KR102524875B1 - 관형 입자를 포함하는 물품 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 0.03 내지 0.45 g/cc의 밀도를 가지며 물품에서 랜덤하게 배향되어 있는 복수의 이방성 관형 입자를 포함하는 물품을 제공한다. 관형 입자는 열가소성 엘라스토머 발포체 및 입자의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된 중합체를 포함한다. 열가소성 엘라스토머 발포체 및 중합체 각각은 독립적으로 DIN ISO306에 따라 결정된 연화 온도를 갖는다. 중합체의 연화 온도는 열가소성 엘라스토머 발포체의 연화 온도보다 적어도 5℃ 낮다.

Description

관형 입자를 포함하는 물품
본 개시내용은 일반적으로 특정 밀도를 가지며 복수의 이방성(anisotropic) 관형 입자를 포함하는 물품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 관형 입자는 열가소성 엘라스토머 발포체 및 입자의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된 중합체를 포함한다.
열가소성 발포체 입자는 입자를 느슨하게 조합시키거나 또는 이들을 함께 결합시켜 입자의 연결된 네트워크를 형성함으로써 쿠션형 물질을 형성하는데 사용될 수 있다. 입자를 결합시키는 것은 열경화성 접착제를 사용하거나 또는 입자의 고유 열가소성 (용융) 거동에 따라 온도 및 압력을 이용하여 입자를 서로 융합시킴으로써 달성될 수 있다. 결합 과정 동안에, 입자는 통상 가압하에 금형에 넣어 물품을 형성한다. 입자를 결합시키는데 (예를 들어 스팀 체스트 크랙 성형(steam chest crack molding)에 의해) 온도를 이용하는 경우, 입자의 융점에 통상 근접하거나/초과하여 금형에서의 융합을 가능하게 한다. 금형 내의 압력과 결부된 상승된 온도는 입자를 영구히 왜곡시키는 의도하지 않은 결과를 가질 수 있고, 이것은 물품의 원하지 않는 수축으로 이어진다. 따라서, 개선의 기회가 남아 있다.
개시내용의 요약
본 개시내용은 0.03 내지 0.45 g/cc의 밀도를 가지며 물품에서 랜덤하게 배향되어 있는 복수의 이방성 관형 입자를 포함하는 물품을 제공한다. 관형 입자는 열가소성 엘라스토머 발포체 및 입자의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된 중합체를 포함한다. 열가소성 엘라스토머 발포체 및 중합체 각각은 독립적으로 DIN ISO306에 따라 결정된 연화 온도를 갖는다. 중합체의 연화 온도는 열가소성 엘라스토머 발포체의 연화 온도보다 적어도 5℃ 낮다.
또한 본 개시내용은 물품의 형성 방법을 제공한다. 방법은 열가소성 엘라스토머 및 중합체를 제공하는 단계 및 열가소성 엘라스토머 및 중합체를 공-압출시켜 관형 압출물을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 열가소성 엘라스토머는 공-압출 동안에 발포되어 열가소성 엘라스토머 발포체를 형성하고 중합체는 관형 압출물의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된다. 방법은 또한 관형 압출물을 세그먼트화하여 복수의 이방성 관형 입자를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 금형 내에 복수의 이방성 관형 입자를 배치하는 단계, 및 복수의 이방성 관형 입자가 물품에서 랜덤하게 배향되도록 복수의 이방성 관형 입자를 가열하여 물품을 형성하는 단계를 포함한다.
첨부한 도면과 관련하여 고려된 경우 하기 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되는 바와 같이, 본 개시내용의 다른 이점이 쉽게 이해될 것이며, 여기서:
도 1은 본 개시내용의 입자의 한 실시양태의 측단면도이고;
도 2는 본 개시내용의 입자의 또 다른 실시양태의 측단면도이고;
도 3은 본 개시내용의 압출물의 한 실시양태의 측단면도이고;
도 4는 본 개시내용의 복수의 입자의 한 실시양태의 측단면도이고;
도 5는 본 개시내용의 물품의 한 실시양태의 측단면도이다.
본 개시내용의 상세한 설명
본 개시내용은, 예를 들어 도 5에 나타낸 바와 같이 0.03 내지 0.45 g/cc의 밀도를 갖는 물품(10)을 제공한다. 물품(10) 자체는 치수, 크기, 또는 유형이 특별히 제한되지 않는다. 다양한 실시양태에서, 물품(10)은 신발 밑창, 가구 쿠션, 자동차 쿠션, 매트리스, 바닥면, 바닥 기재 등이다. 다른 실시양태에서, 물품(10)의 밀도는 0.03 내지 0.4, 0.05 내지 0.4, 0.1 내지 0.35, 0.15 내지 0.3, 0.2 내지 0.25, 0.03 내지 0.1, 0.03 내지 0.25, 0.03 내지 0.2, 0.03 내지 0.15, 0.03 내지 0.05, 0.04 내지 0.09, 0.05 내지 0.08, 0.06 내지 0.07, 0.1 내지 0.45, 0.15 내지 0.4, 0.2 내지 0.35, 또는 0.25 내지 0.3, g/cc (또는 g/㎖)이다. 또한 물품(10)은 전형적으로 ASTM D 5035를 사용하여 결정된 바와 같이, 0.1 내지 4.0 메가파스칼, 0.4 내지 3.0 메가파스칼, 또는 0.5 내지 1.5 메가파스칼의 극한 파괴 강도를 갖는다. 다양한 추가의 비제한적 실시양태에서, 모든 값 및 상기 언급한 값들 사이 및 이들을 포함하는 값의 범위는 본원에서 명백히 고려된다.
이방성 관형 입자:
물품(10)은, 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 이하에서 "입자(12)"로 기술된 복수의 이방성 관형 입자(12)를 포함한다. 용어 "복수"는 물품(10)이 다수의 입자(12), 즉, 3개 이상의 입자를 포함한다는 것을 기술한다. 용어 "이방성"은 입자(12)가 상이한 방향에서 측정된 경우 상이한 값을 갖는 물리적 성질을 나타낸다는 것을 기술한다. 예를 들어, 입자는 입자를 붕괴시키기 위해 힘이 입자의 측면에 적용된 경우 특정 양의 그 힘을 필요로 할 수 있다. 입자를 붕괴시키기 위한 이 필요한 양의 힘은 입자의 단부에 적용된 경우 상이할 수 있다. 입자(12)는 관형이고 중실 또는 중공일 수 있다. 한 실시양태에서, 입자(12)는 중공 실린더로서 기술된다. 또 다른 실시양태에서, 입자(12)는 중실 실린더로서 기술된다.
