KR20080063823A - Thermoplastic polyurethane powder compositions and uses - Google Patents

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Abstract

Thermoplastic powder compositions and related processes of the invention comprise at least one thermoplastic polyurethane having a melt flow index of at least about 8 g/10 min when tested according to ASTM D1238 at 190 °C and a weight of 2.16 kg; at least one internal lubricant in an amount of up to about 5 weight % based on total weight of the composition; and, optionally, at least one flow agent or other components. Such thermoplastic powder compositions are suitable for formation into a variety of articles using, for example, high velocity impact fusion or slush molding techniques.

Description

열가소성 폴리우레탄 분말 조성물 및 용도 {THERMOPLASTIC POLYURETHANE POWDER COMPOSITIONS AND USES}Thermoplastic Polyurethane Powder Compositions and Uses {THERMOPLASTIC POLYURETHANE POWDER COMPOSITIONS AND USES}

본 발명은 열가소성 폴리우레탄 분말 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to thermoplastic polyurethane powder compositions and uses thereof.

지난 수십년에 걸쳐, 중합체의 사용은 전세계를 변화시켰다. 중합체 과학은 하기 4가지 중합체 부류 내에서 수천가지의 다양한 열가소성 및 열경화성 제품을 제조하도록 신속하게 발전되었다: 열가소성 플라스틱, 열가소성 엘라스토머, 열경화성 플라스틱 및 열경화성 엘라스토머.Over the past decades, the use of polymers has changed the world. Polymer science has rapidly developed to produce thousands of different thermoplastic and thermoset products within the following four polymer classes: thermoplastics, thermoplastic elastomers, thermoset plastics and thermoset elastomers.

임의의 중합체 또는 이로부터의 물품의 대규모 생산은 현재의 성분 또는 가공 조건에 의존할 수 없다. 비용 감소, 생산성 개선, 양호한 실시의 전달, 더욱 낮은 비용의 생산품 모두가 중합체 과학 산업을 주도한다. 신규 재료 및 관련된 방법의 출현으로 말미암아, 노후된 고분자 재료를, 특정 용도 및 관련된 방법에서의 개선된 특징, 가공 능력 및/또는 가공 효율을 지니는 재료로 대체하는 것이 종종 유익하다. Large scale production of any polymer or article therefrom may not depend on current components or processing conditions. Lower costs, improved productivity, better delivery of deliveries, and lower cost products all lead the polymer science industry. Due to the emergence of new materials and related methods, it is often beneficial to replace old polymeric materials with materials having improved features, processing capabilities and / or processing efficiencies in certain applications and related methods.

예를 들어, 특정 용도에서, 폴리비닐 클로라이드 (PVC)의 대체가 요망된다. 상대적으로 저렴하고 가공이 용이한 PVC로부터 형성된 물품은 보다 저온에서 사용하는 경우에 부서지기 쉽다 (이에 따라, 취성 파괴 모드 (brittle failure mode)를 나타냄). 따라서, 냉 기후 및 다른 상대적으로 저온에 노출된 물품을 형성하기 위해 PVC를 사용하는 것은 연성 파괴 모드 (ductile failure mode)를 요하는 특정 용도에 대해 문제될 수 있다.For example, in certain applications, replacement of polyvinyl chloride (PVC) is desired. Articles formed from relatively inexpensive and easy to process PVC are brittle when used at lower temperatures (thus exhibiting a brittle failure mode). Thus, using PVC to form cold weather and other relatively low temperature exposed articles can be problematic for certain applications requiring a ductile failure mode.

특히, 연성 파괴 모드가 요망되는 하나의 용도에는 자동차, 항공기, 트럭, 농기구, 건설 기구 등과 같은 수송수단의 승용 구획용 물품의 제조가 포함된다. 고분자 재료는 상기한 승용 구획 내의 다양한 부품 및 소조립부품을 제조하는데 사용된다. 예를 들어, 계기판, 도어 패널, 팔걸이, 머리받침, 센터 콘솔 (center console) 및 에어백 등은 하나 이상의 고분자 재료로 제조될 수 있다.In particular, one use where a soft failure mode is desired includes the manufacture of articles for passenger compartments of vehicles such as automobiles, aircraft, trucks, farm equipment, construction equipment and the like. Polymeric materials are used to make various parts and subassemblies in the passenger compartment described above. For example, instrument panels, door panels, armrests, headrests, center consoles and airbags can be made from one or more polymeric materials.

상기한 물품의 하위부품들은 종종 고분자 스킨 (polymeric skin) 형태를 갖는다. 고분자 스킨은 몰딩된 포말 또는 다른 쿠션감 있는 재료로 충전되어 본체, 및 물품 전반에 조각된 외관을 제공하는 더욱 큰 물품의 외부 표면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 승용 구획 내에서의 덧대어지거나 쿠션처리된 물품, 예컨대 계기판, 도어 패널 등은 분말화된 PVC 슬러쉬 몰딩된 스킨을 제공함에 의해 제조되었다. 상기 스킨은 기판 위의 적소에 유지된 다음, 스킨의 가장자리가 최종 제품을 제공하도록 시일링되는 주입 공정으로 포말 (예를 들어, 우레탄 포말) 재료로 다시 채워진다. 최종 제품은 도어 패널의 가장자리, 계기판의 가장자리 등을 포함할 수 있는, 기판에 결합된 덧대어진 포말 배킹 (backing)을 지닌 스킨을 포함한다. 이러한 방식으로 고분자 스킨을 사용하는 것에 대한 참고문헌은, 예를 들어 미국 특허 공개 번호 제 US 2002/0125734 A1호에서 확인할 수 있다.Sub-components of such articles often take the form of polymeric skins. The polymer skin can be filled with molded foam or other cushioning material to provide an outer surface of the larger article that provides a sculpted appearance throughout the body and the article. For example, padded or cushioned articles in a passenger compartment, such as instrument panels, door panels, etc., have been made by providing a powdered PVC slush molded skin. The skin is held in place on the substrate and then refilled with a foam (eg urethane foam) material in an injection process where the edges of the skin are sealed to provide the final product. The final product includes a skin with padded foam backing coupled to the substrate, which may include the edge of the door panel, the edge of the instrument panel, and the like. References to the use of polymer skins in this manner can be found, for example, in US Patent Publication No. US 2002/0125734 A1.

그러나, 의도된 용도의 일부 또는 전체 온도에서 취성 파괴 모드를 나타내는 재료가 상기 용도로 고분자 스킨을 제조하는데 사용되는 경우에, 이들은 충격시, 또는 물품의 파괴를 초래하는 다른 상황에서 승객을 위험에 노출시킨다. 이 위험은, 파괴시 산산히 부서지는 취성 재료의 경향, 및 종종 들쭉날쭉하거나 예리한 가장자리를 갖는 다수의 작은 조각으로 분해되는 경향으로 인해 취성 재료를 사용함으로써 높아진다. 상기한 파편의 형성은 승용 구획의 내부 및 외부에서 이들의 안전을 위협한다.However, where materials exhibiting brittle fracture modes at some or all temperatures of their intended use are used to make polymer skins for such uses, they expose passengers to danger upon impact or in other situations that result in the destruction of the article. Let's do it. This risk is increased by using brittle materials due to the tendency of brittle materials to shatter upon breakdown and to break down into many small pieces, often with jagged or sharp edges. The formation of such debris threatens their safety inside and outside the passenger compartment.

그 자체로서, 수송수단의 제조에 사용하기 위한 재료를 선택하는 경우에 있어서의 선결요건은, 종종 다양한 환경에서 사용하기에 그 재료가 적합한 지를 결정하는 시험을 포함한다. 특히 승용 구획 내에서의 하나의 물품 - 에어백-에 대한 재료는 다양한 환경 조건 하에서 주의깊게 선정된다. 약 -40℃ (-40°F) 및 그 미만의 온도에서의 재료의 성능은, 이들 시험을 통과하는 재료의 능력을 결정함에 있어 고려되는 중요한 문턱값이다. PVC는 종종 더욱 낮은 사용 온도에서의 이의 취성 경향 때문에 상기한 시험을 통과하지 못한다. 그럼에도 불구하고, PVC는 이의 상대적으로 저렴한 비용 때문에 종래 대체물질과 비교하여 유리하다. 따라서, 대안적인 재료가 요망된다.As such, the prerequisites in selecting a material for use in the manufacture of a vehicle often include testing to determine whether the material is suitable for use in a variety of environments. In particular, the material for one article-the airbag-in the passenger compartment is carefully selected under various environmental conditions. The performance of materials at temperatures of about −40 ° C. (-40 ° F.) and below is an important threshold to be considered in determining the ability of materials to pass these tests. PVC often fails the above test because of its tendency to brittle at lower operating temperatures. Nevertheless, PVC is advantageous over conventional alternatives because of its relatively low cost. Thus, alternative materials are desired.

추가 재료가 요망될 뿐만 아니라, 상기 재료로부터 물품을 제조하는 효율적이고 반복가능한 방법이 또한 요망된다. 상기 기술된 것들과 같은 고분자 부품을 제조하기 위한 다양한 공정들이 공지되어 있다. 고분자 스킨을 형성하기 위한 하나의 구체적인 공정은 고속 충격 용융 (high velocity impact fusion: HVIF)으로 지칭된다. 이 공정에서, 중합체 분말이 불활성 기체, 예컨대 질소 중에서 유체화 되고 용융된 다음, 몰드 또는 다른 기구 내로 가속화되고, 여기서 분말이 하나 이상의 표적 표면 상에 축적된 후에 연속 막으로 응고된다. 전형적으로, 상기한 표적 표면은 대략 실온에서 유지되어 막 응고를 촉진시킨다. 이에 대해서는 예를 들어 미국 특허 제 5,285,967호를 참고하길 바란다.Not only are additional materials desired, but also efficient and repeatable methods of making articles from such materials are also desired. Various processes are known for producing polymeric parts, such as those described above. One specific process for forming the polymer skin is referred to as high velocity impact fusion (HVIF). In this process, the polymer powder is fluidized and melted in an inert gas such as nitrogen and then accelerated into a mold or other apparatus where the powder accumulates on one or more target surfaces and then solidifies into a continuous film. Typically, the target surface described above is maintained at approximately room temperature to promote membrane coagulation. See, for example, US Pat. No. 5,285,967.

HVIF는 손상으로부터 (예를 들어, 오염) 기저 표면과 접촉하게 되는 재료 또는 기저 표면을 보호하기 위해 물품 상으로 고분자 코팅을 제공하는데 사용되어 왔다. 종종, 고분자 코팅은 상대적으로 깨끗하고 비독성의 표면을 제공하며, 비교적 불활성인 재료로 제조된다. 예를 들어, 폴리에틸렌은, 철도 차량에 의해 운송된 식료품이 오염되게 되는 것을 방지하기 위해 HVIF를 사용하여 강철 철도 차량의 내부 상에 코팅된다.HVIF has been used to provide a polymeric coating onto an article to protect the material or the underlying surface from contacting the underlying surface from damage (eg, contamination). Often, polymeric coatings provide a relatively clean, non-toxic surface and are made of a relatively inert material. For example, polyethylene is coated on the interior of a steel railroad car using HVIF to prevent contamination of food products carried by the railroad car.

상기 방법과 관련된 가공상의 이점 및 목적하는 표면 특성을 갖는 물품을 형성하는 이의 능력으로 인해, HVIF의 추가 재료로의 적용을 확대하는 것이 요망된다. 이는 특히 특정 직경의 표면 마감 (예를 들어, 평활하고 균일한 것, 또는 균일한 가죽느낌의 외관을 갖는 것)을 요하는 그러한 용도에 적용된다. 그러나, 현재까지, 승용 구획에 사용된 고분자 물품의 제조를 포함하는 것들과 같은 산업용 물품의 제조를 포함하기 위해 HVIF를 확대하는 것은, 이 특이적인 공정에 대해 적합한 분말 조성물이 아직까지 공지되지 않았다는 이유로 어려웠다. 그 자체로서, 주입 몰딩은 HVIF와 관련된 제한 및 단점, 및 다른 제조 기법 (예를 들어, 진공 성형, 슬러쉬 몰딩, 회전 몰딩 및 분무) 때문에, 이러한 용도에서 고분자 스킨 및 다른 고분자 물품을 형성시키는 유력한 방법이 되어 왔다. 또한, 이에 대해서는 미 국 특허 공개 번호 제 US 2002/0125734 A1호를 참조하길 바란다.Due to the processing advantages associated with the method and its ability to form articles with desired surface properties, it is desirable to expand the application of HVIF to additional materials. This applies in particular to those uses requiring a surface finish of a certain diameter (eg, having a smooth and uniform appearance, or having a uniform leathery appearance). However, to date, expanding HVIF to include the manufacture of industrial articles, such as those involving the manufacture of polymeric articles used in passenger compartments, is a reason why powder compositions suitable for this specific process have not yet been known. It was difficult. As such, injection molding is a viable method of forming polymeric skins and other polymeric articles in these applications because of the limitations and disadvantages associated with HVIF, and other manufacturing techniques (eg, vacuum forming, slush molding, rotational molding and spraying). It has been. See also US Patent Publication No. US 2002/0125734 A1.

발명의 개요Summary of the Invention

유리하게는, 본 발명은 고속 충격 용융을 사용하여 물품으로 형성시키기에 적합한 열가소성 분말 조성물을 제공한다. 그러한 분말 조성물은 단봉 (uni-modal) 입도 분포를 지니며, 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우 약 8 g/10분 이상의 용융 흐름 지수 (melt flow index)를 갖는 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄; 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 중량% 이하의 양으로 존재하는 하나 이상의 내부 윤활제; 및 임의로, 하나 이상의 유동화제 또는 다른 성분 (예를 들어, 열 안정화제, 광 안정화제, 안료, 항산화제, 가소제, 충전제 및 광택제거제 (mattening agent))을 포함한다.Advantageously, the present invention provides a thermoplastic powder composition suitable for forming into an article using high speed impact melting. Such powder compositions have a uni-modal particle size distribution and at least one having a melt flow index of at least about 8 g / 10 minutes when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg. Thermoplastic polyurethanes; One or more internal lubricants present in an amount of about 5% by weight or less based on the total weight of the composition; And optionally one or more glidants or other components (eg, heat stabilizers, light stabilizers, pigments, antioxidants, plasticizers, fillers and matting agents).

