WO2019103376A2 - 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법 및 발포 폴리 스티렌 입자 - Google Patents

발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법 및 발포 폴리 스티렌 입자 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing expanded polystyrene particles and foamed polystyrene particles, and more particularly to a method for producing expanded polystyrene particles having a high content of an inorganic substance in a core of expanded polystyrene particles and foamed polystyrene particles.
  • inorganic materials have been introduced to improve various physical properties of foamed polystyrene foam.
  • graphite, carbon black, metal oxides, metal powders and the like are introduced.
  • flame retardant performance Metal hydroxides, nonmetal hydroxides, phosphorus flame retardants, bromine flame retardants, melamine flame retardants, and boron-based flame retardants.
  • Techniques for introducing an inorganic material into a foamed polystyrene particle include a method of coating an inorganic material with a foamed polystyrene particle or a foamed lip or an adhesive with a glue, a method of introducing an inorganic substance into a polystyrene extruder, Or a method of impregnating a foaming agent during extrusion, and a method of introducing an inorganic material into suspension polymerization to produce conventional foamed polystyrene particles.
  • the introduction of an inorganic material in the suspension polymerization is disadvantageous in that it can not introduce a large amount of inorganic materials because there is a part in which foamed polystyrene is difficult to be granulated due to problems such as dispersion instability and polymerization rate decline during polymerization, , Some inorganic particles are desorbed and scattered into the air due to the expansion of the expanded polystyrene particles in the subsequent process such as molding, and the environment and the human body are adversely affected, and the final remaining inorganic content with respect to the input amount is low.
  • Foams made from expanded polystyrene-based particles are widely used as building materials because of their excellent heat insulation performance and easy workability, but they are disadvantageous in that their flame retardancy is inferior to inorganic insulation materials such as glass fiber and gypsum board.
  • Foamed polystyrene particles are mainly used as general building insulation materials or sandwich panels. In recent years, it has been limited in use due to frequent fire and danger of buildings designed with sandwich panels. To apply foamed polystyrene foam, flame retardant materials Flame retardancy is required.
  • a flame retardant additive to improve the flame retardant performance of foamed polystyrene foam
  • a method of coating a flame-retardant composition on foamed polystyrene particles or foamed lips or molded articles a flame retardant additive in a suspension polymerization process for producing expanded polystyrene particles Is known.
  • Korean Patent Publication No. 2011-0017794 discloses a method for producing a flame retardant composition having excellent fuming inhibiting properties by using a metal hydroxide such as aluminum hydroxide, a non-metal hydroxide and an expanded graphite, a hardener, and a liquid vinyl acetate resin adhesive, A method for preparing expanded polystyrene particles having a flame retardant composition coated thereon is disclosed.
  • a metal hydroxide such as aluminum hydroxide, a non-metal hydroxide and an expanded graphite, a hardener, and a liquid vinyl acetate resin adhesive
  • a method for preparing expanded polystyrene particles having a flame retardant composition coated thereon is disclosed.
  • the flame retardant is easily detached from the foaming and molding processes, which are post-processes for producing the foam, and the flame retardancy of the final product does not greatly improve the flame retardant content.
  • a flame retardant composition requires a process such as coating, drying, and the like.
  • the workability is lowered and the uniform physical properties of the foam are deteriorated. This has the disadvantage of being disturbed.
  • Korean Patent Laid-Open No. 2001-0071028 discloses another method for producing expanded polystyrene particles containing graphite particles by polymerizing styrene in an aqueous suspension in the presence of expanded graphite.
  • the expanded polystyrene particles when the expanded graphite is over 20 parts by weight in order to improve the flame retardancy, the expanded polystyrene particles can not be caught by dispersion instability, As the expanded polystyrene particles expand in the same subsequent process, the expanded graphite particles are desorbed and scattered into the air, which adversely affects the environment and human body. It is difficult to secure the flame retardant performance due to the low residual expansion graphite content relative to the input amount.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing foamed polystyrene particles free from environmental pollution and harmful influence of human body due to scattering of powder due to desorption of inorganic substances during foaming and molding of expanded polystyrene particles.
  • An object of the present invention is to provide a foamed polystyrene particle capable of improving the content of inorganic substances introduced during polymerization and improving the desorption of inorganic substances in post-processes such as foaming or molding, without additional processes other than the conventional foaming and molding processes .
  • An object of the present invention is to provide foamed polystyrene particles free from environmental pollution and harmful influence of human body due to powder scattering due to desorption of inorganic substances during foaming and molding of expanded polystyrene particles.
  • the method for producing expanded polystyrene particles includes the steps of preparing an organic phase of polystyrene by dissolving a styrene monomer, a styrene-based resin, an expanded graphite, and a bulk polymerization initiator in a reactor, A step of bulk polymerization, a step of mixing a de-ionized water, a dispersant, and a surfactant to prepare an aqueous phase mixture, a step in which a suspension polymerization initiator and a mixture of said aqueous phases are provided, Preparing styrene particles, and providing a foaming agent to the reactor to produce foamed polystyrene particles.
  • the bulk polymerization may be carried out at 70 to 92 ⁇ ⁇ for 1 to 2 hours.
  • the step of preparing the polystyrene particles may be performed for 3 to 6 hours.
  • the step of preparing the expanded polystyrene particles may be performed by heating the reactor at a temperature of 100 to 130 ° C for 1 to 4 hours.
  • the step of preparing the expanded polystyrene particles may further include a step of cooling the heated reactor.
  • the step of preparing the organic phase polystyrene may further comprise providing at least one of a flame retardant and a bubble regulator.
  • the step of preparing the polystyrene particles may further be to provide a pH adjusting agent.
  • the styrene-based resin may be a polystyrene resin.
  • the expanded graphite may have a particle size of 20 to 1,000 ⁇ m.
  • the expanded graphite may be contained in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the expanded polystyrene particles.
  • the bulk polymerization initiator may be benzoyl peroxide.
  • the suspension polymerization initiator may include at least one of t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate and t-butyl peroxybenzoate.
  • the dispersant may be sodium pyrophosphate, and magnesium sulfate.
  • the surfactant may comprise at least one of sodium lauryl sulphonate, sodium sulphate alkyl sulphonate, and sodium sulphoole sulphonate.
  • the foaming agent is at least one of butane, i-butane, n-pentane, i-pentane, neo- pentane, cyclopentane, and halogenated hydrocarbons having 4 to 6 carbon atoms .
  • a foamed polystyrene particle according to an embodiment of the present invention includes a core containing an inorganic substance and a shell surrounding the core and containing no inorganic substance.
  • the method for producing expanded polystyrene particles it is possible to improve the content of inorganic substances introduced during polymerization without additional steps other than the conventional foaming and molding processes and to remove inorganic substances from the post- It is possible to produce foamed polystyrene particles which can be improved.
  • the expanded polystyrene particles according to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the content of inorganic substances introduced during polymerization and to improve the desorption of inorganic substances in post-processes such as foaming or molding, .
  • foamed polystyrene particles According to the foamed polystyrene particles according to an embodiment of the present invention, environmental pollution due to powder scattering due to desorption of inorganic substances during foaming and molding of foamed polystyrene particles, and harmful effects of the human body can be eliminated.
  • FIG. 1 is a flowchart schematically showing a method for producing expanded polystyrene particles according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing expanded polystyrene particles according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a foamed lip formed by the expanded polystyrene particles of Example 1.
  • Fig. 4 is a foamed lip made of expanded polystyrene particles of Comparative Example 1.
  • Fig. 5 is a molded article formed from expanded polystyrene particles of Example 1.
