KR20220117223A - 개선된 표면 특성을 갖는 성형 배합물을 제조하는 방법 - Google Patents

개선된 표면 특성을 갖는 성형 배합물을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개선된 표면 특성을 갖는 성형 배합물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10] 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]를 포함하는 군으로부터 선택되는, 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 강화 충전제 및 폴리카르보네이트를 포함하는 성형 배합물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 강화 충전제의 총량은 각각 성형 배합물의 총질량에 대해 3 내지 20 wt%, 바람직하게는 4.5 내지 15 wt%이고, 본 발명에 따라 제조된 적어도 하나의 마스터배치를 사용하여 개선된 특성을 갖는 성형 배합물이 제조된다.

Description

개선된 표면 특성을 갖는 성형 배합물을 제조하는 방법
본 발명은 개선된 특성을 갖는 성형 배합물의 제조에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 특히, 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10], 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]를 포함하는 군으로부터 선택되는, 더 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 강화 충전제 및 폴리카르보네이트를 포함하는 성형 배합물의 제조에 관한 것이다. 강화 충전제의 총 함량은, 각각의 경우에 성형 배합물의 총질량을 기준으로, 3 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 4.5 중량% 내지 15 중량%이다. 본 발명에 따라 제조된 적어도 하나의 마스터배치를 사용하여 개선된 표면 특성을 갖는 성형 배합물이 제조된다.
본 발명에 따라 제조된 마스터배치는 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10], 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]를 포함하는 군으로부터 선택되는, 더 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 강화 충전제 및 폴리카르보네이트를 포함한다. 마스터배치 중 강화 충전제의 총 함량은, 각각의 경우에 마스터배치의 총질량을 기준으로, 30 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게는 35 중량% 내지 65 중량%, 더 바람직하게는 40 중량% 내지 60 중량%이다.
본 발명에 따라 제조된 마스터배치는 바람직하게는 단지 하나의 강화 충전제만을, 즉 단지 이산화티타늄 (TiO2), 또는 단지 활석 (Mg3Si4O10(OH)2) 또는 단지 돌로마이트 CaMg[CO3]2 또는 단지 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10] 또는 단지 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]만을, 바람직하게는 단지 이산화티타늄 (TiO2) 또는 단지 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)만을 포함한다. 이러한 하나의 강화 충전제와 관련하여, 각각의 경우에 사용되는 마스터배치는 상기 마스터배치를 사용하여 제조된 각각의 성형 배합물보다 더 높은 함량의 강화 충전제를 포함한다.
그럼에도 불구하고 성형 배합물 중 강화 충전제의 총 함량은, 특히 마스터배치가 단지 하나의 강화 충전제만을 포함하는 경우에, 마스터배치 중 강화 충전제의 총 함량보다 더 높을 수 있는데, 왜냐하면 성형 배합물은 다수의 강화 충전제를 포함할 수 있기 때문이다. 성형 배합물 중 강화 충전제의 총 함량은 각각 다양한 강화 충전제를 포함하는 다양한 마스터배치를 첨가하고/거나 강화 충전제를 추가적으로 첨가함으로써 달성될 수 있고, 특히 강화 충전제를 추가적으로 첨가함으로써 달성될 수 있다.
마스터배치는 본 발명에 따라 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 폴리카르보네이트, 적어도 하나의 강화 충전제, 및 임의로 다른 마스터배치 구성성분을 배합함으로써 수득될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 방법은
(1) 폴리카르보네이트 및 적어도 하나의 강화 충전제를 연속 단일-샤프트 혼련기에 첨가하는 단계;
(2) 폴리카르보네이트 및 적어도 하나의 강화 충전제를 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 배합하는 단계
를 포함한다.
바람직하게는, 단지 하나의 강화 충전제만을 단계 (1)에서 첨가한다. 다른 마스터배치 구성성분을 단계 (1) 또는 단계 (2)에서 첨가하고 단계 (2)에서 상호-배합하는 것이 또한 가능하다. 단계 (1) 및 단계 (2)를 순차적으로 또는 동시에 수행할 수 있다.
