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KR910002478B1 - 열가소성 수지의 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법 - Google Patents

열가소성 수지의 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법 Download PDF

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KR910002478B1
KR910002478B1 KR1019870011860A KR870011860A KR910002478B1 KR 910002478 B1 KR910002478 B1 KR 910002478B1 KR 1019870011860 A KR1019870011860 A KR 1019870011860A KR 870011860 A KR870011860 A KR 870011860A KR 910002478 B1 KR910002478 B1 KR 910002478B1
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steam
foam
air
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베. 보 쇼
에쉔로우어 죠르즈
Original Assignee
더 다우 케미칼 캄파니
리챠드 지. 워터맨
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Abstract

내용 없음.

Description

열가소성 수지의 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법
제 1 도는 본 발명에 유용한 팽창장치중 제 1 양태의 개략적인 부분 측면도이며,
제 2 도는 본 발명에 유용한 팽창장치중 제 2 양태의 개략적인 부분 측면도이다.
본 발명은 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법에 관한 것이다. "압출 발포판의 밀도를 감소시킨다는 것"은 이미 발포된 압출판을 추가로 팽창시키는 것을 의미한다.
압출 발포 시이트 및 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 각종 방법이 공지되어 있다.
시이트 형태로 부분적으로 팽창된 폴리스티렌인 "판지(paper)"와 같은 것으로 공지된 종류의 얇은 폴리스티렌("ps") 시이트의 밀도의 감소는 ps시이트를 후팽창시키는 커다란 어려움 없이도 달성할 수 있다. 영국 특허 명세서 제1,151,117호에는 ps판지에 열, 스팀 또는 비등수를 적용시켜 후팽창을 수행할 수 있는 것으로 교시 되어있다. 더우기, 영국 특허 제1,151,117호에는 ps판지에 스팀을 작용시키는 동시에 ps판지를 스팀으로부터 응축된 물과 접촉시키는 것으로 교시되어 있다. 상기 문헌에는 본래의 두께가 약 1.5㎜인 시이트를 약 12㎜두께의 시이트로 팽창시킬 수 있는 것으로 교시되어 있다. 유럽 특허공개공보 제124 337호에는 폴리스티렌 시이트를 3 내지 5일동안 노화시킨 다음, 복사난방시켜 노화된 발포제 시이트를 팽창시킴으로써 발포체 밀도를 감소시키는 통상적인 방법이 기재되어 있다. 당해 방법으로 20% 미만의 밀도 감소를 달성한다. 더우기, 유럽 특허공개공보 제124,337호에는 적어도 120℃의 스팀이 "적어도 우세한"대기를 통하여 시이트를 이송시키고, 시이트를 스팀 대기중에서 밀도의 감소를 야기시키기에 충분한 시간동안 유지시킨 다음, 시이트를 원하는 형태로 변형시킴으로써 폴리스티렌 시이트를 열성형하는 방법이 기재되어 있다.
영국 특허 명세서 제 1,051,398호에는 시이트를 동시에 한면은 로울과 접촉시키고 다른 면은 스팀 분무기에 의해 가열시켜 약 0.8㎜(30mils)의 발포가능 폴리스티렌 시이트를 발포시키는 방법이 기재되어 있다. 몇개의 로울 및 스팀 분무기가 배열된 챔버(chember)를 통하여 발포가능 폴리스티렌 시이트를 통과시킨다. 이어서 시이트를 건조시키고 연속 압출성형하기 위한 그의 가소성을 유지시키기 위하여 팽창된 시이트를 별개의 챔버속에서 뜨거운 공기를 적용시킨다.
미합중국 특허 제3,381,007호에는 일시적인 팽창제(예 : 퍼할로알칸)를, 예를 들면, 폴리에틸렌으로부터 생성되는 유연한 기포구조물의 폐쇄된 기포속으로 도입하는 방법이 기재되어 있다. 제 1 단계에서, 기포구조물을 대기 비점이 약 85℃미만인 가소성 유체(예 : 메틸렌 클로라이드)에 노출시킨다. 이어서, 습한 기포구조물을 일시적인 팽창제를 물 또는 스팀과 함께 없앤 용기로 옮긴다. 또다른 용기속에서, 발포체를 팽창시키기 위하여 기포 구조물을 가열 공기에 노출시킨다. 이 방법은 적어도 하나의 길이가 0.6㎝인 필라멘트, 리본, 시이트 또는 블록 형태의 구조물에 유용하다.
