JP7846959B2 - 熱可塑性ポリエステル粒子、並びにその生成及び使用方法 - Google Patents

熱可塑性ポリエステル粒子、並びにその生成及び使用方法

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Description

本開示は、熱可塑性ポリエステル粒子及びこのような粒子の作製方法に関する。このような粒子、特に高球状の熱可塑性ポリエステル粒子は、とりわけ、付加製造用の出発材料として有用であり得る。
付加製造としても知られている三次元(3D)印刷は、急速に成長している技術分野である。3D印刷は、元来、ラピッドプロトタイピング活動用に使用されてきたが、この技法は、ラピッドプロトタイピングとは完全に異なる構造的及び機械的許容誤差を有し得る商業的及び産業的な物体を生成するためにますます採用されている。
3D印刷は、(a)溶融された若しくは固化可能材料の小さい液滴又は流れ、又は(b)任意の数の複雑な形状を有し得るより大きい物体へのその後の固結化のための正確な堆積位置内の粉末微粒子、のいずれかを堆積させることによって動作する。このような堆積及び固結化プロセスは、典型的には、コンピュータの制御下で行われ、より大きい物体の層ごとの蓄積をもたらす。特定の例では、粉末微粒子の固結化は、レーザを使用した3D印刷システム内で実施されて、選択的レーザ焼結(selective laser sintering、SLS)を促進することができる。不完全な層間融合は、構造的弱点を招く場合があり、厳密な構造的及び機械的許容誤差を有する物体の印刷にとって問題となり得る。
3D印刷で使用可能な粉末微粒子としては、熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性ポリマー、金属、及び他の固化可能物質が挙げられる。熱可塑性ポリマーの幅広い配列は既知であるが、特に粉末床溶融結合(powder bed fusion、PBF)を使用する場合、3D印刷で使用するのに好適な特性を有するものは比較的少ない。粉末材料を使用する付加製造方法としては、PBF、選択的レーザ焼結(SLS)、選択的加熱焼結(selective heat sintering、SHM)、選択的レーザ溶融(selective laser melting、SLM)、電子ビーム溶融(electron beam melting、EBM)、結合剤噴射、及びマルチジェットフュージョン(multi jet fusion、MJF)が挙げられる。SLS印刷方法では、粒子は、高出力レーザからのエネルギーによって融合される。3D印刷で使用するのに好適な典型的な熱可塑性ポリマーとしては、鋭い融点と、融点より約20℃~50℃低い再結晶点と、を有するものが挙げられる。この差により、隣接するポリマー層間のより効果的な合体が生じることが可能になり、それにより、構造的及び機械的完全性の改善を促進する。
粉末微粒子、特にポリマー粉末微粒子を使用して良好な印刷性能を実現するために、粉末微粒子は固体状態で良好な流動特性を維持する必要がある。流動特性は、例えば、サンプルからの、特定のサイズの標準ふるいを通過することができる粉末微粒子の割合を測定する、かつ/又は安息角を測定することによって評価され得る。ふるい分け可能な粉末微粒子の高い割合は、微粒子が凝集していない実質的に個々の微粒子として存在していることを示し得、これは粉末流動しやすいことの特徴であり得る。対照的に、安息角の値の低さは、粉体流可能の特徴であり得る。サンプル中の粒子形状の相対的に狭い粒径分布及び規則性も、良好な粉体流性能を促進する助けとなり得る。
市販の粉末微粒子は、低温粉砕又は沈殿プロセスによって得られることが多く、不規則的な粒子形状及び広い粒径分布が生じ得る。不規則的な粒子形状は、3D印刷プロセス中の粉体流性能を低下させる場合がある。加えて、形状不規則性を有する粉末微粒子、特に現在の商業的プロセスから得られるものは、堆積及び固結化に続く、不十分な充填効率をもたらし、それにより、堆積中に粉末微粒子が密接に充填されないため、印刷された物体内に広範な空隙形成が生じ得る。広い粒径分布は、この点に関して同様に問題となり得る。不十分な粉体流性能は、充填剤及び流動助剤との乾式ブレンドによってある程度対処され得るが、これらの技術は、粒子凝集により、エラストマーなどのより軟質のポリマー材料を用いた限定的な有効性を有し得る。
本開示は、熱可塑性ポリエステル粒子及びこのような粒子の作製方法に関する。このような粒子、特に高球状の熱可塑性ポリエステル粒子は、とりわけ、付加製造用の出発材料として有用であり得る。
本明細書に例示される態様によれば、(a)約7MPa0.5以下の極性ハンセン溶解度パラメータ(d)を有する分散媒を含む連続相と、(b)約8MPa0.5以上のdを有する分散流体を含む分散相と、(c)熱可塑性ポリエステルを含む内相と、を含む、溶融乳化物を、熱可塑性ポリエステルの融点又は軟化温度よりも高い温度で、及び分散相中に熱可塑性ポリエステルを分散させるのに十分高い剪断速度で混合することと、熱可塑性ポリエステルの融点又は軟化温度未満まで溶融乳化物を冷却して、熱可塑性ポリエステルを含む固化粒子を形成することと、を含む、方法が提供される。
本明細書に例示される態様によれば、組成物であって、熱可塑性ポリエステルを含む粒子を含み、熱可塑性ポリエステルの焼結期(sintering window)の5℃以内である焼結期を有する、組成物が提供される。
以下の図は、実施形態のある種の態様を例示するために含まれ、排他的な実施形態として見られるべきではない。開示される主題では、当業者及び本開示の利益を有するものに想起されるであろうように、形態及び機能における相当な修正、変更、組み合わせ、及び均等物が可能である。
多相溶融乳化物の非限定的な例のフロー図である。 本開示の非限定的な例の方法100のフロー図である。 図3Aは実施例1の粒子の光学顕微鏡写真である。図3Bは実施例2の粒子の光学顕微鏡写真である。図3Cは実施例3の粒子の光学顕微鏡写真である。図3Dは実施例4の粒子の光学顕微鏡写真である。図3Eは実施例5の粒子の光学顕微鏡写真である。図3Fは実施例6の粒子の光学顕微鏡写真である。図3Gは実施例7の粒子の光学顕微鏡写真である。図3Hは実施例8の粒子の光学顕微鏡写真である。 実施例3の粒子の走査型電子顕微鏡写真である。 実施例4の粒子の走査型電子顕微鏡写真である。 実施例3の粒子の示差走査熱量測定サーモグラフである。 実施例4の粒子の示差走査熱量測定サーモグラフである。 ポリブチレンテレフタレート(PBT)出発材料の示差走査熱量測定サーモグラフである。 サイズ統計を含む、実施例4についての粒径分布のプロットである。 サイズ統計を含む、実施例8についての粒径分布のプロットである。 45%レーザ出力での実施例9からの焼結層の2枚の写真を含む。 45%レーザ出力での実施例10からの焼結層の2枚の写真を含む。 走査型電子顕微鏡写真である。 走査型電子顕微鏡写真である。 実施例11の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例11の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例11の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例11の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 45%レーザ出力での実施例11からの焼結層の2枚の写真を含む。 45%レーザ出力での実施例11からの焼結層の2枚の写真を含む。 走査型電子顕微鏡写真である。 走査型電子顕微鏡写真である。 実施例12の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例12の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例12の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例12の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 走査型電子顕微鏡写真である。 走査型電子顕微鏡写真である。 実施例13の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例13の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例13の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 実施例13の粒子の断面走査型電子顕微鏡写真である。 45%レーザ出力での実施例13からの焼結層の写真である。 45%レーザ出力での実施例13からの焼結層の写真である。 実施例17で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例17で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例17で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例17で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例17で生成された粒子の粒径のヒストグラムである。 実施例18で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例18で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例18で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例18で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例18で生成された粒子の様々な倍率での走査型電子顕微鏡写真を含む。 実施例18で生成された粒子の粒径のヒストグラムである。 実施例19で生成された粒子の様々な倍率での光学顕微鏡写真である。 実施例19で生成された粒子の様々な倍率での光学顕微鏡写真である。 実施例19で生成された粒子の粒径のヒストグラムである。
本開示は、熱可塑性ポリエステルを含むポリマー粒子及びこのような粒子の作製方法に関する。このような粒子、特に熱可塑性ポリエステルを含む高球状のポリマー粒子は、とりわけ、付加製造用の出発材料として有用であり得る。
より具体的には、本明細書に記載のポリマー粒子は、当該溶融乳化物が3つ以上の相を有する溶融乳化方法によって生成される。図1は、(a)分散媒(例えば、ポリジメチルシロキサン)を含む連続相102と、(b)分散流体を含む分散相104と、(c)熱可塑性ポリエステルを含む内相106と、を含む、三相溶融乳化物を例示している。分散媒、分散流体、及び熱可塑性ポリエステルの各々は、互いに不混和性である。図1は、分散相中のいくつかの内相液滴を例示しているが、分散相液滴は、その中に単一の内相液滴を有し得る。
理論に束縛されるものではないが、溶融乳化プロセスにおけるポリエステルの加水分解及び/又はグラフト化は、得られた粒子の焼結期における低減を生じさせ得ると考えられる。すなわち、焼結を効果的に実行することができる温度範囲は、ポリエステルが加水分解及び/又はグラフト化されると低減する。したがって、分散相の組成は、好ましくは、熱可塑性ポリエステルの加水分解及び/又はグラフト化に寄与しないように選択される。例えば、他の溶融乳化方法で使用されているヒドロキシル末端ポリエチレングリコールは、エステル交換機構を介してポリエステル結合を開裂することができる。更に、ヒドロキシル末端ポリエチレングリコールは、ポリエステル又はポリエステル加水分解の副生成物にグラフト化することが可能であり得る。したがって、当該ポリマーは、ポリエステル鎖のエステル交換及び開裂に対して不活性であるため、アルキル末端ポリエチレングリコールが分散相中では好ましい。加えて、本明細書に記載の方法は、(a)追加のガス環境が存在しない装置(例えば、押し出し機)内で実行されていないときに、不活性ガス環境内で溶融乳化を実行すること、及び(b)吸湿性が低い(あるとしても)分散媒を使用して、含水量が少ないため、加水分解を最小限に抑えること、のうちの1つ以上によって加水分解を更に軽減するように調整することができる。
本明細書に記載の方法では、十分な量の剪断力を使用して、分散流体を分散媒中に分散し、ポリマー溶融物を生じさせて、分散流体中に液滴を形成する。本明細書に更に記載するように、3つ以上の相を有する乳化物を達成するために、当該相の組成は、(a)溶解度パラメータ及び/又は(b)処理温度での粘度に基づいて選択される。
乳化安定剤(例えば、場合によっては、各種類の1つ以上のメンバーを含むナノ粒子及び/又は界面活性剤)を使用して、分散媒とポリマー溶融物との間の相界面での表面張力に影響を及ぼすことができる。溶融乳化プロセスが完了すると、分散液が冷却され、この分散液が、ポリマーをポリマー粒子へと固化する。理論に束縛されるものではないが、溶融乳化プロセス中、乳化安定剤は主に、ポリマー溶融物と分散媒との間の界面に存在する。結果として、混合物が冷却されたとき、乳化安定剤は当該界面に留まる。有利には、得られる粒子の表面の乳化安定剤は、得られる粒子の流動特性を補助し得る。
定義及び試験方法
本明細書で使用するとき、「不混和性」という用語は、組み合わされたときに、周囲気圧にて室温で、又は室温で固体である場合は構成成分の融点で、互いに5重量%未満の溶融度を有する2つ以上の相を形成する構成成分の混合物を指す。例えば、10,000g/モルの分子量を有するポリエチレンオキシドは、室温で固体であり、65℃の融点を有する。したがって、室温で液体である材料及び当該ポリエチレンオキシドが65℃で5重量%未満の溶融度を有する場合、当該ポリエチレンオキシドは当該材料と不混和性である。
本明細書で使用するとき、「熱可塑性ポリマー」という用語は、加熱及び冷却時に軟化/溶融し、可逆的に硬化/固化するプラスチックポリマー材料を指す。熱可塑性ポリマーは、熱可塑性エラストマーを包含する。
本明細書で使用するとき、「エラストマー」という用語は、結晶性「硬質」部分及び非晶性「軟質」部分を含むコポリマーを指す。ポリウレタンの場合、結晶性部分は、ウレタン官能性及び任意選択的な鎖延長基を含むポリウレタンの一部分を含んでもよく、軟質部分は、例えば、ポリオールを含んでもよい。
本明細書で使用するとき、「ポリウレタン」という用語は、ジイソシアネートと、ポリオールと、任意選択的な鎖延長剤との間のポリマー反応生成物を指す。
本明細書で使用するとき、「酸化物」という用語は、金属酸化物及び非金属酸化物の両方を指す。本開示の目的のために、シリコンは、金属であるとみなされる。
本明細書で使用するとき、乳化安定剤と表面との間の「会合した」、「会合」という用語、及びその文法的な変形は、表面への乳化安定剤の化学結合及び/又は物理的接着を指す。理論に束縛されるものではないが、ポリマーと乳化安定剤との間の本明細書に記載される会合は、水素結合及び/又は他の機構を介して、主として物理的な被着体であると考えられる。しかしながら、化学結合がある程度発生している可能性がある。
本明細書で使用するとき、ナノ粒子及びポリマー粒子の表面に対する「埋め込む」という用語は、ナノ粒子がポリマー粒子の表面上に単に層化する場合よりも大きい程度に、ポリマーがナノ粒子と接触するように、ナノ粒子が表面内に少なくとも部分的に延在していることを指す。
本明細書では、D10、D50、D90、及び直径のスパンは、粒径を記載するために本明細書で主に使用される。本明細書で使用するとき、「D10」という用語は、サンプルの10%(別途記載のない限り、体積基準で)が当該直径の値よりも小さい直径を有する粒子を含む直径を指す。本明細書で使用するとき、「D50」という用語は、サンプルの50%(別途記載のない限り、体積基準で)が当該直径の値よりも小さい直径を有する粒子を含む直径を指す。本明細書で使用するとき、「D90」という用語は、サンプルの90%(別途記載のない限り、体積基準で)が当該直径の値よりも小さい直径を有する粒子を含む直径を指す。