입자(12)의 단면은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 다시 말해서, 용어 "관형"은 원형 또는 타원형 단면으로 제한되지 않는다. 그러나, 도면에서, 단면은 대략 원형이다. 입자(12)는 임의의 형상일 수 있는 길이 및 단면을 갖는 중공 또는 중실 형상으로서 기술될 수 있다. 다른 실시양태에서, 입자(12)는 만곡된/구부러진 관형 형상 또는 벨로우드(bellowed)/ "아코디언" 형상이다. 입자(12)를 만곡/구부리는 것은 상이한 성질을 초래할 수 있고, 입자(12)를 벨로우잉하는 것과 같을 것이다. 입자(12)는 파이프, 도관, 관, 실린더 등으로서 대안적으로 기술될 수 있다. 관형 입자의 사용은 전형적으로 물품의 더 낮은 벌크 밀도가 달성될 수 있게 한다. 다르게 말하면, 입자의 기하구조는 전형적으로, 예를 들어 본 개시내용의 기술 없이 형성되는 비교 물품에 비해 증가된 밀도 감소를 허용한다.
입자(12)는 물품(10)에서, 예를 들어 3차원으로 랜덤하게 배향되어 있다. 다시 말해서, 입자(12)는 물품(10)에서 단일-방향으로 또는 임의의 특정 방향 또는 방향들로 배치되지 않는다. 입자(12)는 물품(10)에서 x, y, 및 z 차원으로 전형적으로 랜덤하게 배향되거나 또는 분산된다. 전형적으로, 물품(10)의 단면은 물품(10)에서의 입자(12)의 배향 또는 분산에 어떠한 패턴도 나타내지 않을 것이다.
입자(12)는 전형적으로 함께 융합되지만 물품이 상기 언급한 밀도를 갖는 한 반드시 융합될 필요는 없다. 한 실시양태에서, 입자(12) 중 일부는 함께 융합되고 다른 것은 융합되지 않는다. 전형적으로, 융합된 경우, 입자(12)는 상기 기술된 방법을 사용하여 융합된다. 입자(12)는 복수의 지점에서, 예를 들어 입자(12)의 에지를 따라 또는 입자(12)의 외부 표면(26)을 따라 또는 이에 걸쳐 함께 융합될 수 있다. 대안적으로, 입자(12)는 여러 입자(12)의 외부 층의 하나 이상의 계면에서 함께 융합될 수 있다. 입자는, 상기 언급한 밀도가 달성되는 한, 임의의 방식으로 함께 용융되거나 또는 그렇지 않으면 서로에 부착될 수 있다.
입자(12)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 및 입자(12)의 최외층(24)으로서 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 외부 표면(26) 상에 배치된 중합체(16)를 포함한다. 이 중합체(16)는 대안적으로 "외부" 중합체(16)로서 기술될 수 있다. 용어 "최외" 또는 "외부"는 층의 한 면이 환경에 노출되고 임의의 다른 층과 접촉하고 있지 않음을 기술할 수 있다. 다시 말해서, 최외층은 임의의 다른 층 사이에 샌드위치되지 않는다.
입자(12)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 및 중합체(16)이거나, 이들을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어질 수 있다. 용어 "본질적으로 이루어진"은, 다양한 실시양태에서, 입자(12)에 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 또는 중합체(16)가 아닌 중합체가 없고, 관련 기술분야에 공지된 다양한 중합체 첨가제 및/또는 가공 첨가제가 없을 수 있거나, 또는 이를 포함할 수 있다는 것을 기술한다.
열가소성 엘라스토머 발포체(14) 또는 중합체(16)는 입자(12)가 임의의 두께, 길이, 폭, 또는 높이로 특별히 제한되지 않는다. 전형적으로, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 입자(12)가 0.5 내지 50, 1 내지 30, 또는 1 내지 10 ㎜의 두께를 갖는다. 유사하게, 중합체(16)는 입자(12)가 전형적으로 0.001 내지 10, 0.005 내지 5, 또는 0.01 내지 1 ㎜의 두께를 갖는다. 다양한 추가의 비제한적 실시양태에서, 모든 값 및 상기 언급한 값들 사이 및 이들을 포함하는 값의 범위는 본원에서 명백히 고려된다.
입자(12) 자체는 또한 임의의 두께, 길이, 폭, 또는 높이로 특별히 제한되지 않는다. 다양한 실시양태에서, 입자(12)는 1 내지 50, 1 내지 40, 또는 1.5 내지 30 ㎜의 길이를 갖는다. 다른 실시양태에서, 입자(12)는 1 내지 100, 1 내지 50, 또는 1 내지 30 ㎜의 직경을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 입자(12)의 크기는 약 0.5 ㎜ 내지 약 25 ㎜의 직경을 갖도록 설계된다. 입자(12)의 직경은 약 2 ㎜ 내지 약 10 ㎜ 또는 약 3 ㎜ 내지 약 8 ㎜일 수 있다. 다양한 추가의 비제한적 실시양태에서, 모든 값 및 상기 언급한 값들 사이 및 이들을 포함하는 값의 범위는 본원에서 명백히 고려된다.
열가소성 엘라스토머 발포체 :
열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 그것이 발포체인 한 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 전형적으로 발포되지 않은 열가소성 엘라스토머로부터 형성된다. 한 실시양태에서, 하기 기술된 바와 같이, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 비-발포된 열가소성 엘라스토머의 압출 동안에 전형적으로 발포된다. 예를 들어, 비-발포된 열가소성 엘라스토머는 (예를 들어 펠릿 형태로) 압출기에 제공될 수 있고, 이어서, 압출의 과정 동안에, 발포되어 열가소성 엘라스토머 발포체(14)를 형성할 수 있다. 용융물에의 주입에 의해, 팽창성 미소구체를 첨가하거나, 발포제, 예를 들어 NaHCO3 또는 시트르산을 첨가하거나, 또는 가스, 예를 들어 CO2, N2, 또는 Ar을 첨가하는 것과 같은 추가의 공정 단계가 또한 유용할 수 있다. 이러한 단계들의 조합이 또한 사용될 수 있다. 하기 기술된 바와 같이, 용어 "열가소성 엘라스토머" 및 "열가소성 엘라스토머 발포체(14)"는 다양한 비제한적 실시양태에서 교환해서 사용될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 DIN ISO 7619-1을 사용하여 결정 시 쇼어(Shore) 40A 내지 83D의 듀로미터를 갖는 비-발포된 열가소성 엘라스토머를 사용하여 제조된다. 다양한 실시양태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)를 형성하는데 사용된 비-발포된 열가소성 엘라스토머는 DIN ISO 7619-1을 사용하여 결정 시 40A 내지 83D, 60A 내지 70D, 또는 80A 내지 95A의 듀로미터를 갖는다. 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 자체는 전형적으로 0.1 내지 0.6, 0.15 내지 0.55, 0.2 내지 0.5, 0.25 내지 0.45, 0.3 내지 0.4, 0.3 내지 0.35, 또는 0.35 내지 0.4 g/cc (또는 g/㎖)의 밀도를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 모든 값 및 상기 언급한 값들 사이의 값의 범위는 본원에서 명백히 고려된다.
