JP2007532357A

JP2007532357A - ポリ（アリーレンエーテル）の圧縮成形法

Info

Publication number: JP2007532357A
Application number: JP2007508395A
Authority: JP
Inventors: グオ，フア; チャクラボーティ，マナテシュ; ポウェール，レイクシュミカント・エス
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2007-11-15
Also published as: CN1950452A; CN101670638B; CN101670638A; CN100551972C; KR20070004038A; US7947204B2; US20050230869A1; US20110198773A1; US8703028B2; EP1742998A1; KR100772745B1; EP1742998B1; WO2005105921A1

Abstract

【課題】ポリ（アリーレンエーテル）粉末を加工性に優れ、密度の向上した圧縮形態に成形する方法の提供。
【解決手段】ポリ（アリーレンエーテル）粉末の圧縮成形法は、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末を含有する粉末を圧縮金型を備えた圧縮装置に導入し、圧縮金型内の粉末に、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末よりも密度の大きい物品を生成するのに十分な圧力を、ポリ（アリーレンエーテル）粉末のガラス転移温度よりも低い温度で加えることを含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリ（アリーレンエーテル）に関し、特にポリ（アリーレンエーテル）から物品を成形する方法に関する。

ポリ（アリーレンエーテル）樹脂は、ユニークな化学的特性と物理的特性と電気的特性の組合せを併せもつので、工業的に魅力的な材料である。ポリ（アリーレンエーテル）樹脂は、優れた加水分解安定性、寸法安定性、靱性、耐熱性及び誘電特性を特徴とする広く用いられている熱可塑性エンジニアリングプラスチックである。さらに、ポリ（アリーレンエーテル）を他の樹脂と組合せると、さらに耐薬品性、高い強度、高い流動性のような全体的に望ましい特性をもつブレンドが得られる。

ポリ（アリーレンエーテル）をポリ（スチレン）、ポリプロピレン、ポリアミドのような他の樹脂とブレンドしたものが市販されている。これらのブレンドは通常ポリ（アリーレンエーテル）粉末を用いて製造される。ポリマーブレンドの製造に用いられるポリ（アリーレンエーテル）粉末は広い粒径分布を有していることがあり、加工性に影響を与える可能性がある。さらに、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の密度は概して０．６ｇ／ｃｍ^３以下である。こうした低い密度のため、貯蔵及び輸送に大きな体積が必要とされる。さらに、ポリ（アリーレンエーテル）粉末は綿毛状であるので、押出機に高い供給速度で供給するのは困難である。
米国特許第３０７８２５４号明細書米国特許第３２６５７６５号明細書米国特許第３２９７７９３号明細書米国特許第３４０２１５９号明細書米国特許第３５９４４５２号明細書米国特許第４１５４７７５号明細書米国特許第４８８８３９７号明細書米国特許第３４０８４３７号明細書特開２０００−１６７８２７号公報欧州特許出願公開第１３８９５１４号明細書英国特許出願公開第２０４３０８３号明細書英国特許出願公開第１２６４７４１号明細書欧州特許出願公開第０６４０６４０号明細書ドイツ特許出願公開第４１４０４９９号明細書特開２００３−１８３３８５号公報特開昭５１−０２５３９４号公報

そこで、当技術分野では、ポリ（アリーレンエーテル）粉末を加工性に優れ、密度の向上した圧縮形態に成形する方法に対するニーズが存在する。

本発明は、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の圧縮成形法を提供する。この方法は、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末を含有する粉末を圧縮金型を備えた圧縮装置に導入し、圧縮金型内の粉末に、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末よりも密度の大きい物品を生成するのに十分な圧力を、ポリ（アリーレンエーテル）粉末のガラス転移温度よりも低い温度で加えることを含む。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末の圧縮成形法は、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末を圧縮金型を備えた圧縮装置に導入し、圧縮金型内の粉末に十分な圧力を加えて物品を生成する工程を含む。本明細書で用いる「ポリ（アリーレンエーテル）粉末」とは、ポリ（アリーレンエーテル）樹脂又は２種以上のポリ（アリーレンエーテル）樹脂の組合せから実質的になる粉末をいう。

本明細書に記載する範囲はすべて、上下限を含み、相互に組み合わせることができる（例えば「約２５重量％以下、特に約５重量％〜約２０重量％」の範囲は、上下限と、「約５重量％〜約２５重量％」の範囲のあらゆる中間値とを含む、などである）。「第１」及び「第２」などの用語は、順序や量や重要度を示すものではなく、単に識別のために用いるものにすぎない。単数表現は、量の限定を意味するものではなく、その項目が少なくとも１つ存在することを示す。

ポリ（アリーレンエーテル）は、次の式（Ｉ）の構造単位を複数含む公知のポリマーである。

式中、各構造単位について、各Ｑ^１は独立に水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル（例えば炭素原子数７以下のアルキル）、フェニル、ハロアルキル、アミノアルキル、炭化水素オキシ、或いはハロゲン原子と酸素原子の間に２以上の炭素原子が介在するハロ炭化水素オキシであり、各Ｑ^２は独立に水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロアルキル、炭化水素オキシ、或いはハロゲン原子と酸素原子の間に２以上の炭素原子が介在するハロ炭化水素オキシである。一実施形態では、各Ｑ^１はアルキル又はフェニル、特にＣ_１−４アルキルであり、各Ｑ^２は水素である。

