KR20240101792A - 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조성물, 및 특히 다음을 포함하는 조성물에 관한 것이다:
a. 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체를 포함하는 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체로서, 상기 제 2 단량체는 단독중합체가 82 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체인 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체, 및
b. 10 wt% 이하의 하이드로탈사이트 화합물,
여기에서, 하이드로탈사이트 화합물은 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 가짐.

Description

조성물
본 발명은 조성물, 및 특히 비닐 클로라이드 함유 공중합체를 함유하며, 저장 후에도 양호한 분말 유동 특성을 가지는 조성물에 관한 것이다.
폴리비닐 클로라이드 (PVC) 는 오늘날 시장에서 가장 중요한 열가소성 물질 중 하나이다. 매우 양호한 기계적 및 물리적 특성을 고려할 때, 이것은 많은 적용 분야에서 사용된다.
PVC 의 제조를 위한 몇가지 공정이 알려져 있다. 예를 들어, PVC 는 현탁 액체 중에서 그리고 현탁제의 존재하에서 비닐 클로라이드의 현탁 중합에 의해 제조될 수 있다. 이것은 전형적으로 100 내지 200 마이크론 입자 크기 정도의 PVC 입자의 슬러리 (또는 현탁액) 를 생성한다. 이어서, 생성된 PVC 의 슬러리를 통상적으로 원심분리에 이은 유동층 건조에 의해 건조시켜 다공성 (즉, 수착성) PVC 를 수득한다. 현탁 방법에 의해 제조된 PVC 를 "S-PVC" 라고 한다. S-PVC 는 가소제를 흡수하여 건조 블렌드를 생성할 수 있다.
PVC 는 또한 일반적으로 페이스트 또는 유화 중합 공정으로서 알려진 것에 의해 제조될 수 있다. 유화 중합 공정은 중합이 S-PVC 공정에 비해서 비교적 작은 크기, 전형적으로 0.1 내지 5 마이크론의 중합체 입자의 라텍스를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다. 라텍스는, 예를 들어 응집체 형태의 PVC 입자를 제조하기 위해서 분무 건조에 의해 건조될 수 있다. 건조된 PVC 중합체 입자는 전형적으로 현탁 PVC 공정에 의해 제조된 건조된 입자보다 훨씬 더 작다.
PVC 에 첨가제를 첨가하여 다양한 용도에 적합하게 하는 것이 알려져 있다. 또한, 개선된 특성을 부여하는 공단량체의 존재하에서 비닐 클로라이드 단량체를 중합시키는 것이 알려져 있다. PVC 에 대한 가장 통상적인 공단량체는 비닐 아세테이트이다.
PVC 중합체는 종종 건조 분말의 형태로 제조되고 저장된다. 이것은 "느슨한" 형태로 저장 및, 필요한 경우, 배송될 수 있으며, 예를 들어 사일로에서 저장되고 탱커 트럭에서 배송될 수 있다. PVC 는 또한 백에서 저장 (및 임의로 배송) 될 수 있다. 저장 동안에, 분말은 응집되어, 덩어리를 가질 수 있거나 또는 심지어 완전히 압축될 수 있는 물질을 생성할 수 있다. 이것을 방지하기 위해서, 분말에 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제는 통상적으로 "고화 방지제" 또는 "유동성 개선제" 로서 알려져 있다. PVC 분말에 대한 고화 방지제로서 당업계에 공지된 화합물은 탄산 칼슘 및 실리카를 포함한다. (이러한 의미에서 "유동성" 은 용융된 PVC 의 유동성 또는 유체성의 척도인 "용융 유동" 과 같은 특성이 아니라, 분말 유동성을 의미한다는 것을 주목해야 한다.).
PVC 단독중합체 자체는 일반적으로 상당히 강성이다. PVC 에 가소제를 첨가하여 유연성을 높이는 것이 알려져 있다. 이들 물질은 낮은 휘발성을 갖는 액체 또는 고체일 수 있다. 그러나, 일반적으로 이러한 생성물의 유연성은 오래 지속되지 않는다. PVC 의 유연성을 개선하기 위한 대안적인 방법은 개선된 유연성을 부여하는 공단량체의 존재하에서 비닐 클로라이드 단량체를 중합시킴으로써 "예비-가소화" 시키는 것이다. 특히 바람직한 공단량체는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트이다. 예를 들어, WO 2015/090657 은 비닐 할라이드와 제 2 단량체, 바람직하게는 아크릴레이트를 반응시킴으로써 중합체를 제조하는 방법을 기재하고 있으며, 여기에서 중합은 각각의 단량체의 양을 조절하는 일련의 단계에서 제조된다. 이 문헌은 최종 생성물에서 단량체의 정확한 비로 추가의 가소제를 첨가할 필요가 없다는 것에 주목한다.
