JP6534259B2 - 熱可塑性組成物から調製した物品、およびそのような物品を調製する方法 - Google Patents

Description

本開示は一般に熱可塑性組成物から調製した物品に関し、より特定的には、熱可塑性組成物から調製され、使用中に一定圧力に曝露される、透明な構成要素を含む構成要素に関する。

熱可塑性樹脂類は、構成要素の動作寿命中に構成要素を一定圧力に曝露する適用において金属に取って代わるとますます考えられている。そのような一定圧力にさらされる構成要素の例としては、例えば、圧力容器が挙げられる。

これらの樹脂類の故障を引き起こし得る１つのメカニズムはクリープ破壊である。したがって、加圧適用のための構成要素、例えばスチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）で成形された構成要素は、限定された動作寿命用に設計され、および／または応力を低減させ、故障までの時間を改善するために厚い壁を採用する。しかしながら、典型的には、加圧適用のための多くの構成要素は依然として、金属製である。金属構成要素は有用であるが、金属構造は、構成要素にさらなる重量を追加する可能性があり、また、内部内容物を見えなくする。

したがって、加圧適用中に、望ましいクリープ破壊特性を示す、熱可塑性組成物から調製された圧力容器などの物品が必要である。

本明細書で記載される実施形態はこれらのおよび他の要求に対処する。

一実施形態によれば、圧力容器は熱可塑性組成物を含む円形コンテナを備える。熱可塑性組成物は、式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み

（１１）
式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である。圧力容器は、２ｂａｒ以上の動作圧で流体を受理するように構成される。

別の実施形態によれば、圧力容器は、熱可塑性組成物を含む円形コンテナを備える。熱可塑性組成物は、ポリシロキサンおよび下記からなる群より選択される材料を含むコポリマを含む：ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、ポリアミドおよびポリフェニレンエーテルのブレンド、ポリフタルアミドおよびポリフェニレンオキシドのブレンド、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホンおよびそれらの組み合わせ。圧力容器は、２ｂａｒ以上の動作圧で流体を受理するように構成される。

さらなる実施形態によれば、圧力容器を製造する方法は熱可塑性組成物を射出成形して円形コンテナにする工程を含み、
ここで、熱可塑性組成物は式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み

（１１）
式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である。圧力容器は、２ｂａｒ以上の動作圧で流体を受理するように構成される。

詳細な説明は、本明細書で開示される例示的な、かつ非限定的な実施形態を、例として図面を参照して利点および特徴と一緒に説明する。

下記は、図面の簡単な説明であり、これらは、本明細書で開示される例示的な実施形態を説明する目的で提示され、これを制限する目的で提示されない。

熱可塑性圧力容器の一例を示す。 第１の部分および第２の部分に分離された図１の圧力容器を示す。 ＬＥＸＡＮ（商標）ＬＳ２およびＬＥＸＡＮ（商標）１３４Ｒ樹脂と比較したＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ樹脂に対する比較クリープ破壊結果を示すグラフである。

発明者らは、試験を通して、長期間にわたる一定圧力への曝露を含む、流体工学適用のための材料を研究した時に、予想外の材料挙動を決定した。例えば、配管適用、例えば蛇口およびバルブ、ならびに加熱システムにおいて使用されるマニホールドを含むそのような適用では、支配的な故障メカニズムは長期使用にわたる構成要素におけるクラックの形成である。よって、プラスチック材料の使用は、そのような加圧適用に限定される。

驚いたことに、下記でさらに詳細に記載されるように、シロキサンコポリマ、例えばＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬを含む熱可塑性組成物は、成形された時に、他の成形された熱可塑性構成要素、例えば標準ポリカーボネート（ＰＣ）構成要素よりも、一定圧力およびクリープ破壊に対して著しく良好な抵抗性を提供することが決定されている。標準ポリカーボネート（ＰＣ）材料は、内圧に対するそれらの抵抗性が比較的悪いので、加圧適用に対し、制限された適合性を有し、または適合性を全く有さない。樹脂類の内圧抵抗性は、その達成可能な有用適用を一定限度の時間、圧力および温度に限定する可能性があり、これにより、多くの可能性のある加圧適用が動作用途に好適でなくなる。

しかしながら、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ、とりわけＬＥＸＡＮ（商標）１４１４Ｔは、標準ポリカーボネート（ＰＣ）よりも、一定圧力に対し、著しく良好な抵抗性を示す。そのクリープ破壊性能は絶対的に良好であるだけでなく、挙動の動力学（時間の関数としての性能変化）もまた著しく良好であり、これは、故障メカニズムが異なることを示唆する。よって、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬは、例えば、加圧適用（この場合、透明性は別の要求である）のための望ましい選択肢であり、この場合、標準ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂は不十分なクリープ破壊性能を有するであろう。発明者らによる試験は、上記予想外の所見を実証し、その詳細は以下、実施例セクションで明記される。よって、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ樹脂類は予想外に加圧適用においていくつかの他の樹脂類よりも良好なクリープ破壊性能を提供する。加圧構成要素、例えば圧力容器のための追加された透明性の利益と組み合わせてそのような特性は、発明者らの知る限りでは、市場においてそうでなければ満たされない要求を満たす。