  • Fig. 6 is a molded article formed from expanded polystyrene particles of Comparative Example 1.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • the singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
  • the terms "comprises” or “having” and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
  • a portion such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being “on” another portion, this includes not only the case where it is “directly on” another portion, but also the case where there is another portion in between.
  • a part such as a layer, film, region, plate or the like is referred to as being "under” another part, it includes not only the case where it is “directly underneath” another part but also another part in the middle.
  • FIG. 1 is a flowchart schematically showing expanded polystyrene particles according to an embodiment of the present invention.
  • a method for producing expanded polystyrene particles includes the steps of: dissolving a styrene monomer, a styrene resin, an expanded graphite, and a bulk polymerization initiator in a reactor to prepare an organic phase of polystyrene S100), bulk polymerizing the polystyrene of the organic phase (S200), de-ionized water, a dispersant, and a surfactant to prepare an aqueous phase mixture (S300) (S400) of producing polystyrene particles by proceeding with slow polymerization, and providing a blowing agent to the reactor to produce expanded polystyrene particles (S500).
  • the styrene monomer, styrene resin, expanded graphite, and bulk polymerization initiator are dissolved in the reactor to prepare polystyrene of organic phase (S100).
  • the step (S100) of preparing the organic phase polystyrene may be performed until the styrene-based resin is completely dissolved.
  • the styrene monomer may be at least one of styrene, alkylstyrene, alpha-alkylstyrene, halogenated styrene, and vinyltoluene, as long as it is ordinarily used.
  • the alkylstyrene is not particularly limited as long as it is ordinarily used, and may be, for example, ethylstyrene, dimethylstyrene, or para-methylstyrene.
  • the alpha-alkylstyrene can be, for example, alpha-methylstyrene, alpha-ethylstyrene, alpha-propylstyrene, or alpha-butylstyrene, as long as it is ordinarily used.
  • halogenated styrene is not particularly limited as long as it is ordinarily used, but may be, for example, chlorostyrene or bromostyrene.
  • the styrenic resin may be, for example, a copolymer of a polymer or copolymer of a styrene monomer, a copolymer of a styrene monomer and a monomer copolymerizable with a styrene monomer, a styrene monomer and a mixture of a styrene monomer and a copolymerizable monomer.
  • the monomer copolymerizable with the styrene monomer may be, for example, acrylonitrile, butadiene, alkyl acrylate, alkyl methacrylate, isobutylene, vinyl chloride, or isoprene.
  • the alkyl acrylate is not particularly limited as long as it is ordinarily used, and may be, for example, methyl acrylate.
  • the alkylmethacrylate is not particularly limited as long as it is ordinarily used, and may be, for example, methyl methacrylate.
  • the styrene-based resin may be a polystyrene resin.
  • the styrene resin may be used in an amount of 5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the expanded polystyrene particles.
  • the amount of the styrene-based resin is less than 5 parts by weight, the viscosity of the organic phase is low, and the dispersion of the expanded graphite is poor, and when the aqueous phase is added and granulated, the polymerization rate is low.
  • the amount of the styrene resin is more than 60 parts by weight, the viscosity of the organic phase may be high, so that it may be difficult to granulate the dispersion due to dispersion instability when the aqueous phase is added and granulated.
  • Expanded graphite improves flame retardancy of expanded polystyrene particles.
  • " inorganic " means expanded graphite.
  • the particle size of the expanded graphite may be 20 to 1,000 mu m. If the particle size of the expanded graphite is less than 20 ⁇ , the flame retardant performance may be deteriorated. If the particle size of the expanded graphite is more than 1,000 ⁇ , dispersion during polymerization may be unstable and it may be difficult to form expanded polystyrene particles.
  • the expanded graphite may be contained in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the expanded polystyrene particles. If the content of expanded graphite is less than 5 parts by weight, the flame retardant performance may be deteriorated. If the content of expanded graphite is more than 50 parts by weight, characteristics inherent to polystyrene may be deteriorated, and foamed polystyrene particles It can be difficult.
  • the bulk polymerization initiator is not particularly limited as long as it is a conventional polymerization initiator used in the production of expandable polystyrene particles.
  • the bulk polymerization initiator may be benzoyl peroxide.
  • the content of the bulk polymerization initiator may be 0.1 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the styrene-based monomer. If the content of the bulk polymerization initiator is less than 0.1 parts by weight, the bulk polymerization rate may be slow and the polymerization time may be long. If the content is more than 1.0 part by weight, the efficiency of initiating bulk polymerization may deteriorate compared with the content of the bulk polymerization initiator.
  • the step (SlOO) of producing the organic phase polystyrene may further be to provide at least one of a flame retardant and a foam modifier.
  • the flame retardant is not particularly limited as long as it is ordinarily used, and examples thereof include metal hydroxide such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, phosphorus flame retardant such as red phosphorus, ammonium polyphosphate, diphenyl phosphate and triphenyl phosphate, , And decabromodiphenylethane; melamine-based flame retardants such as melamine, melamine cyanurate and melamine phosphate; and boron-based flame retardants such as zinc borate.
  • metal hydroxide such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide
  • phosphorus flame retardant such as red phosphorus, ammonium polyphosphate, diphenyl phosphate and triphenyl phosphate, , And decabromodiphenylethane
  • melamine-based flame retardants such as melamine, melamine cyanurate and melamine phosphate
  • boron-based flame retardants such as zinc borate.
  • the content of the flame retardant may be 0.05 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the expanded polystyrene particles. If the content of the flame retardant is less than 0.05 parts by weight, the flame retardancy may deteriorate. If the content is more than 20 parts by weight, the content of the styrene monomer, the styrene resin, and the expanded graphite may be small and the production efficiency of the expanded polystyrene particles may be decreased.
  • the foam stabilizer can make the foamed cells of the foamed foam small and uniform so as to improve the fusion and mechanical strength of the molded product.
  • the foam controlling agent is not particularly limited as long as it is usually used, and at least one of talc, polyethylene wax, ethylene bisstearamide, calcium carbonate, talc, clay, silica, diatomaceous earth, citric acid, and sodium bicarbonate can be used have.
  • the content of the foam controlling agent may be 0.05 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the expanded polystyrene particles. If the content of the bubble controlling agent is less than 0.05 part by weight, it is difficult to control the bubbles of the foamed lip small and uniformly, and if it exceeds 5 parts by weight, the bubble controlling efficiency may be lowered.
  • the organic phase polystyrene is subjected to bulk polymerization (S200).
  • the bulk polymerization step (S200) may be carried out at 70 to 92 ⁇ ⁇ for 1 to 2 hours.
  • the step of bulk polymerization (S200) may be performed by heating the reactor to 70 to 92 ⁇ ⁇ and maintaining the temperature for 1 to 2 hours. If the amount is less than the above range, the organic phase polystyrene may not be sufficiently bulk-polymerized, and if it exceeds the above range, defects may be generated in the organic phase polystyrene.
  • the bulk polymerization step (S200) may be performed, for example, until polymerization conversion of the organic phase polystyrene is 20 to 50%.
  • the polymerization conversion degree of the organic phase polystyrene is 20% or less, the viscosity is too low. If the polymerization conversion rate is more than 50%, the viscosity is too high, so that the dispersing agent should be used in large amounts due to dispersion instability during particle formation due to suspension polymerization, There may be a problem.
  • the dispersing agent may comprise, for example, sodium pyrophosphate, and magnesium sulfate.
  • the dispersant may be prepared, for example, by dissolving sodium pyrophosphate and magnesium sulfate in ultrapure water. For example, 0.1 to 5.0 parts by weight of sodium pyrophosphate and 0.1 to 7.0 parts by weight of magnesium sulfate may be used as a dispersant in 100 parts by weight of ultrapure water.
