KR20090102755A - 감소된 흡수성을 가지는 발포성 스티렌 중합체 및 발포체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불투열성 입자를 포함하고, 성분 A로서 10 내지 90 중량%의, 1종 이상의 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 트리에스테르, 성분 B로서 5 내지 70 중량%의, 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 모노에스테르, 성분 C로서 5 내지 80 중량%의, 지방산의 1종 이상의 금속염, 성분 D로서 5 내지 50 중량%의, 1종 이상의 실리케이트, 및 성분 E로서 0 내지 30 중량%의, 1종 이상의 정전기 방지제 (소수성화제의 성분 A 내지 E의 총 합은 100 중량%임)를 포함하는 소수성화제로 코팅된 발포성 스티렌 중합체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 불투열성 입자를 함유하는 발포성 스티렌 중합체를 상기 소수성화제로 코팅하는 발포성 스티렌 중합체의 제조 방법, 상기 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체, 및 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체를 코팅하기 위한 소수성화제의 용도에 관한 것이다.

Description

감소된 흡수성을 가지는 발포성 스티렌 중합체 및 발포체 {EXPANDABLE STYRENE POLYMERS AND FOAMS WITH DECREASED WATER ABSORPTION}

본 발명은 불투열성 입자를 포함하고, 소수성화제로 코팅된 발포성 스티렌 중합체, 상기 발포성 스티렌 중합체의 제조 방법, 본 발명의 스티렌 중합체로부터 제조될 수 있는 발포체, 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체를 코팅하기 위한 소수성화제의 용도, 및 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체의 흡수성 감소, 및 또한 기계 및 가전제품의 단열을 비롯한 단열을 위한 및 포장 재료로서의 본 발명의 스티렌 중합체의 용도에 관한 것이다.

폴리스티렌 발포체의 여러 적용 분야에서, 이러한 발포체는 물에 노출된다. 그 결과 발포체의 내부로 습기가 침투할 수 있고, 이는 여러 적용분야에서 불리하다. 특히 중요한 적용분야는 주변 단열이며, 이에 사용되는 발포체의 우수한 단열 능력은 낮은 흡수성 만큼이나 중요하다. 발포 폴리스티렌 발포체는 오래전부터 공지되었고, 여러 분야에서 성공적이었다. 이러한 발포체는 발포제로 함침시킨 발포성 폴리스티렌 비드 (EPS 비드)를 발포 (예비발포)시킴으로써 제조되고, 그 후 제조된 발포체 비드를 용융시켜 성형물을 수득한다. 이러한 발포체의 중요한 적용 분야는 건축 산업에서의 단열이다.

발포성 폴리스티렌 비드 및 이로부터 제조된 발포체는 선행기술에 공지되어 있다.

EP 0 915 127 A2에는 불투열성 입자가 균질하게 분포되어 있고, 코팅으로서 소수성화제를 포함하는 발포성 스티렌 중합체가 기재된다. 이러한 발포성 스티렌 중합체는 밀도가 35 g/ℓ 이하인 자가-소화성 발포체를 수득하도록 가공할 수 있다. 발포성 스티렌 중합체 비드는 0.001 내지 0.5 중량%의 소수성화제 코팅을 가진다. 소수성화제는 탄소쇄에 10 내지 30개의 탄소 원자를 가지는 파라핀 왁스, N-메틸올아민과 지방산 유도체의 수지-유사 반응 생성물, 폴리플루오로알킬 (메트)아크릴레이트, 수용액 형태의 알루미늄, 지르코늄 및 하프늄의 카르복실레이트 및 이미다졸리돈으로 이루어지는 군에서 선택된다. 이 문헌에는 글리세롤 에스테르, 금속 스테아레이트 및 실리케이트 기재의 특별하게 조정된 소수성화제 혼합물이 전혀 기재되지 않는다.

EP 0981 574 B1에는 흑연 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체가 기재되어 있다. 발포성 스티렌 중합체에 존재하는 이러한 흑연 입자의 양은 0.05 내지 8 중량%이고, 평균 입자 크기는 1 내지 50 ㎛이고, 균질하게 분포되어 있다. 이 명세서에도 발포성 입자가 통상적이고 공지된 코팅제로 코팅될 수 있음이 기재되어 있고, 이러한 코팅제는 일반적으로 금속 스테아레이트, 글리세롤 에스테르 및 소수성 실리케이트에서 선택된다. 이 문헌에는 어떠한 특정한 혼합물도 언급되지 않는다.

