KR101153150B1 - Method for Preparing Expandable Styrenic Polymer Resin Containing Carbon Black Particles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙 입자를 압출기에서 용융, 혼련시켜서 상기 스티렌 중합체 수지와 상기 카본 블랙 입자의 혼합물을 형성하는 단계 및 상기 혼합물에 발포제를 혼입시키는 단계를 포함하는 발포성 스티렌 중합체 수지의 제조방법을 제공한다. 이 때, 상기 압출기는 이축 압출기이고, 상기 이축 압출기의 니딩 블록의 디스크 두께는 0.3 x D 이상이며, 여기에서 D는 상기 압출기의 배럴의 외경이다. 이러한 발포성 스티렌 중합체 수지를 발포시키면 낮은 밀도에서 높은 단열성을 갖는 팽창된 스티렌 중합체 수지 발포체를 얻을 수 있다. The present invention provides a foamed styrene polymer resin comprising melting and kneading a styrene polymer resin and carbon black particles in an extruder to form a mixture of the styrene polymer resin and the carbon black particles and incorporating a blowing agent in the mixture. Provide a method. At this time, the extruder is a twin screw extruder, the disk thickness of the kneading block of the twin screw extruder is 0.3 x D or more, where D is the outer diameter of the barrel of the extruder. Foaming such expandable styrene polymer resins yields expanded styrene polymer resin foams having high thermal insulation at low density.
스티렌 중합체, 카본 블랙, 발포, 이축 압출기, 니딩 블록, 디스크 두께 Styrene polymer, carbon black, foam, twin screw extruder, kneading block, disc thickness
Description
본 발명은 카본 블랙 입자를 함유하는 발포성 스티렌 중합체 수지의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 낮은 밀도에서도 우수한 단열 특성을 가지는 발포체를 형성할 수 있는, 카본 블랙 입자를 함유하는 발포성 스티렌 중합체 수지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an expandable styrene polymer resin containing carbon black particles, and more particularly to an expandable styrene polymer resin containing carbon black particles capable of forming a foam having excellent heat insulating properties even at a low density. It relates to a manufacturing method.
발포성 스티렌 중합체 수지는 단열용 보드로 성형되며, 형성되는 발포체는 일반적으로 30 g/l의 밀도를 갖는다. 이것은 스티렌 중합체 수지의 발포체가 상기 밀도에서 열전도도의 최소값을 가지기 때문이다. 따라서, 일반적인 발포성 스티렌 중합체 수지의 경우, 재료 및 공간의 절약을 위하여 상기 밀도보다 낮은 밀도의 단열용 보드로 성형할 경우 단열 성능이 감소되는 문제점이 발생하게 된다.The expandable styrene polymer resin is molded into a thermal insulation board, and the foam formed generally has a density of 30 g / l. This is because the foam of styrene polymer resin has a minimum value of thermal conductivity at the density. Therefore, in the case of a general foamable styrene polymer resin, there is a problem that the heat insulating performance is reduced when molded into a heat insulating board of a density lower than the density in order to save material and space.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 발포성 스티렌 중합체 수지에 흑연, 금속 산화물, 카본 블랙, 금속 산화물과 같은 유기물과 무기물을 첨가함으로써 저밀도에서 단열 성능을 유지 또는 상승시킬 수 있음은 공지되어 있다.In order to solve this problem, it is known that the thermal insulation performance can be maintained or increased at low density by adding organic and inorganic materials such as graphite, metal oxide, carbon black, and metal oxide to the expandable styrene polymer resin.
그런데, 폴리스티렌 수지에 카본 블랙을 혼합하여 발포체를 제조하는 경우에는 가공상의 어려움과 그에 따른 제품 품질상의 문제가 발생한다. 이러한 문제점에 관한 해결책을 국제 특허 공개 공보 제94/13721호는 제시하였다. 즉, 그 특허에는 폴리스티렌과 카본 블랙 농축물을 압출기를 사용하여 혼합한 후 상기한 혼합물에 발포제를 투입하여 발포체를 제조하는 방법이 기재되어 있다. However, when the carbon black is mixed with the polystyrene resin to prepare a foam, difficulties in processing and a problem in product quality occur. International Patent Publication No. 94/13721 proposes a solution to this problem. That is, the patent describes a method for producing a foam by mixing a polystyrene and a carbon black concentrate using an extruder and then adding a blowing agent to the mixture.
