KR840000070B1 - 성형용 열가소성 물질을 팽창시키는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

성형용 열가소성 물질을 팽창시키는 방법

본 발명에 의한 예비팽창 및 성형장치 및 방법을 예시한 개략도.

본 발명은 합성된 열가소성 물질을 사용한 팽창 발포제품에 관한 것으로, 특히 성형용 열가소성 물질로 된 예비팽창성 비이드(bead)에 관한 것이다.

종래에는 초기에 열가소성 비이드를 예비팽창시켜 소위 예비팽창물을 제조하고 있는 것이다. 이러한 예비팽창물이 팽창되면 최종 성형제품의 용적은 최소한 50%정도가 된다. 비이드를 예비성형하므로서 성형틀에 충전시켜 비이드가 훨씬 균일하게 팽창되게 하고, 공극(空隙)이 없으며 성형압도 낮고 제조과정도 훨씬 신속하고 저밀도의 기초가 형성되게 할 수 있는 것이다. 이러한 기본 과정에 대해서는 G. R. Franson의 저서 [Plastics Technology 452-455페이지, 1956 년 6월]에 상술되어 있다.

비이드를 예비팽창시켜 예비팽창물을 만들때 중요한 점으로서는 제조속도를 신속하게 하면서 균일하고도 칫수 안정성이 있는 제품을 만들어야 한다는 것이다. 중합체의 종류, 예비팽창전후의 비이드중의 휘발물질의 함량 및 주위환경중의 수분 정도를 고려해야 한다. 결국 기포체로 만든는 예비팽창 및 성형용 장치는 속도가 빠르고 고장이나 어떠한 난점이 없는 조작을 할 수 있는 것이라야 한다.

본 발명은 발포제를 함유한 열가소성 물질을 예비팽창시키는 방법과 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 그 이상의 가공이 필요없이 최종적인 치수를 곧 바로 가질 수 있게 성형이 가능한 칫수 안정성이 있는 예비팽창물을 형성시키는 예비팽창 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 방법과 장치를 사용하면 밀도나 구조적인 일체감이 있으며 제조가격도 저렴하고 종래의 방법이나 장치에서의 경우와는 다른 저렴한 투자경비를 하게 되는 최종제품을 제조할 수 있는 것이다.

간단히 요약하자면 펜탄같은 발포제를 가한 폴리스티렌 비이드등의 열가소성 비이드를 대기압으로 유지된 용기중에서 연화점까지 교반하면서 전도방식에 의한 가열을 1차로 시켜 예비팽창시킨다. 가열을 계속 조절하여 주어 비이드가 일정정도까지 팽창되게 한다.

공기 같은 기체상태의 매체를 체임버(chamber)중에서 통과시켜 주어 비이드에서 발생된 발포제를 제거하여 주므로서 초래될 수 있는 위험을 피하도록 한다. 이어서 용기를 밀폐시키고 비이드중의 발포제함량이 감소되도록 감압시킨다. 발포제가 적정량만큼 감소되면 용기를 대기압으로 환원시킨다. 이렇게 처리한 비이드를 성형틀에 곧 바로 옮겨채워 넣는다. 또 다른 방법으로서는 일정온도로 부분적으로 팽창된 비이드를 유지하고 있는 저장용기중의 압력을 대기압으로 환원시킬 수도 있다. 예비팽창물을 일정온도로 유지하므로서 그 다음에 있을 성형공정을 훨씬 신속하고도 전반적인 에너지 소모를 적게하면서 실시할 수 있다.

예비팽창실 또는 가열된 저장용기로부터 예비팽창물을 예열된 성형틀중에 종래의 방법인 공기작동식 충전장치로 주입한다. 다수의 충전장치를 사용하여 성형틀중에 가능한한 신속히 주입한다.

또한 성형틀에 감압펌프를 사용하여 진공상태로 만들어 주면 성형틀에 대한 주입이 신속하게 된다.

