KR20150067834A - Expanded polystyrene resin composition and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an expandable polystyrene resin composition, including a carbon nanotube with bulk density to perform good insulation performance in a relatively low density, and a manufacturing method thereof wherein the expandable polystyrene resin composition includes 0.5-3 wt% of carbon nanotube; 0.0001-7 wt% of a blowing agent; and 97-99.4 wt% of a poly styrene resin.

Description

발포 폴리스티렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법{Expanded polystyrene resin composition and manufacturing method thereof}Expanded polystyrene resin composition and manufacturing method thereof [0002]

본 발명은 발포 폴리스티렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대적으로 낮은 밀도에서 우수한 단열성능을 발휘하도록 낮은 체적밀도(bulk density)를 갖는 탄소나노튜브를 포함하는 발포 폴리스티렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a foamed polystyrene resin composition and a process for producing the same, and more particularly to a foamed polystyrene resin composition containing carbon nanotubes having a low bulk density so as to exhibit excellent heat insulation performance at a relatively low density. To compositions and methods of making the same.

발포 폴리스티렌계 수지(expanded polystyrene: EPS)는 주로 단열용 보드로 성형되어 단열재, 특히 건축용 단열재로 널리 사용된다.Expanded polystyrene (EPS) is mainly used as an insulation board, and is widely used as insulation material, especially for building insulation.

전형적으로, 수득되고 상품화되는 발포 폴리스티렌계 수지는 30g/ℓ의 밀도를 가지며, 이 밀도에서 발포 폴리스티렌계 수지의 열전도도가 최소값을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 일반적인 발포 폴리스티렌계 수지의 밀도가 상기 밀도 보다 더 높은 경우는 수지 재료의 절약의 면과 단열성능에서 불리할 뿐만 아니라, 재료 및 공간의 절약을 위하여 상기 밀도 보다 더 낮은 경우에도 단열성능이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다.Typically, the foamed polystyrenic resin obtained and commercialized has a density of 30 g / l, and at this density it is known that the thermal conductivity of the expanded polystyrene-based resin has a minimum value. Therefore, when the density of a general expanded polystyrene resin is higher than the above-mentioned density, it is not only disadvantageous in view of economical saving of the resin material and adiabatic performance, but also in the case where the density is lower than the density for the sake of material and space saving, May occur.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 발포성 스티렌계 수지에 흑연, 금속산화물, 카본블랙 등과 같은 물질을 첨가함으로써 저밀도에서도 단열성능을 유지 또는 상승시킬 수 있음이 공지되어 있다. 그러나, 폴리스티렌계 수지에 카본블랙을 혼합하여 발포 수지를 제조하는 경우에는 가공상의 어려움과 그에 따른 제품 품질 상의 문제점이 발생할 수 있다.In order to solve these problems, it is known that by adding materials such as graphite, metal oxide, carbon black and the like to a foamable styrene resin, the heat insulating performance can be maintained or increased even at a low density. However, when a foamed resin is produced by mixing carbon black with a polystyrene-based resin, difficulties in processing and problems in product quality may arise.

일례로, 국제공개특허공보 제WO94/137201호에는 폴리스티렌과 카본블랙 농축물을 압출기를 사용하여 혼합한 후, 상기 혼합물에 발포제를 투입하여 발포 수지를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 그러나 상기 발명은 입자 크기가 150㎚ 이상인 카본블랙(thermal carbon black)을 함유한 카본블랙 농축물을 사용해야 발포체 제조의 목적을 용이하게 달성할 수 있으며, 이는 카본블랙을 분산시키는 기술이 열악하기 때문에 반드시 평균 입자크기가 150㎚ 이상인 카본블랙을 사용하여야 하는 제한이 있다.For example, International Publication No. WO 94/137201 describes a process for preparing a foamed resin by mixing a polystyrene and a carbon black concentrate with an extruder, and then introducing a foaming agent into the mixture. However, the above-mentioned invention can easily achieve the purpose of producing a foam by using a carbon black concentrate containing carbon black having a particle size of 150 nm or more, because the technique of dispersing the carbon black is poor, There is a limitation in using carbon black having an average particle size of 150 nm or more.