  • the amount is less than the above range, it may be difficult to inject the aqueous phase into the organic phase to granulate the polystyrene particles. If the amount is less than the above range, the efficiency of producing the polystyrene particles may be deteriorated.
  • the surfactant may comprise at least one of sodium laurylsulfonate, sodium alkylbenzenesulfonate, and sodium oleoylsulfonate.
  • the content of the surfactant may be 0.05 to 1.0 part by weight based on 100 parts by weight of ultrapure water. If the content of the surfactant is less than 0.05, it may be difficult to granulate the polystyrene particles by introducing the aqueous phase into the organic phase, and if it exceeds 1.0 part by weight, the polystyrene particles may be made smaller than the preferred particle size.
  • polystyrene particles S400
  • the polystyrene particles may be spherical.
  • the suspension polymerization initiator may include at least one of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate and t-butylperoxybenzoate.
  • t-Butyl peroxy-2-ethylhexanoate is a low-temperature slow polymerization initiator.
  • the low temperature may mean " 80 to 100 DEG C ".
  • t-Butyl peroxybenzoate is a high-temperature suds polymerization initiator.
  • the high temperature may mean " 110 to 140 ⁇ ".
  • the suds polymerization initiator may include 0.05 to 2.0 parts by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate and 0.05 to 0.5 parts by weight of t-butylperoxybenzoate based on 100 parts by weight of the styrene monomer. Lt; / RTI > If the amount is less than the above range, the slow polymerization may not proceed sufficiently, and if it is in the above range, the slow polymerization initiation efficiency may be lower than the sucro polymerization initiator content.
  • the step (S400) of producing the polystyrene particles may be to further provide a pH adjusting agent.
  • the pH adjusting agent may include at least one of, for example, sodium hydrogencarbonate, ammonium carbonate, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, dimethylamino ethanol, and calcium carbonate.
  • the content of the pH adjusting agent may be 0.05 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the expanded polystyrene particles. If the content of the pH adjusting agent is less than 0.05 part by weight, the pH of the foamed polystyrene particles may be low, which may result in an unstable dispersion and may not be granulated.
  • the amount of the pH adjusting agent is more than 0.3 parts by weight, The shape of the particles becomes long, and when the polymerization RPM is high, the particles can be subdivided and made smaller than the preferred particle size.
  • a foaming agent is provided in the reactor to produce expanded polystyrene particles (S500).
  • the blowing agent may be, for example, provided to the reactor under nitrogen pressure.
  • the reactor may be closed to maintain the final pressure at 10 kgf / cm 2 to produce expanded polystyrene particles (S500).
  • the foaming agent may be at least one selected from the group consisting of butane, i-butane, n-pentane, i-pentane, neo-pentane, cyclopentane, and halogenated hydrocarbons having 4 to 6 carbon atoms One may be included.
  • the content of the blowing agent may be 4 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the expanded polystyrene particles. When the content of the blowing agent is less than 4 parts by weight, the polystyrene particles can not be sufficiently foamed. When the amount is more than 15 parts by weight, the polystyrene particles excessively foam, or the foam size of the foam lips increases, Can fall.
  • the step S500 of producing expanded polystyrene particles may be performed by raising the temperature of the reactor to 100 to 130 ° C for 2 to 5 hours. In the reactor heated in the above range, the step (S500) of producing expanded polystyrene particles at a temperature of 100 to 130 ° C for 1 to 4 hours may be performed.
  • Step S500 of producing the expanded polystyrene particles may further include cooling the heated reactor.
  • the temperature-raised reactor may be cooled to a temperature below the boiling point of the foaming agent.
  • foamed polystyrene particles thus produced may be used by foaming or molding.
  • foamed polystyrene particles can be used as foamed lips, molded articles, or the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing expanded polystyrene particles according to an embodiment of the present invention.
  • expanded polystyrene particles 10 includes a core 100 and a shell 200.
  • the core 100 comprises an inorganic material 110.
  • the shell (200) surrounds the core (100).
  • Shell 200 does not contain minerals.
  • the method for producing expanded polystyrene particles introduces an inorganic substance only in the core of the expanded polystyrene by introducing a bulk-slow polymerization process, thereby increasing the content of inorganic substances introduced into the expanded polystyrene particles, Or detachment of the inorganic substance from the expanded polystyrene particles during post-processing such as molding can be improved.
  • the " center portion " may mean a portion spaced from the surface of the expanded polystyrene particles inside the expanded polystyrene particles.
  • the method for producing expanded polystyrene particles according to an embodiment of the present invention can provide expanded polystyrene particles having improved flame retardancy including expanded graphite.
  • Example 1 20 parts by weight of expanded graphite was introduced into the core through bulk-slow polymerization
  • the foaming agent to close the reactor inlet (n- pentane; Deoksan Pharmaceutical Co., Ltd.) added to a 370g into the reactor with nitrogen pressure, and maintaining the final reactor pressure was 10kgf / cm 2 for 2 hours, temperature was raised and the reactor temperature was 125 °C and Thereafter, the foaming agent was impregnated while keeping the temperature constant for 2 hours. The reactor temperature was then cooled to 30 DEG C, and the foamed polystyrene resin particles were discharged from the reactor. The foamed polystyrene resin particles were washed with water, dried, foamed and molded, and the physical properties were evaluated.
  • Example 2 25 parts by weight of expanded graphite was introduced into the core through bulk-slow polymerization
  • Expanded polystyrene resin particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that 925 g of expanded graphite (LS-Chem; CX-150) was used in the step of producing the organic-phase polystyrene.
  • Comparative Example 1 Introduction of 20 parts by weight of expanded graphite as a general suspension polymerization
  • polystyrene GP 125E
  • 740 g of expanded graphite LS-Chem; CX-150
  • 740 g of a foam controlling agent ethylene bis stearamide; 29.5 g of a flame retardant (hexabromocyclododecane; Alba Mar), 44.4 g of a flame-retardant auxiliary (dicumyl peroxide; Myungjin Industry)
  • 18.5 g of a low-temperature initiator t-butylperoxy-2-ethylhexanoate; 13.0 g of a high-temperature initiator (t-butyl peroxybenzoate, Hosung Chemex) was dissolved at 380 RPM to prepare an organic phase of polystyrene.
  • the inlet of the reactor was closed, and 370 g of a foaming agent (n-pentane; Duksan Chemical Industry Co., Ltd.) was introduced into the reactor at a nitrogen pressure. While the final reactor pressure was maintained at 10 kgf / cm 2 , After that, the foaming agent was impregnated while keeping the temperature constant for 2 hours. The reactor temperature was then cooled to 30 DEG C, and the foamed polystyrene resin particles were discharged from the reactor. The foamed polystyrene resin particles were washed with water, dried, foamed and molded, and the physical properties were evaluated.
  • a foaming agent n-pentane; Duksan Chemical Industry Co., Ltd.
  • Comparative Example 2 25 parts by weight of expanded graphite was introduced as a general suspension polymerization
  • Expanded polystyrene resin particles were produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that 925 g of expanded graphite (LS-Chem; CX-150) was used in the step of producing polystyrene of organic phase.
  • Example 1 The physical properties of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were measured and reported in the following Table 1.
  • the method for evaluation is as follows.
  • Foam lip aeration After foaming, 5 g of foaming lip was placed between 30 mesh sheaves and fired at a constant air pressure through the air gun.