당해분야의 전문가에게는 전형적으로 두께가 1㎜ 내지 4㎜인 얇은 폴리스티렌 시이트를 팽창시키는 방법은 두께가 1㎝이상인 열가소성 수지의 발포판에 적용시킬 수 없는 것으로 인식되어 왔다. 예를 들어, 압출공정을 거쳐 제조한 ps시이트에 있어서, 시이트는 압출후에 평탄하게 냉각되기 때문에 그의 전 두께가 실제로 균일한 발포체가 생성된다. 그러나, 압출 공정에 의해 발포판을 제조하는 경우, 발포체의 표면은 발포체의 중심부보다 약간 더 냉각한다. 발포체의 표면은 반경화되며, 발포체 표면의 발포체 기포는 발포체 내부로부터의 연속 팽창압 덕분에 붕괴된다. 발포체의 추가 팽창은 억제된다. 널리 공지된 고밀도 스킨(skin)은 이렇게 제조된다.
당해 분야의 전문가들은 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법, 즉, 열가소성 수지로부터 제조한 압출 발포판을 후팽창시키는 방법을 발견하기 위하여 많은 연구와 노력을 해왔다.
미합중국 특허 제4,552,904호에는 팽창 챔버내에서 압출-발포된 폴리스티렌 플레이트(plate)를 팽창시키는 단계를 포함하여 열가소성 수지로부터 방열 및 방음용 강성 발포체를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 예정된 폭 및 길이를 갖는 단 하나의 플레이트를 팽창 챔버내에 놓은 다음 팽창시킨다. 당해 특허의 제 4 도로부터, 90℃의 공기중에서, 즉 단지 발포체를 가열시킴으로써 바포체의 밀도가 충분히 감소되지 않는다는 것이 분명해진다. 그러나, 발포체 밀도는 90℃의 물 또는 스팀중에서 상당히 감소됨을 나타낸다. 당해 팽창법은 발포체 플레이트의 팽창을 당해 특허에 기재된 비연속적 공정, 즉, 발포체 플레이트를 가공하고, 원하는 크기로 절단한 다음, 팽창 챔버내에서 별개의 공정단계로 팽창시키는 방법으로 수행하는 경우에 유용하다.
미합중국 특허 제4,552,904호의 제 3 도는 산업분야에 특히 필요한 각종 밀도 감소를 스팀의 온도, 스팀 챔버(steam chamber)내에서의 발포체 플레이트의 잔류시간 또는 둘 모두를 변화시켜 수득할 수 있다는 것을 보여준다. 챔버내에서 100℃ 미만의 스팀을 수득하기 위하여 부분적인 진공이 요구되거나, 스팀 챔버내에서 100℃ 이상의 스팀을 유지시키기 위해서는 1bar 이상의 압력이 요구되기 때문에, 스팀 온도를 변화시키는 것은 편리하지 못하다. 또한, 스팀 챔버내에서의 발포체 플레이트 또는 판의 잔류시간을 변화시키는 것도 매우 편리하지 못하다. 열가소성 수지로부터 제조한 압출 발포판은 바람직하게는 연속공정으로 제조한다. 새로이 제조한 발포판은 연속적으로 팽창 챔버로 이송시킨 다음, 거기에서 팽창시키는 것이 바람직할 수 있다. 분명히, 이러한 공정은 팽창 챔버내에서의 실제적이고 빈번한 제조속도에 따른 잔류시간의 변화를 허용하지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 압출 발포판을 팽창시키기 위해 사용되는 장치에 감소되거나 증가된 압력을 적용시키지 않고서도 밀도의 감소를 조절할 수 있는 조절가능한 방식으로 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 실제로 이송속도를 변화시키지 않고서도 압출 발포판을 팽창시키기 위해 사용되는 장치로 및 장치로부터 연속 압출 발포판의 이송을 허용하며, 발포체의 밀도 감소를 조절할 수 있는 압출발포판의 밀도를 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한가지 양태는 발포판을 동시에 또는 차례로 가열공기 및 스팀에 노출시켜 발포판을 팽창시킴을 특징으로 하여, 두께가 1㎝ 이상인 열가소성 수지로부터 제조한 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법이다.
본 발명의 방법은 고도로 조절가능한 방식으로 압출발포판의 밀도 감소를 허용한다. 조절가능한 밀도 감소는 팽창 장치에 감소되거나 증가된 압력을 적용시키지 않고서도 수득할 수 있다. 또한, 조절가능한 밀도감소는 팽창 장치내에서의 발포판의 잔류시간을 변화시키지 않음에 따라 팽창 장치로부터 및 팽창장치로의 연속 압출 발포판의 이송속도를 변화시키지 않고서도 수득할 수 있다.
