KR20200135990A - 라디오 주파수 신호에 대한 투과성을 갖는 높은 모듈러스 연성 열가소성 조성물 - Google Patents

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바트 반도르마엘
토드 모리스 레어
라크쉬미칸트 수르야칸트 포와레
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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

열가소성 조성물은 a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분; b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분; d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분; e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및 f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분을 포함한다. 열가소성 조성물로부터 형성된 물품 및 물품을 형성하는 방법이 또한 기재된다.

Description

라디오 주파수 신호에 대한 투과성을 갖는 높은 모듈러스 연성 열가소성 조성물
본 개시는 세라믹 섬유 성분을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이고, 특히 세라믹 섬유 성분, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분, 및 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다.
예를 들어, 가전 산업과 같은 많은 소비자 지향 산업은 균형 잡힌 연성 및 내충격성과 함께 매우 높은 강성도를 제공하고, 백색에서부터 흑색까지 착색 가능하고, 일상적인 화학 물질에 내화학성이 있으며, 얇은 벽 가공을 위해 뛰어난 유동성을 갖고 무선 신호에 대한 투과성을 갖는 혼합 열가소성 조성물이 필요하다. 폴리카보네이트 (PC) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT)를 유리 섬유와 함께 포함하는 블렌드는 미국 특허 번호 9,284,449에 설명된 바와 같이 어느 정도 상기 요건을 충족할 수 있다. 폴리에테르 에테르 케톤 중합체 (PEEK) 또는 유리 섬유를 갖는 특수 나일론과 같은 고유동 결정성 수지를 포함하는 조성물도 사용되었다. PEEK를 함유하는 물질은 바람직하게는 무선 신호에 대한 유전 간섭이 낮지만, 이러한 조성물 내의 유리 섬유는 강성도가 낮기 때문에 이들을 포함하는 조성물의 강성도를 제한한다. 따라서 유리 섬유는 기계적으로 까다로운 부품이 필요한 응용 분야에서는 일반적으로 사용되지 않는다. 또한 착색제 이산화티타늄이 유리 섬유를 분해하기 때문에 유리 섬유로 색 공간 (특히 흰색)이 제한된다. 탄소 섬유와 같이 더 높은 강성도를 가진 충전제는 이들을 포함하는 열가소성 화합물의 강성도를 향상시킬 수 있는 잠재력이 있지만, 대부분의 경우 더 높은 강성도는 연성 (예: 파단 인장 신율)에 부정적인 영향을 미치고 부품 설계의 자유를 감소시킨다. 또한 통상의 탄소 섬유는 착색할 수 없다.
이들 및 다른 결점은 본원 개시의 양태에 의해 해결된다.
본 개시의 측면은 기계적으로 까다로운 가전 부품 응용 분야에서 유리 섬유 충전 열가소성 화합물의 강성 한계를 다루고, 높은 강성도, 높은 파단 인장 신율, 우수한 내충격성, 우수한 착색성, 및 우수한 내화학성의 특성 중 하나 이상의 조합을 나타내는 솔루션을 제공한다.
본 개시의 측면은 a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분; b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분; d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분; e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및 f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다. 열가소성 조성물로부터 형성된 물품 및 물품을 형성하는 방법도 개시된다.
본 개시는 하기의 개시 내용의 상세한 설명 및 여기에 포함된 실시예를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다. 다양한 양태에서, 본 개시는 a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분; b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분; d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분; e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및 f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다. 열가소성 조성물로부터 형성된 물품 및 물품을 형성하는 방법도 개시된다.
본 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법이 개시되고 설명되기 전에, 달리 명시되지 않는 한 특정 합성 방법 또는 달리 명시되지 않는 한 특정 시약에 제한되지 않고, 물론 다를 수 있음을 이해해야 한다. 본원에서 사용된 용어는 특정 측면을 단지 설명하기 위한 목적이며 제한하려는 의도가 아님을 또한 이해해야 한다.
본 개시 내용의 요소들의 다양한 조합, 예를 들어 동일한 독립항에 의존하는 종속항들로부터의 요소들의 조합은 본 개시 내용에 포함된다.
더욱이, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 명세서에 설명된 임의의 방법이 그 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되도록 의도된 것은 아님을 이해해야 한다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계에 따른 순서를 언급하지 않거나 단계가 특정 순서로 제한되어야 한다고 청구 범위 또는 설명에 달리 구체적으로 명시되지 않은 경우, 어떤 면에서든 순서가 추론되는 것으로 의도된 것은 아니다. 이는 다음을 포함하여 해석에 대한 가능한 비표현적 근거를 유지한다: 단계 또는 작동 흐름의 배열과 관련된 논리 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 명세서에 기술된 실시 양태의 수 또는 유형.
본원에 언급된 모든 간행물은 그 간행물이 인용되고 있는 방법 및/또는 물질을 개시하고 설명하기 위해 본원에 참고로 포함된다.
정의
또한 본원에서 사용된 용어는 특정 측면을 단지 설명하기 위한 목적이며 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다. 명세서 및 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는"은 "이루어지는" 및 "본질적으로 구성된" 실시 양태를 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서 및 뒤이은 청구 범위에서, 본 명세서에서 정의될 다수의 용어가 참조될 것이다.
명세서 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "폴리카보네이트"에 대한 언급은 둘 이상의 폴리카보네이트 중합체들의 혼합물을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
여기서 범위는 하나의 값 (첫 번째 값) 내지 다른 값 (두 번째 값)으로 표현될 수 있다. 그러한 범위가 표현될 때, 범위는 일부 양태에서 첫 번째 값 및 두 번째 값 중 하나 또는 둘 다를 포함한다. 유사하게, 값이 근사치로 표현될 때, 선행어 '약'을 사용하여 특정 값이 다른 측면을 형성함을 이해할 수 있다. 각 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여, 그리고 다른 끝점과 독립적으로 모두 중요하다는 것이 더 이해될 것이다. 또한 본원에 개시된 다수의 값이 있고, 각각의 값이 또한 값 자체에 추가하여 "약 (about)" 그 특정 값으로 본원에 개시된 것으로 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 기재되면 "약 10"도 기재된 것이다. 또한 2개의 특정 단위 사이의 각 단위 또한 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어 10과 15가 기재되면, 11, 12, 13 및 14도 기재된 것이다.
