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KR20070043839A - 폴리스티렌 발포체용 상승적 난연성 혼합물 - Google Patents

폴리스티렌 발포체용 상승적 난연성 혼합물 Download PDF

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KR20070043839A
KR20070043839A KR1020077003539A KR20077003539A KR20070043839A KR 20070043839 A KR20070043839 A KR 20070043839A KR 1020077003539 A KR1020077003539 A KR 1020077003539A KR 20077003539 A KR20077003539 A KR 20077003539A KR 20070043839 A KR20070043839 A KR 20070043839A
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KR
South Korea
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flame retardant
styrene polymer
styrene
synergist
peroxide
Prior art date
Application number
KR1020077003539A
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English (en)
Inventor
클라우스 한
게르트 에르만
요아힘 루흐
마르쿠스 알멘딩게르
베른하르트 슈미트
얀 홀로흐
파울루스 슈마우스
Original Assignee
바스프 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=35045047&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20070043839(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 바스프 악티엔게젤샤프트 filed Critical 바스프 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 발포성 스티렌 중합체 (EPS) 또는 압출된 난연성 스티렌 중합체 발포체 (XPS)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 70 중량％ 이상의 브롬 함량을 갖는 유기 브롬 화합물이 난연제로 사용되고 액체 퍼옥시드 또는 히드로퍼옥시드, 또는 퍼옥시드 용액이 난연성 상승제로 사용된다.
발포성 스티렌 중합체, 압출된 난연성 스티렌 중합체 발포체, 유기 브롬 화합물, 난연제, 퍼옥시드, 난연성 상승제

Description

폴리스티렌 발포체용 상승적 난연성 혼합물 {SYNERGISTIC FLAME-PROOF MIXTURES FOR POLYSTYRENE FOAMS}
본 발명은 70 중량％ 이상의 브롬 함량을 갖는 유기 브롬 화합물이 난연제로서 사용되고 액체 퍼옥시드 또는 히드로퍼옥시드, 또는 퍼옥시드 용액이 난연성 상승제로서 사용되는, 난연성, 발포성 스티렌 중합체 (EPS) 또는 압출된 난연성 스티렌 중합체 발포체 (XPS)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
발포제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물을 압출시켜 난연성, 발포성 스티렌 중합체를 제조하는 방법은, 예를 들어 EP-A 0 981 574호, WO 97/45477호 또는 WO 03/46016호에 공지되어 있다. 상기에서, 난연제는 적절한 경우 추가의 첨가제와 함께 폴리스티렌과 함께 용융되고 이어서 발포제가 첨가된다.
할로겐화된 난연제, 예컨대 헥사브로모시클로도데칸 (HBCD)에 대해 사용된 난연성 상승제는 일반적으로 열적 자유 라디칼 형성제, 예를 들어 디쿠밀 퍼옥시드 또는 비쿠밀이다. 디쿠밀 퍼옥시드 및 비쿠밀은 분말상 고체로서 폴리스티렌 매트릭스에 압출 공정 중에 가압실에서만 첨가될 수 있다.
압출 공정에서, 감열 퍼옥시드 상의 온도 스트레스는 체류 시간 및 국소적, 전단-유발 온도 피크의 결과로 증가된다. 따라서 150 내지 250℃의 온도에서 짧은 반감기를 갖는 퍼옥시드는 그리 적합하지 못하다. 이러한 이유로, 보다 고가 및 보다 저효능임에도 불구하고 유의하게 더 긴 반감기로 인해 비쿠밀이 디쿠밀 퍼옥시드보다 난연성 상승제로서 압출된 폴리스티렌 발포체 (XPS)의 제조에서 바람직하다.
특히 낮은 잔류 스티렌 및 에틸벤젠 함량을 갖는 팽창된 폴리스티렌 발포체는 많은 적용에서 관심이 되고 있다. 이는 식품과 접촉하는 제품 및 자동차 적용에서의 발포체 성형물을 포함한다. 낮은 잔류 스티렌 및 에틸벤젠 함량은 자동차 분야에서의 적용에 있어서 특히 중요한, 불리한 성질인 포깅(fogging)을 감소시킨다.