성형틀의 충전이 끝나면 성형틀의 한쪽에 진공흡입을 시켜주면서 과열된 증기 또는 공기 같은 가열유체를 성형틀의 다른 쪽에 일정기간 통과시킨다. 가열매체의 이동방향을 성형틀속으로 역류시켜 주므로서 예비팽창물의 가열과 팽창을 균일히 되게하여 제품을 용융시키도록 한다. 예비팽창물중에 발포제가 잔존하여 있으면 성형온도가 높아침에 따라 팽창이 되고 이어서 완전히 용융이 된다.

예비팽창물의 팽창 및 용융이 완료되면 가열유체의 이동을 중단시키고 잠시동안 부압(負壓 : negative pressure)을 가하여주어 수분과 발포제를 거의 전부 제거하도록 한다.

이렇게 하여 주면 성형제품의 표피형성이 잘 되며 성형틀 표면을 냉각시켜 주어도 표피형성이 잘 된다. 이어서 성형틀의 내부 압력을 대기압으로 환원시켜주고 성형틀을 개방시키면 완제품이 자동적으로 배출이 된다.

본 발명에 의한 예에 있어서 초기가 열공정후 용기중에서 증기를 주입하여 줌으로서 예비팽창 단계에서 더 한층 팽창을 시켜주는 경우도 있다. 이 방법을 사용하면 예비팽창물의 연화가 잘되고 예비팽창물로 부터 발포제의 이동이 쉽게 된다. 이러한 방법은 발포제 전부를 제거하는데 필요한 감압시간을 단축시켜 줄 뿐만 아니라 극히 밀도가 작은 안정한 예비팽창물을 제조할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 방법은 예비팽창단계와 성형단계 사이에서의 경화과정 및 정지시간의 필요 없게 될 뿐만 아니라 완제품의 후성형조건이 필요없게 되어 제품의 포장 및 출하가 성형장치로부터 직접 이루어지게 된다.

어떤 특정한 이론에 구애를 받음이 없이 본 발명에 의한 독특한 방법은 열가소성 입자에 대한 독창적인 각각의 공정단계가 나타내는 효과를 감안하면 훨씬 이해가 빨리된다. 우선 예열단계 도중에 있어서 비이드를 건조상태의 예비팽창장치의 가열벽면에 대해 접촉시켜 주면서 교반혼합한다. 비이드를 균일히 가열하여 발포제가 휘발함에 따라 자유팽창이 되게 한다. 예비팽창장치가 밀폐되지 않거나 초대기압 조건에 노출되지 않기 때문에 팽창은 지연되지 않는다. 이 단계에 있어서 예비팽창물의 밀도는 비이드의 온도를 변화시켜 주면 조절된다.

모든 경우에 있어서 비이드는 어느 정도 연화되는 한편 높은 온도 범위에서는 유동성을 가지며 팽창이 더 크게 된다. 자켓(jacket) 온도 및 가열온도를 조절하는 것만으로도 예비팽창 장치속에 있는 각 배치(batch)에 비해 비이드 온도(및 예비팽창물의 밀도)를 쉽사리 조절할 수 있으므로 광범위하게 제품을 만들 수 있다.

본 발명에 의한 예열단계에서 두가지 장점이 있다.

첫째로는 예비팽창장치의 벽면을 통한 전도에 의해 비이드가 가열되므로 표면은 내부보다 연화정도가 훨씬 커지게 되어 냉각이 되면 입자 주위에 치밀한 표피가 형성된다. 이렇게 되므로서 예비팽창물에 칫수 안정성이 부여되는 것이다. 증기는 예비팽창물속을 투과해 들어가기 때문에 이러한 효과를 나타내지 못한다. 둘째로는 대기압하에서 예열을 하므로서 휘발된 직포제의 방출이 지연되지 않는다는 점이다.

예열단계에서 팽창이 완료되면 예비팽창물에 진공을 가해주므로서 발포제의 농도가 최소한으로 감소된다. 물론 상당량의 발포제가 예열단계에서 제거되므로 이 단계에 소요되는 시간은 거의 없다.

