KR100424066B1 - 성형을위한아크릴중합체들 - Google Patents

Abstract

180℃ 내지 220℃에서 10 mm이상의 두께를 가지는 물품의 주입 성형을 위한, 아크릴 중합체들에 기초한 미립자들 제제에서 외부적인 윤활제로서 포화 및 불포화 지방산들 C₁₀-C₁₈의 1가 염들의 사용 및 관련된 조성물들로서 바람직한 윤활제의 양은 10 내지 100 ppm이다.

Description

성형(molding)을 위한 아크릴 중합체들{acrylic polymers}

본 발명은 성형을 위한 아크릴 중합체들의 미립자들에 관한 것이다. 특별히 본 발명은, 일반적으로 10mm이상이고 50mm 그 이상까지도 이를 수 있을 정도의 두께(thickness)와, 높은 광학적 특성들을 가지며, 약 180 내지 220℃ 범위의 낮은 온도에서 주입(injection) 성형에 의하여 얻어지는 물품들을 만들기 위한 아크릴 중합체들의 미립자들을 함유하는 조성물들에 관한 것이다.

예를 들어 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)와 같은, 큰 두께를 가지는 아크릴 중합체들의 물품들을 제조하기 위하여, 낮은 성형 온도가 다음과 같은 이유에서 일반적으로 권장되고 있는 것이 잘 알려져 있다:

- 물질의 퇴화가 최소화되고, 따라서 물질의 황변이 최소화될 때 높은 광학적 순도를 가지는 물품들이 얻어진다;

- 큰 두께를 가지는 물품의 경우 통상적으로 다소 긴 성형에서의 냉각 시간이 감소된다.

- 용융된 덩어리와 성형물간의 낮은 온도증감(gradient) 때문에 소용돌이(eddies), 수축 및 냉각 스트레스들이 감소된다.

사실상, PMMA에 통상적으로 사용되는 전형적인 성형 온도들은 230 내지 250℃ 오더이고, 그들이 좋은 미학적 측면을 보임에도 불구하고, 황변지수에 의하여 강조되는 바와 같이, 높은 순도의 물품들을 얻지는 못한다.

낮은 온도들을 사용하는 성형 공정들의 단점은, 확률론적인 방식으로, 물품의 미학적 가치를 치유할 수 없도록 손상시키는, 완성된 부분에 흰색 또는 은색 줄무늬들을 유발하도록 하는 강한 마찰들이 부분적으로 과가열된 주입 영역에서 생성되도록 하는데 있다.

이러한 단점을 극복하기 위하여, 마찰들을 미립자들 표면에 첨가되는 외부적인 윤활제들을 사용하여 감소시키는 것이 알려져있다. 그러나, 상대적으로 낮은 성형 온도가 사용될 때, 외부적인 윤활제의 존재는 큰 두께를 가지는 물품들에서 잘 보이는 중합체내의 엷은 안개(haze)가 나타나도록 한다. 전체 부분에 걸친 이러한 확산된 엷은 안개의 시작은 낮은 미학적인 특징들을 가지는 물품이 되도록 한다.

놀랍게도, 아래에서 정의된 범위내에서 외부적인 윤활제의 특정클래스가 사용되면, 낮은 온도에서의 주입 성형에 의한 아크릴 중합체들의 미립자들을 사용하여, 좋은 광학적 특성들과 높은 미학적 측면을 가지는, 큰 두께를 가지는 물품들을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명의 목적은, 10mm이상의 두께를 가지는 물품의 180 내지 220℃의 주입 성형을 위한 아크릴 중합체들의 미립자들을 위한 외부적인 윤활제들로서, 포화 및 불포화, 바람직하게는 포화된 지방산들 C₁₀-C₁₈의, 리튬, 소디움, 포타슘 또는 암모늄 염들과 같은 알칼리 금속들과 같은 1가의 염들을 사용하는 것이다.

예를 들어, 올레산염, 스테아르산염, 팔미트산염이 언급될 수 있고; 리튬 스테아르산염이 바람직하다.

본 출원인에 의하여 수행된 시험들에서, 종래 기술에 의한 전형적인 외부적인 윤활제들은 본 발명에 의한 결과들의 조합들을 생성하는데 적합하지 못한 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 아연, 칼슘, 마그네슘 스테아르산염들을 사용한 시험들은 광학적인 특성들의 손실 결과 엷은 안개 현상을 유발하였다.