따라서, 발포 폴리스티렌계 수지에 내포되어 단열성능을 향상시킬 수 있는 새로운 기술 내지는 구성의 개발에 대한 요구가 여전히 존재하고 있다.Therefore, there is still a demand for the development of a new technique or structure capable of enhancing the heat insulating performance by being contained in the expanded polystyrene type resin.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 상대적으로 낮은 밀도에서 우수한 단열성능을 발휘하도록 낮은 체적밀도(bulk density)를 갖는 탄소나노튜브를 포함하는 발포 폴리스티렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이며, 특히 탄소나노튜브의 체적밀도를 최적의 범위로 제어하여 소량의 탄소나노튜브를 사용하면서도 단열성능을 향상시킬 수 있도록 함을 발명이 해결하고자 하는 목적으로 한다.Disclosure of the Invention In order to solve the problems described above, it is an object of the present invention to provide a foamed polystyrene resin composition comprising carbon nanotubes having a low bulk density so as to exhibit excellent heat insulation performance at a relatively low density, In particular, it is an object of the present invention to provide a method of controlling the volume density of a carbon nanotube to an optimum range to improve the heat insulating performance while using a small amount of carbon nanotubes.

본 발명에 따른 발포 폴리스티렌계 수지 조성물은, 탄소나노튜브 0.5 내지 3중량%, 발포제 0.0001 내지 7중량% 및 폴리스티렌계 수지 97 내지 99.4중량%를 포함한다.The expanded polystyrene resin composition according to the present invention comprises 0.5 to 3% by weight of carbon nanotubes, 0.0001 to 7% by weight of a blowing agent, and 97 to 99.4% by weight of a polystyrene based resin.

상기 탄소나노튜브는 0.01 내지 0.2g/㏄의 범위 이내의 체적밀도를 갖는 것일 수 있다.The carbon nanotubes may have a bulk density within a range of 0.01 to 0.2 g / cc.

상기 탄소나노튜브는 100 내지 1500의 종횡비(L/D)를 갖는 것일 수 있다.The carbon nanotubes may have an aspect ratio (L / D) of 100 to 1500.

상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브일 수 있다.The carbon nanotubes may be multi-walled carbon nanotubes.

상기 발포제는 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 탄화수소일 수 있다.The blowing agent may be a linear or branched hydrocarbon having 3 to 6 carbon atoms.

상기 발포제는 n-부탄, 이소부탄, 시클로부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, 시클로헥산 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.The blowing agent may be selected from the group consisting of n-butane, isobutane, cyclobutane, n-pentane, isopentane, neopentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane and mixtures of two or more thereof.

상기 발포 폴리스티렌계 수지는 25 내지 35g/ℓ의 밀도를 갖는 것일 수 있다.The expanded polystyrene-based resin may have a density of 25 to 35 g / l.

본 발명에 따른 발포 폴리스티렌계 수지 조성물의 제조방법은, (1) 탄소나노튜브를 포함하는 폴리스티렌계 수지 마스터배치를 제조하는 마스터배치 준비단계; 및 (2) 상기 마스터배치를 폴리스티렌계 수지와 함께 압출기로 공급하여 혼련, 압출하되, 탄소나노튜브의 함량이 전체 압출량의 0.5 내지 3중량%의 범위 이내가 되도록 마스터배치와 폴리스티렌계 수지를 상기 압출기에 공급하여 혼련시키는 혼련단계;를 포함하되, 상기 혼련 시 압출기에 발포제를 공급함을 특징으로 한다.The method for producing an expanded polystyrene-based resin composition according to the present invention comprises the steps of: (1) preparing a master batch of a polystyrene-based resin master batch containing carbon nanotubes; And (2) feeding the master batch to an extruder together with a polystyrene type resin, kneading and extruding the master batch and the polystyrene type resin so that the content of the carbon nanotubes is within a range of 0.5 to 3 wt% And a kneading step of supplying the blowing agent to the extruder and kneading the kneaded mixture, wherein the blowing agent is supplied to the extruder during the kneading.

상기 발포제는 상기 압출기에 공급되는 상기 마스터배치와 상기 폴리스티렌계 수지 총 100중량부를 기준으로 2 내지 7중량부의 범위 이내의 양으로 공급될 수 있다.The foaming agent may be supplied in an amount within a range of 2 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the master batch supplied to the extruder and the polystyrene series resin.

본 발명에 따르면, 탄소나노튜브, 특히 0.01 내지 0.2/㏄의 범위 이내의 체적밀도를 갖는 탄소나노튜브를 사용하는 것에 의하여 상대적으로 낮은 밀도에서 우수한 단열성능을 발휘하도록 하는 발포 폴리스티렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a foamed polystyrene-based resin composition which exhibits excellent heat insulating performance at a relatively low density by using carbon nanotubes, particularly carbon nanotubes having a bulk density within a range of 0.01 to 0.2 / cc, There is an effect of providing a manufacturing method.