DE 195 41 725 C1에는 감소된 흡수성을 가지는 발포성 스티렌 비드 중합체 및 이로부터 제조된 발포체가 기재된다. 상기 스티렌 비드 중합체는 글리세롤 트리스테아레이트, 소수성 실리케이트, 및 적절한 경우, 아연 스테아레이트 및 글리세롤 모노스테아레이트로 이루어지는 소수성화제 코팅을 갖는다. DE 195 41 725 A1에는 발포성 스티렌 비드 중합체 내 불투열성 입자의 존재 가능성에 대해 기재되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 매우 낮은 열 전도성뿐만 아니라 또한 매우 낮은 흡수성을 가지는 발포체를 수득하도록 가공할 수 있는 발포성 스티렌 중합체를 제공하는 것이다. 이러한 발포성 스티렌 중합체는 예비발포시 매우 낮은 케이크 형성 경향을 가질 것을 의도한다. 또 다른 목적은 이러한 발포성 스티렌 중합체의 제조 방법, 및 또한 본 발명의 스티렌 중합체로부터 제조될 수 있는 발포체를 제공하는 것이다. 이러한 발포체는 단열재에 적합할 것을 의도한다.

상기 목적은 불투열성 입자를 포함하고, 하기를 포함하는 소수성화제로 코팅된 발포성 스티렌 중합체를 통해 달성된다:

성분 A로서 10 내지 90 중량%의, 1종 이상의 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 트리에스테르,

성분 B로서 5 내지 70 중량%의, 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 모노에스테르,

성분 C로서 5 내지 80 중량%의, 지방산의 1종 이상의 금속염,

성분 D로서 5 내지 50 중량%의, 1종 이상의 실리케이트, 및

성분 E로서 0 내지 30 중량%의, 1종 이상의 정전기 방지제

(소수성화제의 성분 A 내지 E의 총 합은 100 중량%임).

상기 목적은 또한 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체를, 상기 정의된 소수성화제의 구성을 가지는 소수성화제로 코팅하는 발포성 스티렌 중합체의 제조 방법을 통해 달성된다.

상기 목적은 또한 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체를 코팅하고, 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체의 흡수성을 감소시키기 위하여 상기 정의된 구성을 가지는 소수성화제를 사용함으로써 달성된다.

상기 목적은 또한 본 발명의 발포성 스티렌 중합체로부터 제조될 수 있는 발포체를 통해 달성될 수 있다.

상기 목적은 또한 기계 및 가전제품의 단열을 비롯한 단열에, 그리고 포장 재료로서 상기 발포성 발포체를 사용하여 달성된다.

본 발명의 스티렌 중합체는 4가지 성분 A 내지 D, 적절한 경우 E를 본 발명의 조합으로 포함하는 소수성화제를 가진다. 이러한 본 발명의 조합은 예비발포시 케이크 형성 경향이 매우 낮은 발포성 중합체 비드를 제공하고, 따라서 가공성이 개선된다. 또한 발포성 중합체 비드로부터 제조된 발포체는 매우 소량의 물을 흡수하여, 발포체가 물과 접촉하는 적용 분야에서 특히 적합하다.

한 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 발포성 스티렌 중합체는 중합체의 중량을 기준으로 20 중량% 이하의 1종 이상의 에틸렌성 불포화 단량체, 특히 알킬스티렌, 예컨대 디비닐벤젠, 또는 α-메틸스티렌, 또는 아크릴로니트릴을 추가로 포함하는 스티렌 공중합체 또는 스티렌 단일중합체이다. 폴리스티렌과 다른 중합체, 특히 고무 및 폴리페닐렌 에테르로 이루어진 배합물 또한 가능하다.

스티렌 중합체는 통상적이고, 공지된 보조제 및 첨가제, 예를 들어 난연제, 핵형성제, UV 안정화제, 사슬 전달제, 발포제, 가소제 및/또는 항산화제를 포함할 수 있다.

사용되는 불투열성 입자의 양은 그 성질 및 효과에 따라 달라진다. 발포성 스티렌 중합체는 각 경우 스티렌 중합체를 기준으로 바람직하게는 0.05 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 6 중량%의 불투열성 입자를 포함한다. 사용되는 불투열성 입자는 바람직하게는 흑연, 카본 블랙, 알루미늄 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것이고, 바람직하게는 평균 입자 크기 범위가 1 내지 50 ㎛이다.

