KR910007300B1 - 압출기로 가공할 수 있는 혼합물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

압출기로 가공할 수 있는 혼합물의 제조방법

본 발명은 열가소성이나 탄성원료 혹은 열가소성 탄성고무를 기재로하여 충전하고/하거나, 색소 첨가물 또는 카본블랙 첨가물로 채색하거나 안정화 하여서 압출기로 가공할 수 있는 혼합물의 제조방법에 관한 것이다. 이 혼합물은 습기의 작용을 받는 상태에서 그리고 촉매가 있는 상태에서, 실란(silane)함유 퍼옥사이드를 기재 물질분자에 결합시킴으로써 브릿징(bridging)하는데 그 혼합과정에서 액체형태나, 분말형태나, 미립자형태의 기재물질에 실란물질을 액체상태로, 혹은 경우에 따라서 다른 첨가물을 액체상태 또는 실란에 용해될 수 있는 상태로 상온이나 그 이하의 온도에서 첨가한다.

내열성, 내구성 등이 증가된 합성수지 제품을 제조하기 위하여 이미 일종의 브릿징에 의하여 중합체 원료를 브릿징한 것이 있는데, 그것은 실록산 기술의 개념에서 볼 때 그 시작이 이루어진 셈이다. 일반적인 퍼옥사이드 브릿징과는 반대로 여기에서는 기재가 되는 중합체에 저분자의 화합물을 결합시키는 것으로서, 그 저분자의 화합물은 2차반응이 진행되는 동안에 고분자가 브릿징 되도록 한다. 예를들어, 폴이에틸렌 분자에 대하여 이렇게 브릿징 시키는 데에는 일정한 다기능(polyfunction)이 있는 오르가노-실란(Orgarno-Silane)이 아주 적합한 것으로 나타났는데, 알콕시기를 이용한다. 폴리에틸렌은 이렇게 결합된 상태에서도 열가소성이다. 원료는 미세한 양의 습기가 작용하는 상태에서 우선 알콕시기가 규소원자옆에서 실리놀기로 치환됨으로써 브릿징이 이루어진다. 그후, 이 실리놀기는 축합반응을 하여 개개의 고분자들 사이에서 실록산-가교구조 브릿지를 만들게된다. 이러한 브릿징 방법을 브릿징이 될수 있는 제품을 만드는데 아주 바람직한 제조방법을 제공해준다.

그러나, 예를들어 중합체 원료를 절약하거나 제품에 특성을 부여하기 위하여, 즉 카본블랙을 넣어 자외선(UV)에 대한 내성을 확실하게 하거나 색소를 첨가하여 혼합물을 특수하게 채색하기 위하여, 퍼옥사이드 브릿징이 된 원료에서 흔히 볼수 있듯이, 브릿징이 된 원료에 비유기성 충전물을 채우는 경우에는 어려움이 생기게 마련이다. 왜냐하면, 충전물에 흡착되어 붙어 있는 습기 때문에 결합이 이루어지는 동안에 이미 브릿징이 이루어질 수 있기 때문이다. 그 결과로서, 용해물의 질이 비균질로 되고, 압출기로 가공한 표면이 좋지 못하게 된다.

이러한 어려움을 극복하기 위하여, 종래(DE-OS 28 56 381)에는 중합체, 에틸렌중합체, 호모중합체, 공중합체를 우선 건조 상태에서 충전물과 함께 미리 혼합하고, 균질화시키고, 입화(粒化)시키고, 계속해서 상온이나 그 이상이 되지 않는 상태에서 그렇게 준비되거나 사전에 준비된 상태의 원료에 실란 혼합물을 분산시켜 왔다. 그리고, 이 가교결합체를 합유하고 있는 미립자를 산화방지제와 브릿징 촉매를 함유하고 있는 중합체 베치(polymer batch)로 잘라내어 마지막에 이 미립자가 압출기 가공과정을 거쳐서 동일한 공정으로 성형된다. 이러한 방법을 이용하면 표면형성이 좋아지고, 미리 브릿징되는 것이 방지된다.

그러나, 처음에 충전물에 의해서 잘려지고 입화되어서 다시 실란혼합물로 브릿징된 중합체 원료는 이러한 형태로 할 때, 그 보관기관이 비교적 짧다는 점이 밝혀졌다.즉, 일반적으로 볼 때 확실히 그 소모가 빠르다는 것이 밝혀졌다. 이점이 특히, 이러한 혼합물을 제조하여 파는 사람들에게는 큰 제약이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 그 질에 손상을 입히지 않고, 또 다른 가공을 할 때 어려움을 주는 일이 없이 처음에 기술된 혼합물의 수명을 높이는데 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 문제는 기재물질의 액체부분이 최소한 실란성분과 브릿징한 시간에 맞추어 충전물 및/또는, 색소 및/또는 카본블랙 고축합 액상혼합물(마스타 베치(master batch))형태로 기재물질에 첨가시킴으로써 해결된다.