본 발명의 방법은 하나 이상의 챔버 [여기서, 적어도 하나의 챔버는 공기 공급원(air source)과 연결된 공기 유입구(air inlet port)를 가지고 있으며 ; 첫번째 챔버와 동일하거나 상이한 적어도 하나의 챔버는 공기 유입구와 동일하거나 상이하며, 스팀 공급원과 연결된 스팀 유입구를 가지고 있다]로 이루어진 팽창장치내에서 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 두께가 1㎝ 이상인 열가소성 수지로부터 제조한 특정한 압출 발포판의 밀도를 감소시키는데 유용하다.
바람직하게, 발포판의 약 1.5 내지 약 25㎝ 이하, 더욱 바람직하게는 약 2㎝ 내지 약 20㎝ 이하, 가장 바람직하게는 약 3㎝ 내지 약 15㎝ 이하이다. 발포판은 특정한 적합한 폭, 예를 들면 25 내지 150㎝, 바람직하게는 30 내지 125㎝일 수 있다. 발포판의 길이는 중요하지 않으며, 전형적인 길이는 예를 들면 0.5 내지 5m, 바람직하게는 1 내지 3m이다. 특히 바람직한 것은 언급한 폭 및 두께를 가진 연속("엔들리스(endless)")발포판이다.
바람직하게, 발포체의 수증기 투과성은 ASTM C-355-64에 따라 1.8perm.inch(2.62ng.Pa.s-1.m-1) 이다.
본 발명의 방법은 특정 부류의 중합체에 한정되지 않는다. 열가소성 수지의 바람직한 예는 알케닐 방향족 합성수지 및 알케닐 방향족 합성수지와 기타 중합체와의 블렌드(blend)(예 : 폴리페닐렌 옥사이드)이다. 바람직한 블렌드는 폴리스티렌 및 폴리페닐렌 옥사이드이다.
용어 "알케닐 방향족 합성수지"는 하나 이상의 중합가능한 알케닐 방향족 화합물의(1bar 및 20℃의 표준상태하의) 고체 중합체를 의미한다. 통상적으로, 중합체 또는 공중합체는 화학적으로 결합된 형태로서 하기 일반식의 적어도 하나의 알케닐 방향족 화합물을 60중량% 이상 함유한다.
Figure kpo00001
상기 식에서, Ar은 벤젠계의 방향족 탄화수소 라디칼 또는 방향족 할로-탄화수소 라디칼을 나타내며, R은 수소 또는 메틸 라디칼이다.
이러한 알케닐 방향족 수지의 예는 스티렌, α-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌 o-에틸스티렌, m-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐크실렌, o-클로로스티렌, m-클로로스티렌, p-클로로스티렌, o-브로모스티렌, m-브로모스티렌, 또는 p-브로모스티렌의 고체 동종중합체 ; 이러한 알케닐 방향족 화합물 하나 이상과 기타의 쉽게 중합가능한 올레핀 화합물(예 : 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 말레산 무수물, 시트라콘산 무수물, 이타콘산 무수물, 메타크릴산, 아크릴산 또는 고무 보강된(천연 또는 합성의) 스티렌 중합체) 소량과의 고체 공중합체이다.
바람직한 알케닐 방향족 합성수지는 폴리스티렌 및 폴리(p-메틸스티렌)이다. 또한, 이들 수지의 혼합물도 유용하다. 겔투과 크로마토그라피에 따라 측정된 이들 알케닐 방향족 화합물의 중량 평균 분자량(Mw)은 바람직하게는 약 100,000 내지약 400,000, 더욱 바람직하게는 약 150,000 내지 약 350,000이다.
이러한 알케닐 방향족 합성수지는 당해분야에 널리 공지되어 있다. 열가소성 수지로부터 압출 발포체를 제조하는 방법은 미합중국 특허 제2,409,910호 ; 제2,515,250호 ; 제2,699,751호 ; 제2,848,428호 ; 제2,928,130호 ; 제3,121,130호 ; 제 3,121,911호 ; 제3,770,688호; 제3,815,674호 ; 제3,960,792호 ; 제3,966,381호 ; 제4,085,073호 ; 제4,146,563호 ; 제4,229,396호 ; 제4,312,910호 ; 제4,421,866호 ; 제4,438,224호 ; 제4,454,086호 및 제4,486,550호에 상세히 기술되어 있다.
