KR20180006435A - 카프로락탐 제제 - Google Patents

카프로락탐 제제 Download PDF

Info

Publication number
KR20180006435A
KR20180006435A KR1020177035801A KR20177035801A KR20180006435A KR 20180006435 A KR20180006435 A KR 20180006435A KR 1020177035801 A KR1020177035801 A KR 1020177035801A KR 20177035801 A KR20177035801 A KR 20177035801A KR 20180006435 A KR20180006435 A KR 20180006435A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
component
extruder
section
mixture
temperature
Prior art date
Application number
KR1020177035801A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102611771B1 (ko
Inventor
필립프 데스보이스
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20180006435A publication Critical patent/KR20180006435A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102611771B1 publication Critical patent/KR102611771B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14—Lactams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14—Lactams
    • C08G69/16—Preparatory processes
    • C08G69/18—Anionic polymerisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/02—Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/04—Polyamides derived from alpha-amino carboxylic acids

Abstract

본 발명은 하나 이상의 락탐, 하나 이상의 촉매, 하나 이상의 활성제 및 하나 이상의 섬유 물질의 제조를 위하나 공정에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 중합성 혼합물(pM), 및 또한 중합성 혼합물(pM)의 중합을 통한 폴리아미드(P)의 제조를 위한 공정에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 폴리아미드(P), 및 또한 폴리아미드(P)로 제조된 성형품, 및 폴리아미드(P)의 제조를 위한 중합성 혼합물(pM)의 용도에 관한 것이다.