本明細書で使用するとき、直径を指すときの「直径スパン」及び「スパン」及び「スパンサイズ」という用語は、粒径分布の広がりの指標を提供し、(D90-D10)/D50として計算される(繰り返すが、各D値は、別途記載のない限り、体積に基づく)。
粒径は、Malvern MASTERSIZER(商標)3000又は光学デジタル顕微鏡写真の分析を使用して、光散乱技術によって決定され得る。別途記載のない限り、光散乱技術は、粒径を分析するために使用される。
光散乱技法については、対照サンプルは、Malvern Analytical Ltdから得られたQuality Audit Standards QAS4002(商標)の商標名で、15μm~150μmの範囲内の直径を有するガラスビーズであった。特に指示がない限り、サンプルは、乾燥粉末として分析された。分析された粒子は空気中に分散され、MASTERSIZER(商標)3000とともにAERO S乾燥粉末分散モジュールを使用して分析された。粒径は、サイズの関数としての体積密度のプロットから、計器ソフトウェアを使用して導出された。
粒径測定及び直径スパンはまた、光学デジタル顕微鏡法によって決定され得る。光学画像は、粒径分析のためのバージョン2.3.5.1ソフトウェア(システムバージョン1.93)を使用するKeyence VHX-2000デジタル顕微鏡を使用して得られる。
本明細書で使用するとき、ふるい分けを指す場合に、孔/スクリーンサイズは、U.S.A.Standard Sieve(ASTM E11-17)により記載される。
本明細書で使用するとき、粒子に対する「円形度」及び「球形度」という用語は、粒子が完全な球体にどのくらい近いかを指す。円形度を決定するために、粒子の光学顕微鏡画像が撮影される。顕微鏡画像の平面内の粒子の周辺部(P)及び面積(A)が(例えば、Malvern Instrumentsから入手可能なSYSMEX FPIA 3000粒子形状及び粒径分析器を使用して)計算される。粒子の円形度はCEA/Pであり、CEAは、実際の粒子の面積(A)に相当する面積を有する円の円周である。
本明細書で使用するとき、「焼結期」という用語は、融解温度(Tm)オンセットと結晶化温度(Tc)オンセットとの間の差、又は(Tm-Tc)オンセットを指す。Tm、Tm(オンセット)、Tc、及びTc(オンセット)は、ASTM E794-06(2018)による示差走査熱量測定で10℃/分の昇温速度及び10℃/分の冷却速度を使用して決定される。
本明細書で使用するとき、「剪断力」という用語は、流体中で機械的撹拌を誘導する撹拌又は類似のプロセスを指す。
本明細書で使用するとき、「アスペクト比」という用語は、長さを幅で除算した比率を指し、長さは幅よりも大きい。
別途記載のない限り、ポリマーの融点は、ASTM E794-06(2018)で10℃/分の昇温速度及び冷却速度を使用して決定される。
別途記載のない限り、ポリマーの軟化温度又は軟化点は、ASTM D6090-17によって決定される。軟化温度は、1℃/分の加熱速度で0.50グラムのサンプルを使用して、Mettler-Toledoから入手可能なカップアンドボール装置を使用することによって測定され得る。
安息角は、粉末の流動性の尺度である。安息角の測定値は、ASTM D6393-14「Standard Test Method for Bulk Solids Characterized by Carr Indices」を使用するHosokawa Micron Powder Characteristics Tester PT-Rを使用して決定された。
ハウスナー比(H)は、粉末の流動性の尺度であり、H=ρtap/ρbulkによって計算され、ρbulkは、ASTM D6393-14による嵩密度であり、ρtapはASTM D6393-14によるタップ密度である。
本明細書で使用するとき、分散媒の粘度は、別途記載のない限り、ASTM D445-19で測定される、25℃での運動粘度である。商業的に獲得された分散媒(例えば、PDMS油)については、本明細書に引用される運動粘度データは、前述のASTMに従って測定されたか、又は別の標準測定技術に従って測定されたかにかかわらず、製造元によって提供されたものである。
本明細書で使用するとき、ハンセン溶解度パラメータは、Hansen Solubility Parameters:A User’s Handbook.Charles M.Hansen.CRC Press,Boca Raton,FL.2007.2nd Edにより決定される。更に、混合物についてのハンセン溶解度パラメータは、混合物中の各構成成分についてのハンセン溶解度パラメータの体積加重平均によって計算することができる。総ハンセン溶解度パラメータは、3つのハンセン溶解度の構成成分:d(分散相互作用から)、d(極性引力から)、及びd(水素結合から)の幾何平均である。
ポリマー粒子及び作製方法
図2は、本開示の非限定的な例の方法200のフロー図である。ポリマー202、分散媒204、分散流体206、及び任意選択的に、乳化安定剤(例示せず)は、混合物210を生成するために組み合わされる208。ポリマー202は、熱可塑性ポリエステル、及び任意選択的に、1つ以上の追加の熱可塑性ポリマーを含む。構成成分202、204、及び206は、任意の順序で添加され、構成成分202、204、及び206を組み合わせるプロセス208中の混合及び/又は加熱を含み得る。
熱可塑性ポリエステルの例としては、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレートなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
次いで、混合物210は、ポリマー202の融点又は軟化温度よりも高い温度で混合物210に十分に高い剪断力を加えることによって処理212されて、3つ以上の相を有する溶融乳化物214を形成する。より具体的には、溶融乳化物は、(a)分散媒204(例えば、ポリジメチルシロキサン)を含む連続相と、(b)分散流体206を含む分散相と、(c)ポリマー202を含む内相と、を含み得る。分散相中に分散された内相を有する別個の連続相及び分散相を達成するために、分散媒204は、好ましくは、約7MPa0.5以下(又は0MPa0.5~7MPa0.5、又は0MPa0.5~5MPa0.5、又は約3MPa0.5~7MPa0.5)の極性ハンセン溶解度パラメータ(d)を有しており、分散流体206は、好ましくは、約8MPa0.5以上(又は8MPa0.5~30MPa0.5、又は8MPa0.5~15MPa0.5、又は13MPa0.5~20MPa0.5、又は約15MPa0.5~30MPa0.5)のdを有する。更に、分散流体206のdと分散媒204のdとの間の差は、好ましくは、3MPa0.5以上(又は3MPa0.5~30MPa0.5、又は3MPa0.5~10MPa0.5、又は約5MPa0.5~15MPa0.5、又は約10MPa0.5~20MPa0.5、又は約15MPa0.5~30MPa0.5)である。
温度はポリマー202の融点又は軟化温度を超えるため、ポリマー202は、ポリマー溶融物となる。非限定的な例として、PBTは、約170℃の軟化温度及び約223℃の融解温度を有する。したがって、PBTとの溶融乳化物214を形成するための混合の温度は、約180℃~約320℃(又は約180℃~約250℃、又は約200℃~約300℃、又は約225℃~約300℃)であり得る。追加の熱可塑性ポリマー及び/又は追加の熱可塑性ポリエステルがPBTに加えて使用される場合、温度は変化し得る。より一般には、溶融乳化物214を形成するための混合の温度は、約150℃~約350℃(又は約150℃~約250℃、又は約200℃~約300℃、又は約250℃~約350℃)であり得る。ここでも、これらの範囲外の温度は、プロセスに含まれるポリマーに応じて適用可能であり得る。混合物210は、好ましくは、熱可塑性ポリエステルの加水分解を軽減するために、水を実質的に含まない(例えば、1重量%未満の水)。更に、混合物は、混合物200への追加の水の導入を軽減するために不活性ガス環境(例えば、窒素又はアルゴンを使用して)で加熱され得る。
更に、剪断速度は、分散流体206中のポリマー溶融物を液滴として分散させるのに十分に足る速度であるべきである。理論に束縛されるものではないが、全ての他の要因が同じである場合、剪断力を高めると、分散媒204中のポリマー溶融物の液滴のサイズが減少するはずであると考えられる。しかしながら、いくつかの時点で、剪断力を高め、液滴直径が減少する際に縮小する戻りがあり得るか、又はそこから生成される粒子の質を低下させる液滴の含有物への妨害があり得る。
次いで、混合容器の内側及び/又は外側の溶融乳化物214を冷却216して、ポリマーの液滴をポリマー粒子(固化ポリマー粒子とも称される)へと固化する。次いで、冷却混合物218を処理220して、ポリマー粒子222を他の構成成分224(例えば、分散媒204、分散流体206、使用される場合、過剰な乳化安定剤など)から分離し、ポリマー粒子222を洗浄又は他の方法で精製することができる。ポリマー粒子222は、ポリマー202と、使用される場合、ポリマー粒子222の外側表面をコーティングする乳化安定剤の少なくとも一部分と、を含む。乳化安定剤又はその一部分は、ポリマー粒子222上に均一なコーティングとして堆積され得る。場合によっては、温度(冷却速度を含む)、ポリマー202の種類、並びに乳化安定剤の種類及びサイズなどの非限定的要因に依存し得る場合、乳化安定剤のナノ粒子は、それと会合される過程において、ポリマー粒子222の外側表面内に少なくとも部分的に埋め込まれ得る。埋め込みを実施しない場合であっても、少なくとも乳化安定剤206内のナノ粒子は、ポリマー粒子222と強固に会合したまま、これらの更なる使用を容易にすることができる。対照的に、既に形成されたポリマー微粒子(例えば、低温粉砕又は沈殿のプロセスによって形成された)とシリカナノ粒子のような流動助剤との乾燥ブレンドによって、ポリマー微粒子上の流動助剤の強固で均一なコーティングは得られない。
有利には、本明細書に記載のシステム及び方法(例えば、方法200)の分散媒、分散流体、及び洗浄溶媒は、リサイクル及び再利用することができる。当業者であれば、リサイクルプロセスに必要な使用済みの分散媒、分散流体、及び溶媒の任意の必要な浄化を認識するであろう。
ポリマー202、分散媒204、及び分散流体206は、様々な処理温度(例えば、室温からプロセス温度まで)で、ポリマー202、分散媒204、及び分散流体206が互いに不混和性であるように選択されるべきである。考慮され得る追加の要因は、溶融ポリマー202と分散媒204と分散流体206との間のプロセス温度での粘度の差(例えば、差又は比)である。粘度の差は、液滴破壊及び粒径分布に影響を及ぼし得る。理論に束縛されるものではないが、溶融ポリマー202、分散媒204、及び分散流体206の粘度が小さすぎると、全体としての生成物の円形度が低減される場合があり、粒子がより卵形であり、より細長い構造が観察されると考えられる。
熱可塑性ポリエステルと組み合わせて使用され得る熱可塑性ポリマーの例としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエテン、ポリエステル(例えば、ポリ乳酸)、ポリエーテル、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリフェニレンスルフィド、ビニルポリマー、ポリアリーレンエーテル、ポリアリーレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアミド-イミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルブロック及びポリアミドブロック(PEBA又はポリエーテルブロックアミド)を含むコポリマー、グラフト化又は非グラフト化熱可塑性ポリオレフィン、官能化又は非官能化エチレン/ビニルモノマーポリマー、官能化又は非官能化エチレン/アルキル(メタ)アクリレート、官能化又は非官能化(メタ)アクリル酸ポリマー、官能化又は非官能化エチレン/ビニルモノマー/アルキル(メタ)アクリレートターポリマー、エチレン/ビニルモノマー/カルボニルターポリマー、エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/カルボニルターポリマー、メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン(MBS)型コア-シェルポリマー、ポリスチレン-ブロック-ポリブタジエン-ブロック-ポリ(メチルメタクリレート)(SBM)ブロックターポリマー、塩素化又はクロロスルホン化ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フェノール樹脂、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン系ブロックコポリマー、ポリアクリロニトリル、シリコーンなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。また、前述のうちの1つ以上を含むコポリマーが本開示の方法及びシステムにおいて使用されてもよい。
本開示の組成物及び方法における熱可塑性ポリマーは、エラストマー又は非エラストマーであってもよい。熱可塑性ポリマーの前述の例のうちのいくつかは、ポリマーの正確な組成に応じて、エラストマー又は非エラストマーであってもよい。例えば、エチレンとプロピレンとのコポリマーであるポリエチレンは、ポリマー中のプロピレンの量に応じて、エラストマーであっても又はエラストマーでなくてもよい。
熱可塑性エラストマーは、一般に、6つのクラス、スチレン系ブロックコポリマー、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー、熱可塑性加硫ゴム(エラストマー合金とも称される)、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性コポリエステル、及び熱可塑性ポリアミド(典型的にはポリアミドを含むブロックコポリマー)のうちの1つの範囲内にある。
ポリアミドの例としては、ポリカプロアミド(ナイロン6、ポリアミド6、又はPA6)、ポリ(ヘキサメチレンサクシンアミド)(ナイロン4,6、ポリアミド4,6、又はPA4,6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン6,6、ポリアミド6,6、又はPA6,6)、ポリペンタメチレンアジパミド(ナイロン5,6、ポリアミド5,6、又はPA5,6)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン6,10、ポリアミド6,10、又はPA6,10)、ポリウンデカアミド(ナイロン11,ポリアミド11,又はPA11)、ポリドデカアミド(ナイロン12、ポリアミド12、又はPA12)、及びポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T、ポリアミド6T、又はPA6T)、ナイロン10,10(ポリアミド10,10又はPA10,10)、ナイロン10,12(ポリアミド10,12又はPA10,12)、ナイロン10,14(ポリアミド10,14又はPA10,14)、ナイロン10,18(ポリアミド10,18又はPA10,18)、ナイロン6,18(ポリアミド6,18又はPA6,18)、ナイロン6,12(ポリアミド6,12又はPA6,12)、ナイロン6,14(ポリアミド6,14又はPA6,14)、ナイロン12,12(ポリアミド12,12又はPA12,12)など、並びにこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。コポリアミドも使用され得る。コポリアミドの例としては、PA11/10,10、PA6/11、PA6,6/6、PA11/12、Pa 10,10/10,12、PA10,10/10,14、PA11/10,36、PA11/6,36、PA10,10/10,36、PA6T/6,6など、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。ポリアミドに続く第1の数コンマ第2の数は、ペンダント=Oを有しない区域についての窒素間の主鎖炭素の第1数と、ペンダント=Oを有する区域についての2つの窒素間にある主鎖炭素の第2の数と、を有するポリアミドである。非限定的な例として、ナイロン6,10は、[NH-(CH-NH-CO-(CH-CO]である。番号(複数可)バックスラッシュ番号(複数可)が続くポリアミドは、バックスラッシュの前後の番号によって示されるポリアミドのコポリマーである。