이 실란성분은 오히려 처음에 첨가되어 기재물질에 분배되는데 이렇게 되면 그 성분이 시간이 지남에 따라서 부분적으로 분산될 수 있다. 분배되고 분산된 뒤에 축합된 고체의 충전물을 혼합한다. 이러한 방법으로 제조된 혼합물은 질은 동일하면서도 보관기간이 여러달이 된다.

실란성분을 분산시킨 뒤에 카본블랙, 색소, 탄산석회를 직접 혹은 축합물로써 아주 여러시기에 첨가할 수 있다. 여기서, 특별히 나타나는 장점은 본 발명품을 달리 이용할 때, 예를들면, 밝은색의 충전물이 들어가고 고축합 액상 마스터베치를 폴리에틸렌 입자와 같은 기재물질이 완전히 이용된 후에 실란화된 기지물질에 첨가할 수 있지만, 그 과정은 동일하다는 데 있다. 이렇게 소위 냉각혼합 과정으로 이루어지는 조정 혼합방법으로 인하여 혼합물 생산자에게 경제적으로 볼 때 매우 가격이 유리하게 된다.

또 다른 장점이 될 수 있는 가능성은 발명품에 대한 생각을 다시하여, 고축합된 액상혼합물을 실란화된 기재물질과 함께 우선 결합식 압출기의 인입깔때기에 넣는 것이다. 일정한 보관 기간이 지난뒤에 실란성분을 다시 기재물질 안으로 분산시키는 것은, 표면에서 실란찌꺼기가 거의 다 없어진 기재물질의 일부만을 충전물 성분과 결합시키는 것을 의미한다. 그러나, 이 경우에는 따로 보관하는 것을 고려하여야 한다.

그러나, 본 발명에 의하면, 위와 같은 가능성을 벗어나서 다음과 같이 할수 있다.즉, 고축합된 액상혼합물을 최소한 별도로 계속되는 2차냉각혼합 과정에서 실란을 분말이나 미립자 속으로 분산시킨 후 실란화된 기재물질에 첨가할 수 있다. 특히, 이러한 방법을 이용하는 것을 혼합물 제조자의 기재가 위치한 장소와 화물고에 있는 물질량에 좌우된다.

소위 브릿징 단계가 끝난 뒤에, 고축합된 혼합물을 기재물질에 첨가하는 조정 방법이 유리하다면, 기재물질과 실란성분의 혼합단계가 18-40℃에서, 1-8분간, 바람직하게 2-5분간 이루어지면 바람직한 것으로 나타났다. 이렇게 하면 브릿징을 위해서 이용된 실란의 대부분은 기재물질에 균질로 분배된다. 그리고, 고축합 혼합물에 의하여 얻어지는 적은양의 찌꺼기는 보관 기간동안에 불리하게 영향을 끼치거나 결합하고, 또 압출기에서 혼합물을 성형할 때 브릿징을 방해할 정도는 아니다.

고축합 혼합물을 이용하여 첨가되는 첨가물의 종류와 양은 그때 그때의 혼합물이 이용되는 최종 목적에 달려있다. 예를들어, 소위 야외용 케이블 등의 경우에는 자외선으로부터 보호하기 위하여 카본블랙이 채워진 혼합물을 넣는다. 이렇게 하는 경우에 고구조(高構造)를 가진 비흡습성 카본블랙을 이용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 카본블랙의 표면적은 베트(BET)에 의하여 50-120m²/g이 될수 있다. 카본블랙 베치의 양은 카본블랙 성분을 약 40% 짜리로 택한 경우에, 기재물질 100부에 대하여 4-40정도의 양으로 그러나 6-15의 양으로 택하는 것이 바람직하다.

지하에 매설된 케이블의 경우에는, 그 절연선에 채색을 하는 것이 보통이다. 그리고, 본 발명품을 이용하는 경우에는 고축합 기재물질 100부에 대하여 0.1-5의 양으로 함께 혼합하는 곳이 바람직한 것으로 나타났다. 또, 고축합 혼합물 성분을 첨가하여 제조한 혼합물은 5-40중량% 바람직하게는 10-20중량%의 충전물을 함유한다.

다음의 상세한 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 자세하게 설명할 수 있다.

[실시예 1]

폴리에틸렌 100부

안정베치 5부

실란 1.5부

퍼옥사이드 0.04-0.08부

촉매 0.06부

카본블랙 베치 6.5부

[실시예 2]

폴리에틸렌 100부

안정베치 -부

실란 1.5부

퍼옥사이드 0.04-0.08부

촉매 0.06부

카본블랙 베치 6.5부

예를들어, 저전압 케이블을 절연하기 위하여 습기의 작용을 받는 상태에서 브릿징될 수 있는 혼합물을 제조하는 경우에 천천히 작동하는 혼합기 안에 가령 용해지수 0.3의 폴리에틸렌 입자가 결정용해점 훨씬 아래의 온도에서, 즉 대체로 상온에서 실란, 퍼옥사이드, 경우에 따라서는 촉매 및 산화방지제 등과 같은 다른 첨가물로 구성된 액체성분과 함께 브릿징되는 것을 생각할 수 있다. 그후, 약 2-3분후에 입자형태의 카본블랙 베치를 이 혼합물에 첨가하고, 동일한 혼합방법에 의하여 자동적으로 기재물질에 분배한다. 이렇게 제조된 혼합물은 포장되어서 소모될 때까지 포장하여 밀봉된 상태로 저장되는데, 그 소모기간은 2개월이나 3개월이 될수 있다.

