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KR100881871B1 - 아스팔트로 충진된 고분자 발포체 - Google Patents

아스팔트로 충진된 고분자 발포체 Download PDF

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KR100881871B1
KR100881871B1 KR1020047006092A KR20047006092A KR100881871B1 KR 100881871 B1 KR100881871 B1 KR 100881871B1 KR 1020047006092 A KR1020047006092 A KR 1020047006092A KR 20047006092 A KR20047006092 A KR 20047006092A KR 100881871 B1 KR100881871 B1 KR 100881871B1
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위클리미첼지
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오웬스-코닝 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 발포체 단열 제품, 특히 적외선 감쇠제, 및 단열 특성의 향상 및 발포체 제품의 제조비용 감축을 위한 공정 첨가제로서 아스팔트를 함유하는 압출 폴리스티렌 발포체에 관한 것이다.
발포체, 단열재, 아스팔트

Description

아스팔트로 충진된 고분자 발포체 {ASPHALT-FILLED POLYMER FOAMS}
본 발명은, 단열 성능을 증가시키고 열 전도도를 감소시키는 적외선 감쇠 첨가제를 함유하는 경질 고분자 발포 보드 (rigid foamed polymeric board)에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 아스팔트가 첨가되어 고분자 발포 보드의 단열 성능을 증가시킨 경질 고분자 발포 보드에 관한 것이다.
경질 고분자 발포 보드의 유용성은 다양한 적용분야에서 잘 알려져 있다. 예를 들면, 고분자 발포 보드는 단열 구조 부재로서 광범위하게 사용된다. 과거에는, 카본 블랙, 분말 비정질 탄소, 흑연 및 이산화티탄과 같은 적외선 감쇠제 (infrared attenuating agent; IAA)가, 주어진 두께에 따라 재료의 열 전도도를 최소화시키고, 따라서 단열 성능을 최대화시키기 위해 (R-값의 증가), 고분자 발포체 보드에 충진제로서 사용되어 왔다. 열 전도도 k 는 단위 두께 당 온도 저하에 대한 단위 단면적 당 열흐름(heat flow)의 비로서, 하기 단위로 정의된다:
미국 단위:
Figure 112004016890002-pct00001
미터 단위:
Figure 112004016890002-pct00002
단열재를 통한 열전달은 고체 전도, 기체 전도, 복사(radiation) 및 대류를 통해 일어날 수 있다. 총 열저항 (R-값) R 은 열전달에 대한 저항의 측정치이며, 하기와 같이 구한다:
R = t/k
[식 중, t = 두께이다]
일본특허출원 JP 57-147510 호에는 경질 폴리우레탄 발포체에서의 카본 블랙의 용도에 대해 기재되어 있으며, 최대 카본 블랙 수준이 0.7 중량% 미만일 때, 4 % 미만의 K-인자의 감소가 달성된다.
미국특허 제 4,795,763 호에는 2 중량% 이상, 바람직하게는 2 내지 10 중량%의 카본 블랙을 갖는, 카본 블랙으로 충진된 발포체에 대해 기재한다. 카본 블랙은 평균 입자경이 약 10 내지 150 나노미터이다. 상기 발포체의 K-인자는 약 5 % 이상 감소된다.
보다 최근에는, 미국특허 제 5,679,718 호에 발포체 열 전도도를 보다 큰 비율로 감소시키는 적외선 감쇠제를 함유하는 진공 연속 기포 미세발포체에 대해 개시되었다. 상기 '718 호 특허는, 대부분, 약 90 % 이상이 연속 기포이고, 70 마이크로미터 미만의 작은 기포를 갖는 고분자 발포체에 대해 거론한다. 적외선 감쇠제는 카본 블랙, 및 고분자 중량을 기준으로 약 1 내지 20 중량%의 흑연을 함유 한다.
WO 90/06339 호는 입자 크기가 10 내지 100 나노미터이고 표면적이 10-15,000 ㎡/g 인 카본 블랙을 1 내지 20 중량% 함유하는 스티렌 고분자 발포체에 관한 것인데, 여기서 발포체는 팽창되거나 성형 팽창된 입자이다.
