KR20210055683A - 개선된 특성을 갖는 성형 배합물을 제조하는 방법 - Google Patents

개선된 특성을 갖는 성형 배합물을 제조하는 방법 Download PDF

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미하엘 에르켈렌츠
라이너 루돌프
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코베스트로 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은 개선된 특성을 갖는 성형 배합물의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 폴리카르보네이트 및 강화 충전제를 함유하는 성형 배합물의 제조에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 성형 배합물은 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-샤프트 압출기에 의해 폴리카르보네이트 및 강화 충전제를 배합하여 수득될 수 있다. 강화 충전제는 구성원 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])를 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터, 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 바람직하게 선택된다. 본 발명에 따르면, 강화 충전제의 농도는 성형 배합물의 총 질량에 대해 3 내지 50 wt%이다.

Description

개선된 특성을 갖는 성형 배합물을 제조하는 방법
본 발명은 개선된 특성을 갖는 성형 재료의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 폴리카르보네이트 및 강화 충전제를 함유하는 성형 재료의 제조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 이 성형 재료는 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-스크류 압출기를 사용하여 폴리카르보네이트 및 강화 충전제를 배합하여 수득될 수 있다.
강화 충전제는 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])를 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택된다.
본 발명에 따르면 강화 충전제의 함량은 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 3 중량% 내지 50 중량%이다.
강화 충전제의 함량이 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 10 중량% 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 12 중량% 내지 32 중량%, 매우 특히 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%인 경우 바람직하다. 이들 값은 특히 강화 충전제로서 이산화티타늄 (TiO2)에 적용될 뿐만 아니라 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10] 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]와 같은 다른 강화 충전제에도 적용된다.
강화 충전제의 함량이 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 15 중량% 내지 45 중량%, 특히 바람직하게는 25 중량% 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 30 중량% 내지 35 중량%인 경우 대안적으로 바람직하다. 이들 값은 특히 강화 충전제로서 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)에 적용될 뿐만 아니라 이산화티타늄 (TiO2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])와 같은 다른 강화 충전제에도 적용된다.
본 발명에 따른 방법은 특히
(1) 폴리카르보네이트, 강화 충전제 및 임의로 다른 구성성분을 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-스크류 압출기에 첨가하는 단계;
(2) 폴리카르보네이트 및 강화 충전제 및 임의로 다른 구성성분을 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-스크류 압출기로 배합하는 단계
를 포함한다.
폴리카르보네이트, 강화 충전제 및 임의로 다른 구성성분은 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-스크류 압출기에 동시에 또는 연속적으로 첨가될 수 있다. 강화 충전제의 첨가는 특히 폴리카르보네이트의 용융 전에 또는 폴리카르보네이트의 용융 후에 수행될 수 있다.
강화 충전제의 함량에 따라 본 발명에 따른 성형 재료에서의 폴리카르보네이트의 함량은 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 97 중량% 내지 55 중량%이다.
본 발명에 따른 성형 재료에서의 폴리카르보네이트의 함량이 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 90 중량% 내지 65 중량%, 특히 바람직하게는 88 중량% 내지 68 중량%, 매우 특히 바람직하게는 85 중량% 내지 70 중량%인 경우 바람직하다.
강화 충전제의 함량이 15 중량% 내지 45 중량%, 특히 바람직하게는 25 중량% 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 30 중량% 내지 35 중량%인 경우 대안적으로 바람직하다.
본 발명에 따른 성형 재료에서의 폴리카르보네이트의 함량이 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 85 중량% 내지 55 중량%, 특히 바람직하게는 75 중량% 내지 60 중량%, 매우 특히 바람직하게는 70 중량% 내지 65 중량%인 경우 대안적으로 바람직하다.
성형 재료는 다른 구성성분을 또한 함유할 수 있다. 폴리카르보네이트 및 강화 충전제를 함유하는 성형 재료에서의 다른 구성성분의 함량은 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 0 중량% 내지 37 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 0 중량% 내지 10 중량%이다. 성형 재료의 모든 구성성분의 합은 100 중량%이다.
폴리카르보네이트를 함유하는 성형 재료는 이하에서 폴리카르보네이트 성형 재료로 또한 지칭된다.
중합체 성형 재료가 원하는 특성 프로파일을 달성하게 하는 방식으로, 첨가제, 예를 들어 충전제를 혼합함으로써, 중합체 성형 재료, 예컨대 예를 들어 이들 중합체 성형 재료 중 하나인 폴리카르보네이트를 함유하는 성형 재료를 제조하는 것은 선행 기술, 예를 들어 [1] ([1] = Klemens Kohlgrueber: Der gleichlaeufige Doppelschneckenextruder [Co-rotating twin-screw extruders], 2nd revised and expanded edition, Hanser Verlag Munich 2016, p. 47 ff)에 공지되어 있다. 배합으로 또한 공지된 이 제조는 일반적으로 트윈-스크류 압출기에서 수행된다. 중합체 성형 재료에서 충전제의 가능한 최상의 분산, 즉 중합체 성형 재료에서 충전제의 가능한 최상의 분쇄 및 분포를 달성하는 것이 특히 바람직하다. 중합체 성형 재료에 분산되는 충전제의 함량이 높을수록 그리고 중합체 성형 재료에서의 충전제의 분산이 양호해질수록, 즉 분쇄 및 분포가 양호해질수록 배합은 훨씬 더 어려워진다.
중합체 성형 재료에서의 충전제의 개선된 분산은 특히 성형 재료가 개선된 특성, 특히 개선된 표면 특성 및 개선된 기계적 특성 예컨대 예를 들어 천공 시험에서 더 높은 인성, 더 높은 힘 흡수 및 더 큰 연신율을 갖는 효과를 갖는다.
주어진 트윈-스크류 압출기에 대해 가능한 가장 높은 함량의 충전제로 개선된 분산을 달성하기 위해, 중합체 성형 재료로의 에너지 투입량을 증가시켜야 한다. 그러나 이것은 배합 동안 트윈-스크류 압출기에서의 중합체 성형 재료의 온도가 증가하고, 그런 만큼 에너지 투입량이 높아지는 결과를 갖는다. 이것은 결과적으로 중합체 성형 재료가 열 손상을 입을 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 결과적으로 중합체 성형 재료의 황변 또는 중합체 성형 재료에 반점의 형성 또는 다른 원하지 않는 변화를 초래할 수 있다.
이러한 열 손상은 일반적으로 피해야 하기 때문에, 더 양호한 분산이 선행되거나 또는 충전제의 함량이 증가되지 않거나 또는 둘 다이다. 그러나, 드문 경우에, 열 손상 또는 불량한 분산, 또는 둘 다가 허용된다. 그러나, 이러한 모드는 개선된 특성을 갖는 중합체 성형 재료를 수득하는 것을 가능하게 하지 못한다. 특히, 이러한 모드는 중합체 성형 재료의 표면 특성 및 기계적 특성을 동시에 개선하는 것을 가능하게 하지 못한다.
또한 처음에 명시된 트윈-스크류 압출기의 경우에서보다 큰 길이-대-직경 비 (L/D 비)를 갖는 트윈-스크류 압출기의 사용은 문제를 해결하지 못한다는 것이 밝혀졌는데, 달리 변하지 않는 조건에서 트윈-스크류 압출기의 L/D 비를 증가시키면 압출된 중합체 성형 재료의 온도를 트윈-스크류 압출기의 내벽을 세정하는 스크류 요소의 외부 직경의 4배에 상응하는 트윈-스크류 압출기의 추가 길이당 약 10℃ 내지 20℃만큼 증가시키기 때문에 충전제의 원하는 높은 함량에서 원하는 개선된 분산을 달성하려면 심지어 더 큰 L/D 비를 갖는 트윈-스크류 압출기의 경우에도 중합체 성형 재료에 대한 열 응력은 바람직하지 않게 높아지기 때문이다. 따라서 이러한 모드는 개선된 특성을 갖는 중합체 성형 재료를 수득하는 것도 가능하게 하지 못한다. 특히, 이러한 모드는 중합체 성형 재료의 표면 특성 및 기계적 특성을 동시에 개선하는 것을 가능하게 하지 못한다.
기술된 문제는 높은 비율의 강화 충전제를 갖는 폴리카르보네이트 성형 재료가 배합에 의해 제조될 경우 또한 직면하게 된다.