본원에 사용된 용어 "약 (about)" 및 "에서 또는 약 (at or about)"은 해당 양 또는 값이 지정된 값, 대략 그 지정된 값, 또는 지정된 값과 거의 동일한 것일 수 있음을 의미한다. 일반적으로, 본원에서 사용된 바와 같이, 달리 지시되거나 추론되지 않는 한 ± 10% 분산으로 표시된 공칭 값이라는 것이 이해된다. 이 용어는 유사한 값이 청구 범위에 인용된 동등한 결과 또는 효과를 촉진한다는 것을 전달하기 위한 것이다. 즉, 양, 크기, 제형, 매개 변수, 및 기타 수량 및 특성은 정확하지 않고 정확할 필요는 없지만, 원하는 대로, 허용 오차, 변환 계수, 반올림, 측정 오류 등, 및 당업자에게 알려진 기타 요인을 반영하여 근사 및/또는 더 크거나 작을 수 있음을 이해한다. 일반적으로, 양, 크기, 제형, 매개 변수 또는 기타 수량 또는 특성은 명시적으로 언급되었는지 여부에 관계없이 "약" 또는 "대략"이다. "약"이 정량적 값 앞에 사용되는 경우, 매개 변수는 특별히 달리 언급하지 않는 한 특정 정량적 값 자체도 포함하는 것으로 이해된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "임의의" 또는 "임의로"이라는 용어는 이후에 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생할 수 없고, 설명에는 상기 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우가 포함된다는 것을 의미한다. 예를 들어, "임의의 첨가제 물질"이라는 문구는 첨가제 물질이 열가소성 조성물에 포함될 수 있거나 포함될 수 없으며, 설명이 첨가제 물질을 포함하거나 포함하지 않는 열가소성 조성물을 모두 포함한다는 것을 의미한다.
본원에 개시된 방법 내에서 사용되는 조성물 자체뿐만 아니라 본 개시 내용의 조성물을 제조하는데 사용되는 성분이 개시된다. 이들 및 다른 물질이 본원에 개시되고, 이들 물질의 조합, 하위 세트, 상호 작용, 그룹 등이 개시될 때, 이들 화합물의 각각의 다양한 개별 및 집합적 조합 및 순열에 대한 구체적인 참조는 명시적으로 개시될 수 없지만, 각각은 본원에서 구체적으로 고려되고 설명된 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정 화합물이 개시되고 논의되며, 이 화합물을 포함하여, 다수의 분자에 대해 만들어질 수 있는 다수의 변형이 논의되는 경우, 특별히 반대로 지시되지 않는 한, 화합물과 가능한 변형의 모든 조합 및 순열 각각이 구체적으로 고려된다. 따라서 분자의 종류 A, B 및 C와 분자의 종류 D, E, 및 F가 기재되고, 조합된 분자의 예, A-D가 개시되면, 각각 개별적으로 언급되지 않더라도 개별적으로 그리고 집합적으로 고려되는 의미 조합, A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E 및 C-F가 개시된 것으로 간주된다. 마찬가지로, 이들의 임의의 하위 세트 또는 조합도 개시된다. 따라서 예를 들어 A-E, B-F 및 C-E의 하위 그룹이 개시된 것으로 간주된다. 이 개념은 본 개시의 조성물을 만들고 사용하는 방법의 단계를 포함하지만 이에 제한되지 않는 본 출원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가 단계가 있는 경우, 이러한 추가 단계 각각은 본 개시의 방법의 임의의 특정 양태 또는 측면들의 조합으로 수행될 수 있는 것으로 이해된다.
조성물 또는 물품의 특정 요소 또는 구성 성분의 중량부에 대한 명세서 및 최종 청구 범위에서의 언급은, 중량부로 표현된 조성물 또는 물품의 요소 또는 구성 성분과 임의의 다른 요소 또는 구성 성분 사이의 중량 관계를 나타낸다. 따라서, 2중량부의 성분 X와 5 중량부의 성분 Y를 함유하는 화합물에서, X와 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 화합물에 추가 성분이 포함되어 있는지 여부에 관계없이 이러한 비율로 존재한다.
특별히 달리 언급하지 않는 한, 성분의 중량 백분율은 성분이 포함된 제형 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본원에 사용된 상호 교환적으로 사용될 수 있는 용어 "BisA", "BPA" 또는 "비스페놀 A"는 하기 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 화합물을 지칭한다:
Figure pct00001
BisA는 4,4'-(프로판-2,2-디일)디페놀; p,p'-이소프로필리덴비스페놀; 또는 2,2-비스(4-디하이드록시페닐)프로판의 이름으로도 지칭될 수 있다. BisA의 CAS 번호는 80-05-7이다.
본원에 사용된 "폴리카보네이트"는 하나 이상의 디하이드록시 화합물, 예를 들어 카보네이트 연결에 의해 결합된 디하이드록시 방향족 화합물의 잔기를 포함하는 올리고머 또는 중합체를 지칭한다; 또한 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포함한다.
중합체의 구성 성분과 관련하여 사용된 용어 "잔기" 및 "구조 단위"는 명세서 전체에서 동의어이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "중량 백분율", "wt%" 및 "wt.%"는 상호 교환적으로 사용될 수 있고, 달리 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 주어진 성분의 중량 백분율를 나타낸다. 즉, 달리 명시되지 않는 한 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 개시된 조성물 또는 제형의 모든 성분에 대한 wt% 값의 합계는 100과 같다는 것을 이해해야 한다.
본원에서 달리 언급되지 않는 한, 모든 테스트 표준은 본 출원을 제출할 당시 유효한 가장 최근의 표준이다.
본원에 개시된 각각의 물질은 상업적으로 입수 가능하고/하거나 이의 생산 방법이 당업자에게 공지되어 있다.
본원에 개시된 조성물은 특정 기능을 갖는 것으로 이해된다. 개시된 기능을 수행하기 위한 특정 구조적 요구 사항이 여기에 개시되며, 개시된 구조와 관련된 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조가 있으며, 이러한 구조는 일반적으로 동일한 결과를 달성할 것임을 이해한다.
열가소성 조성물
본원 개시의 측면은
a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분;
d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분;
e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및
f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분
을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다.
모든 성분의 합산 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않으며 모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
열가소성 중합체 성분은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 폴리카보네이트는 하나 이상의 디하이드록시 화합물, 예를 들어, 카보네이트 연결에 의해 결합된 디하이드록시 방향족 화합물의 잔기를 포함하는 올리고머 또는 중합체를 지칭한다; 또한 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포함한다. 특정 양태에서, 폴리카보네이트는 다양한 폴리카보네이트 조성물 및 방법을 개시하기 위한 특정 목적을 위해 그 전체가 본원에 포함된, 예를 들어, 미국 특허 번호 7,786,246에 언급된 바와 같은 임의의 폴리카보네이트 물질 또는 물질들의 혼합물을 포함할 수 있다. 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분은 약 5 wt% 내지 약 30 wt%, 약 10 wt% 내지 약 25 wt%, 약 5 wt% 내지 약 25 wt%, 약 5 wt% 내지 약 18 wt%, 또는 약 5 wt% 내지 약 20 wt%의 양으로 존재할 수 있다.