상기 특허 모두는 열 전도도가 감소된 발포체에 대해 교시한다. 그러나, 카본 블랙은 열전도성 물질이므로, 카본 블랙으로 충진된 발포체의 열 전도도는 카본 블랙의 하중이 높을수록 증가할 수 있다. 또한, 카본 블랙의 친수성 성질로 인해 공정 보조제 (process aid)가 없이는 고분자 내에 고르게 분산시키기가 어려워서, 얻어지는 결과물도 대형 연속 기포에 관련된 것이다.
경질 고분자 발포 보드는 많은 적용분야에서 단열재로서 광범위하게 사용된다. 밀도 및/또는 발포체 제품의 두께를 증가시키지 않으면서 열 전도도를 개선시키는 것이 강하게 요구되고 있다. 특히 건축업계에서는, 중공벽(cavity wall) 건축에 있어서 중공 공간을 1 인치 (2.54 ㎝) 이상 비워두기 위해, 열저항 값 R 이 10이고, 두께가 1.8 인치 (4.572 ㎝) 미만인 발포체 보드를 요구한다.
따라서, 물질의 열 전도도 (K-인자)가 감소되어, 고분자 발포체 제품의 밀도 및/또는 두께를 증가시키지 않으면서 발포체 제품의 단열치(insulation value) (R-값)를 증가시키는 고분자 발포체 제품을 제공할 필요가 있다.
발명의 개시
본 발명은 적외선 감쇠제, 및 단열을 향상시키고 다른 특성을 유지하게 하는 공정 첨가제로서 아스팔트를 함유하는, 압출 또는 팽창된 폴리스티렌 발포체와 같 은 발포체 단열 제품에 관한 것이다. 아스팔트는 고분자 전체에 쉽고 균일하게 배합될 수 있다. 본 발명의 아스팔트로 충진된 폴리스티렌 발포체는 초기 및 노화 시의 열 전도도 모두를 감소시키거나, 반대로 열 저항 (R 값)을 증가시킨다. 본 발명은 적외선 감쇠제, 및 단열 특성을 향상시키고 발포체 제품의 제조비용을 감축시키는 공정 첨가제로서 아스팔트를 함유하는 발포체 단열 제품, 특히 압출 폴리스티렌 발포체에 관한 것이다.
경질 발포체 기포는 두 가지의 구조적 부분, 기포벽(cell wall) 및 기포 버팀대(cell strut)로 이루어져 있다. 경질 발포체에서 버팀대는 닫혀 있어서, 공기흐름을 제한하고 열 효율을 향상시킨다. 도 2에 나타나듯이, 기포벽은 비교적 직선인 가장자리 부분이고, 버팀대는 기포벽의 교차점에서 형성된다. 본 발명은, 적외선 감쇠제 및 공정 첨가제로서, 발포체 내 고분자의 중량을 기준으로 0.1 내지 15 중량%의 아스팔트로 충진된 닫힌 기포의 경질 고분자 발포체에 있어서, 상기 아스팔트는 고분자 전체를 통해 균일하게 배합되어 아스팔트가 기포벽 및 기포 버팀대에 존재하는 발포체에 대해 교시한다. 바람직한 구현예에서는, 0.5 내지 3 중량%의 아스팔트가 사용되어 발포체의 노화 시의 열 전도도를, 상응하는 비충진 발포체의 노화 시의 열 전도도 미만으로 향상시킨다.
카본 블랙 또는 일부 기타 적외선 감쇠제는 복사열 부분을 감소시켜, 카본 블랙으로 충진된 고분자 발포체의 열 전도도를 감소시킬 수 있다. 그러나, 카본 블랙은 전도성이 높은 물질이고, 고체 전도성 부분을 증가시키는 경향이 있어서, 결과적으로 카본 블랙으로 충진된 것의 총 열 전도도는 카본 블랙의 하중이 높아질 수록 증가할 수 있다. 또한, 선행기술에서는 카본 블랙의 친수성 성질로 인해 공정 보조제 없이는 고분자 내에 고르게 분산시키기 어렵다는 것에 대해 인식하지 못한다.
