KR890002890B1 - 발포성 전기전도성 폴리올레핀 수지조성물 - Google Patents

발포성 전기전도성 폴리올레핀 수지조성물 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

발포성 전기전도성 폴리올레핀 수지조성물
본 발명은 전기 전도성의 저밀도 독립 기포발포체를 제조하기에 적합한 발포성 폴리올레핀 수지 조성물에 관한 것이다.
상업적인 생산에 있어서 폴리올레핀 수지를 팽창시키는 것은 일반적으로 어려운일이다. 팽창시키기 전에, 용융된 폴리올레핀 수지의 점탄성을 개선하기 위하여 수지를 다른 수지와 가교 결합시키거나 혼합함으로써 변형시킨다. 또한 다량의 카본 블랙을 분산시킨 처리하기 어려운 폴리올레핀 수지로부터 고팽창 발포체를 제조하는 일은 어려운 것으로 여겨져 왔다. 예를 들어, 카본블랙을 함유하는 폴리프로필렌 수지 발포체를 형성시키는 방법에 관한 기술[참고 : 일본국 특허원, 공개번호 제 48-47958호(1973)]에서는0.1중량부를 초과하는 카본 블랙 함량은 기포크기를 감소시키는데 유효한 것이 아니라 오히려 기포들이 성장하여 이들이 더 큰 기포로 응집될 것이라는 점에서 바람직하지 못하다고 서술하고 있다. 카본 블랙은 특정 한계를 초과하는 양으로 가하면, 핵형성제로서 작용하며, 발포체 기포를 더 거칠게 만드는 역효과를 가져온다. 전기전도성성 카본 블랙은 보통의 카본 블랙 보다 응집되기 쉽기 때문에, 비교적 다량의 전기전도성 카본 블랙을 함유하는 수지는 기포내에 팽창시키기에 충분한 기체압력을 보유하기에는 불충분한 점탄성 또는 용융강도를 가질 것이다. 고함량의 카본 블랙을 함유하는 이와 같은 수지로부터 형성된 기포 벽은 팽창시 갈라질 것이다. 또한, 전기전도성 카본 블랙을 함유하는 고팽창 발포체는, 팽창시 기포벽이 매우 확장됨에 따라 카본블랙의 입자간 거리가 증가하기 때문에 바람직한 전기전도성을 거의 나타내지 못한다. 다량의 카본 블랙을 함유하는 고팽창 폴리올레핀 수지 발포체를 성공적으로 생성시키는 문제가 아직 미해결 상태로 남아 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기전도성 발포체를 제조하는데 유용한 발포성 폴리올레핀 수지 조성물을 제공 하는데 있다. 더욱 특히 본 발명의 목적은 탁월한 충격 흡수성과 함께 실제적으로 균일한 기포 크기를 갖는 독립 미세 기포구조의 전기전도성 저밀도 발포체를 용이하게 생성시킬 수 있는 발포성 폴리올레핀 수지 조성물, 특히 비-가교 결합된 폴리올레핀수지를 사용하는 형태의 폴링올레핀 수지 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명은 폴리올레핀 수지 70내지 95중량%의 비표면적이 적어도 900m2/g인 전기전도성 중공 입상 퍼니스 블랙(furnaceblack) 5내지 30중량%의 혼합물, 및 발포제로 이루어지고, 퍼니스 블랙과 발포제는 폴리올레핀 수지 중에 균일하게 분산되어 있는, 전기전도성 발포체용 발포성 폴리올레핀 수지 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 열-가소화 수지 혼합물을 압출 발포시켜 제조한 전기전도성 폴리올레핀 발포체, 특히 원래 부피의 5배 이상의 팽창된 발포제를 제공한다.
본 발명은 (1) 비표면적이 900m2/g인 전기전도성 중공 입상 퍼니스 블랙, (2) 폴리올레핀 수지 및 (3) 발포제를 필요로 한다.
기타의 전기전도성 카본 블랙과는 달리 본 발명에 사용되는 전기전도성 퍼니스 블랙은 중공 입상 구조물이며 비표면적이 매우 크다. 본 발명의 목적은 비표면적이 900m2/g이상인 퍼니스 블랙을 사용해야만 성취될 수 있다.
