KR930004414B1 - 구면 폴리비닐 클로라이드입자 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

구면 폴리비닐 클로라이드입자

제1도는 내접원과 외접원으로된 등변삼각형이고,

제2도는 내접원과 외접원으로된 사각형이고,

제3도는 내접원과 외접원으로된 타원형이고,

제4도는 다른 양의 유리함량을 갖는 구면 폴리비닐 클로라이드 수지로부터의 에탄올 증기의 흡착/탈착을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 구면 폴리비닐 클로라이드 입자에 관한 것이다. 폴리비닐 클로라이드(PVC)중합체는 여러가지 최종 사용 제품을 만들기 위하여 그 업계를 대량으로 사용된다. 이런 폴리비닐 클로라이드 수지들은 개별적인 수지입자들로 만들어진 자유유동 분말의 형태로 보통 제조되며 판매된다. 그 다음 수지입자들을 여러 형태로 압출 또는 칼렌더링(calendering)하여 파이프 및 하우스 사이딩(house siding)와 같은 유용한 물품으로 형성시킨다.

압출조작에 있어 수지의 중요한 성질은 수지입자의 형태이다. 일정한 입자크기 및 가공성을 감압하면 수지입자의 형태가 더욱 구면이면 압출속도도 더욱 빨라진다. 그래서 구면형성입자는 더욱 큰 부피밀도를 갖게되어 선적경비를 절감케해준다. 부피밀도가 더욱 커지면 같은 부피의 레일차에 더 많은 파운드를 실어나를 수 있다. 요즘의 상업용 수지는 형태가 "팝콘"과 비슷한 매우 불규칙한 형태로부터 변형된 "계란"과 비슷한 불규칙한 타원형까지 여러가지가 있다.

폴리비닐 클로라이드의 제조자들은 오랫동안 구면 형태입자를 제조하기를 원해왔다. 과거에 이와 같이 원하는 목적을 달성하여 기도했을때, 제조자는 압출로 사용하기에 좋지 않은 입자가 만들어지는 다른 문제들을 발견하게 되었다. 직면하는 문제의 하나는 문헌에 가끔 언급되어온 "유리" 성분 또는 "투명"한 것을 갖는 입자로 이 분야에 알려져 있다. 가끔 유리성분을 갖는 입자는 투명한 외관을 가지며 가소제를 쉽게 흡수하지 않는다. 가끔 실제적인 양의 유리성분이 비-유리 외관 입자의 부분으로 나타날 수 있고, 그리하여 현미경으로 볼 수 없게되는 것이다. 이것은 어떤 수지들이 소량의 유리 또는 투명입자를 갖는다고 보고된 것과 중요한 차이 이지만 그러나 사실상 입자의 유리 성분은 더 높을 수 있다. 또한 잔사 단량체는 수지의 유리 성분으로부터 벗겨내기가 어렵다. 압출할 때 대량의 유리성분을 갖는 수지는 다른 입자들과 적당하게 혼합 및 융합하지 않을 것이고 그래서 압출물중에 얼룩을 약하도록 만든다.

유리함량은 외부 대사에 의한 오염과 같이 약간 작용한다. 물론 대량의 유리성분이 존재하게되면 그 결과는 충격내성이 열악한 압출물의 된다.

미합중국 특허 3,620,988호, 3,706,722호, 4,229,547호, 4,360,651호 및 제4,458,057호 모두가 구면형태입자를 갖는 폴리비닐 클로라이드 수지를 제조하기 위한 노력을 기재하고 있다. 그러나 구면형태의 입자들을 가지며 소량의 유리성분을 갖는 수지는 본 발명 이전에는 알려져 있지 않았다.

구면형태입자 및 소량의 유리 성분을 갖는 수지를 얻기 위한 폴리비닐클로라이드 산업의 원하는 목적과 결과로 오래 추구되어 왔다.

입자형태의 폴리비닐 클로라이드 수지는 0.9보다 더 큰 형태인자를 가지거나 라운도미터 기구로 증명된 바와 같이 구면인 상기 수지입자의 중량으로 적어도 25%로 구성된다. 또한 수지입자들은 에탄올 증기흡착/탈착법에 의하여 측정한 바로 유리 함량의 중량으로 대략 20% 이하인 것이다. 수지입자는 대략 70미크론보다 더 큰 중량으로 평균 입자 크기를 가진다. 본 발명의 새로운 수지 입자들은 압출에 의한 제품을 제조하는데 특히 적합한 것이다.

본 명세서에 사용하는 폴리비닐 클로라이드 수지는 적어도 하나의 말단 CH₂=C〈그룹을 갖는 하나 또는 그 이상의 다른 비닐리덴 단량체의 중량으로 50%까지, 바람직하게 20%까지 중합된 폴리비닐 클로라이드 동종중합체 뿐만 아니라 비닐 클로라이드를 뜻한다. 비닐 클로라이드와 공중합 할 수 있는 적합한 공단량체로는 아크릴 산의 에스테르, 예를 들면 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 시아노에틸 아크릴레이트, 및 그와 같은 것 : 비닐 아세테이트 : 메타크릴산의 에스테르, 예를 들면 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 및 그와 같은 것 : α-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌을 포함하는 스티렌과 스티렌유도체; 비닐 나프탈렌 : 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 및 그와 같은 것을 포함하는 디올레핀 : 및 이런 형태의 어떤 단량체와 그것과 공중합할 수 있는 다른 비닐리덴 단량체의 혼합물 : 및 이 분야에 숙려된 자에게 알려져있는 형태의 다른 비닐리덴 단량체가 있다. 비닐 클로라이드와 중합할 수 있는 공량체의 양은 이 분야의 숙련자들이 이해하고 있는 바와 같이 공단량체의 선택에 작용한다. 바람직하게 본 발명의 폴리비닐 클로라이드 중합체는 폴리비닐 클로라이드 동종중합체이다.

본 발명의 새로운 수지를 제조하기에 적합한 하나의 방법은 여기서 참고문헌으로 포함하는 본원 발명자의 미국특허 4,435,524호에 기재된 바와 같은 현탁중합공정에 따른다.

미국특허 4,435,524호의 공정은 현탁중합과정을 구체하며 여기서 반응 매질을 전체 반응 기간중에 빠르게 교반한다. 분산제 및 계면활성제의 적당한 선택으로 소량의 유리성분과 높은 부피밀도를 갖는 구면의, 다공성 입자의 중합체가 제조된다. 그 과정에 있어 물은 중합매질이며 약 1.0 내지 10.0의 범위내의 물에 대한 비닐 단량체 비율이 만족스럽다. 바람직하게 약 1.0 내지 4.0의 범위내의 비율이 사용된다.

