KR20180090307A - 반투명한 레이저 용접가능한 열가소성 조성물 및 레이저-용접 제품 - Google Patents

반투명한 레이저 용접가능한 열가소성 조성물 및 레이저-용접 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ● 부분 결정질 폴리에스테르 성분이 테레프탈레이트-유도 폴리에스테르, 나프탈레이트-유도 폴리에스테르, 석시네이트-유도 폴리에스테르, 및 푸라노에이트-유도 폴리에스테르; 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 10 내지 80 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분; ● 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분이 스피로글리콜, 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르의 혼합물(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성되고, 85 내지 130℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는, 1.5 내지 40 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분; 및 ● 0.01 내지 5 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

반투명한 레이저 용접가능한 열가소성 조성물 및 레이저-용접 제품
본 발명은 스피로글리콜 개질된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(SPG PET) 코폴리에스테르 수지를 함유하는 유리 충전된 반결정질 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 조성물은 기계적 및 열적 성능의 큰 손상 없이 NIR 레이저 광에 대해 증가된 투과성(transparency)을 갖는다. 그러한 높은 NIR 투과율을 갖는 재료는 가공 이점, 특히 짧은 사이클 시간을 제공한다. 유리 충전된 블렌드의 개선된 투명성 및 투과성의 결과로서 본 발명에 의해 탁월한 표면 미관, 색 심도 및 시각적 특수 효과가 가능하다. 본 발명은 또한 본 명세서에 기재된 레이저-투과성 수지 조성물을 포함하는 제1 물품과 레이저 광 흡수성인 열가소성 물품을 용접하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 레이저-용접 생성물은 레이저 방사선을 제2 물품의 표면의 적어도 일부분과 물리적 접촉 상태에 있는 제1 물품에 적용함으로써 수득될 수 있으며, 상기 방법은 NIR 레이저 방사선이 제1 물품을 통과하고 제2 부품에 의해 흡수되어 제1 물품을 제2 물품에 효과적으로 용접시키기에 충분한 열이 발생되도록 방사선을 제1 물품에 적용하는 단계를 추가로 포함한다.
레이저 투과 용접은 자동차 엔지니어링, 전기 및 전자 산업을 포함한 많은 산업에서 확립된 접합 기술이다. 레이저 용접은 중합체 시스템 구성요소, 거리 센서, 전자 차량 안전 키 시스템, 오디오 장치 또는 혈압 게이지와 같은 광범위한 제품을 생성하는 데 사용된다.
높은 열 성능, 탁월한 내화학성 및 기계적 특성을 갖는, NIR 레이저 광에 대해 높은 투과성을 나타내는 섬유-유리 보강 반결정질 중합체가 상기 언급된 응용에 대한 잠재적인 후보이다. 일반적인 경향으로서, 결정도가 더 높을수록, 기계적 강도, 내열성 및 내화학성이 더 높다. 그러나, 반결정질 중합체는 비정질 상과 결정질 상의 공존으로 인해 광을 산란시키는 경향이 있다. 더욱이, 중합체 매트릭스 내로의 유리 섬유와 같은 보강제의 혼입은 증가된 광 산란으로 인해 NIR 투과율의 수준을 상당히 감소시킨다. 결과적으로, 섬유-유리 보강된 반결정질 재료에 대한 투과 레이저 용접은 달성하기가 어려우며, 기존 재료에 대한 해결책은 느린 스캔 속도로 제한되는데, 그것은 부품 조립 사이클 시간을 연장시키기 때문에 그다지 매력적이지 않다. 게다가, PBT 기재 재료의 NIR 투과율은 가공 조건 및 조성물의 변동에 매우 민감하다. 따라서, 결정질 PBT를 함유하는 레이저 투과 용접가능한 유리 충전된 블렌드 조성물의 확고한 제조는 여전히 난제이다.
투과 용접의 원리는 용접하려는 중합체들의 상이한 광학 특성에 좌우된다. 투과성 부품과 흡수성 부품을 위치결정하고 중첩 구성으로 클램핑하며, 이때 투과성 부품이 레이저 방사선을 대향한다. 레이저 빔이 최소한의 에너지 손실로 레이저-투과성 부품을 통해 침투하여 레이저-흡수성 부품에 의해 흡수되며, 이는 후속으로 가열되고 용융된다. 전도를 통한 열전달은 두 부품 모두의 용융으로 이어지며, 이에 따라 계면 구역에서 용접부를 생성한다. 레이저 투과 용접의 경우, 예비-용융 및 융합 단계 동안 접합 계면에서의 중합체의 충분하고 일관성 있는 가열을 달성하는 것이 매우 중요하다. 계면에서의 축적 에너지(deposited energy)의 크기는 레이저 용접 조건(레이저 빔 파워, 용접 속도, 레이저 빔/스폿 직경, 클램프 압력)을 조정함으로써 어느 정도 제어될 수 있지만, 중합체 특성에 대체로 좌우된다.
폴리(부틸렌 테레프탈레이트)(PBT)는 용융될 때의 그의 높은 유동 및 냉각 시의 신속한 결정화 덕택으로 사출 성형에서 그리고 압출 기법에서 가공 자유도(processing latitude)를 제공한다. 신속한 결정화는 가공 이점, 특히 신속한 탈형성(demoldability) 및 짧은 사이클 시간을 제공한다. 추가적으로, PBT는 견고한 내화학성과 함께 탁월한 기계적 및 전기적 특성을 제공하는데, 이는 자동차, 전기 및 전자 산업을 포함한 다양한 산업 부문에 있어서 핵심 요건들 중에 있다. PBT 수지를 유리 섬유로 보강함으로써 획득된 개선된 내열성은 그것을, 그러한 제품이 단기적 열 노출을 받는 응용에 대한 뛰어난 후보가 되게 한다.
반결정질 중합체를 기반으로 한 용접 재료에 대한 잠재적인 문제는 비정질 상과 결정질 상의 공존으로 인해 그러한 수지가 광을 산란시킨다는 것이다. 후방 산란은 투과된 에너지의 총량의 감소를 가져오며, 한편 확산 산란은 레이저 빔의 확대(broadening)로 이어진다. 결과적으로, 계면에 도달하는 레이저 에너지의 수준은 저하되고, 이에 따라 용접하려는 부품들 사이의 접착력을 감소시킨다. 이러한 저 NIR 투과 재료에서 허용가능한 용접 강도에 도달하기 위하여, 용접 속도는 감소되어야 하며, 이는 조립 사이클 시간의 상당한 증가를 야기한다. PBT 수지 내로의 유리 섬유와 같은 보강제의 혼입은 증가된 광 산란으로 인해 NIR 투과율의 수준을 상당히 감소시킨다. 특히 두껍게 용접된 부품에서의, 레이저 광의 내부 산란이 갖는 또 다른 잠재적인 문제는 상당한 온도 상승이 일어날 수 있으며, 이것은 용접 불안정성으로 이어질 수 있다는 것이다. 따라서, 레이저 용접 응용에서 투과성 (상부) 층으로서 고내열성을 갖는 재료가 매우 바람직하다. 따라서, 높은 레이저 투과성을 갖는 유리 충전된 반결정질 재료의 내열성 및 탁월한 기계적 특성을 조합하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, NIR 레이저 광에 대한 높고 일정한 투과성을 갖는 유리-섬유 보강된 PBT에 대한 강한 요구가 있어 왔다. 일정 범위의 두께 및 가공 조건에 걸친 일정한 레이저 투과성은 일관성 있는 용접 강도에 있어서 본질적이다.
레이저 투과성의 증가를 목표로 한 한 가지 접근법은 비정질 중합체와 결정질 PBT, 및 또한 충전제의 굴절률 매칭에 기초한다. 예를 들어, JP2005/133087은 PBT, PC, 탄성중합체 및 고굴절률 실리콘 오일을 혼입한 수지 조성물을 개시한다. 그러나, NIR 영역에서의 투과율 증가의 달성은 기계적 특성의 손실을 가져온다.
대안적으로, 핵화제의 사용에 의한 PBT의 결정화 속도의 상승은 레이저 투과성을 개선시킨다. 그러한 조성물의 예는 미국 특허 번호 8,889,768, 8,791,179, 및 8,318,843에서 확인된다. 이것은, 핵화제와 PBT의 중합체 말단 기 사이의 화학 반응으로 이온성 말단 기를 생성하고, 이온성 말단 기가 결정화 속도를 증가시킴으로써 달성된다. 그럼에도 불구하고, 그러한 화학적 핵화제는, PBT 블렌드에서 사용되는 다수의 비정질 재료, 예컨대 폴리카르보네이트 및 폴리에스테르 카르보네이트를 상당히 분해시킬 수 있기 때문에, 불리한 점을 갖는다. 그러한 분해의 결과, 용융 점도가 불안정해지고 난류로 인한 변형(스플레이(splay) 및 제팅(jetting))이 일어난다. 핵화제가 유도하는 매우 신속한 결정화가 갖는 또 다른 불리한 점은 응력을 부품 내로 동결시키는 경향인데, 이는 휨(warpage)을 초래할 수 있다.
PBT의 투과성을 증가시키기 위한 또 다른 접근법은 PBT를 비정질 폴리에스테르 폴리카르보네이트와 블렌딩하는 것에 기초한다. 그러한 조성물은 미국 특허 공개 번호 2011/0256406, DE 10230722(미국 특허 번호 20070129475), 미국 특허 번호 20050165176 및 미국 특허 번호 7396428에 개시되어 있다.
게다가, 결정질 또는 반결정질 중합체 및 비정질 중합체를 함유하는 유리 충전된 중합체 블렌드의 근적외선 투과성(800 내지 2500 nm)이, 용융 중합을 통해 생성되는 바와 같이, 총 프리스 함량(Fries content)이 100 ppm 미만인 비정질 상을 총 프리스 함량이 5400 ppm인 비정질 상으로 대체 시에 상당히 개선되는 것으로 미국 특허 공개 번호 2014-0179855에 개시되어 있다. 그럼에도 불구하고, 그러한 조성물의 주요 문제는 레이저 광이 작용하는 영역에서의 일관성 없는 투과성이다.
상기 내용 및 연관된 난제를 고려해 볼 때, 내열성을 제공하는 레이저 용접가능한 블렌드, 특히 유리 충전된 폴리카르보네이트/폴리(부틸렌 테레프탈레이트)(PC/PBT) 블렌드에 대해 개선된 NIR 투과율을 달성하는 것에 대한 강한 요구가 있어 왔다. 레이저 용접에 관하여 명시된 특성을 나타내는 블렌드의 예가 있을지라도, 이러한 해결책은 여전히 요구되는 몇 가지가 남아 있는데, 이는 재료 고유의 낮은 레이저 투과성에 기인할 뿐만 아니라, 재료의 제조/생성 시 이러한 특성의 일관성 제어의 어려움에도 기인한다.