그러나 상기 특허에는 입자 크기가 150nm이상인 카본 블랙(써멀 블랙)을 함유한 카본 블랙 농축물을 사용해야 발포체 제조의 목적을 쉽게 달성할 수 있다. 상기 특허의 제조 방법은 카본 블랙을 제조 공정중에 분산시키는 기능이 열악하기 때문에 반드시 카본 블랙 농축물을 사용해야 하는 제한이 있고, 카본 블랙의 사용 또한 써멀 블랙과 같이 입자 크기가 큰 카본 블랙을 사용해야 하는 제한이 있다. 따라서, 상기 특허는 상기한 종래 기술상의 문제점을 제한적으로 해결하고 있을 뿐이다. 이에 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙이 혼합된 발포체를 제조함에 있어서 가공상 및 제품 품질 상의 개선은 여전히 요구되고 있다.However, the patent requires a carbon black concentrate containing carbon black (thermal black) having a particle size of 150 nm or more to easily achieve the purpose of foam production. The patented manufacturing method has a limitation in that the carbon black concentrate must be used because the function of dispersing the carbon black in the manufacturing process is poor, and the use of carbon black also requires the use of a carbon black having a large particle size such as thermal black. There is this. Therefore, the patent only solves the above-mentioned problems in the prior art. Accordingly, there is still a need for improvement in processing and product quality in producing foams in which styrene polymer resin and carbon black are mixed.
본 발명의 목적은 낮은 밀도에서 높은 단열성을 갖는 팽창된 스티렌 중합체 수지 발포체를 형성하고 우수한 물리적 및 난연 특성을 갖도록 가공될 수 있는, 카본 블랙을 함유하는 발포성 스티렌 중합체 수지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a process for preparing expandable styrene polymer resins containing carbon black which can be formed to form expanded styrene polymer resin foams with high thermal insulation at low density and to have good physical and flame retardant properties. .
또한 본 발명의 목적은 낮은 밀도에서 높은 단열성을 갖는 팽창된 스티렌 중합체 수지 발포체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a process for producing expanded styrene polymer resin foams having high thermal insulation at low density.
또한 본 발명의 목적은 무기 입자가 열가소성 수지에 균일하게 분산될 수 있도록 하는 압출기에서의 혼련방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a kneading method in an extruder in which inorganic particles can be uniformly dispersed in a thermoplastic resin.
본 발명은 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙 입자를 압출기에서 용융, 혼련시켜서 상기 스티렌 중합체 수지와 상기 카본 블랙 입자의 혼합물을 형성하는 단계 및 상기 혼합물에 발포제를 혼입시키는 단계를 포함하는 발포성 스티렌 중합체 수지의 제조방법을 제공한다. 이 때, 상기 압출기는 이축 압출기이고, 상기 이축 압출기의 니딩 블록의 디스크 두께는 0.3 x D 이상이며, 여기에서 D는 상기 압출기의 배럴의 외경이다. 여기에서, 상기 니딩 블록 전에 배치되는 상기 압출기의 스크류 구간의 길이는 8 x D보다 짧은 것이 바람직하다. 상기 압출기에서 상기 니딩 블록이 2개 이상 연속적으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 상기 니딩 블록은 5개 이상의 디스크로 구성될 수 있다. The present invention provides a foamed styrene polymer resin comprising melting and kneading a styrene polymer resin and carbon black particles in an extruder to form a mixture of the styrene polymer resin and the carbon black particles and incorporating a blowing agent in the mixture. Provide a method. At this time, the extruder is a twin screw extruder, the disk thickness of the kneading block of the twin screw extruder is 0.3 x D or more, where D is the outer diameter of the barrel of the extruder. Here, the length of the screw section of the extruder disposed before the kneading block is preferably shorter than 8 x D. It is preferable that two or more kneading blocks are arranged continuously in the said extruder. The kneading block may be composed of five or more disks.
또한 본 발명은 상기한 방법에 따라 제조된 발포성 스티렌 중합체 수지를 발포시키는 단계를 포함하는 스티렌 중합체 수지 발포체의 제조방법을 제공한다. 이 때, 상기 발포체의 밀도는 10 내지 30 g/l인 것이 바람직하다. In another aspect, the present invention provides a method for producing a styrene polymer resin foam comprising the step of foaming the expandable styrene polymer resin prepared according to the above method. At this time, the density of the foam is preferably 10 to 30 g / l.