본 발명자들은 특정한 부류의 하이드로탈사이트가 고화 방지제로서 유용하다는 것을 이제 발견하였다. 특히, 하이드로탈사이트는 PVC 에 첨가되어, 열적 안정화제 및/또는 충전제로서 작용하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명자들은 특정한 부류의 하이드로탈사이트가 상당한 기간에 걸쳐서도 매우 효과적인 고화 방지제를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. 이것은 "통상적인" 고화 방지제 및 또한 다른 하이드로탈사이트 화합물이 이러한 목적에는 효과적이지 않은 것으로 밝혀졌기 때문에 특히 놀랍다.
따라서, 제 1 양태에 있어서, 본 발명은 다음을 포함하는 조성물을 제공한다:
a. 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체를 포함하는 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체로서, 상기 제 2 단량체는 단독중합체가 82 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체인 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체, 및
b. 10 wt% 이하의 하이드로탈사이트 화합물,
여기에서, 하이드로탈사이트 화합물은 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 가짐.
제 1 성분으로서, 조성물은 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체를 포함한다. 공중합체는 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체를 포함한다. 제 2 단량체는 단독중합체가 82 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체이다. 이러한 단량체는 당업계에 공지되어 있으며, 실제로 통상적으로 "연질 단량체" 로 불린다. 그러므로, 본 발명의 공중합체 성분에서의 제 2 단량체에 특히 바람직한 예 및 단량체는 비닐 카르복실레이트, 비닐 에테르, 올레핀 및 알킬 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 특히 바람직한 제 2 단량체는 비닐 카르복실레이트, 특히 비닐 아세테이트, 및 알킬 (메트)아크릴레이트이다.
바람직한 구현예에 있어서, 제 2 단량체는 단독중합체가 70 ℃ 미만, 예컨대 50 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체이다. 바람직한 제 2 단량체는 단독중합체가 20 ℃ 미만 또는 심지어 0 ℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지는 단량체일 수 있다. 폴리(비닐 아세테이트)의 유리 전이 온도는 예를 들어 30 ℃ 인 반면, C1 내지 C10 알킬기를 갖는 폴리(알킬 아크릴레이트)는 일반적으로 0 ℃ 미만의 유리 전이 온도를 가진다. 폴리(부틸 아크릴레이트)에 대한 유리 전이 온도는 예를 들어 -53 ℃ 이다.
중합체의 유리 전이 온도는 교과서 및 데이터 표에서 찾아볼 수 있거나 또는 실험적으로 측정할 수 있는 충분히 공지된 파라미터이다. 본 발명에 있어서, 유리 전이 온도 Tg 는 ASTM E1640 - 18 "Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Temperature by Dynamic Mechanical Analysis" 에 명시된 조건하에서 동적 기계적 분석에 의해 수득되는 값이다.
공중합체는 현탁 및 유화 중합 방법을 포함하는, 비닐 클로라이드 단량체와 제 2 단량체를 공중합시키는 임의의 적합한 중합 방법에 의해 제조될 수 있다. 이러한 방법은 당업계에 충분히 공지되어 있다.
공중합체는 전형적으로 40 wt% 이상의 비닐 클로라이드 및 60 wt% 이하의 제 2 단량체를 포함할 수 있다. 그러나, 공중합체는 50 wt% 이상의 비닐 클로라이드, 예컨대 60 wt% 이상의 비닐 클로라이드를 포함하는 것이 바람직하다.