ポリウレタンの例としては、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、混合ポリエーテル及びポリエステルポリウレタンなど、並びにこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。熱可塑性ポリウレタンの例としては、ポリ[4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)-alt-1,4-ブタンジオール/ジ(プロピレングリコール)/ポリカプロラクトン]、ELASTOLLAN(商標)1190A(ポリエーテルポリウレタンエラストマー、BASFから入手可能)、ELASTOLLAN(商標)1190A10(ポリエーテルポリウレタンエラストマー、BASFから入手可能)など、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
相溶剤は、任意選択的に、熱可塑性ポリエステルの1つ以上の熱可塑性ポリマーとのブレンド効率及び有効性を改善するために使用されてもよい。ポリマー相溶剤の例としては、PROPOLDER(商標)MPP2020 20(ポリプロピレン、Polygroup Inc.から入手可能)、PROPOLDER(商標)MPP2040 40(ポリプロピレン、Polygroup Inc.から入手可能)、NOVACOM(商標)HFS2100(無水マレイン酸官能化高密度ポリエチレンポリマー、Polygroup Inc.から入手可能)、KEN-REACT(商標)CAPS(商標)L(商標)12/L(有機金属結合剤、Kenrich Petrochemicalsから入手可能)、KENーREACT(商標)CAPOW(商標)L(商標)12/H(有機金属結合剤、Kenrich Petrochemicalsから入手可能)、KEN-REACT(商標)LICA(商標)12(有機金属結合剤、Kenrich Petrochemicalsから入手可能)、KEN-REACT(商標)CAPS(商標)KPR(商標)12/LV(有機金属結合剤、Kenrich Petrochemicalsから入手可能)、KEN-REACT(商標)CAPOW(商標)KPR(商標)12/H(有機金属結合剤、Kenrich Petrochemicalsから入手可能)、KEN-REACT(商標)チタネート&ジルコネート(有機金属結合剤、Kenrich Petrochemicalsから入手可能)、VISTAMAXX(商標)(エチレン-プロピレンコポリマー、ExxonMobilから入手可能)、SANTOPRENE(商標)(エチレン-プロピレン-ジエンゴム及びポリプロピレンの熱可塑性加硫ゴム、ExxonMobilから入手可能)、VISTALON(商標)(エチレン-プロピレン-ジエンゴム、ExxonMobilから入手可能)、EXACT(商標)(プラストマー、ExxonMobilから入手可能)、EXXELOR(商標)(ポリマー樹脂、ExxonMobilから入手可能)、FUSABOND(商標)M603(ランダムエチレンコポリマー、Dowから入手可能)、FUSABOND(商標)E226(無水変性ポリエチレン、Dowから入手可能)、BYNEL(商標)41E710(共押し出し可能な接着剤樹脂、Dowから入手可能)、SURLYN(商標)1650(アイオノマー樹脂、Dowから入手可能)、FUSABOND(商標)P353(化学的に変性されたポリプロピレンコポリマー、Dowから入手可能)、ELVALOY(商標)PTW(エチレンターポリマー、Dowから入手可能)、ELVALOY(商標)3427AC(エチレン及びブチルアクリレートのコポリマー、Dowから入手可能)、LOTADER(商標)AX8840(エチレンアクリレート系ターポリマー、Arkemaから入手可能)、LOTADER(商標)3210(エチレンアクリレート系ターポリマー、Arkemaから入手可能)、LOTADER(商標)3410(エチレンアクリレート系ターポリマー、Arkemaから入手可能)、LOTADER(商標)3430(エチレンアクリレート系ターポリマー、Arkemaから入手可能)、LOTADER(商標)4700(エチレンアクリレート系ターポリマー、Arkemaから入手可能)、LOTADER(商標)AX8900(エチレンアクリレート系ターポリマー、Arkemaから入手可能)、LOTADER(商標)4720(エチレンアクリレート系ターポリマー、Arkemaから入手可能)、BAXXODUR(商標)EC 301(エポキシ用アミン、BASFから入手可能)、BAXXODUR(商標)EC 311(エポキシ用アミン、BASFから入手可能)、BAXXODUR(商標)EC 303(エポキシ用アミン、BASFから入手可能)、BAXXODUR(商標)EC 280(エポキシ用アミン、BASFから入手可能)、BAXXODUR(商標)EC 201(エポキシ用アミン、BASFから入手可能)、BAXXODUR(商標)EC 130(エポキシ用アミン、BASFから入手可能)、BAXXODUR(商標)EC 110(エポキシ用アミン、BASFから入手可能)、スチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、EASTMAN(商標)G-3003(無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、Eastmanから入手可能)、RETAIN(商標)(ポリマー変性剤、Dowから入手可能)、AMPLIFY TY(商標)(無水マレイン酸グラフトポリマー、Dowから入手可能)、INTUNE(商標)(オレフィンブロックコポリマー、Dowから入手可能)、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
熱可塑性ポリマーは、約50℃~約450℃(又は約50℃~約125℃、又は約100℃~約175℃、又は約150℃~約280℃、又は約200℃~約350℃、又は約300℃~約450℃)の融点又は軟化温度を有し得る。
熱可塑性ポリマーは、約-50℃~約400℃(又は約-50℃~約0℃、又は約-25℃~約50℃、又は約0℃~約150℃、又は約100℃~約250℃、又は約150℃~約300℃、又は約200℃~約400℃)のガラス転移温度(10℃/分の昇温速度及び冷却速度を有するASTM E1356-08(2014))を有し得る。
ポリマー202は、任意選択的に、添加剤を含み得る。典型的には、添加剤は、ポリマー202を混合物210に添加する前に存在する。したがって、ポリマー溶融物液滴及び得られたポリマー粒子では、添加剤は、ポリマー全体に分散される。それに応じて、明確にするために、この添加剤は本明細書では「内部添加剤」と称される。内部添加剤は、混合物210を作製する直前又はかなり前にポリマーとブレンドされてもよい。
本明細書に記載の組成物(例えば、混合物210及びポリマー粒子222)中の構成成分量を記載するとき、ポリマー202に基づく重量パーセントは、内部添加剤を含まない。例えば、10重量%の内部添加剤及び90重量%のポリマーを含む100gのポリマー202の重量に対して、1重量%の乳化安定剤を含む組成物は、0.9gの乳化安定剤、90gのポリマー、及び10gの内部添加剤を含む組成物である。
内部添加剤は、ポリマー202の約0.1重量%~約60重量%(又は約0.1重量%~約5重量%、又は約1重量%~約10重量%、又は約5重量%~約20重量%、又は約10重量%~約30重量%、又は約25重量%~約50重量%、又は約40重量%~約60重量%)でポリマー202中に存在し得る。例えば、ポリマー202は、約70重量%~約85重量%のポリマーと、約15重量%~約30重量%のガラス繊維又は炭素繊維のような内部添加剤と、を含み得る。
内部添加剤の例としては、充填剤、強化剤、顔料、pH調整剤など、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。充填剤の例としては、ガラス繊維、ガラス粒子、鉱物繊維、炭素繊維、酸化物粒子(例えば、二酸化チタン及び二酸化ジルコニウム)、金属粒子(例えば、アルミニウム粉末)など、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。顔料の例としては、有機顔料、無機顔料、カーボンブラックなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
ポリマー202は、ポリマー202と分散媒204と分散流体206との組み合わせの約5重量%~約60重量%(又は約5重量%~約25重量%、又は約10重量%~約30重量%、又は約20重量%~約45重量%、又は約25重量%~約50重量%、又は約40重量%~約60重量%)で混合物210中に存在し得る。
好適な分散媒204は、25℃で約1,000cSt~約150,000cSt(又は約1,000cSt~約60,000cSt、又は約40,000cSt~約100,000cSt、又は約75,000cSt~約150,000cSt)の粘度を有する。
分散媒204の例としては、シリコーン油、フッ素化シリコーン油、ペルフッ素化シリコーン油、パラフィン、液体石油ゼリー、ミンク油(vison oils)、タートル油、大豆油、ペルヒドロスクアレン、甘扁桃油、カロフィルム油、パーム油、パールリーム油、グレープシード油、ゴマ油、コーン油、菜種油、ヒマワリ油、綿実油、あんず油、ヒマシ油、アボカド油、ホホバ油、オリーブ油、穀物胚芽油、ラノリン酸のエステル、オレイン酸のエステル、ラウリン酸のエステル、ステアリン酸のエステル、脂肪族エステル、高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸で変性されたポリシロキサン、脂肪族アルコールで変性されたポリシロキサン、ポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサンなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。シリコーン油の例としては、ポリジメチルシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、アルキル変性ポリジメチルシロキサン、アルキル変性メチルフェニルポリシロキサン、アミノ変性ポリジメチルシロキサン、アミノ変性メチルフェニルポリシロキサン、フッ素変性ポリジメチルシロキサン、フッ素変性メチルフェニルポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性メチルフェニルポリシロキサンなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。好適な分散媒(個々の又は混合物として)は、溶融乳化物処理温度で分解しないように選択されるべきである。
好適な分散流体206は、25℃で約1,000cSt~約150,000cSt(又は約1,000cSt~約60,000cSt、又は約40,000cSt~約100,000cSt、又は約75,000cSt~約150,000cSt)の粘度を有する。
分散流体206の例としては、ポリエチレングリコール、アルキル末端ポリエチレングリコール(例えば、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(TDG)のようなC1-C4末端アルキル基)、ラノリン酸のエステル、オレイン酸のエステル、ラウリン酸のエステル、ステアリン酸のエステル、脂肪族エステル、高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸で変性されたポリシロキサン、脂肪族アルコールで変性されたポリシロキサン、ポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサンなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
これらの一般カテゴリ内のいくつかの組成物は分散媒204として使用することができ、他の組成物は分散流体206として使用することができるため(例えば、変性の度合い及び/又は変性の種類(例えば、炭素鎖長)に基づいて)、一般論として、いくつかの分散媒204及び分散流体206の組成物は重複していることに留意されたい。正確な組成のdは、組成が分散媒204又は分散流体206であるかどうかを決定する。
ポリエステルは、加水分解の影響を受けやすい。したがって、熱可塑性ポリエステル粒子の溶融乳化生成中に存在する水は、熱可塑性ポリエステルを劣化させる場合があり、これは、熱可塑性ポリエステル粒子の適用における、例えば付加製造における結果である場合がある。したがって、好ましい分散媒204としては、シリコーン油、フッ素化シリコーン油、ペルフッ素化シリコーン油、パラフィン、液体石油ゼリー、ミンク油、タートル油、大豆油、ペルヒドロスクアレン、カロフィルム油、パーム油、パールリーム油、コーン油、ヒマワリ油、あんず油、アボカド油、ホホバ油、オリーブ油、穀物胚芽油、ラノリン酸のエステル、オレイン酸のエステル、ラウリン酸のエステル、ステアリン酸のエステル、脂肪族エステル、高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸で変性されたポリシロキサン、脂肪族アルコールで変性されたポリシロキサン、ポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサンなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。更に、好ましい分散流体206としては、アルキル末端ポリエチレングリコールが挙げられるが、これらに限定されない。非限定的な例として、分散媒は、シリコーン油及びアルキル末端ポリエチレングリコールを含み得る。
分散媒と分散流体との重量比は、約1:3~約10:1(又は約1:2~約5:1、又は約1:1~約3:1)であり得る。理論に束縛されるものではないが、より高い濃度の分散流体によって、より小さい直径の粒子を得ることができると考えられる。他の条件(例えば、各流体の粘度、温度、混合速度など)は、より小さい直径の粒子を生成する際に役割を果たし得ることができるが、約1:3~約3:1の分散媒と分散流体との重量比は、より小さい直径の粒子を生成するために好適であり得る。
分散流体と熱可塑性ポリエステルとの重量比は、約1:5~約10:1(又は約1:3~約1:1、又は約1:2~約3:1、又は約1:1~約5:1、又は約3:1~約10:1)であり得る。理論に束縛されるものではないが、より高い濃度の熱可塑性ポリエステルによって、より小さい直径の粒子をもたらし得ると考えられる。他の条件(例えば、各流体の粘度、温度、混合速度など)は、より小さい直径の粒子を生成する際に役割を果たし得るが、約1:5~約2:1の分散流体と熱可塑性ポリエステルとの重量比は、より小さい直径の粒子を生成するために好適であり得る。
分散媒204は、ポリマー202と分散媒204と分散流体206との組み合わせの約40重量%~約95重量%(又は約75重量%~約95重量%、又は約70重量%~約90重量%、又は約55重量%~約80重量%、又は約50重量%~約75重量%、又は約40重量%~約60重量%)で混合物210中に存在し得る。分散流体204は、ポリマー202と分散媒204と分散流体206との組み合わせの約5重量%~約40重量%(又は約5重量%~約15重量%、又は約10重量%~約25重量%、又は約15重量%~約30重量%、又は約20重量%~約40重量%)で混合物210中に存在し得る。
場合によっては、分散媒204は、約0.6g/cm~約1.5g/cmの密度を有し得、分散流体206は、約0.6g/cm~約1.5g/cmの密度を有し得、ポリマー202は、約0.7g/cm~約1.7g/cmの密度を有し、ポリマーは、分散媒及び/又は分散流体の密度と同様の、これらよりも低い、又はこれらよりも高い密度を有する。