열가소성 엘라스토머 및/또는 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 (TPU), 열가소성 코-폴리에스테르 엘라스토머 (TPC), 열가소성 스티렌계 엘라스토머 (TPS), 열가소성 폴리아미드 (TPA), 열가소성 불카네이트 (TPV), 열가소성 폴리올레핀 (TPO), 및 그의 조합으로부터 선택될 수 있다.
열가소성 폴리우레탄 엘라스토머:
열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 (예를 들어 발포된 것 또는 비-발포된 것)는 또한 간단히 TPU, 열가소성 폴리우레탄, 또는 TPE-U로서 본원에서 기술될 수 있다. 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는 경질 및 연질 세그먼트를 포함하는 선형 세그먼트화 중합체성 블록을 전형적으로 포함한다. 임의의 특정 이론에 의해 얽매이고자 함 없이, 연질 세그먼트는 낮은 극성을 가지며 열가소성 폴리우레탄에 탄성 성질을 제공하는 엘라스토머 매트릭스를 형성하는 것으로 여겨진다. 경질 세그먼트는 연질 세그먼트보다 짧고, 더 높은 극성을 가지며, 다기능 기준점(tie point)으로 작용하며, 이는 물리적 가교제 및 강화 충전제로서 모두 기능하는 것으로 여겨진다. 물리적 가교제는 열이 적용된 경우 사라져서, 다양한 처리 방법에서 열가소성 폴리우레탄이 사용될 수 있게 하는 것으로 여겨진다.
열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄, 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄, 또는 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄 및 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄의 조합으로서 추가로 한정될 수 있다. 즉, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 이소시아네이트 및 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 지방족 또는 올레핀계 폴리올 또는 이러한 폴리올의 조합의 반응 생성물이거나 또는 이를 포함하는 것으로 추가로 한정될 수 있다. 대안적으로, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 이소시아네이트와 선형 중합체성 글리콜 (예를 들어 500 내지 8,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가짐), 저 분자량 디올 (예를 들어 50 내지 600 g/mol의 중량 평균 분자량을 가짐), 및/또는 폴리올과의 다중-첨가 반응으로부터 제조된 멀티-블록 공중합체로서 추가로 한정될 수 있다. 전형적으로, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 상기 기술된 바와 같이, 경질 세그먼트 및 연질 세그먼트의 비를 달리함으로써 수득될 수 있다. 물리적 성질, 예컨대 쇼어 경도는, 모듈러스, 하중-지지 용량 (압축 응력), 인열 강도, 및 비중과 함께, 연질 세그먼트에 대한 경질 세그먼트의 비가 증가함에 따라 전형적으로 증가한다.
한 실시양태에서, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄이고, 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트 성분 및 사슬 연장제의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 폴리에스테르 폴리올은 전형적으로 디카르복실산 및 적어도 하나의 일차 히드록실 기를 갖는 글리콜의 반응으로부터 제조된다. 적합한 디카르복실산은 아디프산, 메틸 아디프산, 숙신산, 수베르산, 세바스산, 옥살산, 글루타르산, 피멜산, 아젤라산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 및 그의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 폴리에스테르 폴리올을 제조하는데 사용하기 적합한 글리콜은 에틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 헥산디올, 비스(히드록시메틸시클로헥산), 1,4-부탄디올, 디에틸렌 글리콜, 2-메틸-프로판디올, 3-메틸-펜탄디올, 2,2-디메틸 프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 및 그의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
한 대안적 실시양태에서, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄이고, 적합한 사슬 연장제, 이소시아네이트 성분, 및 중합체성 폴리올의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 사슬 연장제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 부텐디올, 부틴디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 크실릴렌 글리콜, 아밀렌 글리콜, 1,4-페닐렌-비스-베타-히드록시 에틸 에테르, 1,3-페닐렌-비스-베타-히드록시 에틸 에테르, 비스-(히드록시-메틸-시클로헥산), 헥산디올, 및 티오디글리콜을 포함하는 디올, 에틸렌 디아민, 프로필렌 디아민, 부틸렌 디아민, 헥사메틸렌 디아민, 시클로헥실렌 디아민, 페닐렌 디아민, 톨릴렌 디아민, 크실릴렌 디아민, 3,3'-디클로로벤지딘, 및 3,3'-디니트로벤지딘을 포함하는 디아민, 에탄올 아민, 아미노프로필 알콜, 2,2-디메틸 프로판올 아민, 3-아미노시클로헥실 알콜, 및 p-아미노벤질 알콜을 포함하는 알칸올 아민, 및 그의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적합한 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄의 특정 예는 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능한 엘라스톨란(Elastollan)® 600, 800, B, C, 및 S 시리즈 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
한 추가 실시양태에서, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄이고, 폴리에테르 폴리올, 이소시아네이트 성분 및 사슬 연장제의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 및 그의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 또 다른 실시양태에서, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄이고 사슬 연장제 및 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함한다. 관련 기술분야에 공지된 임의의 사슬 연장제는 열가소성 폴리우레탄의 원하는 성질에 따라 통상의 기술자에 의해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적합한 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄의 특정 예는 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 엘라스톨란® 1000, 1100 및 1200 시리즈 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
한 추가 실시양태에서, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 지방족 또는 올레핀계 열가소성 폴리우레탄이고, 지방족 또는 올레핀계 열가소성 폴리올, 이소시아네이트 성분 및 사슬 연장제의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 수소화 폴리부타디엔 또는 비-수소화 폴리부타디엔 및 그의 조합 또는 폴리에스테르 및/또는 폴리에테르 폴리올과의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 관련 기술분야에 공지된 임의의 사슬 연장제는 열가소성 폴리우레탄의 원하는 성질에 따라 통상의 기술자에 의해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
전형적으로, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄을 형성하는데 사용되는 폴리에테르, 폴리에스테르, 지방족 또는 올레핀계 폴리올은 600 내지 3,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다. 그러나, 폴리올은 이러한 분자량 범위로 제한되지 않는다. 한 실시양태에서, 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄을 형성하는데 사용되는 출발 물질 (예를 들어, 선형 중합체성 글리콜, 저 분자량 디올, 및/또는 폴리올)은 대략 2개의 평균 관능기를 갖는다. 예를 들어, 임의의 예비-중합체 또는 단량체는 2개 말단 반응성 기를 가져 비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄 내에 분지점을 갖지 않거나 또는 몇 개의 분지점을 갖는 고 분자량 선형 사슬의 형성을 촉진시킬 수 있다.