비닐 클로라이드 및 제 2 단량체 이외에, 다른 단량체가 또한 존재할 수 있다. 특히, 그리고 의심을 피하기 위해, 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "공중합체" 는 2 개 이상의 단량체를 포함하는 중합체를 포함한다. 이것은 단지 2개의 단량체, 즉, 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체를 갖는 중합체, 및 또한 3 개 이상의 단량체, 즉, 비닐 클로라이드, 제 2 단량체 및 하나 이상의 다른 단량체를 포함하는 중합체를 포함한다. (3 개의 단량체를 포함하는 중합체는 또한 예를 들어 삼중합체로서 지칭될 수 있으며, 이것은 본원에서의 공중합체의 정의 내에 포함된다.). 존재하는 임의의 다른 단량체 (즉, 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체 이외에) 는 또한 단독중합체가 82 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체일 수 있으며, 일부 바람직한 구현예에서는 또한 제 2 단량체의 바람직한 특징을 충족할 수 있다. 그러나, 일부 구현예에 있어서, 이들은 또한 단독중합체가 82 ℃ 이상의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체일 수 있다. 비닐 클로라이드 이외의 2 개 이상의 단량체 (이하, 2 개 이상의 "공단량체") 가 존재하는 모든 경우에 있어서, 제 2 단량체는 바람직하게는 존재하는 전체 공단량체의 50 mol% 이상으로 존재한다. (이 경우에 있어서, 제 2 단량체의 요건을 충족하는 2 개 이상의 공단량체가 존재하는 경우, 가장 많은 양으로 존재하는 것은, 예를 들어 청구항에 따른 제 2 단량체일 것이다.).
바람직한 구현예에 있어서, 제 2 단량체는 알킬 (메트)아크릴레이트이다. 이러한 구현예에 있어서, 공중합체는 전형적으로 40 wt% 이상의 비닐 클로라이드 및 60 wt% 이하의 알킬 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 그러나, 공중합체는 50 wt% 이상의 비닐 클로라이드, 예컨대 60 wt% 이상의 비닐 클로라이드를 포함하는 것이 바람직하다. 비닐 클로라이드 및 알킬 (메트)아크릴레이트 이외에, 이미 정의한 바와 같은 하나 이상의 다른 제 2 단량체를 포함하는 다른 공단량체가 또한 존재할 수 있다.
공중합체는 가장 바람직하게는 70 wt% 이상의 비닐 클로라이드 및 30 wt% 이하의 알킬 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 본 발명에 대한 제 1 성분에 특히 바람직한 폴리비닐 클로라이드-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 90 wt% 이상의 비닐 클로라이드 및 10 wt% 이하의 알킬 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다.
용어 "알킬 (메트)아크릴레이트" 는 본원에서 알킬 아크릴레이트 및 알킬 메타크릴레이트를 지칭하는 약어로서 사용된다. 예를 들어, 부틸 (메트)아크릴레이트는 부틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 지칭한다.
바람직한 구현예에 있어서, 공중합체는 폴리비닐 클로라이드-알킬 아크릴레이트 공중합체이다. 그럼에도 불구하고, 이하에서 설명되는 경우, 본 발명의 구현예는 아크릴레이트 공중합체만을 언급하는 경우에도, 문맥상 달리 명백하게 나타내지 않는 한, 동등한 메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 다른 제 2 단량체로 형성된 공중합체에도 동등하게 적용될 수 있는 것으로 간주되어야 한다.
알킬 (메트)아크릴레이트는 바람직하게는 C1 내지 C10 알킬기를 포함한다. 바람직한 알킬기는 C2 내지 C6 알킬을 포함한다. 본 발명의 조성물의 공중합체 성분에서의 바람직한 알킬 (메트)아크릴레이트는 이미 언급한 바와 같은 알킬 메타크릴레이트보다는 알킬 아크릴레이트이다. 특히 바람직한 알킬 (메트)아크릴레이트는 에틸헥실 아크릴레이트 및 n-부틸 아크릴레이트이며, n-부틸 아크릴레이트가 가장 바람직하다.
제 2 성분으로서, 조성물은 10 wt% 이하의 하이드로탈사이트 화합물을 포함하며, 여기에서 하이드로탈사이트 화합물은 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 가진다.