폴리카르보네이트, 강화 충전제, 및 임의로 다른 마스터배치 구성성분을 연속 단일-샤프트 혼련기에 동시에 또는 순차적으로 첨가할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 강화 충전제를, 폴리카르보네이트를 용융시키기 전에, 폴리카르보네이트를 용융시킨 후에, 또는 폴리카르보네이트를 용융시키기 전과 후 둘 다에, 첨가할 수 있다.
마스터배치는 추가적으로 다른 마스터배치 구성성분을 포함할 수 있다. 폴리카르보네이트 및 적어도 하나의 강화 충전제를 포함하는 마스터배치 중 다른 마스터배치 구성성분의 함량은, 각각의 경우에 성형 배합물의 총질량을 기준으로, 0 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 4 중량%, 더 바람직하게는 0 중량% 내지 3 중량%이다. 적어도 하나의 강화 충전제의 총 함량 및 다른 마스터배치 구성성분의 함량에 따라, 본 발명에 따른 마스터배치 중 폴리카르보네이트 함량은, 각각의 경우에 마스터배치의 총질량을 기준으로, 70 중량% 내지 25 중량%, 바람직하게는 65 중량% 내지 31 중량%, 더 바람직하게는 59.5 중량% 내지 37 중량%이다. 마스터배치의 모든 구성성분의 합은 100 중량%이다.
이러한 다른 마스터배치 구성성분은 예를 들어 폴리카르보네이트 마스터배치에 통상적인 다른 충전제를 포함하며, 다른 열가소성 플라스틱, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 또는 또한 폴리에스테르, 또는 다른 첨가제, 예컨대 UV 안정화제, IR 안정화제, 열 안정화제, 대전방지제, 염료, 및 안료가 통상적인 양으로 첨가되고; 임의로, 이형 특성, 유동 특성 및/또는 난연성이 외부 이형제, 유동제 및/또는 난연제 (예를 들어 알킬 및 아릴 포스파이트, 포스페이트, 및 포스판, 저분자량 카르복실산 에스테르, 할로겐 화합물, 염, 백악, 석영 분말, 유리 섬유, 탄소 섬유, 안료, 및 그의 조합을 첨가함으로써 추가로 개선될 수 있다. 이러한 화합물은 예를 들어 WO 99/55772, pp. 15-25 및 문헌("Plastics Additives", R. Gaechter and H. Mueller, Hanser Publishers 1983)에 설명되어 있다. 카르복실산 무수물-개질 알파-올레핀 중합체, 특히 말레산 무수물-개질 알파-올레핀 중합체가 안정화제로서 바람직하다. 이러한 카르복실산 무수물-개질 알파-올레핀 중합체는 예를 들어 WO2018037037A1로부터 공지되어 있다. 다른 마스터배치 구성성분이 하나 이상의 열가소성 플라스틱인 경우에, 마스터배치 중 그의 총 함량은 3.0 중량% 이하, 바람직하게는 2.5 중량% 이하, 더 바람직하게는 2.0 중량% 이하이다. 폴리카르보네이트가 아닌 열가소성 플라스틱의 비율이 더 높으면 마스터배치의 유용성이 너무 많이 제한된다.
전술된 폴리에스테르와 상기에 추가로 설명된 폴리에스테르 카르보네이트는 서로 구별되어야 한다. 폴리에스테르는 본 발명의 목적을 위해 특히 US 2014/357769 A1의 단락 [0131] 내지 [0138]에 설명된 것들이다. 마스터배치 중 폴리에스테르의 비율은 0.9 중량% 이하, 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하, 특히 바람직하게는 0.1 중량% 이하, 매우 특히 바람직하게는 0 중량% 내지 0.1 중량%이다. 가장 바람직하게는, 마스터배치 중 폴리에스테르의 비율은 0 중량%이다.
마스터배치는 원칙적으로 선행 기술로부터, 예를 들어 [1] ([1] =　Klemens Kohlgrueber: Der gleichlaeufige Doppelschneckenextruder [The co-rotating twin-screw extruder], 2nd revised and expanded edition, Hanser Verlag, Munich 2016, p.　76 ff)로부터 공지되어 있다.
