KR20030034250A - 열가소적으로 가공가능한 성형 재료, 특히 첨가제 배치를제조하기 위한 혼합 장치 및 방법 - Google Patents

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위르겐 호프만
엘마르 마일란
힐마르 올리히
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바스프 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 스크류식 사출성형기 (S1) 및 스크류식 사출성형기 (S2)를 포함하는 혼합 장치에 관한 것이다. (S1)은 적어도 가소화 및 균질화 섹션에서 가열 장치를 가지며, (S2)에 관련된 출구가 (S1)에 관련된 가소화 또는 균질화 섹션에서 (S1)의 스크류 실린더에 연결된다. (S1) 및 (S2)가 (S1)의 스크류 실린더의 내벽까지 작용하는 냉각 장치가 제공된 연결 장치에 의해 연결됨이 중요하다. 본 발명은 또한 하나 이상의 열가소성 성분 (K1) 및 하나 이상의 성분 (K2)으로 이루어진 열가소적으로 가공가능한 성형 재료, 특히 첨가제 배치의 생산 방법에 관한 것이다. (K2)의 융점 또는 분해 온도 (TS)는 (K1)의 열성형 범위의 하한인 온도 (TW) 보다 약 50 ℃ 이상 더 낮으며, (K2)는 단지 (K1)과의 접촉 후에 충분히 용융된다.

Description

열가소적으로 가공가능한 성형 재료, 특히 첨가제 배치를 제조하기 위한 혼합 장치 및 방법 {Mixing Device and Methods for Producing Thermoplastically Processable Moulding Materials, Especially Additive Batches}
본 발명은 적어도 스크류식 사출성형기 S1 및 스크류식 사출성형기 S2로 구성되며, 스크류식 사출성형기 S1이 적어도 가소화 및 균질화 대역에서 가열 장치를 가지며, 스크류식 사출성형기 S2로부터의 출구가 S1의 가소화 또는 균질화 대역 내 S1의 스크류 함유 배럴에 연결되었으며, S1과 S2 사이의 연결이 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽까지 효과적인 냉각 장치를 갖는 콘넥터를 통해 이루어지는 것인 혼합 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 특히 첨가제 마스터배치로서 공지된, 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하기 위한 혼합 장치의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 성분 C2의 융점 또는 분해 온도 TM C2가 열가소성 성분 C1의 열성형 범위의 하한인 TH C1보다 약 50 ℃ 이상 더 낮고, C2의 대부분이 C1과의 접촉 후에만 용융되는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 열가소성 성분 C1 및 하나 이상의 성분 C2로부터 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있는 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치, 및 필름, 섬유 또는 성형품을 생산하기 위한 그의 용도, 및 그로부터 제조된 필름, 섬유 또는 성형품, 및 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하기 위한 첨가제 마스터배치의 용도에 관한 것이다.
열가소성 수지와 같은 유기 중합체에는 일반적으로 하나 이상의 가공 단계 중에 첨가제가 제공된다. 이들 첨가제의 예는 빛 또는 열에 의해 개시될 수 있는 산화 붕괴를 방지하기 위한 안정제, 및 촉매 잔류물의 결과인 산 잔류물을 중화시키는 산 스캐빈저, 및 염료, 난연제, 활제, 대전방지제 등이다.
열가소적으로 가공가능한 중합체가 첨가제와 혼합될 때, 주로 순수한 첨가제의 취급상의 불리함을 피하기 위해, 주로 첨가제 마스터배치로서 공지된 것을 사용한다. 이러한 첨가제 마스터배치는 열가소성 중합체로부터 제조된 것과 같은 매트릭스에 혼입될 필요가 있는 첨가제를 갖지만, 첨가제의 함량이 첨가제와 혼합되는 통상의 성형 조성물에서 보다 훨씬 더 높은 특정 성형 조성물이다. 통상의 첨가제 함량을 가진 성형 조성물은 열가소성 수지, 예를 들면 첨가제와 혼합되지 않은 것에 적정량의 첨가제 마스터배치를 첨가함으로써 제조된다.
첨가제와 혼합된 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하기에 또는 첨가제 마스터배치를 제조하기에 일반적으로 적합한 방법 및 혼합 장치는 당업자에게 공지되어 있다 [Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch, Hanser Verlag, Munich,Vienna, 26th Edition, 1995, pp. 191-246 참조].
언급된 첨가제들은 실온에서 대부분 분상 또는 액상이다. 공지된 혼합 장치 및 방법을 이용하여 열가소적으로 가공가능한 성분에 분말 형태의 이들 첨가제를 혼입할 때에는 그 사용에 따른 단점들이 있다.
예를 들면, 분진이 형성되며 그것은 때로는 건강에 유해하거나 또는 분진 폭발을 야기시킬 수 있다.
특히 첨가제 마스터배치를 제조하기 위한, 분상 첨가제의 열가소적으로 가공가능한 성분으로의 혼입은 또한 하나 이상의 첨가제 성분의 융점이, 열가소성 매트릭스의 열성형 범위의 하한인 온도, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래인 경우 근본적으로 문제점들을 일으킬 수 있다. 약 150 ℃의 융점을 가진 첨가제라도 열가소성 매트릭스의 열성형 범위의 하한 온도가 상응하는 고온, 예를 들어 약 200 ℃라면 일반적으로 문제점을 나타낼 수 있다. 첨가제의 융점이 열가소적으로 가공가능한 성분의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮다면 혼입은 특히 문제가 된다. 예를 들면, 첨가제의 융점이 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인 경우에 혼입은 특히 어렵다. 이러한 경우에서 일어나는 문제점들은 다음과 같다: 압출기를 사용하여 혼입하는데 필요한 압력을 더 이상 구성할 수 없는 것이 하나의 가능한 결과인, 그의 공급 유닛에 있는 동안의 첨가제의 조기 용융; 첨가제의 응집 및 응결; 첨가제의 불균일한 또는 부정확한 공급; 예를 들어 열가소성 성분과 저점도 용융물 형태의 첨가제 사이의 주요 점도 차이로 인한, 열가소적으로 가공가능한 성분내의 첨가제의 비균질한 분포; 주로 대기 산소에 대한 노출에 의한 과도한 가열로 인한 고체 또는 용융 상태의 첨가제의 분해 또는 변색.
이러한 유형의 첨가제 성분을 열가소성 매트릭스로 혼입하는 한가지 방법은 그의 융점 이상의 온도에서 첨가제를 액체 계량하는 것이다. 그러나, 이러한 절차는 첨가제가 그의 융점 이상에서 열적으로 안정하여야 함을 필요로 한다. 이러한 안정성이 불충분하면, 첨가제의 분해 및 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물의 변색이 일어날 가능성이 있다. 또한, 액체 공급을 위해 사용될 수 있는 유일한 공급 유닛은 정압 펌프인데, 그 이유는 그후에는 공급 과정에 필요한 압력을 발생시키기 위해 압출기를 사용할 수가 없기 때문이다.
EP 565 184 A1은 고체 혼합기 또는 압출기를 사용하여 많은 첨가제 성분을 성형하여 그후에 열가소성 중합체로 혼입될 수 있는 압축 펠렛을 제공하는 방법을 기재하고 있다. 분상 성분에 대해 기계적 압력을 발휘하여 순수하게 제조된 이러한 압축 재료는 대부분 기계적 마모에 대해 낮은 안정성을 가지며, 따라서 분진 형성의 위험성을 해소할 수가 없다. 또한, 이러한 유형의 압축 재료는 그들이 저융점 성분을 포함한다면, 특히 온난 주위 온도에서 응집 및 응결되기가 쉽다.
WO 98/13412 및 EP-A 534 235의 각각은 주 및 보조 압출기로 구성되는 것으로 하나 이상의 수 함유 성분으로부터 시작하여 충격 보강된 열가소성 수지를 제조하는데 사용되는 혼합 장치를 개시하고 있다. 사용된 첨가제가, 융점이 열가소성 매트릭스의 열성형 범위의 하한 온도 보다 훨씬 아래이거나 또는 융점이 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인 하나 이상의 성분을 포함하는 첨가제 마스터배치를 제조하는데 이와 같은 유형의 장치를 사용할 때에는, 첨가제가 열가소성 매트릭스에 공급되는 영역에서 응집 및 비균일한 공급이 일어날 수 있는 단점이 있다. 이러한 경우에, 균질한 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 얻는 것은 불가능하다.
본 발명의 목적은 다른 성분의 융점 또는 분해 온도가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한 온도, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래이거나, 또는 다른 성분의 융점 또는 분해 온도가 열가소성 성분의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮거나, 또는 다른 성분의 융점 또는 분해 온도가 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인, 하나 이상의 열가소성 성분 및 하나 이상의 다른 성분으로부터, 상기 문제점들을 일으키지 않고 균질한 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치를 제조할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는 이 목적이 시작 부분에 정의되고 아래에 더욱 상세히 설명되는 혼합 장치 및 방법에 의해 달성됨을 발견하였다.