왜 이러한 선택된 퍼니스 블랙이 고팽창된 전기 전도성 폴리올레핀 수지 발포체를 제조하는데 기여하는가에 관해서는, 그의 특징적인 입상 구조가 소위 터널효과로 인한 유일한 전기전도 매카니즘을 제공하고, 그 결과 통상적으로 사용도는 다른 전기전도성 카본 블랙에 비하여 함량이 상당히 감소된 경우에도 발포체가 충분한 전기 전도성을 갖게 할 수 있다. 또한, 그의 큰 비표면적과 중공 입상 구조때문에 퍼니스 블랙의 표면은 폴리올레핀 수지를 쉽게 흡착할 것이며, 발포제(특히 휘발성 발포제를 사용할때)의 작용에 의해 흡착작용이 촉진될 것이라고 예상된다. 결과적으로 수지 자체가 유사가교 결합될 것이기 때문에 형성되는 기포 벽은 팽창에 적합한 점탄성도를 가질 것이고 충분한 기체 압력이 기포내에 보유되어 고팽창이 일어나게 될 것이다. 게다가 기포 벽이 확장된경우에도 퍼니스 블랙 입자는 상기에서 언급한 유사-가교 결합구조에 의해 수지중에 균질하게 분산되어있게 될 것이다.
이와 같은 퍼니스 블랙의 대표적인 예로는, 본 기술분야에 잘 공지된 것으로서,비표면적이 1000m2/g 이상인 케트젠블랙 EC(아쿠조 케미 엔.브이.에 의해 생산되는 전기전도성 카본 블랙의 상품명)가 있다.
본 발명에 따른 발포성 폴리올레핀 수지 조성물에 있어서, 퍼니스 블랙 함량은 일반적으로 퍼니스 블랙과 폴리올레핀 수지 혼합물의 5내지 30중량%이다. 이는 목적하는 발포체의 모양과 성질(밀도, 역학적 성질등)뿐만 아니라 기본수지의 형태 및 사용되는 발포제의 형태에 따라 상기한 범위내에서 변화될수 있다. 퍼니스 블랙 함량이 5중량% 이하인 경우에는 생성되는 발포체가 충분한 전기전도성을 가질 수 없다. 퍼니스 블랙의 함량이 30중량%를 초과하는 경우에는 독립 기포구조의 고팽창 발포체를 수득할 수 없다. 또한 생성되는 발포체는 폴리올레핀 수지 발포체의 바람직한 특징중의 하나인 유연성을 잃게 되기 때문에 충격흡수성이 약해 질 것이다.
일반적으로, 여기에 언급된 폴리올레핀 수지는 주로 다음의 올레핀으로 구성되는 수지를 가리킨다 : 저, 중 및 고-밀도 폴리에틸렌 ; 이이소택틱 폴리프로필렌 ; 폴리-1부텐 ; 에틸렌 또는 프로필렌과 이와 공중합가능한 다른 단량체와의 공중합체, 예를 들어, 프로필렌-1-옥텐-에틸렌-공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 및 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체 ; 및 에틸렌-아크릴산 공중합체의 아연, 나트륨, 칼슘 및 마그네슘염, 이러한 수지는 각각 사용되거나 또는 이들중의 둘 또는 그 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 이러한 수지중에서, 폴리에틸렌과 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 용융지수가 1내지 30이고 밀도가 0.910 내지 0.930인 저밀도 폴리에틸렌을 사용한다.
기재 수지와 전기전도성 퍼니스 블랙을 혼합하기 위해, 혼합 능력이 있는 특정 공지의 기계를 사용할 수도 있으며, 밴버리 혼합기 및 유사 내부 혼합기, 롤 밀 또는 단일축 스쿠르 및 쌍축 스쿠르 압출기가 포함된다.
혼합된 혼합물의 카본 함량을 목적하는 대로 정확히 조절하기 위하여는 건조혼합법 또는 마스터뱃칭법을 사용할 수 있다.