単独重合体及び共重合体のポリ（アリーレンエーテル）が共に包含される。単独重合体の例としては、２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル単位を含むものが挙げられる。適当な共重合体には、かかる単位を例えば２，３，６−トリメチル−１，４−フェニレンエーテル単位と共に含むランダム共重合体が挙げられる。また、ビニルモノマー又はポリスチレンやエラストマーのようなポリマーをグラフトして得られる部分を含むポリ（アリーレンエーテル）、並びに低分子量ポリカーボネートやキノンや複素環式化合物やホルマールのようなカップリング剤を公知の方法で２本のポリ（アリーレンエーテル）鎖のヒドロキシ基と反応させてさらに高分子量のポリマーとしたカップリング化ポリ（アリーレンエーテル）も挙げられる。ポリ（アリーレンエーテル）には、これらの任意の組合せも包含される。

ポリ（アリーレンエーテル）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定して、一般に約３０００〜４００００原子質量単位（ａｍｕ）の数平均分子量及び約２００００〜８００００ａｍｕの重量平均分子量を有する。ポリ（アリーレンエーテル）は、２５℃のクロロホルム中で測定して、約０．０８〜０．６０ｄｌ／ｇ、特に約０．２９〜０．４８ｄｌ／ｇの固有粘度を有する。固有粘度の高いポリ（アリーレンエーテル）と固有粘度の低いポリ（アリーレンエーテル）を組合せて使用することも可能である。２つの固有粘度を用いるときの正確な比率の決定は、使用するポリ（アリーレンエーテル）の正確な固有粘度及び所望の最終的物性にある程度依存する。

ポリ（アリーレンエーテル）は通例２，６−キシレノールや２，３，６−トリメチルフェノールのような１種類以上のモノヒドロキシ芳香族化合物の酸化カップリングによって製造される。かかる酸化カップリングには概して触媒系が用いられるが、触媒系は通例、銅、マンガン又はコバルト化合物のような１種類以上の重金属化合物を通常はその他様々な物質と共に含んでいる。

多くの目的に特に有用なポリ（アリーレンエーテル）は、１以上の含アミノアルキル末端基を有する分子からなるものである。アミノアルキル基は通例ヒドロキシ基に対してオルト位に位置する。かかる末端基を有する生成物は、ジ−ｎ−ブチルアミンやジメチルアミンのような適当な第一又は第二モノアミンを酸化カップリング反応混合物の一成分として導入することで得られる。また、４−ヒドロキシビフェニル末端基が存在していることも多々あり、これらは、通例、副生物のジフェノキノンが特に銅−ハライド−第二又は第三アミン系に存在しているような反応混合物から得られる。かなりの割合のポリマー分子（通例ポリマーの約９０重量％にも達する）が上記の含アミノアルキル末端基及び４−ヒドロキシビフェニル末端基の少なくともいずれかを含んでいてもよい。

ポリ（アリーレンエーテル）は、（ａ）１以上の炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合、及び（ｂ）カルボン酸、酸無水物、酸アミド、イミド、エステル、アミノ、ヒドロキシなどから選択される１以上の官能基を含む官能化剤で官能化してもよい。一実施形態では、官能化剤は無水マレイン酸からなる。その他の官能化剤及び官能化法は、例えば、ｖａｎｄｅｒＭｅｅｒ他の米国特許第４８８８３９７号及び常盤の特開２００３−１８３３８５号公報に記載されている。

以上の説明から当業者には自明であろうが、ポリ（アリーレンエーテル）には、構造単位又は副次的な化学的特徴の変化とは無関係に、現在公知のものの多くが包含される。

ポリ（アリーレンエーテル）は、粉末形態であり、平均粒径が約５０μｍ〜約１５００μｍ、特に約７５μｍ〜約１２５０μｍ、又はさらに具体的には約９０μｍ〜約１０００μｍとすることができる。ある実施形態では、ポリ（アリーレンエーテル）粉末は、粒径約０．２μｍ〜約５０００μｍの範囲の広い粒径分布を有する。本明細書で用いる「粒子」は、個別の粒子であっても、個別の粒子が凝集してアグロメレイト（凝集体）及び／又はアグリゲートとなっていてもよい。ある実施形態では、ポリ（アリーレンエーテル）粉末は、粒径約１００μｍ未満の粒子を、ポリ（アリーレンエーテル）の全体積を基準にして、約５〜約７０体積％、特に約１０〜６５体積％、又はさらに具体的には約１５〜６０体積％含有する。理論に拘束されたくはないが、ある組合せの粒径とすることで、小さい粒子が大きい粒子の間に詰まり、より大きな圧縮強さの物品を形成することが可能になると考えられる。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末の密度は、約０．６ｇ／ｃｍ^３以下、特に約０．２〜約０．５ｇ／ｃｍ^３、又はさらに具体的には約０．４〜約０．５ｇ／ｃｍ^３である。

