KR20090048432A - Polymer foams containing multi-functional layered nano-graphite - Google Patents

Polymer foams containing multi-functional layered nano-graphite Download PDF

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롤란드 알 로
마크 이 폴라스키
조셉 피 린드
커트 더블유 쾰링
바라트 파텔
마노이 케이 쵸우다리
야돌라 델라비즈
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오웬스-코닝 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 단열 제품, 특히 발포 제품의 물리적 특성을 개선하기 위한 공정 첨가제로서 나노 그래파이트를 함유하는 압출된 폴리스티렌 발포체에 관한 것이다. The present invention relates to extruded polystyrene foams containing nano graphite as a process additive for improving the physical properties of thermal insulation products, in particular foamed products.

Description

다기능성 층 나노 그래파이트를 함유하는 폴리머 발포체{POLYMER FOAMS CONTAINING MULTI-FUNCTIONAL LAYERED NANO-GRAPHITE}POLYMER FOAMS CONTAINING MULTI-FUNCTIONAL LAYERED NANO-GRAPHITE}

본 출원은 2004 년 12 월 31 일 출원된 미국 특허 출원 제 11/026,011 호의 부분 계속 출원이다. This application is a partial continuing application of US Patent Application No. 11 / 026,011, filed December 31, 2004.

본 발명은 나노 그래파이트 (nano-graphite) 를 함유하는 경질 발포된 중합 보드에 관한 것이다. 보다 자세하게는 나노 그래파이트가 처리 보조제, R-값 강화제, UV 복사 안정성 강화제, 치수 안정성 강화제, 기계적 강도 강화제, 및 방화재로서의 이점을 제공하기 위해 첨가되는 경질 발포된 중합 보드에 관한 것이다. 첨가되는 나노 그래파이트는 또한 셀 형태를 제어하기 위해, 발포면 공전 (空電, static) 을 감소시키기 위해, 그리고 발포 처리에서 내부 윤활제의 기능을 하기 위해 첨가된다. The present invention relates to rigid foamed polymeric boards containing nano-graphite. More specifically, it relates to rigid foamed polymeric boards in which nanographite is added to provide advantages as processing aids, R-value enhancers, UV radiation stability enhancers, dimensional stability enhancers, mechanical strength enhancers, and fire retardants. The added nano graphite is also added to control the cell morphology, to reduce foam surface static, and to function as an internal lubricant in the foaming treatment.

다양한 분야에서 경질 발포된 중합 보드의 유용함이 잘 알려져 있다. 예컨대, 중합 발포 보드는 건물의 구조적 부재를 단열하는데 폭넓게 사용된다. The utility of rigid foamed polymeric boards is well known in various fields. For example, polymeric foam boards are widely used to insulate structural members of buildings.

과거에는, 카본 블랙 분말 비결정질 카본, 그래파이트, 및 이산화 티타늄과 같은 적외선 감쇠제 (infrared attenuating agents (IAAs)) 가, 주어진 두께에 대해 단열성을 최대화 하는 (R-값의 증가) 물질의 열 전도를 최소화하기 위해 중합 발포 보드에서 충전재로서 사용되었다. R-값은 단열의 효과를 측정하기 위해 사용되는 상용적인 단위로서 정의된다. 단열재는 열 에너지의 전도를 방해하는, 시트로 제조되는 물질이다. 그의 열 전도도는, 전통적인 단위로, 물질의 두 개의 측 사이의 전도된 에너지 (Btu) ㆍ두께(inch)/시간(hr)ㆍ면적(ft2)ㆍ온도차(℉) 로 측정된다. 단열재의 R-값은 1/인치당 열 전도도 로 정의된다. R 은 시간(hr)ㆍft2ㆍ℉/Btu 의 복잡한 단위 조합의 약어이다. SI 단위에서, R 값 1 은 0.17611 와트당 평방미터ㆍ켈빈 온도 (㎡ㆍK/W) 이다. In the past, infrared attenuating agents (IAAs) such as carbon black powder amorphous carbon, graphite, and titanium dioxide minimize the thermal conduction of materials (maximum R-value) to maximize thermal insulation for a given thickness. To be used as filler in polymeric foam boards. R-values are defined as commercial units used to measure the effect of thermal insulation. Insulation is a material made of a sheet that interferes with the conduction of thermal energy. Its thermal conductivity is measured, in traditional units, by the conducted energy (Btu), thickness (inch) / hour (hr), area (ft 2 ), and temperature difference (° F) between two sides of the material. The R-value of the insulation is defined as thermal conductivity per inch. R is an abbreviation for a complex unit combination of time (hr) · ft 2 · ℉ / Btu. In SI units, R value 1 is 0.17611 m 2 / Kelvin temperature (m 2 · K / W).

단열재를 통한 열 전달은 고체 전도, 가스 전도, 복사 및 대류를 통해 발생할 수 있다. 전체 열 저항 (R-값), R 은 열 전달의 저항의 측정값이고, R = t/k (t = 두께) 로 결정된다. Heat transfer through the insulation can occur through solid conduction, gas conduction, radiation and convection. Total thermal resistance (R-value), R is a measure of the resistance of the heat transfer and is determined by R = t / k (t = thickness).

경질 발포된 플라스틱 보드는 다양한 분야에서 단열재로서 널리 사용된다. 발포 제품의 밀도 및/또는 두께를 증가시키지 않으면서 열 전도성을 개선하는 것이 매우 바람직하다. 특히, 건축학계는 적어도 1" 의 공동 틈을 유지하기 위해 중공벽 구성에 있어서, R = 10 의 열 저항값을 갖는 1.8" 미만의 두께의 발포 보드를 요구한다. Rigid foamed plastic boards are widely used as insulation in various fields. It is highly desirable to improve thermal conductivity without increasing the density and / or thickness of the foamed article. In particular, the architectural community requires a foam board less than 1.8 "thick with a thermal resistance value of R = 10 in a hollow wall configuration to maintain a cavity gap of at least 1".

특히 외벽 단열 마무리 시스템 (EIFS), 그리고 작업 현장에서 보통 폴리머 발포체 보드의 표면을 장기간 태양광에 노출시키는 고속도로 및 지하철 분야에서 UV 안정성을 개선하는 것이 또한 바람직하다. It is also desirable to improve UV stability, particularly in exterior wall insulation finishing systems (EIFS), and in highways and subways where the surface of polymer foam boards, usually at work sites, are exposed to long term sunlight.

통상의 저밀도 발포체는 0.2 ~ 6 미크론의 매우 얇은 셀 벽 두께를 갖는다. 특히, 단열 R-값을 강화하기 위해, 약 1 미크론 미만의 목표 셀 벽 두께가 요구된다. Typical low density foams have very thin cell wall thicknesses of 0.2 to 6 microns. In particular, to reinforce the adiabatic R-value, a target cell wall thickness of less than about 1 micron is required.

따라서, 적어도 하나의 치수 - 보통 나노 스케일, 즉 0.1 미크론 또는 100 나노미터 미만의 판 형상의 그래파이트의 두께를 같는 그래파이트가 필요하다. Therefore, there is a need for graphite that has at least one dimension—usually equal to the thickness of graphite in plate-shaped graphite, usually on the nano scale, ie less than 0.1 micron or 100 nanometers.

본 발명의 목적은 양호한 처리 특성, 및 열 전도성, 자외선 (UV) 복사 저항성, 치수 안정성, 기계적 강도, 화염 전파율 및 연기 밀도를 포함하는 개선된 발포 물리적 특성을 갖는 나노 그래파이트를 함유하는 저밀도 압출 폴리머 발포체를 형성하기 위한 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is a low density extruded polymer foam containing nano graphite having good processing properties and improved foam physical properties including thermal conductivity, ultraviolet (UV) radiation resistance, dimensional stability, mechanical strength, flame propagation rate and smoke density. It is an object to provide a process for forming a.

