KR20140003486A

KR20140003486A - 복잡한 3차원 배열을 갖는 고온 도관

Info

Publication number: KR20140003486A
Application number: KR20137019006A
Authority: KR
Inventors: 크어 펑; 예론 비스예거; 신유 자오
Original assignee: 티코나 엘엘씨
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-01-09
Also published as: KR20130142171A; US9151416B2; WO2012088375A3; JP2016128691A; EP2655847A2; JP2014502690A; US20130327437A1; US10156303B2; WO2012088378A1; WO2012088375A2; EP2655846A1; JP6152240B2; CN103370527A; JP2017201176A; JP6557284B2; US20130323447A1; CN103370527B; EP2655847B1

Abstract

하나의 실시양태에서, 복잡한 3차원 형태를 갖는 성형된 제품(molded article)으로서, 상기 성형된 제품이 곡선 영역(12, 14, 16)에 의해 분리된 여러개의 선형 영역(52, 54, 56, 58, 60)을 갖고, 취입 성형으로부터 형성된 관형 부재(10)를 포함한다. 상기 곡선 영역은 여러개의 면 내 여러개의 각변위를 포함할 수 있다. 상기 관형 부재는 고온 중합체, 예를 들어 약 280℃ 초과, 예를 들어 약 290℃ 초과의 융점을 갖는 중합체를 함유하는 중합체 조성물로부터 성형된다. 하나의 실시양태에서, 관형 부재는, 60°내지 약 120°, 예를 들어 약 70°내지 약 110°의 3개 이상의 각변위를 포함한다.

Description

복잡한 3차원 배열을 갖는 고온 도관{HIGH TEMPERATURE CONDUIT HAVING A COMPLEX, THREE-DIMENSIONAL CONFIGURATION}

본원은, 본원에서 그 전체를 참고문헌으로 인용하는 것으로, 2011년 2월 25일자로 출원된 미국 가출원 제 61/446,783 호에 기초하며, 이를 우선권으로 주장하고, 상기 가출원은, 본원에서 그 전체를 참고문헌으로 인용하는 것으로, 2010년 12월 22일자로 출원된 미국 가출원 제 61/426,409 호에 기초하며 이를 우선권으로 주장한다.

상이한 부품 및 제품을 형성하기 위해서 사용될 수 있는 다양하고 상이한 고온 엔지니어링 플라스틱들이 존재한다. 많은 적용례에서, 당업계의 숙련자들은 통상적인 금속 부품을, 고온 중합체로 제조된 것으로 대체하고자 하는 시도가 있어왔다. 강하고 우수한 화합물질 내성을 갖고 높은 강도를 갖고, 고온에서 안정한, 다양한 고온 중합체가 존재한다. 전술한 중합체가 다양한 실시양태에서 금속 부품을 성공적으로 대체할 수 있다면, 다양한 장점 및 이점들을 얻을 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 부품들은 보다 가볍고, 소음을 덜 유발하고, 많은 금속들보다 화학적 공격에 보다 내성을 갖는다.

저온 중합체는 많은 상이한 형태로 성형될 수 있지만, 고온 중합체를 복잡한 형태로 성형할 때는 문제점들이 있다. 예를 들어, 압출 취입 성형 동안을 포함하여, 다양한 성형 공정 동안 고온 중합체를 다룰 때에는 문제점들을 경험하여 왔다.

예를 들어, 복잡한 형태를 갖는 중공 제품을 취입 성형하는 경우, 패리슨을 형성하는 동안 균일한 벽 두께를 제어 및/또는 수득하는데 있어서, 및 일단 패리슨이 형성되면 패리슨을 특정 형태로 바꾸는데 있어서, 문제점들이 경험되어 왔다. 복잡한 취입 성형 작업 동안, 형태 변화를 일정하게 겪는 관형 부재가 형성된다. 하나의 적용례에서, 예를 들어, 중합체 조성물은 고온을 유지하면서, 패리슨은 하향으로 압출된다. 중합체 조성물은, 목적하는 길이의 패리슨이 수득될 때까지, 고리형 개구 또는 다이를 통해 압출된다. 패리슨은 압출될 때 균일한 벽 두께를 유지해야만 하고, 취입 성형을 시작하기 위해서 목적하는 길이가 수득될 때까지 단지 그 자체의 무게에서의 연신 또는 신장에 저항해야 한다. 패리슨은 또한, 압출 동안 관형의 각변위를 특정 형태로 바꾸기 위해서, 예를 들어 로봇에 의해 조작될 수도 있다.

일단 목적하는 길이가 수득되면, 주형은 관형으로 밀폐되고, 밀폐된 패리슨의 한쪽 말단에 바늘을 삽입하여, 가스 또는 공기를 상기 관형에 주입하여 제품이 그의 최종 형태가 되도록 취입 성형된다. 전술한 공정 동안, 과거의 조성물은 상기 공정 동안 처져서, 패리슨의 두께를 우연히 변화시키는 경향이 있었다. 쳐짐은 저온 전단 현상이며 중합체 조성물의 용융 강도 또는 용융 탄성에 의해 영향을 받는다.

고온 환경에서 작용할 수 있는 관형 제품은, 일부 산업, 예를 들어 자동차 산업에서 특히 요구된다. 예를 들어, 승용차 엔진 및 트럭 엔진은 유체, 예를 들어 가스 및 액체를 엔진으로 및 엔진으로부터 전달하도록 고안된 다양한 배관, 튜브, 및 배기가스 경로를 포함한다. 일부 실시양태에서, 고온 배기가스는 전술한 배관 또는 튜브를 통해 공급된다. 또다른 실시양태에서, 배관 또는 튜브는 저온 유체를 전달할 수 있지만, 고온에서 작동하는 엔진 위치에 인접하게 배치된다. 엔진실이 보다 가압됨에 따라, 운송수단의 엔진 및 다른 부품 주변에 정합되도록 하기 위해서 전술한 배관 및 튜브는 복잡한 3차원 형태를 취해야만 한다. 과거에, 이러한 배관 및 튜브는 통상적으로 금속으로 제조되어 왔다. 그러나, 본 발명의 개시내용은 전술한 바와 같은 엔진 도관 및 고온 중합체로 제조된 다른 관형 부재에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 개시내용은 개선된 고온 제품, 및 특히 비교적 복잡한 형태를 갖는 고온 중합체로 제조된 관형 부재에 관한 것이다.

일반적으로, 본 발명의 개시내용은 고온 중합체를 함유하는 중합체 조성물로부터 제조된 3차원의 복잡한 형태를 갖는, 관형 제품에 관한 것이다. 고온 중합체는, 예를 들어 약 280℃ 초과, 예를 들어 약 290℃ 초과, 예를 들어 심지어 약 300℃ 초과의 융점을 가질 수 있다. 본 발명의 개시내용에 따라 제조된 관형 부재는, 다양하고 상이한 적용례에 사용하기에 적합하다. 관형 부재는 유체, 예를 들어 액체 및 가스를 고온 환경에 전달하기에 적합하다. 제품들이 노출되는 고온은, 제품을 통해 전달되는 물질의 온도로 인한 것일 수 있거나, 제품이 위치하는 외부 환경으로 인한 것일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 개시내용에 따라 제조된 관형 부재는 복잡한 3차원 배열을 갖는다. 예를 들어, 상기 제품은 다양한 곡선 영역에 의해 분리되는 몇개의 상이한 직선 또는 선형 영역을 포함할 수 있다. 곡선 영역은, 일부 실시양태에서 비교적 심할 수 있는 각변위를 형성할 수 있다. 사실상, 하나의 실시양태에서, 관형 부재는 여러개의 각도를 포함하는 하나 이상의 곡선 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 곡선 영역은 X-Y 면에서의 제 1 각변위 및 교차면에서의 제 2 각변위를 포함할 수 있다. 과거에는, 고온 중합체로부터 전술한 바와 같은 복잡하게 성형된 중공 부재를 생성하는 것을 시도하는데 있어서 많은 문제점들이 경험되었다.

하나의 실시양태에서, 본 발명의 개시내용은 엔진으로 및 엔진으로부터 유체를 전달하기 위한 엔진 도관에 관한 것이다. 엔진 도관은, 중공 경로를 둘러싸는 벽을 갖는 단일 조각의 관형 부재를 포함한다. 관형 부재는 중합체 조성물로 형성된다. 중합체 조성물은, 약 280℃ 초과의 융점을 갖는 열가소성 중합체를 함유한다. 열가소성 중합체는, 중합체 조성물에, 약 40중량% 이상의 양으로, 예를 들어 약 50중량% 이상, 예를 들어 약 60중량% 이상의 양으로 존재한다.

본 발명의 개시내용에 따르면, 관형 부재는, 2개 이상의 각변위에 의해 분리되는 3개 이상의 선형 영역을 포함하는 3차원 배열을 갖는다. 하나의 실시양태에서, 제 1 각변위는 약 60° 내지 약 120°이고, 제 1 면에 놓인다. 제 2 각변위도 약 60°내지 약 120°이다. 그러나, 제 2 각변위는, 이것이 제 1 면과 교차하는 제 2 면에 놓이도록 배치된다.

하나의 실시양태에서, 관형 부재는 3개 이상의 각변위, 예를 들어 4개의 각변위를 포함할 수 있다. 추가의 각변위도 약 60°내지 약 120°일 수 있다. 다른 실시양태에서, 관형 부재 내에 함유된 각변위는 약 70°내지 약 110°, 예를 들어 약 80°내지 약 100°일 수 있다. 관형 부재에 함유된 각변위는 동일한 면에 놓일 수 있지만, 대부분의 적용례의 경우, 상이한 면에 놓일 것이다. 하나의 실시양태에서, 관형 부재 상의 곡선 영역은 상이한 면에 각각 놓인 여러개의 각변위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관형 부재 상의 곡선 영역은 곡선 영역 위에서의 관형 부재의 축이 X-Y 면, X-Z 면, 및/또는 Y-Z 면에 놓이도록 상이한 방향으로 휠 수 있다.

다양한 상이한 열가소성 중합체가 중합체 조성물 내에 존재할 수 있는 것으로 여겨진다. 이러한 중합체는 액정 중합체, 폴리이미드 중합체, 폴리아릴에터케톤 중합체, 폴리에터이미드 중합체, 플루오로중합체, 폴리에스터 중합체, 예를 들어 폴리사이클로헥실렌 다이메틸 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드 중합체, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나 이상의 고온 중합체 이외에, 중합체 조성물은 또한 강화제, 예를 들어 충전제 또는 섬유를 함유할 수 있다.

하나의 실시양태에서, 관형 부재는 비교적 높은 용융 강도를 갖는 중합체 조성물로부터 형성된다. 예를 들어, 중합체 조성물은, 열가소성 중합체의 융점보다 15℃ 높은 온도에서, 중합체 조성물이 100% 변형률에서 약 350 Pa 내지 약 550 Pa의 공칭 응력을 나타내도록 배합될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 전술한 응력 대 변형률 관계는 300℃ 및 5 초^-1에서 측정될 수 있다.

