KR810001864B1 - 폴리올레핀계 수지 발포체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폴리올레핀계 수지 발포체의 제조 방법

첨부 도면은 본 발명의 한 실시 상태의 개략 공정도.

본 발명은 폴리올레핀계 수지 발포체의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 폴리올레핀수지 발포체(이하 ＂발포체＂라고 약칭함)는 폴리올레핀, 셀 사이즈 조절제 및 기타 첨가제로 된 조성물을 압출기에 이송시키고, 이 조성물을 가열시켜 용융시키고, 용융겔에 발포제를 사입하고, 생성된 용융겔을 압출기출구의 첨단에 고정한 다이를 통해 압출기의 내압보다 낮은 압력을 갖는 대역으로 압출시켜 제조한다. 생성되는 발포체는 압출 후 수축된다. 압출시킨 발포체의 초기의 크기는 가능한 크게 복귀시키기 위해, 발포체를 장기간 동안 숙성시킨다. 그러나, 숙성시키기 위해 공간이 많이 필요하며, 제품 생성으로부터 출하까지 상당한 시간이 소요되어 상업적으로 불리하다.

발포체셀의 와해 또는 이 발포체의 수축을 감소시키거나 또는 제거하기 위해, 지방산 및 폴리올의 부분 에스테르를 중합체 조성물에 부가하고, 기타 첨가제를 압출기의 호퍼(hopper)에 이송시키는 방법이 제안되었다 [에드워드 더블유. 크로닌(Edward W. Cronin)의 미국특허 제3, 344, 230호 참조]. 이 방법은 발포체의 수축을 어느 정도 감소시킬 수 있으나, 이 선행 특허에 의해, 지방산 및 폴리올의 부분 에스테르를 중합체 및 발포체 제조용 첨가제와 함께 사출기의 호퍼에 사입했을 때에, 나사 부분에서 이송 난제가 일어나며, 압출 조작을 만족스럽게 원활하게 제조할 수 없다.

본 발명의 목적은 우수한 칫수 안정성을 갖고, 수축성이 적거나 또는 전혀 없으며, 한편 상기한 선행기술 방법의 결점을 해결한 폴리올레핀계 발포체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명자가 예의 연구한 결과 장쇄 지방산 및 다가 알코올의 에스테르를 측정 대역에서 압출기에 넣은 폴리올레핀 원료의 용융겔에 사입할 때에, 용융겔을 원활하게 압출시킬 수 있으며, 이 발포체의 수축을 제거할 수 있고, 균일하고 미세한 밀폐셀과 양호한 외관을 갖는 폴리올레핀계 발포체를 양호한 효율로 제조할 수 있음을 발견했다.

본 발명에 의해, 폴리올래핀, 휘발성 유기 송풍제, 셀사이즈 조절제 및 장쇄 지방산과 다가 알코올의 에스테르를 이송 대역, 압축대역 및 측정대역으로 되는 압출기에서 용융, 혼합시키고, 생성되는 용융겔을 압출기의 내압보다 낮은 압력을 갖는 대역으로 압출시키고, 전술한 에스테르를 8~20개의 탄소 원자를 갖는 지방산 및 3~6개의 하이드록 실기를 갖는 다가 알코올의 1 이상의 에스테르를 사용하고, 이 에스테르를 용융 상태로 압출기의 측정 대역내의 용융겔에 사입하여 혼합시켜 발포형성한 폴리올레핀을 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명의 방법에서, 8~20개의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방산과 3-6개의 하이드록시기를 갖는 다가알코올의 에스테르를 용융 상태로 압출기의 스크류의 첨단부로부터 호퍼를 향해 20 이상의 L/D에 해당하는 부분에서 압출기의 측정대역내의 용융겔에시킨다. 발포제는 압출기의 측정 대역으로 또한 사입시키지만, 용융에스테르는 발포체를 사입시킨 부분보다 압출기의 다이에 더 가까운 부분으로 이송시키는 것이 적합하다.

발포제와 혼합한 용융겔은 발포체 없이 혼합한 용융겔 보다 낮은 점도를 갖고, 저압을 가지므로, 이 에스테르는 저압에서 용이하게 이송시킬 수 있고, 용융겔과 균일하게, 또 신속하게 혼합할 수 있다.

본 발명의 방법에서, 용융상태의 에스테르는 압출기의 내압보다 높은 압력으로 압출기의 측정대역으로 사입시킨다. 압출기 등의 구조에 따라 변화할지라도, 에스테르의 이송에 필요한 압력은 일반적으로 약 100~300kg/cm²이다.

