KR910008773B1 - 발포성 비닐리덴 클로라이드 조성물 및 그의 발포체 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

발포성 비닐리덴 클로라이드 조성물 및 그의 발포체
제1도는 본 발명의 공중합체 조성물에 대한 PGC 챠트이다.
제2도는 본 발명의 공중합체 조성물에 대한 FT-1R 챠트이다.
제3도는 본 발명에 따른 성형된 발포체 (곡선Ⅰ) 및 상용의 비닐리덴 클로라이드-기본수지 (곡선Ⅱ)에 대한 부피변화(%) 및 가열온도간의 관계를 나타내는 그래프이다.
제4도는 본 발명에 따른 성형된 발포체 (곡선Ⅲ) 및 압출-성형된, 시판되는 폴리스티렌 발포체 (곡선Ⅳ)의 성형후 수일에 열전도성 및 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
제5도는 본 발명에 따른 비닐리덴 클로라이드-기본수지 입자가 발포제로 함침되었을 경우 흡수된 발포제의 양과 수지입경간의 관계를 나타내는 그래프이다.
곡선 V는 함침직후의 관계를 나타내며, 곡선 Ⅳ는 함침된 입자가 8일동안 32℃로 노출되었을 경우 관계를 나타낸다.
제6도는 발포제로 함침된 본 발명에 따른 발포성 수지입자가 예비 팽창되었을 때 팽창비와 함침온도간의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 비닐리덴 클로라이드 공중합체 조성물로 주로 이루어져 있고, 내열성, 내연성 및 고온기계적 특성이 뛰어나며 기체불투과성 및 내약품성을 가지는 발포성 수지입자, 및 상기 발포성 입자로부터 제조된 예비 팽창된 입자로부터 주형에서 팽창되고 성형된 내열성이 뛰어난 비닐리덴 클로라이드-기본수지 발포체에 관한 것이다.
더욱 구체적으로, 본 발명은 높은 유리전이 온도를 가지는 비결정형 비닐리덴 클로라이드-기본수지 조성물로부터 주형에서 팽창되고 성형된, 열변형 저항성이 개선된 발포체, 즉, 열절연체 및 완충재료로서 사용하기에 특히 적절한 신규의 비닐리덴 클로라이드-기본수지의 성형된 기포성 구조에 관한 것이다.
더우기, 본 발명은 상기 성형된 발포체의 제조용의 발포성 입자 및 예비 팽창된 입자 이들 발포성 및 예비 팽창된 입자의 제조방법에 관한 것이다.
비닐리덴 클로라이드 공중합체는 일반으로 결정구조를 가지는 결정형 군 및 결정형 구조를 갖지 않는 비결정형 군으로 분류된다.
결정형 궁중합체는 85몰% 이상의 비닐리덴 클로라이드 단위를 함유한다.
내연성, 기체불투과성 및 내약품성 등의 뛰어난 특성을 충분히 이용하여, 예를들어, 용융압출, 용매내 용액형태의 피복, 수성분산액 형태의 피복 및 다른 수지와의 배합물 형태의 성형과 같은 방법으로 상기의 결정형 공중합체를 처리하여 생성물을 제조하며, 섬유, 식품포장필름, 튜브 및 컵 등으로 사용된다.
그러나, 이들 공중합체의 결정특성은 상기의 뛰어난 특성을 제공하는 반면, 다음과 같은 문제점의 주원인이 된다. : 이들을 압출 성형시키고 필름형태로 제조할 때 치수안정성을 조절함에 있어서의 어려움 : 그의 용융압출에서 그들을 용융시킴에서의 어려움 : 피복용액의 제조시에 용액중에 이들을 용해시킴에 있어서의 어려움과 이들 용액의 짧은 수명 : 및 피복용의 그의 수성분산액의 짧은 수명.
이러한 문제를 해결하기 위하여 여러 가지의 시도 또는 제안이 있었다.
예를들어, 가소제를 사용하여 압출처리성을 개선시키는 시도가 있었으나, 이것은 가소제가 특히 필름에서 필름표면으로 이동하여 포장된 식품을 오염시키며, 가소제가 결정성 비닐리덴 클로라이드 공중합체의 중요한 특성인 기계불투과성을 현저하게 감소시킴과 같은 역효과를 야기시킴이 발견되었다.
한편, 전술된 문제점을 유발시키는 주요인자인 결정성을 감소시키거나 또는 이들을 무정형으로 만들려는 시도들이 있어 왔으나, 기체불투과성, 내연성, 내약품성, 및/또는 내열성을 희생시킴없이 이러한 문제를 해결하려는 접근을 사용하는 것이 기대될 수 없다.
한편, 균일한 밀폐세포를 가지며, 열절연 특성 및 완충특성이 뛰어난 합성수지 발포제가 각개염기 수지가 가지는 특성에 따른 여러 가지 목적을 위하여 사용되어 왔다.
최근에, 이러한 발포제의 실용적인 적용이 관심을 끌었으며, 이것이 합성수지의 특성을 개선시킬 목적의 활성적인 연구를 촉진시켰으며, 이리하여 여러 가지 합성수지의 발포체가 입수 가능하게 되었고, 발포체에 처리의 기술이 크게 향상되었다.
이러한 상황하에서, 이러한 수지의 뛰어난 특성, 예를들어, 높은 기체 불투과성 및 내연성을 충분히 이용하는 비닐리덴 클로라이드로 주로 이루어진 수지의 발포체에 대한 필요성이 있어 왔다.
그럼에도 불구하고, 이러한 발포체가 아직까지 개발되지 않았다.
이에 대한 일반으로 받아들여지는 이유는 비닐리덴 클로라이드로 주로 이루어진 통상의 수지가 다음의 단점을 갖는다는 것이다.
1) 수지의 용융-처리온도가 그의 분해온도에 접근하기 때문에, 수지는 압출단계에서 분해되기 쉽다.
2) 수지의 낮은 투과성은 수지를 발포제로 함침시키는 것을 어렵게 만든다.
3) 수지의 점탄성이 발포온도 근처의 온도에 크게 좌우되므로, 발포조건을 최적화하는 것이 어렵다.
따라서, 이러한 수지로부터 수지를 분해시키지 않고 양호한 균질의 고도로 팽창된 발포체의 제조에 있어서 큰 어려움이 있어 왔다.
비결정형 비닐리덴 클로라이드 공중합체를 제조하는 방법이 이미 공지되어 있다.
이것은 일반으로 생성된 공중합체중에서 비닐리덴 클로라이드 단위의 함량이 85몰% 이하인 조건하에서 공중합시켜 성취된다.
예를들어, 일본국 특허출원공개 제44510/85호는 비닐리덴 클로라이드 공중합체의 결정성으로 야기되는 문제점을 해결하기 위하여 비-결정형 비닐리덴 클로라이드를 제안한다.
상기 특허출원은 비닐리덴 클로라이드와 메틸아크릴레이트를 몰비 47 : 53 내지 81 : 19로 공중합시켜 생성된 공중합체를 용융압출 할 수 있으며 가소제를 첨가하지 않고 필름형태로 성형시키는 실시예를 설명한다.
그러나, 낮은 유리전이 온도를 가지는 이들 공중합체는 상승된 온도에서 낮은 강성을 가지는 필름 또는 발포체로 되고, 따라서 낮은 열변형 저항성을 나타내며, 내약품성 및 내연성이 불충분하다.
한편, 일본국 특허공고 제9551/66호는 본 발명의 기술적 원리와 근본적으로 다른 기술을 설명한다.
공개된 기술은 비닐클로라이드 중합체의 열연화점을 상승시키기 위한 비닐클로라이드와 N-치환된 말레이드의 공중합체의 제조방법 및 상기 단량체와 추가적인 에틸렌 불포화 단량체의 공중합체의 제조방법을 설명한다.
즉, 상기 특허공고에 설명된 기술의 목적은 필수성분으로 비닐클로라이드 및 N-치환된 말레이드 및 필요시, 비닐리덴 클로라이드를 포함하는 에틸렌 불포화 단량체로 이루어진 내열성이 개선된 비닐클로라이드 공중합체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 성취하기 위한 공중합체의 적절한 조성은 60∼90 중량%의 비닐클로라이드, 1∼40 중량%의 N-치환된 말레이미드, 및 0∼20 중량%의 에틸렌 불포화 단량체인 것으로 밝혀졌다.
더우기, 상기 특허공고는 상기 에틸렌 불포화 단량체의 단일 중합체의 연화점이 폴리비닐클로라이드의 연화점과 같거나 또는 더 높아야 한다는 것을 설명한다.
다시 말해서, 비닐리덴 클로라이드의 공중합체는 상기 특허에서 설명된 발명의 범위로부터 당연히 제외된다. 왜냐하면 비닐리덴 클로라이드의 유리전이 온도가 -18℃로 낮기 때문이다.
따라서, 상기 특허공고의 발명은 본 발명의 기술원리를 설명하고 있지 않다.
즉, 비닐리덴 클로라이드-기본 중합체는 그의 높은 기체불투과성 및 내약품성이 유지되면서 내열성이 향성된다.
또한, 일본국 특허공고 제22211/71호는 40∼90 몰%의 아크릴로니트릴, 1∼10 몰%의 N-치환된 말레이미드, 및 올레핀탄화수소를 제외한 10∼50 몰%의 1종 이상의 에틸렌 불포와 단량체로 이루어진 공중합체의 제조방법을 설명한다.
상기 공고된 특허출원에 설명된 기술의 원리는 개선된 내열성 및 성형능을 가지는 아크릴로니트릴 공중합체의 제조방법에 관한 것으로, 내연성 및 기체불투과성이 개선된 공중합체의 제조방법을 설명하지는 않는다.
비닐리덴 클로라이드가 에틸렌 불포화 단량체의 예로서 제시되어 있으나 비닐리덴 클로라이드의 사용량은 낮은 농도로 제한되어 있다.
따라서, 상기 공고된 특허출원은 비닐리덴 클로라이드 공중합체의 발포성입자, 내열성, 내연성, 기체불투과성, 팽창성, 및 팽창-성형능을 겸비한 비닐리덴 클로라이드 공중합체 조성물 또는 이러한 발포성 입자 제조방법 또는 이러한 조성물의 제조방법을 제한하지 않고 있다.
비닐리덴 클로라이드-기본수지의 발포체 처리의 선행기술에 관하여, 특수하게 선택된 화학적 발포제를 사용하여 압출-팽창으로 제조되는 발포체가 제안되어 있다.(참고:일본국 특허공고 제3968/64호 및 제16419/67호, 미합중국 특허 제2,948,048호등)
그러나, 이들 발포체의 팽창비는 2 내지 3배로 낮고, 이 단면부는 인공적 뱀부 블라인드(artificial bamboo blind).