발포제 제거는 칫수안정성이 있는 제품제조에 중요한 인자로 작용한다. 그러나 예비발포물은 최종성형공정 도중 더 팽창이 되어야 하기 때문에 최소량 정도 함유되어 있어야 한다.

본 발명에 의한 예에 있어서 발포제 농도를 감소시키고 성형공정을 용이하도록 하기 위하여 예열시간 종료시에 소량의 고온증기를 주입한다. 이 증기는 가열을 신속히 하고 예비팽창물을 더팽창시키게 된다.

이것은 예비팽창물의 밀도를 감소시켜줄 뿐만 아니라 표피의 투과성을 증가시켜 주기 때문에 감압단계에서 예비팽창물로부터 발포제를 추출해내는데 소요되는 시간과 에너지를 감소시켜준다. 성형단계도중 휘발 물질의 제거와 가열공정도 쉽게된다. 본 발명에 의한 공정에 있어서 성형틀에 예비팽창물을 충절시킨다. 성형단계도중 부피비중의 변화는 거의 없다. 그러나 사실상 각 예비팽창문은 팽창이 더 진행되어 입자 사이에 공극을 메꾸어 주게된다. 따라서 이러한 이유로해서 소량의 발포제가 잔존해 있어야 한다는 것이다. 이러한 소량의 발포제가 없다면 성형조건하에서 팽창이 일어나지 않고 구형(球形)입자가 접촉하게 되는 지점에서 용융이 일어나지 않게 된다.

한편 일단 성형이 완료되면 대부분의 발포제는 제거되어야 한다. 이렇게 함과 아울러 입자의 용융이 되게 하자면 성형틀의 다른 쪽을 진공 상태로 만들어 주면서 성형틀의 한쪽에 증기를 통과시켜 준다. 최종 감압단계 역시 발포제의 수분의 완전 제거가 되도록 한다.

만일 이들 두가지가 제거되지 않는다면 성형제품이 성형틀에서 탈형이 되기전에 필요로하는 냉각시간은 길어지게 되고(이것은 물의 비열이 높고 발포제에 의한 압력이 나타나기 때문임)칫수 안정성을 상실하게 된다. 요약하건데 본 발명에 의한 각 단계를 독특하게 연결시켜주므로서 발포분의 수제와 제거가 신속하게 되기 때문에 본 발명의 방법은 아주 효과적이며 또한 제조속도를 특히 빠르게 하면서 제품제조가 가능하다는 점이 있다.

본 발명을 첨부된 도면에 따라 상술하기로 한다. 도면에 예시된 예비팽창장치(10)중에는 원통형 용기(12)가 있고 이 용기의 축은 수평식으로 되어 있다. 용기(12)의 한쪽 끝벽(14)에는 비이드(16)형태를 한미팽창의 열가소성 합성수지를 받아들이는 구멍이 나 있다.

가장 광범위하게 사용되는 재료는 발포제로서 n-펜탄을 함유한 폴리스티렌이다. 이것의 밀도는 약 0.64kg/ℓ이며 다음에 나오는 여러가지 조건은 이 물질에 대해 사용되는 조건들이다. 비이드(16)를 먼저 투입 홉퍼(hopper)(18)중에 넣는다. 소요량의 비이드(16)를 공기 작동식의 공급피스톤(20)으로 용기(12)의 속으로 공급한다.

용기(12)의 내부에 있는 주요부분을 둘러싸고 있는 가열 자켓(12)속으로 가열용 유체를 순환시켜 주면서 용기(12)의 내벽을 약 107-121℃까지 가열한다. 용기(12)의 한쪽에 있는 가열자켓의 상부모서리(23)에 인접한 유입구(24)를 통해 가열용 유체를 도입하고 자켓의 바닥에 있는 유출구(26)를 통하여 배출한다.