Description

카프로락탐 제제
본 발명은 하나 이상의 락탐, 하나 이상의 촉매, 하나 이상의 활성제 및 하나 이상의 섬유 물질을 포함하는 중합성 혼합물(pM)의 제조를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 중합성 혼합물(pM) 및 중합성 혼합물(pM)의 중합을 통한 폴리아미드(P)의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 폴리아미드(P), 및 폴리아미드(P)로 제조된 성형품, 및 폴리아미드(P)의 제조를 위한 중합성 혼합물(pM)의 용도에 관한 것이다.
폴리아미드는 일반적으로 특히 산업적으로 중요한 반결정성 폴리머이고, 이는 이들이 매우 양호한 기계적 특성을 특징으로 하기 때문이다. 특히, 이는 높은 강도, 강성, 및 인성, 양호한 내약품성, 및 또한 높은 내마모성 및 내트랙킹성을 가진다. 이러한 특성은 사출 성형품의 제조를 위해 특히 중요하다. 높은 인성은 패키징 필름으로서 폴리아미드를 사용하기 위해 특히 중요하다. 폴리아미드의 특성은 텍스타일 예컨대 낚싯줄, 등산 로프, 및 카펫류의 제조를 위한 산업적 이의 용도를 야기한다. 폴리아미드는 또한 콘센트, 나사 및 볼트, 및 케이블 바인더의 제조를 위해 사용된다. 폴리아미드는 또한, 접합체, 코팅, 및 코팅 물질로서 사용된다.
폴리아미드 성형품은 이들 자체의 물질로서 및 예를 들면 자동차 제조에서의 금속성 물질에 대한 대체재로서 최근 수년간 증가적으로 사용되고 있고, 파워 트레인에서의 부품뿐만 아니라 금속 동체 부품을 대체할 수 있다. 특히, 섬유-강화 폴리아미드 성형품은 이러한 목적을 위해 사용된다. 다양한 공정은 섬유 강화 폴리아미드 성형품의 제조에 대한 선행 기술에 기재되어 있다. 예를 들면, 성형품이 제조되는 주형은 섬유 물질을 포함할 수 있고, 폴리아미드의 제조를 위한 해당하는 단량체는 주형에 충전될 수 있고, 이 경우 단량체의 중합은 원위치에서 이루어진다. 이는 일반적으로 단량체의 용융점 초과이며 제조되는 폴리아미드의 용융점을 초과하지 않는 온도로만 가열될 것을 요구한다.
섬유 강화재를 포함하는 폴리아미드 성형품의 제조를 위한 다른 가능한 방법은 예로서 WO　2014/086757에 기재되어 있다. 본원에서, 락탐, 촉매, 및 활성제를 포함하는 중합성 조성물은 섬유 물질에 대해 자유 유동 고형물의 형태로 적용되고, 상기 섬유 물질은 이후 고압 및 고형 중합성 조성물이 유동할 수 있는 온도에서 처리되고, 최종적으로 섬유 물질은 냉각된다. 섬유 물질은 이후 성형 공정에 가해질 수 있다. 락탐이 여기서 중합된다.
생성된 폴리아미드 성형품은 본질적으로 양호한 기계적 안정성을 가진다.
EP　2　789　641은 락탐 및/또는 락톤, 촉매 및 활성제를 포함하는 조성물의 제조를 위한 방법을 기재하고 있다. 이들은 성분을 예를 들면 압출기에서 혼합하여 생성된다. EP　2　789　641에 기재된 방법은 이러한 조성물의 제조시 양호한 결과를 얻었다. 조성물은 또한 충전재 및/또는 강화재를 포함할 수 있다. 이러한 충전재 및/또는 강화재는 기타 성분들의 혼합 과정에서 압출기 내에서 부가되는 경우, 그러나 덩어리를 형성하는 경향을 가지고, 때때로 다이의 폐색을 야기하는 불균질한 혼합물이 종종 얻어진다.
US　2010/0286343은 유리섬유-강화 폴리아미드를 제조하는 방법을 기재하고 있다. 본원에서, 유리섬유 물질은 락탐 모노머 및 중합 촉매와 혼합되고, 락탐이 중합되도록 압출기에서 가열된다. 이는 유리섬유-강화 폴리아미드를 생성한다. 그러나, US　2010/0286343은 락탐이 미중합된 형태로 존재하는 마스터배치의 제조를 위한 임의의 방법을 기재하고 있지 않다.
EP　0　459　199는 상대적으로 높은 점도를 갖는 락탐 용융물의 제조를 기재하고 있다. 락탐 용융물은 락탐 및 임의로 충전재 및 강화재를 포함한다. 제조 공정을 위해, 이들은 교반으로 균질화된다. 덩어리를 형성하는 경향을 가지고, 때때로 다이를 폐색하는 불균질한 혼합물이 종종 얻어지기 때문에 이러한 락탐 용융물은 생성될 수 없거나, 또는 압출기에서 생성하기 곤란하다는 점이 불리하다.
따라서, 양호한 기계적 안정성을 갖는 폴리아미드(P)로 제조되는 성형품의 제조를 위한 추가적 방법에 대한 필요성, 및 또한 이러한 성형품의 제조를 가능하게 하는 중합성 혼합물(pM)에 대한 필요성, 및 해당하는 중합성 혼합물(pM)의 제조를 위한 공정에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 본 발명의 근본적 목적은 폴리아미드(P)로 제조된 성형품의 제조를 가능하게 하는 중합성 혼합물(pM)의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 하기 성분:
(A) 하나 이상의 락탐,
(B) 하나 이상의 촉매,
(C) 하나 이상의 활성제,
(D) 하나 이상의 섬유 물질
을 포함하는 중합성 혼합물(pM)의 제조 방법으로서, 500　s-1 이상의 전단 속도로 압출기에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)를 배합하여 중합성 혼합물(pM)을 생성하는 것을 포함하는 중합성 혼합물(pM)의 제조 방법을 통해 달성된다.
본 발명에서 제조되는 중합성 혼합물(pM)는 저장되고, 이송되고, 취급될 수 있으며, 또한 폴리아미드(P)의 제조를 위한 후속 시점에서 사용될 수 있다. 또한, 중합성 혼합물(pM)의 중합은 예를 들면 RTM(반응 이동 성형)의 경우 또는 RIM(반응 사출 성형)의 경우에서와 같이 2개의 성분의 사용을 요구하는 임의의 복잡한 반응성 중합 과정을 요구하지 않는 것이 유리하다. 대신, 중합성 혼합물(pM)은 추가의 성분의 첨가 없이 중합될 수 있다. 본 발명의 중합성 혼합물(pM)은 따라서 즉시 사용가능하다. 중합성 혼합물(pM)의 중합을 통해 수득가능한 폴리아미드(P)는 또한 선행 기술에 기재된 폴리아미드보다 더 낮은 잔류 단량체 함량을 나타낸다.
본 발명에서 제조되는 중합성 혼합물(pM)로 제조되는 폴리아미드(P), 및 또한 이로 제조된 성형품은 또한 적어도 하나의 섬유 물질(성분(D))의 특히 균일한 분포를 나타내고, 이는 성형품의 보강 및 특히 양호한 기계적 안정성을 제공한다.
본 발명에서 제조되는 중합성 혼합물(pM)은 사출 성형 공정에 대해 특히 적합하고, 여기서 놀랍게도 중합성 혼합물(pM)에 포함되는 하나 이상의 섬유 물질(성분(D))에도 불구하고, 노즐은 사출 성형 공정 과정에서 폐색되지 않는다. 중합성 혼합물(pM)의 중합은 또한 특별하게 완전하며, 이는 수득되는 폴리아미드(P)의 낮은 잔류 단량체 함량을 야기한다.
본 발명의 방법은 하기에 보다 상세하게 설명된다.
본 발명의 방법은 성분(A) - 하나 이상의 락탐, (B) - 하나 이상의 촉매, (C) - 하나 이상의 활성제, 및 (D) - 하나 이상의 섬유 물질을 500　s-1 이상의 전단 속도로 압출기에서 배합한다.
본 발명의 목적을 위해, "배합"은 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 혼합을 의미한다.
성분(A), (B), (C) 및 (D)는 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 압출기에서 배합될 수 있다. 예로서, 성분(A), (B), (C) 및 (D)는 압출기로 함께 주입되어 그 내에서 배합될 수 있다. 동일하게는, 본 발명에서 성분(A), (B), (C) 및 (D) 중 단지 2개는 압출기로 초기에 주입되고, 서로 혼합(배합)되는 것이 가능하고 바람직하다. 아직 배합되지 않은 성분(A), (B), (C) 및 (D) 중 하나는 이후 압출기로 주입되고, 미리 배합된 성분과 배합된다. 마지막으로, 아직 배합되지 않은 성분(A), (B), (C) 및 (D)는 압출기로 주입되고, 미리 배합된 성분과 배합되어 중합성 혼합물(pM)을 생성한다. 또한, 성분(A), (B), (C) 및 (D) 중 2개가 압출기에서 배합되어 압출기로 주입되는 경우, 배합되지 않은 성분(A), (B), (C) 및 (D) 중 다른 2개는 미리 배합된 성분과 이들을 배합하여 중합성 혼합물(pM)을 생성하는 것이 가능하다. 이러한 구현예가 바람직하다.
예로서, 성분(A)는 초기에 압출기로 주입되어 성분(B)와 함께 배합된다. 성분(D)는 이후 첨가되어 성분(A) 및 (B)와 함께 배합된다. 마지막으로, 성분(C)는 추가의 성분(A)와 함께 임의로 첨가되어 압출기에 미리 존재하는 성분(A), (B), 및 (D)와 배합되어 중합성 혼합물(pM)을 생성한다.
동일하게는, 성분(A) 및 성분(C)를 압출기로 주입하여 그 안에서 이들을 배합하는 것이 가능하다. 성분(D)는 이후 첨가되어 압출기에 포함된 성분(A) 및 (C)와 배합된다. 마지막으로, 성분(B)는 추가의 성분(A)와 함께 임의로 압출기에 첨가되고, 압출기에 미리 존재하는 성분(A), (C), 및 (D)와 배합되어 중합성 혼합물(pM)을 생성한다.
성분(A)는 압출기에서 성분(D)와 초기에 배합되는 것이 특히 바람직하다. 성분 (B) 및 (C)는 임의로 추가의 성분(A)와 함께 이후 마찬가지로 함께 또는 연속하여 압출기로 주입되고, 압출기에 미리 포함된 성분(A) 및 (D)와 배합된다.
성분(B) 및 (C)가 압출기로 함께 주입되는 경우, 성분(B) 및 성분(C)는 각각 서로 별개로, 즉, 서로 공간적으로 분리되어 압출기로 주입되는 것이 바람직하다. 또한, 성분(B) 및 (C)는 각각 추가의 성분(A)와 함께 압출기로 주입되는 것이 바람직하다.
특히 바람직한 구현예에서, 압출기에서의 성분(A), (B), (C), 및 (D)의 배합은 하기 단계를 포함한다:
a) 압출기에의 성분(A) 및 (D)를 포함하는 제1 혼합물(M1)의 제공,
b) 압출기에서의 제1 혼합물(M1)에 성분(C)를 첨가하여 압출기에서 제2 혼합물(M2)의 생성,
c) 압출기에서의 제2 혼합물(M2)에 성분(B)를 첨가하여 압출기에서 중합성 혼합물(pM)의 생성.
따라서, 본 발명은 또한 압출기에서의 성분(A), (B), (C), 및 (D)의 배합은 하기 단계를 포함하는 공정을 제공한다:
a) 압출기에의 성분(A) 및 (D)를 포함하는 제1 혼합물(M1)의 제공,
b) 압출기에서의 제1 혼합물(M1)에 성분(C)를 첨가하여 압출기에서 제2 혼합물(M2)의 생성,
c) 압출기에서의 제2 혼합물(M2)에 성분(B)를 첨가하여 압출기에서 중합성 혼합물(pM)의 생성.
본 발명에서 단계 b) 및 c)가 동시에 실시되는 것이 보다 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한 단계 b) 및 c)가 동시에 실시되는 공정을 제공한다.
단계 b) 및 c)가 동시에 실시되는 경우에 제2 혼합물(M2)는 단지 짧은 기간 동안 중간체로서 형성되는 것은 자명한 것이다. 따라서, 단계 b) 및 c)가 동시에 실시되는 경우에, 성분(C) 및 성분(B)는 압출기에서의 제1 혼합물(M1)에 동시에 첨가되어 압출기에서 중합성 혼합물(pM)을 생성하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한 단계 b) 및 c)가 동시에 실시되며, 성분(B) 및 성분(C)가 압출기에서의 제1 혼합물(M1)에 첨가되어 중합성 혼합물(pM)을 생성하는 공정을 제공한다.
또한, 본 발명에서 단계 b)에서 성분(C)가 추가의 성분(A)와 함께 제1 혼합물(M1)으로 첨가되고, 및/또는 단계 c)에서 성분(B)가 추가의 성분(A)와 함께 제2 혼합물(M2)로 첨가되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한 단계 b)에서 성분(C)가 추가의 성분(A)와 함께 제1 혼합물(M1)으로 첨가되어 압출기에서 제2 혼합물(M2)를 생성하고 및/또는 단계 c)에서 성분(B)가 추가의 성분(A)와 함께 제2 혼합물(M2)로 첨가되어 중합성 혼합물(pM)을 생성하는 공정을 제공한다.
제1 혼합물(M1)은 단계 a)에서 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 제공된다. 예로서 성분(A)는 압출기로 초기에 주입되고, 성분(D)가 이후 주입될 수 있다. 성분(A) 및 (D)는 이후 배합되어 제1 혼합물(M1)을 생성한다.
바람직한 구현예에서, 성분(C)는 이후 제1 혼합물(M1)에 첨가된다. 제1 혼합물(M1)은 이후 성분(C)와 배합되어 제2 혼합물(M2)를 생성한다. 바람직한 구현예에서, 성분(B)는 이후 제2 혼합물(M2)에 첨가되고, 성분(B)는 이후 제2 혼합물(M2)와 배합되어 중합성 혼합물(pM)을 생성한다.
단계 a)는 임의의 원하는 온도로 실시될 수 있고, 단, 성분(A)는 압출기에서 우세한 조건 하에 액체이다.
예로서, 단계 a)는 105 내지 220℃의 범위의 압출기의 자켓 온도로, 바람직하게는 110 내지 180℃의 범위의 압출기의 자켓 온도로, 특히 바람직하게는 115 내지 175℃의 범위의 압출기의 자켓 온도로 실시될 수 있다.
본 발명의 목적을 위해 "액체"는 성분(A)가 압출기 내에서 이송될 수 있는 것을 의미한다.
"압출기의 자켓 온도"는 압출기의 자켓의 온도를 의미한다. 따라서, 압출기의 자켓 온도는 압출기 배럴의 외벽의 온도이다.
압출기의 자켓 온도는 압출기에서의 성분의 온도보다 더 높을 수 있고, 동일하게 압출기의 자켓 온도가 압출기에서 성분의 온도보다 더 낮을 수 있다. 예로서, 성분이 가열되는 경우에 압출기의 자켓 온도는 초기에 압출기에서의 성분의 온도보다 더 높을 수 있다. 압출기에서의 성분이 냉각되는 경우, 압출기의 자켓 온도는 압출기에서의 성분의 온도보다 더 낮을 수 있다.