본 발명은 종래 기술에 있어서의 상기 언급된 문제를 고려하여 개발되었으며, 탁월한 열적 특성을 지닌 높고 일정한 레이저 투과성을 갖는 수지 조성물, 예컨대 폴리카르보네이트/폴리(부틸렌 테레프탈레이트)(PC/PBT) 수지를 제공하고자 한다. 상기 수지의 레이저 용접 특성은 스피로글리콜, 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르의 혼합물(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성된 비정질 고열(high heat) 코폴리에스테르의 첨가 시에 상당히 개선될 수 있다.
일 양태에서, 본 발명은
● 부분 결정질 폴리에스테르 성분이 폴리(부틸렌 테레프탈레이트, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 10 내지 80 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분;
● 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분이 스피로글리콜, 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르의 혼합물(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성되고, 유리 전이 온도(Tg)가 85 내지 130℃인, 1.5 내지 40 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분; 및
● 0.01 내지 5 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합
을 포함하는 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 조성물에서의, PC 및 PBT 중합체 둘 모두와 혼화성인 비정질 SPG PET의 사용은 천연 수지에 비하여, 유리하게도, 성형된 레이저-투과성 부품에서 NIR 광에 대해 증가된 투과성을 제공한다. 따라서, 본 발명의 조성물은 예기치 않게도 비교적 낮은 레이저 파워를 사용하여 바람직한 용접 속도로 물품의 레이저 용접을 용이하게 할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 레이저 용접을 위한 조성물은 천연 수지와 비교하여 물리적 특성을 크게 손상시키지 않고서 일관성 있는 높은 용접 강도를 제공하였다. 게다가, 중합체 매트릭스 내의 SPG PET 함량을 그 안에 분산되는 유리의 굴절률과 동등한 적절한 굴절률로 조정함으로써, 투명하거나 반투명한 유리 충전된 열가소성 조성물을 달성하였다.
모두가 한 성분으로서 SPG PET를 포함하는 본 명세서에 개시된 조성물들은 천연 수지 조성물과 비교하여 980 nm에서의 투과율이 20% 이상으로 나타나는 바와 같은 높은 NIR 투과성, 및 적어도 90℃의 열 변형 온도(HDT)(1.8 MPa)를 나타낸다. HDT는, 예를 들어 ISO 75, 구체적으로 ISO 75-2, 2013, 방법 A에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 레이저 용접가능한 조성물은 반결정질 중합체 PBT(10 내지 60 중량%); 용융 중합에 의해 제조된, 아릴 하이드록실 말단 기 함량이 350 ppm 초과인 비정질 페놀 말단-캡핑된(end-capped) LEXANTM 폴리카르보네이트(10 내지 50 중량%); 스피로글리콜 및 에틸렌 글리콜(각각 45 대 55의 몰비로 존재함)을 함유하는 디올 성분 및 디메틸 테레프탈레이트를 함유하는 디카르복실산 성분을 포함하는 단량체 혼합물의 중축합에 의해 생성된 비정질 폴리에스테르(0.1 내지 40 중량%); 유리 섬유(5 내지 50 중량%); 및 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합(0.1 내지 5 중량%)의 배합물을 블렌딩함으로써 제조된 생성물로 이루어진다. 본 조성물은 선택적으로 다른 비정질 폴리카르보네이트, 예컨대 선형 또는 분지형 폴리카르보네이트 단일중합체, 공중합체, 및 폴리에스테르 카르보네이트 공중합체 또는 코폴리에스테르 유도체를 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수형(“a", “an", 및 “the”)은 복수 대상을 포함한다. 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 및 과학 용어는 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 화합물은 표준 명명법을 사용하여 기재된다. 용어 "및 이들의 조합"은 명명된 성분 및/또는 동일한 기능을 본질적으로 갖는 구체적으로 명명되지 않은 다른 성분들을 포함한다.
부분 결정질 폴리에스테르 성분
조성물은 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 포함한다. 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 테레프탈레이트-유도 폴리에스테르, 나프탈레이트-유도 폴리에스테르, 석시네이트-유도 폴리에스테르, 및 푸라노에이트-유도 폴리에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리에스테르 또는 폴리에스테르들의 혼합물이다. 그러한 폴리에스테르는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 재활용 PET로부터 제조된 PBT, 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN), 폴리(부틸렌 나프탈레이트)(PBN), 폴리(1,3-프로필렌 테레프탈레이트)(PPT), 및 폴리(사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 폴리 (1,4-부틸렌 석시네이트)(PBS), 글리콜 개질된 폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCTG) 또는 글리콜-개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 폴리(1,4-사이클로헥실렌디메틸렌) 1,4-사이클로헥산디카르복실산(PCCD), 폴리에틸렌푸라노에이트(PEF), 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
일 구현예에서, 폴리에스테르는 PET, PBT, 재활용 PET로부터 제조된 PBT, PCT, 또는 PCTG이다. 더욱 더 특히, 테레프탈레이트 유도 폴리에스테르는 PBT이다. 추가의 구현예에서, 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물 내의 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)인 것이 특히 바람직하다.
추가의 구현예에서, 폴리에스테르는 폴리스티렌 표준물을 사용할 때 분자량이 115,000 g/mol이고, 고유 점도가 1.2 cm3/g인 PBT이다. 그러한 PBT는 SABIC Innovative Plastics에서 PBT 315로 판매된다. 또 다른 구현예에서, 폴리에스테르는 폴리스티렌 표준물을 사용할 때 분자량이 66,000 g/mol이고, 페놀/테트라클로로에탄의 60:40 혼합물 중에서 측정될 때 고유 점도가 0.66 cm3/g인 PBT이다. 그러한 PBT는 SABIC Innovative Plastics에서 PBT 195로 판매된다. 또 다른 구현예에서, PBT는 PBT 315 및 PBT 195의 혼합물이다.
일 구현예에서, 조성물은 1 내지 80 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 포함한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 5 내지 75 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 함유한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 10 내지 70 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 함유한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 15 내지 65 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 함유한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 20 내지 60 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 함유한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 30 내지 60 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 함유한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 25 내지 55 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 함유한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 30 내지 40 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분을 함유한다. 이들 및 다른 구현예에서, 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 PBT, 예컨대 폴리스티렌 표준물을 사용할 때 분자량이 66,000 g/mol이고, 페놀/테트라클로로에탄의 60:40 혼합물 중에서 측정될 때 고유 점도가 0.66 cm3/g인 PBT이다.
비정질 고열(High Heat) 코폴리에스테르 수지 성분
부분 결정질 폴리에스테르 성분에 더하여, 조성물은 또한 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분을 포함한다. 비정질 고열 코폴리에스테르 수지는 전형적으로 스피로글리콜 개질된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(SPG PET) 코폴리에스테르 수지로서, 이것은 스피로글리콜, 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르의 혼합물(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성되고, 유리 전이 온도(Tg)가 85 내지 130℃이다. 예를 들어, 비정질 고열 코폴리에스테르 수지는 45 대 55 몰비의 스피로글리콜 및 에틸렌 글리콜의 혼합물, 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르를 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성된다. 유용한 SPG PET 코폴리에스테르는 미국 특허 번호 6,447,859에 기재된 것들을 포함한다. 미국 특허 번호 6,447,859에 의해 제공된 바와 같이, 이러한 SPG PET 폴리에스테르 수지는 화학식 I로 나타낸 5 내지 60 몰%의 스피로글리콜:
[화학식 I]
Figure pct00001
및 30 내지 95 몰%의 에틸렌 글리콜을 함유하는 글리콜 성분, 및 80 내지 100 몰%의 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르를 함유하는 디카르복실산 성분을 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성된다. 이러한 조성물에서의 Tg에 대한 스피로글리콜 대 에틸렌 글리콜의 영향은 표 7에 요약되어 있다. 특히, 실시예 7은 스피로글리콜 대 에틸렌 글리콜 45:55 비로 Tg가 110이다. 일 구현예에서, 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분은 Tg가 90 내지 125℃인 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, SPG PET는 Tg가 95 내지 120℃이다. 추가의 구현예에서, 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분은 Mitsubishi Gas Chemical Company사로부터 ALTESTER® S2000, ALTESTER® S3000, ALTESTER® S4500로서 입수가능한 SPG PET이며, 이들은 각각 95, 100, 및 110의 Tg를 나타낸다. 이들 비정질 고열 코폴리에스테르는 Perstorp에서 AkestraTM 90, AkestraTM 100, 및 AkestraTM 110으로 유통되며, 여기서 90, 100, 및 110은 이 재료의 Tg이다. www.perstorp.com/en/products/plastic_materials/ heat_resistant_plastic(마지막 방문 일자: 2015년 12월 3일)을 참조한다.
또 다른 구현예에서, 조성물은 1.5 내지 40 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 1.75 내지 30 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 1.95 내지 28 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 2 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 5 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 8 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 10 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 15 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 20 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 추가의 구현예에서, 조성물은 25 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 수지는 SPG PET이다. 이들 및 다른 구현예에서, SPG PET는 AkestraTM 110이다.
다른 성분
부분 결정질 폴리에스테르 성분 및 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분에 더하여, 조성물은 또한 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합을 포함한다.
산화방지제 첨가제는, 예를 들어 유기아인산염, 예컨대 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등; 알킬화 모노페놀 또는 폴리페놀; 폴리페놀과 디엔의 알킬화 반응 생성물, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)]메탄 등; 파라-크레졸 또는 디사이클로펜타디엔의 부틸화 반응 생성물; 알킬화 하이드로퀴논; 하이드록실화 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알코올의 에스테르; 베타-(5-tert-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산과 1가 또는 다가 알코올의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르, 예컨대 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산의 아미드, 스테아릴-3-(3’5’-디-t-부틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트 등, 또는 상기 산화방지제들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 산화방지제는 총 조성물 100 중량부를 기준으로 일반적으로 0.1 내지 1 중량%의 양으로 사용된다.
안정화제는, 예를 들어 유기아인산염, 예컨대 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합된 모노- 및 디-노닐페닐)포스파이트, 아인산 등; 포스폰산염, 예컨대 디메틸벤젠 포스포네이트 등, 인산염, 예컨대 인산일아연, 인산 또는 트리메틸 포스페이트 등, 또는 상기 열 안정화제들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 열 안정화제는 총 조성물 100 중량부를 기준으로 일반적으로 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용된다.