바람직하게 사용되는 흑연의 평균 입자 크기는 1 내지 50 ㎛, 특히 2.5 내지 12 ㎛이고, 그 벌크 밀도는 100 내지 500 g/ℓ이고, 그 비표면적은 5 내지 20 m²/g이다. 천연 흑연 또는 분쇄된 합성 흑연을 사용할 수 있다. 스티렌 중합체 내 존재하는 흑연 입자의 양은 바람직하게는 0.05 내지 8 중량%, 특히 0.1 내지 6 중량%이다.

본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 발포성 스티렌 중합체는 난연제, 특히 유기 브롬 화합물 기재의 난연제를 포함한다. 유기 브롬 화합물은 70 중량% 이상의 브롬 함량을 갖는다. 이러한 양의 난연제는 본 발명의 성형 폴리스티렌 발포체의 기계적 특성을 전혀 손상시키지 않는다. 특히 적합한 화합물은 지방족, 사이클로지방족 및 방향족 브롬 화합물, 예컨대 헥사브로모사이클로도데칸, 펜타브로모모노클로로사이클로헥산, 펜타브로모페닐 알릴 에테르 및 이의 혼합물이다.

브롬-함유 난연제의 효과는 C-C- 또는 O-O-불안정성 (labile) 유기 화합물의 첨가로 현저히 개선된다. 이러한 난연제 상승작용제의 예에는 디쿠밀 및 디쿠밀 퍼옥사이드가 있다. 하나의 바람직한 조합은 0.6 내지 5 중량%의 유기 브롬 화합물 및 0.1 내지 1.0 중량%의 C-C, O-O-불안정성 유기 화합물로 이루어진다.

EPS 비드에 불투열성 입자를 도입하는데 다양한 공정을 사용할 수 있다. 한 바람직한 실시양태에서, 불투열성 입자를 스티렌 중합체의 용융물과 바람직하게는 압출기 내에서 혼합한다. 동시에 발포제를 용융물에 계량첨가한다. 또한 발포제를 포함하는 스티렌 중합체의 용융물에 불투열성 입자를 도입할 수 있고, 현탁 중합으로 제조된 발포제를 포함하는 폴리스티렌 비드를 선별 (sieving) 추출한 여러 비드중에서 발포제를 포함하는 부 분획 (side fraction)을 사용하는 것이 유리하다. 발포제 및 불투열성 입자를 포함하는 폴리스티렌 용융물을 압출하고, 분쇄하여 발포제를 포함하는 펠릿을 수득한다. 특히 흑연이 현저한 핵형성 작용을 하므로, 발포를 피하기 위하여 재료를 압출후 가압하에서 빠르게 냉각시켜야 한다. 수중 가압 펠릿화가 따라서 유리하다.

별도의 공정 단계에서, 불투열성 입자를 포함하는 스티렌 중합체에 발포제를 첨가할 수도 있다. 여기서 펠릿은 바람직하게는 수성 현탁액에서 발포제로 함침시킨다.

불투열성 입자를 중합체 용융물에 직접 첨가할 수 있다. 용융물에 첨가되는 입자 또한 적절한 중합체, 바람직하게는 폴리스티렌 내 농축물 형태일 수 있다. 그러나 중합체를 용융시키고 이를 입자와 혼합하기 위해서 중합체 펠릿, 특히 폴리스티렌 펠릿 및 불투열성 입자를 함께 압출기에 충전하는 것이 바람직하다.

원칙적으로, 현탁 중합 공정이 완결되기 이전에 불투열성 입자를 도입하는 것 또한 가능하다. 불투열성 입자는 스티렌 단량체의 현탁에 앞서 또는 중합 사이클 과정 도중, 바람직하게는 과정의 처음 절반 도중, 반응 혼합물에 첨가할 수 있다. 발포제는 바람직하게는 중합 반응의 과정 중 첨가되지만, 스티렌 중합체에 후속하여 첨가될 수도 있다. 현탁액의 안정성을 위하여, 현탁 중합 반응의 시작시 스티렌 중, 또는 스티렌 및 적절한 공단량체(들)의 혼합물 중 폴리스티렌 또는 적절한 스티렌 공중합체의 용액이 존재하는 것이 유리하다. 단량체 중 중합체의 농도가 일반적으로 0.5 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%인 스티렌 중 폴리스티렌의 용액에서 출발하는 것이 바람직하다. 버진 (virgin) 폴리스티렌을 단량체에 용해시킬 수 있으나, 발포성 폴리스티렌의 제조시 생성된 여러 비드를 단리할 때 선별 추출되는 너무 크거나 너무 작은 것으로 여겨지는 비드인 부 분획으로 공지된 것을 사용하는 것이 유리하다. 쓸모없는 이러한 부 분획의 직경은 실제로 2.0 mm 초과 및 0.2 mm 미만이다. 재활용 폴리스티렌 및 재활용 폴리스티렌 발포체를 사용하는 것 또한 가능하다. 또 다른 가능성은 전환율이 0.5 내지 70 %이도록 벌크로 스티렌을 예비중합하고, 예비중합체를 불투열성 입자와 함께 수성상에 현탁시키고 중합을 완료하는 것이다.

