사용될 수 있다.

실시예에서 언급된 부 및 백분율는 중량에 의한 것이다.

물 흡수율을 DIN 53 433에 따라 측정하였으며, 물 투과도는 직경 100 ㎜의 파이프를 두께 100 ㎜의 슬라브 상에 붙이고, 100 ㎜의 물의 컬럼 높이로 충전하는 방법에 의해 측정하였다.

24시간 후, 확인하여, 발포 슬라브의 하부에서 물이 배출되는 것이 관찰할 수 있는지 여부를 결정하였다. 수위의 하락은 ㎜로 측정하였다. 실험 전, 건조 오븐에서 발포 슬라브를 60℃에서 24시간 동안 컨디션 조절하였다. 그 후, 파이프를 실리콘 고무에 의해 접착시켰다.

코팅제

페르시스톨 HP = 바스프사 제조의 소수화제, 파라핀 (융점 52 내지 54℃) 22.8％ 및 N-메틸올멜라아민 및 스테아릴아미드로부터 유도된 수지 (융점 70℃) 9.6％를 포함하는 수성 유화액.

라마시트 KGT = 바스프사 제조의 소수화제, 파라핀 (융점 52 내지 54℃) 16.6％를 포함하는 수성 유화액.

플루라팍(Plurafac) LF = 에틸렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드와 C₉-C₁₁-옥소 알코올과의 반응 생성물.

실시예 1 내지 3

6 중량％의 n-펜탄이 혼합된, 점도수 VN 75 ㎖/g (M_W = 185 000 g/몰, 다분산도 M_w/M_n = 2.6)의 폴리스티렌을 포함하는 폴리스티렌 용융물을 실시예를 위해 사용하였다. 발포제를 포함하는 용융물을 처음의 260℃에서 190℃의 온도로 냉각시켰다.

폴리스티렌 용융물, 발포제 및 난연제를 포함하는 혼합물을 32개의 구멍(각 구멍의 직경은 0.75 ㎜임)이 있는 다이판을 통해 60 kg/h에서 사출시켰다. 가압 수중 펠릿화 설비의 조력으로 크기 분포가 좁은 압축 과립이 생성되었다.

수중 펠릿화의 냉각수는 0.5 내지 10 중량％ 농도의 하기 표 1에 나타낸 코팅액 또는 소수화제의 수성 유화액의 형태였다. 일정한 코팅 품질을 수득하기 위해, 물 중 코팅제의 농도를 일정하게 유지할 필요가 있었다. 이는 손실 스트림에 상응하는 양의 코팅제를 피스톤 멤브레인 펌프에 의해 순환 수로 내로 직접 계량 첨가함으로써 달성하였다. 물 손실분은 직접적인 물 탱크 내로의 조절된(throttled) 유입물에 의해 보상되었다.

상기 과립을 증기의 스트림에서 예비 발포시켜, 발포된 비드 (20 g/ℓ)를 제조하고, 24시간 동안 저장한 후, 기밀 금형 중의 증기에 의해 융합시켜, 발포체를 제조하였다.

비교예 C1

비교예를 수중 과립화를 순환 수로에서 소수화제 없이 수행하는 것을 제외하고, 실시예와 같이 수행하였다.

Claims

팽창성 스티렌 중합체 (EPS) 과립이 수중 펠릿화기의 수로에서 물 중에 가용성, 유화성 또는 현탁성인 코팅제로 코팅되는, 발포제를 포함하는 스티렌 중합체 용융물의 다이판을 통한 압출 후 수중 펠릿화에 의한 코팅된 팽창성 스티렌 중합체 (EPS) 과립의 제조 방법.
제1항에 있어서, 코팅제로서 양친매성 또는 소수성 유기 화합물을 사용하는 방법.
제2항에 있어서, 코팅제로서 C₁₀-C₃₀-파라핀 왁스, N-메틸올아민과 지방산 유도체의 반응 생성물 또는 폴리플루오로알킬 (메트)아크릴레이트 또는 이의 혼합물의 수성 유화액을 사용하는 방법.
제2항에 있어서, 코팅제로서 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 부틸렌 옥사이드와 C₉-C₁₁-옥소 알코올과의 반응 생성물을 사용하는 방법.
제2항에 있어서, 코팅제로서 대전방지제를 사용하는 방법.
제2항에 있어서, 코팅제로서 글리세릴 스테아레이트를 사용하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 수중 펠릿화기의 수로에서의 코팅제의 양이 물 중 고체 함량을 기준으로 0.05 내지 20 중량％의 범위인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 수중 펠릿화기에서의 수로의 온도가 5℃ 내지 80℃의 범위인 방법.