본 발명에 따른 중합체 조성물은, 복잡한 형태 뿐만 아니라 비교적 균일한 벽 두께를 갖는 중공 관형 부재를 제조할 수 있다. 벽 두께는, 예를 들어, 일반적으로 약 1 mm 내지 약 5 mm, 예를 들어 약 2 mm 내지 약 4 mm일 수 있다. 본 발명의 개시내용에 따르면, 관형 부재는, 벽 두께가 제품의 전체 길이에 걸쳐서 50% 이하, 예를 들어 약 35% 이하, 예를 들어 약 15% 이하로 변하도록 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 하나의 실시양태에서, 본 발명의 개시내용에 따라 제조된 관형 부재는 엔진 도관으로서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 개시내용은 또한 전술한 엔진 도관과 연통하는 엔진에 관한 것이다. 엔진 도관은, 예를 들어, 냉각 유체, 배기가스 또는 공기를 엔진으로 및 엔진으로부터 전달하기 위한 것일 수 있다.

그러나, 본 발명의 개시내용에 따라 제조된 관형 부재는 다양한 다른 적용례에 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 개시내용의 관형 부재는 산업 공정에서, 가열 및 냉각 시스템 등에 적합하다.

본 발명의 개시내용의 다른 특징부 및 양태가 하기에서 보다 상세하게 논의된다.

본 발명의 완전하고 합법화된 개시내용은, 당분야의 숙련자에 대한 그의 최적의 모드와 함께, 첨부된 도면을 참고하면서, 명세서의 나머지에서 보다 상세하게 설명된다:
도 1은, 본 발명의 개시내용에 따라 제조될 수 있는 성형 제품의 하나의 실시양태의 투시도이다;
도 2 내지 6은, 도 1에 설명한 성형 제품의 하나의 성형 공정을 도시한다;
도 7은, 본 발명의 개시내용에 기술된 다양한 중합체 조성물에 대한 응력-변형률 곡선을 도시한 그래프이다;
도 8 내지 11은, 본 발명의 개시내용에 따라 제조된 성형 제품의 또다른 실시양태의 상이한 각도로부터의 투시도이다.
본 발명의 명세서 및 도면에서 참고 부호를 반복해서 사용하는 것은, 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 구성요소를 나타내고자 하는 것이다.

당분야의 숙련자들이라면, 본 발명의 개시내용이 단지 예시적인 실시양태를 설명하기 위한 것이지 본 발명의 보다 넓은 양태를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해해야 한다.

일반적으로, 본 발명의 개시내용은 복잡한 3차원 형태를 갖는 성형 제품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 개시내용은 고온 중합체를 함유하는 중합체 조성물로부터 제조된 3차원 배열을 갖는 관형 부재에 관한 것이다. 관형 부재는, 예를 들어, 곡선 영역에 의해 분리된 여러개의 선형 영역을 갖는 원피스(one-piece) 부품을 포함할 수 있다. 상기 곡선 영역은, 약 60°내지 약 120°의 범위인 각변위와 같은 급격한 각변위를 가질 수 있는 여러개의 각도를 포함할 수 있다. 추가로, 각변위는, 선형 영역이 상이한 방향으로 연장되도록 하는 방식으로 상이한 면에 놓일 수 있다.

과거에는, 전술한 관형 부재는 거의 독점적으로 금속과 저온 중합체로 제조되었다. 고온 중합체로부터 상기 부품들을 성형하고자 하는 시도에서 다양한 가공상의 문제점들이 경험되었다. 그러나, 하기에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 전술한 복잡한 배열을 갖는 관형 부재를 생성하는 것을 허용하는, 중합체 조성물은, 본 발명의 개시내용에 따라 배합될 수 있다.

본 발명의 개시내용에 따라 제조된 관형 부재는 많은 상이한 적용례에 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 관형 부재는 운송수단 엔진과 같은 엔진의 상이한 부품에 부착된 엔진 도관을 포함할 수 있다. 예를 들어, 엔진 도관은 배기가스 도관, 공기 배관, 흡기 도관, 엔진으로부터 터보 과급기로 연장되는 도관 등을 포함할 수 있다. 이러한 도관들은 도관을 통해 전달되는 유체의 온도로 인한 또는 엔진과의 근접함으로 인한 고온을 전형적으로 견딜 수 있어야만 한다. 운송수단 엔진 주변의 공간적인 제약으로 인하여, 엔진에 연결된 도관은 크기 및 형태에서 보다 복잡성을 갖도록 요구된다.

본 발명의 개시내용에 따르면, 관형 부재는, 고온 중합체를 함유하는 중합체 조성물로부터 제조된다. 예를 들어, 고온 중합체는 폴리아릴렌 설파이드, 예를 들어 폴리페닐렌 설파이드 중합체를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 고온 중합체는 액정 중합체, 폴리이미드 중합체, 폴리아릴에터케톤 중합체, 예를 들어 폴리에터에터케톤 중합체, 폴리에터이미드, 플루오로중합체, 폴리에스터 중합체, 예를 들어 폴리사이클로헥실렌 다이메틸 테레프탈레이트 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 중합체 조성물은 또한 다양한 기타 첨가제 및 성분들을 함유할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 중합체 조성물은 강화제, 예를 들어, 충전제, 섬유 또는 이들의 혼합물을 함유한다. 중합체 조성물은, 용융 신도 및 용융 강도 특성의 최적의 조합을 갖도록 배합된다. 이러한 방식에서, 고온 중합체는 복잡한 형태를 생성하도록 성형 동안, 예를 들어 취입 성형 동안 조작할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은, 중합체 조성물 내에 함유된 고온 열가소성 중합체의 융점보다 15℃ 높은 온도에서 테스트할 때, 100% 변형률에서 약 350 kPa 내지 약 550 kPa의 공칭 응력을 나타낼 수 있다.

도 1을 보면, 본 발명의 개시내용에 따라 제조된 성형 제품의 하나의 실시양태가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 이러한 실시양태에서, 성형 제품은 관형 부재(10)를 포함한다. 관형 부재(10)는 취입 성형 공정에 따라 제조될 수 있다. 도시된 바와 같이, 관형 부재(10)는 여러 방향으로 연장되어, 비교적 복합한 형태로 이어진다. 예를 들어, 중합체 조성물이 고화되기 전에, 도 1에서 도시한 바와 같은 각변위가 부품에 형성된다. 관형 부재(10)는 12, 14 및 16에서 각변위 변화부를 포함한다. 관형 부재(10)는 예를 들어 운송수단의 배기 시스템에 사용될 수 있는 부품을 포함할 수 있다. 취입 성형 동안, 가압 가스, 예를 들어 불활성 가스는 관형 부재의 내면에 대해 가압된다. 본 발명의 개시내용의 조성물은, 균일한 벽 두께를 가지면서, 중합체가 용융 균열 또는 다른 결함을 형성하지 않으면서 패리슨의 압출을 허용한다.

도 1에서 도시한 바와 같은, 관형 부재(10)의 한가지 제조 방법은 도 2 내지 6에 순차적으로 도시되어 있다. 도 2를 참고하면, 예를 들어, 본 발명의 개시내용의 중합체 조성물은 먼저 가열되고 압출 장치에 부착된 다이(22)를 사용하여 패리슨(20)으로 압출된다. 도시한 바와 같이, 패리슨(20)은 하향으로 압출된다. 패리슨(20)이 도 2에서 도시한 바와 같이 형성될 때, 패리슨을 형성하기 위해서 사용된 조성물은 충분한 용융 강도를 보유하여, 중력이 패리슨의 일부를 원치않게 신장하고, 이로써 비-균일한 벽 두께 및 다른 결함을 형성하는 것을 방지해야만 한다. 다른 한편으로, 용융 신도는 조성물의 가공성을 허용하기에 충분히 높아야 한다. 따라서, 균일한 벽 두께를 유지하면서, 용이하게 가공될 수 있는 관형 부재(10)를 형성하기 위해서, 충분히 높은 용융 강도와 충분히 높은 용융 신도 사이에 균형이 존재한다. 다시 말해서, 상기 조성물의 가공성을 허용하도록, 높은 %변형률에서 공칭 응력이 충분히 높아야 한다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 패리슨(20)은, 로보트 팔에 전형적으로 부착되어 있는, 클램핑 기계장치(24)에 인접하게 압출된다. 또한, 성형 장치(26)는 패리슨(20)을 수용하도록 배치되어 있다. 설명된 실시양태에서, 성형 장치(26)는 제 1 부(28)와 제 2 부(30)를 포함하며, 이들은 서로 조합되어 3차원 주형 공동(32)를 형성한다. 설명된 실시양태에서, 성형 장치의 제 1 부(28) 및 제 2 부(30)는 서로를 향해 움직이고 서로로부터 멀어진다. 그러나, 대안의 실시양태에서, 한쪽은 고정된 채로 남아있을 수 있는 반면, 다른쪽은 움직인다.

도 3를 보면, 공정의 다음 단계는, 패리슨(20)이 목적하는 길이에 도달한 후, 클램핑 기계장치(24)가 패리슨(20)의 상부를 맞물리게 하는 것이다. 도 4에서 도시한 바와 같이, 그다음 클램핑 기계장치는 패리슨이 성형 장치(26)와 상호작용할 수 있도록 하는 위치로 패리슨을 이동시킨다. 클램핑 기계장치(24)는 로보트 팔의 도움으로 움직일 수 있다.

이해될 수 있는 바와 같이, 패리슨(20)의 형성으로부터 패리슨(20)을 클램핑하여 성형 장치(26)와 맞물리도록 이동할 때까지 특정 기간의 시간이 흐른다. 패리슨(20)이 이동 동안 그의 형태를 유지하도록, 공정 중 이러한 단계 동안 중합체 조성물의 용융 강도가 충분히 높아야 한다. 중합체 조성물은, 또한 취입 성형이 시작되기 전에, 반-유체 상태를 유지하면서 너무 빠르게 고화되지 않을 수 있어야 한다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 로보트 팔은 또한 패리슨(20)의 바닥이 취입 성형 동안 사용되는 유체 공급 장치(34)와 맞물리게 한다.

도 5를 보면, 패리슨(20)이 위치로 이동하면, 패리슨(20)이 도 4에서 도시한 바와 같이 주형 공동(32)를 통해 부분적으로 연장하도록, 성형 장치(26)의 제 1 부(28) 및 제 2 부(30)가 서로 이동한다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 제 1 부(28)는 상부 영역(40)을 포함하고, 제 2 부(30)는 상부 영역(42)을 포함한다. 도시된 실시양태에서, 상부 영역(40 및 42)을 개방한 채로 남겨둔 채, 성형 장치(26)의 바닥 영역이 먼저 닫힌다. 이러한 방식으로, 패리슨(20)은 먼저 주형 공동(32)의 바닥부를 맞물리게 한다. 그다음, 성형 장치의 상부 영역(40 및 42)이 밀폐되기 전에, 클램핑 장치(24)가 패리슨의 상부를 로보트로 이동시킬 수 있다. 일단 클램핑 기계장치가 적절하게 위치하면, 도 6에서 도시한 바와 같이, 패리슨이 주형 공동의 전체 길이로 연장되도록, 주형의 상부 영역을 닫는다.

