KR20080063360A - 물체의 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체를 상기 물체의 연화 온도(T_p) 미만의 온도 및 결합제가 필름을 형성할 수 있는 온도에서 첨가제, 필름-형성 결합제, 및 선택적으로 분배제를 포함하는 조성물과 접촉시키는 단계; 및 상기 물체의 표면상에 결합제의 첨가제-함유 층을 형성시키고 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 물체를 상기 조성물과 접촉시키는 동안 및 상기 결합제의 첨가제-함유 층을 형성시키고 경화시키는 동안 계속해서 상호 운동하게 하며, 벽의 온도가 벽상의 상기 결합제 필름의 형성이 방지되는 적용 온도보다 훨씬 낮은 벽에 의해 한정된 용기에서 수행하는 물체의 코팅 방법에 관한 것이다.

Description

물체의 코팅 방법{PROCESS FOR THE COATING OF OBJECTS}

본 발명은 물체를 상기 물체의 연화 온도(T_p) 미만의 적용 온도 및 상기 결합제가 필름을 형성할 수 있는 온도에서 첨가제, 필름-형성 결합제, 및 선택적으로 분배제를 포함하는 조성물과 접촉시키는 단계; 및 상기 물체의 표면상에 첨가제-함유 결합제 층을 형성시키고 경화시키는 단계를 포함하는 물체의 코팅 방법에 관한 것이다.

상기와 같은 방법은 WO 03/087198로부터 공지되어 있으며, 여기에서 상기 첨가제 및 결합제의 용액 또는 분산액을 예를 들어 노즐을 통해 또는 분사제의 도움으로 분무함으로써 상기 중합체 입자와 접촉시킨다. 그 후에, 가소성 펠릿의 존재하에서 상기 분무 시스템에 대해 세척 효과를 갖는 액체를 분무한다.

상기 방법의 결점은 상기 조성물의 일부가 벽에서 끝나고, 상기 조성물이 분무되는 공간 중에 존재하는 장치의 임의의 부분상에 침착된다는 것이다. 이는 분무가 수행되는 공간의 반복적인 세척의 필요성을 야기한다. 이는 특히 상이한 첨 가제들의 욕이 연속적으로 처리되는 경우도 마찬가지이다. 이 경우에 매번 첨가제 교환 후 세척을 수행해야 한다.

본 발명의 목적은 코팅이 수행되는 공간의 오염을 현저한 정도로 방지하는 물체의 코팅 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 상기 물체들을 상기 조성물과 접촉시키는 동안 및 상기 결합제의 첨가제-함유 층을 형성시키고 경화시키는 동안 계속해서 상호 운동(mutual motion)하게 하고 상기 방법을 벽의 온도가 상기 벽상의 상기 결합제 필름의 형성이 방지되는 적용 온도보다 훨씬 낮은 벽에 의해 한정되는 용기에서 수행한다.

상기 벽을 벽상의 결합제 필름의 형성이 방지되는 온도보다 낮은 온도에서 유지시킴으로써 상기 벽은 오염되지 않고 벽상의 상기 조성물의 어떠한 침착물도 벽에 부착되지 않으며, 입자들이 상기 벽과 접촉하게 되는 경우 상기 운동하는 입자들에 의해 다시 쉽게 제거되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 효과는 하여튼 상기 벽의 온도가 상기 결합제가 필름을 형성할 수 있는 최소 온도 미만일 때 성취된다. 그러나, 많은 경우에 이러한 요구는 불필요한 제한이며, 종종 상기 벽을 적용 및 경화 중 선택적인 분배제의 이슬점보다 낮은 온도에서 유지시키는 것으로 충분할 것이다. 상기 조건 하에서 상기 벽상의 상기 조성물의 건조가 방지되도록 보다 차가운 벽 표면상에서 상기 분배제의 다소의 경화가 일어난다. 그 결과, 물체의 다수의 회분들을 중간 세척 없이 동일한 첨가제로 코팅할 수 있으며, 심지어 첨가제의 변화가 있는 경우에도 또한 세척 없이 수행할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 임의의 형태를 가지며 사용되는 결합제가 필름을 형성할 수 있는 최소 온도보다 높은 온도에 내성인 임의의 물질의 물체를 코팅할 수 있다. 상기 방법은 공동이나 돌출 부분이 없는 물체, 예를 들어 종자, 알약 및 펠릿의 코팅에 가장 적합하다. 상기와 같은 물체를 그의 성질의 열화, 분해 및 다른 바람직하지 못한 변화가 일어나기 시작하는 온도 미만에서 처리할 수 있다. 비결정성 중합체의 경우, 유리 전이 온도를 상기 중합체의 연화 온도(T_p)로서 사용하며, 반결정성 및 결정성 중합체의 경우에는 10 ℃/분의 가열속도로 DSC를 사용하여 측정한 융점을 상기 온도로서 사용한다.

하기에서, 본 발명을 중합체 입자, 특히 중합체 펠릿의 코팅 예를 토대로 설명할 것이다. 당해 분야의 숙련가는 이를 준용하여 다른 물질의 물체의 코팅에 대해 해석할 수 있다.