본 발명은 발포체 단열 제품 및 절연 및 압축 강도와 같은 물리적 특성을 개선하기 위한 공정 첨가제로서 나노 그래파이트를 함유하는 압출된 폴리스티렌 발포체와 같은 제품을 만드는 공정에 관한 것이다. 발포 동안, 나노 그래파이트는 조핵제 및 윤활제로서 작용하고 그의 미끄럼 작용은 압출기 내에서의 용융된 폴리머의 흐름을 더 용이하게 하며, 발포 보드에 매끄러운 표면을 제공한다. 또한, 나노 그래파이트는 나노 그래파이트 폴리머 발포체 보드의 스킨의 증가된 전기 전도성에 의해 발포 공정 동안 존재하는 공전의 양을 감소시킨다. 발포 제품의 나노 그래파이트는 또한 UV 안정제 및 최종 제품에서의 가스 배리어로서 작용한다. The present invention relates to foam insulation products and processes for making products such as extruded polystyrene foams containing nanographite as process additives for improving physical properties such as insulation and compressive strength. During foaming, the nanographite acts as nucleating agent and lubricant and its sliding action facilitates the flow of molten polymer in the extruder and provides a smooth surface to the foam board. In addition, nano graphite reduces the amount of idle present during the foaming process by the increased electrical conductivity of the skin of the nano graphite polymer foam board. Nano graphite in foamed products also acts as a UV stabilizer and gas barrier in the final product.

본 발명의 목적은 주어진 두께 및 밀도에 대한 개선된 단열값 (증가된 R-값) 및 자외선 (UV) 안정성을 포함하는 발포체 특성에 영향을 미치는 전체 화합물을 나타내는 나노 그래파이트를 함유하는 경질 폴리머 발포체를 생산하는 것이다. It is an object of the present invention to provide rigid polymer foams containing nanographite which represent the total compound affecting foam properties, including improved thermal insulation (increased R-value) and ultraviolet (UV) stability for a given thickness and density. To produce.

본 발명의 다른 목적은 유지된 또는 개선된 압축 강도, 열 치수 안정성 및 방화성을 갖는 나노 그래파이트를 함유하는 경질 폴리머 발포체를 생산하는 것이다. It is another object of the present invention to produce rigid polymer foams containing nano graphite having retained or improved compressive strength, thermal dimensional stability and fire resistance.

본 발명의 다른 목적은 발포 처리 동안 셀 형태를 제어하는 공정 첨가제로서 또한 작용하고, 공전을 감소시키고 윤활을 제공하는 경질 폴리머 발포체에 나노 그래파이트를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide nano graphite in rigid polymer foams which also act as process additives to control the cell morphology during the foaming treatment, reduce the idle and provide lubrication.

본 발명의 다른 목적은 저렴하고, 기능적인 염료로서 나노 그래파이트를 사용하는 것과 같이 간단하고 경제적인 방법으로 중합 발포 제품의 가격을 더 낮추는 것이다. Another object of the present invention is to further lower the price of polymeric foam products in a simple and economical way, such as using nanographite as an inexpensive, functional dye.

본 발명의 전술한 그리고 다른 이점은 본 발명의 하나 이상의 바람직한 실시형태가 자세하게 설명되고 첨부된 도면에 도시된 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다. 과정, 구조적 특징 및 부품의 배치의 변경은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 또는 어떠한 이점을 희생시키지 않으면서 당업자에 의해 실시될 수 있음을 상정한다. The foregoing and other advantages of the present invention will become apparent from the following description of one or more preferred embodiments of the invention described in detail and illustrated in the accompanying drawings. It is contemplated that changes in procedure, structural features, and arrangement of components can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention or at the expense of any benefit.

도 1 은 폴리스티렌 발포체 및 나노 그래파이트를 함유하는 폴리스티렌 발포체의 밀도 대 압축 계수를 나타내는 그래프이다. 1 is a graph showing the density versus compression coefficient of polystyrene foam and polystyrene foam containing nanographite.

도 2 는 순수한 폴리스티렌 발포체 대 나노 그래파이트를 함유하는 폴리스티렌 발포체를 유동학적으로 비교하는 그래프이다. FIG. 2 is a graph rheologically comparing pure polystyrene foams to polystyrene foams containing nanographite. FIG.

도 3 은 본 발명의 발포체 셀의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지이다. 3 is a scanning electron microscope (SEM) image of the foam cell of the present invention.

도 4 는 발포체 셀 벽 및 스트럿 (strut) 의 주사 전자 현미경 이미지이다. 4 is a scanning electron microscope image of foam cell walls and struts.

도 5 는 폴리스티렌 발포체 보드와 본 발명의 나노 그래파이트/폴리스티렌 보드 모두가 UV 복사에 노출될 때 나노 그래파이트/폴리스티렌 보드에 대한 폴리스티렌 발포체 보드를 비교하는 그래프이다. 5 is a graph comparing polystyrene foam boards to nano graphite / polystyrene boards when both the polystyrene foam boards and the nano graphite / polystyrene boards of the present invention are exposed to UV radiation.

상기 목적은 셀 형태를 제어하고 가스 확산 배리어로서 작용하도록 나노 그래파이트를 함유하는 폴리머 발포체의 개발을 통해 달성된다. 적외선 감쇠제 및 셀 조핵제 (nucleating agent) 로서 작용하는 발포체는 개선된 단열 (R-값) 을 나타낸다. 발포체의 나노 그래파이트는 발포 처리 동안 내부 윤활제로서 작용하고 발포 처리 동안 표면 공전의 해제되는 것을 가능하게 한다. 나노 그래파이트를 함유하는 본 발명의 발포체는 또한 증가된 치수 안정성을 갖는다. 미적으로, 본 발명의 발포체는 광택이 있는 표면을 갖고 은색이다. This object is achieved through the development of polymer foams containing nano graphite to control cell morphology and act as gas diffusion barriers. Foams acting as infrared attenuators and cell nucleating agents exhibit improved thermal insulation (R-value). The nano graphite of the foam acts as an internal lubricant during the foaming treatment and makes it possible to release the surface idle during the foaming treatment. Foams of the invention containing nano graphite also have increased dimensional stability. Aesthetically, the foams of the invention have a glossy surface and are silver in color.

본 발명은 특히 나노 그래파이트, 적어도 1 종의 발포제 및 다른 첨가제와 함께 압출 처리함으로써 준비된 경질의, 밀폐 셀, 폴리머 발포 보드의 제조에 관한 것이다. The present invention relates in particular to the manufacture of rigid, closed cell, polymeric foam boards prepared by extrusion treatment with nano graphite, at least one blowing agent and other additives.

경질 발포 플라스틱 물질은 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리우레아, 페놀 포름알데히드, 폴리이소시아누레이트, 석탄산 (phenolics), 이들의 코폴리머 및 터폴리머 (terpolymer), 열가소성 폴리머 혼합물, 고무 개질 폴리머 등을 포함하는 폴리머 발포체를 만드는데 적 절한 어떠한 이러한 물질일 수 있다. 적절한 폴리올레핀은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 그리고 에틸렌 코폴리머를 포함한다. Hard foamed plastic materials include polyolefins, polyvinylchlorides, polycarbonates, polyetherimides, polyamides, polyesters, polyvinylidenechlorides, polymethylmethacrylates, polyurethanes, polyureas, phenol formaldehydes, polyisocyanurates, It may be any such material suitable for making polymer foams including phenolics, their copolymers and terpolymers, thermoplastic polymer mixtures, rubber modified polymers and the like. Suitable polyolefins include polyethylene and polypropylene, and ethylene copolymers.

