KR20080035223A - 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자, 그 제조방법및 그 수지 입자로 제조된 발포 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자, 그 제조방법 및 그 수지 입자로 제조된 발포 성형품에 관한 것으로서, 상기 수지 입자는 스티렌계 수지, 숯 및 발포제를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자는 낮은 밀도에서도 열전도도가 낮아 단열성이 우수하다는 장점이 있으며, 여과 효과, 습도 조절 효과 등 인체에 유익한 숯의 기능을 발현할 수 있는 장점이 있다.
현탁, 숯, 발포성, 스티렌, 공중합체, 밀도, 열전도도, 단열성
Description
본 발명은 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자, 그 제조방법 및 그 수지 입자로 제조된 발포 성형품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 낮은 밀도에서도 열전도도가 낮아 단열성이 우수한 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자, 그 제조방법 및 그 수지 입자로 제조된 발포 성형품에 관한 것이다.
발포 스티렌 수지(expandable polystyrene: EPS)는 일반적으로 스티렌 단량체에 중합 개시제와 펜탄, 부탄 등의 탄화수소 가스 또는 할로겐화 탄화수소계 화합물 등의 발포제를 함유시켜 물에 의한 현탁 중합으로 0.2-3.0mm의 구상 입자(비드, bead) 형태의 발포스티렌 수지 입자를 얻어진다. 얻어진 발포스티렌 수지 입자(비드)는 세척, 건조 및 선별(Sieving)된 후 발포체 성형품으로 제조된다.
발포체 성형품이 제조되는 방법은 다음과 같다. 스티렌 수지에 발포제가 함 침된 발포스티렌 수지 입자를 수증기 등에 의해 연화점 이상으로 가열시켜 내부에 독립 기포를 갖는 입자형의 예비 발포 입자를 제조하여 숙성 저장조에서 일정시간동안 숙성한다. 이렇게 제조된 발포 입자는 백색의 색상을 지닌다. 상기 예비 발포 입자를 수증기 등으로 내부를 가열할 수 있는 폐쇄형 금형 중에서 수증기 등으로 더욱 가열하여 발포 입자의 체적 팽창에 의해 상호 융착시켜 EPS 발포체 성혐품을 제조할 수 있다. 상기 발포 성형품은 체적의 98%가 공기이고 나머지 2%가 수지인 자원 절약형 소재이다. EPS를 이용한 발포 성형품은 완충성, 방수성, 보온성 및 단열성이 우수하여 가전제품의 포장재, 농수산물 상자, 양식용 부자, 건축물 단열재 등으로 사용된다. 단열재로 사용될 경우, 건축물 벽면의 두께 및 넓이에 따라 성형품은 가열된 구리선으로 쉽게 절단하여 사용될 수 있다.
단열용으로 사용되는 EPS 발포체 성형품은 일반적으로 약 30g/l의 비중에서 단열성이 가장 우수하지만, 재료 및 공간 절약을 위해 보다 낮은 비중에서 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 비중이 낮아질수록 EPS 발포 성형품의 열전도도가 증가하여 단열 '가'군 규격(KSM 3808)의 필요조건을 만족시키는 단열성을 갖지 못한다.
발포체의 열전도도는 흑연, 카본블랙, 금속 산화물, 금속 분말 또는 안료와 같은 무열 재료의 혼입에 의해 감소될 수 있음은 공지되어 있다. 국제 특허 공개 공보 WO 제00/43442호에는 폴리스티렌 수지를 알루니늄 소판과 함께 압출기에서 용융시키고 펜탄과 혼합시킨 후 스트랜드 그래뉼화장치에 의해 그래뉼화하여 발포스티렌 수지 입자를 제조하였다. 그러한 이는 다소 복잡한 방법이며 현탁 중합법에 비해 경제적으로 불리하다. 유럽 특허 등록 제620246호에는 미립자상 무열 재료, 특히 카본블랙 또는 흑연을 예비 발포화된 EPS 발포체 표면 또는 아직 발포화되지 않은 EPS 입자 표면에 코팅하는 방법을 기재하고 있다. 그러나 EPS 입자의 표면에 무열 재료를 분포시키는 것은 성형시 융착을 저해시킬 수 있으며, 또한 성형물의 표면에서 벗겨질 수 있다. 두 경우 모두 무열 재료는 폴리스티렌 입자의 내부에 균일하게 분포되지 않는다.