압출기가 본 발명의 방법 과정에서 가열되거나 또는 냉각되는 것은 통상적인 것이다. 압출기의 가열 및 냉각은 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 달성될 수 있다. 압출기기 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 배합 과정에서 생긴 마찰열을 통해 가열되는 것은 통상적인 것이다. 압출기는 예를 들면 압출기 배럴 내에서의 액체의 순환을 통해 외부에서 가열되는 것이 가능하다. 이러한 액체는 또한 압출기의 냉각을 위해 사용될 수 있다. 이러한 방법은 그 자체가 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다.
단계 b)는 마찬가지로 성분(A)가 압출기에서 우세한 조건 하에 액체인 임의의 원하는 온도에서 실시될 수 있다. 단계 b)가 20 내지 <　105℃의 범위의 압출기의 자켓 온도로, 바람직하게는 30 내지 102℃의 범위, 특히 바람직하게는 35 내지 100℃의 범위의 압출기에서의 자켓 온도로 실시되는 것이 바람직하다.
단계 c)에서, 성분(A)가 미리 부분적으로 중합되어 폴리아미드(P)를 생성할 수 있다. 단계 c)에서 성분(A)의 중합의 맥락에서, 성분(A)의 중합은 성분(A)의 올리고머의 형성을 포함하는 것으로 정의된다. 이러한 반응은 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다.
단계 c)는 단계 c) 이후에 성분(A)가 본질적으로 미중합된 형태로 존재하는 방식으로 실시되는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적을 위해, 각 경우에서 사용되는 성분(A)의 총량 기준으로 "본질적으로 미중합된 형태"는 성분(A)의 50% 이하, 바람직하게는 20% 이하, 특히 바람직하게는 5% 이하가 중합된 형태로 존재하는 것을 의미한다.
단계 c)는 마찬가지로 성분(A)가 압출기에서의 조건 하에 액체이고, 성분(A)가 본질적으로 미중합된 형태로 존재하는 임의의 원하는 온도로 실시될 수 있다.
단계 c) 과정에서 압출기의 자켓 온도가 20 내지 <　105℃의 범위, 바람직하게는 30 내지 102℃의 범위, 특히 바람직하게는 35 내지 100℃의 범위인 것이 통상적이다.
단계 c)에서 수득되는 중합성 혼합물(pM)은 일반적으로 단계 c) 이후 압출기로부터 수거된다. 중합성 혼합물(pM)은 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 압출기로부터 수거될 수 있다. 단계 c) 이후 중합성 혼합물(pM)은 펠렛화되어 펠렛화된 중합성 혼합물(pM)을 생성하는 것이 바람직하다(단계 d).
따라서, 본 발명은 또한 하기 단계가 단계 c) 이후 실시되는 공정을 제공한다:
d) 펠렛화된 중합성 혼합물(pM)을 생성하기 위한 단계 c)에서 수득되는 중합성 혼합물(pM)의 펠렛화.
중합성 혼합물(pM)의 펠렛화를 위한 공정은 그 자체가 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다. 예로서, 중합성 혼합물(pM)은 컨베이어 벨트 상에서 냉각되고, 이후 펠렛화된다. 이는 또한 압출기로부터 수거시 중합성 혼합물(pM)이 펠렛화된 중합성 혼합물(gpM)로서 펠렛의 형태로 직접적으로 수득되는 것이 가능하다. 이러한 구현예에서, 임의의 추가의 펠렛화에 대한 요건은 없다.
단계 c)에서의 제2 혼합물(M2)에의 성분(B)의 첨가와 압출기로부터 중합성 혼합물(pM)의 수거 사이의 흐른 시간은 보통 10분 이하, 바람직하게는 5분 이하, 특히 바람직하게는 1분 이하이다.
단계 c)에서 수득한 중합성 혼합물(pM)이 단계 d)에서 펠렛화되어 펠렛화된 중합성 혼합물(gpM)을 생성하는 경우에, 단계 c)에서의 성분(B)의 첨가와 단계 d)에서의 펠렛화된 중합성 혼합물(gpM)을 수득하는 것 사이에 흐른 시간은 바람직하게는 10분 이하, 특히 바람직하게는 5분 이하, 가장 바람직하게는 1분 이하이다.
따라서, 본 발명은 또한 단계 c)에서의 성분(B)의 첨가와 단계 d)에서의 펠렛화된 중합성 혼합물(gpM)을 수득하는 것 사이에 흐른 시간이 10분 이하인 공정을 제공한다.
본 발명에서 압출기의 전단 속도는 500 s-1 이상, 바람직하게는 800 s-1 이상, 특히 바람직하게는 1000 s-1 이상이다.
압출기의 전단 속도는 예로서 500 내지 25 000 s-1의 범위, 바람직하게는 800 내지 25 000 s-1의 범위, 특히 바람직하게는 1000 내지 25 000 s-1의 범위이다.
압출기의 전단 속도는 하기 식을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00001
상기 식에서,
S는 전단 속도이고,
d는 압출기 스크류의 직경이고,
N은 압출기 스크류의 회전 속도이고,
Δ는 스크류의 외벽과 압출기의 내벽 사이의 간격의 너비이다.
스크류의 직경(d)는 보통 10 내지 300 mm의 범위, 바람직하게는 20 내지 200 mm의 범위, 특히 바람직하게는 50 내지 100 mm의 범위이다.
스크류의 회전 속도(N)는 예로서 50 내지 2000 rpm(분당회전수)의 범위, 바람직하게는 80 내지 1500 rpm의 범위, 특히 바람직하게는 100 내지 1200 rpm의 범위이다.
간격의 너비(Δ)는 보통 10 내지 500 μm의 범위, 바람직하게는 50 내지 250 μm의 범위, 특히 바람직하게는 100 내지 200 μm의 범위이다.
포함되는 성분에 대해 압출기에 의해 가해지는 전단 속도(σ)는 압출기의 전단 속도(S) 및 압출기에 포함되는 성분의 점도(η)의 곱으로부터 얻어진다:
Figure pct00002
압출기에 포함되는 성분의 점도(η)는 보통 전단 속도 100 s-1 및 온도 100℃에서 전단-응력 조절된 회전 점도계에 의해 측정되는 2 내지 1000 mPas의 범위, 바람직하게는 5 내지 500 mPas의 범위, 특히 바람직하게는 10 내지 300 mPas의 범위이다.
따라서, 전단 속도(σ)는 예로서 2.5 내지 12 500 Pa의 범위, 바람직하게는 4 내지 12 500 Pa의 범위, 특히 바람직하게는 5 내지 12 500 Pa의 범위이다.
적합한 압출기는 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 압출기, 예를 들면, 1축 압출기 또는 2축 압출기이다. 본 발명에서 2축 압출기가 바람직하다. 1축 압출기 및 2축 압출기는 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다.
압출기는 바람직하게는 2개 이상의 섹션을 포함한다.
특히 바람직하게는 압출기는 적어도 하기 섹션을 포함한다:
(I) 제1 섹션,
(II) 제2 섹션, 및
(III) 제3 섹션.
압출기의 개개의 섹션은 이러한 섹션에 포함된 성분(A), (B), (C) 및 (D) 및 또한 임의로 성분(E)의 농도에서 차이가 있다.
따라서, 본 발명은 압출기의 제1 섹션(I)에서의 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 농도가 압출기의 제2 섹션(II) 및 제3 섹션(III)에서의 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 농도와 상이하고, 압출기의 제2 섹션(II)에서의 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 농도는 압출기의 제3 섹션(III)에서의 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 농도와 상이한 공정을 제공한다.
또한, 섹션은 예로서 압출기의 각각의 섹션에서 우세한 온도 범위에서 상이할 수 있고, 또한 임의로 압출기의 각각의 섹션에서의 우세한 압력 범위에서 상이할 수 있다.
예로서, 제1 온도(T1)은 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서, "제1 온도(T1)"은 제1 섹션(I)에서 전체 제1 섹션(I)에 걸쳐 동등한(일정한) 정확하게 하나의 우세한 제1 온도(T1)가 존재할 수 있는 것을 의미하고; 동일하게, 압출기의 우세한 2개 이상의 제1 온도(T1)가 존재할 수 있다. 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세한 2개 이상의 제1 온도(T1)가 존재하는 경우, 제1 섹션(I)에서 우세한 온도 구배가 존재하고, 제1 온도(T1)는 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 것이 가능하다. 동일하게, 일정한 제1 온도(T1)의 영역은 제1 온도가 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 영역과 번갈아 존재하는 것이 가능하다. 게다가, 또한 온도는 일정한 제1 온도(T1)의 영역들 사이에서 갑자기 변화하는 것이 가능하다.
제1 온도(T1)는 20 내지 70℃의 범위, 특히 바람직하게는 25 내지 50℃의 범위, 특히 바람직하게는 30 내지 40℃의 범위이다.
제2 온도(T2)는 압출기의 제2 섹션(II)에서 우세할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서, "제2 온도(T2)"는 제2 섹션(II)에서 전체 제2 섹션(II)에 걸쳐 동일한(일정한) 정확하게 하나의 우세한 제2 온도(T2)가 존재할 수 있는 것을 의미하고; 동일하게, 압출기의 제2 섹션(II)에서 우세한 2개 이상의 제2 온도(T2)가 존재할 수 있다. 압출기의 제2 섹션(II)에서 우세한 2개 이상의 제2 온도(T2)가 존재하는 경우, 제2 섹션(II)에서 우세한 온도 구배가 존재하고, 제2 온도(T2)는 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 것이 가능하다. 동일하게, 일정한 제2 온도(T2)의 영역은 제2 온도(T2)가 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 영역과 번갈아 존재하는 것이 가능하다. 게다가, 또한 온도는 일정한 제2 온도(T2)의 영역들 사이에서 갑자기 변화하는 것이 가능하다.
제2 온도(T2)는 바람직하게는 105 내지 220℃의 범위, 특히 바람직하게는 110 내지 180℃의 범위, 특히 바람직하게는 115 내지 175℃의 범위이다.
압출기의 제3 섹션(III)에서 예로서 우세한 제3 온도(T3)가 존재한다. 본 발명의 목적을 위해, "제3 온도(T3)"는 제3 섹션(III)에서 전체 제3 섹션(III)에 걸쳐 동등한(일정한) 정확하게 하나의 우세한 제3 온도(T3)가 존재할 수 있는 것을 의미하고; 동일하게, 압출기의 제3 섹션(III)에서 우세한 2개 이상의 제3 온도(T3)가 존재할 수 있다. 압출기의 제3 섹션(III)에서 우세한 2개 이상의 제3 온도(T3)가 존재하는 경우, 제3 섹션(III)에서 우세한 온도 구배가 존재하고, 제3 온도(T3)는 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 것이 가능하다. 동일하게, 일정한 제3 온도(T3)의 영역은 제3 온도(T3)가 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 영역과 번갈아 존재하는 것이 가능하다. 게다가, 또한 온도는 일정한 제3 온도(T3)의 영역들 사이에서 갑자기 변화하는 것이 가능하다.
제3 온도(T3)는 바람직하게는 20 내지 <105℃, 특히 바람직하게는 30 내지 102℃의 범위, 특히 바람직하게는 35 내지 100℃의 범위이다.
제2 온도(T2)는 제1 온도(T1) 및 제3 온도(T3)와 상이한 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 제2 온도(T2)가 제1 온도(T1)와 상이하고, 제2 온도(T2)가 제3 온도(T3)와 상이한 공정을 포함한다.
압출기는 적어도 하기 섹션을 포함하는 것이 바람직하다:
(I) 제1 섹션,
(II) 제2 섹션, 및
(III) 제3 섹션,
여기서 제1 온도(T1)은 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세하고, 제2 온도(T2)는 제2 섹션(II)에서 우세하고, 제3 온도(T3)는 제3 섹션(III)에서 우세하고, 제2 온도(T2)는 105 내지 220℃의 범위이다.
따라서, 본 발명은 또한 압출기가 적어도 하기 섹션을 포함하는 공정을 제공한다:
(I) 제1 섹션,
(II) 제2 섹션, 및
(III) 제3 섹션,
제1 온도(T1)은 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세하고, 제2 온도(T2)는 제2 섹션(II)에서 우세하고, 제3 온도(T3)는 제3 섹션(III)에서 우세하고, 제2 온도(T2)는 105 내지 220℃의 범위이다.
또한, 20 내지 70℃의 범위의 제1 온도(T1)은 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세하고 및/또는 20 내지 <105℃의 범위의 제3 온도(T3)는 압출기의 제3 섹션(III)에서 우세한 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세한 20 내지 70℃의 범위의 제1 온도(T1) 및/또는 압출기의 제3 섹션(III)에서 우세한 20 내지 <105℃의 범위의 제3 온도(T3)가 존재하는 공정을 제공한다.