본 발명에 의한 외부적인 윤활제의 전형적인 수준들은 일반적으로 10 내지 100 ppm이 바람직하고, 20 내지 50 ppm이 더욱 바람직하다. 만약 100 ppm 이상의 양, 일반적으로 150 오더의 양이 사용된다면, 엷은 안개와 황변과 같은 광학적인 특성의 감소가 발생한다. 더욱이, 마찰의 감소가 달성된다고 해도, 그 정도가 너무 심하여 주입 영역에서 미끄러지는 현상을 유발한다.

본 발명에 의한 외부적인 윤활제의 첨가는 바람직하게는, 약 10-40 rpm의 낮은 속도의 회전 환류 혼합기내에서 수행된다. 매우 높은 정도의 혼합이 필요하지는 않으며 이것은 본 발명의 또 다른 장점이다. 첨가는 일반적으로 생성 라인, 특별히 저장고(stocking)로의 미립자 수송중에 수행된다.

본 발명에 따른 큰 두께를 가지는 물품들의 크기들은 일반적으로 40-60×40-60×20-30 mm의 오더이다.

아크릴 중합체들의 미립자들의 성형은, 일반적으로 10 내지 50 mm/sec의 구멍내로의 주입속도를 가지는 주입 성형에 의하여 수행된다.

본 발명에 따른 아크릴 중합체들에 대하여, 우리는 알킬기가 1 내지 8 탄소 원자들을 함유하는 아크릴 또는 메타아크릴 산의 알킬 에스테르들의 동중합체들 또는 공중합체들을 의미한다. 그러한 단위체들의 예로는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 이소프로필메타아크릴레이트, 2차부틸메타아크릴레이트, 3차부틸메타아크릴레이트, 등이 있다.

그러한 아크릴 중합체들은, 스티렌, 알파-메틸스티렌, 아크릴로니트릴, (메타)아크릴아마이드, n-알킬 또는 아릴 말레이미드들 등과 같은 이중결합을 함유하는 다른 단위체들로부터 또는 예를 들어 부타디엔과 같은 두 개의 불포화 결합을 가지는 단위체들로부터 유도된 유닛들을 50 중량%까지 함유할 수 있다.

폴리메틸메타아크릴레이트가 바람직하다. 주입 성형에 바람직한 어떠한 아크릴 중합체가 본 발명에 따라서 사용될 수 있다. 예를 들어서, Altuglas^(R); GR 9D, GR 7, GR 5; GR 9E, GR 7E, GR 84, GR 9DFG; 및 Oroglas^(R): V 825, V826, V920, VM 9, V 044, V052와 같은 Atohaas에 의하여 상업화된 PMMA 타입들이 언급될 수 있다.

본 발명을 더욱 잘 이해하기 위하여, 이하에 예시적 실시예들이 보고되어 있으나, 동일한 것으로 한정되는 것은 아니다.

제 1실시예 (비교상)

Altuglas^(R)GR 9DFG로서 Atohaas에 의하여 상품화된 ISO 8257-1 PMMA, MN, 108-030-53에 따른 표시(designation)를 가지는, Mw 80,000의 평균 분자량을 가지는 5kg의 PMMA 미립자들이, 강제 공기 순환 오븐내에서 80℃에서 4시간동안 건조되고, 주입 프레스 방식에 의하여 성형되었고, 알려진 기술들에 따른 동일한 PMMA를 통과시켜 미리 세정되어 45mm×45mm 표면에 위치한 φ13mm와 40mm 길이의 중앙의 주입 채널을 가지는 45mm×45mm×25mm 크기의 블럭을 얻는다.

가소화 실린더의 세팅 차분(different) 온도에 의하여 물질이 성형된다. 특별히 다음과 같은 온도들에서 시험들이 수행된다: 240℃, 230℃, 220℃, 210℃. 다른 공정 조건들은 다음에 적시된 바와 같고 성형 온도가 변화할 때 수정되지 않는다:

- 세트 최대 주입 압력 70 bar,

- 스크로우 주입 속도 45mm/초,

- 스크로우 지름 35mm,

- 평균 후-압력 65 bar,

- 후-압력 시간 120/초

- 스크로우 회전 속도 60 rpm

- 성형 온도 60℃.

각 온도에 대하여 12개의 물품이 성형되었고, 마지막 10개의 최대 크기(45mm)에서 D65 발광체를 사용하는 ASTM D1925 표준에 따라서 황변 지수가 측정되었다. 특징들은 10 샘플 등의 평균으로서 보고된다.