所望に応じて、ポリ（アリーレンエーテル）粉末は、種々の添加剤、例えば、酸化防止剤、難燃剤、離型剤、紫外線吸収剤、安定剤（例えば光安定剤など）、滑剤、可塑剤、顔料、染料、着色剤、帯電防止剤、発泡剤及びこれらの混合物を含有してもよい。酸化防止剤の例には、有機ホスファイト類、例えばトリス（ノニル−フェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジホスファイト、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、アルキル化モノフェノール類、ポリフェノール類及びポリフェノールとジエンとのアルキル化反応生成物、例えばテトラキス［メチレン（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート）］メタン及び３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメートオクタデシル；ｐ−クレゾールとジシクロペンタジエンとのブチル化反応生成物；アルキル化ヒドロキノン；ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル；アルキリデン−ビスフェノール類；ベンジル化合物；β−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸と一価もしくは多価アルコールとのエステル；β−（５−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロピオン酸と一価もしくは多価アルコールとのエステル；チオアルキルもしくはチオアリール化合物のエステル、例えばジステアリルチオプロピオネート、ジラウリルチオプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート；及びβ−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸のアミドがある。充填剤及び補強材も使用でき、例えばケイ酸塩、二酸化チタン、繊維、ガラス繊維（連続及びチョップド繊維を含む）、カーボンブラック、グラファイト、炭酸カルシウム、タルク及びマイカがある。上記添加剤のそれぞれ、特に強化添加剤は圧縮成形に適当な寸法のものでなければならない。

難燃剤は、リン、臭素及び／又は塩素を含有する有機化合物が適当である。規制上の理由から、用途によっては、臭素不含有、塩素不含有、リン含有難燃剤が好ましく、例えば有機ホスフェートや、リン−窒素結合を含有する有機化合物がある。

有機ホスフェートの一例は式（ＧＯ）_３Ｐ＝Ｏの芳香族ホスフェートである。式中のＧは各々独立にアルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリール又はアラルキル基であり、但し少なくとも１つのＧは芳香族基である。２つのＧ基が互いに結合して環状基を形成してもよく、例えば、Ａｘｅｌｒｏｄの米国特許第４１５４７７５号に記載されているジフェニルペンタエリスリトールジホスフェートがある。他の適当な芳香族ホスフェートには、例えば、フェニルビス（ドデシル）ホスフェート、フェニルビス（ネオペンチル）ホスフェート、フェニルビス（３，５，５’−トリメチルヘキシル）ホスフェート、エチルジフェニルホスフェート、２−エチルヘキシルジ（ｐ−トリル）ホスフェート、ビス（２−エチルヘキシル）−ｐ−トリルホスフェート、トリトリルホスフェート、ビス（２−エチルヘキシル）フェニルホスフェート、トリ（ノニルフェニル）ホスフェート、ビス（ドデシル）−ｐ−トリルホスフェート、ジブチルフェニルホスフェート、２−クロロエチルジフェニルホスフェート、ｐ−トリルビス（２，５，５’−トリメチルヘキシル）ホスフェート、２−エチルヘキシルジフェニルホスフェートなどがある。特定の芳香族ホスフェートは、各Ｇが芳香族であるもの、例えばトリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、イソプロピル化トリフェニルホスフェートなどである。

二又は多官能性芳香族リン含有化合物も有用で、例えば次式の化合物がある。

式中、Ｇ^１は各々独立に炭素原子数１〜約３０の炭化水素基であり、Ｇ^２は各々独立に炭素原子数１〜約３０の炭化水素もしくは炭化水素オキシ基であり、Ｘは各々独立に臭素もしくは塩素であり、ｍは０〜４、ｎは１〜約３０である。適当な二又は多官能性芳香族リン含有化合物の例には、レゾルシノールテトラフェニルジホスフェート（ＲＤＰ）、ヒドロキノンのビス（ジフェニル）ホスフェート、ビスフェノールＡのビス（ジフェニル）ホスフェート、これらのオリゴマー及びポリマー相当物などがある。上記二又は多官能性芳香族化合物の製造方法が、英国特許第２０４３０８３号に記載されている。

難燃剤が存在する場合、混合物は、混合物の全重量を基準にして、約１〜約４０重量％、特に約１〜約３０重量％、又はさらに具体的には約１〜約２０重量％の難燃剤を含有することができる。

ポリ（アリーレンエーテル）にバインダーを添加して、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の粒子間の凝集力を高めた混合物を形成することができる。バインダーは、圧縮成形法を用いて物品を製造する上での融通性を高める。バインダーは、成形前にポリ（アリーレンエーテル）粉末と混合した場合、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の粒子の凝集を不可逆的にしない。バインダーが存在する場合、混合物は、混合物の全重量を基準にして、約６０〜約９９．９９重量％、特に約９０〜約９９．９重量％、又はさらに具体的には約９５〜約９９．５重量％のポリ（アリーレンエーテル）粉末を含有することができる。混合物は、混合物の全重量を基準にして、約０．０１〜約４０重量％、特に約０．１〜約１０重量％、又はさらに具体的には約０．５〜約５重量％のバインダーを含有することができる。