본 발명에서 상기 결합제 및 첨가제 혼합물의 경화는 상기 혼합물 층을 상기 입자상에 상기 입자들이 더 이상 함께 들러붙지 않고 상기 층이 더 이상 상기 벽에서 떨어지지 않도록 하는 상태로 가져오는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

분배제가 상기 혼합물 중에 존재하지 않는 경우, 경화는 예를 들어 상기 결합제를 그의 연화 온도(T_b) 미만으로 냉각시키거나 또는 상기 결합제 중에서 일어나는 반응, 예를 들어 중합에 의해 수행될 수 있다. 이는 상기 결합제-첨가제 혼합물이 상기 입자상에 균일하게 분배되는데 필요한 시간 후에, 상기 용기 중의 온도를 예를 들어 냉각 기체, 예를 들어 공기 또는 질소를 취입하여 낮춤으로써 실현될 수 있다. 상기 입자의 냉각은 또한 보다 차가운 벽과 접촉한 결과로서 일어날 수 있다.

분배제가 상기 혼합물 중에 존재하는 경우, 경화는, 일반적으로 상기 결합제-분배제 혼합물의 연화 온도를 증가시키는 분배제의 증발에 의해, 가능하게는 분배제가 존재하지 않는 경우의 상기 결합제의 경화를 위한 상기 언급한 수단과 병행하거나 이를 후속 수행함으로써 수행될 수 있다.

상기 결합제를 상기 분배제에 분산 또는 유화시키거나 또는 용해시킬 수 있다. 상기 혼합물 또는 용액 중의 상기 결합제의 유리 전이 온도는 일반적으로는 상기 결합제 단독의 유리 전이 온도, T_b보다 더 낮을 것이다. 상기 분배제의 제거 시, 실제 T_b는 모든 분배제가 제거된 경우 상기 결합제 자체의 T_b까지 증가할 것이다. 상기 결합제 중의 소량의 분배제 또는 용매의 존재는 상기 T_b를 감소시키기에 이미 충분한 것으로 밝혀졌다. 이는 코팅되는 물질의 T_p보다 더 높은 T_b를 갖는 결합제를 여전히 사용할 수 있게 한다.

상기 분배제는 또한 상기 결합제에 대한 용매로서 작용할 수 있다.

상기 방법을 상기 결합제가 필름을 형성할 수 있는 온도에서 수행한다. 상기 온도는 각각의 결합제에 대해 분배제와의 혼합 여부에 따라, ASTM 표준 D2354에 따라 측정될 수 있다. 상기 시험 방법을 수행하는데 필요한 장치는 상업적으로 입수가능하고, 예를 들어 로포인트 인스트루먼츠 리미티드(Rhopoint Instruments Ltd.)로부터의 MFFT 바(Bar)이다.

상기와 같은 온도에서 상기 결합제 또는 결합제-분배제 조합은 코팅하려는 입자상에, 이들 입자가 서로 접촉하고 첨가제-함유 결합제 필름이 형성되는 때에 균일하게 퍼지는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따른 방법의 추가된 이점은 상기 공급된 조성물이 전적으로 입자상에서 끝난다는 것이다. 이는 예견할 수 있는 부분의 첨가제가 입자상에서 끝나는 대신 벽에 남아있는 경우 얼마나 많은 첨가제가 입자상에서 끝나는지를 보다 잘 예견할 수 있으므로 상기 방법의 재현성을 향상시킨다.

코팅 중에 상기 입자들을 계속해서 상호 운동하게 하면서 온도를 특정하게 선택하는 것은 상기 입자들의 매우 균일한 코팅을 생성시키는 것으로 보인다. 이는 상기 결합제가, 또한 상기 분배제의 많은 부분이 증발된 경우, 여전히 유동하고 적합하게 변형 가능하게 남아 있으며 상기 상호 운동에 의해 야기된 펠릿들간의 충돌이 상기 입자들 사이 및 개별적인 입자의 표면상에 상기 첨가제-함유 결합제의 균일한 분배를 생성시킨다는 사실의 결과인 것으로 추정된다.

바람직하게는 상기 분배제를 제거하는 동안의 온도는 T_p보다 5 ℃ 이상 낮다. 이는, 상호 운동의 결과로서 상기 입자들의 상호 접촉 시 상기 중합체 입자의 외부 표면 위에 보다 유연한 결합제-함유 조성물의 균일한 분배에 충분한 힘이 발휘되도록, 상기 중합체 입자들의 형상과 굳기를 유지하게 한다.

상기 분배제를 제거하는 동안의 온도는 최소 필름-형성 온도보다 5 ℃ 이상 높지만 T_p보다 낮은 것이 또한 바람직하다. 이는 또한 상기 분배제의 보다 큰 부분이 제거되고 상기 결합제의 점도가 상기 중합체 입자 표면 위에 상기 조성물의 분배에 중요한 역할을 하기 시작할 때, 상기 입자들이 계속해서 상호 운동하는 동안 상기 결합제가 상기 중합체 입자들 간의 상호 접촉 시 발생하는 힘에 의해 상기 입자들의 표면 위에 일정하게 분배되기에 충분히 유연할 수 있게 한다.