국제 특허 공개 WO 제98/51734호에는 스티렌을 흑연 입자의 존재 하에 수상에서 현탁 중합함으로써 흑연 입자를 함유하는 열전도도가 우수한 발포성 스티렌 입자가 기재되어 있다. 흑연의 입도는 1 내지 50㎛이다. 그러나 흑연은 장기간에 걸친 분진 흡입시 진폐를 유발하는 등 인체 유해성의 단점이 있다.
이러한 종래 기술의 단점을 보완하기 위해 본 발명자들의 오랜 연구 결과, 숯을 포함한 발포스티렌 수지 입자를 제공하게 되었다.
숯은 여과 효과, 습도 조절 효과, 음이온 발생 효과, 원적외선 온열 효과, 냄새 제거 효과, 유해전자파 차단효과 등 유익한 효과를 지니고 있어서 침구류, 생활용품, 미용, 장식 및 소품류 등 여러 분야에서 널리 이용되고 있으며, 식용으로도 사용되고 있다.
특히 단열용으로 사용되는 EPS 발포체 성형품에 숯이 포함될 경우, 우수한 단열효과 외에 여러 효과를 동시에 지닐 것으로 예상되는 것은 지극히 당연하다.
따라서 본 발명의 목적은 낮은 밀도에서도 열전도도가 낮아 단열성이 우수한 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자, 그 제조방법 및 그 수지 입자로 제조된 발포 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 여과 효과, 습도 조절 효과 등 인체에 유익한 숯의 기능을 발현할 수 있는 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자, 그 제조방법 및 그 수지 입자로 제조된 발포 성형품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 스티렌계 수지 100중량부; b) 숯 0.1 내지 15 중량부; 및 c) 발포제를 포함하여 이루어지는, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자를 제공한다.
본 발명은 또한 스티렌계 단량체를 숯의 존재 하에 수상에서 현탁중합하는 단계를 포함하여 이루어지고, 발포제의 첨가시기는 현탁 중합 전, 현탁 중합 진행 중 또는 현탁 중합 종료 후인 것인, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 스티렌계 수지 입자를 수상에서 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 숯과 발포제를 함침하는 단계를 포함하여 이루어지는, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 a) 스티렌계 수지 입자를 숯과 함께 압출기에서 용융 혼합하는 단계; b) 스티렌계 수지 용융 혼합물을 그래뉼화하는 단계; c) 그래뉼화된 스티렌계 수지 입자를 수상에 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 발포제를 함침하는 단계;를 포함하여 이루어지는 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자로 제조된 발포 성형품을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자는 a) 스티렌계 수지 100중량부; b) 숯 0.1 내지 15 중량부; 및 c) 발포제;를 포함하여 이루어진다.
스티렌계 수지는 본 발명의 발포스티렌 수지 입자의 중합체 매트릭스로서, 호모 폴리스티렌수지는 물론, 스티렌과 스티렌과 공중합이 가능한 단량체의 공중합체를 포함한다. 상기 스티렌과 공중합이 가능한 단량체로는 에틸렌계 불포화 공단량체를 예시할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 에틸스티렌, 디메틸스티렌, 파라-메틸스티렌 등의 알킬 스티렌 알파-메틸스티렌, 알파-에틸스티렌, 알파-프로필스티렌, 알파-부틸스티렌 등의 알파-알킬스티렌 클로로스티렌, 브로모스티렌 등의 할로겐화 스티렌 메틸아크릴레이트, 알킬메타아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트 등의 알킬아크릴레이트 다이비닐벤젠 아크릴로니트릴 부타디엔 이소부틸렌 염화비닐 이소프렌 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
스티렌 공중합체에 있어서, 스티렌과 공중합되는 단량체(공단량체)의 반복단위의 함량은 스티렌 공중합체 전체에 대하여 바람직하게는 30중량% 이하이다.