乳化安定剤は、本開示の方法及び組成物に使用することができ、ナノ粒子(例えば、酸化物ナノ粒子、カーボンブラック、ポリマーナノ粒子、及びこれらの組み合わせ)、界面活性剤など、並びにこれらの任意の組み合わせを含み得る。
酸化物ナノ粒子は、金属酸化物ナノ粒子、非金属酸化物ナノ粒子、又はこれらの混合物であってもよい。酸化物ナノ粒子の例としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、酸化鉄、酸化銅、酸化スズ、酸化ホウ素、酸化セリウム、酸化タリウム、酸化タングステンなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、及びアルミノホウケイ酸塩のような混合された金属酸化物及び/又は非金属酸化物もまた、金属酸化物という用語に含まれる。酸化物ナノ粒子は、親水性であっても又は疎水性であってもよく、天然の粒子であっても又は粒子の表面処理の結果であってもよい。例えば、ジメチルシリル、トリメチルシリルなどのような疎水性表面処理を有するシリカナノ粒子が本開示の方法及び組成物に使用されてもよい。加えて、メタクリレート官能基のような機能的な表面処理を施したシリカが、本開示の方法及び組成物に使用されてもよい。非官能化酸化物ナノ粒子もまた同様に、使用に好適であり得る。
市販で入手可能なシリカナノ粒子の例としては、Evonikから入手可能なAEROSIL(商標)粒子(例えば、AEROSIL(商標)R812S(疎水変性表面及び260±30m/gのBET表面積を有する約7nm平均直径のシリカナノ粒子)、AEROSIL(商標)RX50(疎水変性表面及び35±10m/gのBET表面積を有する約40nm平均直径シリカナノ粒子)、AEROSIL(商標)380(親水変性表面及び380±30m/gのBET表面積を有するシリカナノ粒子)など、並びにこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
カーボンブラックは、本明細書に開示される組成物及び方法において乳化安定剤として存在し得る別の種類のナノ粒子である。様々な等級のカーボンブラックが当業者に馴染みのあるものであり、そのうちのいずれかが本明細書で使用され得る。赤外線を吸収することができる他のナノ粒子が同様に使用されてもよい。
ポリマーナノ粒子は、本明細書の開示において乳化安定剤として存在し得る別の種類のナノ粒子である。好適なポリマーナノ粒子は、本明細書内の開示による溶融乳化によって処理されたときに溶融しないように、熱硬化性である及び/又は架橋されている1つ以上のポリマーを含んでもよい。高い融点又は分解点を有する高分子量熱可塑性ポリマーは、同様に、好適なポリマーナノ粒子乳化安定剤を含んでもよい。
ナノ粒子は、約1nm~約500nm(又は約10nm~約150nm、又は約25nm~約100nm、又は約100nm~約250nm、又は約250nm~約500nm)の平均直径(体積に基づくD50)を有し得る。
ナノ粒子は、約10m/g~約500m/g(又は約10m/g~約150m/g、又は約25m/g~約100m/g、又は約100m/g~約250m/g、又は250m/g~約500m/g)のBET表面積を有し得る。
ナノ粒子は、ポリマー202の重量に基づいて、約0.01重量%~約10重量%(又は約0.01重量%~約1重量%、又は約0.1重量%~約3重量%、又は約1重量%~約5重量%、又は約5重量%~約10重量%)の濃度で混合物210中に含まれ得る。
界面活性剤は、アニオン性、カオチン性、非イオン性、又は双極性イオン性であり得る。界面活性剤の例としては、ドデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ソルビタン、ポリ[ジメチルシロキサン-コ-[3-(2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ)プロピルメチルシロキサン]、ドキュセートナトリウム(ナトリウム1,4-ビス(2-エチルヘキソキシ)-1,4-ジオキソブタン-2-スルホネート)など、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。市販で入手可能な界面活性剤の例としては、CALFAX(商標)DB-45(ドデシルジフェニルオキシドジスルホン酸ナトリウム、Pilot Chemicalsから入手可能)、SPAN(登録商標)80(ソルビタンマレエート非イオン性界面活性剤)、MERPOL(商標)界面活性剤(Stepan Companyから入手可能)、TERGITOL(商標)TMN-6(水溶性非イオン性界面活性剤、DOWから入手可能)、TRITON(登録商標)X-100(オクチルフェノールエトキシレート、SigmaAldrichから入手可能な)、IGEPAL(商標)CA-520(ポリオキシエチレン(5)イソオクチルフェニルエーテル、SigmaAldrichから入手可能)、BRIJ(商標)S10(ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル、SigmaAldrichから入手可能)など、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
界面活性剤は、ポリマー202の重量に基づいて、約0.01重量%~約10重量%(又は約0.01重量%~約1重量%、又は約0.5重量%~約2重量%、又は約1重量%~約3重量%、又は約2重量%~約5重量%、又は約5重量%~約10重量%)の濃度で混合物210中に含まれ得る。代替的に、混合物210は、界面活性剤を含まなくても(又は不在であっても)よい。
ナノ粒子対界面活性剤の重量比は、約1:10~約10:1(又は約1:10~約1:1、又は約1:5~約5:1、又は約1:1~約10:1)であってもよい。
上で説明されるように、構成成分202、204、及び206、並びに乳化安定剤(使用される場合)は、任意の順序で添加することができ、構成成分202と204と206とを組み合わせるプロセス208中、混合及び/又は加熱を含む。例えば、分散流体206は、ポリマー202及び乳化安定剤を添加する前に、任意選択的に、当該分散液を加熱しながら分散媒204中に最初に分散され得る。別の非限定的な例では、ポリマー202を加熱して、分散媒204、分散流体106、及び乳化安定剤が一緒に又は連続して添加されるポリマー溶融物を生成することができる。更に別の非限定的な例では、分散流体206及び分散媒204は、ポリマー202の融点又は軟化温度よりも高い温度で、及び分散流体206中にポリマー溶融物を分散させるのに十分に足る剪断速度で、混合することができる。次いで、乳化安定剤を添加して、混合物210を形成し、設定された期間に好適なプロセス条件で、維持することができる。
構成成分202、204、及び206と乳化安定剤(使用される場合)とを任意の組み合わせで組み合わせること208は、処理212に使用される混合装置及び/又は別の好適な容器内で行うことができる。非限定的な例として、ポリマー202は、処理212に使用される混合装置内のポリマー202の融点又は軟化温度よりも高い温度まで加熱されてもよく、分散流体206は、別の容器内の分散媒204中に分散されてもよい。次いで、当該分散液は、処理212に使用される混合装置内のポリマー202の溶融物に添加され得る。
溶融乳化物214を生成するための処理212に使用される混合装置は、溶融乳化物214をポリマー202の融点又は軟化温度よりも高い温度に維持し、分散流体206中のポリマー溶融物を液滴として分散させるのに十分な剪断速度を適用することが可能であるべきである。
溶融乳化物214を生成するために処理212に使用される混合装置の例としては、押し出し機(例えば、連続押し出し機、バッチ押し出し機など)、撹拌反応器、ブレンダ、インラインホモジナイザシステムを備える反応器など、及びそこから派生する装置が挙げられるが、これらに限定されない。
設定された期間に好適なプロセス条件(例えば、温度、剪断速度など)での処理212及び溶融乳化物214の形成。
処理212及び溶融乳化物214の形成の温度は、ポリマー202の融点又は軟化温度よりも高く、混合物210中の任意の構成成分202、204、及び206の分解温度未満であるべきである。例えば、処理212及び溶融乳化物214の形成の温度は、処理212の、及び溶融乳化物214を形成する温度が混合物210中の任意の構成成分202、204、及び206の分解温度未満であるように提供される場合、ポリマー202の融点又は軟化温度よりも約1℃~約50℃(又は約1℃~約25℃、又は約5℃~約30℃、又は約20℃~約50℃)高くあり得る。
処理212及び溶融乳化物214の形成の剪断速度は、分散流体206中のポリマー溶融物を液滴として分散させるのに十分に高くあるべきである。当該液滴は、約1000μm以下(又は約1μm~約1000μm、又は約1μm~約50μm、又は約10μm~約100μm、又は約10μm~約250μm、又は約50μm~約500μm、又は約250μm~約750μm、又は約500μm~約1000μm)の直径を有する液滴を含むべきである。
処理212及び溶融乳化物214の形成の当該温度及び剪断速度を維持するための時間は、10秒~18時間以上(又は10秒~30分、又は5分~1時間、又は15分~2時間、又は1時間~6時間、又は3時間~18時間)であってもよい。理論に束縛されるものではないが、液滴直径の定常状態には、処理212が停止され得る時点で到達すると考えられる。その時間は、とりわけ、温度、剪断速度、ポリマー202組成、分散媒204組成、分散流体206組成、及び乳化安定剤組成に依存し得る。
溶融乳化物214は、その後冷却216されてもよい。冷却216は低速(例えば、周囲条件下で溶融乳化物を冷却することを可能にする)から高速(例えば、急冷)であり得る。例えば、冷却速度は、約10℃/時間~約100℃/秒から急冷(例えばドライアイス)によりほぼ瞬時(又は約10℃/時間~約60℃/時間、又は約0.5℃/分~約20℃/分、又は約1℃/分~約5℃/分、又は約10℃/分~約60℃/分、又は約0.5℃/秒~約10℃/秒、又は約10℃/秒~約100℃/秒)の範囲であってもよい。
冷却中、剪断力はほとんど又は全く溶融乳化物214に適用されなくてもよい。場合によっては、加熱中に適用される剪断力が冷却中に適用されてもよい。
溶融乳化物214を冷却216することから得られる冷却混合物218は、固化ポリマー粒子222(又は単純にポリマー粒子)及び他の構成成分224(例えば、分散媒204、分散流体206、過剰な乳化安定剤など)を含む。ポリマー粒子は、分散媒中に分散され得るか、又は分散媒中に沈降し得る。
次いで、冷却混合物218は、他の構成成分224から別個のポリマー粒子222(又は単純にポリマー粒子222)へと処理220され得る。好適な処理としては、洗浄、濾過、遠心分離、デカントなど、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
ポリマー粒子222を洗浄するために使用される溶媒は、一般に、(a)分散媒204及び/又は分散流体206と混和性、並びに(b)ポリマー202と非反応性(例えば、非膨潤性及び非溶解性)であるべきである。溶媒の選択は、とりわけ、分散媒の組成、分散流体の組成、及びポリマー202の組成に依存する。
溶媒の例としては、炭化水素溶媒(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、デカン、ドデカン、トリデカン、及びテトラデカン)、芳香族炭化水素溶媒(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、2-メチルナフタレン、及びクレゾール)、エーテル溶媒(例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、及びジオキサン)、ケトン溶媒(例えば、アセトン及びメチルエチルケトン)、アルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、及びn-プロパノール)、エステル溶媒(例えば、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、及び酪酸ブチル)、ハロゲン化溶媒(例えば、クロロホルム、ブロモフォーム、1,2-ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、四塩化炭素、クロロベンゼン、及びヘキサフルオロイソプロパノール)、水など、並びにこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
溶媒は、空気乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥、凍結乾燥、又はこれらの混成などの適切な方法を使用した乾燥によって、ポリマー粒子222から除去され得る。加熱は、好ましくは、ポリマーのガラス転移点よりも低い温度(例えば、約50℃~約150℃)で実行することができる。
他の構成成分224から分離した後のポリマー粒子222は、任意選択的に、精製ポリマー粒子228を生成するために更に分類されてもよい。例えば、粒径分布を狭くする(又は直径スパンを低減する)ために、ポリマー粒子222は、約10μm~約250μm(又は約10μm~約100μm、又は約50μm~約200μm、又は約150μm~約250μm)の孔径を有するふるいを通過させることができる。
精製技法の別の例では、ポリマー粒子222は、ポリマー粒子222の表面に会合するナノ粒子の実質的に全てを維持しながら、水で洗浄して界面活性剤を除去してもよい。精製技法の更に別の例では、ポリマー粒子222を添加剤とブレンドして、所望の最終生成物を達成してもよい。明確にするために、このような添加剤は、粒子が固化した後に本明細書に記載の方法から得られた粒子222又は他の粒子とブレンドされるため、このような添加剤は、本明細書では「外部添加剤」と称される。外部添加剤の例としては、流動助剤、他のポリマー粒子、充填剤など、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられる。
場合によっては、ポリマー粒子222を作製する際に使用される界面活性剤は、下流用途においては望ましくない場合がある。したがって、精製技法の更に別の例としては、ポリマー粒子222からの界面活性剤の少なくとも実質的な除去(例えば、洗浄及び/又は熱分解による)が挙げられ得る。
ポリマー粒子222及び/又は精製ポリマー粒子228(粒子222/228と称される)は、組成、物理的構造などを特徴とし得る。
上で説明されるように、乳化安定剤は、ポリマー溶融物と分散媒との間の界面にある。結果として、混合物が冷却されると、乳化安定剤は、当該界面に、又はその付近に留まる。したがって、粒子222/228の構造は、一般に、(a)粒子222/228の外側表面上に分散された及び/又は(b)粒子222/228の外側部分(例えば、外側の1体積%)内に埋め込まれた乳化安定剤を含む。
更に、ポリマー溶融物液滴の内部に空隙が形成される場合、乳化安定剤は、一般に、空隙の内部とポリマーとの間の界面にある(及び/又はそこに埋め込まれる)べきである。空隙は、一般に、ポリマーを含有していない。むしろ、空隙は、例えば、分散媒、空気を含むか、又は空っぽであり得る。粒子222/228は、粒子222/228の約5重量%以下(又は約0.001重量%~約5重量%、又は約0.001重量%~約0.1重量%、又は約0.01重量%~約0.5重量%、又は約0.1重量%~約2重量%、又は約1重量%~約5重量%)で分散媒を含み得る。
ポリマー202は、粒子222/228の約90重量%~約99.5重量%(又は約90重量%~約95重量%、又は約92重量%~約97重量%、又は約95重量%~約99.5重量%)で粒子222/228中に存在し得る。