따라서 상기 입자들이 계속해서 상호 운동하고 있는 동안, 이들은 상기 벽과 접촉하게 되고 그 위에 혼합물을 남길 것이다. 상기 벽의 온도가 상기 입자 온도 및 공간 온도(원칙적으로는 동일함)에 비해 낮음으로 인해, 상기 혼합물이 상기 벽에 부착되지 않고 상기 벽에 대한 후속적인 입자 충돌에 의해 쉽게 제거되는 것으로 밝혀졌다. 약간의 시간 후에 상기 혼합물은 보다 적은 물질이 상기 벽에서 떨어지는 동시에 상기 입자 위에 균일하게 분배되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 분배 과정 동안 상기 온도는 상기 혼합물이 상기 입자상에 충분히 균일하게 분배되기에 충분히 긴 시간 동안 상기 결합제의 최저 필름-형성 온도 초과로 유지되어야 한다. 상기 과정에서, 상기 분배제의 일부는 또한 이미 증발하여 상기 입자의 온도가 감소하게 한다. 상기 입자 중에 존재하는 열의 양이 상기 입자 표면의 온도를 목적하는 필름-형성 온도 초과로 유지시키기에 불충분하다면, 여분의 열을 고온 기체, 예를 들어 공기 또는 질소를 취입하여 공급할 수 있다. 이는 또한 입자를 둘러싼 공간을 포함하여 벽과 입자 간의 온도 차를 높게 유지시키며, 이는 상기 벽상의 분배제의 경화를 촉진한다. 이는 상기 벽상의 액체 필름의 존재가 상기 벽에 대한 상기 혼합물의 부착을 방지하기 때문에 유리하다.

많은 경우에 분배제의 증발은 목적하는 경화를 도출하는 것으로 보이지만, 경우에 따라 상기 결합제의 연화 온도 미만으로의 냉각을 통해 경화를 수행하기 위해 일정한 시기로부터 찬 공기를 상기 용기 내로 취입하기 시작함으로써 상기 증발을 촉진할 수 있다.

모든 경우에 상기 증발된 분배제는 상기 용기로부터 점진적으로 방출된다. 이는 상기 혼합물의 점진적인 건조, 및 계속해서 상기 벽으로부터 불순물을 제거하는 동안 상기 벽에서 더 이상 떨어지지 않는 상기 입자상에 필름을 형성시킴으로써 수행된다.

개시된 바와 같은 상기 방법의 과정 동안, 상기 벽상에 결합제-첨가제 혼합물의 침착은, 상기 입자 및 공간 온도가 상기 필름-형성 온도를 초과하지만 상기 침착된 물질이 상기 벽에 대한 입자 충돌에 의해 후속적으로 제거되는 시간 동안 수행되지만, 경화 중에 필름-형성 및 분배제 증발로 인해, 그 후에 상기 결합제 혼합물은 상기 벽에 대한 물질의 방출이 0 또는 사실상 0으로 감소할 정도로 상기 입자에 강하게 부착되는 것으로 밝혀졌다. 그 결과, 상기 과정의 끝에서, 상기 벽은 적용된 혼합물(부분)에 의한 오염이 완전히 또는 거의 완전히 없으며, 상기 용기를 중간 세척 없이 후속량의 입자의 코팅, 또는 후속 층의 상기 동일 입자에의 적용에 재사용할 수 있다.

후자가 특히 유리한데, 그 이유는 후자가 상기 물체를 목적하는 양의 하나의 기본 착색제를 각각 함유하는 다수, 예를 들어 2 내지 5 개의 조성물로 코팅함으로써 입자에 대한 임의의 목적하는 색상 조성물을 입자에 적용할 수 있게 하기 때문이다. 본 발명에 따른 방법에서, 상기 조성물들은 모두 상기 벽상에서의 어떠한 물질 손실도 없이 상기 입자상에서 완전히 처리된다. 상기 상이한 조성물들을, 다양한 공급물로부터의 상이한 조성물들을 동시에 적용함으로써 단일 공정으로 적용할 수 있지만, 상이한 조성물들을 연속적으로 공급하는 것도 또한 가능하다. 이런 식으로 수행된 상기 방법은 믹서의 필요성을 없애는데, 상기 믹서는 매번 착색제 혼합물의 교환마다 세척할 필요가 있다.

경우에 따라 첨가제가 존재하지 않는 상도막을 후속 층으로서 추가로 적용시킬 수 있다. 상기 벽상에 임의의 오염이 여전히 존재한다면 이는 제거될 수 있다.

지정된 온도에서 상기 방법의 개시된 단계들에 필요한 시간을 시행착오에 의해 쉽게 측정할 수 있다.

상기 벽의 양호한 세척을 촉진시키기 위해서, 전체 벽을 상기 운동하는 입자들과 접촉하게 하는 것이 유리하다. 이는 예를 들어 충전 정도 및 입자가 상호 운동을 유지하는 방식의 적합한 조합에 의해 성취될 수 있다. 보다 낮은 충전도에서, 높은 충전도에서보다 더 강한 운동의 유지가 요구된다. 일정한 수준에서 불완전한 접촉의 경우, 예를 들어 오염된 테두리가 형성되거나 또는 상기 조성물의 스패터가 상기 입자들이 벽과 접촉하게 되는 수준 초과로 도달할 수 있다.