일반적으로, 열가소성 수지를 가열-가소화시킨 다음, 생성 혼합물의 발포를 억제하는데 충분히 높은 압력하에 휘발성 유체 발포제를 가열-가소화된 물질속에 주입시킨 다음 혼합시킨다. 혼합물은 하나 이상의 냉각기(여기서 혼합물의 온도가 감소된다)를 통과한 다음, 이곳으로부터 일반적으로 대기압에서 장방향의 판을 압출하는 다이(die)로 통과한다.
적당한 발포제는 공지되어 있다. 발포체를 제조하는데 사용된 조건하에(예를 들면, 개스를 생성시키기 위해 반응시키거나 휘발시킴으로써)불활성 개스를 생성시킬 수 있는 특정의 공지된 화합물이 유용하다. 지방족 탄화수소, 사이클럭 지방족 탄화수소 및 할로겐화 지방족 탄화수소를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 예는 프로판, 부탄, 펜탄(예 : n-펩탄, i-펜탄 또는 네오펜탄), 헥산, 헵탄 및 석유 에테르 ; 사이클로펜탄 및 사이클로헥산 ; 에틸 클로라이드, 메틸 클로라이드, 디클로로메탄, 1, 2-디클로로-1, 1, 2-트리플루오로에탄, 펜타플루오로사이클로부탄, 디클로로-디플루오로메탄, 1, 2, 2,-트리플루오로-1, 1, 2-트리클로로에탄, 플루오로트리클로로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄 및 1-클로로-1, 1-디플루오로에탄이다. 이산화탄소, 암모니아, 공기, 질소, 헬륨 또는 기타의 불활성 개스와 같은 개스류도 또한 유용한 발포제이다. 이러한 발포제의 혼합물도 또한 유용하다. 특히 중요한것은 발포제 혼합물의 총 중량을 기준으로 이산화탄소 3 내지 45중량%, 에틸 클로라이드 5 내지 97중량% 및 디클로디플루오로메탄 및/또는 1-클로로-1, 1-디플루오로에탄 0 내지 90중량%를 함유하는 발포제의 혼합물이다. 하나의 특히 바람직한 혼합물은 이산화탄소 3 내지 25중량% 및 디클로로디플루오로메탄 및/또는 1-클로로-1, 1-디플루오로에탄 30 내지 90중량%를 함유한다. 또다른 바람직한 혼합물은 이산화탄소 3 내지 45중량%, 에틸 클로라이드 55 내지 90중량% 및 디클로로디플루오로메탄 및/또는 1-클로로-1, 1-디플루오로에탄 0 내지 25중량%를 함유한다. 통상적으로는 열가소성 수지 100중량부당 발포제 1 내지 18중량부, 바람직하게는 3 내지 15중량부를 사용한다.
압출시킨 후, 본 발명의 방법에 따라 발포판을 동시에 또는 차례로 가열공기 및 스팀에 노출시켜 추가로 팽창시킨다. 비록 본 발명의 방법이 연속공정을 제한할지라도, 두께가 1㎝ 이상인 발포된 열가소성 물질의 연속 판을 연속공정에 있어서 압출 발포판을 가열 공기 및 스팀에 노출시키는 팽창 장치를 통하여 이송시키는 것이 바람직하다. 연속 발포 생산라인으로부터 새롭게 제조한 발포체를 팽창장치를 통하여 이송하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게, 발포체의 코어(core)는 아직도 뜨겁다. 즉, 발포체 코어의 온도는 약 80 내지 약 160℃, 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 140℃이다. 팽창 장치는 발포체 생산라인에 밀접하거나 몇 m떨어진 곳에 설치할 수 있다. 바람직하게, 본 발명의 방법은 약 1bar(주변압력)에서 수행한다.
제 1 도는 본 발명의 방법에 유용한 팽창 장치중 제 1 양태의 개략도의 부분 측면도를 도시한 것이다.
제 2 도는 본 발명의 방법에 유용한 팽창 장치중 제 2 양태의 개략도의 부분 측면도를 도시한 것이다.
본 발명의 방법 및 본 발명에 유용한 팽창장치를 도면으로 더욱 상세히 설명한다.