비-발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄을 형성하는데 사용되는 이소시아네이트 성분은 전형적으로 이소시아네이트, 디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 및 그의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 n-관능성 이소시아네이트를 포함한다. 이러한 실시양태에서, n은 전형적으로는 2 내지 5, 보다 전형적으로는 2 내지 4, 보다 더 전형적으로는 2 내지 3, 가장 전형적으로는 약 2의 수이다. n은 정수일 수 있거나 또는 2 내지 5의 중간 값을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이소시아네이트 성분은 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 이소시아네이트를 전형적으로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 지방족 이소시아네이트, 예컨대 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 디시클로헥실-메틸-디이소시아네이트 (H12MDI), 이소포론-디이소시아네이트, 및 그의 조합을 포함한다. 이소시아네이트 성분이 지방족 이소시아네이트를 포함하는 경우, 이소시아네이트 성분은 개질된 다가 지방족 이소시아네이트, 즉 지방족 디이소시아네이트 및/또는 지방족 폴리이소시아네이트의 화학 반응을 통해 수득되는 생성물을 또한 포함할 수 있다. 예는 우레아, 뷰렛, 알로파네이트, 카르보디이미드, 우레톤이민, 이소시아누레이트, 우레탄 기, 이량체, 삼량체, 및 그의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 이소시아네이트 성분은 개별적으로 또는 폴리옥시알킬렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리에스테롤, 폴리카프로락톤, 및 그의 조합과의 반응 생성물로 사용되는 개질된 디이소시아네이트를 또한 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
대안적으로, 이소시아네이트 성분은 방향족 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 이소시아네이트 성분이 방향족 이소시아네이트를 포함하는 경우, 방향족 이소시아네이트는 전형적으로 화학식 R'(NCO)z (여기서 R'은 방향족이고 z는 R'의 원자가에 상응하는 정수임)에 상응한다. 전형적으로, z는 적어도 2이다. 방향족 이소시아네이트의 적합한 예는 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 (TMXDI), 1,4-디이소시아네이토벤젠, 1,3-디이소시아네이토-o-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-p-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-m-크실렌, 2,4-디이소시아네이토-1-클로로벤젠, 2,4-디이소시아네이토-1-니트로-벤젠, 2,5-디이소시아네이토-1-니트로벤젠, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 1-메톡시-2,4-페닐렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 트리이소시아네이트, 예컨대 4,4',4"-트리페닐메탄 트리이소시아네이트 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트 및 2,4,6-톨루엔 트리이소시아네이트, 테트라이소시아네이트, 예컨대 4,4'-디메틸-2,2'-5,5'-디페닐메탄 테트라이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트, 그의 상응하는 이성질체 혼합물, 및 그의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 대안적으로, 방향족 이소시아네이트는 m-TMXDI 및 1,1,1-트리메틸올프로판의 트리이소시아네이트 생성물, 톨루엔 디이소시아네이트 및 1,1,1-트리메틸올프로판의 반응 생성물, 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, H12MDI, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 디이소시아네이트를 포함한다. 이소시아네이트 성분은 또한 통상의 기술자에 의해 결정된 바와 같이, 임의의 양의 폴리올 및/또는 사슬 연장제와 반응할 수 있다.
열가소성 폴리에스테르 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머 발포체는 대안적으로 TPC로도 공지된, 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 엘라스토머는 또한 열가소성 고무로서 기술될 수 있고 전형적으로는 열가소성 및 엘라스토머 성질을 모두 갖는 공중합체의 부류 또는 중합체 (예를 들어 플라스틱 및 고무)의 물리적 혼합물이다. 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머의 비제한적 예는 DSM으로부터의 아르니텔(Arnitel) 및 듀폰(DuPont)으로부터의 히트렐(Hytrel)이다.
열가소성 스티렌계 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머 (발포체)는 대안적으로 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 이소프렌 유닛과의 스티롤, 스티렌계 블록 공중합체, 또는 TPS로도 공지된, 열가소성 스티렌계 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 스티렌계 엘라스토머는 전형적으로 A-B-A 유형 블록 구조를 기재로 하며, 여기서 A는 경질 상이고 B는 엘라스토머이다. 열가소성 스티렌계 엘라스토머의 비제한적 예는 크라톤(Kraton) D 및 크라톤 G이다.
열가소성 가황물 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머 (발포체)는 대안적으로 TPV로도 공지된, 열가소성 불카네이트 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 불카네이트 엘라스토머의 비제한적 예는 엑손모빌(ExxonMobil)로부터의 산토프렌(Santoprene)이다.
열가소성 폴리아미드 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머 (발포체)는 대안적으로 TPA로도 공지된, 열가소성 폴리아미드 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 폴리아미드 엘라스토머의 비제한적 예는 에보니크(Evonik)로부터의 베스타미드(Vestamid) E이다.
열가소성 폴리올레핀 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머 (발포체)는 대안적으로 TPO로도 공지된, 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머의 비제한적 예는 다우(Dow)로부터의 인게이지(Engage)이다.
중합체:
중합체(16) 자체를 다시 살펴보면, 중합체(16)는 입자(12)의 최외층(24)으로서 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 외부 표면(26) 상에 배치된다. 중합체(16)는, 예를 들어 도 1에 제시된 바와 같이, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 외부 표면(26) 상에 그와 직접 접촉하여 배치될 수 있거나, 또는 도 2에 제시된 바와 같이, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 외부 표면(26) 상에 그로부터 이격되어 배치될 수 있다. 단일 중합체(16)를 사용할 수 있거나 또는 중합체의 조합을 사용할 수 있다. 중합체(16)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14)와 화학적으로 동일할 수 있거나 또는 열가소성 엘라스토머 발포체(14)와 화학적으로 상이할 수 있다.
중합체(16)는 하기 보다 상세히 기술된 연화 온도를 제외하고 특별히 제한되지 않는다. 중합체(16)는 폴리우레탄 (발포된 또는 비-발포된), 열가소성 엘라스토머 (발포된 또는 비-발포된), 폴리알킬렌, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리알킬렌 나프탈레이트 및 테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴, 폴리카르보네이트, 폴리알킬아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 셀룰로스의 유도체, 할로겐화 중합체, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴로니트릴, 실리콘, 에폭시드, 폴리비닐아세테이트, 폴리에테르-아미드, 이오노머 수지, 엘라스토머, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 그의 이성질체, 그의 공중합체, 및 그의 조합으로부터 선택된 중합체이거나, 이들을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어질 수 있다. 한 실시양태에서, 중합체는 발포된 것이다. 또 다른 실시양태에서, 중합체는 발포되지 않은 것이다. 다양한 실시양태에서, 중합체(16)는 엘라스톨란 880A13N, 엘라스톨란 ER368511, 및 그의 조합으로부터 선택된다. 다른 실시양태에서, 중합체(16)는 발포된 열가소성 엘라스토머 (상기 기술된 임의의 것과 상이함), 비발포된 열가소성 엘라스토머 (상기 기술된 임의의 것과 상이함), 비발포된 열가소성 엘라스토머, 예컨대 TPS, TPV, TPO, 및 TPA, 및 그의 조합으로부터 선택된다.