인공적 뱀부 블라인드 코어, 및 장식사등의 것으로 표시된 바와 같이 크기가 작다.
팽창의 목적은 단지 표면광택을 조절하고 유연성을 부여하기 위한 것이다.
미세하게 분쇄한 비닐리덴 클로라이드-기본수지와 쿨리적 발포제를 혼합시키고, 혼합물을 압출시키고 비교적 낮은온도(약 120∼150℃)에서 팽창시켜서, 약 240kg/m3이상의 밀도 및 약 0.1∼1mm의 기포크기를 가지는 발포체를 제조함을 특징으로 하는 물리적 발포제를 사용하는 고-팽창기술이 공지되어 있다(참고:미합중국 특허 제3,983,080호).
그러나 상기 특허 명세서에서 설명된 바와 같이 이들 발포체는 결정구조의 X-선 회절패턴 특성을 나타내는 기본수지로부터 제조되므로, 수지는 발포제로 함침시키기가 어려우며, 단지 제한된 량의 발포제로 함침될 수 있다.
더우기, 수지응용물의 점탄성이 팽창에 특히 적절하지 않음으로, 상기 나타낸 바와 같이 비교적 높은 밀도의 발포체만이 제조될 수 있다.
또한 상기 공정에서, 수지를 함침시키는 발포제는 충분한 팽창효과를 나타내지 않으며, 발포제의 열분해는 균일하게 조절하기가 어려워 수지의 열분해가 초래된다.
따라서, 압출 및 팽창이 충분한 시간동안 계속될 수 없고, 압출된 발포제는 실형태이며, 고르지 않은 표면 및 현저하게 불균일한 기포크기를 갖는다.
한편, 약 1∼50μm의 직경을 가지며, 휘발성 액체 발포제를 함유하는 단일기포형태의 구형발포성 열가소성 공중합체입자가 제안되었다 (참고 : 일본국 특허공고 제26524/67호, 일본국 특허출원공개 제59168/74호, GBA2,025,429. GB1,588,148. GB1,422,827 및 EP112,807)
상기 특허명세서에서 정의된 열가소성 공중합체로는, 비닐리덴 클로라이드-아크릴로니트릴 공중합체 및 비닐리덴 클로라이드-부틸 아크릴레이트 공중합체가 있으며, 명세서중의 몇몇의 실시예는 가열시 팽창되어 융합되는 상기 입자가 발포체형 구조를 형성함을 설명한다.
그러나, 이들 특허에 설명된 발명은 팽창의 원리, 발포성 입자의 구조, 발포체의 구조 및 성능특성 및 발포체의 적용에 있어서 본 발명과 전혀 다르다.
그러므로, 각각의 이들 특허사정된 발명과 본 발명의 기술적 차이는 다음과 같이 평가하여 그들 사이의 차이를 명료화시킨다.
가장 큰 기술적 차이는 다음과 같다 : 나중에 상술되는 본 발명에 따라 높은회복 및 레질리언스를 가지는 다기포성 수지입자는 수지입자를 발포제(내부에 용해된)로 함침시켜 수득되며, 이들 다기포성 입자의 응접체의 형성은 주형중에서 성형시키는 기술로 성취되며, 높은 비율의 독립기포 및 뛰어난 기계적 강도를 갖는 발포체를 수득할 수 있다.
반면에 상기 특허 사정된 발명의 발포성 수지입자는 미세한 기포형 구조 즉, 액체 발포체를 함유하는 소위 마이크로 발룬이므로, 가열에 의한 이들 발포성 입자의 팽창 및 융합은 낮은 비율의 독립기포 및 낮은 기계적 강도를 가지는 단일-세포 발룬형 입자로 이루어진 응집체를 형성한다.
더우기, 마이크로 발룬형태의 이들 입자는 주로 잉크 또는 페인트에 혼합하여 사용하여 벽지등에 입체적인 패턴을 형성하며, 앞서 언급한 바와 같이 이들 입자가 1∼50μm의 매우 작은 크기를 가지므로, 이들의 주형에서의 성형은, 수행시, 이들이 주형에 균일하게 체워질 수 없고, 증기가 성형품내로 충분하게 침투하지 못한다는 문제점을 야기시킨다.
따라서, 이들 입자는 본 발명의 목적의 조작인 응집체가 주형내의 팽창 및 성형에 의하여 선행입자로부터 제조될 수 없다는 점에서 본 발명의 발포성입자와 근본적으로 다르다.
상기 기술된 선행기술에 비교하여, 본 발명자들은 앞서 주형중에서 비-결정형 비닐리덴 클로라이드 공중합체의 팽창 및 성형기술로 제조되는 다기포성 발포체를 제안하였으며, 상기 공중합체는 10% 이상의 비닐리덴 클로라이드 및 예를들어, 스티렌, 비닐아세테이트, 비닐클로라이드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 에틸렌, 메틸프로필렌, 및 메틸부텐과 같은 함께 중합 가능한 1종 이상의 다른 단량체로 이루어져 있다.
특히, 본 발명자들은 비닐리덴 클로라이드와 아크릴 단량체의 공중합체가 고도로 팽창된 발포체의 제조에 바람직함을 발견하였다.
상기 기술은 미합중국 특허 제4,613,626호의 명세서중에 상세하게 설명되어 있다.
상기 기술을 기본으로 하여, 비닐리덴 클로라이드-기본수지의 높은 기체불투과성 및 내연특성의 장점을 충분하게 갖추고 있는 고성능 절연판넬을 개발하였다.
그러나, 이들 비닐리덴 클로라이드 공중합체가 낮은 유리전이 온도를 가지므로 이들 공중합체로부터 발생하는 발포체의 기포내에 함유된 기체는 주위온도의 변화에 따라 팽창 또는 수축하여 발포체의 크기에 변화를 일으키며, 이들 변화는 영구변형을 초래한다.
특히, 높은 주위온도에서, 이들 온도에 기인하여 이차 팽창의 심각한 문제가 있어서, 이들 발포체의 현저한 변형을 유발시킨다.
결과로, 이들 발포체의 적용은 그들의 우수한 열절연성에도 불구하고 제한된다.
또한, 열변형에 대한 저항성을 개선시킬 목적으로 비닐리덴 클로라이드-메틸메타크릴레이트 공중합체중의 메틸메타크릴레이트 함량을 증가시킬 때, 이것을 비닐리덴클로라이드-기본수지의 생성된 발포체특성중 내연성 및 기체불투과성을 저하시킨다.
더우기, 세포내에 장기간동안 낮은 열전도성을 가지는 프레온가스를 붙잡는 것이 불가능하게 되므로, 열절연성이 저하된다.
다시 말해서, 낮은 열전도성, 높은 내열성 및 내연성의 특성을 겸비한 고성능의 비닐리덴 클로라이드-기본수지 발포체가 아직까지 개발되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 종래의 비닐리덴 클로라이드-기본 발포체로는 지금까지 성취하지 못한 열에 대한 개선된 치수안정성을 가지는 신규의 비닐리덴 클로라이드의 발포체를 제공하는 것으로, 상기 비닐리덴 클로라이드 공중합체는 열변형 저항성 및 내연성이 뛰어나며, 기체불투과성 및 내약품성과 같은 종래의 비닐리덴 클로라이드 공중합체의 특성을 지니는 반면, 결정형 비닐리덴 클로라이드 공중합체의 전술된 단점을 전혀 갖지 않으며, 85℃ 이상의 유리전이 온도를 갖는다.
다시말해, 상기 목적은 저온 내지 고온의 넓은 범위온도에 걸쳐 열절연판넬과 같은 발포체를 사용하는 것을 가능하게 함으로서 많은 실용적인 적용 및 다양한 용도를 가지는 열-절연발포체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 비닐리덴 클로라이드-기본수지가 본래 지니는 모든 특성, 예, 기체불투과성, 내연성, 내약품성 및 기계적 강도등을 손상시키지 않고 내열성이 개선된 비닐리덴 클로라이드 공중합체를 사용하여, 뛰어난 특성, 예, 장시간동안 그의 낮은 열전도성을 보유하며 주위온도가 변하여도 치수적으로 안정한 능력을 가지며, 추가적으로 양호한 내연성을 가지는 열절연용 발포체를 제공하는 것이다.
내열성의 개선은 열변형저항성 또는 적절한 발포제로 함침되는 성능을 낮추지 말아야 하고, 발포온도 부근의 온도에서 수지의 점탄성의 변화에 역효과를 초래하지 말아야 한다.
상기 목적을 성취하기 위한 발포체의 제조에 필요한 수지의 특성은 어느정도의 수준, 예를들어, 미합중국 특허 제4,613,626호에 설명된 수준이하이어서는 안된다.
이와같은 상황하에서, 본 발명자들은 광범위한 연구를 행하여, 결과로, 본 발명을 성취하였다.
즉 발명의 목적은 다음으로 이룩된다 : (1) 100중량부의 비결정형 비닐리덴 클로라이드-기본수지 조성물 및 1 내지 40중량부의 휘발성 유기발포제로 이루어진 발포성 비닐리덴 클로라이드-기본수지입자, 상기 수지조성물은 10,000 내지 600,000의 중량-평균 분자량을 가지는 랜덤 공중합체이며, 하기 일반식 :
Figure kpo00001
Figure kpo00002
및
Figure kpo00003
(식중에서, R1은 탄소원자 1 내지 4의 알킬, 시클로헥실, 페닐 또는
Figure kpo00004
(여기에서, R6및 R7각각은 -CH3, -C2H5, C1, -Br, -OCH3또는 -H이다)를 나타내고; R2및 R4각각은 -H 또는 -CH3를 나타내며; R3는 할로겐, -CN
Figure kpo00005
,
Figure kpo00006
또는
Figure kpo00007
(n은 1 내지 8의 정수이며, R3는 -H 또는 -OH이다)를 나타낸다)으로 여러 가지로 표시되는 서로 다른 단위로 이루어진 테트라히드로푸란-가용성 성분[A]; 일반식 (a), (b) 및 (c)와 하기 일반식 :
Figure kpo00008
(식중에서, (a), (b), (c), R1, R2, R3, R4, R6및 R7은 앞서 정의한 바와 같고 : R5는 페닐렌,
Figure kpo00009
Figure kpo00010
(여기에서, m은 2 또는 3의 정수이고, l은 2내지 5의 정수이며, k는 2 내지 6의 정수이다)를 나타낸다)으로 여러 가지로 표시되는 서로 다른 단위로 구성된 랜덤공중합체인 테트라히드로푸란-불용성 성분 [B]로 구성되며, 성분 [A] 및 [B]의 비율은 다음의 조건을 만족시키며 :
[A]+[B]=100중량%
[A]
Figure kpo00011
20중량%
상기 수지조성물은 85℃ 이상의 유리전이 온도를 갖는다.