바람직한 열가소성 폴리머는 알케닐 방향족 (alkenyl aromatic) 폴리머 물질을 포함한다. 적절한 알케닐 방향족 폴리머 물질은 알케닐 방향족 단량체 및 알케닐 방향족 화합물과 공중합가능한 에틸렌계 불포화 공단량체의 코폴리머를 포함한다. 알케닐 방향족 폴리머 물질은 소량의 비 알케닐 방향족 폴리머를 더 포함할 수 있다. 알케닐 방향족 폴리머 물질은 1 종 이상의 알케닐 방향족 단량체, 1 종 이상의 알케닐 방향족 코폴리머, 1 종 이상의 각각의 알케닐 방향족 단량체 및 코폴리머의 혼합물, 또는 비 알케닐 방향족 폴리머를 갖는 전술한 어떠한 것의 혼합물에 단독으로 포함될 수 있다. Preferred thermoplastic polymers include alkenyl aromatic polymer materials. Suitable alkenyl aromatic polymer materials include copolymers of alkenyl aromatic monomers and ethylenically unsaturated comonomers copolymerizable with alkenyl aromatic compounds. Alkenyl aromatic polymer materials may further comprise small amounts of non-alkenyl aromatic polymers. The alkenyl aromatic polymer material may be any of the foregoing with at least one alkenyl aromatic monomer, at least one alkenyl aromatic copolymer, a mixture of at least one respective alkenyl aromatic monomer and copolymer, or a non-alkenyl aromatic polymer. It may be included alone in the mixture.

적절한 알케닐 방향족 폴리머는 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌, 및 브로모스티렌과 같은 알케닐 방향족 화합물로부터 유도된 폴리머를 포함한다. 바람직한 알케닐 방향족 폴리머는 폴리스티렌이다. C2-6 알킬산 및 에스테르와 같은 소량의 모노에틸렌계 불포화 화합물, 이오노머 유도체 및 C4-6 디엔은 알케닐 방향족 화합물과 공중합될 수 있다. 공중합 가능한 화합물의 예는 아크릴 산, 메타크릴 산, 에타크릴 산, 말레산, 이타콘 산, 아크릴로니트릴, 말레산 무수물, 메틸 아크릴산염, 에틸 아크릴산염, 이소부틸 아크릴산염, n-부틸 아크릴산염, 메틸 메타크릴산염, 비닐 아세테이트 및 부타디엔을 포함한다. Suitable alkenyl aromatic polymers include polymers derived from alkenyl aromatic compounds such as styrene, alphamethylstyrene, ethylstyrene, vinyl benzene, vinyl toluene, chlorostyrene, and bromostyrene. Preferred alkenyl aromatic polymers are polystyrenes. Small amounts of monoethylenically unsaturated compounds, ionomer derivatives and C 4-6 dienes such as C 2-6 alkyl acids and esters may be copolymerized with alkenyl aromatic compounds. Examples of copolymerizable compounds include acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, acrylonitrile, maleic anhydride, methyl acrylate, ethyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate , Methyl methacrylate, vinyl acetate and butadiene.

바람직한 구조는 실질적으로 (즉, 약 95 % 이상) 및 가장 바람직하게는 전적으로 폴리스티렌을 포함한다. 본 발명은 약 30,000 ~ 약 500,000 의 평균 분자량을 갖는 폴리머 (1) 의 발포 가능한 혼합물을 형성하는 단계에 관련된 발포 제품을 준비하는 공정에 관한 것이다. 한 실시형태에서, 폴리스티렌은 약 250,000 의 평균 분자량을 갖고, 나노 그래파이트 (2), 적어도 1 종의 발포제 (3), 발포 제품을 발포시키기 위해 대기 영역 또는 감압 영역의 혼합물을 발포하는 조핵제, 방화화학 약품 등과 같은 다른 처리 첨가제 (4) 를 가진다. Preferred structures comprise substantially (ie at least about 95%) and most preferably entirely polystyrene. The present invention relates to a process for preparing a foamed product related to the step of forming a foamable mixture of polymer (1) having an average molecular weight of about 30,000 to about 500,000. In one embodiment, the polystyrene has an average molecular weight of about 250,000 and is a nucleating agent, foaming nano graphite (2), at least one blowing agent (3), a mixture of an atmospheric region or a reduced pressure region to foam the foamed product, fire protection Other treatment additives 4 such as chemicals and the like.

본 발명에 사용되는 나노 그래파이트는 X-레이 회절에 의해 약 100 나노미터 미만의 입자 두께일 수 있는 적어도 하나의 치수를 갖는 나노 그래파이트이다. 발포체는 중합 매트릭스에 분산된 박리된 그래파이트의 나노시트를 포함한다. 박리된 그래파이트는 바람직하게는 원자 또는 분자가 탄소의 층이 진 평면 사이의 평면간 공간에 삽입되는 산화 공정에 의해 삽입 및 팽창되는 그래파이트이다. 삽입된 그래파이트는 그래파이트의 두께를 팽창시키기 위해 바람직하게는 고온에 잠시 노출시킴으로써 팽창되거나 박리된다. 팽창되거나 박리된 그래파이트는 단량체와 혼합되고 그 자리에서 중합되어 그 안에 분산된 박리된 그래파이트의 나노시트의 네트워크를 갖는 폴리머를 형성한다. Nanographite used in the present invention is nanographite having at least one dimension that may be a particle thickness of less than about 100 nanometers by X-ray diffraction. The foam comprises nanosheets of exfoliated graphite dispersed in a polymeric matrix. Peeled graphite is preferably graphite that is inserted and expanded by an oxidation process in which atoms or molecules are inserted in the interplanar space between the planes of the layer of carbon. The inserted graphite is expanded or exfoliated, preferably by brief exposure to high temperatures, to expand the thickness of the graphite. The expanded or exfoliated graphite is mixed with the monomer and polymerized in situ to form a polymer having a network of nanosheets of the exfoliated graphite dispersed therein.

박리된 그래파이트는 중합 공정 동안 유리하게는 그의 나노 구조를 유지한다. 팽창된 또는 박리된 그래파이트는 가요적인 얇은 시트로 함께 압축된다. 발포체 내의 나노 그래파이트는 통상적으로 층으로 된 다수의 나노시트를 포함한다. 나노시트는 약 10 ~ 수 백 나노미터 사이, 대부분 약 10 ~ 약 100 나노미 터의 두께를 갖는다. 그래파이트 박리작용의 상세한 설명은 여기서 참조된 Graphite Intercalation Compounds I: Structure and Dynamics, H.Zabel; S.A. Solin (1990) 및 Carbon and Graphite Handbook, C.L. Mantell (1968) 에서 찾을 수 있다. The exfoliated graphite advantageously retains its nanostructure during the polymerization process. The expanded or exfoliated graphite is compressed together into a flexible thin sheet. Nano graphite in foams typically comprise a plurality of nanosheets in layers. Nanosheets range from about 10 to several hundred nanometers, most often from about 10 to about 100 nanometers thick. Details of graphite exfoliation can be found in Graphite Intercalation Compounds I: Structure and Dynamics, H. Zabel; S.A. Solin (1990) and Carbon and Graphite Handbook, C.L. Mantell (1968).

