KR20190006184A - 열가소성 몰딩 화합물의 제조 방법 - Google Patents

열가소성 몰딩 화합물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압출기(10)에 의한 열가소성 몰딩 화합물의 제조 방법에 관한 것으로, 이것은 적어도 하나의 공급 구역(20), 적어도 하나의 혼합 섹션(30), 적어도 하나의 환기 섹션(40) 및 적어도 하나의 배출 구역(50)을 포함하고, 적어도 하나의 공급 구역(20)에서 물을 함유하는 제 1 성분 및 제 2 성분이 공급되고, 적어도 하나의 혼합 섹션(30)에서 열가소성 몰딩 화합물이 혼합되고 함유된 물이 증발되며, 적어도 하나의 환기 섹션(40)에서 열가소성 몰딩 화합물로부터 수증기가 제거되며, 적어도 하나의 배출 구역(50)에서 열가소성 몰딩 화합물이 배출된다. 혼합 하우징(31, 32) 중 적어도 하나는 혼합 섹션(30) 내의 몰딩 화합물의 온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 유지된다.

Description

열가소성 몰딩 화합물의 제조 방법
본 발명은 압출기에 의한 열가소성 몰딩 조성물의 제조 방법에 관한 것으로, 압출기는 공급 구역, 혼합 섹션, 환기 섹션 및 배출 구역을 포함한다. 여기서 공급 구역에서는 열가소성 몰딩 조성물의 물을 함유하는 제 1 성분 및 또한 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분이 도입되고, 혼합 섹션에서는 열가소성 몰딩 조성물이 혼합되고 존재하는 물이 증발되며, 환기 섹션에서는 수증기가 열가소성 몰딩 조성물로부터 제거되고, 배출 구역에서는 열가소성 몰딩 조성물이 배출된다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 제조된(또는 제조될 수 있는) 열가소성 몰딩 조성물 및 몰딩에 관한 것이다.
압출기, 특히 트윈-스크류 압출기는 열가소성 (공)중합체, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 또는 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA)를 제조하는데 사용될 수 있음이 종래기술로부터 알려졌다. 여기서 출발 재료, 특히 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 및 폴리부타디엔, 그리고 아크릴레이트 고무는 각각 압출기로 도입된다. 압출기 내에서, 출발 재료는 용융되어 몰딩 조성물 또는 중합체 블렌드를 제공하도록 혼합 또는 분산된다. 여기에서 도입된 폴리부타디엔 및 아크릴레이트 고무는 각각 스티렌-아크릴로니트릴 매트릭스 내에 분산된다.
WO 2009/103714는 몰딩 조성물의 압출을 위한 트윈-스크류 압출기를 개시한다. 여기서 트윈-스크류 압출기는 배럴의 공동회전하는 두 개의 스크류를 포함한다. 트윈-스크류 압출기는 공급 구역, 전이 구역 및 배출 구역을 추가로 포함한다. 출발 재료는 공급 구역으로 도입되며, 이를 위해서 공급 구역은 유입구를 구비한다. 여기에서 출발 재료는 고체 형태, 특히 펠릿 형태일 수 있지만, 용융된 상태로, 따라서 점성 형태로 공급 구역 내에 도입될 수도 있다. 두 개의 스크류는 공급 구역에 출발 재료를 수용하며, 계속하여 운반 및 조밀화를 제공한다. 공급 구역에 이어지는 전이 구역에서, 몰딩 조성물은 용융되고 균질화된다. 배출 구역에서, 용융된 몰딩 조성물의 추가 균질화가 발생한다. 고체 입자의 남아있는 잔류물이 용융된다. 또한, 구성요소 재료의 균일한 분포가 획득된다. 용융물은 또한 균일한 온도가 된다. 배출 구역에서, 펠릿화를 위해 필요한 압력이 또한 발생된다.
WO 1998/13412는 적어도 하나의 배플(baffle)을 갖는 적어도 하나의 스퀴즈 섹션 및 그와 연관되어 제 1 배플의 상류에 있는 탈수구를 구비하는 스크류-기반 기계를 기술한다. 스크류-기반 기계는 또한 최종 가소화 섹션 이후에 환기 섹션을 포함한다. 환기구 및 탈수구는 압출 재료의 누출을 방지하는 장치를 가질 수 있다. 유지 나사는 그러한 목적으로 선호되는 것으로 기술되었다.