도 5 및 6에 도시한 바와 같이, 개별적으로 이동가능한 상부 영역을 갖는 것이, 복잡한 형태가 형성되는 경우, 일부 성형 적용례에서 요구된다. 상이한 시간에 주형의 개별적인 영역들이 패리슨을 둘러싸는 것은, 결과물인 부품에 많은 각변위를 배치하도록, 로보트 팔이 패리슨을 계속 조작하는 것을 허용한다.

일단 성형 장치(26)의 상부 영역(40 및 42)이 도 6에서 도시한 바와 같이 닫히면, 가스, 예를 들어 불활성 가스가 가스 공급기(34)로부터 패리슨(20)으로 공급된다. 패리슨이 주형 공동(32)의 형태에 부합하도록, 가스는 패리슨의 내면에 대해 충분한 압력을 공급한다.

취입 성형 후, 마무리처리된 성형 제품은, 그다음 회수되어 목적한 대로 사용된다. 하나의 실시양태에서, 성형 장치(26)로부터 제거하기 전에, 중합체를 고화시키기 위해, 찬 공기를 성형된 부품에 주입할 수 있다.

본 발명의 개시내용에 따라 성형된 제품, 예를 들어 도 1에서 도시한 바와 같은 관형 부재(10)를 형성하기 위해 사용되는 중합체 조성물은, 다양한 특징들을 갖도록 배합된다. 예를 들어, 본 발명의 개시내용의 중합체 조성물은 섬유강화될 수 있고, 316℃ 및 400 초^-1에서 측정시, 3500 포이즈 초과의 용융 점도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물의 용융 점도(모세관 레오미터)는, 316℃ 및 400 초^-1에서 측정시, 약 5000 포이즈 초과, 예를 들어 약 7500 포이즈 초과, 예를 들어 약 10,000 포이즈 초과일 수 있다. 많은 적용례의 경우, 용융 점도는 일반적으로 316℃ 및 400 초^-1에서 측정시 약 12,500 포이즈 미만이다.

상기 조성물은 비교적 높은 저 전단 속도 저장 탄성률을 가질 수 있다. 상기 조성물의 저 전단 속도 저장 탄성률은, 예를 들어 일반적으로, 310℃ 및 0.1 rad/초에서 측정시, 약 1500Pa 초과일 수 있다. 예를 들어, 저 전단 속도 저장 탄성률은 310℃ 및 0.1 rad/초에서 측정시, 일반적으로 1600 Pa 초과, 예를 들어 1700 Pa 초과, 예를 들어 1800 Pa 초과, 예를 들어 심지어 1900 Pa 초과, 예를 들어 심지어 2000 Pa 초과일 수 있다. 저 전단 속도 저장 탄성률은 일반적으로, 310℃ 및 0.1 rad/초에서 측정시, 약 6000 Pa 미만, 예를 들어 약 4000 Pa 미만이다.

상기 조성물은 또한 도 7에서 도시한 바와 같이, 응력-변형률 곡선에서 특정한 특성을 나타낸다.

본 발명의 개시내용의 조성물을 배합하기 위해 사용되는 성분들을 배합하는 것의 상승 효과는, 비교적 높은 압출 속도에서, 표면이 매끄러우면서, 제어된 벽 두께를 갖는 제품을 생성하기 위해 취입 성형 동안 상당히 개선된 제어를 가능하게 한다는 점이다.

도 8 내지 도 11을 보면, 본 발명에 따라 제조된 관형 부재(50)의 또다른 실시양태가 도시되어 있다. 관형 부재(50)는 3차원의 복잡한 형태를 갖는다. 특히, 관형 부재는 관형 부재의 축이 X-Y 면으로, X-Z 면으로 및 Y-Z 면으로 연장되는 여러개의 선형 영역 및 곡선 영역을 포함한다.

관형 부재(50)는 그의 복잡한 형태를 우수하게 설명하도록, 도 8 내지 11에서 여러개의 투시도로 도시되었다. 예를 들어, 직사각형 상자를 관형 부재 주변에 그리면, 상기 박스는 상기 부품의 전체 형태를 수용하도록 상당량의 체적을 가질 것이다.

상기 도면에서 도시한 바와 같이, 관형 부재(50)는 선형 영역(52, 54, 56, 58 및 60)을 포함한다. 추가로, 관형 부재(50)는 곡선 영역(62, 64, 66 및 68)을 포함한다. 곡선 영역(62)는 선형 영역(52)과 선형 영역(54) 사이에 위치한다. 곡선 영역(64)은 선형 영역(54)과 선형 영역(56) 사이에 위치한다. 다른 한편으로, 곡선 영역(66)은 선형 영역(56) 및 선형 영역(58) 사이에 위치한다. 마지막으로, 곡선 영역(68)은 선형 영역(58) 및 선형 영역(60) 사이에 위치한다.

관형 부재 내 각각의 곡선 영역은 각변위를 형성한다. 곡선 영역은 (축이 각각의 면에 놓이도록 관형 부재의 축에 기초하여) 단일면 위에 놓일 수 있거나 다중면에 놓일 수 있다.

도면에서 도시된 바와 같이, 관형 부재는 통로(70)를 한정한다. 통로(70)는 유체를 전달하기 위한 것이다. 특히, 통로(70)는 제 1 말단 또는 개구부(72)로부터 제 2 말단 또는 개구부(74)로 연장된다. 전술한 바와 같이, 관형 부재는 특히 부품이 고온에 적용되는 환경에 사용하기에 적합하다.

특히 도 9 내지 도 11를 보면, 곡선 영역에 의해 형성된 각변위가 보다 상세하게 도시되어 있다. 본 발명의 개시내용의 다양한 실시양태에서, 곡선 영역이 심한 각도, 예를 들어 약 60°내지 약 120°, 예를 들어 약 70°내지 약 110°, 예를 들어 약 80°내지 약 100°로 변하는 각도를 갖는 여러개의 각변위를 형성하는 관형 부재가 제조될 수 있다. 도 9 내지 11에 도시된 실시양태에서, 예를 들어, 관형 부재(50)는 3개의 이러한 곡선 영역을 포함한다. 그러나, 관형 부재는 추가로 심한 각을 갖는 곡선 영역을 추가로 포함할 수 있음이 이해되어야 한다.

관형 부재(50)에 함유된 곡선 영역과 관련하여, 도 8 및 9는 곡선 영역(62)을 잘 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 이러한 곡선 영역은, 약 90°의 관형 부재의 각변위를 유발한다. 곡선 영역(62)의 각변위는 단일 면에 놓인다. 곡선 영역(62)은 90°팔꿈치형 부분(elbow)으로 기술될 수 있다.

관형 부재(50)의 곡선 영역(64)은, 곡선 영역(62)보다 복잡하다. 곡선 영역(64)은 도 9 내지 11의 여러개의 도면에 도시되어 있다. 사실상, 곡선 영역(64)은 상이한 면에 놓인 여러개의 각변위를 포함한다. 예를 들어, 도 11에서 도시한 바와 같이, 곡선 영역(64)은 다소 점진적인 제 1 각변위(80)를 포함한다. 특히, 각변위(80)는, 관형 부재의 축을 기준으로, 약 5°내지 약 20°이다. 도 9에서 도시한 바와 같이, 곡선 영역(64)은 또한 오히려 심한 각변위를 포함한다. 예를 들어, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 곡선 영역(64)은, 약 70°내지 약 110°, 특히 약 80°내지 약 100°의 각변위(82)를 포함하고, 각변위(80)와는 상이한 면에 놓인다. 각변위(82)는 예를 들어 도 10에 도시되어 있는데, 여기서 선형 영역(56)은 선형 영역(54)와 약 90°각을 형성한다.

각변위(82) 이외에, 곡선 영역(64)은 추가로 각변위(82)와 상이한 면에 놓인 각변위(84)를 포함한다. 도 10에서 보면, 예를 들어, 곡선 영역(64)은 각변위(82)를 형성할 뿐만 아니라 각변위(82)가 놓인 면과 교차하는 면에 놓인 각변위 (84)를 동시에 형성한다. 각변위(84)는 관형 부재(50)의 축과 관련하여 약 30°내지 약 70°이다.

도 10 및 도 11을 보면, 관형 부재(50)는 추가로 곡선 영역(66)을 포함한다. 단지 작은 각변위를 형성하는 곡선 영역(66)은 여러개의 면에서도 그러하다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 곡선 영역(66)은 제 1 면에 나타난 각변위(88)를 형성한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 곡선 영역(66)은 또한 상이한 면에 놓인 각변위(90)를 형성한다. 따라서, 각변위가 심하지는 않지만, 관형 부재(50)를 형성하기 위해 사용된 패리슨은 곡선 영역(66)을 생성하도록 상이한 방향에서 제조되어야 한다.

관형 부재(50)는 도 9, 10 및 11에 도시된 바와 같이 곡선 영역(68)을 포함한다. 곡선 영역(68)은 또한 상이한 면에 여러개의 각변위를 생성한다. 도 10 및 11에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 곡선 영역(68)은 제 1 면에 약 90°의 각변위(92)를 생성한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 곡선 영역(68)은 또한 상이한 면, 특히 제 1 면과 교차하는 제 2 면에 제 2 각변위를 생성한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제 2 각변위는 약 50° 이상, 예를 들어 약 50°내지 약 80°이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 개시내용의 관형 부재는 비교적 고 융점을 갖는 중합체를 함유하는 중합체 조성물로부터 제조된 원피스 성형된 부품을 포함한다. 중합체 조성물에 함유된 중합체는, 예를 들어, 그의 융점이 약 280℃ 초과, 예를 들어 약 285℃ 초과, 예를 들어 약 290℃ 초과, 예를 들어 약 295℃ 초과, 예를 들어 약 300℃ 초과이다. 일반적으로, 열가소성 중합체의 융점은 약 340℃ 미만이다. 전술한 중합체를 함유하는 중합체 조성물은, 특히, 복잡한 3차원 형태를 갖는 관형 부재가 형성되는 취입 성형 공정 동안 조작 및 성형하기에 어렵다.

본 발명의 개시내용에 따르면, 중합체 조성물은 특정 용융 신도 특성을 갖도록 배합된다.

중합체 조성물 내에 존재하는 고온 중합체는, 특정 상황 및 목적하는 결과에 따라 변할 수 있다. 중합체 조성물에 도입될 수 있는 고온 중합체를 비-제한적으로 열거하면, 액정 중합체, 폴리이미드 중합체, 폴리아릴에터케톤 중합체, 폴리에터이미드 중합체, 플루오로중합체, 폴리에스터 중합체, 예를 들어 폴리사이클로헥실렌 다이메틸 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드 중합체, 및 그의 혼합물을 포함한다.

예를 들어, 하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 액정 중합체를 함유할 수 있다. 적합한 열방성 액정 중합체는 예를 들어 방향족 폴리에스터, 방향족 폴리(에스터아마이드), 방향족 폴리(에스터카보네이트), 방향족 폴리아마이드 등을 포함할 수 있고, 유사하게는, 방향족 하이드록시카복실산, 방향족 다이카복실산, 방향족 다이올, 방향족 아미노카복실산, 방향족 아민, 방향족 다이아민 등 뿐만 아니라 이들의 조합 중 하나 이상으로부터 형성된 반복 단위를 함유한다.