표현 제1 온도(T1), 제2 온도(T2), 및 제3 온도(T3)는 각각 개별적으로 각 섹션에서의 압출기의 자켓 온도를 의미한다. 따라서, 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세한 제1 온도(T1)는 또한 압출기의 제1 자켓 온도로 지칭된다. 표현 "제1 온도(T1)" 및 "제1 자켓 온도"는 본 발명의 목적을 위한 동의어로서 사용되고, 이에 따라 동일한 의미를 가진다. 따라서, 압출기의 제2 섹션(II)에서 우세한 제2 온도(T2)는 또한 압출기의 제2 자켓 온도로 지칭된다. 용어 "제2 온도(T2)" 및 "제2 자켓 온도"는 따라서 본 발명의 목적을 위한 동의어로서 사용되고, 이에 따라 동일한 의미를 가진다. 따라서, 압출기의 제3 섹션(III)에서 우세한 제3 온도(T3)는 또한 압출기의 제3 자켓 온도로 지칭된다. 용어 "제3 온도(T3)" 및 "제3 자켓 온도"는 따라서 본 발명의 목적을 위한 동의어로서 사용되고, 이에 따라 동일한 의미를 가진다.
압출기의 자켓 온도와 관련한 상기 설명은 제1 자켓 온도, 제2 자켓 온도, 및 제3 자켓 온도의 결정에 상응하게 적용된다.
압출기의 각각의 섹션은 또한 하나 이상의 구간을 포함한다.
본 발명의 목적을 위한, "하나 이상의 구간"은 정확하게 하나의 구간 또는 2개 이상의 구간을 의미한다.
압출기의 섹션이 정확하게 하나의 구간을 포함하는 경우, 압출기의 섹션은 구간에 해당한다.
구간은 예로서 구간 내의 온도, 구간 내의 압력, 및/또는 구간 내에 포함된 구성요소에 있어서 상이하다.
또한, 구간은 포함되는 구성요소의 길이에 있어서 상이할 수 있다.
표현 "포함되는 구성요소"는 예로서 이송 구성요소, 흐름-제한 구성요소, 혼합 구성요소, 및 혼련 구성요소를 의미한다. 압출기에 포함될 수 있는 적합한 이송 구성요소, 흐름-제한 구성요소, 혼합 구성요소, 및 혼련 구성요소는 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다.
이송 구성요소는 압출기 내에 포함되는 성분의 전진 이송을 위한 역할을 한다. 이송 구성요소를 통해 압출기에서의 성분에 작용하는 전단 속도는 혼합 구성요소 또는 혼련 구성요소를 통해 압출기에서의 성분에 작용하는 전단 속도보다 더 작다. 적합한 이송 구송요소는 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있고, 예로서 스크류 이송 구성요소이다.
혼합 구성요소는 압출기에 포함되는 개개의 성분을 혼합하기 위한 역할을 한다. 혼합 구성요소를 통한 압출기에서의 성분에 대해 작용하는 전단 속도는 보통 혼련 구성요소를 통해 성분에 작용하는 전단 속도보다 더 작다. 적합한 혼합 구성요소는 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있고, 예로서 톱니 혼합 구성요소 또는 스크류 혼합 구성요소이다.
혼련 구성요소는 마찬가지로 압출기에 포함되는 개개의 성분의 혼합을 위한 역할을 한다. 동시에, 이는 예로서 성분(D)를 분쇄한다. 혼련 구성요소를 통한 압출기에서의 성분에 작용하는 전단 속도는 혼합 구성요소 및 이송 구성요소를 통해 성분에 작용하는 전단 속도보다 보통 더 높다. 적합한 혼련 구성요소는 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있고, 예로서 혼련 스크류 또는 혼련 블록, 예를 들면 디스크 혼련 블록(disk kneading block) 또는 숄더 혼련 블록(shoulder kneading block)이다.
흐름-제한 구성요소(flow-restricting element)는 역이송 효과(reverse-conveying effect)를 가지는 점에서 이송 구성요소와 다르고, 이에 따라 압출기에 포함되는 성분의 흐름을 제한한다. 보통 사용되는 흐름-제한 구성요소는 이송의 이의 방향이 압출기에서의 수송의 방향과 반대가 되는 방식으로 설치되는 이송 구성요소이다.
이송 구성요소를 포함하는 구간은 또한 "이송 구간"으로 지칭된다. 흐름-제한 구성요소를 포함하는 구간은 "흐름-제한 구간"으로 지칭된다. 혼합 구성요소를 포함하는 구간은 또한 "혼합 구간"으로 지칭되고, 혼련 구성요소를 포함하는 구간은 또한 "혼련 구간"으로 지칭된다.
일 구현예에서, 압출기는 1 내지 20개의 이송 구간, 1 내지 10개의 흐름-제한 구간, 1 내지 10개의 혼합 구간, 및 1 내지 10개의 혼련 구간, 바람직하게는 2 내지 15개의 이송 구간, 1 내지 8개의 흐름-제한 구간, 1 내지 5개의 혼합 구간, 및 2 내지 10개의 혼련 구간, 특히 바람직하게는 5 내지 13개의 이송 구간, 1 내지 5개의 흐름-제한 구간, 1 내지 3개의 혼합 구간, 및 3 내지 7개의 혼련 구간을 포함한다.
예로서, 압출기의 제1 섹션(I)은 바람직하게는 1 내지 5개의 이송 구간 및 임의로 1 내지 3개의 혼합 구간, 특히 바람직하게는 1 내지 3개의 이송 구간 및 임의로 하나의 혼합 구간, 특히 바람직하게는 정확하게 하나의 이송 구간을 포함한다.
동일하게, 압출기의 제2 섹션(II)는 바람직하게는 2 내지 10개의 혼련 구간 및 1 내지 10개의 이송 구간, 바람직하게는 2 내지 8개의 혼련 구간 및 1 내지 8개의 이송 구간, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 혼련 구간 및 1 내지 4개의 이송 구간을 포함한다.
압출기의 제3 섹션(III)은 바람직하게는 1 내지 5개의 혼합 구간, 1 내지 5개의 혼련 구간, 2 내지 10개의 이송 구간, 및 1 내지 5개의 흐름-제한 구간, 바람직하게는 1 내지 4개의 혼합 구간, 1 내지 3개의 혼련 구간, 2 내지 8개의 이송 구간, 및 1 내지 4개의 흐름-제한 구간, 특히 바람직하게는 1 내지 3개의 혼합 구간, 1 내지 2개의 혼련 구간, 2 내지 5개의 이송 구간, 및 1 내지 3개의 흐름-제한 구간을 포함한다.
따라서, 본 발명은 압출기의 제2 섹션(II)이 2 내지 10개의 혼련 구간 및 1 내지 10개의 이송 구간을 포함하고 및/또는 압출기의 제3 섹션(III)이 1 내지 5개의 혼합 구간, 1 내지 5개의 혼련 구간, 2 내지 10개의 이송 구간, 및 1 내지 5개의 흐름-제한 구간을 포함하는 공정을 제공한다.
하나 이상의 이송 구간은 항상 하나 이상의 혼합 구간, 또는 하나 이상의 혼련 구간, 또는 하나 이상의 흐름-제한 구간이 뒤따르는 것이 보통이다.
이송 구간은 항상 정확하게 하나의 혼합 구간, 또는 정확하게 하나의 혼련 구간, 또는 정확하게 하나의 흐름-제한 구간이 뒤따르는 것이 보통이다.
본 발명에서 압출기는 중합성 혼합물(pM)의 제거 지점 바로 앞에서, 바람직하게는 중합성 혼합물(pM)의 제거를 위한 다이 바로 앞에서 혼합 구간을 포함하는 것이 바람직하다. 압출기는 중합성 혼합물(pM)의 제거 지점 바로 앞에서, 바람직하게는 중합성 혼합물(pM)의 제거를 위한 다이 바로 앞에서 스크류 구성에서 하나 이상의 톱니-디스크 구성요소(toothed-disk element)를 갖는 혼합 구간을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
"하나 이상의 톱니-디스크 구성요소"는 본 발명의 목적을 위해 정확하게 하나의 톱니-디스크 구성요소 또는 2개 이상의 톱니-디스크 구성요소를 의미한다. 2개 이상의 톱니-디스크 구성요소가 주어지는 것이 바람직하고, 2 내지 5개의 톱니-디스크 구성요소가 주어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 바람직한 일 구현예에서, 제1 혼합물(M1)은 성분(A)가 압출기로 주입되는 단계 a)에 제공된다. 성분(A)가 압출기로 주입되는 경우에, 이는 본 발명의 당업자에게 공지된 임의의 형태로, 예를 들면, 펠렛 또는 분말의 형태, 또는 액체 형태일 수 있다.
성분(A)가 고체 형태, 즉, 예로서 펠렛으로서 압출기로 주입되는 경우에, 이는 이후 보통 우선 압출기에서 액화되고, 하나 이상의 이송 구간으로, 바람직하게는 정확하게 하나의 이송 구간으로 주입된다. 이러한 하나 이상의 이송 구간은 바람직하게는 하나 이상의 혼련 구간, 특히 바람직하게는 정확하게 하나의 혼련 구간이 뒤따르고, 여기서 성분(D)가 첨가된다. 성분(D)가 첨가되는 하나 이상의 혼련 구간, 바람직하게는 정확하게 하나의 혼련 구간은 보통 하나 이상의 추가의 이송 구간 및 하나 이상의 추가의 혼련 구간, 바람직하게는 2 내지 10개의 혼련 구간 및 1 내지 10개의 이송 구간이 뒤따른다. 이러한 2 내지 10개의 혼련 구간 및 1 내지 10개의 이송 구간은 바람직하게는 혼련 구간이 이송 구간에 뒤따르고, 이송 구간이 혼련 구간에 뒤따르는 방식으로 번갈아 존재한다. 이러한 경우, 성분(A)는 이후 성분(D)와 배합되어 제1 혼합물(M1)을 생성한다. 이는 본 발명의 공정의 바람직한 구현예의 단계 a)에 해당한다.
다른 혼련 구간에서, 성분(B) 및 (C)가 이후 첨가된다. 이러한 혼련 구간은 보통 하나 이상의 이송 구간 및 하나 이상의 혼련 구간, 및 또한 임의로 하나 이상의 흐름-제한 구간 및 하나 이상의 혼합 구간이 뒤따르고, 이에서 성분(B) 및 (C)가 제1 혼합물(M1)과 배합되어 중합성 혼합물(pM)을 생성한다. 이는 본 발명의 공정의 특히 바람직한 구현예의 단계 b) 및 c)의 동시 실시에 해당한다.
이러한 구현예에서, 예로서 압출기의 제1 섹션은 압출기가 성분(A)를 포함하는 섹션이다. 제2 섹션(II)은 압출기로의 성분(D)의 첨가로 시작한다. 제3 섹션(III)은 압출기로의 성분(B) 및(C)의 첨가로 시작한다.
다른 바람직한 구현예에서, 제1 부분의 성분(A)는 초기에 압출기로 주입된다. 이러한 주입은 상응하게 성분(A)의 주입과 관련된 상기 설명 및 선호사항에 적용된다. 성분(D)는 이후 혼련 구간에 첨가된다. 성분(D)가 첨가되는 이러한 혼련 구간은 바람직하게는 하나 이상의 이송 구간 및 하나 이상의 혼련 구간이 뒤따르고; 이에서, 제1 부분의 성분(A)는 성분(D)와 배합되어 성분(D) 및 제1 부분의 성분(A)를 포함하는 제1 혼합물(M1)을 생성한다. 하나 이상의 이송 구간 및 하나 이상의 혼련 구간은 상응하게 상기 설명 및 선호사항에 적용된다. 이러한 단계는 마찬가지로 본 발명의 바람직한 공정의 단계 a)에 해당한다.
추가의 혼련 구간에서, 제2 부분의 성분(A)가 이후 성분(B)와 함께 첨가되고, 제3 부분의 성분(A)는 이후 성분(C)와 함께 첨가된다. 이러한 혼련 구간은 보통 하나 이상의 이송 구간 및 하나 이상의 혼련 구간, 또한 임의로 하나 이상의 흐름-제한 구간 및 하나 이상의 혼합 구간이 뒤따르고, 이에서 제2 부분의 성분(A), 제3 부분의 성분(A), 및 또한 성분 (B) 및 (C)는 제1 혼합물(M1)과 함께 배합되어 중합성 혼합물(pM)을 생성한다. 이러한 단계는 본 발명의 공정의 특히 바람직한 구현예에서 단계 b) 및 c)의 동시 실시에 해당한다.
이러한 구현예가 바람직하다. 이러한 구현예에서, 예로서 압출기의 제1 섹션(I)은 압출기가 제1 부분의 성분(A)를 포함하는 섹션이다. 제2 섹션(II)은 압출기로의 성분(D)의 첨가로 시작된다. 제3 섹션(III)은 압출기로의 제2 부분의 성분(A) 및 제3 부분의 성분(A), 및 또한 성분(B) 및 (C)의 첨가로 시작된다.
압출기의 제1 섹션(I)에서, 압출기는 따라서 성분(A)를 포함한다. 압출기의 제2 섹션(II)에서 압출기는 성분(A) 및 (D)를 포함하고, 압출기의 제3 섹션(III)에서, 압출기는 성분(A), (B), (C) 및 (D)를 포함한다. 하기 하단에 기재된 임의의 성분(E), 하나 이상의 증점제가 또한 압출기의 섹션에 첨가되는 경우, 이러한 섹션은 또한 이의 다운스트림 섹션에서와 같이 상기 성분을 포함하는 것은 자명한 것이다.
압출기에서 배합되는 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 정량적 비율은 보통 제조되는 중합성 혼합물(pM)에 포함되는 것으로 의도되는 것과 동일하다. 예를 들면, 각 경우에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 중량 백분율의 합을 기준으로 28.5 내지 90 중량%의 성분(A), 1 내지 20 중량%의 성분(B), 0.5 내지 10 중량%의 성분(C) 및 8.5 내지 70 중량%의 성분(D)가 압출기에서 배합된다.
각 경우에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 중량 백분율의 합을 기준으로 37 내지 80 중량%의 성분(A), 2 내지 10 중량%의 성분(B), 1 내지 5 중량%의 성분(C) 및 17 내지 60 중량%의 성분(D)가 압출기에서 배합되는 것이 바람직하다.
각 경우에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 중량 백분율의 합을 기준으로 45.5 내지 70 중량%의 성분(A), 3 내지 6 중량%의 성분(B), 1.5 내지 3 중량%의 성분(C) 및 25.5 내지 50 중량%의 성분(D)가 압출기에서 배합되는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 제1 부분의 성분(A)가 압출기로 초기에 주입되고, 이후 성분(D)가 주입되고, 이후 제2 및 제3 부분의 성분(A)가 성분(B) 및 (C)와 함께 주입되는 경우, 각 경우에서 압출기로 주입되는 성분(A)의 총량 기준으로 제1 부분의 성분(A)로서, 20 내지 80%의 성분(A)를 주입하고, 제2 및 제3 부분의 성분(A)로서 총 80 내지 20%의 성분(A)를 주입하는 것이 바람직하다. 각 경우에서 압출기로 주입되는 성분(A)의 총량 기준으로 제1 부분의 성분(A)로서, 40 내지 60%의 성분(A)를 주입하고, 제2 및 제3 부분의 성분(A)로서 총 60 내지 40%의 성분(A)를 주입하는 것이 특히 바람직하다.