표 1 은 열가소성 고분자 내에서 카본 블랙 및 아스팔트간의 분광성(spectral) 색상차를 나타낸다. 가장 널리 사용되는 지각적 색상 충실도 측정기준 (perceptual color fidelity metric) 중 하나는 국제 조명 위원회 (International Commission on Illumination) 표준 색공간 명세사항의 일부로서 제공되는 Delta E 측정기준이다. 상기 측정기준을 사용하여 두 가지 빛 사이의 지각적 차이를 측정하기 위해서는, 상기 두 빛의 분광 분포 (spectral power distribution)를 먼저 XYZ 표시계로 전환시키는데, 이는 (선형 변환 내에서) 인간의 망막 상의 3 가지 원추세포의 분광 민감도를 반영한다. 이어서, XYZ 값을, 동일한 거리가 동일한 지각적 차이에 해당하는 것으로 가정되는 공간 ("지각적으로 균일한" 공간)으로 전환시킨다. 이어서, 상기 공간에서의 두 목표물의 유클리드 거리(Euclidean distance)를 취함으로써, 두 목표물간의 지각적 차이를 계산할 수 있다. 상기 차이를 "Delta E" 단위로서 표시한다. 한 Delta E 단위는 대략 색상차의 검출 한계 수준을 나타낸다. Delta E 가 1 미만이면, 육안으로는 검출할 수 없다.
카본 블랙- Ampact 0.5 중량% 카본 블랙- Americhem 0.5 중량% 아스팔트 0.5 중량% 아스팔트 2 중량%
Delta E 2.82 기준 3.52 3.68
본 발명의 목적은, 주어진 두께 및 밀도에 대해 향상된 열 전도도 (감소된 K-인자), 및 향상된 단열치 (증가된 R-값)를 포함하여 발포체 특성에 전체적으로 복합적인 효과를 나타내는 기타 첨가제와 조합된, 아스팔트로 충진된 경질 고분자 발포체를 제조하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 유지되거나 향상된 압축강도, 열적 치수 안정성, 내화성 및 흡수 특성을 갖는, 아스팔트로 충진된 경질 고분자 발포체를 제조하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 경질 고분자 발포체의 제조에서의 사용을 위해, 발포 공정 중에 기포 크기 및 고분자의 유변학을 조절하는 공정 첨가제로서도 작용하는 적외선 감쇠제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 건축업계의 요구 및 건축물 에너지 기준법의 요구사항을 더욱 만족시키기 위해, 주어진 두께 당 더 높은 단열치 (R 값)를 갖는 고분자 발포체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 저렴하고 기능적인 착색제로서 아스팔트를 사용하는 것과 같이 간단하고 경제적인 방식으로 고분자 발포체 제품의 가격을 낮추는 것이다.
본 발명의 상기 장점 및 기타 장점은, 본 발명의 하나 이상의 바람직한 구현예가 상세히 기재되고 첨부된 도면에서 예시되는 하기의 개시로부터 명백해질 것이다. 공정절차, 구조적 특징 및 부분의 배열 상의 변형은 당업자에게 있어 본 발명의 범위를 벗어나거나 본 발명의 장점을 희생시키지 않는 것으로 사료된다.
도 1 은 3 %의 아스팔트를 함유하는 폴리스티렌 발포체의 기포 형상의 주사전자현미경 (SEM) 사진이다 (실시번호 468-3).
도 2 는 3 %의 아스팔트를 함유하는 폴리스티렌 발포체의 벽 및 버팀대의 SEM 사진이다.
도 3 은 아스팔트가 있는 중합체와 없는 중합체의 용융 지수 차이를 나타내는 그래프 도식이다.
도 4 는 R-값 대 몇몇 밀도 수준의 폴리스티렌 발포체 보드의 아스팔트의 양에 관한, 180 일간에 걸친 38 회의 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
상기 목적은, 단열을 향상시키고 기타 특성 또한 유지하게 하도록 아스팔트를 함유하는 경질 플라스틱 발포체의 개발을 통해 달성되었다. 본 발명은 특히 아스팔트, 팽창제(blowing agent) 및 기타 첨가제와 함께 압출 공정에 의해 제조된 닫힌 기포의 경질 고분자 발포체의 제조에 관한 것이다.