「圧力容器」という用語は本明細書では、一般に、加圧下の流体（すなわち、液体または気体）を含むために設計された円形の（例えば、円形側面を有し、角がない）、中空コンテナを示すために使用されることが示されている。使用中に、圧力が圧力容器の内壁に作用し、圧力容器が製造された材料に一定応力が生じる。応力の大きさは圧力の大きさおよび圧力容器の特定のデザインに依存する。圧力容器の形状は典型的に円形または円筒形であり、というのもこれらの形状はある一定の圧力に対し、材料中の応力を最小に抑えるからである。しかしながら、本明細書で開示される圧力容器の実施形態は、円形および円筒形圧力容器に限定されないことが示されている。

以下、図１について説明すると、一実施形態による圧力容器１０の一例が示されている。圧力容器１０は、水撃防止器として使用することができる。圧力容器１０は、多くの別の形状および機能を有することができ、図１は説明目的だけのために提示される１つの例であることが示されている。水撃防止器は、急激に動作するバルブの衝撃を吸収することにより、送水管のバンギングを中止することができる。そのような水防止器は、例えば、洗濯機構成要素に適合し、取り付けが比較的容易である。よって、水撃防止器は、内側に載置された隔膜を有するある型の圧力容器であり、構成要素の機能性は隔膜に依存する可能性がある。

水撃防止器は典型的には、内部特徴を見ることができない金属シェル構成から製造されることが示されている。例えば、家の配管系統に水撃防止器を取り付ける配管工が、載置時に水撃防止器の内部隔膜を見ることができれば有利であろう。というのも、そうであれば、配管工は、装置が適正に機能し、適合していることを確認することができるからである。そのような隔膜の視認は、金属水撃防止器の使用では可能ではなく、よって、取り付けはより困難となる可能性がある。また、金属構成は構成要素の重量を増加させる可能性があり、構成要素を潜在的腐食にさらす可能性がある。

図２は、図１で示される圧力容器１０の内部中空特徴を示す。図２で示されるように、圧力容器１０は外側カバーの第１の部分１４および外側カバーの第２の部分１６を含み、第２の部分は第１の部分１４から分離可能であり、これに接合可能である。圧力容器１０は内部部材または隔膜を備えることができる（図示せず）。

便宜的に、圧力容器１０の一部は、透明とすることができ、よって、容器１０の内部特徴の視認が可能になる。例えば、圧力容器１０の部分１４、１６のいずれかまたは両方は透明とすることができ、よって内部部材の視認が可能になる（図示せず）。その代わりに、圧力容器１０の他の部分を透明とすることができ、あるいは物品全体を透明とすることができる。よって、「透明な」という用語は、本明細書では、シースルーというその普通の意味を有することが意図される。このデザインは、例えば、内側部分または膜を容易にかつ経済的に取り付けることができ、圧力容器１０を分解せずに、適正な機能および摩耗に対しモニタすることができるという満たされていない要求を満足させる。その代わりに、圧力容器１０の一部または全体は不透明とすることができ、よって、さらにデザインフレキシビリティが提供される。

一実施形態によれば、圧力容器１０は円形コンテナの形状で形成され、熱可塑性組成物を含む。熱可塑性組成物はシロキサンコポリマを含む。例えば、熱可塑性組成物はポリシロキサン−ポリカーボネートまたはポリジオルガノシロキサン−カーボネートとも呼ばれるポリ（シロキサン−カーボネート）コポリマを含むことができる。ポリ（シロキサン−カーボネート）はジオルガノシロキサン（「シロキサン」）単位を、一般にブロックの形態で含むことができる。コポリマのポリジオルガノシロキサン（「ポリシロキサン」）ブロックは、式（１）において示されるような繰り返しシロキサン単位を含み、

（１）
式中、各Ｒは独立してＣ_１−１３一価有機基である。例えば、ＲはＣ_１−Ｃ_１３アルキル、Ｃ_１−Ｃ_１３アルコキシ、Ｃ_２−Ｃ_１３アルケニル基、Ｃ_２−Ｃ_１３アルケニルオキシ、Ｃ_３−Ｃ_６シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_６シクロアルコキシ、Ｃ_６−Ｃ_１４アリール、Ｃ_６−Ｃ_１０アリールオキシ、Ｃ_７−Ｃ_１３アリールアルキル、Ｃ_７−Ｃ_１３アラルコキシ、Ｃ_７−Ｃ_１３アルキルアリール、またはＣ_７−Ｃ_１３アルキルアリールオキシとすることができる。前記基は、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれらの組み合わせで完全にまたは部分的にハロゲン化することができる。一実施形態では、透明なポリシロキサン−ポリカーボネートが要求される場合、Ｒはハロゲンにより置換されない。前記Ｒ基の組み合わせは同じコポリマにおいて使用することができる。

式（１）におけるＥの値は、熱可塑性組成物中の各構成要素の型および相対量、組成物の所望の特性、および同様の検討事項によって、非常に大きく変動し得る。一般に、Ｅは２から約１，０００、特定的には約２から約５００、より特定的には約５から約１００の平均値を有する。一実施形態では、Ｅは、約１０から約７５の平均値を有し、さらに別の実施形態では、Ｅは、約４０から約６０の平均値を有する。Ｅがより低い値を有する、例えば、約４０未満である場合、比較的より大量のポリカーボネート−ポリシロキサンコポリマを使用することが望ましい可能性がある。反対に、Ｅがより高い値を有する、例えば、約４０を超える場合、比較的より低い量のポリカーボネート−ポリシロキサンコポリマが使用され得る。