다양한 실시양태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 상기 언급한 중합체 중 1종 이상을, 예를 들어 중합체의 약 50 중량% 이하의 양으로 사용하여 형성될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 중량%의 상기 언급한 중합체 중 1종 이상과 나머지는 열가소성 엘라스토머를 사용하여 형성된다. 다양한 추가의 비제한적 실시양태에서, 모든 값 및 상기 언급한 값들 사이 및 이들을 포함하는 값의 범위는 본원에서 명백히 고려된다.
연화 온도:
열가소성 엘라스토머 발포체(14) 및 중합체(16) 각각은 독립적으로 ASTM DIN ISO 306에 따라 결정된 연화 온도를 갖는다. 중합체(16)의 연화 온도는 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 연화 온도보다 적어도 5℃ 낮다. 임의의 특정 이론에 의해 얽매이고자 함 없이, 중합체의 더 낮은 연화 온도는 이러한 더 낮은 연화 온도로 입자가 가열되게 하여, 이로써 중합체를 연화 또는 가소화시키고 중합체가 점착성이 되게 하여, 이로써 입자를 함께 접착시키는 것으로 여겨진다. 중합체의 연화 온도가 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 연화 온도보다 낮기 때문에, 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 자체는 용융/연화되지 않고 이로써 그의 성질 및 치수를 유지할 수 있다. 이것은 고밀화, 즉 입자 자체에서의 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 압축/압밀/응집으로 인한 밀도에서의 원하지 않는 증가와 함께 금형으로부터의 제거 후 수축을 겪지 않는 물품을 전형적으로 초래한다.
다양한 실시양태에서, 중합체(16)의 연화 온도는 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 연화 온도보다 적어도 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50℃, 또는 심지어 그 이상 낮다. 또 다른 실시양태에서, 중합체(16)의 연화 온도는 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 연화 온도보다 5 내지 20, 10 내지 20, 15 내지 50, 20 내지 45, 25 내지 40, 30 내지 35, 15 내지 30, 15 내지 25, 또는 15 내지 20℃ 낮다. 다양한 실시양태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 연화 온도는 80 내지 180, 90 내지 160, 100 내지 160, 또는 110 내지 150℃이다. 다른 실시양태에서, 중합체(16)의 연화 온도는 40 내지 120, 50 내지 100, 60 내지 80, 60 내지 70, 60 내지 65, 또는 60 내지 70℃이다. 열가소성 엘라스토머 및 중합체의 융점 또는 연화점에서의 차는, 개별적으로 입자의 일부분으로서, 또는 심지어 물품이 형성된 후에 측정된 경우에도, 다양한 분석 절차에 의해, 예컨대 DSC 기구 및 절차를 사용함으로써 검출될 수 있다. 다양한 추가의 비제한적 실시양태에서, 모든 값 및 상기 언급한 값들 사이 및 이들을 포함하는 값의 범위는 본원에서 명백히 고려된다.
추가의 중합체:
다양한 실시양태에서, 물품(10) 및/또는 입자(12)는, 예를 들어 도 2에 제시된 바와 같이, 예를 들어 "외부" 중합체(16) (즉, 입자(12)의 최외층(24)으로서 열가소성 엘라스토머의 외부 표면(26) 상에 배치된 중합체) 및 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 사이에 배치된 중간 중합체(18)를 또한 포함한다. 이러한 중간 중합체(18)는 외부 중합체(16)와 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 사이에 샌드위치될 수 있다. 중간 중합체(18)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 및/또는 외부 중합체(16) 상에 그와 직접 접촉하여 배치될 수 있다. 대안적으로, 중간 중합체(18)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 및/또는 외부 중합체(16) 상에, 그러나 그로부터 이격되어 배치될 수 있다 (도면에 도시되어 있지 않음).
다른 실시양태에서, 물품(10) 및/또는 입자(12)는, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)가 내부 중합체 (20) 및 외부 중합체(16) 사이에 배치되도록 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 상에 그와 직접 접촉하여 배치될 수 있는 내부 중합체 (20)를 포함한다. 이 실시양태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 전형적으로 내부 중합체 (20)와 외부 중합체(16) 사이에 샌드위치된다. 또 다른 실시양태에서, 중간 중합체(18)는 내부 중합체 (20) 및 외부 중합체(16) 사이의 임의의 위치에 또한 존재하고 배치될 수 있다. 예를 들어, 내부 중합체 (20)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 및/또는 외부 중합체(16) 상에 그와 직접 접촉하여 배치될 수 있다. 대안적으로, 내부 중합체 (20)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 및/또는 외부 중합체(16) 상에, 그러나 그로부터 이격되어 배치될 수 있다. 1종 이상의 중간 중합체(18)가 사용될 수 있고 1종 이상의 내부 중합체 (20)가 사용될 수 있다는 것이 고려된다. 내부 중합체 (20)는 내부 중합체 (20)가 도 2에 나타낸 바와 같이 입자(12)의 중공 일부분에 노출되어 임의의 층들 사이에 샌드위치되지 않도록 입자(12)의 최내층으로서 배치될 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 내부 중합체 (20)는 한 면만 또 다른 중합체 (예를 들어 열가소성 엘라스토머 발포체(14))와 접촉할 수 있다. 또 다른 예에서, 내부 중합체 (20)는 입자(12)의 내부 표면을 한정한다.
중간 중합체(18) 및/또는 내부 중합체 (20) 중 임의의 하나 이상은 외부 중합체(16)에 대해 상기 기술된 것과 같거나 또는 상이할 수 있다. 중간 중합체(18), 내부 중합체 (20), 및/또는 외부 중합체(16)는 서로 모두 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 내부 중합체 (20)는 열가소성 우레탄 (TPU), 폴리아미드-6, 및 열가소성 아미드 (TPA)로부터 선택된다. 다른 실시양태에서, 중간 중합체(18)는 열가소성 우레탄 (TPU), 폴리아미드-6 (PA6), 및 열가소성 아미드 (TPA)로부터 선택된다.