본 발명의 목적을 위해, 마스터배치는 적어도 하나의 중합체 및 적어도 하나의 강화 충전제를 포함하는 고체 혼합물을 의미하는 것으로 이해되며, 여기서 마스터배치는 펠릿, 분말 또는 또 다른 형태로 존재할 수 있고, 중합체 성형 배합물의 제조에 사용될 수 있다.
폴리카르보네이트를 포함하는 마스터배치는 이하에 폴리카르보네이트 마스터배치라고도 지칭된다.
또한, 중합체 성형 배합물, 예컨대 예를 들어 또한 이러한 중합체 성형 배합물 중 하나의 폴리카르보네이트를 포함하는 성형 배합물을 첨가제, 예를 들어 충전제를 혼합함으로써 제조하여 상기 중합체 성형 배합물로 하여금 요망되는 특성 프로파일을 달성하게 하는 것이 또한 선행 기술로부터, 예를 들어 [1] ([1] =　Klemens Kohlgrueber: Der gleichlaeufige Doppelschneckenextruder [The co-rotating twin-screw extruder], 2nd revised and expanded edition, Hanser Verlag, Munich 2016, p.　47 ff)로부터 공지되어 있다. 배합이라고도 지칭되는 이러한 제조는 일반적으로 트윈-스크류 압출기에서 수행된다. 충전제를 중합체 성형 배합물에 가능한 가장 잘 분산시키는 것, 즉 충전제를 중합체 성형 배합물에 가능한 가장 잘 분쇄하고 분배시키는 것이 특히 바람직하다. 중합체 성형 배합물에 분산시켜야 할 충전제의 총 함량이 증가하고 충전제를 중합체 성형 배합물에 더 잘 분산, 즉 분쇄 및 분배할 필요가 있음에 따라, 배합은 점점 더 어려워지고 있다.
폴리카르보네이트를 포함하는 성형 배합물은 이하에 폴리카르보네이트 성형 배합물이라고도 지칭된다.
본 발명에 따라, 적어도 하나의 강화 충전제가 본 발명에 따라 제조된 마스터배치를 사용하여 폴리카르보네이트 성형 배합물에 도입된다. 이러한 방식으로 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물은 폴리카르보네이트 및 적어도 하나의 강화 충전제를 포함한다. 강화 충전제의 총 함량은, 각각의 경우에 성형 배합물의 총질량을 기준으로, 3 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 4.5 중량% 내지 15 중량%이다.
성형 배합물은 또한 다른 성형 배합물 구성성분을 포함할 수 있다. 폴리카르보네이트 및 적어도 하나의 강화 충전제를 포함하는 성형 배합물 중 다른 성형 배합물 구성성분의 함량은, 각각의 경우에 성형 배합물의 총질량을 기준으로, 0 중량% 내지 61 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 54.5 중량%, 더 바람직하게는 0 중량% 내지 25 중량%이다. 적어도 하나의 강화 충전제의 총 함량 및 다른 성형 배합물 구성성분의 함량에 따라, 본 발명에 따른 성형 배합물 중 폴리카르보네이트의 함량은, 각각의 경우에 성형 배합물의 총질량을 기준으로, 97 중량% 내지 36 중량%, 바람직하게는 95.5 중량% 내지 41 중량%이다. 성형 배합물의 모든 구성성분의 합은 100 중량%이다. 예를 들어, 15 중량%의 강화 충전제를 함유하는 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물이 추가적으로 82 중량%의 폴리카르보네이트 및 3 중량%의 다른 성형 배합물 구성성분을 함유하거나, 15 중량%의 강화 충전제를 포함하는 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물이 추가적으로 65 중량%의 폴리카르보네이트 및 20 중량%의 다른 성형 배합물 구성성분을 함유하는 것이 가능하지만, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다.