第１および第２（またはそれ以上）のポリカーボネート−ポリシロキサンコポリマの組み合わせを使用することができ、ここで、第１のコポリマのＥの平均値は第２のコポリマのＥの平均値より小さい。

一実施形態では、ポリシロキサンブロックは式（２）を有し、

（２）
式中、Ｅは上記で規定される通りであり、各Ｒは同じか、または異なるとすることができ、上記で規定される通りであり、ならびにＡｒ同じか、または異なるとすることができ、置換または非置換Ｃ_６−Ｃ_３０アリーレン基であり、ここで、結合は直接芳香族部分に連結される。式（２）におけるＡｒ基は、Ｃ_６−Ｃ_３０ジヒドロキシアリーレン化合物、例えば式（３）または（６）のジヒドロキシアリーレン化合物から誘導することができる。

式（３）はジヒドロキシ芳香族化合物の一例であり：

（３）
式中、Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、それぞれ独立してハロゲンまたはＣ_１−１２アルキル基であり、ならびにｐおよびｑは、それぞれ独立して０から４の整数である。ｐが０である場合Ｒ^ａは水素であり、同様にｑが０である場合Ｒ^ｂは水素であることが理解されるであろう。また、式（３）では、Ｘ^ａは２つのヒドロキシ−置換芳香族基を連結する架橋基であり、ここで、架橋基および各Ｃ_６アリーレン基のヒドロキシ置換基は、Ｃ_６アリーレン基上で互いにオルト、メタ、またはパラ（特定的にはパラ）で配置される。一実施形態では、架橋基Ｘ^ａは単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｃ（Ｏ）−、またはＣ_１−１８有機基である。Ｃ_１−１８有機架橋基は、環状または非環状、芳香族または非芳香族とすることができ、さらにヘテロ原子、例えばハロゲン類、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、またはリンを含むことができる。Ｃ_１−１８有機基は、これに連結されたＣ_６アリーレン基がそれぞれ、共通のアルキリデン炭素に、またはＣ_１−１８有機架橋基の異なる炭素に連結されるように配置させることができる。一実施形態では、ｐおよびｑはそれぞれ１であり、ならびにＲ^ａおよびＲ^ｂはそれぞれ、各アリーレン基上のヒドロキシ基に対しメタで配置された、Ｃ_１−３アルキル基、特定的にはメチルである。

一実施形態では、Ｘ^ａは置換または非置換Ｃ_３−１８シクロアルキリデン、式−Ｃ（Ｒ^ｃ）（Ｒ^ｄ）−のＣ_１−２５アルキリデン（式中、Ｒ^ｃおよびＲ^ｄは、それぞれ独立して水素、Ｃ_１−１２アルキル、Ｃ_１−１２シクロアルキル、Ｃ_７−１２アリールアルキル、Ｃ_１−１２ヘテロアルキル、または環状Ｃ_７−１２ヘテロアリールアルキルである）、または式−Ｃ（＝Ｒ^ｅ）−の基（式中、Ｒ^ｅは二価Ｃ_１−１２炭化水素基である）である。この型の例示的な基としては、下記が挙げられる：メチレン、シクロヘキシルメチレン、エチリデン、ネオペンチリデン、およびイソプロピリデン、ならびに２−［２．２．１］−ビシクロヘプチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンチリデン、シクロドデシリデン、およびアダマンチリデン。Ｘ^ａが置換シクロアルキリデンである具体例は式（４）のシクロヘキシリデン架橋、アルキル置換ビスフェノールであり、

（４）
式中、Ｒ^ａ’およびＲ^ｂ’は、それぞれ独立してＣ_１−１２アルキルであり、Ｒ^ｇはＣ_１−１２アルキルまたはハロゲンであり、ｒおよびｓは、それぞれ独立して１から４であり、ならびにｔは０から１０である。特定の実施形態では、Ｒ^ａ’およびＲ^ｂ’の各々の少なくとも１つは、シクロヘキシリデン架橋基に対してメタに配置される。置換基Ｒ^ａ’、Ｒ^ｂ’、およびＲ^ｇは、適切な数の炭素原子を含む場合、直鎖、環状、二環、分枝、飽和、または不飽和とすることができる。一実施形態では、Ｒ^ａ’およびＲ^ｂ’は、それぞれ独立してＣ_１−４アルキルであり、Ｒ^ｇはＣ_１−４アルキルであり、ｒおよびｓはそれぞれ、１であり、ならびにｔは０から５である。別の特定の実施形態では、Ｒ^ａ’、Ｒ^ｂ’およびＲ^ｇはそれぞれ、メチルであり、ｒおよびｓはそれぞれ、１であり、ならびにｔは０または３である。シクロヘキシリデン架橋ビスフェノールは、２モルのｏ−クレゾールと１モルのシクロヘキサノンの反応生成物であり得る。別の例示的な実施形態では、シクロヘキシリデン架橋ビスフェノールは、２モルのクレゾールと１モルの水素化イソホロン（例えば、１，１，３−トリメチル−３−シクロヘキサン−５−オン）の反応生成物である。そのようなシクロヘキサン含有ビスフェノール類、例えば、２モルのフェノールと１モルの水素化イソホロンの反応生成物は、高いガラス転移温度および高い熱変形温度を有するポリカーボネートポリマ類を製造するのに有用である。