상기 코팅 공정 중에 상기 입자들을 계속해서 운동하게 하는 매우 적합한 방식은 교반 기어에 의한 것이며, 이때 상기 교반 기어를 또한 상기 결합제가 필름을 형성할 수 있는 최소 온도 미만 또는 상기 벽에 대해 개시한 바와 같이, 상기 분배제의 이슬점 미만인 온도에서 유지시킨다. 상기 벽 및 임의의 교반 기어의 온도는 바람직하게는 상기 분배제의 어는점보다 높다.

따라서, 또한 상기 교반 기어는 깨끗하게 남아 있는 것으로 발견되며, 중간에 상기 장치를 세척할 필요 없이, 그리고 상기 회분의 비혼화성 오염 없이, 선행 회분으로부터 생성된 중합체, 결합제 또는 첨가제 잔사로 중합체 펠릿의 다음 회분을 코팅할 수 있다.

쉽게 바꿀 수 있는 교반 기어를 적용하는 것도 또한 가능하다. 이어서 상기 교반 기어상에서만 가능한 오염이 일어날 것이다. 상기 기어를 깨끗한 기어로 대체한 후에, 상기 장치는 다시 사용 준비가 된다. 이어서 상기 교반 기어를 상기 설비가 작동 중에 있는 동안 오프-라인으로 세척할 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서, 물체, 특히 중합체 입자를 코팅한다. 이들 입자는 압출기 및 다른 중합체 가공 장치에 대한 공급물로서 사용되는 바와 같은 펠릿일 수 있고 대체로 펠릿일 것이나, 경우에 따라 또한 보다 큰 입자 또는 심지어 물체를 본 발명에 따른 방법으로 코팅할 수 있다. 종종 첨가제들과 혼합되고 가공되는 적합한 중합체의 예는 열가소성 중합체, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 아크릴로나이트릴-부타다이엔-스타이렌 중합체, 폴리아세탈 및 폴리스타이렌이다.

상기 중합체 입자를 첨가제, 상기 중합체의 용융 가공의 경우에 상기 중합체와 상용성 또는 바람직하게는 혼화성인 필름-형성 결합제, 및 분배제를 포함하는 조성물과 접촉시킨다. 상용성은 상기 코팅된 중합체의 용융 가공 시 적용된 층이 상기와 동종인, 즉 상기의 성질을 상기 첨가제의 첨가에 의해 의도된 것과 다른 필수적으로 허용 가능하지 않은 방식으로 변화시키지 않으면서 상기 중합체와 혼화성인 것으로 이해된다.

상기 방법은 통상적인 첨가제에 적합하며, 이의 예는 착색제, 윤활제, 취입제, 안료, 염료, 산화방지제, 열 및 자외선 안정화제, 정전기 방지제, 블록 방지제, 이형제 및 난연제이다. 특히, 상기 방법은 착색제, 예를 들어 안료 및 염료에 의한 코팅에 적합한데, 그 이유는 상기 코팅 층 중의 이들의 균일한 분배가 상기 중합체 입자의 처리 시 균일하게 착색된 물체를 수득하는데 매우 중요하기 때문이다. 상기 조성물 중에 하나 이상의 첨가제가 존재할 수 있다.

적합한 필름-형성 결합제는 결합성 박층을 용해, 분산 또는 용융 공정에 의해 수득할 수 있는 물질들이다. 예로서 올리고머 및 중합체가 있다.

상기 조성물은 분배제를 함유한다. 상기 분배제를 상기 결합제 및 첨가제 또는 첨가제들과 함께, 이들 성분이, 선택적으로 분산제의 단독으로 공지된 적용과 함께, 안정한 분산액을 형성할 수 있도록 선택한다. 바람직하게는 최소량의 분배제를 가하거나 전혀 가하지 않는데, 그 이유는 상기 중합체 펠릿의 코팅 층 중의 상기 분배제의 존재가 상기 펠릿 중의 상기 중합체의 성질 및 최종적으로 상기 중합체로부터 제조된 물체의 성질에 바람직하지 못한 영향을 미칠 수도 있기 때문이다. 상기 선택적으로 필요량의 분산제를 최소화하기 위해서, 상기 결합제가 친지성 기를 갖는 것이 유리하다.

상기 조성물을 통해 일정한 양의 중합체 입자와 접촉하는 결합제와 첨가제의 양은 상기 중합체 입자의 코팅 층이 목적하는 두께 및 목적하는 첨가제 및 결합제 함량을 갖도록 선택된다. 실제로, 첨가제, 결합제 및 중합체 입자 전체에 대한 첨가제와 결합제의 합계의 비율은 0.001 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다. 하한은 최소로 목적하는 첨가제 비율에 의해 결정되는 반면, 상한은 상기 중합체의 성질에 대한 가능한 불리한 영향과 관련하여 최대로 허용 가능한 결합제의 양에 의해 결정된다. 상기 결합제:첨가제 비는 대체로 1:10 내지 10:1이며, 이때 결합제의 상대적인 양은 바람직하게는 상기 코팅 층에서 상기 첨가제의 양호한 캡슐화 및 상기 중합체 가공 후 상기 첨가제의 적합한 분산을 실현하는데 필요한 것으로 제한된다. 대체로, 대략 1:1의 비면 충분하다.