본 발명의 발포성 스티렌계 수지 입자 내에 포함되는 숯으로는 통상적으로 사용되는 숯을 사용할 수 있으며, 비한정적으로는 검탄, 백탄, 활성탄 등을 예시할 수 있다. 상기 숯의 함량은 발포성 스티렌계 수지의 원하는 열전도도에 따라 결정되며, 바람직하게는 발포 스티렌계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 15 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부, 가장 바람직하게는 1 내지 5 중량부이다. 숯의 함량이 0.1 중량부 미만이면 열전도도의 개선효과가 미미하고, 15 중량부를 초과하면 더 이상 무열재료로서의 효과가 개선되지 않고, 특별한 장점 없이 경제적으로 불리하며, 분산안정성에 문제가 있다.
본 발명의 발포성 스티렌계 수지 입자 내에 포함되는 발포제로는 발포성 스티렌계 수지 입자를 제조하는 데 통상적으로 사용되는 발포제를 사용할 수 있으며, 상온 및 상압에서 기체 또는 액체이고, 수지 입자를 용해하지 않는 휘발성 유기 화합물이면 제한 없이 사용할 수 있다. 비한정적인 예로는 프로판, 이소부탄, 노말부탄, 이소펜탄, 노말펜탄 등의 지방족 탄화수소 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 고리형 지방족 탄화수소 할로겐화 탄화수소계 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 발포제의 함량은 발포성 스티렌계 수지 100 중량부에 대하여 바람직하게는 3 내지 15중량부이고, 더욱 바람직하게는 3 내지 10중량부이다. 발포제의 함량이 3중량부 미만이면, 발포효과가 미미하고, 15중량부를 초과하면 특별한 발포 효과의 개선 없이 경제적으로 불리할 뿐이다.
본 발명의 발포성 스티렌계 수지 입자의 평균 입경은 바람직하게는 0.2 내지 3mm이다.
본 발명에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 첫번째 제조방법은 스티렌계 단량체를 숯의 존재 하에 수상에서 현탁중합하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 발포제의 첨가시기는 현탁 중합 전, 현탁 중합 진행 중 또는 현탁 중합 종료 후이다. 상기 현탁 중합 전에 첨가한다는 의미는 스티렌계 단량체를 포함하는 현탁액에 개시제를 투입하기 전에 발포제를 첨가한다는 의미이다.
스티렌계 단량체는 스티렌 단량체는 물론 스티렌 단량체와 공중합 가능한 공단량체를 포함한다. 스티렌 단량체와 공중합 가능한 공단량체는 공중합되어 상기 발포성 스티렌계 수지 입자를 형성할 수 있는 공단량체와 동일하다.
스티렌 단량체와 공중합 가능한 공단량체의 첨가량은 스티렌계 단량체 전체에 대하여 30중량% 이하이다.
숯 및 발포제는 본 발명인 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 구성 성분인 숯 및 발포제와 동일하다.
본 단계는 통상적인 현탁중합으로 수행될 수 있으며, 상기 발포제의 첨가시기는 현탁 중합 전, 현탁 중합 진행 중 또는 현탁 중합 종료 후이다
본 단계를 수행하기 위하여 통상적으로 사용되는 중합개시제가 첨가될 수 있 으며, 바람직하게는 스티렌계 단량체에 용해되고, 반감기가 50~120℃에서 10시간인 개시제를 사용할 수 있다. 구체적으로는 쿠멘히드록시 퍼옥사이드, 지쿠밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 2-에틸헥사노에이트, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트, 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드 등의 유기 과산화물 아조비스 이소부틸니트릴 등의 아조 화합물 또는 이들의 혼합물을 예시할 수 있다. 중합개시제의 총 사용량은 스티렌계 단량체 100 중량부에 대해 0.01 내지 2중량부가 바람직하다.