경질 발포 플라스틱 재료는, 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리우레아, 페놀-포름알데히드, 폴리이소시아누레이트, 페놀, 상기의 공중합체 및 삼원공중합체, 열가소성 고분자 배합물, 고무 개질된 고분자 등을 포함한, 고분자 발포체의 제조에 적당한 임의의 재료일 수 있다. 적당한 폴리올레핀에는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 및 에틸렌 공중합체가 포함된다.
바람직한 열가소성 고분자는 알케닐 방향족 고분자 재료를 포함한다. 적당한 알케닐 방향족 고분자 재료에는 알케닐 방향족 단일중합체 및 알케닐 방향족 화합물과 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 공단량체의 공중합체가 포함된다. 알케닐 방향족 고분자 재료에는 추가로 비-알케닐 방향족 고분자가 적은 비율로 포함될 수 있다. 알케닐 방향족 고분자 재료는 하나 이상의 알케닐 방향족 단일중합체, 하나 이상의 알케닐 방향족 공중합체, 하나 이상의 각각의 알케닐 방향족 단일중합체 및 공중합체의 배합물, 또는 상기한 것 중 임의의 것과 비-알케닐 방향족 고분자와의 배합물만으로 이루어질 수 있다.
적당한 알케닐 방향족 고분자에는 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌 및 브로모스티렌과 같은 알케닐 방향족 화합물로부터 유도된 것들이 포함된다. 바람직한 알케닐 방향족 고분자는 폴리스티렌이다. 소량의 모노에틸렌성 불포화 화합물, 예컨대 C2-6 알킬 산 및 에스테르, 이오노머성 유도체 및 C4-6 디엔이 알케닐 방향족 화합물과 공중합될 수 있다. 공중합 가능한 화합물의 예에는 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 말레산, 이타콘산, 아크릴로니트릴, 말레산 무수물, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 부타디엔이 포함된다.
바람직한 구조는 실질적으로 (즉, 95 % 초과), 그리고 가장 바람직하게는 전 체가 폴리스티렌으로 이루어진다. 본 발명은, (1) 중량-평균 분자량이 약 30,000 내지 약 500,000인 고분자 (한 구현예에서, 폴리스티렌은 중량-평균 분자량이 약 250,000이다), 및 (2) 기타 복합적인 효과를 내는 첨가제와 함께 또는 첨가제 없이, 아스팔트, (3) 팽창제, (4) 기타 공정 첨가제, 예컨대 핵형성제, 난연성 화학물질의 발포성 혼합물을 형성시키고, 상기 혼합물을 대기압 또는 감압 하의 영역에서 발포시켜 발포체 제품을 형성시키는 단계를 포함하는, 발포체 제품의 제조 방법에 관한 것이다. 하기의 구현예들은 경질 폴리스티렌 발포체에 있어서 아스팔트의 첨가에 따른 높은 단열치의 장점을 나타낸다.