본 발명을 제조하는 공정에 사용될 수 있는 표준 압출 공정 및 방법은 여기서 그 전체로 참조되는 공유된 미국 특허 제 5,753,161 호에 설명되어 있다. 팽창 및 압출을 포함하는 발포 방법의 상세한 설명은 여기서 참조되는 Plastics Processing Data Handbook (2nd Edition), Rosato, Dominick ⓒ 1997 Springer - Verlag 에서 찾을 수 있다. Standard extrusion processes and methods that can be used in the process for making the present invention are described in shared US Pat. No. 5,753,161, which is incorporated herein by reference in its entirety. Details of foaming methods, including expansion and extrusion, can be found in the Plastics Processing Data Handbook (2nd Edition), Rosato, Dominick © 1997 Springer-Verlag.

압출 공정에 있어서, 압출된 폴리스티렌 폴리머, 즉 나노 그래파이트 발포체가 편평한 다이와 플레이트 형상기를 갖는 트윈 스크류 압출기 (낮은 전단력) 에 의해 준비된다. 대안적으로, 방사상의 다이와 내밀한 형상기를 갖는 단일 스크류 직렬 압출기 (높은 전단력) 가 사용될 수 있다. 나노 그래파이트가 폴리스티렌, 발포제, 및 선택적으로 다른 첨가제에 따라 폴리머의 중량을 기본으로 하여 압출기에 바람직하게는 0 중량% ~ 약 10 중량%, 더 바람직하게는 약 0.5 ~ 약 3 중량% 첨가된다. 바람직한 실시형태에서, 압출된 폴리스티렌 폴리머 발포체는 편평한 다이와 플레이트 형상기를 갖는 트윈 스크류 압출기 (낮은 전단력) 에 의해 준비된다. 대안적으로, 방사상의 다이와 내밀한 형상기를 갖는 단일 스크류 직렬 압출기 (높은 전단력) 가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 나노 그래파이트 화합물은, 폴리스티렌, 발포제, 및/또는 다른 첨가제에 따라 다중 공급기를 통해 압출기에 첨가된다. In the extrusion process, the extruded polystyrene polymer, ie nano graphite foam, is prepared by a twin screw extruder (low shear force) having a flat die and plate shaper. Alternatively, a single screw tandem extruder (high shear force) with a radial die and a denser shaper can be used. Nano graphite is preferably added to the extruder from 0% to about 10% by weight, more preferably from about 0.5 to about 3% by weight, based on the weight of the polymer, depending on the polystyrene, blowing agent, and optionally other additives. In a preferred embodiment, the extruded polystyrene polymer foam is prepared by a twin screw extruder (low shear force) with a flat die and plate shaper. Alternatively, a single screw tandem extruder (high shear force) with a radial die and a denser shaper can be used. Preferably, the nano graphite compound is added to the extruder via multiple feeders depending on the polystyrene, blowing agent, and / or other additives.

나노 그래파이트를 함유하는 가소성 수지 혼합물, 폴리머, 및 선택적으로 다른 첨가제는 용융 혼합 온도까지 가열되고 완전하게 혼합된다. 용융 혼합 온도는 폴리머를 가소화시키거나 용융시키기에 충분해야만 한다. 따라서, 용융 혼합 온도는 유리 전이 온도 또는 폴리머의 용융점 이상이다. 바람직하게는, 바람직한 실시형태에 있어서, 용융 혼합 온도는 나노 그래파이트의 양에 따라 약 200 ~ 약 250℃, 가장 바람직하게는 약 220 ~ 약 240℃ 이다. The plastic resin mixture, polymer, and optionally other additives containing nano graphite are heated to the melt mixing temperature and mixed thoroughly. The melt mixing temperature should be sufficient to plasticize or melt the polymer. Thus, the melt mixing temperature is above the glass transition temperature or the melting point of the polymer. Preferably, in a preferred embodiment, the melt mixing temperature is about 200 to about 250 ° C, most preferably about 220 to about 240 ° C, depending on the amount of nanographite.

발포제가 발포 가능한 겔을 형성하기 위해 포함된다. 그 후, 발포 가능한 겔은 다이 용융 온도로 냉각된다. 다이 용융 온도는 통상적으로 용융 혼합 온도보다 더 낮고, 바람직한 실시형태에서, 약 100℃ ~ 약 130℃, 그리고 가장 바람직하게는 약 120℃ 이다. 다이 압력은 발포제를 함유하는 발포 가능한 겔의 선발포를 방지하기에 충분해야만 한다. 선발포는 감압 영역으로 압출되기 전에 발포 가능한 겔의 원치않는 조기 발포와 관련된다. 따라서, 다이 압력은 발포 가능한 겔의 발포제의 동일성 및 그 양에 따라 변한다. 바람직하게는, 바람직한 실시형태에서, 압력은 약 50 ~ 약 80 바, 가장 바람직하게는 약 60 바이다. 발포체 두께/다이 틈인, 팽창률은 약 20 ~ 약 70 의 범위이고, 통상적으로 약 60 이다. 도 2 는 일반 다이 전단율 범위 (약 100 rad/sec 주파수 (frequency)) 에서 NOVA Chemical, PA 사의 1600 등급 폴리스티렌과 1 중량% 의 나노 그래파이트 첨가제를 갖는 동일한 폴리스티렌 사이의 점도 (η*[Pa-sec]) 의 비교를 나타낸다. 일반 다이 온도 작동 범위 115 ~ 125℃ 에서, 나노 그래파이트를 갖는 폴리스티렌의 점도는 더 높지만, 작동 온도 기간 내에서 다룰 수 있다. Blowing agents are included to form a foamable gel. The foamable gel is then cooled to the die melting temperature. The die melting temperature is typically lower than the melt mixing temperature, in preferred embodiments about 100 ° C. to about 130 ° C., and most preferably about 120 ° C. The die pressure should be sufficient to prevent prefoaming of the foamable gel containing the blowing agent. Pre-foaming involves unwanted premature foaming of the foamable gel before being extruded into the reduced pressure region. Thus, the die pressure varies with the identity and amount of blowing agent of the foamable gel. Preferably, in a preferred embodiment, the pressure is about 50 to about 80 bar, most preferably about 60 bar. The expansion rate, which is the foam thickness / die gap, is in the range of about 20 to about 70, typically about 60. FIG. 2 shows the viscosity (η * [Pa-sec) between 1600 grade polystyrene from NOVA Chemical, PA and the same polystyrene with 1 wt% nano graphite additive in the general die shear rate range (about 100 rad / sec frequency) ]) Is compared. In the normal die temperature operating range of 115 to 125 ° C., the viscosity of polystyrene with nano graphite is higher, but can be handled within the operating temperature period.