거품들, 줄무늬들, 후광들과 같은 결점들의 존재는 시각적으로 측정되었다. '좋음'이라는 것은 10개의 샘플들 중에 어느 하나도 상기한 바와 같은 결점들이 없는 것을 의미한다. 10개의 샘플중에서 적어도 하나의 샘플이 결점을 보이면 수공의 물품은 통과하지 않는다.

결과들은 표1에 보고되어있다.

(1) 줄무늬들이 10개의 샘플들 전체에서 나타남.

성형 온도를 낮추면 황변 지수가 개선되나, 210℃에서 물질의 국부적인 과가열의 몇가지 전형적인 흰색 줄무늬들이 주입 영역에 나타나는 것을 알 수 있다.

제 2실시예 (비교상)

25 ppm, 50 ppm 과 75 ppm의 아연 스테아르산염을 가지는 20 rpm 속도의 회전 환류 혼합기에, 제 1실시예의 Altuglas 9 DFG의 미립자들 (5kg)이 침가된다. 이렇게 얻어진 미립자들의 샘플들은 제 1실시예와 동일한 조건들하에서 주입 성형된다. 물품들의 황변 지수와 미학적인 측면이 측정되었다. 결과들은 표2 내지 표4에 보고되어있다.

이 경우에 있어서도 성형 온도를 낮추면 황변 지수가 감소되고 제 1실시예에서 적시된 은색 줄무늬들이 사라진다. 그러나, 확산된 엷은 안개가 한층 낮은 온도에서 발생하였다.

제 3실시예

제 2실시예가 반복되고 25, 50, 75 ppm의 리튬 스테아르산염을 가지는 제 2실시예에 설명된 양식에 따라서 Altuglas 9DFG의 미립자들이 첨가된다. 이렇게 얻어진 미립자들의 샘플들은 제 1실시예와 동일한 조건들하에서 주입 성형된다. 황변 지수와 물품의 측면이 측정되었다. 그 결과들은 표 5-7에 보고되어 있다.

앞의 실시예들과 비교된 결과들로부터 알 수 있는 바와 같이, 외부적인 윤활제로서 리튬 스테아르산염을 사용하면, 아연 스테아르산염을 사용하여 나타난 은색의 줄무늬들의 문제와 확산된 엷은 안개의 문제를 동시에 해결할 수 있다.

그러므로 좋은 광학적 특성들과 결합된 높은 미학적인 특성들을 가지는 큰 두께의 물품이 얻어진다.

Claims (9)

180℃ 내지 220℃의 온도에서 아크릴 중합체들에 기초한 미립자들의 제제의 주입성형에 의해 10mm이상의 두께를 갖는 물품을 제조하는 방법에 있어서, 외부적인 윤활제로서 포화 또는 불포화 지방산들 C₁₀-C₁₈의 1가염들이 사용되는 10mm이상의 두께를 갖는 물품을 제조하는 방법.

제 1항에 있어서, 상기 윤활제의 양은 10 내지 100 ppm인 것임을 특징으로 하는 방법.

제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 지방산들은 올레산, 스테아르산, 팔미트산으로부터 선택되어지는 것임을 특징으로 하는 방법.

제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 염들은 리튬, 소디움, 포타슘 또는 암모늄과 같은 알칼리 금속들의 염들인 것을 특징으로 하는 방법.

제 4항에 있어서, 상기 염들은 리튬 스테아르산염인 것임을 특징으로 하는 방법.

제 1항, 제 2항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴 중합체들은 알킬기가 1 내지 8개의 탄소 원자들을 함유하는 아크릴 또는 메타아크릴 산의 알킬 에스테르들의 동중합체들 또는 공중합체들로부터 선택되어지는 것임을 특징으로 하는 방법.

제 6항에 있어서, 상기 아크릴·중합체들은 스티렌, 알파-메틸-스티렌, 아크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, n-알킬 또는 아릴 말이미드들로부터 선택되어지는 이중결합들을 함유하는 다른 단위체들로부터, 또는 이중 불포화결합을 가지는 단위체들부터 유도된 유닛들의 50 중량%까지 함유하는 것임을 특징으로 하는 방법.

제 6항에 있어서, 상기 아크릴 중합체는 폴리메틸메타아크릴레이트인 것임을 특징으로 하는 방법.

아크릴 중합체들에 기초한 미립자들의 제제들에 있어서, 외부윤활제로서 제 1항 내지 제 8항의 포화 및 불포화 지방산 C₁₀-C₁₈의 1가 염들을 포함하는 10mm이상의 두께를 가지는 물품의 180℃ 내지 220℃의 온도에서의 주입 성형을 위한 아크릴 중합체들에 기초한 미립자들의 제제들.