본 발명의 혼합 장치는 적어도 스크류식 사출성형기 S1 및 스크류식 사출성형기 S2로 구성된다. 원리적으로, 혼합 장치의 구조가 언급된 스크류식 사출성형기 보다 더 많은 것을 포함하는 것이 가능할 수도 있다.
본 발명의 목적을 위하여, 스크류식 사출성형기는 일반적으로 스크류형 또는 헬릭스형 이송기 장치를 갖거나 또는 이들 이송기 장치와 동일하게 작용하는 이송기 장치를 가지며 고상, 가소성으로 변형가능한 또는 액상 재료를 가공하기에 적합한 임의의 어셈블리이다. 적합한 스크류식 기계의 예는 스크류 컴파운더, 가소화장치, 동시혼련기, 혼련 혼합기, 전단 롤 압출기 및 스크류 압출기이다. 스크류 압출기가 바람직하며, 이축 스크류 압출기가 특히 바람직하다. 적합한 스크류식 기계의 예는 문헌[Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch, Hanser Verlag, Munich, Vienna, 26th Edition, 1995, pp. 191-246 참조]에 기재되어 있다.
스크류식 사출성형기는 일반적으로 다른 기능을 갖는, 대역으로서 알려진 섹션을 갖는다. 스크류식 사출성형기의 각종 대역은 배럴 섹션 또는 스크류 세그먼트와 같이 개개의 성분과 반드시 동일하지는 않으며, 그로부터 압출기와 같은 스크류식 사출성형기가 어셈블링된다. 대역은 일반적으로 다수의 성분으로 구성된다. 기능에 따라서, 개개의 대역은 다른 길이 또는 체적과 같은 다른 치수를 가질 수 있다.
스크류식 사출성형기는 일반적으로 하기하는 대역 중 하나 이상을 갖는다. 그러나, 이들 이외에 스크류식 사출성형기는 기능이 아래에 명확히 설명되어 있지 않는 대역을 가질 수도 있다.
본 발명의 목적을 위하여, 공급 대역은 열가소적으로 가공가능한 중합체와 같은 하나 이상의 성분이 스크류식 사출성형기에 공급되는 스크류식 사출성형기의 섹션이다. 이러한 도입은 예를 들면, 스크류식 사출성형기 내의 상부 개방부와 그위에 놓여진 호퍼로 구성된 공급 장치를 이용하여 일어날 수 있으므로 공급될 성분이 중력을 이용하여 스크류식 사출성형기로 통과할 수 있게 된다. 그러나, 공급 장치는 또한 재료를 이송하는 스크류 또는 예를 들면, 공급될 성분이 스크류식 사출성형기의 공급 개구를 통해 압축되게 하는 압출기로 구성될 수도 있다. 공급 목적에 적합한 압출기의 예는 맞물린 이방향 회전 스크류가 있는 이축 스크류 압출기이다. 펌프는 또한 액체 성분에 대한 적합한 공급 장치이다. 대부분의 공급 장치는 자동적으로 작동된다. 공급 대역이 다수의 공급 개구를 포함한다면, 이들 배열의 예는 스크류식 사출성형기의 종축을 따라서, 스크류식 사출성형기 둘레 주위의 원내에 또는 스크류식 사출성형기 주위의 가상 나선을 따라서 연속적이다.
본 발명의 목적을 위하여, 가소화 대역은 성분이 열성형가능한, 대부분 용융된 또는 가소성으로 변형가능한 상태로 되는 스크류식 사출성형기의 섹션이다. 이것은 일반적으로 가열시키거나 또는 기계적 에너지를 도입함으로써 이루어진다. 기계적 에너지를 도입하기 위하여, 가소화 요소로서 당업자에게 공지된 성분, 예를 들면 좁거나 넓은 이송용 또는 비이송용 혼련 디스크를 가진 혼련 블록, 이송 방향의 매우 작은 피치 값을 가진 스크류 요소, 이송 방향에 대해 반대로 작동하는 피치 값을 가진 스크류 요소 또는 이들 유형의 요소의 조합을 사용할 수가 있다. 가소화 대역 내의 가소화 요소의 특성, 수 및 크기의 선택은 중합체 혼합물의 성분, 특히 성분의 점도, 연화점 및 혼화성에 좌우된다.
본 발명의 목적을 위하여, 균질화 대역은 하나 이상이 그의 열성형가능한 상태인 하나 이상의 성분들이 균질화되는 스크류식 사출성형기의 섹션이다. 이러한 균질화는 대부분 혼합, 혼련 또는 전단에 의해 일어난다. 적합한 혼합, 혼련 및 전단 요소의 예는 가소화 요소로서 상기한 장치이다.
본 발명의 목적을 위하여, 계량 대역은 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 예를 들면 첨가제 마스터배치가 스크류식 사출성형기로부터의 배출을 위해 제조되어 출구를 통과하는 스크류식 사출성형기의 섹션이다. 계량 대역은 주로 재료를 이송하기 위한 스크류 및 경계가 정해진 출구에 의해 종결되는 밀폐 배럴 섹션으로 구성된다.
이용된 출구는 바람직하게는 다이 헤드, 예를 들면 다이 플레이트 또는 다이 어레이를 포함하며, 여기서 다이는 원형 (천공 플레이트), 슬롯 형태 또는 일부 다른 형태일 수 있다. 다이 플레이트로부터 압출물로서 배출된 생산물은 일반적으로 예를 들면 물에서 냉각되고 펠렛화된다. 특별히 슬롯 다이가 사용된다면 주사위 모양으로 절단된 펠렛이 생산될 수 있다.
특별한 하나의 실시태양에서, 일반적으로 압출물 인취 장치, 수조 및 펠렛화기가 조합된 상기한 다이 어레이 대신에, 수중 펠렛화가 이어지는 특별한 다이 헤드가 사용된다. 여기서, 액상 또는 소성 재료는 둥근, 바람직하게는 원형 호울이 있는 다이 플레이트를 통과하고, 회전 칼을 사용하여 수중 절단에 의해 분리되고 수중 냉각되어 재료가 경화되어 다양한 원형도를 가진 비드가 생산된다. 호울의 통상적인 배열은 둥글지 않은 호울 형태를 가진 비원형 배열이다.
또다른 실시태양에서, 다이 어레이를 통한 배출, 수조 냉각 및 펠렛화 대신에, 다이 헤드에서 빠져나온 액상 또는 소성 재료가 액체에 의해 냉각되지 않고 분쇄(펠렛화)되고 단기간의 공기 냉각 후 다이 헤드로부터 배출된 후에 여전히 고온인, 다이 상 절단 방법이 이용된다. 결과 펠렛은 그후에 더 냉각되거나 또는 필요시에 추가의 가공 중에 냉각된다.
첨가제 마스터배치는 바람직하게는 펠렛 형태로 제조된다. 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물이 첨가제 마스터배치가 아니지만 이러한 가공 단계에 의해 모든 첨가제를 목적하는 용도에 적합한 양으로 포함한다면, 재료가 고온인 동안 추가의 가공을 수행하거나 또는 시트, 필름, 파이프 또는 프로파일의 직접적인 압출을 수행하는 것이 유리하다.
또다른 특별한 실시태양에서, 계량 대역은 스크류식 사출성형기로부터 빠져나온 액상 또는 소성 재료를 여과하기 위한, 다이 헤드의 상류에 위치된 장치를 갖는다. 연속 용융 여과를 위한 이러한 유형의 장치는 당업자에게 공지되어 있으며 시판된다. 필요시에, 필터 유닛을 통과하는데 필요한 용융압을 구성하기 위해 계량 대역과 용융 여과 사이에 이송 시스템, 예를 들면 용융 펌프 또는 스크류 이송기를 설치할 수가 있다.
여과 장치로부터 빠져나온 액상 또는 소성 재료는 상기한 바와 같이 펠렛화되거나 또는 다른 방법으로 더 가공된다.
스크류식 사출성형기는 이들 이외에 다른 대역, 예를 들면 가스상 구성성분을 소산시키기 위한 탈기 또는 탈가스 대역, 또는 물 또는 다른 물질일 수 있는 액상 구성성분을 제거 및 배출하기 위한 압착 대역 또는 탈수 대역을 포함할 수 있다. 탈가스 대역, 압착 대역 및 탈수 대역은 적절한 장치의 설계 및 배열에 대해 WO 98/13412에 기재되어 있으며 언급된 공보는 이러한 특징에 대하여 본원에 참고로 포함되어 있다.
스크류식 사출성형기의 섹션은 또한 상기한 대역을 2개 이상 조합할 수 있다. 예를 들어 또다른 물질이 압출기의 균질화 대역내로 공급된다면, 균질화 대역은 동시에 공급 대역으로서 기능한다. 마찬가지로, 언급된 다른 대역은 스크류식 사출성형기의 한 섹션 내에 동시에 존재할 수 있다.
개개의 대역은 서로로부터 분명히 공간적 구분될 수 있거나 또는 서로 연속적으로 전이될 수 있다. 예를 들면, 압출기에서 가소화 대역으로부터 균질화 대역으로의 전이가 항상 분명히 공간적 구분될 수 있는 것은 아니다. 종종 두 대역 사이에 연속적인 전이가 있다.