본 발명의 수지를 제조하기 위한 과정에서 중요한 측면은 교질 안전화, 또는 분산 시스템으로 그것은 유착에 대항하여 분산된 단량체 방울 등을 안정화시킬 목적으로 중합반응에 이용된다. 이 시스템의 중요한 성분을 예를들어 가교 결합한 폴리아크릴산 중합체인 복수의 말단 불포화 중합성 그룹을 갖는 폴리불포화 화합물로 된 하나 또는 그 이상의 카복실산 단량체의 실제적으로 중성화하지 않는 가교결합 내중합체이다. 가교결합은 가교 결합하지 않은 폴리아크릴산 중합체가 매우 높은 화합충진을 생성할 것이고 그것이 비구면 수지를 제조하게 된 것이기 때문에 필요하다. 가교결합은 또한 수중에서 진짜용액을 형성할 수 없는 폴리아크릴산 중합체를 제조하기 위하여 필요한 것이다. 이 경우에 이 폴리아크릴산 중합체는 물중에서 실제적으로 불용성인 것으로 분류한다. 그럼에도 불구하고 내중합체의 구조는 수성매질중에서 감지할 수 있게 팽윤하도록 물에 대하여 충분한 친화력을 가져야 하고 그래서 수성을 연화시키지만 그것을 빠르게 교반할 수 없는 만큼의 조건이어야 한다. 물에 대한 친화력이 없거나 적으며 측정할 수 있는 정도로 팽윤하지 않는 내중합체는 본 발명의 목적에 적합하지 않다.

중성화시키지 않은 가교결합 내중합체가 바람직한 한편 본 발명의 구면 입자들을 제조하기 위하여 분산제로서 부분적으로 또는 약간 중성화된 내중합체를 사용하는 것이 가능하다. 이런 부분 중성화는 충분한 양의 통상적 일원자가 알카리, 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화 암모늄 및 그와 같은 것을 내중합체에 첨가함으로써 달성할 수 있다. 견딜 수 있으며 원하는 유리한 결과를 얻을 수 있는 중성화의 양은 분산제의 중량에 기초하여 중량으로 약 0.0% 내지 약 5.0%의 범위내일 것이다.

방금 기재한 분산 안정제로 작용하는 교차 가교된 내중합체 덧붙여 그것과 결합하여 적어도 두개의 다른 계면활성제가 이용된다. 예를 들어 계면활성제를 함유하는 폴리에틸렌 옥사이드 및 유성 비-폴리에틸렌 옥사이드가 가교 결합된 분산제와 함께 사용된다. 계면활성제의 기능은 중합체 입자들의 투공성을 증가시키는 것이고 특히 중합혼합물의 교질 안정성을 증가시키는 것이다. 각각 다른것과 혼합하여 가교결합 중합성 분산제 및 계면활성제의 사용은 매우 안정한 중합매질을 생성시키며 여기서 서로 다른 것을 엉키게 하는 단량체 방울들의 경향은 그 자체로 어느 하나의 성분을 이용했을 때 보다 더 적다. 말하자며 상승작용은 카복실그룹 함유 가교 결합분산제와 약간의 계면활성제 사이에서 관찰된다.

본 발명의 구면 수지를 제조하기 위한 공정에 있어서 교질 안정제 또는 분산제로서 유용한 수불용성을 실질적으로 중성화 되지 않은 가교 결합성 내중합체의 양은 중합하는 단량체 또는 단량체들의 중량으로 100부에 기초하여 중량으로 약 0.02부 내지 약 2.0부의 범위내일 것이다.

본 발명의 구면 수지를 제조하기 위한 공정은 약 3.0 내지 4.3의 범위내의 pH에서 바람직하게 수행된다. 분산제가 하나 또는 그 이상의 카복실산 단량체의 실제적으로 중성화되지 않은 가교결합된 내중합체인 한에서는 중합반응을 산성측면에서 수행한다.

구면 수지를 제조하는 데 가교결합된 중합성 분산제를 사용하는 것에 대하여는, 상기 수지를 제조하는데 사용할 수 있는 카복실산 단량체는 다음 식(1)과 같은 카복실 그룹에 대하여 α,β-위치에서 적어도 하나의 활성 탄소-대-탄소 결합을 함유하는 것이다 :

상기식에서 R'은 수소 또는 -COOH그룹이고, R" 및 R"'의 각각은 수소 또는 일원자가 치환그룹으로 그것은 하나의 이중 결합 탄소원자와 연결되어 있다. 이 정의내의 카복실산들은 아크릴산과 같은 산을 포함하며 여기서 이중결합은 다음식(2)과 같은 말단기

또는 말레인 산과 같은 디카복실산 및 다음 일반식(3)의 다른 무수물로서

여기서 R 및 R'는 일원자가 치환그룹이고 특히 수소와 할로겐 및 알킬, 아릴, 알카릴, 아랄킬 및 환지방산기로 구성된 그룹에서 선택한 것이다.

상기 일반식(1)에 나타낸 카복실 산의 종류 안에 포하되는 것은 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, α- 및 β-클로로 및 브로모-아크릴산, 크로토닌 산, 말레인산, 이타콘산, 및 많은 다른 것과 같은, 아크릴 산과 같은 널리 퍼져있는 물질들이다.

중합할 수 있는 카복실 산 무수물은 상기한 산들의 무수물을 포함하고, 혼합된 무수물 및 말레인 무수물과 다른 것을 포함하여 상기 일반식(3)에 의하여 나타낸 것을 포함한다. 많은 경우에 메틸비닐 에테르, 스티렌 및 그와 같은 공단량체로 무수 단량체를 공중합시키는 것이 좋다.

α,β-모노올레핀적으로 불포화된 카복실 산의 중합화에 의하여 제조된 중합체로부터 유도된 중합 분산제를 사용하는 것이 좋다. 바람직한 카복실 산은 아크릴산 및 다른 일반식의 α-치환 아크릴 산으로부터 유도된 것들로서

여기서 R은 수소, 할로겐, 히드록실, 카복실, 아미드, 에스테르, 락톤 및 락탐으로 구성된 그룹으로부터 선택한 일원자가 치환체이다.

가장 바람직한 중합분산제 아크릴 산의 약하게 가교 결합한 내중합체로부터 제조된 것이다. 이런 중합체들이 가장 효과적이다.

어떤 카복실 단량체들, 또는 그것의 혼합물들과 같이 사용할 수 있는 가교결합제는 성질이 필수적으로 단량체일 필요가 없고 분자당 둘 또는 그 이상의 말단중합성 CH₂=C

그룹을 함유하는 어떤 화합물일 수 있다. 이런 종류의 물질들의 예시로는 폴리불포화-탄화수소, -폴리에테르, 폴리에스테르, -니트릴, -산, -산 무수물, -케톤, -알콜 및 이런 것을 하나 또는 그 이상 혼입하고 다른 작용그룹을 갖는 이런 류의 폴리불포화 화합물들이 포함된다. 구체적으로 디비닐 벤젠, 디비닐 나프탈렌, 저분자량 및 가용성 중합디엔, 예를 들면 폴리부타디엔 및 개환 지방성 공유 디엔의 다른 가용성 동중합체로 여기서 가용성 중합체는 어떤 감지할 수 있는 수의 공유된 이중결합을 함유하고 다른 폴리불포화된 탄화수소이고; 폴리불포화된 에스테르, 에스테르-아미드 및 다른 에스테르유도체, 예를 들면 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 메틸렌 비스아크릴아미드, 메틸렌 비스메타크릴아미드, 트리아크릴일 트리아진, 헥살릴 트리메틸렌 트리술폰, 및 많으 다른 것; 폴리불포화된 에테르, 예를 들어 디비닐 에테르, 디알릴 에테르, 디메틸 알릴 에테르, 디알릴 에틸렌 글리콜 에테르, 글리세롤의 디알릴, 트리알릴 및 다른 폴리알릴 에테르, 부텐-1,2-디올, 1-페닐-1,2,3-프로판트리올, 분자당 이런 것들의 두개 내지 일곱개 또는 그 이상 또는 다른 알케닐 에테르 그룹을 함유하는 폴리알릴, -비닐 및 -크로틸 폴리에테르 및 폴리히드릭 알콜로부터 만들어진 것으로 예를 들어 탄수화물 당, 및 이른바 "당 알콜"로서 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 아라미톨, 이디톨, 만니톨, 솔비톨, 이노시톨, 라피노스, 글리코스, 슈크로스, 및 다른 많은것을 포함하며 그리고 다른 폴리히드록시 카보하이드레이트 유도체, 상응하는 폴리알케닐실란, 예를 들면 비닐 및 알릴실란 및 다른 것들이 있다. 많은 종류의 가교결합제 가운데 분자당 두개 내지 일곱개의 알케닐 에테르 그룹을 함유하는 다른 폴리히드록시 탄수화물형 유도체, 당 알콜, 및 탄수화물 당의 폴리알케닐 폴리에테르가 특히 유용하다.