스크류-기반 기계가 열가소성 몰딩 조성물의 탈휘발화 및 탈수에 사용될 수 있다는 것 또한 공지되어있다. EP-A 0735077은 탄성중합체 성분의 기계적 탈수 및 스크류-기반 기계 내의 열가소성 중합체와의 혼합을 통한 충격 보강된 열가소성 수지의 제조를 기술한다. 탈수구는 유지 나사를 가지며 초대기압 하에서 동작된다.
JP S02-286208(1990)은 두 개의 스크류를 가진 압출기에 의한 세 가지 서로 다른 탈수 방법을 개시한다. 각각의 경우에서, 액체 및 기체 형태의 습기가 스트레이너 케이지를 통해 압출 조성물로부터 제거된다.
JP H57-167303(1982)의 문헌에서, 이 경우 예로서 중합체 입자의 슬러리와 같은 압출 조성물이 트윈-스크류 압출기에 첨가되고, 탈수되고, 탈휘발화하며 반죽된다. 액체 형태의 물은 압착 구역의 압출기 상류로부터 나올 수 있다. 잔여 수분은 기체 형태로 나올 수 있다. 스트레이너 케이지가 탈수구로서 사용된다.
JP H60-222223(1985)은 액체 형태의 물이 압출 재료, 바람직하게는 식품 또는 다른 재료로부터 제거되는 방법을 개시한다. 탈수는 트윈-스크류 압출기에 의해 달성된다. 수분은 진공 펌프에 연결된 구멍을 통해 역방향으로 배출된다.
WO 2004/028781은 열가소성 플라스틱의 압출 장치, 특히 스크류-기반 기계를 나타낸다. 이 장치는 예로서 철망이 장착된 환기구 및 탈수구를 포함한다.
WO 2015/004112는 압출기에 의한 열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 동일한 일반적인 유형의 방법을 개시한다. 여기서 압출기는 특히 물을 함유하는 고무가 도입되는 첨가 섹션, 고무가 어느 정도 탈수되는 스퀴즈 섹션 및 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)가 도입되는 투입 섹션을 포함한다. 고무 및 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)가 혼합되어 열가소성 몰딩 조성물이 획득된다. 압출기는 또한 존재하는 물이 결과적으로 증발되는, 열가소성 몰딩 조성물이 혼합되는 가소화 섹션 또는 혼합 섹션, 열가소성 몰딩 조성물로부터 수증기가 제거되는 환기 섹션 및 열가소성 몰딩 조성물이 배출되는 배출 구역을 더 포함한다. 압출기 스크류는 압출기 내에서 회전한다.
여기서 압출기 내의, 특히 혼합 섹션 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도는 예를 들어 220 내지 240℃, 예로서 230℃이다. 이 온도는 회전식 압출기 스크류로부터 도입된 기계적 에너지를 통한 열의 도입을 통해 주로 획득된다. 또한 압출기의 배럴 섹션에 외부 가열을 제공하는 것이 일반적이다.
도입된 고무는 존재하는 물에 용해된 염을 포함할 수 있다. 물의 증발에 따라 다양한 크기의 염 입자가 발생한다. 물의 증발은 특히 혼합 구역에서 발생한다.
배출 구역에서, 보다 큰 염 입자는 펠릿화 다이 또는 다이 플레이트 내의 천공을 적어도 어느 정도 차단할 수 있다. 스트랜드 펠릿화의 경우에서, 이것은 배출된 필라멘트의 지름을 감소시킨다. 일단 배출된 필라멘트의 지름이 과도하게 감소되면, 필라멘트의 파손이 발생할 수 있다. 수중 펠릿화의 경우에서, 배출된 열가소성 몰딩 조성물의 지름이 다시 감소된다. 따라서 초핑(chopping)은 감소된 부피와 감소된 질량을 가진 펠릿을 생산한다. 이러한 감소된 크기의 펠릿에 사용되는 다른 용어는 "언더사이즈드(undersized)"이다.
만약 배출 구역 내의 비교적 큰 염 입자가 펠릿화 다이의 천공을 통과하는데 성공하면, 이들은 배출된 펠릿화된 열가소성 몰딩 조성물에 존재하며, 특히 만약 열가소성 몰딩 조성물이 박막을 제공하도록 추가 처리되는 경우 표면 결함으로 보일 수 있다. 따뜻한 물과 접촉할 때, 비교적 작은 염 입자는 또한 팽창할 수 있으며 유사하게 열가소성 몰딩 조성물 상의 표면 결함의 형태로 보일 수 있는 염 알갱이를 형성할 수 있다.