가소제, 윤활제, 및/또는 이형제가 또한 사용될 수 있다. 이들 유형의 재료 중에는 상당한 중첩이 있으며, 이들은 프탈산 에스테르, 예컨대 디옥틸-4,5-에폭시-헥사하이드로프탈레이트; 트리스-(옥톡시카르보닐에틸)이소시아누레이트; 트리스테아린; 폴리-알파-올레핀; 에폭시화 대두유; 실리콘, 예컨대 실리콘 오일; 에스테르, 예를 들어 지방산 에스테르, 예컨대 알킬 스테아릴 에스테르, 예를 들어 메틸 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 등; 폴리에틸렌 글리콜 중합체, 폴리프로필렌 글리콜 중합체, 폴리(에틸렌 글리콜-코-프로필렌 글리콜) 공중합체를 포함하는 친수성 및 소수성 비이온성 계면활성제 및 메틸 스테아레이트의 조합, 또는 상기 글리콜 중합체들 중 적어도 하나를 포함하는 조합, 예를 들어 용매 중 메틸 스테아레이트 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜 공중합체; 왁스, 예컨대 밀랍, 몬탄 왁스, 및 파라핀 왁스를 포함한다. 그러한 재료는 일반적으로 0.001 내지 1 중량%의 양으로 사용된다.
부분 결정질 폴리에스테르 성분, 비정질 고열 코폴리에스테르 수지 성분, 및 산화방지제, 이형제, 및 안정화제, 또는 이들의 조합에 더하여, 조성물은 추가의 선택적인 성분, 예컨대 충전제 및 다른 중합체 수지, 예컨대 폴리카르보네이트를 함유할 수 있다.
조성물은 선택적으로 보강 충전제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보강 충전제는 강성 섬유, 예컨대 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 세라믹 섬유 또는 휘스커, 예컨대 월라스토나이트, 중합체 섬유, 예컨대 테트라플루오로에틸렌 또는 아라미드 섬유 등을 포함할 수 있다. 유리 섬유는 전형적으로 약 6,800 메가파스칼 이상의 모듈러스를 가지며, 초핑(chopping)되거나 연속적일 수 있다. 유리 섬유는 다양한 단면, 예를 들어 원형, 사다리꼴, 직사각형, 정사각형, 초승달형, 이엽형(bilobal), 삼엽형, 및 육각형을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 유리가 바람직하며, 특히 비교적 소다 무함유인 유리가 바람직하다. 석회-알루미노-붕규산염 유리로 구성된 섬유질 유리 필라멘트(이는 "E" 유리로도 알려져 있음)가 종종 특히 바람직하다. 유리 섬유는 굴곡 모듈러스 및 강도를 크게 증가시키기 위하여 조성물에 첨가되지만, 생성물을 더 취성이 되게 한다. 유리 필라멘트는 표준 공정에 의해, 예를 들어 스팀 또는 에어 블로잉, 화염 블로잉 및 기계적 인장(mechanical pulling)에 의해 제조될 수 있다. 플라스틱 보강재로 바람직한 필라멘트는 기계적 인장에 의해 제조된다. 최적의 기계적 특성을 달성하기 위하여, 6 내지 20 마이크로미터의 섬유 직경이 사용될 수 있으며, 10 내지 15 마이크로미터의 직경이 바람직하다. 성형 조성물을 제조하는 데 있어서는, 약 1/8"(3 mm) 내지 약 1/2"(13 mm) 길이의 초핑된 가닥 형태의 섬유를 사용하는 것이 편리하지만, 로빙(roving)이 또한 사용될 수 있다. 본 조성물로부터 성형된 물품에서는, 섬유 길이가 전형적으로 더 짧은데, 이는, 추측컨대 조성물의 배합 동안의 섬유 단편화 때문일 것이다. 최종 성형된 조성물 내에 존재하는 그러한 짧은 유리 섬유의 길이는 약 4 mm 미만이다. 이들 섬유는 수지 매트릭스에 대한 접착력을 개선하기 위하여 다양한 커플링제로 처리될 수 있다. 바람직한 커플링제는 아미노, 에폭시, 아미드 또는 메르캅토 작용화된 실란을 포함한다. 유기금속 커플링제, 예를 들어 티타늄 또는 지르코늄 기재 유기금속 화합물이 또한 사용될 수 있다. 다른 바람직한 사이징-코팅된 유리 섬유는 Owens Corning Fiberglass에서, 예를 들어 OCF K 필라멘트 유리 섬유 183F로 구매가능하다.
또 다른 구현예에서, 긴 유리 섬유가 사용될 수 있는데, 여기서는 6 내지 24 μm, 특히 8 내지 18 μm 범위의 직경을 갖는 수천 개의 유리 섬유 모노필라멘트를 함유하는 연속 유리 섬유 번들에 용융된 PBT 폴리에스테르가 함침된다. 냉각 후에, 함침된 번들은 길이가 5 mm 초과, 특히 9 mm 초과인 펠릿으로 절단되는데, 이는 인출(pullout) 또는 인발성형(pultrusion) 공정으로서 알려진 공정의 적용에 의해 제조되는 바와 같다. 함침에 있어서, 긴 유리 섬유 펠릿을 제조하도록 필라멘트의 습윤 속도를 개선하기 위하여 본 발명의 고유동 PCT 폴리에스테르가 사용될 수 있다. 이들 펠릿은 긴 섬유 유리-보강된 폴리에스테르 조성물을 얻기 위하여 본 발명의 폴리에스테르 조성물 내로 혼입될 수 있다. 본 방법에 의해 제조된 성형된 조성물에 존재하는 긴 유리 섬유의 길이는 전형적으로, 짧은 섬유의 혼입에 의해 제조된 것보다 크고, 존재하는 긴 유리 섬유의 우세한 부분은 성형 부품에서 길이가 4 mm 초과이다. 그러한 긴 섬유 유리 보강된 조성물은 사출 성형, 압축 성형, 열성형 등과 같은 상이한 성형 기법에 사용될 수 있다. 짧은 섬유의 경우에서와 같이, 긴 섬유는 또한 수지에 대한 접착력을 개선하기 위하여 다양한 커플링제로 처리될 수 있다. 당업자의 경우, 고유동 폴리에스테르 조성물 내에의 긴 유리 섬유의 직접 혼입을 위한 푸시트루전(pushtrusion) 기법과 같은 연속 공정이 또한 가능할 것이다.
유리 섬유는 먼저 폴리알킬렌 테레프탈레이트와 블렌딩되고, 이어서 압출기에 공급되고 압출물이 펠릿으로 절단될 수 있거나; 또는, 바람직한 구현예에서, 이들은 개별적으로 압출기의 공급 호퍼에 공급될 수 있다. 매우 바람직한 구현예에서, 유리 섬유는 유리의 마찰을 최소화하기 위하여 압출기의 하류측에서 공급될 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에 기재된 조성물의 펠릿을 제조하기 위하여, 압출기는 대략 230℃ 내지 280℃의 온도로 유지된다. 그렇게 제조된 펠릿은 압출물을 절단할 때 길이가 4 분의 1인치 이하일 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 그러한 펠릿은 조성물 중에 미분화되고 균일하게 분산된 유리 섬유를 함유한다. 분산된 유리 섬유의 길이는 감소되는데, 이는 압출기 배럴에서의 초핑된 유리 가닥에 대한 전단 작용의 결과이다.
일부 응용에서, 조성물 내의 열가소성 수지에 대한 접착력을 개선하기 위하여 화학적 커플링제로 섬유, 특히 유리 섬유의 표면을 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 유용한 커플링제의 예는 알콕시 실란 및 알콕시 지르코네이트이다. 아미노, 에폭시, 아미드, 또는 티오 작용성 알콕시 실란이 특히 유용하다. 높은 열 안정성을 갖는 섬유 코팅은 코팅의 분해를 방지하는 데 바람직한데, 상기 코팅의 분해는, 조성물을 성형 부품으로 형성하는 데 필요한 높은 용융 온도에서 가공하는 동안 기포 발생 또는 가스 생성의 결과를 낳을 수 있다.
보강 충전제, 예를 들어 유리 섬유는 0.1 내지 40 중량%, 또는 5 내지 35 중량%, 특히 10 내지 30 중량%, 더 특히 15 내지 25 중량%, 더 특히 18 내지 22 중량%의 양으로 조성물에 존재한다. 이들 및 다른 구현예에서, 유리는 SiO2-섬유질 유리(10 mm 길이, 13 마이크로미터 직경)이다.
또 다른 구현예에서, 조성물은 선택적으로 미립자(비섬유질) 유기 충전제를 추가로 포함하는데, 이것은 조성물에 추가의 유익한 특성, 예컨대 열 안정성, 증가된 밀도, 강성, 및/또는 텍스처를 부여할 수 있다. 예시적인 미립자 충전제는 무기 충전제, 예컨대 알루미나, 비정질 실리카, 알루미노규산염, 운모, 점토, 활석, 유리 플레이크, 유리 미소구체, 금속 산화물, 예컨대 이산화티타늄, 황화아연, 그라인딩된 석영 등이다.
일부 구현예에서, 보강 충전제, 예를 들어 유리 섬유가 편평한 판상 충전제, 예를 들어 활석, 운모 또는 플레이크된 유리와 조합하여 사용된다. 전형적으로, 편평한 판상 충전제는 그의 두께보다 적어도 10 배 더 큰 길이 및 폭을 가지며, 여기서 두께는 1 내지 약 1000 마이크로미터이다. 강성 섬유질 충전제와 편평한 판상 충전제의 조합은 성형 물품의 휨을 감소시킬 수 있다. 하나의 특정 미립자 충전제는 활석이며, 특히 평균 최대 치수가 50 마이크로미터 미만인 활석 충전제이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 충전제는 중위 입자 크기가 50 마이크로미터 미만일 수 있다. 일 구현예에서, 입자의 상당 구경(equivalent spherical diameter)은 입자 크기를 결정하는 데 사용된다. 이들 유형의 충전제의 사용은 낮은 수축률 및 매끄러운 표면 마무리 둘 모두를 갖는 성형 물품을 제공한다. 이들 유형의 충전제의 사용은 또한 폴리에스테르의 결정화에 도움이 되고, 조성물의 내열성을 증가시킬 수 있다. 그러한 활석 재료는 Barretts Minerals Inc.에서 상표명 ULTRATALC® 609로 구매가능하다.