제 1 도에있어서, 팽창장치(10)은 연속 발포체 생산라인과 같은 적합한 공급원으로부터 열가소성 수지로 부터 제조한 압출 발포판(32)를 수용하는 것을 설계한 것이다. 팽창장치(10)의 입구 말단부(24) 및 출구 말단부(26)은 적어도 압출 발포판(32)의 횡단면 크기를 가져야만 한다. 이러한 압출 발포판(32)는 로울러 콘베이어(roller conveyor)(34)와 같은 어떤 적합한 이송수단에 의해 팽창장치(10) 속으로 및 팽창장치(10)를 통하여 이송할 수 있다. 팽창장치(10)의 외부에, 출구 말단부(26)에 근접한 곳에(보이지 않는)구동 로울과 같은 이송수단을 설치할 수 있다. 발포체 생산라인과 팽창장치(10)의 입구 말단부(24) 사이에 (보이지 않는)이송 수단을 설치할 수 있다.
팽창장치(10)은 주로 가열공기를 함유하는 대기가 유지되는 공기 챔버(air chamber)(12A), (12C), (12E)를 포함한다. 이들 공기 챔버내의 온도는 바람직하게는 약 60 내지 약 150℃, 더욱 바람직하게는 약 80 내지 약 140℃이다. 가열공기의 온도는 모든 공기 챔버(12A), (12C), (12E)내에서 동일할 필요가 없다. 공기 챔버(12A), (12C), (12E)는 공기 공급원(air source)(여기서, 공기는 예열하는 것이 바람직하다)(20A), (20B), (20C)과 연결된 공기 유입구(18A), (18B), (18C)와 함께 장착한다. 바람직하게, 가열공기는 공기 챔버(12A), (12C), (12E)내에서 순환된다. 기류는 바람직하게는 0.5 내지 15m/sec, 가장 바람직하게는 1.0 내지 12m/sec이다. 일반적으로, 공기 공급원(20A), (20B), (20C)로부터 공급되는 공기는 팽창장치(10)내의 리이크(leak)를 통하여 공기 챔버(12A), (12C), (12E)에는 공기 챔버내의 적당한 온도를 유지하기 위하여(보이지 않는)보조 히터(heater)를 설치할 수 있다.
팽창장치(10)은 주로 스팀을 함유하는 대기가 유지되는 스팀 챔버(12B), (12D)를 추가로 포함한다. 스팀 챔버(12B), (12D)는 스팀 공급원(16A), (16B)과 연결된 스팀 유입구(14A), (14B)와 함께 장착한다. 스팀 공급원은 1기압의 스팀을 제공하는 것이바람직하다. 일반적으로약 100℃의 온도를 유지하기 위하여, 스팀 챔버(12B), (12D)를(보이지 않는) 보조 히터와 함께 장착할 수 있다. 원하는 밀도 감소량 및 스팀 챔버(12B), (12D)의 크기에 따라, 스팀 공급량을 변화시킬 수 있다. 일반적으로, 스팀 공급량은 스팀 챔버 ㎥당 10 내지 400㎏스팀/hr(10-400㎏스팀/hr.㎥스팀 챔버), 바람직하게는 40 내지 250㎏스팀/hr이다. 일반적으로, 스팀 공급원(16A), (16B)으로부터의 스팀 공급량은 발포체 상에서 응축 또는 발포체 속으로 침투되거나, 챔버 벽에서 응축되거나, 팽창장치(10)내의 리이크를 통하여 스팀 챔버(12B), (12D)의 밖으로 확산되는 특정량의 스팀을 대체할만큼 충분해야만 한다.
비록 제 1 도로 도시한 팽창장치(10)가 주로 가열공기를 함유하는 대기가 유지되는 3개의 공기 챔버 및 주로 스팀을 함유하는 대기가 유지되는 2개의 스팀챔버를 함유할지라도, 팽창장치는 이러한 양태로 제한되지는 않는다. 팽창장치는 하나 이상의 공기 챔버 및 거기에 결합되거나 별개의 하나 이상의 스팀 챔버를 포함할 수 있다. 공기 챔버 및 스팀 챔버의 바람직한 배열상태는, 예를 들면, 다음과 같다 :
a) 공기 챔버/스팀 챔버
b) 공기 챔버/스팀 챔버/공기 챔버
또한, 공기 공급원 (20A), (20B), (20C)은 하나의 공기 공급원으로 결합시킬 수 있으며, 스팀 공급원(16A), (16B)는 하나의 스팀 공급원으로 결합시킬 수 있다. 팽창장치(10)에는 (보이지 않는) 구동 로울이나 로울러 콘베이어(34) 또는 둘 모두를 함께 설치할 수 있다.