상기 코팅 층 두께는 전형적으로는 상기 중합체에 대한 코팅 층의 한정된 비율 및 0.5 내지 5 ㎜의 통상적인 펠릿 크기에서 1 내지 10 ㎛이며, 상기 코팅 층 중의 첨가제 입자의 90% 이상의 크기는 바람직하게는 10 ㎛ 미만, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 미만이다. 상기 첨가제 입자가 상기 분배제에 용해되지 않는 경우, 상기 첨가제를 바람직하게는 상기 분배제에 목적하는 크기로 가한다.

다른 물질로부터의 물체의 경우, 대체로 단지 상기 코팅 층의 목적하는 층 두께가 결정적인 인자이며, 따라서 상기 결합제 및 첨가제의 필요량을 단순히 코팅하려는 전체 면적 및 목적하는 층 두께로부터 계산할 수 있다.

상호 운동의 결과로서 중합체 입자들 간의 상호 접촉의 역학적 효과로 인해, 상기 조성물은 상기 입자의 표면 위에 퍼지게 된다. 이는 첨가제-함유 결합제의 층을 형성시키는데, 상기 층은 상기 확산이 상기 결합제의 필름-형성 온도 초과의 온도에서 일어나기 때문에, 목적하는 첨가제-함유 필름으로 변한다. 상기 첨가제가 상기 분배제에 용해되는 경우, 보다 큰 입자로 출발할 수 있으며, 이는 용해의 결과로서 자동적으로 크기가 감소되거나 심지어 분자 수준으로 감소될 것이다. 이 경우에, 상기 조성물 중의 결합제 입자의 크기를 불용성 첨가제의 경우보다 더 넓은 한계 내에서 선택할 수 있다. 상한은, 선택적으로 허용 가능한 양의 분산제를 적용하면서, 상기 결합제 입자가 상기 분배제 중에서 안정한 분산액을 형성해야 한다는 요건에 의해 한정된다. 대체로 덜 엄격한 또 다른 요건은 상기 중합체 입자의 크기에 의해 부과된다. 상기 중합체 입자 위에 상기 결합제를 그의 최소 연화 온도 초과에서 유효하게 퍼지게 하기 위해서, 상기 결합제 입자의 크기는 상기 중합체 입자 크기의 50% 이하, 보다 바람직하게는 30% 이하이다.

상기 결합제가 상기 분배제에 가용성인 경우, 상기 첨가제에 대해 상술한 이유들로 인해 보다 큰 결합제 입자를 상기 조성물에 사용할 수 있다.

상기 결합제는 바람직하게는 상기 첨가제에 대해 불활성이며, 따라서 상기 첨가제는 여전히 상기 코팅 층에서 목적하는 성질들을 갖는다. 결합제 및 첨가제는 상기 조성물 중에 별도로 존재할 수 있지만, 또한 상기 첨가제가 상기 결합제 내에 이미 혼입되어 있는 것도 가능하다. 후자가 유리한데, 그 이유는 대체로 상기 조성물 중에 안정한 분산액을 획득하는데 보다 적은 분산제가 필요하고 분배제의 필요량의 감소가 가능해지기 때문이다.

상기 조성물을 중합체 입자와 접촉시키고 상기 분배제를 제거하여, 첨가제-함유 결합제의 층을 상기 입자상에 형성시킨다. 이러한 접촉은 예를 들어 상기 조성물을 용기 중에서 상기 입자상에 붓거나 분무함으로써, 또는 달리 상기 입자를 상기 조성물로 적심으로써 일어날 수 있다. 이를, 매번 1 회 분취량의 상기 조성물을 상기 입자에 공급하고, 상기 분배제를 예를 들어 증발을 통해 제거한 후에, 상기 조성물의 전체량이 적용될 때까지 다음 분취량을 공급하는 등으로 단계적으로 수행할 수 있다. 상기 입자는 상기 조성물과의 접촉 전에 이미 목적하는 온도가 제공되었을 수도 있으며, 이때 상기 입자 중에 존재하는 열은 상기 분배제의 증발을 일으킨다. 또한, 여분의 열을 예를 들어 열풍 또는 불활성 기체에 의해 또는 열 조사에 의해 공급하여 증발을 촉진시킬 수 있다.

상기 입자들을 상기 조성물과 접촉시킨 후에, 또는 이미 접촉하고 있는 동안 및 상기 분배제를 제거하는 동안 상호 운동하게 유지시키며, 이때 상기 입자들은 또한 상기 조성물의 상기 분취량(이는 상기 입자로부터 똑똑 떨어질 수도 있는 액체이다)과 반복해서 접촉한다. 이렇게 하여, 전체 조성물 및 상기 중에 존재하는 첨가제 및 결합제의 양이, 상기 입자들이 함께 또한 들러붙는 것이 방지되면서 상기 입자에 적용된다. 상기 입자상에 존재하는 조성물은 허용되는 것보다 훨씬 더 큰 양의 분배제의 존재로 인해서, 그리고 그의 연화 온도보다 높은 온도에서 상기 결합제의 존재로 인해서 점착성일 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서 상기 단계들 중 하나는 상기 펠릿상에서 상기 첨가제-함유 결합제 층의 경화이다. 이는 상기 층의 점착성이, 기껏해야 진탕이나 교반과 같은 작은 기계적 부하가 상기 펠릿들을 분리시키는 정도의 작은 힘에 의해 상기 펠릿들이 서로 부착되는 정도로 감소함을 의미한다. 상기와 같은 작은 기계적 부하는 예를 들어 포장 안팎으로의 쏟아짐 또는 저장 드럼의 충전 또는 상기로부터의 방출일 수 있다.