  • Total heat release rate (MJ / m 2 ): A sandwich panel was made by attaching an iron plate to a molded product, and the flame retardancy test was conducted according to KS F ISO 5660-1, The total heat released was measured. In order to satisfy the flame retardant material (flame retardant grade 3), it should be less than 8 MJ / m 2 .
  • expanded polystyrene particles polymerized by ordinary slow polymerization have many expanded graphite particles having a large particle size on the surface of the expanded polystyrene particles, and a part of the expanded graphite, which is physically embedded in the surface of the expanded polystyrene, It is detached and comes out.
  • expanded graphite was introduced only in the center portion of the expanded polystyrene particles as shown in Fig. 3, and it was confirmed that the amount of expanded graphite desorption after foaming lip aeration was almost zero. 5 and 6, it can be seen that the molded article of Example 1 has a higher content of inorganic matter than that of the molded article of Comparative Example 1.

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Abstract

발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법은 반응기에 스티렌 단량체, 스티렌계 수지, 팽창 흑연, 및 벌크 중합 개시제를 용해하여 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계, 상기 유기상의 폴리 스티렌을 벌크 중합하는 단계, 초순수(De-Ionized Water), 분산제, 및 계면 활성제를 혼합하여 수성상의 혼합물을 제조하는 단계, 상기 반응기에 서스 중합 개시제 및 상기 수성상의 혼합물을 제공하여, 서스 중합을 진행하여 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계, 및 상기 반응기에 발포제를 제공하여 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계를 포함한다.

Description

발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법 및 발포 폴리 스티렌 입자
본 발명은 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법 및 발포 폴리 스티렌 입자 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발포 폴리 스티렌 입자의 코어에 무기물 함량이 높은 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법 및 발포 폴리 스티렌 입자에 관한 것이다.
최근, 발포 폴리 스티렌 발포체의 다양한 물성을 개선하기 위해 무기물을 도입하고 있으며, 일반적으로 단열 성능을 개선하기 위해서는 흑연, 카본 블랙, 금속 산화물, 금속 분말 등을 도입하고, 난연 성능을 개선하기 위해서는 팽창 흑연, 금속 수산화물, 비금속 수산화물, 인계 난연제, 브롬계 난연제, 멜라민계 난연제, 붕소계 난연제 등을 도입하고 있다.
무기물을 발포 폴리 스티렌 입자에 도입하는 기술에는 발포 폴리 스티렌 입자 또는 발포립, 성형품에 접착제로 무기물을 코팅하는 방법, 폴리 스티렌 압출시 무기물을 도입한 후 압출품을 반응기에 넣어 핵중합을 하거나, 발포제를 함침하는 방법 또는 압출시 발포제까지 함침하는 방법이 있으며, 종래의 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 현탁 중합시 무기물을 도입하는 방법 등이 있다.
일반적으로 현탁 중합시 무기물을 투입한다는 것은 중합시 분산 불안 및 중합 속도 저하 등의 문제로 발포 폴리 스티렌을 입자화 하기 어려운 부분이 있어 많은 양의 무기물을 도입 할 수 없는 단점이 있으며, 중합을 하더라도 발포, 성형과 같은 후공정에 발포 폴리 스티렌 입자가 팽창하면서 일부 무기물 입자들이 탈착, 공기 중으로 비산되어 환경 및 인체에 나쁜 영향을 주며, 투입 함량 대비 최종 남아있는 무기물 함량이 낮아 물성을 확보하기 어렵다.
발포 폴리 스티렌계 입자로부터 제조된 발포체는 가격 대비 우수한 단열 성능 및 간편한 시공성으로 건축 자재로 널리 사용되고 있으나, 유리 섬유, 석고 보드 등의 무기 단열재에 비해 난연성이 떨어지는 단점이 있다. 발포 폴리 스티렌 입자는 주로 일반 건축 단열재 또는 샌드위치 패널로 사용되고 있으며, 최근 샌드위치 패널로 설계된 건축물의 잦은 화재와 위험성 때문에 사용이 제한되고 있고, 발포 폴리 스티렌 발포체를 적용하기 위해서는 난연 재료(난연 3급) 수준의 난연성이 요구되고 있다.
발포 폴리 스티렌 발포체의 난연 성능을 향상시키기 위해 난연 첨가제를 도입함에 있어, 발포 폴리 스티렌 입자 또는 발포립, 성형품에 난연 조성물을 코팅하는 방법, 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 현탁 중합 공정시 난연 첨가제를 투입하는 방법이 알려져 있다.
한국 공개특허 제2011-0017794호에는 수산화알루미늄과 같은 금속 수산화물, 비금속 수산화물 및 팽창 흑연, 경화제, 액상의 초산비닐수지 접착제를 이용하여 발연 억제 특성이 우수한 난연제 조성물을 제조하고, 이러한 난연제 조성물을 발포 폴리 스티렌 입자와 함께 배합기에 투입, 고속으로 회전시켜 난연제 조성물이 코팅된 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 방법이 공지되어 있다. 이렇게 발포 폴리 스티렌 입자 표면에 물리적으로 난연제를 코팅한 경우 발포체를 제작하기 위한 후공정인 발포, 성형 공정에서 난연제가 쉽게 탈착되어 최종제품인 발포체의 난연성은 최초로 투입된 난연제 함량 대비 개선효과가 크지 않다. 또한 기존 폴리 스티렌 발포체의 제조 방법에 추가적으로 난연제 조성물 제조, 코팅, 건조 등의 공정을 필요로하여 작업성이 저하되고, 균일한 코팅이 이루어지지 않아 발포체의 성형품 융착 저하로 인한 강도 저하와 같은 기계적 물성이 떨이지는 단점을 가지고 있다.
또 다른 방법으로 한국 공개특허 제2001-0071028호에는 팽창 흑연의 존재하에 수성 현탁액 중에서 스티렌을 중합시킴으로써 흑연 입자를 함유하는 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 현탁 중합법에 의한 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법은 난연성을 향상시키기 위해 20 중량부 이상 과량의 팽창 흑연을 투입할 경우, 분산 불안으로 발포 폴리 스티렌 입자가 잡히지 않거나, 입자화되더라도 발포, 성형과 같은 후공정에 발포 폴리 스티렌 입자가 팽창하면서 팽창 흑연 입자들은 탈착, 공기 중으로 비산되어 환경 및 인체에 나쁜 영향을 주며, 투입 함량 대비 최종 남아있는 팽창 흑연 함량이 낮아 난연 성능을 확보하기가 어렵다.
본 발명의 목적은 기존의 발포, 성형 공정 외 추가되는 공정 없이, 중합시 무기물 도입 함량을 향상시키고, 발포 또는 성형 등의 후가공에서 무기물이 탈착되는 것을 개선할 수 있는 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 자기 소화성뿐 아니라 화재시 열방출률이 낮은 우수한 난연 성능을 갖는 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 발포 폴리 스티렌 입자를 발포, 성형시 무기물 탈착에 의한 분말 비산으로 인한 환경 오염, 인체의 유해한 영향이 없는 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 기존의 발포, 성형 공정 외 추가되는 공정 없이, 중합시 무기물 도입 함량을 향상시키고, 발포 또는 성형 등의 후가공에서 무기물이 탈착되는 것을 개선할 수 있는 발포 폴리 스티렌 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 자기 소화성뿐 아니라 화재시 열방출률이 낮은 우수한 난연 성능을 갖는 발포 폴리 스티렌 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 발포 폴리 스티렌 입자를 발포, 성형시 무기물 탈착에 의한 분말 비산으로 인한 환경 오염, 인체의 유해한 영향이 없는 발포 폴리 스티렌 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법은 반응기에 스티렌 단량체, 스티렌계 수지, 팽창 흑연, 및 벌크 중합 개시제를 용해하여 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계, 상기 유기상의 폴리 스티렌을 벌크 중합하는 단계, 초순수(De-Ionized Water), 분산제, 및 계면 활성제를 혼합하여 수성상의 혼합물을 제조하는 단계, 상기 반응기에 서스 중합 개시제 및 상기 수성상의 혼합물을 제공하여, 서스 중합을 진행하여 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계, 및 상기 반응기에 발포제를 제공하여 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계를 포함한다.