임의의 적당한 팽창제가 본 발명의 수행에 있어 사용될 수 있다. 본 발명의 수행에 유용한 팽창제에는 무기 팽창제, 유기 팽창제 및 화학적 팽창제가 포함된다. 적당한 무기 팽창제에는 이산화탄소, 질소, 아르곤, 물, 공기, 질소 및 헬륨이 포함된다. 유기 팽창제에는 탄소수 1-9 의 지방족 탄화수소, 탄소수 1-3 의 지방족 알코올, 및 완전히 및 부분적으로 할로겐화된 탄소수 1-4의 지방족 탄화수소가 포함된다. 지방족 탄화수소에는 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄 및 네오펜탄이 포함된다. 지방족 알코올에는 메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 이소프로판올이 포함된다. 완전히 및 부분적으로 할로겐화된 지방족 탄화수소에는 플루오로카본, 클로로카본, 클로로플루오로카본이 포함된다. 플루오로카본의 예에는 메틸 플루오라이드, 퍼플루오로메탄, 에틸 플루오라이드, 1,1-디플루오로에탄 (HFC-152a), 1,1,1-트리플루오로에탄 (HFC-143a), 1,1,1,2-테트라플루오로-에탄 (HFC-134a), 펜타플루오로에탄, 디플루오로메탄, 퍼플루오로에탄, 2,2-디플루오로프로판, 1,1,1-트리플루오로프로판, 퍼플루오로프로판, 디클로로프로판, 디플루오로프로판, 퍼플루오로부탄 및 퍼플루오로시클로부탄이 포함된다. 본 발명에서 사용되는 부분적으로 할로겐화된 클로로카본 및 클로로플루오로카본에는 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 에틸 클로라이드, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1-디클로로-1-플루오로에탄 (HCFC-141b), 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 (HCFC-142b), 클로로디플루오로메탄 (HCFC-22), 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄 (HCFC-123) 및 1-클로로-1,2,2,2-테트라플루오로에탄 (HCFC-124) 등이 포함된다. 완전히 할로겐화된 클로로플루오로카본에는 트리클로로모노플루오로메탄 (CFC-11), 디클로로디플루오로메탄 (CFC-12), 트리클로로트리플루오로에탄 (CFC-113), 1,1,1-트리플루오로에탄, 펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄 (CFC-114), 클로로헵타플루오로프로판 및 디클로로헥사플루오로프로판이 포함된다. 화학적 팽창제에는 아조디카본아미드, 아조디이소부티로-니트릴, 벤젠설폰히드라자이드, 4,4-옥시벤젠 설포닐-세미카르바자이드, p-톨루엔 설포닐 세미-카르바자이드, 바륨 아조디카르복실레이트 및 N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테레프탈아미드 및 트리히드라지노트리아진이 포함된다. 본 발명에서는, 고분자의 중량으로 기준으로 8 내지 14 중량%의 HCFC-142b 또는 4 내지 12 %의 HFC-134a를 0 내지 3 %의 에탄올과 함께 사용하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 이산화탄소 3 내지 8 %, 및 에탄올, 메탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 부탄올을 포함하는 저급 알코올 0 내지 4 %.
압출 발포체 제품에 혼입될 수 있는 선택적인 첨가제에는 부가적으로 적외선 감쇠제, 가소화제, 난연성 화학물질, 안료, 엘라스토머, 압출 보조제, 항산화제, 충진제, 대전방지제, UV 흡수제 등이 포함된다. 이들 선택적 첨가제는 발포성 젤 또는 수득되는 압출 발포체 제품의 원하는 특징을 수득하도록 임의의 양으로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 선택적 첨가제는 수지 혼합물에 첨가되지만, 압출 발포체 제조 공정에 대안적인 방식으로 첨가될 수도 있다.
경질 폴리스티렌 발포체는 향상된 단열 특성을 갖는다. 압출 공정 중에 고분자 점도를 증가시키는 대부분의 적외선 감쇠제 (IAA)와는 달리, 아스팔트는 고분자 점도를 감소시킨다. 용융된 고분자의 오리피스를 통한 유속을 용융 흐름 지수, 또는 간단하게 용융 지수 (MI)로 기재하며, ISO 1133:1977 (E)에 따라 시험한다. 용융 흐름 지수는 고분자의 분자량 및 점도와 관련한 특징적인 파라미터로서 사용된다 (도 1). 소량의 아스팔트는 향상된 단열치 (R/인치)의 이점을 입증한다. 전형적으로, 아스팔트의 양은 고분자를 기준으로 약 0.1 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3 중량% 범위이다. 아스팔트는 연화점이 약 105℃ (221℉) 내지 약 155℃ (311℉)인 임의의 석유로부터 유도된 아스팔트일 수 있다. 본 발명의 경질 발포체에 사용되기에 특별히 적당한 한 아스팔트는 입자 크기가 약 2.4 ㎜ (8 메쉬)이고 연화점이 약 123℃ (253℉)인 과립화 아스팔트, 예컨대 SU 7606 (Owens Corning, Trumbull, OH, USA)이다. 과립화 아스팔트는 압출 공정 중에 용융된 고분자에 직접 첨가되거나, 폴리스티렌 비드와 예비-배합되거나, 고분자와 배합된 아스팔트와 60 % 이하, 통상적으로 약 30 %의 하중으로 예비-혼합된 후, 압출되고 펠렛 또는 비드로 절단될 수 있다.