압출기에서 배합될 수 있는 성분(A), (B), (C) 및 (D) 및 적절한 경우 (E), 및 또한 적절한 경우 기타 성분은 상응하게 중합성 혼합물(pM)에 포함되는 성분(A), (B), (C) 및 (D) 및 적절한 경우 (E), 및 또한 적절한 경우 기타 성분에 대한 하기 제공되는 설명 및 선호사항에 적용된다.
중합성 혼합물(pM)
본 발명에서, 본 발명의 공정에 의해 수득되는 중합성 혼합물(pM)은 성분(A) - 하나 이상의 락탐, (B) - 하나 이상의 촉매, (C) - 하나 이상의 활성제, 및 (D) - 하나 이상의 섬유 물질을 포함한다.
예로서, 중합성 혼합물(pM)은 각 경우에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 중량 백분율의 합을 기준으로, 바람직하게는 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 28.5 내지 90 중량%의 성분(A), 1 내지 20 중량%의 성분(B), 0.5 내지 10 중량%의 성분(C) 및 8.5 내지 70 중량%의 성분(D)를 포함한다.
중합성 혼합물(pM)은 각 경우에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 중량 백분율의 합을 기준으로, 바람직하게는 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 37 내지 80 중량%의 성분(A), 2 내지 10 중량%의 성분(B), 1 내지 5 중량%의 성분(C) 및 17 내지 60 중량%의 성분(D)를 포함하는 것이 바람직하다.
중합성 혼합물(pM)은 각 경우에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 중량 백분율의 합을 기준으로, 바람직하게는 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 45.5 내지 70 중량%의 성분(A), 3 내지 6 중량%의 성분(B), 1.5 내지 3 중량%의 성분(C) 및 25.5 내지 50 중량%의 성분(D)를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한, 중합성 혼합물(pM)이 각 경우에서 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 28.5 내지 90 중량%의 성분(A), 1 내지 20 중량%의 성분(B), 0.5 내지 10 중량%의 성분(C) 및 8.5 내지 70 중량%의 성분(D)를 포함하는 공정을 제공한다.
바람직한 구현예에서, 중합성 혼합물(pM)은 또한 성분(E) - 하나 이상의 증점제를 포함한다. 증점제 그 자체는 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다. 성분(E)는 열가소성 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리페닐 에테르, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 및 나노충전재로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
적합한 나노충전재의 예는 실리케이트, 그래핀, 및 탄소 나노튜브이다.
따라서, 본 발명은 또한 중합성 혼합물(pM)이 또한 성분(E), 하나 이상의 증점제를 포함하고, 성분(E)는 열가소성 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리페닐 에테르, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 및 나노충전재로 이루어진 군으로부터 선택되는 공정을 제공한다.
중합성 혼합물(pM)은 예로서 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 20 중량%의 성분(E)를 포함한다.
중합성 혼합물은 또한 기타 성분을 포함할 수 있다. 이러한 기타 성분은 그 자체가 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있고, 예로서, 안정제, 염료, 대전방지제, 충전재 오일, 표면개선제, 건조제, 금형 이형제, 기타 이형제, 항산화제, 광안정제, PVC 안정제, 윤활제, 난연제, 발포제, 충격 보강제, 및 조핵제이다.
중합성 혼합물(pM)은 예로서 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 7 중량%, 특히 바람직하게는 0.3 내지 5 중량%의 기타 성분을 포함한다.
중합성 혼합물(pM)에 임의로 포함되는 기타 성분 및 또한 임의로 성분(E)는 보통 마찬가지로 압출기에서 중합성 혼합물(pM)의 제조를 위한 성분(A), (B), (C) 및 (D)와 함께 배합된다.
게다가, 중합성 혼합물(pM)은 또한 미리 중합된 성분(A)를 포함할 수 있다. 중합성 혼합물(pM)이 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 50 중량% 이하, 바람직하게는 20 중량% 이하, 특히 바람직하게는 5 중량% 이하의 중합된 성분(A)를 포함하는 것은 통상적인 것이다.
중합된 성분(A)는 압출기에서 성분(A), (B), (C), 및 (D)와 배합되지 않으나, 대신 상기 기재된 바와 같이 압출기에서, 특히 단계 c) 과정에서 성분(A)의 중합을 통해 형성될 수 있는 것은 자명한 것이다.
중합성 혼합물(pM)에 포함되는 성분(A), (B), (C), 및 (D)의 중량 백분율의 합은 보통 100%이다. 중합성 혼합물(pM)이 기타 성분 및 또한 임의로 성분(E), 및 중합된 성분(A)를 포함하는 경우, 성분(A), (B), (C), 및 (D), 및 또한 임의로 포함되는 기타 성분, 성분(E), 및 중합된 성분(A)의 중량 백분율의 합은 보통 100%인 것은 자명한 것이다.
중합성 혼합물(pM)은 성분(A), (B), (C), 및 또한 임의로 (E)에 분산된 성분(D)를 포함한다. 성분(D)는 따라서 "분산상"으로 지칭되고, 성분(A), (B), (C) 및 또한 적절한 경우 (E)는 또한 "연속상"으로 지칭된다.
성분(D)가 없는 중합성 혼합물(pM)에 존재하는 연속상, 즉, 성분(A), (B), (C), 및 또한 적절한 경우 (E)의 점도는 예로서 100 s-1의 전단 속도 및 온도 100℃에서 전단-응력-조절된 회전 점도계로 측정된 2 내지 1000 mPas의 범위, 바람직하게는 5 내지 500 mPas의 범위, 특히 바람직하게는 10 내지 300 mPas의 범위이다.
게다가 본 발명은 본 발명의 공정을 통해 수득가능한 중합성 혼합물(pM)을 제공한다.
본 발명의 공정을 통해 수득가능한 중합성 혼합물(pM)은 상응하게 본 발명의 공정과 관련된 상기 설명 및 선호사항에 가해진다.
중합성 혼합물(pM)에 포함되는 성분(A), (B), (C), 및 (D)는 하기 상세하게 설명된다.
성분(A): 락탐
본 발명에서의 성분(A)은 하나 이상의 락탐이다.
용어 "성분(A)" 및 "하나 이상의 락탐"은 본 발명에서 동의어로서 사용되고, 이에 따라 동일한 의미를 가진다.
본 발명에서 "락탐"은 고리에서의 4 내지 12개, 바람직하게는 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 환식 아미드를 의미한다.
따라서, 본 발명은 또한 성분(A)가 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 락탐을 포함하는 공정을 제공하다.
적합한 락탐의 예는 4-아미노부타노락탐(γ-락탐; γ-부티로락탐; 피롤리돈), 5-아미노펜타노락탐(δ-락탐; δ-발레로락탐; 피페리돈), 6-아미노헥사노락탐 (ε-락탐; ε-카프로락탐), 7-아미노헵타노락탐(ζ-락탐; ζ-헵타노락탐; 에난토락탐), 8-아미노옥타노락탐(η-락탐; η-옥타노락탐; 카프릴로락탐), 9-노나노락탐(θ-락탐; θ-노나노락탐), 10-데카노락탐(ω-데카노락탐; 카프릭 락탐), 11-운데카노락탐(ω-운데카노락탐), 및 12-도데카노락탐 (ω-도데카노락탐; 라우로락탐)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
따라서, 본 발명은 또한 성분(A)가 피롤리돈, 피페리돈, ε-카프로락탐, 에난토락탐, 카프릴로락탐, 카프릭 락탐 및 라우로락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공정을 제공한다.
락탐은 비치환될 수 있거나 또는 적어도 일치환될 수 있다. 적어도 일치환된 락탐이 사용되는 경우, 이는 고리 탄소 원자에 C1- 내지 C10-알킬, C5- 내지 C6-시클로알킬, 및 C5- 내지 C10-아릴로 이루어진 군으로부터 상호 독립적으로 선택되는 1, 2개 이상의 치환기를 가질 수 있다.
성분(A)는 비치환되는 것이 바람직하다.
적합한 C1- 내지 C10-알킬 치환기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 및 tert-부틸이다. 적합한 C5- 내지 C6-시클로알킬 치환기의 예는 시클로헥실이다. 바람직한 C5- 내지 C10-아릴 치환기는 페닐 및 안트라닐이다.
비치환된 락탐을 사용하는 것이 특히 바람직하고, 본원에서 12-도데카노락탐(ω-도데카노락탐) 및 ε-락탐(ε-카프로락탐)이 특히 바람직하다. ε-락탐(ε-카프로락탐)이 가장 바람직하다.
ε-카프로락탐은 카프로산의 시클릭 아미드이다. 이는 또한 6-아미노헥사노락탐, 6-헥사노락탐 또는 카프로락탐으로 지칭된다. 이의 IUPAC 명칭은 "아세판-2-온"이다. 카프로락탐의 CAS 번호는 105-60-2이고, 이의 분자식은 C6H11NO이다. 카프로락탐을 제조하기 위한 공정은 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다.
성분(B): 촉매
본 발명에서의 성분(B)는 하나 이상의 촉매이다.
용어 "성분(B)" 및 "하나 이상의 촉매"는 본 발명에서 동의어로서 사용되고, 이에 따라 동일한 의미를 가진다.
하나 이상의 촉매는 바람직하게는 락탐의 음이온성 중합에 대한 촉매이다. 하나 이상의 촉매는 이에 따라 바람직하게는 락탐 음이온의 형성을 가능하게 한다. 하나 이상의 촉매는 이에 따라 하나 이상의 락탐(성분(A))의 질소-결합 부분을 제거함으로써 락타메이트를 형성할 수 있다.
락탐 음이온 그 자체는 하나 이상의 촉매로서 동일하게 작용할 수 있다. 하나 이상의 촉매는 또한 개시제로서 지칭될 수 있다.
적합한 성분(B)는 본 기술분야의 당업자에게 그 자체가 공지되어 있고, 예로서 문헌["Polyamide. Kunststoff-Handbuch" [Polyamides. Plastics Handbook], Carl-Hanser-Verlag 1998]에 기재되어 있다.
성분(B)는 알칼리 금속 락타메이트, 알칼리토 금속 락타메이트, 알칼리 금속, 알칼리토 금속, 알칼리 금속 수소화물, 알칼리토 금속 수소화물, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리토 금속 수산화물, 알칼리 금속 알코올레이트, 알칼리토 금속 알코올레이트, 알칼리 금속 아미드, 알칼리토 아미드, 알칼리토 금속 아미드, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토 금속 산화물, 및 유기금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한 성분(B)가 알칼리 금속 락타메이트, 알칼리토 금속 락타메이트, 알칼리 금속, 알칼리토 금속, 알칼리 금속 수소화물, 알칼리토 금속 수소화물, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리토 금속 수산화물, 알칼리 금속 알코올레이트, 알칼리토 금속 알코올레이트, 알칼리 금속 아미드, 알칼리토 아미드, 알칼리토 금속 아미드, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토 금속 산화물, 및 유기금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 공정을 제공한다.
성분(B)는 알칼리 금속 락타메이트 및 알칼리토 금속 락타메이트로부터 선택되는 것이 특히 바람직하다.
알칼리 금속 락타메이트는 본 기술분야의 당업자에게 그 자체가 공지되어 있다. 적합한 알칼리 금속 락타메이트의 예는 나트륨 카프로락타메이트 및 칼륨 카프로락타메이트이다.
적합한 알칼리토 금속 락타메이트의 예는 브롬화마그네슘 카프로락타메이트, 염화마그네슘 카프로락타메이트, 및 마그네슘 비스카프로락타메이트이다. 적합한 알칼리 금속의 예는 나트륨 및 칼륨이고, 적합한 알칼리토 금속의 예는 마그네슘 및 칼슘이다. 적합한 알칼리 금속 수산화물의 예는 수소화나트륨 및 수소화칼륨이고, 적합한 알칼리 금속 수산화물은 수산화나트륨 및 수산화칼륨이다. 적합한 알칼리 금속 알코올레이트의 예는 나트륨 메탄올레이트, 나트륨 에탄올레이트, 나트륨 프로판올레이트, 나트륨 부타놀레이트, 칼륨 메탄올레이트, 칼륨 에탄올레이트, 칼륨 프로판올레이트, 및 칼륨 부타놀레이트이다.