본 발명의 발포성 폴리올레핀 수지 조성물은 널리 공지된 방법에 의해 발포체로 팽창시킬수 있다. 예를들어, 수지 조성물을 가열하여 용융시키거나 또는 열-가소화시키고 고압하에 승온에서 발포제를 가하는 통상의 압출 발포 기술을 사용할 수 있다. 이어서 생성되는 용융 또는 열-가소화된 혼합물을 발포체로 팽창시키기 위해 저압 영역으로 압출 시킨다. 다른 방법으로, 발포제를 고압하에 승온에서 용융된 수지 조성물에 가한 다음, 압력을 제거하는 뱃취법도 사용될 수 있다. 또 다른 방법으로는, 수지 조성물을 경우에 따라 전자빔이나 화학적 가교결합제로 가교결합시킬 수 있다. 이어서 가교결합된 수지 조성물을 발포제와 혼합하고, 가열하여 발포체로 팽창시킨다. 그러나, 본 발명은 폴리올레핀 수지 조성물을 상기에서 언급한 압출법에 적용시키는 경우 및 특히, 이러한 조성물을 원래의 비팽창 부피의 5배 이상까지 팽창시키는 경우에 특히 효과적이다.
본 발명의 폴리올레핀 수지 조성물을 팽창시키기 위해 통상 화학적 또는 휘발성 발포제를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 수지 조성물에 대해, 사용되는 폴리올레핀 수지 의 융점보다 낮은 비점을 갖는 휘발성 유기 발포제가 특히 바람직하다. 이와 같은 바람직한 발포제의 대표적인 예로서는 프로판, 부탄, 펜탄, 펜텐 및 헥산과 같은 저급 탄산화수소 ; 메틸렌 클로라이드 메틸 클로라이드, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로 프루오로메탄, 클로로디플루오로메단, 클로로트리플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 1,1-디플루오로에탄, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄, 1,2-디클로로테트라플루오로에탄 및 모노클로로펜타플루오로에탄과 같은 할로겐화 탄화수소가 포함된다. 이들 발포제는 또한 이들의 혼합물로서 사용될 수 있다.
본 발명의 수지 조성물에 적합한 화학적 발포제로는 아조디카본아미드, 아조비스이소부티로니트릴, 디니트로소펜타메틸렌테트라아민, 및 p-톨루엔설포닐하이드라지드가 포함된다. 이러한 화학적 발포제는 또한 상술한 휘발성 유기 발포제와 함께 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폴리올레핀 수지 조성물은 아연 스테아레이트 또는 다른 금속비누 또는 왁스와 같은 소량의 활탁제를 포함할 수 있다. 그외에도, 필요에 따라 자외선 흡수제, 산화방지제 및/또는 안정화제를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 발포성 폴리올레핀 수지 조성물은 시트형, 블록형, 막대형 및 파이프형을 포함한 거의 모든 형태로 팽창시킬 수 있거나, 또는 전선 및 케이블의 피복물 또는 의장, 또는 여러가지 다른 성형제품으로서 사용할 수 있다.
본 발명을 다음의 실시예 및 비교 또는 참조실험으로 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1 내지 4]
5ℓ용 벤버리 혼합기중에서, 저밀도 풀리에틸렌(아사히-다우 리미티드에 의해 생산되는 M-2125등급, 밀도는 0.921g/㎤이고 용융지수는 2.5이다)79중량%, 케트젠블랙 EC(악조 엔.브이.의 생산품,비표면적이 1000m2/g이다)20중량% 및 왁스 중량%를 750rpm에서 15분동안, 혼합기 자켓의 온도를 120℃로 고정시키고 가열하에 혼합한다. 결과로서 펠렛화된 조성물이 수득된다. 이와같이 수득되는 펠렛화된 조성물을 상기와 같은 등급의 폴리에틸렌과 무수 혼합시켜 표 1에 나타낸 바와 같은 여러가지 함량의 퍼니스 블랙을 갖는 혼합물을 제조한다.