용기(12)중에서 비이드를 교반하기 위한 장치를 모우터(도면에 예시되지 않았음)로 작동이 되는 회전막대위에 다수의 스포우(spoke)형태로 구성한다. 교반을 시켜주므로서 비이드가 서로 응겨붙지 않게 되고 균일한 가열을 할 수 있게 된다.

한편 공급피스톤(20)에 인접한 유입구를 용기(12)의 중심축위에 오도록 하고 유출구(30)의 위치를 중심축 아래에 수직이 되게 하여주므로서 방출 피스톤(32)이 작동하여 유출구(30)를 개방시키게 되면 팽창된 비이드가 중력의 작용으로 저장용기(34)로 이동하게 된다. 이러한 이동은 송풍기(36)를 사용하여 공기를 불어주어 용기(12)로부터 예비팽창물을 이동시켜 주면 신속하게 된다.

공급피스톤(20)에 적정량의 비이드(16)를 가하면서 용기(12)벽을 적정한 팽창온도까지 가열한다. 이 온도는 비이드 표면을 연화시키고, 발포제를 휘발시키기에 충분한 온도이지만 교반도중 비이드 사이에 용융을 일으키는 온도이어서는 안된다. 비이드의 연화정도와 예열시간은 예비팽창물과 필요로 하는 완제품의 밀도에 따라 달라진다.

종래의 방법에서도 잘 알 수 있는 바와 같이 비이드가 더욱 연화될수록 팽창정도는 커지고 예비팽창물의 밀도는 작아진다. 예를들자면 밀도가 0.096kg/ℓ인 완제품을 만들고자 할 경우 발포제로서 펜탄을 7% 함유한 폴리스티렌 비이드 20kg을 사용함에 있어서 가열자켓으로 들어가는 증기는 107℃로 고정해야 하고 예열시간은 70초로 해야 한다. 한편, 완제품의 밀도가 0.026kg/ℓ인 것이 필요로 할때는 가열자켓으로 들어가는 증기온도를 121℃로 해야하고 예열시간은 70초로해야 한다. 증기온도를 121℃로 하고 예열시간은 두배인 140초로 하여주면 밀도는 0.020kg/ℓ로 감소된다. 열가소성 비이드의 종류, 공급되는 중량, 장치 및 필요로 하는 밀도를 고려하여 예열단계에서 온도와 시간을 적절히 결정한다. 공급실린더(20)를 작동시켜 용기(12)내부로 비이드를 공급하는 한편 교반기의 바아(bar)(28)를 계속 회전시켜 비이드가 용기(12)의 가열면과 접하도록 한다

장치(36)로부터 나오는 고온 공기를 도관(38)과 벽(14)을 통하여 용기(12)속으로 도입하는데, 이때 비이드의 연화점이상의 온도에서 도입한다. 감압펌프에 연결된 도관(40)을 통하여 용기의 압력을 감소시켜 주므로서 용기(12)내에 고온공기가 강력한 기류로 되어 유지시킨다.

따라서 용기내에는 대기압에 극히 가깝거나 대기압상태로 유지되며 비이드 팽창도중 생성되는 증기나 기체는 신속히 제거된다. 후자의 경우는 비이드로부터 펜탄제거가 용이하게 되므로 중요하며, 용기압력중으로 방출되는 펜탄가스는 산소와 혼합이 되면 극히 폭발성이 있게 되므로 이점을 고려하면 안정성이 있다는 점이 있다. 더욱이 도입되는 비이드중에 장기저정이라던가 예비가공 세척단계에서 개재되는 수분이 있게 되면 이 수분을 제거하여 주므로서 모든 비이드의 팽창이 균일속도로 진행되게 해야 하는 것이 중요하다.

특히 밀도가 작은 기포나 생산속도가 커야 할 경우에 있어서 건조공기로 비이드의 초기팽창후에 용기(12)의 바닥에 있는 다수의 유입구(도면에 예시되지 않았음)를 통하여 일정량의 고온증기를 도입해야 한다. 이 증기의 온도를 예비팽창물의 온도보다 높은 100-177℃로 하고 폴리스티렌 입자에 대한 응축 잠열을 증기가 방출시킬 수 있도록 해야 한다.