따라서 본 발명은 강화 충전제를 함유하는 개선된 폴리카르보네이트 성형 재료의 제조 방법을 제공하는 것을 그의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 재료는 특히 하기 개선된 특성을 가져야 할 것이다:
(1) 개선된 표면 특성, 특히 더 적은 결함, 특히 결과적으로 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자에 의해 야기되는 표면에서의 융기 또는 함몰 형태의 더 적은 결함;
(2) 그리고 개선된 기계적 특성, 특히 더 높은 인성, 더 높은 힘 흡수, 더 큰 연신율 및 더 큰 변형, 특히 더 큰 인성.
놀랍게도 상기 목적은 폴리카르보네이트, 및 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2) 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10] 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]를 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택된, 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택된 강화 충전제를 함유하는 성형 재료의 제조 방법으로서, 여기서 폴리카르보네이트 성형 재료는 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-스크류 압출기를 사용하여 배합된 것인 방법에 의해 달성된다는 것이 밝혀졌다. 강화 충전제의 함량은 각 경우에 폴리카르보네이트 성형 재료의 총 질량을 기준으로 3 중량% 내지 45 중량%이다.
강화 충전제의 함량이 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 10 중량% 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 12 중량% 내지 32 중량%, 매우 특히 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%인 경우 바람직하다. 이들 값은 특히 강화 충전제로서 이산화티타늄 (TiO2)에 적용될 뿐만 아니라 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])와 같은 다른 강화 충전제에도 적용된다.
강화 충전제의 함량이 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 15 중량% 내지 45 중량%, 특히 바람직하게는 25 중량% 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 30 중량% 내지 35 중량%인 경우 대안적으로 바람직하다. 이들 값은 특히 강화 충전제로서 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)에 적용될 뿐만 아니라 이산화티타늄 (TiO2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])와 같은 다른 강화 충전제에도 적용된다.
본 발명의 맥락에서 강화 충전제는 본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료의 강성을 증가시키는데 적합한 광물 충전제를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
특히, 본 발명에 따른 방법은 하기 개선된 특성을 갖는 폴리카르보네이트 성형 재료를 제공한다:
(1) 개선된 표면 특성, 특히 더 적은 결함, 특히 결과적으로 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자에 의해 야기되는 표면에서의 융기 또는 함몰 형태의 더 적은 결함. 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자는 예를 들어 본 발명에 따른 성형 재료로부터 제조된 성형 물품의 이미지의 시각적 분석에 의해 결정될 수 있고; 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자의 입자 크기 분포는 분류에 의해 평가될 수 있음;
(2) 그리고 개선된 기계적 특성, 특히 더 높은 인성, 더 높은 힘 흡수, 더 큰 연신율 및 더 큰 변형, 특히 더 큰 인성. 이러한 기계적 특성은 예를 들어 60 mm x 60 mm x 2.0 mm의 치수를 갖는 사출 성형된 시험 시편에 대해 23℃에서 DIN EN ISO 6603-2:2000에 따른 천공 측정으로 결정될 수 있고; 기계적 인성의 척도로서 최대 힘 및 최대 변형의 수학적 곱은 여기서 특히 유익하며 이 곱의 값이 높을수록 더 높은 인성을 나타낸다.
본 발명에 따라 제조된 이러한 폴리카르보네이트 성형 재료는 선행 기술에 따른 방법에 의해 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료에 비해 양호한, 즉 개선된 특성을 나타내며, 여기서 선행 기술에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료는 본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료와 동일한 구성성분을 동일한 비율로 함유한다.
본 발명의 맥락에서 용어 "성형 물품"은 성형 재료의 추가 가공의 결과인 물품을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 예를 들어 사출 성형에 의해 성형 재료로부터 수득가능한 물품뿐만 아니라 성형 재료의 압출에 의해 수득가능한 필름 또는 시트도 성형 물품으로 간주되어야 한다.
사용된 이산화티타늄 (TiO2)은 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 3 ㎛의 입자 크기 d50을 갖는 루틸 개질이다. 본 발명에 따라 사용가능한 이산화티타늄의 예는 상업적으로 입수가능한 제품 크로노스(Kronos) 2230 이산화티타늄 및 크로노스 2233 이산화티타늄으로부터 선택되고; 두 제품 모두 제조사 레버쿠젠 소재 크로노스 티탄 게엠베하(Kronos Titan GmbH)로부터 얻는다.
0.1 ㎛ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 3 ㎛의 입자 크기 d50을 갖는 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)이 바람직하게 사용된다. 사용가능한 활석은 예를 들어 상업적으로 입수가능한 제품 이메리스 탈크(Imerys Talc) (루제낙 유럽 에스에이에스(Luzenac Europe SAS))로부터의 제트파인(Jetfine) 3CA 또는 이미 파비 에스.피.에이.(IMI Fabi S.p.A.)로부터의 HTP 울트라 5C 활석을 포함한다.
입자 크기 d50은 각 경우에 질량을 기준으로 하고 독일 마이크로메트릭스(Micrometrics)로부터의 세디그래프(Sedigraph) 5100을 사용하여 ISO 1333 17-3에 따라 결정되었다.
이산화티타늄 및 활석의 혼합물은 임의의 원하는 혼합물 비로 사용될 수 있다. 이산화티타늄 대 활석의 혼합 비가 각 경우에 질량을 기준으로 1: 60 내지 1: 1, 바람직하게는 1: 30 내지 1: 5인 경우 바람직하다.
강화 충전제가 이루어지는 각각의 광물의 입자는 바람직하게는 1:1 내지 1:7의 종횡비를 갖는다.
본 발명의 맥락에서 "폴리카르보네이트"는 호모폴리카르보네이트 및 코폴리카르보네이트를 모두 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 폴리카르보네이트는 익숙한 방식으로 선형 또는 분지형일 수 있다. 또한 본 발명에 따라 사용가능한 것은 폴리카르보네이트의 혼합물이다.
본 발명에 따라 사용된 폴리카르보네이트에서 카르보네이트 기의 일부, 최대 80 몰%, 바람직하게는 20 몰% 내지 최대 50 몰%가 바람직하게는 방향족 디카르복실산 에스테르 기에 의해 대체될 수 있다. 탄산으로부터의 산 라디칼 및 바람직하게는 방향족 디카르복실산으로부터의 산 라디칼을 모두 분자 쇄에 혼입하는 이러한 종류의 폴리카르보네이트는 방향족 폴리에스테르카르보네이트로 지칭된다.
카르보네이트 기의 방향족 디카르복실산 에스테르 기에 의한 대체는 본질적으로 화학량론적이고, 또한 정량적이며, 따라서 반응물의 몰비 또한 최종 폴리에스테르카르보네이트에서 유지된다. 방향족 디카르복실산 에스테르 기는 랜덤으로 또는 블록으로 혼입될 수 있다.
열가소성 폴리에스테르카르보네이트를 포함하는 열가소성 폴리카르보네이트는 15 kg/몰 내지 50 kg/몰, 바람직하게는 20 kg/몰 내지 35 kg/몰, 보다 바람직하게는 23 kg/몰 내지 33 kg/몰의 GPC (폴리카르보네이트 표준물을 사용한 메틸렌 클로라이드에서의 겔 투과 크로마토그래피)에 의해 결정된 평균 분자량 Mw을 갖는다.
바람직한 방향족 폴리카르보네이트 및/또는 방향족 폴리에스테르카르보네이트는 디페놀, 탄산 또는 탄산 유도체 그리고, 폴리에스테르카르보네이트의 경우에는, 바람직하게는 방향족 디카르복실산 또는 디카르복실산 유도체, 임의로 쇄 종결제 및 분지화제로부터 공지된 방식으로 제조된다.
폴리카르보네이트의 제조에 관한 세부사항은 대략 지난 40년에 걸쳐 많은 특허 문헌에 개시되어 있다. 여기서 예를 들어 문헌 (Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964), 및 (D. Freitag, U. Grigo, P.R. Mueller, H. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, pages 648-718), 및 마지막으로 (U. Grigo, K. Kirchner and P.R. Mueller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch [Plastics handbook], vol. 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester [Polycarbonates, polyacetals, polyesters, cellulose esters], Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 1992, pages 117-299)을 참조할 수 있다.
방향족 폴리카르보네이트 및 폴리에스테르카르보네이트의 제조는 예를 들어 디페놀과 탄산 할라이드, 바람직하게는 포스겐, 및/또는 방향족 디카르복실 디할라이드, 바람직하게는 벤젠디카르복실 디할라이드의 반응에 의해, 계면 방법에 의해, 임의로 쇄 종결제를 사용하고 임의로 삼관능성 또는 삼관능성 초과의 분지화제를 사용하여 수행되며, 폴리에스테르카르보네이트의 제조는 탄산 유도체의 일부를 방향족 디카르복실산 또는 디카르복실산의 유도체로, 특히 방향족 폴리카르보네이트에서 대체될 카르보네이트 구조 단위의 비율에 따라 방향족 디카르복실산 에스테르 구조 단위로 대체함으로써 달성된다. 디페놀과 예를 들어 디페닐 카르보네이트의 반응에 의한 용융 중합 방법을 통한 제조도 마찬가지로 가능하다.