어떠한 적절한 발포제 및 발포제의 조합이 본 발명에 실제로 사용될 수 있다. 본 발명에 실제로 유용한 발포제는 무기 발포제, 유기 발포제 및 화학 발포제를 포함한다. 적절한 무기 발포제는 이산화탄소, 질소, 아르곤, 물, 공기, 질소 및 헬륨을 포함한다. 유기 발포제는 1 ~ 9 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소, 1 ~ 3 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 알코올, 및 1 ~ 4 개의 탄소 원자를 갖는 완전히 및 부분적으로 할로겐화된 지방족 탄화수소를 포함한다. 지방족 탄화수소는 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 및 네오펜탄을 포함한다. 지방족 알코올은 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 및 이소프로판올을 포함한다. 완전히 및 부분적으로 할로겐화 된 지방족 탄화수소는 플루오로카본, 클로로카본, 클로로플루오로카본 및 시클로펜탄을 포함한다. 플루오로카본의 예는 메틸 플루오로화물, 퍼플루오로메탄, 에틸 플루오르화물 (HFC-161), 에틸 플루오르화물, 1,1-디플루오로에탄 (HFC-152a), 1,1,1-트리플루오로에탄 (HFC-143a), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134), 펜타플루오로에탄 (HFC-125), 디플루오로메탄 (HFC-32), 퍼플루오로에탄, 2,2-디플루오로프로판 (HFC-272fb), 1,1,1-트리플루오로프로판 (HFC-263fb), 퍼플루오로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC 245fa), 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 (HFC-227ea), 디클로로프로판, 디플루오로프로판, 퍼플루오로부탄, 및 퍼플루오로시클로부탄을 포함한 다. 본 발명에서 사용되는 부분적으로 할로겐화된 클로로탄소 및 클로로플루오로탄소는 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 에틸 클로라이드, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1-디클로로-1-플루오로에탄 (HCFC-141b), 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 (HCFC-142b), 1,2-디플루오로에탄 (HFC-142), 클로로디플루오로메탄 (HCFC-22), 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄 (HCFC-123) 및 1-클로로-1,2,2,2-테트라플루오로에탄 (HCFC-124) 등을 포함한다. 완전히 할로겐화된 클로로플루오로카본은 트리클로로모노플루오로메탄 (CFC-11), 디클로로디플루오로메탄 (CFC-12), 트리클로로트리플루오로에탄 (CFC-113), 1,1,1-트리플루오로에탄, 펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄 (CFC-114), 클로로헵타플루오로프로판, 및 디클로로헥사플루오로프로판을 포함한다. 화학 발포제는 아조디카르본아미드, 아조디이소부티로-니트릴, 벤젠설폰하이드라자이드 (benzenesulfonhydrazide), 4,4-옥시벤젠 설포닐-세미카바자이드 (4,4-oxybenzene sulfonyl-semicarbazide), p-톨루엔 설포닐 세미-카바자이드, 바륨 아조디카르복실레이트, 및 N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테레프탈아미드, 및 트리하이드라지노 트리아진을 포함한다. Any suitable blowing agent and combination of blowing agents can be used in practice in the present invention. Blowing agents that are actually useful in the present invention include inorganic blowing agents, organic blowing agents and chemical blowing agents. Suitable inorganic blowing agents include carbon dioxide, nitrogen, argon, water, air, nitrogen and helium. Organic blowing agents include aliphatic hydrocarbons having 1 to 9 carbon atoms, aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, and fully and partially halogenated aliphatic hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms. Aliphatic hydrocarbons include methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, and neopentane. Aliphatic alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, and isopropanol. Fully and partially halogenated aliphatic hydrocarbons include fluorocarbons, chlorocarbons, chlorofluorocarbons and cyclopentane. Examples of fluorocarbons are methyl fluoride, perfluoromethane, ethyl fluoride (HFC-161), ethyl fluoride, 1,1-difluoroethane (HFC-152a), 1,1,1-trifluoro Ethane (HFC-143a), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134), pentafluoroethane (HFC- 125), difluoromethane (HFC-32), perfluoroethane, 2,2-difluoropropane (HFC-272fb), 1,1,1-trifluoropropane (HFC-263fb), perfluoro Lopropan, 1,1,1,3,3-pentafluorobutane (HFC-365mfc), 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC 245fa), 1,1,1,2, 3,3,3-heptafluoropropane (HFC-227ea), dichloropropane, difluoropropane, perfluorobutane, and perfluorocyclobutane. Partially halogenated chlorocarbons and chlorofluorocarbons used in the present invention are methyl chloride, methylene chloride, ethyl chloride, 1,1,1-trichloroethane, 1,1-dichloro-1-fluoroethane (HCFC- 141b), 1-chloro-1,1-difluoroethane (HCFC-142b), 1,2-difluoroethane (HFC-142), chlorodifluoromethane (HCFC-22), 1,1- Dichloro-2,2,2-trifluoroethane (HCFC-123) and 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane (HCFC-124) and the like. Fully halogenated chlorofluorocarbons include trichloromonofluoromethane (CFC-11), dichlorodifluoromethane (CFC-12), trichlorotrifluoroethane (CFC-113), 1,1,1-trifluoro Roethane, pentafluoroethane, dichlorotetrafluoroethane (CFC-114), chloroheptafluoropropane, and dichlorohexafluoropropane. Chemical blowing agents azodicarbonamide, azodiisobutyroni-nitrile, benzenesulfonhydrazide, 4,4-oxybenzene sulfonyl-semicarbazide, p- Toluene sulfonyl semi-carbazide, barium azodicarboxylate, and N, N'-dimethyl-N, N'-dinitrosoterephthalamide, and trihydrazino triazine.

1,1-디플루오로에탄 (HFC-152a) 와 대략 동일한 양의 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a) 을 포함하는 혼합물과 같은 발포제의 혼합물이 본 발명에 사용될 수 있다. 약 50 % 의 134a 발포제 및 약 50 % 의 152b 발포제의 조성으로 존재할 수 있다. 두 가지 성분은 폴리머의 중량을 기본으로 한다. 하지만, 저밀도, 두꺼운 제품에 있어서, 152a 의 양은 폴리머 중량을 기본으로 약 60 % 이상까지 증가될 수 있다. Mixtures of blowing agents such as mixtures comprising 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134a) in approximately the same amount as 1,1-difluoroethane (HFC-152a) can be used in the present invention. have. About 50% of 134a blowing agent and about 50% of 152b blowing agent. Both components are based on the weight of the polymer. However, for low density, thick products, the amount of 152a can be increased up to about 60% or more based on the polymer weight.

본 발명에서 폴리머의 중량을 기본으로 하는 약 6 ~ 약 14 중량%, 바람직하게는 약 11 중량% 의 시클로펜탄을 사용하는 것이 바람직하다. 약 0 ~ 약 4 % 의 에탄올, 약 3 ~ 약 6 %, 바람직하게는 약 3.5 % 의 이산화탄소를 첨가하는 것이 바람직하다. 모든 퍼센트는 폴리머의 중량을 기본으로 한다. Preference is given here to using from about 6 to about 14% by weight, preferably about 11% by weight of cyclopentane, based on the weight of the polymer. It is preferred to add about 0 to about 4% of ethanol, about 3 to about 6%, preferably about 3.5% of carbon dioxide. All percentages are based on the weight of the polymer.

선택적 첨가제는, 압출된 발포체 제품에 포함될 수 있고, 추가적인 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 충전재, 공전 방지제, UV 흡수제, 시트르산, 조핵제, 계면활성제, 처리 보조제 등을 포함한다. 이러한 선택적 첨가제는 원하는 특징의 발포 가능한 겔 또는 결과적인 압출 발포 제품을 얻을 수 있는 어떠한 양으로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 선택적 첨가제는 수지 혼합물에 첨가되지만 대안적인 방식으로 압출 발포 제조 공정에 첨가될 수 있다. Optional additives may be included in the extruded foam product and include additional infrared attenuators, plasticizers, fire protection chemicals, pigments, elastomers, extrusion aids, antioxidants, fillers, antistatic agents, UV absorbers, citric acid, nucleating agents, surfactants , Processing aids and the like. Such optional additives may be included in any amount to obtain a foamable gel of the desired characteristics or the resulting extruded foamed product. Preferably, optional additives are added to the resin mixture but may be added to the extrusion foam manufacturing process in an alternative manner.