물품의 형성 방법:
본 개시내용은 또한 물품(10)의 형성 방법을 제공한다. 방법은 상기 기술된 바와 같이, (비-발포된) 열가소성 엘라스토머 및 상기 언급한 "외부" 중합체를 제공하는 단계를 포함한다. 또한 방법은 (비-발포된) 열가소성 엘라스토머 및 외부 중합체(16)를 공-압출시켜 관형 압출물 (22) (예를 들어 도 3에 제시된 바와 같음)을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 (비-발포된) 열가소성 엘라스토머는 공-압출 동안에 발포되고 (이로써 열가소성 엘라스토머 발포체(14)를 형성하고) 외부 중합체(16)는 관형 압출물 (22)의 최외층(28)으로서 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 상에 배치된 것이다. 공-압출의 단계는 특별히 제한되지 않으며 관련 기술분야에 공지된 바와 같을 수 있다. 다르게 말하면, 공-압출의 단계는 관련 기술분야에 공지된, 하나 이상의 하위-단계, 온도, 조건 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시양태에서, 공-압출의 단계는 하기 파라미터를 이용하며, 이것은 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 변경될 수 있다:
다이 유형: 크로스헤드; 압출기 1 (1-1/2" 직경); 구역 1 - 340℉; 구역 2 - 360℉; 구역 3 - 370℉;
구역 4 - 370℉; 클램프 - 370℉; 어댑터 - 370℉; 헤드 압력 - 4000 psi; 스크류 RPM - 12.5, 스크류 토크 - 18.5%; 압출기 2 (3/4" 직경); 구역 1 - 275℉; 구역 2 - 320℉; 구역 3 - 340℉; 클램프 - 340℉; 어댑터 - 340℉; 헤드 압력 - 3800 psi; 스크류 RPM - 15; 스크류 토크 -31.6 %; 다이 헤드 - 370℉; 다이 - 370℉; 테이크 오프 모터(Take Off Motor) 230 RPM; 비율 지시계 21.3. 대안적으로, 공-압출의 하나 이상의 파라미터는 실시예에 기술된 바와 같을 수 있다. 다양한 추가의 비제한적 실시양태에서, 모든 값 및 상기 언급한 값들 사이 및 이들을 포함하는 값의 범위는 본원에서 명백히 고려된다.
방법은 또한 관형 압출물 (22)을 세그먼트화하여 복수의 입자(12)를 형성하는 단계를 포함한다. 세그먼트화의 단계는 전형적으로 커팅 또는 초핑으로 추가로 한정되지만 특별히 제한되지는 않는다.
방법은 금형 내에 복수의 입자(12)를 배치하는 단계를 추가로 포함한다. 입자(12)는 전형적으로 금형 내에 랜덤 방식으로 배치되는데, 예를 들어 부어 넣는다. 이것은 전형적으로 최종 생성물에서의 입자(12)의 랜덤 또는 3-차원 배향을 허용한다. 다양한 실시양태에서, 입자(12)는 (1) 수동으로 "손으로" 금형에 붓거나, 또는 (2) 공기 이송 시스템을 사용하여 금형에 주입한다. 전형적으로, 금형은 열린 위치에 있는 동안에 충전되어, 입자가 금형을 "과충전"시키는 것을 허용한다. 금형이 폐쇄된 후에, 입자는 전형적으로 함께 강제로 있게 되고, 이것은 더 많은 표면적 접촉을 조성한다. 이는 증가된 접착력을 조성하기 위한 것이다.
방법은 또한, 예를 들어 복수의 입자(12)가 물품(10)에서 랜덤하게 배향되도록 복수의 입자(12)를 가열하여 물품(10)을 형성하는 것을 포함한다. 가열 단계는 특별히 제한되지 않고 전기, 가스, 스팀 등에 의해 가열하는 것을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 가열 단계는, 예를 들어 스팀 체스트 크랙 성형 공정에서와 같이, 입자(12) 및/또는 금형 자체를 스팀으로 가열하는 것으로 추가로 한정된다. 또 다른 실시양태에서, 가열 단계 (및/또는 전체 방법)는 스팀 체스트 크랙 성형 공정으로 추가로 한정될 수 있다. 특정 단계는 관련 기술분야에 공지된 바와 같은 것 및/또는 상기 기술된 바와 같은 것일 수 있다.
추가의 실시양태:
한 실시양태에서, 방법은 금형에 입자(12)를 로딩하고 스팀을 금형 내의 입자(12)에 공급하는 것을 포함한다. 스팀을 공급하는 것은 입자(12)를 가열하고 열가소성 엘라스토머 발포체(14)를 팽창시킬 수 있다. 스팀을 공급하는 것은 또한 외부 중합체(16)를 용융 또는 연화시킬 수 있어 입자(12)가 서로 융합하거나, 붙거나, 또는 결합하게 된다. 본 개시내용의 방법은 US 2013/0291409에 기술된 바와 같이 하나 이상의 단계, 성분, 조건, 또는 처리 파라미터를 포함할 수 있고, 이 출원은 다양한 비제한적 실시양태에서 그 전체가 본원에 명백히 포함된다.
다양한 실시양태에서, 입자(12)는 대기압하에 금형에 로딩되고, 이후에 금형 내에서 가압될 수 있다. 이를 위해, 다양한 상이한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 이러한 단계는 금형의 체적을 줄임으로써 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이를 위해, 금형의 체적이 줄어들도록 금형의 이동가능한 부분을 이동시킨다. 추가 실시양태에서, 금형은 금형 내의 압력이 국부적으로 달라지도록 설계된다. 대안적으로, 입자(12)는 이미 가압하에, 예를 들어 국부적으로 달라지는 압력으로 금형에 로딩될 수 있다. 그와 같이, 제조 방법은 가속화될 수 있다.
입자(12)를 금형에 압축시키는 압력은 최종 물품(10)의 밀도 및 강도에 영향을 미칠 수 있다. 입자(12)의 직경은 가해지는 압력에 의해 감소될 수 있다. 예를 들어, 압력이 높을수록, 입자(12)는 더 강하게 압축되고 고밀화될 수 있다. 압력을 감소시킴으로써, 입자(12)는 대략 그의 원래 직경으로 재팽창할 수 있다. 외부 중합체(16)는 공정 동안에 발포되거나 또는 발포되지 않을 수 있고 공정 동안에 붕괴되거나 또는 붕괴되지 않을 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 방법은 금형을 폐쇄하고 스팀으로 금형을 미리-처리하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 금형을 통해 공급되는 물 및/또는 공기로 금형을 냉각시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 물품(10) 및/또는 입자(12)는 금형을 통해 간접적으로 냉각될 수 있다. 특정 실시양태에서, 방법의 지속시간은 약 3-15분이다. 덜 정교한 방법의 경우 지속시간은 대안적으로 약 3-6분일 수 있다. 또 추가로, 방법은 15분보다 긴 지속시간을 가질 수 있다.