도 1은 본 발명에 따른 발포 폴리스티렌계 수지 조성물의 제조에 사용되는 압출기의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an extruder used in the production of the expanded polystyrene-based resin composition according to the present invention. FIG.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예들을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific embodiments.

본 발명에 따른 발포 폴리스티렌계 수지 조성물은, 탄소나노튜브 0.5 내지 3중량%, 발포제 0.0001 내지 7중량% 및 폴리스티렌계 수지 97 내지 99.4중량%를 포함함을 특징으로 한다.The foamed polystyrene resin composition according to the present invention is characterized by containing 0.5 to 3% by weight of carbon nanotubes, 0.0001 to 7% by weight of a blowing agent, and 97 to 99.4% by weight of a polystyrene based resin.

즉, 본 발명에 따른 발포 폴리스티렌계 수지 조성물은 발포된 수지 조성물 자체의 단열성능을 높이기 위하여 탄소나노튜브(Carbon NanoTube: CNT)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이러한 탄소나노튜브는 공지의 열전달의 3방식들 중 특히 복사전도를 효율적으로 감소시킴으로써 수득되는 발포된 폴리스티렌계 수지 조성물 전체의 단열성능을 향상시킬 수 있는 것으로 여겨지며, 그에 따라 높은 단열성능을 가지면서도 상대적으로 낮은 밀도를 갖는 발포 폴리스티렌계 수지 조성물의 제조를 가능하게 한다.That is, the foamed polystyrene-based resin composition according to the present invention is characterized in that it contains carbon nanotubes (CNTs) in order to improve the heat insulating performance of the foamed resin composition itself. Such carbon nanotubes have a known heat transfer coefficient of 3 It is considered that the foamed polystyrene based resin composition obtained by effectively reducing the radiation conduction can be improved in the heat insulating performance of the entire foamed polystyrene based resin composition and thus the foamed polystyrene based resin composition having a relatively low heat- . ≪ / RTI >

상기 탄소나노튜브는 바람직하게는 0.01 내지 0.2g/㏄의 범위 이내의 체적밀도를 갖는 것일 수 있으며, 이 범위 내에의 체적밀도를 갖는 탄소나노튜브가 투입되는 탄소나노튜브의 양 대비 차지하는 공간이 상대적으로 넓고, 그에 따라 섬유상의 형태를 갖는 탄소나노튜브의 발포 폴리스티렌계 수지 조성물 내에서의 적절한 분포양상을 가지면서 너무 과도한 탄소나노튜브의 사용을 피할 수 있도록 함으로써 그에 의하여 효과적으로 복사 열전도를 차단하는 것으로 고려된다. 특히 상기 탄소나노튜브의 체적밀도와 관련하여서는 상기한 체적밀도 범위 이내에서, 특히 적정 또는 그 이상의 단열효과를 제공할 수 있는 범위 내에서 가능한 한 낮은 체적밀도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.The carbon nanotubes may have a volume density within a range of preferably 0.01 to 0.2 g / cc, and the space occupied by the carbon nanotubes to which the carbon nanotubes having the volume densities within this range are added In order to avoid excessive use of carbon nanotubes while having an appropriate distribution pattern in a foamed polystyrene type resin composition of a carbon nanotube having a fibrous morphology so as to effectively block radiant heat conduction do. Particularly, with respect to the volume density of the carbon nanotubes, it may be desirable to have a volume density as low as possible within the above-mentioned volume density range, particularly within a range capable of providing a proper or higher adiabatic effect.

상기 탄소나노튜브는 100 내지 1500의 종횡비(L/D)를 갖는 것일 수 있으며, 이 종횡비의 범위 이내의 탄소나노튜브가 직경에 비해 긴 길이를 가져, 특히 복사열 전도를 차단하는 데 효과적인 것으로 여겨진다.The carbon nanotubes may have an aspect ratio (L / D) of 100 to 1500, and the carbon nanotubes within the range of the aspect ratio have a length longer than the diameter, and are considered to be particularly effective in blocking radiant heat conduction.