발포제의 첨가량은 통상적이며, 중합체의 중량을 기준으로 약 3 내지 10 중량%이다. 통상 사용되는 발포제는 3 내지 10, 바람직하게는 4 내지 6개의 탄소원자를 가지는 지방족 탄화수소, 예를 들어 n-펜탄, 이소펜탄 또는 이의 혼합물이다.

한 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 스티렌 중합체에 존재하는 소수성화제의 양은 각 경우 스티렌 중합체를 기준으로 0.001 내지 0.5 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.4 중량%이다.

본 발명에 사용되는 소수성화제는 일반적으로 하기를 포함한다:

성분 A로서 10 내지 90 중량%의, 1종 이상의 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 트리에스테르,

성분 B로서 5 내지 70 중량%의, 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 모노에스테르,

성분 C로서 5 내지 80 중량%의, 지방산의 1종 이상의 금속염,

성분 D로서 5 내지 50 중량%의, 1종 이상의 실리케이트, 및

성분 E로서 0 내지 30 중량%의, 1종 이상의 정전기 방지제

(소수성화제의 성분 A 내지 E의 총 합은 100 중량%임).

본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 소수성화제는 하기를 포함한다:

성분 A로서 20 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 25 내지 50 중량%의 1종 이상의 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 트리에스테르,

성분 B로서 5 내지 50 중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 모노에스테르,

성분 C로서 5 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 30 내지 55 중량%의 지방산의 1종 이상의 금속염, 및

성분 D로서 5 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 10 내지 20 중량%의 1종 이상의 실리케이트

(소수성화제의 성분 A 내지 D의 총 합은 100 중량%임).

또 다른 바람직한 실시양태에서, 사용되는 소수성화제는 상기 성분 A 내지 D의 상기 양으로 이루어진다.

성분 A:

1종 이상의 지방산과 다가 알코올의 트리에스테르는 3개 이상의 하이드록시 작용기를 가지는 다가 알코올의 3개의 하이드록시 작용기가 각 경우 지방산으로 에스테르화된 다가 알코올을 의미한다. 본 발명에 따르면, 3개의 하이드록시 작용기가 모두 3개의 다른 지방산 분자로 에스테르화되거나, 2 또는 3개의 하이드록시 작용기가 동일한 지방산 분자로 에스테르화되는 것이 가능하다. 본 발명에 따르면, 다가 알코올의 3개의 하이드록시 작용기가 모두 동일한 지방산 분자로 에스테르화되는 것이 바람직하다.

3개 이상의 하이드록시 작용기를 가지는 다가 알코올은 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 당류 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것이다. 글리세롤이 특히 바람직하다.

본 발명에 따르면, 당업자에게 공지된 8 내지 28, 바람직하게는 12 내지 25개의 탄소 원자를 가지는 임의의 포화 및 불포화 지방산을 사용하는 것이 가능하다. 이는 비분지형 또는 분지형일 수 있고, 또한 지방족, 사이클로지방족 또는 방향족일 수 있다. 방향족 지방산은 덜 바람직하다. 포화 지방산이 바람직하게 사용된다.