본 발명에서 8~20개의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방산 과 3~6개의 하이드록실기를 갖는 다가 알코올의 에스테르의 예로 글리세롤모노-, 디-또는 트리-라우레이트, 글리세롤 모노-, 디-또는 트리-팔미테이트, 글리세롤 모노-, 디-또는 트리-스테아레이트, 글리세롤 모노-, 디-또는 트리-올레이트, 글리세롤 모노-, 디-또는 트리-카프릴레이트, 적당한 혼합으로 전술한 각종 모노-, 디-및 트리-에스테르의 혼합물, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄모노팔미테이트, 소르비탄모노스테아레이트 및 소르비탄모노올레이트를 들 수가 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상의 혼합물로 하여 사용할 수 있다.

이 에스테르는 일반적으로 폴리올레핀 100 중량부당 0.1 내지 10 중량부, 적합하기로는 0.5 내지 5중량부로 사용된다. 이 에스테르의 양이 너무 적으면, 수축 방지효과를 얻을 수 없다. 이 양이 너무 많으면, 에스테르가 생성되는 발포체의 표면상에 방출되며, 포장제로서 발포체를 사용할 경우, 에스테르가 포장될 물품으로 이동하게 된다.

수출방지 효과를 얻는 것 외에, 에스테르는 또한 정전기 방지용으로 사용되며, 기타 성상, 특히 발포체의 압축 강도와 항장력을 증대시킨다. 그리하여, 에스테르는 우수한 탄성과 아름다움 외관을 갖는 발포체로 형성된다.

본 발명에서 사용하는 폴리올레핀류로(1) 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐 또는 4-메틸-1-펜텐등의

-올레핀류의 공중합체 또는 동중합체, (2) 비닐아세테이트, 메틸메타크릴레이트, 염화비닐, 스티렌 또는 아크릴로니트릴 등의 다른 중합성 비닐모노머를 갖는

-올레핀류의 동중합체, (3) 중합체(1)와 중합체(2)와의 혼합물, (4) 중합체 (1) 또는 (2)와 상기한 비닐모노머의 중합체와의 혼합물, 및 (5) 중합체(1) 또는 (2)와 천연고무 또는 부타디엔 고무 또는 부틸고무 등의 합성고무와의 혼합물을 사용할 수가 있다.

본 발명에서 사용하는 발포체는 통상으로 기상 또는 액상 휘발성 유기 화합물로, 예를 들면 프로판, n-부탄, 이소-부탄, 사이클로프로판, 사이클로부탄 및 펜탄 등의 포화탄화수소, 디클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 클로로메탄 및 염화메틸렌 등의 할로겐화 탄화수소, 디메틸에테르, 메틸에틸에테르 또는 디에틸에테르 등의 지방족에테르를 사용한다. 이화합들은 단독으로 사용하거나 또 2 이상의 혼합물로서 사용한다. 통상으로, 발포제의 양은폴리올레핀 100중량부당 2~30 중량부이다.

공지의 셀사이즈 조절제 중 어느 것이든지 본 발명에 사용될 수 있다. 이 조절제의 예로는 점토, 활석 또는 실리카 등의 무기 셀사이즈 조절제, 압출기 내의 가열온도에서 가스를 방출시키면서 분해하거나 또는 반응하는 유기셀 사이즈 조절제, 예로 주석산 수소나트륨, 호박산 수소칼륨, 귤산 나트륨, 귤산 칼륨 또는 옥살산나트륨과 같은 폴리 카르복실산의 알칼리 금속염과 중탄산나트륨, 탄산나트륨, 중탄 산칼륨, 탄산칼륨 또는 탄산칼슘과 같은 탄산염 또는 중탄산염을 들 수가 있다. 이 중에서, 유기 셀사이즈 조절제가 적합하다. 귤산 1나트륨, 주석산 1나트륨과 탄산염 또는 중탄산염과의 폴리카르복실산의 모노알칼리금속염의 혼합물이 특히 적합하다. 필요에 따라, 착색제 또는 방염제, 산화 방지제 및 가소제 등의 기타첨가제를 사용할 수 있다.

본 발명의 방법을 이하 첨부 도면에 의해 구체적으로 설명한다. 첨부 도면에서, 참조 번호(1)는 압출기의 주신, (2)는 호퍼, (3)은 스크류, (4)는 발포제용 주입구, (5)는 본 발명에서 사용한 에스테르용 용융탱크, (6)은 용융 에스테르용 이송 펌프, (7)은 도관, (8)은 용융 에스테르용 이송구, (9)는 다이 및 (10)은 발포형성 제품을 나타낸다.