공지된 바와 같이, 스크류식 사출성형기, 예를 들면 압출기의 각종 대역은 이송 방향을 따라서 이상적인 온도 프로파일을 설정하기 위해 개별적으로 가열되거나 또는 냉각될 수 있다. 적합한 가열 및 냉각 장치는 당업자에게 공지되어 있다. 언급될 수 있는 가열 장치의 예는 직접 화염 적용, 전기 히터 스트립, 및 열전달 유체, 예를 들면 물, 실리콘유, 파라핀 또는 열전달에 적합한 기타 유기 화합물, 무기 용융염, 예를 들면 질산 나트륨/질산 칼륨 혼합물, 또는 저융점 금속 합금, 또는 증기와 같은 가스의 흐름이 통과되는 가열 재킷 또는 가열 파이프이다. 전기적 가열 및 유체 흐름이 통과되는 가열 재킷 또는 가열 파이프가 바람직하다.
적합한 냉각 장치의 예는 공기 냉각 시스템, 펠타이어 (Peltier) 요소 및 열을 소산시키는데 적합한 유체, 예를 들면 물, 염 용액, 염수 또는 저융점 유기 화합물 흐름이 통과하는 냉각 파이프 또는 냉각 재킷이다. 유체 흐름이 통과되는 냉각 파이프 또는 냉각 재킷이 바람직하다.
임의의 특별한 경우에 선택될 온도 및 개개의 대역의 공간적 치수는 성분들의 화학적 및 물리적 특성 및 그의 정량적 비에 따라서 상이하다.
본 발명에 따라서, 스크류식 사출성형기 S1은 하나 이상의 공급 대역, 하나 이상의 가소화 대역 및 하나 이상의 균질화 대역을 갖는다.
스크류식 사출성형기 S1은 적어도 가소화 및 균질화 대역 내에 가열 장치를 갖는다. 공급, 계량 또는 탈가스 대역과 같은 S1의 다른 대역도 또한 가열 장치를 가질 수 있다. 계량 대역은 가열 장치를 갖는 것이 바람직하다. 가소화 또는 균질화 대역 이외의 S1의 대역은 또한 냉각 장치를 가질 수 있다. S1의 공급 대역은 냉각 장치를 갖는 것이 바람직하다.
스크류식 사출성형기 S2는 일반적으로 하나 이상의 공급 대역을 갖는다. 하나의 바람직한 실시태양에서, S2의 공급 대역은 탈가스 개구를 갖는다.
스크류식 사출성형기 S2는 가열 또는 냉각 장치가 있도록 또는 없도록 설계될 수 있다. 하나, 하나를 넘는 또는 모든 S2의 대역은 냉각 장치를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 혼합 장치에서, S2로부터의 출구는 S1의 가소화 또는 균질화 대역 내 S1의 스크류 함유 배럴에 연결되어 있다. 연결은 바람직하게는 S1의 균질화 대역에서 이루어진다. S1과 S2 사이의 연결이 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽까지 효과적인 냉각 장치를 갖는 콘넥터에 의해 이루어지는 것이 중요하다.
본 발명의 목적을 위하여, 스크류 함유 배럴은 스크류 요소가 회전하거나 또는 그 안에서 가공될 재료가 이송되는 스크류식 사출성형기의 내부의 공간이다. 스크류 함유 배럴의 내벽은 가공될 재료와 접촉되는 스크류식 사출성형기의 케이싱의 벽이다.
콘넥터는 전달 부분과 같은 분리 성분일 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 위하여 용어 "콘넥터"는 또한 S2가 직접 부착될 수 있는, 플랜지 또는 스크류 콘넥터와 같은 S1에 고정된 장치를 포함한다. 그러한 경우에, S1 및(또는) S2에 고정된 콘넥터는 자체적으로 S1의 스크류 함유 배럴, 예를 들면 완전 또는 부분 냉각되는 배럴 섹션의 내벽까지 효과적인 냉각 장치를 갖는다.
언급된 냉각 장치는 또한 콘넥터를 냉각시키는데 적합하다.
S1의 공급 대역을 제외하고는, S1에 대해 선택된 온도는 일반적으로 S1에서 가공될 열가소적으로 성형가능한 성분의 열성형 범위의 하한 보다 훨씬 높다. 이는 일반적으로 S1의 공급 대역을 제외하고는 S1의 온도가 가공될 열가소성 수지의 연화점과 동일하거나 또는 그 보다 높은 것을 의미한다. 여기서 선택되는 온도는 바람직하게는 50 ℃ 이상, 특히 바람직하게는 60 ℃ 이상 만큼 연화점 보다 더 높다. 이러한 온도 데이타 및 스크류식 사출성형기에 대해 아래에 제공된 것은 항상 출발 물질 또는 생산물과 접촉되는 스크류식 사출성형기의 부분, 예를 들면 압출기의 스크류 함유 배럴의 내벽의 온도를 기준으로 한다. 온도 범위의 상한은 사용된 열가소적으로 가공가능한 성분의 특성 및 존재하는 임의의 다른 선택적 성분에 좌우된다. 성분을 손상시키지 않는 온도가 바람직하다. 일반적으로 선택되는 온도는 150 내지 400 ℃, 바람직하게는 160 내지 350 ℃의 범위이다. S1의 공급 대역은 이 대역에서 응결된 침전물의 형성을 방지하기 위하여 일반적으로 공급되는 재료의 융점 또는 연화점 미만의 온도에서 유지된다.
스크류식 사출성형기 S2 및(또는) 콘넥터에 대한 온도는 일반적으로 S2에서 가공되는 성분의 배출 온도가 이들 성분이 S2로부터 배출될 때 주로 고체 형태가 되도록 충분히 낮게 선택된다. 그러므로, 외부 열이 일반적으로 S2에 도입되지 않는다. 오히려, S2의 스크류 함유 배럴 및(또는) 콘넥터가 공급될 성분의 융점 아래, 예를 들면 실온으로 냉각되도록, 언급된 방법에 의해 또는 공지된 방법에 의해 냉각이 적용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 혼합 장치의 한가지 중요한 특성은 S1과 S2 사이의 연결이 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽까지 효과적인 냉각 장치를 갖는 콘넥터에 의해 이루어지는 것이다. 본 발명에 따라서, 콘넥터는 연결점의 영역 내의 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 냉각된다. 예를 들면, 콘넥터의 온도는 약 60 ℃를 초과하지 않고, 바람직하게는 50 ℃를 초과하지 않고, 특히 바람직하게는 30 ℃를 초과하지 않는 반면, 연결점의 영역 내의 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽 온도는 약 110 ℃ 초과, 바람직하게는 130 ℃ 초과, 특히 바람직하게는 150 ℃ 초과이다. 특별한 경우에 선택될 온도는 혼합될 성분 C1 및 C2에 좌우된다.
본 발명의 혼합 장치의 다른 중요한 특성은 S2로부터 S1로의 전이 시에 S2의 스크류가 S1에 의해 발휘되는 압력에 대항하여 이송이 일어나도록 충분히 높은 압력을 발생시키는 것이다. 예를 들면, S2로부터 S1로의 전이 경로를 따라서 S2의 스크류가 단일 날개이고(이거나) 점점 밀접하게 위치한 날개들을 가질 수 있다.
하나의 바람직한 실시태양에서, 주 압출기로서 알려진 것이 스크류식 사출성형기 S1으로서 사용되며 보조 압출기로서 알려진 것이 스크류식 사출성형기 S2로서사용된다.
키트 원리를 적용하고 시판되는 압출기 성분을 사용함으로써 본 발명의 압출기 각각의 배열을 구성하는데 비용이 절감될 수 있다. 이러한 유형의 성분은 그의 조합된 배럴 섹션에 따라 디자인이 다양한 스크류 섹션과 같이 "섹션"으로서 알려진 형태로 판매되며 이들은 압출기의 정확한 매칭으로 특정 컴파운딩 작업을 가능하게 한다.
주 및(또는) 보조 압출기로서, 일축 스크류 압출기 또는 맞물려 동방향 회전하거나, 또는 맞물려 이방향 회전하거나, 또는 맞물리지 않은 이축 스크류 압출기를 사용할 수 있다. 이축 스크류 압출기는 바람직하게는 주 및(또는) 보조 압출기로서 사용된다. 동방향 회전하는 맞물림 이축 스크류 압출기가 특히 바람직하다.
공급 대역의 영역에서 또한 존재하는 임의의 탈기 또는 탈가스 대역에서, 주 및(또는) 보조 압출기의 압출기 스크류는 일반적으로 표준 이송 목적을 위한 스크류 디자인을 갖는다. 보조 압출기의 모든 대역은 바람직하게는 표준 이송 목적을 위한 스크류를 갖는다. 본 출원의 목적을 위하여, 표준 이송 목적을 위해 설계된 스크류는 주로 "에르드멘저 (Erdmenger)" 윤곽 (완전 자기청정)을 가진 요소, 트러스트 연부 요소, 사다리꼴 윤곽을 가진 요소, 직사각형 윤곽을 가진 요소 또는 이들 요소의 조합으로 구성된다. 존재하는 임의의 탈가스 대역의 탈가스 개구는 또한 필요시에 공업계에서 일반적인 충진 스크류를 갖지만 이는 일반적으로 필수적인 것은 아니다.