폴리카르보네이트를 제조하는데 적합한 디히드록시아릴 화합물은 하기 화학식 (1)의 화합물이다.
HO-Z-OH (1)
여기서
Z는 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖고 하나 이상의 방향족 고리를 포함할 수 있고, 치환될 수 있고 브리징 요소로서 지방족 또는 지환족 라디칼 또는 알킬아릴 또는 헤테로원자를 포함할 수 있는 방향족 라디칼이다.
화학식 (1)에서 Z가 하기 화학식 (2)의 라디칼을 나타내는 경우 바람직하다.
Figure pct00001
여기서
R6 및 R7은 서로 독립적으로 H, C1- 내지 C18-알킬, C1- 내지 C18-알콕시, 할로겐 예컨대 Cl 또는 Br 또는 각 경우에 임의로 치환된 아릴 또는 아르알킬, 바람직하게는 H 또는 C1- 내지 C12-알킬, 특히 바람직하게는 H 또는 C1- 내지 C8-알킬, 매우 특히 바람직하게는 H 또는 메틸을 나타내고,
X는 단일 결합, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, C1- 내지 C6-알킬렌, C2- 내지 C5-알킬리덴, 또는 C1- 내지 C6-알킬, 바람직하게는 메틸 또는 에틸에 의해 치환될 수 있는 C5- 내지 C6-시클로알킬리덴을 나타내거나, 그렇지 않으면 헤테로원자를 함유하는 추가 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있는 C6- 내지 C12-아릴렌을 나타낸다.
X가 단일 결합, C1- 내지 C5-알킬렌, C2- 내지 C5-알킬리덴, C5- 내지 C6-시클로알킬리덴, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO2- 또는 하기 화학식 (2a)의 라디칼을 나타내는 경우 바람직하다:
Figure pct00002
.
폴리카르보네이트의 제조에 적합한 디페놀은 예를 들어 히드로퀴논, 레조르시놀, 디히드록시디페닐, 비스(히드록시페닐)알칸, 비스(히드록시페닐)시클로알칸, 비스(히드록시페닐)술피드, 비스(히드록시페닐)에테르, 비스(히드록시페닐)케톤, 비스(히드록시페닐)술폰, 비스(히드록시페닐)술폭시드, α,α'-비스(히드록시페닐)디이소프로필벤젠, 이사틴 또는 페놀프탈레인의 유도체로부터 유래된 프탈이미딘 및 그의 고리-알킬화, 고리-아릴화 및 고리-할로겐화 화합물이다.
바람직한 디페놀은 4,4'-디히드록시비페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 디메틸비스페놀 A, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)술폰, 2,4-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산이다.
특히 바람직한 디페놀은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A), 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 및 디메틸비스페놀 A이다.
가장 바람직한 것은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A)이다.
이들 및 다른 적합한 디페놀은 예를 들어 US-A 3 028 635, US-A 2 999 825, US-A 3 148 172, US-A 2 991 273, US-A 3 271 367, US-A 4 982 014 및 US-A 2 999 846, DE-A 1 570 703, DE-A 2 063 050, DE-A 2 036 052, DE-A 2 211 956 및 DE-A 3 832 396, FR-A 1 561 518, 논문 ("H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964") 및 또한 JP-A 62039/1986, JP-A 62040/1986 및 JP A 105550/1986에 기재되어 있다.
호모폴리카르보네이트의 경우에, 하나의 디페놀만 사용되고, 코폴리카르보네이트의 경우에, 2개 이상의 디페놀이 사용된다. 합성에 첨가되는 모든 다른 화학물질 및 보조제와 유사하게, 사용된 디페놀은 그들 자체의 합성, 취급 및 저장으로부터의 오염물질로 오염될 수 있다. 그러나, 가능한 가장 고순도의 원료를 사용하는 것이 바람직하다.
적합한 탄산 유도체의 예는 포스겐 및 디페닐 카르보네이트이다.
폴리카르보네이트의 제조에 사용될 수 있는 적합한 쇄 종결제는 모노페놀이다. 적합한 모노페놀은 예를 들어 페놀 자체, 알킬페놀 예컨대 크레졸, p-tert-부틸페놀, 쿠밀페놀 및 그의 혼합물이다.
바람직한 쇄 종결제는 선형 또는 분지형, 바람직하게는 비치환된 C1 내지 C30 알킬 라디칼 또는 tert-부틸로 일- 또는 다치환된 페놀이다. 특히 바람직한 쇄 종결제는 페놀, 쿠밀페놀 및/또는 p-tert-부틸페놀이다.
사용되는 쇄 종결제의 양은 각 경우에 사용된 디페놀의 몰수를 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 5 몰%이다. 쇄 종결제의 첨가는 탄산 유도체와의 반응 전에, 동안에 또는 후에 수행될 수 있다.
적합한 분지화제는 폴리카르보네이트 화학에 공지되어 있는 삼관능성 또는 삼관능성 초과의 화합물, 특히 3개 또는 3개 초과의 페놀성 OH 기를 갖는 화합물이다.
적합한 분지화제는 예를 들어 1,3,5-트리(4-히드록시페닐)벤젠, 1,1,1-트리(4-히드록시페닐)에탄, 트리(4-히드록시페닐)페닐메탄, 2,4-비스(4-히드록시페닐이소프로필)페놀, 2,6-비스(2-히드록시-5'-메틸벤질)-4-메틸페놀, 2-(4-히드록시페닐)-2-(2,4-디히드록시페닐)프로판, 테트라(4-히드록시페닐)메탄, 테트라(4-(4-히드록시페닐이소프로필)페녹시)메탄 및 1,4-비스((4',4"-디히드록시트리페닐)메틸)벤젠 및 3,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-옥소-2,3-디히드로인돌이다.
임의적인 사용을 위한 분지화제의 양은 각 경우에 사용된 디페놀의 몰수를 기준으로 바람직하게는 0.05 몰% 내지 2.00 몰%이다.
분지화제는 초기에 수성 알칼리 상에서 디페놀 및 쇄 종결제로 충전될 수 있거나 또는 포스겐화 전에 유기 용매에 용해되어 첨가될 수 있다. 에스테르교환 방법의 경우 분지화제는 디페놀과 함께 사용된다.
특히 바람직한 폴리카르보네이트는 비스페놀 A를 기재로 하는 호모폴리카르보네이트, 1,3-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 기재로 하는 호모폴리카르보네이트 및 2개의 단량체 비스페놀 A 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 기재로 하는 코폴리카르보네이트이다.
폴리에스테르카르보네이트를 포함하여, 본 발명에 따라 사용되는 폴리카르보네이트의 바람직한 제조 모드는 공지된 계면 방법 및 공지된 용융 에스테르교환 방법이다 (예를 들어 WO 2004/063249 A1, WO 2001/05866 A1, WO 2000/105867, US 5,340,905 A, US 5,097,002 A, US-A 5,717,057 A 참조).
폴리카르보네이트로서 가장 바람직하게 사용되는 것은 비스페놀 A를 기재로 하는 방향족 폴리카르보네이트이다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 재료에 이산화티타늄 (TiO2) 및/또는 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및/또는 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])뿐만 아니라 다른 구성성분을 첨가하는 것이 가능하다.
본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료에서의 다른 구성성분의 함량은 0 중량% 내지 37 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 0 중량% 내지 10 중량%이다.
이러한 다른 구성성분은 폴리카르보네이트도 아니고 강화 충전제도 아닌 구성성분이다. 이러한 다른 구성성분은 특히 폴리카르보네이트도 아니고 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 또는 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])도 아닌 구성성분이다.
예를 들어 폴리카르보네이트 성형 재료에 통상적인 다른 충전제, 다른 열가소성 물질, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 또는 다른 첨가제 예컨대 UV 안정화제, IR 안정화제, 열 안정화제, 대전방지제, 염료 및 안료를 통상적인 양으로 첨가할 수 있고; 외부 이형제, 유동제 및/또는 난연제 (예를 들어 알킬 및 아릴 포스파이트, 포스페이트, 포스판, 저분자량 카르복실산 에스테르, 할로겐 화합물, 염, 백악, 석영 가루, 유리 및 탄소 섬유, 안료 및 그의 조합을 첨가하여 이형 특징, 유동 특징 및/또는 난연성을 개선하는 것이 임의로 가능하다. 이러한 화합물은 예를 들어 WO 99/55772, p. 15-25, 및 문헌 ("Plastics Additives", R. Gachter and H. Mueller, Hanser Publishers 1983)에 기재되어 있다.