그런 물질들은 알릴 클로라이드, 아릴 브로마이드, 메탈릴 클로라이드, 크로틸 클로라이드 또 및 그와 같은 알케닐 할리드를 하나 또는 그 이상의 폴리-하이드록시 탄수화물 유도체의 강한 알카리 용액과 반응시키는 윌리암슨형 합성에 의하여 쉽게 제조할 수 있다.

본 발명의 구면 수지를 제조하는 데 사용되는 현탁중합공정에 있어서 교질 안정제로서 사용되는 가교결합 중합체를 제조하기 위한 단량체 혼합물에 있어서 두개의 필수적 단량체 물질이 비록 중합체 내에 원하는 특성에 따라 비교적 정확한 비율은 달라진다하더라도 어떤 비율로 존재해야 한다. 소량의 폴리알케닐 폴리에테르는 카복실단량체와 꽤쉽게 공중합하며 카복실 단량체에 대한 폴리알케닐 폴리에테르의 가교결합 효과는 너무 강하여 전체 혼합물의 중량에 기초하여 그것의 중량으로 0.1% 적게되면 얻어진 가교결합중합체의 물 및 용매-용해도에 큰 감축이 일어난다. 폴리에테르의 중량으로 0.1% 내지 4.0%, 더욱 바람직하게 0.20% 내지 2.5%가 사용되면 수불용성 중합체, 특히 아크릴 산류가 얻어지며 그것은 극히 물에 예민하다. 폴리에테르의 0.1 내지 6.0%, 바람직하게 0.2% 내지 5%가 말레인 무수물이 공중합하면 유용한 분산제가 얻어진다. 이중 공중합체 또는 이화합물 내중합체에 있어 이것은 단량체 혼합물의 잔여물이 카복실 단량체일 것이다는 것을 의미한다.

다중-성분 내중합체의 생산에 사용되는 단량체 비율은 다소 유사한 방법으로 변할 것이다. 그러나 원하는 수-불용성과 다른 성질들과 일치하게 많은 카복실 단량체 또는 단량체들과 더 적은 다른 단량체 성분들을 이용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 따라서 이들 내중합체에 있어 카복실 단량체 또는 단량체들은 전체 단량체혼합물의 중량으로 25%이하, 바람직하게 40% 이하가 아니어야 한다.

다성분 내중합체는 25% 내지 95%의 카복실 단량체, (예를 들면 아크릴산), 0.1% 내지 30%의 폴리알케닐 폴리에테르(예를 들면 서크로스의 폴리알릴 폴리에테르) 및 5.0 내지 74.9%의 추가적 단량체 또는 단량체들로 구성된 단량체 혼합물로부터 만들어질 수 있다. 바람직한 다성분 내중합체들은 각각 아크릴 산의 중량으로 40% 내지 95%, 슈크로스와 같은 폴리알릴 폴리에테르의 중량으로 0.20% 내지 2.5% 그리고 말레인산 무수물, N-메틸 아크릴아미드, 메틸 비닐에테르, 에틸 비닐에테르, n-부틸 비닐에테르, 및 그와 같은 것과 말레인산 무수물, 비닐 알킬 에테르, 예를 들면 비닐메틸에테르, 및 폴리알릴 폴리에테르와 같은 4% 내지 59%의 부가적인 단량체 또는 단량체들로서, 여기서 비닐 에테르 및 폴리알릴 폴리에테르의 물의 총합은 존재하는 말레인 산 무수물의 몰량과 실질적으로 같은 것으로, 이와같이 함유하는 단량체 혼합물들의 중합으로부터 얻어지는 삼중합체이다.

상기 비율에 있어 두개의 단량체들이 최대의 양으로 상용된다면 다른 단량체들은 최대양보다 약간 적게 사용되어야 하는 것을 명기해 두어야 한다.

다성분 내중합체의 생산에 추가적 단량체로서 사용하기에 적합한 것은 스티렌, 클로로 및 에폭시-스티렌 등과 같은 하나의 말단 CH₂=C

그룹을 함유하는 모노올레핀 비닐리덴 단량체로, 아크릴아미드, N-메틸-아크릴아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 비닐 아세아세테이트, 비닐 벤조에이트, 비닐 피드리딘, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐리덴 클로로브로마이드, 비닐 카바졸, 비닐 피롤리돈, 메틸 비닐에테르, 에틸 비닐에테르, n-부틸비닐 에테르, 메틸비닐 메톤, 에틸렌, 이소부틸렌, 디메틸 말레이드, 디에틸 말레이트, 및 많은 다른 것이 있다. 상기한 모노올레핀성 단량체에 덧붙여 많은 디비닐 디알케닐 또는 다른 폴리작용기 에스테르, 아미드, 에테르, 케톤 및 그와 같은 것이 다성분 내중합체의 제조에 사용할 수 있고 특히 그들 폴리작용기 단량체들은 가교결합 또는 불용성 단량체로서 보통 기능하지만 그것은 부가적인 히드록실, 카복실 및 다른 친수성 그룹에 대하여 쉽게 검화하고 가수분해된다.

예를 들어 아크릴 산과 디비닐 에테르의 내중합체는 물중에서 불용성이지만 정치해주면 디비닐 에테르 가교결합의 가수분해와 파괴에 의하여 아마도 서서히 용액화할 것이다. 강한 알카리 또는 산이 존재하면 분해가 가속화된다. 분광기 분석은 중합체중에 비-카복실 히드록실이 존재함을 확인시켜준다. 유사하게 디알릴 말레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 아크릴산 무수물, 베타알릴옥시 아크릴레이트와 같은 디에스테르 및 많은 다른 것은 추가적인 히드록실 및/또는 카복실 그룹의 도입으로 알카리 또는 산에 의해 쉽게 검화되거나 가수분해된다. 부가적인 단량체 가운데 N-메틸 아크릴아미드, 메틸비닐 에테르, 에틸비닐 에테르 및 디비닐 에테르가 비닐 단량체의 현탁중합에 있어 실제적으로 수불용성 분산제로서 사용하기 위하여 실제적으로 중성화하지 않은 가교결합내중합체의 제조에 특히 유용한 것이 밝혀졌다.