바람직한 한 실시태양에서, 주 압출기는 가소화 및 균질화 대역이 주로 혼련요소, 혼합 요소 및 전단 요소를 갖는 스크류 압출기이다. 이들 혼련 요소, 혼합 요소 및 전단 요소의 선택은 열가소성 및 기타 성분의 유변학에 좌우된다. 적합한 혼합 요소, 혼련 요소 및 전단 요소는 상기되어 있다.
사용된 주 및(또는) 보조 압출기는 얕은 날개, 중간 깊이 날개 또는 깊은 날개 스크류 ("딥-아웃 스크류")를 가질 수 있다. 사용될 스크류의 날개 깊이는 기계의 유형에 좌우된다. 특별한 경우에 사용될 기계의 유형은 특별한 작업에 좌우된다.
주 및(또는) 보조 압출기의 스크류 상의 날개의 수는 다양할 수 있다. 보조 압출기의 경우, 주 압출기로의 전이시에 단일 날개 스크류를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 이중 날개 스크류를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 다른 수의 날개를 갖는 스크류, 예를 들면 단일 날개 또는 삼중 날개 스크류, 또는 다른 수의 날개가 있는 섹션을 갖는 스크류를 사용하는 것이 가능하다.
주 및(또는) 보조 압출기에 대한 스크류 회전 속도는 광범위하게 변화될 수 있다. 비교적 높은 회전 속도를 사용하는 것이 바람직하다. 주 및(또는) 보조 압출기의 스크류에 대한 적합한 회전 속도는 서로 독립적으로 50 내지 1200 rpm, 바람직하게는 100 내지 1000 rpm, 특히 바람직하게는 400 내지 900 rpm이다.
하나의 바람직한 실시태양에서, 본 발명의 혼합 장치는 하나의 주 압출기 및 하나의 보조 압출기로 구성되며, 주 압출기는 수 냉각에 의해 거의 실온으로 냉각되는 공급 대역을 가지며 또한 150-400 ℃로 가열되는 가소화 대역, 균질화 대역 및 계량 대역을 가지며 50 내지 1200 rpm에서 동방향 회전하는 이축 스크류가 장치되어 있다. 주 압출기의 이축 스크류는 이중 날개 디자인을 가지며, 공급 및 계량 대역에서 규정 이송 요소를, 가소화 및 균질화 대역에서 혼합, 혼련 및(또는) 전단 요소를 갖는다. 주 압출기의 균질화 대역의 영역에는, 바람직하게는 그의 출구를 통해 주 압출기의 스크류 함유 배럴에 부착된 보조 압출기가 있다. 보조 압출기의 주 압출기로의 연결은 주 압출기의 스크류 함유 배럴의 내벽까지 효과적인 수냉각을 갖는 전달 부분을 통해 일어나므로 주 압출기로의 연결점의 영역에서 전달 부분은 연결점의 영역 내의 주 압출기의 스크류 함유 배럴의 내벽 보다 50 내지 350 ℃ 더 냉각된다. 보조 압출기는 예를 들면 실온으로 완전히 수냉각되는 것이 바람직하다. 보조 압출기는 주 압출기에 의해 발휘되는 용융압에 대하여 이송이 일어나는 보조 압출기로부터 주 압출기로의 전이 시에 충분히 높은 압력을 발생시키는, 약 50 내지 1200 rpm에서 동방향 회전하는 이축 스크류가 장치되는 것이 유리하다. 보조 압출기의 이축 스크류는 주 압출기로의 전이 시에 단일 날개 디자인을, 다른 영역에서는 이중 날개 디자인을 가지며 표준 이송 스크류 요소를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 혼합 장치는 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치로서 공지된 것을 제조하는데 적합하다. 그들은 성분 C2의 융점 또는 분해 온도 TM C2가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한인 온도 TH C1, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래이거나, 또는 TM C2가 C1의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮거나, 또는 TM C2가 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인, 하나 이상의 열가소성 성분 C1 및 하나 이상의 성분 C2로부터, 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치를 제조하는데 아주 특히 적합하다.
성분 C2의 융점 또는 분해 온도 TM C2가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한인 온도 TH C1, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래이거나, 또는 TM C2가 C1의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮거나, 또는 TM C2가 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인, 하나 이상의 열가소성 성분 C1 및 하나 이상의 성분 C2로부터 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치를 제조하기 위한 본 발명의 방법이 아래에 기재되어 있다. 본 발명의 방법에서, 성분 C1은 TH C1이상의 온도로 가열되고, 성분 C2는 TM C2아래의 온도로 냉각되는 공급 유닛을 통해 공급되고, 성분 C1 및 C2의 혼합이 일어나고, 생성된 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물 또는 첨가제 마스터배치는 임의의 성형 공정 후에 TH C1아래로 다시 냉각되며, 실질적인 특징은 C2의 대부분이 C1과의 접촉 후에만 용융된다는 것이다.
원리적으로, 임의의 열가소적으로 가공가능한 재료가 열가소성 성분 C1으로서 적합하다.
언급될 수 있는 예는 비결정질 또는 반결정질 열가소성 중합체, 예를 들면 폴리올레핀, 예를 들면 저점도 또는 고점도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀 공중합체, 폴리올레핀 블록 중합체, 폴리올레핀 왁스, 폴리카보네이트, 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 예를 들면 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 생분해성 중합체, 예를 들면 폴리락티드, 폴리카프로락톤, 또는 테레프탈산, 아디프산 및 부탄디올로부터 제조된 지방족-방향족 코폴리에스테르, 예를 들면 폴리옥시메틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리케톤 및 폴리아미드, 및 이들 열가소성 수지의 혼합물이다. 성분 C1으로서 사용될 수 있는 다른 재료는 열가소성 엘라스토머, 예를 들면 열가소성 폴리우레탄 (TPU)이다.
비결정질 중합체가 일반적으로 바람직하다. 언급될 수 있는 예는 폴리메틸 메타크릴레이트; 메틸 메타크릴레이트 및 (메트)아크릴산의 동족성 C2-C8-알킬 에스테르로부터 제조된 공중합체; 스티렌 및 아크릴로니트릴로부터 제조된 공중합체 (SAN 중합체), 또는 스티렌 및 메틸 메타크릴레이트, 말레산 무수물, α-메틸스티렌, 고리-알킬화 또는 고리-염소화 스티렌, 및 부타디엔으로부터 제조된 공중합체, 예를 들면 스티렌-부타디엔 공중합체 및 스티렌-부타디엔 블록 공중합체; 폴리스티렌; 폴리비닐 클로라이드; 비닐 클로라이드와 비닐리덴 클로라이드, 프로필렌 및비닐 에스테르의 공중합체; 바람직하게는 폴리메틸 메타크릴레이트 및 SAN 중합체, 및 폴리스티렌 및 관련 공중합체이다.
성분 C1으로서 사용될 수 있는 다른 중합체는 스티렌/말레산 무수물, 스티렌/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/말레산 무수물/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/메틸 메타크릴레이트/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/메틸 메타크릴레이트, 스티렌/메틸 메타크릴레이트/말레산 무수물, 메틸 메타크릴레이트/이미드화 말레산 무수물, 스티렌/이미드화 메틸 메타크릴레이트, 이미드화 폴리메틸 메타크릴레이트, 및 이들 중합체의 혼합물을 기재로 하는 공중합체이다.
언급된 모든 열가소성 성분 C1에서, 스티렌의 일부 또는 모두는 α-메틸스티렌에 의해, 또는 고리-알킬화 스티렌에 의해, 또는 아크릴로니트릴에 의해 대체될 수 있다. 최종 언급된 성분 C1 중에서, α-메틸스티렌/아크릴로니트릴, 스티렌/말레산 무수물 또는 스티렌/메틸 메타크릴레이트를 기재로 한 것, 및 이미드화 말레산 무수물과의 공중합체가 바람직하다.
C1은 또한 다수의 열가소적으로 가공가능한 재료의 혼합물일 수도 있다. C1은 또한 하기 모든 재료의 혼합물이 열가소적으로 가공가능하다면, 하나 이상의 열가소적으로 가공가능한 재료로부터 또한 자체로는 열가소적으로 가공가능하지 않은 하나 이상의 재료로부터 제조된 혼합물일 수도 있다.