제 2 도에 있어서, 팽창장치(11)는 입구 말단부(24) 및 출구 말단부(26)을 포함한다. 발포체 이송수단, 예를 들면, (보이지 않는) 발포체 생산라인과 팽창장치(11)(11) 사이의 로울러 콘베이어(34), (보이지 않는)구동 로울 및(보이지 않는)임의의 이송수단은 제 1 도를 참조로 하여 기재한 것과 유사할 수 있다. 본 발명의 방법중 한 양태를 수행하는 동안, 압출 발포판(32)는 연속 발포체 생산라인으로부터 스팀 및 가열공기의 대기가 유지되는 단 하나의 챔버(12)를 통과한다. 챔버(12)에는 스팀 공급원(16)과 연결된 하나 이상의 스팀 유입구(14)를 장착한다. 또한, 챔버에는 공기 공급원(20)(여기서, 바람직하게는 공기를 예열시킨다)과 연결된 하나 이상의 공기 유입구(18)를 장착한다. 챔버(12)내의 온도는 바람직하게는 약 60 내지 약 150℃, 더욱 바람직하게는 약 80 내지 약 140℃이다. 챔버내의 상대습도는 20 내지 100%, 바람직하게는 35 내지 85%로 유지하는 것이 바람직하다. 챔버(12)에는 원하는 챔버온도를 유지시키기 위하여(보이지 않는) 보조히터를 설치할 수 있다.
비록 제 2 도에서는 단지 하나의 챔버(12)가 나타나 있을지라도, 본 발명의 방법중 압출 발포판을 통과시키는 라인(line)내에 여러개의 챔버(12)를 배열하는 것이 유용할 수 있다. 상이한 챔버내에서는 상이안 온도, 상대습도 및 공기 유량을 유지시킬 수 있다. 또한, 하나 이상의 챔버(12)를 제 1 도에서 기재된 하나 이상의 스팀 챔버(12B), (13D) 및/또는 하나 이상의 공기 챔버(12A), (12C), (12E)를 가진 생산라인내에 배열하는 것이 더 바람직할 수 있다. 본 발명의 방법으로 팽창시킨 후의 압출 발포판(32)을 건조시키기 위하여 챔버(12)의 출구 말단부에 공기 챔버(12)를 배열하는 것이 바람직하다.
팽창장치(10) 또는 (11)내에서의 압출 발포판(32)의 잔류시간은 원하는 밀도 및 연속 발포체 생산라인으로부터의 압출 발포판(32)의 공급속도와 같은 각종 팩터(factor)에 의존한다. 일반적으로, 팽창장치(10) 또는 (11)내에서의 압출 발포판(32)의 잔류시간은 5 내지 200초, 바람직하게는 10 내지 90초이다. 팽창장치(10) 또는 (11)내에서의 주어진 잔류시간에서, 밀도 감소는 팽창장치내의 온도 및/또는 습도를 변화시킴으로써 조절하고 변화시킬 수 있으며, 그 결과 팽창장치내의 총압(total pressure)을 약 1bar, 즉, 주변압력으로 유지시킬 수 있다.
본 발명의 방법은 팽창장치중 압출 발포판의 잔류시간 및 팽창장치내의 총압을 변화시키지 않고서도 발포체 밀도의 변량을 조절할 수 있다. 본 발명의 방법에 의하여, 일반적으로 본 발명의 방법에서 변화하기 전의 압출 발포판의 밀도를 기준으로 약 30% 이하, 바람직하게는 약 15 내지 약 30%의 밀도 감소를 달성한다.
하기의 실시예는 본 발명의 방법을 더욱 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 모든 실시예에 있어서, 압출 발포판은 본 발명의 방법에 따라 연속 생산되며 연속 팽창된다.
[실시예 1]
폴리스티렌, 통상적인 첨가제 1.8%, 및 디클로로 디플루오로메탄 7%, 이산화탄소 0.7% 및 메틸 클로라이드 2.4%(여기서, 모든 %는 폴리스티렌의 중량을 기준으로 한다)의 휘발성 유체 발포제 혼합물을 함유하는 조성물로부터 폴리스티렌 발포체를 제조한다.
회전 혼합기를 공급하는 직경 50㎜의 압출기를 사용한다. 회전 혼합기 방출물은 냉각기를 통과시킨다. 냉각기로부터의 방출물은 슬롯 다이(slot die)로 들어간다. 발포 온도는 약 120 내지 130℃이다. 생성된 발포체를 약 7m/분의 속도로 슬롯 다이로부터 방출시킨다. 연속적으로 생성된 발포체 판의 두께는 4㎝이다.