乳化安定剤は、使用される場合、粒子222/228の約10重量%以下(又は約0.01重量%~約10重量%、又は約0.01重量%~約1重量%、又は約0.5重量%~約5重量%、又は約3重量%~約7重量%、又は約5重量%~約10重量%)で粒子222/228中に存在し得る。界面活性剤又は別の乳化安定剤を少なくとも実質的に除去するために精製された場合、乳化安定剤206は、0.01重量%未満(又は0重量%~約0.01重量%、又は0重量%~0.001重量%)で粒子228中に存在し得る。
本明細書の開示に従ってポリマー微粒子を形成する際、シリカナノ粒子などのナノ粒子の少なくとも一部分は、ポリマー微粒子の外側表面上にコーティングとして配置され得る。界面活性剤の少なくとも一部分は、使用される場合、同様に外側表面に会合し得る。コーティングは、外側表面上に実質的に均一に配置され得る。コーティングに関して本明細書で使用するとき、「実質的に均一」という用語は、コーティング組成物(例えば、ナノ粒子及び/又は界面活性剤)、特に外側表面全体によって被覆された表面位置における一定のコーティング厚さを指す。乳化安定剤206は、粒子222/228の表面積の少なくとも5%(又は約5%~約100%、又は約5%~約25%、又は約20%~約50%、又は約40%~約70%、又は約50%~約80%、又は約60%~約90%、又は約70%~約100%)を被覆するコーティングを形成し得る。界面活性剤又は別の乳化安定剤を少なくとも実質的に除去するために精製された場合、乳化安定剤206は、粒子228の表面積の25%未満(又は0%~約25%、又は約0.1%~約5%、又は約0.1%~約1%、又は約1%~約5%、又は約1%~約10%、又は約5%~約15%、又は約10%~約25%)で粒子228中に存在し得る。粒子222/228の外側表面上の乳化安定剤206の被覆率は、走査型電子顕微鏡画像(SEM顕微鏡写真)の画像解析を使用して決定することができる。乳化安定剤206は、粒子222/228の表面積の少なくとも5%(又は約5%~約100%、又は約5%~約25%、又は約20%~約50%、又は約40%~約70%、又は約50%~約80%、又は約60%~約90%、又は約70%~約100%)を被覆するコーティングを形成し得る。界面活性剤又は別の乳化安定剤を少なくとも実質的に除去するために精製された場合、乳化安定剤206は、粒子228の表面積の25%未満(又は0%~約25%、又は約0.1%~約5%、又は約0.1%~約1%、又は約1%~約5%、又は約1%~約10%、又は約5%~約15%、又は約10%~約25%)で粒子228中に存在し得る。粒子222/228の外側表面上の乳化安定剤206の被覆率は、SEM顕微鏡写真の画像解析を使用して決定され得る。
粒子222/228は、約0.1μm~約125μm(又は約0.1μm~約5μm、約1μm~約10μm、約5μm~約30μm、又は約1μm~約25μm、又は約25μm~約75μm、又は約50μm~約85μm、又は約75μm~約125μm)のD10と、約0.5μm~約200μm(又は約0.5μm~約10μm、又は約5μm~約50μm、又は約30μm~約100μm、又は約30μm~約70μm、又は約25μm~約50μm、又は約50μm~約100μm、又は約75μm~約150μm、又は約100μm~約200μm)のD50と、約3μm~約300μm(又は約3μm~約15μm、又は約10μm~約50μm、又は約25μm~約75μm、又は約70μm~約200μm、又は約60μm~約150μm、又は約150μm~約300μm)のD90と、を有し得、D10<D50<D90である。粒子222/228はまた、約0.4~約3(又は約0.6~約2、又は約0.4~約1.5、又は約1~約3)の直径スパンを有し得る。限定するものではないが、1.0以上の直径スパン値は、広いとみなされ、0.75以下の直径スパン値は、狭いとみなされる。例えば、粒子222/228は、約5μm~約30μmのD10、約30μm~約100μmのD50、及び約70μm~約120μmのD90を有し得、D10<D50<D90である。当該粒子222/228は、約0.5~約2.5の直径スパンを有し得る。
粒子222/228は、約0.7以上(又は約0.7~約0.95、又は約0.90~約1.0、又は約0.93~約0.99、又は約0.95~約0.99、又は約0.97~約0.99、又は約0.98~1.0)の円形度を有し得る。
粒子222/228は、約20°~約45°(又は約20°~約30°、又は約25°~約35°、又は約30°~約40°、又は約35°~約45°)の安息角を有し得る。
粒子222/228は、約1.0~約1.5(又は約1.0~約1.2、又は約1.1~約1.3、又は約1.2~約1.35、又は約1.3~約1.5)のハウスナー比を有し得る。
粒子222/228は、約0.3g/cm~約0.8g/cm(又は約0.3g/cm~約0.6g/cm、又は約0.4g/cm~約0.7g/cm、又は約0.5g/cm~約0.6g/cm、又は約0.5g/cm~約0.8g/cm)の嵩密度を有し得る。
処理212の温度及び剪断速度、並びに構成成分202、204、及び206の組成及び相対濃度に応じて、粒子222/228を構成する構造の異なる形状が観察されている。典型的には、粒子222/228は、実質的に球状の粒子(約0.97以上の円形度を有する)を含む。しかしながら、粒子222/228には、ディスク構造及び細長い構造を含む他の構造が観察されている。したがって、粒子222/228は、(a)0.97以上の円形度を有する実質的に球状の粒子、(b)約2~約10のアスペクト比を有するディスク構造、及び(c)10以上のアスペクト比を有する細長い構造のうちの1つ以上を含み得る。(a)、(b)、及び(c)構造の各々は、(a)、(b)、及び(c)構造の外側表面上に分散された乳化安定剤、並びに/又は(a)、(b)、及び(c)構造の外側部分に埋め込まれた乳化安定剤を有する。(a)、(b)、及び(c)構造のうちの少なくともいくつかは、凝集し得る。例えば、(c)の細長い構造は、(a)の実質的に球状の粒子の表面上に位置し得る。
粒子222/228は、ポリマー202(熱可塑性ポリエステル、及び任意選択的に、1つ以上の追加の熱可塑性ポリマーを含む)の焼結期の10℃以内、好ましくは5℃以内である焼結期を有し得る。ここでも、ポリエステルは、特に溶融乳化プロセスの温度で、加水分解の影響を受けやすい。
熱可塑性ポリエステルを含むポリマー粒子の用途
熱可塑性ポリエステル、及び任意選択的に、1つ以上の追加の熱可塑性ポリマーを含む本明細書に記載のポリマー粒子は、3D印刷プロセス、特に微粒子の固結化を促進するために選択的レーザ焼結を採用するものを利用してもよい。本開示のポリマー粒子は、市販されているものなどの不規則的な形状又はより広い粒子分布を有するポリマー微粒子にわたって有利な特性を示し得る。非限定的な例では、本開示のポリマー粒子は、より低いレーザ出力で固結化され得、3D印刷により生成された物体内の空隙形成の程度を減少させることができる。
本開示の3D印刷プロセスは、本開示のポリマー粒子を特定の形状内の表面上に堆積させることと、堆積されると、固結された本体が固結された後に約1%以下の空隙率を有するように、ポリマー粒子の少なくとも一部分を加熱してその固結化を促進し、固結された本体(物体)を形成することと、を含み得る。例えば、ポリマー粒子の加熱及び固結化は、加熱及び固結化が選択的レーザ焼結によって実施されるように、レーザを採用する3D印刷装置内で実施され得る。
本明細書に開示されたポリマー粒子のいずれも、3D印刷に好適な組成物中に配合されてもよい。ポリマー微粒子の組成及び種類の選択は、選択的レーザ焼結に使用されるレーザ出力、生成される物体の種類、及び物体のための意図される使用条件などであるが、これらに限定されない様々な要因に基づいてもよい。
本開示のポリマー粒子を使用して3D印刷され得る物体の例としては、容器(例えば、食品、飲料、化粧品、パーソナルケア組成物、医薬品など)、靴底、玩具、家具部品及び装飾用の家庭用物品、プラスチックギア、ねじ、ナット、ボルト、ケーブルタイ、自動車部品、医療用品目、プロテーゼ、整形外科用インプラント、航空宇宙/航空機の関連部品、教育における学習を補助するアーチファクトの生成、手術を補助するための3D生体モデル、ロボット工学、バイオメディカルデバイス(装具)、家庭用電化製品、歯科、電子機器、スポーツ用品などが挙げられるが、これらに限定されない。
本開示の微粒子についての他の用途としては、塗料及び粉末コーティング、インクジェット材料及び電子写真トナーなどの充填剤としての使用が挙げられ得るが、これらに限定されない。場合によっては、微粒子は、他の当該用途において有用であるための直径及びスパンのような他の好ましい特徴を有し得る。

第1節.方法であって、(a)約7MPa0.5以下の極性ハンセン溶解度パラメータ(d)を有する分散媒を含む連続相と、(b)約8MPa0.5以上のdを有する分散流体を含む分散相と、(c)熱可塑性ポリエステルを含む内相と、を含む、溶融乳化物を、熱可塑性ポリエステルの融点又は軟化温度よりも高い温度で、及び分散相中に熱可塑性ポリエステルを分散させるのに十分高い剪断速度で混合することと、熱可塑性ポリエステルの融点又は軟化温度未満まで溶融乳化物を冷却して、熱可塑性ポリエステルを含む固化粒子を形成することと、を含む、方法。
第2節.混合の温度が、約200℃~約320℃である、第1節に記載の方法。
第3節.冷却が、160℃未満の温度までである、第1節に記載の方法。
第4節.分散媒が、シリコーン油、フッ素化シリコーン油、ペルフッ素化シリコーン油、パラフィン、液体石油ゼリー、ミンク油、タートル油、大豆油、ペルヒドロスクアレン、甘扁桃油、カロフィルム油、パーム油、パールリーム油、グレープシード油、ゴマ油、コーン油、菜種油、ヒマワリ油、綿実油、あんず油、ヒマシ油、アボカド油、ホホバ油、オリーブ油、穀物胚芽油、ラノリン酸のエステル、オレイン酸のエステル、ラウリン酸のエステル、ステアリン酸のエステル、脂肪族エステル、高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸で変性されたポリシロキサン、脂肪族アルコールで変性されたポリシロキサン、ポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、第1節に記載の方法。
第5節.分散流体が、ポリエチレングリコール、アルキル末端ポリエチレングリコール(例えば、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(TDG)のようなC1~C4末端アルキル基)、ラノリン酸のエステル、オレイン酸のエステル、ラウリン酸のエステル、ステアリン酸のエステル、脂肪族エステル、高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸で変性されたポリシロキサン、脂肪族アルコールで変性されたポリシロキサン、ポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、第1節に記載の方法。
第6節.分散媒が、シリコーン油を含み、分散流体が、アルキル末端ポリエチレングリコールを含む、第1節に記載の方法。
第7節.分散媒と分散流体との重量比が、約1:3~約100:1である、第1節に記載の方法。
第8節.熱可塑性ポリエステルが、固化粒子の90重量%~99.5重量%で存在する、第1節に記載の方法。
第9節.混合物が、乳化安定剤を更に含む、第1節に記載の方法。
第10節.乳化安定剤が、固化粒子の表面と会合されている、第9節に記載の方法。
第11節.乳化安定剤の少なくとも一部分が、固化粒子の表面に埋め込まれている、第10節に記載の方法。
第12節.乳化安定剤が、ナノ粒子を含む、第9節に記載の方法。
第13節.固化粒子が、空隙/熱可塑性ポリエステル界面において乳化安定剤を含む空隙を有する、第9節に記載の方法。
第14節.固化粒子が、焼結期を有し、熱可塑性ポリエステルの焼結期の5℃以内である、第1節に記載の方法。
第15節.固化粒子が、約0.1μm~約125μmのD10と、約0.5μm~約200μmのD50と、約3μm~約300μmのD90と、を有し、D10<D50<D90である、第1節に記載の方法。
第16節.固化粒子が、約0.4~約3の直径スパンを有する、第15節に記載の方法。
第17節.固化粒子が、約0.5μm~約5μmのD10と、約0.5μm~約10μmのD50と、約3μm~約15μmのD90と、を有し、D10<D50<D90である、第1節に記載の方法。
第18節.固化粒子が、約1μm~約50μmのD10と、約25μm~約100μmのD50と、約60μm~約300μmのD90と、を有し、D10<D50<D90である、第1節に記載の方法。
第19節.固化粒子が、約5μm~約30μmのD10と、約30μm~約100μmのD50と、約70μm~約120μmのD90と、約0.5~約2.5の直径スパンと、を有し、D10<D50<D90である、第1節に記載の方法。
第20節.混合が、押し出し機内で行われる、第1節に記載の方法。
第21節.混合が、不活性ガス環境下の撹拌反応器内で行われる、第1節に記載の方法。
第22節.固化粒子が、約0.90~約1.0の円形度を有する、第1節に記載の方法。
第23節.固化粒子が、約1.0~約1.5のハウスナー比を有する、第1節に記載の組成物。
第24節.熱可塑性ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、第1節に記載の方法。
第25節.混合物が、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエテン、ポリエステル(例えば、ポリ乳酸)、ポリエーテル、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリフェニレンスルフィド、ビニルポリマー、ポリアリーレンエーテル、ポリアリーレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアミド-イミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルブロック及びポリアミドブロック(PEBA又はポリエーテルブロックアミド)を含むコポリマー、グラフト化又は非グラフト化熱可塑性ポリオレフィン、官能化又は非官能化エチレン/ビニルモノマーポリマー、官能化又は非官能化エチレン/アルキル(メタ)アクリレート、官能化又は非官能化(メタ)アクリル酸ポリマー、官能化又は非官能化エチレン/ビニルモノマー/アルキル(メタ)アクリレートターポリマー、エチレン/ビニルモノマー/カルボニルターポリマー、エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/カルボニルターポリマー、メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン(MBS)型コア-シェルポリマー、ポリスチレン-ブロック-ポリブタジエン-ブロック-ポリ(メチルメタクリレート)(SBM)ブロックターポリマー、塩素化又はクロロスルホン化ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フェノール樹脂、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン系ブロックコポリマー、ポリアクリロニトリル、シリコーン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される熱可塑性ポリマーを更に含む、第1節に記載の方法。
第26節.分散媒と分散流体との重量比が、約1:3~約10:1(又は約1:2~約5:1、又は約1:1~約3:1)である、第1節に記載の方法。
第27節.分散媒と分散流体との重量比が、約1:3~約3:1である、第1節に記載の方法。
第28節.分散流体対熱可塑性ポリエステルの重量比が、約1:5~約10:1(又は約1:3~約1:1、又は約1:2~約3:1、又は約1:1~約5:1、又は約3:1~約10:1)である、第1節に記載の方法。
第29節.分散流体対熱可塑性ポリエステルの重量比が、約1:5~約2:1である、第1節に記載の方法。
第29.5節.第1節に記載の方法によって生成された固化粒子。
第30節.組成物であって、熱可塑性ポリエステルを含む粒子を含み、粒子が、熱可塑性ポリエステルの焼結期の5℃以内である焼結期を有する、組成物。