방향족 폴리에스터는, 예를 들어 (1) 2 이상의 방향족 하이드록시카복실산; (2) 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실산, 하나 이상의 방향족 다이카복실산, 및 하나 이상의 방향족 다이올; 및/또는 (3) 하나 이상의 방향족 다이카복실산과 하나 이상의 방향족 다이올로부터 수득될 수 있다. 적합한 방향족 하이드록시카복실산의 예는 4-하이드록시벤조산; 4-하이드록시-4'-바이페닐카복실산; 2-하이드록시-6-나프토산; 2-하이드록시-5-나프토산; 3-하이드록시-2-나프토산; 2-하이드록시-3-나프토산; 4'-하이드록시페닐-4-벤조산; 3'-하이드록시페닐-4-벤조산; 4'-하이드록시페닐-3-벤조산 등 뿐만 아니라, 그의 알킬, 알콕시, 아릴, 및 할로겐 치환체를 포함한다. 적합한 방향족 다이카복실산의 예는, 테레프탈산; 아이소프탈산; 2,6-나프탈렌다이카복실산; 다이페닐 에터-4,4'-다이카복실산; 1,6-나프탈렌다이카복실산; 2,7-나프탈렌다이카복실산; 4,4'-다이카복시바이페닐; 비스(4-카복시페닐)에터; 비스(4-카복시페닐)부탄; 비스(4-카복시페닐)에탄; 비스(3-카복시페닐)에터; 비스(3-카복시페닐)에탄, 등 뿐만 아니라, 그의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체를 포함한다. 적합한 방향족 다이올의 예는, 하이드로퀴논; 레조르시놀; 2,6-다이하이드록시나프탈렌; 2,7-다이하이드록시나프탈렌; 1,6-다이하이드록시나프탈렌; 4,4'-다이하이드록시바이페닐; 3,3'-다이하이드록시바이페닐; 3,4'-다이하이드록시바이페닐; 4,4'-다이하이드록시바이페닐 에터; 비스(4-하이드록시페닐)에탄 등 뿐만 아니라 그의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체를 포함한다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 방향족 폴리에스터는 4-하이드록시벤조산 및 2,6-하이드록시나프토산으로부터 유도된다. 4-하이드록시벤조산으로부터 유도된 단량체 성분은 몰 기준으로 중합체의 약 45% 내지 약 85%(예를 들어, 73%)를 구성할 수 있고 2,6-하이드록시나프토산으로부터 유도된 단량체 단위는 몰 기준으로 중합체의 약 15% 내지 약 55%(예를 들어, 27%)를 구성할 수 있다. 이러하거나 다른 방향족 폴리에스터의 합성 및 구조는, 미국특허 제 4,161,470 호; 제 4,473,682 호; 제 4,522,974 호; 제 4,375,530 호; 제 4,318,841 호; 제 4,256,624 호; 제 4,219,461 호; 제 4,083,829 호; 제 4,184,996 호; 제 4,279,803 호; 제 4,337,190 호; 제4,355,134 호; 제 4,429,105 호; 제 4,393,191 호; 제 4,421,908 호; 제 4,434,262 호; 및 제 5,541,240 호에 보다 상세하게 기술될 수 있다.

액정 폴리에스터 아마이드는, (1) 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실산과 하나 이상의 방향족 아미노카복실산으로부터; (2) 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실산, 하나 이상의 방향족 다이카복실산, 및 선택적으로 페놀계 하이드록실 기를 갖는 하나 이상의 방향족 아민 및/또는 다이아민으로부터; 및 (3) 하나 이상의 방향족 다이카복실산, 및 선택적으로 페놀계 하이드록실 기를 갖는 하나 이상의 방향족 아민 및/또는 다이아민으로부터 수득될 수 있다. 적합한 방향족 아민 및 다이아민은 예를 들어 3-아미노페놀; 4-아미노페놀; 1,4-페닐렌다이아민; 1,3-페닐렌다이아민 등 뿐만 아니라 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체를 포함할 수 있다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 방향족 폴리에스터아마이드는 2,6-하이드록시나프토산, 테레프탈산, 및 4-아미노페놀로부터 유도된다. 2,6-하이드록시나프토산으로부터 유도된 단량체 단위체는 몰 기준으로 중합체의 약 35% 내지 약 85%(예를 들어, 60%)를 구성할 수 있고, 테레프탈산으로부터 유도된 단량체 단위체는 몰 기준으로 중합체의 약 5% 내지 약 50%(예를 들어, 20%)를 구성할 수 있고, 4-아미노페놀로 구성된 단량체 단위체는 몰 기준으로 중합체의 약 5% 내지 약 50%(예를 들어, 20%)를 구성할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 방향족 폴리에스터아마이드는, 2,6-하이드록시나프토산, 및 4-하이드록시벤조산, 및 4-아미노페놀, 뿐만 아니라 다른 선택적인 단량체(예를 들어, 4,4'-다이하이드록시바이페닐 및/또는 테레프탈산)로부터 유도된 단량체 단위체를 함유한다. 이러거나 다른 방향족 폴리(에스터아마이드)의 합성 및 구조는, 미국특허 제 4,339,375 호; 제 4,355,132 호; 제 4,351,917 호; 제 4,330,457 호; 제 4,351,918 호; 및 제 5,204,443 호에 보다 상세하게 기술될 수 있다.

또다른 실시양태에서, 중합체 조성물은 폴리아릴렌 설파이드 중합체를 함유할 수 있다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 중합체 조성물은 분지형 폴리아릴렌 설파이드 수지와 조합된 선형 폴리아릴렌 설파이드 수지를 함유할 수 있다. 본 발명의 개시내용의 조성물에 사용될 수 있는 선형 폴리아릴렌 설파이드 수지는 구체적인 적용례 및 목적하는 결과에 따라 변할 수 있다. 사용될 수 있는 폴리아릴렌 설파이드 수지는, 화학식 -(-Ar-S-)-(여기서, Ar는 아릴렌 기이다)로 표현되는 반복 단위체로 구성된다.

선형 폴리아릴렌 설파이드 수지에 존재할 수 있는 아릴렌 기의 예는 p-페닐렌, m-페닐렌, o-페닐렌 및 치환된 페닐렌 기(여기서 치환체는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 페닐기이다), p,p'-다이페닐렌 설폰, p,p'-바이페닐렌, p,p'-다이페닐렌 에터, p,p'-다이페닐렌카보닐 및 나프탈렌 기를 포함한다.

하나의 실시양태에서, 사용될 수 있는 폴리아릴렌 설파이드는, 하기 화학식의 반복 단위체를 함유하는 폴리아릴렌 티오에터를 포함한다:

-[(Ar¹)_n-X]_m-[(Ar²)_i-Y]_j-(Ar³)_k-Z]_l-[(Ar⁴)_o-W]_p-

상기 식에서,

Ar¹, Ar², Ar³, 및 Ar⁴는 동일하거나 상이하고, 6개 내지 18개의 탄소 원자의 아릴렌 단위체이고;

W, X, Y, 및 Z는 동일하거나 상이하며, -SO₂-, -S-, -SO-, -CO-, -O-, -COO- 또는 1개 내지 6개의 탄소 원자의 아릴렌 또는 알킬리덴 중에서 선택된 2가 연결기이고 하나 이상의 연결기는 -S-이고;

n, m, i, j, k, l, o, 및 p는 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4이되, 단 그의 총합이 2 이상이어야 한다.

아릴렌 단위체 Ar¹, Ar², Ar³, 및 Ar⁴는 선택적으로 치환되거나 비치환될 수 있다. 아릴렌 단위체는 페닐렌, 바이페닐렌, 나프틸렌, 안트라센 및 페난트렌을 포함한다. 폴리아릴렌 설파이드는 30몰% 이상, 특히 50몰% 이상, 보다 구체적으로 70몰% 이상의 아릴렌 설파이드(-S-) 단위체를 포함할 수 있다. 폴리아릴렌 설파이드 중합체는 2개의 방향족 고리에 직접 연결된 85몰% 이상의 설파이드 연결부를 포함할 수 있다.

하나의 실시양태에서, 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체는, 본원에서 그의 성분으로서 페닐렌 설파이드 구조 -(C₆H₄-S)_n-(여기서, n은 1 이상의 정수이다)를 함유하는 것으로 정의되는 폴리페닐렌 설파이드(PPS)이다.

폴리페닐렌 설파이드 수지는, 310℃ 및 0.1 rad/초에서 13,000 포이즈 미만의 복합 용융 점도를 나타내는 경우에, 고도의 선형성을 갖는 것으로 고려된다. 고도의 선형성을 갖는 폴리페닐렌 설파이드 수지가 310℃ 및 0.1 rad/초에서 13,000 포이즈 미만의 복합 용융 점도를 나타내는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적을 위해서, 폴리페닐렌 설파이드 수지의 용융 점도는, 310℃에서 0.1 rad/초의 빈도수 및 25 mm 디스크를 갖는 평형 판 구조를 사용하여 동적(진동하는) 전단 모드에서 작동하는 아레스(등록상표) 변형률-제어된 레오미터(TA 인스트루먼트(TA Instruments))를 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 아레스(등록상표) 레오미터 당 앞에서 정의한 바와 같은 고도의 선형성을 갖는 PPS의 경우, 310℃, 1200 1/s 전단 속도에서 모세관 레오미터에서 측정된 상응하는 용융 점도가 바람직하게는 6500 포이즈 미만일 것이다.

본 발명을 수행하는데 사용하기에 적합한 선형 폴리페닐렌 설파이드 수지를 제조하는데 사용될 수 있는 합성 기법은, 본원에서 그의 교시내용을 참고문헌으로 인용하는 미국특허 제 4,814,430 호, 미국특허 제 4,889,893 호, 미국특허 제 5,380,783 호, 및 미국특허 제 5,840,830 호에 기술되어 있다.

본 발명의 개시내용의 조성물에 사용하기 위해 선택된 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체는 다양한 인자에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 성형 공정, 예를 들어 취입 성형 공정과 상용성이고 상기 조성물에 함유된 다른 성분들과 상용성인 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체가 선택되어야만 한다. 일반적으로, 예를 들어, 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체의 용융 점도는 약 20 Pa.s 내지 약 500 Pa.s(약 200 포이즈 내지 약 5,000 포이즈)의 용융 점도를 가질 수 있다. 본원에 사용되는 경우, 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체의 용융 점도는 316℃ 및 1200 초^-1에서 ASTM 테스트 제 1238-70 호에 따라 측정된다.

본 발명의 개시내용에 사용하기 위해서 선택된 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체는 또한 비교적 낮은 염소 함량을 가질 수 있다. 일반적으로, 낮은 용융 점도 중합체는 일반적으로 큰 염소 함량을 갖는다. 따라서, 낮은 염소 함량을 갖는 중합체를 선택하면서, 적절한 용융 점도를 갖는 중합체를 선택하는 것 사이에 균형을 이룰 수 있다. 하나의 실시양태에서, 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체는 900ppm 미만의 염소 함량을 갖는 조성물을 발생시키기 위해서, 약 2000 ppm 미만의 염소 함량을 가질 수 있다.