상기 경화를 상기 조성물이 적용된 용기에서 수행할 수 있으나, 상기 입자를 또 다른 공간으로 운반하는 것도 또한 가능하다. 상기 입자들의 운동의 유지는 오직 상기 결합제 층이 경화된 경우에만 중단된다. 그 후에, 상기 코팅된 입자들을 코팅이 일어난 공간으로부터 제거할 수 있다.

상기 코팅된 입자의 상호 부착성을 상기 공정 중에 여러 가지 방식으로 감소시킬 수 있다. 하나의 가능성은 상기 사용된 결합제 조성물의 연화 온도가 상기 펠릿들의 온도보다 더 높아질 만큼 많은 분배제의 증발이다. 또 다른 가능성은 상기 펠릿의 온도를 상기 결합제 조성물의 연화 온도 미만으로 감소시키는 것이다. 상기 결합제가 상기 중합체에 가용성인 경우, 상기 입자의 중합체는 상기 결합제 중에 부분적으로 용해되기 시작하여 상기 결합제의 연화 온도를 상승시킬 것이다. 또 다른 실시태양에서 결합제 분자들 사이 또는 결합제 분자와 중합체 사이에서 일어나는 중합으로 인해 부착성이 개선된 반응성 결합제를 사용한다.

상기 층의 경화를 위해 선택되는 방법에 따라, 상기 분배제를 상기 경화 전, 경화 도중 또는 경화 후에 제거한다. 상기 조성물이 접촉하는 증가된 온도 및 상기 조성물과 함께 공급되거나 선택적으로 유동 층과 함께 유지되는 임의의 기체 또는 기류가 상기 제거에 기여한다.

상기 입자들을 공지된 방식으로 계속해서 움직이게 할 수 있다. 예로는 경우에 따라 선택된 온도로 가열된 공기 또는 불활성 기체에 의해 유동 층을 유지시키고, 기부로부터 상향으로 상기 입자들을 취입하는 것이 있다. 선택적으로 상기 공기와 함께 또한 코팅에 사용되는 상기 조성물을 공급할 수 있으나, 상기 조성물을 또한 상부로부터 또는 측면으로부터 별도로 공급할 수도 있다. 바람직하게는 상기 입자들을 교반 기어에 의해 계속해서 운동하게 하고, 이어서 바람직하게는 상기 결합제가 필름을 형성할 수 있는 최소 온도 미만의 온도로 냉각시킨다.

첨가제를 갖는 결합제의 경화된 층이 상기 입자상에 형성되었을 때, 상기 층은 여전히 상기 입자들이 서로 결합하는 일부 경향을 가질 수도 있다. 그러나, 대체로 상기 입자들은 더 이상 상기 장치의 매끄러운 표면(금속, 유리 또는 세라믹)으로부터 떨어지지 않는다.

상기 입자의 점착성을 예를 들어 상기 언급한 방식들 중 하나에 따라 허용 가능한 수준으로 감소시킨 후에, 계속적인 운동을 멈출 수 있으며 온도를 감소시킬 수 있다. 온도가 T_b의 영역으로, 예를 들어 T_b보다 약 5 ℃ 떨어질 때, 상기 상호 운동의 중단은 단지 작은 기계적 부하, 예를 들어 진탕이나 온화한 교반이 상기 입자들을 다시 분리시키기에 충분한 가벼운 상호 점착에 이르게 한다. 이는 심지어 상기 결합제 층이 여전히 상기 분배제를 10, 5 또는 2 중량% 이하로 함유할 때의 경우이다. 상기 허용 가능한 온도 및 수분 함량은 분배제와 결합제의 조합에 따라 변하지만 간단히 실험에 의해 측정될 수 있다.

상기 결합제가 비결정성 중합체인 경우 상기 결합제의 연화 온도(T_b)로서 유리 전이 온도를 사용하며, 상기 결합제가 반결정성 또는 결정성 중합체인 경우 바람직하게는 용융 온도를 사용한다. 상기 결합제가 상기 분배제에 용해되는 경우, 출발 온도는 상기 분배제 중의 상기 결합제의 용해 온도보다 높아야 한다. 상기 분배제가 제거됨에 따라, 농도의 증가는 상기 용해 온도를 증가시킬 것이며, 일정한 최소 농도에서 상기 결합제의 유리 전이 온도 또는 융점은 결정적이게 될 것이다. 따라서 분배제 중의 결합제의 용액을 사용하는 경우, 상기 결합제를 상기 움직이는 입자 위에 퍼지거나 분배되는 상태로 유지시키기 위해서 그 순간에 적절한 온도보다 상기 입자의 온도는 항상 더 높아야 할 것이다. 상기 분배제 제거 과정의 출발 시에 상기 온도는 용해 온도이며, 종결 시에 상기 온도는 연화 온도이다.

실제로 상기 조성물이 전부 상기 입자상에 층으로서 적용될 때까지, 상기 입자의 표면 온도를 최소 필름-형성 온도 이상으로 유지시켜야 할 것이다.