상기 설명된 공정에 의해 생산되는 제품은 약 1/8 ~ 약 12 인치 두께, 통상적으로는 약 1 ~ 약 4 인치 두께의 경질 발포 단열 보드이다. 발포 보드의 밀도는 통상적으로 약 1.2 ~ 약 5 pcf, 통상적으로 약 1.4 ~ 약 3 pcf 이다. 결과물인 보드는 광택이 있는 표면을 갖는 은색이다. The product produced by the process described above is a rigid foamed insulation board about 1/8 to about 12 inches thick, typically about 1 to about 4 inches thick. The density of the foam board is typically about 1.2 to about 5 pcf, typically about 1.4 to about 3 pcf. The resulting board is silver with a glossy surface.

상기 언급한 것과 같이, 발포체 내의 나노 그래파이트는 셀 형태를 제어한다. 나노 스케일의 그래파이트는 발포 공정에서 조핵제로서 작용한다. 도 3 은 폴리스티렌 발포체에서 1 % 나노 그래파이트를 포함하는 발포체의 SEM 이미지이다. 활석 (talc) 과 같은 어떠한 다른 조핵제가 없는 발포체의 평균 셀 크기는 약 220 미크론이고, x/z 방향 = 1.26 (x 0.254, y 0.205, z 0.201 ㎜) 으로 배 향된다. 도 4 는 발포 제품의 셀 벽과 스트럿의 SEM 이미지이다. 폴리스티렌 발포체는 1 % 의 나노 그래파이트를 함유한다. 셀 벽의 두께는 약 0.86 미크론, 스트럿 직경은 약 3.7 미크론이다. As mentioned above, the nano graphite in the foam controls the cell morphology. Nano scale graphite acts as a nucleating agent in the foaming process. 3 is an SEM image of a foam comprising 1% nano graphite in a polystyrene foam. The average cell size of the foam without any other nucleating agent, such as talc, is about 220 microns and is oriented in the x / z direction = 1.26 (x 0.254, y 0.205, z 0.201 mm). 4 is an SEM image of the cell walls and struts of the foamed article. The polystyrene foam contains 1% of nano graphite. The cell wall is about 0.86 microns thick and the strut diameter is about 3.7 microns.

도 5 는 보드가 UV 복사에 노출될 때 본 발명의 나노 그래파이트를 갖는 폴리스티렌 발포체 보드의 UV 보호 능력을 나타낸다. 사용된 시험 방법은 색상 측정에 의한, QUV 시험이다. QUV 시험을 위한 시험 방법 및 재료 표준은 ISO 4982-1 Plastics, ASTM G-151, ASTM G-154, ASTM G-53, British Standard BS 2782, Part 5, Method 540B 및 SAE J2020, JIS D0205 를 포함한다. 상기 나타낸 모든 시험 방법 및 표준은 여기서 참조된다. 색상 측정은 L*a*b 스케일로 이루어진다. 0 ~ 100 인 L 스케일은 검정에서 흰색의 관계를 나타낸다. 회색의 나노 그래파이트 발포체는 100 일 이상의 연장된 UV 노출에서도 거의 변화가 없었다. 1 ~ -1 인 a 및 b 스케일은 빨강에서 녹색, 및 노랑에서 파란색으로의 상이한 색상 변화를 나타낸다. 색상의 미세한 변화가 나노 그래파이트 발포체 보드에 대한 90 일 이상의 UV 노출 이후에 관찰되었다. 5 shows the UV protection capability of the polystyrene foam boards with nano graphite of the present invention when the board is exposed to UV radiation. The test method used is a QUV test by color measurement. Test methods and material standards for QUV testing include ISO 4982-1 Plastics, ASTM G-151, ASTM G-154, ASTM G-53, British Standard BS 2782, Part 5, Method 540B, and SAE J2020, JIS D0205 . All test methods and standards indicated above are referenced herein. Color measurements are made on the L * a * b scale. L scales from 0 to 100 represent the relationship from white to black. Gray nano graphite foam showed little change even with prolonged UV exposure over 100 days. The a and b scales from 1 to -1 show different color changes from red to green and yellow to blue. Minor changes in color were observed after at least 90 days of UV exposure to the nano graphite foam boards.

본 발명에서 일반적으로 설명된 것과 같이, 단지 설명을 위해 제공되고 다르게 특정하지 않는다면 제한 또는 모두 포하하려는 것이 아닌 이하의 도시된 어떠한 특정 실시예를 참조하여 다른 이해가 얻어질 수 있다. As is generally described herein, other understandings may be obtained by reference to any particular embodiment shown below which is provided for illustration only and is not intended to be limiting or exhaustive unless otherwise specified.

실시예 1Example 1

본 발명은 제한으로 해석되지 않으며, 모든 발포체 보드가 압출된 폴리스티 렌 발포체 보드인 이하의 실시예 1 에 의해 더 설명된다. 이하의 샘플 및 표본 샘플에서, 경질 폴리스티렌 발포 보드는 편평한 다이 및 형상기 플레이트를 갖는 트윈 스크류 LMP 압출기, 그리고 방사상의 다이와 내밀한 형상기를 갖는 두 개의 단일 스크류 직렬 압출기에 의해 준비된다. 또한 상기 설명된 파일럿 및 제조 라인 모두에 진공이 가해질 수 있다. The present invention is not to be construed as a limitation, and is further illustrated by Example 1 below, in which all foam boards are extruded polystyrene foam boards. In the following samples and sample samples, the rigid polystyrene foam boards are prepared by twin screw LMP extruders with flat dies and shaper plates, and two single screw in-line extruders with radial dies and a denser shaper. Vacuum may also be applied to both the pilot and manufacturing lines described above.

표 1 은 16 인치의 폭과 1 인치의 두께를 갖는 발포 보드를 만들기 위한 트윈 스크류 압출기 내의 샘플을 위한 공정 조건을 나타낸다. Table 1 shows the process conditions for a sample in a twin screw extruder to make a foam board having a width of 16 inches and a thickness of 1 inch.

Figure 112009000348930-PCT00001
Figure 112009000348930-PCT00001

사용된 나노 그래파이트의 두께는 X-레이 회절에 의해 29.7 ㎚ 가 되는 것이 확인되고, 약 60 중량% 의 폴리스티렌과 화합한 이후 51 ㎚ 가 되는 것이 확인된다. 카본 블랙은 그의 열악한 공정 능력 및 화재 시험 동안 높은 연기 밀도에 의해 나노 그래파이트와의 혼합물의 일부가 아니다. The thickness of the nanographite used was found to be 29.7 nm by X-ray diffraction, and 51 nm after compounding with about 60% by weight of polystyrene. Carbon black is not part of the mixture with nano graphite due to its poor process capability and high smoke density during fire testing.

상기 실시예의 결과는 표 2 에 나타나 있다. 모든 R-값 및 압축 강도는 샘플이 180 일 지난 후에 시험되었다. The results of this example are shown in Table 2. All R-values and compressive strengths were tested after 180 days of sample.

Figure 112009000348930-PCT00002
Figure 112009000348930-PCT00002

상기 샘플에 나타난 것과 같이, 발포 처리에서 나노 그래파이트의 첨가, 바람직하게는 고체 발포체 폴리머의 약 1 중량% ~ 약 3 중량% 의 첨가는 열 저항성에 현저한 영향을 준다. R-값의 범위는 약 5.7 ~ 약 6.0 사이로 결정되었다. As shown in the sample above, the addition of nano graphite in the foaming treatment, preferably from about 1% to about 3% by weight of the solid foam polymer, has a significant effect on the thermal resistance. The R-value ranged from about 5.7 to about 6.0.

실시예 2Example 2

표 3 은 배치 (batch) 발포 및 종래의 저밀도 발포 압출 사이의 작동 조건을 비교한다. Table 3 compares the operating conditions between batch foaming and conventional low density foam extrusion.