적합한 첨가제는 예를 들어 문헌 ("Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999"), ("Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Munich 2001")에 기재되어 있다.
적합한 산화방지제/열 안정화제는 예를 들어:
알킬화 모노페놀, 알킬티오메틸페놀, 히드로퀴논 및 알킬화 히드로퀴논, 토코페롤, 히드록실화 티오디페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, O-, N- 및 S-벤질 화합물, 히드록시벤질화 말로네이트, 방향족 히드록시벤질 화합물, 트리아진 화합물, 아실아미노페놀, ß-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산의 에스테르, ß-(5-tert-부틸-4-히드록시-3-메틸페닐)프로피온산의 에스테르, ß-(3,5-디시클로헥실-4-히드록시페닐)프로피온산의 에스테르, 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐아세트산의 에스테르, ß-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산의 아미드, 적합한 티오 상승제, 이차 산화방지제, 포스파이트 및 포스포나이트, 벤조푸라논 및 인돌리논이다.
바람직한 것은 유기 포스파이트, 포스포네이트 및 포스판, 대부분 유기 라디칼이 임의로 치환된 방향족 라디칼로 완전히 또는 부분적으로 이루어진 것들이다.
중금속 및 미량의 알칼리의 중화에 적합한 착화제는 o/m-인산, 완전히 또는 부분적으로 에스테르화된 포스페이트 또는 포스파이트이다.
적합한 광 안정화제 (UV 흡수제)는 2-(2'-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-히드록시벤조페논, 치환된 및 비치환된 벤조산의 에스테르, 아크릴레이트, 입체 장애 아민, 옥사미드 및 2-(히드록시페닐)-1,3,5-트리아진/치환된 히드록시알콕시페닐, 1,3,5-트리아졸이며, 바람직한 것은 치환된 벤조트리아졸, 예를 들어 2-(2'-히드록시-5'-메틸-페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert.-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-tert.-부틸페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-tert.-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert.-아밀페닐)벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-3'-(3",4",5",6"-테트라히드로프탈이미도에틸)-5'-메틸페닐]-벤조트리아졸 및 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀]이다.
폴리프로필렌 글리콜은, 단독으로 또는, 예를 들어, 안정화제로서 술폰 또는 술폰아미드와의 조합으로 사용되어 감마선에 의한 손상에 대응할 수 있다.
이들 및 다른 안정화제는 개별적으로 또는 조합으로 사용될 수 있고 나열된 형태로 폴리카르보네이트에 첨가될 수 있다.
대부분 장쇄 지방산의 유도체인, 이형제와 같은 가공 보조제를 첨가하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 및 글리세롤 모노스테아레이트가 바람직하다. 상기 이형제는 그 자체로 또는 혼합물로서 사용된다.
적합한 난연성 첨가제는 포스페이트 에스테르, 즉 트리페닐 포스페이트, 레조르시놀 디포스페이트, 브로민화 화합물, 예컨대 브로민화 인산 에스테르, 브로민화 올리고카르보네이트 및 폴리카르보네이트, 바람직하게는 플루오린화 유기 술폰산의 염이다.
적합한 충격 개질제는 그라프트된 스티렌-아크릴로니트릴 또는 메틸 메타크릴레이트를 갖는 부타디엔 고무, 그라프트된 말레산 무수물을 갖는 에틸렌-프로필렌 고무, 그라프트된 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌-아크릴로니트릴을 갖는 에틸 및 부틸 아크릴레이트 고무, 그라프트된 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌-아크릴로니트릴을 갖는 상호침투 실록산 및 아크릴레이트 네트워크이다.
착색제, 예컨대 유기 염료 또는 안료 또는 무기 안료, IR 흡수제를, 개별적으로, 혼합물로서 또는 그 밖에 안정화제, 유리 섬유, (중공) 유리 구체, 무기, 특히 광물, 충전제와의 조합으로 첨가하는 것이 추가로 가능하다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 재료는, 임의로 다른 열가소성 물질 및/또는 통상적인 첨가제와의 혼합물로 선행 기술의 폴리카르보네이트 성형 재료가 사용되는 어느 곳이든 사용될 수 있다.
서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-스크류 압출기는 8 내지 16개, 통상 10 또는 12개의 동방향-회전 스크류 샤프트를 갖는다. 스크류 샤프트는 각 경우에 바람직하게는 각각 바로 인접한 스크류 샤프트의 각각의 바로 인접한 스크류 요소와 단단히 맞물리는 스크류 요소가 장착된다. 스크류 샤프트는 스크류 요소가 장착된 스크류 샤프트에 맞춰진 윤곽을 갖는 내부 코어 주위에 환형으로 배열된다. 각 스크류 샤프트는 2개의 다른 스크류 샤프트에 바로 인접해 있다. 이들 스크류 샤프트는 내부 윤곽이 마찬가지로 스크류 샤프트에 맞춰진 외부 하우징에 의해 외부로 둘러싸여 있다. 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 다중-스크류 압출기의 하우징 및/또는 코어는 모두 가열가능하고 냉각가능할 수 있다.
본 발명의 맥락에서 서로에 대해 환형으로 배열된 스크류 샤프트를 갖는 이러한 다중-스크류 압출기는 이하에서 고리 압출기로 또한 지칭된다.
고리 압출기의 스크류 요소는 동일한 공정 공학 목표를 다루는 트윈-스크류 압출기의 스크류 요소와 다르지 않다. 고리 압출기의 공정 구역도 또한 동일한 공정 공학 목표를 다루는 트윈-스크류 압출기의 공정 구역과 다르지 않다.
단단히 맞물린 스크류 요소의 외부 직경은 DA로 또한 지칭된다. 이러한 스크류 요소의 코어 반경은 DI로 지칭된다.
본 발명의 맥락에서 L/D 비는 스크류 요소가 장착된 스크류 샤프트의 단면의 길이와 압출기의 내벽을 세정하는 단단히 맞물린 스크류 요소의 외부 직경의 몫이다.
고리 압출기는 그 자체가 예를 들어:
DE4412725A1, DE4412741A1, DE19622582A1, DE202007004997U1, DE202007005010U1, WO03020493A1 및 WO2006045412A2 및 또한 간행물 ("Compoundieren mit zwoelf Wellen" ["compounding with twelve shafts"] Carl Hanser Verlag, Munich, KU Kunststoffe, volume 90 (2000) 8, pages 60 to 62)로부터 공지되어 있다.
고리 압출기가 제품 품질을 향상시키고 양호한 분산 성능을 달성한다는 것이 또한 공지되어 있다.
그러나, 선행 기술은 고리 압출기가 강화 충전제를 함유하고 개선된 특성을 갖는 폴리카르보네이트 성형 재료를 제조하는 것을 가능하게 한다는 것을 어디에도 개시하고 있지 않다. 특히, 선행 기술은 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])를 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택된, 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택된 강화 충전제를 함유하는 폴리카르보네이트 성형 재료의 제조 방법으로서, 여기서 강화 충전제의 함량이 각 경우에 폴리카르보네이트 성형 재료의 총 질량을 기준으로 3 중량% 내지 45 중량%인 방법을 어디에도 개시하고 있지 않다.
강화 충전제의 함량은 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 10 중량% 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 12 중량% 내지 32 중량%, 매우 특히 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%인 경우 바람직하다. 이들 값은 특히 강화 충전제로서 이산화티타늄 (TiO2)에 적용될 뿐만 아니라 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])와 같은 다른 강화 충전제에도 적용된다.
강화 충전제의 함량은 각 경우에 성형 재료의 총 질량을 기준으로 15 중량% 내지 45 중량%, 특히 바람직하게는 25 중량% 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 30 중량% 내지 35 중량%인 경우 대안적으로 바람직하다. 이들 값은 특히 강화 충전제로서 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)에 적용될 뿐만 아니라 이산화티타늄 (TiO2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])와 같은 다른 강화 충전제에도 적용된다.
본 발명에 따라 제조된 이러한 폴리카르보네이트 성형 재료는 선행 기술에 따른 방법에 의해 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료보다 양호한 특성을 나타내고, 여기서 선행 기술에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료는 본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 재료와 동일한 구성성분을 동일한 비율로 함유한다.