본 발명의 개시내용에 사용될 수 있는 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체는 다양한 시판중인 공급원으로부터 입수가능하다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 중합체는 상품명 포트론(FORTRON, 등록상표)로 셀라니스 코포레이션(Celanese Corporation) 및/또는 티코나(Ticona) LLC로부터 구입할 수 있다.

하나의 실시양태에서, 비교적 고 용융 점도를 갖는 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체는, 목적하는 특성을 갖는 PPS 중합체를 생성하기 위해 비교적 낮은 용융 점도를 갖는 선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체와 조합될 수 있다.

선형 폴리아릴렌 설파이드 중합체 이외에, 본 발명의 개시내용의 조성물은 또한 분지형 폴리아릴렌 설파이드 중합체, 특히 비교적 고 분자량의 분지형 폴리페닐렌 설파이드 중합체를 함유한다.

분지형 폴리아릴렌 설파이드 중합체는 3개 이상의 할로겐 치환체를 갖는 폴리할로-방향족 화합물의 존재하에서 황 화합물 및 다이할로-방향족 화합물을 중합함으로써 수득된 분지형 구조물을 가질 수 있다.

사용되는 다이할로-방향족 화합물은, 방향족 고리에 직접 결합된 2개의 할로겐 원자를 갖는, 다이할로겐화 방향족 화합물일 수 있다. 다이할로-방향족 화합물의 구체적인 예는 o-다이할로벤젠, m-다이할로벤젠, p-다이할로벤젠, 다이할로톨루엔, 다이할로나프탈렌, 메톡시-다이할로벤젠, 다이할로바이페닐, 다이할로벤조산, 다이할로다이페닐 에터, 다이할로다이페닐 설폰, 다이할로다이페닐 설폭사이드 및 다이할로다이페닐 케톤을 포함한다. 이러한 다이할로-방향족 화합물은 단독으로 또는 이들의 임의의 조합으로 사용될 수 있다.

할로겐 원자는, 불소, 염소, 브롬 및 요오드일 수 있고, 동일한 다이할로-방향족 화합물 내 2개의 할로겐 원자는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 많은 경우, o-다이클로로벤젠, m-다이클로로벤젠, p-다이클로로벤젠 또는 이들의 2종 이상의 화합물의 혼합물이 다이할로-방향족 화합물로서 사용된다.

3개 이상의 할로겐 치환체를 갖는 폴리할로-방향족 화합물은, 분지형 구조물을 폴리페닐렌 설파이드 수지에 도입하기 위해 사용된다. 할로겐 치환체는 일반적으로 방향족 고리에 직접 결합된 할로겐 원자이다. 할로겐 원자는 불소, 염소, 브롬 및 요오드일 수 있고, 동일한 다이할로-방향족 화합물내 복수개의 할로겐 원자들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

폴리할로-방향족 화합물의 구체적인 예는, 1,2,3-트라이클로로벤젠, 1,2,4-트라이클로로벤젠, 1,3,5-트라이클로로벤젠, 헥사클로로벤젠, 1,2,3,4-테트라클로로벤젠, 1,2,4,5-테트라클로로벤젠, 1,3,5-트라이클로로-2,4,6-트라이메틸벤젠, 2,4,6-트라이클로로톨루엔, 1,2,3-트라이클로로나프탈렌, 1,2,4-트라이클로로나프탈렌, 1,2,3,4-테트라클로로나프탈렌, 2,2',4,4'-테트라클로로바이페닐, 2,2', 4,4'-테트라클로로벤조페논 및 2,4,2'-트라이클로로벤조페논을 포함한다.

이러한 폴리할로-방향족 화합물은 단독으로 또는 그의 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 폴리할로-방향족 화합물 중에서, 트라이할로벤젠, 예를 들어 1,2,4-트라이클로로벤젠 및 1,3,5-트라이클로로벤젠이 바람직하고, 트라이클로로벤젠이 더욱 바람직하다.

하나의 실시양태에서, 분지화는, 0.3 내지 8%, 예를 들어 약 1% 내지 약 5%의 몰 중량부로, 삼작용성 단량체, 예를 들어 트라이클로로벤젠으로 공중합함으로써 달성될 수 있다. 분지화는, 먼저 이작용성 단량체를 갖는 선형 중합체를 수득하고, 그다음 상기 중합체를, 연장된 시간 동안 유리 전이 온도(80℃)와 융점 전이 온도(275℃) 사이의 온도에서 공기/질소 혼합물에서 가열함으로써 고 분자량까지 고화시킴으로써 수득될 수 있다. 높은 수준의 분지화가 달성되면, 폴리페닐렌 설파이드의 점도가 매우 높을 수 있다.

분지형 폴리아릴렌 설파이드 수지의 제조를 위한 한가지 방법은, (1) 유기 아마이드 용매에서, 알칼리 금속 설파이드의 몰 당 0.5 내지 2.9몰의 양의 물의 존재하에서, 180 내지 235℃의 온도에서, DHA 및 PHA의 총 전환율이 50 내지 98%에 도달하고 이 단계의 마지막에서 수득된 폴리아릴렌 설파이드의 용융 점도가 310℃ 및 1,200/초의 전단 속도에서 측정시 5 내지 5,000 포이즈가 될 때까지, 알칼리 금속 설파이드, 다이할로방향족 화합물(이후 "DHA"로 지칭됨) 및 분자내에 2개 초과의 할로겐 치환체를 갖는 폴리할로방향족(이후, "PHA"로 지칭됨)의 반응의 초기 단계 중합 단계(A); (2) 물의 양을 공급된 알칼리 금속 설파이드의 몰 당 2.5 내지 7몰이 되도록 조정하면서, 반응 혼합물의 온도 상승 조건이, 이것이 240℃에 도달할 때까지, 240℃에서 수득된 예비중합체의 용융 점도가, 310℃ 및 1,200/초의 전단 속도에서 측정시, 300 내지 10,000포이즈이고, 240℃ 내지 다음 단계 (C)의 반응 온도 사이의 온도 상승 조건이 10 내지 100℃/시간의 범위 이내가 되도록 추가로 제어되는, 온도 상승 단계(B); 및 (3) 최종 중합체의 용융 점도가, 330℃ 및 2초^-1의 전단 속도에서 측정시, 100,000 포이즈 이상이 될 때까지, 245 내지 290℃의 온도에서 반응 혼합물을 추가로 반응하기 위한 제 2 단계 중합 단계(C)를 포함한다.

일반적으로, 분지형 폴리아릴렌 설파이드 수지의 용융 점도는, 330℃ 및 2초^-1의 용융 점도에서 측정시, 약 100,000 Pa.s 내지 약 300,000 Pa.s일 수 있다. 폴리아릴렌 설파이드 수지의 평균 분자량은, 하나의 실시양태에서, 약 15,000 내지 약 40,000그램/몰, 예를 들어 약 22,000 내지 약 30,000 그램/몰이다. 중합체의 수 평균 분자량은 약 3,000 내지 약 10,000, 예를 들어 약 4,500 내지 약 9,000 그램/몰일 수 있다.

일반적으로, 폴리아릴렌 설파이드 수지는, 약 35중량% 초과의 양으로 조성물에 존재한다. 예를 들어, 폴리아릴렌 설파이드 수지는, 약 50중량% 초과의 양, 예를 들어 60중량% 초과의 양, 예를 들어 70중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 폴리아릴렌 설파이드 수지는, 일반적으로 약 95중량% 미만, 예를 들어 약 90중량% 미만의 양으로 존재한다.

선형 폴리아릴렌 설파이드 수지에 대한 분지형 폴리아릴렌 설파이드 수지의 상대적인 함량은 다양한 인자에 의해 변할 수 있다. 상기 인자들은 수득될 목적하는 특성 및 조성물에 함유된 다른 성분들을 포함한다. 일반적으로, 분지형 폴리아릴렌 설파이드 수지와 선형 폴리아릴렌 설파이드 수지 사이의 중량비는 일반적으로 약 1:5 내지 약 1:60, 예를 들어 약 1:20 내지 약 1:50, 예를 들어 약 1:30 내지 약 1:40이다.

하나의 실시양태에서, 본 발명의 개시내용의 조성물은 약 50% 내지 약 90중량%의 양, 예를 들어 약 60% 내지 약 80중량%의 양으로 선형 폴리페릴렌 설파이드 수지를 함유한다. 다른 한편으로, 분지형 폴리페닐렌 설파이드 수지는, 조성물에, 약 0.5 내지 약 30중량%의 양, 예를 들어 약 1 내지 약 15중량%의 양으로 존재할 수 있다.

일반적으로, 분지형 폴리아릴렌 설파이드 수지와 선형 폴리아릴렌 설파이드 수지의 조합은, 조성물의 저 전단 속도 저장 탄성률을 극적으로 증가시키는 것으로 발견되었다. 본 발명의 개시내용에 따라, 응력-변형률 특징, 용융 점도 특징, 전단 속도 저장 탄성률 특징, 또는 유체 상태에서 또는 성형 공정 동안 생성되는 최종 제품에서, 중합체와 관련된 다른 특징 및 특성들을 추가로 개선시키기 위해서, 다양한 다른 성분들이, 단독으로 또는 폴리아릴렌 설파이드 수지와 함께 상기 조성물에 함유될 수 있다.

하나의 실시양태에서, 예를 들어 중합체 조성물은 상용화제와 함께 폴리페닐렌 옥사이드를 추가로 함유한다.

폴리페닐렌 옥사이드 중합체는, 예를 들어, 열가소성, 선형, 미정질 폴리에터를 포함할 수 있다. 폴리페닐렌 옥사이드 중합체는 최종 조성물에 다양한 장점 및 이점을 제공할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 폴리페닐렌 옥사이드 중합체는, 열 안정성을 증가시키기 위해서 상기 조성물에 포함될 수 있다.

폴리페닐렌 옥사이드는, 다양한 공정, 예를 들어 3,5-다이브로모벤젠-1,4-다이아조옥사이드의 열적 분해, 축합 반응을 통한 할로겐화된 페놀의 산화에 의해, 및 벤조페논에서의 칼륨 또는 은 할로겐화 페네이트의 환류에 의해 제조될 수 있다.

하나의 실시양태에서, 폴리페닐렌 옥사이드 중합체는 하기 화학식의 반복 단위체를 가질 수 있다:

상기 식에서, R 및 R'은 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 탄화수소 기, 할로탄화수소, 알콕시 기 또는 페녹시 기이다. 예를 들어, R 및 R'은 CH₃, CH₂CH₃, 아이소프로필, CH₃O, CH₂C₆H₅, Cl 및 C₆H₅이다. 바람직하게, R 및 R'은 지방족, 지환족, 및 방향족 기를 포함하는, 1 내지 8개의 탄소 원자의 탄화수소 기이다. 가장 바람직하게는, R 및 R'는 동일하다.

사용될 수 있는 하나의 폴리페닐렌 옥사이드는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)이다.

존재하는 경우, 폴리페닐렌 옥사이드는, 일반적으로 상기 조성물에, 약 3% 내지 약 50중량%, 예를 들어 약 10% 내지 약 30중량%의 양으로 함유될 수 있다.