조성물은 또한 선택적으로, 다른 성분들에 더하여, 폴리카르보네이트 또는 폴리카르보네이트들의 혼합물을 포함할 수 있다. 용어 “폴리카르보네이트” 및 “폴리카르보네이트 중합체”는 하기 화학식의 반복 구조 카르보네이트 단위를 갖는 조성물을 의미하는 것으로 당업자에 의해 폭넓게 이해된다:
Figure pct00002
상기 식에서, R1 기의 총 수의 적어도 약 60%는 방향족 유기 라디칼이고, 이의 나머지는 지방족, 지환족, 또는 방향족 라디칼이다. 일 구현예에서, 각각의 R1은 방향족 유기 라디칼, 예를 들어 화학식 -A1-Y1-A2-의 라디칼이다. 상기 식에서, A1 및 A2 각각은 모노사이클릭 2가 아릴 라디칼이고, Y1은 A1을 A2와 분리시키는 1 개 또는 2 개의 원자를 갖는 가교 라디칼이다. 예시적인 구현예에서, 하나의 원자가 A1을 A2와 분리시킨다. 이러한 유형의 라디칼의 예시적인 비제한적인 예는 -O-, -S-, -S(O)-, -S(O2)-, -C(O)-, 메틸렌, 사이클로헥실메틸렌, 2-[2.2.1]-바이사이클로헵틸리덴, 에틸리덴, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜타데실리덴, 사이클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴이다. 가교 라디칼 Y1은 탄화수소 기 또는 포화 탄화수소 기, 예컨대 메틸렌, 사이클로헥실리덴, 또는 이소프로필리덴일 수 있다.
폴리카르보네이트는 화학식 HO-R1-OH(여기서, R1은 상기에 정의된 바와 같음)를 갖는 디하이드록시 화합물의 계면 반응에 의해 생성될 수 있다. 계면 반응에 적합한 디하이드록시 화합물은 화학식 A의 디하이드록시 화합물뿐만 아니라, 화학식 HO-A1-Y1-A2-OH의 디하이드록시 화합물(여기서, Y1, A1 및 A2는 전술된 바와 같음)을 포함한다. 또한, 하기의 일반 화학식의 비스페놀 화합물이 포함된다:
Figure pct00003
상기 식에서, Ra 및 Rb는 각각 할로겐 원자 또는 1가 탄화수소 기를 나타내고, 동일하거나 상이할 수 있고; p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고; Xa는 하기 화학식의 기들 중 하나를 나타낸다:
Figure pct00004
상기 식에서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가 선형 또는 사이클릭 탄화수소 기를 나타내고, Re는 2가 탄화수소 기이다.
적합한 디하이드록시 화합물의 일부 예시적인 비제한적인 예에는 하기가 포함된다: 레조르시놀, 하이드로퀴논, 4,4'-디하이드록시바이페닐, 1,6-디하이드록시나프탈렌, 2,6-디하이드록시나프탈렌, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(4-하이드록시페닐)디페닐메탄, 비스(4-하이드록시페닐) -1-나프틸메탄, 1,2-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(3-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)페닐메탄, 1,1-비스 (하이드록시페닐)사이클로펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)이소부텐, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로도데칸, 트랜스-2,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부텐, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)아다만틴, (알파,알파'-비스(4-하이드록시페닐)톨루엔, 비스(4-하이드록시페닐)아세토니트릴, 2,2-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-에틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-n-프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-이소프로필-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-sec-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-사이클로헥실-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-알릴-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메톡시-4-하이드록시페닐)프로판, 4,4'-디하이드록시벤조페논, 3,3-비스(4-하이드록시페닐)-2-부타논, 1,6-비스(4-하이드록시페닐)-1,6-헥산디온, 에틸렌 글리콜 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)에테르, 비스(4-하이드록시페닐)설파이드, 비스(4-하이드록시페닐)설폭사이드, 비스(4-하이드록시페닐)설폰, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오린, 2,7-디하이드록시피렌, 6,6'-디하이드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스피로(비스)인단("스피로바이인단 비스페놀"), 3,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈라이드, 2-페닐-3,,3-비스(4-하이드록시페닐)프탈이미딘(PPPBP), 2,6-디하이드록시디벤조-p-디옥신, 2,6-디하이드록시티안트렌, 2,7-디하이드록시페녹사틴, 2,7-디하이드록시-9,10-디메틸페나진, 3,6-디하이드록시디벤조푸란, 3,6-디하이드록시디벤조티오펜, 및 2,7-디하이드록시카르바졸 등뿐만 아니라, 상기 디하이드록시 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 조합.
화학식 3으로 나타낼 수 있는 비스페놀 화합물의 유형의 구체적인 예에는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로판(이하, "비스페놀-A" 또는 "BPA"), 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) n-부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐) 프로판, 및 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐) 프로판이 포함된다. 상기 디하이드록시 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다.
분지형 폴리카르보네이트뿐만 아니라 선형 폴리카르보네이트 및 분지형 폴리카르보네이트의 블렌드가 또한 유용하다. 중합 동안 분지화제를 첨가함으로써 분지형 카르보네이트가 제조될 수 있다. 이러한 분지화제는 하이드록실, 카르복실, 카르복실산 무수물, 할로포르밀, 및 상기 작용기들의 혼합물로부터 선택되는 적어도 3개의 작용기를 함유하는 다작용성 유기 화합물을 포함한다. 구체적인 예에는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리트산 트리클로라이드, 트리스-p-하이드록시 페닐 에탄, 이사틴-비스-페놀, 트리스-페놀 TC (1,3,5-트리스((p-하이드록시페닐)이소프로필)벤젠), 트리스-페놀 PA (4(4(1,1-비스(p-하이드록시페닐)-에틸) 알파,알파-디메틸 벤질)페놀), 트리메스산, 및 벤조페논 테트라카르복실산이 포함된다. 분지화제는 약 0.05 중량%(wt%) 내지 약 2.0 중량%의 수준으로 첨가될 수 있다. 모든 유형의 폴리카르보네이트 말단 기는, 그러한 말단 기가 열가소성 조성물의 원하는 특성에 크게 영향을 주지 않는 한, 폴리카르보네이트 조성물에 유용한 것으로 고려된다.
적합한 폴리카르보네이트는 계면 중합 및 용융 중합과 같은 공정에 의해 제조될 수 있다. 계면 중합에 대한 반응 조건은 다양할 수 있지만, 예시적인 공정은 일반적으로 2가 페놀 시약을 수성 가성 소다 또는 칼리(potash) 중에 용해 또는 분산시키는 단계, 생성된 혼합물을 적합한 수불혼화성 용매 매체에 첨가하는 단계, 및 제어된 pH 조건, 예를 들어 약 8 내지 약 10 하에서, 적합한 촉매, 예컨대 트리에틸아민 또는 상 전달 촉매의 존재 하에서, 시약을 카르보네이트 전구체와 접촉시키는 단계를 포함한다. 가장 일반적으로 사용되는 수불혼화성 용매는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 톨루엔 등을 포함한다. 적합한 카르보네이트 전구체는, 예를 들어 카르보닐 할라이드, 예컨대 카르보닐 브로마이드 또는 카르보닐 클로라이드, 또는 할로포르메이트, 예컨대 2가 페놀의 비스할로포르메이트(예를 들어, 비스페놀 A, 하이드로퀴논 등의 비스클로로포르메이트) 또는 글리콜의 비스할로포르메이트(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등의 비스할로포르메이트)가 포함된다. 상기 유형의 카르보네이트 전구체들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다.
디카르복실산을 그 자체로 이용하기보다는, 그 산의 반응성 유도체, 예컨대 상응하는 산 할라이드, 특히 산 디클로라이드 및 산 디브로마이드를 사용하는 것이 가능하고, 때때로 심지어는 이것이 요구된다. 따라서, 예를 들어, 이소프탈산, 테레프탈산, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 대신에, 이소프탈로일 디클로라이드, 테레프탈로일 디클로라이드, 및 이들의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다.
사용될 수 있는 상 전달 촉매들 중에는 화학식 (R3)4Q+X를 갖는 촉매가 있으며, 여기서 각각의 R3은 동일하거나 상이하고, C1-10 알킬 기이고; Q는 질소 또는 인 원자이고; X는 할로겐 원자 또는 C1-8 알콕시 기 또는 C6-18 아릴옥시 기이다. 적합한 상 전달 촉매는, 예를 들어 [CH3(CH2)3]4NX, [CH3(CH2)3]4PX, [CH3(CH2)5]4NX, [CH3(CH2)6]4NX, [CH3(CH2)4]4NX, CH3[CH3(CH2)3]3NX, 및 CH3[CH3(CH2)2]3NX를 포함하며, 여기서 X는 Cl-, Br-, C1-8 알콕시 기 또는 C6-18 아릴옥시 기이다. 상 전달 촉매의 유효량은 포스겐화 혼합물 내의 비스페놀의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량%일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 상 전달 촉매의 유효량은 포스겐화 혼합물 내의 비스페놀의 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 2 중량%일 수 있다.
대안적으로, 폴리카르보네이트를 제조하기 위하여 용융 공정이 사용될 수 있다. 일반적으로, 용융 중합 공정에서는, 균일한 분산을 형성하기 위하여 Banbury® 믹서, 이축 압출기 등 내에서 에스테르 교환 촉매의 존재 하에서 디하이드록시 시약(들) 및 디아릴 카르보네이트 에스테르, 예컨대 디페닐 카르보네이트를 용융된 상태에서 공반응시킴으로써 폴리카르보네이트가 제조될 수 있다. 휘발성 1가 페놀이 용융된 시약들로부터 증류에 의해 제거되고, 중합체는 용융된 잔류물로서 단리된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, “폴리카르보네이트” 및 “폴리카르보네이트 중합체”는 폴리카르보네이트와 카르보네이트 사슬 단위를 포함하는 다른 공중합체의 블렌드를 추가로 포함한다. 예시적인 공중합체는 폴리에스테르 카르보네이트이며, 코폴리에스테르-폴리카르보네이트로도 알려져 있다. 그러한 공중합체는, 화학식
Figure pct00005
의 반복 카르보네이트 사슬 단위에 더하여, 화학식
Figure pct00006
의 반복 단위를 추가로 함유하며, 상기 식에서 D는 디하이드록시 화합물로부터 유도되는 2가 라디칼이고, 예를 들어 C2-10 알킬렌 라디칼, C6-20 지환족 라디칼, C6-20 방향족 라디칼 또는 폴리옥시알킬렌 라디칼(여기서, 알킬렌 기는 2 내지 약 6개의 탄소 원자, 구체적으로는 2, 3, 또는 4개의 탄소 원자를 함유함)이고, T는 디카르복실산으로부터 유도되는 2가 라디칼이고, 예를 들어 C2-10 알킬렌 라디칼, C6-20 지환족 라디칼, C6-20 알킬 방향족 라디칼, 또는 C6-20 방향족 라디칼일 수 있다.