용융 압출에 의해 제약 제품, 식물 처리 제품, 사료 및(또는) 영양제를 제조하는데 중합성 결합제로서 사용되는 성분 C1의 예는 중합체, 공중합체, 셀룰로오스 유도체, 수크로오스, 전분, 전분 유도체, 개질 전분, 또는 상기 재료들의 혼합물,예를 들면 폴리비닐피롤리돈 (PVP), N-비닐피롤리돈 (NVP) 및 비닐 아세테이트 또는 비닐 프로피오네이트의 공중합체, 비닐 아세테이트 및 크로톤산의 공중합체, 부분 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리히드록시알킬 아크릴레이트, 폴리히드록시알킬 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트 (Eudragit 등급), 메틸 메타크릴레이트 및 아크릴산의 공중합체, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐포름아미드 (적절하다면 부분적으로 또는 완전히 가수분해됨), 유리 전이 온도 Tg > 20 ℃를 가진 수팽윤성 폴리우레탄, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 에테르, 특히 메틸셀룰로오스 및 에틸셀룰로오스, 히드록시알킬셀룰로오스, 특히 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시알킬알킬셀룰로오스, 특히 히드록시프로필에틸셀룰로오스, 셀룰로오스 프탈레이트, 특히 셀룰로오스아세테이트 프탈레이트 및 히드록시프로필메틸셀룰로오스 프탈레이트, 및 만난, 특히 갈락토만난이다. 이들 중에서, 폴리비닐피롤리돈, N-비닐피롤리돈 및 비닐 에스테르의 공중합체, 폴리히드록시알킬 아크릴레이트, 폴리히드록시알킬 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 알킬셀룰로오스 및 히드록시알킬셀룰로오스가 특히 바람직하다.
중합성 결합제는 일반적으로 180 ℃ 아래, 바람직하게는 130 ℃ 아래에서 모든 성분들의 전체 혼합물 내에서 연화 또는 용융되며, 그렇게 형성된 혼합물은 소성 물질이다. 연화점 또는 융점은 필요시에 약물학적으로 허용되는 것과 같은 통상의 가소화 보조제에 의해 낮추어진다. 중합성 결합제로서 작용하는 이러한 성분 C1에 혼입되는 물질의 예는 저융점 또는 감열성 활성 성분, 예를 들면 제약 활성성분, 효소 또는 비타민이다.
언급된 성분 C1의 제조는 당업자에게 공지되어 있거나 또는 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다.
열가소성 재료의 열성형 범위는 그것이 열가소적으로 가공될 수 있는 온도 범위를 의미한다. 이상적인 경우에, 열성형 범위의 하한 (예를 들면, 화합물의 융점)에 대해 정확히 한정된 온도가 제공될 수 있다. 그러나, 대부분 정확히 한정된 온도 한계에 의해 열성형 범위를 특징화할 수가 없다. 오히려, 가열 시에 고체 상태에서 소성 상태, 즉 재료가 열성형될 수 있는 상태로의 열가소성 연속 전이가 관찰되는 예가 발견된다. 본 발명의 목적을 위하여, C1의 열성형 범위의 하한인 TH C1은 예를 들면 비-열성형가능한 고체로부터 재료가 소성이고 열성형가능한 영역으로의 전이가 일어나는 온도 또는 온도 범위이다. 열가소성 재료의 열성형 범위의 상한 온도는 주로 상당한 분해, 붕괴, 변색 등이 관찰되지 않는 최고 온도에 의해 제공된다. 다시 말하면, 대부분 정확한 온도를 제공하는 것이 불가능하다. 오히려, 관찰되는 온도로 인한 임의의 역효과 없이 예를 들면 기계적 응력 또는 가공 시간에 따라서 열성형이 가능한 온도 범위가 있다.
예를 들면, 반결정질 열가소성 수지에 대한 TH C1은 미소결정의 융점 부근에 있다. 여기서의 예는 약 130 내지 146 ℃에서의 고밀도 폴리에틸렌의 미소결정의 융점이며, 고밀도 폴리에틸렌에 대한 열성형 범위는 일반적으로 약 120 내지 300℃이다. 이러한 유형의 또다른 예는 문헌[Franck/Biederbick, Kunststoff-Kompendium, Vogel Buchverlag Wurzburg, 2nd Edition, 1988, pp. 252-256]을 참조할 수 있다.
비결정질 열가소성 수지의 경우, TH C1은 일반적으로 유리 전이 온도 Tg보다 약간 높다. 예를 들면, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (SAN)의 유리 전이 온도는 약 106 ℃이며, SAN에 대한 열성형 범위는 일반적으로 약 110 내지 >300 ℃이다. 이러한 유형의 또다른 예는 문헌[Franck/Biederbick, Kunststoff-Kompendium, Vogel Buchverlag Wurzburg, 2nd Edition, 1988, pp. 263-266]을 참조할 수 있다.
적합한 성분 C2의 예는 그의 TM C2가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한인 온도 TH C1, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래이거나, 또는 그의 TM C2가 C1의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮거나, 또는 그의 TM C2가 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인, 중합체 가공에 통용되는 첨가제 및 보조제이다. 다수의 이들 재료의 혼합물도 또한 적합하다.
성분 C2로서 적합한 화합물의 예는 다음 부류에 속하는 것이다:
- 일차 항산화제, 예를 들면 입체 장해 페놀;
- 이차 항산화제, 예를 들면 포스파이트, 포스포나이트, 티오에스테르;
- 유기 또는 무기 산 스캐빈져;
- 광안정화 첨가제, 예를 들면 UV 흡수제 및 입체 장해 아민.
통용되는 일차 항산화제의 예는 입체 장해 페놀, 예를 들면 비결정질 또는 결정질 형태의 테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시메틸]메탄, 옥타데실 3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트, 1,3,5-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, [1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 및 p-크레솔 및 디시클로펜타디엔으로부터 제조된 부틸화 반응 생성물이다.
사용될 수 있는 비결정질 테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시메틸]메탄의 예는 에니켐 신테시스 (Enichem Synthesis)의 상품명 아녹스 (Anox) 20 AM 제품이다.
사용될 수 있는 결정질 테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시메틸]메탄의 예는 에니켐 신테시스의 상품명 아녹스 20 또는 시바-가이기 (Ciba-Geigy)의 이르가녹스 (Irganox) 1010 제품이다.
사용될 수 있는 옥타데실 3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트의 예는 에니켐 신테시스에 의해 판매되는 아녹스 PP18 또는 시바-가이기의 이르가녹스 1076 제품이다.
사용될 수 있는 1,3,5-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트의 예는 에니켐 신테시스에 의해 판매되는 아녹스 1C-14 제품이다.
사용될 수 있는 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠의 예는 시바-가이기의 이르가녹스 1330 제품이다.
사용될 수 있는 600 내지 700 g/mol의 평균 몰 질량을 가진, p-크레솔 및 디시클로펜타디엔으로부터 제조된 부틸화 반응 생성물의 예는 굳이어 타이어 & 러버 캄파니 (Goodyear Tire & Rubber Company)로부터 판매되는 윙스테이 (Wingstay) L이다.
주로 사용되는 이차 항산화제의 예는 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리틸 디포스파이트 및 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)4,4'-비페닐일렌디포스포나이트이다.
사용될 수 있는 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트의 예는 에니켐 신테시스에 의해 판매되는 알카녹스 240 또는 시바-가이기의 이르가포스 168 제품이다.
사용될 수 있는 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리틸 디포스파이트의 예는 제네랄 일렉트릭 (General Electric)에 의해 판매되는 울트라녹스 (Ultranox) 626 제품이다.
사용될 수 있는 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)4,4'-비페닐일렌디포스포나이트의 예는 산도즈 (Sandoz)에 의해 판매되는 산도스탭 (Sandostab) PEPQ 제품이다.
주로 사용되는 티오에스테르의 예는 디라우릴 3,3'-티오디프로피오네이트 (Ciba-Geigy 제품인 Irganox PS 800) 및 디스테아릴 티오디프로피오네이트 (DSTP)(Ciba-Geigy 제품인 Irganox PS 802)이다.
주로 사용되는 산 스캐빈저의 예는 스테아레이트, 특히 스테아르산 칼슘, 아연, 마그네슘 또는 알루미늄; 산화물, 특히 산화 아연, 산화 마그네슘 또는 산화 티탄; 합성 또는 천연 카보네이트, 예를 들면 탄산 칼슘, 및 히드로탈사이트이다.
언급된 화합물은 당업자에게 공지되어 있으며 자유롭게 판매된다. 화학식 Mg6Al2(OH)16(CO3)·4H2O를 갖는 히드로탈사이트는 교와 (Kyowa)로부터 상품명 DHT4A로 판매된다.
주로 사용되는 광안정화 첨가제의 예는 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조-트리아졸 및 2-히드록시-4-옥틸옥시벤조페논이다.
사용될 수 있는 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조-트리아졸의 예는 에니켐 신테시스의 우바졸 (Uvazol) 236 또는 시바-가이기의 티누빈 326이다.
사용될 수 있는 2-히드록시-4-옥틸옥시벤조페논의 예는 시바-가이기의 치마소브 (Chimassorb) 81이다.
주로 사용되는 광안정화 첨가제의 다른 예는 입체 장해 첨가제, 예를 들면 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 및 폴리(N-β-히드록시에틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-히드록시피페리딜 숙시네이트)이다.