본 단계를 수행하기 위하여 통상적으로 사용되는 현탁안정제가 첨가될 수 있으며, 폴리비닐 알코올, 메틸 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈 등의 친수성 고분자, 제3 인산칼슘, 피로포스포릭 산 마그네슘 등의 난수용성 무기물염, 또는 이들의 혼합물을 예시할 수 있다.
본 단계를 수행하기 위하여 상기 현탁안정제와 함께 통상적으로 사용되는 계면활성제를 병용할 수 있으며, 난수용성 무기물염을 현탁안정제로 사용할 경우 알킬 술폰산 나트륨이나 도데실 벤젠 술폰산 나트륨 등의 음이온계 계면활성제를 병용할 수 있다.
상기 현탁안정제의 첨가량은 스티렌계 단량체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 난수용성 무기물염과 음이온성 계면활성제를 병용하는 경우에는 스티렌계 단량체 100 중량부에 대하여 난수용성 무기물염을 0.05 내지 3중량부, 음이온성 계면활성제를 0.0001 내지 0.5중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
본 단계를 수행하기 위하여 단량체의 중합시에 헥사브로모시클로도데칸 등의 난연제, 2,3-디메틸 2,3-디페닐 부탄 등의 난연조제, 폴리에틸렌 왁스, 실리카 등의 셀 조정제, 가소제, 연쇄이동제 등의 발포성 스티렌계 수지 입자의 제조를 위하여 통상적으로 사용되는 첨가제를 첨가할 수 있다.
또한 본 단계를 수행하기 위하여 미리 제조된 발포성 스티렌계 수지 입자가 리사이클링되어 첨가될 수 있으며, 첨가되는 리사이클링 수지 입자는 스티렌계 단량체 100중량부에 대하여 10중량부 이하가 바람직하다.
본 단계의 공정온도 및 압력은 통상적인 현탁중합의 온도 및 압력으로서, 반응용매의 끓는점, 반응속도에 따라 정하여지며, 예를 들면 공정온도는 90 내지 130℃이다. 반응시간은 반응이 충분히 수행될 수 있는 시간이면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 두 번째 제조방법은 스티렌계 수지 입자를 수상에서 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 숯과 발포제를 함침하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 수상에서 현탁되는 스티렌계 수지 입자는 본 발명인 발포성 스티렌계 수지 입자의 매트릭스 수지 입자인 스티렌계 수지 입자와 동일하다. 따라서 호모 폴리스티렌수지는 물론, 스티렌과 스티렌과 공중합이 가능한 단량체의 공중합체를 포함하며, 스티렌 공중합체에 있어서, 스티렌과 공중합되는 단량체(공단량체)의 반복단위의 함량은 스티렌 공중합체 전체에 대하여 바람직하게는 30중량% 이하이다.
스티렌계 수지 입자는 스티렌 및 필요에 따라 30중량% 이하인 공단량체가 통상적인 현탁중합공정으로 중합된 것으로, 예를 들면 50% 내지 100%, 보다 한정적으 로는 70% 내지 100%의 전환율로 중합된 스티렌계 수지 입자일 수 있다.
상기 스티렌계 입자의 중합제조시 헥사브로모시클로도데칸 등의 난연제, 2,3-디메틸 2,3-디페닐 부탄 등의 난연조제, 폴리에틸렌 왁스, 실리카 등의 셀 조정제, 가소제, 연쇄이동제 등의 통상적인 발포스티렌 수지 입자의 제조에 사용되는 첨가제를 첨가하여, 70% ~ 100%을 전환율로 중합하여 얻어진 스티렌 수지를 현탁안정제를 포함하는 수상에서 현탁시킨다. 얻어진 현탁액에 숯과 발포제를 함침하여 발포스티렌 수지 입자를 제조한다.