第31節.粒子が、粒子の外側表面に会合されている乳化安定剤を更に含む、第30節に記載の組成物。
第32節.乳化安定剤が、ナノ粒子を含み、ナノ粒子のうちの少なくともいくつかが、粒子の外側表面に埋め込まれている、第31節に記載の組成物。
第33節.粒子のうちの少なくともいくつかが、空隙/熱可塑性ポリマーの界面に乳化安定剤を含む空隙を有する、第31節に記載の組成物。
第34節.乳化安定剤が、粒子の表面の少なくとも50%を被覆するコーティングを形成する、第31節に記載の組成物。
第35節.熱可塑性ポリエステルが、粒子の90重量%~99.5重量%で存在する、第30節に記載の組成物。
第36節.固化粒子が、約0.1μm~約125μmのD10と、約0.5μm~約200μmのD50と、約3μm~約300μmのD90と、を有し、D10<D50<D90である、第30節に記載の組成物。
第37節.固化粒子が、約0.4~約3の直径スパンを有する、第36節に記載の組成物。
第38節.固化粒子が、約0.5μm~約5μmのD10と、約0.5μm~約10μmのD50と、約3μm~約15μmのD90と、を有し、D10<D50<D90である、第30節又は第31節又は第32節又は第33節又は第34節又は第35節に記載の組成物。
第39節.固化粒子が、約1μm~約50μmのD10と、約25μm~約100μmのD50と、約60μm~約300μmのD90と、を有し、D10<D50<D90である、第30節に記載の組成物。
第40節.固化粒子が、約5μm~約30μmのD10と、約30μm~約100μmのD50と、約70μm~約120μmのD90と、約0.5~約2.5の直径スパンと、を有し、D10<D50<D90である、第30節に記載の組成物。
第41節.粒子が、約1.0~約1.5のハウスナー比を有する、第30節に記載の組成物。
第42節.熱可塑性ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、第30節に記載の組成物。
第43節.粒子が、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエテン、ポリエステル(例えば、ポリ乳酸)、ポリエーテル、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリフェニレンスルフィド、ビニルポリマー、ポリアリーレンエーテル、ポリアリーレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルブロック及びポリアミドブロック(PEBA又はポリエーテルブロックアミド)を含むコポリマー、グラフト化又は非グラフト化熱可塑性ポリオレフィン、官能化又は非官能化エチレン/ビニルモノマーポリマー、官能化又は非官能化エチレン/アルキル(メタ)アクリレート、官能化又は非官能化(メタ)アクリル酸ポリマー、官能化又は非官能化エチレン/ビニルモノマー/アルキル(メタ)アクリレートターポリマー、エチレン/ビニルモノマー/カルボニルターポリマー、エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/カルボニルターポリマー、メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン(MBS)型コア-シェルポリマー、ポリスチレン-ブロック-ポリブタジエン-ブロック-ポリ(メチルメタクリレート)(SBM)ブロックターポリマー、塩素化又はクロロスルホン化ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フェノール樹脂、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン系ブロックコポリマー、ポリアクリロニトリル、シリコーン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される熱可塑性ポリマーを更に含む、第30節に記載の組成物。
別途記載のない限り、本明細書及び関連する特許請求の範囲で使用される成分の量、分子量などの特性、プロセス条件などを表す全ての数字は、あらゆる場合において、「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本発明の実施形態によって得ることが求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。少なくとも、請求項の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではなく、それぞれの数値パラメータは、報告された有効数字の数に照らして、通常の四捨五入法を適用することによって解釈されるべきである。
本明細書に開示される本発明の実施形態を組み込む1つ以上の例示的実施形態が、本明細書に提示される。明確にするために、物理的実装の全ての特徴は、本出願に記載又は表示されていない。本発明の実施形態を組み込む物理的実施形態の開発において、実装によって、また時によって異なる、システム関連、ビジネス関連、政府関連、及び他の制約を伴うコンプライアンスなどの開発者の目標を達成するために、数多くの実装固有の決定がなされなければならないことが理解される。開発者の努力は時間がかかる場合があるが、それにもかかわらず、そのような努力は当業者にとって日常的な作業であり、本開示の利益を得るものとなるであろう。
組成物及び方法は、様々な構成成分又は工程を「含む(comprising)」という用語で本明細書に記載されているが、組成物及び方法はまた、様々な構成成分及び工程「から本質的になる」又は「からなる」可能性がある。
本発明の実施形態のより良好な理解を容易にするために、好ましい又は代表的実施形態の以下の実施例が与えられる。以下の実施例は、本発明の範囲を限定又は定義するように読まれるべきではない。
実施例1.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した100mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する14.97gのPDMS油(Clearco Incから)及び5.15gのテトラエチレングリコールジメチルエーテル(TGD)(Sigma Aldrichから)を充填した。ゆっくりとしたN流下で、350rpmで撹拌しながら、混合物を250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、350rpmで撹拌しながら、10.02のポリブチレンテレフタレート(PBT)ペレット(溶融粘度6,000p、Scientific Polymer Inc.から)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の重量比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で1時間、600rpmで撹拌し、次いで、熱いペーストを酸素から離してTGDの自己発火を回避したまま、ドライアイス中に放出した。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回実行した。PBT球状粒子が、平均サイズ30~40μmで得られた。図3Aは、実施例1の粒子の光学顕微鏡写真である。
実施例2.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した500mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する150.0gのPDMS油及び50.0gのTGDを充填し、ゆっくりとしたN2流下で、350rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、350rpmで撹拌しながら、100.0のPBTペレット(溶融粘度6,000p)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で1時間、600rpmで撹拌し、次いで、熱いペーストを酸素から離してTGDの自己発火を回避したまま、ドライアイス中に放出した。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンによる3回の洗浄/濾過により除去した。PBT球状粒子が、平均サイズ100~150μmで得られた。図3Bは、実施例2の粒子の光学顕微鏡写真である。
実施例3.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した100mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する15.05gのPDMS油及び5.30gのTGDを充填し、ゆっくりとしたN流下で、300rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、300rpmで撹拌しながら、10.02のPBTペレット(溶融粘度6,000p)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で1時間、400rpmで撹拌した。次いで、0.05g(PBT含有量の0.5重量%)のAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤(Evonikから)を添加し、250℃で15分間、500rpmで撹拌した。最終生成物を200℃まで冷却し、ドライアイス中に放出した。この温度では、放出を安全に行うことができる。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回実行した。PBT球状粒子が、平均サイズ30~40μmで得られた。焼結期[(Tm-TC)オンセット]は、26℃であり、(Tm-Tc)は、38.4℃であった。図3Cは、実施例3の粒子の光学顕微鏡写真である。図4Aは、実施例3の粒子の走査型電子顕微鏡写真である。図5Aは、図5Cに例示するPBT出発材料からこれらの焼結期が大幅に変化しないことを例示する、実施例3の粒子の示差走査熱量測定サーモグラフである。
実施例4.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した500mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する75.38gのPDMS油及び25.58gのTGDを充填し、ゆっくりとしたN流下で、300rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、300rpmで撹拌しながら、50.03のPBTペレット(溶融粘度6,000p)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で85分間、400rpmで撹拌した。次いで、0.28g(PBT含有量の0.5重量%)のAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤を添加し、250℃で30分間、500rpmで撹拌した。最終生成物を200℃まで冷却し、ドライアイス中に放出した。この温度では、放出を安全に行うことができる。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回実行した。PBT球状粒子が、平均サイズ30~40μmで得られた。焼結期[(Tm-TC)オンセット]は、17.9℃であり、(Tm-Tc)は、30.5℃であった。図3Dは、実施例4の粒子の光学顕微鏡写真である。図4Bは、実施例4の粒子の走査型電子顕微鏡写真である。図5Bは、図5Cに例示するPBT出発材料からこれらの焼結期が大幅に変化しないことを例示する、実施例4の粒子の示差走査熱量測定サーモグラフである。図6Aは、サイズ統計を含む、実施例4についての粒径分布のプロットである。
実施例5.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した500mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する75.55gのPDMS油及び25.42gのTGDを充填し、ゆっくりとしたN流下で、350rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、350rpmで撹拌しながら、50.07のPBTペレット(溶融粘度6,000p)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で85分間、500rpmで撹拌した。次いで、0.28g(PBT含有量の0.5重量%)のAEROSIL(商標)RX50シリカ添加剤(Evonikから)を添加し、250℃で30分間、500rpmで撹拌した。最終生成物を200℃まで冷却し、ドライアイス中に放出した。この温度では、放出を安全に行うことができる。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回実行した。PBT球状粒子が、平均サイズ30~40μmで得られた。図3Eは、実施例5の粒子の光学顕微鏡写真である。
実施例6.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した500mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する75.06gのPDMS油及び26.07gのTGDを充填し、ゆっくりとしたN流下で、350rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、350rpmで撹拌しながら、50.04のPBTペレット(溶融粘度8,500p)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で85分間、500rpmで撹拌した。次いで、0.28g(PBT含有量の0.5重量%)のAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤を添加し、250℃で30分間、500rpmで撹拌した。最終生成物を200℃まで冷却し、ドライアイス中に放出した。この温度では、放出を安全に行うことができる。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回実行した。PBT球状粒子が、平均サイズ80μmで得られた。図3Fは、実施例6の粒子の光学顕微鏡写真である。
実施例7.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した500mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する75.35gのPDMS油及び25.94gのTGDを充填し、ゆっくりとしたN流下で、350rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、350rpmで撹拌しながら、50.09のPBTペレット(溶融粘度8,500p)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で85分間、500rpmで撹拌した。次いで、0.28g(PBT含有量の0.5重量%)のAEROSIL(商標)RX50シリカ添加剤を添加し、250℃で30分間、500rpmで撹拌した。最終生成物を200℃まで冷却し、ドライアイス中に放出した。この温度では、放出を安全に行うことができる。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回実行した。PBT球状粒子が、平均サイズ80μmで得られた。図3Gは、実施例7の粒子の光学顕微鏡写真である。