(11) 상기 발포성 입자를 주형중에서 팽창 및 성형시켜 제조되며, 상기 수지의 수많은 다기포성 입자기 인접인자와 긴밀하게 접촉되어 있으며 함께 융합되는 구조를 가지는 비닐리덴 클로라이드-기본수지 발포체.
본 발명의 필수사항으로 다음의 것을 들 수 있다 : (1) 전술한 바와 같이 열변형 저항성이 뛰어나고, 높은 유리전이 온도를 가지는 비닐리덴 클로라이드-기본수지 조성물인 비결정형 다중성분 공중합체 기본수지.
(2) 특히, 유리전이온도 (Tg) 및 Tg+50℃ 사이의 온도에서 200%를 초과하는 신장율(파쇄)을 나타내는 비결정형 비닐리덴 클로라이드-기본수지, 바람직하게는 테트라히드로푸란-불용성 분획의 양이 수지내에 적당량의 가교구성단위 (d)를 도입시켜 10 내지 80%의 함량으로 조정된 유사수지.
(3) 전체부피의 면속기포 및 독립기포에 기준하여 60% 이상의 비율로 독립기포를 가지는 다기포성 예비팽창된 입자, 상기 비드는 기본수지에 방향성 유기발포제를 함침시키고 함침된 수지입자를 가열시켜 제조된다.
(4) 더우기, 균일한 입자크기 분포를 가지는 수지입자를 방향성 유기발포제와 접촉시켜 입자를 함침시키는 방법.
상기 필수사항 (1)은 최종 생성물인 성형된 발포체의 치수의 열안정성을 증가시키기 위하여 기본수지의 열변형 저항성이 향상되기에 필요로 된다는 것은 당연하므로, 본 발명의 기반이 된다.
제3도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 기본수지로부터 성형된 발포체의 고온에서의 부피변화 백분율(곡선Ⅰ), 즉, 열변형저항성 (Tg:96℃)이 개선된 N-치환된 말레이미드-함유비-결정형 비닐리덴 클로라이드-기본수지 조성물이 일본국 특허출원공개 제125649/83호에 설명된 바와 같이 동일 비닐리덴 클로라이드 기본수지 (Tg:71℃)로부터 성형된 발포체의것 (곡선Ⅱ)보다 더 적다.
따라서, 본 발명의 성형된 발포체가 후자의 것보다 더 높은 온도에까지 치수안정성을 보유한다.
다시말해, 본 발명의 성형된 발포체는 비닐리덴클로라이드-기본수지의 내연특성을 손상시킴 없이 열변형 저항성을 개선시킴이 분명하다.
본 발명에서 성형된 발포체의 난연성은 발포체의 자기-소화성이 JIS A9511에 설명된 요구조건을 충족시킨다는 것을 의미한다.
상기 필요조건을 만족시키기 위하여, 이러한 성형된 발포체를 형성하는 기본수지는 JIS K7201에 따라 24이상의 제한산소지수를 나타낼 필요가 있다.
기본수지의 성질, 즉, 그 이하에서는 마이크로 브라운 운동이 동결되는 유리전이온도, 및 내연성의 척도인 제한산소지수에 관하여, 선행기술의 기본수지가 71℃의 Tg 및 23%의 제한산소수지를 나타내는 반면, 본 발명의 기본수지는 96℃의 Tg 및 32%의 제한산소수지를 나타낸다.
본 발명의 상기 목적은 필수사항 (1)로 성취된다.
따라서, N-치환된 말레이미드(이의 소량이 열변형 저항성을 향상시키기에 유효하다)의 공증합이 비닐리덴 클로라이드-기본수지의 유익한 특성을 손상시킴 없이 기본수지의 유리전이 온도를 상승시키기 위하여 본 발명에서 중요하다.
본 발명의 성형된 발포체의 열에 대한 치수안정성에 관하여, 70℃에서 부피변화의 백분율은 5% 이하로 감소되어질 수 있다.
필수사항 (2)의 필요성은 본 발명의 발포성 수지입자로부터 성형된 발포체에서의 독립기포의 높은 비율과 관련하여 다음에 설명된다.
일반으로, 열가소성 수지의 발포방법은 발포제를 함유하는 수지를 연화된 액체상태로 가열하고 발포제로부터 발생된 기체의 압력하에 수많은 독립기포를 발생시킴을 특징으로 한다.
처리온도에서 수지의 점탄성 특성이 매우 중요하다.
즉, 연화된 수지의 탄성계수가 지나치게 높을 때 높은 팽창비의 발포체는 수득하기가 어렵고, 연화된 수지의 점성유동이 현저할 때, 독립기포를 얻기가 어렵고, 대부분의 경우 연속기포가 생성된다.
이것은 선행기술에 능숙한 사람에게 공지되어 있다.
고온에서 기본수지의 인장특성을 분석한 결과, 본 발명자들은 수지가 수지의 유리전이온도 (Tg) 내지 Tg+50℃ 범위내의 온도에서 200%를 초과하는 신장율을 나타내는 것이 높은 독립기포 비율의 발포체를 제조할 목적에 바람직함을 발견하였다.
예를들어, 후술되는 표6중의 실시번호 4,5 및 6의 수지가 각가 96,80 및 90℃의 Tg를 가지며, (Tg+25℃)에서 380% (120℃), 50% (105℃) 및 680% (115℃)의 신장율을 나타낸다.
동일정도의 팽창으로 팽창시켜 이들 수지로부터 제조된 발포체는 각각 60%, 35% 및 72%의 독립기포 비율을 갖는다.
성형된 발포체는 상기 조건하에서 50%의 낮은 신장율을 나타내는 수지로부터 수득될 수 없다.
독립기포의 비율은 신장율의 증가와 함께 증가한다는 사실로부터 연화된 기본수지의 높은 신장율이 60% 이상의 독립기포비율을 가지는 발포체를 성형시키는 조건으로 바람직하다는 것으로부터 알 수 있다.
높은 팽창비의 독립기포발포체를 제조할 목적으로, 부분적으로 교차결합된 구조를 도입시켜 기본수지의 고온 점탄성을 개질시키는 것이 매우 바람직하다.
부분적으로 교차 결합된 구조의 도입은 전술된 바와 같은 공중합체 조성물성분 [B]의 구성성분이 되는 일반식 (d)로 나타내는 교차결합화합물을 공중합시켜 성취할 수 있다.
85℃ 이상의 유리전이온도 및 10 내지 80%(성분[B]함량)의 테트라히드로푸란 불용성 분획을 가지는 비-결정형 교차 결합된 비닐리덴 클로라이드 공중합체를 제조하는 것이 바람직하다.
유리전이온도가 85℃이하일 경우, 생성된 성형기포체는 높은 온도에서 낮은 치수 안정성을 나타내며, 따라서, 본 발명의 목적을 성취할 수 없다.
공중합체 조성물중의 테트라히드로푸란 불용성성분 [B]에 대한 테트라히드로푸란-가용성 성분 [A]의 비율은 성형발포체의 사용목적 및 팽창비율에 따라 선택되어져야 한다.
일반으로, 0∼80% 성분[B] 함량의 공중합체 조성물을 사용할 수 있다.
목적의 팽창비율이 10 이하일 경우, 성분 [B]의 함량은 독립기포의 비율에 영향을 미치지 않는다. 팽창비율이 10이하일 경우, 10% 이하의 성분 [B]의 공중합체 조성물이 80% 이하의 독립기포를 가지는 예비 팽창된 다기포성 입자를 제공한다.
이러한 공중합체 조성물이 고온에서 용융물 점탄성이 불만족스럽다.
반대로, 성분 [B]의 함량이 80%를 초과할 경우 팽창비가 바람직스럽지 않게 감소한다.
발포에 적절한 점탄성 거동은 교차결합된 구조를 도입시켜 성분 [B]의 함량이 전술된 범위내에 있게 하여 조절할 수 있다.
특히, 표가 높은 팽창비로 수행될 때 적절한 용융물 점탄성을 부여할 필요가 있다.
팽창단계에서 기포벽의 파열을 방지할 목적으로 성분 [B]의 함량이 10 내지 80%, 바람직하게는 30 내지 70%이다.
예비 팽창된 입자가 교차결합된 기본수지로부터 제조될 경우, 독립기포가 풍부하고 압축강도 및 열절연성이 뛰어난 성형발포체를 높은 수율로 주형의 양호한 성형성으로 수득될 수 있다.
더우기 이 경우의 성형발포체는 교차결합을 갖지 않는 기본수지로부터 제조되는 성형발포체에 비하여 치수의 열안정성이 뛰어나다.
필수사항(3)의 필요성은 본 발명의 성형기포체의 사용목적에 관련하여 다음에 설명한다.
본 발명의 성형기포체는 다양한 적용에 사용될 수 있다.
비닐리덴 클로라이드-기본수지의 뛰어난 특성인 기체불투과성을 특수하게 이용하여, 불소화된 탄화수조 기체와 같은 낮은 열전도성의 기체를 본 발명의 성형발포체의 미세독립기포내에 포함시킬 수 있다.
이들 성형기포체는 장시간동안 낮은 열전도성을 보유할 수 있고, 따라서 우수한 열절연체로서 사용할 수 있을 것이다.
예를들어, 제4도에 나타낸 바와 같이 본 발명의 성형 비닐리덴 클로라이드-기본수지 발포체 (곡선Ⅲ)가 현재까지 상업적으로 입수 가능한 압출된 폴리스티렌발포체 (곡선Ⅳ)와 비교하여 열절연체로서 우수하다.
이러한 뛰어난 특성을 나타내기 위하여, 기포내의 기체가 기포벽을 쉽게 투과하여 대기 또는 주위공기로 확산되어서는 안된다는 것이 필요하다.
다시말해, 발포체내의 대부분의 기포는 높은 기체방벽으로서 작용하는 분획으로 인접세포로부터 떨어져 있는 미세독립기포일 필요가 있다.
이러한 성형발포체를 실현시키기 위하여, 원료물질, 다기포성 예비 팽창된 입자는 높은 비율의 독립기포를 가져야할 필요가 있다.
다기포성 예비 팽창된 입자중의 독립기포의 비율이 낮을 경우, 이들 입자로부터 성형된 발포체는 열절연 효능이 빈약하다.
더우기, 이러한 입자가 주형중에서 팽창되고 융합될 경우, 형상재생성이 낮고, 침하 및 수축이 나타나기 쉽다.
극단적인 경우, 성형 발포체를 수득할 수 없다.
이와같은 관점에서, 다기포성 예비팽창된 입자중의 독립기포의 비율이 60% 이상임이 바람직하다는 결론을 얻는다.
뛰어난 열절연성을 제공할 목적으로, 독립기포의 비율이 80% 이상이다.
본 발명에서 사용되는 다기포성 예비팽창된 입자중의 용어 "다기포성"은 각각의 입자가 적어도 여러개의 미세기포를 가진다는 것을 의미한다.