상기 벌크 중합하는 단계는 70 내지 92 ℃에서 1 내지 2 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는 3 내지 6 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는 상기 반응기를 승온하여, 100 내지 130 ℃의 온도에서 1 내지 4 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는 상기 승온된 상기 반응기를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계는 난연제, 및 기포 조절제 중 적어도 하나를 더 제공하는 것일 수 있다.
상기 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는 pH 조절제를 더 제공하는 것일 수 있다.
상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서, 상기 스티렌계 수지는 폴리 스티렌 수지인 것일 수 있다.
상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서, 상기 팽창 흑연의 입자 크기는 20 내지 1,000 ㎛인 것일 수 있다.
상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서, 상기 팽창 흑연은 상기 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부를 기준으로, 5 내지 50 중량부 포함되는 것일 수 있다.
상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서, 상기 벌크 중합 개시제는 벤조일 퍼옥사이드인 것일 수 있다.
상기 수성상의 혼합물을 제조하는 단계에서, 상기 서스 중합 개시제는 t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 t-부틸 퍼옥시 벤조에이트 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 수성상의 혼합물을 제조하는 단계에서, 상기 분산제는 피로인산나트륨, 및 황산마그네슘을 포함하는 것일 수 있다.
상기 수성상의 혼합물을 제조하는 단계에서, 상기 계면 활성제는 소디엄 로릴술폰네이트, 소디엄 알킬벤젠술폰네이트, 및 소디엄 올레인술폰네이트 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계에서, 상기 발포제는 부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, 네오-펜탄, 시클로펜탄, 및 탄소수 4 내지 6의 할로겐화 탄화수소 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자는 무기물을 포함하는 코어, 및 상기 코어를 둘러싸고, 무기물을 포함하지 않는 쉘을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법에 따르면, 기존의 발포, 성형 공정 외 추가되는 공정 없이, 중합시 무기물 도입 함량을 향상시키고, 발포 또는 성형 등의 후가공에서 무기물이 탈착되는 것을 개선할 수 있는 발포 폴리 스티렌 입자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법에 따르면, 자기 소화성뿐 아니라 화재시 열방출률이 낮은 우수한 난연 성능을 갖는 발포 폴리 스티렌 입자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법에 따르면, 발포 폴리 스티렌 입자를 발포, 성형시 무기물 탈착에 의한 분말 비산으로 인한 환경 오염, 인체의 유해한 영향을 없앨 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자에 따르면, 기존의 발포, 성형 공정 외 추가되는 공정 없이, 중합시 무기물 도입 함량을 향상시키고, 발포 또는 성형 등의 후가공에서 무기물이 탈착되는 것을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자에 따르면, 자기 소화성뿐 아니라 화재시 열방출률이 낮은 우수한 난연 성능을 갖출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자에 따르면, 발포 폴리 스티렌 입자를 발포, 성형시 무기물 탈착에 의한 분말 비산으로 인한 환경 오염, 인체의 유해한 영향을 없앨 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 발포 폴리 스티렌 입자로 형성한 발포립이다.
도 4는 비교예 1의 발포 폴리 스티렌 입자로 형성한 발포립이다.
도 5는 실시예 1의 발포 폴리 스티렌 입자로 형성한 성형품이다.
도 6은 비교예 1의 발포 폴리 스티렌 입자로 형성한 성형품이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법 및 발포 폴리 스티렌 입자에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법은 반응기에 스티렌 단량체, 스티렌계 수지, 팽창 흑연, 및 벌크 중합 개시제를 용해하여 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계(S100), 유기상의 폴리 스티렌을 벌크 중합하는 단계(S200), 초순수(De-Ionized Water), 분산제, 및 계면 활성제를 혼합하여 수성상의 혼합물을 제조하는 단계(S300), 반응기에 서스 중합개시제 및 수성상의 혼합물을 제공하여, 서스 중합을 진행하여 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S400), 및 반응기에 발포제를 제공하여 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S500)를 포함한다.
반응기에 스티렌 단량체, 스티렌계 수지, 팽창 흑연, 및 벌크 중합 개시제를 용해하여 유기상의 폴리 스티렌을 제조한다(S100). 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계(S100)는 스티렌계 수지가 완전히 용해될 때까지 수행되는 것일 수 있다.
스티렌 단량체는 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 스티렌, 알킬 스티렌, 알파-알킬스티렌, 할로겐화 스티렌, 및 비닐 톨루엔 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
알킬 스티렌은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 에틸스티렌, 디메틸스티렌, 또는 파라-메틸스티렌인 것일 수 있다.
알파-알킬스티렌은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 알파-메틸스티렌, 알파-에틸스티렌, 알파-프로필스티렌, 또는 알파-부틸스티렌인 것일 수 있다.
할로겐화 스티렌은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 클로로스티렌, 또는 브로모스티렌인 것일 수 있다.
스티롄계 수지는 예를 들어, 스티렌 단량체의 중합체 또는 공중합체, 스티렌 단량체 및 스티렌 단량체와 공중합 가능한 단량체와의 공중합체, 스티렌 단량체 및 스티렌 단량체와 공중합 가능한 단량체의 혼합물과의 공중합체인 것일 수 있다.
스티렌 단량체와 공중합 가능한 단량체는 예를 들어, 아크릴로니트릴, 부타디엔, 알킬아크릴레이트, 알킬메타아크릴레이트, 이소부틸렌, 염화비닐, 또는 이소프렌인 것일 수 있다.
알킬아크릴레이트는 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어 메틸아크릴레이트인 것일 수 있다.
알킬메타아크릴렐이트는 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어 메틸메타아크릴레이트인 것일 수 있다.
유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계(S100)에서, 스티렌계 수지는 폴리 스티렌 수지인 것일 수 있다.
스티렌계 수지는 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부를 사용할 수 있다. 스티렌계 수지가 5 중량부 미만이면, 유기상의 점도가 낮아 팽창흑연의 분산이 불량하고, 수성상을 투입하여 입자화 할 때 중합 속도가 낮아 입자화 하는데 어려움이 있을 수 있다. 스티렌계 수지가 60 중량부 초과이면, 유기상의 점도가 높아 수성상을 투입하여 입자화 할 때 분산 불안으로 입자화하는데 어려움이 있을 수 있다.
팽창 흑연은 발포 폴리 스티렌 입자의 난연성을 향상시킨다. 본 발명에서“무기물”은 팽창 흑연을 의미하는 것이다. 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계(S100)에서, 팽창 흑연의 입자 크기는 20 내지 1,000 ㎛인 것일 수 있다. 팽창 흑연의 입자 크기가 20 ㎛ 미만이면, 난연 성능이 떨어질 수 있고, 팽창 흑연의 입자 크기가 1,000 ㎛ 초과이면, 중합시 분산이 불안정하여 발포 폴리 스티렌 입자를 형성하기 어려울 수 있다.
