KR20210000319A

KR20210000319A - 발포제와 광물 사이의 표면 상호작용의 조정에 의한 제어된 폴리머 발포

Info

Publication number: KR20210000319A
Application number: KR1020207036915A
Authority: KR
Inventors: 네일 트리트; 지에 루; 캐롤라인 에블러
Original assignee: 이메리스 필트레이션 미네랄즈, 인크.
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2021-01-04
Also published as: KR20180022710A; EP3356454A4; BR112017028402A2; CN108026307B; JP7099952B2; EP3356454A1; WO2017059430A1; CN108026307A; JP2018531305A; KR102436691B1

Abstract

폴리머 폼의 제조 방법은 폴리머 조성물을 제공하는 단계, 알칼리 토금속 실리케이트를 폴리머 조성물에 도입하는 단계, 및 가스를 사용하여 폴리머 조성물을 발포시켜 폴리머 폼을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 폴리머 매트릭스의 제조 방법은 폴리머 조성물을 제공하는 단계, 알칼리 토금속 실리케이트로 폴리머 조성물을 핵형성시키는 단계, 및 발포제를 사용하여 폴리머 조성물로부터 폴리머 폼을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머 폼 내의 셀의 핵형성을 용이하게 할 수 있다. 폴리머 폼 조성물은 폴리머계 폼 매트릭스 및 폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내의 알칼리 토금속 실리케이트를 포함할 수 있다.

Description

발포제와 광물 사이의 표면 상호작용의 조정에 의한 제어된 폴리머 발포{CONTROLLED POLYMER FOAMING BY TUNING SURFACE INTERACTIONS BETWEEN BLOWING AGENTS AND MINERALS}

우선권 주장

본 PCT 국제 출원은 2015년 10월 2일자 출원된 미국 가 특허 출원 제62/236,300호 및 2015년 11월 3일자 출원된 유럽 특허 출원 제 EP 15290282.1호의 우선권의 이익을 주장하며, 이의 주제는 그의 전체가 참고로 본원에서 인용된다.

개시의 분야

본 개시는 개선된 셀 구조를 가지며 적어도 하나의 알칼리 토금속 실리케이트를 조핵제로서 사용하는 폴리머계(polymer-based) 폼에 관한 것이다. 본 개시는 또한 조핵제로서 적어도 하나의 알칼리 토금속 실리케이트를 사용하는 폴리머계 폼을 제공하는 방법에 관한 것이다.

경량 폴리머 물질로부터 형성된 경량 부품은 식품 포장 및 자동차 산업과 같은 많은 용도에 사용된다. 경량 폴리머 물질과 관련된 주요 과제 중 하나는 더욱더 가벼운 성분이지만 더 무거운 성분의 기계적 특성을 유지하는 성분의 개발에 있다. 경량 성분을 개발하기 위한 가능한 전략은 중량 또는 밀도를 감소시키기 위한 기본 물질의 발포를 포함할 수 있다. 발포는 강화 및/또는 기능성 충전제를 셀 조핵제 또는 촉진제로 작용하는 폼에 혼입시키는 것을 포함할 수 있다. 셀 조핵제는 셀 핵형성(nucleation)을 향상시키기 위해 폴리머 발포 공정에 사용될 수 있다. 조핵제가 존재하면, 비균질 핵형성은 폴리머 발포 공정 동안 셀 핵형성의 우세한 모드가 된다.

폴리프로필렌 폼이 공지되어 있지만, 이들은 종래의 폴리프로필렌에 비해 감소된 강성 및 기계적 강도를 가지며, 현재 발포 공정은 바람직한 기계적 특성을 유지하면서 중량을 감소시키기에 불충분할 수 있다. 유가 상승은 또한 플라스틱 수지 및 완성된 플라스틱 제품의 생산 비용 상승에도 기여하고 있다. 플라스틱 수지 비용은 전형적으로 임의의 주어진 플라스틱 제품의 총 비용의 50% 내지 60%에 달하며; 따라서 플라스틱 제품의 기계적 및 기타 특성을 유지하는 동시에 플라스틱의 수지량을 감소시키는 것은 상당한 경제적 이익을 제공할 수 있다.

폴리머 폼은 폴리머 내에 가스 버블이 형성되어 생성된 셀 구조를 갖는 물질로 기술될 수 있다. 폴리머 폼은 저밀도, 높은 단열, 향상된 흡음 및 조정할 수 있는 기계적 특성을 비롯하여 이의 고체 유사체에 비해 특정 장점을 제공할 수 있다. 독립 셀(closed-cell) 폴리머 폼에서, 폼 셀의 크기 및 분포는 생성된 물리적 특성에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 폴리머의 임계 결함 크기보다 작은 셀 크기를 갖는 폼은 균열을 제한할 수 있고, 기계적 특성을 희생시킴이 없이 중량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 폴리머 폼 내에서 셀의 크기 및 분포를 제어하는 직접적인 전략을 개발하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 개선된 특성을 갖는 폴리머계 폼을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 또한 폴리머계 폼의 제조 방법을 제공하는 것도 바람직할 수 있다.

요약

본 개시의 한 양상에 따라, 폴리머 폼의 제조 방법은 폴리머 조성물을 제공하는 단계, 알칼리 토금속 실리케이트를 폴리머 조성물에 도입하는 단계, 및 가스를 사용하여 폴리머 조성물을 발포시켜 폴리머 폼을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머 매트릭스의 제조 방법은 폴리머 조성물을 제공하는 단계, 알칼리 토금속 실리케이트로 폴리머 조성물을 핵형성시키는 단계, 및 발포제를 사용하여 폴리머 조성물로부터 폴리머 폼을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머 폼 내의 셀의 핵형성을 용이하게 할 수 있다.

추가의 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 단계는 압출 혼합 공정을 이용하여 폴리머 조성물에 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 것을 포함할 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머 조성물은 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 폴리머 조성물은 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에틸렌이민, 폴리옥시메틸렌, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 및 이의 공중합체 및 블렌드로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머를 적어도 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 폴리머 조성물은 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리(에틸 비닐 아세테이트), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 이의 공중합체 및 블렌드로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머를 적어도 포함할 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머 조성물은 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리머 조성물은 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 이의 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 폴리머 조성물은 예를 들어, 폴리에스테르 또는 우레아-포름알데히드 폴리머와 같은 열경화성 폴리머를 포함할 수 있다. 추가의 양상에 따라, 폴리머 조성물은 폴리올레핀을 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 발포제는 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기 가스는, 예를 들어, 헥산, 프로판, 부탄, n-부탄, i-부탄, 펜탄, i-펜탄, n-펜탄, CHF₂Cl, CF₂ClCH₃, CHF₂CH₃, CHCl₂CF₃, CHFClCF₂Cl, CHFClCF₃, CH₂FCF₃, CH₃CF₃, CFCl₃, CF₂Cl₂, CFCl₂CF₂Cl, CF₂CLCF₂Cl, CH₃Cl, 또는 CH₂Cl₂를 포함할 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머 조성물은 폴리머 폼의 주요 성분일 수 있다. 예를 들어, 폴리머 조성물은 폴리머 폼의 약 50 중량% 초과, 폴리머 폼의 약 55 중량% 초과, 약 60 중량% 초과, 약 65 중량% 초과, 약 70 중량% 초과, 약 75 중량% 초과, 약 80 중량% 초과, 약 85 중량% 초과, 약 90 중량% 초과, 약 92 중량% 초과, 약 95 중량% 초과, 약 96 중량% 초과, 약 97 중량% 초과, 약 98 중량% 초과, 약 98.5 중량% 초과, 약 99 중량% 초과, 약 99.5 중량% 초과, 또는 약 99.7중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트 또는 조핵제는 폴리머 폼의 약 1 중량% 내지 약 30 중량% 범위, 예를 들어, 폴리머 폼의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 25 중량% 범위와 같은 양으로 존재할 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 베릴륨 실리케이트, 스트론튬 실리케이트, 또는 바륨 실리케이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 칼슘 실리케이트는 합성 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 칼슘 실리케이트는 예를 들어, 규회석(Wollastonite)과 같은 천연 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 예를 들어, 규조토-유도 칼슘 실리케이트와 같은 유도된 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 알칼리 토금속 실리케이트의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 알칼리 토금속 실리케이트에 부가하여 이차 광물을 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 이차 광물로서 마그네슘 옥시술페이트를 포함할 수 있다. 한 양상에서, 마그네슘 옥시술페이트는 약 1 내지 약 50, 예를 들어, 약 1 내지 약 40, 또는 약 10 내지 약 40과 같은 범위의 종횡비를 가질 수 있다. 다른 양상에서, 알칼리 토금속 실리케이트는 카올린, 벤토나이트, 활석, 녹니석 활석(chloritic talc), 분쇄된 팽창 펄라이트, 및 규조토로부터 선택되는 이차 광물을 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 작용화된 알칼리 토금속 실리케이트를 포함할 수 있다. 작용화된 알칼리 토금속 실리케이트는 가스 또는 폴리머 조성물 중 하나 이상과의 상호 작용을 향상시킬 수 있는 표면 처리를 가질 수 있다. 예를 들어, 표면 처리는 알칼리 토금속 실리케이트에 소수성을 부여할 수 있다. 다른 양상에 따라, 표면 처리는 실란, 실리콘 오일, 실록산, 지방산, 이의 염, 또는 이의 에스테르를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 지방산, 이의 염, 또는 이의 에스테르는 C8 이상의 사슬 길이를 가질 수 있다. 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 알칼리 토금속 실리케이트에 부가하여 이차 광물을 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 이차 광물로서 마그네슘 옥시술페이트를 포함할 수 있다. 한 양상에서, 마그네슘 옥시술페이트는 약 1 내지 약 50, 예를 들어, 약 1 내지 약 40, 또는 약 10 내지 약 40과 같은 범위의 종횡비를 가질 수 있다. 다른 양상에서, 알칼리 토금속 실리케이트는 카올린, 벤토나이트, 활석, 녹니석 활석, 분쇄된 팽창 펄라이트, 및 규조토로부터 선택되는 이차 광물을 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트와 같은 광물 조핵제는 높은 종횡비를 가질 수 있다.

더 추가의 양상에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 높은 종횡비의 활석, 높은 종횡비의 층상 활석, 높은 종횡비의 미세층상 활석, 높은 종횡비의 녹니석 활석, 높은 종횡비의 층상 녹니석 활석, 및 높은 종횡비의 미세층상 녹니석 활석 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제의 높은 종횡비는 습식 분쇄 공정에 의해 달성될 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 활석과 녹니석 활석의 블렌드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광물 조핵제는 광물로서 활석 및 이차 광물로서 녹니석 활석을 포함할 수 있거나, 또는 광물로서 녹니석 활석 및 이차광물로서 활석을 포함할 수 있다.