일부 양태에서 폴리카보네이트는 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 단일 중합체이다. 폴리카보네이트는 2-페닐-3,3'-비스 (4-하이드록시 페닐) 프탈이미딘 (PPPBP) 및 디메틸 비스페놀 시클로헥산 (DMBPC)과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 폴리카보네이트 단량체를 포함할 수 있다. 특정 양태에서 폴리카보네이트는 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위, 세바스산, 폴리실록산, 이소프탈레이트 테레프탈레이트 레조르시놀 (ITR), 인산염 또는 이들의 조합을 포함하는 폴리카보네이트 공중합체이다. 예시적인 폴리카보네이트 공중합체는 폴리카보네이트-실록산 공중합체 (예: SABIC에서 입수 가능한 EXL 수지), 이소프탈로일 및 테레프탈로일 레조르시놀 (ITR) 폴리에스테르-카보네이트 (예: SABIC에서 입수 가능한 SLX 수지), 고유동 고열 폴리카보네이트 공중합체 (예: SABIC에서 입수 가능한 XHT 수지), 올리고머 포스포네이트 (예: FRX Polymers, Inc.에서 입수 가능한 FRX 수지)를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 폴리카보네이트는 말단 캡핑될 수 있고, 다음 말단 캡핑제를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다: 1,1',1",-트리스(4'-하이드록시페닐) 에탄 (THPE) 및 p-하이드록시벤조니트릴 (HBN). HBN 말단 캡핑된 폴리카보네이트 (예: SABIC에서 입수 가능한 CFR 폴리카보네이트 수지)는 열가소성 조성물의 난연성 (FR) 성능에 기여할 수 있다. 폴리카보네이트는 소비 후 재활용 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)는 폴리(에틸 벤젠-1,4-디카르복실레이트)와 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 마찬가지로 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 폴리에스테르의 일종이다.
열가소성 중합체 성분은 폴리카보네이트, PET 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 열가소성 조성물에 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의 양으로 존재할 수 있다.
열가소성 조성물은 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT) 성분을 포함할 수 있다. 추가 예에서, 열가소성 조성물은 약 10 wt% 내지 약 45 wt%, 약 10 wt% 내지 약 35 wt%, 약 5 wt% 내지 약 30 wt%, 약 5 wt% 내지 약 25 wt%의 PBT 성분을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)와 상호 교환적으로 사용될 수 있다. PBT는 폴리에스테르의 한 종류이다. 폴리(알킬렌 디카르복실레이트), 액정 폴리에스테르, 및 폴리에스테르 공중합체를 포함하는 폴리에스테르는 본 개시의 개시된 열가소성 조성물에 유용할 수 있다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 SABIC으로부터 입수 가능한 VALOXTM 수지와 같은 화학적으로 업사이클링된 PBT를 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분을 포함한다. 폴리에스테르 엘라스토머 성분은 폴리부틸렌 테레/이소프탈레이트-코-폴리옥시부틸렌을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 특정 양태에서 폴리에스테르 엘라스토머 성분은 DuPont에서 입수할 수 있는 HYTREL 4056이다.
열가소성 조성물은 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분을 포함한다. 아크릴 충격 개질제는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 특정 양태에서, 아크릴 충격 개질제 성분은 DuPont 사로부터 입수 가능하고, 에틸 아크릴레이트 함량이 20% 미만인 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체인 ELVALOYTM AC 2615이다.
일부 양태에서, 조성물은 0 wt% 내지 약 10 wt%, 또는 0 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.01 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.01 wt% 내지 8 wt%, 또는 0.01 wt% 내지 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분을 포함한다. 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분은 에틸렌 메틸 아크릴레이트 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 글리시딜 메타크릴레이트, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 특정 양태에서, 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분은 PC/삼원 공중합체 블렌드, 예컨대 Arkema로부터 입수 가능한 LotaderTM AX8900이다. 열가소성 중합체 성분이 폴리카보네이트가 아닌 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 특정 양태에서, 열가소성 조성물에서 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분을 생략하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 양태에서 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분은 열가소성 조성물에 0 wt% 내지 약 10 wt% 범위로 존재할 수 있다.
열가소성 조성물은 약 30 wt% 내지 약 70 wt%, 또는 약 30 wt% 내지 약 80 wt%, 또는 약 45 wt% 내지 약 75 wt%, 또는 약 50 wt% 내지 70 wt%, 또는 약 55 wt% 내지 약 65 wt%, 또는 약 35 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분을 포함한다. 세라믹 섬유 성분은 임의의 적합한 유형의 세라믹 섬유를 포함할 수 있다. 특정 양태에서 세라믹 섬유는 알루미나, 다결정질 알루미나, 알루미늄 실리케이트, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 특정 양태에서 세라믹 섬유 성분은 1/8 인치 (3.2 밀리미터 (mm)) 절단 세라믹 산화물 섬유 (알루미나 Al2O3, 알파-알루미나 기반)인 3M에서 입수 가능한 NEXTELTM 610과 같은 절단 세라믹 섬유를 포함한다. 세라믹 섬유는 일부 양태에서 적어도 약 150 기가 파스칼 (GPa)의 인장 탄성률을 가질 수 있다. 추가 양태에서 세라믹 섬유는 약 150 GPa 내지 약 500 GPa, 또는 약 150 GPa 내지 약 300 GPa의 인장 탄성률을 갖는다. 세라믹 섬유는 절단될 수 있고 약 0.1 밀리미터 (mm) 내지 약 12 mm의 길이를 가질 수 있다.
열가소성 조성물은 에스테르 교환 담금질제(transesterification quenching agent)를 포함할 수 있다. 에스테르 교환 담금질제는 가공 보조제로서 포함될 수 있고 폴리카보네이트와 PBT (PC가 열가소성 중합체 성분에 포함된 경우) 사이의 에스테르 교환 반응을 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 열가소성 중합체 성분이 PET를 포함하는 경우 에스테르 교환 담금질제는 생략될 수 있다. 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 인-함유 안정화제다. 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 인-함유 안정화제를 포함한다. 또 다른 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 산성 인산염, 예를 들어 인산 일아연, 인산 이수소 나트륨, 인산 수소 칼륨, 인산 수소 칼슘, 산성 피로인산 나트륨 및 이들의 혼합물이다. 또 다른 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 아인산염 화합물, 예를 들어, 화학식 P-(OR')3의 아인산염 화합물을 포함하고, 여기서, 각각의 R'은 동일하거나 상이하고 독립적으로 수소, 알킬기, 아릴기 또는 이들의 임의의 혼합물을 나타내되, 단 R'기 중 적어도 하나가 수소이거나 또는 알킬이다. 예시적으로, 이들은 디페닐이소데실 포스파이트, 디이소옥틸 포스파이트, 디라우릴 포스파이트, 디페닐 포스파이트, 페닐 디이소데실 포스파이트, 에틸 헥실 디페닐 포스파이트, 스테아릴 포스파이트, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 또 다른 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 인산 아연과 같은 IB족 또는 IIB족 인산염을 포함한다. 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 아인산, 인산, 폴리인산 또는 차아인산과 같은 인 옥소산을 포함한다.