본 발명에 따르면 10 또는 12개의 스크류 샤프트를 갖는 고리 압출기, 특히 바람직하게는 12개의 스크류 샤프트를 갖는 고리 압출기를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 고리 압출기가 28 내지 45, 특히 바람직하게는 33 내지 42의 L/D 비를 갖는 경우 더 바람직하다.
본 발명에 따르면 고리 압출기가 1.5 내지 1.8, 특히 바람직하게는 1.55 내지 1.74의 DA/DI 비를 갖는 경우 더 바람직하다.
본 발명에 따르면 고리 압출기가 2 내지 10 Nm/㎤, 바람직하게는 4 내지 8 Nm/㎤, 특히 바람직하게는 5.5 내지 6.5 Nm/㎤의 토크 밀도를 갖는 경우 더 바람직하며, 여기서 토크 밀도는 2개의 인접한 스크류 샤프트 사이의 축 거리의 3승으로 나눈 스크류 샤프트의 최대 토크의 몫으로 정의된다.
본 발명에 따르면 고리 압출기의 스크류 요소가 10 내지 100 mm의 외부 직경 DA를 갖는 경우 더 바람직하다.
본 발명에 따르면 고리 압출기가 2 내지 40 mm의 (DA - DI)/2로 정의된 단 깊이를 갖는 경우 더 바람직하다.
본 발명에 따르면 고리 압출기가 5 내지 1000 ㎠의 자유 단면적을 갖는 경우 더 바람직하다. 자유 단면적은 스크류 요소 또는 압출기 샤프트가 차지하지 않는, 즉 폴리카르보네이트 성형 재료를 이송하는데 이용가능한 압출기 보어의 면적이다.
본 발명에 따라 사용되는 고리 압출기는 예를 들어 엑스트리콤 익스트루젼 게엠베하(Extricom Extrusion GmbH)로부터의 링익스트루더(RingExtruder) RE® 3 XP, 링익스트루더 RE® 1 XPV 또는 링익스트루더 RE® 3 XPV 명칭을 갖는 고리 압출기 중 임의의 것일 수 있다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 성형 재료를 제공한다.
본 발명은 추가로, 예를 들어 자동차 공학용 조명 또는 구조 구성요소에서의 반사체를 제조하기 위한 본 발명에 따른 성형 재료의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 이하에서 본 발명을 실시예로 제한하려는 어떠한 의도없이 이들 실시예를 참조하여 설명된다.
실시예
실시예 1-3에 기재된 실험은 크라우스마파이 베르스토르프 게엠베하(KraussMaffei Berstorff GmbH)로부터의 ZE60A UTXi 트윈-스크류 압출기를 사용하여 수행되었다. 사용된 트윈-스크류 압출기는 65 mm의 하우징 내부 직경 및 43의 L/D 비를 갖는다. 사용된 압출기의 개략적 구성은 도 1에 도시되어 있다. 트윈-스크류 압출기는 2개의 동방향-회전, 교합식(intermeshing) 샤프트 (미도시)가 배열된 것인 11개의 파트로 이루어진 하우징을 갖는다.
실시예 1에서 폴리카르보네이트 성형 재료의 모든 구성성분의 계량 첨가는 도면에 나타낸 공급 호퍼(1)를 통해 하우징(2)의 주 공급을 통해 수행되었다. 하우징 파트(11)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(13)이다.
하우징(2 내지 5)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말을 위한 이송 구역이다.
하우징(6 및 7)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2- 및 3-단 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(8 내지 10)의 영역에 위치하는 것은 혼련 요소, 톱니형 블록 및 이송 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(12)에 위치하는 것은 가압화 구역, 이어서 용융 여과 (도 1의 위치 A1) (유형: Maag로부터의 DSC 176) 및 그의 하류에 29개 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 2에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료의 계량 첨가는 도면에 나타낸 공급 호퍼(1)를 통해 하우징(2)의 주 공급을 통해 수행되었다. 이산화티타늄 분말의 계량 첨가는 하우징(8)의 측면 공급을 통해 수행되었다. 하우징 파트(11)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(13)이다.
하우징(2 내지 5)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료를 위한 이송 구역이다.
하우징(6 및 7)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2- 및 3-단 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(9 내지 10)의 영역에 위치하는 것은 혼련 요소, 톱니형 블록 및 이송 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(12)에 위치하는 것은 가압화 구역, 이어서 용융 여과 (도 1의 위치 A1) (유형: Maag로부터의 DSC 176) 및 그의 하류에 29개 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 3에서 폴리카르보네이트 성형 재료의 모든 구성성분의 계량 첨가는 도면에 나타낸 공급 호퍼(1)를 통해 하우징(2)의 주 공급을 통해 수행되었다. 하우징 파트(11)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(13)이다.
하우징(2 내지 7)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말을 위한 이송 구역이다.
하우징(8)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2- 및 3-단 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(10)의 영역에 위치하는 것은 톱니형 블록으로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(12)에 위치하는 것은 가압화 구역, 이어서 용융 여과 (도 1의 위치 A1) (유형: Maag로부터의 DSC 176) 및 그의 하류에 29개 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 1 및 3에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기(gravimetric differential weigh feeder)를 사용하여 공급 호퍼(1)로 계량 투입되었다.
실시예 2에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료는 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(1)로 계량 투입되었다. 이산화티타늄 분말의 계량 첨가는 하우징(8)의 측면 공급을 통해 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 수행되었다.
실시예 1 내지 3에서 펠릿화는 수욕 냉각 후 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행되었다.
실시예 1 내지 3에서 용융 온도의 측정은 다이의 바로 전면에 있는 중앙 용융 스트랜드의 흘러나오는 용융물로 열전대를 삽입하여 수행되었다.
실시예 4에 기재된 실험 (본 발명에 따름)은 엑스트리콤 게엠베하로부터의 링익스트루더 RE 3XP 다중-스크류 압출기를 사용하여 수행되었다. 사용된 다중-스크류 압출기는 각 경우에 30 mm의 스크류 외경, 1.55의 DA/DI 비 및 39의 L/D 비를 갖는 12개의 샤프트를 갖는다. 사용된 압출기의 개략적 구성은 도 2에 도시되어 있다. 다중-스크류 압출기는 12개의 동방향-회전, 교합식 샤프트 (미도시)가 배열된 것인 12개의 파트로 이루어진 하우징을 갖는다.
폴리카르보네이트 성형 재료의 모든 구성성분의 계량 첨가는 도면에 나타낸 공급 호퍼(14)에서 하우징(15)의 주 공급을 통해 수행되었다. 하우징 파트(25)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(27)이다.
하우징(15 내지 19)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말을 위한 이송 구역이다.
하우징(20)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2-단 혼련 블록 및 또한 톱니형 혼합 요소로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(22 내지 24)의 영역에 위치하는 것은 다양한 이송 및 혼합 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(26)에 위치하는 것은 가압화 구역, 이어서 용융 여과 (도 2의 위치 A2) (크렌보그(Kreyenborg)로부터의 유형 K-SWE-121) 및 그의 하류에 24개 구멍을 갖는 다이 플레이트이다
실시예 4에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(14)로 계량 투입되었다.
펠릿화는 수욕 냉각 후 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행되었다.
용융 온도의 측정은 다이의 바로 전면에 있는 2개의 중앙 용융 스트랜드 중 하나에서 흘러나오는 용융물로 열전대를 삽입하여 수행되었다.
실시예 5에 기재된 실험은 크라우스마파이 베르스토르프 게엠베하로부터의 ZE60A UTXi 트윈-스크류 압출기를 사용하여 수행되었다. 사용된 트윈-스크류 압출기는 65 mm의 하우징 내부 직경 및 43의 L/D 비를 갖는다. 사용된 압출기의 개략적 구성은 도 3에 도시되어 있다. 트윈-스크류 압출기는 2개의 동방향-회전, 교합식 샤프트 (미도시)가 배열된 11개의 파트로 이루어진 하우징을 갖는다.
실시예 5에서 폴리카르보네이트 성형 재료의 모든 구성성분의 계량 첨가는 도면에 나타낸 공급 호퍼(28)를 통해 하우징(29)의 주 공급을 통해 수행되었다. 하우징 파트(38)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(40)이다.
하우징(30 내지 32)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말을 위한 이송 구역이다.
하우징(33)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2- 및 3-단 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(35 내지 37)의 영역에 위치하는 것은 혼련 요소, 톱니형 블록 및 이송 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(39)에 위치하는 것은 가압화 구역 및 그의 하류에 29개의 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 5에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(28)로 계량 투입되었다.
펠릿화는 수욕 냉각 후 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행되었다.
실시예 5에서 용융 온도의 측정은 다이의 바로 전면에 있는 중앙 용융 스트랜드의 흘러나오는 용융물로 열전대를 삽입하여 수행되었다.