다른 열가소성 분말 조성물이 또한 본 발명에 의해 가능하다. 용도에 따라 다르나, 분말 조성물은 단봉 입도 분포 또는 이봉 (bi-modal) 입도 분포를 가질 수 있다.Other thermoplastic powder compositions are also possible with the present invention. Depending on the application, the powder composition may have a unimodal or bi-modal particle size distribution.

예를 들어, 본 발명은 슬러쉬 몰딩을 사용하여 물품으로 형성시키기에 적합한 열가소성 분말 조성물을 제공한다. 그러한 분말 조성물은 이봉 입도 분포를 지니며, 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우 약 8 g/10분 이상의 용융 흐름 지수를 갖는 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄; 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 중량% 이하의 양으로 존재하는 하나 이상의 내부 윤활제; 및 임의로, 하나 이상의 유동화제 또는 다른 성분 (예를 들어, 열 안정화제, 광 안정화제, 안료, 항산화제, 가소제, 충전제 및 광택제거제)을 포함한다.For example, the present invention provides thermoplastic powder compositions suitable for forming into articles using slush molding. Such powder compositions have a bimodal particle size distribution and at least one thermoplastic polyurethane having a melt flow index of at least about 8 g / 10 minutes when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg; One or more internal lubricants present in an amount of about 5% by weight or less based on the total weight of the composition; And optionally one or more glidants or other components (eg, heat stabilizers, light stabilizers, pigments, antioxidants, plasticizers, fillers and deglossants).

본 발명의 예시적인 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 지방족 열가소성 폴리우레탄 또는 방향족 열가소성 폴리우레탄을 포함한다. 추가의 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르 기재의 열가소성 폴리우레탄 (예를 들어, 방향족 폴리에테르 기재의 열가소성 폴리우레탄) 또는 폴리에스테르 기재의 열가소성 폴리우레탄 (예를 들어, 지방족 폴리에스테르 기재의 열가소성 폴리우레탄)을 포함한다.In an exemplary embodiment of the invention, the thermoplastic polyurethane comprises an aliphatic thermoplastic polyurethane or an aromatic thermoplastic polyurethane. In a further embodiment, the thermoplastic polyurethane is a polyether based thermoplastic polyurethane (eg, an aromatic polyether based thermoplastic polyurethane) or a polyester based thermoplastic polyurethane (eg, an aliphatic polyester based thermoplastic). Polyurethane).

개별 성분의 양이 목적하는 용도 및 공정에 따라 가변할 수 있을 것이지만, 일 구체예에서 상기 열가소성 분말 조성물은 양 0.01 내지 약 1.0 중량%의 내부 윤활제, 예컨대 모노- 및 디-스테아릴 산 포스페이트를 포함한다. 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만, 상기 조성물은 이 조성물로부터 제조된 물품에서 블루밍 이동하기 쉬운 성분들은 본질적으로 함유하지 않는다.Although the amount of individual components may vary depending on the desired application and process, in one embodiment the thermoplastic powder composition comprises from 0.01 to about 1.0 weight percent of internal lubricants such as mono- and di-stearyl acid phosphates. do. Preferably, but not necessarily, the composition is essentially free of blooming mobile ingredients in articles made from the composition.

추가 구체예에서, 분말 조성물은 분말 조성물의 배합물일 수 있다. 본 발명의 분말 조성물 배합물은 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 및 하나 이상의 다른 중합체 (예를 들어, 폴리비닐 클로라이드)를 포함한다. 하나의 예시적인 구체예에서, 다른 중합체는 전체 조성물의 약 10 중량% 초과로 포함된다. 예를 들어, 다른 중합체는 전체 조성물의 약 90 중량% 이하의 양으로 포함되는 폴리비닐 클로라이드일 수 있다. 분말 조성물 배합물의 예시적인 구체예에서, 상기 조성물은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 내지 약 50 중량%, 약 10 내지 약 30 중량%, 또는 더욱 추가로 약 15 내지 약 25 중량%의 열가소성 폴리우레탄을 포함한다. 예를 들어 용융 가공가능한 고무를 포함하는 다른 성분이 또한 존재할 수 있다.In further embodiments, the powder composition may be a blend of powder compositions. Powder composition formulations of the present invention comprise one or more thermoplastic polyurethanes and one or more other polymers (eg, polyvinyl chloride). In one exemplary embodiment, the other polymer is included in more than about 10% by weight of the total composition. For example, the other polymer may be polyvinyl chloride included in an amount up to about 90% by weight of the total composition. In an exemplary embodiment of a powder composition formulation, the composition comprises about to about 50 weight percent, about 10 to about 30 weight percent, or even further about 15 to about 25 weight percent thermoplastic polyurethane based on the total weight of the composition It includes. Other components may also be present, including, for example, melt processible rubber.

다양한 물품이 본 발명의 열가소성 분말 조성물로부터 제조될 수 있다. 예 를 들어, 수송수단의 승용 구획용 추가 물품에서 고분자 스킨의 하위부품이 본 발명의 열가소성 분말 조성물로부터 형성될 수 있다. 상기한 추가 물품에는 계기판, 도어 패널, 팔걸이, 머리받침, 센터 콘솔, 및 수송수단의 승용 구획용 에어백이 포함된다. 본 발명의 조성물은 유리하게는 상기한 용도로 사용된 종래 재료와 비교하여 이점, 및 상기 종래 재료에 대한 대안을 제공한다.Various articles can be made from the thermoplastic powder compositions of the present invention. For example, in a further article for the passenger compartment of the vehicle, subcomponents of the polymer skin can be formed from the thermoplastic powder composition of the present invention. Such additional articles include instrument panels, door panels, armrests, headrests, center consoles, and airbags for the passenger compartment of the vehicle. The compositions of the present invention advantageously provide advantages over the conventional materials used for such uses, and alternatives to such conventional materials.

본 발명의 방법은 열가소성 분말 조성물을 제조하는 방법을 포함한다. 상기한 방법들은, 열가소성 폴리우레탄을 제공하는 단계, 열가소성 폴리우레탄과 하나 이상의 임의 성분을 혼합하는 단계, 및 열가소성 폴리우레탄 및 임의 성분을 단봉 또는 소정 입도 분포를 갖는 분말로 변형시키는 단계를 포함한다. 하나의 예시적인 구체예에서, 상기 조성물은 극저온 연마, 스크리닝 및 재순환 단계를 이용하여 분말로 변형된다.The method of the present invention includes a method of preparing a thermoplastic powder composition. The methods described above include providing a thermoplastic polyurethane, mixing the thermoplastic polyurethane with one or more optional components, and transforming the thermoplastic polyurethane and the optional components into a unimodal or powder having a predetermined particle size distribution. In one exemplary embodiment, the composition is transformed into a powder using cryogenic polishing, screening and recycling steps.

열가소성 분말 조성물로부터 물품을 제조하는 방법에는 고속 충격 용융, 유동층 분말 코팅, 정전기 분무, 열 분무, 슬러쉬 몰딩, 또는 회전 몰딩 기술을 이용하는 것들이 포함된다. 본 발명의 예시적인 구체예에 따르면, 외부 몰드 이형제가 상기한 물품을 형성시키는데 사용되나, 이것은 필수적인 것은 아니다.Methods of making articles from thermoplastic powder compositions include those using high speed impact melting, fluidized bed powder coating, electrostatic spraying, thermal spraying, slush molding, or rotational molding techniques. According to an exemplary embodiment of the present invention, an external mold release agent is used to form the article described above, but this is not essential.

조성물Composition

본 발명의 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 분말 조성물은 상기 조성물의 의도된 용도에 따라 선택된 하나 이상의 베이스 TPU, 및 하나 이상의 임의 성분을 포함한다.The thermoplastic polyurethane (TPU) powder composition of the present invention comprises at least one base TPU selected from the composition, and at least one optional component, depending on the intended use of the composition.

베이스 Base TPUTPU

TPU는 높은 인장 및 인열 강도, 저온에서의 높은 가요성, 및 매우 우수한 내마모성 및 내스크래치성을 나타내는 바람직한 열가소성 엘라스토머이다. TPU는 또한 오일, 지질 및 다수의 용매 뿐만 아니라 원자외선 방사에 대해서도 상대적으로 안정하다. 이러한 바람직한 특성 때문에 TPU는 자동차 및 풋웨어 (footwear) 산업을 포함하는 다수의 최종 용도 적용에 대해 유리하게 사용될 수 있다.TPUs are preferred thermoplastic elastomers that exhibit high tensile and tear strength, high flexibility at low temperatures, and very good wear and scratch resistance. TPUs are also relatively stable against far ultraviolet radiation as well as oils, lipids and many solvents. Because of these desirable properties, TPU can be advantageously used for many end use applications, including the automotive and footwear industries.

간단히 말해, 본원에 사용된 용어 "폴리우레탄"은 우레탄 (이는 또한 카바메이트로도 공지되어 있음) 결합, 요소 결합 또는 이들의 조합 (즉, 폴리(우레탄-요소)의 경우에서)을 함유하는 중합체를 포함한다. 따라서, 본 발명의 열가소성 폴리우레탄은 하나 이상의 우레탄 결합, 및 임의로 요소 결합을 함유한다.In short, as used herein, the term "polyurethane" refers to a polymer containing urethane (also known as carbamate) bonds, urea bonds, or combinations thereof (ie, in the case of poly (urethane-urea)) It includes. Accordingly, the thermoplastic polyurethanes of the present invention contain one or more urethane bonds, and optionally urea bonds.

광범위한 TPU 화학성이 본 발명에서 베이스 TPU로 사용하기에 적합하다. 예를 들어, 다수의 지방족 및 방향족의 화학성이 사용될 수 있다. 하나 이상의 TPU 화학성이 본 발명의 조성물에 대한 베이스 TPU를 형성시키는데 사용될 수 있다.A wide range of TPU chemistries are suitable for use as the base TPU in the present invention. For example, the chemistry of many aliphatic and aromatics can be used. One or more TPU chemistries may be used to form the base TPU for the compositions of the present invention.

용어 "방향족"은 단핵 방향족 탄화수소 기 또는 다핵 방향족 탄화수소 기로부터 유래한 TPU를 지칭한다. 이 용어에는 아릴렌 기로부터 유래한 TPU가 포함된다. 용어 "아릴렌 기"는 2가 방향족 기를 의미한다.The term "aromatic" refers to a TPU derived from a mononuclear aromatic hydrocarbon group or a polynuclear aromatic hydrocarbon group. This term includes TPUs derived from arylene groups. The term "arylene group" means a divalent aromatic group.

용어 "지방족"은 포화되거나 포화되지 않은, 선형, 분지형 또는 고리형 탄화수소 기로부터 유래한 TPU를 지칭한다. 이 용어는, 예를 들어 알킬렌 (예를 들어, 옥시알킬렌), 아르알킬렌 및 시클로알킬렌 (예를 들어, 옥시시클로알킬렌) 기로부터 유래한 그러한 TPU를 포함하도록 사용된다. 용어 "알킬렌 기"는 포화된, 선형 또는 분지형의 2가 탄화수소 기를 의미한다. 특히 바람직한 알킬렌 기는 옥시알킬렌 기이다. 용어 "옥시알킬렌 기"는 말단 산소 원자를 갖는 포화된, 선형 또는 분지형의 2가 탄화수소 기를 의미한다. 용어 "아르알킬렌 기"는 하나 이상의 방향족 기를 함유하는 포화된, 선형 또는 분지형의 2가 탄화수소 기를 의미한다. 용어 "시클로알킬렌 기"는 하나 이상의 고리형 기를 함유하는 포화된, 선형 또는 분지형의 2가 탄화수소 기를 의미한다. 용어 "옥시시클로알킬렌 기"는 하나 이상의 고리형 기 및 말단 산소 원자를 함유하는 포화된, 선형 또는 분지형의 2가 탄화수소 기를 의미한다.The term "aliphatic" refers to a TPU derived from linear, branched or cyclic hydrocarbon groups, saturated or unsaturated. This term is used to include such TPUs derived from, for example, alkylene (eg oxyalkylene), aralkylene and cycloalkylene (eg oxycycloalkylene) groups. The term "alkylene group" means a saturated, linear or branched divalent hydrocarbon group. Particularly preferred alkylene groups are oxyalkylene groups. The term "oxyalkylene group" means a saturated, linear or branched divalent hydrocarbon group having a terminal oxygen atom. The term “aralkylene group” means a saturated, linear or branched divalent hydrocarbon group containing one or more aromatic groups. The term "cycloalkylene group" means a saturated, linear or branched divalent hydrocarbon group containing one or more cyclic groups. The term "oxycycloalkylene group" means a saturated, linear or branched divalent hydrocarbon group containing one or more cyclic groups and terminal oxygen atoms.

본 발명의 일 구체예에 따르면, TPU는, 이작용성 이소시아네이트 조성물을, 하나 이상의 이작용성 폴리히드록시 화합물 및 임의로는 사슬증량제와, 이소시아네이트 지수가 약 90 내지 약 110, 바람직하게는 약 95 내지 약 105, 및 가장 바람직하게는 약 98 내지 약 102가 되게 하는 그러한 양으로 반응시킴에 의해 얻어진다.According to one embodiment of the present invention, the TPU comprises a bifunctional isocyanate composition comprising at least one difunctional polyhydroxy compound and optionally a chain extender and an isocyanate index of about 90 to about 110, preferably about 95 to about 105 And, most preferably, by reacting at such an amount to bring about 98 to about 102.

본원에 사용된 용어 "이작용성"은 이소시아네이트 조성물 및 폴리히드록시 화합물의 평균 작용가가 약 2임을 의미한다.As used herein, the term "bifunctional" means that the average functionality of the isocyanate composition and the polyhydroxy compound is about 2.