다기포성 예비팽창된 입자의 직경은 통상 0.2내지 5mm이고, 기포직경이 바람직하게는 0.01 내지 1.0mm의 범위내이다.
기포직경이 0.01mm이하일 경우, 주형내에서 이러한 입자를 팽창 및 성형시 주형 형상 재생성이 빈약하여 침하 및 수축이 나타나기 쉽다.
세포직경이 1.0mm를 초과할 경우, 생성된 성형 발포체는 저하된 기계적 특성 및 낮은 열절연성을 갖는다.
필수사항(4)의 필요성은 발포성 수지입자의 제조방법과 관련하여 다음에 설명한다.
본 발명에서, N-치환된 말레이미드 단위가 도입된 비닐리덴클로라이드-기본 수지 조성물은 불가피하게 발포제를 용해시키는 능력이 낮다.
그러나 발포제로의 함침에 필요한 시간은 가능한한 접속온도를 상승시킴으로서 감소될 수 있다.
그러나, 비닐리덴클로라이드 기본 수지는 일반으로 열분해되기 쉽기 때문에 본 발명의 기본 수지 조성물은 불가피하게 고온에의 기본 수지의 지연된 노출이 수지의 탈수소 및 열분해를 유발시키는 경향을 갖게된다.
결과로, 발포제로 함침된 수지의 팽창성은 현저하게 저하되고, 성형된 발포체의 물리적 특성이 절하된다.
더우기, 열분해시 수지로부터 발생된 염산 및 염소는 압력용기와 같은 장비의 부식을 유발시킨다.
이것은 안정성의 견지에서부터도 심각한 문제이다.
그러므로, 상기량의 발포제로 기본 수지 조성물을 함침시켜서 전술된 여러 가지 문제점을 균형시키면서 수지 조성물의 충분한 팽창성을 제조하는 것이 필요하다.
본 발명자들은 기본 수지 입자의 직경을 0.1 내지 1.0mm의 범위내가 되게 조정하고, 기본 수지의 유리전이온도(Tg)에 기준하여 하기 식으로 표시되는 범위로부터 기본 수지와 발포제의 함침온도(T)를 선택하여 상기 필요조건을 만족시켰다.
T
Figure kpo00012
(Tg+20℃)
제5도는 본 발명의 비닐리덴 클로라이드-기본 수지입자의 군에 대한 함침시험의 결과를 나타내며, 상기군은 입자직경이 다르다.
각 군의 입자를 100℃에서 70시간동안 침적시켜서 액체 발포제로 함침시킨다.
곡선 Ⅴ는 함침직후 입자군내에 함유된 발포제의 양을 나타낸다.
곡선Ⅵ는 이들 함침된 입자를 32℃의 대기에 8일동안 노출시킨후 입자군내에 함유된 발포제의 양을 나타낸다.
상기 결과로부터 분명하듯이 함침속도는 수지입자의 직경에 크게 의존된다.
더 작은 수지 입자는 더욱 신속하게 함침된다.
입경에 대한 함침속도의 비율의 관계가 거의 선형성이나, 입경이 0.1mm 이하 및 1mm이상일 경우, 관계는 선형성으로부터 크게 벗어난다.
수지입자의 발포제의 함유 능력에 대하여, 발포제는 더 작은 수지 입자로부터 더욱 쉽게 방산되나 입경에 대한 방산속도의 관계는 반드시 선형성인 것이 아니다.
발포제의 현저한 방산이 직경 0.1mm이하의 수지입자로부터 명료하게 관찰된다.
따라서, 수지입자의 직경이 0.1 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.6mm이다.
더우기, 수지입자가 불균일한 입자크기 분포를 가질 때, 생성된 다기포성 예비팽창된 입자는 팽창비의 불균일한 불포를 갖는다.
이들 예비팽창된 입자가 주형내의 팽창 및 성형에 사용될 경우, 생성된 성형 발포체는 밀도의 국소적 변호를 갖는다.
그러므로, 사용되는 기본 수지가 균일한 입자크기분포를 가지는 것이 바람직하다.
제6도는 함침 온도에 대한 팽창비를 작도한 결과를 나타내며, 여기에서 팽창비가 수지입자의 군이 동일량의 발포제를 함유하도록 서로 다른 온도에서 기본 수지입자의 군을 발포제로 함침시켜 제조되는 발포성 입자의 군의 예비팽창의 것이다.
제6도로부터, 함침온도가 기본 수지의 유리전이온도 +20℃를 초과하는 경우 팽창비는 현저하게 감소함이 분명하다.
생각컨대, 이것은 기본 수지가 전술된 바와같이 고운 함침에 의하여 열분해되며, 가열 및 팽창온도에서 수지의 점탄성을 크게 변화시키기 때문인 것 같다.
본 발명의 목적을 성취하기 위하여, 사용되는 발포제의 함침온도는 기본 수지의 Tg+20℃를 초과하지 않아야 한다.
한편, 저온에서의 함침은 필요량의 발포제로의 함침에 요구되는 긴시간 때문에 비경제적이다.
함침온도는 실온 내지 (Tg+20)℃의 밤위내가 바람직하다.
물론, 함침시간은 함침온도 및 목적하는 팽창비율에 따라 적절하게 선택된다.
일반으로, 함침시간은 200시간까지, 바람직하게는 100시간까지이다.
본 발명에 사용되는 랜덤 공중합체의 고주 단위(a)는 비닐리덴 클로라이드로부터 생성된다.
구성 단위(b)는 N-치환된 말레이미드의 -CH=CH-의 이중 결합의 열림으로부터 생성되는 구조를 가진다.
즉 상기 단위는 N-치환된 말레이미드로부터 생성된다.
N-치환된 말레이미드 단량체의 예로는, N-페닐말레이미드, N-2-메틸페닐말레이미드, N-2,6-디메틸페닐 말레이미드, N-시클로헥실 말레이미드, N-2-클로로페닐 말레이미드, N-2-브로모페닐 말레이미드, N-2-메톡시페닐 말레이미드 및 N-에틸 말레이미드가 있다.
이들 단량체중에서 바람직한 것으로, N-페닐말레이미드, N-2-메틸-페닐말레이미드 및 N-2-클로로페닐 말레이미드가 있으며, 이들은 시판되는 것들이다.
무엇보다도, N-페닐 말레이미드가 특히 바람직하다.
구성 단위(c)는 에틸렌성 단량체, 불포화 카르복실산 또는 그 에스테르의 C=C 의 2중 결합을 열므로써 생성되는 구조를 갖는다.
에틸렌성 단량체의 예는 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드, 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴을 포함한다.
불포화 카르복실산 또는 그 에스테르는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 및 2-히드록시에틸메타크릴레이트를 포함한다.
본 발명에서 이들 화합물은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있지만 상기 에스테르 단량체들은 결과의 공중합체 조성물의 내연성을 저하시키는 경향이 있는데 이는 아마도 이들이 그 분자내에 산소원자를 함유하고 있기 때문일 것이다 : 따라서 난연제를 사용하지 않을 때에는 이들 단량체의 사용량은 제한된다.
스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴은 그들의 단일중합체의 유리전이온도가 높으므로 이들을 사용함이 바람직하며 이들 단량체중 어느것과 비교적 고가인 N-치환된 말레이미드를 소량 사용함으로써 비교적 높은 유리전이온도를 갖는 비닐클로라이드-기본 수지조성물을 제조할 수 있다.
스티렌, α-메틸스티렌 및 메타크릴로니트릴은 비닐리덴클로라이드와 공중합하는 경향이 비교적 낮은 반면에 아크릴로니트릴은 비닐리덴클로라이드, 스티렌 또는 N-치환 말레이미드와 공중합하는 경향이 높다.
스티렌과 아크릴로니트릴을 조합하여 사용하면 고온에서의 팽창 및 팽창-성형에 적절한 점탄성을 제공한다고 사료되므로 특히 바람직하다.
비닐클로라이드는 향상된 내연성을 제공하지만 높은 유리전이온도를 달성하기는 비교적 어렵다.
구성 단위(b)는 디비닐 단량체, 디아크릴레이트 단량체, 또는 디메타크릴레이트 단량체의 2개의 C=C단위들의 2중 결합을 열므로써 생성되는 구조를 갖는다.
디비닐 단량체의 전형에는 디비닐벤젠이다.
디아크릴레이트와 디메타크릴레이트 단량체의 예는 가각 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 및 헥사메틸렌글리콜의 디아크릴레이트와 디메타크릴레이트를 포함한다.
[A]내에 구성단위(a),(b) 및 (c)의 조합순서와 [B]내에 구성단위 (a),(b),(c) 및 (d)의 조합순서는 라디칼 중합메카니즘에 의하여 조절되는 무작위한 것이다.
구성단위(d)는 주로 3차원 구조의 교차 결합점을 형성한다.
유리전이온도는 ASTM D-3418-75에 따라 시차 주사열량계(DSC)로써 측정한다.
이 전이온도는 가공 또는 성형된 물품의 열변형 저항성의 척도로서 중요하다.
본 발명에 사용된 용어 "테트라히드로푸란-가용성 성분"(이후로는 단순히 가용성 성분이라함) 및 "테트라히드로푸란-불용성 성분"(이후로는 단순히 불용성 성분이라함)이라 함은 본 발명의 공중합체 조성물 1 내지 2g을 테트라히드로푸란 100ml 내에서 40℃로 1시간동안 교반하면서 침지시키고, 여과하여 가용성 물질과 불용성 물질로 분리하고 테트라히드로푸란을 제거함으로써 얻어지는 각각의 공중합체를 의미한다.
본 발명의 공중합체 조성물내에 가용성 성분 함량이 증가함에 따라 조성물의 용융 유동성도 증가한다.
반면에 불용성 성분함량이 증가함에 따라 공중합체 조성물의 고온에서의 인장강도는 증가하지만 연신율은 감소하는 경향이 있다.
가용성 성분의 중량 평균분자량은 10,000 내지 600,000이다.
분자량은 겔투과 크로마토그래피(GPC,모델 HPLC 802, 도오요 소다 제조(주)공급)로 측정한다.
중량 평균분자량이 10,000미만일 때에는 이 공중합체는 오일상 또는 페이스트상 수지 또는 강도 및 연신률을 포함한 기계적 특성이 열등한 수지이며 실체에 있어서 성형품용으로 사용할 수 없다.
중량 평균분자량이 600,000초과일 때에는 용융 유동성이 저하되며 성형 발포체의 팽창 입자간에 간격이 증가한다.
가용성 성분의 유리전이온도는 80℃이상이다.
유리전이온도가 80℃미만일 때에는 공중합체 조성물은 열변형 저항성이 열등하다.
본 발명 공중합체 조성물의 가용성 성분내 단위(a),(b) 및 (c)의 비율은 각각 다음의 범위이내이다.