바람직한 첨가제에는 입자 크기가 100 나노미터 미만 내지 약 10 마이크론 이하인 규산염 (예를 들면, 활석, 운모), 산화물 (예를 들면, 산화제2구리, 산화제3철, 산화제4망간), 및 IB, IIB, IIIA, IVA 족 화학적 원소 (예를 들면, 탄소, 알루미늄)가 포함된다. 아스팔트는 또한 무기 IAA 및 핵형성제를 포함한 상기 첨가제의 응집을 방지하도록 보조하고, 분산보조제로서도 역할을 한다.
압출된 발포체 제품은 당업계에 공지된 임의의 수단, 예컨대 압출기, 혼합기, 배합기 등을 사용하여 제조될 수 있다. 아스팔트, 고분자, 적외선 감쇠제 및 기타 첨가제를 함유하는 가소화된 수지 혼합물은 용융 혼합 온도로 가열되어 철저히 혼합된다. 용융 혼합 온도는 고분자를 가소화하거나 용융시키기에 충분해야 한다. 따라서, 용융 혼합 온도는 고분자의 유리 전이 온도 또는 용융점 이상이다. 바람직하게는, 바람직한 구현예에서, 용융 혼합 온도는 아스팔트의 양에 따라 200℃ (392℉) 내지 280℃ (536℉), 가장 바람직하게는 약 220℃ (428℉) 내지 240℃ (464℉)이다.
이어서, 팽창제가 발포성 젤의 형성을 위해 혼입된다. 발포성 젤은 이어서 금형 용융 온도로 냉각된다. 금형 용융 온도는 전형적으로 용융 혼합 온도보다 더 낮으며, 바람직한 구현예에서는 100℃ (212℉) 내지 약 150℃ (302℉), 가장 바람직하게는 약 110℃ (230℉) 내지 약 120℃ (248℉)이다. 금형 압력은 팽창제를 함유하는 발포성 젤의 예비발포를 방지하기에 충분해야 한다. 예비발포에는 압출 전의 발포성 젤의 감압 하 영역으로의 원치않는 때이른 발포가 수반된다. 따라서, 금형 압력은 발포성 젤 중의 팽창제의 정체 및 양에 따라 달라진다. 바람직하게는, 바람직한 구현예에서, 압력이 40 내지 70 bar, 가장 바람직하게는 약 50 bar 이다. 팽창률, 즉 금형 공간 당 발포체 두께는 20 내지 70의 범위내, 통상적으로 약 60 이다.
바람직한 구현예에서, 압출된 폴리스티렌 고분자 발포체는 편평한 금형 및 판상 성형기 (plate shaper)를 갖춘 이축 압출기 (저 전단)에 의해 제조된다. 대안적으로, 방사상 금형 및 곡선형(slinky) 성형기를 갖춘 일축 직렬식 압출기 (고 전단)가 사용될 수 있다. 아스팔트는 폴리스티렌, 팽창제, 및/또는 핵형성제, 난연제, 적외선 감쇠제와 함께 다중-공급기 (multi-feeder)에 의해 압출기 내로 첨가된다. 아스팔트는 압출 공정 중에 고분자 전체에 걸쳐 균일하게 배합되어, 균질한 발포체 구조 (도 2 및 3)를 수득하게 한다.
하기는 본 발명의 실시예이며, 제한적인 것으로 이해되어서는 안 된다.
본 발명을 하기의 실시예를 통해 추가 설명하며, 여기서 모든 발포체 보드는 달리 표시되지 않는 한, 두께는 1.5 인치 (2.81 ㎝), 모든 R-값은 180일간 노화된 R-값이었다. 하기의 실시예 및 대조예에서, 경질 폴리스티렌 발포체 보드는 편평한 금형 및 판상 성형기를 갖춘 이축 LMP 압출기에 의해 제조되었다. 압출 공중 중에 진공을 가하였다.