폴리페닐렌 옥사이드 이외에 또는 폴리페닐렌 옥사이드 대신에, 상기 조성물은 다른 중합체를 함유할 수 있다. 다른 중합체는, 예를 들어, 고온 폴리아마이드(융점: 270℃ 초과, 예를 들어 300℃ 초과), 액정 중합체, 예를 들어 방향족 폴리에스터 중합체, 폴리에틸렌이민 중합체 등을 포함할 수 있다. 전술한 중합체는, 전술한 중량%로 단독으로 또는 다른 중합체와 함께 존재할 수 있다.

중합체 조성물은 또한 상용화제를 함유할 수 있다. 상기 상용화제는, 폴리아릴렌 설파이드와 다른 성분들 사이에 계면상(interphase)의 강화를 제공할 수 있도록 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상용화제는 그래프트결합 첨가제, 예를 들어 하기 (i), (ii) 및 (iii)일 수 있되, 여기서

(i)은 하기 화학식의 구조를 갖고:

[상기 식에서, R 및 R¹은 동일하거나 상이할 수 있고, 1 내지 20개의 탄소 원자의 일가 알킬, 알케닐, 알키닐, 아르알킬, 아릴 또는 알크아릴 기 또는 이들의 에터 치환된 유도체, 또는 할로겐이고, 여기서 R²는 1 내지 20개의 탄소 원자의 일가 알킬, 알케닐, 알키닐, 아르알킬, 아릴 또는 알크아릴 기, 또는 이들의 에터 치환된 유도체, 또는 옥시 유도체나 그의 에터 치환된 옥시 유도체, 또는 할로겐을 나타내고, A, B 및 C는 일가 아록시 기, 티오아록시 기, 다이에스터 포스페이트 기, 다이에스터 피로포스페이트 기, 옥시알킬아미노 기, 설포닐 기, 또는 카복실 기를 나타내고; 여기서 a, b, 및 c는 정수를 나타내고, a, b 및 c의 합은 3이다];

(ii)는 하기 화학식의 구조를 갖고:

(R¹-O-)_y-X-(-O-R²-W)_z

[상기 식에서, 각각의 R¹은 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 여기서 R²는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌, 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 및 알킬 치환된 아릴렌 기로 구성된 군 중에서 선택된 이가 라디칼을 나타내고, W는 에폭시기를 나타내고; y는 1 내지 3의 정수를 나타내고, z는 1 내지 3의 정수를 나타내고, y 및 z의 합은 4이고, 여기서 X는 티탄 또는 지르코늄을 나타낸다];

(iii)은 하기 화학식 I의 구조를 갖는다.

[화학식 I]

Z-Alk-S_n-Alk-Z

[상기 식에서, Z는,

으로 구성된 군 중에서 선택되며,

여기서, R¹는 1 내지 4개의 탄소 원자의 알킬, 사이클로헥실 또는 페닐이고; 여기서 R²는 1 내지 8개의 탄소 원자의 알콕시 또는 5 내지 8개의 탄소 원자의 사이클로알콕시이고; 여기서 Alk는 1 내지 18개의 탄소 원자의 이가 탄화수소이고, n은 2 내지 8의 정수이다].

상용화제로서의 (iii) 유형의 화합물은, 그 전체가 본원에서 참고문헌으로 인용되는 미국특허 제 5,149,731 호에 개시되어 있다.

바람직한 상용하제는, 비닐알콕시실란, 에폭시알콕시실란, 아미노알콕시실란, 및 머캅토알콕시실란으로 구성된 군 중에서 선택된 알콕시실란 화합물 또는 유기실란 화합물이다. 사용될 수 있는 비닐알콕시실란의 예는 비닐트라이에톡시실란, 비닐트라이메톡시실란 및 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란이다. 사용될 수 있는 에폭시알콕시실란의 예는, γ-글리시독시프로필트라이메톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트라이에톡시실란을 포함한다. 사용될 수 있는 머캅토알콕시실란의 예는, γ-머캅토프로필트라이메톡시실란 및 γ-머캅토프로필트라이에톡시실란을 포함한다.

아미노 실란은, 폴리아릴렌 설파이드와 다른 성분들의 상용화의 수행에 사용될 수 있는 바람직한 부류의 알콕시 실란이고, 전형적으로 화학식 R¹-Si-(R²)₃이되, 여기서, R¹은, 아미노 기, 예를 들어, NH₂; 약 1 내지 약 10개의 탄소 원자, 바람직하게는 약 2 내지 약 5개의 탄소 원자의 아미노알킬, 예를 들어 아미노메틸, 아미노에틸, 아미노프로필, 아미노부틸 등; 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자, 바람직하게 약 2 내지 약 5개의 탄소 원자의 알켄, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등; 및 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자, 바람직하게 약 2 내지 약 5개의 탄소 원자의 알킨, 예를 들어 에틴, 프로핀, 부틴 등으로 구성된 군 중에서 선택되고; R²는 약 1 내지 약 10 탄소 원자, 바람직하게 약 2 내지 약 5개의 탄소 원자의 알콕시, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 프로폭시 등이다. 바람직한 실시양태에서, 화학식 R¹-Si-(R²)₃의 아미노 실란 화합물에서, R¹은 아미노메틸, 아미노에틸, 아미노프로필, 에틸렌, 에틴, 프로필렌 및 프로핀으로 구성된 군 중에서 선택되고, R²는 메톡시 기, 에톡시 기, 및 프로폭시 기로 구성된 군 중에서 선택된다.

상기 아미노 실란 화합물이 화학식 R³-Si-(R⁴)₃[상기 식에서, R³은 아미노 기, 예를 들어 NH₂ 또는 약 1 내지 약 10개의 탄소 원자의 아미노알킬, 예를 들어 아미노메틸, 아미노에틸, 아미노프로필, 아미노부틸 등이고, R⁴는 약 1 내지 약 10개의 원자의 알콕시 기, 예를 들어 메톡시 기, 에톡시 기, 프로폭시 기 등이다]인 것이 전형적으로 바람직하다. 또한, 아미노실란이 화학식 R⁵-Si-(R⁶)₃[여기서, R⁵는 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자의 알켄, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등, 및 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자의 알킨, 예를 들어 에틴, 프로핀, 부틴 등으로 구성된 군 중에서 선택되고, R⁶은 약 1 내지 약 10개의 원자의 알콕시 기, 예를 들어 메톡시 기, 에톡시 기, 프로폭시 기 등이다]인 것이 바람직하다. 아미노 실란은, 화학식 R¹-Si-(R²)₃, R³-Si-(R⁴)₃, 및 R⁵-Si-(R⁶)₃의 다양한 화합물의 혼합물일 수 있다.

사용될 수 있는 일부 대표적인 아미노 실란은, 아미노프로필 트라이에톡시 실란, 아미노에틸 트라이에톡시 실란, 아미노프로필 트라이메톡시 실란, 아미노에틸 트라이메톡시 실란, 에틸렌 트라이메톡시 실란, 에틸렌 트라이에톡시 실란, 에틴 트라이메톡시 실란, 에틴 트라이에톡시 실란, 아미노에틸아미노프로필트라이메톡시 실란, 3-아미노프로필 트라이에톡시 실란, 3-아미노프로필 트라이메톡시 실란, 3-아미노프로필 메틸 다이메톡시실란 또는 3-아미노프로필 메틸 다이에톡시 실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 트라이메톡시 실란, N-메틸-3-아미노프로필 트라이메톡시 실란, N-페닐-3-아미노프로필 트라이메톡시 실란, 비스(3-아미노프로필) 테트라메톡시 실란, 비스(3-아미노프로필) 테트라에톡시 다이실록산, 및 이들의 조합을 포함한다. 아미노 실란은 또한 아미노알콕시실란, 예를 들어 γ-아미노프로필트라이메톡시실란, γ-아미노프로필트라이에톡시실란, γ-아미노프로필메틸다이메톡시실란, γ-아미노프로필메틸다이에톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트라이메톡시실란, γ-다이알릴아미노프로필트라이메톡시실란 및 γ-다이알릴아미노프로필트라이메톡시실란일 수 있다. 보다 바람직한 아미노 실란은 데구사(Degussa), 시그마 케미칼 캄파니(Sigma Chemical Company), 및 알드리치 케미칼 캄파니(Aldrich Chemical Company)에서 입수가능한 3-아미노프로필트라이에톡시실란이다.

다른 실시양태에서, 본원에서 참고문헌으로 인용되는, 한 등의 미국특허 제 5,122,578 호에 개시된 바와 같이, 상용화제에, 개질된 폴리페닐렌 에터, 예를 들어 에폭시 트라이아진 캡핑된 폴리페닐렌 에터가 제공될 수 있다. PPO를 위한 또다른 말단-캠핑은 에폭시 클로로트라이아진이다. 또다른 상용화제는, 코우리(Khouri) 등의 미국특허 제 5,132,373 호에 개시되어 있으며, 예를 들어 오르쏘 에스터 캡핑된 폴리(페닐렌 에터)이다. 코우리 등의 미국특허 제 5,212,255 호는 오르쏘 에스터 그래프트화 폴리(페닐렌 에터) 수지 및 그의 제조 방법을 설명하며, 이는 본원에서 참고문헌으로 인용된다.

추가의 실시양태에서, 다른 성분들에 의한 폴리아릴렌 설파이드의 상용화는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 아미노, 카복실산, 금속 카복실레이트, 다이설파이드, 티오 및 금속 티올레이트 기를 포함할 수 있는 작용기를 함유하는 개질된 폴리아릴렌 설파이드 중합체에 의해 제공될 수 있다. PPS에 작용기를 도입하는 방법은, 본원에서 참고문헌으로 인용되는 것으로, 치환된 티오페놀의 할로겐 치환된 PPS로의 도입을 개시하는 미국특허 제 4,769,424 호에서 발견될 수 있다. 또다른 방법은, 알칼리 금속 설파이드 및 클로로방향족 화합물과 반응하는 바람직한 작용성을 함유하는 클로로치환된 방향족 화합물의 도입을 포함한다. 제 3의 방법은, 전형적으로 용융 또는 적합한 고 비점 용매, 예를 들어 클로로나프탈렌에서, 목적하는 작용기를 함유하는 다이설파이드와 PPS의 반응을 동반한다.

하나의 실시양태에서, 중합체 조성물은 점도 안정화제, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌 중합체를 추가로 함유한다. 존재하는 경우, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 중합체는, 압출 동안 조성물의 점도를 보다 균일하게 만드는 경향이 있다. 특히, 폴리테트라플루오로에틸렌 중합체는 최종 생성물 내에 불규칙성, 예를 들어 불균일한 벽 두께의 형성을 유도할 수 있는 용융 공정 동안 저 점도 영역의 작은 도메인의 형성을 억제한다.