(a) 30∼70몰%, (b) 1∼10몰%, (c) 25∼69몰%
(a)의 비율이 30몰% 미만일 때에는 공중합체 조성물은 내연성 및 기체 불투과성에서 불만족스럽고 결과의 성형 발포체는 내연성 및 단열 효율에서 열등하다.
(a)의 비율이 70몰%, 초과일 때에는 열변형 저항성이 감소한다 : 이 비율의 바람직한 범위는 35 내지 60몰%이다.
(b)의 비율이 1몰%, 미만일 때에는 유리전이온도가 낮아서 좋지 않으며 결과의 성형 발포체는 열에 대한 치수 안정성이 열등하다.
한편(b)의 비율이 10몰%를 초과하는 랜덤 비닐리덴 클로라이드 공중합체는 제조하기가 어려우며 설령 제조된다 하더라도 이 공중합체는 고가일 것이다. : 따라서 그러한 높은 비율의 (b)는 비경제적이다.
(c)의 비율이 25몰% 미만일 때에는 열-변형 저항성이 너무 낮으며 이 비율이 69몰% 초과일 때에는 공중합체 조성물 및 성형 발포체는 특성이 열등하다 : 바람직한 범위는 35내지 65몰%이다.
불용성 성분내에 단위 (a),(b),(c) 및 (d)의 비율은 각각 다음의 범위이내 이다.
(a) 25∼65몰%, (b) 1∼10몰%, (c) 25∼70몰%, (d) 0.01∼0.2몰%
(a)의 비율이 25몰% 미만일 때에는 내연성 및 기체 불투과성의 장점을 최대한 얻기가 어려워지며 이 비율이 65몰% 초과일 때에는 열변형 저항성이 저하된다. : 바람직한 범위는 30 내지 60몰%이다.
(b)의 비율이 1몰% 미만일 때에는 열변형 저항성이 너무 낮고, 이 비율이 10몰% 초과일 때에는 비닐리덴 클로라이드 공중합체 조성물에 고유한 특성이 악화된다 ; 이 비율의 바람직한 범위는 1 내지 8몰%이다.
(c)의 비율이 25몰% 미만일 때에는 열변형 저항성이 너무 낮고 이 비율이 70몰% 초과일 때에는 비닐리덴 클로라이드 공중합체 조성물에 고유한 특성이 악화된다.
(d)의 비율은 테트라히드로푸란-불용성 성분의 비율에 직접 영향을 미친다.
이 비율이 0.2몰%초과일 때에는 고운 용융 유동성이 심하게 낮아진다.
(d)도입용으로 사용되는 교차 결합제의 양은 제품 발포체의 목적하는 용도에 따라 선택하여야 한다.
일반적으로 교차결합제는 0.01몰% 이상의 양으로 사용하여 불용성 성분의 효과를 달성한다.
이 양의 바람직한 범위는 0.01 내지 0.1몰%이다.
본 발명의 공중합체 조성물은 비닐리덴 클로라이드 : 상기 언급한 N-치환된 말레이미드중 1종 이상 ; 상기 언급한 에틸렌성 단량체 및 불포화 카르복실산과 그 에스테르 단량체중 1종 이상 ; 그리고 상기 언급한 디비닐 단량체, 디아크릴레이트 단량체 및 디메타크릴레이트 단량체중 1종 이상의 라디칼 중합에 의하여 제조할 수 있다.
중합에는 현탁 중합법, 유화중합법, 용액중합법 및 괴상중합법을 포함하여 각종 공지된 방법을 사용할 수 있다.
가열시에 분해하여 자유 라디칼을 생성할 수 있다면 어느 라디칼 중합 개시제도 사용가능하다.
예를들면 비교적 저온에서의 중합반응에는 디이소프로필 퍼옥시 디카르보네이트가 적합하고 비교적 고온에서의 중합반응에는 라우로일 퍼옥사이드가 적합하다고 일반적으로 공지되어져 있다.
중합온도와 시간은 사용된 라디칼 중합체지세, 중합열의 제거, 수율등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
본 발명의 공중합체 조성물은 또한 상기 언급한 중합법에 따라 성분[A] 및 [B]를 각각 제조하여 이들을 배합함으로써 제조할 수도 있다.
반응 생성 혼합물로부터 공중합체 조성물을 분리 및 회수하기 위하여는 응고, 증발, 여과 및 건조와 같은 공지된 작업 방법들이 수락 가능하다.
첨가제를 공지된 방법으로써 공중합체 조성물에 혼화할 수 있다.
그러한 첨가제에는 가소제, 열안정제, 광안정세, 산화방지세, 착색제등이 포함된다.
본 발명에 사용된 용어 "비결정형 중합체"라함은 시차 주사열량계(DSC)에 의한 열량분석시에 결정성 대역의 용융에 따른 흡열 피이크를 보이며 X선 회절 측정시에 결정성 대역의 존재에 다른 회절 피이크가 없음을 보여주는 중합체를 말한다.
일반적으로, 결정형 비닐리덴클로라이드 공중합체는 비닐리덴클로라이드 85몰% 이상으로 구성된다.
이들 공중합체는 본 발명의 범위에서 제외된다.
본 발명에 사용되는 발포제(들)는 그 비점이 사용 공중합체 조성물의 유리전이온도보다 더 낮은 휘발성 유기발포제이다.
사용되는 발포제는 수지내 용해성, 발포온도에서의 중기압, 비점등을 고려하여 선택한다.
특히, 몰 평균 용해도 파라미터(SP값)가 5.7내지 9.7인 발포제를 사용하는 것이 바람직하다.
그러한 발포제에는 프로판(SP 6.4), 부탄(6.8), 이소부탄(6.8), 펜탄(7.0), 이소펜탄(6.7) 및 네오펜탄(6.3)과 같은 지방족 탄화수소; 메틸클로라이드(9.7), 에틸클로라이드(9.2) 및 메틸렌클로라이드(9.7)과 같은 염소화 탄화수소; 트리클로로모노플루오로메탄(7.6), 디클로로디플루오로메탄(5.5), 디클로로모노플로오로메탄(8.3), 모노클로디플루오로메탄(6.5), 트리클로로트리플루오로에탄(7.3), 디클로로테트라플루오로에탄(6.2), 1-클로로-1,1-디플루오로에탄(6.8), 및 디플루오로에탄(7.0), 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄(7.3), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(6.6)과 같은 불소화 탄화수소; 그리고 디메틸에테르(7.6)와 같은 에테르가 있다. 하나의 발포제로써 양호한 발포조건을 얻을 수 없을 때에는 2 또는 그 이상의 발포제를 상호 혼합하여 더욱 적절한 발포제 조성물을 제조하는 것이 바람직하다.
상기 괄호내의 용해도 파라미터 값은 문헌[Polymer Hand-book Second Edition, J. BRANDRUP and E.H IMMERGUT, 1974]에 보인 값과 같다. 이 책에 주어지지 않은 SP값에 대하여는 다른 문헌에서 찾아낸 값 또는 하기식으로부터 계산된 값(25℃에서)이다;
(SP값)2=d/M(△H-RT)
상기 식에서 d : 밀도(g/cc), M:분자량(g/몰), △H : 증발잠열(cal/몰), R : 기체상수(cal/몰°K), T:절대온도(。K)
혼합 발포제의 경우에는 사용된 몰 평균 용해도 파라미터는 각각의 성분 발포제의 SP값과 각각의 몰 분율과의 적의 합계이다.
제품 발포체가 본 발명의 목적중 하나인 낮은 열전도성을 장기간 보유하도록 하기 위하여는 상기 열거한 발포제들중 불소화 탄화수소가 바람직하다.
불소화 탄화수소 발포제의 혼합물에 의하여 그의 우수한 기능이 수지의 기체 불투과성과 합력하여 팽창성 수지 입자로 하여금 팽창성을 장기간 보유하도록 하며 결과의 단열 특성을 장기간 보유하는 성형 발포체에 월등한 단열 특성을 제공한다.
발포제에 의한 수지의 함침은 필요시에 열 및 압력을 가하면서 예를들면 오오토클레이브내에서 기체 또는 액체형태의 발포제로 수지입자를 함침하는 기상 또는 액상법에 의하여, 또는 발포제로 수중에 현탁된 수지입자를 함침하는 수성 현탁법에 의하여 실시할 수 있다.
또한 발포제 존재하에 중합반응을 실시함으로써 팽창성 중합체 입자를 직접 제조할 수도 있다.
본 발명에서 상기 열거한 발포제들은 수지입자 100중량부에 대하여 일반적으로 1 내지 40중량부만큼 사용할 수 있다.
사용량은 목적하는 발포체 밀도에 따라 조절된다.
바람직하기로는 발포체를 5 내지 30중량부 사용한다.
본 발명의 다기포성 예비팽창 입자를 제조하기 위한 팽창은, 공지된 방법, 예를들면, 상기 언급한 발포제로 함침된 수지입자를 스팀, 고온수 또는 고온공기와 같은 열매내에서 가열함으로써 수지입자를 팽창시키는 방법에 의하여 실시할 수 있다.
따라서, 고온 유체상태의 발포제-수지 혼합물의 점탄성 행동은 생성되는 다기포성 예비 팽창 입자내에 독립기포 비율에 커다란 영향을 미친다.
혼합물의 탄성 모듈로러스기 너무 높을 때에는 고팽창비 또는 미세한 균일한 기포를 갖는 발포체를 제조하기가 어렵다.
점성유체 특성이 우세할 때에는 독립기포 발포체를 얻기가 어렵다.
독립 기포비율이 60%이상인 고팽창비의 발포체를 제조하려면, 본 발명의 유형의 기본 수지로부터, 적어도 수지의 유리전이온도(Tg) 내지 (Tg+50)℃의 온도 범위에서 연신율이 200% 이상인 수지를 선택하는 것이 바람직하다.
여기에 사용돈 용어"독립기포 비율"이라 함은 발포체내 모든 기포에 대한 독립기포의 체적비(%)를 의미한다.
이 비율은 공기-비교형 비중계로 측정한다.
다기포성 예비-팽창입자를 제조하기 위한 가열조건에 대해서는, 예정된 가열시간을 위한 적절한 가열온도는 기본 수지의 유리전이온도(Tg) 이상으로 선택한다.
일반적으로 적절한 조건은 온도가 100 내지 130℃이고 시간은 5 내지 180초이다.
본 발명의 성형 발포체는 성형을 위한 공지방법에 의해 상술한 바와같이 제조된 다기포성 예비-팽창입자로부터 제조될 수 있다.
즉, 이들 다기포성 예비-팽창입자는 밀폐 가능하나, 용봉 가능하지 않은 많은 소공을 갖는 모울드에 위치하고, 입자는 소공을 통한 증기와 같은 가열성 유체를 도입하여 가열하여 발포시키고, 팽창시키고, 입자사이의 틈을 채우고, 입자들을 함께 용융시킨다.