본 발명의 구면 수지를 제조하기 위한 공정에 있어 수불용성 가교결합 중합성 분산제와 아울러 다른 계면활성제가 이용된다.

계면활성제 가운데 만족할만한 것은 비이온성 계면활성제를 포함하여 수용성 폴리에테르가 포함된다. 유용한 비이온성 계면활성제를 함유하는 폴리에테르의 보기로는 다음의 일반적 종류내에 들어가는 것들이다 : (1) 폴리옥시에틸렌 알킬페놀류 : (2) 폴리옥시 에틸렌알콜류 : (3) 지방산의 폴리옥시에틸렌에스테르 : (4) 폴리옥시에틸렌 알킬아민 : 및 (5) 폴리옥시에틸렌 알킬 아미드, 상기 명명한 종류내의 계면활성제의 보기로는 다음 것들을 명기할 수 있다 : 폴리옥시에틸렌(20) 솔비탄 모노올리에이트, 폴리옥시에틸렌(20) 솔비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌(20) 솔비타 모노파미테이트, 폴리옥시에틸렌(20) 솔비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌(40) 스테아레이트, 폴리옥시에틸렌(50) 스테아레이트, 혼합 지방 및 수지산의 폴리옥시 에틸렌 에스테르, 폴리옥시에틸렌(20) 팔미테이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노라우레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노올리에이트, 폴리에틸렌 글리콜 리시놀리에이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디스테아레이트, 폴리옥시에틸렌(25) 스테아레이트, 폴리옥시에틸렌(40) 스테아레이트, 폴리옥시에틸렌(25) 카스터오일, 폴리옥시에틸렌(52) 카스터오일, 폴리옥시에틸렌(9) 라우레이트, 폴리옥시에틸렌(15)탈레이트, 폴리옥시에틸렌(9) 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌(12) 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌(23) 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌(6) 트리데실 에테르, 폴리옥시에티렌(10) 트리데실 에테르, 폴리옥시에틸렌(10)올레일에테르, 폴리옥시에틸렌(20) 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌(50)올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌(15) 세틸스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌(20)스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌(30) 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌(8) 트리데실 에테르, 폴리옥시에틸렌(9) 노닐 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌(21) 코토닛 에스테르, 및 그와 같은 것이 있다.

상기한 화합물들은 복합적인 작용그룹을 가지며 따라서 매우 많은 수의 변형이 가능하다. 상기 화합물들의 혼합물도 이용할 수 있다.

상기 미국특허 4,435,524호에 기재된 바와 같이 계면활성제 함유 비-폴리에틸렌 옥사이드기를 계면활성제를 함유 폴리에틸렌 옥사이드와 수불용성 가교결합된 중합체 분산제와 같이 이용된다. 계면활성제를 함유하는 적당한 비-폴리에틸렌 옥사이드는 솔비탄 에스테르족 또는 글리세롤 에스테르 또는 폴리글리세롤 에스테르족 뿐만 아니라 폴리에틸렌 옥사이드기를 함유하지 않는 폴리-비닐 알콜로부터 뽑은 화합물들이다. 그런 계면활성제의 예시로서 솔비탄 트리올리에이트, 솔비탄 트리-스테아레이트, 솔비타 모노 올리에이트, 솔비탄 모노팔미테이트, 글리세롤 모노올리에이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 트리글리세롤 모노올레이트, 72.5% 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 및 그와 같은 것이 있다.

계면활성제 함유 폴리에틸렌-옥사이드는 단량체의 중량으로 100부당 중량으로 약 0.005부 내지 중량으로 약 1.0부의 수준에서 사용된다. 바람직하게 단량체의 중량으로 100부당 중량으로 약 0.0075부 내지 중량으로 약 0.5부의 양이 이용된다. 계면활성제 함유 비-폴리에틸렌옥사이드는 단량체의 중량으로 100부당 중량으로 약 0.005부 내지 중량으로 약 0.2부, 바람직하게 단량체의 중량으로 100부당 중량으로 약 0.02부 내지 0.1부의 수준에서 사용된다.

현탁 중합과정에 있어 여러가지 성분들을 반응 개시전에 철저하게 혼합한다. 말하자면 수성매질, 바람직하게 증류수, 중합시키고자하는 비닐 클로라이드 중합체, 가교 결합된 중합체분산제 및 계면활성제 및 유용성 촉매를 사용된 촉매가 혼합한다. 이 혼합이 반응 벳셀과 떨어진 벳셀중에서 행할 수 있는 한편 중합반응 벳셀중에서도 행할 수 있다.

본 발명의 구면 입자들을 제조하기 위하여 중합공정에 사용할 수 있는 단량체 가용성 또는 유용성 촉매로는 알카노일, 아로일, 알카라오일, 및 아랄카노일 디퍼옥사이드 및 모노하이드로퍼옥사이드, 아조화합물, 퍼옥시 에스테르, 퍼카보네이트, 및 다른 유리기 형태 촉매가 있다. 그런 촉매들의 보기들로서는 벤조일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 디아세틸 퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드 디이소프로필벤젠 하이드로퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 나프토일 퍼옥사이드, t-부틸 퍼벤조에이트, 디-t-부틸 퍼프탈레이트, 이소프로필 퍼카보네이트, 아세틸 시클로헥산 술포닐 퍼옥사이드, 디-이급 부틸 퍼옥시디카보네이트, 5-부틸 퍼옥시네오데카노에이트, 디-노르말 프로필 퍼옥시디카보네이트, 아조-비스 이소부티로니트릴, α,α-아조디이소부티레이트, 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸 발레노니트릴) 및 많은 다른 것이있다. 사용되는 특별한 유리기 촉매는 중합하고자 하는 단량체 물질(들), 중합체의 분자량과 발색 필요성, 중합온도 등에 달려있다. 사용되는 촉매의 양에 관한 한 그 양은 중합하고자 하는 단량체 또는 단량체들의 중량에 의한 100부에 기초하여 중량으로 약 0.005부 내지 중량으로 약 1.00부의 범위내에서 만족스럽다는 것이 발견되어 왔다.

그러나 단량체의 중량으로 100부에 기초하여 중량으로 약 0.01부 내지 약 0.20부의 범위내에서 촉매의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

구면수지를 제조하기 위한 현탁중합공정은 중합시키고자 하는 단량체 물질에 보통인 어떤 온도에서 수행할 수 있다. 바람직하게 약 25℃ 내지 약 100℃의 온도에서 수행된다. 중합공정도중에 온도조절을 용이하게 하기 위하여 반응매질을 물, 염수, 증발 등에 의하여 냉각된 냉각표면과 접촉을 유지시킨다. 이것은 자켓형 중합 반응기를 사용하여 이루어지며 여기서 냉각물질을 중합반응이 철저하게 쟈켓을 통해 순환시킨다. 대부분의 모든 중합반응이 자연적으로 발열성이기 때문에 이런 냉각이 필요하다. 물론 가열매체는 필요하다면 자켓을 통하여 순환될 수 있다.