추가 양태에서, 인-함유 안정화제는 인산 아연, 디페닐이소데실 포스파이트, 인산 일나트륨 및 산성 피로인산 나트륨 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 또 다른 양태에서, 인-함유 안정화제는 인산 아연이다.
추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 산성 인산염, IB족 인산염, IIB족 인산염, 인 옥소산, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 또 다른 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 산성 인산염이다. 또 다른 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 IB족 인산염 및 IIB족 인산염으로부터 선택된다. 또 다른 추가의 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 인산 일아연이다. 또 다른 추가 양태에서, 에스테르 교환 담금질제는 인 옥소산이다. 에스테르 교환 담금질제는 스테아르산 나트륨일 수 있다. 특정 양태에서 에스테르 교환 담금질제는 산성 인산염, IB족 인산염, IIB족 인산염, 인 옥소산, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
포함되는 경우, 에스테르 교환 담금질제는 약 0 wt% 초과 내지 약 1 wt%의 양으로 열가소성 조성물에 존재할 수 있다.
전술한 성분에 더하여, 개시된 열가소성 조성물은 이러한 유형의 열가소성 조성물에 일반적으로 혼입되는 하나 이상의 첨가제 물질의 균형량을 임의로 포함할 수 있고, 단, 첨가제는 열가소성 조성물의 원하는 특성에 심각한 악영향을 미치지 않도록 선택된다. 첨가제의 조합을 사용할 수 있다. 이러한 첨가제는 조성물을 형성하기 위한 성분을 혼합하는 동안 적절한 시간에 혼합될 수 있다. 개시된 열가소성 조성물에 존재할 수 있는 첨가제 물질의 예시적이고 비제한적인 예는 항산화제, 착색제, 탈형제, 염료, 유동 촉진제, 유동 조절제, 광 안정화제, 윤활제, 이형제, 안료, 담금질제, 열 안정화제, 자외선 (UV) 흡수제, UV 반사제, UV 안정화제, 에폭시 사슬 연장제, 난연제, 및 이들의 조합을 포함한다.
특정 양태에서, 에폭시 사슬 연장제 첨가제는 세라믹 섬유의 염기도를 상쇄시키고/거나 조성물의 장기간 기계적 강도 유지를 개선/증가시키는 것을 돕기 위해 열가소성 조성물에 포함될 수 있다. 예시적인 에폭시 사슬 연장제 첨가제는 디글리시딜 에테르 및 BASF Corp로부터 입수 가능한 하나 이상의 JONCRYLTM 제품을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
적합한 난연 첨가제는 (비스페놀 A 비스(디페닐 인산염) (BPADP), 레조르시놀 비스(디페닐 인산염) (RDP), 올리고머 인산염 에스테르 (예를 들어, FYROFLEXTM SolDP), 포스파젠, 비할로겐화 난연제, 예컨대, FRX Polymers로부터 입수 가능한 것, 알루미나 포스피네이트, 아연 포스피네이트, 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다. 난연 첨가제는 또한 멜라민 폴리인산염 (MPP), 멜라민 시아누레이트 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 통상적인 난연 상승제를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 ASTM D638에 따라 결정될 때 적어도 약 25 기가 파스칼 (GPa)의 인장 탄성률을 갖는다. 추가 예에서, 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 약 15 GPa 내지 약 200 GPa, 또는 약 20 GPa 내지 약 150 GPa, 또는 약 25 GPa 내지 약 100 GPa의 인장 탄성률을 갖는다.
특정 양태에서 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 ASTM D638에 따라 결정될 때 적어도 약 1.5%의 파단 인장 신율을 갖는다. 추가 양태에서 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 약 1% 내지 약 10%, 또는 약 1.5% 내지 약 5%의 파단 인장 신율을 갖는다.
특정 양태에서 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 ASTM D256에 따라 결정될 때 적어도 약 100 미터당 줄 (J/m)의 노치 아이조드 충격 강도를 갖는다. 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 일부 양태에서 약 100 J/m 내지 약 1000 J/m, 또는 약 100 J/m 내지 약 750 J/m, 또는 약 100 J/m 내지 약 500 J/m, 또는 약 140 J/m 내지 약 1000 J/m, 또는 약 140 J/m 내지 약 500 J/m, 또는 약 140 J/m 초과의 노치 아이조드 충격 강도를 가질 수 있다.
열가소성 조성물은 일부 양태에서 무선 주파수 신호에 투과성이 있을 수 있다. 열가소성 조성물은 무선 신호에 투과성이 있을 수 있다. 내부의 세라믹 섬유는 방사선 투과성 (radio transparent)이 있다. 무선 주파수 신호에 대한 투과성 또는 방사선 투과성은 열가소성 조성물이 신호, 즉 무선 주파수 신호의 통과를 허용하는 것이라고 설명할 수 있다. 열가소성 조성물은 이를 통해 무선 주파수 신호의 적어도 일부의 통과를 허용할 수 있거나 그를 통해 무선 주파수 신호의 상당 부분을 허용할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 그를 통해 적어도 85%, 90%, 95% 또는 99%의 무선 주파수 신호의 통과를 허용할 수 있다.
특정 양태에서 열가소성 조성물은 착색 가능하다. 특정 양태에서 열가소성 조성물은 북극 백색, 조개 백색 또는 부속 흑색으로 착색 가능하다. 열가소성 조성물은 흑색, 백색 또는 회색의 무채색으로 착색될 수 있다. 추가 양태에서 열가소성 조성물은 적색, 녹색, 청색, 황색, 주황색 및 보라색의 색상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 색상 음영으로 착색 가능하다. 특정 양태에서 열가소성 조성물은 L * C * h 색 공간에서 약 40 미만의 색도 (C)를 가질 수 있다. L * C * h 색 공간은 Commission Internationale de l'Eclairage (CIE)에 의해 정의되며 ASTM D2244에 따라 결정된다.