バインダーは、反応性バインダーでも、非反応性バインダーでも、これらの組合せでもよい。バインダーは、ポリマー又はオリゴマーである場合、結晶質でも非晶質でもよい。バインダーが結晶質である場合、バインダーはポリ（アリーレンエーテル）のガラス転移温度（Ｔｇ）以下の溶融温度を有する。バインダーが非晶質である場合、バインダーはポリ（アリーレンエーテル）のＴｇ以下のＴｇを有する。非反応性バインダーは、ポリ（アリーレンエーテル）粉末及びそれ自体と非反応性であるポリマー又はオリゴマーのいずれでもよい。有用な非反応性バインダーには、酢酸ビニル並びに酢酸ビニルオリゴマー及びポリマーを含むその誘導体、エチレン酢酸ビニルのオリゴマー、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリオレフィン及びスチレン−アクリロニトリル共重合体に分散したポリテトラフルオロエチレンがある。ポリテトラフルオロエチレンは通例分散物中に、分散物の全重量を基準にして約４０〜約６０重量％の量で存在する。

他の有用な非反応性バインダーには、エラストマー状ブロック共重合体、例えばＡ−Ｂ−Ａトリブロック共重合体及びＡ−Ｂジブロック共重合体がある。適当なＡ−Ｂ及びＡ−Ｂ−Ａ型ブロック共重合体が、例えば米国特許第３０７８２５４号、同第３４０２１５９号、同第３２９７７９３号、同第３２６５７６５号及び同第３５９４４５２号並びに英国特許第１２６４７４１号に開示されている。一実施形態では、エラストマー状ブロック共重合体には、ポリスチレン−ポリ（エチレン−ブチレン）−ポリスチレン（ＳＥＢＳ）、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン（ＳＢＳ）、ポリスチレン−ポリ（エチレン−プロピレン）（ＳＥＰ）共重合体又はこれらのエラストマー状ブロック共重合体の２つ以上の組合せがある。

反応性バインダーは、自己反応性でも、ポリ（アリーレンエーテル）粉末と反応性でもよい。バインダーの存在は圧縮ポリ（アリーレンエーテル）粉末の外観を改良し、圧縮ポリ（アリーレンエーテル）粉末から物品を製造する上での融通性を向上させる。

有用な反応性バインダーには、官能基がカルボキシル、アシルオキシ、イミノ、イミド、ヒドロキシ、グリシジル、アミン及びエポキシからなる群から選択される官能化オリゴマーがある。反応性バインダーの例には、ヒドロキシ末端ポリブタジエン、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化植物油、アミン末端ポリエチレングリコール、ポリグリシジルアジド油、ヒドロキシ末端トリエチレングリコールスクシネートポリエステル及びこれらの反応性バインダーの２つ以上の組合せがあるが、これらに限らない。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末には１種以上の揮発性成分が存在してもよい。これらの揮発性成分は、圧縮成形を室温で行う場合にバインダーとして作用することがある。

１個以上の極性基を有する改質剤をポリ（アリーレンエーテル）粉末に添加することができる。有用な改質剤には、酸ハライド、カルボニル含有化合物、酸無水物、酸アミド、カルボキシレート、酸アジド、スルホン含有化合物、ニトリル含有化合物、シアノ含有化合物、イソシアネートエステル、アミン含有化合物、イミド含有化合物、ヒドロキシル含有化合物、エポキシ含有化合物、オキサゾリン含有化合物、及びチオール含有化合物がある。

圧縮成形法は、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の冷間圧縮成形又は熱間圧縮成形を含み、単相又は多相コンパクト（圧縮体）を生成することができる。多相（又は２相）中実物品は、圧縮ポリ（アリーレンエーテル）粉末混合物のコアを混合物の融解カバーが取り囲む構成であってもよい。或いはまた、多相物品は融解バインダーが物品に貫通する構成であってもよい。バインダーはポリ（アリーレンエーテル）粉末上でグラフトされていても、末端封止されていてもよい。圧縮成形はポリ（アリーレンエーテル）の嵩密度を増加し、それにより体積を減らす。

冷間圧縮成形は、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末及び任意成分に、密度約０．６ｇ／ｃｍ^３〜約１．２ｇ／ｃｍ^３、圧縮強さ約５ｋｇ〜約３０００ｋｇの物品を形成するのに十分な圧力を加える工程を含む。この範囲内で、密度は約０．６ｇ／ｃｍ^３以上、又はさらに具体的には約０．６５ｇ／ｃｍ^３以上とすることができる。またこの範囲内で、密度は約１．２ｇ／ｃｍ^３以下、又はさらに具体的には約１．１ｇ／ｃｍ^３以下とすることができる。圧縮強さは約５ｋｇ以上、特に約２５ｋｇ以上、又はさらに具体的には約１００ｋｇ以上とすることができる。圧縮強さは約３０００ｋｇ以下、特に約２５００ｋｇ以下、又はさらに具体的には約２０００ｋｇ以下とすることができる。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末は、圧縮成形装置に導入する前に任意成分と配合することができる。或いは圧縮成形装置に成分を混合する手段が備わっている場合には、ポリ（アリーレンエーテル）粉末及び任意成分を同時にもしくは順次添加することができる。

加える圧力は約０．０５トン／平方センチメートル（ｔ／ｃｍ^２）〜約５０．０ｔ／ｃｍ^２である。この範囲内で、加える圧力は約１ｔ／ｃｍ^２以上、特に約２ｔ／ｃｍ^２以上、又はさらに具体的には約３ｔ／ｃｍ^２以上とすることができる。またこの範囲内で、加える圧力は約２０ｔ／ｃｍ^２以下、特に約１５ｔ／ｃｍ^２以下、又はさらに具体的には約７ｔ／ｃｍ^２以下とすることができる。ここで、トン（ｔ）はメートル法のトンである。