유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계(S100)에서, 팽창 흑연은 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부를 기준으로, 5 내지 50 중량부 포함되는 것일 수 있다. 팽창 흑연의 함량이 5 중량부 미만이면, 난연 성능이 떨어질 수 있고, 팽창 흑연의 함량이 50 중량부 초과이면, 폴리 스티렌 고유의 특성이 떨어져, 발포 및 성형 등의 후가공시 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하기 어려울 수 있다.
벌크 중합 개시제는 발포 폴리스티렌 입자 제조시 사용되는 통상의 중합개시제라면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계(S100)에서, 벌크 중합 개시제는 벤조일 퍼옥사이드인 것일 수 있다. 벌크 중합 개시제의 함량은 스티렌계 단량체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 1.0 중량부인 것일 수 있다. 벌크 중합 개시제의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 벌크 중합 속도가 느려 중합 시간이 길어질 수 있고, 1.0 중량부 초과이면, 벌크 중합 개시제의 함량 대비 벌크 중합 개시의 효율성이 떨어질 수 있다.
유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계(S100)는 난연제, 및 기포 조절제 중 적어도 하나를 더 제공하는 것일 수 있다.
난연제는 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘과 같은 금속 수산화물과 적린, 암모늄 폴리포스페이트, 디페닐 포스페이트, 트리페닐 포스페이트 등의 인계 난연제, 헥사브로모시클로도데칸, 데카브로모디페닐 에탄 등의 브롬계 난연제, 멜라민, 멜라민시아누레이트, 멜라민포스페이트 등의 멜라민계 난연제, 및 붕산 아연 등의 붕소계 난연제 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
난연제의 함량은 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 20 중량부인 것일 수 있다. 난연제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 난연성이 떨어질 수 있고, 20 중량부 초과이면, 스티렌 단량체, 스티렌계 수지, 및 팽창 흑연의 함량이 적어 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 효율이 떨어질 수 있다.
기포 조절제는 발포 폴리 스티렌 입자를 발포, 성형하여 발포체를 제조할 때, 발포립의 기포(Cell)를 작고 균일하게 하여 성형품의 융착, 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 기포 조절제는 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 탈크, 폴리 에틸렌 왁스, 에틸렌 비스 스테아르아마이드, 탄산칼슘, 활석, 점토, 실리카, 규조토, 시트르산, 및 중탄산 나트륨 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 기포 조절제의 함량은 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부를 기준으로, 0.05 내지 5 중량부인 것일 수 있다. 기포 조절제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 발포립의 기포를 작고 균일하게 조절하기 어렵고, 5 중량부 초과이면, 기포 조절제의 함량 대비, 기포의 조절 효율이 떨어질 수 있다.
유기상의 폴리 스티렌을 벌크 중합한다(S200). 벌크 중합하는 단계(S200)는 70 내지 92 ℃에서 1 내지 2 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 벌크 중합하는 단계(S200)는 70 내지 92 ℃로 반응기를 승온하여, 1 내지 2 시간동안 항온하면서 수행되는 것일 수 있다. 상기 범위 미만이면, 유기상의 폴리 스티렌 이 충분히 벌크 중합되지 않을 수 있고, 상기 범위 초과이면, 유기상의 폴리 스티렌 에 결함이 발생할 수 있다.
벌크 중합하는 단계(S200)는 예를 들어, 유기상의 폴리 스티렌의 중합 전환률이 20 내지 50%일 때까지 수행되는 것일 수 있다. 유기상의 폴리 스티렌의 중합 전환률이 20%이하에서는 점도가 너무 낮고, 50% 초과되면 점도가 너무 높아서 서스 중합으로 입자 형성시 분산 불안으로 분산제 양을 많이 사용해야하거나 분산제를 많은 양 투입하더라도 입자화 되지 않는 문제점이 있을 수 있다.
초순수(De-Ionized Water), 분산제, 및 계면 활성제를 혼합하여 수성상의 혼합물을 제조한다(S300). 수성상의 혼합물을 제조하는 단계(S300)에서, 분산제는 예를 들어, 피로인산나트륨, 및 황산마그네슘을 포함하는 것일 수 있다. 분산제는 예를 들어, 피로인산 나트륨 및 황산마그네슘을 초순수에 용해하여 제조하는 것일 수 있다. 예를 들어, 초순수 100 중량부에 대하여 분산제로, 피로인산나트륨 0.1 내지 5.0 중량부 및 황산마그네슘 0.1 내지 7.0 중량부를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 범위 미만이면, 수성상을 유기상에 투입하여 폴리스티렌 입자를 입자화 하는데 어려울 수 있고,, 상기 범위 초과이면, 분산제 함량 대비 폴리스티렌 입자를 제조하는 효율이 떨어질 수 있다.
수성상의 혼합물을 제조하는 단계(S300)에서, 계면 활성제는 소디엄 로릴술폰네이트, 소디엄 알킬벤젠술폰네이트, 및 소디엄 올레인술폰네이트 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
계면 활성제의 함량은 초순수 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 1.0 중량부인 것일 수 있다. 계면 활성제의 함량이 0.05 미만이면, 수성상을 유기상에 투입하여 폴리스티렌 입자를 입자화 하는데 어려울 수 있고,, 1.0 중량부 초과이면, 폴리스티렌 입자가 선호하는 입자 사이즈보다 작게 만들어질 수 있다.
벌크 중합이 진행된 반응기에 서스 중합 개시제와 수성상의 혼합물을 제공하여, 서스 중합을 진행하여 폴리 스티렌 입자를 제조(S400)한다. 폴리 스티렌 입자는 구형일 수 있다.
폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S400)에서, 서스 중합 개시제는 t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 t-부틸 퍼옥시 벤조에이트 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트는 저온 서스 중합 개시제이다. 저온은 “80 내지 100℃”를 의미하는 것일 수 있다. t-부틸 퍼옥시 벤조에이트는 고온 서스 중합 개시제이다. 고온은 “110 내지 140 ℃”를 의미하는 것일 수 있다. t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 t-부틸 퍼옥시 벤조에이트를 동시에 사용할 경우, 넓은 온도 범위에서 서스 중합을 진행할 수 있다.
예를 들어, 서스 중합 개시제는 스티렌계 단량체 100 중량부를 기준으로, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 0.05 내지 2.0 중량부, 및 t-부틸 퍼옥시 벤조에이트 0.05 내지 0.5 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 상기 범위 미만이면, 서스 중합이 충분히 진행되지 않을 수 있고, 상기 범위 초과이면, 서스 중합 개시제 함량 대비 서스 중합 개시 효율이 떨어질 수 있다.
폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S400)는 pH 조절제를 더 제공하는 것일 수 있다. pH 조절제는 예를 들어, 탄산수소나트륨, 암모늄 카보나이트, 수산화나트륨, 수산화암모늄, 디메칠아미노에탄올, 및 탄산칼슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. pH 조절제의 함량은 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 0.3 중량부 포함되는 것일 수 있다. pH 조절제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 발포 폴리 스티렌 입자를 제조할 때 pH가 낮아 분산이 불안하여 입자화 되지 않을 수 있고, 0.3 중량부 초과이면, pH가 높아지면서 계면활성력이 증가하여 폴리스티렌 입자의 형상이 길쭉해지고, 이 때 중합 RPM이 높으면 입자가 소분되어 선호하는 입자 사이즈보다 작게 만들어질 수 있다.
반응기에 발포제를 제공하여 발포 폴리 스티렌 입자를 제조한다(S500). 발포제는 예를 들어, 질소 압력으로 반응기에 제공하는 것일 수 있다. 예를 들어, 발포제를 투입한 후, 반응기를 닫아 최종 압력을 10kgf/cm2로 유지하여 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S500)를 수행할 수 있다.