일부 예에서, 열가소성 조성물은 약 0.5 wt% 내지 약 20 wt%의 이산화티타늄을 포함할 수 있다. 특정 양태에서 열가소성 조성물은 약 4 wt% 내지 약 15 wt%, 또는 약 3 wt% 내지 약 8 wt%의 이산화티타늄을 포함할 수 있다. 통상적인 열가소성 조성물은 일반적으로 이산화티타늄이 조성물에 포함될 때 인장 특성의 감소를 나타낸다. 그러나, 본 개시의 양태에 따른 열가소성 조성물은 이산화티타늄에 대해 우수한 내성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 특정 양태에서 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 이산화티타늄을 포함하지 않는 실질적으로 동일한 성형된 샘플과 비교하여 인장 탄성률, 인장 강도 및/또는 강성도를 포함하는 인장 특성의 적어도 80%를 유지한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "이산화티타늄을 포함하지 않는 실질적으로 동일한 성형된 샘플"은 "실질적으로 동일한 성형된 샘플"이 이산화티타늄을 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일한 성분 및 동일한 양의 성분을 포함하는 성형된 샘플이다. 즉, 비교 샘플이 이산화티타늄을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 비교 샘플은 본 개시에 따른 성형된 샘플과 동일하다. 비교 샘플에 이산화티타늄이 포함된 경우 이산화티타늄을 보상하기 위해 하나 이상의 다른 성분의 양을 줄여야 하는 것을 알 것이다; 일반적으로 주된 열가소성 성분 (예: PC/PET 및 PBT)의 함량은 이산화티타늄의 증가를 설명하기 위해 비례적으로 감소한다.
열가소성 조성물을 더 어두운 색조 (예를 들어, 검은 색 또는 회색)로 착색하는 것이 바람직할 때, 열가소성 조성물은 카본 블랙을 포함하나 이에 제한되지 않는 어두운 안료를 약 0.1 wt% 내지 약 5 wt% 포함할 수 있다. 일부 양태에서 열가소성 조성물은 약 0.5 wt% 내지 약 3 wt%의 카본 블랙을 포함할 수 있다.
본원 개시 내용의 양태에 따른 열가소성 조성물은 내화학성일 수 있다. 즉, 기계적 특성 (인장 탄성률, 인장 강도 및/또는 강성도 포함) 및/또는 열가소성 조성물의 시각적 외관은 이러한 열가소성 조성물이 만나는 일반적인 화학 물질에 노출될 때 부정적인 영향을 받지 않는다. 예를 들어, 본 개시에 따른 열가소성 조성물은 가전 응용 분야 (예를 들어, 무선 통신 장치)에 사용될 수 있고, 조성물 (또는 이를 포함하는 물품)을 전자 장치의 다른 부품에 접착하는 데 사용되는 접착제; 자외선 차단제; 및 방충제와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는 화학 물질에 노출될 수 있다. 따라서 열가소성 조성물 - 및 이를 포함한 물품 -은 외부 표면 (예: 자외선 차단제 및 방충제)과 내부 표면 (예: 접착제)에 화학적 공격을 받을 수 있다. 따라서, 특정 양태에서 열가소성 조성물은 접착제, 자외선 차단제, 방충제 또는 이들의 조합에 내화학성이 있다. 하나의 특정 양태에서, 열가소성 조성물은 열 경화 우레탄 접착제에 대해 내화학성이 있다. 또 다른 특정 양태에서, 열가소성 조성물은 수분 경화 우레탄 접착제에 대해 내화학성이 있다.
추가 양태에서, 본 개시의 양태에 따른 열가소성 조성물은 접착제, 자외선 차단제 및/또는 방충제에 노출될 때 기계적 특성의 변화에 내화학성이 있다; 즉, 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 접착제, 자외선 차단제 및/또는 방충제에 노출된 후에 인장 탄성률, 인장 강도 및/또는 강성도를 포함한 인장 특성의 적어도 80%를 유지한다.
일부 양태에서 열가소성 조성물은 난연성이다. 특정 양태에서, 열가소성 조성물 또는 이의 성형된 샘플은 0.8 mm 이상의 두께에서 V-2 이상 (V-1 또는 V-0)의 UL 94 등급을 달성한다.
제조 물품
특정 양태에서, 본원 개시 내용은 열가소성 조성물을 포함하는 성형 (shaped), 형성 (formed), 또는 성형된 (molded) 물품에 관한 것이다. 열가소성 조성물은 후술하는 바와 같은 다양한 수단에 의해 유용한 성형 물품으로 성형될 수 있다.
본 개시에 따른 열가소성 조성물로부터 형성된 물품은 통신 장치; 컴퓨터 장치; 전자기 간섭 장치; 인쇄 회로; Wi-Fi 장치; 블루투스 장치; GPS 장치; 셀룰러 안테나 장치; 스마트폰 장치; 무선 통신 장치; 구조화된 미디어 인클로저; 안테나 은폐 인클로저; 네트워킹 장비용 인클로저 (라우터, 스위치, 허브, 모뎀 및 서버 포함); 전자 장치의 구조적 구성 부품; 휴대용 컴퓨팅 장치; 휴대용 전자 장치; 자동차 장치; 의료 기기; 센서 장치; 보안 장치; 차폐 장치; RF 안테나 장치; LED 장치; 및 RFID 장치를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
열가소성 조성물을 포함하는 물품의 제조 방법
본원에 기술된 양태에 따른 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 임의의 통상적인 방법에 따라 형성될 수 있다. 일부 양태에서 물품은 압출 성형, 사출 성형, 압축 성형, 열 성형, 오버 몰딩, 또는 금속 또는 복합 라미네이트 삽입물과 함께 인서트 성형된다.
압출 성형된 경우, 본원에 기재된 하나 또는 임의의 전술한 성분은 먼저 함께 건식 블렌딩된 다음 하나 또는 다중 공급기로부터 압출기로 공급되거나, 하나 또는 다중 공급기로부터 압출기에 별도로 공급될 수 있다. 하나 또는 임의의 전술한 성분은 먼저 서로 건식 블렌딩되거나, 전술한 성분의 임의의 조합과 건식 블렌딩된 다음, 하나 또는 다중 공급기로부터 압출기로 공급되거나, 하나 또는 다중 공급기로부터 압출기에 별도로 공급될 수 있다. 성분은 스로트 호퍼 또는 임의의 양태 공급기에서 압출기로 공급될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 압출기는 단일 나사, 다중 나사, 맞물리는 공동 회전 또는 역회전 나사, 맞물리지 않는 공동 회전 또는 역회전 나사, 왕복 나사, 원추형 나사, 핀이 있는 나사, 스크린이 있는 나사, 핀이 있는 배럴, 롤, 램, 헬리컬 로터, 공동 니더, 디스크 팩 프로세서, 다양한 다른 유형의 압출 장비, 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 가질 수 있다.
배합 동안 압출기의 배럴 온도는, 열가소성 조성물 중 열가소성 중합체(들)의 적어도 일부가, 열가소성 중합체(들)이 반결정질 유기 중합체인 경우에는 대략 용융점 이상의 온도에 도달하는 온도로, 또는 열가소성 중합체(들)가 비정질 중합체인 경우에는 유동점 (예를 들어, 유리 전이 온도)에 도달하는 온도로 설정될 수 있다.
전술한 성분을 포함하는 혼합물은 바람직하다면 다중 블렌딩 및 형성 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 먼저 압출되어 펠릿으로 형성될 수 있다. 그 다음, 펠릿은 임의의 바람직한 형태 또는 제품으로 형성될 수 있는 성형 기계로 공급될 수 있다. 대안적으로, 단일 용융 블렌더로부터 나오는 열가소성 조성물은 시트 또는 스트랜드로 형성될 수 있고, 어닐링, 일축 또는 이축 배향과 같은 압출 후 공정을 거칠 수 있다.
물품이 압출 성형되는 특정 양태에서, 열가소성 조성물의 제조 방법은: 열가소성 조성물의 성분을 조합하여 혼합물을 형성하는 단계; 압출기의 공급구에 혼합물을 첨가하고 압출기에서 혼합물을 배합하는 단계; 및 혼합물을 몰드로 압출하여 물품을 형성하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서 열가소성 조성물의 하나 이상의 성분 (예를 들어, 세라믹 섬유 성분)은 통상적인 방법에 따라 압출기에서 하류에 첨가될 수 있다.
본 개시의 요소의 다양한 조합, 예를 들어 동일한 독립항에 의존하는 종속항 으로부터의 요소의 조합이 본원 개시에 포함된다.
개시의 양태
다양한 양태에서, 본 개시는 적어도 다음 양태에 관련되고 이를 포함한다.
양태 1A. 열가소성 조성물로서,
a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의 열가소성 중합체 성분으로서, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분;
d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분;
e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및
f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분을 포함하되,
여기서
모든 성분의 합한 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않고,
모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 열가소성 조성물.
양태 1B. 열가소성 조성물로서,
a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의 열가소성 중합체 성분으로서, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분;
d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분;
e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및
f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분으로 이루어지고,
여기서
모든 성분의 합한 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않으며,
모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 열가소성 조성물.
양태 1C. 열가소성 조성물로서,
a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의 열가소성 중합체 성분으로서, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분;
d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분;
e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및
f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분으로 본질적으로 구성되고,
여기서
모든 성분의 합한 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않고,
모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 열가소성 조성물.
양태 1D. 열가소성 조성물로서,
a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의 열가소성 중합체 성분로서, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분;
d) 0.01 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분;
e) 0.01 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및
f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분으로 본질적으로 구성되고,
여기서
모든 성분의 합한 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않으며,
모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 열가소성 조성물.
양태 1E. 열가소성 조성물로서,
a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; 및
c) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분으로 본질적으로 구성되고,
여기서
모든 성분의 합한 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않으며,
모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 열가소성 조성물.
양태 2. 양태 1A 내지 1E에 있어서, 상기 폴리카보네이트가 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 단일 중합체인, 조성물.
양태 3. 양태 1A 내지 1E에 있어서, 상기 폴리카보네이트가 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위, 세바스산, 폴리실록산, 이소프탈레이트 테레프탈레이트 레조르시놀 (ITR), 인산염 또는 이들의 조합을 포함하는 폴리카보네이트 공중합체인, 조성물.
양태 4. 양태 1A 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹 섬유 성분이 적어도 150 GPa의 인장 탄성률을 갖는, 조성물.
양태 5. 양태 1A 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹 섬유 성분이 절단되고 약 0.1 밀리미터 (mm) 내지 약 12 mm의 길이를 갖는, 조성물.
양태 6. 양태 1A 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹 섬유 성분이 알루미나를 포함하는, 조성물.
양태 7. 양태 1A 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 에스테르 교환 담금질제를 추가로 포함하는, 조성물.
양태 8. 양태 7에 있어서, 상기 에스테르 교환 담금질제가 산성 인산염; IB족 인산염; IIB 족 인산염; 인 옥소산; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
양태 9. 양태 7 또는 8에 있어서, 상기 에스테르 교환 담금질제가 약 0 wt% 초과 내지 약 1 wt%의 양으로 존재하는, 조성물.
양태 10. 양태 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 첨가제 물질을 추가로 포함하고, 상기 첨가제 물질이 산화 방지제; 착색제; 탈형제; 염료; 유동 촉진제; 유동 조절제; 광 안정화제; 윤활제; 이형제; 안료; 담금질제; 열 안정화제; UV 흡수제; UV 반사제; UV 안정화제; 에폭시 사슬 연장제; 난연제; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
양태 11. 양태 1A 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 ASTM D638에 따라 결정될 때 적어도 약 25 기가 파스칼 (GPa)의 인장 탄성률을 갖는, 조성물.
양태 12. 양태 1A 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 ASTM D638에 따라 결정될 때 적어도 약 1.5%의 파단 인장 신율을 갖는, 조성물.
양태 13. 양태 1A 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 ASTM D256에 따라 결정될 때 미터당 적어도 약 100 줄 (J/m)의 노치 아이조드 충격 강도를 갖는, 조성물.
양태 14. 양태 1A 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 무선 주파수 신호에 대해 투과성이 있는, 조성물.
양태 15. 양태 1A 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 흑색, 백색 또는 회색의 무채색으로 착색 가능한, 조성물.
양태 16. 양태 1A 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 약 0.5 wt% 내지 약 20 wt% 이산화티타늄을 추가로 포함하는, 조성물.
양태 17. 양태 16에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 이산화티타늄에 대해 우수한 내성을 나타내는, 조성물.
양태 18. 양태 16 또는 17에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 이산화티타늄을 포함하지 않는 실질적으로 동일한 성형된 샘플과 비교하여 그의 인장 특성의 적어도 80%를 유지하는, 조성물.
양태 19. 양태 1A 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 내화학성인, 조성물.
양태 20. 양태 1A 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 난연성인, 조성물.
양태 21. 양태 1A 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 적어도 약 25 GPa의 인장 탄성률 및 적어도 약 1.5%의 파단 인장 신율을 갖고, 여기서 인장 탄성률 및 파단 인장 신율은 ASTM D638에 따라 결정되는, 조성물.
양태 21A. 양태 1A 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물이 착색 가능한, 조성물.
양태 22. 양태 1 내지 21A 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물이 흑색, 백색 또는 회색의 무채색으로 착색 가능한, 조성물.