본 단계의 스티렌계 수지 입자를 수상에서 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 숯과 발포제를 함침하는 공정은 통상적인 방법으로 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 세번째 제조방법은 a) 스티렌계 수지 입자를 숯과 함께 압출기에서 용융 혼합하는 단계; b) 스티렌계 수지 용융 혼합물을 그래뉼화하는 단계; c) 그래뉼화된 스티렌계 수지 입자를 수상에 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 발포제를 함침하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 스티렌계 수지 입자로는 상기 두 번째 방법의 스티렌계 수지 입자와 동일한 것을 사용할 수 있다.
a) 스티렌계 수지 입자를 숯과 함께 압출기에서 용융 혼합하는 단계는 통상적인 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 스티렌계 수지 입자, 숯 및 필요에 따라 헥사브로모시클로도데칸 등의 난연제, 2,3-디메틸 2,3-디페닐 부탄 등의 난연조 제, 폴리에틸렌 왁스, 실리카 등의 셀 조정제, 가소제를 함께 압출기에서 용융 혼합하면서 수행될 수 있다.
b) 스티렌계 수지 용융 혼합물을 그래뉼화하는 단계는 통상적인 그래뉼화 공정으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 통상적인 스트랜드 그래뉼화 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
c) 그래뉼화된 스티렌계 수지 입자를 수상에 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 발포제를 함침하는 단계는 통상적인 현탁 및 함침 공정으로 수행될 수 있다.
상기 방법들에 의해 얻어지는 발포성 스티렌계 수지 입자의 현탁액은 통상적인 탈수 및 건조 과정을 거쳐 수분함량이 예를 들어 0.3중량%이하인 입자로 제조된다. 제조된 수지 입자는 표면 피복제로 코팅될 수 있으며, 표면 피복제의 예로는 발포성 스티렌계 수지 입자 제조에 통상적으로 사용되는 것으로서, 예를 들면 글리시딜 트리 스테아레이트, 글리시딜 모노 스테아레이트, 징크 스테아레이트, 대전방지제 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따라 성형물을 제조하기 위한 본 발명의 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 발포 공정은 통상적인 발포 공정으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 수증기, 열풍, 온수 등을 사용하여 수행될 수 있다.
이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
예비용해조 1에 스티렌 단량체 10kg을 넣고 200rpm으로 교반하면서 숯 600g(예비용해조 1 및 2에 투입되는 총 단량체 15kg 대비 4 중량부), 폴리에틸렌 왁스 15g을 가한 후 60℃로 승온시키고 60분 동안 유지하여 첨가물을 용해시킨 후 상온에 방치하여 냉각시켰다.
예비용해조 2에는 중합개시제로서 벤조일 퍼옥사이드(BPO) 75g, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트 8g, 및 지쿠밀 퍼옥사이드 45g과, 가교제로서 다이비닐벤젠(DVB)3.75g, 및 스티렌 단량체 5kg을 넣고 상온에서 30분 동안 교반시켜 용해시킨 다음 예비용해조 1에서 만든 용액을 붓고 다시 30분간 교반하였다.
별도로, 40L의 내압 중합조에 순수 15kg을 넣고 제3 인산칼슘 25 g, 음이온성 계면활성제로서 도데실 벤젠 술폰산 나트륨 5g을 가하여 현탁액을 제조한 후 예비용해조에서 만든 용액을 붓고 30분간 300rpm으로 교반하였다. 그 후 반응기 온도를 90℃로 승온, 유지시키면서 중합율이 70%가 될 때까지 중합시켰다.
그 후, 상기 내압 중합조를 밀폐한 후 다시 110℃로 승온시키면서 1200g의 펜탄을 40g/분의 속도로 투입하였다. 투입이 완료되고 온도가 110℃에 도달한 후 2시간 동안 이를 유지시키고, 그 다음 45℃까지 냉각시켜 발포스티렌 수지 입자를 수득하였다.
수득된 수지 입자를 탈수시킨 후 유동층을 건조시켜 입자 표면의 수분이 0.3% 이하가 되도록 한 다음 입자 크기 별로 선별하였다. 그 중 입자 크기가 0.9 mm ~ 1.0 mm인 중합수지를 믹서에 넣고 중합수지에 대하여 500 ppm의 폴리에틸렌 글리콜, 2000 ppm의 글리시딜 트리 스테아레이트와 1000 ppm의 징크 스테아레이트를 가하여 20분 동안 교반시켰다.