생성되는 혼합물 각각을 혼합 영역으로 발포제를 주입시키기 위한 라인이 부착된 내경 30mm의 압출기와 30mm의 구멍을 갖는 다이가 부착된 열교환기로 이루어지는 압출-발포장치로 공급한다. 발포제로서 1,2-디클로로테트라플루오로에타 23중량부를 승온에서 가압하에 용융 혼합물 100중량부와 혼합하여 용융 수지 조성물을 수득한 다음, 이를 다이를 통하여 대기중으로 압출 팽창시켜 실린더형 발포체를 연속적으로 생성시킨다. 생성되는 발포체의 케트젠블랙 EC 함량 및 성질은 표 1에 기재한 바와 같다.
[참조예 1 내지 4]
케트젠블랙 EC 대신에 비표면적이 30 내지 70m2/g인 아세틸렌 블랙 또는 채널 블랙을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1내지 4와 동일한 방법으로 발포체를 수득한다. 아세틸렌 블랙과 채널 블랙의 함량이 생성되는 발포체의 성질과 함께 표 2에 기재되어 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
Figure kpo00002
[실시예 5 및 6]
5ℓ용 벤버리 혼합기내에서 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(스미또모 케미칼 캄파니 리미티드에 의해 생산되는 에바테이트 D-2021, 비닐 아세테이트 함량 10중량%, 밀도 0.93g/cm3alc 1.5MI) 79중량%, 비표면적이 1000m2/g인 케트젠블랙 EC 20중량% 및 왁스 1중량%를 750rpm에서 15분동안, 혼합기 자켓의 온도를 90℃로 고정시키고 가열하에 혼합한다. 그 결과 펠렛화된 조성물이 수득된다. 이어서 펠렛화된 조성물을 상기와 같은 등급의 공중합체와 함께 무수 혼합하여 카본 블랙의 함량이 각각 10 및 15중량%인 혼합물을 제조한다.
수득되는 혼합물 각각을 75중량부의 1,2-디클로로테트라플루오로에탄 및 25중량부의 모노클로로펜타플루오로에탄의 혼합 발포제를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 4와 동일한 공정을 반복함으로써 압축 발포시킨다. 생성되는 발포체의 성질이 표 3에 기재되어 있다.
[표 3]
Figure kpo00003
본 발명의 폴리올레핀 수지 조성물로부터 팽창된 저밀도, 미세 크기의 독립 기포발포체는 전기전도성인 동시에 충격흡수성을 갖는다. 이러한 발포체는 정전기와 충격에 민감한 전자부품을 포장하는데 있어서 충격흠수물질로서 특히 유용하다.

Claims (7)

  1. 폴리올레핀 수지 70 내지 95중량 %, 비표면적이 900m2/g이상인 전기전도성 중공 입상 퍼니스 블랙 5 내지 30중량% 및 발포제 3 내지 30중량%의 혼합물 (여기에서, 모든 중량%는 폴리올레핀 수지 및 중공 입상 퍼니스 블랙의 합한 중량을 기준으로한 것이다.)을 함유하며, 퍼니스 블랙과 발포제가 폴리올레핀 수지 중에 균질하게 분산되어 있는 전기전도성 발포체용 발포성 폴리올레핀 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 폴리올레핀 수지 가 폴리에틸렌 또는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지인 발포성 수지 조성물.
  3. 화학적 또는 휘발성 발포제를 사용하여 압출 발포 또는 뱃취식 발포시켜 제조한, 폴리올레핀 수지 70 내지 95중량% 및 비표면적이 적어도 900m2/g인 전기전도성풍공 입상 퍼니스 블랙 5 내지 30중량%를 함유하는 전기전도성 폴리올레핀 수지 발포체.
  4. 제3항에 있어서, 폴리올레핀 수지가 폴리에틸렌 또는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지인 전기전도성 수지 발포체.
  5. 제3항에 있어서, 폴리올레핀 수지가 용융 지수 1 내지 30 및 밀도 0.910 내지 0.930의 폴리에틸렌인 전기전도성 수지 발포체.
  6. 제3항에 있어서, 휘발성 유기 발포제를 사용하여 압출 발포시켜 제조한 전기전도성 수지 발포체.
  7. 제3항에 있어서, 휘발성 유기 발포제가 C1-C2플루오로카본 또는 이의 혼합물인 전기전도성 수지 발포체.
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