하나의 압출 발포판(대조용)은 본 발명의 방법에 따라 추가로 팽창시키지 않는다. 표 Ⅰ에 기재된 실시예 및 비교 실시예의 압출 발포판을 스팀 챔버(비교 실시예) 또는 1) 가열공기 챔버 및 2) 스팀 챔버가 결합(실시예)되어 이루어진 팽창장치속으로 인도한다.
그 결과는 표 Ⅰ과 같다. 표 Ⅰ에서의 챔버 잔류시간은 모든 챔버내에서의 총 잔류 시간에 관한 것이다. 즉, 비교 실시예의 경우, 스팀 챔버내의 잔류시간은 48초인 반면, 표 Ⅰ의 실시예의 경우, 잔류시간은 스팀챔버내에서 24초 및 가열공기 챔버내에서 24초(총 48초)이다.
[표 Ⅰ]
Figure kpo00002
(C) 비교
이들 결과는 고 조절가능 방식으로 밀도를 감소시키기 위하여 가열공기 및 스팀을 함께 사용한 평균치를 나타낸다. 압출속도, 압출기 라인 변수 또는 발포제 제형 또는 수준을 변화시키지 않고서도, 스팀 챔버중의 스팀에 연속 노출시키는 것과 연관된 가열공기 챔버내의 온도를 간단히 변화시킴으로써 발포체의 변화가능한 밀도를 수득할 수 있다. 또한, 후팽창된 발포체의 스킨 품질은 가열공기 온도가 저하될수록 개선된다.
[실시예 2]
발포제가 폴리스티렌의 중량을 기준으로 디클로로디플루오로메탄 7%, 이산화탄소 1.2% 및 에틸 클로라이드 3.5%의 혼합물인 것외에는, 실시예 1의 절차를 반복한다.
제조후, 스팀 챔버 다음의 팽창장치 말단부에 가열공기 챔버를 추가로 설치하여 건조기로서 사용한다는 것외에는, 압출 발포판을 실시예 1의 팽창장치속으로 인도한다.
그 결과는 하기의 표 Ⅱ와 같다.
[표 Ⅱ]
Figure kpo00003
(C) 비교
* 제 1 가열공기 챔버, 스팀 챔버 및 가열공기 건조기내의 잔류시간은 각각 14초이다.
가열공기 건조기는, 스팀을 단독으로 사용하여 팽창시킨 발포체의 표면이 약간 습하기 때문에, 날염과 같이 추가로 가공하기 위한 건조된 표면을 제공하는데 유용하다.
[실시예 3]
사용된 발포체가 디클로로디플루오로메탄 및 메틸 클로라이드의 1 : 1 중량 혼합물이라는 것외에는, 실시예 1을 반복한다. 발포제는 스티렌 중합체 10.5중량%의 농도에서 공급한다.
제조후, 제 1 도에 도시된 바와 같은 팽창장치 속으로 압출 발포판을 인도한다. 표 Ⅲ에 있어서, 실시예의 압출 발포판의 총 잔류시간은 72초이다. 즉, 각각의 챔버내에서의 잔류시간은 14.4초이다.
그 결과는 하기의 표 Ⅲ과 같다.
[표 Ⅲ]
Figure kpo00004
표 Ⅲ의 결과는 조절가능한 방식으로 밀도를 감소시키기 위하여 공기 및 스팀을 결합하여 사용한 평균치를 나타낸다.
[실시예 4]
폴리스티렌, 통상적인 첨가제 1.8%, 및 상이한 배합비 및 중량의 에틸 클로라이트(Etcl), 이산화탄소(CO2), 디클로로디플루오로메탄(F-12) 또는 1-클로로-1, 1-디플루오로에탄(F-142b)으로 이루어진 휘발성 유체 발포체 혼합물을 함유하는 조성물로부터 폴리스티렌 발포체를 제조한다. 표 Ⅳ에서, 모든 %는 폴리스티렌의 중량을 기본으로 한다.
회전 혼합기를 공급하는 직경 50㎜의 압출기를 사용한다. 회전 혼합기 방출물은 몇개의 냉각기를 통과시킨다. 마지막 냉각기로부터의 방출물은 슬롯 다이로 들어간다. 발포 온도는 약 120 내지 130℃이다. 생성된 발포체를 7 내지 12m/분의 속도로 슬롯 다이로부터 방출시킨다.