하이드로탈사이트는 일반적으로 말하면, 마그네슘, 알루미늄, 카보네이트 및 하이드록사이드 음이온을 포함하는 층상 이중 하이드록사이드이다. 비-개질된 하이드로탈사이트는 일반식 Mg6Al2CO3(OH)16·4H2O 의 층상 이중 하이드록사이드 (LDH) 이다. 이러한 물질은 24.14 wt% 의 마그네슘 함량을 가진다. 그러나, 하이드로탈사이트는 일반식 Mg6Al2CO3(OH)16·4H2O 로 주어지는 것과는 상이한 조성을 갖는 것으로 충분히 알려져 있다. 예를 들어, 하이드로탈사이트는 상이한 금속 또는 상이한 음이온으로 부분적으로 치환될 수 있다. 이러한 하이드로탈사이트는 일반적으로 "개질된 하이드로탈사이트" 로 간주되며, 여기에서 용어 "개질된 하이드로탈사이트" 는 마그네슘, 알루미늄, 카보네이트 및 하이드록사이드 음이온을 포함하는 층상 이중 하이드록사이드이지만, 일반식 Mg6Al2CO3(OH)16·4H2O 와 상이한 일반식을 가지는 하이드로탈사이트를 지칭한다.
그러므로, 본 발명에서 사용되는 하이드로탈사이트는 일반적으로 말하면, 개질된 하이드로탈사이트이며, 보다 구체적으로 말하면 20.5 wt% 이하의 감소된 마그네슘 함량을 가지는 개질된 하이드로탈사이트이다.
그러므로, 본 발명에서 사용되는 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 갖는 하이드로탈사이트에 적용되는 경우, 용어 "하이드로탈사이트" 와 "개질된 하이드로탈사이트" 는 동의어이다.
본 발명의 하이드로탈사이트는 비-개질된 하이드로탈사이트에 비해서 현저히 감소된 마그네슘 함량을 가진다. 본 발명의 하이드로탈사이트에서의 감소된 마그네슘 함량은 전형적으로 구조의 합성 동안에 또는 합성 후 처리에 의해 구조에서의 마그네슘을 제거 또는 치환함으로써 달성된다. 이것은 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다.
다수의 개질된 하이드로탈사이트 화합물은 상업적으로 입수 가능하다. 본 발명자들은 마그네슘 함량의 상당한 감소를 유도하는 방식으로 개질된 하이드로탈사이트가 폴리비닐 클로라이드-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체에 대한 고화 방지제로서 특히 효과적이라는 것을 발견하였다. 이에 반해, 더 높은 마그네슘 함량을 갖는 다른 유사한 물질은 효과적이지 않다. 이것은 하기에서 제공되는 실시예에 나와 있다.
본 발명의 바람직한 조성물에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물은 20 wt% 이하의 마그네슘을 가진다. 전형적으로, 하이드로탈사이트 화합물은 10 wt% 이상의 마그네슘을 가진다. 일부 구현예에 있어서, 하이드로탈사이트는 18 wt% 이상의 마그네슘, 예컨대 18 wt% 내지 20 wt% 의 마그네슘을 포함할 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 하이드로탈사이트는 18 wt% 이하의 마그네슘, 예컨대 16 wt% 이하의 마그네슘, 예를 들어 14 wt% 내지 16 wt% 의 마그네슘을 포함할 수 있다.
또다른 바람직한 조성물에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물은 Sn, Pb, Ca, Ba, Zn 및 Cd 에서 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하며, 바람직하게는 Sn, Pb, Ca, Ba, Zn 및 Cd 에서 선택되는 0.2 wt% 이상의 하나 이상의 금속을 포함한다. 보다 바람직하게는, 하이드로탈사이트 화합물은 Sn, Pb, Ca, Ba, Zn 및 Cd 에서 선택되는 1 wt% 이상의 하나 이상의 금속을 포함한다.
특히 바람직한 구현예에 있어서, 하나 이상의 금속은 Zn 또는 Ca 이며, 가장 바람직하게는 하나 이상의 금속은 Zn 이다.
아연이 존재하는 경우, 바람직한 조성물은 하이드로탈사이트 화합물이 10 wt% 이상의 아연을 포함하는 것이다. 이러한 화합물은 이들을 포함하는 조성물의 상당한 저장 후에도 고화 방지제로서 특히 양호한 효과를 나타냈다.
이미 언급한 바람직한 옵션과 조합될 수 있는 다른 구현예에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물은 150 (중량)ppm 미만의 황, 바람직하게는 100 (중량)ppm 미만의 황을 포함하는 것이 바람직하다.