이렇게 함으로서 입자의 온도가 신속히 상승되고 팽창이 더 일어나게 된다. 또한 이 단계를 대기압에 가까운 상태 또는 대기압하에서 실시할 수 있다. 비이드에 가해진 열은 예열단계도중 전도작용에 의해 전달되므로 이 단계에서는 극히 제한된 량의 응축수가 생성된다. 이러한 응축현상은 다음에 나오는 감압단계에서 용기(12)의 상부 및 측면에 있는 다수의 유출구(도면에 예시되지 않았음)를 통하여 완전히 제거된다. 다수의 증기 유입구 및 유출구를 사용하면 교반되는 비이드를 통하여 증기분포가 균일히 된다.

팽창된 비이드가 소요의 밀도에 달하게 되면 체임버(12)내의 압력은 관(40)을 통하여 감압펌프의 작동으로 부압(5.1-64cmHg 진공, 대체로 25-51cmHg가 됨)상태로 저하된다. 이 단계에서 압력이 강하되므로서 예비팽창물의 잔존가스를 감소시켜 주면 예비팽창물의 안정성은 우수하게 된다. 이러한 감압단계는 대부분의 발포제(및 증기를 가할 경우에는 응축수 포함)를 제거하게 되는 한편 성형단계에서 비이드가 더 팽창시킬 수 있는 충분한 량이 잔존하게 된다. 또한 폴리스티렌 비이드중에 초기에 발포제를 약 5-7%정도 함유하게 되면 감압단계는 발포제 중량에 대해 0.75-2wt,%, 보통 약1%정도의 잔존가스를 함유하도록 한다. 예열후 증기첨가를 하는 본 발명에 의한 예를 사용하면 발포제의 제거가 용이하게 된다. 이것은 표피가 기체투 과성에 휠씬 있게 되기 때문이라고 생각된다.

감압단계후 방출피스톤을 작동시켜 대기압 및 49-77℃의 조건으로 유지된 보온조치가 된 저장 용기(34)중으로 예비팽창물이 신속히 공급되도록 한다. 저장 용기(34)로 부터는 부분적으로 팽창된 비이드를 공기식으로 도관(46, 48)을 통해 성형장치(50)로 공급한다.

또 다른 방법으로서는 출유구(42)를 직접 관상(管狀)도관에 연결시켜 용기(12)의 방출이 신속하게 되게 함과 아울러 성형틀에 즉시 충전이 가능하도록 할 수도 있다. 이러한 경우에 있어서 예비팽창물을 대기압으로 회복시킨후 성형틀에 충전을 한다.

다음에 구체적으로 나오는 바와 같이 가압공기 작동식 충전장치를 사용하여 도면에 개략적으로 예시된 한쌍의 동일한 성형틀(52, 54)중으로 예비팽창물을 주입한다.

성형장치(50)중에는 가압판(56, 58) 있는데, 이들 가압판은 프레임(60)에 고정되어 있는 것이다. 더욱이 가압판(62)은 가압판(56)의 반대쪽에 있는 프레임(60)위에 이동식으로 설치되어 있고 동일한 가압판(64)은 가압판(58)의 반대쪽에 있는 프레임(60) 위에 이동식으로 설치되어 있다. 다음에 상술되어 있는 바와 같이 각각의 가압판(56, 58, 62, 64)중에는 다수의 구멍이 뚫려져 있고, 이들 구멍가운데서 얼마는 충전장치(66)로부터 예비팽창물을 수용하는데 사용하는 것이고 다른 것은 가열용 유체를 수용함과 아울러 각 성형틀의 내부를 감압시키는데 사용되는 것들이다. 가압판(62, 64)은 상호간에 대하여 접근할 수도 있고 떨어질 수 있는 이동식으로 되어 있다. 이러한 구성을 하여주므로서 성형틀(52, 54)의 크기와 성형면의 구성을 여러가지로 변화시켜 주면서 두께와 형상을 광범위하게 변화시켜 단열판 같은 성형물을 만들 수 있다. 성형장치(50)의 유체 계통을 도면을 참고로하여 상술하기로 한다.