일 구현예에서, D는 C2-6 알킬렌 라디칼이다. 또 다른 구현예에서, D는 하기 화학식의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도된다:
Figure pct00007
상기 식에서, 각각의 Rk는 독립적으로 할로겐 원자, C1-10 탄화수소 기, 또는 C1-10 할로겐 치환된 탄화수소 기이고, n은 0 내지 4이다. 할로겐은 통상 브롬이다. 이 화학식으로 나타낼 수 있는 화합물의 예에는 레조르시놀, 치환된 레조르시놀 화합물, 예컨대 5-메틸 레조르시놀, 5-에틸 레조르시놀, 5-프로필 레조르시놀, 5-부틸 레조르시놀, 5-t-부틸 레조르시놀, 5-페닐 레조르시놀, 5-쿠밀 레조르시놀 등; 카테콜; 하이드로퀴논; 치환된 하이드로퀴논, 예컨대 2-메틸 하이드로퀴논, 2-에틸 하이드로퀴논, 2-프로필 하이드로퀴논, 2-부틸 하이드로퀴논, 2-t-부틸 하이드로퀴논, 2-페닐 하이드로퀴논, 2-쿠밀 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라메틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라-t-부틸 하이드로퀴논 등; 또는 상기 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 포함된다.
폴리에스테르를 제조하는 데 사용될 수 있는 방향족 디카르복실산의 예에는 아이소프탈산 또는 테레프탈산, 1,2-디(p-카르복시페닐)에탄, 4,4'-디카르복시디페닐 에테르, 4,4'-비스벤조산, 및 상기 산들 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물이 포함된다. 융합 고리를 함유하는 산이 또한 존재할 수 있으며, 예컨대 1,4-, 1,5-, 또는 2,6-나프탈렌디카르복실산이다. 구체적인 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복실산, 사이클로헥산 디카르복실산, 또는 이들의 혼합물이다. 구체적인 디카르복실산은 이소프탈산 및 테레프탈산의 혼합물을 포함하며, 여기서 테레프탈산 대 이소프탈산의 중량비는 약 10:1 내지 약 0.2:9.8이다. 또 다른 구체적인 구현예에서, D는 C2-6 알킬렌 라디칼이고, T는 p-페닐렌, m-페닐렌, 나프탈렌, 2가 사이클로지방족 라디칼, 또는 이들의 혼합물이다. 이러한 부류의 폴리에스테르는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)를 포함한다.
다른 구현예에서, 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)가 사용될 수 있다. 적합한 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 구체적인 예는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 폴리(에틸렌 나프타노에이트)(PEN), 폴리(부틸렌 나프타노에이트)(PBN), (폴리프로필렌 테레프탈레이트)(PPT), 폴리사이클로헥산디메탄올 테레프탈레이트(PCT), 및 상기 폴리에스테르 중 적어도 하나를 포함하는 조합이다. 또한, 코폴리에스테르를 제조하기 위하여, 소량의, 예를 들어 약 0.5 내지 약 10 중량%의 지방족 이산 및/또는 지방족 폴리올로부터 유도되는 단위를 갖는 상기 폴리에스테르가 고려된다.
알킬렌 테레프탈레이트 반복 에스테르 단위를, 다른 에스테르 기와 함께 포함하는 공중합체가 또한 유용할 수 있다. 유용한 에스테르 단위는 상이한 알킬렌 테레프탈레이트 단위들을 포함할 수 있으며, 이들은 개별 단위들로서, 또는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 블록들로서 중합체 사슬에 존재할 수 있다. 그러한 공중합체의 구체적인 예에는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)-코-폴리(에틸렌 테레프탈레이트)가 포함되며, 이는, 중합체가 50 몰% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우에는 PETG로 약기되고, 중합체가 50 몰% 초과의 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 경우에는 PCTG로 약기된다.
폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)는 또한 폴리(알킬렌 사이클로헥산디카르복실레이트)를 포함할 수 있다. 이들 중, 구체적인 예는 폴리(1,4-사이클로헥산 -디메탄올-1,4-사이클로헥산디카르복실레이트)(PCCD)이며, 이는 하기 일반식의 반복 단위를 갖는다:
Figure pct00008
화학식 6을 사용하여 기재된 바와 같이, 상기 식에서, D는 1,4-사이클로헥산디메탄올로부터 유도되는 1,4-사이클로헥산디메틸렌 기이고, T는 사이클로헥산디카르복실레이트 또는 이의 화학적 등가물로부터 유도되는 사이클로헥산 고리이고, 시스-이성체, 트랜스-이성체, 또는 상기 이성체들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 조성물은 약 0.1 내지 약 50 중량%의 폴리카르보네이트를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 조성물은 15 내지 45 중량부의 폴리카르보네이트를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 조성물은 20 내지 40 중량부의 폴리카르보네이트를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 조성물은 30 내지 40 중량부의 폴리카르보네이트를 포함한다. 이들 및 다른 구현예에서, 폴리카르보네이트는 (폴리스티렌 표준물을 사용할 때) 분자량이 23,000 g/mol인 비정질 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합체이며, 이는 SABIC Innovative Plastics에서 LEXANTM으로서 입수가능하다. 예를 들어, 조성물은 0.1 내지 50 중량%의 비정질 폴리카르보네이트 또는 폴리카르보네이트 블렌드를 추가로 포함할 수 있다. 폴리카르보네이트는, 예를 들어 아릴 하이드록실 말단 기를 갖는 비스페놀 A 폴리카르보네이트일 수 있다.
조성물
상기에 나타낸 바와 같이, 일 양태에서, 본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이며, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기를 포함한다:
● 10 내지 80 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분(상기 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨);
● 1.5 내지 40 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지(상기 비정질 고열 코폴리에스테르 수지는 스피로글리콜, 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르의 혼합물(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성되고, 유리 전이 온도(Tg)가 85 내지 130℃임); 및
● 0.01 내지 5 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합.
이 양태의 일 구현예에서, 열가소성 수지 조성물은 를 포함한다. 추가의 구현예에서, 조성물은 하기를 포함한다:
● 5 내지 75 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분 및 SPG PET인 1.75 내지 20 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지;
● 10 내지 70 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분 및 SPG PET인 1.95 내지 18 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지;
● 15 내지 65 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분 및 SPG PET인 1.95 내지 28 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지;
● 20 내지 60 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분 및 SPG PET인 1.95 내지 28 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지; 및
● 30 내지 60 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분 및 SPG PET인 1.95 내지 28 중량%의 비정질 고열 코폴리에스테르 수지.
이들 및 다른 구현예에서, 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 PBT, 예컨대 폴리스티렌 표준물을 사용할 때 분자량이 66,000 g/mol이고, 페놀/테트라클로로에탄의 60:40 혼합물 중에서 측정될 때 고유 점도가 0.66 cm3/g인 PBT이고, SPG PET는 AkestraTM 110이다.
이 양태의 또 다른 구현예에서, 본 조성물로부터 성형된 0.1 내지 4.0 mm(종점 포함) 두께를 갖는 물품은 하기를 갖는다:
● 57% 초과의 980 nm에서의 근적외선 투과율; 및
● 1.8 MPa 표면 응력에서 ISO 75A에 따라 95 내지 150℃의 열 변형 온도.
이 양태의 또 다른 구현예에서, 본 조성물로부터 성형된 0.1 내지 2.0 mm(종점 포함) 두께를 갖는 물품은 하기를 갖는다:
● 57% 초과의 980 nm에서의 근적외선 투과율; 및
● 1.8 MPa 표면 응력에서 ISO 75A에 따라 95 내지 150℃의 열 변형 온도.
이 양태의 또 다른 구현예에서, 본 조성물로부터 성형된 2.0 mm 두께를 갖는 물품은 하기를 갖는다:
● 57% 초과의 980 nm에서의 근적외선 투과율; 및
● 1.8 MPa 표면 응력에서 ISO 75A에 따라 95 내지 150℃의 열 변형 온도.
임의의 앞선 구현예의 추가의 구현예에서, 조성물은 0.1 내지 50 중량%의 비정질 폴리카르보네이트 또는 폴리카르보네이트 블렌드를 추가로 포함한다. 비정질 폴리카르보네이트는 (폴리스티렌 표준물을 사용할 때) 분자량이 23,000 g/mol인 비정질 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합체이며, 이는 SABIC Innovative Plastics에서 LEXANTM으로 입수가능하다. 또 다른 추가의 구현예에서, 조성물은 15 내지 45 중량부의 폴리카르보네이트를 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 조성물은 20 내지 40 중량부의 폴리카르보네이트를 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 조성물은 30 내지 40 중량부의 폴리카르보네이트를 포함한다.
임의의 앞선 구현예의 추가의 구현예에서, 조성물은 0.1 내지 40 중량%의 보강 충전제, 예를 들어 유리 섬유를 추가로 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 조성물은 5 내지 35 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 조성물은 10 내지 30 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 조성물은 15 내지 25 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 조성물은 18 내지 22 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 이들 및 다른 구현예에서, 유리는 SiO2-섬유질 유리(10 mm 길이, 13 마이크로미터 직경)이다.
추가의 구현예에서, 조성물은 하기를 포함한다:
● 30 내지 40 중량%의 폴리(부틸렌 테레프탈레이트);
● 4 내지 6 중량%의 스피로글리콜 개질된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(스피로글리콜 대 에틸렌 글리콜의 몰비가 55 대 45임) 및 테레프탈산 또는 이의 에스테르(Tg가 85 내지 115임); 및
● 0.05 내지 2 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합.
추가의 구현예에서, 조성물은 하기를 포함한다:
● 30 내지 40 중량%의 폴리(부틸렌 테레프탈레이트);
● 4 내지 6 중량%의 스피로글리콜 개질된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(스피로글리콜 대 에틸렌 글리콜의 몰비가 55 대 45임) 및 테레프탈산 또는 이의 에스테르(Tg가 85 내지 115임);
● 0.05 내지 2 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합; 및
● 30 내지 35 중량%의 비정질 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합체.