또한 본 발명은 열가소성 중합체 수지와 무기 입자를 압출기에서 용융, 혼련시켜서 상기 열가소성 중합체 수지와 상기 무기 입자의 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 혼련방법을 제공한다. 이 때, 상기 압출기는 이축 압출기이고, 상기 이축 압출기의 니딩 블록의 디스크 두께는 0.3 x D 이상이며, 여기에서 D는 상기 압출기의 배럴의 외경이다. 여기에서, 상기 니딩 블록 전에 배치되는 상기 압출기의 스크류 구간의 길이는 8 x D보다 짧은 것이 바람직하다. 상기 압출기에서 상기 니딩 블록이 2개 이상 연속적으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 상기 니딩 블록은 일반적으로 5개 이상의 디스크로 구성된다. 상기 무기 입자는 평균 입자크기가 30~500 nm이고, 벌크 밀도가 0.03~0.5 g/ml이며 비표면적이 30~1000 m2/g인 것이 바람직하다.The present invention also provides a kneading method comprising the step of melting and kneading the thermoplastic polymer resin and the inorganic particles in an extruder to form a mixture of the thermoplastic polymer resin and the inorganic particles. At this time, the extruder is a twin screw extruder, the disk thickness of the kneading block of the twin screw extruder is 0.3 x D or more, where D is the outer diameter of the barrel of the extruder. Here, the length of the screw section of the extruder disposed before the kneading block is preferably shorter than 8 x D. It is preferable that two or more kneading blocks are arranged continuously in the said extruder. The kneading block is generally composed of five or more disks. The inorganic particles preferably have an average particle size of 30 to 500 nm, a bulk density of 0.03 to 0.5 g / ml, and a specific surface area of 30 to 1000 m 2 / g.
본 발명에 의하여 제조되는 발포성 스티렌 중합체 수지는 발포에 의하여 낮은 밀도에서 높은 단열성을 가지는 팽창된 스티렌 중합체 수지 발포체를 형성할 수 있다. 또한 본 발명의 혼련방법은 열가소성 수지에 균일한 혼련이 어려운 무기 입자, 특히 카본 블랙을 열가소성 수지에 균일하게 분산시킬 수 있어 가공상의 문제와 제품 품질상의 문제가 발생하지 않는다.The expandable styrene polymer resins produced by the present invention can form expanded styrene polymer resin foams having high thermal insulation at low density by foaming. In addition, the kneading method of the present invention can uniformly disperse the inorganic particles, particularly carbon black, which is difficult to be uniformly blended in the thermoplastic resin, in the thermoplastic resin so that processing problems and product quality problems do not occur.
본 발명자들은 상기 목적이 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙의 최적화된 용융혼합공정(컴파운딩)에 의하여 달성됨을 알게 되었다.The inventors have found that this object is achieved by an optimized melt mixing process (compounding) of styrene polymer resin and carbon black.
본 발명에서 제공하는 용융혼합공정에 의한 카본 블랙 입자를 함유하는 발포성 스티렌 중합체 수지의 제조 방법에서 중요한 점은 카본 블랙의 분산성을 향상시키기 위해 이축 압출기를 사용하는 것이다. 본 발명자들은 이축 압출기가 단축 압출기와 비교할 때 상기 목적을 달성하기에 더 용이하다는 것을 알았다. 본 발명의 방법에서, 이축 압출기 호퍼에 스티렌 중합체 수지를 투입하며, 카본 블랙은 상기한 스티렌 중합체 수지와 함께 호퍼로 투입되거나 또는 호퍼 이외의 이축 압출기의 다른 투입구에 투입된다. 본 발명에서 스티렌 중합체 수지는 용융된 상태에서 카본 블랙과 균일하게 혼련된다. 이와 같이 균일하게 혼련된 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙 입자의 혼합물은 그것에 발포제를 혼입시킴으로써 발포성 스티렌 중합체 수지로 형성된다.An important point in the production method of the expandable styrene polymer resin containing the carbon black particles by the melt mixing process provided by the present invention is to use a twin screw extruder to improve the dispersibility of the carbon black. The inventors have found that twin screw extruders are easier to achieve this object compared to single screw extruders. In the method of the present invention, styrene polymer resin is introduced into a twin screw extruder hopper, and carbon black is introduced into the hopper together with the styrene polymer resin described above or into another inlet of a twin screw extruder other than the hopper. In the present invention, the styrene polymer resin is uniformly kneaded with the carbon black in the molten state. The mixture of the styrene polymer resin and the carbon black particles kneaded uniformly in this manner is formed of the expandable styrene polymer resin by incorporating a blowing agent therein.