본 발명에 따라 사용되는 글리세롤 트리에스테르에 존재하는 포화 지방산의 예에는 펠라르곤산 (C₈H₁₇COOH), 카프르산 (C₉H₁₉COOH), 운데실산 (C₁₁H₂₁COOH), 라우르산 (C₁₁H₂₃COOH), 미리스트산 (C₁₃H₂₇COOH), 팔미트산 (C₁₅H₃₁COOH), 마르가르산 (C₁₆H₃₃COOH), 스테아르산 (C₁₇H₃₅COOH), 아라킨산 (C₁₉H₃₉COOH), 베헨산 (C₂₁H₄₃COOH), 리그노세르산 (C₂₃H₄₇COOH), 리시놀산 (C₁₇H₃₂(OH)COOH) 및 세로틴산 (C₂₅H₅₁COOH)이 있다. 스테아르산을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 따라서 특히 성분 A로서 글리세롤 트리스테아레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 글리세롤의 트리에스테르는 당업자에게 공지된 방법, 예를 들어 적절한 양의 지방산과 글리세롤의 산- 또는 염기-촉매된 반응으로 제조할 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 글리세롤 트리에스테르에 존재하는 불포화 지방산의 예에는 운데실렌산 (C_1OH₁₉COOH), 팔미트올레인산 (C₁₅H₂₉COOH), 올레인산 (C₁₇H₃₃COOH), 엘라이드산 (C₁₇H₃₃COOH), 바세닌산 (C₁₇H₃₃COOH), 이코세논산 (C₁₉H₃₉COOH), 세트올레인산 (C₂₁H₄₁COOH), 에루신산 (C₂₁H₄₁COOH), 네르본산 (C₂₃H₄₇COOH), 리놀레인산 (C₁₇H₃₁COOH), 리놀렌산 (C₁₇H₂₉COOH), 아라키돈산 (C₁₉H₃₁COOH), 팀노돈산 (C₁₉H₂₉COOH), 클루파노돈산 (C₂₁H₃₃COOH) 및 세르본산 (C₂₁H₃₁COOH)이 있다.

성분 B:

지방산과 다가 알코올의 모노에스테르에서, 다가 알코올의 1개의 하이드록시 작용기가 지방산으로 에스테르화된다. 성분 B에 사용되는 지방산은 성분 A에 언급된 것과 동일한 것일 수 있다. 포화 지방산이 성분 B에 존재하는 것이 바람직하다. 존재하는 지방산은 특히 바람직하게는 스테아르산이다. 2개 이상의 하이드록시 작용기를 가지는 다가 알코올을 성분 B에 사용할 수 있다. 하이드록시 작용기 중 하나가 지방산으로 에스테르화되고, 다른 하나는 자유 형태로 존재한다. 적합한 다가 알코올은 성분 A와 관련하여 언급되는 것이다. 글리세롤은 특히 바람직하게 성분 B에서 다가 알코올로 존재한다. 따라서, 하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 글리세롤 모노스테아레이트가 성분 B로서 사용된다. 글리세롤의 모노에스테르는 당업자에게 공지된 방법, 예를 들어 적절한 양의 지방산과 글리세롤의 산- 또는 염기-촉매된 반응으로 제조할 수 있다.

성분 C:

지방산의 1종 이상의 금속염이 성분 C로서 본 발명의 소수성화제에 존재한다. 적합한 금속은 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 아연, 바륨 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것이다. 금속 아연의 염을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 지방산에 있어서, 성분 A와 관련하여 언급된 내용이 적용된다. 포화 지방산을 사용하는 것이 바람직하고, 스테아르산을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 성분 C로서 아연 스테아레이트를 사용하는 것이 매우 특히 바람직하다. 아연 스테아레이트는 시판되거나, 스테아르산 또는 적절한 금속 스테아레이트와 적합한 아연 염과의 반응으로 수득할 수 있다.

성분 D:

1종 이상의 친수성 또는 소수성 실리케이트가 본 발명의 소수성화제의 성분 D로 사용된다. 적합한 친수성 실리케이트는 용액-화학 공정에서 제조된 침강 실리카 및 실리카겔 뿐만 아니라, 특히 퓸드 실리카이다. 한 바람직한 실시양태에서, 소수성 실리카겔이 사용된다. 적합한 소수성 실리케이트는, 예를 들어 친수성 실리카를 소수성화제로 후-처리하여 수득할 수 있다. 이러한 실리케이트는 시판되거나 당업자에게 공지된 공정으로 수득할 수 있다.

성분 E:

적절한 경우 정전기 방지제를 성분 E로서 사용할 수 있다. 적합한 예에는 알킬설포네이트, 알킬 설페이트 및 알킬 포스페이트, 지방 알코올 에톡실레이트, 및 4차 암모늄 화합물이 있다.

하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 소수성화제는 글리세롤 트리스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 아연 스테아레이트, 및 1종 이상의 실리케이트를 상기 양으로 포함한다. 따라서 본 발명의 하나의 특히 바람직한 실시양태는 소수성화제가 하기를 포함하는 본 발명의 스티렌 중합체를 제공한다:

성분 A로서 20 내지 60 중량%의, 글리세롤 트리스테아레이트,

성분 B로서 5 내지 40 중량%의, 글리세롤 모노스테아레이트,

성분 C로서 5 내지 60 중량%의, 아연 스테아레이트, 및

성분 D로서 5 내지 30 중량%의, 1종 이상의 바람직하게는 소수성 실리케이트

(소수성화제의 성분 A 내지 D의 총 합은 100 중량%임).