구면 수지를 제조하는데 있어 가장 중요한 측면은 반응매질을 교반 또는 진탕하는 것이다. 중합반응을 개시하기 전에 중합혼합물을 교반하여 전단 작용이 일어나게 하여 방울 형태로 반응매질중의 단량체(들)을 분산 또는 현탁시킨다. 이런 방울입자들은 중합체 입자로 전환할 때 그런 크기여야 하고 그것은 구면 및 다공성이고 같은 것이 원하는 크기가 될 것이다. 본 발명의 중합체 입자들은 약 70미크론보다 더 큰 중량으로 평균입자를 가져야만 한다. 보통 중합체 입자들은 약 1000미크론 이하의 중량으로 평균입자를 가질 것이다. 바람직하게 최종 용도를 위해서 중합입자들은 약 70미크론 내지 약 500미크론, 가장 바람직하게 약 100미크론 내지 약 400미크론의 범위내의 직경을 가질 것이다. 중량으로 70미크론 이하의 평균입자 크기를 갖는 수지는 분말이 되기 쉬운 경향이 있고 쉽게 정전기를 형성하기 쉬워서 그런것들은 파이프 제조와 같은 알출조작에 그렇게 좋은 것이 아니다.

현탁공정에 있어서 단량체 방울이 형성되며 분산제 및 계면활성제에 의해 피복 또는 에워싸워진다. 각각의 단량체 방울이 현탁제중에 유지되며 덩어리지지 않는다. 분산제 및 계면활성제의 코팅은 완성된 상태에서 입자의 외부표면이 부분이 된다. 본 명세서의 실시예 II에서 생산된 수지입자를 ESCA기법으로 표면의 분석은 입자표면이 가교 결합된 분산제, 폴리에틸렌 옥사이드 계면활성제 및 비-폴리에틸렌 옥사이드 계면활성제임을 나타낸다.

상기한 바와 같이 적당하거나 원하는 입자크기를 갖는 중합체의 구면 및 다공성 입자들을 생산하기 위하여 철저하게 전체 중합반응을 적당하고 충분하게 교반을 유지시키는 것이 중요하다. 적당한 교반 및 전단작용이 일어나고 지속시키기 이하여 여러가지 수단을 이용할 수 있다. 반응 벳셀 또는 중합기는 스테인레스 트틸 또는 유리라이닝으로 만들어져 있고 가열 및 냉각 자켓이 부착되어있고 그것의 중심으로 가설된 회전축을 가진다. 그 축상에 하나 또는 그 이상의 교반기 날이 설치되어 있고 그것은 평형 또는 곡선형일 수 있다. 또한 하나 또는 그 이상의 배플들이 이용되는데 그것은 반응기의 내부벽 또는 그것에 인접한 곳에 가설한다. 그 배풀은 오르내리거나 반응매질을 펌프하는 것에 덧붙여 교반기 날로 인하여 발생한 그것의 선회운동이 일어난다.

본 발명의 입자들은 모양에 있어 구형이다. 구형은 여러가지 방법으로 결정할 수있다.

입자의 구형을 결정하기 위한 한가지 방법은 라운도미터로서 알려진 기구를 사용하는 것이다. 라운도미터는 수지입자들을 원형 및 비-원형 부분으로 분리시킨다. 하기한 실시예에 사용한 라운도미터는 미국 오하이오주 클리브랜드의 포터 인터스트리사에 의하여 제조된 왈드 라운도미터 모델 63형이다. 라운도미터를 사용하여 PVC수지의 구형을 결정할때 140멧쉬 스크린(105미크론)을 통해 수지를 처음에 체질하는 것이 좋다. 150미크론이하 폴리비닐 클로라이드 수지 입자를 라운도미터 장치상에서 조작하기가 어려운데 그 이유는 라운도미터 측정분야에 숙련된자에게 알려진 것처럼 너무 작은 입자크기와 같은 라운도미터와 결합된 내부문제 및 정전방해 때문이다.

둥글기에 기초한 분리는 ASTM D 1155-53 표준에 기재되어 있고 초당 60임펄스의 고정된 진동수에서 유리판에 전달되는 진폭을 변경시킴에 의하여 달성된다. 진폭은 입자들이 판으로 흘러내리는 것을 방해하거나 되튀지 않는 정도에서 선택된다. 폴리비닐 클로라이드 수지에 대해서는 보통 약 7 내지 약 14mils 사이의 진폭이 될 것이다. 다음 실시예에서 본 발명의 수지는 11mils에서 고정시킨 진폭에서 만들어진다. 라운도미터는 수평판에 대하여 약 5도의 각을 갖는 1.09375인치의 경사에 위치한 15인치×6.5인치 유리판을 가진다. 그 판이 진동하다. 그 다음 라운도미터를 그 구면도에 기초하여 구면과 구면이 아닌 분획으로 105미크론 이상의 입자를 분리하는데 사용한다. 수지 입자들을 경사진 판의 올려진 부분으로부터 약 4인치 떨어진 지점에 있는 진동판에 놓는다. 구면이 아닌 입자들을 경사진 판에 옮겨질 것이고 한편 구면입자들은 그 판으로 굴러 떨어진다. 어떤 입자들은 일부가 판위로 또는 판아래로 움직인다. 이런 입자들이 더 이상 움직이지 않도록 하기에 충분한 시간이 지난후 그것들을 판의 특정한 종단에서 쓸어낸다. 각각의 종단에서 수집한 특정분획을 정량하여 구면과 구면이 아닌 입자들의 백분율을 결정한다. 그 결과는 중량으로 구면 백분율(%)로 보고된다.

라운도미터 시험의 결과는 수지에 대한 정전하중에 의해 부정적 방식으로 영향을 줄 수 있다. 높은 정전하중을 갖는 수지 입자는 구면일 수 있으나 그 판으로 굴러내리지 않는다. 그러나 정전기가 없거나 낮은 구면이 아닌 수지는 진동판에 굴러내리지 않을 것이다.

다음 실시예에 보고된 결과에 있어 항-정전성 물질은 시험된 물질에 첨가하지 않았으나, 디스크워셔 사이에 의하여 만들어진 항-정전기구인

의 사용이 정전현상이 사라졌다. 방아쇠를 압축하고 방아쇠를 놓으면 음전기가 발생할 때 그

는 양전기를 방출함에 의하여 표면상의 정전기를 중성화한다. 그것은 피에조전기의 원리를 이용한 것이다.

는 알드리치 케미칼 컴패니로부터 구입할 수 있다.

본 발명 이전에 알려진 고급 상용 폴리비닐파이프 수지는 라운도미터 측정으로 1% 미만에서부터 약 11% 까지 입자 구면 백분율을 가진다. 본 발명의 새로운 수지는 25% 이상, 바람직하게는 50% 이상 그리고 더욱 바람직하게 80% 이상 구면입자를 갖는 입자구면 백분율을 가진다. 라우도미터 시험과 형태인자 결정이 150미크론 이상입자에 대하여 행하여졌더라도 70미크론 내지 105미크론의 입자들도 또한 구면이다.

수지들의 구면형태를 측정하기 위한 또 다른 매우 좋은 방법은 광학적 과정에 의하여 형태인자를 결정하는 것이다. 입자의 상을 평평한 표면상에 투사하여 이차원 상을 얻는다. 입자의 형태 입자를 원으로 수지입자 평면상에 내접 및 외접시켜 결정한다. 외접한 원에 대한 내접한 원의 직경의 비가 형태인자로서 알려진 숫자이다.

도면 1 내지 3도에 있어 몇가지 대표적 형태와 그것의 형태인자를 나타내었다. 제1도에 있어 직경 D₁를 갖는 내접원(12)와 직경 D₂를 갖는 외접원(14)인 등변 삼각형(10)를 나타내었다.