본 개시내용은 또한 임의의 입자 또는 임의의 물품과 상관없이 자체적으로 (초핑 또는 세그먼트화 이전에) 압출물 또는 관형 구조물을 제공한다. 유사하게, 본 개시내용은 또한 임의의 압출물 또는 관형 구조물 또는 물품과 상관없이, 자체적으로 복수의 입자를 제공한다. 압출물 또는 관형 구조물은 상기 기술된 바와 같은 임의의 것일 수 있다. 유사하게, 복수의 입자는 상기 기술된 바와 같은 임의의 것일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 입자는 상업적으로 입수가능한 접착제 (예를 들어 하나 또는 두 성분)에 의해 커버되거나, 또는 그것으로 코팅되고 금형 내에 함께 가압되어 원하는 물품을 형성한다.
본 개시내용은 신발 밑창으로서 추가로 한정되는 물품을 추가로 제공한다. 다양한 실시양태에서, 신발 밑창은 1종 이상의 폴리에테르 열가소성 엘라스토머를 사용하여 형성되는 입자를 포함한다. 신발 밑창은 US 2013/0291409에 기술된 바와 같이 하나 이상의 치수, 특성, 또는 성분을 가질 수 있고, 이 출원은 다양한 비제한적 실시양태에서 그 전체가 본원에 명백히 포함된다. 추가로, 연화 온도의 설명은 US 5,674,600에 기술된 바와 같이, 연화 범위로서 대안적으로 기술될 수 있고, 이 특허는 하나 이상의 비제한적 실시양태에서 그 전체가 본원에 참조로 명백히 포함된다. 다양한 실시양태에서, 본 개시내용은 전체로서 입자 및/또는 물품의 구조의 나머지를 파괴시키지 않으면서 저온에서 입자의 결합을 허용하는 캡스톡 (예를 들어 외부 표면 상에 배치된 중합체)을 제공한다. 예를 들어, 이러한 이점은 상기 기술된 하나 이상의 물리적 성질, 예컨대, 그러나 비제한적으로 밀도 및 극한 파괴 강도를 통해 관측될 수 있다.
실시예
본 개시내용에 따라 일련의 물품이 형성되었다. 보다 구체적으로, 비-발포된 열가소성 엘라스토머가 외부 중합체와 함께 제공되었다. 열가소성 엘라스토머 및 외부 중합체가 공-압출되어 관형 압출물을 형성하였고, 여기서 열가소성 엘라스토머는 공-압출 동안에 발포되어 열가소성 엘라스토머 발포체를 형성하고 외부 중합체는 관형 압출물의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체 상에 배치되었다. 이어서 관형 압출물은 세그먼트화되어 열가소성 엘라스토머 발포체 및 관형 입자의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체 상에 배치된 외부 중합체를 포함하는 복수의 이방성 관형 입자를 형성하였다. 복수의 이방성 관형 입자는 이어서 금형에 배치되고 가열되어 물품을 형성하였다. 형성 후, 물품을 평가하여 밀도를 결정하였다.
열가소성 엘라스토머로서 엘라스톨란® 1180A10 (80A의 쇼어 경도를 가짐) 그리고 외부 중합체로서 엘라스톨란® 880A13N을 사용하여 첫 번째 물품을 형성하였다. 열가소성 엘라스토머가 압출되고 발포제: 3% 로딩으로 엘라스톨란 콘즈(Konz) V2894 및 3% 로딩으로 엘라스톨란 콘즈 V2893의 조합으로 발포되었다. 열가소성 엘라스토머는 대략 0.4 그램/mL의 발포된 비중을 가졌다. 배관은 0.125인치의 평균 외부 직경을 가졌다. 외부 중합체는 0.004인치의 평균 벽 두께를 가졌다. 발포된 열가소성 엘라스토머는 0.030인치의 평균 벽 두께를 가졌다. 복수의 이방성 입자는 0.16 그램/mL의 루스 벌크 밀도를 가졌다. 복수의 이방성 입자는 성형되어 0.20 내지 0.26 그램/mL의 밀도를 갖는 물품을 형성하였다.
열가소성 엘라스토머로서 엘라스톨란® 1190A10 (90A의 쇼어 경도를 가짐) 그리고 외부 중합체로서 엘라스톨란® 880A13N을 사용하여 두 번째 물품을 형성하였다. 열가소성 엘라스토머가 압출되고 발포제: 3% 로딩으로 엘라스톨란 콘즈 V2894 및 3% 로딩으로 엘라스톨란 콘즈 V2893의 조합으로 발포되었다. 열가소성 엘라스토머는 대략 0.4 그램/mL의 발포된 비중을 가졌다. 배관은 0.125인치의 평균 외부 직경을 가졌다. 외부 중합체는 0.004인치의 평균 벽 두께를 가졌다. 발포된 열가소성 엘라스토머는 0.030인치의 평균 벽 두께를 가졌다. 복수의 이방성 입자는 0.16 그램/mL의 루스 벌크 밀도를 가졌다. 복수의 이방성 입자는 성형되어 0.20 내지 0.26 그램/mL의 밀도를 갖는 물품을 형성하였다.
다양한 실시양태에서, 입자의 성능이 외부 중합체로부터 달성된 모듈러스에 좌우될 수 있으므로 열가소성 엘라스토머 발포체의 밀도를 최소화할 수 있다. 외부 중합체의 더 낮은 연화점/융점은 성형 동안에 더 낮은 처리 온도를 허용하여 입자의 영구 왜곡 및 물품의 후속적 고밀화를 피할 수 있다. 또한, 본 개시내용은 성능 (예를 들어 에너지 흡수 및 복귀)을 유지하면서 더 낮은 밀도 물품의 형성을 허용할 수 있다. 더 낮은 밀도는 입자가 가구 쿠션, 매트리스, 및 자동차 좌석에서 일반적으로 보여지는 전통적인 열경화성 발포체와 더 잘 경쟁할 수 있게 할 수 있다. 열가소성 엘라스토머는 또한 열경화성 중합체보다 더 "친화적으로 재활용"되는 것으로 여겨진다. 또한 본 개시내용은 입자를 영구적으로 변형시키지 않으면서 가압하에 입자를 열 결합시키는데 더 낮은 처리 온도가 사용될 수 있게 할 수 있다.
전체 개시내용 전반에 걸쳐 전술한 실시양태의 모든 조합은 이러한 개시내용이 상기 단일 단락 또는 절에서 축어적으로 기술되어 있지 않더라도 하나 이상의 비제한적 실시양태에서 이로써 명백히 고려된다. 다시 말해서, 명백히 고려되는 실시양태는 개시내용의 임의의 일부분으로부터 선택되고 조합된 상기 기술된 임의의 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.