발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S500)에서, 발포제는 예를 들어, 부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, 네오-펜탄, 시클로펜탄, 및 탄소수 4 내지 6의 할로겐화 탄화수소 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 발포제의 함량은 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부를 기준으로 4 내지 15 중량부인 것일 수 있다. 발포제의 함량이 4 중량부 미만이면, 폴리 스티렌 입자를 충분히 발포할 수 없고, 15 중량부 초과하면, 폴리 스티렌 입자의 발포가 과도하게 일어나거나 발포립의 기포 사이즈가 커져 성형품 수축이 발생하거나 기계적 물성이 떨어질 수 있다.
발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S500)는 반응기를 100 내지 130 ℃까지 2 내지 5 시간 동안 승온하는 것일 수 있다. 상기 범위에서 승온된 반응기에서, 100 내지 130 ℃의 온도에서 1 내지 4 시간 동안 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S500)를 수행할 수 있다.
발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계(S500)는 승온된 반응기를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 승온된 반응기를 냉각하는 단계에서 승온된 반응기는 발포제의 비점 이하의 온도로 냉각시키는 것일 수 있다. 비점 이상의 온도에서 배출 시 발포 폴리스티렌 입자에 발포제의 농도 편차가 있고, 이러한 발포 폴리스티렌 입자 발포시 발포립 기포가 크거나 균일하지 않는 문제가 있을 수 있다.
제조된 발포 폴리 스티렌 입자는 발포 또는 성형하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 발포 폴리 스티렌 입자는 발포립, 또는 성형품 등으로 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자(10)는 코어(100) 및 쉘(200)을 포함한다. 코어(100)는 무기물(110)을 포함한다. 쉘(200)은 코어(100)를 둘러싼다. 쉘(200)은 무기물을 포함하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법은 벌크-서스 중합 공정을 도입하여 발포 폴리 스티렌의 코어에만에 무기물이 존재하도록 하여, 발포 폴리 스티렌 입자 내의 무기물 도입 함량을 증가시키고, 발포 또는 성형 등의 후 가공시 발포 폴리 스티렌 입자에서 무기물이 탈착되는 것을 개선할 수 있다. 본 발명에서 “중심부”란 발포 폴리 스티렌 입자의 내부에서, 발포 폴리 스티렌 입자의 표면에서 이격된 부분을 의미하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법은 팽창 흑연을 포함하여 난연성이 향상된 발포 폴리 스티렌 입자를 제공할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 벌크-서스 중합을 통해 코어에 팽창 흑연 20 중량부 도입
15L 고압반응기에 스티렌 단량체(Styrene Monomer; SK) 2.96kg에 폴리 스티렌(금호석유화학; GP 125E) 740g, 팽창 흑연(LS-Chem; CX-150) 740g, 기포 조절제(에틸렌 비스 스테아르아마이드; 엘지생활건강) 18.5g, 난연제(헥사브로모시클로도데칸; 알바마르) 29.6g, 난연 보조제(디큐밀퍼옥사이드; 명진산업) 44.4g을 380RPM으로 용해하여 유기 상을 제조하였다. 유기상의 폴리 스티렌의 폴리 스티렌이 완전히 용해되면 반응기 내로 벌크 중합 개시제 (벤조일 퍼옥사이드; 한솔케미칼; 순도 75%) 15.8g을 넣고, 반응기 온도는 91.5 ℃로 승온 한 뒤, 1 시간 동안 항온 하면서 벌크 중합을 진행하였다.
초순수 2kg에 분산제로 피로인산나트륨(영진) 140g, 황산마그네슘(삼전순약공업주식회사; 7수화물) 250g을 용해한 뒤 계면활성제(알킬벤젠술폰네이트; 엘지생활건강; 20%수용액) 20g을 넣어 수성상의 혼합물을 제조하였다.
벌크 중합시 폴리 스티렌의 중합 전환률이 30% 정도 됐을 때, 반응기 내로 서스 중합 개시제인 저온 개시제(t- 부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트; 세기아케마) 14.8g과 고온 개시제(t-부틸 퍼옥시 벤조네에트; 호성케멕스) 11.8g을 넣고, 초순수 4.83kg, pH 조절제(탄산칼슘; 동호칼슘) 6g, 및 제조한 수성상의 혼합물을 투입하여 구형의 입자를 잡아 5 시간 동안 항온하면서 서스 중합을 진행한다. 이 후 반응기 입구를 닫고 발포제(n-펜탄; 덕산약품공업주식회사) 370g을 질소 압력으로 반응기 내부로 투입하고, 최종 반응기 압력을 10kgf/cm2 로 유지하면서 반응기 온도를 125 ℃로 2시간동안 승온한 뒤, 2 시간 동안 항온하면서 발포제를 함침하였다. 이후 반응기 온도를 30 ℃로 냉각시키고, 반응기에서 발포 폴리 스티렌 수지 입자를 배출하여 획득하였다. 발포 폴리 스티렌 수지 입자를 수세, 건조시키고, 발포, 성형한 후 물성 평가를 진행하였다.
실시예 2: 벌크-서스 중합을 통해 코어에 팽창 흑연 25 중량부 도입
유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서 팽창 흑연(LS-Chem; CX-150) 925g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 폴리 스티렌 수지 입자를 제조하였다.
비교예 1: 일반 현탁 중합으로 팽창 흑연 20 중량부 도입
15L 고압반응기에 스티렌 단량체(Styrene Monomer; SK) 2.59kg에 폴리 스티렌(금호석유화학; GP 125E) 1.1kg, 팽창 흑연(LS-Chem; CX-150) 740g, 기포 조절제(에틸렌 비스 스테아르아마이드; 엘지생활건강) 18.5g, 난연제(헥사브로모시클로도데칸; 알바마르) 29.6g, 난연 보조제(디큐밀퍼옥사이드; 명진산업) 44.4g, 저온 개시제(t- 부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트; 세기아케마) 13g, 고온 개시제(t-부틸 퍼옥시 벤조네에트; 호성케멕스) 8.3g을 380RPM으로 용해하며 유기상의 폴리 스티렌을 제조하였다. 초순수 2kg에 분산제로 피로인산나트륨(영진) 140g, 황산마그네슘(삼전순약공업주식회사; 7수화물) 250g을 용해한 뒤 계면활성제(알킬벤젠술폰네이트; 엘지생활건강; 20%수용액) 20g을 넣어 수성상의 혼합물을 제조하였다. 반응기 내 유기상의 폴리 스티렌의 폴리 스티렌 수지가 완전히 용해되면 초순수 4.83kg과 pH조절제(탄산칼슘; 동호칼슘) 6g, 제조한 수성상의 혼합물을 투입하여 구형의 입자를 제조하였다. 반응기 온도는 91.5 ℃로 승온한 뒤, 6 시간 동안 항온하면서 중합을 진행한다. 이 후 반응기 입구를 닫고 발포제(n-펜탄; 덕산약품공업주식회사) 370g을 질소 압력으로 반응기 내부로 투입하고, 최종 반응기 압력을 10 kgf/cm2 로 유지하면서 반응기 온도를 125 ℃로 2 시간 동안 승온한 뒤, 2 시간 동안 항온하면서 발포제를 함침하였다. 이후 반응기 온도를 30 ℃로 냉각시키고, 반응기에서 발포 폴리 스티렌 수지 입자를 배출하여 획득하였다. 발포 폴리 스티렌 수지 입자를 수세, 건조시키고, 발포, 성형한 후 물성 평가를 진행하였다.
비교예 2: 일반 현탁 중합으로 팽창 흑연 25 중량부 도입
유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서 팽창 흑연(LS-Chem; CX-150) 925g을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 발포 폴리 스티렌 수지 입자를 제조하였다.