표 Ⅳ에 기재된 실시예의 압출 발포판을 제 2 도에 도시된 바와 같은 팽창장치속으로 인도한다. 제 2 도의 팽창장치를 통하여 발포체 샘플을 통과시키기 a)전 및 b)후에 발포체 샘플의 밀도를 측정한다.
그 결과는 표 Ⅳ와 같다.
[표 Ⅳ]
Figure kpo00005
표 Ⅳ는 본 발명의 방법으로 의미있는 밀도 감소를 수득함을 보여준다.
[실시예 5]
중합체가 중량비 98 : 2의 폴리스티렌 및 폴리페닐렌의 혼합물인 것외에는, 실시예 4를 반복한다. 발포제 혼합물중 각 성분의 양은 다음과 같다 :
디클로로디플루오로메탄 : 7.2%
이산화탄소 : 1.2%
에틸 클로라이드 : 3.6%
슬롯 다이로부터 방출된 압출 발포판을 가열공기 챔버가 건조기로 첨가된 제 2 도에 도시한 바와 같은 팽창장치속으로 인도한다.
그 결과는 표 Ⅴ와 같다.
[실시예 6]
발포체를 스티렌/아크릴산 공중합체(아크릴산 함량 1중량%)로부터 제조한다는 것외에는, 실시예 4를 반복한다.
발포체는 디클로로디플루오로메탄, 이산화탄소 및 에틸 클로라이드의 혼합물이며, 각 성분의 양은 다음과 같다 :
스티렌/아크릴산 공중합체의 중량을 기준으로,
-디클로로디플루오로메탄 : 9%
-이산화탄소 : 1%
-에틸 클로라이드 : 2.5%
슬롯 다이로부터 방출된 압출 발포판을 가열공기 챔버가 건조기로서 첨가된 제 2 도에 도시한 바와 같은 팽창장치속으로 인도한다.
그 결과는 하기의 표 Ⅵ과 같다.
[표 Ⅴ]
Figure kpo00006
(C) 비교
[표 Ⅵ]
Figure kpo00007
표 Ⅵ은 챔버 온도 및 상대습도를 조절함으로써 스팀/가열공기 외계하에 단 20초 동안 후 팽창시킨 후에 발포체 밀도 감소율을 6.8 내지 19.1%까지 조절적으로 증가시킬 수 있음을 보여준다.

Claims (10)

  1. 발포판을 동시에 또는 차례로 가열공기 및 스팀에 노출시켜 팽창시킴을 특징으로 하여, 열가소성 수지로부터 제조하며 두께가 1㎝이상인 압출 발포판의 밀도를 감소시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지의 연속적인 압출 발포판을 팽창장치(10) 또는 (11) (여기서, 발포판은 동시에 또는 차례로 가열공기 및 스팀에 노출된다)를 통하여 이송시킴을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 발포판의 밀도 감소를 약 1bar의 압력에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지가 스티렌계 중합체임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 발포판의 밀도감소를, 스팀 및 가열공기의 대기가 동시에 유지되고, a) 스팀 공급원(steam source)(16)과 연결된 스팀 유입구(14), 및 b) 스팀 유입구(14)와 동일하거나 상이하며, 공기 공급원(20)과 연결된 공기 유입구(18)가 설치되어 있는 적어도 하나의 챔버(12)를 포함하는 팽창 장치(11)내에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 챔버(들)(12)내의 상대 습도가 20 내지 100%임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 챔버(들)(12)내의 상대 습도가 35 내지 85%임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 발포판의 밀도 감소를, a) 주로 가열공기를 함유하는 대기가 유지되며, 공기 공급원(20A, 20B 또는 20C)과 연결된 공기 유입구(18A, 18B 또는 18C)가 설치된 적어도 하나의 공기챔버(12A, 12C 또는 12E), 및 b) 주로 스팀을 함유하는 대기가 유지되며, 스팀 공급원(16A 또는 16B)와 연결된 스팀유입구(14A 또는 14B)가 설치된 적어도 하나의 스팀 챔버(12B 또는 12D)를 포함하는 팽창장치(10)내에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 가열공기의 온도가 60 내지 150℃임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지로부터 제조한 압출 발포판이, 열가소성 수지를 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 이산화탄소 3 내지 45중량%, 에틸 클로라이드 5 내지 97중량% 및 디클로로디플루오로메탄 및/또는 1-클로로-1, 1-디플루오로에탄 0 내지 90중량%의 혼합물(여기서, 발포제 혼합물은 열가소성 수지 100중량부당 3 내지 18중량부의 수준으로 사용한다)을 사용하여 팽창시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 방법.
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