감소된 마그네슘 함량으로 인해, 본 발명의 조성물에서의 하이드로탈사이트 화합물은 비-개질된 하이드로탈사이트보다 낮은 Mg/Al 비를 갖는 경향이 있다. 바람직한 구현예에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물은 2.2 이하, 예컨대 2.0 이하의 Mg/Al 몰비를 가진다. Mg/Al 비는, 예를 들어 1.50 내지 2.00, 예컨대 1.50 내지 1.90 의 범위일 수 있다.
본 발명의 조성물은 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체와 하이드로탈사이트 화합물을 조합하여 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 특히 바람직한 방법은 중합 반응기에서 제조한 후에, 그러나 공중합체를 완전히 건조시키기 전에, 하이드로탈사이트를 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체에 도입한다. 특히, 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체는 건조 동안에 응집되기 시작할 수 있으며, 이를 완화시키기 위해서 건조 전에 "통상적인" 고화 방지제를 첨가하는 것이 알려져 있다. 이어서, 본 발명의 하이드로탈사이트 화합물은 건조 동안에 (즉, 보다 통상적인 고화 방지제 대신에) 효과적인 고화 방지제로서 작용할 수 있으며, 확인된 고화 방지 효과를 더 오랜 기간 제공할 수 있다.
이에 반해, "통상적인" 고화 방지제는 건조 동안에는 효과적이지만, 예를 들어 저장 동안에는 상당히 긴 기간에 걸쳐 효과적이지 않은 것으로 밝혀졌다.
따라서, 제 2 양태에 있어서, 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체를 포함하는 조성물의 고화를 감소시키기 위한 하이드로탈사이트의 용도가 제공되며, 상기 공중합체는 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체를 포함하고, 상기 제 2 단량체는 단독중합체가 82 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체이며, 여기에서 하이드로탈사이트 화합물은 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 가진다.
이러한 제 2 양태에서의 공중합체 및 하이드로탈사이트는 바람직하게는 제 1양태에 대해 정의한 바와 같다.
실시예
실험 절차
1) 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체의 제조
교반기를 구비한 94 L 용량의 중합 반응기에서, 물 54 kg, 25.75 gr/kg 에서 72.5 % 의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올의 수중 용액 3197 gr, 30.15 gr/kg 에서 88 % 의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올의 수중 용액 682 gr, 소포제 30 gr, 30 gr/kg 의 완충제 (나트륨 헥사메타포스페이트 - NaHP) 의 수중 용액 30 gr, 500 gr/kg 의 열적 안정화제 (칼슘 스테아레이트) 의 수중 분산액 50 gr 및 사슬 이동제 (1-도데칸티올) 5 gr.
일단 반응기를 닫고 교반 속도를 70 rpm 으로 설정하면, 2 사이클의 진공에 이어서 질소 퍼지를 적용하고, 마지막으로 진공을 적용하였다. 그 후, 4470 gr 의 부틸 아크릴레이트, 이어서 5215 gr 의 비닐 클로라이드를 로딩하고, 교반 속도를 300 rpm 으로 설정하였다.
이중 재킷을 사용하여 중합 온도를 70 ℃ 로 상승시켰다. 농도가 300 gr/kg 인 디옥틸 아디페이트 중의 디에틸 퍼옥시디카보네이트 용액 9.0 gr 의 도입을 중합 온도 (70 ℃) 에서 로딩하여 중합을 시작한다. 농도가 300 gr/kg 인 디옥틸 아디페이트 중의 디에틸 퍼옥시디카보네이트 용액 13 gr 의 두번째 도입을 CR > 5 % 로 로딩하고, 농도가 300 gr/kg 인 디옥틸 아디페이트 중의 디에틸 퍼옥시디카보네이트 용액 15 gr 의 세번째 도입을 CR > 10 % 로 로딩한다. 부틸 아크릴레이트의 전환율이 80 % 보다 높은 값에 도달할 때까지, 반응을 이들 조건하에서 유지하였다. 그 후, 물 중 10 gr/kg 의 억제제 (KI) 용액 30 gr 을 첨가하고, 중합 온도를 45 ℃ 미만의 온도로 냉각시킨다.