상기 기술된 값 중 하나 이상은 변동이 개시내용의 범주 내에 있는 한 ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25% 등만큼 달라질 수 있다. 모든 다른 구성원과 상관없이 마쿠시(Markush) 군의 각 구성원으로부터 예측되지 않는 결과가 수득될 수 있다. 각 구성원은 개별적으로 및 또는 조합으로 의존될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내에서 구체적 실시양태에 대하여 적절한 지지를 제공한다. 단일 및 다중 종속 둘 다의, 독립항 및 종속항의 모든 조합의 대상은 본원에서 명백히 고려된다. 개시내용은 예시적이며 제한보다는 설명의 단어를 포함한다. 본 개시내용의 다수의 변형 및 변동이 상기 교시내용에 비추어 가능하고, 개시내용은 본원에서 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시될 수도 있다.
본 개시내용의 다양한 실시양태를 기술할 때 의존하는 임의의 범위 및 하위범위는 독립적으로 및 총괄적으로 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하며, 본원에 이러한 값들이 명확히 기재되어 있지 않다 하더라도, 그 안의 자연수 및/또는 분수 값들을 포함한 모든 범위를 기술하고 고려한 것으로 이해된다는 것을 또한 이해해야 한다. 통상의 기술자라면, 열거된 범위 및 하위범위가 본 개시내용의 다양한 실시양태를 충분히 기술하고 가능하게 한다는 것, 및 그러한 범위 및 하위범위가 관련 있는 절반, 3분의 1, 4분의 1, 5분의 1 등으로 더 서술될 수 있다는 것을 쉽게 안다. 단지 한 예로서, "0.1 내지 0.9"의 범위는 하위 3분의 1, 즉 0.1 내지 0.3, 중간 3분의 1, 즉 0.4 내지 0.6, 및 상위 3분의 1, 즉 0.7 내지 0.9로 더 서술될 수 있고, 이들은 개별적으로 및 총괄적으로 첨부된 청구범위의 범주 내에 있고, 개별적으로 및/또는 총괄적으로 의존될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 대하여 적절한 지지를 제공한다. 또한, "적어도", "초과", "미만", "이하" 등과 같이, 범위를 한정하거나 또는 수식하는 언어와 관련하여, 그러한 언어는 하위범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 또 다른 예로서, "적어도 10"의 범위는 적어도 10 내지 35의 하위범위, 적어도 10 내지 25의 하위범위, 25 내지 35의 하위범위 등을 본질적으로 포함하며, 각 하위범위는 개별적으로 및/또는 총괄적으로 의존될 수 있고 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 대하여 적절한 지지를 제공한다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별 숫자는 의존될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 대하여 적절한 지지를 제공한다. 예를 들어, "1 내지 9"의 범위는 3과 같은 여러 개별 정수뿐만 아니라, 4.1과 같은 소수점을 포함하는 개별 숫자 (또는 분수)도 포함하며, 이들은 의존될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 대하여 적절한 지지를 제공한다.

Claims (21)

  1. 0.03 내지 0.45 g/cc의 밀도를 가지며 물품에서 랜덤하게 배향되어 있는 복수의 이방성 관형 입자를 포함하는 물품이며, 여기서 상기 관형 입자는 열가소성 엘라스토머 발포체 및 상기 관형 입자의 최외층으로서 상기 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된 중합체를 포함하고, 상기 열가소성 엘라스토머 발포체 및 상기 중합체 각각은 독립적으로 DIN ISO 306에 따라 결정된 연화 온도를 가지며, 상기 중합체의 연화 온도는 상기 열가소성 엘라스토머 발포체의 연화 온도보다 적어도 5℃ 낮은 것인 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 발포체가 열가소성 폴리우레탄 발포체이고, 임의로 상기 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된 상기 중합체가 열가소성 폴리우레탄으로서 추가로 한정되는 것인 물품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체가 폴리에테르 폴리올, 이소시아네이트 성분 및 사슬 연장제의 발포된 반응 생성물인 물품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체가 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트 성분 및 사슬 연장제의 발포된 반응 생성물인 물품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 발포체가 각각 DIN ISO 7619-1을 사용하여 결정 시 40A 내지 83D 또는 80A 내지 95A의 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄으로부터 형성된 것인 물품.
  6. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체가 지방족 및/또는 올레핀계 폴리올, 이소시아네이트 성분 및 사슬 연장제의 발포된 반응 생성물인 물품.
  7. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 발포체가 0.1 내지 0.6 g/cc의 밀도를 갖고, 임의로 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 (TPE), 열가소성 스티렌계 엘라스토머 (TPS), 열가소성 폴리아미드 (TPA), 열가소성 불카네이트 (TPV), 열가소성 폴리올레핀 (TPO), 및 그의 조합으로부터 선택된 것인 물품.
  8. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM D 5035를 사용하여 결정 시 0.1 내지 4.0 메가파스칼의 극한 파괴 강도를 갖는 물품.
  9. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된 상기 중합체가 상기 열가소성 엘라스토머 발포체 상에 그와 직접 접촉하여 배치된 것인 물품.
  10. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치된 상기 중합체와 상기 열가소성 엘라스토머 발포체 사이에 배치된 중간 중합체를 추가로 포함하는 물품.
  11. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 신발 밑창, 쿠션, 바닥재, 또는 바닥 기재로서 추가로 한정되는 물품.
  12. A. 각각 독립적으로 DIN ISO 306에 따라 결정된 연화 온도를 갖는 열가소성 엘라스토머 및 중합체를 제공하는 단계이며, 여기서 중합체의 연화 온도가 열가소성 엘라스토머의 연화 온도보다 적어도 5℃ 낮은 것인, 단계;
    B. 열가소성 엘라스토머 및 중합체를 공-압출시켜 관형 압출물을 형성하는 단계이며, 여기서 공-압출 동안에 열가소성 엘라스토머가 발포되어 열가소성 엘라스토머 발포체를 형성하고, 중합체가 관형 압출물의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 표면 상에 배치되는 것인, 단계;
    C. 관형 압출물을 세그먼트화하여 복수의 이방성 관형 입자를 형성하는 단계이며, 여기서 상기 이방성 관형 입자는 열가소성 엘라스토머 발포체 및 관형 입자의 최외층으로서 열가소성 엘라스토머 발포체의 외부 상에 배치된 중합체를 포함하는 것인, 단계;
    D. 금형 내에 복수의 이방성 관형 입자를 배치하는 단계; 및
    E. 복수의 이방성 관형 입자가 물품에서 랜덤하게 배향되도록 복수의 이방성 관형 입자를 가열하여 물품을 형성하는 단계
    를 포함하며, 여기서 상기 가열 단계가 임의로 스팀 체스트 크랙 성형(steam chest crack molding)으로서 추가로 한정되는 것인 0.03 내지 0.45 g/cc의 밀도를 갖는 물품의 형성 방법.
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