圧力は約０．１秒〜約１００秒間加える。この範囲内で、圧力を約２秒以上、又はさらに具体的には約５秒以上加えることができる。またこの範囲内で、圧力を約１５秒以下、又はさらに具体的には約１０秒以下加えることができる。

圧縮は、ポリ（アリーレンエーテル）のＴｇよりも低い温度、代表的には約０℃〜約７０℃の温度で行う。この範囲内で、温度を約５℃以上、特に約１０℃以上、又はさらに具体的には約１５℃以上とすることができる。またこの範囲内で、温度を約６５℃以下、特に約６０℃以下、又はさらに具体的には約５５℃以下とすることができる。

熱間圧縮成形は、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末及び任意成分を圧縮成形装置に導入し、ポリ（アリーレンエーテル）粉末及び任意成分に物品を形成するのに十分な圧力及び温度を加える工程を含む。圧縮温度はポリ（アリーレンエーテル）のＴｇよりも低い。ポリ（アリーレンエーテル）粉末及び任意成分は、圧縮成形装置に入れた後、バインダーが存在する場合バインダーを、又はバインダーが存在する場合ポリ（アリーレンエーテル）及びバインダーを、又はバインダーが存在しない場合ポリ（アリーレンエーテル）を少なくとも軟化するのに十分な温度に加熱し、こうして少なくとも軟化したポリ（アリーレンエーテル）粉末又はポリ（アリーレンエーテル）粉末混合物を生成する。少なくとも軟化したポリ（アリーレンエーテル）粉末又はポリ（アリーレンエーテル）粉末混合物に十分な圧力を加え、維持しながら、少なくとも軟化したポリ（アリーレンエーテル）粉末又はポリ（アリーレンエーテル）粉末混合物の温度を下げて、密度約０．９５ｇ／ｃｍ^３以上、圧縮強さ約４０００ｋｇ以上の物品を形成する。物品密度は約１．２ｇ／ｃｍ^３以下とすることができる。密度は約１．０ｇ／ｃｍ^３以上、又はさらに具体的には約１．０５ｇ／ｃｍ^３以上とすることができる。この範囲内で、密度は約１．５ｇ／ｃｍ^３以下、又はさらに具体的には約１．１ｇ／ｃｍ^３以下とすることができる。圧縮強さは約５０００ｋｇ以上、又はさらに具体的には約６０００ｋｇ以上とすることができる。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末又はポリ（アリーレンエーテル）粉末混合物を圧縮成形装置に導入した後、粉末又は粉末混合物を加工して粉末粒子間に閉じこめられた空気などのガスを除去又は低減することができる。有用な加工には、振動、超音波処理、真空などがある。ガスが少なくとも軟化したポリ（アリーレンエーテル）中に閉じこめられている場合、簡単なベント、真空引き、又は当技術分野で知られた他の手段によりガスを抜くことができる。

ポリ（アリーレンエーテル）混合物を熱間圧縮成形する場合、個々の成分を圧縮成形装置に同時に添加しても、順次添加してもよい。ポリ（アリーレンエーテル）粉末を任意成分、例えばバインダーとドライブレンダーで混合し、しかる後混合物を拘束圧力装置のキャビティもしくは押出機の供給スロートに導入してもよい。バッチ式又は準連続流れ混合を使用することができる。一実施形態では、バインダーと他の任意成分の一部又は全部を押出機の第１供給ポートから導入し、押出機を加熱することにより、或いは押出機の剪断作用により、バインダーを溶融又は軟化する。ポリ（アリーレンエーテル）粉末を押出機の第２供給ポートから添加し、溶融バインダーと混合する。なお、第２供給ポートは第１供給ポートより下流にある。

バインダーが存在する場合、圧縮は通常、バインダーが結晶質であるなら、バインダーの溶融温度より高く、かつポリ（アリーレンエーテル）粉末のＴｇよりも低い温度で行う。バインダーが非晶質であるなら、圧縮は、バインダーのＴｇより高く、かつポリ（アリーレンエーテル）粉末のＴｇよりも低い温度で行う。

加える圧力は約０．２ｔ／ｃｍ^２〜約２０ｔ／ｃｍ^２である。この範囲内で、加える圧力は約０．２５ｔ／ｃｍ^２以上、特に約０．５ｔ／ｃｍ^２以上、又はさらに具体的には約１．０ｔ／ｃｍ^２以上とすることができる。またこの範囲内で、加える圧力は約１０．０ｔ／ｃｍ^２以下、特に約５．０ｔ／ｃｍ^２以下、又はさらに具体的には約２．５ｔ／ｃｍ^２以下とすることができる。

圧力は約３００秒〜約２０００秒間加えることができる。この範囲内で、圧力を約５００秒以上、又はさらに具体的には約９００秒以上加えることができる。またこの範囲内で、圧力を約１５００秒以下、又はさらに具体的には約１２００秒以下加えることができる。