別の実施形態では、Ｘ^ａはＣ_１−１８アルキレン基、Ｃ_３−１８シクロアルキレン基、縮合Ｃ_６−１８シクロアルキレン基、または式−Ｂ^１−Ｗ−Ｂ^２−の基（式中、Ｂ^１およびＢ^２は同じか、または異なるＣ_１−６アルキレン基であり、ＷはＣ_３−１２シクロアルキリデン基またはＣ_６−１６アリーレン基である）である。

Ｘ^ａはまた、式（５）の置換Ｃ_３−１８シクロアルキリデンとすることができ、

（５）
式中、Ｒ^ｒ、Ｒ^ｐ、Ｒ^ｑ、およびＲ^ｔは、それぞれ独立して水素、ハロゲン、酸素、またはＣ_１−１２有機基であり、Ｉは直接結合、炭素、または二価酸素、硫黄、または−Ｎ（Ｚ）−（ここで、Ｚは水素、ハロゲン、ヒドロキシ、Ｃ_１−１２アルキル、Ｃ_１−１２アルコキシ、またはＣ_１−１２アシルである）であり、ｈは０から２であり、ｊは１または２であり、ｉは０または１の整数であり、およびｋは０から３の整数であり、ただし、Ｒ^ｒ、Ｒ^ｐ、Ｒ^ｑ、およびＲ^ｔの少なくとも２つは一緒になり、縮合脂環式、芳香族、またはヘテロ芳香族環となることを条件とする。縮合環が芳香族である場合、式（５）で示される環は、環が縮合された場合不飽和炭素−炭素結合を有することが理解されるであろう。ｋが１であり、ｉが０である場合、式（５）で示される環は４つの炭素原子を含み、ｋが２である場合、式（５）で示される環は５つの炭素原子を含み、ｋが３である場合、環は６つの炭素原子を含む。一実施形態では、２つの隣接する基は（例えば、Ｒ^ｑおよびＲ^ｔは一緒になり）芳香族基を形成し、別の実施形態では、Ｒ^ｑおよびＲ^ｔは一緒になり１つの芳香族基を形成し、かつＲ^ｒおよびＲ^ｐは一緒になり第２の芳香族基を形成する。Ｒ^ｑおよびＲ^ｔが一緒になり芳香族基を形成する場合、Ｒ^ｐは二重結合酸素原子、すなわち、ケトンとすることができる。

式ＨＯ−Ｒ^１−ＯＨの他の有用な芳香族ジヒドロキシ化合物としては、式（６）の化合物が挙げられ、

（６）
式中、各Ｒ^ｈは独立してハロゲン原子、Ｃ_１−１０ヒドロカルビル、例えばＣ_１−１０アルキル基、ハロゲン置換Ｃ_１−１０アルキル基、Ｃ_６−１０アリール基、またはハロゲン置換Ｃ_６−１０アリール基であり、およびｎは０から４である。ハロゲンは通常臭素である。

例示的なジヒドロキシアリーレン化合物は１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ｎ−ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−１−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルフィド）、および１，１−ビス（４−ヒドロキシ−ｔ−ブチルフェニル）プロパンである。前記ジヒドロキシ化合物の少なくとも１つを含む組み合わせもまた、使用することができる。

別の実施形態では、ポリシロキサンブロックは式（７）を有し、

（７）
式中、ＲおよびＥは以上で記載される通りであり、ならびに各Ｒ^５は独立して二価Ｃ_１−Ｃ_３０有機基であり、ここで、重合されたポリシロキサン単位はその対応するジヒドロキシ化合物の反応残基である。特定の実施形態では、ポリシロキサンブロックは式（８）を有し：

（８）
式中、ＲおよびＥは以上で規定された通りである。式（８）中のＲ^６は二価Ｃ_２−Ｃ_８脂肪族基である。式（８）中の各Ｍは同じか、または異なるとすることができ、ハロゲン、シアノ、ニトロ、Ｃ_１−Ｃ_８アルキルチオ、Ｃ_１−Ｃ_８アルキル、Ｃ_１−Ｃ_８アルコキシ、Ｃ_２−Ｃ_８アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_８アルケニルオキシ基、Ｃ_３−Ｃ_８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_８シクロアルコキシ、Ｃ_６−Ｃ_１０アリール、Ｃ_６−Ｃ_１０アリールオキシ、Ｃ_７−Ｃ_１２アラルキル、Ｃ_７−Ｃ_１２アラルコキシ、Ｃ_７−Ｃ_１２アルキルアリール、またはＣ_７−Ｃ_１２アルキルアリールオキシとすることができ、ここで、各ｎは独立して０、１、２、３、または４である。

一実施形態では、Ｍはブロモまたはクロロ、アルキル基、例えばメチル、エチル、またはプロピル、アルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、またはプロポキシ、あるいはアリール基、例えばフェニル、クロロフェニル、またはトリルであり、Ｒ^２はジメチレン、トリメチレンまたはテトラメチレン基であり、ならびにＲはＣ_１−８アルキル、ハロアルキル、例えばトリフルオロプロピル、シアノアルキル、またはアリール、例えばフェニル、クロロフェニルもしくはトリルである。別の実施形態では、Ｒはメチル、または、メチルおよびトリフルオロプロピルの組み合わせ、または、メチルおよびフェニルの組み合わせである。さらに別の実施形態では、Ｍはメトキシであり、ｎは１であり、Ｒ^２は二価Ｃ_１−Ｃ_３脂肪族基であり、およびＲはメチルである。