표 2, 표 3의 요약은 이축 압출기 내의 아스팔트 첨가제가 없는 실시예 및 대조예의 공정 조건을 나타낸다. 사용된 아스팔트는, 약 116℃ (240℉) (ASTM D-36)의 높은 연화점을 갖도록 가공된 석유-기재 재료로부터 제형된 Trumbul #3706 과립화 아스팔트 (Owens Corning)였다. 사용된 폴리스티렌 수지는 용융 지수가 3 인 폴리스티렌 70 %, 및 용융지수가 18.8인 폴리스티렌 30 % (모두 DelTech 사 제, 분자량 Mw 은 약 250,000)이었다. 복합체 용융 지수는 복합체로서 약 7.8 이었다. 안정화된 헥사브로모시클로도데칸 (Great Lakes Chemical 사, HBCD SP-75)가 난연제로서, 고체 발포체 고분자의 1 중량%의 양으로 사용되었다.
Figure 112004016890002-pct00003
상기 실시예 및 대조예, 및 아스팔트가 첨가되지 않은 통상적 방법의 비교예의 결과를 표 3a 및 3b 에 나타내었다.
Figure 112004016890002-pct00004
Figure 112004016890002-pct00005
표 3a 및 3b 에 나타나듯이, 발포 가공에서의 아스팔트의 첨가, 바람직하게는 고체 발포체 고분자의 1 내지 3 중량%로 부가적 첨가제와 함께 또는 첨가제 없 이 첨가함은 폴리스티렌 발포체 보드 제품의 내열 특성을 5 내지 18 %까지 향상시켰다. 38 개의 샘플로부터의 시험 결과를 바탕으로 한 다중-변수 회귀법(multi-variable regression) 계산은 도 4에 나타난 바와 같은 다양한 발포체 밀도의 고분자 발포체의 R-값 대 아스팔트의 양을 수득하게 하는데, 도 4 는, 아스팔트로 충진되지 않은 동일한 기포 구조의 제시된 R-값과 비교하여, 1 내지 5 중량%의 아스팔트의 첨가에 따른 2 내지 8 %의 R-값 증가를 나타낸다.

Claims (31)

  1. 하기를 함유하는 고분자 발포체 재료:
    a) 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌 및 브로모스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알케닐 방향족 화합물로부터 유도되는 알케닐 방향족 고분자;
    b) 상기 고분자에 대해 0.1 내지 15 중량% 의 아스팔트; 및
    c) 팽창제.
  2. 제 1 항에 있어서, 아스팔트가 고분자에 대해 1 내지 4 중량% 의 양으로 첨가되는 고분자 발포체 재료.
  3. 제 1 항에 있어서, 아스팔트의 연화점이 105℃ 내지 155℃ 인 고분자 발포체 재료.
  4. 제 1 항에 있어서, 적외선 감쇠제 (infrared attenuating agent), 가소화제, 난연성 화학물질, 안료, 엘라스토머, 압출 보조제, 항산화제, 충진제, 대전방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가 함유하는 고분자 발포체 재료.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 알케닐 방향족 고분자가 폴리스티렌인 고분자 발포체 재료.
  8. 제 1 항에 있어서, 규산염, 산화물, 및 IB, IIB, IIIA, IVA 족 화학적 원소로 이루어진 군에서 선택된 적외선 감쇠제를 추가 함유하는 고분자 발포체 재료.
  9. 하기를 함유하는 고분자 발포체 재료:
    a) 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌 및 브로모스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알케닐 방향족 화합물로부터 유도되는 알케닐 방향족 고분자;
    b) 상기 고분자에 대해 0.1 내지 15 중량%의 아스팔트;
    c) 팽창제; 및
    d) 적외선 감쇠제.
  10. 제 9 항에 있어서, 아스팔트가 고분자에 대해 1 내지 4 중량% 의 양으로 첨가되는 고분자 발포체 재료.
  11. 제 9 항에 있어서, 아스팔트의 연화점이 105℃ 내지 155℃ 인 고분자 발포체 재료.
  12. 제 9 항에 있어서, 규산염, 산화물, 및 IB, IIB, IIIA, IVA 족 화학적 원소로 이루어진 군에서 선택된 적외선 감쇠제를 추가 함유하는 고분자 발포체 재료.