別の実施形態では、圧縮法は、ポリ（アリーレンエーテル）粉末をバインダーの溶剤への溶液と混合する工程を含み、溶剤を揮発除去することにより混合物を単離する。適当なバインダー溶液には、バインダーの重合から得られる溶液、重合後のプロセスから得られる溶液、或いは単離したバインダーを溶剤に溶解して得られる溶液がある。ここでバインダー溶液に関して用いる用語「溶液」は、溶液と懸濁液の両方を包含する。揮発除去は、温度を上げるか、圧力を下げるか、その組合せにより溶剤を除去することである。揮発除去（又は脱揮）は、ポリ（アリーレンエーテル）のＴｇよりも低い温度で行う。混合物の単離は、脱揮式押出機内で行うことができるが、噴霧乾燥、ワイプドフィルム蒸発器、フレーク蒸発器、金属ポンプ付きフラッシュ容器及びこれらの２つ以上の組合せを含む他の方法を使用してもよい。次に単離した混合物を圧縮成形、必要なら上述した通りの冷間圧縮又は熱間圧縮により、圧縮成形することができる。

脱揮式押出機及びプロセスは当技術分野で周知であり、代表的には、溶剤除去用の多数のベントセクションを設けた二軸押出機を含む。脱揮式押出機は、ほとんどの場合、単純な供給、脱揮及び液体シール形成などの作用に適合した様々なタイプの要素を有するスクリューを備える。これらの要素には、単純な輸送用に設計された前進フライトスクリュー要素、並びに強力な混合を達成する及び／又はシールを生成する逆進フライトスクリュー及び円筒要素がある。片方のスクリューを他方より長くして、押出中の材料のダイを通しての効率よい流れを促進するよう構成した、異方向回転非噛合型二軸押出機が特に好適である。このような装置は、ＷｅｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｓ社を始めとして多数の製造業者から入手できる。

冷間又は熱間圧縮成形法を用いて、ポリ（アリーレンエーテル）粉末を圧縮して、小さなペレット、様々な厚さの小さな円板、又は様々な厚さの大きなシートにすることができる。有用な圧縮成形装置は、拘束圧力装置と押出装置両方である。拘束圧力装置では、ポリ（アリーレンエーテル）粉末又は粉末混合物を閉じた金型内で又は２つの対向表面間で直接圧密化する。圧縮は金型内に行って最終形状を得るか、シート又はブロックとし、これを後で分割して所望の形状及び寸法を達成する。押出装置では、ポリ（アリーレンエーテル）粉末又は粉末混合物は剪断を受け、ダイ内で圧力を受けながら圧密化される。押出物は、種々の断面を有するダイ内で圧力下で形成され、押出物がダイから出てくるにつれて、押出物を所定の寸法に分割又は切断することができる。有用な拘束圧力装置には、ピストン、成形プレス、タブレット成形プレス、ロールコンパクター、プリゲッティングロール、ブリケット形成ロール、ギアペレッタ及びこれらの組合せがある。なお、圧縮ロールは、個別にはキャビティをもたないにもかかわらず、第２圧縮ロールと組み合わせて使用する場合、２つの圧縮ロール間にキャビティをもつ。押出装置には、ペレットミル、リングペレットミル、二本ロール押出機、一軸及び二軸押出機がある。ここで、また明細書全体で、用語「圧縮金型」は、ポリ（アリーレンエーテル）粉末を圧縮するキャビティを指し、押出機に取り付けたダイヘッドなどを含む。一実施形態では、ペレットは直径約２ｍｍ〜約２５ｍｍ、高さ約１ｍｍ〜約５０ｍｍである。別の実施形態では、円板は厚さ約１ｍｍ〜約５０ｍｍである。さらに他の実施形態では、シートは厚さ約２ｍｍ〜約５０ｍｍである。

圧縮成形法を用いて、任意の形状のペレットを製造することができる。特に有用なペレット断面形状は、球形、円筒形、立方体、楕円形直角柱、楕円体、トーラスな球形ヘッドを有する円筒形、楕円体ヘッドを有する楕円形、長方形又は正方形直角柱、角の丸い長方形又は正方形直角柱、などがある。

圧縮成形法は、ポリ（アリーレンエーテル）粉末と比較して高い嵩密度を有するペレットを製造するのに有効である。圧縮成形したペレットの高い嵩密度は、貯蔵及び輸送時にその材料が占める体積を減らし、それによりポリ（アリーレンエーテル）ペレットの貯蔵及び輸送にかかるコストを減らす。さらに、圧縮成形したポリ（アリーレンエーテル）ペレットは、押出機に、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の場合より速い供給速度で供給することができる。

圧縮成形したポリ（アリーレンエーテル）物品は、サンダー仕上げ、ペインティング又は粉末被覆などさらなる処理を施すことができ、家庭用電気器具、電気及び電子部品、土木材料、自動車部品、通信装置及び情報管理伝送部品など種々の用途に使用することができる。特に、成形材料は、ＴＶハウジング、ＴＶシャーシ、偏向ショック、その他のＴＶ部品、ＡＣアダプター、電源ボックス、エアーコンディショナー部品、オーディオ部品、ラジエターカバー、モニターハウジング、モニターシャーシ、液晶プロジェクタハウジング、アンテナカバー、プリンターハウジング、プリンターシャーシ、スキャナーハウジング、スキャナーシャーシ、ターミナルアダプター、モデム、そして電気配線絶縁部品に使用することができる。

さらに、成形材料は、浴槽部品、シャワーヘッド、ポンプハウジング、空気清浄器の部品、台所用部品、パイプ、ガター、遮音壁、窓フレーム、玩具、園芸器具、釣り道具、食品容器、そして化粧品容器に使用することができる。