式（８）のブロックは、対応するジヒドロキシシロキサン式（９）から誘導することができ、

（９）
式中、Ｒ、Ｅ、Ｍ、Ｒ^６、およびｎは以上で記載される通りである。そのようなジヒドロキシポリシロキサン類は、式（１０）のシロキサンヒドリド、

（１０）
（式中、ＲおよびＥは前に規定した通りである）と脂肪族不飽和一価フェノールの間の白金触媒付加を実施することにより製造させることができる。例示的な脂肪族不飽和一価フェノール類としては下記が挙げられる：オイゲノール、２−アルキルフェノール、４−アリル−２−メチルフェノール、４−アリル−２−フェニルフェノール、４−アリル−２−ブロモフェノール、４−アリル−２−ｔ−ブトキシフェノール、４−フェニル−２−フェニルフェノール、２−メチル−４−プロピルフェノール、２−アリル−４，６−ジメチルフェノール、２−アリル−４−ブロモ−６−メチルフェノール、２−アリル−６−メトキシ−４−メチルフェノールおよび２−アリル−４，６−ジメチルフェノール。前記の少なくとも１つを含む組み合わせもまた、使用することができる。

ポリ（シロキサン−カーボネート）は５０から９９重量パーセントのカーボネート単位および１から５０重量パーセントのシロキサン単位を含むことができる。この範囲内で、ポリ（シロキサン−カーボネート）コポリマは、７０から９８重量パーセント、より特定的には７５から９７重量パーセントのカーボネート単位および２から３０重量パーセント、より特定的には３から２５重量パーセントシロキサン単位を含むことができる。

ポリ（シロキサン−カーボネート）類は、ゲル浸透クロマトグラフィにより架橋スチレン−ジビニルベンゼンカラムを用いて、１ミリグラム／ミリリットルのサンプル濃度で測定し、ポリカーボネート標準を用いて較正すると、２，０００から１００，０００ダルトン、特定的には５，０００から５０，０００ダルトンの重量平均分子量を有することができる。

ポリ（シロキサン−カーボネート）は、３００℃／１．２ｋｇで測定すると、１から５０立方センチメートル／１０分（ｃｃ／１０ｍｉｎ）、特定的には２から３０ｃｃ／１０ｍｉｎのメルトボリュームフローレートを有することができる。異なる流動性のポリ（シロキサン−カーボネート）類の混合物を使用して、全体の所望の流動性を達成することができる。

一実施形態では、熱可塑性組成物は式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み、

（１１）
式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である。

別の実施形態では、熱可塑性組成物は式（１２）を含み、

（１２）
式中、ｘ、ｙ、およびｚは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である。上述のように、式（１２）は、ポリカーボネート（ＰＣ）シロキサン樹脂ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ１４１４Ｔの分子構造を提供する。ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ１４１４Ｔポリカーボネート樹脂は、例えば、ペレットおよびシート形態で入手可能であり、射出成形、構造発泡成形および熱成形のために使用することができる。ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ１４１４Ｔポリカーボネート（ＰＣ）シロキサンコポリマ樹脂は透明な射出成形グレードである。この樹脂は低温（例えば、−４０℃）延性ならびに有効な流動特性および優れた加工性、標準ポリカーボネート（ＰＣ）と比較してより短い射出成形（ＩＭ）サイクル時間の機会を提供する。この特殊材料はそのポリマ鎖バックボーン内にポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）セグメントを有し、ならびに２２０６ＭＰａのヤング率、１５０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）、および６．６×１０^−６／℃の熱膨張係数を有する。これはまた、３０５℃の溶融温度および８５℃の型温（ｍｏｌｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有する。

さらなる実施形態では、熱可塑性組成物は、ポリシロキサンおよび下記からなる群より選択される材料を含むコポリマを含む：ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミド（ＰＡ）およびＰＰＥのブレンド（例えば、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス（ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）ＩＰ Ｂ．Ｖ．から入手可能なＮｏｒｙｌ（商標）ＧＴＸ樹脂）、ＰＡ、ＰＰＯおよびＰＡのブレンド、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）およびそれらの組み合わせである。

本明細書で記載される熱可塑性組成物は、一般に当技術分野で使用可能な方法により製造することができる。例えば、ＬＥＸＡＮ（商標）１４１４Ｔ樹脂は、上述のように市販されており、一般に知られている方法に従い重合し、および配合し、ペレット形態とすることができる。

１つの進行様式（一例であり、よって制限しないことを意味する）によれば、粉末熱可塑性材料、例えばＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ１４１４Ｔポリカーボネート樹脂は、ホッパーを介して押出機のスロートに送り込むことができる。押出機は一般に組成物を流れるようにするのに必要なものより高い温度であるが、その温度では、熱可塑性組成物の構成成分が分解して組成物に著しい悪影響を及ぼすことはない温度で動作される。押出物はその後、水浴中で直ちにクエンチされ、ペレット化される。押出物を切断する時にそのように調製されるペレットは、要望通り、例えば、４分の１インチ長（０．６３５ｃｍ）以下とすることができる。そのようなペレットは、その後の成型、成形または形成のために使用することができる。