특히 바람직한 다른 구현예에서, 성분(B)는 수소화나트륨, 나트륨, 나트륨 카프로락타메이트, 및 카프로락탐 중의 나트륨 카프로락타메이트의 용액으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 나트륨 카프로락타메이트 및/또는 카프로락탐 중의 나트륨 카프로락타메이트의 용액(예를 들면, 브뤼겔렌(Brueggolen) C10, 17 내지 19 중량%의 나트륨 카프로락타메이트 및 카프로락탐)가 특히 바람직하다. 하나 이상의 촉매는 고형물 또는 용액의 형태로 사용될 수 있다. 하나 이상의 촉매는 고형물의 형태로 사용되는 것이 바람직하다. 촉매가 용해될 수 있는 카프로락탐 용융물에 첨가되는 것이 특히 바람직하다.
성분(B)가 예로서 알칼리 금속인 경우에 이는 하나 이상의 하나 이상의 락탐(성분(A))과의 접촉시 반응하고, 이에 따라 알칼리 금속 락타메이트를 형성하는 것은 본 기술분야의 당업자에게 분명한 것이다.
성분(C): 활성제
본 발명에서의 성분(C)는 하나 이상의 활성제이다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "성분(C)" 및 "하나 이상의 활성제"는 동의어로서 사용되고, 이에 따라 동일한 의미를 가진다.
하나 이상의 락탐(성분(A))의 음이온성 중합을 활성화시키기 위한 본 기술분야에 공지된 임의의 활성제는 하나 이상의 활성제로서 적합하다. 하나 이상의 활성제는 N-치환된 락탐, 디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 알로파네이트, 및 디아실 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하고; 하나 이상의 활성제는 N-치환된 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 특히 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한 성분(C)가 N-치환된 락탐, 디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 알로파네이트, 및 디아실 할라이드로부터 선택되는 공정을 제공한다.
N-치환된 락탐은 친전자성 N-치환을 가지는 것이 바람직하다. 친전자성 N-치환을 가지는 적합한 락탐의 예는 아실락탐, 예를 들면, N-아세틸카프로락탐, 및 이의 전구체이고, 이는 하나 이상의 락탐(성분(A))과 함께 원위치에서 활성화된 락탐을 형성한다. 다른 적합한 N-치환된 락탐의 예는 캡핑된 디이소시아네이트이다.
사용될 수 있는 디이소시아네이트는 지방족 디이소시아네이트뿐만 아니라 방향족 디이소시아네이트이다. 지방족 디이소시아네이트로는 예로서 부틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 옥타메틸렌디이소시아네이트, 데카메틸렌 디이소시아네이트, 운데카메틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트), 및 이소포론 디이소시아네이트가 있다. 방향족 디이소시아네이트의 예는 톨릴 디이소시아네이트 및 4,4'-메틸렌비스(페닐) 이소시아네이트이다. 폴리이소시아네이트의 예는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Basonat HI 100/BASF SE)로부터 유도된 이소시아네이트이다. 적합한 알로파네이트의 예는 에틸 알로파네이트이다.
적합한 디아실 할라이드는 지방족 할라이드뿐만 아니라 방향족 디아실 할라이드이다. 적합한 지방족 디아실 할라이드는 부틸렌디오일 클로라이드, 부틸렌디오일 브로마이드, 헥사메틸렌디오일 클로라이드, 헥사메틸렌디오일 브로마이드, 옥타메틸렌디오일 클로라이드, 옥타메틸렌디오일 브로마이드, 데카메틸렌디오일 클로라이드, 데카메틸렌디오일 브로마이드, 도데카메틸렌디오일 클로라이드, 도데카메틸렌디오일 브로마이드, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실오일 클로라이드), 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실오일 브로마이드), 이소포론디오일 클로라이드, 및 이소포론디오일 브로마이드와 같은 화합물이고; 적합한 방향족 디아실 할라이드는 톨릴메틸렌디오일 클로라이드, 톨릴메틸렌디오일 클로라이드, 4,4'-메틸렌비스(페닐오일 클로라이드), 4,4'-메틸렌비스(페닐오일 브로마이드)와 같은 화합물이다.
바람직한 구현예에서, 성분(C)는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌디오일 브로마이드, 헥사메틸렌디오일 클로라이드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
하나 이상의 활성제는 용액에서 사용될 수 있다. 특히, 하나 이상의 활성제는 카프로락탐에서 용해될 수 있다.
하나 이상의 활성제로서 적합한 다른 제품의 예는 Brueggemann, DE로부터의 카프로락탐 중의 Bruggolen® C20, 80% 카프로락탐-블록킹된 헥사메틸렌 1,6-디이소시아네이트이다.
성분(D): 섬유 물질
본 발명에서의 성분(D)는 하나 이상의 섬유 물질이다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "성분(D)" 및 "하나 이상의 섬유 물질"은 동의어로서 사용되고, 이에 따라 동일한 의미를 가진다.
본 기술분야의 당업자에게 알려진 임의의 섬유 물질은 하나 이상의 섬유 물질로서 적합하다. 성분(D)는 무기 섬유 물질, 유기 섬유 물질, 및 천연 섬유 물질의 군으로부터 선택된다.
무기 섬유 물질의 예는 붕소 섬유 물질, 유리섬유 물질, 탄소 섬유 물질, 실리카 섬유 물질, 세라믹 섬유 물질, 및 현무암 섬유 물질이다.
유기 섬유 물질의 예는 아라미드 섬유 물질, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유 물질, 폴리에스테르 섬유 물질, 나일론 섬유 물질, 및 폴리에틸렌 섬유 물질이다.
천연 섬유 물질의 예는 목질 섬유 물질, 아마 섬유 물질, 대마 섬유 물질, 및 사이잘 섬유 물질이다.
성분(D)는 유리섬유 물질, 탄소 섬유 물질, 아라미드 섬유 물질, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유 물질, 붕소 섬유 물질, 금속 섬유 물질, 및 칼륨 티타네이트 섬유 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 성분(D)은 유리섬유 물질인 것이 특히 바람직하다.
따라서, 본 발명은 또한 성분(D)가 유리섬유 물질, 탄소 섬유 물질, 아라미드 섬유 물질, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유 물질, 붕소 섬유 물질, 금속 섬유 물질, 및 칼륨 티타네이트 섬유 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 공정을 제공한다.
하나 이상의 섬유 물질은 본 발명의 당업자에게 공지된 임의의 형태로 사용될 수 있다. 하나 이상의 섬유 물질은 예로서 텍스타일 시트의 형태로, 개개의 섬유의 형태로, 또는 섬유 다발의 형태로 사용될 수 있다.
텍스타일 시트는 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다. 용어 텍스타일 시트는 예로서 직조 패브릭, 니티드 패브릭(knitted fabric), 레이드 스크림(laid scrim), 및 부직포 패브릭에 대해 사용된다. 용어 섬유 다발은 예로서 로빙(roving), 세절된 유리 섬유, 및 프리프레그에 대해 사용된다. 성분(D)가 섬유 다발인 것이 바람직하다.
바람직한 섬유 다발은 예로서 100 내지 100 000개의 개개의 섬유, 바람직하게는 1000 내지 70 000개의 개개의 섬유, 특히 바람직하게는 2000 내지 50 000개의 개개의 섬유로 이루어진다.
섬유 다발의 선형 밀도는 예로서 50 내지 10 000 tex (1 tex = 1000 m당 1g의 섬유)의 범위, 바람직하게는 500 내지 8000 tex의 범위, 특히 바람직하게는 800 내지 6000 tex의 범위이다.
본 발명의 공정에서 성분(D)가 압출기로 주입되는 경우, 이는 로빙, 세절된 유리 섬유, 분쇄된 유리 섬유 및 프리프레그로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태의 것인 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 배합 이전에 성분(D)가 압출기로 주입되는 경우 이것은 로빙, 세절된 유리 섬유, 분쇄된 유리 섬유 및 프리프레그로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태의 것인 공정을 제공한다.
본 발명의 공정에서 성분(D)가 압출기로 주입되는 경우 이는 로빙, 세절된 유리 섬유, 및 프리프레그로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태의 것인 것이 특히 바람직하다.
따라서, 본 발명은 성분(A), (B), (C) 및 (D)의 배합 이전에 성분(D)가 압출기로 주입되는 경우 이것은 로빙, 세절된 유리 섬유, 및 프리프레그로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태의 것인 공정을 제공한다.
특히 바람직한 구현예에서, 본 발명의 공정의 단계 a)에서 제1 혼합물(M1)의 제공은 따라서 하기 단계를 포함한다:
a1) 압출기로의 성분(A)의 주입,
a2) 로빙, 세절된 유리 섬유, 분쇄된 유리 섬유, 및 프리프레그로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태로, 바람직하게는 로빙, 세절된 유리 섬유, 및 프리프레그로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태로의 성분(D)의 압출기에서의 성분(A)로의 첨가, 및
a3) 제1 혼합물(M1)을 생성하기 위한 압출기에서 성분(A) 및 (D)의 배합.
따라서, 본 발명은 또한 단계 a)에서 제1 혼합물(M1)의 제공은 하기 단계를 포함하는 공정을 제공한다:
a1) 압출기로의 성분(A)의 주입,
a2) 로빙, 세절된 유리 섬유, 분쇄된 유리 섬유, 및 프리프레그로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태로의 성분(D)의 압출기에서의 성분(A)로의 첨가, 및
a3) 제1 혼합물(M1)을 생성하기 위한 압출기에서 성분(A) 및 (D)의 배합.
압출기에서의 성분(A), (B), (C), 및 (D)의 배합 과정에서, 성분(D)는 보통 분쇄된다. "분쇄"는 본 발명의 목적을 위해 성분(D), 특히 바람직하게는 성분(D)로서 사용되는 섬유 다발의 축소화(shortening)를 의미한다. 바람직하게는 성분(D)로서 사용되는 섬유 다발은 또한 분해된다. 이는 섬유 다발이 나누어지고, 이후 개개의 섬유의 형태를 취하게 되는 것을 의미한다. 특히 바람직하게는, 중합성 혼합물(pM)은 압출기로 주입되고 바람직하게는 성분(D)로서 사용되는 섬유 다발보다 더 짧은 개개의 섬유를 포함한다.
예를 들면, 중합성 혼합물(pM)에서의 성분(D)는 10 내지 1000 μm의 범위, 바람직하게는 20 내지 500 μm의 범위, 특히 바람직하게는 30 내지 300 μm의 범위의 길이의 개개의 섬유의 형태를 취한다.
따라서, 본 발명은 또한 중합성 혼합물(pM)에 포함되는 성분(D)가 10 내지 1000 μm의 범위의 길이를 갖는 개개의 섬유의 형태를 취하는 공정을 제공한다.
본 발명을 결과적으로 제한하려는 임의의 의도 없이, 성분(D)는 특히 압출기의 혼련 구간에서 분쇄되는 것으로 여겨진다.
성분(D)는 성분(A), (B), (C), 및 (D)의 배합 과정에서 분쇄될 뿐만 아니라, 제1 혼합물(M1)이 단계 a)에서 초기에 제공되는 바람직한 구현예에서, 성분(A)만이 성분(D)와 배합되는 경우에 미리 적어도 부분적으로 분쇄되는 것은 자명한 것이다.
폴리아미드(P)
본 발명의 중합성 혼합물(pM)은 폴리아미드(P)의 제조를 위해 사용될 수 있다.
이는 폴리아미드(P)를 생성하기 위해 중합성 혼합물(pM)을 중합하는 것을 수반한다.
따라서, 본 발명은 또한 폴리아미드(P)의 제조를 위한 공정을 제공하고, 여기서 본 발명의 공정에 의해 수득가능한 중합성 혼합물(pM)이 중합되어 폴리아미드(P)를 생성한다.
중합성 혼합물(pM)의 중합은 중합성 혼합물(pM)이 하나 이상의 락탐의 용융점 초과의 온도로 가열되는 경우에 보통 개시된다. 중합성 혼합물(pM)은 폴리아미드(P)의 용융점 미만의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
성분(A)의 용융점은 폴리아미드(P)의 용융점 보다 낮다는 것은 자명한 것이다.
예로서, 중합성 혼합물(pM)은 중합 반응을 위해 130 내지 180℃의 범위, 바람직하게는 135 내지 170℃의 범위, 특히 바람직하게는 140 내지 160℃의 범위의 온도로 가열된다.
중합성 혼합물(pM)에 포함되는 하나 이상의 락탐은 여기서 중합되고, 폴리아미드(P)가 수득된다.
따라서, 본 발명은 또한 폴리아미드(P)의 제조를 위해 기재된 방법에 의해 수득가능한 폴리아미드(P)를 제공한다.
중합 반응을 위해, 중합성 혼합물(pM)은 예로서 주형으로 주입될 수 있다. 중합성 혼합물(pM)의 중합 반응 과정에서, 성형품은 이후 폴리아미드(P)로부터 수득된다.
따라서, 본 발명은 또한 본 발명의 폴리아미드(P)로 제조된 성형품을 제공한다.
본 발명은 추가로 폴리아미드(P)의 제조를 위한 본 발명에서 생성된 중합성 혼합물(pM)의 용도를 제공한다.