본 발명의 목적은 압출기의 배출 구역에서 펠릿화 다이의 천공 차단을 감소시키고 배출된(펠릿화된) 열가소성 몰딩 조성물 내의 염 입자의 형성을 방지하는 것에 기초한다.
상기 목적은 청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 압출기에 의한 열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 방법을 통해 본 발명에서 달성된다.
다양한 열가소성 몰딩 조성물 및 열가소성 수지는 당업자에게 수년 동안 알려져 왔으며, 그 예는 폴리아미드, 폴리카보네이트, 스티렌 중합체, 스티렌 공중합체 및 이들 중합체의 혼합물이다. 스티렌 공중합체 중에서도 예로서 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 및 고무-변형된 스티렌 공중합체, 예로서 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA)가 있다.
열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 동일한 일반적인 유형의 방법은 압출기를 사용하며, 이것은 적어도 하나의 공급 구역, 적어도 하나의 혼합 섹션, 적어도 하나의 환기 섹션 및 적어도 하나의 배출 구역을 포함한다. 적어도 하나의 공급 구역에서 물을 함유하는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분, 그리고 또한 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분이 도입되고, 적어도 하나의 혼합 섹션에서 열가소성 몰딩 조성물이 혼합되고 존재하는 물이 증발되며, 적어도 하나의 환기 섹션에서 열가소성 몰딩 조성물로부터 수증기가 제거되고, 적어도 하나의 배출 구역에서 열가소성 몰딩 조성물이 배출된다. 이를 위해서, 배출 구역은 예로서 펠릿화 다이를 구비하며, 이것의 천공을 통해서 열가소성 몰딩 조성물이 배출된다.
본 발명에서, 혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션 중 적어도 하나는 혼합 섹션 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 유지된다.
여기서 혼합 섹션 내의 혼합 배럴 섹션들이 전체적으로 혼합 섹션 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 유지되는 것이 바람직하다.
혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션은 혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션의 어떠한 능동적인 가열도 없이 동일하거나 더 낮은 온도로 유지될 수 있다. 따라서 혼합 배럴 섹션은 단열식으로 동작될 수 있다. 그러나 혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션의 능동적인 냉각을 위해 공기-냉각 또는 액체-냉각을 사용하는 것 또한 가능하다.
놀랍게도, 혼합 섹션 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도와 같거나 더 낮은 온도로 유지될 때 혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션 중 적어도 하나는 물의 증발이 열가소성 몰딩 조성물에 잔류하는 비교적 작은 염 결정만을 생성한다는 점이 발견되었다. 이러한 비교적 작은 염 결정은 펠릿화 다이의 천공을 차단하지 않고 이것을 관통할 수 있다. 비교적 작은 염 결정은 또한 열가소성 몰딩 조성물 내의 균질한 분포를 가지며, 물과 접촉한 후에도 열가소성 몰딩 조성물의 표면상에 가시적인 염 알갱이를 형성하지 않는다.
혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션 중 적어도 하나가 유지되는 온도는 유리하게는 혼합 섹션 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도보다 적어도 10K 더 낮다. 혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션 중 적어도 하나가 유지되는 온도는 혼합 섹션 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도보다 적어도 20K 더 낮은 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 환기 섹션의 적어도 하나의 배럴 섹션은 환기 섹션의 배럴 섹션의 온도는 혼합 섹션의 적어도 하나의 혼합 배럴 섹션의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 배출 구역의 적어도 하나의 배럴 섹션은 배출 구역의 배럴 섹션의 온도는 혼합 섹션의 적어도 하나의 혼합 배럴 섹션의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 공급 구역의 적어도 하나의 배럴 섹션은 공급 구역의 배럴 섹션의 온도는 혼합 섹션의 적어도 하나의 혼합 배럴 섹션의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열된다.
본 발명의 가능한 실시예에서, 물을 함유하는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분 및 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분이 압출기의 공급 구역에 함께 도입될 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가의 발전에서, 압출기의 적어도 하나의 공급 구역은 적어도 하나의 첨가 섹션, 적어도 하나의 스퀴즈 섹션 및 적어도 하나의 투입 섹션을 포함한다. 여기서 적어도 하나의 첨가 섹션에서는 물을 함유하는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분이 도입되고, 적어도 하나의 스퀴즈 섹션에서는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분이 어느 정도 탈수되며, 적어도 하나의 투입 섹션에서는 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분이 도입된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 투입 섹션의 배럴 섹션의 적어도 하나는 투입 섹션의 배럴 섹션의 온도가 혼합 섹션의 혼합 배럴 섹션의 적어도 하나의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열된다.