또한 예를 들어, 4.5 중량%의 강화 충전제를 함유하는 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물이 추가적으로 92.5 중량%의 폴리카르보네이트 및 3 중량%의 다른 성형 배합물 구성성분을 함유하거나, 4.5 중량%의 강화 충전제를 포함하는 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물이 추가적으로 65.5 중량%의 폴리카르보네이트 및 30 중량%의 다른 성형 배합물 구성성분을 함유하는 것이 가능하지만, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따라, 이러한 성형 배합물은 하기와 같이 단계 (1) 및 (2)에서 수득된 폴리카르보네이트 마스터배치를 추가로 가공함으로써 수득될 수 있다:
(3) 단계 (2)에서 수득된 폴리카르보네이트 마스터배치 및 폴리카르보네이트를 배합 유닛에 첨가하는 단계;
(4) 단계 (2)에서 수득된 폴리카르보네이트 마스터배치 및 폴리카르보네이트를 배합 유닛을 사용하여 배합하는 단계.
단계 (3) 및 단계 (4)를 순차적으로 또는 동시에 수행할 수 있다.
임의로, 추가적인 강화 충전제를 단계 (3)에서 첨가하고 단계 (4)에서 상호-배합하는 것이 가능하다. 이러한 추가적인 강화 충전제는 마스터배치에 존재하는 것과 동일할 수 있거나, 그것은 마스터배치에 존재하는 것과 상이한 강화 충전제일 수 있다. 단계 (3)에서 추가적으로 첨가되는 강화 충전제는 바람직하게는 마스터배치에 존재하는 것과 상이한 것이다.
또한 임의로 다른 성형 배합물 구성성분을 단계 (3)에서 첨가하고 단계 (4)에서 상호-배합하는 것이 가능하다.
배합 유닛은 바람직하게는 연속 단일-샤프트 혼련기, 멀티샤프트 압출기, 특히 트윈-스크류 압출기 또는 링 압출기, 유성 롤러 압출기, 램 혼련기, 및 내부 혼합기로 구성된 군으로부터 선택된다. 배합 유닛은 특히 바람직하게는 트윈-스크류 압출기 또는 링 압출기 또는 유성 롤러 압출기, 매우 특히 바람직하게는 동방향-회전 트윈-스크류 압출기이다.
중합체 성형 배합물 중 충전제, 특히 강화 충전제의 개선된 분산은 또한 특히 성형 배합물이 개선된 특성, 특히 개선된 표면 특성을 갖게 되는 효과를 갖는다.
예를 들어 주어진 트윈-스크류 압출기에 있어서, 가능한 가장 높은 총 함량의 충전제, 특히 강화 충전제의 개선된 분산을 달성하기 위해, 중합체 성형 배합물로의 에너지 투입량은 증가되어야 한다. 그러나, 이로 인해 트윈-스크류 압출기에서의 배합 동안에 중합체 성형 배합물의 온도가 상승하며, 에너지 투입량이 높을수록 온도는 더 많이 상승한다. 또한 이로 인해 중합체 성형 배합물이 열 손상을 입을 수 있다. 또한 이로 인해 중합체 성형 배합물이 황변되고 중합체 성형 배합물이 얼룩 또는 다른 바람직하지 못한 변화를 겪을 수 있다.
상기 열 손상은 일반적으로 회피되어야 하기 때문에, 개선된 분산이 이루어지지 않거나 충전제, 특히 강화 충전제의 총 함량이 증가되지 않거나 둘 다이다. 그러나 또한, 드문 경우에, 열 손상 또는 분산 불량 또는 둘 다가 허용된다. 그러나 이러한 방식으로는 개선된 표면 특성을 갖는 중합체 성형 배합물을 수득하는 것은 불가능하다.