스크류 압출기는 일반적으로 이송대역, 압축대역 및 용융 대역으로 구분된다. 이송대역은 공급원료를 호퍼로부터 다음의 압축대역으로 운반시켜 원료를 화합시킨다. 압축대 역은 이송대역으로부터 운반된 원료를 공급받아서 이것을 용융시켜 반죽시킨다. 용융대역에서, 원료를 완전히 용융, 혼합하여 파동이 자유로운 유송물을 형성한다.

첨부 도면에서, F는 이송대역, C는 압축대역, M는 측정대역을 나타낸다. 본 발명에서 측정대역은 상기한 용융대역에 대응한다. 측정대역에서, 용융겔을 혼합하여 이송대역을 통과시켜, 압축대역에서 균일한 유송물을 형성하여 다이로부터 일정한 속도로 압출시킬 수 있다.

원료폴리올레핀을 셀사이즈 조절제 및 기타 필요한 첨가제와 함께 호퍼(2)를 통해 압출기에 이송시키고 이것을 스크류(3)에 의해 혼합, 용융시키고, 다이출구측으로 이송시킨다. 발포제를 압출통 내에 형성한 주입구(4)로부터 용융겔에 사입시킨다. 본 발명에서 사용한 에스테르를 용융탱크(5) 내에서 그의 융점 이상의 온도로 가열시켜, 펌프(6)에 의해 도관(7)을 통해 이송시켜, 압출통내에 형성한 공급구(8)을 통해 용융겔에 이송시킨다. 이어서, 용융겔과 균일하게 혼합하고, 다이(9)를 통해 압출기의 내압보다 낮은 압력을 갖는 대역으로 압출시켜 발포체(10)를 얻는다.

용융에스테르를 압출기내의 용융겔로 이송시키는 펌프는 예를 들면 플런저 펌프 또는 기어펌프이다. 압출기내의 용융겔로 이송시킬 용융에스테르의 양은 펌프의 회전을 변경하여 적당히 조절할 수 있다. 용융에스테르의 이송을 원활하게 행하기 위해, 공기 또는 질소와 같은 불활성 가스를 사용하에 용융 탱크에 배압을 사용하는 것이 적합하다. 도관은 적당한 단열재로 단열시키거나 또는 도관내 용융 에스테르의 응고를 방지하기 위해 가열기로 가열시키는 것이 편리하다. 이중벽 구조로 도관을 구조하여 이것을 스팀 등으로 가열시킬 수 있다.

압출조작용으로 단일 또는 복식스크류 압출기를 사용할 수 있다.

본 발명에 의해, 소요량의 에스테르를 이송난제를 일으킴이 없이 압출기 내의 용융겔로 용이하게 공급할 수 있으며, 그 안에 에스테르를 균일하게 함유한 발포체를 제조할 수 있다.

다음의 실시예와 비교예에서, 달리 지적하지 않는 한 모든부는 중량에 의한 것이며, 이 실시예에 의거 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

직경 45mm의 단일스크류 압출기에 저밀도 폴리에틸렌 100부, 귤산 1나트륨 0.3부, 및 중탄산나트륨 0.4부를 채우고, 이들을 혼합한 다음 용융시켰다. 부탄(15부)을 압출통의 일정한 위치에 형성한 주입구를 통해 용융겔에 송입시킨다. 이와 별도로, 글리세롤모노스테아레이트를 가열시키고, 100℃ 용융 탱크에 용융시키고, 기아 펌프에 의해 압출통의 일정한 위치(발포제용 주입구보다 다이출구에 더 가까우며, 스크류의 첨단으로부터 호퍼측으로 L/D=20에 대응함)에 형성한 주입구로부터 발포제를 함유하는 원료 중의 용융겔에 이송시킨다. 용융 에스테르의 공급량은 원료폴리에틸렌에 기초해서 1부 이었다. 가열하에 글리세롤 모노스테아레이트 및 발포제를 함유하는 발포성 용융 겔을 혼합하고, 이 혼합물을 125℃의 다이를 통해 대기 중으로 압출시켜 발포체를 얻었다. 이 발포체는 밀도가 0.038g/cm³이었으며, 균일하고도 미세한 셀을 가졌다. 생성 1시간 후에, 발포체는 2%의 용적수축율을 나타냈다. 이 발포체는 탄성을 가지며 25%의 압축 응력에서 두께 방향에서 측정했을 때에 0.25kg/cm²의 압축 강도를 가졌다.