사용될 수 있는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트는 에니켐 신테시스의 우바셉 (Uvaseb) 770 또는 시바-가이기의 티누빈 770이다.
사용될 수 있는 폴리(N-β-히드록시에틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-히드록시피페리딜 숙시네이트)는 시바-가이기의 티누빈 622이다.
그러나, C2는 또한 그의 TM C2가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한인 TH C1, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래이거나, 또는 그의 TM C2가 C1의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮거나, 또는 그의 TM C2가 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역이라면, 왁스, 올리고머 또는 중합체, 예를 들면 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 (EPDM) 고무 또는 스티렌-부타디엔 블록 공중합체일 수도 있다.
C2의 다른 예는 저융점 또는 감열성 활성 성분, 예를 들면 제약학적 활성 성분, 효소 또는 비타민이다. 이것은, 예를 들면 중합성 결합제로서 작용하는 상기한 성분 C1에 혼입되고 용융 압출에 의해 더 가공되어 정제 또는 유사한 투여 형태를 제공할 수 있다.
언급된 성분 C2는 일반적으로 정의된 융점 TM C2를 갖는다. 그러나, 특히 C2가 다수의 재료의 혼합물인 경우, 정의된 융점 대신에, C2가 가열될 때 고체 상으로부터 액체, 소성, 변형성, 점성 또는 유동성 상으로의 전이가 일어나는 온도 범위가 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 그러한 경우에 TM C2는 상기한 전이가 일어나는 온도 범위이다. 점성 재료의 혼합물의 경우에, TM C2는 종종 최저 융점 화합물의융점에 해당한다.
TM C2는 성분 C2의 융점이 아니라, 성분 C2가 충분히 분해되기 시작하여 예를 들면 제약학적 활성 성분의 경우 그의 기능이 손상되거나 또는 본 발명의 첨가제 마스터배치 또는 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물의 품질이 예를 들면 변색에 의해 역효과를 얻는 온도일 수도 있다.
본 발명의 열가소성 성형 조성물의 제조 방법은, C1 및 C2의 총 중량을 기준으로 하여, 일반적으로 80 내지 99.99 중량%의 C1 및 0.01 내지 20 중량%의 C2, 바람직하게는 90 내지 99.99 중량%의 C1 및 0.01 내지 10 중량%의 C2, 특히 바람직하게는 95 내지 99.99 중량%의 C1 및 0.1 내지 5 중량%의 C2, 특히 97 내지 99.9 중량%의 C1 및 0.1 내지 3 중량%의 C2를 사용할 수 있다.
본 발명의 방법이 첨가제 마스터배치를 제조하는데 사용된다면, C2의 함량은 일반적으로 훨씬 더 높다. 첨가제 마스터배치를 제조하기 위해서는, C1 및 C2의 총 중량을 기준으로 하여, 일반적으로 30 내지 99 중량%의 C1 및 1 내지 70 중량%의 C2, 바람직하게는 40 내지 99 중량%의 C1 및 1 내지 60 중량%의 C2, 특히 바람직하게는 50 내지 98 중량%의 C1 및 2 내지 50 중량%의 C2, 특히 55 내지 95 중량%의 C1 및 5 내지 45 중량%의 C2를 사용할 수 있다.
본 발명의 방법에서 또한 바람직하게는 열가소성 성형 조성물을 제조하는 본 발명의 방법에서, 중합체의 가공시에 성분 C1 및(또는) C2는 C2의 정의 내에 속하지 않는, 통상의 첨가제 및 보조제, 및 엘라스토머, 예를 들면 충격 보강제를 포함할 수 있다. 첨가제 마스터배치는 일반적으로 C2의 정의 내에 속하지 않는 다른 첨가제를 갖지 않으며, 이는 대부분 불필요한데, 그 이유는 열가소성 성형 조성물이 첨가제 마스터배치의 사용에 의해 제조될 때 원하는 임의의 첨가제가 적절한 경우 이러한 가공 단계 중에 혼입될 수 있기 때문이다. 이러한 이유로, 첨가제 마스터배치 자체가 C2의 정의 내에 속하지 않는 다른 첨가제를 포함할 유일한 경우는, 예를 들어 첨가제 마스터배치가 예를 들어 UV 광 또는 열에 대해 안정화를 필요로 하는 경우이다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 열가소성 성형 조성물에서, C2의 정의 내에 속하지 않는 첨가제 및 보조제의 비율은, 사용된 모든 재료의 총 중량을 기준으로 일반적으로 0 내지 60 중량%, 바람직하게는 30 중량% 이하이다. 각각의 특별한 경우에서의 첨가제 또는 보조제의 실제 사용량은 첨가제 또는 보조제의 특성 및 기능에 크게 좌우된다.
C2의 정의 내에 속하지 않는 일반적인 첨가제 및 보조제의 예는 안정화제 및 산화 지연제, 열분해 또는 초음파 광으로 인한 분해에 반대 작용하는 제제, 활제, 이형제, 염료, 안료, 가소제, 대전방지제, 난연제, 및 섬유상 또는 입상 충전제 및 섬유상 또는 입상 보강 재료이며, 그의 융점 TM은 C2의 정의에 명시된 정도까지 TH C1보다 낮지 않다. 이들 첨가제 및 보조제의 일부 예는 아래에 제공되어 있다.
바람직하게는 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하기 위한 본 발명의 방법에서 첨가될 수 있는 산화 지연제 및 열 안정제의 예는 입체 장해 페놀,히드로퀴논, 포스파이트, 및 이 기의 유도체 및 치환된 화합물, 및 이들 화합물의 혼합물이며, 이들은 바람직하게는 본 발명의 성형 조성물 내의 모든 성분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하의 양으로 사용된다.
UV 안정제의 예는 치환된 레조르시놀, 살리실레이트, 벤조트리아졸 및 벤조페논이며, 이들은 일반적으로 본 발명의 성형 조성물의 모든 성분의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하의 양으로 사용될 수 있다. 본 발명의 성형 조성물 내의 모든 성분의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하의 양으로 중합체에 일반적으로 첨가될 수 있는 활제 및 이형제의 예는 스테아르산, 스테아릴 알코올, 알킬 스테아레이트 및 스테아르아미드, 및 펜타에리트리톨의 장쇄 지방산과의 에스테르이다. 적합한 염료는 유기 염료, 예를 들면 안트라퀴논 레드, 유기 안료 및 레이크, 예를 들면 프탈로시아닌 블루, 및 무기 안료, 예를 들면 이산화 티탄 및 황화 카드뮴이다. 언급될 수 있는 가소제는 디옥틸 프탈레이트, 디벤질 프탈레이트 및 부틸 벤질 프탈레이트이다.
사용될 수 있는 난연제는 일반적인 제제 및 이들의 배합물, 예를 들면 적색 인, 인 화합물, 예를 들면 인산 에스테르, 인 에스테르, 포스폰산 에스테르, 및 포스핀산 에스테르, 및 3차 포스핀 및 포스핀 산화물, 예를 들면 트리페닐포스핀 산화물, 할로겐화 유기 또는 무기 화합물, 예를 들면 테트라브로모비스페놀 A 폴리카보네이트, 금속 산화물, 예를 들면 삼산화 안티몬, 불소 화합물, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 공지된 기타 난연제이다.
언급될 수 있는 보강 충전제의 예는 티탄산 칼륨 위스커, 탄소 섬유, 및 바람직하게는 유리 섬유이다. 사용되는 유리 섬유는 E, A, 또는 C 유리로부터 제조될 수 있으며, 바람직하게는 사이징되며 커플링제가 제공된다. 그의 직경은 일반적으로 5 내지 100 ㎛, 바람직하게는 6 내지 20 ㎛이다. 그의 혼입 이후의 섬유상 충전제의 평균 길이는 바람직하게는 0.05 내지 10 ㎜, 특히 0.1 내지 6 ㎜, 특히 바람직하게는 0.3 내지 6 ㎜이다. 그러나, 연속 필라멘트 섬유 (로빙)를 사용할 수도 있다.
다른 적합한 충전제의 예는 유리 구슬, 규회석, 탄산 칼슘, 분말 석영, 질화 규소, 질화 붕소, 광물 섬유, 산화 알루미늄 섬유 및 운모이다. 또다른 예는 금속 플레이크 (예를 들면, 트랜스메트 코프 (Transmet Corp.)로부터 구입가능한 K 102 알루미늄 플레이크), 금속 분말, 금속 섬유, 금속 코팅된 충전제 (예를 들면, 니켈 코팅된 유리 섬유) 및 전자선을 배제하기 위해 스크린으로서 작용할 수 있는 기타 첨가제, 바람직하게는 트랜스메트 코프로부터 구입가능한 K 102 알루미늄 플레이크이다. 알루미늄 플레이크, 탄소 섬유, 전도성 블랙 및 니켈 코팅된 C 유리 섬유로 이루어진 군에서 선택된 혼합물이 특히 바람직하다.