Figure 112009000348930-PCT00003
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배치 발포 이전에, 중합된 나노 그래파이트/폴리스티렌 화합물은 가열되고 고체 형태로 압축된다. 고체 시트는 77 × 32 × 1 ㎜ 와 같이, 압력 용기의 크기에 따라 소형 조각으로 절단된다. 고체 시트 표본은 주형에 위치되고 고압 용기에서 약 80 ~ 약 160℃, 통상적으로 약 120℃ 그리고 약 500 ~ 약 4000 psi, 통상적으로 약 2000 psi 에서 발포된다. 고체 시트는 약 8 ~ 약 50 시간, 통상적으로 약 12 시간 동안 가압된 용기에 유지되고, 이 후 용기의 압력은 발포를 위해 신속하게 (약 12 초) 해제된다. Prior to batch foaming, the polymerized nano graphite / polystyrene compound is heated and compressed into a solid form. The solid sheet is cut into small pieces according to the size of the pressure vessel, such as 77 x 32 x 1 mm. The solid sheet sample is placed in a mold and foamed at about 80 to about 160 ° C., typically about 120 ° C. and about 500 to about 4000 psi, typically about 2000 psi. The solid sheet is held in a pressurized container for about 8 to about 50 hours, typically about 12 hours, after which the pressure in the container is released quickly (about 12 seconds) for foaming.

배치 발포되는 샘플의 나노 그래파이트/폴리스티렌 발포체는 발포체를 통해 전달되는 적외선 복사량을 결정하기 위해 평가된다. 적외선 광은 열 복사의 주된 형태이다. The nanographite / polystyrene foam of the sample to be batch foamed is evaluated to determine the amount of infrared radiation delivered through the foam. Infrared light is the main form of thermal radiation.

폴리스티렌 및 3 % 의 그래파이트를 함유하는 배치 형성된 샘플의 조각과 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 및 5 % 나노 클레이를 함유하는 두 개의 다른 비교 샘플이 선택되었다. 발포체 샘플의 한 측에는 적외선 레이저의 광원이 위치되었다. 샘플의 다른 측에는, 전달 광강도를 기록하기 위해 검출기가 위치되거나 또는 표면 온도 변화를 주시하기 위해 온도 카메라가 위치되었다. 결과는 표 4 에 요약되어 있다. A piece of batch formed sample containing polystyrene and 3% graphite and two other comparative samples containing polystyrene or polystyrene and 5% nanoclay were selected. On one side of the foam sample was placed the light source of the infrared laser. On the other side of the sample, a detector is placed to record the transmitted light intensity or a temperature camera is placed to watch for surface temperature changes. The results are summarized in Table 4.

Figure 112009000348930-PCT00004
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*5 % 의 반응성 양이온 계면 활성제 Na+ 와 95 % 스티렌 단량체를 갖는 몬모릴나이트처리된 2-메타크릴로일옥시에틸헥사디킬디메틸 및 암모늄 브롬화물 (MHAB) 을 갖는 현장 중합된 화합물* In-situ polymerized compound with montmorylated 2-methacryloyloxyethylhexadialkyldimethyl and ammonium bromide (MHAB) with 5% reactive cationic surfactant Na + and 95% styrene monomer

표 4 에 나타난 것과 같이, 순수한 PS 발포체 샘플을 통해 10 % 의 광 전달이 일어난 반면, PS/5 % 클레이 발포체 샘플을 통해서는 단지 4 % 그리고 PS/ 3 % 그래파이트 샘플을 통해서는 단지 2% 의 광 전달이 일어났다. 클레이 및 그래파이트 모두는 적외선 광에 대해 감쇠 효과를 갖지만, 상기 표에 나타낸 것과 같이, PS/3 % 그래파이트가 상당히 더 나은 전달 감쇠를 나타내었다. As shown in Table 4, 10% light transmission occurs through pure PS foam samples, while only 4% light through PS / 5% clay foam samples and only 2% light through PS / 3% graphite samples. The transfer took place. Both clay and graphite have an attenuation effect on infrared light, but as shown in the table above, PS / 3% graphite showed significantly better transmission attenuation.

샘플의 광원 반대편에 있는 측에서, PS/그래파이트의 온도는 60 초의 노출 이후 약 2 ~ 3℉ 로, 미세하게 상승하였다 (표 5). 순수한 PS (표본 샘플) 및 MHABS 나노 클레이를 갖는 PS의 발포체 샘플에 대한 표면 온도는 크게 변하지 않았다. 이로서, PS/그래파이트 발포체는 열 복사를 감쇠하고 열 고체 전도를 강화한다. 또한, 개선된 그래파이트 분산 및 농도에 의해, 이러한 경향이 더 두드러지는 것이 기대된다. On the side opposite the light source of the sample, the temperature of PS / graphite rose slightly to about 2-3 ° F after 60 seconds of exposure (Table 5). The surface temperature for foam samples of pure PS (sample sample) and PS with MHABS nanoclay did not change significantly. As such, the PS / graphite foam dampens thermal radiation and enhances thermal solid conduction. In addition, with improved graphite dispersion and concentration, this trend is expected to be more pronounced.

Figure 112009000348930-PCT00005
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본 명세서의 실시형태의 전술한 설명은 해당 기술의 지식 (여기서 사용된 참조의 내용을 포함) 을 적용함으로써, 부당한 실험을 하지 않으면서, 이러한 특정 실시형태와 같은 다양한 적용에 대해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않으면서 용이하게 변경 및/또는 적응시킬 수 있는 본 발명의 일반적인 본질을 충분히 나타낼 것이다. 따라서, 이러한 적응 및 변경은 본원에 기재된 설명 및 교시를 기본으로 하여, 기재된 실시형태에 동등한 의미 및 범위 내이어야 한다. 본원의 어구 또는 용어는 설명을 위한 것이지 제한을 위한 것이 아니며, 본 명세서의 용어 또는 어구는 당업자의 지식과 조합하여, 본원에 기재된 설명 및 교시에 비추어 당업자에 의해 해석될 수 있음을 이해해야 한다. The foregoing descriptions of the embodiments of the present specification apply the knowledge of the relevant technology (including the contents of the references used herein), and thereby, without unreasonable experimentation, the general concept of the present invention for various applications such as these specific embodiments. It will be fully appreciated the general nature of the invention which can be easily changed and / or adapted without departing from the scope of the invention. Accordingly, such adaptations and modifications should be within the meaning and scope equivalent to the described embodiments, based on the description and teachings described herein. It is to be understood that the phraseology or terminology herein is for the purpose of description and not of limitation, and the terms or phrases herein may be interpreted by one of ordinary skill in the art in light of the description and teachings described herein, in combination with the knowledge of those skilled in the art.

본 출원의 발명은 포괄적으로 그리고 특정 실시형태에 대해 전술하였다. 본 발명을 바람직한 실시형태로 여겨지는 것으로 설명하였지만, 포괄적인 기재 내에서 당업자에게 알려진 광범위한 대안들이 선택될 수 있다. 본 발명은 이하에 설명된 청구항의 기재를 제외하고는 그렇지않으면 제한되지 않는다. The invention of the present application has been described above generically and with respect to specific embodiments. Although the present invention has been described as what is considered to be the preferred embodiments, a wide variety of alternatives known to those skilled in the art can be selected within the comprehensive description. The invention is not otherwise limited except as described in the claims set out below.