실시예 6 내지 8에 기재된 실험 (본 발명에 따름)은 엑스트리콤 게엠베하로부터의 링익스트루더 RE 1XPV 다중-스크류 압출기를 사용하여 수행되었다. 사용된 다중-스크류 압출기는 각 경우에 18.7 mm의 스크류 외경, 1.74의 DA/DI 비 및 35의 L/D 비를 갖는 12개의 샤프트를 갖는다. 사용된 압출기의 개략적 구성은 도 4에 도시되어 있다. 다중-스크류 압출기는 12개의 동방향-회전, 교합식 샤프트 (미도시)가 배열된 것인 7개의 파트로 이루어진 하우징을 갖는다.
실시예 6 내지 8에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료의 계량 첨가는 도면에 나타낸 공급 호퍼(41)를 통해 하우징(42)의 주 공급을 통해 수행되었다. 이산화티타늄 분말의 계량 첨가는 하우징(45)의 측면 공급을 통해 수행되었다. 하우징 파트(47)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(49)이다.
하우징(43)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료를 위한 이송 구역이다.
하우징(44)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2-단 혼련 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(45 내지 47)의 영역에 위치하는 것은 혼련 요소, 톱니형 블록 및 이송 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(48)에 위치하는 것은 가압화 구역 및 그의 하류에 7개의 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 6 내지 8에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료는 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(41)로 계량 투입되었다. 이산화티타늄 분말의 계량 첨가는 하우징(45)의 측면 공급을 통해 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 수행되었다.
펠릿화는 수욕 냉각 후 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행되었다.
용융 온도의 측정은 다이의 바로 전면에 있는 중앙 용융 스트랜드에서 흘러나오는 용융물로 열전대를 삽입하여 수행되었다.
실시예 9 내지 11에 기재된 실험은 클렉스트랄(Clextral)로부터의 에볼룸(Evolum) 32HT 트윈-스크류 압출기를 사용하여 수행되었다. 사용된 트윈-스크류 압출기는 32 mm의 하우징 내부 직경 및 36의 L/D 비를 갖는다. 사용된 압출기의 개략적 구성은 도 13에 도시되어 있다. 트윈-스크류 압출기는 2개의 동방향-회전, 교합식 샤프트 (미도시)가 배열된 것인 9개의 파트로 이루어진 하우징을 갖는다.
실시예 9에서 활석 분말의 계량 첨가는 측면 공급 (미도시)을 통해 하우징(55) 내로 수행되었다. 폴리카르보네이트 성형 재료의 나머지 구성성분은 도면에 나타낸 공급 호퍼(50)를 통해 하우징(51)의 주 공급을 통해 공급되었다. 하우징 파트(58)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(60)이다.
하우징(52 및 53)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 분말 예비혼합물을 위한 이송 구역이다.
하우징(54)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2- 및 3-단 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(56 내지 58)의 영역에 위치하는 것은 혼련 요소, 톱니형 혼합 요소 및 이송 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(59)에 위치하는 것은 가압화 구역 및 그의 하류에 6개의 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 9에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 분말 예비혼합물은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 통해 공급 호퍼(50)로 계량 투입되었고 활석 분말은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 측면 공급 (미도시)의 공급 호퍼로 계량 투입되었다.
펠릿화는 수욕 냉각 후 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행되었다.
실시예 9에서 용융 온도의 측정은 다이의 바로 전면에 있는 2개의 중앙 용융 스트랜드 중 하나의 흘러나오는 용융물로 열전대를 삽입하여 수행되었다.
실시예 10 및 11에서 활석 분말의 절반의 계량 첨가는 측면 공급 (미도시)을 통해 하우징(55)으로 수행되었다. 활석 분말의 나머지 절반을 포함하는 폴리카르보네이트 성형 재료의 나머지 구성성분은 도면에 나타낸 공급 호퍼(50)를 통해 하우징(51)의 주 공급을 통해 공급되었다. 하우징 파트(58)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(60)이다.
하우징(52 및 53)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 분말 예비혼합물 및 활석 분말을 위한 이송 구역이다.
하우징(54)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2- 및 3-단 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(56 내지 58)의 영역에 위치하는 것은 혼련 요소, 톱니형 혼합 요소 및 이송 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(59)에 위치하는 것은 가압화 구역 및 그의 하류에 6개의 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 10 및 11에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 분말 예비혼합물 및 활석 분말의 절반은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 통해 공급 호퍼(50)로 계량 투입되었고 활석 분말의 다른 절반은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 통해 측면 공급 (미도시)의 공급 호퍼로 계량 투입되었다.
펠릿화는 수욕 냉각 후 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행되었다.
실시예 10 및 11에서 용융 온도의 측정은 다이의 바로 전면에 있는 2개의 중앙 용융 스트랜드 중 하나의 흘러나오는 용융물로 열전대를 삽입하여 수행되었다.
실시예 12 내지 14에 기재된 실험 (본 발명에 따름)은 엑스트리콤 게엠베하로부터의 링익스트루더 RE 1XPV 다중-스크류 압출기를 사용하여 수행되었다. 사용된 다중-스크류 압출기는 각 경우에 18.7 mm의 스크류 외경, 1.74의 DA/DI 비 및 35의 L/D 비를 갖는 12개의 샤프트를 갖는다. 사용된 압출기의 개략적 구성은 도 4에 도시되어 있다. 다중-스크류 압출기는 12개의 동방향-회전, 교합식 샤프트 (미도시)가 배열된 것인 7개의 파트로 이루어진 하우징을 갖는다.
실시예 12 내지 14에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 분말 예비혼합물의 계량 첨가는 도면에 나타낸 공급 호퍼(41)를 통해 하우징(42)의 주 공급을 통해 수행되었다. 실시예 12에서 활석 분말의 계량 첨가는 하우징(45)의 측면 공급을 통해 수행되었다. 실시예 13 및 14에서 활석 분말의 계량 첨가는 하우징(45)의 2개의 측면 공급을 통해 수행되었고, 여기서 하우징(45)의 측면 공급은 서로 반대편에 배치된다. 실시예 13 및 14에서 각 측면 공급을 사용하여 활석 분말의 절반의 계량 첨가를 수행하였다.
하우징 파트(47)에 위치하는 것은 추출 장치 (미도시)에 부착된 탈기 개구(49)이다.
하우징(43)의 영역에 위치하는 것은 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 분말 예비혼합물을 위한 이송 구역이다.
하우징(44)의 영역에 위치하는 것은 다양한 폭의 다양한 2-단 혼련 블록으로 이루어진 가소화 구역이다.
하우징(45 내지 47)의 영역에 위치하는 것은 혼련 요소, 톱니형 블록 및 이송 요소로 이루어진 혼합 구역이다.
하우징(48)에 위치하는 것은 가압화 구역 및 그의 하류에 7개의 구멍을 갖는 다이 플레이트이다.
실시예 12 내지 14에서 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 분말 예비혼합물은 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(41)로 계량 투입되었다. 실시예 12에서 활석 분말의 계량 첨가는 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 하우징(45)의 측면 공급을 통해 수행되었고 실시예 13 및 14에서는 2개의 상업적으로 입수가능한 중량 차등 칭량 공급기를 사용하여 하우징(45)의 측면 공급을 통해 수행되었다.
펠릿화는 수욕 냉각 후 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행되었다.
용융 온도의 측정은 다이의 바로 전면에 있는 중앙 용융 스트랜드에서 흘러나오는 용융물로 열전대를 삽입하여 수행되었다.
실시예 1 내지 4에서 이산화티타늄 분말의 분산 효율을 평가하기 위해 용융 체의 상류의 압력은 각 경우에 실험의 시작시, 일정한 토크를 달성한 후에, 그리고 60 분 후에 통합된 압력 센서를 사용하여 측정되었다. 표 1에 나타낸 바와 같은 압력 증가는 다음과 같이 계산되었다:
압력 증가 [bar/min] = (60 분 후 압력 - 실험의 시작시 압력) / 60 분.
실시예 5 내지 14에서 제조된 폴리카르보네이트 조성물은 이어서 사출 성형에 의해 각 경우에 60 mm의 길이 및 폭 및 2 mm의 두께를 갖는 시험 시편으로 가공되었다.
사출 성형은 폴리카르보네이트에 특징적인 하기 가공 조건하에 수행되었다: 용융 온도: 310℃, 금형 온도: 90℃. 사출 성형에 의한 가공 전에 폴리카르보네이트 성형 재료의 펠릿은 110℃에서 4 시간 동안 미리-건조시켰다.