용융된 질량을 급냉시킴으로서 성형 발포제를 형성한다.
이와같은 방법으로 인접입자들끼리 서로 친밀하게 접촉된 많은 수의 다기포성 팽창 입자로 형성된 단일체 구조를 갖는 성형 발포체가 제조된다.
이 방법에서는 팽창된 폴리스티렌 입자를 성형하기 위한 주지의 방법과 동일한 가열 조건이 사용되고, 의도하는 서형체의 모양 및 두께에 따라 적절한 조건을 선택한다.
이와같은 단일체인 상술한 바와같은 성형 발포체는 일반적으로 성형-가열(증기:0kg/cm2-G), 일방가열(증기:0.1∼0.5kg/cm2-G), 또는 양방가열(증기:0.7∼2.0kg/cm2-G)하후, 성형체를 물로 냉각시켜 얻을 수 있다.
성형 발포체에 요구되는 기계적 강또는 요구하는 용도에 의존하기 때문에 발포체의 밀또는 필요에 따라 변화될 수 있다.
본 발명에서 팽창비는 다기포성 팽창입자를 제조할때의 가열 시간 온도 및 함침 발포제의 함량에 의해 조절될 수 있다.
원하는 바에따라 밀도 15∼300kg/m3의 성형 발포체를 제조할 수 있다.
열 절연효능이 탁월한 성형 발포체를 얻기 위하여 기포중에 포함된 기체상 발포제를 가능한 대기중으로 침투 및 확산시킴으로서 억제하는 것이 바람직하다.
즉, 열팽창 가능성 수지 입자에 의해 다기포성 예비-팽창입자의 제조 완료와 성형체의 성형 개시간의 숙성시간을 단축하는 것이 바람직하다.
이러한 숙성 시간은 실온에서 일반적으로 24시간 이상, 바람직하기로는 1시간 이상이다.
성형 발포체가 열절연체 이외의 목적으로 사용될 때, 물론, 숙성 시간을 감소할 필요는 없고, 예를들면, 예비-팽창 폴리스티렌 비드의 경우와 유사한 숙성 조건이 가능하고, 약 1주의 숙성 시간이 허용된다.
본 발명의 비닐리덴 클로라이드-기본 수지 조성물은 비결정성 특징에도 불구하고 통상의 결정성 비닐리덴 클로라이드-기본 수지의 경우와 유사한 특성, 즉, 내연성, 내약품성 및 탁월한 기체불침투성을 갖고, 추가로 통상의 비결정성 비닐리덴 클로라이드-기본 수지의 경우에는 없는 향성된 내열변형성을 갖는다.
본 발명의 성형 비결정형 비닐리덴 클로라이드 기본 수지 발포체는 기본 수지 조성물의 탁월한 특성인 기체투과성, 내연성, 내유 성, 내화학성 및 기계적 강도를 갖는다.
본 발명의 발포체는 추가적으로 기본 수지의 고 유리전이온도(Tg)를 이용함으로서 전에는 없었던 탁월한 특성을 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 신규의 성형 수지 발포체는 자기-소화성, 특히 오랜동안 낮은 열전도를 유지할 수 있고, 고온 및 저온에서 부피 안정성이 탁월하므로 여러 가지 산업 분야에서 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 산업적인 면에서 극히 유용하다.
하기 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 기술한다.
본 발명에서 사용되는 측정 방법은 다음과 같다.
발포체의 밀도:JIS K6767에 따름.
팽창율 : 발포체의 밀도에 대한 기본 수지의 밀도.
독립기포의 비율 : ASTM D-2856에 따름.
열전도율 : ASTM C-518에 따름.
평균 기포 직경 : 발포체의 단면을 임의로 취하여 측정한 5∼10개의 기포의 직경의 산술평균.
5% 압축 강도 : ASTM D-1621에 따라 5% 압축 응력에서 측정.
제한 산소 지수 : JIS K-7201에 따름.
유리전이온도(Tg) : 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 ASTM-D-3418-75에 따라 결정.
연신율 : 비닐리덴 클로라이드-기재 수지판(0.2∼0.4mm 두께×5mm 너비)을 상이한 온도에서 장력 시험(척간의 거리 : 50mm, 200mm/min으로 인장)하여 항복점에서 연신율을 결정한다.
불용성 성분의 함량 측정 방법 : 예정량(Wog)의 중합체 시료를 측정하여 40℃로 가열된 과량의 테트라히드로푸란에 넣어 가용성 성분을 용해시킨다.
계속해서, 불용성 물질을 200메시 여과기로 여과하고, 무게를 측정한다(Wg).
함량은 하기식에 따라 결정한다.
불용성 성분의 함량(%)=(W/Wo)×100
분자량 측정 방법 : 단분산 폴리스티렌 표준시료를 사용하여, GPC용 동작 곡선을 미리 제작한다.
이 곡선에 의해 분자량을 결정한다.
표준 시료 : 분자량
77.5×104
10.7×104
1.67×104
0.28×104
용매 : 테트라히드로푸란
컬럼 : 폴리스티렌겔(GMH 6, 도오요 소다 제조주식회사)
[실시예 1]
150부(중량부, 이하 동일함)의 순수한 물과 현탁액으로서 0.2부의 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스 반응 용기에 넣는다.
계속해서, 5부(2.4몰%)의 N-페닐말레이미드를 30부(45.1몰%)의 아크릴로니트릴, 15부(11.4몰%)의 스티렌, 및 0.04부(0.025몰%)의 디비닐벤젠의 혼합물에 용해시킨 후, 50부(41.1몰%)의 비닐리덴클로라이드를 가한 다음, 라디칼 중합 개시제로서 라우로일 과산화물을 더 가한다.
질소로 공기를 대체한 후, 반응 혼합물을 교반하고 60℃에서 24시간 중합시킨다.
다음으로, 형성된 중합체를 여과하여 분리하고 건조시킨다.
중합체에 존재하는 단량체의 함량은 0.2% 이하이다.
중합 결과는 다음과 같다 : 중합 수율 98%, 유리전이 온도(Tg) 96℃, 제한 산소 지수 32, 테트라히드로푸란-가요성분 41wt%, 불용 성분의 함량 59wt%, 가용 성분의 Tg 83℃, 가용 성분의 중량 평균 분자량 27×104, 120℃에서의 연신율, 330%.
얻은 공중합체 조성 가용 성분 및 불용 성분의 점성 또는 정량 분석은 하기 방법으로 수행하였다.
비닐리덴 클로라이드에서 유도된 구성 단위(a)는 열분해 기체 크로마토그래피(PGC, 열분해 오븐(모델JHP-2, 니혼 번코 고오교사 제품), 기체 크로마토그래피(모델 GC-4BM, 시마즈사 제품)]에 의해 정성 분석하고 염소분해(산소 플라스크 연소법)에 의해 정량 분석한다.
N-페닐말레이미드에서 유도된 구성 단위(b)는 푸리에 변형 적외선 흡수 스펙트럼(FT-1R)에 의해 정성 및 정량 분석한다.
C-N 스트레칭 진동에 의한 흡수띠가 1388cm-1에서 관찰되고, C=0 스트레칭 진동에 의한 흡수때가 1712cm-1에서 관찰된다.
이 단위(b)는 비닐리덴 클로라이드에서 유도된 성분 단위(a)의 C-C1 스트레칭 진동에 의한 1064cm-1에서의 흡수 피이크에 대한 C=0로 인한 흡수 피이크의 비로 결정된다.
아크로니트릴에서 유도된 구성 단위는 PGC에 의해 정성 분석하고 FT-1R 스펙트로스코피에 의해 정량 분석한다.
이 단위는 C=N 스트레칭 진동에 의한 2225cm-1에서의 흡수 피이크와 1064cm-1에서의 상기 흡수 피크에 의해 결정된다.
스티렌에서 유도된 성분 단위는 PGC에 의해 정량 및 점성 분석하고, 이 단위는 열분해 결과 생성된 스티렌 단량체에 의한 특성 피이크의 높이로 결정된다.
디비닐벤젠에서 유도된 성분 단위 (d)는 테트라히드로푸란중의 중합체 시료의 팽윤도로부터 정성 및 정성분석한다.
이 단위 내용은 팽윤도와 내용과 팽윤도간의 관게를 나타내는 미리 제조된 동작 곡선으로 결정될 수 있다.
제1도 및 제2도는 각각, 공중합체 조성물의 PGC 차아트 및 FT-1R 차아트이다.
수득된 공중합체 조성물의 가용성분[A]와 불용 성분[B]중의 구성 단위의 비는 다음과 같다 :
Figure kpo00013
Figure kpo00014
Figure kpo00015
Figure kpo00016
Figure kpo00017
Figure kpo00018
Figure kpo00019
Figure kpo00020
Figure kpo00021
평균 입자 직경이 0.4mm이고, 상기 중합 방법에 의해 제조된 비닐리덴 클로라이드 공중합체 조성물의 입자 100부를 오오토클레이브에 넣고, 단단히 밀봉한 후, 감압시킨다.
다음으로, 프레온 11과 프레온 22의 중량비 90:10의 액체 발포제 혼합물 300부를 오오토클레이브에 넣는다.
내용물을 100℃에서 약 70시간 교반한 후, 냉각시킨다 : 정상 압력으로 유지한 후, 입자를 취한다.
이들 입자는 약 19부의 발포제를 함유하는 것으로 밝혀졌다.
다음으로, 이들 팽창 가능한 수지 입자를 방에서 2주간 방치한 후, 0.5kg/cm2-G의기류로 20초간 가열 팽창시켜 팽창비 24의 예비-팽창 입자를 얻는다.
이들 입자는 평균 입자 직경이 약 1.2mm이고, 평균 기포 직경이 0.1mm이고, 독립 기포비가 95%이다.
예비 팽창 완료후 30분내에 이들 예비 팽창 입자를 팽창가능성 폴리스티렌 기류성형기를 사용하여 약 1.1kg/cm2-G의 증기로 가열하여 성형시켜 평판상의 성형 발포제(25mm 두께×300mm 면적, 40kg/m3밀도)를 얻는다.
수득된 발포체로부터 판(100W×100L×25Tmm)으로 잘라내어 예정된 상이한 온도에서 24시간 분리 가열한다.
열처리된 판의 부피 변화를 판독하여 부피 변화의 백분율을 결정한다.
이들 값의 결과는 제3도의 곡선 Ⅰ로 나타낸다.
이 발포체의 5% 압축 강도는 2.0kg/m2이다.
제4도는 시간에 관하여 밀도 40kg/m3의상기 판의 열전도도의 변화에 따른 결과(곡선Ⅲ)와, 비교용으로 열 절열성이 탁월하다고 여겨지는 폴리스티렌 발포체의 압출판에 대한 유사한 시험 결과(곡선Ⅳ)를 나타낸다.