하기 표 1에 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 및 비교예 2의 물성을 측정하여 기재하였다. 평가를 위한 방법은 구체적으로 다음과 같다.
(1) 발포립 에어레이션: 발포 후 발포립을 30 메쉬 시브 사이에 5g 넣고 에어건을 통해 일정한 에어 압력으로 발포립에 쏘았다.
(2) 발포립 팽창 흑연 함량 (%): 발포립 에어레이션 전, 후의 발포립 일정량(W1)을 테트라하이드로퓨란(THF)에 용해한 뒤 글라스 마이크로화이어 필터(GF/C; Whatman)(W2)에 필터하였다. 이 필터 용지(W3)를 60 ℃에 건조한 후 필터 위에 남은 팽창 흑연의 양(W4 = W3-W2)을 측정하여 함량을 계산하였다. (W4/W1*100)
(3) 총열방출률(MJ/m2): 성형품에 철판을 붙혀 샌드위치 패널을 제작하여 건축물 마감재료의 난연성능 시험방법인 KS F ISO 5660-1에 따라 난연 테스트를 진행하였고, 5분동안 가열 후 총방출된 열량을 측정하였다. 난연 재료(난연3급)를 만족하기 위해서는 8 MJ/m2 이하여야 한다.
(4) 열방출률이 200kW/m2를 연속하여 초과한 시간 (초): 성형품에 철판을 붙혀 샌드위치 패널을 제작하여 건축물 마감재료의 난연성능 시험방법인 KS F ISO 5660-1에 따라 난연테스트를 진행하였고, 5분동안 가열시 열방출률이 200kW/m2를 연속하여 초과한 시간을 측정하였다. 난연 재료(난연3급)를 만족하기 위해서는 10초 이하여야 한다.
(5) 관찰사항: 성형품에 철판을 붙혀 샌드위치 패널을 제작하여 건축물 마감재료의 난연성능 시험방법인 KS F ISO 5660-1에 따라 난연테스트를 진행하였고, 5분 동안 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융 등을 확인하였다. 난연 재료(난연3급)를 만족하기 위해서는 균열, 구멍, 용융 등이 없어야 한다.
항목 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
중합 공정 벌크-서스 벌크-서스 서스 서스
용해한 폴리 스티렌 함량 (중량부) 20 20 30 30
팽창 흑연 함량 (중량부) 20 25 20 25
입자화 여부 입자형성 입자형성 입자형성 입자형성안됨
발포립팽창 흑연 함량(%) 에어레이션 전 (%) 16.62 19.98 15.17 -
에어레이션 후 (%) 16.60 19.95 12.68
에어레이션 후 팽창 흑연 탈착량 (%) 0.02 0.03 2.49
콘칼로리미터 총열방출률(MJ/㎡) 3.0 2.7 4.1
열방출률이 200kW/㎡를연속하여 초과한 시간(s) 0 0 0
관찰사항시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 1의 결과로부터, 벌크-서스 공정을 통해 코어에 무기물이 도입된 발포 폴리 스티렌 입자의 경우 팽창 흑연 함량을 20 중량부에서 25 중량부로 증량하여도 용해하는 폴리 스티렌 함량의 변화 없이 입자화 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 반대로 일반 현탁 중합시 팽창 흑연 20 중량부를 도입하기 위해 폴리 스티렌 수지는 30 중량부 이상을 용해하여햐 하고, 팽창 흑연을 25 중량부로 증량하게 되면 폴리 스티렌 수지를 30 중량부를 용해하더라도 분산이 불안하여 입자가 형성되지 않음을 확인하였다. 또한 도 4와 같이 일반적인 서스 중합으로 중합한 발포 폴리 스티렌 입자의 경우 입자 사이즈가 큰 팽창 흑연이 발포 폴리 스티렌 입자 표면에 많이 존재하게 되고, 발포 폴리 스티렌 발포시 표면에 물리적으로 박혀 있던 팽창 흑연 일부가 탈착되어 빠져나오게 된다. 하지만 벌크-서스 중합으로 중합한 발포 폴리 스티렌 입자의 경우 도 3과 같이 발포 폴리 스티렌 입자 내부의 중심부에만 팽창 흑연이 도입되게 되고, 발포립 에어레이션 후 팽창 흑연 탈착량이 거의 없음을 확인하였다. 또한 도 5 및 도 6을 비교하면, 실시예 1의 성형품이 비교예 1의 성형품보다 무기물 함량이 많음을 확인할 수 있었다.
난연 성능에 있어서도 벌크-서스 공정으로 팽창 흑연이 코어에만 존재하는 발포 폴리 스티렌 발포체가 더 우수함을 확인하였다. 벌크-서스 중합 공정을 통해 무기물을 코어에 존재하게 함으로써, 일반 현탁 중합시보다 더 많은 양의 무기물을 도입할 수 있었고, 동일한 함량의 무기물을 도입하더라도 발포나 성형시 무기물 탈착이 없어 최종 발포체의 물성은 더 우수한 것으로 확인되었다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (16)

  1. 반응기에 스티렌 단량체, 스티렌계 수지, 팽창 흑연, 및 벌크 중합 개시제를 용해하여 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계;
    상기 유기상의 폴리 스티렌을 벌크 중합하는 단계;
    초순수(De-Ionized Water), 분산제, 및 계면 활성제를 혼합하여 수성상의 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 반응기에 서스 중합 개시제 및 상기 수성상의 혼합물을 제공하여, 서스 중합을 진행하여 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계; 및
    상기 반응기에 발포제를 제공하여 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계;를 포함하는 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벌크 중합하는 단계는
    70 내지 92 ℃에서 1 내지 2 시간 동안 수행되는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는
    3 내지 6 시간 동안 수행되는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는
    상기 반응기를 승온하여, 100 내지 130 ℃의 온도에서 1 내지 4 시간 동안 수행되는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는
    상기 승온된 상기 반응기를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계는
    난연제, 및 기포 조절제 중 적어도 하나를 더 제공하는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계는
    pH 조절제를 더 제공하는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서,
    상기 스티렌계 수지는 폴리 스티렌 수지인 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서,
    상기 팽창 흑연의 입자 크기는 20 내지 1,000 ㎛인 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서,
    상기 팽창 흑연은 상기 발포 폴리 스티렌 입자 100 중량부를 기준으로, 5 내지 50 중량부 포함되는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유기상의 폴리 스티렌을 제조하는 단계에서,
    상기 벌크 중합 개시제는 벤조일 퍼옥사이드인 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수성상의 혼합물을 제조하는 단계에서,
    상기 서스 중합 개시제는 t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 t-부틸 퍼옥시 벤조에이트 중 적어도 하나를 포함하는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수성상의 혼합물을 제조하는 단계에서,
    상기 분산제는 피로인산나트륨, 및 황산마그네슘을 포함하는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 수성상의 혼합물을 제조하는 단계에서,
    상기 계면 활성제는 소디엄 로릴술폰네이트, 소디엄 알킬벤젠술폰네이트, 및 소디엄 올레인술폰네이트 중 적어도 하나를 포함하는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 발포 폴리 스티렌 입자를 제조하는 단계에서,
    상기 발포제는 부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, 네오-펜탄, 시클로펜탄, 및 탄소수 4 내지 6의 할로겐화 탄화수소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 발포 폴리 스티렌 입자의 제조 방법.
  16. 무기물을 포함하는 코어; 및
    상기 코어를 둘러싸고, 무기물을 포함하지 않는 쉘;을 포함하는 발포 폴리 스티렌 입자.
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