추가의 양상에 따라, 폴리머 폼 조성물은 약 1000 MPa 이상, 예를 들어, 약 1300 MPa 이상, 약 1500 MPa 이상, 약 1700 MPa 이상, 약 2000 MPa 이상, 약 2100 MPa 이상, 약 2300 MPa 이상, 또는 약 2500 MPa 이상과 같은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머 폼 조성물은 약 1000 MPa 내지 약 3000 MPa 범위, 예를 들어, 약 1300 MPa 내지 약 2800 MPa, 약 1500 MPa 내지 약 2300 MPa, 또는 약 2000 MPa 내지 약 2600 MPa 범위와 같은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머 폼 조성물은 제1 굴곡 탄성율을 가질 수 있다. 제1 굴곡 탄성율은 광물 및 이차 광물 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 비교 폴리머 폼 조성물의 굴곡 탄성율보다 더 클 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제 및 이차 광물 조핵제를 갖는 폴리머 폼 조성물은 광물 및 이차 광물 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 폴리머 폼 조성물에 비해 악영향을 미치지 않는 내 충격성을 가질 수 있다.

더 추가의 양상에 따라, 폴리머 폼 조성물은 동일한 부피의 비발포된 폴리머와 비교하여 약 5% 이상, 예를 들어, 동일한 부피의 비발포된 폴리머와 비교하여 약 10% 이상, 약 15% 이상, 또는 약 20% 이상과 같은 중량 감소를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머 폼 조성물은 동일한 부피의 비발포된 폴리머와 비교하여 약 5% 내지 약 30% 범위의 중량 감소를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 2.8 초과, 예를 들어, 약 3.0 이상, 약 3.5 이상, 또는 약 4.0 이상과 같은 라멜라리티 지수(lamellarity index)를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머 폼은 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼은 약 400 ㎛ 이하, 약 350 ㎛ 이하, 약 300 ㎛ 이하, 약 250 ㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이하, 약 150 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 25 ㎛ 이하, 또는 약 20 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머 폼은 약 10 ㎛ 내지 약 450 ㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼은 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머 폼은 폴리머 조성물의 임계 결함 크기보다 작은 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

추가의 양상에 따라, 폴리머 폼은 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼은 약 5.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 8.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 9.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.8　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.8　x　10⁸/㎤ 이상, 또는 약 3.0　x　10⁸/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

추가의 양상에 따라, 폴리머 폼은 약 3.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼은 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.0　x　10⁸/㎤, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 3.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.5　x　10⁸/㎤, 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤, 또는 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 10 ㎡/g 이상, 약 50 ㎡/g 이상, 약 75 ㎡/g 이상, 약 90 ㎡/g 이상, 약 100 ㎡/g 이상, 약 150 ㎡/g 이상, 약 200 ㎡/g 이상, 약 250 ㎡/g 이상, 또는 약 300 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 3.0 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 3 ㎡/g 내지 약 30 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 100 ㎡/g, 약 100 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 약 50 ㎡/g 내지 약 150 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 50 ㎡/g, 약 3 ㎡/g 내지 약 25 ㎡/g, 약 150 ㎡/g 내지 약 250 ㎡/g, 약 200 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 또는 약 100 ㎡/g 내지 약 200 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 1 ㎛ 이상, 예를 들어, 약 3 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 7 ㎛ 이상, 약 9 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상, 약 11 ㎛ 이상, 약 12 ㎛ 이상, 약 13 ㎛ 이상, 약 14 ㎛ 이상, 또는 약 15 ㎛ 이상과 같은 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 1 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 예를 들어, 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 약 6 ㎛, 약 6 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 9 ㎛ 내지 약 12 ㎛, 또는 약 12 ㎛ 내지 약 15 ㎛와 같은 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 상기 방법은 2 단계 압출 혼합 및 발포 공정을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에 따라, 상기 방법은 1 단계 사출 성형 발포 공정을 포함할 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 300 중량% 이상, 예를 들어, 약 320 중량% 이상, 약 350 중량% 이상, 약 370 중량% 이상, 약 400 중량% 이상, 약 420 중량% 이상, 또는 약 450 중량% 이상과 같은 오일 흡수율을 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 400 중량% 이상, 예를 들어, 약 420 중량% 이상, 약 450 중량% 이상, 약 470 중량% 이상, 약 500 중량% 이상, 약 520 중량% 이상, 약 550 중량% 이상, 또는 약 570 중량% 이상과 같은 물 흡수율을 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 1 내지 약 50, 예를 들어, 약 1 내지 약 25, 약 1.5 내지 약 20, 약 2 내지 약 10, 약 10 내지 약 40, 또는 약 20 내지 약 40과 같은 범위의 종횡비를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 염기성 pH를 가질 수 있다. 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트는 7 초과, 약 8 이상, 약 9 이상, 또는 약 10 이상의 pH를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머 폼은 각각의 비발포된 기본 물질과 비교하여 약 0.20 내지 0.90 범위, 예를 들어, 약 0.25 내지 약 0.40, 약 0.40 내지 약 0.60, 약 0.60 내지 약 0.80, 약 0.25 내지 약 0.35, 약 0.35 내지 약 0.50, 약 0.50 내지 약 0.75, 또는 약 0.60 내지 약 0.75 범위와 같은 상대 밀도를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머 폼 조성물은 폴리머계 폼 매트릭스 및 폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내의 광물 조핵제를 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 알칼리 토금속 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 활석, 녹니석 활석, 펄라이트, 분쇄된 팽창 펄라이트, 규조토, 유리 컬렛(cullet), 장석, 하석 섬장암, 또는 벤토나이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일반적으로 개별 활석 소판(수천 개의 기본 시이트)의 개별 소판 크기, 즉 세디그래프(Sedigraph) 방법에 의해 측정된 중앙 직경은 증착물의 형성 조건에 따라 약 1 ㎛에서 100 ㎛를 초과하여 변할 수 있다. 개별 소판 크기는 활석의 라멜라리티를 결정한다. 층상 정도가 큰 활석은 큰 개별 소판을 가질 것이며, 한편 미세 결정질 활석은 작은 소판을 가질 것이다. 모든 활석이 층상이라고 칭할 수 있지만, 이들의 소판 크기는 한 증착물과 다른 증착물이 상이하다. 작은 결정은 미세 결정질 활석으로 알려진 압축된 치밀 광석을 제공한다. 큰 결정은 거대결정질 활석으로 알려진 종이 같은 층에서 나온다. 알려진 미세결정질 활석 증착물은 몬타나(옐로우스톤) 및 호주(쓰리 스프링스)에 위치하고 있다. 미세결정질 구조에서, 활석 기본 입자는 큰 판으로 구성된 거대 결정질 구조와 비교할 때 작은 판으로 구성된다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 높은 종횡비를 가질 수 있다. 또 다른 양상에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 높은 종횡비의 활석, 높은 종횡비의 층상 활석, 높은 종횡비의 미세층상 활석, 높은 종횡비의 녹니석 활석, 높은 종횡비의 층상 녹니석 활석, 및 높은 종횡비의 미세층상 녹니석 활석 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

추가의 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 열가소성 폴리머 매트릭스 또는 열가소성 엘라스토머 매트릭스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또 다른 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리에틸렌 매트릭스, 폴리스티렌 매트릭스, 폴리프로필렌 매트릭스, 폴리우레탄 매트릭스, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA) 매트릭스, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 매트릭스, 또는 이의 공중합체 매트릭스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가의 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리올레핀 매트릭스를 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스를 형성하기 위해 사용되는 발포제는 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기 가스는 예를 들어, 헥산, 프로판, 부탄, n-부탄, i-부탄, 펜탄, i-펜탄, n-펜탄, CHF₂Cl, CF₂ClCH₃, CHF₂CH₃, CHCl₂CF₃, CHFClCF₂Cl, CHFClCF₃, CH₂FCF₃, CH₃CF₃, CFCl₃, CF₂Cl₂, CFCl₂CF₂Cl, CF₂CLCF₂Cl, CH₃Cl, 또는 CH₂Cl₂를 포함할 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리머 폼 조성물의 주요 성분일 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리머 폼 조성물의 약 50 중량% 초과, 폴리머 폼 조성물의 약 55 중량% 초과, 약 60 중량% 초과, 약 65 중량% 초과, 약 70 중량% 초과, 약 75 중량% 초과, 약 80 중량% 초과, 약 85 중량% 초과, 약 90 중량% 초과, 약 92 중량% 초과, 약 95 중량% 초과, 약 96 중량% 초과, 약 97 중량% 초과, 약 98 중량% 초과, 약 98.5 중량% 초과, 약 99 중량% 초과, 약 99.5 중량% 초과, 또는 약 99.7 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다.

다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트 또는 조핵제는 폴리머 폼 조성물의 약 1 중량% 내지 약 30 중량% 범위, 예를 들어, 폴리머 폼 조성물의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 25 중량% 범위와 같은 양으로 존재할 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 베릴륨 실리케이트, 스트론튬 실리케이트, 또는 바륨 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 칼슘 실리케이트는 합성 칼슘 실리케이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 칼슘 실리케이트는 예를 들어, 규회석과 같은 천연 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 예를 들어, 규조토-유도 칼슘 실리케이트와 같은 유도된 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 알칼리 토금속 실리케이트의 블렌드를 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 작용화된 알칼리 토금속 실리케이트를 포함할 수 있다. 작용화된 광물 조핵제는 가스 또는 폴리머 조성물 중 하나 이상과의 상호 작용을 향상시키는 표면 처리를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 400 ㎛ 이하, 약 350 ㎛ 이하, 약 300 ㎛ 이하, 약 250 ㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이하, 약 150 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 25 ㎛ 이하, 또는 약 20　㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 10 ㎛ 내지 약 450 ㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100　㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리머의 임계 결함 크기보다 작은 평균 셀 크기를 가질 수 있다.