천공력 및 변형의 시험은 23℃에서 DIN EN ISO 6603-2:2000에 따라 실시예 5 내지 14로부터의 사출-성형된 시험 시편에 대해 수행되었다. 각 경우에 10개의 시험 시편을 시험하였고 이들 결과로부터 산술 평균을 결정하였다.
실시예 1 내지 8의 경우 이산화티타늄 분말의 분산 효율은 압출된 필름의 시각적 평가에 의해 결정되었다. 이를 위해 폴리카르보네이트 성형 재료의 제조된 펠릿 재료를 사용하여 하류 롤러 장치가 있는 단일-스크류 압출기로 본질적으로 이루어진 필름 압출 라인을 사용하여 두께가 150 ㎛인 필름을 제조하였다. 이어서 이러한 필름을 중첩된 스케일로 투과-광 모드로 상업적으로 입수가능한 조명 테이블 상에서 카메라로 촬영하였다. 이어서 사진 (도 5 내지 12 참조)을 시각적으로 평가하고 성능 등급 1 (탁월) 내지 6 (불량)으로 분류하였다 (표 2 참조). 다음은 모든 도면 5 내지 12에 적용되고: 척도: 1 눈금은 1 mm에 상응하고; 불완전하게 분산된 이산화티타늄 입자는 이미지에서 어두운 영역으로 나타난다.
실시예 9 내지 14에 대한 노치 충격 강도의 시험은 80 x 10 x 3 mm의 치수를 갖는 사출-성형된 시험 시편에 대해 23℃에서 DIN EN ISO 180/1A에 따라 충격 굴곡 시험에 의해 수행되었다. 각 경우에 10개의 시험 시편을 시험하였고 이들 결과로부터 산술 평균을 결정하였다.
실시예 1 내지 6에서 각각의 압출기로 전달된 성형 재료는
- 상대 점도 ηrel = 1.32 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 85 중량% 및
- 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230) 15 중량%
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 7에서 압출기로 전달된 성형 재료는
- 상대 점도 ηrel = 1.32 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 80 중량% 및
- 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230) 20 중량%
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 8에서 압출기로 전달된 성형 재료는
- 상대 점도 ηrel = 1.32 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 70 중량% 및
- 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230) 30 중량%
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 9 내지 12에서 각각의 압출기로 전달된 성형 재료는
- 상대 점도 ηrel = 1.293 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 80 중량%,
- 활석 분말 (이미 파비로부터의 HTP 울트라 5C) 15 중량% 및
- 상대 점도 ηrel = 1.32 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 80 중량% 및 말레산 무수물-그라프트된 폴리올레핀 공중합체 (미쓰이 케미칼스(Mitsui Chemicals)로부터의 하이-왁스(Hi-WAX) 1105A) 20 중량%로 이루어진 분말 혼합물 5 중량%
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 10 및 13에서 각각의 압출기로 전달된 성형 재료는
- 상대 점도 ηrel = 1.293 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 75 중량%,
- 활석 분말 (이미 파비로부터의 HTP 울트라 5C) 20 중량% 및
- 상대 점도 ηrel = 1.32 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 80 중량% 및 말레산 무수물-그라프트된 폴리올레핀 공중합체 (미쓰이 케미칼스로부터의 하이-왁스 1105A) 20 중량%로 이루어진 분말 혼합물 5 중량%
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 11 및 14에서 각각의 압출기로 전달된 성형 재료는
- 상대 점도 ηrel = 1.293 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 65 중량%,
- 활석 분말 (이미 파비로부터의 HTP 울트라 5C) 30 중량% 및
- 상대 점도 ηrel = 1.32 (25℃에서 그리고 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트 70 중량% 및 말레산 무수물-그라프트된 폴리올레핀 공중합체 (미쓰이 케미칼스로부터의 하이-왁스 1105A) 30 중량%로 이루어진 분말 혼합물 5 중량%
의 혼합물로 이루어진다.
비교 실시예 1 내지 3
비교 실시예 1 및 3은 압출기의 회전 속도가 상이하다. 실시예 1에서는 압출기 속도가 300 rpm이지만 실시예 3에서는 580 kg/h의 동일한 처리량에서 두 배 높다. 회전 속도에서의 증가는 용융 체의 상류에서 훨씬 더 낮은 압력 증가 (표 1 참조) 및 분산되지 않은 이산화티타늄 입자의 감소된 수 (도 6 (실시예 2)과 비교하여 도 5 (실시예 1) 참조)로부터 명백한 바와 같이 현저하게 개선된 분산을 초래한다. 그러나 실시예 3에서 더 높은 회전 속도에서는 용융 온도가 동시에 34℃만큼 증가하고, 따라서 통상의 기술자에게 공지된 방식으로 중합체 분해를 촉진한다.
비교 실시예 1 및 2는 이산화티타늄 분말의 계량 첨가 부위만 상이하다. 실시예 1에서 이산화티타늄 분말은 공급 호퍼(1)로 첨가되지만, 실시예 2에서 첨가는 용융 후 하우징(8)의 측면 공급을 통해 폴리카르보네이트 용융물로 수행되었다. 표 1로부터 명백한 바와 같이 실시예 2에서 용융 후 이산화티타늄 분말의 첨가는 용융 체의 상류에서 현저하게 더 큰 압력 증가를 초래하고 이것은 더 불량한 분산을 나타내고, 이것은 또한 다수의 매우 불량하게 분산된 이산화티타늄 입자를 보여주는 도 7에서 확인된다. 이에 비해, 도 5 (실시예 1)에서 큰 이산화티타늄 입자의 수는 현저하게 더 적다.
실시예 4 (본 발명에 따름)
적어도 비교 실시예 3과 비슷한 이산화티타늄 분산을 달성하지만 현저하게 더 낮은 용융 온도에서 달성하는 것이 본 발명에 따른 실시예 4의 목적이었다. 따라서 본 발명에 따른 방법의 설정 및 처리량 및 회전 속도를 사용하였고 이것은 비교 실시예 3에서와 같이 용융 체의 상류에서 비슷한 압력 증가를 초래하였다. 실시예 1 및 3에서 그리고 실시예 4에서 모두 이산화티타늄은 각 경우에 공급 호퍼(1 및 14)를 통해 각각 압출기에 첨가되었다.
본 발명에 따른 실시예 4와 본 발명에 따르지 않는 실시예 1 및 3의 비교는 본 발명에 따른 방법이 이산화티타늄 입자의 현저하게 더 양호한 분산을 달성하면서 동시에 더 낮은 용융 온도에 도달하는 것을 가능하게 한다는 것을 보여준다. 이것은 실시예 4에서의 압력 증가가 실시예 3에서의 압력 증가만큼 높지만 용융 온도가 35℃ 더 낮다는 사실로부터 명백하다 (표 1 참조). 불량하게 분산된 이산화티타늄 입자의 수가 실시예 3 (도 6)과 비슷하지만 실시예 1 (도 5)에서보다 적다는 것이 또한 도 8에서 명백하다.
비교 실시예 5
비교 실시예 5에서 이산화티타늄 분말은 공급 호퍼(28)를 통해 동방향-회전 트윈-스크류 압출기에 첨가되었다. 이산화티타늄의 분산 효율은 상기 기재된 바와 같이 제조된 필름에서 불완전하게 분산된 이산화티타늄 입자의 크기 및 수의 시각적 결정에 의해 결정되었다 (도 9 참조). 또한, 다축 기계적 특성은 23℃에서 DIN EN ISO 6603-2:2000에 따라 상기-기재된 천공 시험에 의해 결정되었다.
실시예 6 (본 발명에 따름)
본 발명에 따른 실시예 6에서 이산화티타늄 분말은 폴리카르보네이트의 용융 후 하우징(45)에 첨가되었다. 이 공정 모드는 비교 실시예 2에서 이산화티타늄 입자의 분산이 제1 압출기 하우징으로 첨가하는 것보다 실질적으로 불량하다는 결과를 가졌다 (표 1의 압력 증가 및 도 7의 생성된 입자 크기 참조).
본 발명에 따른 실시예 6으로부터의 시편에 대한 천공 시험은 비교 실시예 5보다 현저하게 높은 최대 변형 및 최대 힘의 수학적 곱을 보여준다 (표 1 참조). 필름의 시각적 평가는 또한 실시예 5에 비해 본 발명에 따른 실시예 6에서 이산화티타늄 입자의 더 양호한 분산을 보여준다. 이것은 본 발명에 따른 방법이 심지어 이산화티타늄 분말의 차선의 첨가 경우에도, 즉 폴리카르보네이트의 용융 후에도, 이산화티타늄 입자의 개선된 분산 및 더 양호한 기계적 특성을 초래한다는 것을 입증한다.