압출기의 공급 구역의 첨가 섹션 내에 도입되는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분은 바람직하게는 탄성중합체이다. 탄성중합체 특성을 가지며 압출기에 도입 될 수 있는 임의의 중합체가 여기에서 탄성중합체로서 사용될 수 있다. 다양한 탄성중합체의 혼합물을 사용하는 것 또한 가능하다.
이러한 탄성중합체의 알려진 예는, 예로서 SAN 공중합체인 비닐방향족 화합물을 기재로 하는 외부 그래프트 쉘을 갖는 공액 디엔, 예로서 부타디엔의 중합체이다.
비닐방향족 화합물에 기초한 중합체, 예를 들어 SAN 공중합체로 그래프트 된 아크릴산의 C1- 내지 C12- 알킬 에스테르, 예를 들어 n-부틸 아크릴레이트 또는 에틸헥실 아크릴레이트로 제조된 가교결합된 중합체를 기재로 하는 알려진 그래프트 고무가 또한 알려져있다. 본질적으로 공액 디엔 및 C1- 내지 C12- 알킬 아크릴레이트, 예를 들어 부타디엔-n-부틸 아크릴레이트 공중합체로 제조된 공중합체, 그리고 SAN 공중합체, 폴리스티렌 또는 PMMA로 제조된 외부 그래프트를 포함하는 친숙한 그래프트 고무 또한 존재한다. 종래의 방법, 특히 유화 중합 또는 현탁 중합에 의한 이들 그래프트 고무의 제조는 공지되어있다.
압출기의 공급 구역의 첨가 섹션 내에 도입되는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분은 바람직하게는 고무이다. 특히 고무는 여기에서 미립자이다. 다른, 일반적으로 비-탄성중합체인 중합체로 제조된 그래프트-온 쉘을 갖는 고무가 특히 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 압출기 내에 부분적으로 탈수된 재료로서 도입된 그래프트 고무는 50 중량% 이하의 잔류 수분, 특히 바람직하게는 25 중량% 내지 40 중량%의 잔류 수분을 포함한다.
2-단계 또는 다단계 구조를 갖는 그래프트 고무를 사용하는 것 또한 가능하고, 여기에서 하나 이상의 단량체 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 스티렌, 알킬스티렌, 아크릴산 또는 메타크릴산, 그리고 또한 가교결합 단량체일 수도 있는 소량의 다른 단량체의 C1- 내지 C12-알킬 에스테르의 중합을 통해 탄성중합체 그래프트 베이스 또는 그래프트 단계가 획득되며, 경질 그래프트 단계는 스티렌, 알킬스티렌, 아크릴로니트릴 및 메틸 메타크릴레이트의 단량체 중 하나 이상으로부터 중합된다.
부타디엔/스티렌/아크릴로니트릴, n-부틸 아크릴레이트/스티렌/아크릴로니트릴, 부타디엔/n-부틸 아크릴레이트/스티렌/아크릴로니트릴, n-부틸 아크릴레이트/메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트/스티렌/메틸 메타크릴레이트, 부타디엔/스티렌/아크릴로니트릴/메틸 메타크릴레이트 및 부타디엔/n-부틸 아크릴레이트/메틸 메타크릴레이트/스티렌/아크릴로니트릴에 기초한 중합체로 제조된 그래프트 입자가 바람직하다. 코어 또는 쉘로 중합화됨에 따라, 관능기를 갖는 극성 단량체, 또는 가교결합 단량체가 10 중량%까지 존재할 수 있다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)의 제조를 위해, 폴리부타디엔을 포함하는 고무가 압출기의 공급 구역의 첨가 섹션 내에 도입된다. SAN-그래프트된 폴리부타디엔이 특히 여기서 사용될 수 있다.
아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA)의 제조를 위해, 아크릴레이트, 예로서 부틸 아크릴레이트를 포함하는 고무가 압출기의 공급 구역의 첨가 구역 내에 도입된다. 그러나 예를 들어 SAN-그래프트된 알킬 아크릴레이트를 사용하는 것 또한 가능하다.
압출기의 공급 구역의 투입 섹션에 도입되는 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분은 바람직하게는 (매트릭스로서의) 열가소성 중합체, 예로서 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 염화물, 폴리아미드(예로서, Terblend®) 또는 이들 중합체의 혼합물이다.
다른 적합한 열가소성 중합체는 폴리카보네이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰 및 폴리아미드, 그리고 이들 열가소성 수지의 혼합물이다. 또한 열가소성 탄성중합체, 예로서 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 사용하는 것 또한 가능하다.
제 2 성분으로서 스티렌/말레산 무수물, 스티렌/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/말레산 무수물/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/메틸 메타크릴레이트/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/메틸 메타크릴레이트, 스티렌/메틸 메타크릴레이트/말레산 무수물, 메틸 메타크릴레이트/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/이미드화 메틸 메타크릴레이트, 이미드화 PMMA, 또는 이들 중합체의 혼합물에 기초한 공중합체를 사용하는 것이 동일하게 가능하다.
언급된 모든 열가소성 중합체에서, 스티렌의 일부 또는 전부는 알파-메틸스티렌, 또는 고리-알킬화된 스티렌, 또는 아크릴로니트릴로 대체될 수 있다. 전술된 것 중에서도 특히 적합한 열가소성 중합체는 알파-메틸스티렌/아크릴로니트릴, 스티렌/말레산 무수물, 스티렌/메틸 메타크릴레이트 및 이미드화 말레산 무수물과의 공중합체를 기재로 한 것이다.
압출기의 공급 구역의 투입 섹션 내에 도입되는 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분은 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)인 것이 바람직하다.
제 2 성분은 압출기의 공급 구역 내의 투입 섹션에서 용융물로서 도입되는 것이 바람직하다.
제 2 성분으로서 사용될 수 있는 열가소성 중합체는 연속적인 벌크 또는 용액 중합반응에 의해 제조되는 것이 바람직하며, 생성된 용융물은 임의로 용매를 제거한 후 압출기의 공급 구역의 투입 섹션 내에 예를 들어 용융 펌프에 의해서 연속적으로 직접 도입된다. 그러나 유화 중합, 현탁 중합 또는 침전 중합에 의한 생산 또한 가능하며, 여기에서 중합체가 추가의 동작 단계에서 중합체가 액상으로부터 분리된다. 제조 방법의 세부사항은 예로서 Kunststoffhandbuch, R. Vieweg 및 G. Daumiller 편저, vol. V, "Polystyrol"[Polystyrene], Carl-Hanser-Verlag, Munich, 1969, 118 내지 124 페이지에 기술되었다.
본 발명의 방법은 압출기의 배출 구역으로부터 배출시에 펠릿화 다이의 천공을 막지 않거나 또는 무시할 수 있는 정도의 차단을 발생시키며, 자신의 표면에 가시적인 염 알갱이를 갖지 않는 열가소성 몰딩 조성물을 제조한다. 본 발명은 또한 몰딩 조성물 및 몰딩, 그리고 이 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예는 아래의 도면, 상세한 설명 및 청구범위에 기초하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 압출기의 개략적인 단면도이다.
도 1에 개략적으로 도시된 압출기(10)는 여기에서 트윈-스크류 압출기로서 구성된다. 여기서 압출기(10)는 평행한 축 둘레로 회전하는 두 개의 압출기 스크류를 갖는다. 여기서 두 개의 압출기 스크류는 압출기(10)의 가늘고 긴 배럴 내에 배치된다. 압출기(10)는 열가소성 몰딩 조성물, 특히 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 또는 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA)의 제조에 사용된다.
하류 방향에서 보았을 때 전달 방향에서, 압출기(10)는 첨가 섹션(22), 스퀴즈 섹션(24), 투입 섹션(26), 혼합 섹션(30), 환기 섹션(40) 및 배출 구역(50)을 가진다. 여기서 압출기(10)의 개별 섹션 및 영역은 플랜지에 의해 서로 연결된 배럴 섹션을 갖는다.
압출기(10)의 첨가 섹션(22)은 필요한 열가소성 몰딩 조성물의 물을 함유하는 제 1 성분을 도입시키는 역할을 한다. 압출기(10)의 스퀴즈 섹션(24)은 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분을 부분적으로 탈수시키는 역할을 한다. 압출기(10)의 투입 섹션(26)은 필요한 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분의 도입을 담당한다.
여기서 스퀴즈 섹션(24)은 필수적인 것이 아니다. 탈수는 예로서 혼합 섹션(30)에서도 일어날 수 있다. 투입 섹션(26) 또한 필수적이지 않다. 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분은 또한 첨가 섹션(22)에서 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분과 함께 압출기(10)로 도입될 수도 있다.
첨가 섹션(22), 스퀴즈 섹션(24) 및 투입 섹션(26)은 함께 압출기(10)의 공급 구역(20)을 형성한다. 여기서 공급 구역(20)은 첨가 섹션(22) 및 투입 섹션(26)과 함께, 필요한 열가소성 몰딩 조성물의 성분들의 도입을 위한 두 섹션을 가진다. 또한 공급 구역(20)이 필요한 열가소성 몰딩 조성물의 모든 성분을 도입시키는 역할을 하는 이러한 섹션을 오직 하나만 갖는 것 또한 가능하다. 따라서 압출기(10)의 공급 구역(20)은 물을 함유하는 열가소성 몰딩 조성물의 도입을 담당한다.
압출기(10)의 혼합 섹션(30)은 열가소성 몰딩 조성물을 혼합하는 역할을 한다. 혼합 과정 중에, 열가소성 몰딩 조성물에 존재하는 물 역시 증발된다. 압출기(10)의 환기 섹션(40)은 수증기가 통과해서 나갈 수 있는 환기구를 가지며, 따라서 이러한 수증기가 열가소성 몰딩 조성물로부터 제거된다.
압출기(10)의 배출 구역(50)은 압출기(10)로부터 열가소성 몰딩 조성물을 배출시키는 역할을 한다. 이를 위해, 배출 구역(50)은 복수의 천공을 가진 펠릿화 다이(60)를 구비한다. 열가소성 몰딩 조성물이 배출 구역(50)으로부터 배출될 때, 이것은 펠릿화 다이(60)의 천공을 통과하도록 가압된다. 배출 구역(50)은 펠릿화 다이(60) 대신 다이 플레이트를 가질 수도 있다.
첨가 섹션(22), 스퀴즈 섹션(24), 투입 섹션(26), 혼합 섹션(30), 환기 섹션(40) 및 배출 구역(50)은 특히 본 명세서에 도시되지 않은 외부 온도 제어 장비에 의해서 온도 조절이 가능한, 특히 가열될 수 있는 배럴 섹션을 각각 구비한다. 여기서 상기 외부 장비는 전기적으로 동작되는 가열 장비 또는 액체가 흐르는 가열 장비, 또는 냉각 장비일 수 있다.
여기서 혼합 섹션(30)은 제 1 혼합 배럴 섹션(31) 및 제 2 혼합 배럴 섹션(32)을 구비한다. 혼합 섹션(30)의 제 1 혼합 배럴 섹션(31)은 상류에 위치하여 투입 섹션(26)에 인접한다. 혼합 섹션(30)의 제 2 혼합 배럴 섹션(32)은 하류에 위치하여 환기 섹션(40)에 인접한다.
여기서 외부 온도 제어 장비의 개별 품목은 서로 독립적으로 동작될 수 있다. 따라서 압출기(10)의 개별 섹션 또는 구역의 배럴 섹션을 제어된 방식으로 가열 또는 냉각시키는 것이 가능한 동시에 압출기(10)의 다른 섹션 또는 구역을 통한 배럴 섹션의 온도 제어는 존재하지 않는다. 특히, 혼합 섹션(30)의 제 1 혼합 배럴 섹션(31) 및 제 2 혼합 배럴 섹션(32)은 서로 독립적으로 온도 제어될 수 있다.
열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위해, 물을 포함하는 필요한 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분이 압출기(10)의 첨가 섹션(22) 내로 도입된다. 여기서 제 1 성분은 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 35 중량%, 특히 약 30 중량%의 물 함량을 갖는 특정 고무이다.
첨가 섹션(22) 내에 도입된 고무는 압출기(10)의 트윈-스크류 시스템에 의해 스퀴즈 섹션(24)으로 운반된다. 고무의 부분적인 탈수가 스퀴즈 섹션(24)에서 발생한다. 여기서 스퀴즈 섹션(24)의 배럴 섹션은 도시되지 않은 온도 제어 장비에 의해 온도 조절, 특히 냉각된다.
필요한 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분은 압출기(10)의 투입 섹션(26)으로 도입된다. 여기에서 제 2 성분은 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)이다.
여기서 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)는 용융물로서 투입 섹션(26) 내에 도입된다. 여기서 투입 섹션(26)의 배럴 섹션은 도시되지 않은 가열 장비에 의해 가열된다.
여기서 고무는 압출기(10)의 트윈-스크류 시스템에 의해 스퀴즈 섹션(24)으로부터 투입 섹션(26)으로 운반되어 열가소성 몰딩 조성물을 제공하도록 투입 섹션(26) 내에 도입된 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)와 혼합된다. 열가소성 몰딩 조성물은 압출기(10)의 트윈-스크류 시스템에 의해 투입 섹션(26)으로부터 혼합 섹션(30)으로 계속 운반된다. 열가소성 몰딩 조성물의 추가 혼합은 압출기(10)의 혼합 섹션(30)에서 발생한다.
여기서 혼합 섹션(30) 내의 열가소성 몰딩 조성물의 측정된 온도는 약 230℃이다. 압출기(10)의 혼합 섹션(30)에서의 추가 혼합 중에, 열가소성 몰딩 조성물에 여전히 존재하는 물이 증발된다. 증발에 의해 생성된 수증기는 환기 섹션(40) 내에 제공된 환기구를 통해 압출기(10) 밖으로 배출된다. 증발에 의해 생성된 수증기가 따라서 열가소성 몰딩 조성물로부터 제거된다.
열가소성 몰딩 조성물은 압출기(10)의 트윈-스크류 시스템에 의해 혼합 섹션(30)으로부터 환기 섹션(40) 내로 계속 운반되고, 생성된 수증기는 환기구를 통해 압출기(10)로부터 배출된다.
환기 섹션(40)으로부터, 열가소성 몰딩 조성물은 압출기(10)의 트윈-스크류 시스템에 의해 배출 구역(50)으로 계속 운반된다. 배출 구역(50)에서 열가소성 몰딩 조성물은 압출기(10)로부터 배출된다. 열가소성 몰딩 조성물은 펠릿화 다이(60) 내의 천공을 통해 압출기(10) 밖으로 가압된다.
그 다음 압출기(10)로부터 배출된 열가소성 몰딩 조성물이 여기에 도시되지 않은 펠리타이저(pelletizer) 장치 내에서 펠릿화된다. 여기에서의 펠릿화는 수중 펠릿화의 형태를 취하는 것이 바람직하다. 이 과정에서, 펠릿화 다이(50) 상의 천공(60)으로부터 나오는 필라멘트는 회전 블레이드에 의해 규정된 길이로 초핑된다. 블레이드, 그리고 또한 이머징 필라멘트는 여기에서 워터 챔버 내에 위치된다. 따라서 초핑 과정은 펠릿을 생산한다. 대안으로서, 수조에서 스트랜드 펠릿화를 수행하는 것 또한 가능하다. 예시 및 청구범위는 본 발명의 설명을 제공한다.
열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위해 종래 기술로부터 알려진 방법에서, 혼합 섹션(30)의 제 1 혼합 배럴 섹션(31) 및 제 2 혼합 배럴 섹션(32)은 약 240℃의 온도로 가열된다. 이것은 15일의 평균 동작 시간을 부여한다. 여기서 동작 시간은 압출기(10)가 중단 없이 열가소성 몰딩 조성물을 제조하는 시간이다.
여기에서 동작 시간은 압출기(10)의 다이 플레이트의 천공 또는 펠릿화 다이(60) 내의 천공이 어느 정도 또는 완전히 차단될 때 종료되며, 펠릿화 다이(60) 또는 다이 플레이트는 세척을 필요로 한다.
열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 제 1 실험에서, 혼합 섹션(30)의 제 1 혼합 배럴 섹션(31)은 약 240℃의 온도로 가열된다. 제 2 혼합 배럴 섹션(32)은 단열적으로 동작된다. 이것은 약 30일의 동작 시간을 부여한다.
열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 제 2 실험에서, 혼합 섹션(30)의 제 2 혼합 배럴 섹션(32)이 약 240℃의 온도로 가열된다. 제 2 혼합 배럴 섹션(31)은 단열적으로 동작된다. 이것은 마찬가지로 30일의 동작 시간을 부여한다.
열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 제 3 실험에서, 혼합 섹션(30)의 제 1 혼합 배럴 섹션(31) 및 제 2 혼합 배럴 섹션(32)이 단열적으로 동작된다. 이것은 40일의 동작 시간을 부여한다.