비흡습성 카본블랙으로는 아세틸렌 카본블랙을 사용하는 것이 바람직하다. 아세틸렌 카본블랙은 예를들어, Shawinigan-Ruβ, Akzo-Ruβ Ketjen black EC, Azentylenschwarz y 200이라는 품명으로 알려져 있다.

현재 폐록사이드로 가장 많이 사용되는 것은 디쿠밀폐록사이드이지만, tert-Butylperoxi-isononanat와 결합하고 있는 1,3Bis(tert-butylperoxi-isoperopyl-)benzol이 본 발명을 실행하는데 바람직하다.

[실시예 3]

폴리에틸렌 공중합체 100부

비닐트리메톡시실란 1.6부

퍼옥사이드 0.05부

촉매 0.05부

카본블랙 베치 6.2부

이 혼합물은 예를들어, 파이프나 도관에 외피를 씌울 때 이용된다. 브릿징될 수 있는 혼합물을 제조하기 위하여 예를들어, 기재물질을 실란이 함유되어 있는 액체성분으로 코팅시켜서 밀착시킨다. 그 다음에, 가공설비에 있는 압출기의 인입깔때기에서 고축합된 카본블랙 혼합물 베치를 예를들어, 소위 비색계(colormeter)에 의하여 실란화된(코팅된) 기재혼합물과 혼합하고, 카본블랙을 용해될 때에는 혼합물속에 균질로 분배시킨다.

[실시예 4]

폴리에틸렌 65부

에틸렌-프로필렌-탄성고무 3.5부

실란 2.0부

퍼옥사이드 0.04부

내구재 0.35부

브릿징 촉매 0.05부

색소-베치 0.8부

예를들어, 적색으로 채색된 혼합물은 지하에 매설된 케이블의 외피 혼합물로 이용되는데 유리하다. 습기의 작용으로 브릿징되는 혼합물은 지금까지 상세하게 설명한 실시예에 따라서 제조되거나, 별도로 이루어지는 냉각혼합 과정에서 기재물질을 액체상태의 실란성분과 코팅시킨 후에 채색베치를 첨가함으로써 제조된다.

Claims (12)

1. 액체형태나 분말형태나 미립자형태의 기재물질에 실란물질을 액체상태로 또한 다른 첨가물을 액체상태 또는 실란에 용해될 수 있는 상태로 상온이나 그 이하의 온도에서 첨가하여, 습기의 작용을 받는 상태 및 촉매가 있는 상태에서 실란함유 퍼옥사이드를 기재물질의 분자에 결합시켜 브릿징하는, 열가소성 탄성원료 혹은 열가교성 탄성고무를 기재로 하여 충전하고 색소 첨가물 또는 카본블랙 첨가물로 채색하거나 안정화하여 압출기로 가공할수 있는 혼합물의 제조방법에 있어서, 기재물질의 액체부분이 최소한 실란성분과 브릿징한 시간에 맞추어 충전물로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상을 고축합 액상혼합물(마스타 베치)형태로 기재물질에 첨가하는 것을 특징으로 하는 압출기로 가공할 수 있는 혼합물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 고축합 액상혼합물을 혼합단계가 끝나갈때에 실란으로 브릿징된 기재물질에 첨가하고, 그 혼합과정이 동일한 것임을 특징으로 하는 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 고축합 액상혼합물을 실란과 브릿징된 기재물질과 결합식 성형압출기의 인입깔때기에서 혼합한 것임을 특징으로 하는 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 고축합 액상 혼합물을, 별도로 계속되는 2차 냉각혼합과정에서 실란을 분말이나 입자상태로 부분적으로 분산시킨 후에 실란과 브릿징된 기재물질에 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 혼합단계가 18-40℃의 온도에서 1-8분 걸림을 특징으로 하는 제조방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고축합 혼합물 성분이 고구조의 비흡습성 카본블랙을 함유하고 있음을 특징으로 하는 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 카본블랙 베치를 첨가하여 제조한 혼합물이 1.5-15%의 카본블랙을 함유함을 특징으로 하는 제조방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실란과 브릿징된 기재물질에 고축합 혼합물 형태로 색소나 채색재료를 기재물질에 대해서 0.1-5부의 양이 되도록 첨가함을 특징으로 하는 제조방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고축합 혼합물성분을 첨가하여 제조한 혼합물이 5-40중량%의 충전물을 함유함을 특징으로 하는 제조방법.
10. 제5항에 있어서, 혼합단계가 18-40℃의 온도에서 2-5분 걸림을 특징으로 하는 제조방법.
11. 제7항에 있어서, 카본블랙 베치를 첨가하여 제조한 혼합물이 2-5%의 카본블랙을 함유함을 특징으로 하는 제조방법.
12. 제9항에 있어서, 고축합 혼합물 성분을 첨가하여 제조한 혼합물이 10-20중량%의 충전물을 함유함을 특징으로 하는 제조방법.