본 발명은 또한 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체를 상기 구성을 가지는 소수성화제로 코팅하는 본 발명의 발포성 스티렌 중합체의 제조 방법을 제공한다. 예를 들어 WO 06/082232 A1에 기재된 방법을 발포성 스티렌 중합체의 코팅에 사용할 수 있다. 이 문헌에 따르면, 발포성 스티렌 중합체는 하기 단계를 통해 수득된다: a) 중합체 용융물의 제조, b) 발포제와 혼합, c) 혼합물의 냉각, 및 d) 생성된 고체 혼합물의 펠릿화. 그 후 펠릿화기에서 물 중 현탁액, 유탁액 또는 용액이 될 수 있는 코팅제를 이용하여 스티렌 중합체를 코팅한다. EPS 펠릿은 각 경우 고체를 기준으로 0.001 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.4 중량%의 코팅제를 이용하여 바람직하게 코팅한다. 코팅제의 사용량은 예를 들어 물의 순환회로 내 농도를 통해 조절할 수 있다. 수중 펠릿화기의 물의 순환회로 내 일반적인 코팅제의 양은 물 내 고체 함량을 기준으로 0.05 내지 20 중량% 범위, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량% 범위이다. 일정한 코팅 품질을 위하여 순환회로 내 물 중 코팅제의 농도를 일정하게 유지, 예를 들어 코팅된 EPS에 대한 방출량으로 적합하도록 코팅제의 공급량을 일정하게 유지시켜야 한다.

소수성화제의 수성 유탁액은 워크업 및 건조 직후, 예를 들어 펠릿화 단계 중에 EPS 비드에 바람직하게 적용된다.

또 다른 바람직한 실시양태에서, 소수성화제는 EPS 비드에 벌크로 적용된다. 이러한 목적상, EPS 비드는 적절한 코팅제와, 예를 들어 드럼 믹서 또는 패들 믹서내에서 완전히 혼합된다.

또 다른 실시양태에서, 소수성화제는 스티렌, 및 적절한 경우 추가 공단량체의 중합에 의한 EPS 비드의 제조 도중에 수성 현탁액으로 첨가할 수도 있다.

EPS 비드를 소수성화제로 처리한 후, 비드를 건조시킨다. 이러한 목적상 실온 또는 약간의 승온 공기가 주로 사용되나, 미발포 비드를 처리할 때는 공기 온도는 어떠한 목적하지 않은 발포 및/또는 발포제 유리를 방지하기 위해서 그 연화점보다 충분히 낮아야만 한다. EPS 비드의 평균 입자 크기는 일반적으로 0.1 내지 3 mm, 특히 0.2 내지 2.5 mm이다.

본 발명의 EPS 비드는 밀도가 5 내지 80 g/ℓ, 바람직하게는 10 내지 70 g/ℓ, 특히 15 내지 60 g/ℓ인 발포체가 수득되도록 가공할 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명의 공정에 따라 본 발명의 코팅제로 코팅된 발포성 스티렌 중합체를 제조하고, 이를 발포시키는 발포체의 제조 방법을 제공한다.

발포체를 수득하기 위한, 발포제를 포함하는 EPS 비드의 발포는 흔히 유사하게 선행 기술에 공지된 공정에 따라, 예를 들어 먼저 비드를 개방 또는 폐쇄 예비발포기에서 스팀을 사용하여 예비발포시켜 수행된다. 그 후 예비발포된 비드를 스팀을 이용하여 용융시켜 기체-침투성 몰드에서 성형물 또는 시트를 수득한다. 발포 폴리스티렌 비드의 평균 입자 크기는 일반적으로 1 내지 10 mm, 특히 2 내지 8 mm이다. 놀랍게도, 본 발명의 소수성화제를 이용한 처리는 스티렌 중합체의 기계적 및 가공 특성에 어떠한 단점도 야기하지 않는다. 탈형 시간도 전혀 늘어나지 않는다.

본 발명의 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체는 우수한 단열 특성을 갖는다. 또한 본 발명의 EPS 비드로부터 제조된 발포체는 매우 소량의 물을 흡수한다. 본 발명의 EPS 비드의 추가적 장점은 이로부터 제조된 예비발포체의 케이크 형성 경향이 매우 낮다는 것이다. 예비발포 비드의 제조 공정 중 응집 입자를 제거하는 단계를 생략할 수 있고, 본 발명에 따른 예비발포 비드의 손실이 생기지 않는다.