양태 23. 양태 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물이 적색, 녹색, 청색, 황색, 주황색 및 보라색의 색상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 색상 음영으로 착색 가능한, 조성물.
양태 24. 양태 22 또는 23에 있어서, 상기 조성물이 ASTM D2244에 따라 결정될 때 L * C * h 색 공간에서 약 40 미만의 색도 (C)를 갖는, 조성물.
양태 25. 양태 1A 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물이 약 4 wt% 내지 약 20 wt%의 이산화티타늄을 추가로 포함하는, 조성물.
양태 26. 양태 1A 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물이 약 0.1 wt% 내지 약 5 wt%의 어두운 안료를 추가로 포함하는, 조성물.
양태 27. 양태 26에 있어서, 상기 조성물이 약 0.5 wt% 내지 약 3 wt%의 어두운 안료를 포함하는, 조성물.
양태 28. 양태 26 또는 27에 있어서, 상기 어두운 안료가 카본 블랙인, 조성물.
양태 29. 양태 1A 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물이 접착제, 자외선 차단제, 방충제 또는 이들의 조합에 내화학성인, 조성물.
양태 30. 양태 29에 있어서, 조성물이 열 경화 우레탄 접착제에 대해 내화학성인, 조성물.
양태 31. 양태 29 또는 30에 있어서, 상기 조성물이 수분 경화 우레탄 접착제에 대해 내화학성인, 조성물.
양태 32. 양태 1 내지 31 중 어느 하나에 따른 조성물을 포함하는 물품.
양태 33. 양태 32에 있어서, 상기 물품이 압출 성형, 사출 성형, 압축 성형, 열 성형, 오버 몰딩, 또는 금속 또는 복합 라미네이트 삽입물과 함께 인서트 성형되는, 물품.
양태 34. 양태 32 또는 33에 있어서, 상기 물품이 통신 장치; 컴퓨터 장치; 전자기 간섭 장치; 인쇄 회로; Wi-Fi 장치; 블루투스 장치; GPS 장치; 셀룰러 안테나 장치; 스마트폰 장치; 무선 통신 장치; 구조화된 미디어 인클로저; 안테나 은폐 인클로저; 네트워킹 장비용 인클로저; 전자 장치의 구조적 구성 부품; 휴대용 컴퓨팅 장치; 휴대용 전자 장치; 자동차 장치; 의료 기기; 센서 장치; 보안 장치; 차폐 장치; RF 안테나 장치; LED 장치; 및 RFID 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는, 물품.
양태 35. 열가소성 조성물로서,
a) 약 10 wt% 내지 약 25 wt%의 열가소성 중합체 성분로서, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분; 및
c) 약 40 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분으로 본질적으로 구성되고,
여기서
모든 성분의 합한 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않으며,
모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 열가소성 조성물.
실시예
하기 실시예는 본원에서 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 어떻게 만들어지고 평가되는지에 대한 완전한 개시 및 설명을 당업자에게 제공하기 위해 제시되고, 순전히 예시적인 것으로 의도되며 본 개시를 제한하려는 의도가 아니다. 숫자 (예: 양, 온도 등)와 관련하여 정확성을 보장하기 위해 노력했지만 일부 오류와 편차를 고려해야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 부는 중량부이고 온도는 ℃로 나타내거나 주변 온도이며, 압력은 대기압 또는 그 근처이다. 달리 명시되지 않는 한, 조성을 가리키는 백분율은 wt%로 표시된다.
예를 들어, 설명된 공정으로부터 수득된 생성물 순도 및 수율을 최적화하는 데 사용될 수 있는 성분 농도, 원하는 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력 및 기타 반응 범위 및 조건과 같은 반응 조건의 다양한 변형 및 조합이 있다. 이러한 공정 조건을 최적화하려면 오로지 합리적이고 일상적인 실험이 필요하다.
본 개시에 따른 발명의 조성물 (실시예 1-실시예 3) 및 비교 조성물 (C.1 및 C.2)은 10배럴 이축 압출기에서 생산되었다. 중합체 성분과 추가/첨가 성분은 공급구에 첨가되었으며, 세라믹 섬유는 별도의 포트에서 하류에 공급되었다. PC/PBT 샘플의 배럴 온도는 약 265.6℃ (510℉)였다. 사출 성형은 85톤 기계에서 수행되었다. 용융 온도는 약 510℉이고 용융 온도는 약 200℉였다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조성물은 다음을 포함한다: PBT, PC 및 세라믹 섬유 (Ex.1), PBT, 고유동 PC 및 세라믹 섬유 (Ex.2); 및 PBT, PET 및 세라믹 섬유 (Ex.3). 비교 조성물 C.1에는 PBT, PC 및 유리 섬유가 포함되었다. 모든 샘플에는 충격 개질제의 조합이 포함되었다.
Figure pct00002
Figure pct00003
이들 조성물의 특성은 표 2에 제시되어 있다.
Figure pct00004
표 2의 데이터는 세라믹 섬유 화합물이 유리 섬유 열가소성 화합물로는 달성할 수 없는 매우 높은 강성도 (25 GPa 인장 탄성률 초과)를 나타낸다는 것을 보여준다. 놀랍게도 강성도에 있어서 이러한 큰 개선이 예를 들어 파단 연신율과 같은 연성을 손상시키지 않았다. 세라믹 섬유 화합물은 파단 인장 신율, 및 노치 및 노치가 없는 아이조드 충격 강도가 비슷하거나 더 높았다. 예를 들어, Ex.1과 C.1은 충전제를 제외하고는 유사한 조성을 가지고 있다: 세라믹 섬유를 사용한 Ex.1은 세라믹 섬유 대신 E 유리 섬유를 포함하는 동일한 제형에 비해 강성도가 약 70% 향상되었다. 또한 Ex.1은 파단 연신율이 더 높다.
표 3에 나타낸 바와 같이, 추가 비교 조성물 (C.2)은 PBT/PC 또는 PBT/PET의 개시된 조합이 아닌 나일론 및 세라믹 섬유로 형성되었다.
Figure pct00005
비교 조성물 C.2의 특성은 표 4에 제시되어 있다:
Figure pct00006
표 4는 세라믹 섬유 화합물의 파단 연신율도 수지/조성물에 따라 다르다는 것을 보여준다. 60 wt% 세라믹 섬유를 함유한 나일론 기반 화합물 C.2는 매우 우수한 강성도를 나타내지만 파단 인장 신율은 좋지 않다. Ex.1과 C.2의 비교는 본 개시 내용의 PC/PBT/세라믹 섬유 조성물에 의해 제공되는 개선된 특성을 입증한다.