적절한 방법에 의하면 고온공기 같은 가열된 유체를 성형장치(50)에 근접한 두 개의 분리된 플리넘 체임버(plenum chamber)(68, 70)로 공급하는 것이다. 고온 공기를 가열된 유체로 사용하는 한편 가열 증기의 온도를 93-135℃로 하는 것이 좋다. 플리넘 체임버(58)로부터 한개 이상의 도관(72)을 통해 가압판(62)의 가압면 아래에 있는 플리넘 체임버(도면에 예시되지 않았음)로 가열된 매체를 공급한다. 개폐위치 사이에서 이동하며 자기식(磁氣式)으로 작동하는 밸브는 도관(72)을 통한 유체 이동을 제어한다. 마찬가지로 유사한 밸브(78)에 의해 제어되는 한개이상의 도관(76)은 가압판(64)의 가압면 아래에 있는 플리넘 체임버로 유체를 공급한다. 가압판(62, 64)은 프레임(60)상에서 이동을 하기 때문에 도관(72, 76)을 가요성으로 하여 이 이동에 따를 수 있도록 해야 한다. 플리넘 체임버(70)로부터 한개이상의 도관(80, 84)을 사용하여 각 가압판(56, 68)으로 가열용 유체를 공급한다.

자기작동식 밸브(82, 86)도 도관(80, 84)을 통한 유체이동을 제어한다. 배출관(88)의 위치는 성형장치(50)의 아래에 수직으로 있도록 하여 밸브(92)를 통하여 가압판(62)의 가압면 아래에 있는 플리넘 체임버에 도관(90)을 사용하여 연결시킨다. 마찬가지로 밸브(96)를 통하여 여러지점에서 가압판(56)의 가압면아래에 있는 플리넘 체임버에 도관(94)을 연결시키며 배출관(88)에도 연결시킨다. 밸브(102, 104)를 통하여 도관(98, 100)을 가압판(58, 64)의 가압면 아래에 있는 플리넘 체임버에 배출관(88)으로 연결시킨다. 밸브(106)를 통하여 배출관(88)을 대용량의 감압펌프(108)에 연결시킨다. 밸브(110)를 통하여 배출관(88)에 대기압과 통하게 배출이 되게 한다. 가능하면 유체계통에 사용되는 모든 밸브를 자기작동식으로 하여 원격제어 조작을 프로그램방식에 의해할 수 있도록 하는 것이 좋다. 또한 모든 밸브를 ON-OFF식으로 하여 완전 개방 또는 완전 폐쇄가 되게 한다. 이제까지 상술한 성형장치를 사용하여 본 발명에 의한 가공단계에 대해 상술하기로 한다.

가압판(62, 64)이 이들의 각각에 대응하는 판(58, 58)에 대해 근접된 위치로 이동함에 따라 성형틀(52, 54)의 온도를 93-135℃로 유지한다.

필요에 따라서는 플리넘 체임버(68, 70)의 다른 면을 성형틀속으로 유체를 통과시키기도 한다.

가압판을 적절히 폐쇄하여 밀쇄시키고 밸브(74, 82, 86, 78, 110)을 폐쇄시킴과 아울러 밸브(92, 96, 102, 104, 106)을 개방시키고 감압펌프(108)를 작동시켜 성형틀(52, 54)중의 압력을 20-23cmHg 진공정도의 부압상태로 감압시킨다. 조금후에 충전장치(66)를 작동시켜 성형틀(52, 54)속에 부분적으로 팽창된 고온의 비이드를 주입하여 성형틀을 충전시킨다. 성형틀이 충전되면 충전장치(66)의 작동을 중단시키고 밸브(82, 86, 92, 104, 106)을 개방위치에 있게 하는 한편 밸브(96, 102, 74, 78, 110)을 폐쇄위치에 있게 한다. 이와같이 하여 플리넘 체임버(70)로 부터도관(80, 84)을 통하여 유체를 이동시켜 각 성형틀(5, 54)에 대한 가압판(56, 58)의 가압면을 경유하여 가압판(62, 64)의 면을 빠져나와서 도관(90, 100)을 통해 감압펌프(108)로 이동이 되게 한다.