폴리테트라플루오로에틸렌은, 이.아이. 듀퐁 드 네무아르 캄파니 인코포레이티드(E. I. DuPont de Nemours Co., Inc.)에서 시판중인 화합물에 대한 상품명인, 연방정부-등록된 상품명 테플론(TEFLON); ICI 아메리카(ICI Americas)에서 시판중인 화합물에 대한 명칭인 플루온(FLUON); 및 ICI 아메리카에서 시판중인 입자형 분말의 명칭인 위트콘(WHITCON) 2이다. 이러한 물질은, 예를 들어 주방 기구의 표면에서, 및 다른 기계적 적용례를 위해 사용되는 경우, 내열성 및 마찰-감소에 대해 인정받는다. 이러한 물질은 다양한 형태에 입수가능하다. 이러한 보다 일반적인 형태의 입자형 PTFE는, 보다 큰 PTFE 입자를 분말화 입자형 PTFE로 분쇄 또는 파쇄함으로써 제조된다.

일반적으로, 폴리테트라플루오로에틸렌 중합체는, 조성물에 약 0.01% 내지 약 5중량%의 양, 예를 들어 약 0.1% 내지 약 2중량%의 양으로 존재할 수 있다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 폴리테트라플루오로에틸렌 중합체의 비중은 약 2.0 g/cm³ 내지 약 2.3 g/cm³, 예를 들어 약 2.1 g/cm³ 내지 약 2.2 g/cm³이다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 폴리테트라플루오로에틸렌 중합체의 비중은 약 2.15 g/cm³이다.

중합체 조성물은 또한 강화제, 예를 들어 강화 섬유 또는 무기 충전제를 함유할 수도 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 수지 조성물은 유리 강화 섬유를 함유할 수 있다. 임의의 적절한 유리 섬유는 상기 조성물에 포함될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 상기 섬유들은 석회-알루미늄 보로실리케이트 유리로 구성될 수 있다.

본 발명의 개시내용에 따라 사용될 수 있는 다른 강화 섬유는, 탄소 섬유, 금속 섬유, 방향족 폴리아마이드 섬유, 락울 섬유, 형태 기억 합금 섬유, 붕소 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 탄소 섬유는, 무정형 탄소 섬유, 흑연 탄소 섬유 또는 금속-코팅된 탄소 섬유를 포함한다. 금속 섬유는, 스테인레스 강 섬유, 알루미늄 섬유, 티탄 섬유, 마그네슘 섬유, 텅스텐 섬유 등을 포함할 수 있다.

섬유 직경은, 사용되는 구체적인 섬유에 따라 변할 수 있고, 쵸핑되거나 연속인 형태로 입수가능하다. 강화 섬유는, 예를 들어 그 직경이 약 100마이크론 미만, 예를 들어 약 50마이크론 미만일 수 있다. 예를 들어, 쵸핑되거나 연속인 섬유의 섬유 직경은 약 5마이크론 내지 약 50마이크론, 예를 들어 약 5마이크론 내지 약 15마이크론이다. 요구되는 경우, 섬유들은, 중합체와의 혼합을 용이하게 할 수 있는 사이징에 의해 예비처리될 수 있다. 섬유 길이는, 중합체 조성물에 섬유를 혼합 및/또는 분산하기 위해서 사용되는 스크류 디자인(혼합 강도를 제어함) 및 다양한 배합 조건(예를 들어, 온도 프로파일, 속도 및 전단 또는 스크류 속도)에서 배합하는 동안, 당업계의 숙련자들에 의해 제어될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 상기 섬유는 약 3 mm 내지 약 5 mm의 초기 길이를 가질 수 있을 뿐만 아니라 배합 후 최종 길이가 배합 중에 사용되는 스크류 디자인 및 배합 조건의 선택에 따라 100마이크론 내지 1500마이크론에서 변할 수 있다.

강화 섬유는, 생성된 제품 내에 약 10% 내지 약 50중량%, 예를 들어 약 10% 내지 약 25중량%의 양으로 존재할 수 있다.

수지 조성물에 포함될 수 있는 적절한 무기 충전제는, 활석, 점토, 실리카, 칼슘 실리케이트, 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 운모, 칼슘 카보네이트, 티탄 다이옥사이드, 그의 혼합물 등을 포함한다. 상기 충전제는, 조성물 내에 약 0.5 내지 약 30중량%, 예를 들어 약 5 내지 약 25중량%의 양으로 존재할 수 있다.

전술한 폴리아릴렌 설파이드 중합체 및 다른 성분 이외에, 본 발명의 개시내용의 조성물은 추가로 충격 개질제를 함유할 수 있다.

하나의 실시양태에서, 상용화제와 화학적으로 반응성인 충격 개질제가 선택된다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 충격 개질제는 폴리올레핀 및 글리시딜 메타크릴레이트의 랜덤 공중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 충격 개질제는 폴리에틸렌 및 글리시딜 메타크릴레이트의 랜덤 공중합체를 포함할 수 있다. 랜덤 공중합체에 함유된 글리시딜 메타크릴레이트의 양은 변할 수 있다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 랜덤 공중합체는, 약 6% 내지 약 10중량%의 글리시딜 메타크릴레이트를 함유한다.

전술한 충격 개질제는, 유기실란 상용화제 및 폴리페닐렌 설파이드 수지와 조합되어, 상기 조성물의 저 전단 점도, 용융 신도, 및 용융 강도를 상승시킨다. 따라서, 하나의 실시양태에서, 충격 개질제는, 약 0.5% 내지 약 10중량%의 양으로 조성물에 존재한다.

전술한 바와 같은 섬유 강화 중합체 조성물은 특성들의 최적의 조합을 보유한다. 본 발명의 개시내용에 따라 배합된 조성물은, 높은 %변형률에서 비교적 높은 0에 가까운 전단 속도 용융 강도 및 공칭 응력을 갖지만, 가공가능한 고 전단 속도 용융 점도를 갖는다. 특성들의 전술한 조합은 용융 온도에 근접한 온도에서도 열가소성 물질이 그의 형태를 유지하도록 하며, 이는, 복잡한 형태를 갖는 부품을 취입 성형하기 위한 공정에 있어서 매우 중요하다.

예를 들어, 높은 용융 점도 및 높은 저 전단 속도 저장 탄성율을 가지면, 패리슨의 성형 또는 압출 동안 중합체를 보다 우수하게 제거한다. 예를 들어, 본 발명의 개시내용의 조성물은 균일한 벽 두께 및 부드러운 내면을 갖는 제품을 압출 취입 성형하는 것을 가능하게 한다. 추가로, 중합체 조성물은 고 압출 속도를 가능하게 한다. 추가로, 고 %변형률에서 높은 공칭 응력을 가지면, 패리슨의 복잡한 3차원 조작 공정을 달성할 수 있는 능력이 강화된다. 상기 조성물의 개서된 가공성으로 인하여, 상기 조성물은 대조군의 제품에 비해 보다 낮은 스크랩 속도에서도 보다 높은 처리량을 유발한다.

실시예

다양한 조성물(샘플 1 내지 8)은 본 발명의 개시내용에 따라 배합되었다. 상기 조성물은 분지형 폴리페닐렌 설파이드 수지와 조합된 선형 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함한다. 단지 선형 폴리페닐렌 설파이드 수지를 함유하는 대조군 조성물(1115L0)도 배합되었다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 응력 변형률 곡선은, 다양한 %신도에서 공칭 응력을 측정하기 위해서, 대조군 샘플 뿐만 아니라 샘플 1 내지 8에 대해 플롯하였다. 상기 조성물은, 저 전단 속도 저장 탄성률, 용융 점도, 및 인장 강도에 대해 테스트하였다. 이러한 데이타는 하기 챠트에 요약하였다.

하기 성분들을 갖는 조성물들이 제조되었다.

1. 316℃에서 1200 초^-1에서 측정시, 140Pa.s의 용융 점도를 갖는, 선형 폴리페닐렌 설파이드 수지.

2. 분지형 폴리페닐렌 설파이드 수지.

3. 평균 직경이 10마이크론인 유리 섬유.

4. 2.15 g/cm³의 비중을 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌 분말.

5. 신-에쓰 케미칼 캄파니(Shin-Etsu Chemical Company)에서 시판중인 제품 번호 KBE-903인 아미노실란 커플링제.

6. 글리시딜 메타크릴레이트 함량이 8중량%인, 글리시딜 메타크릴레이트와 에틸렌의 랜덤 공중합체로 구성된 충격 개질제.

7. 펜타에리쓰리톨 테트라스테아레이트인, 상품명 글리콜루브(GLYCOLUBE)로, 론자 인코포레이티드(Lonza, Inc.)에서 수득된 중합체 윤활제.

8. 착색 안료.

하기와 같은 결과를 수득하였다:

도 7을 보면, 300℃, 5 초^-1에서의 응력-변형률 곡선이 도시되어 있다. 상기 조성물은 또한 도 7에서 상세하게 도시된 바와 같이, 300℃, 5 초^-1에서 응력-변형률 곡선에 대한 특정 특성을 나타낼 수 있다. 응력-변형률 곡선은, 시험편의 일축 인장 테스트를 통해 측정되고, x-축에서의 %변형률에 대해 y축에서의 공칭 응력(Pa)을 나타낸다. 도 7의 데이타를 수득하는데 사용되는 테스트 시험편은, 약 10 mm 폭 × 30mm 길이이고, 두께는 약 0.8 mm이다. 테스트 시험편은, 사출 성형 또는 압축에 의해 수득될 수 있고, 그다음 각각의 시험편의 응력-변형률 곡선을 측정하기 위해서 예정된 온도 및 신도에서 EVF(extensional viscosity fixture)를 갖는 TA ARES와 같은 장치 상에서 시험될 수 있다.

응력-변형률 곡선은, 샘플에 적용된 하중을 측정한 것으로부터 유도된 응력과, 샘플의 변형, 즉, 신도, 압축 또는 변형을 측정한 것으로부터 유도된 변형률 사이의 관계를 그래프로 나타낸다. 테스트 공정은, 본원에서 기술된 임의의 조성의 시험편을 기계적 테스트 장치에 놓는 단계, 및 샘플이 골절될 때까지 샘플을 장력에 적용하는 단계를 포함한다. 장력을 적용하는 동안, 샘플의 신도가 적용되는 힘에 대해 기록된다. 데이타는, 이것이 테스트 샘플의 구조에 대해 특이적이지 않도록 조작되고, 결과물인 응력-변형률 곡선이 플롯될 수 있다.

신도 측정은, 100을 곱하여 변형률로 전환될 수 있는, 하기 수학식 1을 사용하여 변형률(ε)을 계산하는데 사용된다:

[수학식 1]

상기 식에서, ΔL은 게이지 길이의 변화이고, L₀은 초기 게이지 길이이고, L은 최종 길이이다. 힘 측정치는, 하기 수학식 2를 사용하여 공칭 응력(σ)을 계산하는데 사용된다:

[수학식 2]

상기 식에서, F는 힘이고, A는 샘플 또는 시험편의 단면적이다.