Claims (17)

  1. 하기 성분:
    (A) 하나 이상의 락탐,
    (B) 하나 이상의 촉매,
    (C) 하나 이상의 활성제,
    (D) 하나 이상의 섬유 물질
    을 포함하는 중합성 혼합물(pM)의 제조 방법으로서,
    500 s-1 이상의 전단 속도로 압출기에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)를 배합하여 중합성 혼합물(pM)을 생성하는 것을 포함하는 중합성 혼합물(pM)의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 성분(A), (B), (C) 및 (D)를 압출기에서 배합하는 것은 하기 단계를 포함하는 제조 방법:
    a) 압출기에의 성분(A) 및 (D)를 포함하는 제1 혼합물(M1)의 제공,
    b) 압출기에서의 제1 혼합물(M1)에 성분(C)를 첨가하여 압출기에서 제2 혼합물(M2)의 생성,
    c) 압출기에서의 제2 혼합물(M2)에 성분(B)를 첨가하여 압출기에서 중합성 혼합물(pM)의 생성.
  3. 제2항에 있어서, 하기 단계가 단계 c) 이후에 실시되는 제조 방법:
    d) 펠렛화된 중합성 혼합물(gpM)을 생성하기 위한 단계 c)에서 수득한 중합성 혼합물(pM)의 펠렛화.
  4. 제3항에 있어서, 단계 c)에서 성분(B)를 첨가하는 것과 단계 d)에서 펠렛화된 중합성 혼합물(gpM)을 수득하는 것 사이에 흐른 시간이 10분 이하인 제조 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b) 및 c)는 동시에 실시되는 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 압출기는 적어도 하기 섹션을 포함하는 제조 방법:
    (I) 제1 섹션,
    (II) 제2 섹션, 및
    (III) 제3 섹션,
    여기서 제1 온도(T1)은 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세하고, 제2 온도(T2)는 제2 섹션(II)에서 우세하고, 제3 온도(T3)는 제3 섹션(III)에서 우세하고, 제2 온도(T2)는 105 내지 220℃의 범위이다.
  7. 제6항에 있어서, 20℃ 내지 70℃의 범위의 제1 온도(T1)은 압출기의 제1 섹션(I)에서 우세하고, 및/또는 20 내지 <105℃의 범위의 제3 온도(T3)는 압출기의 제3 섹션(III)에서 우세한 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 압출기의 제2 섹션(II)은 2 내지 10개의 혼련 구간 및 1 내지 10개의 이송 구간을 포함하고, 및/또는 압출기의 제3 섹션(III)은 1 내지 5개의 혼합 구간, 1 내지 5개의 혼련 구간, 2 내지 10개의 이송 구간, 및 1 내지 5개의 흐름-제한 구간을 포함하는 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 혼합물(pM)은 각 경우에서 중합성 혼합물(pM)의 총 중량 기준으로 28.5 내지 90 중량%의 성분(A), 1 내지 20 중량%의 성분(B), 0.5 내지 10 중량%의 성분(C) 및 8.5 내지 70 중량%의 성분(D)를 포함하는 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 성분(D)는 유리섬유 물질, 탄소 섬유 물질, 아라미드 섬유 물질, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유 물질, 붕소 섬유 물질, 금속 섬유 물질, 및 칼륨 티타네이트 섬유 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 혼합물(pM)에 포함되는 성분(D)는 10 내지 1000 μm의 길이의 개개의 섬유의 형태를 가지는 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 혼합물(pM)은 또한 성분(E), 하나 이상의 증점제를 포함하며, 성분(E)는 열가소성 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리페닐에테르, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 및 나노충전재로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 중합성 혼합물(pM).
  14. 제13항에 따른 중합성 혼합물(pM)을 중합하여 폴리아미드(P)를 생성하는 것을 포함하는 폴리아미드(P)의 제조 방법.
  15. 제14항에 따른 방법에 의해 수득가능한 폴리아미드(P).
  16. 제15항에 따른 폴리아미드(P)로 제조된 성형품.
  17. 폴리아미드(P)를 제조하기 위한, 제13항에 따른 중합성 혼합물(pM)의 용도.
KR1020177035801A 2015-05-12 2016-05-10 카프로락탐 제제 KR102611771B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15167410.8 2015-05-12
EP15167410 2015-05-12
EP16153429.2 2016-01-29
EP16153429 2016-01-29
PCT/EP2016/060459 WO2016180832A1 (de) 2015-05-12 2016-05-10 Caprolactam formulierungen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180006435A true KR20180006435A (ko) 2018-01-17
KR102611771B1 KR102611771B1 (ko) 2023-12-07