さらに自動車部品の例として、計器パネル、センターコンソール、メータコンソール、グローブボックス、エアーバッグ、デフロスター飾り、空気ダクト、ヒーターコントロール、ステアリングカラムカバー、空気デフロスター、ドアトリム、日除け、ルーフライナー、ピラーカバー、ピラー衝撃吸収材、ボンネットエアースクープ、ラジエターグリル、信号ランプ部品、フォグランプ部品、ドアハンドル、ドアミラー、ドアパネル、クォーターパネル、バッテリートレイ及びバッテリーハウジングが挙げられる。

また、圧縮成形ポリ（アリーレンエーテル）は宇宙航空産業にも用いることができる。そのような用途には、ミサイル及び航空機スタビライザーフィン、ウィングリブ及びパネル、機体壁ライニング、頭上荷物保管コンパートメント、配管、締め付け具、エンジンハウジング及びヘリコプターフェアリングがある。

さらに、ポリ（アリーレンエーテル）の圧縮成形シートは、衝撃強さ及び耐摩耗性が高いことから、鉱山や火力発電所で用いることができる。ポリ（アリーレンエーテル）の圧縮成形シートは、炉のホッパー用のライニングに用いることができる。このような用途では、ライニングはしばしば火炎に直接さらされる。ポリ（アリーレンエーテル）の超高分子量ポリマーは、耐薬品性に優れ、このような臨界的用途に必要とされる高い衝撃強さ及び耐摩耗性を有するシートを形成することができる。

本発明を以下に実施例により具体的に説明するが、実施例は本発明を限定するものではない。

実施例１〜３
以下の実施例で使用した原料は、密度０．４５ｇ／ｃｍ^３、固有粘度０．４１ｄｌ／ｇ（クロロホルム中２５℃で測定）を有し、粒径１００μｍ未満の粒子を約３５〜約４５体積％含有する、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）エーテルの粉末である。

圧縮金型は、アルミニウムスリーブで取り囲んだ中空のステンレス鋼シリンダーの形態のキャビティからなり、シリンダーの寸法は外径５５ｍｍ、内径又は底直径１０ｍｍ、高さ４５ｍｍである。また、圧縮金型はステンレス鋼ピストンを有し、ピストンの寸法は高さ６０ｍｍ、直径１０ｍｍである。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末０．３８ｇを室温の圧縮金型に導入した。ピストンを固定し、油圧式圧縮プレスにより圧力を５秒間かけ、その後成形品を金型から取りだした。これらの成形ペレットを、ＺｗｉｃｋＺ０１０試験機で圧縮荷重下で試験し、ペレットが崩壊し始める荷重を測定し、これを以下では圧縮強さと表示する。

表１に温度（℃）、圧力（ｔ／ｃｍ^２）、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の重量（ｇ）、成形ペレットの密度（ｇ／ｃｍ^３）、成形ペレットの圧縮荷重（Ｎ＝ニュートン）、成形ペレットの圧縮強さ（ｋｇ）、及び成形ペレットの圧縮応力（ＭＰａ＝メガパスカル）を示す。表１には、成形ペレットの直径（ｍｍ）対成形ペレットの高さ（ｍｍ）の比である、成形ペレットの寸法比も示す。表１に示す圧縮荷重は降伏点でサンプルにかかる荷重である。表に示す値はすべて５つの試験サンプルの平均値である。

これらの圧縮成形ペレットの表面には剥離や亀裂は見られなかった。上表から理解できるように、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の圧縮成形で製造した物品の密度は、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の密度より高かった。

実施例４〜６
金型を底直径１６ｍｍのシリンダーから構成した以外は、実施例１と同じ手順を行った。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末１．５ｇを室温の圧縮金型に充填した。ピストンを固定し、油圧式圧縮により圧力を５秒間かけ、その後成形品を金型から取りだした。これらの成形ペレットを実施例１〜３と同様に試験した。データを表２に示す。

これらの圧縮成形ペレットの表面には剥離や亀裂は見られなかった。製造した物品の密度は、ポリ（アリーレンエーテル）粉末の密度より高かった。

実施例７〜９
圧縮成形ペレットの寸法比を約１とした以外は、実施例４〜６と同じ手順を行った。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末３．０ｇを室温の圧縮金型に入れた。ピストンを固定し、油圧式圧縮により圧力を５秒間かけ、その後成形品を金型から取りだした。これらの成形ペレットを実施例１〜６と同様に試験した。データを表３に示す。

これらの圧縮成形ペレット又はタブレットの表面には剥離や亀裂は見られなかった。実施例７〜９の圧縮成形ペレットの圧縮強さは実施例４〜６のペレットの圧縮強さよりも低い。

実施例１０
原料として、固有粘度０．４６で、粒径１００μｍ未満の粒子を約３５〜約４５体積％含有する、ポリ（アリーレンエーテル）粉末を使用した以外は、実施例４〜６と同じ手順を行った。

ポリ（アリーレンエーテル）粉末１．５ｇを室温の圧縮金型に充填した。ピストンを固定し、油圧式圧縮により圧力を５秒間かけ、その後成形品を金型から取りだした。これらの成形ペレットを実施例１〜９と同様に試験した。結果を表４に示す。