또한, 서두에 언급된 트윈-스크류 압출기의 길이 대 직경 비 (L/D 비)보다 더 큰 길이 대 직경 비를 갖는 트윈-스크류 압출기를 사용해도 문제가 해결되지 않는 것으로 밝혀졌는데, 왜냐하면 충전제, 특히 강화 충전제의 요망되는 높은 총 함량에서 요망되는 개선된 분산이 달성되어야 할 경우에, 더 큰 L/D 비를 갖는 트윈-스크류 압출기의 경우에도 중합체 성형 배합물에 가해지는 열적 응력이 바람직하지 않게 높아지기 때문이며, 그 이유는 달리 변화하지 않은 조건을 갖는 트윈-스크류 압출기의 L/D 비를 증가시키면, 트윈-스크류 압출기의 내벽을 세정하는 스크류 요소의 외경의 4배에 상응하는 트윈-스크류 압출기의 추가적인 길이에 대해, 압출될 중합체 성형 배합물의 온도가 약 10℃ 내지 20℃만큼 상승하기 때문이다. 따라서 개선된 표면 특성을 갖는 중합체 성형 배합물은 이러한 방식으로는 수득될 수 없다.
또한 높은 비율의 강화 충전제를 갖는 폴리카르보네이트 성형 배합물이 배합에 의해 제조될 때 상기에 설명된 문제에 직면하게 된다.
그러므로 본 발명의 목적은 강화 충전제를 포함하는 개선된 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물은 특히 개선된 표면 특성, 특히 더 적은 결함을 갖고, 특히 또한 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자에 의해 야기된 표면 융기 또는 함몰 형태의 결함을 더 적게 가질 것이다.
놀랍게도, 상기 목적은, 폴리카르보네이트 및 강화 충전제를 포함하고 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 배합된 폴리카르보네이트 마스터배치를 사용하여 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제조하는 방법에 의해 달성되는 것으로 밝혀졌다. 여기서 폴리카르보네이트 마스터배치 중 강화 충전제의 총 함량은, 각각의 경우에 마스터배치의 총질량을 기준으로, 30 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게는 35 중량% 내지 65 중량%, 더 바람직하게는 40 중량% 내지 60 중량%이고, 폴리카르보네이트 성형 배합물 중 강화 충전제의 총 함량은, 각각의 경우에 폴리카르보네이트 성형 배합물의 총질량을 기준으로, 3 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 4.5 중량% 내지 15 중량%이다.
이러한 하나의 강화 충전제와 관련하여, 각각의 경우에 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제조하는 데 사용된 폴리카르보네이트 마스터배치는 각각의 경우에 이러한 폴리카르보네이트 마스터배치를 사용하여 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물보다 더 높은 강화 충전제 함량을 갖는다. 폴리카르보네이트 마스터배치 중 하나의 강화 충전제의 함량은 성형 배합물 중 하나의 강화 충전제의 함량의 바람직하게는 1.2 내지 140배, 바람직하게는 1.5 내지 100배, 더 바람직하게는 2 내지 10배 정도로 높다.
본 발명에 따른 방법은 개선된 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제공한다. 발명자들은 임의의 특정한 과학 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물의 개선된 특성은 마찬가지로 개선된 특성을 갖는 폴리카르보네이트 마스터배치로 인한 것이며 또한 상기 개선된 특성은 특히 마스터배치 중 강화 충전제(들)의 개선된 분산으로 인한 것이라고 합리적으로 추측될 수 있다.
목적을 달성하는 데 사용된 수단이 특히 놀라운데, 왜냐하면 연속 단일-샤프트 혼련기는 특정한 분산 혼합 효과를 갖는 것으로 이전에 공지된 적이 없어서, 그것을 사용할 때 현저하게 개선된 분산 및 그로부터 초래된 개선이 기대되지는 않았기 때문이다. 분산 혼합물은 입자가 부피에 분배될 뿐만 아니라 상기 입자가 특히 분쇄된다는 특징을 갖는다.
본 발명의 목적을 위해, 강화 충전제는 본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물의 강성을 증가시키기에 적합한 미네랄 충전제를 의미하는 것으로 이해된다. 강화 충전제는 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10], 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]를 포함하는 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군으로부터 선택된다. 이는 마스터배치 성형 배합물 및 폴리카르보네이트 성형 배합물에도 동일하게 적용된다.