추가의 구현예에서, 조성물은 하기를 포함한다:
● 30 내지 40 중량%의 폴리(부틸렌 테레프탈레이트);
● 4 내지 6 중량%의 스피로글리콜 개질된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(스피로글리콜 대 에틸렌 글리콜의 몰비가 55 대 45임) 및 테레프탈산 또는 이의 에스테르(Tg가 85 내지 115임);
● 0.05 내지 2 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합;
● 30 내지 35 중량%의 비정질 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합체.
추가의 구현예에서, 조성물은 하기를 포함한다:
● 30 내지 40 중량%의 폴리(부틸렌 테레프탈레이트);
● 4 내지 6 중량%의 스피로글리콜 개질된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(스피로글리콜 대 에틸렌 글리콜의 몰비가 55 대 45임) 및 테레프탈산 또는 이의 에스테르(Tg가 85 내지 115임);
● 0.05 내지 2 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합;
● 30 내지 35 중량%의 비정질 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합체; 및
● 15 내지 25 중량%의 섬유질 유리.
이들 및 다른 구현예에서, 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)는 PBT 195일 수 있고; SPG-PET는 AkestraTM 110일 수 있고; 폴리카르보네이트는 폴리스티렌 표준물을 사용하여 측정될 때 분자량이 23,000 g/mol이고, 프리스 재배열의 양이 약 5400 ppm인 비정질 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합체일 수 있고; 유리 섬유는 SiO2-섬유질 유리(10 mm 길이, 13 마이크로미터 직경)이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 레이저-투과성 부품 및 레이저-흡수성 부품을 갖는 물품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서 레이저-투과성 부품은 청구항 제1항의 조성물을 포함하고, 레이저-흡수성 부품은 NIR-흡수성 착색제를 포함하는 열가소성 조성물을 포함하고; 레이저-투과성 부품의 표면의 적어도 일부분은 레이저-흡수성 부품의 적어도 일부분과 물리적 접촉 상태에 있고, 상기 방법은 레이저-투과성 부품에 레이저 방사선을 적용하는 단계를 추가로 포함하며, 방사선은 레이저-투과성 부품을 통과하여 방사선은 레이저-흡수성 부품에 의해 흡수되어, 레이저-투과성 부품을 레이저-흡수성 부품에 효과적으로 용접시키기에 충분한 열이 발생되게 된다.
본 방법의 일 구현예에서, 레이저-흡수성 부품은 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 공중합체, 및 이들의 조합을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 레이저-흡수성 부품은 아릴 하이드록실 말단 기를 갖는 비스페놀 A 폴리카르보네이트를 포함한다.
또 다른 구현예에서, 레이저-흡수성 부품은 유기 염료, 금속 산화물, 혼합 금속 산화물, 착물 산화물, 금속 황화물, 금속 붕화물, 금속 탄산염, 금속 황산염, 금속 질화물, 육붕화란탄, 세슘 텅스텐 산화물, 인듐 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 NIR 흡수성 재료를 포함한다.
또 다른 구현예에서, NIR 흡수성 재료는 레이저-용접가능한 조성물의 총 중량을 기준으로 0.00001 내지 5 중량%의 유효량으로 레이저-흡수성 부품의 열가소성 조성물에 존재한다.
또 다른 구현예에서, 착색제는 카본 블랙이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 레이저 용접된 성형 물품에 관한 것으로, 상기 레이저 용접된 성형 물품은 제1 레이저-투과성 물품을 포함하고, 제1 레이저-투과성 물품은 제2 레이저-흡수성 물품에 용접되어 있으며, 제1 부품은
a. 10 내지 60 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 부분 결정질 폴리에스테르 성분(상기 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 및 이들의 조합으로부터 선택됨);
b. 10 내지 50 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 비정질 폴리카르보네이트;
c. 5 내지 50 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 충전제;
d. 0.01 내지 5 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합;
e. 1.5 내지 40 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 코폴리에스테르(상기 코폴리에스테르는 용융 중합에 의해 제조되고, 스피로글리콜 및 에틸렌 글리콜(각각 45 대 55의 몰비로 존재함)을 함유하는 디올 성분 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르를 함유하는 디카르복실산 성분(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물의 중축합에 의해 생성된 비정질 폴리에스테르임)로 이루어진 생성물을 포함하며,
조성물은 2.0 mm 두께를 갖는 물품으로 성형될 때 57% 초과의 980 nm에서의 NIR 투과율을 제공한다.
제1 레이저-투과성 물품을 포함하고, 제1 레이저-투과성 물품은 제2 레이저-흡수성 물품에 용접되어 있는 레이저 용접된 성형 물품의 일 구현예에서, 제1 부품은
a. 25 내지 55 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 부분 결정질 폴리에스테르 성분(상기 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 및 이들의 조합으로부터 선택됨);
b. 25 내지 55 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 비정질 폴리카르보네이트;
c. 15 내지 25 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 충전제;
d. 0.1 내지 2 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합;
e. 2 내지 10 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 코폴리에스테르(상기 코폴리에스테르는 용융 중합에 의해 제조되고, 스피로글리콜 및 에틸렌 글리콜(각각 45 대 55의 몰비로 존재함)을 함유하는 디올 성분 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르를 함유하는 디카르복실산 성분(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물의 중축합에 의해 생성된 비정질 폴리에스테르임)로 이루어진 생성물을 포함하며,
조성물은 2.0 mm 두께를 갖는 물품으로 성형될 때 57% 초과의 980 nm에서의 NIR 투과율을 제공한다.
제1 레이저-투과성 물품을 포함하고, 제1 레이저-투과성 물품은 제2 레이저-흡수성 물품에 용접되어 있는 레이저 용접된 성형 물품의 일 구현예에서, 제1 부품은
a. 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 30 내지 40 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 부분 결정질 폴리에스테르 성분;
b. 30 내지 40 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 비정질 폴리카르보네이트;
c. 18 내지 22 중량%의 본 명세서에 기재된 바와 같은 충전제;
d. 0.1 내지 2 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합;
e. 4 내지 6 중량%의 코폴리에스테르(상기 코폴리에스테르는 용융 중합에 의해 제조되고, 스피로글리콜 및 에틸렌 글리콜(각각 45 대 55의 몰비로 존재함)을 함유하는 디올 성분 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르를 함유하는 디카르복실산 성분(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물의 중축합에 의해 생성된 비정질 폴리에스테르임)로 이루어진 생성물을 포함하며,
조성물은 2.0 mm 두께를 갖는 물품으로 성형될 때 57% 초과의 980 nm에서의 NIR 투과율을 제공한다.
이 양태의 또 다른 구현예에서, 본 조성물로부터 성형된 0.1 내지 2.0 mm(종점 포함) 두께를 갖는 물품은 하기를 갖는다:
● 57% 초과의 980 nm에서의 근적외선 투과율; 및
● 1.8 MPa 표면 응력에서 ISO 75A에 따라 95 내지 150℃의 열 변형 온도.
하기 실시예는 본 발명을 예시하지만, 이의 범주에 대한 제한인 것으로 여겨지지 않는다.
실시예
표 1에 나타낸 재료를 이 연구에서 사용하였다.
사용된 재료.
성분 화학물질에 대한 설명 공급처
PBT 195 폴리(1,4-부틸렌-테레프탈레이트), (폴리스티렌 표준물을 사용할 때, Mw = 66,000 g/mol) SABIC Innovative Plastics
PBT 315 폴리(1,4-부틸렌-테레프탈레이트), (폴리스티렌 표준물을 사용할 때, Mw = 115,000 g/mol) SABIC Innovative Plastic
SPG PET(AkestraTM110) 스피로글리콜 개질된 PET(스피로글리콜 대 에틸렌 글리콜의 몰비가 55 대 45임) 및 테레프탈산 또는 이의 에스테르 Perstorp 및 Mistubishi Gas Chemical Company
PC172X 비정질 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합체(Mw = 23,000 g/mol, 폴리스티렌 표준물을 사용할 때), 용융 공정에 의해 제조됨, 비정질임. 프리스 재배열의 양이 높음(약 5400 ppm) LEXANTMSABIC Innovative Plastics
PC175 비스페놀 A 폴리카르보네이트 단일중합 (폴리스티렌 표준물을 사용할 때, Mw = 23,000 g/mol), 계면 공정에 의해 제조됨, 비정질임. 프리스 재배열의 양이 100 ppm 미만임 LEXANTMSABIC Innovative Plastics
PPC 수지 비정질 폴리(에스테르-카르보네이트); 80% 이소프탈레이트-테레프탈레이트 에스테르 단위를 함유하는 비스페놀 A 기반 폴리(프탈레이트-카르보네이트)(폴리스티렌 표준물을 사용할 때, Mw = 28,500 g/mol) LEXANTMSABIC Innovative Plastics
PCTG 50 몰% 초과 내지 99.9 몰%의 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)-코-폴리(에틸렌 테레프탈레이트) Eastman Eastar 10179
PCT 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트) Eastman PCT Thermx 13787
PCCD 폴리(1,4-사이클로헥산-디메탄올-1,4-사이클로헥산디카르복실레이트) Eastman Neostar(TM) 코폴리에스테르 19972
AO1010 펜타에리트리톨 테트라키스 (3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트) IRGANOX 1010Ciba Specialty Chemicals
유리 섬유 SiO2-섬유질 유리(10 mm 길이, 13 마이크로미터 직경) NIPPON Electric Glass T120
MZP 인산일아연-2-수화물 Chemische Fabriek
PETS 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 Lonza, Inc.
파라핀 왁스 파라핀-탄화수소 혼합물 Honeywell
제조
PBT, PC 및 SPG PET 수지를 표 2에 나타낸 조건에 따라 가공 보조제, 유리 섬유, 및 산 켄칭제의 존재 하에서 그리고 Werner & Pfleider 25 mm 이축 압출기 상에서 용융 블렌딩하였다. 용융된 중합체 가닥을 수조 내에서 냉각시키고, 펠릿화하고, 120℃에서 2 시간 동안 건조시키고, 이후에 60 mm x 60 mm 플라크를 성형하였다(두께: 2.0 mm).
압출 및 성형 가공 조건.