본 발명은 또한 본 발명의 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체를 제공한다.

본 발명은 또한 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체의 코팅을 위한, 상기 정의된 구성을 가지는 소수성화제의 용도를 제공한다.

본 발명은 또한 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체의 흡수성을 낮추기 위한, 상기 정의된 구성을 가지는 소수성화제의 용도를 제공한다.

본 발명은 또한 건물 또는 건물의 일부의 단열 (주변 단열로 공지됨)에 사용하기 위한 본 발명의 발포체의 용도를 제공한다. 본 발명의 발포체는 단열될 부분의 외부 또는 달리 내부에 적용될 수 있다.

본 발명은 또한 기계 및 가전제품, 예를 들어 오븐, 냉장고, 장롱형 냉장고, 물 가열기 또는 단열 플라스크의 단열을 위한 본 발명의 발포체의 용도를 제공한다.

본 발명은 또한 포장 재료로서 본 발명의 발포체의 용도를 제공한다. 본원에서 발포체는 비드 형태로 사용하여, 포장해야 하는 물품이 컴팩트화 되지 않은 층에 놓이도록 할 수 있다. 또한 포장할 물품이 매립되는 1-피스의 제품도 본 발명의 발포체를 사용하여 제조할 수 있다.

실시예 1 (본 발명):

직경이 0.5 내지 0.8 mm이고, 입자 크기가 5 ㎛인 3.6 중량%의 흑연을 포함하는 EPS 비드와 본 발명의 코팅제를 패들 믹서내에서 잘 혼합하였다. EPS 비드에 대한 소수성화제의 총량은 0.3 중량%이었다. 코팅제의 구성은 다음과 같다:

성분 A로서 30 중량%의, 글리세롤 트리스테아레이트,

성분 B로서 10 중량%의, 글리세롤 모노스테아레이트,

성분 C로서 50 중량%의, 아연 스테아레이트, 및

성분 D로서 10 중량%의, 소수성 실리케이트.

사용되는 소수성 실리케이트는 디클로로디메틸실란 및 이산화규소의 반응 생성물이다.

코팅된 EPS 비드는 연속적 예비발포기에서 발포하였다. 응집, 즉 케이크화 입자는 선별 제거하였다. 케이크화 입자의 중량비는 0.1 %이었다.

선별 이후, 생성된 발포 비드를 용융시켜 30 g/ℓ의 밀도를 가지는 시트형 성형물을 수득하였다. 흡수성은 EN 12087에 따라 수중 저장 후 일정 크기로 절단한 성형물에 대해 시험하였다. 28일 후 흡수성은 0.44 부피%이다.

비교예 1:

실시예 1과 같이 제조, 코팅, 가공 및 시험을 수행하였다.

사용된 코팅제는 하기로 이루어지는 혼합물을 포함한다:

성분 A로서 90 중량%의, 글리세롤 트리스테아레이트,

성분 B로서 5 중량%의, 글리세롤 모노스테아레이트, 및

성분 C로서 5 중량%의, 아연 스테아레이트.

비교예 혼합물에는 실리케이트가 존재하지 않는다.

예비발포 이후에 제거해야 하는 케이크화 비드의 중량비는 11.2 중량%이다. 28일 후 흡수성은 EN 12087에 따라 측정한 결과 0.35 부피%이다.

비교예 2:

불투열성 입자를 포함하지 않는 25 kg의 EPS (비드 크기 0.4 내지 0.7 mm, 펜탄 함량 6.1 %)를 10 분 동안 25 ℃에서 40 리터 들이 패들 믹서에서, 각각 EPS를 기준으로 하기를 포함하는 코팅제와 완전히 혼합하였다:

0.25 중량%의 글리세롤 모노스테아레이트 (혼합물을 기준으로 50 중량%에 상응함),

0.13 중량%의 아연 스테아레이트 (혼합물을 기준으로 26 중량%에 상응함), 및

0.12 중량%의 미세 입자 실리카 (데구사 (Degussa)) (혼합물을 기준으로 24 중량%에 상응함).

상기 코팅제는 글리세롤 트리스테아레이트를 포함하지 않는다. 그 후 코팅된 비드를 발포 박스 (시스템 라우셔 (System Rauscher)) 내에서 대기압하 예비발포하고, 12 시간 후 가공하여 시트형 성형물 (밀도 20 kg/m³)을 수득하였다.