특히, 본 발명에 따른 방법은, 개선된 표면 특성, 특히 더 적은 결함을 갖는, 특히 또한 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자에 의해 야기된 표면 융기 또는 함몰 형태의 결함을 더 적게 갖는 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제공한다. 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자는 예를 들어 본 발명에 따른 성형 배합물로부터 제조된 성형 물품의 이미지의 시각적 분석에 의해 결정될 수 있고; 불완전하게 분산된 강화 충전제 입자의 입자 크기 분포는 분류에 의해 평가될 수 있다;
본 발명에 따라 제조된 이러한 종류의 폴리카르보네이트 성형 배합물은, 본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물과 동일한 구성성분을 동일한 비율로 포함하는, 선행 기술에 따른 방법에 의해 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물에 비해, 더 우수한, 즉 개선된 특성을 갖는다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "성형 물품"은 성형 배합물의 추가의 가공의 결과물인 물품을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서 예를 들어 성형 배합물로부터 사출 성형에 의해 수득될 수 있는 물품뿐만 아니라 성형 배합물의 압출에 의해 수득될 수 있는 필름 또는 시트도 성형 물품으로 간주되어야 한다.
사용되는 이산화티타늄 (TiO2)은 바람직하게는 0.1 μm 내지 5 μm, 바람직하게는 0.3 내지 3 μm의 입자 크기 d50을 갖는 루타일 변성물이다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 이산화티타늄의 예는 상업적으로 입수 가능한 제품 크로노스(Kronos) 2230 이산화티타늄 및 크로노스 2233 이산화티타늄으로부터 선택되며; 상기 제품 둘 다의 제조사는 크로노스 티탄 게엠베하 레버쿠젠(Kronos Titan GmbH Leverkusen)이다.
활석 (Mg3Si4O10(OH)2)은 바람직하게는 0.1 μm 내지 10 μm, 바람직하게는 0.3 내지 3 μm의 입자 크기 d50을 갖고서 사용된다. 사용될 수 있는 활석은, 예를 들어, 상업적으로 입수 가능한 제품인, 이머리스 탈크(Imerys Talc) (루제낙 유럽 에스에이에스(Luzenac Europe SAS))로부터의 제트파인(Jetfine) 3CA 또는 아이엠아이 파비 에스.피.에이.(IMI Fabi S.p.A)로부터의 HTP 울트라(Ultra) 5C 활석을 포함한다.
입자 크기 d50은 각각의 경우에 질량을 기준으로 하며 독일의 마이크로메트릭스(Micrometrics)로부터의 세디그래프(Sedigraph) 5100을 사용하여 ISO 1333 17-3에 따라 결정되었다.
이산화티타늄과 활석의 혼합물이 임의의 요망되는 혼합비로 사용될 수 있다. 이산화티타늄 대 활석의 혼합비가, 각각의 경우에 질량을 기준으로, 1:60 내지 1:1, 바람직하게는 1:30 내지 1:5인 것이 바람직하다.
강화 충전제를 이루는 각각의 미네랄의 입자는 바람직하게는 1:1 내지 1:7의 종횡비를 갖는다.
본 발명의 목적을 위해, "폴리카르보네이트"는 호모폴리카르보네이트 및 코폴리카르보네이트 둘 다를 의미하는 것으로 이해된다. 폴리카르보네이트는 선형이거나 익숙한 방식으로 분지될 수 있다. 폴리카르보네이트의 혼합물이 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리카르보네이트 중 카르보네이트 기의 80 mol% 이하, 바람직하게는 20 mol% 내지 50 mol% 이하의 비율이 바람직하게는 방향족 디카르복실산 에스테르 기에 의해 대체될 수 있다. 탄산으로부터의 산 모이어티 및 바람직하게는 방향족 디카르복실산으로부터의 산 모이어티 둘 다를 분자 사슬에 포함하는 이러한 종류의 폴리카르보네이트는 방향족 폴리에스테르 카르보네이트라고 지칭된다.
방향족 디카르복실산 에스테르 기에 의한 카르보네이트 기의 대체는 본질적으로 화학량론적으로 및 또한 정량적으로 일어나는데, 이는 공반응물(coreactant)의 몰비가 완성된 폴리에스테르 카르보네이트에도 반영된다는 것을 의미한다. 방향족 디카르복실산 에스테르 기는 랜덤하게 또는 블록 방식으로 혼입될 수 있다.