[비교예 1]
미합중국 특허 제4,613,626호의 실시예 5에 따라서, 성형 발포체가 50/50 비닐리덴 클로라이드-메틸 메타크릴레이트 공중합체로부터 제조된다.
기본 수지의 Tg는 71℃이다. 플레이트(100W×100L×25Tmm)를 수득된 발포체로부터 절단하고 가열시 부피 변화의 백분율을 측정한다.
측정 결과는 제3도의 곡선 Ⅱ에 나타나 있다.
제3도로부터 분명하듯이, 통상적인 비닐리덴 클로라이드-기본 수지 발포체의 열에 대한 치수 안정성은 본 발명의 기본 수지를 사용함으로써 크게 개선된다.
[실시예 2]
중합화 및 처리 공정을 실시예 1의 과정에 따라서 수행하는데, 제조된 반응 혼합물내의 단량체의 비율은 하기표 1에 있다.
[표 1]
Figure kpo00022
상기의 표 및 기타 표에서의 약어는 다음과 같은 의미를 나타낸다. :
AN : 아크릴로니트릴
St : 스티렌
MMA :메틸 메타크릴레이트
N-PMI : N-패밀 말레이미드
N-M-MI : N-메틸 말레이미드
N-2-M-PMI : N-2-메틸 페닐말레이미드
N-2-CI-PMI : N-2-클로로페닐말레이미드
N-2-CH-PMI : N-2-시클로헥실페닐말레이미드
표에서 괄호내의 숫자는 중량부를 나타낸다.
실시 번호 8 및 9에서, 라우로일 퍼옥시드 0.8부(중합화 개시제)를 사용하고 중합화 기간은 각각 30시간 및 48시간이다.
표 2는 각각의 실시에 대한 상기 중합화 조건하의 중합화 수율의 평가 및 분석을 나타낸다; 수득된 수지조성물의 유리 전이 온도, 제한 산소 지수(LOI), 120℃에서의 신장률, 및 테트라히드로푸란-가용성 성분의 함량; 가용성 성분의 유리 전이 온도, 무게-평균 분자량, 및 구성 단위 함량; 및 테트라히드로푸란-불용성 성분의 함량 및 불용성 성분의 구성 단위 함량.
[비교예 2]
중합화 및 처리 공정을 실시예 1의 과정에 따라서 수행하는데, 제조된 반응 혼합물내의 비닐리덴 클로라이드 및 에틸렌 단량체의 비율은 표 3에 있다.
표 3은 또한 중합화 수율 및 수득된 각각의 수지 조성물의 유리 전이 온도, 무게-평균 분자량, 제한 산소 지수, 및 120℃에서의 신장율을 나타낸다.
[실시예 3]
n-헥산 300부를 반응 용기내에 채운다.
그에 단량체로서 비닐리덴 클로라이드 50부(41.1몰%), N-페닐말레이미드 5부(2.4몰%), 스티렌 30부(45.1몰%), 및 15부(11.4몰%), 및 중합화 개시제로서 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트 0.2부를 가한다.
공기를 질소로 치환한 후, 40℃에서 48시간 동안 교반하면서 중합화를 수행한다.
중합화의 결과는 다음과 같다 :
중합화 수율 : 97%
수득된 수지 조성물 : 유리 전이 온도
96℃, 제한 산소 지수 32%, 120℃에서의 신장율 400%, 무게-평균 분자량 22.5×104, 구성 단위의 비율 : 비닐리덴클로라이드 41몰%, N-페닐말레이미드 3몰%, 아크릴로니트릴 44몰%, 스티렌 12몰%.
[표 2]
Figure kpo00023
[표 3]
Figure kpo00024
[비교예 3]
비니리덴 클로라이드 50부(55.3몰%), N-페닐말레이미드 20부(12.5몰%), 및 메탈 메타크릴레이트 30부(32.2몰%)를 실시예 1의 과정에 의해서 중합화하고 처리한다.
미반응 N-페닐말레이미드가 여과 및 건조를 거쳐 수득된 생성물 중합체내에 잔존하는 것이 발견되며, 및 중합화 수율은 87%이다.
수득된 수지 조성물의 성질은 다음과 같다 : 유리 전이 온도 78℃, 제한 산소지수 34%, 무게-평균 분자량 24.4×104, 120℃에서의 신장율 580%
[실시예 4]
공중합체 입자를 실시예 1의 과정에 의해서 제조하는데, 디비닐벤젠, 교차 결합제의 양은 0.001, 0.03, 0.05, 및 0.07 몰%로 변화시킨다.
0.4mm의 평균 입자 직경을 갖는 수지 입자를 수득된 입자로부터 선택하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 발포제로 함침시켜, 팽창 가능한 수지 입자를 얻은 다음, 방안에서 2주 동안 방치한다.
그 다음, 이들입자를 1.0kg/cm2의 증기로 30초 동안 가열함으로서 팽창시킨다.
표 4는 각 시험의 수득된 다공질 예비-팽창된 입자의 팽창율, 독립 기포 비율, 및 평균 기포 직경을 나타낸다.
예비-팽창의 완결후 24시간이 지나면, 이들 다 기포성 예비-팽창된 입자를 실시예 1과 동일한 방법으로 성형하여, 성형 발포체를 수득한다.
또한 표 4는 수득된 발포체의 5% 압축 강도 측정 결과, 70℃로 가열시 부피 변화의 백분율 및 열 전도도를 나타낸다.
표 4로부터 분명 하듯이, 기본 수지내의 불용성 성분의 함량이 10% 이하일때는, 다기포성 예비-팽창된 입자내의 독립 기포 비율이 80%에 도달하지 못하고 생성된 성형 발포체는 약간 높은 열 전도도를 나타내며 및 불용성 성분의 함량이 80%를 넘을때는, 팽창율이 낮고 성형 발포체내의 다기포성 입자의 용융이 불충분하며 발포체의 압축 강도가 그의 밀도에 대해 약간 낮다.
즉, 상기의 사항은, 기본 수지내의 불용성 성분의 함량이, 독립 기포가 충분하며, 열 전도도가 낮고, 압축 강도가 우수한 성형 발포체를 제조할 목적으로는 10 내지 80%의 범위내가 바람직함을 증명한다.
[실시예 5]
발포제로 함침된 수지 입자를 실시예 1의 과정에 의해서 제조하는데, 기본 수지의 입자 직경을 0.08, 0.1, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 및 1.2mm로 변화시킨다.
수득된 팽창 가능한 수지 입자내에 함유되어 있는 발포제의 양을, 함침 완결직후 그리고에서 대기압하에 8일간 방치한 후 측정한다.
측정 결과는 제5도에 나타나 있으며, 도면에서 곡선 Ⅴ는 전자의 경우이고 및 곡선 Ⅵ는 후자의 경우이다.
제5도로부터 분명이 나타나듯이, 1mm보다 큰 입자 직경을 갖는 기본 수지 입자는 뚜렷하게 발포제로 함침되는 경향이 낮은 반면, 0.1mm보다 작은 입자 직경을 갖는 기본 수지 입자는 그안에 함유되어 있는 발포제를 재빨리 상실한다.
[표 4]
Figure kpo00025
[실시예 6 및 비교예 4]
팽창 가능한 수지 입자의 5군을 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 기본 수지 입자 및 발포제로부터 제조하는데, 함침온도 및 기간은 표 5에 나타낸 바와같이 군에 따라서 변화시킨다.
입자의 각 군내에 함유된 발포제의 양도 또한 표 5에 있다.
팽창 가능한 수지 입자의 상기 군을 실온에서 2주 동안 노출 상태로 방치한 후, 1.0kg/cm2-G의 증기로 30초 동안 가열함으로써 팽창시켜, 예비-팽창된 입자의 각기 다른 군을 얻는다.
표 5는 또한 수득된 예비-팽창된 입자의 각 군의 기포 직경, 독립 기포 비율, 및 팽창율을 나타낸다.
함침 온도에 대한 팽창율의 의존성이 제6도에 있다.
제6도로부터 분명 하듯이, 130℃의 함침 온도에서 제조된 팽창 가능한 수지 입자는 뚜렷하게 낮은 팽창도를 갖는다.
상기의 사항은 130℃와 같은 고온하에서 기본 수지가 열분해 받아 수지 자체의 성질의 변화되기 때문이다.
따라서, 115℃를 넘지 않은 온도, 환언하면, [기본 수지의 T/g(96℃)+20]℃까지의 온도에서 함침을 수행하는 것이 필요하다.
그 다음, 예비-팽창된 입자의 상기의 군을 방안에서 24시간 동안 숙성시킨 다음, 팽창 가능한 폴리스티렌 성형 기계를 사용해 성형시켜, 두께 25mm 및 면적 300mm인 발포체를 수득한다.
표 5는, 서로 즉시 접촉시키고 그들 사이에 틈이 남아있지 않도록 하기 위해서 예비-팽창된 입자를 응용시키는데 상기의 성형공정상 필요한 증기압, 및 수득된 발포체의 밀도 및 5% 압축 강도에 대해 요약하고 있다.
표 5로부터 분명하듯이, 130℃ 만큼 높은 온도 조건은 발포체를 이용한 기본 수지 입자의 함침에 바람직하지 못한데, 그 이유는 성형 발포체의 생성시 팽창 가능한 폴리스티렌 성형 기계의 장치압(약 1.5kg/cm2)을 넘는 높은 증기압이 요구될 것이기 때문이다.
한편, 함침시 너무 낮은 온도도 또한 바람직하지 못한데, 그 이유는 규정량의 발포제로 기본 수지 입자를 함침시키는데에 매우 긴 시간이 필요하기 때문이다.
[표 5]
Figure kpo00026
[실시예 7 및 비교예 5]
4군의 팽창 가능한 수지 입자를, 실시예 1과 동일한 방법으로 90:10 중량 비율의 프레온 11과 에틸렌 클로라이드의 발포제 혼합물을 사용하여, 표 6에 나타낸 바와같이, 단량체 조성물내의[비닐리덴 클로라이드(VDC), N-페닐말레이미드(N-PMI), 아크릴로니트릴(AN), 및 스티렌(St)의 몰 비율] 교차 결합제로서 사용된 디비닐벤젠(DVB)의양(DVB가 사용되지 않은 경우도 포함) 및 성질이 다른 기본 수지의 입자(입자 직경 약 0.5mm)를 함침시킴으로써 제조한다.
함유된 발포제의 양은 표 6에 나타낸 함침 기간을 변화시킴으로써 조절한다.
팽창 가능한 수지 입자의 상기 군을 방안에서 2주 동안 방치한 후, 0.5kg/cm2-G의 증기로 30초 동안 가열시킴으로써 팽창시켜, 예비-팽창된 입자의 각기 다른 군을 얻는다.