이렇게 얻어진 발포스티렌 수지 입자를 60배 배율로 발포 및 성형 후, KSL 9016 측정법에 의하여 열전도도를 측정하였다. 열전도도는 0.0319W/mK이었다.
[실시예 2]
스티렌 중합체 제조 단계
예비용해조 1에 스티렌 단량체 10kg을 넣고 200rpm으로 교반하면서 폴리에틸렌 왁스 15g을 가한 후 60℃로 승온시키고 60분 동안 유지하여 첨가물을 용해시킨 후 상온에 방치하여 냉각시켰다.
예비용해조 2에는 중합개시제로서 벤조일 퍼옥사이드(BPO) 75g, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트 8g, 및 지쿠밀 퍼옥사이드 45g과, 가교제로서 다이비닐벤젠(DVB)3.75g, 및 스티렌 단량체 5kg을 넣고 상온에서 30분 동안 교반시켜 용해시킨 다음 예비용해조 1에서 만든 용액을 붓고 다시 30분간 교반하였다.
별도로, 40L의 내압 중합조에 순수 15kg을 넣고 제3 인산칼슘 25 g, 음이온성 계면활성제로서 도데실 벤젠 술폰산 나트륨 5g을 가하여 현탁액을 제조한 후 예비용해조에서 만든 용액을 붓고 30분간 300rpm으로 교반하였다.
그 후 반응기 온도를 90℃로 승온, 유지시키면서 중합율이 70%가 될 때까지 중합시킨 후, 125℃에서 1시간 동안 반응 후 냉각시킨 다음, 배출, 탈수, 건조하여 폴리스티렌 중합체를 얻었다.
숯을 포함하는
발포스티렌
수지 입자 제조 단계
상기 얻어진 스티렌 중합체를 입자 크기 별로 선별하였다.
입자 크기가 0.9 mm ~ 1.0 mm인 중합체 15kg을 40L의 내압 중합조에 순수 15kg을 넣고 숯 600g, 펜탄1200g, 톨루엔 75g, 제3 인산칼슘 25 g, 음이온성 계면활성제로서 도데실 벤젠 술폰산 나트륨 5g을 가한 후 내압 중합조를 밀폐 후 30분간 300rpm으로 교반하였다. 그 후 반응기를 120℃로 승온시켰다. 120℃에 도달한 후 2시간 동안 이를 유지시키고, 그 다음 45℃까지 냉각시켜 발포스티렌 수지 입자를 수득하였다.
수득된 수지 입자를 탈수시킨 후 유동층을 건조시켜 입자 표면의 수분이 0.3% 이하가 되도록 하였다. 얻어진 발포스티렌 수지 입자를 중합수지에 대하여 500 ppm의 폴리에틸렌 글리콜, 2000 ppm의 글리시딜 트리 스테아레이트와1000 ppm의 징크 스테아레이트를 가하여 20분 동안 교반시켰다.
이렇게 얻어진 발포스티렌 수지 입자를 60배 배율로 발포 및 성형 후, KSL 9016 측정법에 의하여 열전도도를 측정하였다. 열전도도는 0.0320W/mK이었다.
[실시예 3]
숯을 포함하는 스티렌 중합체 제조 단계
실시예 2의 스티렌 중합체 제조 단계에서 얻어진 스티렌 중합체 15kg, 숯 600g와 함께 교반기에서 교반한 후, Twin 압출기에서 그래뉼화하여 평균 직경이 1.2mm인 숯을 포함하는 스티렌 중합체 입자를 얻었다.
발포제
함침
단계
얻어진 숯을 포함하는 스티렌 중합체 입자 15kg을 40L의 내압 중합조에 순수 15kg을 넣고 펜탄1200g, 제3 인산칼슘 25 g, 음이온성 계면활성제로서 도데실 벤젠 술폰산 나트륨 5g을 가한 후 내압 중합조를 밀폐 후 30분간 300rpm으로 교반하였다. 그 후 반응기를 120℃로 승온시켰다. 120℃에 도달한 후 2시간 동안 이를 유지시키고, 그 다음 45℃까지 냉각시켜 발포스티렌 수지 입자를 수득하였다.
