KR20130052484A - Expandable polystyrene having good thermal insulation and workability, method for preparing the same and foam thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발포성 폴리스티렌, 그 제조방법 및 그로부터 형성된 발포체에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 발포성 수지 입자 표면에 단열성 입자를 함유하는 코팅층을 형성시켜 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌, 그 제조방법 및 그로부터 형성된 발포체에 관한 것이다.
The present invention relates to expandable polystyrene, a process for producing the same, and a foam formed therefrom. More specifically, the present invention relates to a foamed polystyrene having excellent heat insulating properties and workability by forming a coating layer containing heat insulating particles on the surface of the expandable resin particles, a method of manufacturing the same, and a foam formed therefrom.
일반적으로 발포성 폴리스티렌의 발포 성형품은 높은 강도, 경량성, 완충성, 방수성, 보온성 및 단열성이 우수하여 가전제품의 포장재, 농수산물 상자, 부자, 주택 단열재 등으로 사용되고 있다. 그 중에서 특히 발포성 폴리스티렌은 국내 수요의 70% 이상이 주택 단열재나 샌드위치 판넬의 심재로 이용되고 있다. Generally, foamed molded articles of expandable polystyrene have high strength, light weight, cushioning property, waterproof property, heat insulation property and heat insulation property and are used as packaging materials for household appliances, agricultural products boxes, Among them, more than 70% of the domestic demand for foamed polystyrene is used as a core material for house insulation and sandwich panels.
최근에 에너지 절약등의 추세로 보다 우수한 단열성을 갖는 발포체에 대한 요구가 증가하고 있다. Recently, with the trend of energy saving, there is an increasing demand for foams having better heat insulating properties.
KR 10-0492199에서는 카본블랙, 금속 산화물, 금속 분말등을 발포체에 도입함으로써 단열성을 향상시키는 방법을 개시하고 있다. 또한 KR 10-0492199에서는 단열성 재료의 하나인 흑연의 존재하에 수성현탁액 중에서 스티렌을 중합시키고 후속해서 펜탄가스를 주입하여 발포성 폴리스티렌의 제조 방법(중합 1단법)을 개시하고 있으며, KR 10-0703823에서는 탄소입자를 스티렌수지와 혼합하여 펠렛을 제조한 후 제조된 펠렛에 발포제를 주입하여 발포성 폴리스티렌의 제조 방법을 개시하고 있다(압출 2단법). 유럽특허 0072536호에는 흑연이나 카볼블랙과 같은 무열재료를 발포제와 함께 투입하여 압출 발포를 통해 폴리스티렌 발포체를 제조하는 방법을 개시하고 있다(압출 1단법). 이 밖에도 발포화된 폴리스티렌 발포립의 표면 또는 아직 미발포된 폴리스티렌 입자에 단열성 향상재료를 코팅 또는 매립하는 방법(코팅법)등이 소개 되어 있다.KR 10-0492199 discloses a method of improving thermal insulation by introducing carbon black, metal oxides, metal powders and the like into foams. In addition, KR 10-0492199 discloses a method for producing expanded polystyrene (polymerization one-stage method) by polymerizing styrene in an aqueous suspension in the presence of graphite, which is one of heat insulating materials, and subsequently injecting pentane gas, and in KR 10-0703823,
그러나, 중합 1단법의 경우 현탁 중합과정에서 흑연과 같은 단열성 향상재료를 수지와 함께 혼합하여 중합 반응을 진행함에 따라서, 상대적으로 흡수율이 높고, 제조된 발포성 수지의 입자 크기가 불균일하며, 흑연등에 의해 현탁 안정성을 확보가 어렵다. 이를 해결하기 위한 수단으로 KR 10-0876211에서는 단열성 향상 재료중의 하나인 판상형 활석을 미리 수지로 표면을 코팅하고 코팅된 활석을 중합에 투입하여 발포성 스티렌 입자의 제조 방법이 공지되어 있으나, 이 경우에는 단열성 향상 재료를 중합에 투입하기 이전에 별도로 수지로 코팅해야 하는 문제점이 있다.However, in the case of the polymerization one-stage process, as the polymerization reaction is carried out by mixing an insulation improving material such as graphite with the resin during the suspension polymerization process, the absorption rate is relatively high, and the particle size of the prepared foamable resin is nonuniform, Suspension stability is difficult to secure. In order to solve this problem, KR 10-0876211 discloses a method for producing expanded styrene particles by coating a surface of a plate-like talc, which is one of heat insulating materials, with resin and adding the coated talc to polymerization. There is a problem in that the heat-insulating material must be coated with a resin before the material is added to the polymerization.
한편, 압출 2단법(압출 + 중합)의 경우 압출을 이용하여 단열성 향상 재료를 수지와 혼합한 후 수중펠렛화 장치(Underwater pelletizing system)를 이용하여 마이크펠렛을 제조한 후 이를 다시 현탁화하여 발포제를 주입하는 공정을 거침에 따라 제조 단가가 높다는 단점이 있다. On the other hand, in the case of extrusion two-stage method (extrusion + polymerization) by mixing the heat-insulating material to improve the resin by using an extrusion, after producing the microphone pellets by using an underwater pelletizing system (Underwater pelletizing system) and suspending it again to give a foaming agent There is a disadvantage in that the manufacturing cost is high according to the injection process.