더욱 구체적으로, 본 발명자들은 이축 압출기에서 분산 혼련이 충분히 가능하도록 스크류 조합을 설계함으로써 어떠한 크기의 카본 블랙도 분산이 가능하다는 것을 알게 되었다. 이것은 카본 블랙 농축물을 만들 필요가 없어져 더욱 편리하며 경제적인 방식이다. More specifically, the inventors have found that carbon black of any size can be dispersed by designing the screw combination to allow sufficient dispersion kneading in a twin screw extruder. This eliminates the need for carbon black concentrates, making it a more convenient and economical way.
도 1은 본 발명에서 사용되는 압출기의 개략적 구조를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에서 사용되는 압출기의 니딩 블록의 구성을 나타낸 것이다. 본 발명에 서는 이축 압출기를 사용하지만, 도면에서는 간략화를 위하여 하나의 축만을 도시하였다. Figure 1 shows a schematic structure of an extruder used in the present invention, Figure 2 shows the configuration of the kneading block of the extruder used in the present invention. In the present invention, a twin screw extruder is used, but only one shaft is shown in the drawing for simplicity.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 압출기의 축은 크게 스크류 구간(Screw Zone)(나 구간)과 니딩 블록(Kneading Block)(가 구간)으로 구분될 수 있다. 스크류 구간은 호퍼로 투입되는 수지 및 카본 블랙 입자를 스크류의 진행 방향으로 밀어내는 역할을 주로 하며, 니딩 블록은 주로 용융과 혼련에 중요한 역할을 한다. 니딩 블록에 의하여 혼련되어 형성된 수지와 카본 블랙 입자의 혼합물은 다시 스크류 구간에 의하여 진행방향으로 밀려가게 된다. As shown in FIG. 1, the shaft of the extruder used in the present invention may be largely divided into a screw zone (or section) and a kneading block (a section). The screw section mainly serves to push the resin and carbon black particles introduced into the hopper in the direction of the screw, and the kneading block plays an important role in melting and kneading. The mixture of the resin and carbon black particles formed by kneading by the kneading block is again pushed in the advancing direction by the screw section.
도 2에서 보는 바와 같이, 일반적인 니딩 블록은 몇 개의 디스크로 구성되어 있으며, 니딩 블록의 설계 요소로는 1) 스태거 앵글(staggered angle), 2) 디스크의 개수, 3) 디스크의 두께이다. 일반적으로 사용되는 디스크의 두께는 0.25 * D (D: 압출기 배럴의 외경; *: 곱셈 표시) 이하이다. 예시된 스크류 조합과 같이 호퍼에 투입되는 플라스틱 소재는 고체상태이며, 투입된 후 첫번째 만나는 니딩 블록(들)이 있는 구간(‘가’)에서 가소화(용융)가 일어난다. As shown in FIG. 2, a general kneading block is composed of several disks, and the design elements of the kneading block are 1) staggered angle, 2) number of disks, and 3) thickness of disks. In general, the thickness of the disk used is not more than 0.25 * D (D: outer diameter of the extruder barrel; *: multiplication mark). Like the illustrated screw combination, the plastic material introduced into the hopper is in the solid state, and plasticization (melting) occurs in the section ('ga') where the first encountering kneading block (s) are placed after the injection.
본 발명자들은 이 구간의 니딩 디스크들의 두께가 일반적인 값보다 큰, 0.3 * D 이상일 때 카본 블랙의 분산이 잘 일어나며, 특히 디스크의 두께가 0.3 * D ~ 0.4 * D 인 니딩 블록을 연속적으로 2개 이상 배열하였을 때 카본 블랙의 분산과 이후 발포 공정에 어떠한 문제도 발생하지 않음을 알게 되었다. 또한, 호퍼로부터 첫번째 니딩 블록을 만나기까지의 거리인 ‘나’의 길이가 8 x D 보다 짧은 경우에 상기 효과가 더욱 증폭됨을 알게 되었다.The inventors have found that carbon black disperses well when the thickness of the kneading disks in this section is greater than 0.3 * D, which is greater than the usual value, and in particular, two or more kneading blocks having a thickness of 0.3 * D to 0.4 * D in succession. When arranged, it was found that no problems occurred with the dispersion of carbon black and subsequent foaming processes. In addition, it was found that the effect is further amplified when the length of 'I', which is the distance from the hopper to the first kneading block, is shorter than 8 × D.