추가의 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 5.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 8.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 9.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.8　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.8　x　10⁸/㎤ 이상, 또는 약 3.0　x　10⁸/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

추가의 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 3.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.0　x　10⁸/㎤, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 3.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.5　x　10⁸/㎤, 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤, 또는 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 광물 조핵제는 약 10 ㎡/g 이상, 약 50 ㎡/g 이상, 약 75 ㎡/g 이상, 약 90 ㎡/g 이상, 약 100 ㎡/g 이상, 약 150 ㎡/g 이상, 약 200 ㎡/g 이상, 약 250 ㎡/g 이상, 또는 약 300 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 3.0 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 광물 조핵제는 약 3 ㎡/g 내지 약 30 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 100 ㎡/g, 약 100 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 약 50 ㎡/g 내지 약 150 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 50 ㎡/g, 약 3 ㎡/g 내지 약 25 ㎡/g, 약 150 ㎡/g 내지 약 250 ㎡/g, 약 200 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 또는 약 100 ㎡/g 내지 약 200 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 1 ㎛ 이상, 예를 들어, 약 3 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 7 ㎛ 이상, 약 9 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상, 약 11 ㎛ 이상, 약 12 ㎛ 이상, 약 13 ㎛ 이상, 약 14 ㎛ 이상, 또는 약 15 ㎛ 이상과 같은 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 1 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 예를 들어, 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 약 6 ㎛, 약 6 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 9 ㎛ 내지 약 12 ㎛, 또는 약 12 ㎛ 내지 약 15 ㎛와 같은 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 300 중량% 이상, 예를 들어, 약 320 중량% 이상, 약 350 중량% 이상, 약 370 중량% 이상, 약 400 중량% 이상, 약 420 중량% 이상, 또는 약 450 중량% 이상과 같은 오일 흡수율을 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 400 중량% 이상, 예를 들어, 약 420 중량% 이상, 약 450 중량% 이상, 약 470 중량% 이상, 약 500 중량% 이상, 약 520 중량% 이상, 약 550 중량% 이상, 또는 약 570 중량% 이상과 같은 물 흡수율을 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 약 1 내지 약 50, 예를 들어, 약 1 내지 약 25, 약 1.5 내지 약 20, 약 2 내지 약 10, 약 10 내지 약 40, 또는 약 20 내지 약 40과 같은 범위의 종횡비를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머 폼 조성물은 각각의 비발포된 기본 물질과 비교하여 약 0.20 내지 0.90 범위, 예를 들어, 약 0.25 내지 약 0.40, 약 0.40 내지 약 0.60, 약 0.60 내지 약 0.80, 약 0.25 내지 약 0.35, 약 0.35 내지 약 0.50, 약 0.50 내지 약 0.75, 또는 약 0.60 내지 약 0.75 범위와 같은 상대 밀도를 가질 수 있다.

예시적인 실시양태는 하기의 도면을 참고로 더 설명될 것이다:
도　1은 폴리우레탄 폼의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸다.
도　2는 예시적인 폴리머 폼에 대한 셀 직경 대 중량% 칼슘 실리케이트의 그래프를 나타낸다.
도　3은 예시적인 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA) 폴리머 폼의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸다.
도　4는 예시적인 EVA 폴리머 폼의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸다.
도　5 및 6은 예시적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리머 폼의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸다.
도　7은 예시적인 PET 폴리머 폼의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸다.
도 8-11은 예시적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리머 폼의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸다.

상세한 설명

일부 실시양태에 따라, 본 개시는 알칼리 토금속 조핵제를 사용하여 제조된 폴리머 폼을 제공할 수 있다.

본원에서 사용된 바의, "표면적"은 BET 표면적을 의미한다. 본원에서 사용된 바의 "BET 표면적"은 브루나우어, 에메트, 및 텔러(Brunauer, Emmett, and Teller)("BET") 이론에 따라 물리적 흡수 분자의 비 표면적을 계산하는 기술을 의미한다. BET 표면적은 마이크로메리틱스 인스트루먼트 코포레이션(미국 조지아주 노크로스 소재)에서 구입 가능한, 흡착 가스로서 질소를 사용하는 ASAP^® 2460 표면적 및 다공성 측정 분석기로 측정될 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 제닝스(Jennings) 이론에 따르는 종횡비를 가질 수 있다. 종횡비의 제닝스 이론(또는 제닝스 근사법)은 예컨대 문헌[Pabst W., Berthold C.: Part. Part. Syst. Charact. 24(2007), 458]에서 설명된 바와 같이, W. Pabst, E. Gregorova, 및 C. Berthold, 프라하의 화학 기술 연구소 유리 및 세라믹 부(Department of Glass and Ceramics, Institute of Chemical Technology), 및 독일의 튀빙겐 대학교 지질 연구소(Institut fuer Geowissenschaften, Universitaet Tuebingen)에 의해 수행된 연구를 기반으로 한다.

본원에서 달리 명시하지 않는 한, 본 개시에서 기술된 다양한 폼의 셀 구조는 액체 질소를 사용한 극저온으로 균열되고 탄소의 얇은 층의 스퍼터 증착에 의해 전도성이 되도록 만들어진 샘플로부터 히다찌 S-4300SE/N 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 연구하였다. 평균 셀 크기(φ) 및 셀 밀도(N_f)는 문헌 [G.L.A. Sims and C. Khunniteekool, "Cell size measurement of polymeric foams," Cellular Polymers, 13, 137 (1994)]에서 기술된 인터셉트 카운팅 방법을 사용하여 저배율 현미경 사진으로부터 직접적으로 얻었다. 특히, 셀 밀도, N_f는 하기식에 따라 구하였다:

,

식 중, n은 면적 A(cm²)당 셀의 수이며, ρ _s 및 ρ _f 는 각기 고체 및 폼 밀도이다.

광물에 대한 입자 크기 특성은 니키소의 일원인 마이크로트랙(Microtrac)에 의해 공급되는 마이크로트랙 S3500 레이저 회절기를 사용하여 수성 매질 내에 완전하게 분산된 조건에서 미립자 물질의 광 산란을 사용하는 당업자에게 공지된 방법에 따라 측정하였다. 입자의 크기는 "등가 구형 직경"(esd: equivalent spherical diameter)으로 언급된다. 측정된 입자 크기는 esd 값보다 작은 소정의 크기를 갖는 입자의 누적 중량 백분율의 플롯으로 제공될 수 있다. 중앙 입자 크기, d₅₀은 입자의 50 중량%가 특정 값보다 작은 esd를 갖는 esd로 결정되는 값이다.

"라멜라리티 지수"는 입자의 형상, 및 특히 더 그의 편평도(큰 치수/두께)를 특징으로 한다. 하기의 기술에서, 라멜라리티 지수는 습식법(표준 AFNOR NFX11-666)을 사용하는 맬버른(Malvern) 레이저 회절에 의한 입자 크기 측정에 의해 수득된 분말 입자의 평균 치수 값과, "세디그래프(Sedigraph)"(표준 AFNOR X11-683)를 사용하는 침강에 의한 측정에 의해 수득된 평균 직경 d₅₀의 값 사이의 차이에 의해 측정되며, 그 차이는 평균 직경 d₅₀과 관련이 있다. 논문 [G.　BAUDET and J. P. RONA, Ind. Min. Mines et Carr. Les Techn. June, July 1990, pp. 55-61]을 참고할 수 있으며, 논문은 이 지수가 입자의 가장 큰 치수와 그의 가장 작은 치수의 평균 비와 상관관계가 있음을 나타낸다. 본 개시에서 사용된 바의 높은 종횡비의 광물은 2.8 초과의 라멜라리티 지수를 갖는 것이다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머 폼의 제조에서 조핵제 및/또는 충전제로서 사용하기에 적당할 수 있다. 폴리머 폼은 열가소성 물질, 물리적 발포제로 발포된 열가소성 엘라스토머, 또는 예를 들어, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폼과 같은 다른 폴리머 폼으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리프로필렌 폼은 식품 포장 및 자동차 산업에 사용하기에 적당할 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리스티렌 폼은 예를 들어, 포장 제품, 절연 물질, 또는 자동차 제품으로 사용하기에 적당할 수 있다. 일부 실시양태에서, PET 폼은 수송 물질, 구조 부품, 예컨대 자동차 또는 항공 부품, 또는 소비재 예컨대 컵, 박스 또는 식기류에 사용하기에 적당할 수 있다. 일부 실시양태에서, EVA 폼은 소비재, 예컨대 신발, 서핑 보드, 지지대(orthotic), 또는 자동차 또는 항공 부품에 적당할 수 있다.

또한, 특정 실시 양태에 따라, 본원에서 개시된 조성물 및 방법은 2 단계 압출 혼합 및 발포 공정, 1 단계 사출 성형 발포 공정, 또는 다른 적당한 발포 공정을 이용하여 제조되었는지 여부에 관계없이 개선된 특성을 제공할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 1 단계 사출 성형 발포 공정이 사용될 때, 유리한 물리적 특성이 성형의 유동 방향(FD) 및 성형 방향에 대한 횡 방향(TD) 양자에서 수득될 수 있다.

원하는 특성을 갖는 폴리머 폼은 발포제와 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트와 같은 광물 조핵제의 표면 간의 상호작용에 따라 제조될 수 있다. 발포제 및 알칼리 토금속 실리케이트의 선택은 폴리머 폼의 셀 크기를 감소시키고 셀 형성을 촉진하기 위하여 사용될 수 있다. 특정한 이론에 구속되고자 함이 없이, 가스(예컨대: 발포제)와 강한 상호 작용을 하는 조핵제 표면은 폼의 버블 핵형성을 위한 활성화 에너지를 감소시키고 이에 의해 셀 핵형성 속도를 증가시키며 셀 크기를 감소시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 실시양태에 따라, 높은 표면적, CO₂ 친화성 또는 N₂ 친화성 알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머 폼에서 효율적인 셀 조핵제로 작용할 수 있다. CO₂ 또는 N₂ 이외의 발포제, 예를 들어 유기 가스가 사용되는 경우, 알칼리 토금속 실리케이트가 발포제에 친화성을 갖도록 선택될 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 내의 셀 크기는 버블 형성 메카니즘에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼 내의 셀 크기 및 분포는 버블의 핵형성 속도 및 버블의 성장 속도의 조합에 의해 제어될 수 있다. 이러한 핵형성 및 성장은 전형적인 핵형성 이론에 의해 기술될 수 있다. 간단히 말해서, 전형적인 핵형성 이론은 균일한 폴리머-가스 용액으로부터의 버블의 형성이 관련된 활성화 에너지를 갖는 에너지적으로 바람직하지 않은 공정임을 진술한다. 그 형성의 활성화 에너지는 셀 핵형성 속도에 반비례한다. 안정한 버블 형성 후, 이것은 그 후 가스의 주변 용액을 고갈시킴으로써 크기가 커진다. 폴리머 폼에서, 버블 핵형성과 관련된 활성화 에너지는 소정의 부피 내에서 생성된 버블의 수를 제한하는 요소이다.

일부 실시양태에 따라, 버블 핵형성과 관련된 활성화 에너지는 비균질 핵형성을 통해 감소될 수 있다. 이러한 비균질 핵형성에서, 조핵제 및 폴리머 간의 표면은 가스 버블의 계면 순서를 증가시킴으로써 버블 형성을 촉진할 수 있다. 가스 버블의 계면 순서의 증가는 핵형성을 위한 바람직한 표면을 제공함으로써 핵형성에 대한 에너지 장벽을 감소시킬 수 있다. 이러한 표면은 가스에 의한 표면의 습윤화를 촉진하는 표면 에너지를 가질 수 있다. 또한, 이들 표면은 핵형성 부위의 밀도를 최대화하기 위해 높은 표면적을 가질 수 있다. 활성화 에너지를 감소시키는 것은 폴리머 폼의 셀 구조를 제어하고 이의 기계적 특성을 제어하기 위한 전략을 제공할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼의 제조 방법은 폴리머 조성물을 제공하는 단계, 폴리머 조성물에 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 단계, 및 가스를 사용하여 폴리머 조성물을 발포시켜 폴리머 폼을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 매트릭스의 제조 방법은 폴리머 조성물을 제공하는 단계, 알칼리 토금속 실리케이트로 폴리머 조성물을 핵형성시키는 단계, 및 발포제를 사용하여 폴리머 조성물로부터 폴리머 폼을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머 폼 내의 셀의 핵형성을 용이하게 할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 단계는 압출 혼합 공정을 이용하여 폴리머 조성물에 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 조성물은 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리머 조성물은 적어도 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리우레탄, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 이의 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 폴리머 조성물은 예를 들어, 폴리에스테르 또는 우레아-포름알데히드 폴리머와 같은 열경화성 폴리머를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 폴리머 조성물은 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 폴리머 조성물은 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 폴리머 조성물은 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에틸렌이민, 폴리옥시메틸렌, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 및 이의 공중합체 및 블렌드로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머를 적어도 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 폴리머 조성물은 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리(에틸 비닐 아세테이트), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 이의 공중합체 및 블렌드로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머를 적어도 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼은 기타 충전제 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 충전제 또는 첨가제는 예를 들어, 첨가제, 안료, 또는 강화 충전제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 첨가제 또는 충전제는 예를 들어, 활석, 탄산 칼슘, 카올린, 규조토, 금속 카르보네이트, 또는 금속 실리케이트를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 발포제는 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기 가스는 예를 들어, 헥산, 프로판, 부탄, n-부탄, i-부탄, 펜탄, i-펜탄, n-펜탄, CHF₂Cl, CF₂ClCH₃, CHF₂CH₃, CHCl₂CF₃, CHFClCF₂Cl, CHFClCF₃, CH₂FCF₃, CH₃CF₃, CFCl₃, CF₂Cl₂, CFCl₂CF₂Cl, CF₂CLCF₂Cl, CH₃Cl, 또는 CH₂Cl₂를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 조성물은 폴리머 폼의 주요 성분일 수 있다. 예를 들어, 폴리머 조성물은 폴리머 폼의 약 50 중량% 초과, 폴리머 폼의 약 55 중량% 초과, 약 60 중량% 초과, 약 65 중량% 초과, 약 70 중량% 초과, 약 75 중량% 초과, 약 80 중량% 초과, 약 85 중량% 초과, 약 90 중량% 초과, 약 92 중량% 초과, 약 95 중량% 초과, 약 96 중량% 초과, 약 97 중량% 초과, 약 98 중량% 초과, 약 98.5 중량% 초과, 약 99 중량% 초과, 약 99.5 중량% 초과, 또는 약 99.7 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트 또는 조핵제는 폴리머 폼의 약 1 중량% 내지 약 30 중량% 범위, 예를 들어, 폴리머 폼의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 25 중량% 범위와 같은 양으로 존재할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 베릴륨 실리케이트, 스트론튬 실리케이트, 또는 바륨 실리케이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 칼슘 실리케이트는 합성 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 칼슘 실리케이트는 예를 들어, 규회석과 같은 천연 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 예를 들어, 규조토-유도 칼슘 실리케이트와 같은 유도된 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 알칼리 토금속 실리케이트의 블렌드를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 이차 광물(이차 광물 조핵제)로서 마그네슘 옥시술페이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 마그네슘 옥시술페이트는 약 1 내지 약 50, 예를 들어, 약 1 내지 약 40, 또는 약 10 내지 약 40 범위의 종횡비를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 알칼리 토금속 실리케이트는 카올린, 벤토나이트, 활석, 녹니석 활석, 분쇄된 팽창 펄라이트, 및 규조토로부터 선택되는 이차 광물을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 작용화된 알칼리 토금속 실리케이트를 포함할 수 있다. 작용화된 알칼리 토금속 실리케이트는 가스 또는 폴리머 조성물 중 하나 이상과의 상호 작용을 향상시키는 표면 처리를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 활석과 녹니석 활석의 블렌드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트는 광물로서 활석 및 이차 광물로서 녹니석 활석을 포함할 수 있거나, 또는 광물로서 녹니석 활석 및 이차 광물로서 활석을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 약 1000 MPa 이상, 예를 들어, 약 1300 MPa 이상, 약 1500 MPa 이상, 약 1700 MPa 이상, 약 2000 MPa 이상, 약 2100 MPa 이상, 약 2300 MPa 이상, 또는 약 2500 MPa 이상과 같은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 약 1000 MPa 내지 약 3000 MPa 범위, 예를 들어, 약 1300 MPa 내지 약 2800 MPa, 약 1500 MPa 내지 약 2300 MPa, 또는 약 2000 MPa 내지 약 2600 MPa 범위와 같은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 제1 굴곡 탄성율을 가질 수 있다. 제1 굴곡 탄성율은 광물 및 이차 광물 중 하나를 개별적으로 포함하는 알칼리 토금속 실리케이트를 갖는 비교 폴리머 폼 조성물의 굴곡 탄성율보다 더 클 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제 및 이차 광물 조핵제를 갖는 폴리머 폼 조성물은 광물 및 이차 광물 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 폴리머 폼 조성물에 비해 악영향을 미치지 않는 내 충격성을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 동일한 부피의 비발포된 폴리머와 비교하여 약 5% 이상, 예를 들어, 동일한 부피의 비발포된 폴리머와 비교하여 약 10% 이상, 약 15% 이상, 또는 약 20% 이상과 같은 중량 감소를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 동일한 부피의 비발포된 폴리머와 비교하여 약 5% 내지 약 30% 범위의 중량 감소를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 2.8 초과, 예를 들어, 약 3.0 이상, 약 3.5 이상, 또는 약 4.0 이상과 같은 라멜라리티 지수를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼은 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼은 약 400 ㎛ 이하, 약 350 ㎛ 이하, 약 300 ㎛ 이하, 약 250 ㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이하, 약 150 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 25 ㎛ 이하, 또는 약 20 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼은 약 10 ㎛ 내지 약 450 ㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼은 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼은 폴리머 조성물의 임계 결함 크기 보다 작은 평균 셀 크기를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼은 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.예를 들어, 폴리머 폼은 약 5.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 8.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 9.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.8　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.8　x　10⁸/㎤ 이상, 또는 약 3.0　x　10⁸/㎤ 이상의셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼은 약 3.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머 폼은 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.0　x　10⁸/㎤, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 3.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.5　x　10⁸/㎤, 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤, 또는 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 10 ㎡/g 이상, 약 50 ㎡/g 이상, 약 75 ㎡/g 이상, 약 90 ㎡/g 이상, 약 100 ㎡/g 이상, 약 150 ㎡/g 이상, 약 200 ㎡/g 이상, 약 250 ㎡/g 이상, 또는 약 300 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 3.0 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 3 ㎡/g 내지 약 30 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 100 ㎡/g, 약 100 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 약 50 ㎡/g 내지 약 150 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 50 ㎡/g, 약 3 ㎡/g 내지 약 25 ㎡/g, 약 150 ㎡/g 내지 약 250 ㎡/g, 약 200 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 또는 약 100 ㎡/g 내지 약 200 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 1 ㎛ 이상, 예를 들어, 약 3 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 7 ㎛ 이상, 약 9 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상, 약 11 ㎛ 이상, 약 12 ㎛ 이상, 약 13 ㎛ 이상, 약 14 ㎛ 이상, 또는 약 15 ㎛ 이상과 같은 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 1 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 예를 들어, 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 약 6 ㎛, 약 6 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 9 ㎛ 내지 약 12 ㎛, 또는 약 12 ㎛ 내지 약 15 ㎛와 같은 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 그 방법은 2 단계 압출 혼합 및 발포 공정을 포함할 수 있다. 또 다른 양상에 따라, 그 방법은 1 단계 사출 성형 발포 공정을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 300 중량% 이상, 예를 들어, 약 320 중량% 이상, 약 350 중량% 이상, 약 370 중량% 이상, 약 400 중량% 이상, 약 420 중량% 이상, 또는 약 450 중량% 이상과 같은 오일 흡수율을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 400 중량% 이상, 예를 들어, 약 420 중량% 이상, 약 450 중량% 이상, 약 470 중량% 이상, 약 500 중량% 이상, 약 520 중량% 이상, 약 550 중량% 이상, 또는 약 570 중량% 이상과 같은 물 흡수율을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 약 1 내지 약 50, 예를 들어, 약 1 내지 약 25, 약 1.5 내지 약 20, 약 2 내지 약 10, 약 10 내지 약 40, 또는 약 20 내지 약 40과 같은 범위의 종횡비를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼은 각각의 비발포된 기본 물질과 비교하여 약 0.20 내지 0.90 범위, 예를 들어, 약 0.25 내지 약 0.40, 약 0.40 내지 약 0.60, 약 0.60 내지 약 0.80, 약 0.25 내지 약 0.35, 약 0.35 내지 약 0.50, 약 0.50 내지 약 0.75, 또는 약 0.60 내지 약 0.75 범위와 같은 상대 밀도를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 폴리머계 폼 매트릭스 및 폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내의 광물 조핵제를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 알칼리 토금속 실리케이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 활석, 녹니석 활석, 펄라이트, 분쇄된 팽창 펄라이트, 규조토, 유리 컬렛, 장석, 하석 섬장암, 또는 벤토나이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 높은 종횡비를 가질 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 높은 종횡비의 활석, 높은 종횡비의 층상 활석, 높은 종횡비의 미세층상 활석, 높은 종횡비의 녹니석 활석, 높은 종횡비의 층상 녹니석 활석, 및 높은 종횡비의 미세층상 녹니석 활석 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제의 높은 종횡비는 습식 분쇄 공정에 의해 달성될 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 활석과 녹니석 활석의 블렌드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광물 조핵제는 광물로서 활석 및 이차 광물로서 녹니석 활석을 포함할 수 있거나, 또는 광물로서 녹니석 활석 및 이차 광물로서 활석을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 제1 굴곡 탄성율을 가질 수 있다. 제1 굴곡 탄성율은 광물 및 이차 광물 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 비교 폴리머 폼 조성물의 굴곡 탄성율보다 더 클 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 높은 종횡비를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 2.8 초과, 예를 들어, 약 3.0 이상, 약 3.5 이상, 또는 약 4.0 이상과 같은 라멜라리티 지수를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 열가소성 폴리머 매트릭스 또는 열가소성 엘라스토머 매트릭스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리에틸렌 매트릭스, 폴리스티렌 매트릭스, 폴리프로필렌 매트릭스, 폴리우레탄 매트릭스, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA) 매트릭스, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 매트릭스, 또는 이의 공중합체 매트릭스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리올레핀 매트릭스를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스를 형성하기 위해 사용되는 발포제는 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기 가스는 예를 들어, 헥산, 프로판, 부탄, n-부탄, i-부탄, 펜탄, i-펜탄, n-펜탄, CHF₂Cl, CF₂ClCH₃, CHF₂CH₃, CHCl₂CF₃, CHFClCF₂Cl, CHFClCF₃, CH₂FCF₃, CH₃CF₃, CFCl₃, CF₂Cl₂, CFCl₂CF₂Cl, CF₂CLCF₂Cl, CH₃Cl, 또는 CH₂Cl₂를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리머 폼 조성물의 주요 성분일 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리머 폼 조성물의 약 50 중량% 초과, 폴리머 폼 조성물의 약 55 중량% 초과, 약 60 중량% 초과, 약 65 중량% 초과, 약 70 중량% 초과, 약 75 중량% 초과, 약 80 중량% 초과, 약 85 중량% 초과, 약 90 중량% 초과, 약 92 중량% 초과, 약 95 중량% 초과, 약 96 중량% 초과, 약 97 중량% 초과, 약 98 중량% 초과, 약 98.5 중량% 초과, 약 99 중량% 초과, 약 99.5 중량% 초과, 또는 약 99.7 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트 또는 조핵제는 폴리머 폼 조성물의 약 1 중량% 내지 약 30 중량% 범위, 예를 들어, 폴리머 폼 조성물의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 25 중량% 범위와 같은 양으로 존재할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 베릴륨 실리케이트, 스트론튬 실리케이트, 또는 바륨 실리케이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 칼슘 실리케이트는 합성 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 칼슘 실리케이트는 예를 들어, 규회석과 같은 천연 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 예를 들어, 규조토-유도 칼슘 실리케이트와 같은 유도된 칼슘 실리케이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 알칼리 토금속 실리케이트는 알칼리 토금속 실리케이트의 블렌드를 포함할 수 있다.

다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 알칼리 토금속 실리케이트를 포함할 수 있다. 다른 양상에 따라, 광물 조핵제는 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 활석, 녹니석 활석, 펄라이트, 분쇄된 팽창 펄라이트, 규조토, 유리 컬렛, 장석, 하석 섬장암, 또는 벤토나이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 높은 종횡비를 가질 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 활석 또는 녹니석 활석은 높은 종횡비의 활석, 높은 종횡비의 층상 활석, 높은 종횡비의 미세층상 활석, 높은 종횡비의 녹니석 활석, 높은 종횡비의 층상 녹니석 활석, 및 높은 종횡비의 미세층상 녹니석 활석 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 광물 조핵제는 이차 광물 조핵제(이차 광물)를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 작용화된 광물 조핵제를 포함할 수 있다. 작용화된 광물 조핵제는 가스 또는 폴리머 조성물 중 하나 이상과의 상호 작용을 향상시킬 수 있는 표면 처리를 가질 수 있다. 예를 들어, 표면 처리는 광물 조핵제에 소수성을 부여할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 표면 처리는 실란, 실리콘 오일, 실록산, 지방산, 이의 염, 또는 이의 에스테르를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 지방산, 이의 염, 또는 이의 에스테르는 C8 이상의 사슬 길이를 가질 수 있다. 다른 양상에 따라, 지방산은 스테아르산을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 하나의 표면 처리는 광물 조핵제를 실란화한다. 실란화 표면 처리는 적어도 하나의 실록산을 포함할 수 있다. 일반적으로, 실록산은 R이 알킬기 일 수 있는 R₂SiO의 일반 실험식에 기초하여 규소, 산소 및 종종 탄소 및 수소를 포함하는 유기 또는 무기 화합물의 임의의 부류이다. 예시적인 실록산은 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 디메틸실록산, 메틸페닐실록산, 메틸하이드로겐 실록산, 메틸하이드로겐 폴리실록산, 메틸트리메톡시실란, 옥타메틸시클로테트라실록산, 헥사메틸디실록산, 디페닐실록산, 및 모노페닐실록산 단위, 디페닐실록산 단위, 페닐메틸실록산 단위, 디메틸실록산 단위, 모노메틸실록산 단위, 비닐실록산 단위, 페닐비닐실록산 단위, 메틸비닐실록산 단위, 에틸실록산 단위, 페닐에틸실록산 단위, 에틸메틸실록산 단위, 에틸비닐실록산 단위, 또는 디에틸실록산 단위의 임의의 조합의 공중합체 또는 공중합체의 블렌드를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 실란화 표면 처리는 적어도 하나의 실란을 포함할 수 있다. 일반적으로, 실란 및 다른 단량체 규소 화합물은 광물 조핵제와 같은 무기 물질에 결합하는 능력을 갖는다. 결합 메카니즘은 예를 들어, Si(OR₃) 부분이 무기 미립자 물질과 상호 작용하고, 한편 유기 관능성(비닐-, 아미노-, 에폭시- 등) 기는 다른 물질과 상호 작용할 수 있는 실란 구조 내의 2개의 기에 의해 도움을 받을 수 있다.

일부 실시양태에서, 광물 조핵제는 하나 이상의 이온성 실란으로 표면처리된 표면 처리가 수행될 수 있다. 예시적인 이온성 실란은 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 3-(트리메톡시실릴)프로필에틸렌디아민 트리아세트산 삼나트륨 염 및 3-(트리히드록시실릴)프로필메틸포스포네이트 염을 포함한다. 일부 실시양태에서, 광물 조핵제는 하나 이상의 비이온성 실란으로 표면 처리가 수행될 수 있다.

추가의 실시양태에서, 광물 조핵제는 적어도 하나의 하기 화학식 (I)의 실란으로 표면 처리가 수행될 수 있다:

(R¹)_xSi(R²)_3-xR³ (I)

식 중:

R¹은 무기 미립자 물질의 표면상에서 임의의 활성기와 화학적으로 반응할 수 있는 임의의 가수분해성 잔기이며, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 알콕시, 할로겐, 히드록시, 아릴옥시, 아미노, 아미드, 메타크릴레이트, 메르캅토, 카르보닐, 우레탄, 피롤, 카르복시, 시아노, 아미노아실, 아실아미노, 알킬 에스테르, 및 아릴 에스테르를 포함하고;

X는 1 내지 3의 값을 가지며, 따라서 하나 초과의 실록산 결합이 무기 미립자 물질과 적어도 하나의 실란 사이에서 형성될 수 있고;

R²는 처리 공정 동안 무기 미립자 물질과 실질적으로 반응하지 않거나 또는 상호 작용하지 않는 임의의 탄소 함유 잔기이며, 이것으로 제한되는 것은 아니지만 치환 또는 비치환된 알킬, 알케닐, 알크아릴, 알크시클로알킬, 아릴, 시클로알킬, 시클로알케닐, 헤테로아릴, 헤테로시클릭, 시클로알크아릴, 시클로알케닐아릴, 알크시클로알크아릴, 알크시클로알케니아릴, 및 아릴알크아릴을 포함하며;

R³은 적어도 하나의 표면 처리가 완료되면 화학식 (I)의 규소 원자에 실질적으로 화학적으로 결합된 상태로 유지되며, 활성 성분과 반응하거나 또는 상호 작용할 수 있는 유기물 함유 잔기이며, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 예컨대 수소, 알킬, 알케닐, 알크아릴, 알크시클로알킬, 아릴, 시클로알킬, 시클로알케닐, 헤테로아릴, 헤테로시클릭, 시클로알크아릴, 시클로알케닐아릴, 알크시클로알크아릴, 알크시클로알케니아릴, 아릴알크아릴, 알콕시, 할로겐, 히드록시, 아릴옥시, 아미노, 아미드, 메타크릴레이트, 메르캅토, 카르보닐, 우레탄, 피롤, 알킬 에스테르, 아릴 에스테르, 카르복시, 술포네이트, 시아노, 아미노아실, 아실아미노, 에폭시, 포스포네이트, 이소티오우로늄, 티오우로늄, 알킬아미노, 사차 암모늄, 트리알킬암모늄, 알킬 에폭시, 알킬 우레아, 알킬 이미다졸, 또는 알킬이소티오우로늄이며; 상기 알킬, 알케닐, 아릴, 시클로알킬, 시클로알케닐, 헤테로아릴, 및 헤테로시클릭의 수소는 예를 들어, 할로겐, 히드록시, 아미노, 카르복시, 또는 시아노에 의해 임의로 치환된다.

일부 실시양태에서, 실란화는 당업자에게 공지된 "습식" 또는 "건식" 실란화 공정에 따라 수행될 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 400 ㎛ 이하, 약 350 ㎛ 이하, 약 300 ㎛ 이하, 약 250 ㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이하, 약 150 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 25 ㎛ 이하, 또는 약 20　㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 10 ㎛ 내지 약 450 ㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 범위의 평균 셀 크기(φ)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 폴리머의 임계 결함 크기 보다 작은 평균 셀 크기를 가질 수 있다.

다른 양상에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스의 셀 크기 분포는 원하는 입자 크기 분포를 갖는 광물 조핵제의 선택적 첨가에 의해 선택적으로 제어될 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 이는 마찬가지로 좁거나 넓은 입자 크기 분포를 갖는 광물 조핵제를 이용함으로써 좁거나 넓은 기공 크기 분포를 갖는 폴리머 폼의 생성을 허용할 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 5.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 8.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 9.0　x　10⁷/㎤ 이상, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 1.8　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.3　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.5　x　10⁸/㎤ 이상, 약 2.8　x　10⁸/㎤ 이상, 또는 약 3.0　x　10⁸/㎤ 이상의셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 3.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리머계 폼 매트릭스는 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 1.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.0　x　10⁸/㎤, 약 2.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 3.0　x　10⁸/㎤, 약 3.0　x　10⁸/㎤ 내지 약 4.0　x　10⁸/㎤, 약 1.5　x　10⁸/㎤ 내지 약 2.5　x　10⁸/㎤, 약 5.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤, 또는 약 7.0　x　10⁷/㎤ 내지 약 1.0　x　10⁸/㎤ 범위의 셀 밀도(N_f)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 광물 조핵제는 약 10 ㎡/g 이상, 약 50 ㎡/g 이상, 약 75 ㎡/g 이상, 약 90 ㎡/g 이상, 약 100 ㎡/g 이상, 약 150 ㎡/g 이상, 약 200 ㎡/g 이상, 약 250 ㎡/g 이상, 또는 약 300 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 3.0 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 광물 조핵제는 약 3 ㎡/g 내지 약 30 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 100 ㎡/g, 약 100 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 약 50 ㎡/g 내지 약 150 ㎡/g, 약 10 ㎡/g 내지 약 50 ㎡/g, 약 3 ㎡/g 내지 약 25 ㎡/g, 약 150 ㎡/g 내지 약 250 ㎡/g, 약 200 ㎡/g 내지 약 300 ㎡/g, 또는 약 100 ㎡/g 내지 약 200 ㎡/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 1 ㎛ 이상, 예를 들어, 약 3 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 7 ㎛ 이상, 약 9 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상, 약 11 ㎛ 이상, 약 12 ㎛ 이상, 약 13 ㎛ 이상, 약 14 ㎛ 이상, 또는 약 15 ㎛ 이상과 같은 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 1 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 예를 들어, 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 약 6 ㎛, 약 6 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 9 ㎛ 내지 약 12 ㎛, 또는 약 12 ㎛ 내지 약 15 ㎛와 같은 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 300 중량% 이상, 예를 들어, 약 320 중량% 이상, 약 350 중량% 이상, 약 370 중량% 이상, 약 400 중량% 이상, 약 420 중량% 이상, 또는 약 450 중량% 이상과 같은 오일 흡수율을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 400 중량% 이상, 예를 들어, 약 420 중량% 이상, 약 450 중량% 이상, 약 470 중량% 이상, 약 500 중량% 이상, 약 520 중량% 이상, 약 550 중량% 이상, 또는 약 570 중량% 이상과 같은 물 흡수율을 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 광물 조핵제는 약 1 내지 약 50, 예를 들어, 약 1 내지 약 25, 약 1.5 내지 약 20, 약 2 내지 약 10, 약 10 내지 약 40, 또는 약 20 내지 약 40과 같은 범위의 종횡비를 가질 수 있다.

일부 실시양태에 따라, 폴리머 폼 조성물은 각각의 비발포된 기본 물질과 비교하여 약 0.20 내지 0.90 범위, 예를 들어, 약 0.25 내지 약 0.40, 약 0.40 내지 약 0.60, 약 0.60 내지 약 0.80, 약 0.25 내지 약 0.35, 약 0.35 내지 약 0.50, 약 0.50 내지 약 0.75, 또는 약 0.60 내지 약 0.75 범위와 같은 상대 밀도를 가질 수 있다.

실시예 1:

이 실시예에서, 폴리머 폼 내의 셀 크기 및 분포는 높은 표면적 및 발포제와의 바람직한 상호 작용을 갖는 알칼리 토금속 실리케이트의 첨가를 통해 제어되었다.

합성 칼슘 실리케이트를 4,4' 메틸렌 비스(페닐이소시아네이트), 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트, 및 폴리올을 포함하는 유타주 솔트 레이크 시티 소재의 모리스 머티리얼스(Morris Materials)에 의해 제공된 상업적으로 구입 가능한 2파운드 투파트 폴리우레탄 폼에 첨가하였다. 합성 칼슘 실리케이트는 높은 표면적, 약 95 ㎡/g, 높은 물 흡수율(약 550 중량%), 및 높은 오일 흡수율(약 420 중량%)을 가졌다. 수분과 이소시아네이트의 반응을 통해 생성된 CO₂를 물리적 발포제로 사용하였다.

샘플을 제조하기 위하여, 최종 폴리우레탄 혼합물의 최종 질량에 대하여 1 중량%의 합성 칼슘 실리케이트를 폴리올에 첨가하고 3000　rpm에서 5분 동안 스피드믹서에서 혼합하였다. 그 후, 동일 중량의 이소시아네이트 혼합물을 폴리올에 첨가하고 크림색이 될 때까지 3000 rpm에서 25초 동안 혼합하였다. 혼합물을 실온 및 압력에서 10분 동안 발포 및 경화시켰다. 대조 폴리우레탄 폼을 유사한 조건 하에서, 그러나 합성 칼슘 실리케이트 조핵제 없이 제조하였다.

폼 조성물을 분석하기 위하여, 폼을 주위 조건에서 균열시키고 현미경 사진은 주사 전자 현미경을 사용하여 수집하였다. 조핵제가 없는 순수 폴리우레탄 폼과 비교하여 칼슘 실리케이트 조핵제를 갖는 폼 조성물의 이미지를 도　1에 나타낸다. 핵형성된 폼 및 핵형성되지 않은 폼의 셀 크기를 이미지J 소프트웨어를 사용하여 계산하고 각 폼에 대하여 4개 이상의 이미지를 평균하였다. 대조 폴리우레탄 폼은 624 ㎛ ± 385 ㎛의 평균 셀 직경을 나타내었다. 1 중량%의 합성 칼슘 실리케이트를 갖는 예시적인 핵형성된 폼은 231 ㎛ ± 190 ㎛의 평균 셀 직경을 가지며 약 63%로 평균 셀 직경을 감소시켰다.

셀 핵형성의 효율을 그 후, 총 질량에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량%로 합성 칼슘 실리케이트의 양을 변화시켜 조사하였다. 폴리머는 다양한 합성 칼슘 실리케이트의 중량%를 변화시키고 그후 발포하여 이 실시예에서 기재된 바와 같이 제조하였다. 합성 칼슘 실리케이트의 중량%의 함수로써 셀 직경을 구하였다. 합성 칼슘 실리케이트의 중량%에 대한 평균 셀 직경의 그래프를 도　2에 나타낸다. 도　2에서 나타낸 바와 같이, 칼슘 실리케이트를 약 1 중량% 이하의 양으로 첨가할 때, 셀 직경이 감소된다. 약 1 중량% 초과의 합성 칼슘 실리케이트에서, 셀 직경은 더 이상 감소하지 않는 것으로 나타난다. 특정 이론에 구속되고자 함이 없이, 약 1 중량% 이후의 합성 칼슘 실리케이트의 셀 크기의 명백한 감소 한계는 발포제의 제한된 이용 가능성 때문에 물질의 포화로부터 초래되는 것으로 여겨진다. 이러한 결과는 합성 칼슘 실리케이트가 화학적 발포 시스템에 대하여 유망한 버블 핵제 일 수 있음을 나타낸다.

실시예 2:

칼슘 실리케이트의 셀 핵형성능은 발포제로서 CO₂를 사용하는 물리적 발포 시스템에서 시험하였다. 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA)를 크실렌에 용해시키고 스피드믹서를 사용하여 5분 동안 3000　rpm에서 1 중량%의 칼슘 실리케이트와 혼합하였다. 생성된 혼합물을 감압(진공에서 29인치의 Hg)하에 50℃에서 건조시키고 100℃ 및 1 MPa에서 카버 프레스(carver press)를 가압하여 0.5 mm 두께의 필름을 형성하였다. 필름을 34℃에서 3시간 동안 14 MPa에서 CO₂ 환경에 놓았다. 그 후, 압력을 5 MPa/s의 속도로 급속히 감소시키고, 조성물을 34℃ 및 대기압에서 발포시켰다. 칼슘 실리케이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방법을 사용하여 대조 EVA 폼도 또한 제조하였다. 폼을 극저온 균열시키고 히다찌(HITACHI) S-4300SE/N 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 특성평가하였다. 대조 EVA 폼 및 칼슘 실리케이트 핵형성된 EVA 폼의 SEM 현미경 사진을 도　3에 나타낸다. 평균 셀 직경을 실시예 1에 기재된 바와 같이 구하였다.

도　3에서 나타낸 바와 같이, 조핵제로서 칼슘 실리케이트의 첨가는 EVA 폼의 평균 셀 크기를 감소시킨다. 대조 EVA 폼에 대하여, 평균 셀 직경은 108　㎛이었다. 조핵제로서 1 중량% 칼슘 실리케이트의 첨가는 평균 셀 직경을 23　㎛로 약 79% 감소시켰다. 도　4는 폼 셀 직경과 셀 내의 칼슘 실리케이트 입자의 직경 사이의 상관관계를 나타내는 칼슘 실리케이트 핵형성된 EVA 폼의 추가의 확대된 이미지를 나타낸다. 도 4에서 나타낸 바와 같이, 알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내에서 볼 수 있다. 도 8-11은 또한 조핵제가 폼의 셀 내에서 볼 수 있는 폴리머 폼 내의 셀을 핵형성시키기 위해 사용되는 알칼리 토금속 실리케이트의 SEM 이미지를 나타낸다. 특정 이론에 구속되고자 함이 없이, 셀 크기와 입자 크기 사이의 상관관계는 핵형성 메커니즘과 직접적으로 관련이 있다고 여겨진다. 이러한 조건하에서, CO₂는 칼슘 실리케이트의 표면과 바람직하게 상호 작용하여 버블의 형성을 용이하게 하고 발포를 위해 이용 가능한 가스의 양은 핵형성 실리케이트의 이용 가능한 표면적에 비례할 것이다. 결과로서, 입자 크기의 증가는 폼의 버블 크기의 증가를 초래할 수 있다. 이 상관관계는 버블 핵형성이 가스와 칼슘 실리케이트 표면의 유리한 상호 작용을 통해 용이하게 된다는 것을 나타낼 수 있다.

실시예 3:

비충전 및 충전 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폼의 시험 및 분석 결과를 2 단계 압출 혼합 및 발포 공정을 통해 제조하였다.

모든 물질은 하케 레오멕스(Haake Rheomex) PTW16 동시 회전식 2축 압출기를 사용하여 상이한 조핵제와 함께 폴리퀘스트, 인코포레이티드(PolyQuest, Inc.)로부터 상업적으로 구입 가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 "PQB15-089"를 용융 혼합하여 제조하였다. 표 1은 압출 온도 프로파일을 나타낸다. 이 실시예에서 스크루 속도는 250 rpm이었다.

몇몇 광물은 각각의 광물의 d₅₀및BET 표면적 값과 함께 하기 표 2에 나타낸 폴리머 폼의 조핵제로서 시험하였다. d₅₀및BET 표면적을 상기 기술된 바와 같이 측정한다.

각각의 샘플 A-D는 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET")와 1 중량%의 광물을 기계적으로 혼합하여 첨가하고, 이어서 이축 압출기 내부에서 조성물을 처리하였다. 비교를 위해, 어떠한 광물도 없는 PET의 대조 물질도 또한 동일한 공정 조건을 사용하여 처리하였다. 원형 압출 다이의 출구에서, 모든 복합재를 25℃의 수조를 사용하여 냉각시키고 고체 발포 전구체 제조 전에 펠렛화하였다.

각각의 PET 광물 복합재의 조성은 600℃에서 5.0　g의 각각의 샘플 물질을 사용하여 UNE-EN ISO345-1에 따라 수득된 3개 값의 평균으로써 하소에 의해 구하였다. 하기 표 3은 각 샘플의 조성을 나타낸다.

발포를 위한 고체 전구체를 제조하기 위해, 각각의 펠렛화된 샘플 A-D를 하케 미니젯 프로 피스톤 사출 성형기 시스템(Haake MiniJet Pro piston injection molder system)을 사용하여 직경 34.5 mm 및 두께 1.7 mm을 갖는 디스크를 형성하였다. 성형 조건을 하기 표 4에 나타낸다.

발포를 이산화탄소(CO₂) 또는 질소(N₂) 가스 용해를 사용하여 수행하였다.

CO₂ 용해를 위해, 고체 발포 전구체 디스크는 물리적 발포제로서 CO₂를 사용하는 2단계 가스 용해 배치 발포 공정을 이용하여 발포시켰다. 폼은 디스크가 6 중량%의 용해된 CO₂를 함유할 때까지 72시간 동안 20℃, 7.5 MPa의 고압 용기 내의 CO₂에서 디스크를 포화시킴으로써 수득하였다. 그 후, 압력을 5MPa/s의 속도로 방출시켰다. 포화된 디스크를 그 후 카버 핫 프레스(Carver hot press)로 옮기고 150℃에서 1분 동안 발포시켰다.

N₂ 용해를 위해, 고체 발포 전구체 디스크는 물리적 발포제로서 N₂를 사용하는 2 단계 가스 용해 배치 발포 공정을 이용하여 발포시켰다. 폼은 디스크가 0.2 중량%의 용해된 N₂를 함유할 때까지 112시간 동안 20℃, 17.5 MPa의 고압 용기 내의 N₂에서 디스크를 포화시킴으로써 수득하였다. 그 후, 압력을 5 MPa/s의 속도로 방출시켰다. 포화된 디스크를 그 후 카버 핫 프레스로 옮기고 150℃에서 1분 동안 발포시켰다.

발포 및 비발포된 복합재를 그 후 특성평가하였다. 밀도는 CO₂ 발포 및 N₂ 발포 공정 동안 생성된 발포 시편의 바깥쪽 외피를 제거하지 않고 ISO 845에 따라 측정하였다. 상대 밀도도 또한 구하였으며 이것은 발포 및 비발포된 복합재 간의 밀도 비를 의미한다. 다양한 폼의 셀 구조는 액체 질소를 사용하여 극저온으로 균열시키고 금 박층을 스퍼터링 증착하여 전도성이 되도록 한 샘플로부터 히다찌 S-4300SE/N 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 연구하였다. 평균 셀 직경

및 셀 밀도(N_f)를 상기에서 기재된 인터셉트 카운팅 방법을 사용하여 저배율 현미경 사진으로부터 직접적으로 얻었다.

CO₂ 발포의 결과를 하기 표 5에 나타낸다. CO₂ 발포 샘플 A-D의 SEM 이미지를 중심에 대하여 도 5에 나타내고 외피 층에 대하여 도 6에 나타낸다.

N₂발포의 결과를 하기 표 6에 나타낸다. N₂발포 샘플 A-D의 SEM 이미지를 도 7에 나타낸다.

상기 표 5 및 6과 도 5 및 6에서 나타낸 바와 같이, 칼슘 실리케이트 및 마그네슘 실리케이트와 같은 알칼리 토금속 실리케이트는, CO₂및N₂ 환경에서 효율적인 조핵제를 제공할 수 있다. N₂ 환경에서, 칼슘 실리케이트(예를 들어, 규회석)는 발포된 복합재의 기계적 강도를 개선할 수 있는 셀(버블) 크기를 감소시키기 위한 효율적 제제를 제공할 수 있다.

실시예 4:

압출 혼합 및 사출 성형 발포 공정에 따라 제조된 비충전 및 충전된 폴리프로필렌 폼의 시험 및 분석 결과를 이 실시예에 기재한다.

발포된 폴리프로필렌의 제조는 사출 성형 동안 화학적 발포 첨가제를 사용하여 수행되었다. 사빅(Sabic)으로부터 상업적으로 구입 가능한 폴리프로필렌 블록 공중합체 "PP56M10"(MFI 6.2g/10분; 230℃, 2.16kg)를 화학 발포제로서 클라리언트(Clariant)로부터 상업적으로 구입 가능한 하이드로세롤(Hydrocerol) ITP 818(시트르산과 중탄산나트륨의 블렌드의 65% 활성 함량)(2 중량%)을 사용하여 발포시켜 80　cm　x　10　cm　x　4　mm 치수의 ISO B 바아를 수득하였다. 혼입된 광물 조성물은 (i) 활석, (ii) 규회석, (iii) 활석과 규회석의 중량으로 50:50 블렌드이었으며, 모두 충전된 폴리머의 총 중량을 기준으로 20 중량%의 농도로 존재하였다. 사출 성형기 "알버그 올라운더(Arburg Allrounder) 420C"는 100 톤의 폐쇄력, 2000bar의 최대 사출 압력, 및 35mm의 스크루 직경을 갖는다. 사출 유닛의 온도를 표 7에 나타낸다. 금형 온도는 금형 내 냉각 시간으로 각기 15 및 30초로 하여 고체에 대하여 40℃ 및 폼에 대하여 60℃로 설정하였다. 이 실시예에서 사용된 활석은 두 활석 A와 B의 블렌드였다. 활석 A는 10.5 ㎛(레이저) 및 2 ㎛(세디그래프)의 d₅₀ 플러스 19.5 ㎡/g의 BET 표면적을 갖는다. 활석 B는 5.7 ㎛(레이저) 및 1.1 ㎛(세디그래프)의 d₅₀ 플러스 21 ㎡/g의 BET 표면적을 갖는다. 규회석은 7 ㎛(레이저)의 d₅₀및 2.9 ㎡/g의 BET 표면적을 갖는다.

폼을 상기 기재된 공정을 이용하여 제조하였다. 고체 및 발포 조건에 대한 폴리머 용량 및 사출 속도를 표 8에 나타낸다.

활석 및 규회석을 포함하는 폴리프로필렌 및 그의 비발포 등가물로부터 제조된 다양한 폼은 표 9에 나타낸 밀도를 갖는다. 밀도를 ISO 1183에 따라 측정하였다.

ISO 178 표준을 근거로 23℃에서 3점 굽힘 시험에 따라 사출 성형된 ISO 바아에 대하여 굴곡 탄성율을 분석하였다.

사출 성형 발포 공정에 따라 제조된 폼은 상기 기재된 바와 같이 3점 굽힘 시험 특성평가에 의해 분석하였다. 그 결과를 표 10에 나타낸다.

상기 데이터는 활석과 규회석의 블렌드가 각각의 제품 단독에 비해 개선된 결과를 나타냄을 보여주며, 이것은 상승 효과의 증거를 나타내는 것이다.

의심의 여지없이, 본 출원은 하기 단락 번호 1 내지 52의 주제에까지 확장된다.

1. 하기를 포함하는 폴리머 폼의 제조 방법:

a. 폴리머 조성물을 제공하는 단계;

b. 알칼리 토금속 실리케이트를 폴리머 조성물에 도입하는 단계; 및

c. 가스를 사용하여 폴리머 조성물을 발포시켜 폴리머 폼을 형성시키는 단계.

2. 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 단계가 압출 혼합 공정을 이용하여 폴리머 조성물에 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 것을 포함하는, 단락 번호 1에 따른 방법.

3. 폴리머 조성물이 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 1 또는 2에 따른 방법.

4. 폴리머 조성물이 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 이의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 방법.

5. 가스가 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함하거나, 또는 가스는 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함하는 발포제인, 단락 번호 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 방법.

6. 폴리머 조성물이 폴리머 폼의 주요 성분인, 단락 번호 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 방법.

7. 알칼리 토금속 실리케이트가 칼슘 실리케이트 또는 마그네슘 실리케이트 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 방법.

8. 폴리머 폼이 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 갖는, 단락 번호 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 방법.

9. 폴리머 폼이 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 갖는, 단락 번호 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 방법.

10. 알칼리 토금속 실리케이트가 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는, 단락 번호 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 방법.

11. 알칼리 토금속 실리케이트가 약 1 ㎛ 이상의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는, 단락 번호 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 방법.

12. 알칼리 토금속 실리케이트가 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는, 단락 번호 1 내지 11 중 어느 하나에 따른 방법.

13. 방법이 2 단계 압출 혼합 및 발포 공정을 포함하는, 단락 번호 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 방법.

14. 방법이 1 단계 사출 성형 발포 공정을 포함하는, 단락 번호 1 내지 13 중 어느 하나에 따른 방법.

15. 알칼리 토금속 실리케이트가 규조토-유도 칼슘 실리케이트를 포함하는, 단락 번호 1 내지 14 중 어느 하나에 따른 방법.

16. 알칼리 토금속 실리케이트가 규회석을 포함하는, 단락 번호 1 내지 15 중 어느 하나에 따른 방법.

17. 알칼리 토금속 실리케이트가 약 300 중량% 이상의 오일 흡수율을 갖는, 단락 번호 1 내지 16 중 어느 하나에 따른 방법.

18. 알칼리 토금속 실리케이트가 약 400 중량% 이상의 물 흡수율을 갖는, 단락 번호 1 내지 17 중 어느 하나에 따른 방법.

19. 알칼리 토금속 실리케이트가 약 1 내지 약 50 범위의 종횡비를 갖는, 단락 번호 1 내지 18 중 어느 하나에 따른 방법.

20. 알칼리 토금속 실리케이트가 이차 광물을 더 포함하는, 단락 번호 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 방법.

21. 이차 광물이 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 벤토나이트, 활석, 녹니석 활석, 분쇄된 팽창 펄라이트, 및 규조토로부터 선택되는, 단락 번호 20에 따른 방법.

22. 하기를 포함하는 폴리머 폼 조성물:

a. 폴리머계 폼 매트릭스; 및

b. 폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내의 광물 조핵제.

23. 광물 조핵제가 알칼리 토금속 실리케이트를 포함하는, 단락 번호 22에 따른 폴리머 폼 조성물.

24. 광물 조핵제가 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 활석, 녹니석 활석, 펄라이트, 분쇄된 팽창 펄라이트, 규조토, 유리 컬렛, 장석, 하석 섬장암, 및 벤토나이트 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 22에 따른 폴리머 폼 조성물.

25. 폴리머계 폼 매트릭스가 열가소성 폴리머 매트릭스 또는 열가소성 엘라스토머 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 22 내지 24 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

26. 폴리머계 폼 매트릭스가 폴리스티렌 매트릭스, 폴리프로필렌 매트릭스, 폴리우레탄 매트릭스, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA) 매트릭스, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 매트릭스, 또는 이의 공중합체 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 22 내지 25 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

27. 폴리머계 폼 매트릭스를 형성하기 위하여 사용되는 발포제가 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 22 내지 26 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

28. 폴리머계 폼 매트릭스 조성물이 폴리머 폼의 주요 성분인, 단락 번호 22 내지 27 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

29. 알칼리 토금속 실리케이트가 칼슘 실리케이트 또는 마그네슘 실리케이트 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 23 내지 28 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

30. 칼슘 실리케이트가 천연 칼슘 실리케이트, 예를 들어 규회석인, 단락 번호 29에 따른 폴리머 폼 조성물.

31. 폴리머 폼이 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 갖는, 단락 번호 22 내지 30 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

32. 폴리머 폼이 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 갖는, 단락 번호 22 내지 31 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

33. 광물 조핵제가 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는, 단락 번호 22 내지 32 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

34. 광물 조핵제가 약 1 ㎛ 이상의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는, 단락 번호 22 내지 33 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

35. 광물 조핵제가 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는, 단락 번호 22 내지 34 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

36. 광물 조핵제가 약 300 중량% 이상의 오일 흡수율을 갖는, 단락 번호 22 내지 35 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

37. 광물 조핵제가 약 400 중량% 이상의 물 흡수율을 갖는, 단락 번호 22 내지 36 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

38. 광물 조핵제가 약 1 내지 약 50 범위의 종횡비를 갖는, 단락 번호 22 내지 37 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

39. 광물 조핵제가 이차 광물 조핵제를 더 포함하는, 단락 번호 22 내지 38 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

40. 이차 광물 조핵제가 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 벤토나이트, 활석, 녹니석 활석, 분쇄된 팽창 펄라이트, 및 규조토로부터 선택되는, 단락 번호 39에 따른 폴리머 폼 조성물.

41. 광물 조핵제가 활석과 녹니석 활석의 블렌드를 포함하는, 단락 번호 22 내지 40 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

42. 폴리머 폼 조성물이 제1 굴곡 탄성율을 가지며, 제1 굴곡 탄성율은 활석 또는 녹니석 활석 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 비교 폴리머 폼 조성물의 굴곡 탄성율보다 더 큰 것인, 단락 번호 41에 따른 폴리머 폼 조성물.

43. 광물 조핵제가 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 22 내지 42 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

44. 광물 조핵제가 약 2.8 초과의 라멜라리티 지수를 갖는, 단락 번호 22 내지 43 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

45. 폴리머계 폼 매트릭스가 폴리올레핀을 포함하는, 단락 번호 22 내지 44 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

46. 폴리머 매트릭스의 제조 방법으로서,

a. 폴리머 조성물을 제공하는 단계;

b. 알칼리 토금속 실리케이트로 폴리머 조성물을 핵형성시키는 단계;

c. 발포제를 사용하여 폴리머 조성물로부터 폴리머 폼을 형성시키는 단계

를 포함하며,

d. 알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머 폼 내의 셀의 핵형성을 용이하게 하는 제조 방법.

47. 하기를 포함하는 폴리머 폼 조성물:

a. 폴리머계 폼 매트릭스; 및

b. 폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내의, 활석 및 녹니석 활석을 포함하는 광물 조핵제.

48. 폴리머 폼 조성물은 제1 굴곡 탄성율을 가지며, 제1 굴곡 탄성율은 활석 또는 녹니석 활석 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 비교 폴리머 폼 조성물의 굴곡 탄성율보다 더 큰 것인, 단락 번호 47에 따른 폴리머 폼 조성물.

49. 광물 조핵제가 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함하는, 단락 번호 47 또는 48에 따른 폴리머 폼 조성물.

50. 광물 조핵제가 약 2.8 초과의 라멜라리티 지수를 갖는, 단락 번호 47 내지 49 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

51. 폴리머계 폼 매트릭스가 폴리올레핀을 포함하는, 단락 번호 47 내지 50 중 어느 하나에 따른 폴리머 폼 조성물.

52. 단락 번호 47 내지 51 중 어느 하나의 폴리머 폼 조성물을 포함하는 사출 성형 자동차 부품.

본 발명의 다른 실시양태는 명세서 및 본원에서 개시된 발명의 실시를 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되고, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 하기의 청구 범위에 의해 나타내고자 한다.

Claims

폴리머 폼의 제조 방법으로서,
폴리머 조성물을 제공하는 단계;
알칼리 토금속 실리케이트를 폴리머 조성물에 도입하는 단계; 및
가스를 사용하여 폴리머 조성물을 발포시켜 폴리머 폼을 형성시키는 단계
를 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 단계가 압출 혼합 공정을 이용하여 폴리머 조성물에 알칼리 토금속 실리케이트를 도입하는 것을 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 폴리머 조성물이 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 폴리머 조성물이 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 이의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 발포제가 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 폴리머 조성물이 폴리머 폼의 주요 성분인 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 칼슘 실리케이트 또는 마그네슘 실리케이트 중 적어도 하나를 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 폴리머 폼이 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 폴리머 폼이 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 약 1 ㎛ 이상의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 2 단계 압출 혼합 및 발포 공정을 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 1 단계 사출 성형 발포 공정을 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 규조토-유도 칼슘 실리케이트를 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 규회석을 포함하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 약 300 중량% 이상의 오일 흡수율을 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 약 400 중량% 이상의 물 흡수율을 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 약 1 내지 약 50 범위의 종횡비를 갖는 제조 방법.
제1항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 이차 광물을 더 포함하는 제조 방법.
제20항에 있어서, 이차 광물이 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 벤토나이트, 활석, 녹니석 활석, 분쇄된 팽창 펄라이트, 및 규조토로부터 선택되는 제조 방법.
폴리머계 폼 매트릭스; 및
폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내의 광물 조핵제
를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 알칼리 토금속 실리케이트를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 활석, 녹니석 활석, 펄라이트, 분쇄된 팽창 펄라이트, 규조토, 유리 컬렛, 장석, 하석 섬장암, 및 벤토나이트 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 폴리머계 폼 매트릭스가 열가소성 폴리머 매트릭스 또는 열가소성 엘라스토머 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 폴리머계 폼 매트릭스가 폴리스티렌 매트릭스, 폴리프로필렌 매트릭스, 폴리우레탄 매트릭스, 폴리(에틸 비닐 아세테이트)(EVA) 매트릭스, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 매트릭스, 또는 이의 공중합체 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 폴리머계 폼 매트릭스를 형성하기 위해 사용되는 발포제가 CO₂, N₂, 또는 유기 가스 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 폴리머계 폼 매트릭스 조성물이 폴리머 폼의 주요 성분인 폴리머 폼 조성물.
제23항에 있어서, 알칼리 토금속 실리케이트가 칼슘 실리케이트 또는 마그네슘 실리케이트 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 폴리머 폼이 약 450 ㎛ 이하의 평균 셀 크기(φ)를 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 폴리머 폼이 약 3.0　x　10⁷/㎤ 이상의 셀 밀도(N_f)를 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 약 3.0 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 약 1 ㎛ 이상의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 중앙 입자 크기(d₅₀)를 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 약 300 중량% 이상의 오일 흡수율을 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 약 400 중량% 이상의 물 흡수율을 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 약 1 내지 약 50 범위의 종횡비를 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 이차 광물 조핵제를 더 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제38항에 있어서, 이차 광물 조핵제가 마그네슘 옥시술페이트, 카올린, 벤토나이트, 활석, 녹니석 활석, 분쇄된 팽창 펄라이트, 및 규조토로부터 선택되는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 활석과 녹니석 활석의 블렌드를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제40항에 있어서, 폴리머 폼 조성물이 제1 굴곡 탄성율을 가지며, 제1 굴곡 탄성율은 활석 또는 녹니석 활석 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 비교 폴리머 폼 조성물의 굴곡 탄성율보다 더 큰 것인 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 광물 조핵제가 약 2.8 초과의 라멜라리티 지수를 갖는 폴리머 폼 조성물.
제22항에 있어서, 폴리머계 폼 매트릭스가 폴리올레핀을 포함하는 폴리머 폼 조성물.
폴리머 매트릭스의 제조 방법으로서,
폴리머 조성물을 제공하는 단계;
알칼리 토금속 실리케이트로 폴리머 조성물을 핵형성시키는 단계;
발포제를 사용하여 폴리머 조성물로부터 폴리머 폼을 형성시키는 단계
를 포함하며,
알칼리 토금속 실리케이트는 폴리머 폼 내의 셀의 핵형성을 용이하게 하는 제조 방법.
폴리머계 폼 매트릭스; 및
폴리머계 폼 매트릭스의 셀 내의 광물 조핵제로서, 활석 및 녹니석 활석을 포함하는 광물 조핵제
를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제46항에 있어서, 폴리머 폼 조성물은 제1 굴곡 탄성율을 가지며, 제1 굴곡 탄성율은 활석 또는 녹니석 활석 중 하나를 개별적으로 포함하는 광물 조핵제를 갖는 비교 폴리머 폼 조성물의 굴곡 탄성율보다 더 큰 것인 폴리머 폼 조성물.
제46항에 있어서, 광물 조핵제가 층상 활석, 미세층상 활석, 미세결정질 활석, 및 거대결정질 활석 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제46항에 있어서, 광물 조핵제가 약 2.8 초과의 라멜라리티 지수를 갖는 폴리머 폼 조성물.
제46항에 있어서, 폴리머계 폼 매트릭스가 폴리올레핀을 포함하는 폴리머 폼 조성물.
제46항의 폴리머 폼 조성물을 포함하는 사출 성형 자동차 부품.