본원에 사용된 용어 "이소시아네이트 지수"는 퍼센트로서 주어진, 조성물 내에 존재하는 이소시아네이트 반응성 수소 원자에 대한 이소시아네이트 기의 비이다. 즉, 이소시아네이트 지수는, 조성물 중에 사용된 이소시아네이트 반응성 수소의 양과 반응하는데 이론적으로 필요한 이소시아네이트의 양에 대한 조성물에 실제적으로 사용된 이소시아네이트의 퍼센트를 나타낸다. 본원에 사용된 이소시아네이트 지수는 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분을 포함하는 실제 중합체 형성 과정의 측면에서 고려된다. 개질된 폴리이소시아네이트 (유사- 또는 반-프리폴리머로서 당업계에 공지된 그러한 이소시아네이트 유도체를 포함하여)를 생성시키기 위해 예비 단계에서 소모된 임의의 이소시아네이트 기, 또는 개질된 폴리올 또는 폴리아민을 생성시키기 위해 이소시아네이트와 반응한 임의의 활성 수소는 이소시아네이트 지수의 계산에 참작되지 않는다. 단지, 실제적인 엘라스토머 형성 단계에서 존재하는 유리 이소시아네이트 반응성 수소 및 유리 이소시아네이트 기만이 고려된다.As used herein, the term “isocyanate index” is the ratio of isocyanate groups to isocyanate reactive hydrogen atoms present in the composition, given as a percentage. That is, the isocyanate index represents the percentage of isocyanate actually used in the composition relative to the amount of isocyanate theoretically needed to react with the amount of isocyanate reactive hydrogen used in the composition. As used herein, the isocyanate index is considered in terms of the actual polymer formation process comprising the isocyanate component and the isocyanate-reactive component. Isocyanate groups to produce any isocyanate groups consumed in a preliminary step to produce modified polyisocyanates (including those isocyanate derivatives known in the art as quasi- or semi-prepolymers), or modified polyols or polyamines. Any active hydrogen reacted does not take into account the calculation of the isocyanate index. Only the free isocyanate reactive hydrogen and free isocyanate groups present in the actual elastomer formation step are considered.

이 구체예에서, 이작용성 폴리히드록시 화합물은 약 500 내지 약 20,000의 중량 평균 분자량을 지니며, 이 화합물은 디올, 예컨대 폴리에스테르아미드, 폴리티오에테르, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리올레핀, 폴리실록산, 폴리부타디엔 및, 바람직하게는 폴리에스테르 및 폴리에테르, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 다른 디히드록시 화합물, 예컨대 공지된 SBS, SIS, SEBS, 또는 SIBS 블록 공중합체와 같은 히드록시 종결된 스티렌 블록 공중합체가 또한 사용될 수 있다.In this embodiment, the bifunctional polyhydroxy compound has a weight average molecular weight of about 500 to about 20,000, which compound is a diol such as polyesteramide, polythioether, polycarbonate, polyacetal, polyolefin, polysiloxane, poly Butadiene and, preferably, polyesters and polyethers, and mixtures thereof. Other dihydroxy compounds such as hydroxy terminated styrene block copolymers such as known SBS, SIS, SEBS, or SIBS block copolymers can also be used.

그러한 또는 다른 작용가의, 그리고 전체 조성물의 평균 작용가가 약 2이도록 하는 비로 혼합된 둘 이상의 화합물의 혼합물이 또한 이작용성 폴리히드록시 화합물로 사용될 수 있다. 폴리히드록시 화합물에 있어서, 실제적인 작용가는 다소, 일부 말단 불포화도로 인해 개시제의 평균 작용가 미만일 수 있다. 따라서, 조성물의 목적하는 평균 작용가를 달성하도록, 예를 들어 소량의 삼작용성 폴리히드록시 화합물이 또한 존재할 수 있다.Mixtures of two or more compounds of such or other functionalities, and in proportions such that the average functionality of the entire composition is about 2, can also be used as bifunctional polyhydroxy compounds. For polyhydroxy compounds, the actual functionality may be less than the average functionality of the initiator, somewhat due to some terminal unsaturation. Thus, for example, small amounts of trifunctional polyhydroxy compounds may also be present to achieve the desired average functionality of the composition.

사용될 수 있는 폴리에테르 디올에는, 필요에 따라 이작용성 개시제의 존재하에, 고리형 옥사이드, 예를 들어 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 또는 테트라히드로푸란의 중합에 의해 수득된 생성물이 포함된다. 적합한 개시제 화합물은 두개의 활성 수소 원자를 함유하며, 여기에는 물; 부탄디올; 에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 트리에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 1,3-프로판 디올; 네오펜틸 글리콜; 1,4-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 1,6-펜탄디올; 등이 포함된다. 개시제 및/또는 고리형 옥사이드의 혼합물이 사용될 수 있다.Polyether diols that may be used include products obtained by the polymerization of cyclic oxides, such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide or tetrahydrofuran, in the presence of a bifunctional initiator, if desired. Suitable initiator compounds contain two active hydrogen atoms, including water; Butanediol; Ethylene glycol; Propylene glycol; Diethylene glycol; Triethylene glycol; Dipropylene glycol; 1,3-propane diol; Neopentyl glycol; 1,4-butanediol; 1,5-pentanediol; 1,6-pentanediol; Etc. are included. Mixtures of initiators and / or cyclic oxides can be used.

특히 유용한 폴리에테르 디올에는, 에틸렌 또는 프로필렌 옥사이드의 이작용성 개시제로의 동시적 또는 연속적 첨가에 의해 수득된 폴리옥시프로필렌 디올 및 폴리(옥시에틸렌-옥시프로필렌)디올이 포함된다. 옥시알킬렌 단위체의 전체 중량을 기준으로 약 10 내지 80 중량%의 옥시에틸렌 함량을 갖는 랜덤 공중합체, 약 25 중량% 이하의 옥시에틸렌 함량을 갖는 블록 공중합체, 및 약 50 중량% 이하의 옥시에틸렌 함량을 갖는 랜덤/블록 공중합체가 언급될 수 있으며, 특히 중합체 사슬의 말단에 적어도 일부의 옥시에틸렌 기를 갖는 공중합체가 언급될 수 있다. 다른 유용한 폴리에테르 디올에는 테트라히드로푸란의 중합에 의해 얻어진 폴리테트라메틸렌 디올이 포함된다. 낮은 불포화도 수준 (즉, 디올 그램 당 약 0.1 밀리당량 미만)을 함유하는 폴리에테르 디올이 적합하다.Particularly useful polyether diols include polyoxypropylene diols and poly (oxyethylene-oxypropylene) diols obtained by simultaneous or continuous addition of ethylene or propylene oxide to a bifunctional initiator. Random copolymers having an oxyethylene content of about 10 to 80 weight percent, block copolymers having an oxyethylene content of up to about 25 weight percent, and up to about 50 weight percent oxyethylene based on the total weight of the oxyalkylene units Mention may be made of random / block copolymers having a content, in particular copolymers having at least some oxyethylene groups at the ends of the polymer chains. Other useful polyether diols include polytetramethylene diols obtained by the polymerization of tetrahydrofuran. Polyether diols containing low levels of unsaturation (ie, less than about 0.1 milliequivalents per gram of diol) are suitable.

다른 디올은 상기 기술된 유형의 디올 중에 첨가 또는 축합 중합체의 분산액 또는 용액을 포함한다. 종종 "중합체 디올"로도 지칭되는 그러한 개질된 디올에는 고분자 디올, 예를 들어 폴리에테르 디올 중에서의 하나 이상의 비닐 단량체, 예를 들어 스티렌 및 아크릴로니트릴의 동일반응계 중합에 의해 얻어지거나, 고분자 디올 중에서의 폴리이소시아네이트와 아미노- 및/또는 히드록시작용성 화합물, 예컨대 트리에탄올아민의 동일반응계 반응에 의해 얻어진 생성물이 포함된다.Other diols include dispersions or solutions of addition or condensation polymers in diols of the type described above. Such modified diols, often also referred to as “polymeric diols”, are obtained by in-situ polymerization of one or more vinyl monomers such as styrene and acrylonitrile in polymeric diols such as polyether diols, or in polymer diols. Included are products obtained by in situ reaction of polyisocyanates with amino- and / or hydroxyfunctional compounds such as triethanolamine.

약 5 내지 50 중량%의 분산된 중합체를 함유하는 폴리옥시알킬렌 디올이 또한 유용하다. 50 마이크론 미만의 분산된 중합체의 입도가 바람직하다.Also useful are polyoxyalkylene diols containing about 5 to 50 weight percent dispersed polymer. Particle sizes of dispersed polymers of less than 50 microns are preferred.

사용될 수 있는 폴리에스테르 디올에는, 2가 알콜, 예컨대 에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 1,4-부탄디올; 네오펜틸 글리콜; 2-메틸프로판디올; 3-메틸펜탄-1,5-디올; 1,6-헥산디올; 시클로헥산 디메탄올; 및 이러한 2가 알콜의 혼합물과 2가 카르복실산 또는 이의 에스테르 형성 유도체 (예를 들어, 숙신산, 글루타르산 및 아디프산, 또는 이들의 디메틸 에스테르, 세바신산, 프탈산 무수물, 테트라클로로프탈산 무수물, 디메틸 테레프탈레이트 및 이들의 혼합물)의 히드록실-종결된 반응 생성물이 포함된다.Polyester diols that may be used include dihydric alcohols such as ethylene glycol; Propylene glycol; Diethylene glycol; 1,4-butanediol; Neopentyl glycol; 2-methylpropanediol; 3-methylpentane-1,5-diol; 1,6-hexanediol; Cyclohexane dimethanol; And mixtures of such dihydric alcohols with divalent carboxylic acids or ester forming derivatives thereof (eg, succinic acid, glutaric acid and adipic acid, or dimethyl esters, sebacic acid, phthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, Hydroxyl-terminated reaction products of dimethyl terephthalate and mixtures thereof).

폴리에스테르아미드는 폴리에스테르화 혼합물 중에 아미노알콜, 예컨대 에탄올아민을 함유시킴에 의해 수득될 수 있다.Polyesteramides can be obtained by containing aminoalcohols such as ethanolamine in the polyesterification mixture.

사용될 수 있는 폴리티오에테르에는 티오디글리콜을 단독으로 또는 다른 글리콜, 알킬렌 옥사이드, 디카르복실산, 포름알데히드, 아미노-알콜, 또는 아미노카르복실산과 함께 축합시킴에 의해 얻어진 생성물이 포함된다.Polythioethers that can be used include products obtained by condensing thiodiglycol alone or in combination with other glycols, alkylene oxides, dicarboxylic acids, formaldehyde, amino-alcohols, or aminocarboxylic acids.

사용될 수 있는 폴리카보네이트 디올에는 글리콜, 예컨대 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 또는 헥산디올과 포름알데히드를 반응시킴에 의해 제조된 것들이 포함된다. 적합한 폴리아세탈은 또한 고리형 아세탈의 중합에 의해 제조될 수 있다.Polycarbonate diols that may be used include glycols such as diethylene glycol, triethylene glycol, or those prepared by reacting hexanediol with formaldehyde. Suitable polyacetals can also be prepared by the polymerization of cyclic acetals.

적합한 폴리올레핀 디올에는 히드록시 종결된 부타디엔 호모- 및 코-폴리머가 포함된다.Suitable polyolefin diols include hydroxy terminated butadiene homo- and co-polymers.

적합한 폴리실록산 디올에는 폴리디메틸실록산 디올이 포함된다.Suitable polysiloxane diols include polydimethylsiloxane diols.

적합한 이작용성 사슬 증량제에는 지방족 디올, 예컨대 에틸렌 글리콜; 1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 1,2-프로판디올; 2-메틸프로판디올; 1,3-부탄디올; 2,3-부탄디올; 1,3-펜탄디올; 1,2-헥산디올; 3-메틸펜탄-1,5-디올; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 및 트리프로필렌 글리콜, 및 아미노알콜, 예컨대 에탄올아민, N-메틸디에탄올아민 등이 포함된다. 이들 중에서, 1,4-부탄디올이 바람직하다.Suitable bifunctional chain extenders include aliphatic diols such as ethylene glycol; 1,3-propanediol; 1,4-butanediol; 1,5-pentanediol; 1,6-hexanediol; 1,2-propanediol; 2-methylpropanediol; 1,3-butanediol; 2,3-butanediol; 1,3-pentanediol; 1,2-hexanediol; 3-methylpentane-1,5-diol; Diethylene glycol; Dipropylene glycol; And tripropylene glycol, and aminoalcohols such as ethanolamine, N-methyldiethanolamine and the like. Among these, 1,4-butanediol is preferable.

다른 구체예에 따르면, TPU 분말 조성물은 방향족 폴리에테르 기재의 TPU를 포함한다. 더욱 다른 구체예에 따르면, TPU 분말 조성물은 지방족, 폴리에스테르 기재의 TPU를 포함한다. 후자의 TPU 화학성은 전자의 화학성과 비교하여 더욱 정밀하고 정확한 제어 용융 흐름 특성 (예를 들어, 용융 흐름 지수 (MFI))에 대한 능력으로 인해 특히 바람직하다.According to another embodiment, the TPU powder composition comprises a TPU based on an aromatic polyether. According to yet another embodiment, the TPU powder composition comprises an aliphatic, polyester based TPU. The latter TPU chemistry is particularly desirable due to its ability to more precise and accurate controlled melt flow properties (eg, melt flow index (MFI)) compared to the former.

다수의 적합한 TPU 조성물이 시판되고 있다. 분말 조성물이 적용될 용도에 따라 다르나, 종종 TPU 조성물의 MFI는 TPU를 선택하는 경우에 고려된다. 일반적으로, 하기 추가로 설명된 예시적인 용도에 따르면, TPU는 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우에 약 8 g/분 이상의 MFI를 갖는 것이 바람직하다. 추가 구체예에서, TPU는 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우에 약 10 g/분 이상의 MFI를 갖는 것이 바람직하다. 더욱 추가의 구체예에서, TPU는 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우에 약 12 g/분 이상의 MFI를 갖는 것이 바람직하다.Many suitable TPU compositions are commercially available. Depending on the application for which the powder composition is to be applied, often the MFI of the TPU composition is taken into account when selecting the TPU. In general, according to the exemplary uses described further below, it is desirable for the TPU to have an MFI of at least about 8 g / min when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg. In a further embodiment, the TPU preferably has an MFI of at least about 10 g / min when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg. In a still further embodiment, the TPU preferably has an MFI of at least about 12 g / min when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg.

바스프 코포레이션 (미시간 와이언도트에 소재함) 및 다른 상업적 회사들은 본 발명에 사용하기에 적합한 다양한 TPU를 제공한다. TPU 등급의 하나의 예시적인 라인은 엘라스톨란 (ELASTOLLAN)의 상표명으로 바스프 코포레이션으로부터 입수가능하다.BASF Corporation (Wynn Dodd, Mich.) And other commercial companies provide a variety of TPUs suitable for use in the present invention. One exemplary line of TPU grades is available from BASF Corporation under the trade name of ELASTOLLAN.