본 발명에 따른 실시예 6은 동시에 비교 실시예 5에서보다 44℃ 낮은 용융 온도를 달성한다 (표 1 참조).
실시예 7 (본 발명에 따름)
실시예 7에서, 20 중량%의 이산화티타늄 분말을 폴리카르보네이트의 용융 후 하우징(45)에 첨가하였다. 폴리카르보네이트 성형 재료의 취화를 초래하는 것으로 잘 알려진, 비교 실시예 5에 비해 이산화티타늄의 차선의 첨가 부위 및 동시에 더 많은 양의 이산화티타늄에도 불구하고, 비교 실시예에서보다 약간 낮은 최대 변형 및 최대 힘의 수학적 곱만 측정되었다 (표 1 참조). 필름을 사용한 티타늄 입자 분산의 시각적 평가는 실시예 7로부터의 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 재료로 제조된 필름 (도 11 참조)이 비교 실시예 5의 폴리카르보네이트 성형 재료로 제조된 필름 (도 9 참조)보다 양호한 이산화티타늄 분산을 나타낸다는 것을 보여준다. 심지어 더 높은 이산화티타늄 비율에서도 용융 온도는 비교 실시예 5에서보다 42℃ 낮다 (표 1 참조).
실시예 8 (본 발명에 따름)
실시예 8에서, 30 중량%의 이산화티타늄 분말을 폴리카르보네이트의 용융 후 하우징(45)에 첨가하였다. 폴리카르보네이트 성형 재료의 취화를 초래하는 것으로 잘 알려진, 비교 실시예 5에 비해 이산화티타늄의 차선의 첨가 부위 및 동시에 더 많은 양의 이산화티타늄에도 불구하고, 비슷한 곱으로부터 익숙한 것에 비해 최대 변형 및 최대 힘의 수학적 곱에서 약간의 감소만 발견되었다 (표 1 참조). 필름을 사용한 티타늄 입자 분산의 시각적 평가는 실시예 8로부터의 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 재료로 제조된 필름 (도 12 참조)이 비교 실시예 5의 폴리카르보네이트 성형 재료로 제조된 필름 (도 9 참조)과 비교하여 대략 동일하게 양호한 이산화티타늄 분산을 나타낸다는 것을 보여준다. 심지어 2배의 이산화티타늄 비율에서도 용융 온도는 비교 실시예 5에서보다 41℃ 낮다 (표 1 참조).
비교 실시예 9
비교 실시예 9에서 활석 분말은 하우징(55)의 측면 공급을 통해 동방향-회전 트윈-스크류 압출기에 첨가되었다. 분산 효율은 23℃에서 DIN EN ISO 180/1A에 따라 상기-기재된 노치 충격 굴곡 강도 시험을 사용하여 노치 충격 강도에 기초하여 그리고 23℃에서 DIN EN ISO 6603-2:2000에 따라 상기-기재된 천공 시험을 사용하여 다축 기계적 특성에 기초하여 결정되었다.
비교 실시예 10 및 11
비교 실시예 10 및 11에서 각 경우에 활석 분말의 절반은 공급 호퍼(50)를 통해 동방향-회전 트윈-스크류 압출기에 첨가되었고 활석 분말의 다른 절반은 하우징(55)의 측면 공급을 통해 첨가되었다. 비교 실시예 10 및 11은 배합물에서 활석 분말의 비율이 상이하다. 실시예 10에서는 20 중량%의 활석이, 그리고 실시예 11에서는 30 중량%의 활석이 동방향-회전 트윈-스크류 압출기에 첨가되었다. 분산 효율은 23℃에서 DIN EN ISO 180/1A에 따라 상기-기재된 노치 충격 굴곡 강도 시험을 사용하여 노치 충격 강도에 기초하여 그리고 23℃에서 DIN EN ISO 6603-2:2000에 따라 상기-기재된 천공 시험을 사용하여 다축 기계적 특성에 기초하여 결정되었다.
실시예 12 (본 발명에 따름)
실시예 12에서, 15 중량%의 활석 분말은 폴리카르보네이트의 용융 후 하우징(45)의 측면 공급을 통해 고리 압출기에 첨가되었다. 본 발명에 따른 실시예의 5℃ 더 낮은 용융 온도로부터 식별가능한 더 낮은 에너지 투입에도 불구하고 비교 실시예 9에 비해 현저하게 더 양호한 기계적 특성이 달성되었다 (표 1 참조). 최대 변형 및 최대 힘의 수학적 곱은 비교 실시예 9에서보다 본 발명에 따른 실시예 12에서 7.4% 더 높았고 노치 충격 강도는 심지어 113% 더 높았다 (표 1 참조).
실시예 13 (본 발명에 따름)
실시예 13에서, 10 중량%의 활석 분말은 공급 호퍼(41)를 통해 고리 압출기에 첨가되었고 추가 10 중량%는 폴리카르보네이트의 용융 후 하우징(45)의 측면 공급을 통해 첨가되었다. 본 발명에 따른 실시예의 8℃ 더 낮은 용융 온도로부터 식별가능한 더 낮은 에너지 투입에도 불구하고 비교 실시예 10에 비해 현저하게 더 양호한 기계적 특성이 달성되었다 (표 1 참조). 최대 변형 및 최대 힘의 수학적 곱은 비교 실시예 10에서보다 본 발명에 따른 실시예 13에서 23% 더 높았고 노치 충격 강도는 심지어 197% 더 높았다 (표 1 참조).
실시예 14 (본 발명에 따름)
실시예 14에서, 15 중량%의 활석 분말은 공급 호퍼(41)를 통해 고리 압출기에 첨가되었고 추가 15 중량%는 폴리카르보네이트의 용융 후 하우징(45)의 측면 공급을 통해 첨가되었다. 본 발명에 따른 실시예의 38℃ 더 낮은 용융 온도로부터 식별가능한 더 낮은 에너지 투입에도 불구하고 비교 실시예 11에 비해 현저하게 더 양호한 기계적 특성이 달성되었다 (표 1 참조). 최대 변형 및 최대 힘의 수학적 곱은 비교 실시예 10에서보다 본 발명에 따른 실시예 14에서 1116% 더 높았고 노치 충격 강도는 심지어 336% 더 높았다 (표 1 참조).
표 1
Figure pct00003
표 2
Figure pct00004

Claims (15)

  1. 폴리카르보네이트 및 강화 충전제를 함유하는 성형 재료를 제조하는 방법이며, 여기서 성형 재료는 고리 압출기에서 배합되는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 성형 재료가 하기 구성성분:
    97 중량% 내지 50 중량%의 폴리카르보네이트,
    3 중량% 내지 50 중량%의 강화 충전제,
    0 중량% 내지 37 중량%의 다른 구성성분
    을 함유하며,
    여기서 구성성분의 합은 100 중량%가 되는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 강화 충전제가 구성원 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]) 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])를 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택되고, 바람직하게는 구성원 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택되는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성형 재료가 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 12 중량% 내지 32 중량%, 특히 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%의 강화 충전제를 함유하는 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 강화 충전제가 이산화티타늄 (TiO2)인 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성형 재료가 10 중량% 내지 40 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 20 중량% 내지 30 중량%의 강화 충전제를 함유하는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 강화 충전제가 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 성형 재료가 0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 10 중량%의 다른 구성성분을 함유하며, 여기서 구성성분의 합은 100 중량%가 되는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 단계:
    (1) 폴리카르보네이트, 강화 충전제 및 임의로 다른 구성성분을 고리 압출기에 첨가하는 단계;
    (2) 폴리카르보네이트 및 강화 충전제 및 임의로 다른 구성성분을 고리 압출기에 의해 배합하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 강화 충전제의 첨가가 폴리카르보네이트의 용융 전에 또는 폴리카르보네이트의 용융 후에 수행되는 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 고리 압출기가 28 내지 45, 특히 바람직하게는 33 내지 42의 L/D 비를 갖는 것인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 고리 압출기가 1.5 내지 1.8, 바람직하게는 1.55 내지 1.74의 DA/DI 비를 갖는 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 고리 압출기가 2 내지 10 Nm/㎤, 바람직하게는 4 내지 8 Nm/㎤, 특히 바람직하게는 5.5 내지 6.5 Nm/㎤의 토크 밀도를 갖는 것인 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 성형 재료.
  15. 조명 또는 구조 구성요소에서의 반사체를 제조하기 위한, 제14항에 따른 성형 재료의 용도.
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