본 발명은 니딩 블록의 디스크의 두께 및 스크류 구간의 길이가 상기와 같다면, 니딩 블록의 디스크의 개수는 어떠하든지 상관없으나, 니딩 블록의 디스크의 개수는 도 2에 도시된 바와 같이, 5 개 또는 그 이상인 것이 바람직하다. According to the present invention, if the thickness of the disk of the kneading block and the length of the screw section are as described above, the number of disks of the kneading block may be any number, but the number of the disks of the kneading block may be five or as shown in FIG. It is preferable that it is more than that.
본 발명에서 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙의 용융, 혼련을 원활하게 수행하기 위하여 적용되는 압출기의 운전조건은 통상적으로 설정될 수 있으며, 기본 재료 및 첨가제의 종류 및 상태에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 통상적으로 축의 회전속도는 150 내지 300 rpm 정도가 적당하고, 배럴의 온도는 120 내지 250 ℃ 정도가 적당하다. In the present invention, the operating conditions of the extruder applied to smoothly melt and knead the styrene polymer resin and the carbon black may be generally set, and may be appropriately selected according to the type and state of the base material and the additive. Typically, the rotational speed of the shaft is suitable about 150 to 300 rpm, the temperature of the barrel is suitable for about 120 to 250 ℃.
다음으로, 본 발명은 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙 입자의 혼합물에 발포제를 함유시킨다. 본 발명에서, 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙의 혼합물에 발포제를 투입하는 방법은 두가지이다. 발포제를 스티렌 중합체 수지와 카본 블랙의 혼합물이 용융상태로 있는 압출기에 직접 투입한 후 압출기 출구에서 급냉 시켜 발포성 스티렌 중합체 수지를 만드는 방법이 있다. 발포제를 투입하는 또 다른 방법은 발포제의 투입 없이 상기 압출 공정에서 카본 블랙과 스티렌 중합체 수지의 혼합물을 얻고, 상기 혼합물을 압력용기에 투입한 후 일정한 온도와 압력에서 발포체를 혼합물에 함침시켜서 발포성 스티렌 중합체 수지를 만드는 방법이다. Next, the present invention contains a blowing agent in the mixture of the styrene polymer resin and the carbon black particles. In the present invention, the blowing agent is introduced into the mixture of the styrene polymer resin and the carbon black in two ways. The blowing agent is directly introduced into an extruder in which a mixture of styrene polymer resin and carbon black is in a molten state and then quenched at the exit of the extruder to form a foamable styrene polymer resin. Another method of injecting a blowing agent is to obtain a mixture of carbon black and styrene polymer resin in the extrusion process without adding a blowing agent, injecting the mixture into a pressure vessel, and then impregnating the foam in the mixture at a constant temperature and pressure to expand the foamed styrene polymer. How to make a resin.
본 발명에 의하여 제조되는 발포성 스티렌 중합체 수지에서 카본 블랙은 0.05~25 중량%, 바람직하게는 2 내지 8 중량%, 발포제는 1~15 중량% 그리고 스티렌 중합체는 나머지 양으로 포함될 수 있다. 또한 본 발명의 발포성 스티렌 중합체 수지는 상기에 더하여, 필요에 따라 난연제, 난연조제, 발포 핵제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. In the expandable styrene polymer resin prepared according to the present invention, carbon black is 0.05 to 25% by weight, preferably 2 to 8% by weight, blowing
본 발명에 의하여 형성되는 발포성 스티렌 중합체 수지는 평균 직경이 0.2내지 2mm인 구상 비드 형태 또는 직경 0.2 내지 2mm이고, 길이 0.2 내지 3mm인 원통형 펠렛 형태로 제조될 수 있다. The expandable styrene polymer resin formed by the present invention may be prepared in the form of a spherical bead having an average diameter of 0.2 to 2 mm or a cylindrical pellet having a diameter of 0.2 to 2 mm and a length of 0.2 to 3 mm.
본 발명에서 사용되는 카본 블랙 입자의 평균 입도는 바람직하게는 30 ?500 nm, 특히 35 ?200 nm 이고, 벌크 밀도는 0.03 ?0.5 g/ml이고, 비표면적은 30 ?1000 m2/g이다. The average particle size of the carbon black particles used in the present invention is preferably 30 to 500 nm, particularly 35 to 200 nm, bulk density of 0.03 to 0.5 g / ml, and specific surface area of 30 to 1000 m 2 / g.
본 발명에서 사용되는 발포제로는 발포성 수지의 제조를 위하여 통상적으로 사용되는 발포제들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 탄소수 3~6의 탄화수소가 사용될 수 있다. 이러한 탄화수소의 예는 n-부탄, 이소부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 사이클로펜탄, n-헥산, 사이클로헥산 등을 포함한다. As the blowing agent used in the present invention, blowing agents conventionally used for the preparation of the expandable resin may be applied. For example, hydrocarbons having 3 to 6 carbon atoms may be used. Examples of such hydrocarbons include n-butane, isobutane, cyclobutane, n-pentane, isopentane, neopentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane and the like.
본 발명에서 사용되는 스티렌 중합체 수지는 스티렌 단일 중합체일 수도 있고, 스티렌과 다른 공단량체의 공중합체일 수도 있다. 이 때, 스티렌 단량체로는 스티렌 화합물뿐만 아니라 스티렌 유도체도 사용될 수 있으며, 스티렌 단량체와 공중합할 수 있는 공단량체로는 특별히 한정되지 않는다. The styrene polymer resin used in the present invention may be a styrene homopolymer or a copolymer of styrene and other comonomers. In this case, as the styrene monomer, not only a styrene compound but also a styrene derivative may be used, and the comonomer copolymerizable with the styrene monomer is not particularly limited.
상기와 같이 제조한, 카본 블랙 입자를 함유하는 발포성 스티렌 중합체 수지 는 발포되어 밀도가 5 ?35 g/l, 바람직하게는 10 내지 30g/l 및 특히 10 - 15g/l인 스티렌 중합체 수지 발포체를 형성할 수 있다. 이러한 발포체는 낮은 밀도에서 매우 우수한 단열 성능을 나타낸다. 특히 본 발명에 따라 제조된 스티렌 중합체 수지 발포체는 19 ~ 20 g/l 의 밀도에서 29 ~ 30 mW/m?K, 특히 15 g/l 의 밀도에서 34 mW/m?K 이하의 열전도도를 가지는 정도로 우수한 단열성을 발휘한다. 본 발명에서 상기 수지를 발포시키는 방법은 통상적으로 알려져 있다. The foamed styrene polymer resin containing carbon black particles prepared as above is foamed to form a styrene polymer resin foam having a density of 5 to 35 g / l, preferably 10 to 30 g / l and especially 10 to 15 g / l. can do. Such foams exhibit very good thermal insulation at low densities. In particular, the styrene polymer resin foams prepared according to the invention have a thermal conductivity of 29 to 30 mW / m? K at a density of 19 to 20 g / l, in particular at a density of 15 g / l or less to 34 mW / m? K. Excellent heat insulation. The method of foaming the resin in the present invention is commonly known.
본 발명은 상기에서 설명한 이축 압출기의 요건들을 적용하여, 열가소성 중합체 수지와 무기 입자를 압출기에서 용융, 혼련시켜서 혼합물을 형성하는 혼련방법을 제공할 수 있다. 여기에서, 열가소성 중합체 수지는 스티렌 중합체 수지뿐만 아니라 일반적으로 알려진 열가소성 중합체 수지를 포함할 수 있고, 또한 무기 입자는 카본 블랙 입자뿐만 아니라 일반적으로 열가소성 중합체 수지와 균일하게 혼련될 필요성이 있는 무기 입자를 포함할 수 있다. 이러한 무기 입자가 상기에서 카본 블랙 입자에 대하여 언급한 입자크기, 벌크 밀도, 또는 비표면적의 요건을 만족하는 것이라면 특히 본 발명의 방법은 그것의 균일한 분산에 크게 기여하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 혼련 방법은 0.05 ~ 30 중량%의 무기 입자 및 나머지 양의 열가소성 중합체 수지의 혼합물에 대하여 적용될 수 있다. 물론, 상기 혼합물은 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. The present invention can provide a kneading method in which the thermoplastic polymer resin and the inorganic particles are melted and kneaded in an extruder to form a mixture by applying the requirements of the twin screw extruder described above. Here, the thermoplastic polymer resin may include not only styrene polymer resins but also generally known thermoplastic polymer resins, and also the inorganic particles include not only carbon black particles but also inorganic particles which generally need to be uniformly kneaded with the thermoplastic polymer resin. can do. If such inorganic particles meet the requirements of particle size, bulk density, or specific surface area mentioned above for carbon black particles, in particular the process of the present invention will greatly contribute to its uniform dispersion. Thus, the kneading method of the present invention can be applied for a mixture of 0.05 to 30% by weight of inorganic particles and the remaining amount of thermoplastic polymer resin. Of course, the mixture may comprise further additives.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 예시한다. 다만, 본 발명의 범 위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 된다. Hereinafter, the present invention is specifically illustrated by way of examples. However, the scope of the present invention should not be understood as being limited by the following examples.
<실시예 1>≪ Example 1 >
폴리스티렌 (LG화학 제품 GPPS 24HRE) 20.0kg과 카본 블랙 (Mitsubish Chemical Co., Ltd., Ketjen black EC-300J) 0.8kg을 상온에서 혼합한 후 이축 압출기를 사용하여 카본 블랙이 폴리스티렌 내에 균일하게 혼합된 혼합물 펠렛을 제조하였다. 제조된 펠렛을 가압용기에 투입한 후 섭씨 130도 최대 압력 6 kgf/cm2의 조건에서 이소펜탄을 혼합물에 함침시켜 카본 블랙을 함유한 발포성 스티렌 중합체를 얻었다. 상기 중합체를 증기를 사용하여 발포시켜 밀도 21.9 g/l로 발포화될 수 있다. 열전도도를 DIN 52 612에 따라 측정하여 그 값이 29 mW/m?K였다. 20.0 kg of polystyrene (LG Chemicals GPPS 24HRE) and 0.8 kg of carbon black (Mitsubish Chemical Co., Ltd., Ketjen black EC-300J) were mixed at room temperature and carbon black was uniformly mixed in polystyrene using a twin screw extruder. Mixture pellets were prepared. After the prepared pellets were put in a pressurized container, isopentane was impregnated into the mixture at a temperature of 130 ° C. and a maximum pressure of 6 kgf / cm 2 to obtain a foamed styrene polymer containing carbon black. The polymer can be foamed to 21.9 g / l density by foaming with steam. The thermal conductivity was measured according to DIN 52 612 and the value was 29 mW / m? K.
<실시예 2><Example 2>
실시예 1에서 제조된 발포성 스티렌 중합체를 밀도 18.5 g/l으로 발포시키니 발포체의 열전도도는 31 mW/m?K였다.The foamed styrene polymer prepared in Example 1 was foamed to a density of 18.5 g / l, and the thermal conductivity of the foam was 31 mW / m · K.
<비교예 1>Comparative Example 1
카본 블랙을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 밀도 21.0 g/l으로 발포화되었을 경우 발포체의 열전도도는 34 mW/m?K였고, 밀도 18.1 g/l로 발포화되었을 경우 열전도도는 37 mW/m?K였다. It carried out similarly to Example 1 except not adding carbon black. When foamed at a density of 21.0 g / l, the thermal conductivity of the foam was 34 mW / m? K, and when foamed at a density of 18.1 g / l, the thermal conductivity was 37 mW / m? K.
<실시예 3><Example 3>
실시예 1에서 사용된 카본 블랙보다 평균 입자 크기가 더 큰 카본 블랙(Korea Carbon Black Co., Ltd., HIBLACK 170)으로 대체하여 실시예 1을 반복하였다. 밀도 21.2 g/l로 발포화되었고, 발포체의 열전도도는 30 mW/m?K였다.Example 1 was repeated replacing carbon black (Korea Carbon Black Co., Ltd., HIBLACK 170) having an average particle size larger than the carbon black used in Example 1. It was foamed to a density of 21.2 g / l, and the thermal conductivity of the foam was 30 mW / m? K.
도 1은 본 발명에서 사용되는 압출기의 개략적 구조를 나타낸 것이다.1 shows a schematic structure of an extruder used in the present invention.
도 2는 본 발명에서 사용되는 압출기의 니딩 블록의 구성을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the configuration of the kneading block of the extruder used in the present invention.
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