표 6은, 수득된 예비-팽창된 입자의 각 군의 팽창율, 독립 기포 비율, 입자 직경, 및 기포 직경을 나타낸다.
그 다음, 예비-팽창된 입자의 상기 군을 방안에서 24시간 동안 숙성시키고 성형시켜 발포체를 수득한다.
표 6은 24시간 동안 70℃에서의 가열에 따른 이들 성형 발포체의 밀도 및 부피 변화의 백분율을 나타낸다.
비교용으로, 팽창 가능한 수지 입자의 2군을, 상기 실시예 7의 과정에 따라 제조하는데, N-치환된 말레이미드(조성물 및 이들 기본 수지의 성질은 표 6에 있다)로부터 유래된 구성 단위를 함유치 않는 기본 수지를 사용한다.
유사하게, 예비-팽창된 입자 및 성형 발포체를 상기의 팽창 가능한 수지입자로부터 제조하여 평가한다.
평가의 결과는 표 6에 있다.
표 6으로부터 볼 수 있듯이, 실시번호 5(비교예 5)의 기본 수지는 가열시 50%의 매우 낮은 신장율을 나타내므로, 따라서 35% 만큼 맞은 독립 기포 비율을 갖는 에비-팽창된 입자를 제공한다.
한편, 실시번호 4 및 6의 기본 수지는 가열시 각각 380% 및 680%의 신장율을 나타내고, 각각 60% 및 72%의 독립 기포 비율을 갖는 예비-팽창된 입자를 제공한다.
상승된 온도에서 보다 높은 신장율을 나타내는 수지는 다기포성 예비-팽창된 입자에 대해 독립 기포의 보다 높은 비율을 제공하는 경향이 있다.
그러나, 이유는 분명하지 않다고 하더라도, 실리번호 6의 기본 수지는 상기 기본 수지로 부터의 에비-팽창된 입자가 입자 직경에 대해 큰 기포 직경을 갖는 결점을 갖는 것으로 발견된다.
교차 결합 구조를 갖지 않는 기본예 5의 기본 수지는, 교차 결합 구조를 갖는 실시예 7의 기본 수지에 비해서 다기포성 예비-팽창된 입자에 대해 독립 기포의 보다 낮은 비율을 제공하는 경향이 있다.
[표 6]
Figure kpo00027

Claims (17)

100중량부의 비-결정형 비닐리덴 클로라이드-기본 수지 조성물 및 1 내지 40 중량부의 휘발성 유기발포제 또는 휘발성 유기 발포 조성물로 이루어진 발포성 비닐리덴 클로라이드-기본 수지입자로서,
상기 수지 조성물은, 하기 일반식 :
Figure kpo00028
Figure kpo00029
및
Figure kpo00030
(식중에서, R1은 탄소원자 1 내지 4의 알킬, 시클로헥실, 페닐 또는
Figure kpo00031
(여기에서, R6및 R7각각은 -CH3, -C2H5, C1, -Br, -OCH3또는 -H이다)를 나타내고; R2및 R4각각은 -H 또는 -CH3를 나타내며; R3는 할로겐, -CN
Figure kpo00032
,
Figure kpo00033
Figure kpo00034
또는
Figure kpo00035
(n은 1 내지 8의 정수이며, R'3는 -H 또는 -OH이다)를 나타낸다)으로 여러 가지로 표시되는 서로 다른 단위로 이루어진 테트라히드로푸란-가용성 성분[A]; 일반식 (a), (b) 및 (c)와 하기 일반식(d);
Figure kpo00036
(식중에서, (a), (b), (c), R1, R2, R3, R4, R6및 R7은 앞서 정의한 바와 같고 : R5는 페닐렌,
Figure kpo00037
Figure kpo00038
(m은 2또는 3의 정수이고, l은 2 내지 5의 정수이며, k는 2 내지 6의 정수이다)를 나타낸다)으로 여러 가지로 표시되는 서로 다른 단위로 구성된 랜덤 공중합체인 테트라히드로푸란-불용성 성분[B]로 구성되며, 성분[A] 및 [B]의 비율은 다음의 조건을 만족시키며 :
[A]+[B]=100중량%
[A]
Figure kpo00039
20중량%
상기 수지 조성물은 85℃ 이상의 유리 전이 온도를 가짐을 특정으로 하는 발포성 비닐리덴 클로라이드-기본 수지입자.
제1항에 있어서, 테트라히드로푸란-가용성 성분[A] 및 테트라히드로푸란-불용성 성분[B]의 상기 비율이 다음의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 발포성 비닐리덴 클로라이드-기분 수지 입자.
[A]+[B]=100중량%
20중량%
Figure kpo00040
[A]
Figure kpo00041
90중량%
제 1 항에 있어서, 상기 비-결정형 비닐리덴클로라이드-기본 수지 조성물이 85℃ 이상의 유리 전이 온도 및 24% 이상의 제한 산소지수를 가짐을 특징으로 하는 발포성 비닐리덴 클로라이드-기본 수지 입자.
제 1 항에 있어서, 상기 비-결정형 비닐리덴클로라이드-기본 수지 조성물이 수지 조성물의 유리 전이 온도(Tg) 내지 (Tg+50)℃의 온도범위에서 200% 이상의 신장률을 나타냄을 특징으로 하는 발포성 비닐리덴 클로라이드-기본 수지 입자.
제 1 항에 있엇, 0.1 내지 1mm의 입자직경을 가짐을 특징으로하는 발포성 비닐리덴클로라이드-기본 수지 입자.
제 1 항에 있어서, 상기 테트라히드로푸란-가용성 성분[A]가 각각 30∼70몰%, 1∼10몰% 및 25∼69몰%의 비율로 일반식(a),(b) 및 (c)의 단위로 구성되며, 상기 테트라히드로푸란-불용성 성분[B]가 각각 25∼65몰%, 1∼10몰%, 25∼70몰% 및 0.01∼0.2몰%의 비율로 일반식(a),(b),(c) 및 (d)의 단위로 구성됨을 특징으로 하는 발포성 비닐리덴클로라이드-기본 수지 입자.
제 1 항에 있어서, 상기 구성단위(c)가 무작위로 결합된 아크릴로니트릴 및 스티렌으로 구성됨을 특징으로 하는 발포성 비닐리덴클로라이드-기본 수지 입자.
제 1 항에 있어서, 상기 휘발성 유기 발포제가 비-결정형 비닐리덴클로라이드-기본수지 조성물의 유리 전이 온도보다 더 낮은 비점을 가짐을 특징으로 하는 발포성 비닐리덴클로라이드-기본 수지 입자.
제 1 항에 있어서, 상기 휘발성 유기 발포제가 5.7 내지 9.7의 몰-평균 용해 파라미터를 가짐을 특징으로 하는 발포성 비닐리덴 클로라이드-기본 수지 입자.
하기 일반식 :
Figure kpo00042
Figure kpo00043
및
Figure kpo00044
(식중에서, R1은 탄소원자 1 내지 4의 알킬, 시클로헥실, 페닐 또는
Figure kpo00045
(여기에서, R6및 R7각각은 -CH3, C2H5, -Cl, -Br, -OCH3또는 -H이다)를 나타내고; R2및 R4각각은-H 또는 -CH3를 나타내며; R3는 할로겐, -CN,
Figure kpo00046
,
Figure kpo00047
Figure kpo00048
또는
Figure kpo00049
(n은 1 내지 8의 정수이며, R3는 -H 또는 -OH이다)를 나타낸다)으로 여러 가지로 표시되는 서로 다른 단위로 구성된 10,000 내지 600,000의 중량 평균 분자량을 가지는 랜덤 공중합체인 테트라히드로푸란-가용성 성분[A]; 및 일반식(a),(b) 및 (c)와 하기 일반식(d) :
Figure kpo00050
(식중에서, (a),(b),(c),R1,R2,R3,R4,R6및 R7은 상기 정의한 바와같고; R5는 페닐렌,
Figure kpo00052
(m은 2또는 3의 정수이고, l은 2 내지 5의 정수이며, k는 2 내지 6의 정수이다)를 나타낸다)으로 여러 가지로 표시되는 서로 다른 단위로 구성된 랜덤 공중합체인 테트라히드로푸란-불용성 성분[B]로 구성된 비결정형 비닐리덴클로라이드-기본 수지 조성물을 함유하는 수많은 다기포성 팽창된 입자로 부터 제조되며, 성분[A] 및 [B]의 비율은 다음의 조건을 만족시키며 ;
[A]+[B]=100중량%
[A]
Figure kpo00053
20중량%
상기 수지 조성물은 85℃ 이상의 유리 전이 온도를 가지며, 상기 다기포성 팽창된 입자들은 서로 용융되어 인접하는 입자와 긴밀하게 접촉되어 있음을 특징으로 하는 비닐리덴클로라이드-기본수지의 내열성 성형발포체.
제10항에 있어서, 테트라히드로푸란-가용성 성분[A] 및 테트라히드로푸란-불용성 성분[B]의 상기 비율이 다음의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 비닐리덴클로라이드-기본 수지의 성형 발포체.
[A]+[B]=100중량%
20중량%
Figure kpo00054
[A]
Figure kpo00055
90중량%
제10항에 있어서, 상기 비-결정형 비닐리덴클로라이드-기본 수지 조성물이 85℃ 이상의 유리 전이 온도 및 24% 이상의 제한 산소지수를 가짐을 특징으로 하는 비닐리덴클로라이드-기본수지의 성형 발포체.
제10항에 있어서, 15∼300kb/m3의 밀도를 가짐을 특징으로 하는 비닐리덴클로라이드-기본수지의 성형 발포체.
제10항에 있어서, 상기 다기포성 팽창된 입자중의 독립기포의 비율이 60% 이상임을 특징으로 한느 비닐리덴클로라이드-기본 수지의 성형 발포체.
제10항에 있어서, 70℃에서 가열시 그의 부피 변화의 백분유링 5%를 초과하지 않음을 특징으로 하는 비닐리덴클로라이드-기본 수지의 성형 발포체.
제10항에 있어서, 상기 테트라히드로푸란-가용성 성분[A]가 각각 30∼70몰%, 1∼10몰% 및 25∼69몰%의 비율로 일반식 (a),(b), 및 (c)의 단위로 구성되며, 상기 테트라히드로푸란-불용성 성분[B]가 각각 25∼70몰% 및 0.01∼0.2몰%의 비율로 일반식 ( a),(b),(c) 및 ( d)의 단위로 구성됨을 특징으로 하는 비닐리덴클로라이드-기본 수지 발포체.
제10항에 있어서, 구성단위(c) 가 무작위로 결합된 아크릴로니트릴 및 스티렌으로 구성됨을 특징으로 하는 비닐리덴클로라이드-기본 수지의 성형 발포체.
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