熱可塑性組成物は例えば、以上で記載される通り、ペレットとして提供することができ、加圧適用のための物品、例えば圧力容器１０を形成するのに有用である。一実施形態では、熱可塑性組成物は、射出成形または他の好適な技術により、所望の有用な造形品に成形することができる。射出成形は、従来の製造プロセスであり、この場合、例えば、金属、例えば鋼構造体のブロックは所望の形状の空洞を含むことができ、その中に、溶融材料を注入することができる。冷却すると、構造が開き、所望の形状の物品を取り出すことができる。望ましくは、熱可塑性組成物はその流動性のために良好な型充填能力を有する。よって、一実施形態によれば、射出成形により物品、例えば圧力容器１０を製造する方法もまた開示される。

前記熱可塑性組成物から製造された製品（例えば物品または構成要素）は、加圧適用、例えば、水圧容器適用において使用することができ、それらは以下でさらに記載される。

そのような加圧適用のための物品または製品の例としては下記が挙げられるが、それらに限定されない：水撃防止器、蛇口、バルブ、マニホールド、フィッティング、ウォータフィルタハウジング、フィルタ、膨張容器、ハイドロブロック、水ポンプ、水道メータ、逆浸透システム、圧力ブースタータンク、水道メータハウジング、水タンク、加熱膨張容器、熱水フィルタハウジング、例えば、加熱システムのための熱水貯蔵タンクおよび一体化された貯蔵、携帯ウォータフィルタハウジングを有する太陽温水コレクタ、など。

いくつかの実施形態では、得られた物品、例えば水撃防止器は、１を超える部分を備えることができ、これを一緒に組み立て最終製品にすることができ、ここで、物品の少なくともの一部は透明である。よって、製品の構成要素は、当業者であれば理解されるように、別々に製造し、組み立てることができる。例えば、組み立てられた構成要素の１つ以上は射出成形されたＬＥＸＡＮ（商標）１４１４Ｔまたは他の所望の熱可塑性材料から製造することができ、他の構成要素の１つ以上は、例えば不透明材料または金属などの別の材料から製造することができる。

表１は、一実施形態による、圧力容器１０のためのおおよその適用パラメータを明記する。

このように、上記表１は、一実施形態による圧力容器１０、例えば圧力容器１０の水適用のための所望の、最低必要条件は、容器が約４０℃までで、約５年までの間、約８ｂａｒまでの水／流体圧力に耐えることができることであることを示す。上記水防止器適用のためには、これは、約５年までの間、約４０℃までで、約２５ＭＰａまでのフープ応力に耐えるということになるであろう。

さらなる例として、例えば、家庭（非営利的な）環境において使用される圧力容器１０のための典型的な動作条件としては下記が挙げられる：２ｂａｒ以上の、特定的には１０ｂａｒ以下の動作圧力、加熱システムのための周囲温度から９０℃以上の温度までの動作温度（おそらくより高い）、ならびにウォータフィルタでは５年以上の、家庭加熱システムにおける構成要素では１５年以上の、ならびに太陽温水システムでは３０年以上の動作寿命（例えば、一定圧力に曝露）。一般に、圧力容器１０は典型的に３年以上の動作寿命（例えば、一定圧力に曝露）を有することができる。一定圧力での動作寿命に対する特定の例示的な範囲としては５から３０年、１０から２５年および１５から２０年が挙げられる。

実施形態による圧力容器はまた、例えば、他の圧力容器、例えばＳＡＮで製造された圧力容器より薄い壁を有し得ることがさらに決定されている。例えば、７５．４ｍｍの内径および５．８ｍｍの壁厚を有するＳＡＮで製造された冷水フィルタの試験は、ウォータフィルタ内において、４０℃で５年の動作寿命時間の間、１０ｂａｒの一定圧力である（１０ｂａｒの一定圧力に５年曝露）場合、７ＭＰａのフープ応力という結果となった。図３について説明すると、以下記載されるように、４０℃でのＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬに対する５年の一定圧力に曝露と一致する最大応力の推定値を決定すると、２６ＭＰａおよび１．５ｍｍの壁厚が得られる。したがって、利点は５．８ｍｍから１．５ｍｍへの壁厚低減（約７４％低減）であろう。

実施形態についてさらに、下記非限定的実施例により説明する。

＜実施例：導入部＞
発明者らは、ＬＥＸＡＮ（商標）ＬＳ２およびＬＥＸＡＮ（商標）１３４Ｒの成形された圧力サンプル（圧力容器サンプル）を生成させ、同じ製造および試験条件下のＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬの成形サンプルとの対照比較を実施した。試験はサンプルを異なる圧力および温度に曝露する工程および観察された挙動の外挿を行う工程を含んだ。便宜的に、試験結果は、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬは、加圧適用、特に冷水圧力容器適用において、内圧に対しより良好な抵抗性を有し、予想外の材料挙動を示すことを証明した。

１．目的：この実施例の目的は、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬのものと比較した、ＬＥＸＡＮ（商標）ＬＳ２およびＬＥＸＡＮ（商標）１３４Ｒに対するクリープ破壊性能を示すことである。

２．材料：ＬＥＸＡＮ（商標）ＬＳ２、ＬＥＸＡＮ（商標）１３４ＲおよびＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ１４１４Ｔ、すべてＳＡＢＩＣのイノベーティブプラスチックスビジネスから市販されている。

３．技術／手順：圧力容器サンプルおよび関連するクランプリングを使用して試験し、動作／適用条件をシミュレートした。サンプルを従来通り射出成形により成形させた。サンプルはトップゲートおよびサイドゲートとした（これは、熱可塑性組成物が射出成形時に空洞に流れ込む場合を示す）。これらのサンプルに対するパラメータの概要を表２に明記する。