또한 마이크로펠렛을 현탁화하여 발포제를 주입하는 공정을 거치지 않고, 압출과정에서 발포제와 단열성향상 재료를 함께 혼합하여 발포성 수지를 제조하는 압출 1단법의 경우에는 초기 제조 설비에 대한 투자 비용이 높고, 수지내 발포제의 균일한 분산이 어려워 발포체의 셀이 균일하지 않아 낮은 밀도의 발포체를 제조하기 어렵다는 단점이 있다. In addition, in the case of the extrusion single-stage method in which the foaming resin is mixed by mixing the blowing agent and the heat insulating material together in the extrusion process without the process of suspending the micropellets and injecting the blowing agent, the investment cost for the initial manufacturing equipment is high, and It is difficult to uniformly disperse the foaming agent in the interior, so that the cells of the foam are not uniform, which makes it difficult to manufacture a foam having a low density.
한편, 코팅법에 의한 발포성 수지 제조방법의 경우 상대적으로 저렴한 생산 단가 및 비교적 단순한 제조 공정으로 발포성 수지를 제조할 수 있는 장점이 있으나, 코팅된 단열성 향상 재료의 박리가 쉽게 발생하여 발포립간의 융착이 저하되어 발포체의 강도가 저하되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 KR 10-1028523에서는 톨루엔과 같은 유기 용매에 단열성 물질을 혼합한 코팅액을 발포성 폴리스티렌 입자에 코팅하여 단열성 물질을 발포성 스티렌 수지 표면에 코팅한 후 PVA와 같은 수용성 수지를 다시 코팅하는 방법이 소개되어 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 발포후 발포립간의 융착 및 단열성 물질의 박리는 개선할 수 있으나, 2회에 걸쳐서 코팅을 행함에 따라 작업성이 현저히 저하되는 단점이 있다.
On the other hand, in the case of the foaming resin manufacturing method by the coating method, there is an advantage that the foaming resin can be manufactured by a relatively low production cost and a relatively simple manufacturing process, but the peeling of the coated heat-insulating material is easily generated, resulting in fusion between the foam granules. There is a problem in that the strength of the foam is lowered. In order to improve such a problem, KR 10-1028523 coats a foamed polystyrene particle with a coating liquid mixed with an insulating material in an organic solvent such as toluene, and then coats the insulating material on the foamed styrene resin surface, and then re-coats a water-soluble resin such as PVA. Here's how. However, such a method can improve the fusion between the foamed lip and the heat insulating material after foaming, but the workability is remarkably deteriorated by coating twice.
본 발명의 목적은 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an expandable polystyrene having excellent thermal insulation and workability.
본 발명의 다른 목적은 코팅층의 박리가 발생하지 않아 발포체의 강도가 우수한 발포성 폴리스티렌을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a foamable polystyrene excellent in the strength of the foam because the peeling of the coating layer does not occur.
본 발명의 또 다른 목적은 저렴한 생산 단가 및 비교적 단순한 제조 공정으로 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌의 제조방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for producing expandable polystyrene having excellent thermal insulation and workability with low production cost and relatively simple manufacturing process.
본 발명의 또 다른 목적은 단열성 및 강도가 우수한 폴리스티렌 발포체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polystyrene foam having excellent heat insulation and strength.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 발포성 폴리스티렌의 제조를 위해 발포성 수지 입자와 박리가 일어나지 않는 코팅액을 제공하기 위한 것이다. Still another object of the present invention is to provide a coating liquid in which exfoliation with the expandable resin particles does not occur for the preparation of the expandable polystyrene.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
These and other objects of the present invention can be achieved by the present invention which is described in detail.
본 발명의 하나의 관점은 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌에 관한 것이다. 상기 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌은 발포성 수지 입자; 및 상기 발포 수지 입자 표면에 형성된 코팅층으로 이루어지며, 상기 코팅층은 바인더 및 단열성 입자를 포함하며, 상기 단열성 입자는 발포성 수지 입자 100 중량부에 대하여 약 1~10 중량부인 것을 특징으로 한다. One aspect of the present invention relates to expandable polystyrene having excellent thermal insulation and workability. The expandable polystyrene having excellent heat insulating properties and workability may be expanded resin particles; And a coating layer formed on the foam resin particle surface, wherein the coating layer includes a binder and heat insulating particles, and the heat insulating particles are about 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the foamable resin particles.
구체예에서, 상기 코팅층은 발포성 수지 입자 표면의 일부 또는 전부를 감쌀 수 있다. In an embodiment, the coating layer may cover part or all of the surface of the expandable resin particles.
구체예에서, 상기 바인더는 유리전이온도가 약 110 ℃이하일 수 있다. In an embodiment, the binder may have a glass transition temperature of about 110 ° C. or less.
구체예에서, 상기 바인더는 스티렌 함유 중합체, 탄소수 1~10의 알킬 (메타)아크릴레이트 함유 공중합체 또는 이들의 블렌드일 수 있다. In an embodiment, the binder may be a styrene containing polymer, an alkyl (meth) acrylate containing copolymer having 1 to 10 carbon atoms, or a blend thereof.
구체예에서, 상기 바인더는 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 및 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체중 1 종 이상 포함할 수 있다. In an embodiment, the binder is polystyrene, styrene-butadiene copolymer, polymethylmethacrylate, polybutylmethacrylate, polybutylacrylate, polybutylacrylate-styrene-acrylonitrile copolymer and styrene-methylmethacryl It can contain 1 or more types of a rate copolymer.
구체예에서, 상기 단열성 입자는 열전도율이 약 0.031 W/m·K 이하 일 수 있다. In embodiments, the thermally insulating particles may have a thermal conductivity of about 0.031 W / m · K or less.
구체예에서, 상기 단열성 입자는 탄소입자, 금속입자, 금속 산화물 입자, 에어로겔, 제올라이트, 질석으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. In embodiments, the heat insulating particles may be selected from the group consisting of carbon particles, metal particles, metal oxide particles, airgel, zeolite, vermiculite.
구체예에서, 상기 단열성 입자는 평균입자크기(D50)가 약 0.01~100㎛ 일 수 있다. In embodiments, the insulating particles may have an average particle size (D50) of about 0.01 ~ 100㎛.