이등변삼각형의 형태인자는 D₁을 D₂로 나눈것과 같다. 형태인자는 등변 삼각형으로 0.5가 되도록 수학적으로 나타낼 수 있다. 제2도에는 직경 D₃를 갖는 내접원과 직경 D₄를 갖는 외접원인 정사각형(20)을 나타내었다. 사각형의 형태 인자는 D₃를 D₄로 나눈것과 같다. 제3도에는 작은축의 길이에 두배가 되는 큰축을 갖는 타원형(30)을 나타내었다. 타원형은 직경은(D₅)를 갖는 내접원(32)와 직경(D₆)을 갖는 외접원(34)이 있다. 형태인자는 D₅를 D₆으로 나눈것과 같다. 작은 축의 길이의 두배인 큰 축을 갖는 타원형을 위해서는 형태인자는 0.5일 것이다.

완전한 원형의 경우 내접원과 외접원은 같은 직경을 가질 것이고 그래서 형태인자는 하나(1.0)가 될 것이다. 위로부터 볼 수 있는 바와 같이 형태인자가 1.0에 더 가까울수록 입자도 더욱 구면이 된다.

본 발명 이전에 구입가능한 상용 폴리비닐 클로라이드 수지는 약 0.7 내지 약 0.88사이의 범위내의 형태입자를 가진다. 본 발명의 수지 입자의 형태 인자는 약 0.9, 바람직하게는 약 0.93, 더욱 바람직하게 약 0.95이상일 것이다.

형태인자를 결정하기 위하여 아래에 나타낸 실시예에서 사용한 광학적 과정은 첫번째 스크린에 입자들을 105미크론 스크린을 통해 비치게 하고 105미크론 이상의 입자상에 시험을 행하고 같은 것을 라운도미터에 의하여 시험한 입자에 대하여도 행한다. 정전기 방해는 이 광학적 과정에도 영향을 줄 수 있다. 입자들은 정전기에 의하여 다같이 둘러 붙을 수 있고 그것들을 사실상 입자분리시킬 때 덩어리진 것처럼 나타난다. 105미크론보다 더 큰 입자들을 측정하면 정전기 문제가 줄어든다. 더 작은 입자에 대하여는 그 수지입자를 처음에 에탄올 또는 메탄올과 같은 유기성 비용매로 혼합하고, 그 용매를 증발시키고 그 다음 광학적 과정에 이용하며 정전기를 줄일 수 있다.

실시예에서는 각개 시료에 대하여 적어도 400개의 입자를 셀 수 있게 45×광학적 광 미세사진이 제조되었다. 자이스 TGZ-3 입자 분석기를 이용하여 최대직경의 입자에서 집계구경을 고정하여 필요한 입자의 수를 집계한다. 이것은 외접원을 형성할 것이다. 같은 입자들에 대하여 집계를 반복하거나 최소직경의 입자를 기술할 최소직경의 구경을 이용한다. 이것은 외접원을 형성할 것이다. 수지 시료의 형태입자는 내접원의 모든 직경을 다같이 더하고 그 수를 외접원의 모드 직경의 합으로 나눈다. 수지를 위한 형태 인자는 시료중의 입자들의 평균을 나타낸다.

높은 형태인자를 갖는 입자로된 수지는 일정한 투공성과 입자크기를 갖는 것으로 추정되는 낮은 형태 인자로된 입자로된 수지보다 더 높은 부피 밀도를 가질 것이다. 매우 간단하게 구면체 대상을 불규칙한 대상보다 더 면밀하게 포장한다. 본 발명의 수지는 파이프 및 사이딩과 같은 견고한 적용에 이용될 때 0.58g/cc이상, 더욱 바람직하게 0.62g/cc 이상인 부피밀도를 가질 것이다. 유연한 작용에 이용되는 수지를 위해서는 부피밀도가 0.50g/cc 이상에서 좋다.

유연한 용도의 수지에 부피밀도가 적은 것은 더 높은 투공성 때문이다. 구면이 아닌 수지보다 구면수지들의 증가된 부피밀도는 선적 및 저장 효율을 증가시키므로 그것은 더 많은 파운드의 수지를 주어진 레일카 부피에 선적 또는 저장할 수 있다. 또한 다른 인자들과 같이 일정하므로 증가된 부피 밀도와 구면형태는 압축 산출을 증가시켜 파이프와 같은 더 많은 최종 물품을 주어진 양의 압출장치로 생산할 수 있다는 것을 의미한다.

구면 형태인것에 덧붙여 본 발명의 입자들에 다른 중요한 것은 그것의 유리함량이 낮다는 것이다. 유리 성분들은 응용하기 어렵고 용융물로 혼합하기가 어려워 최종제품에 결함을 일으키기 쉽다.

본 명세서의 실시예에 유리성분을 결정하기 위하여 사용한 방법은 에탄올 증기를 이용한 증기 흡착/탈착법이다. FVC입자를 연구하고 특정화하기 위한 증기흡착 동역학의 이용은 이 분야에 잘 알려져 있다. 다음 문헌들이 PVC 입자들의 증기흡착 동역학에 관한 것이다 :

(1) A.R.Berens, Polymer Preprints, 15, 203(1974) :

(2) A.R.Berens, Polymer 18,697(1977) :

(3) A.R.Berens, Polymer Engineering ＆ Science, 18, 864(1978) :

(4) C.A.Daniels and G.D.Longeway, Polymer Engineering ＆ Science, 19, 181(1979);

(5) A.R.Berens and G.S. Huard, Journal of Dispersion Science and Technology, 2, 359(1981).

다음 과정을 본 명세서의 실시예에서 제조한 PVC 수지의 유리함량을 결정하기 위하여 에탄올 증기로 흡착/탈착 시험을 수행하는데 이용한다 :

1. 500mg 시료의 PVC 수지를 70℃에서 조절한 열 고정 진공-증기 체계중에서 칸 2000전자저울로 평량한다 : 시료를 함량이 되게 16시간 동안 진공 건조한다.

2. 에탄올 증기를 54.2mmHg의 조절된 압력(P)에 들어 가게 하고 (P/Po=0.1, 여기서 Po는 70℃에서 포화된 증기압이다). 그리고 시료중량을 24시간 동안 증기흡착 도중에 기록한다.

3. 그다음 진공이 되게 하고, 시료 중량을 24시간 동안 증기 탈착도중에 기록한다.

4. 흡착 및 탈착 모두를 위해 여러번 시료중량을 Mt/Min∞ 양을 계산하는데 이용하고, 여기서, Mt는 t시간에 흡착하거나 탈착한 에탄올 증기의 중량이며 Min∞은 24시간내에 흡착하거나 탈착한 마지막의 중량이다.

5. 반-대수구성을 모든 흡착 및 탈착 자료로부터 log(1-Mt/Min∞)vs.t로 만든다.

6. 직선을 장시간에 이들 구성의 제한된 기울기를 정의하는 자료 점들을 통하여 드리운다(긋는다).

7. 영-시간 축으로 이들 선들을 외삽 중간 절단하면 수지중의 비-투공성 또는 "유리"성분의 분획의 개략적 정도로 알아볼 수 있다.