그 후, 비닐 클로라이드 5948 gr, 이어서 31.65 gr/kg 에서 80 % 의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올의 수중 용액 434 gr, 및 마지막으로 농도가 300 gr/kg 인 디옥틸 아디페이트 중의 디에틸 퍼옥시디카보네이트 용액 30 gr 을 로딩하였다. 비닐 클로라이드의 전체 전환율이 63.7 % 에 도달할 때까지, 반응을 이들 조건하에서 유지하였다. 그 후, 물 중 220 gr/kg 의 억제제 (가성 소다 - NaOH) 용액 30 gr 및 소포제 30 gr 을 중합 매질에 첨가하였다. 반응기를 감압시켜 미반응 비닐 클로라이드를 제거하였다. 이어서, 현탁액을 여과에 의해 분리하였다.
첫번째 부분을 분리하고, 유동층 건조기에서 60 ℃ 에서 공기로 건조시켜 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체 생성물을 생성하였다. 건조 전의 휘발물 함량은 약 11 wt% 였다. 건조 후, 휘발물 함량은 0.3 wt% 미만이었으며, 잔류 부틸 아크릴레이트 단량체는 12 ppm 이었다.
1H NMR 에 의해 결정된 공중합체 중의 부틸 아크릴레이트의 함량은 38.6 wt% 였다. 벌크 밀도는 0.567 g/㎤ 였으며, 평균 입자 크기는 236 마이크론이었다.
각각의 경우에 4 phr 의 고화 방지제를 건조 전에 첨가한 것을 제외하고는, 동일한 방식으로 추가의 부분을 건조시켰다. 고화 방지제의 세부사항은 하기에서 제공된다.
모든 경우에 있어서, 고화 방지제의 첨가는 건조 단계 후에 자유 유동 분말 샘플을 생성시켰다.
2) 압축 절차 및 유동성 평가
상기에서 제조한 샘플을 각각 하기의 절차에 적용하였다.
대략 20 g 의 샘플을 직경 3 cm 의 원통형 다이에 놓고, Industrial Concept and Assistance, Bierges, Belgium 에 의해 제작된 압축계에 놓는다.
이어서, 샘플을 10 kg 힘 (98.1 N) 에서 100 kg 힘 (981 N) 으로 단계적으로 증가하는 힘으로 다이에서 축 방향으로 압축시킨다.
이러한 압축은 PVC 분말의 저장 동안에 발생할 수 있는 장기간 압축을 짧은 기간에 걸쳐 모방하도록 설계된다.
시험 종료시에, 압축된 샘플을 함유하는 다이를 비이커의 바닥에 있는, 한면이 1.8 cm 인 정사각형 구멍을 갖는 스테인리스강 그리드의 19 cm 위에 놓는다.
제 1 단계에서, 샘플을 다이로부터 밀어 그리드 상에 떨어뜨린다. 이어서, 비이커를 2 회 가볍게 두드린다. 샘플은 부드러운 두드림 전에 또는 후에, 압축이 없고 이 단계에서 그리드를 완전히 통과하는 경우, "우수한" 유동성을 갖는 것으로 간주한다.
샘플이 전부 또는 부분적으로 압축되어 제 1 단계 후에 일부 분말이 그리드 상에 남아 있는 경우, 비이커를 5-10 회 부드럽게 진동시키고, 샘플을 재평가한다. 이어서, 샘플이 그리드를 통해 완전히 흐른 경우, 양호한 유동성을 갖는 것으로 간주한다.
샘플이 여전히 전부 또는 부분적으로 비교되는 경우, 샘플을 추가로, 및 특히 더 격렬하게 15-20 회 진동시킨다. 이제 샘플이 그리드를 통해 완전히 흐른 경우, 유동성을 갖지만, "불량한" 유동성을 갖는 것으로 간주한다. 전부가 아닌 일부가 그리드 상에 남아 있는 경우, 유동성은 매우 불량한 것으로 간주되는 반면, 원래 샘플의 전부가 압축된 실린더로서 전부 또는 대체로 남아 있는 경우, 샘플은 유동성을 갖지 않는 ("없음") 것으로 간주한다.
요약하면, 다음과 같다:
표 1
비교예 1
이 비교예에서, 샘플은 고화 방지제를 첨가하지 않은 것이다.
시험 결과를 도 1 에 나타낸다. 샘플은 완전히 압축되며, 상기에서 언급한 기준하에서 유동성을 갖지 않는다.