Family

ID=55967264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177035801A KR102611771B1 (ko) 2015-05-12 2016-05-10 카프로락탐 제제

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11225555B2 (ko)
EP (1) EP3294791B1 (ko)
JP (2) JP7418946B2 (ko)
KR (1) KR102611771B1 (ko)
CN (1) CN107849240B (ko)
WO (1) WO2016180832A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018517019A (ja) * 2015-05-12 2018-06-28 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ カプロラクタム製剤
JP7418946B2 (ja) * 2015-05-12 2024-01-22 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア カプロラクタム製剤
EP3600880B1 (de) 2017-03-20 2021-01-27 Basf Se Laminate enthaltend ein metall und eine polyamidzusammensetzung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62263223A (ja) * 1986-05-08 1987-11-16 Toray Ind Inc 反応射出成形用ラクタム組成物
JPH04227930A (ja) * 1990-05-26 1992-08-18 Bayer Ag 溶融粘度の増大したラクタム混合物
US20100286343A1 (en) * 2008-01-08 2010-11-11 Thomas Burghardt Surfaces containing coupling activator compounds and reinforced composites produced therefrom
KR20130118326A (ko) * 2010-10-07 2013-10-29 바스프 에스이 단량체 조성물을 제조하는 방법 및 몰딩된 폴리아미드 부품 제조를 위한 이의 용도

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL129671C (ko) * 1963-07-23 1900-01-01
US4510104A (en) * 1983-10-07 1985-04-09 Rca Corporation Apparatus and method for automatically controlling an extruder for thermoplastic material
JPH05220807A (ja) * 1992-02-12 1993-08-31 Ube Nitto Kasei Co Ltd 長繊維強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法
DE60007914T2 (de) * 1999-05-13 2004-12-23 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corp., Danbury Halbleitfähiger Kabelschirm
EP1449865A1 (en) * 2003-02-21 2004-08-25 Koninklijke DSM N.V. Process for preparing a melt-processable polyamide
DE10341811B4 (de) 2003-09-10 2006-09-28 Ems-Chemie Ag Katalysatorlösung zur Durchführung der anionischen Lactampolymerisation, Verfahren zu deren Herstellung und Polyamidformmasse
JPWO2007046496A1 (ja) * 2005-10-21 2009-04-23 東燃化学株式会社 熱可塑性樹脂微多孔膜の製造方法
EP2018946B1 (de) * 2007-07-25 2017-01-11 Buss AG Misch- und Knetmaschine für kontinuierliche Aufbereitungsprozesse sowie Verfahren zur Durchführung von kontinierlichen Aufbereitungsprozessen mittels einer Misch- und Knetmaschine
EP2228351B1 (en) * 2009-03-12 2017-06-21 Johns Manville Surfaces containing coupling activator compounds and reinforced composites produced therefrom
JP5832296B2 (ja) 2009-12-09 2015-12-16 ユニチカ株式会社 ポリアミド樹脂組成物、およびポリアミド樹脂組成物の製造方法
US10538624B2 (en) * 2010-10-07 2020-01-21 Basf Se Process for producing monomer compositions and use of these for producing a polyamide molding
WO2012084865A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur verbesserung der russdispergierung
JP2014501309A (ja) 2010-12-28 2014-01-20 シャンハイ ジーニアス アドバンスド マテリアル（グループ） カンパニー リミテッド ナノ粒子／ポリアミド複合材料、調製方法及びその応用
EP2666805B1 (de) * 2012-05-25 2014-10-22 LANXESS Deutschland GmbH Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Werkstoffs
CN103509336B (zh) 2012-10-18 2015-09-23 中国科学院化学研究所 Mc尼龙复合材料及其制备方法
EP2928653B1 (de) 2012-12-04 2018-09-26 Basf Se Verfahren zur herstellung eines faserverstärkten verbundwerkstoffs
MY190729A (en) 2014-01-27 2022-05-12 Basf Se Polyolefin copolymers as color enhancers in polyamides
WO2015114076A1 (de) 2014-01-31 2015-08-06 Basf Se Verfahren zur herstellung eines thermoplastischen copolymers aus polycaprolactam und thermoplastischem polyurethan
EP3099723B1 (de) 2014-01-31 2017-12-20 Basf Se Verfahren zur herstellung eines thermoplastischen copolymers aus polycaprolactam und thermoplastischem polyurethan
WO2016018030A1 (ko) 2014-07-31 2016-02-04 동우 화인켐 주식회사 필름 터치 센서 및 그의 제조 방법
EP2980132A1 (de) 2014-08-01 2016-02-03 Basf Se Verfahren zur Herstellung getränkter Faserstrukturen
JP6441473B2 (ja) 2014-10-07 2018-12-19 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 強化プラスチック部材の製造のための方法及び装置
DE102015002106A1 (de) 2015-02-23 2016-08-25 Basf Se Prozessanordnung sowie Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102015002107A1 (de) 2015-02-23 2016-08-25 Basf Se Prozessanordnung sowie Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
US10661482B2 (en) 2015-02-23 2020-05-26 Volkswagen Ag Method for producing fiber-reinforced components or semi-finished products
JP7418946B2 (ja) * 2015-05-12 2024-01-22 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア カプロラクタム製剤

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62263223A (ja) * 1986-05-08 1987-11-16 Toray Ind Inc 反応射出成形用ラクタム組成物
JPH04227930A (ja) * 1990-05-26 1992-08-18 Bayer Ag 溶融粘度の増大したラクタム混合物
US20100286343A1 (en) * 2008-01-08 2010-11-11 Thomas Burghardt Surfaces containing coupling activator compounds and reinforced composites produced therefrom
KR20130118326A (ko) * 2010-10-07 2013-10-29 바스프 에스이 단량체 조성물을 제조하는 방법 및 몰딩된 폴리아미드 부품 제조를 위한 이의 용도

Also Published As

Publication number Publication date
EP3294791A1 (de) 2018-03-21
EP3294791B1 (de) 2019-10-02
US20190382542A1 (en) 2019-12-19
JP2018518562A (ja) 2018-07-12
WO2016180832A1 (de) 2016-11-17
KR102611771B1 (ko) 2023-12-07
JP7418946B2 (ja) 2024-01-22
CN107849240A (zh) 2018-03-27
CN107849240B (zh) 2021-05-25
US11225555B2 (en) 2022-01-18
JP2021169612A (ja) 2021-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5857055B2 (ja) モノマー−組成物を製造するための方法、及びこの方法をポリアミド成形物を製造するために使用する方法
US10538624B2 (en) Process for producing monomer compositions and use of these for producing a polyamide molding
JP2022106905A (ja) カプロラクタム製剤
JP2021169612A (ja) カプロラクタム製剤
JP6046141B2 (ja) 注型ポリアミドを製造するための新規な組成物
KR20180054708A (ko) 락탐의 음이온 중합
KR100513025B1 (ko) 음이온성락탐을중합하기위한액체다분성시스템
US11440231B2 (en) Process for the preparation of a reinforced polyamide by extrusion
US20130261282A1 (en) Process for Producing Polyamide Moldings From a Polymerizable Composition by Means of Rotomolding Processes
KR20140139580A (ko) 회전 몰딩 공정에 의한 중합가능한 조성물로부터의 폴리아미드 몰딩체의 제조 방법
KR102262531B1 (ko) 아마이드계-분자량조절제를 포함하는 폴리아마이드 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리아마이드
JPH05170896A (ja) 変性ポリアミドの製造法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant