KR20180088699A - 색 안정성 성분을 포함하는 가혹하게 성형된 물품 - Google Patents

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Abstract

성형 물품은 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 포함하고, 성형 물품은 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E (dE*)를 포함한다. 성형 물품은 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 0.3 미만의 색차 델타 b (db*)를 포함할 수 있다. 성형 물품은 또한 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이 및/또는 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 나타낼 수 있다. 상기에 따른 성형 물품을 형성하는 방법이 또한 기재되어 있다.

Description

색 안정성 성분을 포함하는 가혹하게 성형된 물품
본 개시내용은 성형 물품, 특히 높은 열 조건 하에 처리된 이후 바람직한 물리적 특성을 유지하는 색 안정성 성분을 포함하는 성형 물품에 관한 것이다.
폴리카보네이트 (PC)는 성형가능성, 충격 및 투과도를 포함하는 특성의 이의 양호한 균형으로 인해 광범위한 응용분야에서 사용된다. 실외 응용분야의 경우, UV 안정제는 전형적으로 UV 방사선을 포함하는 광에의 노출 하에서 폴리카보네이트의 내후성을 개선하기 위해 첨가된다. UV 방사선을 흡수하고, 비반응성 경로를 통해 에너지를 소산시킴으로써, UV 흡수 성분은 황변을 최소화하고, 폴리카보네이트를 안정화시킨다. 500 내지 700 나노미터 (nm) 파장 영역을 흡수하는 착색제는 UV 흡수 성분의 첨가에 의해 발생되는 황색 외관을 보완하기 위해 첨가된다.
자동차 조명 렌즈 (예를 들면, 헤드램프) 및 다른 응용분야에서 사용되는 것과 같은 성형된 폴리카보네이트 물품에 대한 전형적인 성형 조건은 약 280-310 섭씨온도(℃)의 최대 온도를 이용한다. 이의 높은 투과도 및 양호한 충격 특성으로 인하여 이러한 응용분야에 대한 바람직한 물질인 폴리카보네이트는 이 온도에서 수많은 유용한 물품으로 성형될 수 있다. 그러나, 보다 고도로 형상화되고, 더 경량의 물품 (즉, 감소된 벽 두께를 갖는 물품)에 대한 증가된 수요는 폴리카보네이트 수지가 전체 주형을 충전하기에 충분한 유동성 (충분히 낮은 점도)를 가지도록 성형 과정에서 이의 온도를 증가시킬 필요성을 야기한다. 또한, 폴리카보네이트가 주형 내에 놓여지는 것을 보장하기 위해 폴리카보네이트 수지가 이러한 고온에서 유지되는 시간의 양을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 특히 다중성분 (예를 들면, 2-성분 또는 2K) 성형 응용분야에서 바람직할 수 있다. 이러한 응용분야는 이에 따라 약 280-310℃ 내지 약 330-360℃의 표준 온도로부터 증가된 성형 온도 및 폴리카보네이트의 분해 온도보다 훨씬 높은 이러한 온도에서의 증가된 체류 시간을 필요로 할 수 있다. 폴리카보네이트, UV 흡수 성분 또는 착색제가 이러한 성형 조건 하에 분해되는 경우, 물품은 황변될 것이고, 이의 기계적 성능, 내약품성 및 내후성은 저하될 수 있다.
이러한 그리고 다른 단점은 본 개시내용의 양태에 의해 다루어진다.
요약
본 개시내용의 양태는 폴리카보네이트 수지; 자외선 (UV) 흡수 성분; 열 안정제 성분; 및 착색제를 포함하는 성형 물품에 관한 것이다. 2.5 밀리미터 (mm) 컬러 플라크(color plaque)를 사용하여 시험하는 경우, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함한다.
다른 양태에서, 성형 물품의 형성 방법은 폴리카보네이트 수지, UV 흡수 성분, 열 안정제 성분 및 착색제를 조합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 가혹한 성형 조건 하에 상기 혼합물을 성형함으로써 혼합물로부터 성형 물품을 형성하는 단계를 포함한다. 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험하는 경우, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다.
본 개시내용의 양태는 추가로 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 포함하는 성형 물품에 관한 것이다. 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다.
추가의 양태에서, 성형 물품의 형성 방법은 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 배합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 가혹한 성형 조건 하에 상기 혼합물을 성형함으로써 혼합물로부터 성형된 물품을 형성하는 단계를 포함한다. 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다.
본 개시내용은 본 개시내용의 하기 상세한 설명 및 이에 포함된 실시예를 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
고온 및 증가된 성형 체류 시간은 폴리카보네이트 수지 및/또는 다른 첨가제의 분해를 야기할 수 있고, 이는 비제한적으로 색 변화 (예를 들면, 황변), 기계적 특성 (예를 들면, 충격 강도)에서의 감소, 내약품성의 손실, 및 감소된 내후성을 포함하는 성형 물품 내의 바람직하지 않은 특성의 발생을 야기할 수 있다. 심지어 표준 온도 (예를 들면, 280℃ 내지 290℃) 하에서의 처리는 성형 물품에 바람직하지 않은 특성을 부여할 수 있다. 이러한 바람직하지 않은 효과를 최소화하기 위해서, 폴리카보네이트 수지는 첨가제 예컨대 열 안정제 및 UV 흡수 성분을 포함할 수 있다. 첨가제는 성분의 분해로부터 폴리카보네이트 수지 조성물의 황변을 회피하기 위해 선택된 처리 조건 하에서 안정적이어야 한다. 성형 물품의 색차 델타 E (dE*)에서의 더 큰 변화는 폴리카보네이트 수지 조성물의 이러한 분해 및 이의 각각의 특성을 나타낸다. 다양한 양태에서, 본 개시내용은 폴리카보네이트 수지, 자외선 (UV) 흡수 성분, 열 안정제 성분, 및 착색제를 포함하는 성형 물품에 관한 것이다. 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험하는 경우, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다. 추가의 양태는 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 포함하는 성형 물품에 관한 것이다. 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험하는 경우, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다.
본 발명의 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법이 개시되고, 기재되기 이전에, 이들은 달리 구체화되지 않는 한, 특정 합성 방법으로, 또는 달리 구체화되지 않는 한, 물론 변화될 수도 있는 특정 시약으로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본원에 사용되는 용어는 단지 특정 양태를 기술하기 위한 목적을 위한 것이며, 제한하기 위한 것으로 의도되지 않음을 이해하여야 한다.
본 개시내용의 성분의 다양한 조합은 본 개시내용, 예를 들면 동일한 독립항에 종속되는 종속항으로부터의 구성요소의 조합에 의해 포괄된다.
또한, 달리 명확하게 언급하지 않는 한, 본원에 기재된 임의의 방법이 이의 단계가 특정 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석함을 의도하지 않는다. 따라서, 방법 청구항은 실제로 이의 단계들이 후속되는 순서를 인용하지 않거나 또는 그렇지 않으면 단계들이 특정 순서로 제한되는 것이 청구항 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 임의의 사항에서 순서가 추론되는 것으로 의도되지 않는다. 이는 단계의 배열 또는 작업 흐름과 관련하여 논리에 관한 문제, 문법적 구조 또는 구두법으로부터 유도된 명백한 의미, 또는 명세서에 기재된 구현예의 수 또는 유형을 포함하는 해석에 관한 임의의 가능한 비표현적 기준을 유지한다.
본원에 언급된 모든 문헌은 본 개시내용에 참조로 본원에 포함되고, 공보가 인용되는 것과 연관하여 방법 및/또는 물질을 기술하고 있다.
정의
또한, 본원에 사용되는 용어는 단지 특정 양태를 기술하기 위한 목적을 위한 것이고, 제한적인 것으로 의도되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 명세서 및 청구항에서 사용되는 바와 같은, 용어 "포함함"은 구현예 "~로 이루어짐" 및 "~로 본질적으로 이루어짐"을 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시내용이 속하는 기술분야의 당업자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 하기의 본 명세서 및 청구항에서, 본원에서 정의될 다수의 용어를 참조한다.
명세서 및 첨부된 청구항에서 사용되는 바와 같은, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 맥락에서 다르게 명확하게 나타내지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "폴리카보네이트"에 대한 참조는 2개 이상의 폴리카보네이트 폴리머를 포함한다.
본원에 사용되는 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
범위는 본원에서 하나의 특정한 값으로부터, 그리고/또는 다른 특정한 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 추가의 양태는 하나의 특정 값으로부터 그리고/또는 다른 값까지 포함한다. 마찬가지로, 선행된 '약'의 사용에 의해 값이 근사값으로서 표현되는 경우, 상기 특정 값은 다른 양태를 형성하는 것으로 이해될 수 있다. 각각의 범위의 종료점은 다른 종료점과 관련하여, 그리고 다른 종료점과 무관하게 유의미한 것으로 이해될 수 있다. 다수의 본원에 개시된 값이 존재하고, 각각의 값은 또한 본원에서 그 값 자체 이외 그 특정 값이 "약"으로서 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 값 "10"이 개시되는 경우, 이후 "약 10"이 또한 개시된다. 또한, 2개의 특정 단위 사이의 각각의 단위가 또한 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 10 및 15가 개시되는 경우, 이후 11, 12, 13, 및 14가 또한 개시된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, 용어 "약" 및 "대략 또는 약"은 논의되는 양 또는 값이 이와 대략적으로 또는 근사한 일부 값을 표시하는 값일 수 있음을 의미한다. 일반적으로, 본원에 사용되는 바와 같이, 이는 달리 나타내거나 암시하지 않는 한, ±10% 변화값을 나타내는 공칭 값인 것으로 이해된다. 상기 용어는 유사한 값이 청구항에서 언급된 동일한 결과 또는 효과를 촉진하는 것을 전달하는 것으로 의도된다. 즉, 양, 크기, 제형, 파라미터, 및 다른 양 및 특성은 정확하지 않고, 정확할 필요는 없으나, 허용도, 환산 계수, 반올림, 측정값 오차 등, 및 본 기술분야에 알려진 다른 인자를 반영하여 원하는 바와 같은 근사하고 및/또는 더 크거나 작을 수 있는 것으로 이해된다. 일반적으로, 양, 크기, 제형, 파라미터 또는 다른 정량 또는 특성은 이와 같이 표현적으로 언급되는지 여부와 상관없이 "약" 또는 "대략"인 것이다. 정량값 앞에 "약"이 사용되는 경우, 파라미터는 또한, 특별하게 달리 언급되지 않는 한, 특정 정량값 자체를 포함하는 것으로 이해된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, 용어 "임의의" 또는 "임의로"는 이후 기재되는 사건 또는 환경이 발생되거나 발생되지 않을 수 있고, 이 설명은 상기 사건 또는 환경이 일어나는 경우 및 이것이 일어나지 않는 경우를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, 어구 "임의로 추가적인 첨가제 물질"은 추가적인 첨가제 물질은 치환되거나 치환되지 않을 수 있고, 상세한 설명은 추가적인 첨가제 물질을 포함하는 것과 포함하지 않는 것 둘 모두를 포함하는 성형 물품을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, 용어 "유효량"은 조성물 또는 물질의 물리적 특성의 바람직한 변형을 달성하기에 충분한 양을 지칭한다. 예를 들면, 열 안정제 성분의 "유효량"은 예를 들면, 바람직한 수준의 UV 흡수 성분 안정성 및/또는 색 안정성을 달성하는 제형 성분에 의해 조절되는 특성의 바람직한 개선을 달성하기에 충분한 양을 지칭한다. 유효량으로서 요구되는 조성에 있어서의 중량%와 관련된 특정 수준은 폴리카보네이트의 양 및 유형, 다른 성분의 양 및 유형, 및 조성물을 사용하여 제조된 물품의 최종 용도를 포함하는 다양한 인자에 좌우될 것이다.
본원에 개시된 방법 내에서 사용되는 개시물의 조성물뿐만 아니라 조성물을 제조하기 위해 사용되는 성분이 개시되어 있다. 이러한 그리고 기타 다른 물질이 본원에 개시되어 있고, 이러한 물질의 조합, 하위부류, 상호작용, 군 등이 개시되는 경우, 한편 이러한 화합물의 각각의 다양한 개개의 그리고 총괄적인 조합 및 순열의 특정 참조가 명확하게 개시되지 않을 수 있는 한편, 각각은 본원에 특별하게 고려되고, 논의되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 특정 화합물이 개시되고 논의되고, 화합물을 포함하는 다수의 분자에 대해 이루어질 수 있는 다수의 변형이 개시되는 경우, 화합물의 각각의 그리고 모든 조합 및 순열 및 가능한 변형이, 특별하게 달리 나타내지 않는 한, 구체적으로 고려된다. 따라서, 분자 A, B, 및 C의 부류가 개시되고, 분자 D, E, 및 F의 부류 및 조합 분자, A-D의 예가 개시되어 있는 경우, 이후, 심지어 각각이 개별적으로 언급되지 않아도, 각각은 개별적 그리고 총괄적으로 고려되고, 이는 조합들, A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F이 개시된 것으로 고려됨을 의미한다. 마찬가지로, 이의 임의의 하위부류 또는 조합이 또한 개시되어 있다. 이에 따라, 예를 들면, A-E, B-F, 및 C-E의 하위-그룹은 개시된 것으로 고려될 수 있다. 이러한 개념은 비제한적으로 개시물의 조성물을 사용하는 제조 방법의 단계를 포함하는 본 출원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가적인 단계가 존재하는 경우, 이러한 추가적인 단계 각각은 본 개시물의 방법의 양태의 임의의 특정 양태 또는 양태의 조합으로 수행될 수 있는 것으로 이해된다.
명세서 및 최종적 청구항에서의 조성물 또는 물품에서의 특정 성분 또는 구성요소의 중량부에 대한 참조는 중량부가 표현되는 조성물 또는 물품에서의 성분 또는 구성요소 및 다른 성분 또는 구성요소 사이의 중량 관계를 나타낸다. 따라서, 2 중량부의 성분 X 및 5 중량부의 성분 Y를 포함하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하고, 추가의 성분은 화합물에 함유되는지와 무관하게 이러한 비로 존재한다.
달리 특별하게 언급하지 않는 한, 성분의 중량 백분율은 성분이 포함되는 제형 또는 조성물의 총 중량에 기초한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이 상호교환적으로 사용될 수 있는 용어 "BisA", "BPA" 또는 "비스페놀 A"는 하기 화학식으로 나타내는 구조를 갖는 화합물을 지칭한다:
Figure pct00001
BisA는 또한 명칭 4,4'-(프로판-2,2-디일)디페놀; p,p'-이소프로필리덴비스페놀; 또는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판으로 지칭될 수 있다. BisA는 CAS # 80-05-7를 가진다.
본원에 사용되는 "폴리카보네이트"는 카보네이트 연결에 의해 연결되는 하나 이상의 디하이드록시 화합물, 예를 들면, 디하이드록시 방향족 화합물의 잔기를 포함하는 올리고머 또는 폴리머를 지칭하고; 이는 또한 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트, 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포괄한다.
폴리머의 구성성분을 참조하여 사용되는 용어 "잔기" 및 "구조 단위"는 본 명세서에 걸쳐 동의어이다.
본원에 사용되는, 상호교환적으로 사용될 수 있는 용어 "중량 백분율", "wt%" 및 "wt.%"는 달리 구체화되지 않는 한, 조성물의 총 중량 기준으로 주어진 성분의 중량%를 나타낸다. 즉, 달리 구체화되지 않는 한, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초한다. 제형의 개시된 조성물에서의 모든 성분에 대한 중량% 값의 합은 100인 것으로 이해되어야 한다.
특정 약어는 하기와 같이 정의된다: "g"는 그램이고, "kg"은 킬로그램이고, "℃"는 섭씨온도이고, "min"은 분이고, "mm"은 밀리미터이고, "mPa"는 메가파스칼이고, "WiFi"는 원격 기계로부터 인터넷에 접속하는 시스템이고, "GPS"는 위치 및 속도 데이터를 제공하는 미국 항행 위성의 위성 항법 시스템 - 세계 위치 시스템이다. "LED"는 발광 다이오드이고, "RF"는 무선 주파수이고, "RFID"는 무선 주파수 식별이다.
본원에 달리 언급되지 않는 한, 모든 시험 표준은 본 출원의 출원 시점에 유효한 가장 최근 표준이다.
본원에 개시된 각각의 물질은 상업적으로 이용가능하고 및/또는 이의 제조 방법은 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다.
본원에 개시된 조성물은 특정 역할을 가지는 것으로 이해된다. 본원에 개시된 역할을 수행하기 위한 특정 구조적 요건이 개시되어 있고, 개시된 구조와 관련된 동일한 역할을 수행할 수 있는 다양한 구조가 존재하고, 이러한 구조는 전형적으로 동일한 결과를 달성할 것임을 이해하여야 한다.
색 안정성 성분을 포함하는 가혹하게 성형된 물품
본 개시내용의 양태는 폴리카보네이트 수지, UV 흡수 성분, 열 안정제 성분, 및 착색제를 포함하는 성형 물품에 관한 것이다. 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다. 추가의 양태는 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 포함하는 성형 물품에 관한 것이다. 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에, 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다.
폴리카보네이트 수지를 포함하는 가혹하게 성형된 물품에서의 색 안정성은 UV 흡수 성분을 포함함으로써 유지될 수 있음이 발견되었다. UV 흡수 성분은 UV 방사선을 흡수하고, 비반응성 경로를 통해 이의 에너지를 소산시키고, 이는 폴리카보네이트를 안정화시키고, 성형된 물품의 황변을 방지한다. 이러한 황변은 투명 폴리카보네이트 수지에서 뚜렷할 수 있다. 따라서, 폴리카보네이트 조성물의 황변에서의 측정된 변화는 폴리카보네이트 조성물 및/또는 이에 포함된 첨가제의 분해 또는 열화를 나타낼 수 있다. 폴리카보네이트 조성물의 황변은 ASTM D1925 (1988) (플라스틱의 황변화 지수에 대한 시험 방법 (Withdrawn 1995))에 따라 폴리카보네이트 조성물의 황변화 지수 (△YI)에서의 변화를 측정함으로써 결정될 수 있다.
본 개시내용의 다양한 양태에서, 가혹한 성형 조건은 물품이 성형되는 최대 온도 및 물품이 이 최대 온도에서 유지되는 시간의 양과 관련된다. 상기에서 주지한 바와 같이, 자동차 조명 (예를 들면, 헤드램프) 및 다른 응용분야에 사용되는 것과 같은 성형된 폴리카보네이트 물품에 대한 전형적인 성형 조건이 약 280-310 섭씨온도 (℃)의 최대 온도를 이용하는 한편, 일부 응용분야에서, 적어도 약 330℃, 적어도 약 360℃까지 성형 온도를 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 폴리카보네이트 수지는 이 고온에서 유지되는 시간의 양을 증가시키는 것이 바람직할 수 있고; 한편 표준 성형 응용분야에서, 체류 시간은 약 6분 이하일 수 있고, 이는 특정 응용분야에서 약 12분 이상까지 증가될 것이 필요할 수 있다. 이러한 가혹한 성형 조건은 폴리카보네이트 사슬에의 UV 흡수 성분의 부착을 야기할 수 있다. UV 흡수 성분이 폴리카보네이트 사슬에 부착됨에 따라, 유리 UV 흡수 성분의 수준은 감소되고, 이는 궁극적으로 바람직하지 않은 특성을 갖는 성형 물품을 야기할 수 있다. UV 흡수 성분을 포함하는 폴리카보네이트 수지-기반 성형 물품과 관련되는 본 개시내용의 양태는 폴리카보네이트 수지의 색 안정성에 대한 효과를 나타낸다. 일 예로서, 성형 물품은 300℃의 온도에서 성형되는 물품과 비교하여 약 15분의 시간 동안 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도에서 가혹한 성형한 이후에 약 2.0 미만의 YI를 나타낼 수 있다.
특정 양태에서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 12분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 15분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 340℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 340℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 15분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로, 또는 심지어 적어도 약 3분의 체류 시간에서 적어도 약 360℃의 최대 온도로 물품을 성형하는 것을 포함한다.
다른 특정 양태에서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 340℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도로, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서 적어도 약 360℃의 최대 성형 온도에서 물품을 성형하는 것을 포함한다. 특정 양태에서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 15분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로 물품을 성형하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 일부 양태에서, 폴리카보네이트 수지는 적어도 약 95%의 말단캡 수준을 가진다. 이러한 말단캡 수준을 갖는 폴리카보네이트 수지는 일반적으로 계면 중합 공정에 의해 제조될 수 있다. 순수하게 예로서, 폴리카보네이트가 BPA 폴리카보네이트인 하나의 특정 계면 중합 공정에서, BPA 폴리카보네이트는 비스페놀 A와 포스겐의 아민 촉매화 계면 중축합에 의해 제조된다. 폴리카보네이트가 약 95% 미만의 말단캡 수준을 가지는 폴리카보네이트의 다른 공지된 형성 방법 (예컨대 용융 에스테르교환 반응 공정)과 대조적으로, 계면 중합 공정에 의해 형성되는 폴리카보네이트는 적어도 약 95%의 말단캡 수준을 갖는 것을 특징으로 한다. 일부 양태에서, 폴리카보네이트 수지는 적어도 약 98%의 말단캡 수준, 또는 심지어 적어도 약 99%의 말단캡 수준을 가진다. 추가의 양태에서, 폴리카보네이트 수지는 실질적으로 완전하게 말단캡된다.
본 개시내용에 따른 성형된 물품에서 사용하기 위한 적절한 폴리카보네이트는 비제한적으로, 비스페놀 A, 폴리카보네이트 코폴리머, 폴리에스테르 카보네이트 폴리머, 또는 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함한다.
일 양태에서, 폴리카보네이트는 임의의 폴리카보네이트 물질 또는 예를 들면, 미국특허 7,786,246에 인용된 물질의 혼합물을 포함할 수 있고, 이 특허는 다양한 폴리카보네이트 조성물 및 방법을 개시하는 특정 목적을 위해 그 전문이 본원에 포함된다. 용어 폴리카보네이트는 조성물이 하기 화학식 (1)의 반복 구조 단위를 가지는 조성물로 추가로 정의될 수 있다:
Figure pct00002
식 중, R1기의 총수의 적어도 60%는 방향족 유기 라디칼이고, 이의 나머지는 지방족, 지환족, 또는 방향족 라디칼이다. 추가의 양태에서, 각각의 R1은 방향족 유기 라디칼, 더 바람직하게는, 하기 화학식 (2)의 라디칼이다:
Figure pct00003
식 중, 각각의 A1 및 A2는 단환형 2가 아릴 라디칼이고, Y1은 A2로부터 A1을 분리하는 1 내지 2개의 원자를 갖는 가교 라디칼이다. 다양한 양태에서, 하나의 원자는 A2로부터 A1을 분리한다. 예를 들면, 이러한 유형의 라디칼은 비제한적으로, 라디칼 예컨대 -O-, -S-, -S(O)-, -S(O2)-, -C(O)-, 메틸렌, 사이클로헥실-메틸렌, 2-[2.2.1]-바이사이클로헵틸리덴, 에틸리덴, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜타데실리덴, 사이클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴을 포함한다. 가교 라디칼 Y1은 바람직하게는 탄화수소기 또는 포화된 탄화수소기 예컨대 메틸렌, 사이클로헥실리덴, 또는 이소프로필리덴이다.
상기 기재된 폴리카보네이트 이외에, 폴리카보네이트와 다른 열가소성 폴리머의 조합, 예를 들면, 호모폴리카보네이트 및/또는 폴리카보네이트 코폴리머의 조합이 사용될 수 있다.
이소소르바이드-기반 폴리에스테르-폴리카보네이트를 포함하는 폴리카보네이트는 카보네이트 단위 및 에스테르 단위를 포함하는 다른 유형의 폴리머 단위를 포함하는 코폴리머, 및 호모폴리카보네이트 및 코폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 폴리카보네이트 코폴리머는 폴리에스테르-폴리카보네이트 또는 폴리에스테르 카보네이트로서도 알려진 폴리에스테르 카보네이트이다. 이러한 코폴리머는 추가로 올리고머성 에스테르-함유 디하이드록시 화합물 (또한 본 명세서에서 하이드록시 말단-캡핑된 올리고머성 아크릴레이트 에스테르로도 지칭됨)로부터 유도된 카보네이트 단위를 포함한다.
다양한 추가의 양태에서, 본 명세서에서 사용되는 "폴리카보네이트" 및 "폴리카보네이트 수지"는 추가로 호모폴리카보네이트, 카보네이트에 상이한 R1 모이어티를 포함하는 코폴리머 (본 명세서에서 "코폴리카보네이트"로서 지칭됨), 카보네이트 단위 및 다른 유형의 폴리머 단위, 예컨대 에스테르 단위, 폴리실록산 단위를 포함하는 코폴리머, 및 호모폴리카보네이트 및 코폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포괄한다.
추가의 양태에서, 폴리카보네이트 수지는 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머, 및 특별하게는 본 명세서에서 지방족 디카복실산 에스테르 단위로 지칭되는 연질 블록 에스테르 단위를 포함하는 에스테르 단위를 포함하는 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머를 포함한다. 연질 블록 에스테르 단위를 포함하는 그와 같은 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머는 또한 본 명세서에서 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트로 지칭한다. 연질 블록 에스테르 단위는 C6-20 지방족 디카복실산 에스테르 단위 (C6-20은 말단 카복실기를 포함함)일 수 있고, 직쇄 (즉, 비분지형) 또는 분지쇄 디카복실산, 사이클로알킬 또는 사이클로알킬리덴-함유 디카복실산 단위, 또는 이들 구조 단위의 조합일 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, C6-20 지방족 디카복실산 에스테르 단위는 메틸렌 (-CH2-) 반복 단위를 포함하는 직쇄 알킬렌기를 포함한다.
모든 유형의 폴리카보네이트 말단기는 폴리카보네이트 조성물에서 유용한 것으로 고려되고, 단 이러한 말단기는 상당하게 조성물의 바람직한 특성에 부정적인 영향을 주지 않는 것이다.
추가의 양태에서, 폴리카보네이트 폴리머는 호모폴리머이다. 또 다른 추가의 양태에서, 호모폴리머는 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위를 포함한다.
또 다른 추가의 양태에서, 폴리카보네이트 성분은 코폴리머이다. 또 다른 추가의 양태에서, 코폴리머는 BPA로부터 유도된 반복 단위를 포함한다. 또 다른 추가의 양태에서, 코폴리머는 세박산으로부터 유도된 반복 단위를 포함한다. 심지어 추가의 양태에서, 코폴리머는 세박산 및 BPA로부터 유도된 반복 단위를 포함한다. 유용한 폴리카보네이트 코폴리머는 상업적으로 이용가능하고, 비제한적으로 SABIC Innovative Plastics (이전에 GE Plastics임)로부터 이용가능한 상표명 LEXAN®EXL 및 LEXAN®HFD 폴리머 하에 시판되는 것을 포함한다.
본 개시내용의 일부 양태에서, 폴리카보네이트 수지는 고순도 폴리카보네이트 수지이다. 고순도 폴리카보네이트 수지는 일반적으로 적어도 약 99.70%의 순도를 가지는 것을 특징으로 하며, 이는 2 백만분율 (ppm) 미만의 황을 포함하며, 한편 다른 순도 기준이 적용될 수 있다. 특정 양태에서, 본 개시내용의 성형 물품에 포함된 폴리카보네이트 수지는 적어도 약 99.70%의 순도를 가지며, 2 ppm 미만의 황을 포함하는 비스페놀 A 폴리머로부터 제조된다.
본 개시내용의 추가의 양태에서, 성형 물품은 투명할 수 있다. 본원에 사용되는 투명, 투과도, 및 이의 변형어는 적어도 90%, 적어도 91%, 적어도 92%, 적어도 93%, 적어도 94%, 적어도 95%의 예시적인 투과도 수준, 또는 상기 예시적인 값으로부터 유래된 임의의 범위의 투과도 값을 포함하는 89% 초과인 수지 조성물의 투과도의 수준을 지칭할 수 있다. 특정 양태에서, 성형 물품은 약 89% 내지 약 93%의 투과도를 가진다. 투과도는 예를 들면 표준 램프 D65를 사용하여 헤이즈-가드 듀얼(Haze-Guard dual) (BYK Gardner) 상에서 수집된 데이터로부터의 ASTM 방법 D1003-13 (투명 플라스틱의 시감 투과율 및 헤이즈에 대한 표준 시험 방법), 과정 A에 따라 계산될 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따른 성형 물품은 하나 이상의 특정 비색 분석치 (dE*, L*, a*, 및/또는 b*)를 가질 수 있다. 예를 들면, 일부 양태에서, 본원에 기재된 가혹한 성형 조건 하에 성형된 물품은 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 약 0.6 미만, 또는 약 0.5 미만, 또는 약 0.4 미만, 또는 약 0.3 미만, 또는 약 0.2 미만, 또는 약 0.1 미만의 dE*, 또는 상기 예시된 값으로부터 유래된 임의의 범위의 dE*를 가질 수 있다. 특정 양태에서, 시험은 상이한 크기의 컬러 플라크, 예를 들면 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 수행될 수 있다. 그 변화는 6분의 체류 시간 동안 300℃의 최대 온도 (즉, 표준 성형 조건)에서 성형되는 참조 물품과의 비교이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "참조 물품"은 동일한 성분 (폴리카보네이트, UV 흡수 성분, 및 다른 첨가제) 및 동일한 양의 이 성분을 포함하는 물품을 지칭한다. 비색 분석치 (dE*, L*, a*, b*)는 D65 조명 및 10°오브저버(observer)에 대한 투과 스펙트럼 데이터를 사용하여 ASTM E308-15 (CIE 시스템을 사용하는 것에 의한 물체의 색상을 계산하기 위한 표준 지침)에 따라 계산될 수 있다. 투과도 스펙트럼은 X 라이트 i7 분광 광도계 상에서 수집할 수 있다. 색차는 하기 CIE 1976 색차 식에 따라 계산된다.
Figure pct00004
추가의 양태에서, 본원에 기재된 가혹한 성형 조건 하에 성형된 물품은 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 약 0.3 미만, 또는 약 0.2 미만, 또는 약 0.1 미만, 또는 약 0.05 미만의 색차 델타 b* (db*), 또는 상기 예시적인 값으로부터 유래된 임의의 범위의 db*를 가질 수 있다. 그 변화는6분의 체류 시간 동안 300℃의 최대 온도 (즉, 표준 성형 조건)에서 성형되는 참조 물품과의 비교이다. db*는 상기 기재된 ASTM E308-15에 따라 계산될 수 있다.
본 개시내용의 양태는 UV 흡수 성분을 포함하는 성형 물품에 관한 것이다. 특정 양태에서, UV 흡수 성분은 벤조트리아졸 화합물, 트리아진 화합물, 또는 이들의 조합이다. 적합한 UV 흡수 성분의 예는 비제한적으로 2-(2'-하이드록시-5'-t-옥틸페닐) 벤조트리아졸 (예를 들어, CYASORB® UV5411, Cytec Industries로부터 이용가능함) (UV5411), 2-(2 하이드록시-3,5 디큐밀) 벤조트리아졸 (예를 들어, Tinuvin® 234, BASF로부터 이용가능함) (UVA 234), 페놀, 2,2'-메틸렌비스(6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-(예를 들어, Tinuvin® 360, BASF로부터 이용가능함) (LA31RG/T360), 페놀, 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(헥실옥시)-(예를 들어, Tinuvin® 1577, BASF로부터 이용가능함) (T1577), 1,3-비스((2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시)-2,2-비스(((2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시)메틸)프로판 (예를 들어, Uvinul® 3030, BASF로부터 이용가능함) (UV3030), 2,2'-(1,4-페닐렌)비스-4h-3,1-벤족사진-4-온 (예를 들어, CYASORB® UV-3638, Cytec Industries로부터 이용가능함) (UV-3638), 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 특정 양태에서, UV 흡수 성분은 페놀, 2,2'-메틸렌비스(6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)- (LA31RG/T360)이다.
임의의 유효량의 UV 흡수 성분은 성형 물품에 포함될 수 있다. 일부 양태에서, UV 흡수 성분은 조성물의 약 0.01 내지 약 1.0 중량% (wt%)의 양으로, 또는 특정 양태에서, 조성물의 약 0.01 내지 약 0.50 중량%의 양으로, 또는 심지어 조성물의 약 0.05 내지 약 0.30 중량%의 양으로 성형 물품에 존재한다.
본 개시내용의 양태에 따라, 성형 물품은 본원에 개시된 바와 같은 색 안정성을 나타내기 위해 특정 치수의 것일 수 있다. 일 예로서, 성형 물품은 특정 두께의 것일 수 있다. 일 예에서, 성형 물품은 약 3 mm의 최대 두께, 또는 특정 양태에서, 약 1.5 내지 2.0 mm의 두께를 가진다. 추가의 예에서, 성형 물품은 약 30 센티미터 (cm) 내지 약 100 cm의 최대 길이 또는 너비 치수를 가질 수 있다.
추가의 양태에서, 성형 물품은 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 포함할 수 있다. 착색제는 생성된 성형 물품에 특정 색상을 부여하기 위해 첨가될 수 있다. 착색제는 안료, 염료, 및/또는 이의 조합을 포함하는 임의의 적합한 착색제의 것일 수 있다. 착색제는 유기 착색제, 무기 착색제, 및/또는 이의 조합일 수 있다. 착색제는 이산화티탄, 카본 블랙, 및/또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 양태에 따라, 착색제를 포함하는 성형 물품은 본원에 기재된 가혹한 성형 조건 이후에 색 안정성을 나타낼 수 있다. 즉, 성형 물품은 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후 약 2.0 미만의 △YI, 또는 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후 약 1.0 미만의 △YI를 포함할 수 있다. △YI는 표준 성형 조건 (예를 들면, 6분의 시간 및 300℃의 최대 성형 온도)에 가해지는 성분의 양, 및 동일한 성분을 갖는 성형 물품과 비교된다.
추가의 양태에서, 본 개시내용의 예시되는 착색제는 가혹한 성형 조건에 가해진 이후에 폴리카보네이트 수지 조성물의 관찰된 투과 스펙트럼에서의 주목할 만한 변화를 나타내지 않을 수 있다. 투과 스펙트럼은 컬러 플라크, 예컨대 2.5 mm 또는 3.0 mm 컬러 플라크를 사용하는 표준 및 가혹한 성형 조건에 대해 X-라이트 i7 분광광도계 상에서 측정될 수 있다. 흡광도는 이에 따라 비어-람버트 법칙을 사용하여 투과 스펙트럼으로부터 계산될 수 있다.
Figure pct00005
식 중, A는 계산된 흡광도이고, I0는 입사광 강도이고, I는 측정된 광 강도이고, aλ는 파장-의존적 흡광도 계수이고, b는 경로 길이이고, c는 분석물의 농도이다. 주어진 착색제의 경우, 흡수 스펙트럼은 착색제의 분자 구조와 관련된 특정 파장에서 현저한 최대값을 가질 수 있다. 최대 흡수에서의 변이가 관찰되는 경우 (변이(△λ)) 또는 흡광도가 더 작아지는 경우 (△I), 이는 분자 구조에서의 변화를 나타내고, 이는 분자 열화(molecular degradation)를 나타낼 수 있다.
일부 양태에서, 본 개시내용의 착색제를 포함하는 성형 물품은 가혹한 성형 이후의 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이 (즉, 흡광도에서의 변화 (△I))를 나타낸다. 특정 양태에서, 본 개시내용의 착색제를 포함하는 성형 물품은 가혹한 성형 이후에 약 10% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 나타내거나, 또는 흡광도 강도에서의 현저한 차이를 나타내지 않는다. 흡광도 강도에서의 차이는 표준 성형 조건 (예를 들면, 6분의 시간 및 300℃의 최대 성형 온도)에 가해지는 성분의 양, 및 동일한 성분을 갖는 성형 물품과 비교된다.
추가의 양태에서, 본 개시내용의 착색제를 포함하는 성형 물품은 가혹한 성형 이후에 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이(변이(△λ))를 나타낸다. 또 다른 추가의 향태에서, 본 개시내용의 착색제를 포함하는 성형 물품은 가혹한 성형 이후에 최대 흡광도의 파장에서의 주목할 만한 변이를 나타내지 않는다. 최대 흡광도의 파장에서의 변이는 표준 성형 조건 (예를 들면, 6분의 시간 및 300℃의 최대 성형 온도)에 가해지는 성분의 양, 및 동일한 성분을 갖는 성형 물품과 비교된다.
일부 양태에서, 본 개시내용의 착색제를 포함하는 성형 물품은 가혹한 성형 이후에 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이 및 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이를 나타낸다.
본 개시내용의 양태에 따른 성형 물품은 또한 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후 약 550 초과의 최대 흡광도의 파장을 나타낼 수 있다. 추가의 양태에서, 성형 물품은 약 570 nm 초과, 또는 약 590 nm 초과, 또는 600 nm 초과의 가혹한 성형 이후에 최대 흡광도의 파장을 나타낸다.
예시적인 착색제는 비제한적으로 솔벤트 바이올렛　13 (SV13), 솔벤트 바이올렛 36 (SV 36), 솔벤트 블루 97 (S BL 97), 솔벤트 블루 104 (S BL 104), 피그먼트 블루 15:1 (P BL 15:1), 피그먼트 블루 60 (P BL 60), 레드 바이올렛 26/31 (DV 26/31) 등뿐만 아니라 상술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 임의의 유효량의 착색제는 성형 물품에 포함될 수 있다. 일부 양태에서, 착색제는 조성물의 약 0.00001 내지 약 0.01 중량%의 양으로, 또는 특정 양태에서 조성물의 약 0.00002 내지 약 0.0010 중량%의 양으로, 또는 심지어 조성물의 약 0.00002 내지 약 0.0005 중량%의 양으로 성형 물품에 존재한다.
본 개시내용의 일부 양태에서, 성형 물품은 열 안정제 성분을 포함할 수 있다. 열 안정제 성분은 열처리시 색 안정성을 개선함으로써 성형 물품에서 폴리카보네이트 수지를 안정화시킬 수 있다. 일부 양태에서, 열 안정제 성분은 비제한적으로 포스파이트, 포스핀 또는 포스포나이트 화합물을 포함하는 적어도 하나의 유기인 화합물을 포함한다. 특정 양태에서, 열 안정제 성분은 트리스-(2,4-디-tert-부틸페닐) 포스파이트 (예를 들어, IRGAFOS®168, BASF로부터 이용가능함) (IRG), 트리페닐포스핀 (TPP), 트리데실포스파이트 (TDP), 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)-4,4-디페닐디포스포나이트) (PEPQ), 비스 (2,4-디큐밀페닐) 펜타에리트리톨 디포스파이트 (예를 들어, Doverphos S-9228, Dover Chemical로부터 이용가능함) (DP), 디페닐 모노데실 포스파이트 (DPDP), 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 양태에서, 열 안정제 성분은 IRG를 포함한다.
임의의 유효량의 열 안정제 성분은 성형 물품에 포함될 수 있다. 일부 양태에서, 열 안정제 성분은 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로, 또는 특정 양태에서, 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 0.2 중량%의 양으로, 또는 심지어 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 0.1 중량%의 양으로 성형 물품에 존재할 수 있다.
상기 성분 이외에, 개시된 성형 물품은 이러한 유형의 폴리카보네이트 수지 조성물에 보통 포함되는 임의로 하나 이상의 추가적인 첨가제 물질의 유효량을 임의로 포함할 수 있고, 단 첨가제는 폴리카보네이트 수지 조성물의 원하는 특성에 상당한 부작용을 주지 않도록 선택된다. 첨가제의 조합이 사용될 수 있다. 이러한 첨가제는 성형 이전 또는 그 과정에서 성분의 혼합 과정 동안 적합한 시점에 다른 성분과 조합될 수 있다. 개시된 성형 물품에 존재할 수 있는 첨가제 물질의 예시적인 그리고 비제한적인 예는 추가의 강화 충전제, 산 포착제, 적하방지제, 산화방지제, 정전기방지제, 사슬 연장제, 착색제 (예를 들어, 안료 및/또는 염료), 탈형제, 흐름 촉진제, 윤활제, 금형 이형제, 가소제, 켄칭제, 난연 안정화제 (예를 들어, 열 안정제, 가수분해 안정제, 또는 광안정제를 포함함), UV 반사 첨가제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 특정 양태에서, 성형 물품은 페놀계 열 안정제 성분 (예를 들면, Irganox®1076, BASF로부터 이용가능함), 카복실산 에스테르 (예를 들면, PETS) 또는 이의 조합을 포함하는 추가적인 첨가제 물질을 포함한다.
특정 양태에서, 비제한적으로 UV 흡수 성분, 열 안정제 성분을 포함하는 성형 물품에서 첨가제 각각은 20 ppm 이하의 나트륨, 10 ppm 이하의 마그네슘, 20 ppm 이하의 칼슘, 0.5 ppm 이하의 아연 및 0.5 ppm 이하의 주석의 최대 불순물을 가진다. 일부 양태에서, 각각의 첨가제는 10 ppm 이하의 나트륨, 또는 2 ppm 이하의 나트륨, 또는 2 ppm 이하의 마그네슘, 또는 10 ppm 이하의 칼슘을 포함한다.
본원에 기재된 양태에 따라 가혹한 성형 조건 하에 형성된 성형 물품은 이전에 공지된 성형 물품에 대해 다수의 개선된 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 성형 물품의 특성은 비제한적으로 가혹한 성형 이후에 개선된 황변화 지수 (YI)를 포함한다.
일부 양태에서, 성형 물품은 ASTM D1925 (1988)에 따라 계산되는 경우, 가혹한 성형 이후에 약 1.10 미만의 △YI, 또는 가혹한 성형 이후에 약 1.0 미만의 △YI, 또는 가혹한 성형 이후에 약 0.90 미만의 △YI, 또는 가혹한 성형 이후에 약 0.75 미만의 △YI, 또는 가혹한 성형 이후에 약 0.60 미만의 △YI, 또는 가혹한 성형 이후에 약 0.50 미만의 △YI, 또는 가혹한 성형 이후에 약 0.35 미만의 △YI, 또는 심지어 가혹한 성형 이후에 약 0.20 미만의 △YI를 가진다. △YI는 가혹한 성형 조건에 가해지지 않은 동일한 양의 성분 및 동일한 성분을 갖는 성형 물품과 비교된다.
색 안정성 성분을 포함하는 가혹한 성형 물품의 형성 방법
또한, 본 개시내용은 UV 안정성 및 색 안정성 폴리카보네이트 유래 성형 물품의 형성 방법에 관한 것이다. 일 양태에서, 성형 물품의 형성 방법은 폴리카보네이트 수지, UV 흡수 성분, 열 안정제 성분 및 착색제를 조합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 가혹한 성형 조건 하에 상기 혼합물을 성형함으로써 혼합물로부터 성형 물품을 형성하는 단계를 포함한다. 성형 물품은 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 (6분의 체류 시간으로 300℃의 최대 성형 온도) 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다.
본 개시내용의 추가의 양태는 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 배합하여 혼합물을 형성하는 단계, 및 가혹한 성형 조건 하에 상기 혼합물을 성형함으로써 혼합물로부터 성형 물품을 형성하는 단계를 포함하는 성형 물품의 형성 방법에 관한 것이다. 성형 물품은 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 (6분의 체류 시간으로 300℃의 최대 성형 온도) 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 dE*를 포함한다.
특정 양태에서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 12분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 15분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 340℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 340℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 15분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로, 또는 심지어 적어도 약 3분의 체류 시간에서 적어도 약 360℃의 최대 온도로 물품을 성형하는 것을 포함한다.
또 다른 특정 양태에서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서 적어도 약 330℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 340℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서 적어도 약 360℃의 최대 온도로 물품을 성형하는 것을 포함한다. 특정 양태에서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 15분의 체류 시간에서 적어도 약 350℃의 최대 온도로 물품을 성형하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 폴리카보네이트 수지, UV 흡수 성분, 착색제, 열 안정제 성분 및 상기 기재된 것과 같은 임의로 추가의 첨가제 성분의 선택을 포함한다. 상기 방법에 따라 형성된 성형 물품은 비제한적으로 투명성, 비색 분석치 (예를 들면, dE* 및 db*), 투과 스펙트럼, 흡광도 강도에서의 차이, 최대 흡광도의 파장에서의 변이, 최대 흡광도의 파장, 및 황변화 지수를 포함하는 상기 기재된 물리적 특성 중 하나 이상을 가질 수 있다.
본원에 기재된 개시내용의 양태에 따른 성형 물품은 광범위한 응용분야, 특히 가혹한 성형 조건과 결합하여 색 안정성을 요구하는 것에서 사용하기 위해 적용가능하다. 추가로, 성형 물품은 비제한적으로 사출 성형, 시트 압출 및 글레이징 적용을 포함하는 다양한 형성 방법에 의해 형성될 수 있다. 본원에 개시된 성형 물품은 다양한 응용분야에서 특히 유용할 수 있고, 여기서 투명성, 기계적 특성의 유지, 및 얇은 벽 성형성이 바람직하다. 예를 들면, 개시된 성형 물품은 전자, 자동차, 영상화, 또는 광학 응용분야에서 사용될 수 있다. 이러한 응용분야는 비제한적으로 자동차 조명 렌즈 (예를 들면, 헤드램프) 응용분야; 조명 응용분야 예컨대 자동차 조명, 가로 조명, 실외 조명, 및 고효율 조명 예컨대 발광 다이오드 LED 응용분야, 유기 LED 응용분야, 형광등 조명 응용분야, 증기 기체 방전 조명 응용분야, 및 네온 조명 응용분야(이는 종래의 광원과 비교하여 부산물로서 더 적은 열을 생성할 수 있음)에 대한 김서림 방지 윈도우, 렌즈 및/또는 투명 커버; 카메라 및 뷰잉 렌즈(viewing lense) (예를 들면, 휴대폰 카메라용 및 디지털 스틸 사진 카메라용), 거울, 망원경 렌즈, 쌍안경, 자동차 카메라 렌즈, 및 안과용 물품 예컨대 선글라스, 보호 고글, 보안면, 및 처방 렌즈를 포함할 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, 차량의 인테리어에서 개시된 블렌딩된 가소성 조성물을 사용할 수 있는 자동차 기술분야에서의 이러한 장치의 비제한적인 예는 어댑티드 크루즈 컨트롤, 헤드라이트 센서, 바람막이 와이퍼 센서, 및 도어/윈도우 스위치를 포함한다.
본원에 기재된 개시내용의 양태에 따른 성형 물품은 추가로 고전단 성형 조건에서 사용하기 위해 적용가능할 수 있다. 고전단 성형 조건은 일부 양태에서 가혹한 성형 조건과 유사하다. 고전단 성형 조건은 주형 두께 및 주형 충전 속도를 포함하는 특정 성형 조건 하에 성능에 의해 확인될 수 있다. 주형 충전 속도는 처리 파라미터 예컨대 게이트 설계 (작은 게이트는 고전단을 야기함), 사출 속도 (높은 속도는 더 높은 전단을 야기함), 물질 속도, 및 용융 온도에 영향을 받는다. 고전단 성형 조건 하에 형성될 수 있는 본 개시내용의 양태에 따른 성형 물품의 특정 예는 비제한적으로 글레이징 응용분야 (예를 들면, 주거용 글레이징 응용분야) 또는 온실에 사용하기 위한 시트 또는 압출된 프로파일을 포함한다.
본 개시내용의 구성요소의 다양한 조합은 본 개시내용, 예를 들면, 동일한 독립항에 종속되는 종속항으로부터의 구성요소의 조합에 포괄된다.
개시내용의 양태
다양한 양태에서, 본 개시내용은 적어도 하기 양태에 관한 것이고, 이를 포함한다.
양태 1: 폴리카보네이트 수지;
자외선 (UV) 흡수 성분;
열 안정제 성분; 및
착색제;를 포함하는 성형 물품으로서,
2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함하는 성형 물품.
양태 2: 양태 1에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.3 미만의 색차 델타 b* (db*)를 포함하는 성형 물품.
양태 3: 양태 1 또는 2에 있어서, 상기 UV 흡수 성분이 벤조트리아졸 화합물을 포함하는 성형 물품.
양태 4: 양태 3에 있어서, 상기 벤조트리아졸 화합물이 페놀, 2,2'-메틸렌비스(6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)을 포함하는 성형 물품.
양태 5: 양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 약 15의 시간 동안 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도에서 가혹한 성형한 이후에 약 0.1 미만의 db*를 포함하는 성형 물품.
양태 6: 양태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지가 적어도 약 99.70%의 순도, 적어도 약 98%의 말단캡 수준을 갖고, 2 ppm 미만의 황을 포함하는 비스페놀 A 폴리머로부터 제조되는 성형 물품.
양태 7: 양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, ASTM D1003-13, 과정 A에 따라 시험되는 경우에 89% 초과의 투과도를 가지는 성형 물품.
양태 8: 양태 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 약 0.05 중량% 내지 약 0.3 중량%의 UV 흡수 성분을 포함하는 성형 물품.
양태 9: 양태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 각각의 자외선 (UV) 흡수 성분, 열 안정제 성분, 및 착색제가 20 ppm 이하의 나트륨, 10 ppm 이하의 마그네슘, 20 ppm 이하의 칼슘, 0.5 ppm 이하의 아연 및 0.5 ppm 이하의 주석을 포함하는 성형 물품.
양태 10: 양태 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서의 적어도 약 330℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 340℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서의 적어도 약 360℃의 최대 성형 온도를 포함하는 성형 물품.
양태 11: 양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, ASTM D1925 (1988)에 따라 시험되는 경우에 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 이후에 약 1.0 미만의 황변화 지수 (△YI)에서의 변화를 포함하는 성형 물품.
양태 12: 양태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 계면 중합 공정에 의해 제조되고, 적어도 약 95%의 말단캡 수준을 가지는 성형 물품.
양태 13: 양태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 표준 처리 조건은 6분의 체류 시간에서 300℃의 최대 성형 온도를 포함하는 성형 물품.
양태 14: 성형 물품의 형성 방법으로서,
폴리카보네이트 수지, UV 흡수 성분, 열 안정제 성분 및 착색제를 조합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
가혹한 성형 조건 하에 상기 혼합물을 성형함으로써 혼합물로부터 성형 물품을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 성형 물품이 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함하는 성형 물품의 형성 방법.
양태 15: 양태 14에 있어서, 상기 성형 물품은 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.3 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함하는 방법.
양태 16: 양태 14 또는 15에 있어서, 상기 UV 흡수 성분이 벤조트리아졸 화합물을 포함하는 방법.
양태 17: 양태 16에 있어서, 상기 벤조트리아졸 화합물이 페놀, 2,2'-메틸렌비스(6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)을 포함하는 방법.
양태 18: 양태 14 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 성형 물품이 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 약 15의 시간 동안 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도에서 가혹한 성형한 이후에의 약 0.1 미만의 db*를 포함하는 방법.
양태 19: 양태 14 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 성형 물품이 ASTM D1003-13, 과정 A에 따라 시험되는 경우에 89% 초과의 투과도를 가지는 방법.
양태 20: 양태 14 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서의 적어도 약 330℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 340℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서의 적어도 약 360℃의 최대 성형 온도를 포함하는 방법.
양태 21: 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 포함하는 성형 물품으로서, 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함하는 성형 물품.
양태 22: 양태 21에 있어서, 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 0.3 미만의 색차 델타 b (db*)를 포함하는 성형 물품.
양태 23: 양태 21 또는 22에 있어서, 상기 착색제는 1,8-비스((4-메틸페닐) 아미노) 안트라퀴논, 1,4-비스((2,6-디에틸-4-메틸페닐)아미노)안트라퀴논, 1,4-비스(메시틸아미노)안트라퀴논, (29H,31H-프탈로시아니나토(2-), 6,15-디하이드로안트라진-5,9,14,18-테트론, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형 물품.
양태 24: 양태 21 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 성형 물품이 추가로 자외선 (UV) 흡수 성분 또는 열 안정제 성분을 포함하는 성형 물품.
양태 25: 양태 24에 있어서, 상기 UV 흡수 성분은 벤조트리아졸, 트리아진, 시아노아크릴레이트, 벤족시난, 또는 이들의 조합을 포함하고;
상기 열 안정제 성분은 페놀계 화합물, 인계 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 성형 물품.
양태 26: 양태 21 내지 25 중 어느 한 항에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이를 포함하는 성형 물품.
양태 27: 양태 21 내지 26 중 어느 한 항에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 포함하는 성형 물품.
양태 28: 양태 21 내지 27 중 어느 한 항에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이 및 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 포함하는 성형 물품.
양태 29: 양태 21 내지 28 중 어느 한 항에 있어서, 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 550 nm 초과의 최대 흡광도의 파장을 포함하는 성형 물품.
양태 30: 양태 21 내지 29 중 어느 한 항에 있어서, 폴리카보네이트 수지가 적어도 약 99.70%의 순도, 적어도 약 98%의 말단캡 수준을 갖고, 2 ppm 미만의 황을 포함하는 비스페놀 A 폴리머로부터 제조되는 성형 물품.
양태 31: 양태 21 내지 30 중 어느 한 항에 있어서, 상기 착색제가 20 ppm 이하의 나트륨, 10 ppm 이하의 마그네슘, 20 ppm 이하의 칼슘, 0.5 ppm 이하의 아연 및 0.5 ppm 이하의 주석을 포함하는 성형 물품.
양태 32: 양태 21 내지 31 중 어느 한 항에 있어서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서의 적어도 약 330℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 340℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서의 적어도 약 360℃의 최대 성형 온도를 포함하는 성형 물품.
양태 33: 양태 21 내지 32 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표준 처리 조건은 6분의 체류 시간에서의 300℃의 최대 성형 온도를 포함하는 성형 물품.
양태 34: 성형 물품의 형성 방법으로서,
폴리카보네이트 수지 및 착색제를 배합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
가혹한 성형 조건 하에 상기 혼합물을 성형함으로써 혼합물로부터 성형 물품을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 성형 물품이 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함하는 성형 물품의 형성 방법.
양태 35: 양태 34에 있어서, 상기 성형 물품은 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에 약 0.3 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함하는 방법.
양태 36: 양태 34 또는 35에 있어서, 상기 착색제는 1,8-비스((4-메틸페닐) 아미노) 안트라퀴논, 1,4-비스((2,6-디에틸-4-메틸페닐)아미노)안트라퀴논, 1,4-비스(메시틸아미노)안트라퀴논, (29H,31H-프탈로시아니나토(2-), 6,15-디하이드로안트라진-5,9,14,18-테트론, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
양태 37: 양태 34 내지 36 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 물품이 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이 및 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 포함하는 방법.
양태 38: 양태 34 내지 37 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품이 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 포함하는 방법.
양태 39: 양태 34 내지 38 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품이 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 550 nm 초과의 최대 흡광도의 파장을 포함하는 방법.
양태 40: 양태 34 내지 39 중 어느 한 항에 있어서, 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서의 적어도 약 330℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 340℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서의 적어도 약 360℃의 최대 성형 온도를 포함하는 방법.
양태 41: 이전 양태 중 어느 하나에 있어서, 고전단 성형 조건 하에 형성되는 성형 물품.
양태 42: 이전 양태 중 어느 하나에 있어서, 고전단 성형 조건 하에 형성되며, 글레이징 응용분야 또는 온실에 대해 사용되는 시트 또는 압출된 프로파일인 성형 물품.
실시예
하기 실시예는 본 기술분야의 당업자에게 본원에 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 이루어지고, 평가되는 방식의 완전한 개시내용 및 설명을 제공하기 위해 기재되며, 이는 순전히 예시적인 것으로 의도되며, 본 개시내용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 수치 (예를 들면, 양, 온도 등)과 관련하여 정확도를 보장하기 위한 노력이 이루어졌으나, 일부 오차 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 나타내지 않는 한, 부는 중량부이고, 온도는 ℃이거나 또는 주위 온도이고, 압력은 대기압이거나 또는 그 부근의 것이다. 달리 나타내지 않는 한, 조성물을 나타내는 백분율은 중량%와 관련된다.
기재된 공정으로부터 얻은 생성물 순도 및 수율을 최적화하기 위해 사용될 수 있는 반응 조건, 예를 들면, 성분 농도, 원하는 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력 및 다른 반응 범위 및 조건의 수많은 변화 및 조합이 존재한다. 합리적이고, 일반적인 실험만이 이러한 공정 조건을 최적화하는데 요구될 것이다.
표 1에 나타난 성분 및 첨가제는 본 개시내용의 양태에 따른 성형 물품 및 본 개시내용의 양태에 따른 성형 물품의 비교를 위해 사용되는 비교 물품을 제조하기 위해 사용하였다.
[표 1] 성분 및 첨가제
Figure pct00006
표 1에 열거된 첨가제는 표 2에 열거된 순도를 가졌다. 첨가제 순도를 성분 분석을 사용하여 결정하였다.
[표 2] 성분 분석에 기초한 첨가제 순도
Figure pct00007
폴리카보네이트 샘플을 표 1에 나타낸 성분 및 첨가제를 사용하여 제조하였다. 생성된 폴리카보네이트 샘플을 사출 성형 이전에 2-3시간 동안 120℃에서 건조하였다. 2.5 밀리미터 (mm) 두께의 샘플 플라크를 이후 사출 성형 기계(Engel-75, 투명 폴리카보네이트 전용)를 사용하여 제조하였다. 표준 성형 조건에 대한 참조로서, 하기 온도 프로파일을 사용하였다: 구간 1/구간 2/구간 3/노즐 = 280 ℃/ 290 ℃/300 ℃/ 295 ℃. 스크류 내의 물질의 체류 시간을 냉각 시간에 의해 조절하였다. 이러한 처리 조건을 하기 표시로 나타낼 수 있다: T(용융)/체류 시간 = 300 ℃/6분(6'). 마찬가지로, 가혹한 성형은 상기 참조된 표준 성형 조건과 동일한 온도 프로파일을 사용것 이외에 고온에서 수행될 수 있다.
황변화 지수 (YI) 값을 ASTM D1925 (1988)에 따라 계산하였다. 비색 분석치 (L*, a*, b* 및 YI )를 400 나노미터(nm)와 700 nm 사이의 2.5 mm 두께 컬러 플라크 (각각 600 mm의 길이 및 너비 치수)의 측정된 투과 스펙트럼으로부터 계산하였다. 스펙트럼분석 데이터를 투과 모드로 Macbeth 7000A 장치 상에서 측정하였고, UV를 포함시켰다.
실시예 1 내지 3 (Ex1 - Ex3)를 평가하여 고온 및 증가된 체류 시간으로의 처리 조건 과정에서 서로에 대해 주어진 벤조트리아졸 UV 흡수 성분을 사용하는 효과를 결정하였다. Ex1은 벤조트리아졸 UV 흡수 성분을 가지지 않고; Ex2는 UV5411을 포함하고; Ex3는 LA31RG를 포함한다. 각각의 샘플을 300℃ 내지 350℃에 대한 △YI에 대해 상기와 같이 평가하였다. 그 결과는 표 3에 제공되어 있다.
[표 3] △YI에 대한 상이한 벤조트리아졸 UV 흡수 성분의 효과
Figure pct00008
각각의 실시예 Ex1- Ex3의 경우, 처리 온도에서의 증가뿐만 아니라 체류 시간에서의 증가로 △YI가 증가하였다. UV 흡수 성분 (Ex1)의 부재시, △YI는 0.43의 변이를 나타내었다. UV5411을 포함하는 Ex2에 대한 변이는 0.66의 변이 값과 비슷하였다. 그러나, LA31RG UV 흡수 성분 (Ex3)은 0.30의 상당하게 작은 변이를 나타내었다. 추가로, 놀랍게도, Ex3에 대한 db*는 상당하게 더 낮고, 대략 Ex1 및 Ex2 모두보다 3배 더 작다.
추가의 실시예를 또한 △YI에 대한 UV 흡수 성분의 효과를 평가하기 위해 다양한 부류로부터의 UV 흡수 성분의 선별에 걸쳐 평가하였다. 표 4A 및 4B는 다양한 UV 흡수 성분을 갖는 성형 폴리카보네이트 물품에 대해 관찰된 △YI를 제공하며, 상기 성형 물품은 350℃, 15분 체류 시간 (가혹한 성형 조건) 및 300℃, 6분 체류 시간(표준 성형 조건)의 상이한 성형 조건을 사용하여 제조된 것이다. 샘플 색상을 가혹한 성형 공정 이전에 평가하였다. △YI를 ASTMD1925 (1988)에 따라 계산하였다.
[표 4A] UV 흡수 성분을 갖는 폴리카보네이트 조성물에 대한 제형
Figure pct00009
[표 4B] 높은 열 처리를 위한 투명 폴리카보네이트에 대한 UV 흡수 성분의 선별
Figure pct00010
초기 색상 (표준 성형) 및 가혹한 성형 이후 색상 변화에 대한 정량적 평가를 나타낸다. 열 안정성 (분해 또는 증발의 개시시 온도, Tonset dec/evap)을 열 중량분석에 의해 결정하였다. 2.5 mm 컬러 플라크를 사용하여 ASTM D1003, 과정 A에 따라 투과도 (%T)를 시험하였다. 상기 데이터는 열 안정성이 UV 흡수 성분이 가혹한 성형시 성형 물품에 양호한 색상 특성을 제공하는지 여부를 결정하는데 반드시 사용될 수 있는 것이 아님을 예시한다. 예를 들면, Ex7 (UV 3030, 시아노아크릴레이트 화합물)에서의 UV 흡수 성분이 하나 이상의 벤조트리아졸 화합물 (Ex5에서의 LA31RG 참조)와 비슷한 열 안정성 특성을 가지나, 가혹한 성형시 좋지 않은 △YI 특성을 나타낸다. 일부 양태에서, 벤조트리아졸 화합물은 가혹한 성형 이후 낮은 초기 YI, 낮은 △YI, 및 풍화 성능의 이의 조합에 기초하여 다른 UV 흡수 성분보다 바람직할 수 있다.
나타낸 바와 같이, 선택된 UV 흡수 성분은 더 큰 변이가 전형적으로 발생될 수 있는 고온에서 처리된 조성물에 대해 색 안정성을 개선할 수 있거나, 또는 황변화 지수 (YI)에서의 변이를 최소화할 수 있다. Ex7 (이는 UV3030 흡수제를 포함함)은 최대 △YI를 나타내었다. 시험된 다양한 UV 흡수 성분 중에서, UV3030은 최고의 분해 온도를 가진다. 다른 실시예는 상당하게 낮은 △YI를 나타내었다. 각각의 실시예 Ex4 - Ex6은 폴리카보네이트와의 반응성에 대해 본 기술분야에 공지된 벤조트리아졸의 부류의 UV 흡수 성분을 포함하였다. 따라서, 비슷한 분해 온도를 갖는 UV 흡수 성분을 갖는 Ex7이 최고의 △YI를 나타내고, 한편, 보다 반응성인 UV 흡수 성분을 갖는 Ex4 - Ex6이 최저 색상 변이 (△YI)를 나타내었다는 것은 놀라운 것이었다.
착색제는 또한 다수의 폴리카보네이트 조성물 제형의 안정성에 대한 효과에 관하여 평가되었다. 폴리카보네이트 샘플을 표 1로부터의 성분 및 첨가제뿐 아니라 표 5에 나타낸 착색제 COL1 내지 COL7을 사용하여 제조하였다.
[표 5] 착색제
Figure pct00011
생성된 폴리카보네이트 샘플을 사출 성형 이전에 2-3시간 동안 120℃에서 건조시켰다. 3 밀리미터 (mm) 두께의 샘플 플라크를 이후 사출 성형 기계 (Engel-75, 투명 폴리카보네이트 전용)를 사용하여 제조하였다. 표준 성형 조건에 대한 참조로서, 하기 온도 프로파일을 사용하였다: 280℃/290℃/300℃/295℃에서 구간 1/구간 2/구간 3/노즐. 스크류에서의 물질의 체류 시간을 냉각 시간에 의해 조절하였다. 가혹 컨디셔닝의 경우, 온도 프로파일은 증가되었다: 300℃/320℃/350℃/340℃에서 구간 1/구간 2/구간 3/노즐. 가이드로서, 표준 조건은 310℃/6의 온도(용융)/체류 시간을 가졌고, 한편 가장 혹독한 처리 조건은 350℃/15분이었다.
UV 흡수 성분에 의해 흡수되는 파장의 것과 대조되는 파장 범위에서 광을 흡수하는 평가를 위한 착색제를 선택하였다. 투과 스펙트럼은 착색제 COL1 - COL7를 포함하는 폴리카보네이트 조성물에 대해 얻었다. 폴리카보네이트에서의 황변의 보완은 청색이 황색에 반대된다는 것을 제공하는 반대색 이론(opponent color theory)을 사용하는 것에 기초한다. 따라서, 폴리카보네이트 황색 외관을 부여하는 가시광 스펙트럼의 단파장 영역에서의 흡수는 가시광 스펙트럼의 중-내지-장 파장에서의 착색제의 흡수에 의해 보완되어야 한다. 첨가제 및 착색제를 포함하는 폴리카보네이트 조성물에 대한 제형은 표 6에 제공되어 있고, 실시예 10 내지 16 (Ex10 - Ex16)을 나타낸다.
[표 6] 첨가제 및 착색제를 갖는 폴리카보네이트 조성물에 대한 제형
Figure pct00012
Ex10 - Ex16에 대한 투과 스펙트럼을 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 표준 및 가혹한 성형 조건에 대해 X-라이트 i7 분광광도계 상에서 측정하였다. 흡광도를 상기 논의되는 비어-람버트 법칙, Aλ = log10(I0/I) = aλ·b·c를 사용하여 투과 스펙트럼으로부터 계산하였다. 표 7은 다양한 착색제를 갖고, 표준 처리 조건 및 가혹한 성형 조건 하에 제조된 폴리카보네이트 실시예에 대한 최대 흡수 파장 데이터를 나타낸다. 흡광도 변화 및 dE*에 대한 데이터가 제공된다. 불안정한 착색제는 흡수 최대값에서의 변이 (변이 (△λ)) 및/또는 감소된 흡광도를 나타낸다. COL6 (P BL 60)을 포함하는 Ex15는 이의 흡수 스펙트럼에서의 분명한 최대값을 나타내지 않았고, 이에 따라 파장에서의 변이가 관찰되지 않았다.
[표 7] 표준 및 가혹한 성형 조건 하의 착색제의 최대 흡수 파장
Figure pct00013
표 7에 나타난 바와 같이, Ex10 (COL1)은 흡수 최대값에서의 상당한 변이를 나타낸다. 참조로서, 표 8은 폴리카보네이트 수지 조성물에서의 평가된 착색제의 열 안정성을 열거한다. COL1은 350℃에서 최고 열 안정성을 가지고, 한편, 또한 최대 흡광도 파장에 대한 파장에서의 최고 변이를 나타낸다. 더 큰 변이는 분자 열화를 나타내었다. 놀랍게도, 가장 열 안정성인 착색제는 가혹한 성형시 최대 열화를 갖는 폴리카보네이트 조성물을 야기한다는 것을 나타낸다. 반면, 폴리카보네이트에서 최대 300℃의 최대 안정성을 갖는 COL5는 흡수 최대값에서의 변이 또는 흡수 강도에서의 감소를 나타내지 않는다. 그러나, 폴리머 매트릭스 또는 수지 조성물에서의 착색제에 대한 열 안정성 데이터는 등급 제형(grade formulation)에 따라 변화될 수 있고, 특정 온도, 예컨대 시험 온도에 좌우될 수 있고, 이는 폴리머 및/또는 첨가제 반응을 개시하거나 또는 억제할 수 있다.
[표 8] 폴리카보네이트에서의 착색제의 열 안정성
Figure pct00014
또한, UV 흡수 성분 및 착색제의 다양한 조합을 포함하는 샘플을 색상에서의 변화 (dE* 및 db*), 및 다수에 샘플에 대한 흡광도에서의 변화(△I)에 기초하여 평가하였다. 결과를 표 9에 제공되어 있다. 데이터는 선택된 착색제의 흡광도 변화가 15% 미만이라는 것을 보여준다. 추가로, 최대 흡광도의 파장에서의 변이과 관찰되지 않았다. LA31RG를 포함하는 Ex21-Ex24에 대한 db*는 또한 Ex17-Ex20에 대한 것보다 상당하게 낮았고, 이는 다른 것보다 하나의 벤조트리아졸 UV 흡수 성분의 상당하게 더 높은 색 안정성을 나타낸다.
[표 9] 첨가제 및 착색제를 갖는 폴라카보네이트 조성물에 대한 제형
Figure pct00015
상기 설명은 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 의도된다. 예를 들면, 상기 기재된 실시예 (또는 이의 하나 이상의 양태)는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 상기 설명의 검토시 본 기술분야의 당업자에 의해 다른 구현예가 사용될 수 있다. 요약은 37 C.F.R.§ 1.72(b)에 따르도록 제공되어 독자가 기술적 개시내용의 특징을 신속하게 확인할 수 있게 한다. 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 또는 제한하기 위해 사용되지 않을 것이라는 이해에 따른다. 또한, 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징은 개시내용을 간소화하기 위해 함께 그룹화될 수 있다. 이는 청구되지 않은 개시된 특징이 임의의 청구항에 필수적인 것이라는 의도로서 해석해서는 안된다. 오히려, 본 발명의 주제는 특정 개시된 구현예의 모든 특징보다 더 적게 있을 수 있다. 따라서, 하기 청구항은 별개의 구현예로서 그 자체를 의미하는 각각의 청구항과 함께 실시예 또는 구현예로서 상세한 설명에 혼입되고, 이러한 구현예가 다양한 조합 또는 치환에서 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 범위는 이러한 청구항이 권리 범위를 부여하는 동등물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구항을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 폴리카보네이트 수지 및 착색제를 포함하는 성형 물품으로서, 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E (dE*)를 포함하는 성형 물품.
  2. 제1항에 있어서, 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 0.3 미만의 색차(color difference) 델타 b (db*)를 포함하는 성형 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 착색제는 1,8-비스((4-메틸페닐) 아미노) 안트라퀴논, 1,4-비스((2,6-디에틸-4-메틸페닐)아미노)안트라퀴논, 1,4-비스(메시틸아미노)안트라퀴논, (29H,31H-프탈로시아니나토(2-), 6,15-디하이드로안트라진-5,9,14,18-테트론, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 자외선 (UV) 흡수 성분 또는 열 안정제 성분을 더 포함하는 성형 물품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 UV 흡수 성분은 벤조트리아졸, 트리아진, 시아노아크릴레이트, 벤족시난, 또는 이들의 조합을 포함하고;
    상기 열 안정제 성분은 페놀계 화합물, 인계(phosphor-based) 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 성형 물품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이를 포함하는 성형 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 포함하는 성형 물품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이 및 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 포함하는 성형 물품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 550 nm 초과의 최대 흡광도의 파장을 포함하는 성형 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 적어도 약 99.70%의 순도, 적어도 약 98%의 말단캡(endcap) 수준을 갖고, 2 ppm 미만의 황을 포함하는 비스페놀 A 폴리머로부터 제조되는 성형 물품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 착색제는 20 ppm 이하의 나트륨, 10 ppm 이하의 마그네슘, 20 ppm 이하의 칼슘, 0.5 ppm 이하의 아연 및 0.5 ppm 이하의 주석을 포함하는 성형 물품.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서의 적어도 약 330℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 340℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서의 적어도 약 360℃의 최대 성형 온도를 포함하는 성형 물품.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표준 처리 조건은 6분의 체류 시간에서 300℃의 최대 성형 온도를 포함하는 성형 물품.
  14. 성형 물품의 형성 방법으로서,
    폴리카보네이트 수지 및 착색제를 배합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
    가혹한 성형 조건 하에 상기 혼합물을 성형함으로써 혼합물로부터 성형 물품을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 성형 물품이 3 mm 컬러 플라크를 사용하여 시험되는 경우에 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 0.6 미만의 색차 델타 E* (dE*)를 포함하는, 성형 물품의 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 성형 물품이 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 0.3 미만의 색차 델타 b (db*)를 포함하는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 착색제는 1,8-비스((4-메틸페닐) 아미노) 안트라퀴논, 1,4-비스((2,6-디에틸-4-메틸페닐)아미노)안트라퀴논, 1,4-비스(메시틸아미노)안트라퀴논, (29H,31H-프탈로시아니나토(2-), 6,15-디하이드로안트라진-5,9,14,18-테트론, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품이 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 5 nm 미만의 최대 흡광도의 파장에서의 변이를 포함하는, 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품이 표준 처리 조건 하에 성형된 참조 물품과 비교되는 가혹한 성형 조건 하에 성형한 이후에의 약 15% 미만의 흡광도 강도에서의 차이를 포함하는, 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품이 가혹한 성형 조건 하에 성형된 이후에 약 550 nm 초과의 최대 흡광도의 파장을 포함하는, 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가혹한 성형 조건은 적어도 약 10분의 체류 시간에서의 적어도 약 330℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 340℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 6분의 체류 시간에서의 적어도 약 350℃의 최대 성형 온도, 또는 적어도 약 3분의 체류 시간에서의 적어도 약 360℃의 최대 성형 온도를 포함하는, 방법.
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