본 발명의 다른 관점은 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 휘발성 용제; 바인더; 및 단열성 입자를 포함하는 코팅액을 제조하고; 상기 코팅액을 발포성 수지 입자에 코팅하고; 그리고 상기 코팅된 발포성 수지 입자를 건조하는; 단계를 포함하며, 상기 단열성 입자는 발포성 수지 입자 100 중량부에 대하여 약 1~10 중량부로 코팅하는 것을 특징으로 한다. Another aspect of the present invention relates to a method for producing expandable polystyrene having excellent thermal insulation and workability. The method comprises a volatile solvent; bookbinder; And preparing a coating solution including the insulating particles; Coating the coating solution on the foamable resin particles; And drying the coated expandable resin particles; It comprises a step, wherein the insulating particles are characterized in that the coating of about 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the expandable resin particles.
구체예에서, 상기 코팅액은 휘발성 용제 100 중량부, 바인더 약 1~100중량부 및 단열성 입자 약 5~100 중량부일 수 있다. In embodiments, the coating solution may be 100 parts by weight of the volatile solvent, about 1 to 100 parts by weight of the binder and about 5 to 100 parts by weight of the insulating particles.
구체예에서, 상기 휘발성 용제는 바인더에 용해성을 가질 수 있다. In embodiments, the volatile solvent may be soluble in the binder.
구체예에서, 상기 바인더는 유리전이온도가 약 110 ℃이하이며, 스티렌 함유 중합체, 탄소수 1~10의 알킬 (메타)아크릴레이트 함유 공중합체 또는 이들의 블렌드일 수 있다. In one embodiment, the binder has a glass transition temperature of about 110 ° C. or less, and may be a styrene-containing polymer, an alkyl (meth) acrylate-containing copolymer having 1 to 10 carbon atoms, or a blend thereof.
구체예에서, 상기 단열성 입자는 열전도율이 약 0.031 W/m·K 이하이고, 평균입자크기(D50)가 약 0.01~100㎛ 일 수 있다. In embodiments, the heat insulating particles may have a thermal conductivity of about 0.031 W / m · K or less and an average particle size (D50) of about 0.01 to 100 μm.
구체예에서, 상기 단열성 입자는 탄소입자, 금속입자, 금속 산화물 입자, 에어로겔, 제올라이트, 질석으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. In embodiments, the heat insulating particles may be selected from the group consisting of carbon particles, metal particles, metal oxide particles, airgel, zeolite, vermiculite.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 발포성 수지 입자의 코팅액에 관한 것이다. 상기 발포성 수지 입자 코팅액은 휘발성 용제; 바인더; 및 단열성 입자를 포함한다. Another aspect of the present invention relates to a coating liquid of the expandable resin particles. The foamable resin particle coating liquid is a volatile solvent; bookbinder; And heat insulating particles.
구체예에서, 상기 코팅액은 휘발성 용제 100 중량부, 바인더 약 1~100중량부 및 단열성 입자 약 5~100 중량부일 수 있다. In embodiments, the coating solution may be 100 parts by weight of the volatile solvent, about 1 to 100 parts by weight of the binder and about 5 to 100 parts by weight of the insulating particles.
상기 휘발성 용제는 바인더에 용해성을 가질 수 있다. The volatile solvent may have solubility in a binder.
상기 바인더는 유리전이온도가 약 110 ℃이하이며, 스티렌 함유 중합체, 탄소수 1~10의 알킬 (메타)아크릴레이트 함유 공중합체 또는 이들의 블렌드일 수 있다. The binder has a glass transition temperature of about 110 ° C. or less, and may be a styrene-containing polymer, an alkyl (meth) acrylate-containing copolymer having 1 to 10 carbon atoms, or a blend thereof.
상기 단열성 입자는 열전도율이 약 0.031 W/m·K 이하이고, 평균입자크기(D50)가 약 0.01~100㎛ 일 수 있다. The thermally insulating particles may have a thermal conductivity of about 0.031 W / m · K or less, and an average particle size (D50) of about 0.01 to 100 μm.
상기 단열성 입자는 탄소입자, 금속입자, 금속 산화물 입자, 에어로겔, 제올라이트, 질석으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. The heat insulating particles may be selected from one or more of carbon particles, metal particles, metal oxide particles, airgel, zeolite and vermiculite.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 발포성 폴리스티렌를 발포시켜 형성된 폴리스티렌계 발포체에 관한 것이다. 상기 발포체는 KS M 3808에 의한 압축강도가 약 16 N/cm2 이상이고, KS M 3808에 의한 굴곡강도가 약 35 N/cm2 이상이며, KS L 9016 및 단열판 1호 기준에 의한 열전도율이 약 0.031 W/m·K 이하일 수 있다.
Another aspect of the present invention relates to a polystyrene foam formed by foaming the expandable polystyrene. The foam has a compressive strength of about 16 N / cm 2 according to KS M 3808. Above, the flexural strength by KS M 3808 is about 35 N / cm 2 As described above, the thermal conductivity based on KS L 9016 and the insulation plate 1 standard may be about 0.031 W / m · K or less.