사용될 수 있는 충격 보강제의 예는 연질 중합체, 예를 들면 천연 고무, 폴리부타디엔, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리오르가노실록산 ("실리콘 고무"), 폴리이소프렌, 부타디엔, 스티렌 및 아크릴로니트릴로부터 제조된 공중합체, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리부틸 아크릴레이트, 폴리에틸헥실 아크릴레이트, 및 아크릴레이트와 부타디엔의 공중합체 또는 아크릴레이트, 스티렌, 아크릴로니트릴 및 비닐 에테르의 공중합체이다.
이러한 유형의 충격 보강제의 제조는 당업자에게 공지되어 있다.
본 발명의 성형 조성물의 모든 성분의 총 중량을 기준으로 한 충격 보강제의 비율은 일반적으로 5 내지 95 중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량%의 범위내로 선택된다.
성분 C1의 선택에 따라서, 즉 특별한 경우에 사용되는 열가소성 성분의 TH C1에 따라서, 임의의 특별한 첨가제는 C2의 정의 내에 속하거나 또는 속하지 않을 수 있다 (예를 들면, 첨가제가 60 ℃의 융점을 갖고 C1이 150 ℃의 연화점을 갖는다면 또한 각각 동일한 첨가제가 60 ℃의 융점을 갖고 C1이 70 ℃의 연화점을 갖는 경우).
본 발명의 방법은 TM C2가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한인 온도 TH C1, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래이거나, 또는 TM C2가 C1의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮거나, 또는 TM C2가 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인, C1 및 C2로부터 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치를 제조할 수 있다.
본 발명의 방법에 따라서, C1은 TH C1이상인 온도로 가열되며, 성분 C2는 TM C2아래의 온도로 냉각되는 공급 유닛을 통해 공급되고, 성분 C1 및 C2의 혼합이 일어나고, 생성된 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물 또는 첨가제 마스터배치는 임의의 성형 공정 후에 TH C1아래로 다시 냉각되며, 실질적인 특징은 C2의 대부분이 C1과의 접촉 후에만 용융된다는 것이다.
C2에 대해 적합한 공급 유닛 및 냉각 장치 및 C1 및 C2로부터 제조된 성형 조성물에 대한 적합한 혼합 장치 및 성형 장치는 본 발명의 혼합 장치의 설명란에 상기되었다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시태양에서, C1 및 C2로부터 제조된 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물 또는 첨가제 마스터배치는 기재된 본 발명의 혼합 장치를 이용하여 제조된다.
성분 C1이 스크류식 사출성형기 S1에서 가소성으로 변형가능한 또는 용융된 형태로 되며 스크류식 사출성형기 S2가 주로 고체 형태인 성분 C2를 가소성으로 변형가능한 또는 액체 성분 C1으로 공급하는데 사용되는 방법이 특히 바람직하다. 여기서, S1은 성분의 혼합에 이어서 기재된 바와 같은 선택적 성형 과정을 수행한다. 스크류식 사출성형기의 가능한 실시태양이 기재되어 있다.
본 발명의 바람직한 방법에서, C1은 주 압출기의 공급 대역으로 공급되며, 주 압출기는 수 냉각에 의해 거의 실온으로 냉각되는 공급 대역을 가지며 또한 150-400 ℃로 가열되는 가소화 대역, 균질화 대역 및 계량 대역을 가지며 50 내지 1200 rpm에서 동방향 회전하는 이축 스크류가 장치되어 있다. 주 압출기의 이축스크류는 이중 날개 디자인을 가지며, 공급 및 계량 대역에서 표준 이송 요소를, 가소화 및 균질화 대역에서 혼합, 혼련 또는 전단 요소를 갖는다. 주 압출기의 균질화 대역의 영역에는, 바람직하게는 그의 출구를 통해 주 압출기의 스크류 함유 배럴에 부착된 보조 압출기가 있다. C2는 보조 압출기의 공급 대역으로 공급된다. 보조 압출기의 주 압출기로의 연결은 주 압출기의 스크류 함유 배럴의 내벽까지 효과적인 수냉각을 갖는 전달 부분을 통해 일어나므로 전달 부분은 연결점의 영역 내의 주 압출기의 스크류 함유 배럴의 내벽 보다 50 내지 350 ℃ 더 냉각되며, 즉 전달 부분은 C2의 대부분이 C1과의 접촉 후에만 용융되도록 충분히 냉각된다. 보조 압출기는 예를 들면 실온으로 완전히 수냉각되는 것이 바람직하다. 보조 압출기는 50 내지 1200 rpm에서 동방향 회전하는 이축 스크류가 장치되는 것이 유리하다. 보조 압출기의 이축 스크류는 주 압출기로의 전이 시에 단일 날개 디자인을 갖고 다른 영역에서는 이중 날개 디자인을 가지며 또한 표준 이송 스크류 요소를 가져서 보조 압출기로부터 주 압출기로의 전이 시에 형성된 압력이 주 압출기에 의해 발휘되는 압력에 대항하여 이송이 일어나기에 충분히 높은 것이 바람직할 수 있다. 이 방법은, C2가 용융 또는 연화된 성분 C1으로 도입될 때 실질적으로 고체 형태이도록, 즉 C2의 대부분이 C1과의 접촉 후에만 용융 또는 연화되도록 실시된다. 성분 C1 및 C2의 혼합 후에, 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물은 주 압출기의 출구를 통해 배출되며, 적절하다면 성형 과정을 거쳐서 바람직하게는 펠렛화되고 냉각된다.
이들 실시태양의 한가지 변형에서 성분 C1 및(또는) C2에 첨가되거나, 또는개별적으로 공급될 수 있는 다른 재료는 C2의 정의 내에 속하지 않는, 언급된 통상의 중합체 가공 첨가제 또는 보조제, 또는 예를 들면 엘라스토머이다. C1 및 C2는 본 발명의 혼합 장치의 설명란에 기재된 바와 같이 하나를 넘는 공급 지점에서 첨가될 수도 있다.
본 발명의 방법은 바람직하게는 첨가제 마스터배치를 제조하는데 사용된다.
이 경우에, 첨가제를 수용하기 위해 중합체 매트릭스 C1 및 열가소성 수지는 일반적으로 동일한 재료 또는 적어도 상용성인 재료로 구성된다. 예를 들면, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 공중합체, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 (ASA) 공중합체 또는 스티렌-아크릴로니트릴 (SAN) 공중합체를 안정화하기 위한 안정제 C2는 일반적으로 SAN 공중합체에 혼입될 수 있다. 폴리스티렌 (PS) 또는 그의 블렌드가 첨가제와 함께 제공된다면, PS는 첨가제 마스터배치에 대한 적합한 중합체 매트릭스 C1이다.
첨가제 마스터배치 내의 첨가제의 중량 비율은 재료의 특성 및 원하는 용도에 좌우된다. 예를 들면, 안료의 경우, 그것은 중합체 매트릭스 C1 및 첨가제의 총 중량을 기준으로 60 중량% 이하일 수 있다. 저융점 첨가제 C2, 특히 융점이 실온 보다 약간만 높은 첨가제가 사용된다면, 첨가제 마스터배치 내의 이들 첨가제 C2의 중량 비율은 대부분 중합체 매트릭스 C1 및 첨가제 C2의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이하이다. C2의 중량 비율은 대부분 매트릭스 재료 C1의 혼입 가능성에 좌우되며, 생성된 첨가제 마스터배치는 더 가공될 수 있어야 한다.
본 발명의 혼합 장치 및(또는) 방법은 다른 성분의 융점 또는 분해 온도 TM C2가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한인 온도 TH C1, 예를 들면 약 110 ℃ 보다 훨씬 아래, 예를 들면 약 50 ℃ 아래이거나, 또는 TM C2가 C1의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮거나, 또는 TM C2가 거의 실온 내지 60 ℃와 같은, 가공 기계 내의 주위 온도 또는 그보다 약간만 높은 영역인, 하나 이상의 열가소성 성분 C1 및 하나 이상의 다른 성분 C2로부터, C2의 조기 용융에 의해 야기되는 또한 공급 중의 응집 또는 응결에 관한, C2의 공급을 위해 필요한 압력 구성에 관한, 개개의 성분의 혼합에 관한 또는 C2의 분해 또는 변색에 관한 임의의 문제점 없이 또한 본 발명의 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치에서의 비균질성의 발생 없이, 균질한 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물, 특히 첨가제 마스터배치를 제조할 수 있다.
본 발명의 첨가제 마스터배치는 첨가제를 공급하는데 또한 균질한 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하는데 아주 적합하다.
본 발명의 성형 조성물을 이용하여 및(또는) 본 발명의 첨가제 마스터배치를 이용하여 생산된 필름, 섬유 또는 성형품은 매우 양호한 균질성을 갖는다.
시험 방법:
SAN의 점도수 (VN [㎖/g])는 디메틸포름아미드 중의 0.5 중량% 농도의 용액에 대해 DIN 53 726에 따라 확인되었다.