바람직한 범위 내의 MFI를 갖는 TPU의 상업적 공급처가 이용가능하다 하더라도, 더욱 낮은 MFI를 갖는 TPU가 또한 베이스 TPU로 사용될 수도 있다. 그러나, MFI를 목적하는 수준으로 충분히 증가시키기 위해서, 소량의 물이, 용융된 TPU를 함유하는 압출기 내로 주입될 수 있다. 이러한 방식으로의 물의 첨가는 용융된 TPU 중합체 주쇄가 사슬 절단되게 하여 분자량을 감소시키고 TPU의 MFI를 증가시킨다. 이러한 방식으로의 사슬 절단은 온도 및 사용된 압출기의 축 속도를 증가시킴으로써 추가로 가속될 수 있다. 그러나, TPU의 MFI가 이러한 방식으로, TPU로부터 형성된 물품의 생성되는 물리적 특성에 부정적인 영향을 미치는 수준으로 증가되는 것을 방지하기 위해, 다른 방법 및 재료가 전형적으로 바람직하다. Although commercial sources of TPUs with MFIs within the preferred ranges are available, TPUs with lower MFIs may also be used as base TPUs. However, in order to sufficiently increase the MFI to the desired level, a small amount of water can be injected into the extruder containing the molten TPU. The addition of water in this manner causes the molten TPU polymer backbone to chain break, reducing molecular weight and increasing the MFI of the TPU. Chain cutting in this manner can be further accelerated by increasing the temperature and the axial speed of the extruder used. However, to prevent the MFI of the TPU from increasing in this manner to a level that negatively affects the resulting physical properties of the article formed from the TPU, other methods and materials are typically preferred.

일반적으로, 제조되거나 공급된 베이스 TPU는 비-분말 형태 (예를 들어, 펠릿 또는 과립으로서)로 제공될 것이다. 따라서, 베이스 TPU 및 하기 기술된 다른 임의 성분들은 혼합 후 및 사용 전에 분말로 변형된다. 분말 형성 공정 또한 이하에서 추가로 설명된다.In general, the prepared or supplied base TPU will be provided in a non-powder form (eg, as a pellet or granules). Thus, the base TPU and other optional components described below are transformed into powder after mixing and before use. The powder forming process is further described below.

다른 성분Other ingredients

조성물 또는 이 내의 성분의 특정 성질, 예컨대 베이스 TPU의 목적하는 MFI를 개선시키거나 얻기 위해 본 발명의 조성물에는 다른 성분들이 포함될 수 있다. 베이스 TPU의 제조 방법 또는 베이스 TPU의 상업적 공급처에 따라 달라지나, 하나 이상의 추가 성분들이 베이스 TPU 내에 이미 존재할 수 있다. 그러나, 다른 목적하는 성분이 존재하지 않는 경우, 이들은 본 발명의 조성물을 제조하는 경우에 베이스 TPU에 첨가될 수 있다.Other components may be included in the compositions of the present invention to improve or obtain the specific properties of the composition or components therein, such as the desired MFI of the base TPU. Depending on the method of making the base TPU or the commercial supplier of the base TPU, one or more additional components may already be present in the base TPU. However, if no other desired components are present, they may be added to the base TPU when preparing the compositions of the present invention.

이들 성분에는 예를 들어, 내부 및 기타 윤활제, 유동화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 안료 (예를 들어, 카본 블랙), 항산화제, 가소제, 충전제 (예를 들어, 탤크 및 CaCO3) 및 광택제거제 (예를 들어, 폴리우레아 분말 및 다양한 실리카)가 포함된다. 당업자들은, 과도한 실험없이, 다양한 성분 및 이 성분의 다양한 양을 선택하여 목적하는 특성을 성취할 수 있다.These components include, for example, internal and other lubricants, glidants, heat stabilizers, light stabilizers, pigments (eg carbon black), antioxidants, plasticizers, fillers (eg talc and CaCO 3 ) and Deglossants (eg, polyurea powder and various silicas). Those skilled in the art can select various components and various amounts of these components to achieve the desired properties without undue experimentation.

예를 들어, 본 발명의 조성물의 MFI가 용융된 막과 형성되는 표면 사이에서의 공기의 포획을 단독으로 충분히 최소화시키지 않는 경우에, 상기 조성물로부터 물품의 형성 동안에 조성물의 용융 막의 기공율을 감소시키는 물질이 유리하게 첨가된다. 너무 많은 공기가 포획되게 되면, 형성된 물품의 외부 표면 상에 기공이 나타나게 될 것이다. 다양한 용도, 특히 소비자 사용을 위한 부품을 포함하는 용도에서, 물품이 심미적인 이유로 거부되기 전에 기공은 전혀 허용될 수 없다. 이러한 목적으로 가소제가 첨가될 수 있다 하더라도, 재료 표면으로부터 이동하고 (예를 들어, 이는 종종, 수송수단의 계기판에 사용되는 경우 바람막이 유리의 김서림 (fogging)을 일으키는 현상인 "블루밍 (blooming)"으로 지칭되기도 함) 이 재료로부터 제조된 물품의 결과적인 물리적 특성들에 부정적인 영향을 미치는 이들의 경향 때문에, 특정 용도에서 가소제의 사용은 최소화해야 한다.For example, a substance that reduces the porosity of the molten film of the composition during formation of an article from the composition, when the MFI of the composition of the present invention does not sufficiently minimize the capture of air between the molten film and the surface to be formed alone. This is advantageously added. If too much air is trapped, pores will appear on the outer surface of the formed article. In a variety of uses, particularly those involving parts for consumer use, no pores can be allowed at all before the article is rejected for aesthetic reasons. Although plasticizers can be added for this purpose, they move from the material surface (for example, it is often called "blooming", a phenomenon that causes fogging of the windshield when used in the instrument panel of vehicles). Because of their tendency to negatively affect the resulting physical properties of articles made from this material, the use of plasticizers in certain applications should be minimized.

본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, TPU의 MFI를 단독으로 증가시킴에 의해 더욱 낮은 기공을 달성하는 것과 관련된 단점없이 생성되는 물품에서 기공을 감소시키기 위해서 하나 이상의 윤활제를 조성물 내로 혼입시킨다. 조성물 내로 윤활제를 혼입시키는 경우의 다른 이점은, 조성물로부터 몰딩된 물품을 형성하는 동안에 외부 몰드 이형제를 사용할 필요를 감소시키거나 제거할 수 있다는 것이다.According to one preferred embodiment of the invention, one or more lubricants are incorporated into the composition to reduce the pores in the resulting article without the disadvantages associated with achieving lower pores by increasing the MFI of the TPU alone. Another advantage of incorporating lubricant into the composition is that it can reduce or eliminate the need to use external mold release agents while forming molded articles from the composition.

일 구체예에서, 본 발명의 조성물은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 중량% 이하의 하나 이상의 내부 윤활제를 포함한다. 예를 들어, 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 1.0 중량%의 모노- 및 디-스테아릴 산 포스페이트 (예를 들어, AX-71, 일본 동경에 소재한 아사히 덴카 고교 가부시키가이샤로부터 ADK STAB 상표명으로 입수가능함)를 포함하는 조성물이 본 발명에 따라 유용한 것으로 확인되었다. AX-71이 내부 윤활제로서 시판되지 않더라도, 이것이 이러한 목적에 유용한 것임이 확인되었다. TPU가 지방족 화학성을 포함하는 경우에, 윤활제가 방향족 화학성을 포함하는 TPU와 함께 사용되는 경우와 동일한 결과가 얻어지도록 하기 위해서는 일반적으로 더욱 적은 양의 윤활제가 필요하다.In one embodiment, the compositions of the present invention comprise up to about 5% by weight of one or more internal lubricants based on the total weight of the composition. For example, from about 0.01 to about 1.0 weight percent of mono- and di-stearyl acid phosphates based on the total weight of the composition (eg, AX-71, Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., Tokyo, Japan) Compositions, available under the trade names), have been found to be useful in accordance with the present invention. Although AX-71 is not commercially available as an internal lubricant, it has been found to be useful for this purpose. If the TPU contains aliphatic chemistry, then a smaller amount of lubricant is generally required to achieve the same results as when the lubricant is used with a TPU containing aromatic chemistry.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, TPU의 MFI를 단독으로 증가시킴에 의해 더욱 낮은 기공을 달성하는 것과 관련된 단점 없이 생성되는 물품에서 기공을 감소시키기 위해서는 하나 이상의 유동화제가 조성물 내로 혼입된다. 예를 들어, 침전된 비결정형 실리카 (예를 들어, PS-200, 베네수엘라 회사인 글라스벤 (Blassven) 씨.에이.로부터 피로실 (PIROSIL) 상표명으로 입수가능함)를 포함하는 조성물이 본 발명에 따라 유리하게 사용될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, one or more glidants are incorporated into the composition to reduce the pores in the resulting article without the disadvantages associated with achieving lower pores by increasing the MFI of the TPU alone. For example, a composition comprising precipitated amorphous silica (e.g., PS-200, available from the Venezuelan company Blassven C. A. under the PIROSIL tradename) is in accordance with the present invention. It can be used advantageously.

하나 이상의 이러한 임의 성분을 함유하는 조성물은 가소제에 대해 상기 기술된 블루밍 현상을 제거할 수 있다. 따라서, 바람직한 구체예에서, 가소제 및 이동되기 쉬운 다른 성분들은 본 발명의 조성물 중에 최소량으로 존재하거나 함유되지 않는다. 그러한 다른 성분에는 특정 항산화제, 억제된 아민 광 안정화제, UV 안정화제 및 바람직하지 않은 블루밍을 촉진시키는 것으로 공지된 다른 화합물이 포함된다.Compositions containing one or more such optional ingredients can eliminate the blooming phenomenon described above for the plasticizer. Thus, in a preferred embodiment, the plasticizer and other components that are likely to be transported are not present or contained in minimal amounts in the compositions of the present invention. Such other components include certain antioxidants, inhibited amine light stabilizers, UV stabilizers and other compounds known to promote undesirable blooming.

배합물Formulation

본 발명의 조성물은 하나 이상의 베이스 TPU 및 하나 이상의 다른 중합체를 포함하는 분말 조성물 배합물을 포함한다. 그러한 배합물은 분말 형태로 제공되어 본원의 전반에 걸쳐 논의된 실질적인 이점을 제공하는 다양한 물품 형성 공정에서 이들의 사용을 촉진시킨다. 예를 들어, 하나의 바람직한 사용에는 독특한 HVIF 기술을 이용하여 중합체로부터 물품을 형성하는 것이 포함된다. 상기 기술된 임의 성분은 또한 본 발명의 분말 조성물 배합물 내에 포함되어 목적하는 특성을 얻고, 요망되는 조성물의 효율적인 가공을 촉진시킬 수 있다. 단일 상이 얻어지는 경우에 궁극적인 배합물을 또한 "합금"으로 지칭할 수 있다.The composition of the present invention comprises a powder composition blend comprising at least one base TPU and at least one other polymer. Such formulations are provided in powder form to facilitate their use in a variety of article forming processes that provide the substantial advantages discussed throughout this application. For example, one preferred use includes forming an article from a polymer using unique HVIF technology. Any of the ingredients described above may also be included in the powder composition formulations of the present invention to obtain the desired properties and to facilitate efficient processing of the desired composition. The ultimate blend can also be referred to as an "alloy" when a single phase is obtained.

일 구체예에서, 본 발명의 분말 조성물 배합물은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 10 중량% 이상의, TPU 이외의 하나 이상의 중합체를 포함한다. 예를 들어, 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 10 중량%의 TPU 및 약 90 중량% 이하의 폴리비닐 클로라이드 (PVC)를 포함하는 분말 조성물 배합물이, 개선된 특성을 갖는 재료를 제공하는데 유용함이 발견되었다. 본 발명의 분말 조성물 배합물에서의 PVC의 사용은 PVC 단독에 비해 개선된 이점을 갖는 상대적으로 비용 효과적인 재료를 제공한다. 분말 조성물 배합물이 본 발명의 일 구체예에 따라 제조되는 경우, 베이스 TPU 성분은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50 중량%의 양으로 존재한다. 더욱 바람직한 구체예에서, 상기한 베이스 TPU 성분은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 10 내지 약 30 중량% 또는 약 15 내지 약 25 중량%의 양으로 존재한다. 남아있는 성분은 PVC 및 다른 임의 성분을 포함한다.In one embodiment, the powder composition blend of the present invention comprises at least about 10% by weight, based on the total weight of the composition, of at least one polymer other than TPU. For example, powder composition formulations comprising up to about 10 weight percent TPU and up to about 90 weight percent polyvinyl chloride (PVC) based on the total weight of the composition have been found useful in providing materials with improved properties. It became. The use of PVC in the powder composition formulations of the present invention provides a relatively cost effective material with improved advantages over PVC alone. When the powder composition formulation is prepared according to one embodiment of the invention, the base TPU component is present in an amount of about 5 to about 50 weight percent based on the total weight of the composition. In a more preferred embodiment, the base TPU component described above is present in an amount of about 10 to about 30 weight percent or about 15 to about 25 weight percent based on the total weight of the composition. Remaining ingredients include PVC and other optional ingredients.

본 발명의 분말 조성물 배합물의 특정 구체예에서 혼입하기에 바람직한 하나의 구체적인 성분은 페로 코포레이션 (Ferro Corp., 델라웨어 윌밍톤에 소재함)의 어드밴스드 폴리머 얼로이 디비젼 (Advanced Polymer Alloys division)으로부터 알크린 (ALCRYN) 상표명으로 입수가능한, 용융 가공가능한 고무이다. 그러한 용융 가공가능한 고무는 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50 중량%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 추가 구체예에서, 그러한 용융 가능한 고무는 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 10 내지 약 40 중량%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 더욱 추가의 구체예에서, 그러한 용융 가공가능한 고무는 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 15 내지 약 30 중량%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.One specific component preferred for incorporation in certain embodiments of the powder composition formulations of the present invention is Alcrine from Advanced Polymer Alloys division of Ferro Corp., Wilmington, Delaware. (ALCRYN) is a melt processible rubber available under the trade name. Such melt processible rubber may be present in the composition in an amount of about 5 to about 50 weight percent based on the total weight of the composition. In further embodiments, such meltable rubber may be present in the composition in an amount of about 10 to about 40 weight percent based on the total weight of the composition. In still further embodiments, such melt processable rubber may be present in the composition in an amount of about 15 to about 30 weight percent based on the total weight of the composition.

독특한 분말 조성물 배합물 중에서 TPU와 PVC를 배합하면 본질적으로 PVC를 포함하는 그러한 재료와 비교하여 개선된 파괴 모드를 갖는 재료가 얻어진다. PVC는 전형적으로 취성 파괴 모드를 나타내나, PVC와 TPU의 배합물은 더욱 연성의 파괴 모드를 나타내는 것으로 확인되었다. 다양한 용도에서 연성 파괴 모드를 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 승용 구획의 에어백 용도가 증가된 연성을 지닌 재료의 사용이 바람직한 그러한 용도의 일 예이다. 취성 파괴를 나타내는 재료가 에어백을 제조하는데 사용되면, 에어백은 더욱 저온 (예를 들어, 특히 약 -40℃ 미만의 그러한 온도)에서 사용되는 경우 산산이 부서지는 경향이 있다. 따라서, 더욱 냉한 기후에서 에어백을 효과적으로 사용하기 위해서는, 개선된 재료가 요망되었다.Combining the TPU and PVC in a unique powder composition formulation results in a material having an improved failure mode compared to such materials that essentially comprise PVC. PVC typically exhibits a brittle fracture mode, but the combination of PVC and TPU has been found to exhibit a more ductile failure mode. Preference is given to using materials having a ductile failure mode in various applications. The use of air ductile materials with increased ductility in passenger compartments is one example of such use. If a material exhibiting brittle fracture is used to make the airbag, the airbag tends to shatter when used at lower temperatures (eg, especially at temperatures below about −40 ° C.). Thus, in order to effectively use airbags in cooler climates, improved materials have been desired.

본 발명의 분말 조성물 배합물은 그러한 개선된 재료를 제공한다. 본 발명의 조성물은 에어백 재료에 대해 수송수단의 제조업자에게 부과된 엄격한 시험을 성공적으로 통과할 수 있다.The powder composition formulations of the present invention provide such an improved material. The compositions of the present invention can successfully pass the rigorous tests imposed on manufacturers of vehicles for airbag materials.

분말의 형성Formation of powder

본 발명의 분말 조성물은, 이 조성물이 목적하는 용도 및 이 조성물로부터 제조된 물품의 가공 방법에 따라 평균 입도 및 입도 분포를 갖도록 제조된다. 다양한 입도의 분말 조성물이 제조될 수 있다. 하나의 예시적인 구체예에서, 본 발명의 분말 조성물은 약 80 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 평균 입도를 갖는다. 추가의 일 구체예에서, 평균 입도는 약 100 ㎛ 이상이거나, 더욱 추가의 구체예에서는 심지어 약 200 ㎛ 이상이다.The powder composition of the present invention is prepared such that the composition has an average particle size and particle size distribution depending on the intended use and the processing method of the article made from the composition. Powder compositions of various particle sizes can be prepared. In one exemplary embodiment, the powder composition of the present invention has an average particle size of about 80 μm to about 300 μm. In a further embodiment, the average particle size is at least about 100 μm, or in still further embodiments even at least about 200 μm.

입도 분석은 당업자의 지식 수준에 따라 임의의 적합한 장치 및 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 특정 용도에서, 입도 분포는 도 1에 도시된 분포와 같은 단봉인 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 입도 분포에 따르면, 스크리닝된 입자의 50%가 약 128 ㎛ 또는 그 미만의 크기를 가지며, 스크리닝된 입자의 95%가 약 253 ㎛ 또는 그 미만의 크기를 가졌다. 다른 용도에서, 입도 분포는, 도 2에 도시된 분포와 같은 이봉인 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 입도 분포에 따르면, 스크리닝된 입자의 50%가 약 230 ㎛ 또는 그 미만의 크기를 가지며, 스크리닝된 입자의 95%가 약 423 ㎛ 또는 그 미만의 크기를 가졌다. 도 1 및 2에 도시된 입도 분포는 마이크로트랙, 인코포레이티드 (Microtrac, Inc,; 앨라바마 몽고메리빌에 소재함)로부터 입수가능한 입자 분석 장비 및 널리 공지된 방법을 사용하여 얻어졌다.Particle size analysis can be performed using any suitable apparatus and method, depending on the level of knowledge of those skilled in the art. In certain applications, the particle size distribution is preferably a single peak, such as the distribution shown in FIG. 1. According to the particle size distribution shown in FIG. 1, 50% of the screened particles had a size of about 128 μm or less, and 95% of the screened particles had a size of about 253 μm or less. In other applications, the particle size distribution is preferably bimodal, such as the distribution shown in FIG. 2. According to the particle size distribution shown in FIG. 2, 50% of the screened particles had a size of about 230 μm or less, and 95% of the screened particles had a size of about 423 μm or less. The particle size distributions shown in FIGS. 1 and 2 were obtained using well-known methods and particle analysis equipment available from Microtrac, Inc. (Mongomeryville, Alabama).

조성물의 성분들을 먼저 목적하는 전체 제형 및 의도된 용도에 따라 선택된 비율의 양으로 혼합한다. 이는 물이 필요에 따라 TPU의 MFI를 증가시키기에 충분한 소량으로 (예를 들어, 대개 미량의 물이 이러한 목적으로 충분할 것이다) 혼합물 내로 임의적으로 주입될 수 있는 베이스 TPU의 혼합 동안에 일어난다.The components of the composition are first mixed in an amount selected in proportion to the desired overall formulation and intended use. This occurs during mixing of the base TPU, where water can optionally be injected into the mixture in small amounts sufficient to increase the MFI of the TPU as needed (e.g., trace amounts of water will be sufficient for this purpose).

분말로 변형시키기 전에 조성물의 성분 모두를 반드시 사전 혼합시키지 않을 수도 있지만, 그러한 변형이 필요한 성분들은 분말로의 형성 전에 혼합시키는 것이 바람직하다. 대안적으로, 효율 때문에 요망되지는 않더라도, 조성물은 다수의 혼합 및 분말 형성 단계에 의해 형성될 수 있다.While not necessarily premixing all of the components of the composition prior to transformation into a powder, it is desirable to mix components that require such transformation before formation into a powder. Alternatively, although not desired because of efficiency, the composition may be formed by a number of mixing and powder forming steps.

베이스 TPU와 임의 성분들이 실질적으로 균일하게 혼합된 혼합물을 얻기 위해서, 열 및/또는 압력의 존재하에 혼합이 일어날 수 있다. 예를 들어, 성분들은 압출기에서 혼합되고 펠리타이저 (pelletizer)를 경유하여 압출기로부터 빠져 나온다. 일단 이러한 방식으로 가공되기만 하면, 형성된 펠릿은 목적하는 입도 및 분포의 분말로 변형될 수 있다.Mixing may occur in the presence of heat and / or pressure to obtain a mixture in which the base TPU and any of the components are substantially uniformly mixed. For example, the components are mixed in the extruder and exit from the extruder via a pelletizer. Once processed in this manner, the resulting pellets can be transformed into powders of the desired particle size and distribution.

혼합된 조성물을 목적하는 입도 및 분포의 분말로 변형시키기 위해서는, 임의의 적합한 분말 형성 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 분말은 극저온 연마 또는 해머 밀링과 같은 기계적 기술을 사용하여 혼합된 조성물로부터 제조될 수 있다.In order to transform the mixed composition into a powder of the desired particle size and distribution, any suitable powder forming technique can be used. For example, the powder can be prepared from the mixed composition using mechanical techniques such as cryogenic polishing or hammer milling.

극저온 연마 공정을 통한 단일 통과는, 하기 추가로 설명된 HVIF 기술을 포함하는 후속 사용을 위해 목적하는 입도 분포를 갖는 분말화된 조성물을 제조하는데는 일반적으로 충분하지 않음을 주지하기 바란다. 다른 분말 형성 기술이 사용될 수 있고 더욱 효율적일 수 있지만, 극저온 연마에 후속하는 스크리닝 및 재순환 단계가 목적하는 입도 분포에 도달하게 하는데 사용될 수 있다. 이에 대해서는 수중에서의 마이크로펠릿화 (underwater micropelletizing)를 사용하여 유용한 분말 유사 형태로 조성물을 변형시키는 방법을 개시하고 있는 미국 특허 번호 제 5,597,586호를 참고하기 바란다. 또한, 미국 특허 번호 제 5,654,102호에는 슬러쉬 몰딩과 같은 특정 용도에 대해 적합한 크기의 마이크로포어로 조성물을 변형시키는 방법이 개시되어 있다.Note that a single pass through the cryogenic polishing process is generally not sufficient to produce a powdered composition having the desired particle size distribution for subsequent use, including the HVIF technique described further below. Other powder forming techniques may be used and may be more efficient, but screening and recycling steps following cryogenic polishing may be used to achieve the desired particle size distribution. See US Pat. No. 5,597,586, which discloses a method of modifying the composition into useful powder-like forms using underwater micropelletizing. In addition, US Pat. No. 5,654,102 discloses a method of modifying a composition with micropores of a size suitable for a particular use, such as slush molding.

도 3은 본 발명의 분말 조성물의 제조 방법에 대한 예시적인 구체예를 도시한다. 본원에 설명된 단계 및 장비에 대한 상세사항 및 변형은 당업자의 지식 범위 내에 있다.3 illustrates an exemplary embodiment of a method of making a powder composition of the present invention. Details and modifications to the steps and equipment described herein are within the knowledge of those skilled in the art.

도 3에 도시된 바와 같이, 약 120℃ 내지 약 140℃의 온도에서 작동하는 제 1의 고강도 혼합기 (10) (예를 들어, 일본 회사인 미츠이 마이크 (Mtsui Mike)로부터 입수가능한 것과 같은 헨쉘 타입의 가변 속도 혼합기 (Henschel-type variable speed mixer))가 초기 혼합 단계를 위해 제공된다. 고강도 혼합기 (10)에는 목적하는 특정 용도에 필요한 베이스 TPU와 다른 성분 (예를 들어, 윤활제, 유동화제, 안정화제, 안료 등)의 혼합물 (12)이 로딩되어 있다. 임의적으로, 특정 용도에 필요한 추가의 다른 성분 (14)이 사전 가열된 후에 고강도 혼합기 (10)에 첨가된다 (예를 들어, 특정 구체예에서, 약 80℃ 내지 약 90℃의 온도로 사전 가열된 후에 가소제가 첨가될 수 있다).As shown in FIG. 3, the first high-strength mixer 10 operating at a temperature of about 120 ° C. to about 140 ° C. (eg, of the Henschel type such as available from Mitsui Mike, a Japanese company) A Henschel-type variable speed mixer is provided for the initial mixing stage. The high intensity mixer 10 is loaded with a mixture 12 of the base TPU and other components (eg, lubricants, glidants, stabilizers, pigments, etc.) required for the particular application desired. Optionally, additional other components 14 needed for the particular application are added to the high intensity mixer 10 after being preheated (eg, in certain embodiments, preheated to a temperature of about 80 ° C. to about 90 ° C. Plasticizer may be added later).

이후, 혼합물을 고강도 혼합기 (10)로부터, 혼합물을 동시에 냉각시키는 저강도 혼합기 (16) (예를 들어, 약 110 rpm의 속도에서 작동하는 헨쉘 타입의 냉각기 혼합기)로 옮긴다. 분말 조성물 배합물이 형성되면, 다른 중합체 (18)(예를 들어, 비닐 클로라이드)가 혼합물에 첨가되어 저강도 혼합기 (16)에서 가공될 수 있다. 혼합물이 약 50℃의 온도에 도달하면, 이는 건식 배합 조작 (22)을 완결시키기 위한 추가 가공을 위해 호퍼 (20)로 배출될 수 있다.The mixture is then transferred from the high intensity mixer 10 to a low intensity mixer 16 which simultaneously cools the mixture (eg, a Henschel type chiller mixer operating at a speed of about 110 rpm). Once the powder composition blend is formed, another polymer 18 (eg, vinyl chloride) can be added to the mixture and processed in the low intensity mixer 16. Once the mixture reaches a temperature of about 50 ° C., it can be discharged to the hopper 20 for further processing to complete the dry blending operation 22.

호퍼 (20)로부터, 혼합물이 스크리너 (24) (예를 들어, 스웨코 타입의 스크리너 (Sweco-type screener)와 같은 10 메쉬 스크린을 갖는 진동형 스크리너)를 통과한다. 임의의 초과크기의 성분 (26)은 폐기되고, 남아있는 성분들은 이후 용기 (28)로 옮겨진 후에 남아있는 압출 조작 (32)이 실시되는데, 상기 용기 (28)에서 상기 잔류 성분들은 용융 배합 (예를 들어, 약 180℃의 온도 및 약 350 rpm의 속도에서)을 위해 압출기 (30) (예를 들어, 명칭 MIC 27 GL/40D의 레이스트리츠 (Leistritz) 27-밀리미터 공동 회전형 압출기와 같은 쌍축 압출기)로 옮겨질 때까지 건조 분말 형태로 남아있다. 임의로, 물이 압출기로 주입되어, 재료의 MFI를 목적하는 바대로 조절하는 것을 보조할 수 있다. 재료가 압출기 (30)로부터 배출된 후에, 이 재료는 수 냉각기 (34)를 통과한 다음 펠리타이저 (36) (예를 들어, 펜실베니아 피츠버그에 소재한 콘에어 그룹 인코포레이티드 (Conair Group, Inc.)로부터 입수가능한 것과 같은, 물받이를 구비한 스트랜드 펠리타이저)로 이동한다. 재료는 펠릿 (38)의 형태로 펠리타이저 (36)를 빠져 나온다.From the hopper 20, the mixture passes through a screener 24 (eg, a vibrating screener with a 10 mesh screen, such as a Sweco-type screener). Any oversize component 26 is discarded and the remaining components are then subjected to an extrusion operation 32 which is left after being transferred to the vessel 28 where the residual components are melt blended (eg For example, a twin screw such as an extruder 30 (eg, a Leistritz 27-mm co-rotating extruder of the name MIC 27 GL / 40D) for a temperature of about 180 ° C. and a speed of about 350 rpm. Remain in dry powder form until transferred to the extruder). Optionally, water can be injected into the extruder to assist in adjusting the MFI of the material as desired. After the material is discharged from the extruder 30, it passes through a water cooler 34 and then pelletizer 36 (e.g., Conair Group, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania). Strand pelletizer with drip tray, such as available from. The material exits the pelletizer 36 in the form of pellets 38.

이후, 펠릿 (38)에 극저온 연마 조작 (40)이 실시된다. 먼저, 펠릿 (38)은 액체 질소 (42) 중에서 냉각된 다음, 마모 밀 (44) (예를 들어, 오하이오 와파코네타에 소재한 미드웨스트 엘라스토머, 인코포레이티드 (Midwest Elastomers, Inc.)로부터 입수가능한 극저온 마모 밀)로 옮겨진다. 이 마모 밀 (44)로부터, 펠릿이 제 1 사이클론 분리기 (46)를 통해 스크리너 (48)로 통과하고, 이에 의해 목적하는 치수의 입자가 제 2 사이클론 분리기 (5)로 이동할 수 있다. 초과크기 입자 (52)는 추가 밀링을 위해 액체 질소 (42)로 복귀된다. 제 2 사이클론 분리기 (50)로 가는 중에, 스크리닝된 조성물은, 예를 들어 건식 강제 통풍 (dry forced air)을 사용하여 가열될 수 있다. 종국적으로, 생성되는 분말 조성물 (54)이 제 2 사이클론 분리기 (50)를 빠져 나오는데, 이 제 2 사이클론 분리기에서는 분말 조성물이, 분말 조성물 (54)로부터 제조된 물품의 형성을 위해 포장되거나 사용될 때까지 저장된다.Thereafter, the cryogenic polishing operation 40 is performed on the pellet 38. First, pellet 38 is cooled in liquid nitrogen 42 and then obtained from wear mill 44 (e.g., Midwest Elastomers, Inc., Waffaconetta, Ohio). Cold cryogenic wear mill). From this wear mill 44, pellets pass through the first cyclone separator 46 to the screener 48, whereby particles of the desired dimensions can be moved to the second cyclone separator 5. Oversize particles 52 are returned to liquid nitrogen 42 for further milling. On the way to the second cyclone separator 50, the screened composition can be heated using, for example, dry forced air. Eventually, the resulting powder composition 54 exits the second cyclone separator 50, where the powder composition is packaged or used for the formation of an article made from the powder composition 54. Stored.

용도Usage

본 발명의 TPU 조성물은 다양한 물품을 형성시키는데 사용될 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 조성물은 이 조성물로부터 제조된 다양한 물품 상에 개선된 표면 마무리감을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 분말 조성물의 특정 구체예의 상대적으로 균일하고 작은 입도 때문에, 이 분말 조성물로부터 형성된 고분자 스킨에는, 종종 다른 조성물로부터 제조된 고분자 스킨과 비교하여 표면 결함이 거의 존재하지 않는다.The TPU compositions of the present invention can be used to form various articles. Advantageously, the compositions of the present invention can provide improved surface finish on various articles made from these compositions. For example, due to the relatively uniform and small particle size of certain embodiments of the powder compositions of the present invention, polymer skins formed from these powder compositions often have little surface defects compared to polymer skins made from other compositions.

그 자체로서, 본 발명의 조성물의 제 1의 예시적인 용도는 고속 충격 용융 (HVIF)과 관련된다. 이 기술은 본 발명의 제형을 이용한 고분자 스킨 형성을 촉진시킨다. HVIF 기술을 이용하는 이러한 구체예에서, TPU 분말 조성물은 바람직하게는 도 1의 입도 분포에 상응하는 평균 입도를 갖는다. 더욱 작은 크기의 입자들은 전형적으로 폐물을 형성하는데, 그 이유는 이러한 작은 입자들이 종종 주로 큰 크기의 입자를 사용하도록 설계된 HVIF 공정 동안에 표적 기판에 도달할 수 없기 때문이며, 이에 따라 이들을 배제시키는 것이 바람직하다. HVIF 공정에 사용된 조성물에 대한 입도 분포는 상대적으로 단봉인 것이 바람직하다.As such, a first exemplary use of the compositions of the present invention relates to high speed impact melting (HVIF). This technique promotes polymer skin formation using the formulation of the present invention. In this embodiment using HVIF technology, the TPU powder composition preferably has an average particle size corresponding to the particle size distribution of FIG. 1. Smaller size particles typically form a waste because these small particles often cannot reach the target substrate during the HVIF process, which is often designed to use large size particles, and therefore it is desirable to exclude them. . The particle size distribution for the composition used in the HVIF process is preferably relatively unimodal.

HVIF 기술에 따르면, 조성물이 가열된 후에 몰드 표면 상에 분무되어 물품을 형성한다. 일 구체예에서, 상기 조성물은 고온 질소 또는 산소 환경을 이용하여 융점으로 가열된다. 일단 이러한 방식으로 유체화되기만 하면, 조성물은 대략 실온에서 유지된 기판 (예를 들어, 니켈 도금된 강철)으로 향하게 된다. 일단 조성물이 기판 위에 놓여지게 되면, 조성물은 냉각되어 물품을 형성한다. 하나의 예시적인 구체예에서, 물품은 연속적인 고체 막 (예를 들어, 고분자 스킨)이다. HVIF 기술을 이용하는 특정 구체예에서, 몰드 표면은 목적하는 표면 마감처리를 물품에 제공하도록 결형성되어 있다 (textured). 예를 들어, 몰드 표면은 계기판, 팔걸이, 머리받침, 도어 패널 및 수송수단의 승용 구획에서의 다른 아이템과 같은 물품을 제조하는 경우 가죽감을 나타내도록 결형성될 수 있다.According to the HVIF technology, the composition is heated and then sprayed onto the mold surface to form the article. In one embodiment, the composition is heated to the melting point using a hot nitrogen or oxygen environment. Once fluidized in this manner, the composition is directed to a substrate (eg nickel plated steel) maintained at approximately room temperature. Once the composition is placed on the substrate, the composition cools to form an article. In one exemplary embodiment, the article is a continuous solid membrane (eg, a polymer skin). In certain embodiments using HVIF technology, the mold surface is textured to provide the article with the desired surface finish. For example, the mold surface may be formed to represent leather when making articles such as instrument panels, armrests, headrests, door panels and other items in the passenger compartment of the vehicle.

이러한 HVIF 기술에 유용한 장비의 하나의 예시적인 상업적 공급처는 플로리다 플리트 마이어스 (Ft. Myers)에 소재한 와이드맨 컴퍼니, 인코포레이티드 (Wiedman Company, Inc.)이다. 이 기술의 일 구체예에 대한 추가 상세사항은 예를 들어, 와이드맨 컴퍼니, 인코포레이티드에 양도되고 고속 산소 연료 (HVOF) 분무 기술 및 관련된 장비를 논의하고 있는 미국 특허 번호 제 5,285,967호에 기술되어 있다. 본원에 기술된 HVOF는 약 1,200 내지 1,500 미터/초 (4,000 내지 5,000 피트/초) 이하의 배출 기체 속도를 생성시키는 연속 연소 과정을 이용한다. 이러한 배출 속도를 갖는 기체를 생성시키기 위해서, 약 0.4 내지 0.6 MPa (60 내지 90 psi)의 고압 하에서 프로필렌 또는 히드라진 및 산소와 같은 연료 기체가 내부 연소 챔버 내에서 연소된다. 고온의 배기 가스는 배기 포트를 통해 연소 챔버로부터 배출되고, 분말화된 조성물과 만나는 연장 노즐 내로 팽창되며, 질소와 같은 불활성 캐리어 기체와 함께 노즐 내로 공급되어 배기 가스 스트림에 의해 제한된다. 분말화된 조성물은 여기서 용융되고 약 9 데시미터 (36 인치)의 길이 및 약 1.2 센티미터 (1/2 인치)의 스트림 직경을 갖는 고속 제트 스트림으로 노즐을 빠져 나온다. 이 기술을 사용하여, 다른 기술을 사용하여 얻어진 것보다 우수한 특성을 갖는 조성물의 충분하게 농후한 코팅이 생성될 수 있다.One exemplary commercial source of equipment useful for this HVIF technology is the Wideman Company, Inc., Ft. Myers, Florida. Further details on one embodiment of this technology are described, for example, in US Pat. No. 5,285,967, assigned to Wideman Company, Inc. and discussing high speed oxygen fuel (HVOF) spraying technology and related equipment. It is. The HVOFs described herein utilize a continuous combustion process that produces exhaust gas velocities of about 1,200 to 1,500 meters / second (4,000 to 5,000 feet / second) or less. To produce a gas having this discharge rate, fuel gases such as propylene or hydrazine and oxygen are combusted in an internal combustion chamber under high pressures of about 0.4 to 0.6 MPa (60 to 90 psi). The hot exhaust gas exits the combustion chamber through the exhaust port, expands into an extended nozzle that meets the powdered composition, and is fed into the nozzle with an inert carrier gas such as nitrogen to be confined by the exhaust gas stream. The powdered composition melts here and exits the nozzle with a high velocity jet stream having a length of about 9 decimeters (36 inches) and a stream diameter of about 1.2 centimeters (1/2 inch). Using this technique, a sufficiently dense coating of a composition with properties superior to those obtained using other techniques can be produced.

물품의 형성을 위한 본 발명의 조성물의 다른 용도는 유동층, 정전기 분무, 및 열 분무 기술을 포함하는 종래의 분말 코팅 기술과 관련된다. 상기한 다른 용도에는 슬러쉬 몰딩 및 회전 몰딩과 같은 통상적인 몰딩 기술이 포함된다.Other uses of the compositions of the present invention for the formation of articles relate to conventional powder coating techniques, including fluidized bed, electrostatic spray, and thermal spray techniques. Other applications mentioned above include conventional molding techniques such as slush molding and rotational molding.

유동층 기술에 따르면, 가열된 금속 부품이 분말화된 조성물의 폭기층 (aerated bed) 중에 침지된다. 분말이 가열된 부품 상에서 용융되어, 금속을 캡슐화시키는 평활한 연속 막을 형성한다. 이 방법은 "유동층"이라 지칭되는 부분에서 수행되기도 한다. 유동층은 하기한 3가지 주요 구역을 갖는다: (1) 분말이 유지되는 탑 분말 호퍼; (2) 공기를 통과시킬 수 있는 다공성 판; 및 (3) 밀봉된 바닥 공기 챔버. 가압된 공기가 공기 챔버 내로 송풍되는 경우, 이 공기는 플레이트를 통과하고, 분말이 부유 또는 유동화되게 된다. 이러한 유동화에 의해 금속 부품이 코팅될 수 있고 침지 공정 동안 저항이 거의 없이 분말을 통해 이동할 수 있다. 대안적으로, 냉 기판은 마찰에 의해 하전되어 기판에 달라붙은 유동화된 입자 층 위에 놓여질 수 있다. 이후, 코팅된 기판이 코팅을 용융시키기 위해 가열 구역 또는 닙 (nip)을 통과할 수 있다.According to the fluidized bed technique, the heated metal part is immersed in an aerated bed of the powdered composition. The powder melts on the heated part to form a smooth continuous film that encapsulates the metal. This method may also be carried out in what is referred to as the "fluid bed". The fluidized bed has three main zones: (1) a tower powder hopper in which the powder is maintained; (2) a porous plate capable of passing air therethrough; And (3) a sealed bottom air chamber. When pressurized air is blown into the air chamber, this air passes through the plate, causing the powder to float or fluidize. This fluidization allows the metal parts to be coated and travel through the powder with little resistance during the dipping process. Alternatively, the cold substrate may be placed on a layer of fluidized particles that are charged by friction and cling to the substrate. The coated substrate may then pass through a heating zone or nip to melt the coating.

정전기 분무 기술에 따르면, 분말화된 조성물이 공기 스트림 중에 분산되어 코로나 방전 구역을 통과한다. 이 코로나 방전 구역에서, 분말은 정전기 전하를 얻게 된다. 하전된 분말은 유인된 후에 접지된 기판 상에 침착된다. 대개 실온에서 정전기적으로 코팅된 기판은 이후 오븐에 놓여져서, 여기서 분말이 용융되고 코팅이 형성된다.According to the electrostatic spraying technique, the powdered composition is dispersed in the air stream and passes through the corona discharge zone. In this corona discharge zone, the powder gains an electrostatic charge. The charged powder is attracted and then deposited on the grounded substrate. Usually at room temperature the electrostatically coated substrate is then placed in an oven where the powder melts and a coating is formed.

공지된 열 분무 공정은 이들의 가열 방법으로 특징된다. 화학적 연소 가열을 이용하는 가열 방법은 분말 불꽃 분무를 포함한다. 전기적 가열을 이용하는 가열 방법은 플라즈마 불꽃 분무를 포함한다. 이러한 방법들 중에서, 플라즈마 불꽃 분무가 우세하게 사용된다.Known thermal spray processes are characterized by their heating method. Heating methods using chemical combustion heating include powder flame spraying. Heating methods using electrical heating include plasma flame spraying. Among these methods, plasma flame spray is predominantly used.

플라즈마 불꽃 분무는 주로 용융된 재료의 증착이, 고도의 방향성 기체 스트림을 사용함에 의해 가능해지는 방법이다. 플라즈마, 자유 전자, 양 이온, 원자 및 분자로 구성되는 이온화된 기체가, 분말화된 조성물을 전기 아크를 사용함에 의해 고온 (예를 들어, 대략 15,000℃)에서 용융 상태로 가열시키는 수단으로 사용된다. 아크를 발생시키기 위해, 아르곤 또는 질소와 같은 선택된 기체가 애노드 (anode)와 캐소드 (cathode) 사이에서 유동한다. 애노드와 캐소드 사이에서 기체 흐름 중에 아크가 생성되고, 이것이 조성물을 가열시키고 이 조성물을 기판으로 가속시킨다. 기판과 충돌한 후에, 조성물이 가열 용융되어 코팅을 형성한다.Plasma flame spraying is primarily a method in which deposition of molten material is enabled by using a highly directional gas stream. An ionized gas consisting of plasma, free electrons, cations, atoms, and molecules is used as a means of heating the powdered composition to a molten state at high temperature (eg, approximately 15,000 ° C.) by using an electric arc. . To generate an arc, a selected gas, such as argon or nitrogen, flows between the anode and the cathode. An arc is generated in the gas flow between the anode and the cathode, which heats the composition and accelerates it to the substrate. After impinging on the substrate, the composition is heated to melt to form a coating.

플라즈마 불꽃 분무 기술과는 대조적으로, 통상적인 저속의 대기 개방된 분말화된 불꽃 분무는 분말을 가열시키는 수단으로 연소를 이용한다. 분말화된 조성물, 연소 공기 및 연료가 개방된 혼합 연소 챔버로 이동하여, 여기서 점화된다. 연료 및 기체 혼합물의 점화로 조성물이 용융되고, 이후 조성물은 연소 챔버로부터 공기에 의해 운반되어 코팅된 기판을 제공한다. 상기한 HVIF 기술과 비교하여 이러한 방법으로 기판과 충돌하는 조성물의 더욱 낮은 속도 때문에, 생성되는 코팅은 종종 불충분한 결합 강도를 지니며, 그 자체로는 반복가능한 높은 생산율의 공정을 제공하지 않는다.In contrast to plasma flame spraying techniques, conventional slow air open powdered flame spraying utilizes combustion as a means of heating the powder. The powdered composition, combustion air and fuel move to an open mixed combustion chamber where it is ignited. Ignition of the fuel and gas mixture melts the composition, which is then carried by air from the combustion chamber to provide a coated substrate. Because of the lower speed of the composition that impinges on the substrate in this way compared to the HVIF technique described above, the resulting coatings often have insufficient bond strengths and do not, by themselves, provide a repeatable high production rate process.

슬러쉬 몰딩은 물품 (예를 들어, 수송수단의 계기판)을 형성시키기 위해 개방된 말단 몰드 설계를 이용한다. 이 구체예에서, TPU 분말 조성물은 바람직하게는 HVIF 기술과 함께 사용하기에 바람직한 평균 입도보다 더 큰 평균 입도를 갖는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 입도 분포에 상응하는 평균 입도를 갖는 조성물이 사용될 수 있다. 이 구체예에서, 이 공정에 사용된 조성물의 입도 분포는 상기 기술된 HVIF 공정에 사용된 그러한 조성물을 사용한 경우에서와 같이 상대적으로 단봉일 필요는 없다. 오히려, TPU의 극저온 연마로부터 입수된 것과 같은 이봉의 입도 분포가 사용될 수 있다.Slush molding uses an open end mold design to form an article (eg, a dashboard of a vehicle). In this embodiment, the TPU powder composition preferably has an average particle size larger than the average particle size desired for use with the HVIF technology. For example, a composition having an average particle size corresponding to the particle size distribution shown in FIG. 2 can be used. In this embodiment, the particle size distribution of the compositions used in this process need not be relatively unimodal as in the case of using such compositions used in the HVIF process described above. Rather, particle size distributions of bimodal, such as those obtained from cryogenic polishing of TPU, can be used.

물품 (예를 들어, 수송수단의 승용 구획에서의 팔걸이 및 머리받침, 및 레크레이션용 볼과 같은 다른 물건)을 형성시키기 위한 다른 기술로 회전 몰딩이 있다. 슬러쉬 몰딩과 비교하여, 회전 몰딩 공정은 폐쇄된 몰드 설계를 사용하여 하나의 회전 축 상에서 작동된다. 또한, 회전 몰딩의 경우에 이봉 입도 분포가 또한 사용될 수 있다 하더라도, 분포는 전형적으로, 슬러쉬 몰딩에 대해 사용된 평균 입도보다 더 큰 평균 입도로 되어 있다.Rotational molding is another technique for forming articles (eg, armrests and headrests in passenger compartments of vehicles, and other articles such as recreational balls). Compared to slush molding, the rotational molding process is operated on one axis of rotation using a closed mold design. In addition, although bimodal particle size distribution can also be used in the case of rotational molding, the distribution is typically of a larger average particle size than the average particle size used for slush molding.

상기한 것 중 하나 또는 분말화된 제형을 사용하여 물품을 형성시키는 다른 적합한 방법에 따르면, 물품은 본 발명의 TPU 및 TPU 분말 조성물 배합물로부터 형성된다. HVIF 기술과 같은 가공 기술을 사용하여 본 발명의 개선된 분말 조성물을 융합시킴으로써, 우수한 물품이 제조될 수 있다. 그러한 물품들은 수송수단의 승용 구획에 사용된 고분자 물품의 제조를 포함하는 것과 같은 산업적인 요구를 충족시키는데 유용하다.According to another suitable method of forming an article using one of the above or a powdered formulation, the article is formed from the TPU and TPU powder composition combinations of the invention. By fusing the improved powder compositions of the present invention using processing techniques such as HVIF technology, excellent articles can be made. Such articles are useful to meet industrial needs, including the manufacture of polymeric articles used in passenger compartments of vehicles.

도 1은 본 발명에 따른 고속 충격 용융 기술에 따라 물품을 형성시키는데 유용한 분말 조성물과 관련된 단봉 입도 분포를 나타낸다.1 shows a unimodal particle size distribution associated with a powder composition useful for forming an article according to the high speed impact melting technique in accordance with the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 슬러쉬 몰딩 기술에 따라 물품을 형성시키는데 유용한 분말 조성물과 관련된 이봉 입도 분포를 나타낸다.2 shows a bimodal particle size distribution associated with a powder composition useful for forming an article according to the slush molding technique according to the present invention.

도 3은 본 발명의 분말 조성물을 형성시키기 위한 예시적인 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.3 is a schematic flowchart of an exemplary method for forming a powder composition of the present invention.

본 발명의 추가 실시예 및 응용예가 하기 비제한적인 실시예에 기재되어 있다.Further examples and applications of the present invention are described in the following non-limiting examples.

실시예Example 1 One

베이스 TPU는 상업적 공급처 (미시간 와이언도트에 소재한 바스프 코로레이션)로부터 상표명 엘라스톨란 LJ 56/187로 입수하였다. 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우, 베이스 TPU의 MFI는 55 g/10분으로 측정되었다. 170℃의 더욱 낮은 온도 및 2.16 kg의 동일한 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우, 베이스 TPU의 MFI는 27 g/10분으로 측정되었다.Base TPU was obtained under the trade name Elastolan LJ 56/187 from a commercial supplier (Basp Corporation, Wynndot, Mich.). When tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg, the MFI of the base TPU was measured at 55 g / 10 min. When tested according to ASTM D1238 at a lower temperature of 170 ° C. and the same weight of 2.16 kg, the MFI of the base TPU was measured at 27 g / 10 min.

고강도 혼합기에서, 베이스 TPU를 내부 윤활제 [AX-71, 일본 미에에 소재한 암파인 케미컬 (Amfine Chemical)로부터 입수가능한 모노- 및 디-스테아릴 산 포스페이트] 및 안료 [메사추세츠 보스톤에 소재한 캐보트 코포레이션 (Cabot Corp.)으로부터 레갈 블랙 (REGAL BLACK) 상표명으로 입수가능한 카본 블랙]와 혼합하였다. 상기 고강도 혼합기는 약 120℃ 내지 약 140℃의 온도에서 작동하였다. 이후, 혼합물을 고강도 혼합기에서, 약 110 rpm의 속도에서 작동하는 저강도 혼합기로 옮겨서 혼합시키고 이 혼합물을 동시에 냉각시켰다. 혼합물이 약 50℃의 온도에 도달하면, 혼합물을 호퍼로 배출시킨 다음 스크리너를 통과시켰다. 이후, 스크리닝된 입자들을 약 180℃의 온도 및 약 350 rpm의 속도에서 작동하는 쌍축 압축기로 공급하였다. 압출기로부터 배출시킨 후에, 혼합물을 수 냉각기로 통과시킨 다음 펠리타이저로 보내어 펠릿을 형성시켰다. 이후, 펠릿에 극저온 연마 조작을 실시하였다. In high-strength mixers, the base TPU was subjected to internal lubricants [AX-71, mono- and di-stearyl acid phosphates available from Amfine Chemical, Mie, Japan] and pigments [Cabot, Boston, Mass.] Corp.) under carbon black available under the REGAL BLACK tradename. The high intensity mixer was operated at a temperature of about 120 ° C to about 140 ° C. The mixture was then transferred from a high intensity mixer to a low intensity mixer operating at a speed of about 110 rpm and mixed and the mixture cooled simultaneously. When the mixture reached a temperature of about 50 ° C., the mixture was discharged into a hopper and then passed through a screener. The screened particles were then fed to a twin screw compressor operating at a temperature of about 180 ° C. and a speed of about 350 rpm. After exiting the extruder, the mixture was passed through a water cooler and then sent to a pelletizer to form pellets. The pellet was then subjected to cryogenic polishing operations.

일단 분말이 형성되기만 하면, 유동화제 (PS-200, 베네수엘라 회사인 글라벤 씨.에이.로부터 피로실 상표명으로 입수가능함)를 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.15%의 양으로 분말과 혼합하였다. 이렇게 형성된 조성물 중에서, 베이스 TPU의 양은 99.05%이었고, 내부 윤활제의 양은 0.30%이었고, 안료의 양은 0.50%이었으며, 상기한 모든 중량 퍼센트는 조성물의 전체 중량을 기준으로 한 것이다.Once the powder had been formed, the glidant (PS-200, available under the Filosil brand from Venezuela company Glaben C. A.) was mixed with the powder in an amount of 0.15% based on the total weight of the composition. In the composition thus formed, the amount of base TPU was 99.05%, the amount of internal lubricant was 0.30%, the amount of pigment was 0.50%, and all of the above weight percentages were based on the total weight of the composition.

실시예Example 2 2

고강도 혼합기에서, 베이스 TPU (엘라스톨란 LJ 56/187, 미시간 와이언도트에 소재한 바스프 코포레이션으로부터 입수가능함)를 내부 윤활제 (AX-71, 일본 미에에 소재한 암파인 케미컬로부터 입수가능한 모노- 및 디-스테아릴 산 포스페이트) 및 안료 (카본 블랙 분산액, 오하이오 에이븐 레이크에 소재한 폴리원 코포레이션 (Polyone Corp.)으로부터 스탠-톤 (STAN-TONE) HCC-20327 BLACK의 상표명으로 입수가능함)와 혼합하였다. 이 혼합물을 실시예 1에 참고로 기술된 바와 같이 가 공하여 분말 조성물을 형성시켰다. 이렇게 형성된 분말 조성물에서, 베이스 TPU의 양은 98.2%이었고, 내부 윤활제의 양은 0.2%이었고, 안료의 양은 1.6%이었으며, 모든 중량 퍼센트는 조성물의 전체 중량을 기준으로 한 것이다.In high-strength mixers, the base TPU (Elastolan LJ 56/187, available from BASF Corporation, Wynn Dot, Mich.) Is an internal lubricant (AX-71, mono- and di-steas available from Ampine Chemical, Mie, Japan). Aryl acid phosphate) and pigments (carbon black dispersion, available under the trade name STAN-TONE HCC-20327 BLACK from Polyone Corp., Aven Lake, Ohio). This mixture was processed as described by reference in Example 1 to form a powder composition. In the powder composition thus formed, the amount of base TPU was 98.2%, the amount of internal lubricant was 0.2%, the amount of pigment was 1.6%, and all weight percentages were based on the total weight of the composition.

실시예Example 3 3

분말 조성물 배합물을 형성시키는데 실시예 1 및 도 3에 참조로 기술된 방법을 사용하였다. 이 분말 조성물 배합물은, 30.0% 베이스 TPU (엘라스톨란 LJ 56/187, 미시간 와이언도트에 소재한 바스프 코포레이션으로부터 입수가능함), 0.1% 내부 윤활제 (AX-71, 일본 미에에 소재한 암파인 케미컬로부터 입수가능한 모노- 및 디-스테아릴 산 포스페이트), 33.3% 폴리비닐 클로라이드 수지 현탁액 [서스프 레진 (SUSP RESIN) 200F (DPK), 텍사스 디어 파크에 소재한 옥시비닐 코포레이션 (Oxyvinyl Corp.)로부터 입수가능함], 1.4% 혼합된 안정화제 (CPS 507, 켄터키 홉킨스빌에 소재한 암파인 케미컬스로부터 입수가능함), 0.1% 지방산 에스테르 (LS-10, 일본 미에에 소재한 암파인 케미컬로부터 입수가능함), 0.9% 포스파이트 안정화제 (CPL-1551 D, 켄터키 홉킨스빌에 소재한 암파인 케미컬로부터 입수가능함), 2.8% 안료 분산액 (VM6432 9779 MD GRAY MB, 오하이오 에이븐 레이크에 소재한 폴리원 코포레이션으로부터 입수가능함), 28.1% n-옥틸 트리멜리테이트 가소제 [신플라스트 노틈 일렉트리컬 (SYNPLAST NOTM ELECTRICAL), 캐나다 세인트 레미에 소재한 시너지스틱스 (Synergistics)로부터 입수가능함], 및 3.3% 폴리비닐 클로라이드 수지 분산액 [비놀리트 (VINNOLIT) P70, 독일 이스마닝에 소재한 비놀리트 (Vinnolit)로부터 입수가능함]으로부터 형성되었다. 상기한 모든 중량 퍼센트는 조성물의 전체 중량을 기준으로 한 것이다.The method described by reference in Example 1 and FIG. 3 was used to form the powder composition blend. This powder composition blend is available from 30.0% base TPU (Elastolan LJ 56/187, BASF Corporation, Wynndot, Michigan), 0.1% internal lubricant (AX-71, available from Ampine Chemical, Mie, Japan). Mono- and di-stearyl acid phosphate), 33.3% polyvinyl chloride resin suspension [SUSP RESIN 200F (DPK), available from Oxyvinyl Corp., Dear Park, Texas], 1.4 % Mixed stabilizer (CPS 507, available from Ampine Chemicals, Hopkinsville, KY), 0.1% fatty acid ester (LS-10, available from Ampine Chemical, Mie, Japan), 0.9% phosphite stabilizer (CPL-1551 D, available from Ampine Chemical, Hopkinsville, KY), 2.8% Pigment Dispersion (VM6432 9779 MD GRAY MB, Poly, Aven Lake, Ohio) Available from Corporation), 28.1% n-octyl trimellitate plasticizer (SYNPLAST NOTM ELECTRICAL, available from Synergistics, St. Remy, Canada), and 3.3% polyvinyl chloride Resin dispersion (VINNOLIT P70, available from Vinnolit, Ismaning, Germany). All of the above weight percentages are based on the total weight of the composition.

실시예Example 4 4

분말 조성물 배합물을 형성시키는데 실시예 1 및 도 3에 참조로 기재된 방법을 사용하였다. 이 분말 조성물 배합물은, 30.0% 베이스 TPU (엘라스톨란 LJ 56/187, 미시간 와이언도트에 소재한 바스프 코포레이션으로부터 입수가능함), 0.1% 내부 윤활제 (AX-71, 일본 미에에 소재한 암파인 케미컬로부터 입수가능한 모노- 및 디-스테아릴 산 포스페이트), 32.5% 폴리비닐 클로라이드 수지 현탁액 (서스프 레진 200F (LVL), 텍사스 디어 파크에 소재한 옥시비닐 코포레이션으로부터 입수가능함), 0.1% 혼합된 안정화제 (CPS 507, 켄터키 홉킨스빌에 소재한 암파인 케미컬스로부터 입수가능함), 0.1% 지방산 에스테르 (LS-10, 일본 미에에 소재한 암파인 케미컬로부터 입수가능함), 0.7% 포스파이트 안정화제 (CPL-1551 D, 켄터키 홉킨스빌에 소재한 암파인 케미컬로부터 입수가능함), 1.6% 안료 분산액 (0928189 642H V DK PEWTER MB, 오하이오 에이븐 레이크에 소재한 폴리원 코포레이션으로부터 입수가능함), 30.2% n-옥틸 트리멜리테이트 가소제 (신플라스트 노틈 일렉트리컬, 캐나다 세인트 레미에 소재한 시너지스틱스로부터 입수가능함), 및 3.9% 폴리비닐 클로라이드 수지 분산액 (비놀리트 P70, 독일 이스마닝에 소재한 비놀리트로부터 입수가능함)으로부터 형성되었다. 상기한 모든 중량 퍼센트는 조성물의 전체 중량을 기준으로 한 것이다.The method described by reference in Example 1 and FIG. 3 was used to form the powder composition blend. This powder composition blend is available from 30.0% base TPU (Elastolan LJ 56/187, BASF Corporation, Wynndot, Michigan), 0.1% internal lubricant (AX-71, available from Ampine Chemical, Mie, Japan). Mono- and di-stearyl acid phosphates), 32.5% polyvinyl chloride resin suspension (suspension 200F (LVL), available from Oxyvinyl Corporation, Dear Park, Texas), 0.1% mixed stabilizer (CPS 507, Available from Ampine Chemicals, Hopkins, Kentucky), 0.1% fatty acid ester (LS-10, available from Ampine Chemicals, Mie, Japan), 0.7% phosphite stabilizer (CPL-1551 D, Kentucky Hopkinsville) Available from Ampine Chemical, Inc., 1.6% Pigment Dispersion (0928189 642H V DK PEWTER MB, Poly One Corporation, Aven Lake, Ohio). Available from), 30.2% n-octyl trimellitate plasticizer (Shinplast Normlectic, available from Synergistics, St. Remy, Canada), and 3.9% polyvinyl chloride resin dispersion (vinolith P70, Germany) Available from Vinolit, Ismaning). All of the above weight percentages are based on the total weight of the composition.

본 발명의 다양한 변경 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 자명하게 될 것이며, 본 발명의 범위는 첨부되는 청구범위에 의해 정의 된다. 하기된 임의의 방법 청구항에서 인용된 단계들은 반드시 이들이 인용되도록 실시될 필요는 없다. 당업자는 인용되는 순서로부터 단계들을 실시하는 데 있어서 변경을 인지하고 있을 것이다.Various modifications and variations of the present invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention, the scope of the invention being defined by the appended claims. The steps recited in any of the method claims below do not necessarily have to be practiced so that they are cited. Those skilled in the art will be aware of changes in carrying out the steps from the order in which they are cited.

Claims (38)

고속 충격 용융을 이용하여 물품으로 형성시키기에 적합한 열가소성 분말 조성물로서,A thermoplastic powder composition suitable for forming into an article using high speed impact melting, 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우 약 8 g/10분 이상의 용융 흐름 지수 (melt flow index)를 갖는 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄;One or more thermoplastic polyurethanes having a melt flow index of at least about 8 g / 10 minutes when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg; 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 중량% 이하의 양으로 존재하는 하나 이상의 내부 윤활제; 및One or more internal lubricants present in an amount of about 5% by weight or less based on the total weight of the composition; And 임의로 하나 이상의 유동화제를 포함하고,Optionally one or more glidants, 단봉 (uni-modal) 입도 분포를 갖는 열가소성 분말 조성물.A thermoplastic powder composition having a uni-modal particle size distribution. 제 1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 지방족 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane comprises an aliphatic thermoplastic polyurethane. 제 1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 방향족 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane comprises an aromatic thermoplastic polyurethane. 제 1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 폴리에테르 기재의 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane comprises a polyether based thermoplastic polyurethane. 제 1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 폴리에스테르 기재의 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane comprises a polyester-based thermoplastic polyurethane. 제 1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 방향족 폴리에테르 기재의 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane comprises a thermoplastic polyurethane based on an aromatic polyether. 제 1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 지방족 폴리에스테르 기재의 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane comprises a thermoplastic polyurethane based on an aliphatic polyester. 제 1항에 있어서, 조성물이, 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 1.0 중량%의 모노- 및 디-스테아릴 산 포스페이트를 포함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the composition comprises from about 0.01 to about 1.0 weight percent mono- and di-stearyl acid phosphate, based on the total weight of the composition. 제 1항에 있어서, 조성물이, 이 조성물로부터 제조된 물품에서 블루밍 이동 (blooming migration)하기 쉬운 성분을 본질적으로 포함하지 않는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, wherein the composition is essentially free of ingredients that are prone to blooming migration in articles made from the composition. 제 1항에 있어서, 열 안정화제, 광 안정화제, 안료, 항산화제, 가소제, 충전제 및 광택제거제 (mattening agent)로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포 함하는 열가소성 분말 조성물.The thermoplastic powder composition of claim 1, further comprising at least one component selected from heat stabilizers, light stabilizers, pigments, antioxidants, plasticizers, fillers and matting agents. 제 1항의 열가소성 분말 조성물로부터 제조된 물품.An article made from the thermoplastic powder composition of claim 1. 제 11항에 있어서, 물품이 수송수단의 승용 구획용 추가 물품에서 고분자 스킨의 하위부품 (polymeric skin subcomponent)을 포함하는 물품.The article of claim 11, wherein the article comprises a polymeric skin subcomponent in a further article for the passenger compartment of the vehicle. 제 12항에 있어서, 추가 물품이 계기판, 도어 패널, 팔걸이, 머리받침, 센터 콘솔 (center console), 및 수송수단의 승용 구획용 에어백으로부터 선택되는 물품.The article of claim 12, wherein the additional article is selected from instrument clusters, door panels, armrests, headrests, center consoles, and airbags for passenger compartments of vehicles. 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 및 하나 이상의 다른 중합체를 포함하는 분말 조성물 배합물.A powder composition formulation comprising at least one thermoplastic polyurethane and at least one other polymer. 제 14항에 있어서, 다른 중합체가 전체 조성물의 약 10 중량% 초과 양으로 포함되는 분말 조성물 배합물.The powder composition formulation of claim 14, wherein the other polymer is included in an amount greater than about 10% by weight of the total composition. 제 14항에 있어서, 다른 중합체가 폴리비닐 클로라이드를 포함하는 분말 조성물 배합물.The powder composition formulation as claimed in claim 14, wherein the other polymer comprises polyvinyl chloride. 제 14항에 있어서, 다른 중합체가 폴리비닐 클로라이드를 전체 조성물의 약 90 중량% 이하 양으로 포함하는 분말 조성물 배합물.The powder composition formulation as claimed in claim 14, wherein the other polymer comprises polyvinyl chloride in an amount up to about 90% by weight of the total composition. 제 14항에 있어서, 용융 가공가능한 고무를 추가로 포함하는 분말 조성물 배합물.The powder composition formulation as claimed in claim 14, further comprising a melt processable rubber. 제 14항에 있어서, 조성물이 전체 조성물의 약 5 내지 약 50 중량%의 양으로 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 분말 조성물 배합물.The powder composition blend of claim 14, wherein the composition comprises one or more thermoplastic polyurethanes in an amount of about 5 to about 50 weight percent of the total composition. 제 14항에 있어서, 조성물이 전체 조성물의 약 10 내지 약 30 중량%의 양으로 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 분말 조성물 배합물.The powder composition formulation of claim 14, wherein the composition comprises one or more thermoplastic polyurethanes in an amount of about 10 to about 30 weight percent of the total composition. 제 14항에 있어서, 조성물이 전체 조성물의 약 15 내지 약 25 중량%의 양으로 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 분말 조성물 배합물.The powder composition blend of claim 14, wherein the composition comprises one or more thermoplastic polyurethanes in an amount of about 15 to about 25 weight percent of the total composition. 제 14항에 있어서, 단봉 입도 분포를 갖는 분말 조성물 배합물.15. The powder composition formulation as claimed in claim 14, having a unimodal particle size distribution. 제 14항에 있어서, 이봉 (bi-modal) 입도 분포를 갖는 분말 조성물 배합물.15. The powder composition blend of claim 14, having a bi-modal particle size distribution. 제 14항의 분말 조성물 배합물로부터 제조된 물품.An article made from the powder composition combination of claim 14. 제 24항에 있어서, 물품이 수송수단의 승용 구획용 추가 물품에서 고분자 스킨의 하위부품을 포함하는 물품.The article of claim 24, wherein the article comprises subcomponents of the polymer skin in a further article for the passenger compartment of the vehicle. 제 25항에 있어서, 추가 물품이 계기판, 도어 패널, 팔걸이, 머리받침, 센터 콘, 및 수송수단의 승용 구획용 에어백으로부터 선택되는 물품.27. The article of claim 25, wherein the additional article is selected from instrument clusters, door panels, armrests, headrests, center cones, and air compartments for passenger compartments of vehicles. 제 25항에 있어서, 추가 물품이 수송수단의 승용 구획용 에어백을 포함하는 물품.The article of claim 25, wherein the additional article comprises an airbag for a passenger compartment of the vehicle. 제 1항의 열가소성 분말 조성물을 제조하는 방법으로서,A method for producing the thermoplastic powder composition of claim 1, 열가소성 폴리우레탄을 제공하는 단계;Providing a thermoplastic polyurethane; 열가소성 폴리우레탄을 하나 이상의 임의 성분과 혼합시키는 단계; 및Mixing the thermoplastic polyurethane with one or more optional components; And 열가소성 폴리우레탄 및 임의 성분을, 단봉 입도 분포를 갖는 분말로 변형시키는 단계를 포함하는 방법.Transforming the thermoplastic polyurethane and optional components into a powder having a unimodal particle size distribution. 제 28항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄 및 임의 성분이 극저온 연마, 스크리닝 및 재순환 단계를 이용하여 분말로 변형되는 방법.29. The method of claim 28, wherein the thermoplastic polyurethane and optional components are transformed into powder using cryogenic polishing, screening, and recycling steps. 제 28항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄의 용융 흐름 지수를 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우에 약 8 g/10분 이상으로 증가시키기 위해 열가소성 폴리우레탄이 용융되는 위치에서 물을 압출기로 주입함으로써 열가소성 폴리우레탄의 분자량을 감소시키는 것을 추가로 포함하는 방법.The water of claim 28 wherein the thermoplastic polyurethane melts to increase the melt flow index of the thermoplastic polyurethane to greater than about 8 g / 10 minutes when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg. Further comprising reducing the molecular weight of the thermoplastic polyurethane by injecting the same into an extruder. 제 1항의 열가소성 분말 조성물로부터 물품을 제조하는 방법으로서,A method of making an article from the thermoplastic powder composition of claim 1, comprising: 열가소성 분말 조성물을 제공하는 단계; 및Providing a thermoplastic powder composition; And 고속 충격 용융 기술을 이용하여 열가소성 분말 조성물로부터 물품을 형성시키는 단계를 포함하는 방법.Forming an article from the thermoplastic powder composition using a high speed impact melting technique. 제 31항에 있어서, 외부 몰드 이형제가 물품을 형성하는데 사용되지 않는 방법.The method of claim 31, wherein no external mold release agent is used to form the article. 제 14항의 분말 조성물 배합물을 제조하는 방법으로서,A process for preparing the powder composition blend of claim 14, wherein 열가소성 폴리우레탄을 제공하는 단계;Providing a thermoplastic polyurethane; 열가소성 폴리우레탄을 다른 중합체 및 임의 성분과 혼합하여 배합물을 형성시키는 단계; 및Mixing the thermoplastic polyurethane with other polymers and optional ingredients to form a blend; And 혼합물을 소정 입도 분포를 갖는 분말로 변형시키는 단계를 포함하는 방법.Transforming the mixture into a powder having a predetermined particle size distribution. 제 14항의 분말 조성물 배합물로부터 물품을 제조하는 방법으로서,A method of making an article from the powder composition blend of claim 14, the method comprising: 분말 조성물 배합물을 제공하는 단계; 및Providing a powder composition blend; And 열가소성 분말 조성물 배합물로부터 물품을 형성시키는 단계를 포함하는 방법.Forming an article from the thermoplastic powder composition blend. 제 34항에 있어서, 물품이 고속 충격 용융, 유동층 분말 코팅, 정전기 분무, 열 분무, 슬러쉬 몰딩, 또는 회전 몰딩 기술을 이용하여 형성되는 방법.35. The method of claim 34, wherein the article is formed using high speed impact melting, fluidized bed powder coating, electrostatic spraying, thermal spraying, slush molding, or rotational molding techniques. 슬러쉬 몰딩을 이용하여 물품으로 형성시키기에 적합한 열가소성 분말 조성물로서,A thermoplastic powder composition suitable for forming into an article using slush molding, 190℃ 및 2.16 kg의 중량에서 ASTM D1238에 따라 시험한 경우 약 8 g/10분 이상의 용융 흐름 지수를 갖는 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄;At least one thermoplastic polyurethane having a melt flow index of at least about 8 g / 10 min when tested according to ASTM D1238 at 190 ° C. and a weight of 2.16 kg; 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 중량% 이하의 양으로 존재하는 하나 이상의 내부 윤활제; 및One or more internal lubricants present in an amount of about 5% by weight or less based on the total weight of the composition; And 임의로 하나 이상의 유동화제를 포함하고,Optionally one or more glidants, 이봉 입도 분포를 갖는 열가소성 분말 조성물.Thermoplastic powder composition having a bimodal particle size distribution. 제 36항의 열가소성 분말 조성물로부터 제조된 물품.An article made from the thermoplastic powder composition of claim 36. 제 36항의 분말 조성물로부터 물품을 제조하는 방법으로서,37. A method of making an article from the powder composition of claim 36, wherein 분말 조성물을 제공하는 단계; 및Providing a powder composition; And 열가소성 분말 조성물로부터 물품을 형성시키는 단계를 포함하는 방법.Forming an article from the thermoplastic powder composition.
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