8. 영-시간 축에서 흡착 및 탈착선의 외삽중간 절단을 수지의 유리성분을 결정하기 위하여 평균된다.

제4도에 다음 실시예 I 및 실시예 II에서 제조한 수지에 대하여 흡착 및 탈착 곡선들의 그래프를 나타내었다.

본 발명의 구면 수지 입자들은 상기한 에탄올 흡착/탈착방법에 의하여 결정해 보니까 낮은 양의 유리를 가진다. 유리함량의 양은 중량으로 약 20퍼센트이하, 바람직하게 약 10퍼센트 이하, 그리고 더욱 바람직하게 약 5퍼센트 이하이다.

유리입자들의 양은 각개 시료에 대하여 적어도 1000개의 입자들의 45×광학적 광미세 그래프를 만들어서 집계할 수 있다. 유리로 나타나는 시료중의 입자들을 시각적으로 집계할 수 있다. 이 방법은 보통 에탄올 흡착/탈착 방법보다 약간 더 낮은 숫자를 나타낼 것인데 그 이유는 모든 유리성분이 시각적으로 검출할 수 없기 때문이다. 시각적으로 검출할 때 본 발명의 구면 수지들은 10퍼센트 이하, 바람직하게 1퍼센트 이하의 유리를 가져야 발견된다.

본 발명의 구면 수지 입자들은 수은 유공기를 사용하여 측정하면 약 0.05cc/g 내지 약 0.5cc/g 사이의 유공도를 가진다. 바람직하게 견고한 적용에 대하여는 유공도가 약 0.1cc/g 내지 약 0.25cc/g 사이가 될 것이다. 유용한 것에 적용될 때는 유공도가 바람직하게 약 0.25cc/g 내지 약 0.40cc/g 사이가 될 것이다.

본 발명을 더욱 설명하기 위하여 다음의 구체적인 실시예가 주어지며 그것들은 단지 설명할 의도에서 주어진 것이며 제한할 뜻은 없다고 이해하여야 한다. 실시예에서 모든 부 및 퍼센트는 다른 표시가 없는 한 중량으로 나타낸다.

[실시예]

본 실시예에 있어 조작은 많은 양의 유리성분을 갖는 구면 PVC 수지를 예시하기 위하여 행하여진다. 이 조작은 미국특허 4,360,651(본 발명자)의 기재에 따라 중합화 처방을 이용한다. 사용된 중합처방은 다음과 같다 :

(1) 0.2-0.3부/100부 단량체의 알릴 펜타에리트리톨과 가교결합한 폴리아크릴산.

(2) 폴리옥시에틸렌(20) 솔비탄 모노올리에이트.

이 조작에는 40RPM에서 교반장치가 부착된 4200리터 스테인레스 스틸 반응기가 사용된다. 계면활성제를 함유하는 폴리에틸렌 옥사이드와 이소프로필 알콜 용액중의 디-이급 부틸 퍼옥시디카보네이트와 같이 비닐클로라이드 단량체를 반응기에 채우고 교반한다. 교반을 중지하고 물과 폴리아크릴 산을 첨가한다.

교반을 다시 시작하고 반응온도를 57℃로 증가시킨다. 반응을 70kpas로 압력강하가 일어날때까지 계속하고 비스페놀 A로 단속중단시킨다. 압력강하는 중합화가 진행하여 유리단량체(PVC중에 용해하지 않는 것)가 더이상 존재하지 않는 전환점에 이를 때 시작된다. 계속 중합하면 PVC중에 용해된 단량체의 양의 감소를 결과한다. 그 다음 생성된 수지에서 잔사 단량체를 벗겨내고 자유롭게 유동하는 수지입가가 되게 건조시키고 40멧쉬(420미크론)스크린을 통하여 스크리닝한다.

[실시예 II]

이 실시예에서는 본 발명에 따른 낮은 양의 유리함량을 갖는 구명 수지 입자들을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 조작이 이루어진다. 사용된 중합처방은 다음과 같다 :

(1) 0.2-0.3부/100부 단량체의 알릴 펜타에리트리톨과 가교결합한 폴리아크릴산.

(2) 폴리옥시에틸렌(20) 솔비탄 모노올리에이트.

(3) 솔비탄 모노올리에이트.

조작은 실시예 I와 같이 동일한 과정을 따라 진행한다. 계면활성제 함유 비-폴리에틸레 옥사이드를 디-이급 부틸 퍼옥시 디카보네이트와 함께 이소프로필 알콜 용액중에 첨가한다. 반응은 실시예 I과 동일하게 70kpass의 압력강하가 일어날때까지 계속한 다음 비스페놀 A로 단속중단시킨다. 생성된 수지는 잔사 단량체가 벗겨진 것이고 건조시켜 유동이 자유로운 수지입자를 얻고 실시예 I과 같이 40멧쉬(420미크론) 스크린을 통하여 스크리닝한다.

실시예 I, 실시예 II로부터 제조된 폴리비닐 클로라이드 수지와 두개의 통상적인 파이프 급 PVC 수지를 수지입자의 구면도에 대하여 측정한다. 두개의 방법이 구면도에 대하여 이용되는데 하나는 형태인자이고 하나는 라운도미터에 의한 둥근 입자들의 중량퍼센트이다. 이들 두방법의 과정은 본 명세서 중에서 상기한 바와 같다. 측정된 다른 성질들은 ASTM D-2873에 따라 측정한 수은 유공도 : ASTM D-1895 과정에 따라 측정한 초당 깔때기 유동시간과 부피밀도 및 본 명세서에 이미 논의한 방법인 에탄올 흡착/탈착법에 의한 유리 백분율 함량을 포함한다. 다음 결과가 얻어졌다 :

[표 I]

(4) 및 (5) 이들 수지 모두가 출원인 더 비.에프.굿드리치 컴패니에 의해 제조된 대표적인 고급 상용 파이프 수지를 나타낸다. 수지(4)는 현탁 공정에 의하여 제조된 반면 수지(5)는 매스중합법에 의하여 제조되어 왔다.

표 I로부터 볼 수 있듯이 실시예 I의 수지와 실시예 II의 수지 모두가 통상적인 수지보다 형태에 있어 더욱 구면이다. 라운도미터 자료로부터 둥근 입자들의 백분율은 통상적인 수지보다 굉장하게 다르다(80% 이상 둥글기 대 10% 이하의 둥글기), 깔때기 유동시간은 두 구면수지 시료가 모두 더 짧다. 부피밀도는 또한 구면 수지가 또한 높다. 개선된 유동속도 및 더 높은 부피 밀도는 구면이 아닌 통상적인 수지에 대하여 양쪽 모두 구면 수지의 장점이다.

파이프 수지가 우수한 것이 될려면 그 입자들은 형태가 구면일 뿐만 아니라 유리함량의 양이 낮아야만 한다. 표 I에서 자료의 비교는 실시예 I의 다른 구면 수지에 대하여 본 발명의 수지(실시예 II)가 유리함량의 양에 있어 상당한 감소를 나타낸다. 실시예 I의 수지는 22% 유리함량을 가지는 반면 본 발면의 구면수지는 단지 4.9% 유리 함량을 가진다.