본 발명은 단열성 및 작업성이 우수하고, 코팅층의 박리가 발생하지 않아 발포체의 강도가 우수하며, 저렴한 생산 단가 및 비교적 단순한 제조 공정으로 제조될 수 있는 발포성 폴리스티렌 및 그 제조방법과 상기 발포성 폴리스티렌을 이용하여 단열성 및 강도가 우수한 폴리스티렌 발포체와 상기 발포성 폴리스티렌의 제조를 위해 발포성 수지 입자와 박리가 일어나지 않는 코팅액을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
The present invention is excellent in thermal insulation and workability, excellent strength of the foam because the peeling of the coating layer does not occur, low-cost production cost and relatively simple manufacturing process that can be produced by the expanded polystyrene and its manufacturing method and using the expanded polystyrene Thus, the present invention has an effect of providing a polystyrene foam having excellent thermal insulation and strength and a coating liquid in which exfoliation does not occur with the expandable resin particles for producing the expandable polystyrene.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 발포성 폴리스티렌의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of an expandable polystyrene according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 발포성 폴리스티렌은 발포성 수지 입자; 및 상기 발포 수지 입자 표면에 형성된 코팅층으로 이루어진다. The expandable polystyrene of the present invention includes expandable resin particles; And a coating layer formed on the foamed resin particle surface.
상기 발포성 수지 입자는 통상의 발포성 스티렌 수지 입자가 사용될 수 있다. 하나의 구체예에서 상기 발포성 수지 입자는 현탁중합하여 제조된 발포성 폴리스티렌 비드일 수 있다. 다른 구체예에서는 상기 발포성 수지 입자는 압출하여 형성된 발포성 폴리스티렌 비드일 수 있다. As the expandable resin particles, ordinary expandable styrene resin particles may be used. In one embodiment, the expandable resin particles may be expandable polystyrene beads prepared by suspension polymerization. In another embodiment, the expandable resin particles may be expandable polystyrene beads formed by extrusion.
상기 발포성 수지 입자는 발포제를 함유할 수 있다. 상기 발포제는 본 발명이 속하는 기술분야에 잘 알려져 있으며, C3 - 6 의 탄화수소, 예컨대 프로판, 부탄 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 시클로펜탄, 헥산, 시클로헥산; 트리클로로플루오로메탄, 디클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄 등과 같은 할로겐화 탄화수소 등이 사용될 수 있다. 이중 펜탄이 가장 바람직하다. The expandable resin particles may contain a blowing agent. The blowing agent is well known in the art, C 3 - 6 hydrocarbon, for example propane, butane, isobutane, n- pentane, isopentane, neopentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane; Halogenated hydrocarbons such as trichlorofluoromethane, dichlorofluoromethane, dichlorotetrafluoroethane and the like can be used. Double pentane is most preferred.
또한 상기 발포성 수지 입자는 핵제, 산화방지제, 탄소 입자, 충전제, 대전방지제, 가소제, 안료, 염료, 열안정제, UV 흡수제, 난연제 등이 포함될 수 있다. 이들 첨가제는 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 탄소입자는 흑연, 카본블랙, 카본파이버, 카본나노튜브 등이 사용될 수 있으며, 단열성능을 더 높일 수 있다. In addition, the expandable resin particles may include nucleating agents, antioxidants, carbon particles, fillers, antistatic agents, plasticizers, pigments, dyes, heat stabilizers, UV absorbers, flame retardants and the like. These additives may be used alone or in combination of two or more. The carbon particles may be graphite, carbon black, carbon fiber, carbon nanotubes, or the like, and may further increase heat insulating performance.
상기 발포성 수지 입자의 크기는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 약 0.1 내지 약 5 mm, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 3 mm 일 수 있다. The size of the expandable resin particles is not particularly limited. For example, it may be about 0.1 to about 5 mm, preferably about 0.5 to about 3 mm.
상기 코팅층은 발포성 수지 입자 표면을 코팅액으로 코팅한 후, 건조하여 형성될 수 있다.The coating layer may be formed by coating the surface of the foamable resin particles with a coating solution and then drying.
상기 코팅액은 휘발성 용제; 바인더; 및 단열성 입자를 포함한다. 구체예에서, 상기 코팅액은 휘발성 용제 100 중량부, 바인더 약 1~100중량부 및 단열성 입자 약 5~100 중량부일 수 있다. The coating solution is a volatile solvent; bookbinder; And heat insulating particles. In embodiments, the coating solution may be 100 parts by weight of the volatile solvent, about 1 to 100 parts by weight of the binder and about 5 to 100 parts by weight of the insulating particles.
상기 휘발성 용제는 바인더에 용해성을 가질 수 있다. 예를 들면, 탄소수 1~20의 탄화수소, 케톤 등이 사용될 수 있다. 구체예로는 사이클로헥산, 노르말헥산, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 스티렌모노머, 메틸메타크릴레이트모노머, 메타크릴레이트모노머, 아세톤, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈 등이 있으며, 바인더에 용해성을 갖는 것이면 이에 제한되지 않는다. 이들 용제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 이중 바람직하게는 The volatile solvent may have solubility in a binder. For example, hydrocarbons, ketones, etc. having 1 to 20 carbon atoms may be used. Specific examples include cyclohexane, normal hexane, methyl ethyl ketone, toluene, styrene monomer, methyl methacrylate monomer, methacrylate monomer, acetone, chloroform, tetrahydrofuran, dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpi Or the like, and there is a solubility in the binder. These solvents can be used individually or in mixture of 2 or more types. Of which preferably
상기 바인더로는 발포성 수지 입자와 혼화성이 있는 수지가 사용될 수 있다. 바람직하게는 유리전이온도가 약 110 ℃이하이며, 상기 휘발성 용제에 용해가 용이한 수지를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용할 수 있다. 예를 들면 방향족 비닐계 수지, 아크릴계 수지 등이 적용될 수 있다. 상기 방향족 비닐계 수지는 스티렌계 단량체의 호모폴리머, 스티렌계 단량체와 이와 공중합 가능한 단량체의 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 다른 구체예에서는 스티렌계 수지와 다른 수지와의 혼합물일 수 있다. 구체예로는 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 등과 같이 스티렌 함유 중합체, 탄소수 1~10의 알킬 (메타)아크릴레이트 함유 공중합체 또는 이들의 블렌드일 수 있다. 구체예에서 상기 바인더는 중량평균분자량 약 5,000~300,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 발포성, 압축강도, 굴곡강도 등의 기계적 강도가 우수한 장점이 있다. As the binder, a resin that is miscible with the expandable resin particles may be used. Preferably, the glass transition temperature is about 110 ° C. or less, and easy to dissolve in the volatile solvent may be applied alone or in combination of two or more thereof. For example, an aromatic vinyl resin, an acrylic resin, or the like may be applied. The aromatic vinyl resin may be a homopolymer of a styrene monomer, a copolymer of a styrene monomer and a monomer copolymerizable therewith, or a mixture thereof. In other embodiments, the mixture may be a styrene-based resin and another resin. Specific examples include styrene-containing polymers such as polystyrene, styrene-butadiene copolymers, styrene-acrylonitrile copolymers, polymethylmethacrylates, polybutylmethacrylates, polybutylacrylates, styrene-methylmethacrylate copolymers, and the like. , Alkyl (meth) acrylate-containing copolymers having 1 to 10 carbon atoms or blends thereof. In one embodiment, the binder has a weight average molecular weight. About 5,000-300,000 g / mol. In the above range, there is an advantage of excellent mechanical strength, such as foamability, compressive strength, flexural strength.
상기 바인더는 휘발성 용제 100 중량부에 대하여 약 1~100 중량부, 바람직하게는 약 10~50 중량부로 사용될 수 있다. The binder may be used in an amount of about 1 to 100 parts by weight, preferably about 10 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the volatile solvent.
상기 단열성 입자는 열전도율이 약 0.031 W/m·K 이하, 바람직하게는 약 0.0001~0.030 W/m·K 이다. 상기 범위에서 우수한 단열성을 부여할 수 있다. The thermally insulating particles have a thermal conductivity of about 0.031 W / m · K or less, preferably about 0.0001 to 0.030 W / m · K. Excellent heat insulation can be provided in the said range.
또한 상기 단열성 입자는 평균입자크기(D50)가 약 0.01~100㎛, 바람직하게는 약 0.1~50㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 균일한 코팅성과 우수한 작업성을 갖는다. In addition, the insulating particles may have an average particle size (D50) of about 0.01 to 100 μm, preferably about 0.1 to 50 μm. It has a uniform coatability and excellent workability in the above range.
상기 단열성 입자는 탄소입자, 금속입자, 금속 산화물 입자, 에어로겔, 제올라이트, 질석 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다. 이중 바람직하게는 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄, 백금 등을 포함하는 금속입자 및 흑연, 카본블랙을 포함하는 탄소입자이다. The heat insulating particles may be carbon particles, metal particles, metal oxide particles, aerogels, zeolites, vermiculite, and the like. These can be applied individually or in mixture of 2 or more types. Among them, preferred are metal particles containing gold, silver, copper, zinc, aluminum, platinum and the like and carbon particles containing graphite and carbon black.
상기 단열성 입자는 휘발성 용제 100 중량부에 대하여 약 5~100 중량부, 바람직하게는 약 10~50 중량부로 사용될 수 있다. 상기 범위에서 우수한 분산성 및 작업성을 갖는다. The heat insulating particles may be used in an amount of about 5 to 100 parts by weight, preferably about 10 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of a volatile solvent. It has excellent dispersibility and workability in the above range.
본 발명의 코팅액은 휘발성 용제, 바인더 및 단열성 입자외에도 필요에 따라 블로킹방지제, 핵제, 산화방지제, 충전제, 대전방지제, 가소제, 안료, 염료, 열안정제, UV 흡수제, 난연제 등의 첨가제를 부가할 수 있다. The coating solution of the present invention may add additives such as antiblocking agents, nucleating agents, antioxidants, fillers, antistatic agents, plasticizers, pigments, dyes, heat stabilizers, UV absorbers, flame retardants, etc., as needed, in addition to volatile solvents, binders, and insulating particles. .
상기 제조된 코팅액은 발포성 수지 입자의 표면에 코팅된다. 코팅방법은 스프레이, 침지, 믹싱 등의 방법이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 구체예에서는 플레너터리 믹서를 이용하여 발포성 수지 입자에 코팅액을 코팅할 수 있다. The prepared coating liquid is coated on the surface of the expandable resin particles. The coating method may be a method such as spraying, dipping, mixing, etc., but is not necessarily limited thereto. In a specific embodiment, the coating liquid may be coated on the expandable resin particles using a planetary mixer.
구체예에서는 상기 발포성 수지 입자 100 중량부에 대하여 코팅액 약 20~100 중량부로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 단열성 입자와 발포성 수지 입자의 중량비는 발포성 수지 입자 100 중량부에 대하여 상기 단열성 입자를 약 1~10 중량부로 코팅한다. 상기 범위에서 단열성 향상 효과가 있으며, 압축 및 굴곡 강도가 우수하다. In embodiments, about 20 to 100 parts by weight of the coating liquid may be used based on 100 parts by weight of the expandable resin particles. Preferably, the weight ratio of the heat insulating particles and the expandable resin particles coats the heat insulating particles to about 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the expandable resin particles. In the above range, there is an effect of improving heat insulation, and excellent compressive and flexural strength.
이와 같이 코팅과정을 거친 후 건조시켜 휘발성 용제를 제거한다. 구체예에서 건조 조건은 약 20~60 ℃에서 약 1~5 시간 건조할 수 있다. After the coating process as described above is dried to remove the volatile solvent. In embodiments, the drying conditions may be dried for about 1 to 5 hours at about 20 ~ 60 ℃.
상기 건조과정을 거친 후 발포성 수지 입자 표면에 형성된 코팅층은 용매가 실질적으로 제거되어 바인더 및 단열성 입자 성분이 남게 된다. After the drying process, the coating layer formed on the surface of the expandable resin particles substantially removes the solvent, leaving the binder and the heat insulating particles.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 발포성 폴리스티렌의 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 발포성 수지 입자(10)의 표면에는 코팅층(20)이 형성되어 있으며, 상기 코팅층(20)은 바인더(22)와 단열성 입자(21)를 포함한다. 1 is a schematic cross-sectional view of an expandable polystyrene according to one embodiment of the present invention. As shown, the
상기 코팅층은 발포성 수지 입자 표면의 일부 또는 전부를 감쌀 수 있다. 바람직하게는 입자(A) 표면적의 약 90~100 % 감쌀 수 있다.구체예에서는 상기 코팅층은 발포성 수지 입자 표면에 일정한 두께로 감쌀 수 있다. The coating layer may surround part or all of the surface of the expandable resin particles. Preferably, about 90 to 100% of the surface area of the particles (A) may be wrapped.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 발포성 폴리스티렌를 발포시켜 형성된 폴리스티렌계 발포체에 관한 것이다. 상기 발포체는 KS M 3808에 의한 압축강도가 약 16 N/cm2 이상이고, KS M 3808에 의한 굴곡강도가 약 35 N/cm2 이상이며, KS L 9016에 의한 열전도율이 단열판 1호 기준으로 약 0.031 W/m·K 이하일 수 있다. 구체예에서는 상기 발포체는 KS M 3808에 의한 압축강도가 약 16~50 N/cm2 이고, KS M 3808에 의한 굴곡강도가 약 35~60 N/cm2 이며, KS L 9016에 의한 열전도율이 단열판 1호 기준으로 약 0.020~0.031 W/m·K 일 수 있다. Another aspect of the present invention relates to a polystyrene foam formed by foaming the expandable polystyrene. The foam has a compressive strength of about 16 N / cm 2 according to KS M 3808. Above, the flexural strength by KS M 3808 is about 35 N / cm 2 As described above, the thermal conductivity according to KS L 9016 may be about 0.031 W / m · K or less based on the insulation plate No. 1. In embodiments, the foam has a compressive strength of about 16-50 N / cm 2 by KS M 3808. Flexural strength by KS M 3808 is about 35 ~ 60 N / cm 2 The thermal conductivity according to KS L 9016 may be about 0.020 to 0.031 W / m · K based on the insulation plate No. 1.
본 발명의 발포체는 가전제품의 포장재, 농수산물 상자, 주택 단열재 등에 모두 적용될 수 있다.
The foam of the present invention can be applied to both packaging materials, agricultural and marine products boxes, home insulation materials and the like.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
The invention can be better understood by the following examples, which are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
실시예Example
실시예Example 1 One
휘발성 용제로 사이클로헥산(동성하이켐)(A-a) 100 중량부에 바인더로 스티렌-부타디엔 공중합체(ASAHI CHEM사 ASAPRENE 420P)(A-b) 20중량부를 용해한 후 단열성 입자로 흑연(TIMCAL사 S-249)(A-c) 10중량부와 혼합하여 코팅액(A)을 준비하였다. 발포성 수지 입자(제일모직 SF-200)(B) 100중량부에 상기 코팅액(A) 70중량부를 플레너터리 믹서를 이용하여 발포성 수지 입자(B)에 코팅액(A)를 코팅 후 유동층 건조기를 이용하여 40℃에서 2시간 건조하여 코팅된 발포성 폴리스티렌(C)를 얻었다. 얻어진 발포성 폴리스티렌(C)는 통상의 발포성 스티렌수지 입자의 발포 및 성형 방법을 이용하여 단열성 이 우수한 발포체를 제조하였다. 상기와 같이 제조된 발포체를 200㎜×200㎜×50㎜크기로 절단 후 60℃ 이상의 온도에서 24시간 이상 건조 후 이를 다시 상온에서 24시간 보관한 다음 KS M 3808에 준하여 압축강도, 굴곡강도 및 단열성(열전도율)을 측정하였다.
After dissolving 20 parts by weight of styrene-butadiene copolymer (ASAHI CHEM's ASAPRENE 420P) (Ab) as a binder in 100 parts by weight of cyclohexane (Dongsung Hi-Chem) (Aa) as a volatile solvent, graphite (TIMCAL S-249) A coating solution (A) was prepared by mixing with 10 parts by weight of (Ac). 70 parts by weight of the coating solution (A) to 100 parts by weight of the expandable resin particles (Cheil Industries SF-200) (B) using a planetary mixer and then coating the coating solution (A) on the expandable resin particles (B) using a fluidized bed dryer It dried at 40 degreeC for 2 hours, and obtained coated foamed polystyrene (C). The obtained expandable polystyrene (C) produced a foam having excellent thermal insulation by using the foaming and molding method of ordinary expandable styrene resin particles. After cutting the foam prepared as described above 200mm × 200㎜ × 50㎜ size and dried for more than 24 hours at a temperature of 60 ℃ or more and stored it again at room temperature for 24 hours and then compressive strength, flexural strength and thermal insulation in accordance with KS M 3808 (Thermal conductivity) was measured.
실시예Example 2 2
휘발성 용제로 메틸에틸케톤(대정화금)을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
The same process as in Example 1 was carried out except that methyl ethyl ketone (large gold) was used as the volatile solvent.
실시예Example 3 3
바인더로 ASA수지(UMG사 A600N)를 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
The same process as in Example 1 was conducted except that ASA resin (UMG A600N) was used as the binder.
실시예Example 4 4
단열성 입자(A-c)로 알루미늄페이스트(METAFLAKE사 M9-30MS)를 15 중량부를 혼합하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
The same process as in Example 1 was carried out except that 15 parts by weight of aluminum paste (METAFLAKE Co., Ltd. M9-30MS) was mixed with the insulating particles (Ac).
(W/m·K)Thermal conductivity
(W / mK)
물성측정방법How to measure property
(1) 밀도: KS M 3808에 규정된 방법으로 측정하였다. KS 규격 기준은 단열판 1호의 경우 30kg/㎥ 이상이다. (1) Density: Measured by the method specified in KS M 3808. KS standard is more than 30kg / ㎥ for insulation board 1.
(2) 압축강도(N/cm2): 샘플 비중이 30kg/㎥ ±1.5 kg/㎥ 에서 한국공업규격 KS M 3808에 규정된 단열판 1호, 비드법 2종에 대한 기준의 압축강도 측정 방법에 준하여 측정하였다. KS 규격 기준은 약 16 N/cm2이상이다.(2) Compressive strength (N / cm 2 ): The compressive strength (N / cm 2 ): Insulation plate 1 and bead method specified in Korean Industrial Standard KS M 3808 at the specific gravity of 30kg / ㎥ ± 1.5 kg / ㎥ It measured accordingly. KS standard is about 16 N / cm 2 or more.
(3) 굴곡강도(N/cm2): 샘플 비중이 30kg/㎥ ±1.5 kg/㎥ 에서 한국공업규격 KS M 3808에 규정된 단열판 1호, 비드법 2종에 대한 기준의 굴곡강도 측정 방법에 준하여 측정하였다. KS 규격 기준은 약 35 N/cm2이상이다.(3) Flexural strength (N / cm 2 ): In the method of measuring the bending strength of the insulation board No. 1 and the bead method, which are specified in Korean Industrial Standard KS M 3808, at the sample specific gravity of 30kg / ㎥ ± 1.5 kg / ㎥ It measured accordingly. KS standard is about 35 N / cm 2 or more.
(4) 열전도율(W/m·K): 샘플의 비중이 30kg/㎥ ±1.5 kg/㎥ 에서 KYOTO ELECTRONICS사의 Thermal Conductivity Meter를 이용하여 한국산업규격 KS L 9016에 규정된 보온재의 열전도율 측정 방법으로 측정하였다. KS 규격 기준은 단열판 1호의 경우 약 0.031 W/m·K 이하이다.
(4) Thermal Conductivity (W / mK): Measured by the method of measuring thermal conductivity of thermal insulation material specified in Korean Industrial Standard KS L 9016 using KYOTO ELECTRONICS 'Thermal Conductivity Meter with a specific gravity of 30kg / ㎥ ± 1.5 kg / ㎥ It was. KS standard is about 0.031 W / mK or less for insulation board 1.
비교실시예Comparative Example 1 One
바인더를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
The same procedure as in Example 1 was conducted except that no binder was used.
비교실시예Comparative Example 2 2
휘발성 용제로 메틸에틸케톤을 사용하는 것을 제외하고 비교실시예 1과 동일하게 진행하였다.
The procedure was the same as in Comparative Example 1 except that methyl ethyl ketone was used as the volatile solvent.
비교실시예Comparative Example 3 3
휘발성 용제로 스티렌모노머를 사용하는 것을 제외하고 비교실시예 1과 동일하게 진행하였다.
The procedure was the same as in Comparative Example 1 except that styrene monomer was used as the volatile solvent.
비교실시예Comparative Example 4 4
단열성 입자(A-c)의 함량이 발포성 수지 입자(B) 100중량부에 대하여 0.77중량부가 되도록 코팅한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
It proceeded in the same manner as in Example 1 except that the content of the insulating particles (Ac) was coated so that 0.77 parts by weight based on 100 parts by weight of the expandable resin particles (B).
비교실시예Comparative Example 5 5
단열성 입자(A-c)의 함량이 발포성 수지 입자(B) 100중량부에 대하여 13중량부가 되도록 코팅한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
It proceeded in the same manner as in Example 1 except that the content of the insulating particles (Ac) was coated so as to be 13 parts by weight based on 100 parts by weight of the expandable resin particles (B).
(W/m·K)Thermal conductivity
(W / mK)
상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 실시예의 경우 모든 경우에 KS 규격 기준 이상의 물성 확인되었으며, 2회 이상의 코팅 공정을 거치지 않고 1회의 코팅 공정만 실시됨에 따라 작업성이 현저히 향상되었다. 비교실시예 1, 2 및 3의 경우에는 단열성(열전도율)은 기준에 부합되지만, 발포성 수지(B) 표면에 코팅된 단열성 물질에 의해 압축 및 굴곡 강도가 규격 미달되는 것을 확인할 수 있고, 발포성 수지 입자(B) 100 중량부에 대하여 단열성 입자가 1중량부 미만 조건으로 실시한 비교실시예 4의 경우에는 단열성 향상이 관찰되지 않았으며, 반대로 발포성 수지 입자(B) 100 중량부에 대하여 단열성 입자가 10중량부를 초과하는 조건으로 실시한 비교실시예 5의 경우에는 단열성능의 추가 적인 향상 효과가 확인되지 않으면서, 과도한 코팅량으로 인한 압축 및 굴곡 강도가 저하되는 것 뿐만 아니라, 다량의 코팅 혼합물 투입에 따른 발포성 수지 입자(B)와의 코팅 과정에서 발포성 수지 입자(C)가 서로 엉겨붙어 작업성이 저하되는 문제점이 확인 되었다.
As shown in Table 1 and 2, in the case of the embodiment was confirmed the physical properties of the KS standard or more in all cases, workability was remarkably improved as only one coating process is performed without two or more coating processes. In the case of Comparative Examples 1, 2, and 3, the thermal insulation (thermal conductivity) meets the criteria, but it can be confirmed that the compressive and flexural strength is less than the standard by the thermal insulating material coated on the surface of the foamable resin (B). In Comparative Example 4 in which the heat-insulating particles were carried out under 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of (B), no improvement in heat insulation was observed. In contrast, 10 parts by weight of the heat-insulating particles per 100 parts by weight of the expandable resin particles (B). In the case of Comparative Example 5 carried out in excess of the conditions, the additional improvement of the insulation performance is not confirmed, not only the compression and flexural strength due to the excessive coating amount is lowered, but also the foamability due to the addition of a large amount of coating mixture In the coating process with the resin particles (B), it was confirmed that the expandable resin particles (C) are entangled with each other and workability is lowered.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various forms, and a person skilled in the art to which the present invention pertains has another specific form without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that the present invention may be practiced as. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
10 : 발포성 수지 입자 20 : 코팅층
21 : 단열성 입자 22 : 바인더10: expandable resin particles 20: coating layer
21: heat insulating particles 22: binder
Claims (22)
상기 발포 수지 입자 표면에 형성된 코팅층;
으로 이루어지며, 상기 코팅층은 바인더 및 단열성 입자를 포함하는 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌.
Expandable resin particles; And
A coating layer formed on the surface of the foamed resin particles;
It is made of, the coating layer is a foamed polystyrene excellent in heat insulation and workability comprising a binder and heat insulating particles.
The expandable polystyrene having excellent heat insulation and workability according to claim 1, wherein the heat insulating particles are 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the expandable resin particles.
The foamable polystyrene of claim 1, wherein the coating layer covers a part or the whole of the surface of the foamable resin particles.
The expandable polystyrene of claim 1, wherein the binder has excellent thermal insulation and workability of having a glass transition temperature of 110 ° C. or less.
The expandable polystyrene of claim 4, wherein the binder is a styrene-containing polymer, an alkyl (meth) acrylate-containing copolymer having 1 to 10 carbon atoms, or a blend thereof.
The method of claim 5, wherein the binder is polystyrene, styrene-butadiene copolymer, polymethylmethacrylate, polybutylmethacrylate, polybutylacrylate, polybutylacrylate-styrene-acrylonitrile copolymer and styrene-methyl An expandable polystyrene excellent in heat insulation and workability which contains at least 1 type in a methacrylate copolymer.
The expandable polystyrene having excellent heat insulation and workability according to claim 1, wherein the heat insulating particles have a thermal conductivity of 0.031 W / m · K or less.
The foamable polystyrene having excellent heat insulation and workability according to claim 1, wherein the heat insulating particles are selected from the group consisting of carbon particles, metal particles, metal oxide particles, aerogels, zeolites and vermiculite.
According to claim 1, The insulating particles have an average particle size (D50) of 0.01 ~ 100㎛ Expandable polystyrene excellent in heat insulation and workability, characterized in that.
상기 코팅액을 발포성 수지 입자에 코팅하고; 그리고
상기 코팅된 발포성 수지 입자를 건조하는;
단계를 포함하며, 상기 단열성 입자는 발포성 수지 입자 100 중량부에 대하여 1~10 중량부로 코팅하는 것을 특징으로 하는 단열성 및 작업성이 우수한 발포성 폴리스티렌의 제조방법.
Volatile solvents; bookbinder; And preparing a coating solution including the insulating particles;
Coating the coating solution on the foamable resin particles; And
Drying the coated expandable resin particles;
It comprises a step, wherein the heat-insulating particles are coated with 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the expandable resin particles, the method of producing expandable polystyrene excellent heat insulation and workability.
The method according to claim 10, wherein the coating liquid is 100 parts by weight of a volatile solvent, 1 to 100 parts by weight of a binder, and 5 to 100 parts by weight of heat insulating particles.
The method according to claim 10, wherein the volatile solvent is soluble in the binder.
The method of claim 10, wherein the binder has a glass transition temperature of 110 ° C. or less, and is a styrene-containing polymer, an alkyl (meth) acrylate-containing copolymer having 1 to 10 carbon atoms, or a blend thereof.
The method of claim 10, wherein the thermally insulative particles have a thermal conductivity of 0.031 W / m · K or less and an average particle size (D50) of 0.01 to 100 µm.
The method of claim 10, wherein the heat insulating particles are selected from the group consisting of carbon particles, metal particles, metal oxide particles, aerogels, zeolites and vermiculite.
Volatile solvents; bookbinder; And foaming resin particle coating liquid containing insulating particles.
The coating solution according to claim 16, wherein the coating solution is 100 parts by weight of a volatile solvent, 1 to 100 parts by weight of a binder, and 5 to 100 parts by weight of heat insulating particles.
The coating solution according to claim 16, wherein the volatile solvent has solubility in a binder.
The coating liquid according to claim 16, wherein the binder has a glass transition temperature of 110 ° C. or less, and is a styrene-containing polymer, an alkyl (meth) acrylate-containing copolymer having 1 to 10 carbon atoms, or a blend thereof.
The coating liquid according to claim 21, wherein the heat insulating particles have a thermal conductivity of 0.031 W / m · K or less and an average particle size (D50) of 0.01 to 100 µm.
The coating liquid according to claim 16, wherein the heat insulating particles are selected from the group consisting of carbon particles, metal particles, metal oxide particles, aerogels, zeolites, vermiculite, and the like.
It is formed by foaming the expandable polystyrene of any one of claims 1 to 9, the compressive strength according to KS M 3808 16 N / cm 2 Above, the flexural strength by KS M 3808 is 35 N / cm 2 The above-mentioned, polystyrene foam of which the thermal conductivity by KSL 9016 is 0.031 W / m * K or less.
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