SAN의 유동성 (MVI [㎖/10분])은 10 ㎏의 하중으로 220 ℃에서 ISO 1133 B에 따라 확인되었다.
첨가제의 융점은 제1 냉각 주기 중에 (컴파운드 A3) 또는 제조업자의 자료로부터 취해진 (컴파운드 A2), 20 K/분의 냉각 속도 및 가열 속도에서 DSC 측정법을 이용하여 확인되었다.
출발 물질:
성분 C1:
A1) 65 ㎖/g의 점도수 VN 및 52 ㎖/10분의 유동성 MVR을 가진, 73 중량%의 스티렌 및 27 중량%의 아크릴로니트릴로부터 제조된 SAN. 이 중합체에 대한 TH C1은 약 130 ℃이며 이 중합체에 대한 일반적인 가공 온도는 약 160-300 ℃이다.
성분 C2:
A2) 38-40 ℃의 용융 범위를 가진 디라우릴 3,3'-티오디프로피오네이트 (Ciba-Geigy로부터 판매되는 Irganox PS 800).
기타 첨가제:
A3) 181 ℃의 융점을 가진 1,1,3-트리스(2'-메틸-4'-히드록시-5'-tert-부틸페닐)부탄 (Great Lakes Inc.로부터 판매되는 Lowinox CA).
혼합 장치:
주 압출기 E1)
8 배럴 섹션 (배럴 섹션의 번호 매김은 공급 대역에서 1로 시작하여 계량 대역에서의 8까지 이송 방향으로 계속됨) 및 조합된 한쌍의 스크류로 구성된, 워너 앤 플레이더러 (Werner and Pfleiderer)로부터 판매되는 ZSK 40 이축 스크류 압출기를 사용하였다. 스크류의 외경은 40 ㎜이고 각 배럴 섹션의 길이는 140 ㎜였다. A1 및 A3을, 약 28 ℃로 수냉각되며 상부 공급 개구를 가진 배럴 섹션 1에 공급하였다. 배럴 섹션 2 내지 8은 160-180 ℃로 가열되었다. 배럴 섹션 4는 보조 압출기 E2)를 부착시키기 위한 측면 개구를 가졌다. 스크류는 배럴 섹션 1 및 2에서 중립 이송 요소를, 배럴 섹션 3에서 중립 이송 요소 및 혼련 블록을, 배럴 섹션 4 내지 8에서 톱니 모양의 혼합 요소 및 이송 및 비이송 혼련 블록을 가졌다. 이중 날개 디자인을 가진, 동방향 회전하는 이축 스크류의 회전 속도는 440 rpm이었다. 배출은 다이 플레이트를 통해 일어났다.
보조 압출기 B2)
6 배럴 섹션 (배럴 섹션의 번호 매김은 탈기 대역에서 1로 시작하여 주 압출기로의 연결 점에서의 6까지 이송 방향으로 계속됨) 및 조합된 한쌍의 스크류로 구성된, 워너 앤 플레이더러 (Werner and Pfleiderer)로부터 판매되는 ZSK 25 이축 스크류 압출기를 사용하였다. 스크류의 외경은 25 ㎜이고 각 배럴 섹션의 길이는 100 ㎜였다. 배럴 섹션 1 내지 6은 약 28 ℃로 수냉각되었다. 배럴 섹션 1은 상부 탈기 개구를 가졌다. A2에 대한 이축 스크류 공급 시스템이 배럴 섹션 2의 측면에 부착되었다. 배럴 섹션 6은 전달 부분에 개방되었고 28 ℃로 수냉각되었다.이러한 전달 부분은 주 압출기 E1)의 배럴 섹션 4에 부착되었다. 보조 압출기의 스크류는 모든 배럴 섹션에서 또한 전달 부분에서 중립 이송 요소를 가지며, 배럴 섹션 1 내지 5에서 이중 날개 디자인을, 배럴 섹션 6 및 전달 부분에서 단일 날개 디자인을 가졌다. 동방향 회전하는 이축 스크류의 회전 속도는 490 rpm이었다.
본 발명의 방법을 이용하여, 다음 처리량 (각 경우에 ㎏/h)은 주 압출기 E1) 및 전달 부분에 의해 주 압출기에 연결된 보조 압출기 E2)로 구성된 본 발명의 혼합 장치에서 얻어질 수 있었다.
A1 A2 A3 총
실험 1 42.5 5.0 2.5 50
실험 2 63.75 7.5 3.75 75
실험 3 68 8.00 4.0 80
실험 4 85.0 10.0 5.0 100
모든 실험은 인취될 수 있고, 매끄럽고 가시적으로 균질한 압출물을 제공하였다 (광학 현미경에 의해 266의 배율로 확인됨).
비교예:
실험 C1: 전달 부분을 냉각시키지 않고 상기한 본 발명의 실시예의 실험 1에서와 같이 실험 C1을 수행하였다. 성분의 적절한 혼합은 이루어질 수 없었다. 비혼입된 성분 A2가 주 압출기의 다이로부터 배출되었다. 생성된 압출물은 비균질하였다. 생성물은 펠렛화될 수 없었다.
실시예는 본 발명의 혼합 장치 및(또는) 방법이 다른 성분의 융점 또는 분해 온도가 열가소성 성분의 열성형 범위의 하한인 온도 보다 훨씬 아래인, 열가소성 성분, 고융점 첨가제 성분 및 또다른 성분 C2로부터, C2의 조기 용융에 의해 야기되는 또한 공급 중의 응집 또는 응결에 관한, C2의 공급을 위해 필요한 압력 구성에 관한, 개개의 성분의 혼합에 관한 또는 C2의 분해 또는 변색에 관한 임의의 문제점 없이 또한 본 발명의 첨가제 마스터배치에서의 비균질성의 발생 없이, 균질한 첨가제 마스터배치를 제조할 수 있음을 확인하였다.
얻어진 첨가제 마스터배치는 균질하며 분진, 응결, 응집 또는 마모 없이 첨가제를 중합체에 제공하는데 사용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 적어도 스크류식 사출성형기 S1과 스크류식 사출성형기 S2로 구성되며, S1이 적어도 S1의 가소화 및 균질화 대역에서 가열 장치를 가지며, 스크류식 사출성형기 S2로부터의 출구가 S1의 가소화 또는 균질화 대역 내 S1의 스크류 함유 배럴에 연결되었으며, S1과 S2 사이의 연결이 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽까지 효과적인 냉각 장치를 갖는 콘넥터에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
  2. 제1항에 있어서, 콘넥터가 연결점 영역 내의 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 냉각된 혼합 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 콘넥터의 온도가 약 60 ℃를 초과하지 아니하고, 연결점 영역 내의 S1의 스크류 함유 배럴의 내벽의 온도가 약 110 ℃를 넘는 것인 혼합 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, S2로부터 S1로의 전이 시에 S2의 스크류가 S1에 의해 발휘되는 압력에 대항하여 이송이 일어도록 충분히 높은 압력을 발생시킬 수 있는 혼합 장치.
  5. 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하기 위한, 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 청구된 혼합 장치의 용도.
  6. 제5항에 있어서, 첨가제 마스터배치를 제조하기 위한 용도.
  7. 성분 C2의 융점 또는 분해 온도 TM C2가 열가소성 성분 C1의 열성형 범위의 하한인 온도 TH C1보다 약 50 ℃ 이상 더 낮고, C1이 TH C1초과의 온도로 가열되고, 성분 C2가 TM C2미만으로 냉각되는 공급 유닛을 통해 공급되고, 성분 C1 및 C2의 혼합이 일어나고, 생성된 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물이 임의의 성형 공정 후에 TH C1미만으로 다시 냉각되며, C2의 대부분이 C1과의 접촉 후에만 용융되는 것을 포함하는, 하나 이상의 열가소성 성분 C1 및 하나 이상의 성분 C2로부터 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, TM C2가 C1의 가공 온도 보다 약 50 내지 350 ℃ 더 낮은 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, C2의 융점 또는 분해 온도 TM C2가 약 60 ℃를 초과하지 않고, C1의 열성형 범위의 하한인 온도 TH C1이 약 110 ℃를 넘는 것인 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 마스터배치를 제조하기 위한 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 청구된 혼합 장치에서 성분 C1이 스크류식 사출성형기 S1에서 TH C1을 넘는 온도로 가열되고, 성분 C2가 스크류식 사출성형기 S2의 도움으로 성분 C1으로 공급되는 방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 청구된 혼합 장치를 이용하고(하거나) 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 청구된 방법에 의해 제조될 수 있는 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 청구된 혼합 장치를 이용하고(하거나) 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 청구된 방법에 의해 제조될 수 있는 첨가제 마스터배치.
  14. 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물을 제조하기 위한 제13항에 청구된 첨가제 마스터배치의 용도.
  15. 필름, 섬유 또는 성형품을 생산하기 위한 제12항 또는 제14항에 청구된 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물의 용도.
  16. 제12항 또는 제14항에 청구된 바와 같은 열가소적으로 가공가능한 성형 조성물로부터 생산될 수 있는 필름, 섬유 또는 성형품.
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