열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 제 4 실험에서, 혼합 섹션(30)의 제 1 혼합 배럴 섹션(31)은 약 200℃의 온도로 온도 제어된다. 제 2 혼합 배럴 섹션(32)은 마찬가지로 약 200℃의 온도로 온도 제어된다. 이것은 45일의 동작 시간을 부여한다. 열가소성 몰딩 조성물의 제조를 위한 제 5 실험에서, 혼합 섹션(30)의 제 1 혼합 배럴 섹션(31)은 약 200℃의 온도로 온도 제어된다. 제 2 혼합 배럴 섹션(32)은 약 240℃의 온도로 온도 제어된다. 이것은 40일의 동작 시간을 부여한다.
10: 압출기
20: 공급 구역
22: 첨가 섹션
24: 스퀴즈 섹션
26: 투입 섹션
30: 혼합 섹션
31: 제 1 혼합 배럴 섹션
32: 제 2 혼합 배럴 섹션
40: 환기 섹션
50: 배출 구역
60: 펠릿화 다이

Claims (15)

  1. 압출기(10)에 의한 열가소성 몰딩 조성물의 제조 방법으로서,
    적어도 하나의 공급 구역(20),
    적어도 하나의 혼합 섹션(30),
    적어도 하나의 환기 섹션(40) 및
    적어도 하나의 배출 구역(50)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 공급 구역(20)에서, 물을 함유하는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분, 그리고 또한 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분이 도입되고,
    상기 적어도 하나의 혼합 섹션(30)에서, 열가소성 몰딩 조성물이 혼합되고 존재하는 물이 증발되며,
    상기 적어도 하나의 환기 섹션(40)에서, 열가소성 몰딩 조성물로부터 수증기가 제거되고,
    상기 적어도 하나의 배출 구역(50)에서, 열가소성 몰딩 조성물이 배출되며,
    상기 혼합 섹션(30)의 혼합 배럴 섹션(31, 32) 중 적어도 하나는 상기 혼합 섹션(30) 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 유지되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 배럴 섹션(31, 32) 중 적어도 하나가 유지되는 온도는 가소화 섹션(30) 내의 열가소성 몰딩 조성물의 온도보다 적어도 10K, 바람직하게는 적어도 20K만큼 더 낮은 것으로 특징지어지는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    환기 섹션(40)의 적어도 하나의 배럴 섹션은 상기 환기 섹션(40)의 배럴 섹션의 온도가 적어도 하나의 혼합 배럴 섹션(31, 32)의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배출 구역(50)의 적어도 하나의 배럴 섹션은 상기 배출 구역(50)의 배럴 섹션의 온도가 적어도 하나의 혼합 배럴 섹션(31, 32)의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공급 구역(20)의 적어도 하나의 배럴 섹션은 상기 공급 구역(20)의 배럴 섹션의 온도가 적어도 하나의 혼합 배럴 섹션(31, 32)의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    물을 함유하는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분 및 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분이 상기 공급 구역(20)에 함께 도입되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공급 구역(20)은,
    적어도 하나의 첨가 섹션(22),
    적어도 하나의 스퀴즈 섹션(24) 및
    적어도 하나의 투입 섹션(26)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 첨가 섹션(22)에서, 물을 함유하는 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분이 도입되고,
    상기 적어도 하나의 스퀴즈 섹션(24)에서, 열가소성 몰딩 조성물의 제 1 성분이 어느 정도 탈수되며,
    상기 적어도 하나의 투입 섹션(26)에서, 열가소성 몰딩 조성물의 제 2 성분이 도입되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    투입 섹션(26)의 배럴 섹션의 적어도 일부분은 상기 투입 섹션(26)의 배럴 섹션의 일부분의 온도가 혼합 배럴 섹션(31, 32)의 적어도 일부분의 온도보다 높도록 하는 방식으로 가열되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 첨가 섹션(22)에 도입된 제 1 성분은 고무인 것으로 특징지어지는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고무는 적어도 하나의 폴리부타디엔을 포함하는 것으로 특징지어지는, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 고무는 적어도 하나의 아크릴레이트 고무, 특히 하나의 부틸 아크릴레이트 고무를 포함하는 것으로 특징지어지는, 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 투입 섹션(26)에 도입된 제 2 성분은 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)인 것으로 특징지어지는, 방법.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 성분은 상기 적어도 하나의 투입 섹션(26) 내에 용융물로서 도입되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 열가소성 몰딩 조성물.
  15. 제 14 항에 따른 열가소성 몰딩 조성물로부터 제조된 몰딩.
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