상기 결합제를 결합제가 코팅 층 적용 후 용융 공정에서 상기 중합체와 여전히 균질하게 혼합될 수 있는 방식으로 선택한다. 따라서 바람직하게는 상기 결합제는 열가소성 중합체이며 상기 코팅 공정 동안 가교결합이 전혀 일어나지 않거나 또는 단지 약간 일어난다.

상기 결합제를 상기 입자들의 중합체와 함께 선택하며 상기 결합제가 상기 중합체와 혼화성인 요건을 충족해야 한다. 또한, 상기 결합제는, 앞서 이미 언급한 바와 같이, 적용되는 첨가제에 대해 어떠한 바람직하지 못한 영향도 미치지 않으면서 필름을 형성할 수 있어야 한다.

폴리아미드, 폴리에스터 및 폴리에테르상에 본 발명에 따른 방법에 의해 첨가제-함유 코팅 층을 적용하기에 적합한 결합제의 예는 다양한 유형의 폴리비닐 피롤리돈 또는 폴리비닐 카프로락탐, 예를 들어 루비텍(Luvitec) 및 루비캡(Luvicap)(등록상표)(BASF), 폴리옥사졸린, 예를 들어 아쿠아졸(등록상표)(Polymer Innovations Inc.), 및 알콜, 카복실산, 아민 및 아이소시아네이트 중에서 선택된 2 개의 반응성 기를 갖는 단량체들의 중합에 의해 제조된 수지이다. 상기 적용되는 단량체들 중 적어도 일부는 상기 분배제가 상기 결합제의 유화 또는 용해를 가능하게 하기에 충분한 친화성을 가져야 한다. 상기와 같은 결합제의 적합한 예는 폴리에테르, 예를 들어 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합이다. 중합 후에 상기 수지 및 분배제 모두에 대해 친화성을 갖는 물질을 첨가하는 것도 또한 가능하다. 예로서 폴리에틸렌 옥사이드 블록과의 블록 공중합체가 있다. 상기는 바람직한 분배제인 물에 대해 친화성을 갖는다. 아이소시아네이트를 사용하는 경우, 상기 중합이 단지 부분적으로 상기 기의 차단에 의해 일어날 수 있다. 이는 상기 결합제가 적용될 때 보다 적은 분자량을 가지며 따라서 펠릿 위에 분배하기 용이하지만 코팅 후 추가로 중합이 가능하고 심지어 상기 코팅된 중합체와 결합을 개시하며, 그 결과 혼합이 개선되고 상기 펠릿들은 더 이상 점착성이 아니라는 이점을 갖는다. 특히 분배제로서 물을 갖는 폴리비닐 피롤리돈이 폴리아미드 6과 함께 매우 잘 수행하는 것으로 보인다.

네옥실(Neoxil) 0010(등록상표)(DSM)은 폴리카보네이트 펠릿 및 그의 상이하게 성형된 물체의 코팅에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 이에 의해 코팅된 펠릿들의 가공 후에, 상기 중합체는 그의 투명성을 충분히 유지하는 것으로 밝혀졌다.

폴리올레핀에 대한 본 발명에 따른 방법을 사용하는 첨가제-함유 코팅 층의 적용에 적합한 결합제는 선택적으로 폴리에스터, 폴리유레탄 또는 에폭시 수지의 유화액과 혼합된, 바람직하게는 친지성 기, EVA 또는 PVA로 산화되거나 그래프트된 개질된 폴리올레핀의 유화액, 예를 들어 코팅 층의 보다 양호한 기계적 강도를 획득하기 위해 네옥실(등록상표)이란 상표명(DSM)으로 입수할 수 있는 것이다. LLDPE의 유화액이 또한 대부분의 다른 폴리올레핀보다 낮은 융점을 가지므로 적합하다. 또한 유화 중합에 의해 제조될 수 있는 결합제, 예를 들어 폴리스타이렌 및 폴리부타다이엔 라텍스가 적합하다. 이들은 이미 분배제를 함유하며, 따라서 적합한 결합제 분산액의 제조에 여분의 단계가 필요하지 않다는 추가된 이점을 갖는다. 습윤제, 예를 들어 실웨트(Silwet)(등록상표) 첨가제들(Crompton) 중 하나 또는 Byk 케미의 첨가제들 중 하나(군 Byk 331 내지 348의 일부를 형성한다)의 첨가가 폴리올레핀 또는 스타이렌 중합체와 같은 소수성 중합체를 적용하는 경우 상기 펠릿의 보다 양호한 습윤을 제공한다.

스타이렌 중합체, 예를 들어 폴리스타이렌, HIPS, ABS를 폴리올레핀과 동일한 결합제로 코팅할 수 있지만, 또한 선택적으로 산 기 중화용 염기를 첨가한 후에 물에 가용성 또는 분산성인 설폰화된 폴리스타이렌 및 스타이렌-말레산 무수물 공중합체로 코팅할 수 있다. 300 ℃ 미만의 가공 온도에서 폴리비닐 알콜이 적합한 결합제이다.

본 발명을 하기의 실시예들에 의해 본 발명에 대한 제한 없이 예시할 것이 다.