  13. 제 9 항에 있어서, 가소화제, 난연성 화학물질, 안료, 엘라스토머, 압출 보조제, 항산화제, 충진제, 대전방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가 함유하는 고분자 발포체 재료.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 알케닐 방향족 고분자가 폴리스티렌인 고분자 발포체 재료.
  17. 하기의 단계를 포함하는 압출 고분자 발포체의 제조 방법:
    a) 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌 및 브로모스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알케닐 방향족 화합물로부터 유도되는 알케닐 방향족 고분자, 적외선 감쇠제, 및 상기 고분자에 대해 0.1 내지 15 중량%의 아스팔트를 함유하는 수지 혼합물을 발포성 젤이 되도록 용융 혼합 온도로 가열하는 단계;
    b) 하나 이상의 팽창제를, 젤의 예비-팽창을 방지하기에 충분한 압력 하에 수지 혼합물에 혼입하는 단계;
    c) 금형 용융 온도로 젤을 냉각시키는 단계; 및
    d) 상기 젤을 금형을 통해 더 낮은 금형 압력의 영역으로 압출하여 발포체를 형성시키는 단계.
  18. 제 17 항에 있어서, 아스팔트가 고분자에 대해 1 내지 4 중량% 의 양으로 첨가되는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 아스팔트의 연화점이 105℃ 내지 155℃ 인 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 적외선 감쇠제, 가소화제, 난연성 화학물질, 안료, 엘라스토머, 압출 보조제, 항산화제, 충진제, 대전방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 첨가하는 단계를 추가 포함하는 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 알케닐 방향족 고분자가 폴리스티렌인 방법.
  24. 제 17 항에 있어서, 규산염, 산화물, 및 IB, IIB, IIIA, IVA 족 화학적 원소로 이루어진 군에서 선택된 적외선 감쇠제를 첨가하는 단계를 추가 포함하는 방법.
  25. 제 1 항에 있어서, 상기 발포체 재료의 R-값이 1.2 K.㎡/W 이상인 고분자 발포체 재료.
  26. 하기를 함유하고:
    a) 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌 및 브로모스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알케닐 방향족 화합물로부터 유도되는 알케닐 방향족 고분자;
    d) 상기 고분자에 대해 1 내지 4 중량% 의 아스팔트; 및
    e) 팽창제;
    밀도가 25.44 내지 33.44 Kg/㎥ 인 고분자 발포체 재료.
  27. 제 9 항에 있어서, 상기 발포체 재료의 R-값이 1.2 K.㎡/W 이상인 고분자 발포체 재료.
  28. 하기를 함유하고:
    e) 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌 및 브로모스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알케닐 방향족 화합물로부터 유도되는 알케닐 방향족 고분자;
    f) 상기 고분자에 대해 1 내지 4 중량% 의 아스팔트;
    g) 팽창제; 및
    h) 적외선 감쇠제;
    밀도가 25.44 내지 33.44 Kg/㎥ 인 고분자 발포체 재료.
  29. 제 17 항에 있어서, 상기 발포체 재료의 R-값이 1.2 K.㎡/W 이상인 방법.
  30. 하기의 단계를 포함하고:
    a) 스티렌, 알파메틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 클로로스티렌 및 브로모스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알케닐 방향족 화합물로부터 유도되는 알케닐 방향족 고분자, 적외선 감쇠제 및 상기 고분자에 대해 1 내지 4 중량% 의 아스팔트를 함유하는 수지 혼합물을 용융 혼합 온도로 가열하는 단계;
    b) 하나 이상의 팽창제를, 젤의 예비-팽창을 방지하기에 충분한 압력 하에 수지 혼합물에 혼입하는 단계;
    c) 금형 용융 온도로 젤을 냉각시키는 단계; 및
    d) 상기 젤을 금형을 통해 낮은 금형 압력의 영역으로 압출하여 발포체를 형성시키는 단계;
    상기 고분자 발포체 재료의 밀도가 25.44 내지 33.44 Kg/㎥ 인 압출 고분자 발포체의 제조 방법.
  31. 삭제
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