[실시예 2]

실시예 1의 과정을 반복했으나, 예외로 글리세롤 모노 스테아레이트의 충전량은 5부이었다. 생성되는 발포체는 밀도 0.03g/cm³를 가졌으며, 균일하고 미세한 세포를 가졌다. 생성 1시간 후에, 발포체는 0.5% 만큼의 용적 수축율을 나타냈으며, 25%의 압축응력에서 두께 방향으로 측정했을 때에 0.3kg/cm²의 압축강도를 나타냈다.

[비교예 1]

실시예 1의 과정을 반복했으나, 예외로 글리세롤 모노스테아레이트를 사용하지 아니했다. 생성 직후에, 발포체는 70%의 용적 수축율을 나타냈다. 이 발포체는 25%의 압축응력에서 두께 방향으로 측정했을 때에 0.08kg/cm²의 압축 강도를 나타냈다.

[실시예 3]

에틸렌/비닐아세테이트 공중합체(비닐아세테이트 함량 10%) 100부, 귤산 1 나트륨 0.3부 및 중탄산나트륨 0.4부로 되는 혼합물을 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 압출기에 이송시키고, 혼합한 다음 용융시켰다. 주입구로부터 디클로로디플루오로메탄 20부를 압출기 내의 용융겔이 주입시켰다. 이어서, 원료 중합체에 기초해서, 미리 90℃까지 가열시킨 글리세롤 모노올레이트 3부를 부가하여, 용융시킨 것을 압출통의 에스테르 이송구를 통해 발포제를 함유하는 용융겔에 이송시킨 다음에 가열하게 혼합했다. 생서되는 발포성 용융겔을 120℃에서 다이를 통해 대기중으로 압출시켜 발포체를 얻었다. 생성되는 발포체는 0.04g/cm²의 밀도를 가졌으며, 균일하고 미세한 겔을 함유했다. 생성 1시간 후에, 방포체는 1%만의 용적 수축율을 나타냈다. 그의 압축 강도는 25%의 압축응력에서 두께 방향으로 측정했을 때에 0.2kg/cm²이었다.

[비교예 2]

실시예 2의 과정을 반복했으나, 예외로 글리세롤모노올레에이트를 사용하지 아니했다. 생성 직후, 생성되는 발포체는 0.04g/cm³의 밀도를 가졌으며, 균일하고도 미세한 셀을 함유했다. 생성 1시간 후에, 발포체는 50%의 용적수축을 나타냈다.

[비교예 3]

저밀도 폴리에틸렌 100부, 귤산 1나트륨 0.3부, 중탄산나트륨 0.4부 및 글리세롤모노스테아레이트 1부로 되는 혼합물을 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 압출기의 호퍼를 통해 이 압출기에 이송시켰다. 부탄(15부)을 일정한 위치에 배치시킨 주입구를 통해 압출기내의 용융겔에 주입하고, 용융겔을 압출시켰다. 압출개시 약 5분 후에, 호퍼로부터 공급된 원료는 스크류부분에서 이송난제를 일으켰고, 압출기의 연속조작은 실패했다. 그리하여, 소기의 발포체를 제조할 수 없었다.

[비교예 4]

비교예 3에서 사용한 것과 동일한 과정을 반복했으나, 예외로 글리세롤모노스테아레이트의 충전량을 각각 0.8, 0.6, 0.5 및 0.4부로 변경시켰다. 그 결과를 다음표에 나타냈다.

Claims (1)

1. 폴리올레핀, 휘발성 유기 발포체, 셀사이즈 조절제, 장쇄지방산 및 다가 알코올을 이송대역, 압축대역 및 측정대역으로 되는 압출기에서 용융, 혼합하고, 생성되는 용융겔을 압출기의 내압보다 낮은 압력을 갖는 대역으로 압출시키는 폴리올레핀계 발포체의 제조법에 있어서, 전술한 에스테르로 8~20개의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방산과 3~6개의 하이드록실기를 갖는 다가 알코올의 1 이상의 에스테르를 사용하고, 이 에스테르를, 용융 상태로, 발포체를 위해 주입 부분보다 압출기의 다이 출구에 더 가까운 위치에서 측정대역내의 용융겔에 이송시키며, 이 위치가 스크류의 팁으로부터 호퍼쪽으로 L/D20 이상에 상응하는 위치가 되도록 개량한 폴리올레핀계 수지 발포체의 제조방법.

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