인장 테스트 기기는 힘이 증가함에 따른 응력 및 변형률을 계산하여, 응력-변형률 곡선에 데이타 점들을 그려넣을 수 있다. 열가소성 중합체 물질, 예를 들어 폴리아릴렌 설파이드 중합체 블렌드의 경우, 응력-변형률 곡선은 상기 곡선의 탄성부를 나타내는 초기 선형 영역, 및 상기 곡선의 소성 영역을 나타내는 비-선형 영역을 포함한다. 응력-변형률 곡선의 선형부에서, 응력은 변형률에 비례한다. 탄성부는, 하중이 제거되면, 물질들이 그의 원래 형태로 되돌아갈 수 있는 곡선의 부분인 반면, 소성부는, 심지어 하중이 제거되어도, 일부 영구적인 변형이 일어나는 부분이다. 곡선의 선형(탄성) 영역이 끝나고 곡선의 비-선형(소성 변형)이 시작되는 점이 항복점(yield point)으로 공지되어 있다. 선형으로부터 비-선형으로의 전이점(항복점 또는 항복 스트레스) 이후에, 상기 물질은, 응력이 약간 증가해서, 탄성 한계치가 물질의 파괴를 유발하고 이것이 영구적인 변형을 유발하는 항복을 경험한다. 여기서 발생하는 변형은 가성 변형이고 탄성 하중과는 다르게, 물질의 항복을 유발하는 하중은 물질 특성을 영구적으로 변형시킬 것이다. 항복 동안, 응력의 어떠한 증가도 없이 %변형률을 증가시키는 것으로 보이는 것과 같이, 물질 시험편은 계속 연장될 것이며, 이는, 항복점 이후에 샘플 곡선이 곧바로 편평해지는, 도 7에 도시되어 있다. 이러한 점에서, 물질은 완전한 소성으로 지칭된다. 도 7의 샘플의 경우, 항복 거동은 최소이다.

항복 이후에, 신도 증가에 따라 응력이 다시 증가하고, 이는, 추가 하중이 시험편에 적용되는 경우, 생성된 곡선이 연속적으로 증가하지만, 이것이 최대 또는 궁극적인 공칭 응력에 도달할 때 결국에는 편평해진다. 응력-변형률 곡선의 이러한 지점에서, 물질은, 변형률 경화로 지칭되는 것을 경험한다. 이러한 시간 동안, 시험편이 신장함에 따라, 그의 단면적은 시험편 총 길이에 걸쳐 균일하게 감소한다. 그러나 최대 응력에 도달한 후, 시험편의 단면적은 시험편의 전체 길이에서와는 대조적으로 국소화된 영역에서 감소하기 시작한다. 이것은 시험편의 압축 또는 네킹(necking) 영역을 유발하고, 궁극적으로는 시험편이 골절되는데, 이는 도 7에 도시된 곡선의 종말점으로 표현된다.

물질의 다양한 배합물은 상이한 항복점, 항복 영역, 변형률-경화 영역, 최대 응력, 및 네킹 영역을 나타내며, 어떠한 구체적인 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 발명자들은, 구체적인 항복점, 변형률-경화 영역, 최대 응력, 및 응력 및 변형률(%)의 특정 영역에 의해 특징화된 네킹 영역을 갖는 중합체 조성물이 취입 성형 적용례에서 개선된 가공성을 나타냄을 발견하였다. 예를 들어, 도 7에서 도시한 바와 같이, 취입 성형 적용례에 사용되어 온 중합체 조성물의 항복점은 약 100 kPa 내지 약 450 kPa의 공칭 응력, 및 약 5% 내지 약 25%의 %변형률에서, 예를 들어 약 10% 내지 약 20%의 %변형률에서 약 150 kPa 내지 약 300 kPa에서 발생할 수 있다. 추가로, 변형률 경화는, 공칭 응력의 영역에서, 예를 들어 약 5% 내지 약 90%의 %변형률의 영역에 걸쳐서 약 100 kPa로부터 약 650 kPa로 증가하는 공칭 응력, 또는 약 10% 내지 약 80%의 변형률의 영역에서 약 200 kPa로부터 약 600 kPa로 증가하는 공칭 응력에서 발생할 수 있다. 추가로, 상기 조성물은 비교적 높은 %변형률에서조차 비교적 높은 최대 공칭 응력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은 60% 내지 약 90%의 %변형률에서 약 450 kPa 내지 약 650 kPa의 최대 공칭 응력을 나타내거나, 약 70% 내지 약 80%의 %변형률에서 약 500 kPa 내지 약 600 kPa의 최대 공칭 응력을 나타낸다. 또한, 도 7에서 도시한 바와 같이, 네킹은 일정 범위의 공칭 응력에 걸쳐서, 예를 들어 약 60% 내지 약 150%의 %변형률 범위에 걸쳐 약 700 kPa로부터 약 100 kPa로 감소하는 공칭 응력, 또는 약 70% 내지 약 120%의 %변형률 범위에 걸쳐 약 600 kPa로부터 약 175 kPa로 감소하는 공칭 응력의 범위에서 발생할 수 있다.

추가로, 약 100%의 변형률에서, 상기 조성물은 약 350 kPa 내지 약 550 kPa의 공칭 응력을 나타낼 수 있다. 게다가, 약 80%의 변형률에서, 상기 조성물은 450 kPa 내지 약 650 kPa의 공칭 응력을 나타낼 수 있고, 약 40%의 %변형률에서, 상기 조성물은 약 350 kPa 내지 약 550 kPa의 공칭 응력을 나타낼 수 있다.

본 발명의 개시내용의 조성물을 배합하기 위해서 사용되는 성분들을 혼합하는 상승 효과는, 비교적 높은 압출 속도에서, 표면 매끄러움과 함께 제어된 벽 두께를 갖는 생성물을 생성하기 위해, 취입 성형 동안 상당히 개선된 제어를 가능하게 한다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 개시내용에 따른 특정 조성물은, 일반적으로 대조군 1115LO에 비해 보다 높은 %신도에서 보다 높은 공칭 응력을 나타냈다. 조성물에서 특정 성분들의 함량을 변화시킴으로써, 본 발명자는, 일부 배합물, 예를 들어 샘플 6이 대조군 샘플 1115LO보다, 성형 적용례에서 조성물의 개선된 가공능에 기여할 수 있는, 보다 높은 점도, 보다 높은 저 전단 속도 저장 탄성률, 및 보다 높은 공칭 응력을 나타냄을 발견하였다.

특히, 샘플 6은 예를 들어 대조군 샘플 1115L0의 가공능에 비해, 개선된 가공능을 나타낸다. 발명자들은, 공칭 응력과 변형률 사이의 관계가 1115L0에 비해 개선된 가공능에 기여함을 발견하였다.

본 발명의 이와 같거나 다른 개조 및 변형이, 첨부된 특허청구범위에서 보다 자세하게 설명되는 본 발명의 진의 및 범주로부터 벗어나지 않으면서, 당분야의 숙련자들에 의해 수행될 수 있다. 추가로, 다양한 실시양태는 전체로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음을 이해해야만 한다. 게다가, 당분야의 숙련자들이라면, 전술한 설명은 단지 예일 뿐, 이러한 첨부된 특허청구범위에 추가로 기술되도록 발명을 한정하고자 하는 것은 아님을 알 것이다.

Claims

중공 통로를 둘러싸는 벽을 갖는 단일 조각의 관형 부재를 포함하는, 엔진으로 또는 엔진으로부터 유체를 전달하기 위한 엔진 도관으로서,
상기 관형 부재가, 약 280℃ 초과의 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하는 중합체 조성물로 형성되며, 이때 상기 열가소성 중합체가 약 40중량% 이상의 양으로 중합체 조성물에 존재하고,
상기 관형 부재가, 2개 이상의 각변위(angular displacement)에 의해 분리된 3개 이상의 선형 영역을 포함하는 3차원 배열을 갖고, 이때 제 1 각변위는, 제 1 면에 놓이는 경우, 약 60°내지 약 120°이고, 제 2 각변위는 또한 약 60°내지 약 120°이고, 제 2 각변위가 제 1 면과 교차하는 제 2 면에 놓이도록 배치되어 있는,
엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 관형 부재가 제 1 각변위를 한정하는 곡선 영역을 포함하고, 상기 곡선 영역이 또한 상기 제 1 각변위와는 상이한 면에 놓인 제 3 각변위를 한정하는, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 관형 부재가 3개 이상의 각변위를 포함하고, 제 3 각변위가 약 60°내지 약 120°인, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 벽의 벽 두께가 실질적으로 균일하여, 상기 벽 두께가 50% 이하로 변하는, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 중합체의 융점이 약 290℃ 초과인, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 중합체가, 액정 중합체, 폴리이미드, 폴리아릴에터케톤, 폴리에터이미드, 플루오로중합체, 폴리에스터 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 중합체가 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 중합체가 폴리사이클로헥실렌 다이메틸 테레프탈레이트를 포함하는, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 중합체 조성물이 비교적 높은 용융 강도를 가져서, 열가소성 중합체의 융점보다 15℃ 높은 온도에서, 상기 중합체 조성물이 100% 변형률(strain)에서 약 350 kPa 내지 약 550 kPa의 공칭 응력(engineering stress)을 나타내는, 엔진 도관.
제 3 항에 있어서,
상기 관형 부재가 4개 이상의 각변위를 포함하는, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 중합체 조성물이 추가로 강화제를 포함하는, 엔진 도관.
제 11 항에 있어서,
상기 강화제가 충전제를 포함하는, 엔진 도관.
제 11 항에 있어서,
상기 강화제가 섬유를 포함하는, 엔진 도관.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 각변위 및 제 2 각변위가 약 80°내지 약 100°인, 엔진 도관.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 각변위, 제 2 각변위, 및 제 3 각변위가 모두 약 80°내지 약 100°인, 엔진 도관.
제 1 항에서 정의된 엔진 도관에 연결된 엔진.
중공 통로를 둘러싸는 벽을 포함하며 중합체 조성물로부터 형성되는 단일 조각 관형 부재로서,
상기 중합체 조성물이, 약 280℃ 초과의 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하고,
상기 열가소성 중합체가 40중량% 이상의 양으로 상기 중합체 조성물에 존재하고,
상기 관형 부재가 3개 이상의 각변위에 의해 분리된 4개 이상의 선형 영역을 포함하는 3차원 배열을 갖고, 이때 제 1 각변위가 약 60°내지 약 120°이고 제 1 면에 놓이고, 제 2 각변위가 약 60°내지 약 120°이고 제 2 면에 놓이고, 제 3 각변위도 약 60°내지 약 120°이고 제 3 면 위에 놓이고, 제 1 면, 제 2 면, 및 제 3 면이 모두 상이하며, 2개의 면들이 나머지 면과 교차하는, 단일 조각 관형 부재.
제 17 항에 있어서,
상기 열가소성 중합체가, 액정 중합체, 폴리이미드, 폴리아릴에터케톤, 폴리에터이미드, 플루오로중합체, 폴리에스터 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 관형 부재.
제 17 항에 있어서,
상기 열가소성 중합체가 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는, 관형 부재.
제 17 항에 있어서,
상기 열가소성 중합체가 폴리사이클로헥실렌 다이메틸 테레프탈레이트를 포함하는, 관형 부재.
제 17 항에 있어서,
상기 중합체 조성물이, 열가소성 중합체의 융점보다 15℃ 높은 온도에서, 상기 중합체 조성물이 100% 변형률에서 약 350 kPa 내지 약 550 kPa의 공칭 응력을 나타내도록 비교적 높은 용융 강도를 갖는, 관형 부재.