実施例8.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した500mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する82.55gのPDMS油(Clearco Inc.から)及び28.09gのテトラエチレングリコールジメチルエーテル(TGD)(Sigma Aldrichから)を充填し、ゆっくりとしたN流下で、350rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、350rpmで撹拌しながら、49.50のPBTペレット(溶融粘度8,500p、Scientific Polymer In.から)と5.50gのナイロン6ペレット(Sigma Aldrichから)とのブレンドをゆっくりと(約10分間かけて)添加した(PBT/ナイロン6の比は、9:1であった)。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、ポリマー、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で85分間、500rpmで撹拌した。次いで、0.28g(PBT含有量の0.5重量%)のAEROSIL(商標)RX50シリカ添加剤を添加し、250℃で30分間、500rpmで撹拌した。最終生成物を200℃まで冷却し、ドライアイス中に放出した。この温度条件では、放出を安全に行うことができる。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回実行した。PBT球状粒子が、平均サイズ120μmで得られた。図3Hは、実施例8の粒子の光学顕微鏡写真である。図6Bは、サイズ統計を含む、実施例8についての粒度分布のプロットである。
実施例9.500mLのガラスケトル反応器に、オーバーヘッドスターラ、P4インペラ、加熱マントル、窒素入口/出口、及び電子温度計を装備した。反応器に、30KcStの粘度を有する75.5gのPDMS油(Clearco Inc.から)及び49.50gのPBTペレット(溶融粘度6000p、Scientificpolymer Inc.)を充填し、ゆっくりとしたN流下で、45分間150rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、0.28g(PBT含有量の0.56重量%)のAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤を充填し、500rpm/250℃で10分間撹拌した。最終生成物をドライアイス中に高温で放出し、ドライアイスの昇華後にヘキサンを使用して3回洗浄した。得られたPBT球状粒子を電気オーブン内で50℃で一晩乾燥させ、粒径を測定し、110μm(D50)であった。
選択的レーザ焼結(SLS)を、Snow White SLSプリンタシステム(Sharebot)を使用して実施した。実施例9-3の熱可塑性ポリウレタン微粒子を、SLSプリンタシステムを使用して30mm×30mmの正方形に堆積させ、次いで、以下の表1に示す様々なレーザ出力条件下で焼結した。表1の焼結後の空隙率を、デジタル顕微鏡ソフトウェアを使用して計算した。図7は、45%レーザ出力での焼結層の2枚の写真を含む。
実施例10.500mLのガラスケトル反応器に、オーバーヘッドスターラ、P4インペラ、加熱マントル、窒素入口/出口、及び電子温度計を装備した。反応器に、5KcStの粘度を有する82.74gのPDMS油(Clearco Inc.から)及び0.55gのAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤(PBT含有量の1.0重量%)を充填し、300rpmで撹拌しながら250℃まで加熱した。次いで、55.0gのPBTペレット(溶融粘度6000p、Scientificpolymer Inc.)を、温度を300rpmで240℃~250℃にしながら添加した。PBT充填が完了すると、rpmを500rpmに上昇させ、60分間撹拌した。最終生成物をドライアイス中に高温で放出し、ドライアイスの昇華後にヘキサンを使用して3回洗浄した。得られたPBT球状粒子を電気オーブン内で50℃で一晩乾燥させ、250μmの孔径を有するふるいでスクリーニングした後、粒径を測定し、86μm(D50)であった。
実施例9に記載するように、実施例10の粒子を焼結した。焼結条件及び結果を表2に提示する。図8は、45%レーザ出力での焼結層の2枚の写真を含む。
実施例11.500mLのガラスケトル反応器に、オーバーヘッドスターラ、P4インペラ、加熱マントル、窒素入口/出口、及び電子温度計を装備した。反応器に、18~22KcStの粘度を有する100.23gのPDMS油(Sigma Aldrichから)、5.12gのTGD、50.05gのPBTペレット(MFI:18g/10分、DuPontから)、及び0.51gのAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤(PBT含有量の1.0重量%)を充填した。次いで、ゆっくりとしたN流下で、300rpmで撹拌しながら250℃まで加熱した。温度が250℃に達すると(約20~25分間かけて)、rpmを620に上昇させた。75分後、最終生成物をドライアイス中に高温で放出し、ヘキサンを使用して3回洗浄した。得られたPBT球状粒子を電気オーブン内で50℃で一晩乾燥させ、250μmの孔径を有するふるいでスクリーニングした前後に、それぞれ、粒径を測定し、83及び93μm(D50)であった。図9は、粒子の3枚のSEM顕微鏡写真(上部)と、粒子の断面の3枚のSEM顕微鏡写真(底部)と、を含む(クライオミクロトームを使用した断面のサンプル)。
実施例9に記載するように、実施例11の粒子を焼結した。焼結条件及び結果を表3に提示する。図10は、45%レーザ出力での焼結層の2枚の写真を含む。
実施例12.500mLのガラスケトル反応器に、オーバーヘッドスターラ、P4インペラ、加熱マントル、窒素入口/出口、及び電子温度計を装備した。反応器に、10KcStの粘度を有する100.25gのPDMS油(Clearco Inc.から)、5.14gのTGD、50.1gのPBTペレット(MFI:18g/10分、DuPontから)、及び0.50gのAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤(PBT含有量の1.0重量%)を充填した。次いで、ゆっくりとしたN流下で、300rpmで撹拌しながら250℃まで加熱した。温度が250℃に達すると(約20~25分間かけて)、rpmを620に上昇させた。75分後、最終生成物をドライアイス中に高温で放出し、ヘキサンを使用して3回洗浄した。得られたPBT球状粒子を電気オーブン内で50℃で一晩乾燥させ、250μmの孔径を有するふるいでスクリーニングした前後に、それぞれ、粒径を測定し、83及び93μm(D50)であった。図11は、粒子の3枚のSEM顕微鏡写真(上部)と、粒子の断面の3枚のSEM顕微鏡写真(底部)と、を含む(クライオミクロトームを使用した断面のサンプル)。
実施例13.500mLのガラスケトル反応器に、オーバーヘッドスターラ、P4インペラ、加熱マントル、窒素入口/出口、及び電子温度計を装備した。反応器に、30KcStの粘度を有する100.56gのPDMS油(Clearco Inc.から)、5.16gのTGD、50.12gのPBTペレット(MFI:18g/10分、DuPontから)、及び0.50gのAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤(PBT含有量の1.0重量%)を充填した。次いで、ゆっくりとしたN流下で、300rpmで撹拌しながら250℃まで加熱した。温度が250℃に達すると(約20~25分間かけて)、rpmを620に上昇させた。75分後、最終生成物をドライアイス中に高温で放出し、ヘキサンを使用して3回洗浄した。得られたPBT球状粒子を電気オーブン内で50℃で一晩乾燥させ、250μmの孔径を有するふるいでスクリーニングした前後に、それぞれ、粒径を測定し、123及び85μm(D50)であった。図12は、粒子の3枚のSEM顕微鏡写真(上部)と、粒子の断面の3枚のSEM顕微鏡写真(底部)と、を含む(クライオミクロトームを使用した断面のサンプル)。
実施例9に記載するように、実施例13の粒子を焼結した。焼結条件及び結果を表4に提示する。図13は、45%レーザ出力での焼結層の2枚の写真を含む。
実施例14.アンカー及び0.5D/T P4インペラ、加熱浴、窒素入口/出口を装備した2Lのビュッヒ(Buchi)反応器に、30KcStの粘度を有する800.5gのPDMS油(Clearco Inc.から)、42.3gのTGD、400.6gのPBTペレット(Crastin(商標S600F20 NC010;MFI:18g/10分、DuPontから)、及び4.1gのAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤(PBT含有量の1.0重量%)を充填した。反応器を窒素でパージし、密閉し、300rpmで撹拌しながら245℃まで加熱した。温度が240℃に達すると(約90分間かけて)、rpmを650に上昇させた。75分後、反応器を75℃まで冷却し、400gのヘプタンを添加して、生成物の放出を促した。最終生成物をヘプタンを使用して3回洗浄し、電気オーブン内で50℃で一晩乾燥させた。粒径を測定し、2.01のスパンで66μm(D50)であった。
実施例15.実施例16で使用したものと同じPBTグレード(ResMart Ultra PBT23)である、異なるグレードのPBTを使用して同じ手順に従った。結果は、粒径と分布により、2.43のスパンで55μm(D50)で同等であった。焼結期[(Tm-Tc)オンセット]は21.5℃であり、(Tm-Tc)は30.3℃であった。
実施例16.PBTポリマー粒子を、27mmの2軸押し出し機(Leistritz ZSE 27 HP)内のResMart Ultra PBT23から生成した。分散媒は、室温で30,000cStの粘度を有するPDMS油であった。押し出し機内の最終混合物中の構成成分の濃度を表5に提供する。ポリマーペレットを押し出し機に添加し、表5に示す温度にした。次いで、その中に分散されたAEROSIL(商標)R812Sシリカナノ粒子を有する予熱した分散媒を、押し出し機内の溶融ポリマーに添加した。スクリュー速度は1000rpmであった。次いで、混合物を容器の中に放出し、数時間かけて室温まで冷却させた。光散乱粒径データも表5に提供される。
実施例17.オーバーヘッドスターラ、P4インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した500mLのガラスケトル反応器に、10,000cStの粘度を有する150.0gのPDMS油及び50.0gのTGDを充填し、ゆっくりとしたN流下で、350rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、350rpmで撹拌しながら、100.0のPBTペレット(溶融粘度6,000p)をゆっくりと(約10分間かけて)添加した。構成成分の比は、それぞれ、PDMS油、PBT、及びTGDについて3:2:1であった。混合物を250℃で1時間、600rpmで撹拌し、次いで、熱いペーストを酸素から離してTGDの自己発火を回避したまま、ドライアイス中に放出した。ドライアイスの昇華後、シリコン油を、ヘキサンによる3回の洗浄/濾過により除去した。PBT球状粒子が、平均サイズ100~150μmで得られた。図14は、生成された粒子の様々な倍率でのSEM顕微鏡写真を含む。図15は、粒径のヒストグラムである。
実施例18.100mLのガラスケトル反応器に、オーバーヘッドスターラ、P4インペラ、加熱マントル、窒素入口/出口、及び電子温度計を装備した。反応器に、10KcStの粘度を有する10.85gのPDMS油(Clearco Inc.から)、10.92gのTGD(Sigma Aldrichから)、及び10.85gのPBTペレット(溶融粘度6000p、Scientificpolymer Inc.)を充填し、ゆっくりとしたN流下で、25分間350rpmで撹拌しながら、250℃~255℃まで加熱した。最終生成物をドライアイス中に高温で放出し、ドライアイスの昇華後にヘキサンを使用して3回洗浄した。得られたPBT球状粒子を電気オーブン内で50℃で一晩乾燥させ、平均粒径を測定し、30~40μmであった。図16は、生成された粒子の様々な倍率でのSEM顕微鏡写真を含む。図17は、粒径のヒストグラムである。
実施例19.オーバーヘッドスターラ、インペラ、加熱マントル、凝縮器、窒素入口及び出口、並びに電子温度計を装備した100mLのガラスケトル反応器に、18,000~22,000cStの粘度を有する11.0gのPDMS油(Sigma Aldrichから)、0.05g(PBT含有量の0.6重量%)のAEROSIL(商標)R812Sシリカ添加剤、及び5.5gのTGDを充填した。次いで、ゆっくりとしたN流下で、300rpmで撹拌しながら250℃~255℃まで加熱した。次いで、反応器温度を250℃~255℃に保ち、300rpmで撹拌しながら、8.27gのPBTペレット(溶融粘度6,000p)をゆっくりと添加した。混合物を250℃で60分間、400rpmで撹拌した。最終生成物をドライアイス中に高温で放出した。ドライアイスの昇華後、シリコーン油をヘキサンで洗浄することにより除去し、続いて遠心分離し、洗浄/遠心分離サイクルを3回繰り返した。PBT球状粒子が、平均サイズ2.5μmで得られた。図18は、生成された粒子の様々な倍率での光学顕微鏡写真を含む。図19は、粒径のヒストグラムである。
上記の実施例は、PBTポリマー粒子が溶融乳化方法によって生成することができることを例示している。
したがって、本発明は、言及される目的及び利点、並びにその中の固有の利点を達成するように十分に適合されている。上で開示された特定の実施形態は、例示的なものに過ぎず、本発明は、本明細書の教示の利益を有する当業者には明らかな、異なるが同等の方法で修正及び実施することができる。更に、以下の特許請求の範囲に記載されるもの以外の、本明細書に示される構造又は設計の詳細に限定することを意図するものではない。したがって、上記に開示される特定の例示的実施形態は、変更、組み合わせ、又は修正されてもよく、そのような全ての変形は、本発明の範囲及び趣旨内で考慮されることは明らかである。本明細書で例示的に開示される本発明は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素、及び/又は本明細書に開示される任意選択的な要素の非存在下で好適に実施されてもよい。組成物及び方法は、様々な構成成分又は工程を「含む(comprising)」、「含む(containing)」、又は「含む(including)」という用語で記載されているが、組成物及び方法はまた、様々な構成成分及び工程「から本質的になる」又は「からなる」可能性がある。上に開示された全ての数及び範囲は、多少異なる場合がある。下限及び上限を有する数値範囲が開示されるときはいつでも、その範囲内にある任意の数及び任意の含まれる範囲が具体的に開示される。とりわけ、本明細書に開示される(「約a~約b(from about a to about b)」、又は等しく「約a~b(approximately a to b)」、又は等しく「約a~b(from approximately a-b)」という形態の)値の全ての範囲は、広範な値の範囲内に包含される全ての数及び範囲を記載するものと理解されるべきである。また、特許請求の範囲における用語は、特許権所有者によって明示的かつ明確に定義されない限り、平易な通常の意味を有する。加えて、請求項で使用するとき、不定冠詞「a」又は「an」は、本明細書において、それが導入する要素のうちの1つ又は1つ以上を意味するように定義される。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔1〕方法であって、
(a)約7MPa 0.5 以下の極性ハンセン溶解度パラメータ(d P )を有する分散媒を含む連続相と、(b)約8MPa 0.5 以上のd P を有する分散流体を含む分散相と、(c)熱可塑性ポリエステルを含む内相と、を含む、溶融乳化物を、前記熱可塑性ポリエステルの融点又は軟化温度よりも高い温度で、及び前記分散相中に前記熱可塑性ポリエステルを分散させるのに十分高い剪断速度で混合することと、