Claims (20)

a) 폴리머,a) a polymer, b) 적어도 1 종의 발포제, 및b) at least one blowing agent, and c) 나노 그래파이트c) nano graphite 를 포함하는 중합 발포체 물질.Polymeric foam material comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 그래파이트는 폴리머를 기본으로 하여 0 중량% 초과 ~ 약 10 중량% 로 존재하는 중합 발포체 물질.The polymeric foam material of claim 1, wherein the nano graphite is present at greater than 0 wt% to about 10 wt% based on the polymer. 제 1 항에 있어서, 상기 발포제는 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134), 1,1-디플루오로에탄 (HFC-152a) 및 1,2-디플루오로에탄 (HFC-142) 의 혼합물을 포함하는 중합 발포체 물질.The blowing agent of claim 1 wherein the blowing agent is 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134), 1,1-difluoroethane (HFC-152a) and 1,2-difluoroethane ( Polymeric foam material comprising a mixture of HFC-142). 제 1 항에 있어서, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 충전재, 공전 방지제 및 UV 흡수제의 그룹으로부터 선택되는 1 종 이상의 첨가제를 더 포함하는 중합 발포체 물질.The method of claim 1, further comprising at least one additive selected from the group of cell size expanders, infrared attenuators, plasticizers, fire protection chemicals, pigments, elastomers, extrusion aids, antioxidants, fillers, antistatic agents and UV absorbers. A polymeric foam material comprising. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 그래파이트는 다수의 나노 시트를 더 포함하는 중합 발포체 물질.The polymeric foam material of claim 1, wherein the nanographite further comprises a plurality of nanosheets. 제 5 항에 있어서, 상기 다수의 나노시트는 약 10 ~ 수 백 나노미터, 주로 약 10 ~ 약 100 나노미터의 두께를 갖는 중합 발포체 물질.6. The polymeric foam material of claim 5, wherein the plurality of nanosheets have a thickness of about 10 to several hundred nanometers, mainly about 10 to about 100 nanometers. 제 6 항에 있어서, 상기 다수의 나노시트는 그래파이트로 된 다수의 단일 탄소층을 포함하는 중합 발포체 물질.The polymeric foam material of claim 6, wherein the plurality of nanosheets comprise a plurality of single carbon layers of graphite. 내용 무No content 제 1 항에 있어서, 상기 물질의 R-값은 약 3 ~ 약 8 인 중합 발포체 물질.The polymeric foam material of claim 1, wherein the R-value of the material is from about 3 to about 8. 8. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리우레아, 페놀 포름알데히드, 폴리이소시아누레이트, 석탄산 (phenolics), 이들의 코폴리머 및 터폴리머 (terpolymer), 열가소성 폴리머 혼합물, 고무 개질 폴리머의 그룹으로부터 선택되는 중합 발포체 물질.The method of claim 1, wherein the polymer is polyolefin, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyetherimide, polyamide, polyester, polyvinylidene chloride, polymethyl methacrylate, polyurethane, polyurea, phenol formaldehyde, poly Polymeric foam materials selected from the group of sociaurates, phenolics, copolymers and terpolymers thereof, thermoplastic polymer mixtures, rubber modified polymers. 압출된 폴리머 발포체의 제조 방법으로서,As a method of producing an extruded polymer foam, a) 폴리머 및 나노 그래파이트 화합물을 포함하는 수지 혼합물을 혼합하는 단계,a) mixing a resin mixture comprising a polymer and a nano graphite compound, b) 상기 수지 혼합물을 용융 혼합 온도로 가열하는 단계,b) heating the resin mixture to a melt mixing temperature, c) 겔의 선발포를 방지하기에 충분한 압력 하에서 상기 수지 혼합물에 1 종 이상의 발포제를 편입시키는 단계,c) incorporating at least one blowing agent in the resin mixture under pressure sufficient to prevent prefoaming of the gel, d) 겔을 다이 용융 온도로 냉각시키는 단계, d) cooling the gel to the die melting temperature, e) 다이를 통해 겔을 더 낮은 다이 압력 영역으로 압출하여 발포체를 형성하는 단계를 포함하는, 압출된 폴리머 발포체의 제조 방법.e) extruding the gel through the die into a lower die pressure region to form a foam. 제 11 항에 있어서, 상기 나노 그래파이트 화합물은 폴리머를 기본으로 하여 0 중량% 초과 ~ 약 100 중량% 의 양으로 첨가되는, 압출된 폴리머 발포체의 제조 방법.The method of claim 11, wherein the nano graphite compound is added in an amount of greater than 0 wt% to about 100 wt% based on the polymer. 제 12 항에 있어서, 상기 발포제는 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134), 1,1-디플루오로에탄 (HFC-152a) 과 1,2-디플루오로에탄 (HFC-142) 의 혼합물을 포함하는, 압출된 폴리머 발포체의 제조 방법.13. The blowing agent of claim 12 wherein the blowing agent is 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134), 1,1-difluoroethane (HFC-152a) and 1,2-difluoroethane ( A method for producing an extruded polymer foam, comprising a mixture of HFC-142). 제 11 항에 있어서, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 충전재, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1 종 이상의 첨가제를 혼합물에 혼합하는 단계를 더 포함하는, 압출된 폴리머 발포체의 제조 방법.12. The at least one additive of claim 11, wherein the at least one additive is selected from the group consisting of cell size expanders, infrared attenuators, plasticizers, fire protection chemicals, pigments, elastomers, extrusion aids, antioxidants, fillers, antistatic agents and UV absorbers. Further comprising mixing in the mixture. 제 11 항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리스티렌인, 압출된 폴리머 발포체의 제조 방법.The method of claim 11, wherein the polymer is polystyrene. 배치 폴리머 발포체의 제조 방법으로서,As a method of producing a batch polymer foam, a) 나노 그래파이트를 함유하는 압출되거나 성형된 폴리머 고형물을 압력 용기에 첨가하는 단계,a) adding an extruded or molded polymer solid containing nano graphite to a pressure vessel, b) 상기 압력 용기에 적어도 1 종의 발포제를 첨가하는 단계,b) adding at least one blowing agent to the pressure vessel, c) 적절한 양의 발포제를 폴리머의 자유 용적에 강제로 넣기에 충분한 수준으로 상기 압력 용기를 가압하는 단계,c) pressurizing the pressure vessel to a level sufficient to force an appropriate amount of blowing agent into the free volume of the polymer, d) 상기 발포제가 폴리머를 완전히 포화시킬 때 압력을 줄이고 나노 그래파이트를 함유하는 폴리머의 롤을 압력 용기로부터 제거하는 단계를 포함하는 배치 폴리머 발포체의 제조 방법.d) reducing the pressure when the blowing agent completely saturates the polymer and removing a roll of polymer containing nanographite from the pressure vessel. a) 폴리머,a) a polymer, b) 적어도 1 종의 발포제, 및b) at least one blowing agent, and c) 나노 그래파이트c) nanographite 를 포함하는 경질 발포체 단열 보드.Rigid foam insulation board comprising a. 제 17 항에 있어서, 상기 보드의 R-값은 약 3 ~ 약 8 인 경질 발포체 단열 보드.18. The rigid foam insulation board of claim 17, wherein the R-value of the board is about 3 to about 8. 제 17 항에 있어서, 상기 단열 보드는 약 1/8 인치 ~ 약 10 인치의 두께를 갖는 경질 발포체 단열 보드.18. The rigid foam insulation board of claim 17, wherein the insulation board has a thickness of about 1/8 inch to about 10 inches. 제 19 항에 있어서, 상기 나노 그래파이트는 폴리머를 기본으로 하여 0 중량% 초과 ~ 약 10 중량% 로 존재하는 경질 발포체 단열 보드.20. The rigid foam insulation board of claim 19, wherein the nano graphite is present at greater than 0 weight percent to about 10 weight percent based on polymer.
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