압출 프로파일 성형 프로파일
취입 구역 온도 (℃) 50 호퍼 온도 (℃) 40
구역 1 온도 (℃) 160 구역 1 온도 (℃) 240
구역 2 온도 (℃) 260 구역 2 온도 (℃) 250
구역 3 온도 (℃) 260 구역 3 온도 (℃) 260
구역 3 온도 (℃) 260 노즐 온도 (℃) 255
구역 4 온도 (℃) 260 몰드 온도 (℃) 70
구역 5 온도 (℃) 260 스크류 속도 (rpm) 25
구역 6 온도 (℃) 260 배압 (bar) 5
구역 7 온도 (℃) 260 전환 지점 (mm) 7
구역 8 온도 (℃) 260 사출 속도 (mm·s-1) 25
구역 9 온도 (℃) 275 유지 시간 (초) 15
스크류 속도 (rpm) 300 냉각 시간 (초) 20
처리량 (kg·h-1) >20 대략적인 사이클 시간 (초) 35
진공 1 (bar) 최대
시험
표 3에 나타낸 방법에 따라 성형된 샘플에 대해 열 변형 온도, MVR 및 아이조드(Izod) 충격 값을 결정한다.
시험 방법.
시험 설명 단위
용융 부피 유량 (MVR) MVR은, 각각 6 분 및 18 분에서, ISO 1133에 따라 10 분에 걸쳐 2.16 kg 추를 사용하여 250℃에서 결정하였다. cm3/10 분
열 변형 온도 HDT는 ISO 75A에 따라 4 mm 두께 바의 편평한 면 상에서 1.8 MPa 및/또는 0.45 MPa에서 측정하였다. ℃
아이조드 충격 아이조드 충격 시험은 5.5 J의 진자 에너지를 사용하여 23℃에서 ISO 180에 따라 비-노치(un-notched) 샘플에 대해 수행하였다. kJ/m2
투과율 및 탁도(haze) 측정은 BYK-Gardner haze-gard dual 상에서 수행하였다.
근적외선(NIR) 투과율 데이터는 2.0 mm 두께의 성형 부품의 중간(2 개의 대각선의 교차점)에서 측정하고, 15 cm 적분구가 구비된 Perkin-Elmer Lambda 950 상에서 수집하였다. 980 nm에서 측정된 투과율 데이터는 그것이 투과 레이저 용접에서 사용된 레이저의 작동 파장에 상응하는 바와 같이 기록되어 있다.
레이저 투과 용접 시험은 레이저 광 흡수성 시험편 TS A(60 mm x 60 mm x 2.5 mm; 표 4) 상에 클램핑된 레이저 광 투과성 시험편 실시예 2, 실시예 4, 실시예 5 내지 실시예 7(60 mm x 60 mm x 2.0 mm; 표 4)에 대해, 빔 직경이 1.4 mm인 다이오드 레이저(980 nm)에 의해 상부 층을 통한 조사 후에 레이저-용접 제품을 산출하여 수행하였다. 파워 및 주사 속도는 표에 나타나 있다.
레이저-용접 시험편을 대략 20 mm 폭을 갖는 스트립으로 소잉(sawing)하고, 5 mm/분의 인장 속도로 인장 시험기(Lloyd 인발 벤치(draw bench): LR30K; Lloyd Instrumentals 제조)를 사용하여 인장 강도 시험을 거쳤다. 파단 시 최대 하중을 시험편의 폭으로 나누어서 용접 강도를 계산하였다.
결과
실시예 1 내지 실시예 7, 비교예 1 및 비교예 2가 표 4에 나타나 있다. 실시예 8, 비교예 3 및 시험 샘플 A가 표 5에 나타나 있다.
비교예 1 및 비교예 2, 실시예 1 내지 실시예 7.
성분 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
PBT 195 39.69 39.19 38.69 37.20 35.71 34.71 32.22 39.69 39.69
PBT 315 -- -- -- -- -- -- -- -- --
PC172X 40 39.50 39 37.49 35.98 34.98 32.47 35.0 30
AO1010 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06
유리 섬유 20 20 20 20 20 20 20 20 20
MZP 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
PETS 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
SPG PET -- 1 2 5 8 10 15 5 10
파라핀 왁스 -- -- -- -- -- -- -- -- --
카본 블랙 -- -- -- -- -- -- -- -- --
총계 (%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100
비교예 3, 실시예 8 및 시험 샘플 A.
성분 비교예 3 실시예 8 TS A
PBT 195 34.69 32.45 70.64
PBT 315 -- -- 28.7
PC172X 35.0 32.74 --
AO1010 0.06 0.06 0.06
유리 섬유 30 30 --
MZP 0.05 0.05 --
PETS 0.2 0.2 --
SPG PET -- 4.5 --
파라핀 왁스 -- -- 0.1
카본 블랙 -- -- 0.5
총계 (%) 100 100 100
조성물을 전술된 바와 같이 가공하고 시험하였다. 결과가 표 6 및 표 7에 나타나 있다.
비교예 1 및 비교예 2와 실시예 1 내지 실시예 7에 대한 시험 결과.
특성 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
980 nm에서의
NIR 투과율(%)(두께 = 2.0 mm)		 56 57 68 76 80 83 87 73 75
탁도(%) 100 - - 97 - 85 67 100 97
투과율(%) 43 - - 53 - 66 75 44 49
MVR2.16 kg/250℃
360 초
MVR		 15 15 15 15 15 14 13 17
MVR

MVR
HDT(℃)		 2.16 kg/250℃
1080 초		 16 16 16 16 15 14 14 16 17
1.8 MPa 110 109 107 104 101 99 95 106 103
아이조드
(kJ/m2) 		23℃ 34 34 34 33
 31 30
 28 32 31
비교예 3 및 실시예 8 및 시험 샘플 A에 대한 시험 결과.
특성 비교예 3 실시예 8 TS A
980 nm에서의 NIR 투과율(%)(두께 = 2.0 mm) 60 70
MVR

MVR		 2.16 kg/250℃
360 초		 12 12
2.16 kg/250℃
1080 초		 12 13
HDT (℃) 1.8 MPa 116 113
아이조드
(kJ/m2) 		23℃ 39 40
표 6에서의 실험 결과는 본 발명에서의 SPG PET가 수지의 레이저 투과성에 상당히 영향을 미친다는 것을 보여준다. 놀랍게도, 근적외(NIR)광에 대한 투과성은 비교예 1 및 비교예 2와 비교하여 실시예 1 내지 실시예 7에 기재된 조성물 내의 2% 이상의 증가하는 SPG PET 함량에 대해 증가된다. 이들 결과는 지시된 양의 비정질 SPG 개질된 PET 폴리에스테르의 사용이, 비교예 1과 비교할 때, 열적 특성 및 충격 특성을 유지하면서, 근적외 영역에서 예기치 않은 높은 투과율 값을 부여함을 시사한다. 예를 들어, 실시예 1 내지 실시예 7은 열 변형 온도 및 980 nm에서의 NIR 투과율이 개별적으로 각각 95℃ 및 68% 이상인 것으로 나타났다.
표 7에 나타낸 결과는 30% 유리 충전된 PC/PBT 블렌드 조성물에 대한 SPG PET의 첨가가 내열성 및 내충격성을 손상시키지 않고서 근적외 영역에서의 투과율에 있어서 상당한 개선을 가져옴을 보여준다. 실시예 8은 비교예 3 대비 10% 더 높은 근적외선 투과율을 나타내었다. 더욱이, 열 변형 온도 및 비-노치 아이조드 충격은 SPG PET의 혼입에 의해 큰 영향을 받지 않았다.
이론에 의해 구애되지 않고서, 이들 조사결과는, SPG PET가 블렌드 내의 PC 상과 PBT 상의 상용화에 도움이 되어서, 성형 시에 용융물로부터의 PBT 수지의 느린 결정화로 이어지고, 이에 따라 성형 부품에서의 높은 투과성 및 NIR 영역의 레이저 광에 대한 증가된 투과율을 제공한다는 것을 시사한다. 상기 언급된 결론에 대한 추가의 뒷받침은 실시예 4 및 실시예 5에서의 증가된 절반-결정화 시간(각각 14.9 분 및 19.4 분)에 의해 제공되는데, 이는 베이스 수지 비교예 1과 대비된다(10.7분). 더욱이, 본 발명에서, 수지의 굴절률이 유리의 굴절률과 매칭되도록 하는 적절한 양의 SPG PET의 첨가는 섬유-유리 보강된 PC/PBT 블렌드의 표면 미관의 개선으로 이어진다. 표 6에서의 데이터가 나타내는 바와 같이, 수지 조성물 내의 SPG PET 함량이 증가함에 따라 투과율 값은 증가되며, 한편 탁도에 대한 값은 SPG PET의 로딩량이 증가함에 따라 감소된다. 최저의 탁도(67%) 및 최고의 투과율(75%)은 15% SPG PET(실시예 5)의 존재 하에서 관찰되었다.
SPG PET의 존재가 NIR 광 투과율을 증가시킨다는 사실 이외에도, 놀랍게도, NIR 투과율의 배치-대-배치 변동(batch-to-batch variation)이 상당히 감소되었음을 알아내었다. 표준 편차가 베이스 조성물(비교예 1)에 대한 값인 7.4로부터 실시예 2 및 실시예 4 내지 실시예 7에 대한 평균값인 1.4로 감소되는데, 이는 SPG PET로 이루어진 블렌드가 더 견고하게 가공될 수 있음을 나타낸다.
표 8은 PBT와 (코)-폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 및 폴리프탈레이트 카르보네이트 폴리카르보네이트 공중합체의 다양한 20% 유리 충전된 블렌드를 나타낸다. 조성물을 전술된 바와 같이 가공하고 시험하였다. 결과가 표 9에 나타나 있다.
비교예 4 내지 비교예 11과 실시예 9 및 실시예 10.
성분 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 비교예 11 실시예 9 실시예 10
PBT 195 79.69 59.69 59.69 59.69 59.69 59.69 61.69 45.69 59.69 54.69
PC172X -- 20.0 -- -- -- -- -- 34.0 -- --
PC175 -- -- 20.0 -- -- -- -- -- -- --
PCTG -- -- -- 20.0 -- -- -- -- -- --
PCT -- -- -- -- 20.0 -- -- -- -- --
PCCD -- -- -- -- -- 20.0 -- -- -- --
PPC -- -- -- -- -- -- 18 -- -- --
SPG PET -- -- -- -- -- -- -- -- 20.0 25
AO1010 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06
유리 섬유 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
MZP 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
PETS 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
총계 (%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
비교예 4 내지 비교예 11과 실시예 9 및 실시예 10에 대한 시험 결과.