제4도는 실시예 I에서 제조한 수지와 실시예 II이 구면이고, 낮은 유리함량의 수지에 대하여 시간에 대한 에탄올 흡착/탈착의 그래프이다. 제4도의 그래프로부터 두개의 수지는 유리함량에 있어 상당한 차이를 나타낸다.

[실시예 III]

이 실시예는 폴리비닐 클로라이드수지에 있어 낮은 유리함량의 필요성과 의의를 증명하기 위하여 제시된 것이다. 실시예 I 및 II의 수지 시료들을 수지 1인치 스케쥴 40파이프로 압출하고 ASTM D 2444-80의 시험법에 따라 충격 내성을 시험한다. 380°F에서 압출한 파이프는 실시예 I의 수지가 380°F에서 적정하게 융합하지 않은 반면 본 발명의 수지는 380°F에서 쉽게 혼합하고 융합한 것을 나타내고 있다. 표 2는 그 결과를 보여준다.

[표 2]

파이프 Ft-lbs.충격

표 2자료에서 볼 수 있는 바와 같이 실시예 I의 높은 함량의 수지는 380°F에서 적당하게 융합하지 않으며 따라서 좋지 않은 충격내성을 결과하는 파이프에 있어 약한 반점들을 남긴다. 본 발명의 구면수지(실시예 II 수지)는 이 온도에서 쉽게 융합하고 높은 충격내성을 나타낸다. 그래서 본 발명의 수지는 우수한 파이프를 제조하지만 반면에 높은 유리함량의 수지는 쓸 수 없는 수지를 만들게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 구면의 형태, 낮은 양의 유리 함량, 빠른 깔대기 유동, 높은 부피 밀도 및 좋은 유공도를 갖는 원하는 성질들의 결합을 갖는 새롭고 유용한 폴리비닐 클로라이드 수지를 기술한다.

본 발명의 폴리비닐 클로라이드 수지의 구면입자는 보통 구입할 수 있는 구면이 아닌 수지와 같이 같은 방법으로 사용할 수 있다. 파이프, 사이딩 또는 다른 유용한 물건으로 압출하기전에 보통 소량의 안정제, 윤활제 발색제 및 공정 보조제를 수지와 혼합하여 사용한다. 이들 성분들의 선택과 혼합은 이 분야에 숙련된 자에게 잘 알려져 있다. 수지는 혼합하고 그리고 수지입자를 동종물질로 융하하기에 충분한 온도에서 압출시킨다.

본 발명이 그 특정한 구체형의 용어로 기재되었더라도 어떤 변형과 등가물은 이 분야에 숙련자에게 명백할 것이고 그것은 본 발명의 범위내에 포함되어야 하며 그것은 오직 첨부한 청구범위의 범위에 의해서만 제한되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. (a) 중량으로 70미크론 이상의 평균입자 크기를 갖는 하기 수지 입자로서 : (b) 중량으로 하기 입자들의 적어도 25%는 라운도 미러 기구에 의하여 증명된 바와 같이 형태가 구면이고; (c) 에탄올 흡착/탈착 방법에 의하여 측정된 것으로서 중량으로 20% 이하의 유리함량을 갖는 하기 수지로서 : (d) 0.05cc/g 내지 0.5cc/g의 수은 유공도를 갖는 하기 수지임을 특징으로 하는 입자 형태인 폴리비닐 클로라이드 수지.
2. 상기 1항에 있어, 중량으로 적어도 80%의 상기 입자들은 라운도미터 기구로 증명된 바와 같이 형태로 구면이고, 여기서 상기 수지는 에탄올 흡착/탈착 방법에 의하여 측정된 것으로서 중량으로 5% 이하의 유리함량을 가짐을 특징으로 하는 상기의 수지.
3. 상기 2항에 있어, 상기 수지는 0.58g/cc 이상의 부피 밀도를 가짐을 특징으로 하는 상기의 수지.
4. 수지 입자는 0.9 이상의 평균 형태 인자를 가지며 그 수지는 에탄올 흡착/탈착방법에 의하여 측정한 바와 같이 중량으로 20% 이하의 유리함량을 가지며 그 수지는 중량으로 70미크론 이상의 평균입자 크기와 0.5cc/g 내지 0.5cc/g의 수은 유공도를 가짐을 특징으로 하는 입자형태인 구면 폴리비닐 클로라이드 수지.
5. 상기 4항에 있어, 상기 입자들의 평균 형태인자는 0.95이상이고 그 수지는 에탄올 흡착/탈착방법에 의하여 측정한 바와 같이 중량으로 10% 미만의 유리함량을 가짐을 특징으로 하는 상기의 수지.
6. (a) 직경으로 105미크론보다 더 큰 하기 입자들에 의하여 증명된 바와 같이 구면 형태는 0.95 이상의 평균 형태인자를 가지며; 또는 (b) 직경으로 105미크론보다 더 큰 하기 입자의 중량으로 적어도 80%가 라운도미터 기구로 증명된 바와 같이 형태가 구면이고; (c) 하기 수지의 유리함량은 에탄올 흡착/탈착방법에 의하여 측정된 바와 같이 중량으로 5% 미만이고; (d) 부피밀도는 0.62g/cc이상이고 : (e) 수은 유공도는 0.1cc/g 내지 0.25cc/g이고 : (f) 중량으로 평균입자크기는 100미크론 내지 400미크론 사이의 수지입자를 특징으로 하는 입자 형태인 폴리비닐 클로로라이드 동종중합체.
7. 중량으로 적어도 25%의 하기 입자들은 라운도미터 기구로 증명된 바와 같이 형태가 구면이며 그 입자는 0.9 이상의 평균 형태 인자를 가지며 그 수지는 에탄올 흡착/탈착방법에 의하여 측정된 바와 같이 중량으로 20% 미만의 유리함량을 가짐을 특징으로 하는 폴리비닐 클로라이드의 입자들을 압출하여 형성된 압출물.
8. 상기 7항에 있어, 상기 압출물은 형태가 실린더형이고 100Ft-lbs 이상의 충격강도를 가짐을 특징으로 하는 상기의 압출물.
9. (a) 직경으로 105미크론 이상의 입자로 증명된 바와 같은 구명 형태가 0.95 이상의 평균 형태인자를 가지며 : 또는 (b) 직경으로 105미크론 이상의 입자의 중량으로 적어도 80%가 라운도미터 기구로 증명된 바와 같이 형태도 구면이고 : (c) 그 수지의 유리함량은 에탄올 흡착/탈착방법에 의하여 측정된 바와 같이 중량으로 5% 미만이고; (d) 부피밀도는 0.62g/cc이상이고 : (e) 수은 유공도는 0.1cc/g 내지 0.25cc/g 범위이내이고 : 그리고 (f) 중량으로 100미크론 내지 400미크론의 평균입자 크기를 가짐을 특징으로 하는 수지입자로서 폴리 비닐 클로라이드 동종중합체의 구면 입자들을 압출시켜 형성한 1mm 이상의 벽두께를 갖는 실린더형 압출물.
10. 입자들의 표면은 적어도 하나의 아크릴 산의 약하게 가교결합된 내중합체, 계면활성제 함유 적어도 하나의 폴리에틸레 옥사이드, 그리고 계면활성제 함유 적어도 하나의 비-폴리에틸렌 옥사이드를 배합한 조성물을 가짐을 특징으로 하는 입자형태의 구면폴리비닐 클로라이드.

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