EPS 제조를 위해 지금까지 사용된 현탁 중합에서, 낮은 잔류 스티렌 함량은 고온 수준에서 장시간의 중합으로만 달성될 수 있다. 이는 중합 싸이클 시간에 매우 불리한 영향을 미친다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 언급된 단점을 개선하고 난연성 상승제가 단순하고 온화한 조건 하에서 도입될 수 있는 난연성, 발포성 스티렌 중합체 (EPS) 및 압출된 난연성 스티렌 중합체 발포체 (XPS)를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
따라서 본 발명자들은 서두에 기재된 방법을 발명하였다.
분자량 Mw가 170,000 미만인 스티렌 중합체는 펠릿화 동안 중합체 마모를 초래한다는 것이 밝혀졌다. 발포성 스티렌 중합체의 분자량은 바람직하게는 190,000 내지 400,000 g/mol, 특히 바람직하게는 220,000 내지 300,000 g/mol 범위이다. 전단 및/또는 가열에 기인하는 분자량의 감소 때문에, 발포성 폴리스티렌의 분자량은 사용된 폴리스티렌의 분자량보다 일반적으로 약 10,000 g/mol이 낮다.
매우 작은 펠릿을 수득하기 위해, 다이 출구에서의 다이 팽윤은 매우 작아야 한다. 다이 팽윤이 특히 스티렌 중합체의 분자량 분포에 영향받을 수 있는 것이 밝혀졌다. 따라서 발포성 스티렌 중합체는 다분산도 Mw/Mn이 바람직하게는 3.5 이하, 특히 바람직하게는 1.5 내지 3, 및 매우 특히 바람직하게는 1.8 내지 2.6 범위인 분자량 분포를 가져야 한다.
사용되는 스티렌 중합체는 바람직하게는 투명 폴리스티렌 (GPPS), 내충격 폴리스티렌 (HIPS), 음이온성 중합된 폴리스티렌 또는 내충격 폴리스티렌 (A-IPS), 스티렌-α-메틸스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 중합체 (ABS), 스티렌-아크릴로니트릴 (SAN), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 (ASA), 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 (MBS), 메틸 메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (MABS) 중합체 또는 이들의 또는 폴리페닐렌 에테르 (PPE)와의 혼합물이다.
기계적 성질 또는 내열성을 개선하기 위해, 언급된 스티렌 중합체는 적절한 경우 상용화제를 사용하여 중합체 용융물을 기준으로 일반적으로 30 중량％ 이하, 바람직하게는 1 내지 10 중량％ 범위로 열가소성 중합체, 예컨대 폴리아미드 (PA), 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌 (PP) 또는 폴리에틸렌 (PE), 폴리아크릴레이트, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에테르 술폰 (PES), 폴리에테르 케톤 또는 폴리에테르 술파이드 (PES) 또는 이의 혼합물과 블렌딩될 수 있다. 또한, 예를 들어 소수성으로 개질된 또는 관능화된 중합체 또는 올리고머, 고무, 예컨대 폴리아크릴레이트 또는 폴리디엔, 예를 들어 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 또는 생분해성 지방족 또는 지방족/방향족 코폴리에스테르와의 지시된 양 범위의 혼합물도 가능하다.
적합한 상용화제는, 예를 들어 말레산 무수물로 개질된 스티렌 공중합체, 에폭시드기 또는 유기실란을 함유하는 중합체이다.
언급된 열가소성 중합체로 이루어진 재생 물질, 특히 스티렌 중합체 및 발포성 스티렌 중합체 (EPS)가 또한 성질에 유의한 악영향을 미치지 않는 양, 일반적으로 50 중량％ 이하, 특히 1 내지 20 중량％의 양으로 스티렌 중합체 용융물에 첨가될 수 있다.
발포제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물은 일반적으로 균질하게 분포되고 발포제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물을 기준으로 2 내지 10 중량％, 바람직하게는 3 내지 7 중량％의 총량으로 존재하는 1종 이상의 발포제를 포함한다. 적합한 발포제는 EPS에 통상적으로 사용되는 물리적 발포제, 예를 들어 탄소수 2 내지 7의 지방족 탄화수소, 알코올, 케톤, 에테르 또는 할로겐화 탄화수소이다. 이소부탄, n-부탄, 이소펜탄, n-펜탄을 사용하는 것이 바람직하다.
발포성을 개선하기 위해, 미분된 내부 물의 소적이 스티렌 중합체 매트릭스 내에 도입될 수 있다. 이는, 예를 들어 용융된 스티렌 중합체 매트릭스에 물을 첨가함으로써 달성될 수 있다. 물의 첨가는 발포제의 첨가 전에, 발포제의 첨가 중에 함께, 또는 발포제의 첨가 후에 국소적으로 수행될 수 있다. 물의 균질한 분산은 동적 또는 정적 혼합기에 의해 달성될 수 있다.
스티렌 중합체를 기준으로 0 내지 2 중량％, 바람직하게는 0.05 내지 1.5 중량％의 양의 물이 일반적으로 충분하다.
내부 물의 90％ 이상이 0.5 내지 15 ㎛ 범위의 직경을 갖는 내부 물의 소적 형태인 발포성 스티렌 중합체 (EPS)는 발포시 충분한 수의 셀 및 균질 발포 구조를 갖는 발포체를 형성한다.
첨가된 발포제 및 물의 양은 발포성 스티렌 중합체 (EPS)의 발포 전 벌크 밀도/발포 후 벌크 밀도로 정의되는 팽창 능력 α가 125 이하, 바람직하게는 25 내지 100이 되도록 선택된다.
본 발명에 따라 제조된 발포성 스티렌 중합체 펠릿 (EPS)의 벌크 밀도는 일반적으로 700 g/ℓ 이하, 바람직하게는 590 내지 660 g/ℓ의 범위이다. 충전제 사용시, 벌크 밀도는 충전제의 유형 및 양에 따라 590 내지 1,200 g/ℓ의 범위가 될 수 있다.
난연제로서 70 중량％ 이상의 브롬 함량을 갖는 유기 브롬 화합물을 사용한다. 지방족, 지환족 및 방향족 브롬 화합물, 예컨대 헥사브로모시클로도데칸, 펜타브로모모노클로로시클로헥산, 펜타브로모페닐 알릴 에테르가 특히 유용하다. 난연제는 스티렌 중합체를 기준으로 일반적으로 0.2 내지 5 중량％, 바람직하게는 0.5 내지 2.5 중량％의 양으로 사용된다.
적합한 난연성 상승제는 110 내지 300℃, 바람직하게는 140 내지 230℃범위의 온도에서 반감기가 6분이며 액체이거나 물, 탄화수소 또는 백유 중에 가용성인 열적 자유 라디칼 형성제이다. 디-tert-부틸 퍼옥시드 (트리고녹스(Trigonox®) B), tert-부틸 히드로퍼옥시드 (트리고녹스® A80), 펜탄 중 디쿠밀 퍼옥시드의 용액, 또는 퍼옥시드 또는 히드로퍼옥시드의 수용액을 난연성 상승제로서 사용하는 것이 바람직하다. 난연성 상승제는 바람직하게는 순수한 형태로 사용되거나, 고체인 경우 통상의 펌프계로 가열 및 가압된 챔버에 직접 계량투입될 수 있도록 통상의 조건 (1 bar, 23℃) 하에 사실상 포화된 용액의 형태로 사용된다. 액체상 중 난연성 상승제가 존재함으로써 저분해성 퍼옥시드의 경우에서도 충분한 양이 공정 또는 압출 조건을 견디고 균질 혼합이 달성되도록 계량투입이 수행될 수 있다. 일반적으로 난연성 상승제는 0.05 내지 1 중량％, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량％ 범위의 양으로 사용된다.
수용성 히드로퍼옥시드를 제외하고는, 본 발명의 방법은 또한 현탁 방법에 의한 난연성, 발포성 스티렌 중합체의 제조에 사용될 수 있다. 현탁액에서, 액체 퍼옥시드를 사용하는 것은 압송성(pumpability) 및 유기상에서의 용이한 균질화로 인해 안전한 취급을 가능하게 한다.
본 발명의 방법은 바람직하게는 난연제를 스티렌 중합체 용융물과 일정 비율로 보조 압출기에서 예비혼합하고 이를 발포제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물의 주류 내에 계량투입하고 합류를 다이판을 통해 압출하며 이어서 수중 펠릿화시킴으로써 난연성, 발포성 스티렌 중합체 (EPS)의 제조에 사용된다. 난연성 상승제는 바람직하게는 직접 주류 내로 펌프 및 계량투입 랜스에 의해 동일한 높이에서 계량투입된다.
여기서, 난연제 및 난연성 상승제의 체류 시간은 140 내지 220℃, 바람직하게는 170 내지 200℃ 범위의 용융물 온도에서 15분 미만으로 유지될 수 있다.
또한, 중합체 물질의 분자량 및 또한 VN은 압출기/정적 혼합기에 도입된 퍼옥시드/히드로퍼옥시드의 양을 통해 결정될 수 있다. 이에 따라 EPS의 발포성 및 물성을 개질할 수 있다.
또한, 첨가제, 핵생성제, 충전제, 가소제, 가용성 및 불용성 무기 및/또는 유기 염료 및 안료, 예를 들어 IR 흡수제, 예컨대 카본 블랙, 흑연 또는 알루미늄 분말을 스티렌 중합체 용용물에 함께 첨가하거나 또는 분리된 장소에서, 예를 들어 혼합기 또는 보조 압출기를 통해 첨가할 수 있다. 일반적으로, 염료 및 안료는 0.01 내지 30 중량％, 바람직하게는 1 내지 5 중량％ 범위의 양으로 첨가된다. 스티렌 중합체 중 안료의 균질 및 미세분산 분포를 달성하기 위해, 특히 극성 안료의 경우, 분산제, 예를 들어 유기실란, 에폭시기를 함유하는 중합체 또는 말레산 무수물로 그라프트된 스티렌 중합체를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 바람직한 가소제는 미네랄 오일, 프탈레이트이며, 이들은 스티렌 중합체를 기준으로 0.05 내지 10 중량％의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포성 스티렌 중합체를 제조하기 위해, 발포제는 중합체 용융물 내에 혼합된다. 상기 방법은 a) 용융물의 생성, b) 혼합, c) 냉각, d) 운반 및 e) 과립화 단계를 포함한다. 상기 각각의 단계는 플라스틱 가공에서 공지된 장치들 또는 장치 조합으로 수행될 수 있다. 용융물내로의 혼합은 정적 또는 동적 혼합기, 예를 들어 압출기를 사용하여 달성될 수 있다. 중합체 용융물은 중합 반응기로부터 직접 얻거나 중합체 펠릿을 용융시켜 혼합 압출기 또는 분리된 용융 압출기에서 직접 생성될 수 있다. 용융물의 냉각은 혼합 장치 또는 분리된 냉각기에서 수행될 수 있다. 적합한 펠릿화 방법은, 예를 들어 가압된 수중 펠릿화, 회전식 나이프를 사용하는 펠릿화 및 냉각액의 분무 아토마이징에 의한 냉각 또는 아토마이징 과립화이다. 상기 방법을 수행하기에 적합한 장치 배열은, 예를 들어
a) 중합 반응기 - 정적 혼합기/냉각기 - 펠릿화기
b) 중합 반응기 - 압출기 - 펠릿화기
c) 압출기 - 정적 혼합기 - 펠릿화기
d) 압출기 - 펠릿화기이다.
또한, 상기 배열은 첨가제, 예를 들어 고체 또는 감열 첨가제의 도입을 위한 보조 압출기를 가질 수 있다.
발포제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물은 일반적으로 다이판을 통해 140 내지 300℃, 바람직하게는 160 내지 240℃ 범위의 온도에서 운반된다. 유리 전이 온도 대역까지 냉각시킬 필요는 없다.
다이판은 발포제를 함유하는 폴리스티렌 용융물의 온도 이상으로 가열된다. 다이판의 온도는 바람직하게는 발포제를 함유하는 폴리스티렌 용융물의 온도보다 20 내지 100℃가 높다. 이는 다이 개구부에서의 중합체 퇴적을 방지하고 문제없는 펠릿화를 보장한다.
시판 가능한 펠릿 크기를 수득하기 위해, 다이 출구에서 다이의 구멍(hole) 직경 (D)는 0.2 내지 1.5 ㎜, 바람직하게는 0.3 내지 1.2 ㎜, 특히 바람직하게는 0.3 내지 0.8 ㎜의 범위이어야 한다. 이는 다이 팽윤 후에도 2 ㎜ 미만, 특히 0.4 내지 1.4 ㎜ 범위의 펠릿 크기를 목적하는 방식으로 수득할 수 있게 한다.
다이 팽윤은 분자량 분포에 의해 영향받을 뿐만 아니라 또한 다이 기하구조에 의해서도 영향받을 수 있다. 다이판은 바람직하게는 L/D 비율이 2 이상인 구멍을 갖고, 여기서 길이 (L)은 직경이 다이 출구에서의 직경 (D) 이하에 상응하는 구멍의 대역을 지칭한다. L/D 비율은 바람직하게는 3 내지 20의 범위이다.
일반적으로, 다이판으로의 입구에서 구멍의 직경 (E)는 다이 출구에서의 직경 (D)의 2배 이상이어야 한다.
다이판의 일 실시양태에서, 구멍은 원뿔형 입구를 갖고 입구각 α는 180˚ 미만, 바람직하게는 30 내지 120˚의 범위이다. 다른 실시양태에서, 다이판은 원뿔형 출구를 갖는 구멍을 갖고 출구각 β는 90˚ 미만, 바람직하게는 15 내지 45˚의 범위이다. 스티렌 중합체의 목표한 펠릿 크기 분포를 생성하기 위해, 다이판에 출구 직경 (D)가 상이한 구멍을 제공할 수 있다. 또한 다이 기하구조의 다양한 실시양태가 서로 조합될 수 있다.
발포성 스티렌 중합체를 제조하기 위한 특히 바람직한 방법은
a) 스티렌 단량체 및 적절한 경우 공중합성 단량체를 중합하여 평균 분자량이 160,000 내지 400,000 g/mol 범위인 스티렌 중합체를 형성하는 단계,
b) 수득된 스티렌 중합체 용융물을 탈기하는 단계,
c) 발포제 및 적절한 경우 첨가제를 스티렌 중합체 용융물 내에 정적 또는 동적 혼합기에 의해 150℃ 이상, 바람직하게는 180 내지 260℃의 온도에서 혼합하는 단계,
d) 발포제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물을 120℃ 이상, 바람직하게는 150 내지 200℃의 온도로 냉각하는 단계,
e) 보조 압출기에 의해 난연제를 도입하는 단계,
f) 다이 출구에서의 직경이 1.5 ㎜ 이하인 구멍을 갖는 다이판을 통해 배출시키는 단계, 및
g) 발포제를 함유하는 용융물을 펠릿화시키는 단계
를 포함한다.
단계 g)에서, 펠릿화는 다이판 직후에 수중 1 내지 25 bar, 바람직하게는 5 내지 15 bar 범위의 압력에서 수행될 수 있다.
단계 a)의 중합 및 단계 b)의 탈기의 결과로, 중합체 용융물은 단계 d)에서 발포제의 함침을 위해 직접 이용될 수 있고 스티렌 중합체를 용융시킬 필요가 없다. 이는 경제적일 뿐만 아니라, 또한 일반적으로 단량체로의 재분해를 초래하는 압출기의 용융 대역에서의 기계적 전단 작용이 회피되기 때문에 낮은 스티렌 단량체 함량을 갖는 발포성 스티렌 중합체 (EPS)를 생성한다. 스티렌 단량체 함량을 낮게, 특히 500 ppm 미만으로 유지하기 위해, 기계적 및 열적 에너지 투입을 모든 후속 공정 단계에서 가능한 낮게 유지하는 것이 또한 유리하다. 이러한 이유로, 전단율이 50/초 미만, 바람직하게는 5 내지 30/초이고, 온도가 260℃ 미만이고 또한 단계 d) 내지 f)에서의 체류 시간이 1 내지 20분, 바람직하게는 2 내지 10분 범위로 짧은 것이 특히 바람직하다. 전체 공정에서 오로지 정적 혼합기 및 정적 냉각기만을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 중합체 용융물은 압력 펌프, 예를 들어 기어 펌프에 의해 운반되고 배출될 수 있다.
스티렌 단량체 함량 및/또는 잔류 용매, 예컨대 에틸벤젠의 함량을 감소시키는 또 다른 가능한 방법은 비말동반 물질(entrainer), 예를 들어 물, 질소 또는 이산화탄소에 의해 단계 b)에서 집중적인 탈기를 수행하거나 중합 단계 a)를 음이온성으로 수행하는 것이다. 스티렌의 음이온성 중합은 낮은 스티렌 단량체 함량을 갖는 스티렌 중합체를 생성할 뿐만 아니라, 또한 동시에 낮은 스티렌 올리고머 함량을 초래한다.
퍼옥시드가 난연제로서 사용되는 경우, 발포제를 함유하는 펠릿의 잔류 스티렌 함량은, 놀랍게도 유의하게 감소되었다. 퍼옥시드를 첨가할 경우, 평균 분자량이 약간 감소함이 관찰되지만, 올리고머 또는 단량체의 유의한 형성은 관찰되지 않았다. 이는 1차적으로 비교적 높은 잔류 단량체 함량을 갖는 폴리스티렌 용융물을 사용하는 것을 가능하게 하고, 이는 폴리스티렌 반응기의 하류에서 탈기를 위한 비용이 감소함을 의미한다. 2차적으로, 사전에 충분히 탈기된 폴리스티렌의 잔류 단량체 함량이 보다 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 250 ppm 미만의 잔류 단량체 함량을 갖는 EPS 펠릿이 수득될 수 있다.
가공성을 개선하기 위해, 완성된 발포성 스티렌 중합체 펠릿은 글리세릴 에스테르, 대전방지제 또는 케이크화방지제로 코팅될 수 있다.
EPS 펠릿은 글리세릴 모노스테아레이트 GMS (통상적으로 0.25％), 글리세릴 트리스테아레이트 (통상적으로 0.25％), 미분된 실리카 에어로실(Aerosil) R972 (통상적으로 0.12％) 및 아연 스테아레이트 (통상적으로 0.15％) 및 대전방지제로 코팅될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 발포성 스티렌 중합체 펠릿은 제1 단계에서 뜨거운 공기 또는 증기로 예비발포시켜 8 내지 100 g/ℓ 범위의 밀도를 갖는 발포 입자가 형성될 수 있고 제2 단계에서 폐쇄된 주형에서 융합되어 발포 성형물이 수득될 수 있다.
출발 물질:
PS148 G (83 ㎖/g의 점도가 VN, 220,000 g/mol의 평균 분자량 Mw 및 2.9의 다분산도 Mw/Mn을 갖는 바스프사(BASF AG) 제조의 폴리스티렌)
PS158 K (98 ㎖/g의 점도가 VN, 280,000 g/mol의 평균 분자량 Mw 및 2.8의 다분산도 Mw/Mn을 갖는 바스프사 제조의 폴리스티렌)
HBCD: 유로브롬사(Eurobrom) 제조의 헥사브로모시클로도데칸 FR-1206 Hat (난연제)
난연성 상승제:
디-tert-부틸 퍼옥시드 (트리고녹스® B),
tert-부틸 히드로퍼옥시드 (트리고녹스® A80)
펜탄 중 디쿠밀 퍼옥시드의 50 중량％ 농도 용액
실시예 1, 2, 4 및 5:
발포제를 함유하는 중합체 용융물의 주류 (폴리스티렌 148 G 및 n-펜탄 7 중량％)를 260℃에서 190℃로 냉각하고 폴리스티렌 용융물과 보조 압출기에서 예비혼합된 헥사브로모시클로도데칸 (HBCD)을 하기 표 1에 기재된 사항에 따라 계량투입하였다 (폴리스티렌을 기준으로 한 중량퍼센트 단위의 첨가량). 동일한 높이에서, 난연성 상승제를 피스톤 펌프 및 계량 랜스로 계량투입하였다. 생성된 중합체 용융물을 60 kg/시간의 처리량으로 32 개의 구멍 (직경 0.75 ㎜)을 갖는 다이판을 통해 운반하고 가압된 수중 펠릿화 장치로 펠릿화하여 좁은 크기 분포를 갖는 압밀된 펠릿을 수득하였다.
실시예 3 및 6:
98 ㎖/g의 점도가 VN, 280,000 g/mol의 평균 분자량 Mw 및 2.8의 다분산도 Mw/Mn을 갖는 바스프사 제조의 폴리스티렌 158 K를 사용하여 하기 표 1에 기재된 사항에 따라 실시예 1을 반복하였다.
비교예1 내지 5:
HBCD 및/또는 난연성 상승제를 제외하고 실시예 1 또는 6 (비교예 2)을 반복하였다.
실시예 7:
난연성 상승제를 난연제와 함께 보조 압출기로 계량투입하는 변형으로 실시예 1을 반복하였다.
수득된 발포성 폴리스티렌 펠릿을 유동 증기 중에서 예비발포시켜 약 20 g/ℓ의 밀도를 갖는 발포체 입자를 제조하고, 24시간 동안 저장 후 증기로 기밀 주형에서 융합시켜 발포체를 수득하였다.
72시간 동안 발포체의 저장 후, 연소성을 측정하였다. 상기 목적을 위해, 수평 연소 시험에서 분젠(Bunsen) 버너 화염을 2초 동안 발포체에 적용하고 이어서 발포체를 화염으로부터 제거하였다. DIN 4102에 따른 B2 시험을 통과하기 위해 6초 미만의 후-연소 시간이 요구되었다.
발포된 폴리스티렌 발포체에 대해 측정된 난연제의 양 (계량된 첨가) 및 연소 시험의 결과 및 점도가 VN을 하기 표 1에 요약하였다. 하기 표 2에는 실시예 3 및 4 및 비교예 1 및 2에서의 발포 거동을 나타내었다.
예 HBCD [중량％] 상승제 [중량％] 상승제 후-연소 시간 [초] PS VN 잔류 스티렌 [ppm]
비교예 1 - - - 연소 제거됨 148 G 79 500
비교예 2 - - - 연소 제거됨 158 K 89 540
비교예 3 - 0.4 트리고녹스® A80 연소 제거됨 148 G
비교예 4 - 0.4 트리고녹스® B 연소 제거됨 148 G
비교예 5 1.5 - - 연소 제거됨 148 G
실시예 1 1.5 0.4 트리고녹스® B 0.5 148 G
실시예 2 0.9 0.4 트리고녹스® B 1.6 148 G 219
실시예 3 0.6 0.2 트리고녹스® B 3.8 158 K 80 242
실시예 4 1.5 0.4 트리고녹스® A80- 5.6 148 G 74
실시예 5 0.6 0.2/0.2 트리고녹스® A80/ 트리고녹스® B 2.8 148 G
실시예 6 0.6 0.3 디쿠밀 퍼옥시드 - 5.0 158 K
실시예 7 0.6 0.4 트리고녹스® B 14.0 148 G
발포 시간의 함수로서 벌크 밀도
발포 시간 [초] 비교예 1 비교예 2 실시예 3 실시예 4
2 20.0 21.0 18.6
4 16.1 22.4 16.5 13.2
5 19.2 12.5
6 13.5 18.5 13.9 13.5
8 14.7 16.7 14.8 15.2
10 17.9 15.6 17.7

Claims (6)

  1. 70 중량％ 이상의 브롬 함량을 갖는 유기 브롬 화합물이 난연제로서 사용되고 액체 퍼옥시드, 히드로퍼옥시드, 또는 퍼옥시드 용액이 난연성 상승제로서 사용되는, 난연성, 발포성 스티렌 중합체 (EPS) 또는 압출된 난연성 스티렌 중합체 발포체 (XPS)의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 난연성 상승제로서 디-tert-부틸 퍼옥시드, tert-부틸 히드로퍼옥시드, 펜탄 중 디쿠밀 퍼옥시드의 용액 또는 이의 혼합물이 사용되는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 난연제로서 헥사브로모시클로도데칸이 사용되는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 난연제를 스티렌 중합체 용융물과 일정 비율로 보조 압출기에서 예비혼합하고 발포제를 함유하는 스티렌 중합체 용융물의 주류 내로 계량투입하고 난연성 상승제를 펌프에 의해 주류 내에 계량투입하고 다이판을 통해 합류를 압출하며 이어서 수중 펠릿화시키는, 난연성, 발포성 스티렌 중합체 (EPS)의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 140 내지 220℃ 범위의 용융물 온도에서 난연제 및 난연성 상승제의 체류 시간이 15분 미만인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 170 내지 200℃ 범위의 용융물 온도에서 난연제 및 난연성 상승제의 체류 시간이 15분 미만인 방법.
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