일정시간이 경과한 후 가열된 유체의 이동방향을 역방향으로 하여준다.

역류를 시키자면 밸브(80, 84)를 폐쇄시키는 한편 밸브(74, 78)를 개방시키며, 또한 밸브(92, 104)를 폐쇄시키는 한편 밸브(96, 102)를 개방시켜 주므로서 플리넘 체임버(68)로 부터 반대쪽방향으로 있는 성형틀을 거쳐서 가압판(62, 64)의 면을 통해 가압판(56, 58)의 가압면에 있는 오리피스를 빠져나와 도관(94, 98)을 경유하여 감압펌프(108)로 이동되게 한다. 이러한 구성을 해줌으로서 성형물의 두께에 대해 큰 밀도차가 생기지 않게 되어 균일하고도 안정한 제품을 얻게 된다. 또한 일부 팽창된 비이드는 극히 효과적인 단열벽으로서 기능을 가지므로 성형틀의 한쪽으로 부터 가열용 매체가 전달되고 극히 두꺼운 성형판을 제조할 경우 상당한 성형시간을 사용하여야만 성형틀 내에서의 비이드의 용융이 완전히 되도록 해야 하는 경우가 종래에 허다하였던 것이다. 그러나 본 발명에 의한 방법과 장치를 사용하므로서 반대쪽으로부터 일부팽창된 비이드를 유체가 포화시켜주므로 각 비이드에 대한 가열을 철저히 할 수 있기 때문에 성형시간은 상당히 단축된다.

성형틀에 있는 제품을 냉각시킬 때는 플리넘 체임버(68, 70)로 부터 모든 밸브를 폐쇄시키고 밸브(92, 96, 102, 104)를 개방시키는 한편 감압펌프를 작동시키고 밸브(110)를 폐쇄시켜 약 25cmHg진공정도의 부압상태로 감소시켜 주면된다. 따라서 성형틀(52, 54)중에 있는 수분과 기체는 제거되고 성형틀의 온도도 압력강하와 더불어 떨어지게 된다. 이 단계에 있어서 발포제 농도를 0.5 0.5wt%이하, 가능하면 0.3wt,%이하로 감소시키는 것이 좋다. 따라서 밸브(106)를 폐쇄시키고 밸브(110)를 개방시켜 성형틀이 다시 대기압으로 되게함으로서 가압판을 풀어 개방시키고 완성된 성형제품을 각 성형틀로 부터 자동적으로 방출되게 한다.

위에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 장치는 일부 팽창된 비이드를 성형틀에 신속하게 충전시킬 수 있음과 아울러 비이드를 용융온도까지 균일히 가열하여 비이드를 완제품으로 결속시킬 수 있다는 점에서 성형 공정을 신속 실시할 수 있다.

성형물은 성형물로부터 탈형이 되는 즉시로 포장이 되어 소비자에게로 출하가 될 수 있다는 점도 있다.

본 발명에서는 발포제로서 n-펜탄을 함유시킨 폴리스티렌 비이드를 사용하고 있는데 이들 재료가 적절한재료이다. 기타 발포성 중합체 입자로서 사용할 수 있는 것들로서는 염화비닐, 디비닐벤젠, 알파-메틸스티렌, 핵 디메틸스티렌 및 비닐 나프탈렌등과 같은 비닐 모노머로 부터 유도된 공중합체와 단독중합체도 있다. 폴리스티렌 단독중합체외에도 알파-메틸스티렌, 디비닐벤젠, 부타디엔, 이소부틸렌 및 아크릴로니트릴 등과 폴리스티렌과의 공중합체로서 약 50%정도 이상의 스티렌을 함유한 것들도 특히 적합하다. 사용할 수 있는 발포제로서는 보통 1분자당 탄소원자수가 1-7개인 시클로지방족 탄화수소 또는 지방족 탄화수소로서 휘발성이 있는 것을 포함한다. 여기에 속하는 것으로는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 헥산, 석유에에테르, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헥산시클로펜타디엔 및 중합체의 연화점보다 낮은 비점을 가진 할로겐화 유도체가 있다. 기타 디클로로에틸렌, 디클로로디플루오로메탄, 아세톤, 메탄올, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 포름산 메틸 포름산 에틸, 프로피온 알데히드, 디프로필 에에테르 등이 있다. 팽창제의 함유량은 중합체 중량에 대해 3-15% 정도의 량으로 하는데, 5-8%정도가 좋다.

본 발명을 실시예에 따라 상술하기로 한다.

[실시예 1]

앞서 나온 장치를 사용하여 용기(12)중에 n-펜탄발포제 7%를 가한 폴리스티렌 비이드 16gk을 가하고, 자켓온도를 107℃로 고정시키고 비이드를 100초동안 예열하는 한편 공기를 용기속으로 1분당 2832ℓ의 속도로 유동시킨다. 예열시간 동안 용기내의 압력을 대기압 상태로 하여 비이드를 팽창시킨다. 이어서 용기를 밀봉시키고 3분동안 58cmHg의 진공상태로 만든다. 이렇게하여 n-펜탄의 농도를 1wt%정도까지 감소시킨다. 이렇게 하여 제조된 예비팽창물의 밀도는 0.026kg/ℓ이다. 예비팽창물을 가압판의 크기가 1.2m×2.4이고 두께가 51mm인 2중 가압판 성형기에서 성형하여 판상으로 만든다.

성형은 0.0070kg/mm²의 증기압에서 실시한다. 입자가 극히 우수하게 용융되며, 제품의 냉각은 감압상태에서 3분간 실시한다. 완제품의 칫수안정성은 양호하며 발포제의 농도는 약 0.25%정도이었다.

[실시예 2]

실시예 1의 방법을 반복하여 실시하지만, 단 본 실시예에서는 예열과정후 용기를 대기압으로 유지하면서 0.070kg/mm²의 증기압으로 6초동안 증기를 도입하는 점만이 다르다. 이어서 용기를 감압상태로 두고 30초동안 감압시켜 1.5분간 유지한다. 이렇게하면 펜탄함량은 약 1wt% 정도로 감소된다. 제조된 제품의 밀도는 0.012kg/ℓ로서 극히 작았고 건조상태의 것이다.

이 제품을 실시예 1에서와 같이 성형하지만, 단 본 실시예에서는 증기압을 불과 0.0056kg/mm²정도로 하여 예비팽창물을 침투시키는 점만이 다르다. 비이드가 우수하게 용융되며 제품의 칫수안정성도 우수하였다. 냉각시간을 단축시킨 결과 성형물에는 수분과 발포제가 함유되지 않았다.

Claims (1)

1. 비이드의 용융온도 정도 및 발포제의 비점 이상까지 가열된 내부표면을 가지는 체임버중에 비이드를 넣고, 비이드를 실질적으로 대기압에서 계속하여교반하면서 비이드간의 응집을 방지함과 아울러 체임버의 내부표면으로 부터 비이드가 열을 흡수토록하여 비이드가 연화점에 도달토록 하여 체적 팽창을 시키며, 체임버내의 압력을 감소시켜 팽창된 비이드로 부터 기상의 발포제중 상당부분을 추출제거한후, 팽창된 비이드를 다시 실질적으로 대기압 상태로 환원시켜주는 단계를 특징으로하는 발포제를 함유한 열가소성 합성수지로된 비이드를 예비팽창시키는 방법.

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