圧力容器サンプルのクリープ破壊性能を、公知の標準ＩＳＯ １１６７（ＡＳＴＭ Ｄ １５９８）による内圧に対する長期抵抗性試験を実施することにより証明した。例えば、サンプル圧力容器の一端を鋼プラグ上に載置し、プラグを通して圧力を適用した。

一般に、圧力抵抗試験によれば、適用した温度および圧力によってある期間後、クラックがサンプル中で発生する可能性がある。クラックはサンプルの壁厚を通って形成する可能性があり、その後、水がサンプル壁を通って漏れ始める可能性があり、これは、サンプルの故障を表すことになろう。この型の試験は、適用をシミュレートするのに有用である。例えば、水撃防止器の故障は、防止器の壁のクラックを示す、流し下の防止器からの水の漏れにより示され得る。

下記表３は試験パラメータの概要を提供する。

よって、図３で示され、以下で記載されるように、サンプルの漏れまでの時間の試験を異なる温度および圧力で実施した。

４．結果：図３は、フープ応力（ＭＰａ）および故障までの時間（時間数）の観点から、試験した材料に対するクリープ破壊結果をグラフにより示す。データは連続して４０℃に曝露させたサンプルを用いて作成した。また、サンプルは６０℃および９０℃に曝露させ、データを、４０℃での長期性能を予測するために、右にシフトさせた。

［上記試験に関する結果および観察の考察］
温度および圧力の関数としてのサンプルの強度特性は、故障までの時間により測定される上記試験の焦点であった。試験結果は、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬは他の試験した材料よりも著しく良好に機能したことを証明する。これは、上述のグラフにより証明され、ここで、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬに対する勾配線は他の試験した材料のものよりも水平であり、この材料が試験条件下で良好な挙動を表したことを示す。ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬの証明された挙動は、絶対性能がより良好であっただけでなく（勾配線は、他の試験した材料よりも概して上にある）、より重要なことには、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬに対する勾配はずっと浅かった（より水平）という点において、加圧条件下では独特で、予想外のものであった。よって、より高い圧力では、より水平な線により、この材料に関するずっと強度／有害さが低い作用が証明された。

上記で考えられた試験、一定圧力に曝露後の故障までの時間は、典型的にはサンプルが故障するまで、クラックがポリカーボネート材料サンプルを通って徐々に成長するという結果になる。しかしながら、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ樹脂は、例えば、クラックは著しくゆっくり成長するという意味では、予想外にこの標準の挙動から逸脱した。これは、例えば、発明者らが、他のＬＥＸＡＮ（商標）樹脂類と比較してＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬの特性について知っていることに基づいては予想されなかった。

便宜的に、発明者らはＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ、例えば、ＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ１４１４Ｔ、樹脂の独特の特性により、一定圧力の条件下で有効なクリープ破壊性能を有する成形透明物品、例えば透明な冷水圧力容器の製造が可能になることを決定した。さらにＬＥＸＡＮ（商標）ＥＸＬ１４１４Ｔ樹脂の特性を表４−６で明記する。

実施形態１：熱可塑性組成物を含む円形コンテナを備える圧力容器であって、熱可塑性組成物は式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み、

（１１）
式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１であり、ならびに圧力容器は２ｂａｒ以上の動作圧で流体を受理するように構成される、圧力容器。

実施形態２：熱可塑性組成物を含む円形コンテナを備える圧力容器であって、熱可塑性組成物はコポリマを含み、これはポリシロキサンと下記からなる群より選択される材料を含み：ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、ポリアミドおよびポリフェニレンエーテルのブレンド、ポリアミドおよびポリフェニレンオキシドのブレンド、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホンおよびそれらの組み合わせ、圧力容器は２ｂａｒ以上の動作圧で流体を受理するように構成される、圧力容器。

実施形態３：熱可塑性組成物は式（１２）のポリマを含み、

（１２）
式中、ｚは繰り返し単位の数を表す整数である、実施形態１−２のいずれかの圧力容器。

実施形態４：圧力容器は射出成形され、１年以上の間、一定圧力に曝露されるように構成される、実施形態１−３のいずれかの圧力容器。

実施形態５：圧力容器は、３年以上の間、一定圧力に曝露されるように構成される、実施形態１−４のいずれかの圧力容器。

実施形態６：圧力容器の一部は透明である、実施形態１−５のいずれかの圧力容器。

実施形態７：圧力容器の外壁を通して視認可能な内部部材を備える、実施形態１−６のいずれかの圧力容器。

実施形態８：圧力容器は、ＩＳＯ １１６７／ＡＳＴＭ Ｄ １５９８標準に従い測定した場合、４０℃以上での５年以上の動作中２５ＭＰａ以上の内圧および対応するフープ応力に対する抵抗性を有するように構成される、実施形態１−７のいずれかの圧力容器。

実施形態９：圧力容器は下記からなる群より選択される、実施形態１−８のいずれかの圧力容器：水撃防止器、蛇口、バルブ、マニホールド、フィッティング、ウォータフィルタハウジング、フィルタ、膨張容器、ハイドロブロック、水ポンプ、水道メータ、逆浸透システム、圧力ブースタータンク、水道メータハウジング、水タンク、貯蔵タンク、およびそれらの組み合わせ。