이산화티타늄 (TiO2)을 포함하는 추가적인 예시적 조성물 (Ex.4)은 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 형성되었다. 예시적 조성물 Ex.1은 비교를 위해 제공된다:
Figure pct00007
Ex.4에서 PBT (VALOXTM 315GR-1001 및 VALOXTM 195-1001) 및 PC (Lexan 104-111N)의 양은 5% 이산화티타늄의 첨가를 설명하기 위해 비례적으로 감소되었다; 즉, PC에 대한 PBT의 비율은 Ex.1과 비교하여 Ex.4에서 유지되었다. 즉, Ex.4는 이산화티타늄을 포함하는 것을 제외하고 Ex.1과 "실질적으로 동일한" 조성이다.
Ex.4의 기계적 특성 (비교를 위해 제공된 표 2의 Ex.1과 함께)은 표 6에 제시되어 있다:
Figure pct00008
표 6에 나타낸 바와 같이, 이산화티타늄을 포함하는 예시적 조성물 Ex.4는 이산화티타늄을 포함하지 않는 Ex.1과 비교하여 그의 인장 특성의 적어도 90%를 유지한다. 따라서 이러한 조성물은 이산화티타늄에 대해 우수한 내성을 나타낸다.
상기 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 예를 들어, 전술한 실시예 (또는 이의 하나 이상의 측면)는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 상기 설명을 검토할 때 예컨대 당업자에 의해 다른 실시 양태가 사용될 수 있다. 요약서는 독자가 기술적 개시의 성격을 빠르게 확인할 수 있도록 제공된다. 이는 청구의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않는다는 이해와 함께 제출된다. 또한, 상기 설명에서, 본 개시를 간소화하기 위해 다양한 특징들이 함께 그룹화될 수 있다. 이것은 소유권이 주장되지 않은 개시된 기능이 모든 청구항에 필수적이라는 의도로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 주제는 특정 개시된 실시 양태의 모든 특징보다 적을 수 있다. 따라서, 다음의 청구 범위는 여기에 실시예 또는 실시 양태로서 상세한 설명에 통합되고, 각각의 청구항은 별개의 실시 양태로서 그 자체로 존재하며, 이러한 실시 양태는 다양한 조합 또는 순열로 서로 결합될 수 있음이 고려된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위를 참조하여, 그러한 청구 범위가 부여되는 등가물의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다.
예시의 목적으로 전형적인 측면가 설명되었지만, 전술한 설명은 본원의 범위에 대한 제한으로 간주되어서는 안 된다. 따라서, 다양한 수정, 적응 및 대안이 본원의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 발생할 수 있다.
본 개시의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 본원 개시에서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시의 다른 실시 양태는 본원에 개시된 개시 내용의 명세서 및 실행을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시로서 고려되는 것으로 의도되며, 본 개시의 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구 범위에 의해 나타난다.
본 개시의 특허 가능한 범위는 청구 범위에 의해 정의되고, 당업자에게 발생하는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는 청구항의 문자적 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖거나, 청구항의 문자적 언어와 실질적으로 차이가 없는 동등한 구조적 요소를 포함하는 경우 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 열가소성 조성물로서,
    a) 약 5 wt% 내지 약 30 wt%의 열가소성 중합체 성분으로서, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 중합체 성분;
    b) 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 성분;
    c) 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt%의 폴리에스테르 엘라스토머 성분;
    d) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 아크릴 충격 개질제 성분;
    e) 0 wt% 내지 약 10 wt%의 에틸렌/알킬 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트 삼원 공중합체 상용화제 성분; 및
    f) 약 30 wt% 내지 약 70 wt%의 세라믹 섬유 성분을 포함하되,
    여기서
    모든 성분의 합한 중량 백분율 값은 100 wt%를 초과하지 않고,
    모든 중량 백분율 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 열가소성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트가 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 단일 중합체, 비스페놀 A로부터 유도된 반복 단위, 세바스산, 폴리실록산, 이소프탈레이트 테레프탈레이트 레조르시놀 (ITR), 인산염 또는 이들의 조합을 포함하는 폴리카보네이트 공중합체인, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 섬유 성분이 적어도 150 GPa의 인장 탄성률을 갖는, 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 섬유 성분이 절단되고 약 0.1 밀리미터 (mm) 내지 약 12 mm의 길이를 갖는, 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 섬유 성분이 알루미나를 포함하는, 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 에스테르 교환 담금질제를 추가로 포함하는, 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에스테르 교환 담금질제가 산성 인산염; IB족 인산염; IIB족 인산염; 인 옥소산; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 에스테르 교환 담금질제가 약 0 wt% 초과 내지 약 1 wt%의 양으로 존재하는, 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 물질을 추가로 포함하고, 상기 첨가제 물질이 산화 방지제; 착색제; 탈형제; 염료; 유동 촉진제; 유동 조절제; 광 안정화제; 윤활제; 이형제; 안료; 담금질제; 열 안정화제; UV 흡수제; UV 반사제; UV 안정화제; 에폭시 사슬 연장제; 난연제; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 ASTM D638에 따라 결정될 때 적어도 약 25 기가 파스칼 (GPa)의 인장 탄성률 및 ASTM D638에 따라 결정될 때 적어도 약 1.5%의 파단 인장 신율을 갖는, 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 ASTM D256에 따라 결정될 때 적어도 약 100 미터당 줄 (J/m)의 노치 아이조드 충격 강도를 갖는, 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 무선 주파수 신호에 대해 투과성이 있는, 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 흑색, 백색 또는 회색의 무채색으로 착색 가능한, 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 약 0.5 wt% 내지 약 20 wt%의 이산화티타늄을 추가로 포함하는, 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 열가소성 조성물의 성형된 샘플이 이산화티타늄을 포함하지 않는 실질적으로 동일한 성형된 샘플과 비교하여 그의 인장 특성의 적어도 80%를 유지하는, 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 내화학성인, 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 조성물이 난연성인, 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 물품.
  19. 제18항에 있어서, 상기 물품이 압출 성형, 사출 성형, 압축 성형, 열 성형, 오버 몰딩, 또는 금속 또는 복합 라미네이트 삽입물과 함께 인서트 성형되는, 물품.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 물품이 통신 장치; 컴퓨터 장치; 전자기 간섭 장치; 인쇄 회로; Wi-Fi 장치; 블루투스 장치; GPS 장치; 셀룰러 안테나 장치; 스마트폰 장치; 무선 통신 장치; 구조화된 미디어 인클로저; 안테나 은폐 인클로저; 네트워킹 장비용 인클로저; 전자 장치의 구조적 구성 부품; 휴대용 컴퓨팅 장치; 휴대용 전자 장치; 자동차 장치; 의료 기기; 센서 장치; 보안 장치; 차폐 장치; RF 안테나 장치; LED 장치; 및 RFID 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는, 물품.
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