비교예 2
이 실시예에서, 4 phr 의 D-만니톨을 건조 전에 샘플에 첨가하였다. D-만니톨은 Sigma-Aldrich 에서 공급하였으며, 식품 산업에서 사용되는 공지된 고화 방지제이다.
시험 결과를 도 2 에 나타낸다. 샘플은 완전히 압축되며, 상기에서 언급한 기준하에서 유동성을 갖지 않는 것으로 간주된다.
비교예 3
이 실시예에서, 4 phr 의 하이드로탈사이트 ("하이드로탈사이트 1") 를 건조 전에 샘플에 첨가하였다. 하이드로탈사이트 1 은 상업적으로 입수 가능한 Mg 함량 22.8 wt% 의 하이드로탈사이트이다.
시험 결과를 도 3 에 나타낸다. 샘플은 대부분 여전히 압축되며, 상기에서 언급한 기준하에서 유동성을 갖지 않는 것으로 간주된다.
비교예 4
이 실시예에서, 4 phr 의 상이한 하이드로탈사이트 ("하이드로탈사이트 2") 를 건조 전에 샘플에 첨가하였다. 하이드로탈사이트 2 는 상업적으로 입수 가능한 Mg 함량 20.8 wt% 의 하이드로탈사이트이다.
시험 결과를 도 4A 및 4B 에 나타내며, 여기에서 도 4A 는 임의의 진동이 가해지기 전의 샘플을 나타내고, 도 4B 는 보다 격렬한 진동 절차 후의 샘플을 나타낸다. 샘플은 상기에서 언급한 기준하에서 "불량한" 유동성을 갖는 것으로 간주된다.
비교예 5
이 실시예에서, 4 phr 의 상이한 하이드로탈사이트 ("하이드로탈사이트 3") 를 건조 전에 샘플에 첨가하였다. 하이드로탈사이트 3 은 상업적으로 입수 가능한 Mg 함량 22.3 wt% 의 하이드로탈사이트이다.
시험 결과를 도 5A 및 5B 에 나타내며, 여기에서 도 5A 는 임의의 진동이 가해지기 전의 샘플을 나타내고, 도 5B 는 보다 격렬한 진동 절차 후의 샘플을 나타낸다. 샘플은 상기에서 언급한 기준하에서 "불량한" 유동성을 갖는 것으로 간주된다.
실시예 1
이 실시예에서, 4 phr 의 상이한 하이드로탈사이트 ("하이드로탈사이트 4") 를 건조 전에 샘플에 첨가하였다. 하이드로탈사이트 4 는 상업적으로 입수 가능한 Mg 함량 20.0 wt% 의 하이드로탈사이트이다.
시험 결과를 도 6 에 나타내며, 이는 임의의 진동이 가해지기 전의 샘플을 나타내고, 샘플이 그리드를 완전히 통과하였다는 것을 나타낸다. 샘플은 상기에서 언급한 기준하에서 우수한 유동성을 갖는 것으로 간주된다.
실시예 2
이 실시예에서, 4 phr 의 상이한 하이드로탈사이트 ("하이드로탈사이트 5") 를 건조 전에 샘플에 첨가하였다. 하이드로탈사이트 5 는 상업적으로 입수 가능한 Mg 함량 15.1 wt% 의 하이드로탈사이트이다.
시험 결과를 도 7 에 나타내며, 이는 임의의 진동이 가해지기 전의 샘플을 나타내고, 샘플이 그리드를 완전히 통과하였다는 것을 나타낸다. 샘플은 상기에서 언급한 기준하에서 우수한 유동성을 갖는 것으로 간주된다.
실시예 3
이 실시예에서, 4 phr 의 상이한 하이드로탈사이트 ("하이드로탈사이트 6") 를 건조 전에 샘플에 첨가하였다. 하이드로탈사이트 6 은 상업적으로 입수 가능한 Mg 함량 19.9 wt% 의 하이드로탈사이트이다.
시험 결과를 도 8 에 나타내며, 이는 임의의 진동이 가해지기 전의 샘플을 나타내고, 샘플이 그리드를 완전히 통과하였다는 것을 나타낸다. 샘플은 상기에서 언급한 기준하에서 우수한 유동성을 갖는 것으로 간주된다.