수득된 발포스티렌 수지 입자를 탈수시킨 후 유동층을 건조시켜 입자 표면의 수분이 0.3% 이하가 되도록 하였다. 얻어진 발포스티렌 수지 입자를 중합수지에 대하여 500 ppm의 폴리에틸렌 글리콜, 2000 ppm의 글리시딜 트리 스테아레이트와1000 ppm의 징크 스테아레이트를 가하여 20분 동안 교반시켰다.
이렇게 얻어진 발포스티렌 수지 입자를 60배 배율로 발포 및 성형 후, KSL 9016 측정법에 의하여 열전도도를 측정하였다. 열전도도는 0.0319W/mK이었다.
[비교예]
숯을 사용하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포성 스티렌 수지 입자를 얻었다. 얻어진 발포스티렌 중합체를 60배 배율로 발포 및 성형 후, KS L9016 측정법에 의하여 열전도도를 측정하였다. 열전도도는 0.034W/mK이었다.
상기 실시예와 비교예에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 숯을 포함하는 발포스티렌 수지 입자의 열전도도가 현저히 감소하여 단열성이 현저히 개선되었음을 확인하였다.
따라서 본 발명의 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자는 낮은 밀도에서도 열전도도가 낮아 단열성이 우수하다는 장점이 있으며, 인체에 유익한 숯의 기능을 발현할 수 있는 장점이 있다.
Claims (9)
- a) 스티렌계 수지 100중량부;b) 숯 0.1 내지 15 중량부; 및c) 발포제;를 포함하여 이루어지는, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자.
- 제1항에 있어서,스티렌계 수지는 호모 폴리스티렌수지이거나, 스티렌과 스티렌과 공중합 가능한 공단량체의 공중합체로서, 상기 공단량체는 에틸스티렌, 디메틸스티렌, 파라-메틸스티렌, 알파-메틸스티렌, 알파-에틸스티렌, 알파-프로필스티렌, 알파-부틸스티렌, 클로로스티렌, 브로모스티렌, 메틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 다이비닐벤젠, 아크릴로니트릴, 부타디엔, 이소부틸렌, 염화비닐, 이소프렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자.
- 제2항에 있어서,스티렌과 스티렌과 공중합 가능한 공단량체의 공중합체에 있어서, 공단량체의 반복단위의 함량은 스티렌 공중합체 전체에 대하여 30중량% 이하인 것인, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자.
- 제1항에 있어서,발포제의 함량은 스티렌계 수지 100 중량부에 대하여 3 내지 15중량부인 것인, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자.
- 제1항에 있어서,숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 평균입경은 0.2 내지 3mm인 것인, 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자.
- 스티렌계 단량체를 숯의 존재 하에 수상에서 현탁중합하는 단계를 포함하여 이루어지고, 발포제의 첨가시기는 현탁 중합 전, 현탁 중합 진행 중 또는 현탁 중합 종료 후인 것인, 제1항에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 제조방법.
- 스티렌계 수지 입자를 수상에서 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 숯과 발포제를 함침하는 단계를 포함하여 이루어지는, 제1항에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 제조방법.
- a) 스티렌계 수지 입자를 숯과 함께 압출기에서 용융 혼합하는 단계;b) 스티렌계 수지 용융 혼합물을 그래뉼화하는 단계;c) 그래뉼화된 스티렌계 수지 입자를 수상에 현탁하고, 현탁된 스티렌계 수지 입자에 발포제를 함침하는 단계;를 포함하여 이루어지는, 제1항에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자의 제조방법.
- 제1항에 따른 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자로 제조된 발포 성형품.
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| KR1020060101593A KR100829345B1 (ko) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | 숯을 포함하는 발포성 스티렌계 수지 입자, 그 제조방법및 그 수지 입자로 제조된 발포 성형품 |
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