実施形態１０：圧力容器は、組み立てられた構成要素を含み、組み立てられた構成要素の少なくとも１つは式（１１）を含む、実施形態１−９のいずれかの圧力容器。

実施形態１１：圧力容器は４０℃までの温度において動作する、実施形態１−１０のいずれかの圧力容器。

実施形態１２：圧力容器は８ｂａｒの一定圧力で動作する（すなわち、これに耐えるように構成される）、実施形態１−１１のいずれかの圧力容器。

実施形態１３：圧力容器は１０ｂａｒの一定圧力で動作する（すなわち、これに耐えるように構成される）、実施形態１−１２のいずれかの圧力容器。

実施形態１４：圧力容器は２４ｂａｒ以上の破裂圧力を有する、実施形態１−１３のいずれかの圧力容器。

実施形態１５：圧力容器は３０ｂａｒ以上の破裂圧力を有する、実施形態１−１４のいずれかの圧力容器。

実施形態１６：圧力容器は、約２３℃、および約２から約８ｂａｒで５０，０００サイクルの圧力サイクル抵抗を有する、実施形態１−１５のいずれかの圧力容器。

実施形態１７：５年以上の寿命を有する、実施形態１−１６のいずれかの圧力容器。

実施形態１８：ＡＳＴＭ Ｄ１００３−１０、手順Ｂ、光源Ｄ６５に従い測定すると、圧力容器の一部は、７５％以上の透明性を有する、実施形態１−１７のいずれかの圧力容器。

実施形態１９：透明性は８５％以上である、実施形態１８の圧力容器。

実施形態２０：透明性は９５％以上である、実施形態１９の圧力容器。

実施形態２１：熱可塑性組成物を射出成形して、例えば、円形コンテナにする工程を含む、実施形態１−２０のいずれかの圧力容器を製造する方法。

実施形態２２：熱可塑性組成物を射出成形して円形コンテナにする工程を含む、圧力容器を製造する方法。熱可塑性組成物は式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み、

（１１）
式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である、ならびに、圧力容器は、２ｂａｒ以上の動作圧で流体を受理するように構成される。

明細書を通して「１つの実施形態」、「別の実施形態」、「一実施形態」、などへの言及は、実施形態との関連で記載される特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本明細書で記載される少なくとも１つの実施形態に含まれ、他の実施形態では存在しても、しなくてもよいことを意味する。加えて、記載される要素は任意の好適な様式で、様々な組み合わせで組み合わせることができることが理解されるべきである。その上、一般に、本明細書で開示される実施形態は、その代わりに、開示される任意の適切な構成要素を含み、これらから構成され、またはこれらから本質的に構成され得る。また、本明細書で開示される任意の範囲は終点を含み、終点は独立して互いに組み合わせることができる。

特定の実施形態について記載してきたが、代案、改変、変更、改良、および現在のところ予期されない、あるいは予期され得ない実質的な等価物は、出願人または他の当業者であれば思いつくことができる。したがって、出願された、補正される可能性のある添付の特許請求の範囲は、そのような代案、改変、変更、改良および実質的な等価物を全て含むことが意図される。

Claims (9)

1. 熱可塑性組成物を含む円形コンテナの形状で形成された、３年以上の間、２００キロパスカル以上の一定の動作圧で流体を受理するための圧力容器であって、前記熱可塑性組成物は式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み、
   
   （１１）
   式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である、圧力容器。
2. 熱可塑性組成物を含む円形コンテナの形状で形成された、３年以上の間、２００キロパスカル以上の一定の動作圧で流体を受理するための圧力容器であって、前記熱可塑性組成物はコポリマを含み、これはポリシロキサンと、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、ポリアミドおよびポリフェニレンエーテルのブレンド、ポリアミドおよびポリフェニレンオキシドのブレンド、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホンおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される材料とを含む、圧力容器。
3. 前記熱可塑性組成物は式（１２）のポリマを含み、
   
   （１２）
   式中、ｚは繰り返し単位の数を表す整数である、請求項１または２に記載の圧力容器。
4. 前記圧力容器の一部は透明である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力容器。
5. 前記圧力容器は、ＩＳＯ １１６７／ＡＳＴＭ Ｄ １５９８標準に従い測定した場合、４０℃以上での５年以上の動作中、２５ＭＰａ以上の内圧および対応するフープ応力に対する抵抗性を有するためのものである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力容器。
6. 前記圧力容器は組み立てられた構成要素を含み、前記組み立てられた構成要素の少なくとも１つは前記式（１１）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力容器。
7. ３年以上の間、２００キロパスカル以上の一定の動作圧で流体を受理するための圧力容器の製造における熱可塑性組成物の使用であって、前記熱可塑性組成物は式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み、
   
   （１１）
   式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である、使用。
8. 熱可塑性組成物を射出成形して円形コンテナにする工程を含む、円形コンテナの形状で形成された、３年以上の間、２００キロパスカル以上の一定の動作圧で流体を受理するための圧力容器を製造する方法であって、
   前記熱可塑性組成物は式（１１）の構造単位を有するシロキサンコポリマを含み、
   
   （１１）
   式中、ｘおよびｙは繰り返し単位の数を表す整数であり、ならびにｘは少なくとも１である、方法。
9. 前記熱可塑性組成物は式（１２）のポリマを含み、
   
   （１２）
   式中、ｚは繰り返し単位の数を表す整数である、請求項８に記載の方法。