前記熱可塑性ポリエステルの前記融点又は軟化温度未満まで前記溶融乳化物を冷却して、前記熱可塑性ポリエステルを含む固化粒子を形成することと、を含む、方法。
〔2〕前記混合の温度が、約200℃~約320℃である、前記〔1〕に記載の方法。
〔3〕冷却が、160℃未満の温度までである、前記〔1〕に記載の方法。
〔4〕前記分散媒が、シリコーン油、フッ素化シリコーン油、ペルフッ素化シリコーン油、パラフィン、液体石油ゼリー、ミンク油、タートル油、大豆油、ペルヒドロスクアレン、甘扁桃油、カロフィルム油、パーム油、パールリーム油、グレープシード油、ゴマ油、コーン油、菜種油、ヒマワリ油、綿実油、あんず油、ヒマシ油、アボカド油、ホホバ油、オリーブ油、穀物胚芽油、ラノリン酸のエステル、オレイン酸のエステル、ラウリン酸のエステル、ステアリン酸のエステル、脂肪族エステル、高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸で変性されたポリシロキサン、脂肪族アルコールで変性されたポリシロキサン、ポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、前記〔1〕に記載の方法。
〔5〕前記分散流体が、ポリエチレングリコール、アルキル末端ポリエチレングリコール(例えば、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(TDG)のようなC1~C4末端アルキル基)、ラノリン酸のエステル、オレイン酸のエステル、ラウリン酸のエステル、ステアリン酸のエステル、脂肪族エステル、高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸で変性されたポリシロキサン、脂肪族アルコールで変性されたポリシロキサン、ポリオキシアルキレンで変性されたポリシロキサン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、前記〔1〕に記載の方法。
〔6〕前記分散媒が、シリコーン油を含み、前記分散流体が、アルキル末端ポリエチレングリコールを含む、前記〔1〕に記載の方法。
〔7〕前記分散媒と前記分散流体との重量比が、約1:3~約100:1である、前記〔1〕に記載の方法。
〔8〕前記熱可塑性ポリエステルが、前記固化粒子の90重量%~99.5重量%で存在する、前記〔1〕に記載の方法。
〔9〕前記混合物が、乳化安定剤を更に含む、前記〔1〕に記載の方法。
〔10〕前記乳化安定剤が、前記固化粒子の表面と会合されている、前記〔9〕に記載の方法。
〔11〕前記乳化安定剤の少なくとも一部分が、前記固化粒子の前記表面に埋め込まれている、前記〔10〕に記載の方法。
〔12〕前記固化粒子が、焼結期を有し、前記熱可塑性ポリエステルの焼結期の5℃以内である、前記〔1〕に記載の方法。
〔13〕前記熱可塑性ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、前記〔1〕に記載の方法。
〔14〕方法であって、
(a)約7MPa 0.5 以下の極性ハンセン溶解度パラメータ(d P )を有する分散媒を含む連続相と、(b)約8MPa 0.5 以上のd P を有する分散流体を含む分散相と、(c)熱可塑性ポリエステルを含む内相と、を含む、溶融乳化物を、約200℃~約320℃で、及び前記分散相中に前記熱可塑性ポリエステルを分散させるのに十分高い剪断速度で混合することであって、前記熱可塑性ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、混合することと、
前記溶融乳化物を160℃未満まで冷却して、前記熱可塑性ポリエステルを含む固化粒子を形成することと、を含む、方法。
〔15〕前記混合物が、乳化安定剤を更に含み、前記乳化安定剤の少なくとも一部分が、前記固化粒子の表面に埋め込まれている、前記〔14〕に記載の方法。
〔16〕組成物であって、
熱可塑性ポリエステルを含む粒子を含み、前記粒子が、前記熱可塑性ポリエステルの焼結期の5℃以内である焼結期を有する、組成物。
〔17〕前記粒子が、前記粒子の外側表面に会合されている乳化安定剤を更に含む、前記〔16〕に記載の組成物。
〔18〕前記乳化安定剤が、ナノ粒子を含み、前記ナノ粒子のうちの少なくともいくつかが、前記粒子の前記外側表面に埋め込まれている、前記〔17〕に記載の組成物。
〔19〕前記乳化安定剤が、前記粒子の前記表面の少なくとも50%を被覆するコーティングを形成する、前記〔17〕に記載の組成物。
〔20〕前記熱可塑性ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、前記〔16〕に記載の組成物。
〔21〕粒子が、約0.7以上の円形度を有する、前記〔16〕に記載の組成物。

Claims (12)

  1. 方法であって、
    (a)ポリジメチルシリコーン油からなる分散媒を含む連続相と、(b)テトラエチレングリコールジメチルエーテルからなる分散流体を含む分散相と、(c)熱可塑性ポリエステルを含む内相と、を含む、溶融乳化物を、前記熱可塑性ポリエステルの融点又は軟化温度よりも高い温度で、及び前記分散相中に前記熱可塑性ポリエステルを分散させるのに十分高い剪断速度で混合することと、
    前記熱可塑性ポリエステルの前記融点又は軟化温度未満まで前記溶融乳化物を冷却して、前記熱可塑性ポリエステルを含む固化粒子を形成することと、を含む、方法。
  2. 前記混合の温度が、約200℃~約320℃である、請求項1に記載の方法。
  3. 冷却が、160℃未満の温度までである、請求項1に記載の方法。
  4. 前記分散媒と前記分散流体との重量比が、約1:3~約100:1である、請求項1に記載の方法。
  5. 前記熱可塑性ポリエステルが、前記固化粒子の90重量%~99.5重量%で存在する、請求項1に記載の方法。
  6. 前記混合物が、乳化安定剤を更に含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記乳化安定剤が、前記固化粒子の表面と会合されている、請求項に記載の方法。
  8. 前記乳化安定剤の少なくとも一部分が、前記固化粒子の前記表面に埋め込まれている、請求項に記載の方法。
  9. 前記固化粒子が、焼結期を有し、前記熱可塑性ポリエステルの焼結期の5℃以内である、請求項1に記載の方法。
  10. 前記熱可塑性ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、請求項1に記載の方法。
  11. 方法であって、
    (a)ポリジメチルシリコーン油からなる分散媒を含む連続相と、(b)テトラエチレングリコールジメチルエーテルからなる分散流体を含む分散相と、(c)熱可塑性ポリエステルを含む内相と、を含む、溶融乳化物を、約200℃~約320℃で、及び前記分散相中に前記熱可塑性ポリエステルを分散させるのに十分高い剪断速度で混合することであって、前記熱可塑性ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む、混合することと、
    前記溶融乳化物を160℃未満まで冷却して、前記熱可塑性ポリエステルを含む固化粒子を形成することと、を含む、方法。
  12. 前記混合物が、乳化安定剤を更に含み、前記乳化安定剤の少なくとも一部分が、前記固化粒子の表面に埋め込まれている、請求項11に記載の方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11866552B2 (en) 2019-09-09 2024-01-09 Xerox Corporation Polyamide particles and methods of production and uses thereof
US20220250314A1 (en) * 2019-09-18 2022-08-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
US11859103B2 (en) 2021-09-24 2024-01-02 Xerox Corporation Polymer particles and related additive manufacturing methods
CN115386208B (zh) * 2022-08-11 2025-06-24 长兴电子(苏州)有限公司 可降解微珠及其制备方法与应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006198874A (ja) 2005-01-20 2006-08-03 Yokohama National Univ 燐酸カルシウム被覆微小球体、及び、その製造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863646A (en) 1986-10-23 1989-09-05 Shinto Paint Co., Ltd. Method of producing fine particles of thermoplastic resin
US5869567A (en) * 1996-03-08 1999-02-09 Unitika Ltd. Polyester resin aqueous dispersion and process for preparing the same
JP3601284B2 (ja) 1997-03-18 2004-12-15 宇部興産株式会社 球状ポリアミドの製造方法
US5814675A (en) 1998-03-30 1998-09-29 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the preparation of polyurethane microspheres
CA2336246A1 (en) 1998-06-22 1999-12-29 Cytec Technology Corp. Red-shifted trisaryl-1,3,5-triazine ultraviolet light absorbers
US5990290A (en) 1998-12-04 1999-11-23 Everlight Usa, Inc. Blue reactive dyestuffs
JP2002080629A (ja) 2000-06-14 2002-03-19 Ube Ind Ltd ポリアミド多孔質球状粒子およびその製造方法
FR2856692B1 (fr) 2003-06-26 2005-08-05 Rhodia Polyamide Intermediates Procede de preparation de particules spheriques a base de polyamide.
US7998649B2 (en) 2008-03-03 2011-08-16 Xerox Corporation Grafting functionalized pearlescent or metallic pigment onto polyester polymers for special effect images
JP5349064B2 (ja) * 2009-01-28 2013-11-20 テクノポリマー株式会社 熱可塑性樹脂粒子組成物、並びにこれを用いた熱可塑性樹脂成形品及びその製造方法
JP5652389B2 (ja) 2009-03-05 2015-01-14 宇部興産株式会社 ポリアミド粒子及びその製造方法
US8435714B2 (en) * 2009-04-20 2013-05-07 Xerox Corporation Solvent-free emulsion process using acoustic mixing
CN102971069A (zh) 2010-03-17 2013-03-13 哈佛学院院长等 熔体乳化
JP2013073011A (ja) 2011-09-28 2013-04-22 Asahi Glass Co Ltd トナー用添加剤組成物、トナーおよび現像剤
US10640702B2 (en) * 2013-08-01 2020-05-05 Covestro Llc Coated particles and methods for their manufacture and use
DE102013113320B4 (de) 2013-12-02 2019-11-14 Timur Ünlü Verwendung einer pulverförmigen Zusammensetzung aus thermoplastischem Polyurethan und Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers
EP3798267B1 (en) 2014-01-17 2025-07-09 Lubrizol Advanced Materials, Inc. Methods of using thermoplastic polyurethanes in selective laser sintering and systems and articles thereof
RU2017101855A (ru) 2014-06-23 2018-07-24 Ковестро Дойчланд Аг Применение порошков термопластичных полиуретанов
CN104194326A (zh) 2014-08-14 2014-12-10 武汉励合化学新材料有限公司 用于3d打印的尼龙粉末的制备方法
WO2016174116A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Eggplant S.R.L. Polyester composition and method for producing the same
JP6645201B2 (ja) 2015-06-10 2020-02-14 株式会社リコー インク、並びにインクジェット記録方法、インクジェット記録装置、及び記録物
WO2017070061A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-27 Dow Global Technologies Llc Selective sintering additive manufacturing method and powder used therein
WO2017126345A1 (ja) 2016-01-22 2017-07-27 株式会社リコー インク、インクと基材のセット、インクジェット印刷方法、インクジェット印刷装置、及び印刷物
EP3472222B1 (en) * 2016-06-20 2022-01-05 SABIC Global Technologies B.V. Polymer composition for selective sintering
WO2019073030A1 (en) 2017-10-13 2019-04-18 Archroma Ip Gmbh FIBER-REACTIVE AZOIC DYE MIXTURES, PREPARATION THEREOF AND USE THEREOF
WO2019131630A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 日本ゼオン株式会社 塩化ビニル樹脂積層シート、塩化ビニル樹脂積層シートの製造方法、及び積層体
US10655025B2 (en) 2018-05-17 2020-05-19 Xerox Corporation Curable unsaturated crystalline polyester powder and methods of making the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006198874A (ja) 2005-01-20 2006-08-03 Yokohama National Univ 燐酸カルシウム被覆微小球体、及び、その製造方法

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