하기 방법을 사용하여 내수성을 측정하였다: 직경이 100 mm인 튜브를 두께 100 mm의 발포 시트에 접착-결합시키고, 튜브에 물을 충전하여 100 mm 높이의 컬럼을 만들었다. 24 시간 후, 발포 시트의 아랫면을 체크하여 물이 새어나오는지 확인하였다. 물의 컬럼에서 물의 메니스커스가 낮아지는 것을 mm으로 측정하였다. 시험 이전에, 발포 시트를 60 ℃, 건조 캐비넷에서 컨디셔닝하였다. 그 후 실리콘 고무를 사용하여 튜브를 접착-결합시켰다.

비교예 2에 따른 발포 시트는 28 mm의 불충분한 내수성을 가진다, 발포 시트의 흡수성 또한 DIN 53433에 따라 측정하였다. 흡수성은 5.8 부피%이었다.

비교예 3:

비교예 2에 상응하게 실시하였다. 사용된 코팅 조성물의 구성은 각 경우 EPS를 기준으로 하기와 같다:

0.32 중량%의 글리세롤 트리스테아레이트 (혼합물을 기준으로 64 중량%에 상응함),

0.1 중량%의 미세 입자 실리카 (혼합물을 기준으로 20 중량%에 상응함), 및

0.08 중량%의 아연 스테아레이트 (혼합물을 기준으로 16 중량%에 상응함).

상기 코팅제는 글리세롤 모노스테아레이트를 포함하지 않는다. 생성된 발포 시트는 내수성이 아니다.

본 발명의 실시예 및 3개의 비교예를 통해 본 발명의 성분 A 내지 D의 조합만이, 이로부터 제조된 EPS 비드의 예비발포 도중 케이크 형성을 방지하며, 이로부터 제조된 발포체에 특히 낮은 흡수성을 제공함을 확인하였다.

Claims (15)

1. 불투열성 입자를 포함하고,

   성분 A로서 10 내지 90 중량%의, 1종 이상의 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 트리에스테르,

   성분 B로서 5 내지 70 중량%의, 지방산과 다가 알코올의 1종 이상의 모노에스테르,

   성분 C로서 5 내지 80 중량%의, 지방산의 1종 이상의 금속염,

   성분 D로서 5 내지 50 중량%의, 1종 이상의 실리케이트, 및

   성분 E로서 0 내지 30 중량%의, 1종 이상의 정전기 방지제,

   (소수성화제의 성분 A 내지 E의 총 합은 100 중량%임)

   를 포함하는 소수성화제로 코팅된 발포성 스티렌 중합체.
2. 제 1 항에 있어서, 실리케이트가 소수성 실리케이트인 스티렌 중합체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 불투열성 입자의 존재량이 스티렌 중합체를 기준으로 0.05 내지 8 중량%인 스티렌 중합체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 소수성화제의 존재량이 스티렌 중합체를 기준으로 0.001 내지 0.5 중량%인 스티렌 중합체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 스티렌 단일중합체 또는 중합체의 중량을 기준으로 20 중량% 이하의 1종 이상의 추가 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 스티렌 공중합체인 스티렌 중합체.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 불투열성 입자가 흑연, 카본 블랙, 알루미늄 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 스티렌 중합체.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 소수성화제가

   성분 A로서 20 내지 60 중량%의, 글리세롤 트리스테아레이트,

   성분 B로서 5 내지 50 중량%의, 글리세롤 모노스테아레이트,

   성분 C로서 5 내지 60 중량%의, 아연 스테아레이트, 및

   성분 D로서 5 내지 30 중량%의, 1종 이상의 실리케이트

   (소수성화제의 성분 A 내지 D의 총 합은 100 중량%임)

   를 포함하는 스티렌 중합체.
8. 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체를 제 1 항에 따른 구성을 가지는 소수성화제로 코팅하는 발포성 스티렌 중합체의 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체.
10. 제 8 항에 따른 방법으로 발포성 스티렌 중합체를 제조하고, 상기 발포성 스티렌 중합체를 발포하는 제 9 항에 따른 발포체의 제조 방법.
11. 불투열성 입자를 포함하는 발포성 스티렌 중합체를 코팅하기 위한, 제 1 항에 따른 구성을 가지는 소수성화제의 용도.
12. 발포성 스티렌 중합체로부터 제조된 발포체의 흡수성을 감소시키기 위한, 제 1 항에 따른 구성을 가지는 소수성화제의 용도.
13. 단열을 위한 제 9 항에 따른 발포체의 용도.
14. 기계 및 가전제품의 단열을 위한 제 9 항에 따른 발포체의 용도.
15. 포장 재료로서 제 9 항에 따른 발포체의 용도.