특성 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 비교예 11 실시예 9 실시예 10
NIR 투과율(%)(두께 = 2.0 mm) 21 33 31 27 20 19 44 내지 61* 54 38 56

MVR
 2.16 kg/250℃ 360 초 32 24 23 8 21 23 15 18 25 23
2.16 kg/250℃ 1080 초 33 24 24 8 23 24 17 19 25 24
HDT
0.45 MPa 220 208 208 212 208 218 199 167 205 196
1.8 MPa 197 151 156 164 172 187 107 111 136 110
아이조드 (kJ/m2) 23℃ 32 32 35 35 34 15 42 39 30 32
* NIR 투과성은 성형된 플라크 내에서 상당히 변동되었는데, 성형된 플라크의 상부 상에서의 44%로부터 저부에서의 61%까지의 범위였으며, 배치-대-배치의 관찰된 표준 편차는 3.4였다.
표 9에서의 결과는 PBT 및 20% 유리 섬유를 포함하는 조성물에 대한 다양한 (코)-폴리에스테르 및 폴리카르보네이트의 첨가의 효과를 보여준다. 놀랍게도, 20% 유리 충전된 PBT 수지 내로의 코폴리에스테르 SPG PET(실시예 9)의 혼입은 투과성에 있어서 38%로의 상당한 증가를 가져왔으며, 한편 단지 다른 코폴리에스테르의 첨가는 비교예 7, 비교예 8 및 비교예 9 각각에 대해 27%, 20%, 및 19%의 근적외광 투과율을 가져왔다.
비교예 5 및 비교예 6에 의해 예시되는 바와 같이, 비정질 폴리카르보네이트 수지와, 열적 프리스 재배열로 인한 상이한 아릴 하이드록실 함량(비교예 5의 경우에는 대략 5400 ppm이고 비교예 6의 경우에는 100 ppm 미만임)의 블렌딩은 NIR 투과율 값에 있어서 실시예 9(38%)와 비교하여 동일한 개선 수준으로 이어지지 않으며(각각 33% 및 31%), 한편 0.45 MPa에서의 HDT가 200℃ 초과로서 탁월한 열적 특성을 보유한다. NIR 투과율은 비교예 5(33%)를 비교예 11(54%)과 비교함으로써 확인되는 바와 같이 폴리카르보네이트 함량을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 56%의 유사한 투과율을 갖는 SPG PET 조성물(실시예 10)과 비교하여, 열적 특성은 실시예 10의 경우 비교예 11에 비하여 상당히 더 우수하게 보유되는데, 0.45 MPa의 HDT가 각각 167℃ 대비 196℃이다.
비교예 10은 에스테르 결합 및 카르보네이트 결합 둘 모두를 갖는 폴리프탈레이트 카르보네이트 폴리카르보네이트 공중합체의 사용이 실시예 9 및 실시예 10과 비교되는 열적 특성을 제공할 수 있음을 예시한다(0.45 MPa에서의 HDT가 199℃ vs. 205 및 196℃(실시예 9 및 실시예 10 각각)). 그러나, 성형된 플라크/물품 내에서의 NIR 투과율의 변동은 44 내지 61%의 범위이며, 이는, 실시예 9 및 실시예 10과는 대조적으로 일관성 없는 결정화에 기인하는데, 이로 인해 그것은 레이저 용접 응용을 위한 부적합한 해법이 된다.
레이저 용접
전술된 바와 같이 레이저-투과성 부품으로서 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 5 내지 실시예 7을 사용하여 레이저 용접을 수행하였다. 결과가 표 10에 예시되어 있다.
레이저 용접 시험 및 인장 강도 시험 세부내용.
레이저 투과성
시험편 		레이저 흡수성
시험편 		980 nm에서의 투과율 (%) 파워
(W) 		속도
(mm/s) 		용접 강도 (MPa)
비교예 1 TS A 56 24 100 28
실시예 2 TS A 76 16 100 32
실시예 4 TS A 83 12 100 29
실시예 5 TS A 87 10 100 27
실시예 6 TS A 73 18 100 32
실시예 7 TS A 75 16 100 31
레이저 투과 용접 공정에서의 본 발명의 조성물의 이득은, 비교예 1에 비하여, SPG PET를 함유하는 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 5 내지 실시예 7의 수지 조성물의 더 크고 일관성 있는 용접 강도에 의해 입증된다. 코폴리에스테르 SPG PET에 의해 영향을 받아서 더 높아진 NIR 투과율은 베이스 수지 제형(비교예 1)과 대비하여 더 낮은 파워 출력 설정치가 사용될 수 있게 함으로써 레이저 용접 조립 공정을 용이하게 한다.
대안적으로, 더 적은 파워를 사용하기보다는, 더 빠른 속도에 도달하여, 조립 사이클 시간을 단축시킬 수 있다(표 11). 레이저-투과성 증가와 관련하여 달성된 효과는 전체적으로 예기치 않을 정도로 높으며, 이에 따라 전반적으로 만족스럽다.
레이저 용접 시험 및 인장 강도 시험 세부내용.
레이저 투과성
시험편 		레이저 흡수성
시험편 		파워
(W) 		속도
(mm/s)
매우 빠름 		용접 강도 (MPa)
실시예 2 TS A 20 150 28
TS A 25 200 27
실시예 4 TS A 16 150 27
TS A 20 200 26
상술한 본 발명은 명확성 및 이해를 목적으로 설명 및 예시의 방식으로 다소 상세하게 기술되었다. 본 발명은 다양한 구체적인 구현예 및 기법을 참조하여 기술되었다. 본 발명의 사상 및 범주 내에 있으면서 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 변경 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 실시될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 상기 설명은 예시적이며 비제한적인 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명의 범주는 상기 설명을 참조하여 결정되어서는 안 되고, 대신에 하기의 첨부된 청구범위를, 그러한 청구범위에 의해 부여되는 등가물의 완전한 범주와 함께 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (15)

  1. ● 부분 결정질 폴리에스테르 성분이 테레프탈레이트-유도 폴리에스테르, 나프탈레이트-유도 폴리에스테르, 석시네이트-유도 폴리에스테르, 및 푸라노에이트-유도 폴리에스테르; 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 10 내지 80 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분;
    ● 비정질 고열 코폴리에스테르 수지가 스피로글리콜, 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르의 혼합물(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성되고, 85 내지 130°의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는, 1.5 내지 40 중량%의 비정질 고열(high heat) 코폴리에스테르 수지; 및
    ● 0.01 내지 5 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합
    을 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물로부터 성형된 2.0 mm 두께를 갖는 물품이
    ● 57% 초과의 980 nm에서의 근적외선 투과율; 및
    ● 1.8 MPa 표면 응력에서 ISO 75A에 따라 95 내지 150℃의 열 변형 온도
    를 갖는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 공중합체, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 부분 결정질 폴리에스테르 성분은 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 비정질 고열 코폴리에스테르 수지는 45 대 55 몰비의 스피로글리콜 및 에틸렌 글리콜의 혼합물, 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르를 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 생성되는 것인, 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 0.1 내지 50 중량%의 비정질 폴리카르보네이트 또는 폴리카르보네이트 블렌드를 추가로 포함하는 것인, 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 폴리카르보네이트는 아릴 하이드록실 말단 기를 갖는 비스페놀 A 폴리카르보네이트인, 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 0.1 내지 40 중량%의 충전제를 추가로 포함하는 것인, 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 충전제는 유리 섬유인, 조성물.
  10. 레이저-투과성 부품 및 레이저-흡수성 부품을 갖는 물품의 제조 방법으로서,
    레이저-투과성 부품은 제1항의 조성물을 포함하고, 레이저-흡수성 부품은 NIR-흡수성 착색제를 포함하는 열가소성 조성물을 포함하고; 레이저-투과성 부품의 표면의 적어도 일부분은 레이저-흡수성 부품의 적어도 일부분과 물리적 접촉 상태에 있고, 상기 방법은 레이저-투과성 부품에 레이저 방사선을 적용하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 방사선은 레이저-투과성 부품을 통과하고 방사선은 레이저-흡수성 부품에 의해 흡수되어, 레이저-투과성 부품을 레이저-흡수성 부품에 효과적으로 용접시키기에 충분한 열이 발생되도록 하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 레이저-흡수성 부품은 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 공중합체, 및 이들의 조합을 포함하는 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 레이저-흡수성 부품은 아릴 하이드록실 말단 기를 갖는 비스페놀 A 폴리카르보네이트를 포함하는 것인, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 레이저-흡수성 부품은 유기 염료, 금속 산화물, 혼합 금속 산화물, 착물 산화물, 금속 황화물, 금속 붕화물, 금속 탄산염, 금속 황산염, 금속 질화물, 육붕화란탄, 세슘 텅스텐 산화물, 인듐 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 NIR 흡수성 재료를 포함하는 것인, 방법.
  14. 제13항에 있어서, NIR 흡수성 재료는 레이저-용접가능한 조성물의 총 중량을 기준으로 0.00001 내지 5 중량%의 유효량으로 레이저-흡수성 부품의 열가소성 조성물에 존재하는 것인, 방법.
  15. 제1 레이저-투과성 물품을 포함하고, 제1 레이저-투과성 물품은 제2 레이저-흡수성 물품에 용접되어 있는 레이저 용접된 성형 물품으로서,
    제1 부품은
    a. 부분 결정질 폴리에스테르 성분이 테레프탈레이트-유도 폴리에스테르, 나프탈레이트-유도 폴리에스테르, 석시네이트-유도 폴리에스테르, 및 푸라노에이트-유도 폴리에스테르; 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 10 내지 60 중량%의 부분 결정질 폴리에스테르 성분;
    b. 10 내지 50 중량%의 비정질 폴리카르보네이트;
    c. 5 내지 50 중량%의 충전제;
    d. 0.01 내지 5 중량%의 산화방지제, 이형제, 안정화제, 또는 이들의 조합;
    e. 코폴리에스테르가 용융 중합에 의해 제조되고, 스피로글리콜 및 에틸렌 글리콜(각각 45 대 55의 몰비로 존재함)을 함유하는 디올 성분, 및 테레프탈산 및/또는 이의 에스테르를 함유하는 디카르복실산 성분(SPG PET)을 포함하는 단량체 혼합물의 중축합에 의해 생성된 비정질 폴리에스테르인, 1.5 내지 40 중량%의 코폴리에스테르로 이루어진 생성물을 포함하며,
    조성물은 2.0 mm 두께를 갖는 물품으로 성형될 경우 57% 초과의 980 nm에서의 NIR 투과율을 제공하는, 레이저 용접된 성형 물품.
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