상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브일 수 있다. 다중벽 탄소나노튜브(Multi Walled Carbon NanoTube: MWCNT)는 단일벽 탄소나노튜브(Single Walled Carbon NanoTube: SWCNT)에 비해 탄소로 이루어지는 벽이 이중 이상으로 형성되어 있으며, 다중벽 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브와는 광학적 특성에서 차이를 보인다. 즉, 금속성과 반도체성을 구분짓는 것은 바로 '전자의 에너지 띠'와 관계가 있는데, 만약 전도대(conduction band : CB)와 가전자대(valence band : VB)의 에너지 차이가 없으면 가전자대에서 전도대로 전자가 자유롭게 넘어갈 수 있으므로 어떤 물질은 금속성을 띠게 되고, 반대로 에너지 차이가 있으면 전자 전이가 쉽게 일어나지 못하므로 반도체성 혹은 부도체성을 띠게 된다. 이러한 특성 때문에 단일벽 탄소나노튜브와 다중벽 탄소나노튜브의 성질은 크게 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다. 그 중 한 예를 들자면, 반도체성 단일벽 탄소나노튜브(크기가 일정한 단일벽 탄소나노튜브를 가정)의 경우, 빛을 받으면 여기 상태로 들뜬 다음에 바닥 상태로 되돌아가면서 빛을 방출하게 되므로 광학적인 프로브(탐침)으로 사용할 수 있게 된다. 이러한 특성을 응용하여 현재 바이오 이미징에서 반도체성 단일벽 탄소나노튜브가 많이 사용되고 있습니다. 반면, 다중벽 탄소나노튜브의 경우, 금속성과 반도체성 단일벽 탄소나노튜브가 섞여있는 형태이기 때문에 반도체성 단일벽 탄소나노튜브에서 전자 전이가 일어나더라도 그 전자가 빠르게 금속성 단일벽 탄소나노튜브로 옮겨갈 수 있으며, 그에 따라 전자가 바닥 상태로 떨어지더라도 빛을 내지 않게 되며, 그에 따라 흡광효과가 높으며, 파장 형태로 전도되는 전도복사의 차단에 보다 유리하다는 특성을 나타내는 것으로 고려된다.The carbon nanotubes may be multi-walled carbon nanotubes. Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) are composed of two or more walls made of carbon compared to single walled carbon nanotubes (SWCNTs). Multiwalled carbon nanotubes are single walled carbon nanotubes It differs in optical properties from nanotubes. If there is no difference in energy between the conduction band (CB) and the valence band (VB), the electrons are transferred to the conduction band from the valence band (VB) Can move freely, so that some substances become metallic and, conversely, if there is energy difference, electronic transition is not easy, so they become semiconducting or nonconductive. Due to these characteristics, the properties of single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes are known to vary greatly. For example, semiconducting single-walled carbon nanotubes (assuming single-walled carbon nanotubes of constant size) emit light when excited, and then emit light as they return to the ground state. And can be used as a probe (probe). Semiconductor single-walled carbon nanotubes are widely used in bioimaging due to these characteristics. On the other hand, in the case of the multi-walled carbon nanotube, since the metallic and semiconducting single-walled carbon nanotubes are mixed, even if the electron transition occurs in the semiconducting single-walled carbon nanotube, the electrons are quickly transferred to the metallic single-walled carbon nanotube So that even if the electrons fall to the ground state, the light is not emitted, thereby the light absorbing effect is high, and it is considered to be more advantageous in blocking conduction radiation conducted in a wavelength form.

상기 탄소나노튜브는 일반적으로 1 내지 30㎚의 평균외경 및 5 내지 30㎛의 평균길이를 갖는 것일 수 있다. 이러한 탄소나노튜브는 국내외 유수의 제조업자들로부터 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.The carbon nanotubes may generally have an average outer diameter of 1 to 30 nm and an average length of 5 to 30 μm. It will be understood by those skilled in the art that such carbon nanotubes can be purchased and used commercially from leading domestic and overseas manufacturers.

상기 발포제는 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 탄화수소일 수 있으며, 바람직하게는 상기 발포제는 n-부탄, 이소부탄, 시클로부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, 시클로헥산 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.The foaming agent may be a linear or branched hydrocarbon having 3 to 6 carbon atoms. Preferably, the foaming agent is at least one selected from the group consisting of n-butane, isobutane, cyclobutane, n-pentane, isopentane, neopentane, cyclopentane, Cyclohexane, and mixtures of two or more thereof.

상기 폴리스티렌계 수지는 방향족비닐 단량체, 바람직하게는 스티렌 단량체의 호모중합체 또는 상기 방향족비닐 단량체와 공중합가능한 공단량체와의 공중합체일 수 있으며, 상기 스티렌 단량체로는 스티렌 뿐만 아니라 스티렌 유도체도 사용될 수 있으며, 상기 공단량체 역시 상기 방향족비닐 단량체와 공중합이 가능한 것이라면 제한없이 사용이 가능하나, 바람직하게는 비닐계 공단량체일 수 있다.The polystyrene-based resin may be a copolymer of a homopolymer of an aromatic vinyl monomer, preferably a styrene monomer, or a comonomer copolymerizable with the aromatic vinyl monomer. The styrene monomer may be a styrene derivative as well as styrene. The comonomer is not limited as long as it is copolymerizable with the aromatic vinyl monomer, but it may be a vinyl comonomer.

상기 발포 폴리스티렌계 수지는 25 내지 35g/ℓ의 밀도를 갖는 것일 수 있다.The expanded polystyrene-based resin may have a density of 25 to 35 g / l.

상기 발포 폴리스티렌계 수지는 필요에 따라 통상적으로 적용이 가능한 난연제 및/또는 난연조제를 더 포함할 수 있으며, 기타 가공조제 등을 더 포함할 수도 있다.The foamed polystyrene resin may further include a flame retardant and / or a flame retardant additive that can be usually applied as needed, and may further include other processing aids.

또한, 본 발명에 따른 발포 폴리스티렌계 수지 조성물의 제조방법은, (1) 탄소나노튜브를 포함하는 폴리스티렌계 수지 마스터배치를 제조하는 마스터배치 준비단계; 및 (2) 상기 마스터배치를 폴리스티렌계 수지와 함께 압출기로 공급하여 혼련, 압출하되, 탄소나노튜브의 함량이 전체 압출량의 0.5 내지 3중량%의 범위 이내가 되도록 마스터배치와 폴리스티렌계 수지를 상기 압출기에 공급하여 혼련시키는 혼련단계;를 포함하되, 상기 혼련 시 압출기에 발포제를 공급하는 것을 특징으로 한다.The method for producing an expanded polystyrene-based resin composition according to the present invention comprises the steps of: (1) preparing a masterbatch for producing a polystyrene-based resin masterbatch containing carbon nanotubes; And (2) feeding the master batch to an extruder together with a polystyrene type resin, kneading and extruding the master batch and the polystyrene type resin so that the content of the carbon nanotubes is within a range of 0.5 to 3 wt% And a kneading step of supplying the kneaded mixture to an extruder and kneading the kneaded mixture, wherein the blowing agent is supplied to the extruder during the kneading.

상기 (1)의 마스터배치 준비단계는 탄소나노튜브와 폴리스티렌계 수지를 먼저 혼합, 혼련시켜 탄소나노튜브를 포함하는 폴리스티렌계 수지 마스터배치를 제조하는 것으로 이루어진다. 이러한 마스터배치 준비단계를 통하여 제조되는 마스터배치를 사용하는 것에 의하여 상기 탄소나노튜브의 상기 폴리스티렌계 수지 중에서의 분산을 용이하게 하도록 함으로써 탄소나노튜브의 편중을 방지하고, 고른 단열특성을 갖도록 하는 효과를 제공할 수 있다. 상기 마스터배치 중의 상기 탄소나노튜브의 함량은 후속하는 혼련단계에서의 추가로 혼합되는 폴리스티렌계 수지와 마스터배치의 혼합비에 따라 종국적으로 수득되는 발포 폴리스티렌계 수지 조성물 중의 탄소나노튜브의 함량을 조절하는 것이 가능하기 때문에 제한 없이 탄소나노튜브의 함량의 제한 없이 마스터배치의 제조가 가능하나, 마스터배치의 제조 동안의 탄소나노튜브와 폴리스티렌계 수지 간의 고른 혼합을 고려하여 1 내지 20중량%의 탄소나노튜브와 80 내지 99중량%의 폴리스티렌계 수지를 혼합하는 것으로 마스터배치를 제조할 수 있다.The master batch preparation step (1) comprises mixing and kneading the carbon nanotubes and the polystyrene-based resin first to prepare a polystyrene-based resin master batch containing the carbon nanotubes. By using the master batch prepared through the master batch preparation step, the carbon nanotubes can be easily dispersed in the polystyrene type resin, thereby preventing biased carbon nanotubes and having uniform heat insulating properties . The content of the carbon nanotubes in the master batch is controlled by adjusting the content of carbon nanotubes in the foam polystyrene type resin composition which is ultimately obtained according to the mixing ratio of the polystyrene type resin and the master batch which are further mixed in the subsequent kneading step It is possible to prepare the master batch without limitation of the content of the carbon nanotubes. However, considering the even mixing between the carbon nanotubes and the polystyrene-based resin during the preparation of the master batch, The master batch can be prepared by mixing 80 to 99% by weight of a polystyrene type resin.

상기 (2)의 혼련단계는 상기 마스터배치 준비단계에서 수득되는 상기 마스터배치를 폴리스티렌계 수지와 함께 압출기로 공급하여 혼련, 압출하되, 탄소나노튜브의 함량이 전체 압출량의 0.5 내지 3중량%의 범위 이내가 되도록 마스터배치와 폴리스티렌계 수지를 상기 압출기에 공급하여 혼련시키는 것으로 이루어진다. 따라서, 상기 마스터배치 준비단계에서 마스터배치 중의 탄소나노튜브의 함량에 무관하게 종국적으로 수득되는 발포 폴리스티렌계 수지 조성물 중의 탄소나노튜브의 함량을 일정하게 할 수 있다.In the kneading step (2), the master batch obtained in the master batch preparation step is fed to an extruder together with a polystyrene type resin, kneaded and extruded, and the content of the carbon nanotubes is adjusted to 0.5 to 3 wt% And the master batch and the polystyrene type resin are fed to the extruder and kneaded. Therefore, the content of the carbon nanotubes in the expanded polystyrene-based resin composition finally obtained regardless of the content of the carbon nanotubes in the master batch in the master batch preparation step can be made constant.

이후, 상기 압출기에 발포제를 공급하여 발포시키는 것으로 이루어진다.Thereafter, the foaming agent is supplied to the extruder and foamed.

이때, 상기 발포에 사용되는 상기 압출기에는 제한이 없으나, 일례로 일축 또는 이축 압출기일 수 있으며, 바람직하게는 도 1에 도시한 바와 같은 모식적인 구성을 갖는 압출기일 수 있다. 상기 압출기의 운전조건은 통상적으로 설정될 수 있으며, 기본 재료 및 첨가제의 종류 및 상태에 따라 적절하게 운전될 수 있으며, 대표적인 운전조건들로서는 상기 압출기의 축이 150 내지 300rpm의 회전속도로 회전되도록 하고, 그리고 혼합, 혼련이 이루어지며, 압출이 이루어지는 구금이 고정되는 배럴의 온도는 120 내지 250℃의 범위 이내가 될 수 있으나, 본 발명이 이들 운전조건들로 제한되는 것은 아니다.At this time, the extruder used for the foaming is not limited. For example, the extruder may be a uniaxial or biaxial extruder, and preferably an extruder having a typical configuration as shown in Fig. The operation conditions of the extruder may be set normally, and may be suitably operated according to the kind of the base material and the additive. In typical operation conditions, the extruder is rotated at a rotation speed of 150 to 300 rpm And mixing and kneading are carried out. The temperature of the barrel to which the extruded barrel is fixed may be in the range of 120 to 250 ° C, but the present invention is not limited to these operating conditions.

상기 압출기를 통한 압출 도중 또는 압출 완료 후 발포제에 의한 발포가 이루어져서 목적하는 발포 폴리스티렌계 수지 조성물을 수득할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 발포제는 상기 폴리스티렌계 수지와 상기 마스터배치가 용융상태로 있는 압출기에 직접 투입된 후, 압출기 출구에서 급랭시켜 압출 발포물을 제조할 수 있다. During the extrusion through the extruder or after the extrusion is completed, foaming by the foaming agent is carried out to obtain the desired expanded polystyrene type resin composition. As a specific example, the blowing agent may be directly injected into an extruder in which the polystyrene-based resin and the master batch are in a molten state, and then quenched at the outlet of the extruder to produce an extruded foam.

상기 발포제는 상기 압출기에 공급되는 상기 마스터배치와 상기 폴리스티렌계 수지 총 100중량부를 기준으로 2 내지 7중량부의 범위 이내의 양으로 공급되는 것이 적절한 밀도를 갖는 압출물을 수득하는 데 바람직하다.The foaming agent is preferably used to obtain an extrudate having an appropriate density to be fed in an amount within a range of 2 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the master batch fed to the extruder and the total of the polystyrene series resin.

그러나 본 발명은 상기한 압출방법으로 한정되는 것은 아니며, 달리 발포제의 투입 없이 압출을 수행하여 압출물을 수득한 후, 상기 압출물을 압력용기에 투입하고, 일정한 온도와 압력 하에 발포제를 함침시켜서 압출 발포물을 제조할 수도 있다.However, the present invention is not limited to the above-mentioned extrusion method. Alternatively, the extruded product may be extruded without extrusion of the blowing agent to introduce the extrudate into a pressure vessel, impregnating the extruded product with a blowing agent under a predetermined temperature and pressure, A foamed product may also be produced.

상술한 방법에 따라, 평균 직경이 0.1 내지 2.0㎜인 구상 비드 형태, 원반형 또는 원통형 펠릿 형태의 폴리스티렌계 수지의 발포물, 즉 발포 폴리스티렌 수지 조성물을 수득할 수 있으며, 또한, 상기 발포 폴리스티렌 수지 조성물은 일례로 15 내지 35g/ℓ의 범위 이내의 밀도에서 DIN 52612 규격에 따라 측정한 결과, 34mW/m.K 미만의 열전도도를 갖는 것을 특징으로 한다.According to the above-described method, a foam of a polystyrene type resin in the form of a spherical bead, a disk or a cylindrical pellet having an average diameter of 0.1 to 2.0 mm, that is, a foamed polystyrene resin composition can be obtained. And has a thermal conductivity of less than 34 mW / mK as measured, for example, in accordance with DIN 52612 at a density within the range of 15 to 35 g / l.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Changes and modifications may fall within the scope of the appended claims.

[실시예][Example]

실시예 1Example 1

상용화된 탄소나노튜브인 벨기에 소재 나노실사(Nanocyl)의 제품명 NC7000(직경 9.5㎚, 길이 1.5㎛, 체적밀도 0.06g/㏄) 10중량%를 폴리스티렌 수지 90중량%와 혼합, 혼련시켜 마스터배치를 제조하였다. 도 1에 도시한 바와 같은 이축 압출기에 폴리스티렌과 상기 마스터배치를 투입하되, 탄소나노튜브의 압출량이 총 압출량의 1.0중량%가 되도록 상기 마스터배치의 투입량을 조절하여 압출시키면서 혼련 도중에 상기 이축 압출기 내로 발포제로서 n-부탄 50중량부를 투입하여 발포시킴으로써 밀도가 30.29g/ℓ, 30.8g/ℓ 및 30.9g/ℓ인 발포물(발포 폴리스티렌계 수지 조성물)들을 수득하고, 각각의 발포물들의 열전도도를 DIN 52612 규격에 따라 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.10% by weight of NC7000 (diameter: 9.5 nm, length: 1.5 μm, volume density: 0.06 g / cc) of Nanocyl, a commercialized carbon nanotube, was mixed with 90% by weight of polystyrene resin and kneaded to prepare a master batch Respectively. 1, the polystyrene and the master batch were fed into the twin-screw extruder while the extruded amount of the carbon nanotubes was controlled to be 1.0 wt% And 50 parts by weight of n-butane as a foaming agent were charged and foamed to obtain foamed products (foamed polystyrene-based resin compositions) having densities of 30.29 g / L, 30.8 g / L and 30.9 g / L and the thermal conductivities of the respective foams Measured according to DIN 52612, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

탄소나노튜브의 압출량이 총 압출량의 1.5중량%가 되도록 마스터배치의 투입량을 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 하기 표 1에 나타낸 밀도를 갖는 발포물들을 수득하고, 각각의 발포물들의 열전도도를 DIN 52612 규격에 따라 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Carbon nanotubes were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the masterbatch was adjusted so that the amount of extrusion of the carbon nanotubes was 1.5% by weight of the total amount of extrusion, The thermal conductivity of each of the foams was measured according to DIN 52612, and the results are shown in Table 1 below.

구분division CNT 함량
(중량%)
CNT content
(weight%)
CNT 체적밀도
(g/㏄)
CNT volume density
(g / cc)
발포체 밀도
(g/ℓ)
Foam density
(g / l)
열전도도
(mW/m.K)
Thermal conductivity
(mW / mK)

실시예 1

Example 1

1.0

1.0

0.06

0.06
30.2930.29 31.0031.00
31.1031.10 30.8030.80 31.1231.12 30.9030.90
실시예 2

Example 2

1.5

1.5

0.06

0.06
29.9129.91 30.8030.80
30.4530.45 30.5030.50 31.0331.03 30.6030.60 CNT = 탄소나노튜브,
CNT 함량(중량%) = 발포체 중의 탄소나노튜브 함량(중량%)
CNT = carbon nanotube,
CNT content (wt%) = carbon nanotube content (wt%) in the foam

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 발명의 범주, 특히 탄소나노튜브의 함량의 증가에 의하여 상대적으로 낮은 밀도의 발포물에서 상대적으로 낮은 열전도도를 달성하는 것이 가능함을 확인할 수 있었다.According to the present invention, it is possible to achieve a relatively low thermal conductivity in a relatively low-density foamed material by increasing the content of the inventions according to the present invention, particularly the content of carbon nanotubes.

(도면 부호 없음)(Without reference numerals)

Claims (9)

탄소나노튜브 0.5 내지 3중량%, 발포제 0.0001 내지 7중량% 및 폴리스티렌계 수지 97 내지 99.4중량%를 포함함을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물.
0.5 to 3% by weight of carbon nanotubes, 0.0001 to 7% by weight of a foaming agent and 97 to 99.4% by weight of a polystyrene-based resin.
Expanded polystyrene type resin composition.
제 1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브가 0.01 내지 0.2g/㏄의 범위 이내의 체적밀도를 갖는 것임을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotubes have a bulk density within a range of 0.01 to 0.2 g / cc.
Expanded polystyrene type resin composition.
제 1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브가 100 내지 1500의 종횡비(L/D)를 갖는 것임을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotubes have an aspect ratio (L / D) of 100 to 1500
Expanded polystyrene type resin composition.
제 1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브가 다중벽 탄소나노튜브임을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes.
Expanded polystyrene type resin composition.
제 1 항에 있어서,
상기 발포제가 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 탄화수소임을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the blowing agent is a linear or branched hydrocarbon having 3 to 6 carbon atoms
Expanded polystyrene type resin composition.
제 5 항에 있어서,
상기 발포제가 n-부탄, 이소부탄, 시클로부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, 시클로헥산 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물.
6. The method of claim 5,
Characterized in that the foaming agent is selected from the group consisting of n-butane, isobutane, cyclobutane, n-pentane, isopentane, neopentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane and mixtures of two or more thereof
Expanded polystyrene type resin composition.
제 1 항에 있어서,
상기 발포 폴리스티렌계 수지가 25 내지 35g/ℓ의 밀도를 갖는 것임을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Characterized in that the expanded polystyrene-based resin has a density of 25 to 35 g / l
Expanded polystyrene type resin composition.
(1) 탄소나노튜브를 포함하는 폴리스티렌계 수지 마스터배치를 제조하는 마스터배치 준비단계; 및
(2) 상기 마스터배치를 폴리스티렌계 수지와 함께 압출기로 공급하여 혼련, 압출하되, 탄소나노튜브의 함량이 전체 압출량의 0.5 내지 3중량%의 범위 이내가 되도록 마스터배치와 폴리스티렌계 수지를 상기 압출기에 공급하여 혼련시키는 혼련단계;
를 포함하되,
상기 혼련 시 압출기에 발포제를 공급하는 것을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물의 제조방법.
(1) preparing a master batch for producing a polystyrene-based resin master batch containing carbon nanotubes; And
(2) The master batch is supplied to an extruder together with a polystyrene type resin and kneaded and extruded. The master batch and the polystyrene type resin are fed to the extruder (2) so that the content of the carbon nanotubes is within a range of 0.5 to 3% To knead the mixture;
, ≪ / RTI &
And a foaming agent is supplied to the extruder during the kneading.
A method for producing an expanded polystyrene type resin composition.
제 8 항에 있어서,
상기 발포제가 상기 압출기에 공급되는 상기 마스터배치와 상기 폴리스티렌계 수지 총 100중량부를 기준으로 2 내지 7중량부의 범위 이내의 양으로 공급됨을 특징으로 하는
발포 폴리스티렌계 수지 조성물의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the foaming agent is supplied in an amount within a range of 2 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the master batch and the total of the polystyrene series resin supplied to the extruder
A method for producing an expanded polystyrene type resin composition.
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