실시예 4
이 실시예에서, 4 phr 의 상이한 하이드로탈사이트 ("하이드로탈사이트 7") 를 건조 전에 샘플에 첨가하였다. 하이드로탈사이트 7 은 상업적으로 입수 가능한 Mg 함량 14.3 wt% 의 하이드로탈사이트이다.
시험 결과를 도 9 에 나타내며, 이는 임의의 진동이 가해지기 전의 샘플을 나타내고, 샘플이 그리드를 완전히 통과하였다는 것을 나타낸다. 샘플은 상기에서 언급한 기준하에서 우수한 유동성을 갖는 것으로 간주된다.
첨가제의 여러 다른 특성의 세부사항과 함께 결과를 표 2 에 요약한다:
표 2
비교예 1 은 PVC 공중합체가 압축 후에 강하게 압축되어 있는 것을 보여준다.
D-만니톨은 통상적인 첨가제이지만, 압축 시험 후에 유동 생성물을 제공하지 않는다.
하이드로탈사이트 1, 2 및 3 은 각각이 20.5 wt% 초과의 마그네슘을 갖는 하이드로탈사이트 물질이며, 생성된 물질의 유동성은 기껏해야 "불량" 이다.
이에 반해, 실시예 1 내지 4 는 각각의 경우에 20.5 wt% 미만의 마그네슘을 갖는 하이드로탈사이트 물질이 압축 시험 후에도 생성물의 우수한 유동성을 제공한다는 것을 보여준다.

Claims (15)

  1. 다음을 포함하는 조성물:
    a. 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체를 포함하는 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체로서, 제 2 단량체는 단독중합체가 82 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체인 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체, 및
    b. 10 wt% 이하의 하이드로탈사이트 화합물,
    여기에서, 하이드로탈사이트 화합물은 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 가짐.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체가 비닐 카르복실레이트, 비닐 에테르, 올레핀 및 알킬 (메트)아크릴레이트에서 선택되는, 바람직하게는 비닐 카르복실레이트, 특히 비닐 아세테이트 및 알킬 (메트)아크릴레이트에서 선택되는 제 2 단량체를 포함하는 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 2 단량체가 알킬 (메트)아크릴레이트인 조성물.
  4. 다음을 포함하는 조성물:
    a. 비닐 클로라이드 및 알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하는 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체, 및
    b. 10 wt% 이하의 하이드로탈사이트 화합물,
    여기에서, 하이드로탈사이트 화합물은 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 가짐.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 알킬 (메트)아크릴레이트가 C2 내지 C8 알킬기를 포함하는 조성물.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 알킬 (메트)아크릴레이트가 에틸헥실 아크릴레이트 또는 n-부틸 아크릴레이트인 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체가 폴리비닐 클로라이드-부틸 아크릴레이트 공중합체인 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 공중합체가 60 wt% 이상의 비닐 클로라이드, 바람직하게는 70 wt% 이상의 비닐 클로라이드를 포함하는 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물이 20 wt% 이하의 마그네슘, 예컨대 14 wt% 내지 20 wt% 의 마그네슘을 갖는 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물이 Sn, Pb, Ca, Ba, Zn 및 Cd 에서 선택되는 하나 이상의 금속을 0.2 wt% 이상, 바람직하게는 1 wt% 이상 포함하는 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 금속이 Zn 또는 Ca 이고, 바람직하게는 하나 이상의 금속이 Zn 인 조성물.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물이 10 wt% 이상의 아연을 포함하는 조성물.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 하이드로탈사이트 화합물이 2.2 이하의 Mg/Al 몰비를 가지며, 바람직하게는 하이드로탈사이트 화합물이 1.50 내지 2.00 의 Mg/Al 몰비를 가지는 조성물.
  14. 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체를 포함하는 조성물의 고화를 감소시키기 위한 하이드로탈사이트의 용도로서, 공중합체는 비닐 클로라이드 및 제 2 단량체를 포함하고, 제 2 단량체는 단독중합체가 82 ℃ 미만의 유리 전이 온도 Tg 를 가지는 단량체이고, 하이드로탈사이트 화합물은 20.5 wt% 이하의 마그네슘을 가지는 용도.
  15. 제 14 항에 있어서, 폴리비닐 클로라이드 함유 공중합체 및/또는 하이드로탈사이트가 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같은 용도.
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