실시예 1

파이오반(Piovan) 호퍼 건조기를 잔타(Xanthar) PC 24R 폴리카보네이트 25 ㎏으로 충전하고 140 ℃로 가열한다. 상기 온도에 도달한 후에 고온 폴리카보네이트 12 ㎏을 40 리터의 헨쉘(Henschel) 믹서에 방출시킨다. 상기 믹서를 닫고, 850 RPM의 최소 교반 속도에서 출발하고, 코팅 분산액을 상기 믹서 출발 후 바로 사출하였다. 작은 질소 흐름을 상기 믹서에 취입하였다. 상기 믹서의 내부 표면을 냉각수로 냉각시켰다.

상기 코팅 분산액을, 네옥실 0010 결합제 유화액(DSM Resins) 100 g, 착색제 20 g 및 상기 페이스트의 점도 감소용 물 5 g을 혼합하여 제조하였다. 상기 실험에 사용된 착색제는 마크롤렉스(Macrolex) 옐로우 6G이었다.

상기 코팅 분산액을 10 초간 사출한 후에, 상기 혼합을 60 초간 계속하고 후속적으로 밸브를 열어 코팅된 펠릿을 금속 용기에 수거하였다. 상기 코팅 분산액의 사출 후에, 상기 분산액의 사출 및 상기 튜브에 질소가 들어가는데 사용되는 구멍을 통해 상기 믹서를 나오는 증기를 관찰할 수 있다. 상기 펠릿은 상기 믹서를 떠날 때 약 40 ℃의 온도를 가졌다.

상기 믹서의 내부 표면은 깨끗하게 보였으며 단지 임펠러만 현저한 착색제의 침착물이 있었다. 상기 침착물은 물로 쉽게 제거될 수 있었다.

펠릿 코팅 후 헨쉘 믹서의 내부

상기 믹서를 상기 코팅 공정 동안 냉각시켰다.

비교 실험 A

실시예 1에 개시된 바와 동일한 실험을 가열된 헨쉘 믹서(70 ℃)에서 반복하였다. 상기 펠릿을 다시 코팅하였지만, 이번에는 내부 믹서를 냉각시키지 않았으며 상기 코팅된 펠릿은 상기 믹서를 떠난 후 여전히 고온이었다(약 80 ℃). 상기 믹서의 내부 표면은 착색제의 침착물로 인해 황색으로 보였다. 또한 임펠러도 오염되었다.

비교 실험 B

단지 4 ㎏의 잔타 PC 24R 폴리카보네이트만을 사용함을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하였다. 상기 믹서의 상부와 뚜껑이 황색 스패터와 방울들로 덮였다.

비교 실험 C

임펠러와 용기의 기부 사이에 작은 틈을 갖는 또 다른 믹서를 실시예 1에서와 동일한 실험에 사용하였다. 황색 고리가 상기 용기의 기부에서 관찰된다.

Claims (13)

1. 물체를 물체의 연화 온도(T_p) 미만의 온도 및 결합제가 필름을 형성할 수 있는 온도에서 첨가제, 필름-형성 결합제, 및 선택적으로 분배제를 포함하는 조성물과 접촉시키는 단계; 및

   상기 물체의 표면상에 결합제의 첨가제-함유 층을 형성시키고 경화시키는 단계

   를 포함하는 물체의 코팅 방법으로서,

   상기 물체를 상기 조성물과 접촉시키는 동안 및 상기 결합제의 첨가제-함유 층을 형성시키고 경화시키는 동안 계속해서 상기 물체를 상호 운동하게 하며, 벽의 온도가 벽상의 상기 결합제 필름의 형성이 방지되는 적용 온도보다 훨씬 낮은 벽에 의해 한정된 용기에서 수행하는 물체의 코팅 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   벽이 결합제가 필름을 형성할 수 있는 최소 온도보다 낮은 온도를 갖는 코팅 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   벽의 온도가 적용 및 경화 중에 선택적인 분배제의 이슬점보다 낮은 코팅 방 법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   물체가 중합체 입자인 코팅 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   분배제를 조성물 중의 결합제의 연화 온도가 입자 온도 초과로 증가된 시점까지 제거함으로써 경화를 수행하는 코팅 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   입자를 교반 기어에 의해 계속해서 상호 운동하게 하고, 상기 기어의 온도를 결합제의 최소 필름-형성 온도 미만으로 유지시키는 코팅 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   분배제를 제거하는 동안의 입자 온도가 T_p보다 5℃ 이상 낮은 코팅 방법.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   분배제를 제거하는 동안의 입자 온도가 결합제의 최소 필름-형성 온도보다 5℃ 이상 높지만 T_p보다 낮은 코팅 방법.
9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   첨가제, 결합제 및 중합체 입자 전체에 대한 첨가제 및 결합제의 합계의 비율이 0.001 내지 5 중량%인 코팅 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    결합제가 분배제에 가용성인 코팅 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    첨가제를 결합제에 혼입시키고, 상기 결합제가 분배제에 불용성인 코팅 방법.
12. 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    첨가제로서 하나의 기본 착색제를 각각 함유하는 다수의 조성물을 사용하여 물체를 코팅하는 코팅 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 코팅된 중합체 입자를 상기 중합체의 융점을 초과하는 온도에서 처리하는, 첨가제-함유 중합체성 물체의 제조 방법.