これらの圧縮成形ペレットの表面には剥離や亀裂は見られなかった。

本発明を好適な実施形態について説明したが、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の変更を加えたり、その構成要素を均等物に置き換えたりできることが、当業者には明らかである。さらに、本発明の要旨から逸脱することなく、特定の状況や材料を本発明の教示に適合させるべく種々の改変を加えることができる。したがって、本発明は発明を実施するための最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されず、本発明の範囲内に入るあらゆる実施形態を包含する。

Claims

ポリ（アリーレンエーテル）粉末の圧縮成形方法であって、
非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末を含有する粉末を圧縮金型を備えた圧縮装置に導入し、
圧縮金型内の粉末に、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末よりも密度の大きい物品を生成するのに十分な圧力を、ポリ（アリーレンエーテル）粉末のガラス転移温度よりも低い温度で加える
ことを含んでなる方法。
前記圧力が約０．０５〜約５０ｔ／ｃｍ^２であり、前記温度が約０〜約７０℃であり、圧力を約０．１〜約１００秒間加える、請求項１記載の方法。
前記物品が約５〜約３０００ｋｇの圧縮強さを有する、請求項２記載の方法。
前記物品が約０．６〜約１．２ｇ／ｃｍ^３の密度を有する、請求項２記載の方法。
前記圧力が約０．２〜約２０ｔ／ｃｍ^３であり、圧力を約３００〜約２０００秒間加え、前記温度がポリ（アリーレンエーテル）粉末及び／又はバインダー（存在する場合）を少なくとも軟化するのに十分である、請求項１記載の方法。
前記物品が約４０００ｋｇ超の圧縮強さ及び約０．９５ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する、請求項５記載の方法。
粒子間に閉じこめられたガスを除去又は低減するため前記ポリ（アリーレンエーテル）を処理する、請求項５記載の方法。
前記粉末がさらにバインダー、難燃剤、添加剤、改質剤又はこれらの２種以上の組合せを含有する、請求項１記載の方法。
前記バインダーが結晶質であってポリ（アリーレンエーテル）粉末のガラス転移温度よりも低い溶融温度を有する、請求項８記載の方法。
前記バインダーが非晶質であってポリ（アリーレンエーテル）粉末のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する、請求項８記載の方法。
前記バインダーが反応性バインダーである、請求項８記載の方法。
前記バインダーが非反応性バインダーである、請求項８記載の方法。
前記添加剤が、酸化防止剤、離型剤、紫外線吸収剤、安定剤、滑剤、可塑剤、顔料、染料、着色剤、帯電防止剤、発泡剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項８記載の方法。
前記バインダーが混合物の全重量を基準にして約０．０１〜約４０重量％の量で存在する、請求項８記載の方法。
前記圧縮金型が粉末の導入時には加熱されていない、請求項１記載の方法。
前記圧縮金型を粉末の導入後に加熱する、請求項１記載の方法。
前記圧縮金型を圧縮中に加熱しない、請求項１６記載の方法。
前記圧縮金型を粉末の導入前に加熱する、請求項１記載の方法。
前記圧縮金型を粉末の導入後に加熱する、請求項１８記載の方法。
前記圧縮金型を圧力の印加中に加熱しない、請求項１８記載の方法。
前記圧縮金型が押出機のダイである、請求項１記載の方法。
前記物品が単相コンパクトである、請求項１記載の方法。
前記物品が多相コンパクトである、請求項１記載の方法。
前記ポリ（アリーレンエーテル）粉末が、粒径約１００μｍ未満の粒子をポリ（アリーレンエーテル）粉末の全体積を基準にして、約５〜約７０体積％含有する、請求項１記載の方法。
前記ポリ（アリーレンエーテル）粉末が約５０〜約１５００μｍの平均粒径を有する、請求項１記載の方法。
前記圧縮成形装置が拘束圧力装置である、請求項１記載の方法。
前記圧縮成形装置が押出装置である、請求項１記載の方法。
ポリ（アリーレンエーテル）粉末を圧縮成形して物品を製造する方法であって、
バインダー及びポリ（アリーレンエーテル）粉末を含有する混合物を圧縮金型を備えた圧縮装置に導入し、
圧縮金型内の混合物に、ポリ（アリーレンエーテル）粉末よりも密度の大きい物品を生成するのに十分な圧力を、ポリ（アリーレンエーテル）粉末のガラス転移温度よりも低い温度で加える
ことを含んでなる方法。
前記バインダーをポリ（アリーレンエーテル）粉末との配合前に加熱する、請求項２８記載の方法。
前記バインダーが溶液状態で、混合物から揮発分を除去した後圧力を加える、請求項２８記載の方法。
前記ポリ（アリーレンエーテル）粉末が、粒径約１００μｍ未満の粒子をポリ（アリーレンエーテル）粉末の全体積を基準にして、約５〜約７０体積％含有する、請求項２８記載の方法。
ポリ（アリーレンエーテル）粉末の圧縮成形方法であって、
非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末を圧縮金型を備えた圧縮装置に導入し、
圧縮金型内の粉末に、非加熱ポリ（アリーレンエーテル）粉末よりも密度の大きい物品を生成するのに十分な圧力を、ポリ（アリーレンエーテル）粉末のガラス転移温度よりも低い温度で加える
ことを含んでなる方法。