열가소성 폴리에스테르 카르보네이트를 포함하는 열가소성 폴리카르보네이트는 15 kg/mol 내지 50 kg/mol, 바람직하게는 20 kg/mol 내지 35 kg/mol, 더 바람직하게는 23 kg/mol 내지 33 kg/mol의, GPC (표준물로서 폴리카르보네이트를 사용하여, 메틸렌 클로라이드에서 수행되는 겔-투과 크로마토그래피)에 의해 결정된 평균 분자량 Mw를 갖는다.
바람직한 방향족 폴리카르보네이트 및 방향족 폴리에스테르 카르보네이트는 디페놀, 탄산 또는 탄산 유도체, 및 폴리에스테르 카르보네이트의 경우에, 바람직하게는 방향족 디카르복실산 또는 디카르복실산 유도체, 임의로 사슬 종결제 및 분지제로부터 공지된 방식으로 제조된다.
폴리카르보네이트의 제조에 대한 상세한 내용은 지난 40년 정도에 걸쳐 많은 특허 명세서에 제시되었다. 여기서는 예를 들어 문헌(Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, volume　9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964), 문헌(D. Freitag, U. Grigo, P.R. Mueller, H. Nouvertn
Figure pct00001
, Bayer AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, volume　11, second edition, 1988, pages 648-718), 및 마지막으로 문헌(U. Grigo, K. Kirchner and P.R. Mueller "Polycarbonate" [Polycarbonates] in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch [Plastics Handbook], volume 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 폴리에스테르 카르보네이트는 예를 들어 디페놀과 카르보닐 할라이드, 바람직하게는 포스겐, 및/또는 방향족 디카르보닐 디할라이드, 바람직하게는 벤젠디카르보닐 디할라이드의 반응에 의해, 계면 공정에 의해, 임의로 사슬 종결제 및 임의로 삼관능성 또는 삼관능성 초과의 분지제를 사용하여 제조되며, 이때 폴리에스테르 카르보네이트의 제조는 탄산 유도체의 일부를 방향족 디카르복실산 또는 디카르복실산의 유도체로 대체함으로써, 특히는 방향족 폴리카르보네이트의 대체될 카르보네이트 구조적 단위체의 비율에 따라 방향족 디카르복실산 에스테르 구조적 단위체로 대체함으로써 달성된다. 디페놀과 예를 들어 디페닐 카르보네이트의 반응에 의한 용융 중합 공정을 통한 제조가 마찬가지로 가능하다.
폴리카르보네이트의 제조에 적합한 디히드록시아릴 화합물은 하기 화학식 (1)의 것들이다.
HO-Z-OH (1),
여기서
Z는 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖고 하나 이상의 방향족 고리를 함유할 수 있고, 치환될 수 있고, 지방족 또는 시클로지방족 라디칼 또는 알킬아릴 또는 헤테로원자를 가교 요소로서 함유할 수 있는 방향족 라디칼이다.
화학식 (1)에서 Z는 바람직하게는 하기 화학식 (2)의 라디칼을 나타낸다.
Figure pct00002
여기서
R6 및 R7은 독립적으로 H, C1 내지 C18 알킬, C1 내지 C18 알콕시, 할로겐, 예컨대 Cl 또는 Br을 나타내거나 각각의 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 C5 내지 C6 시클로알킬리덴 (C1 내지 C6 알킬, 바람직하게는 메틸 또는 에틸에 의해 치환될 수 있음)을 나타내거나, 헤테로원자를 함유하는 추가의 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 것이 바람직하다.
Figure pct00003
폴리카르보네이트의 제조에 적합한 디페놀의 예는 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, 이사틴의 유도체 또는 페놀프탈레인의 유도체로부터 유도된 프탈이미딘 및 그의 고리-알킬화, 고리-아릴화 및 고리-할로겐화 화합물을 포함한다.
바람직한 비스페놀은 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)페닐에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A (BPA)), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,3-비스[2-(4-히드록시페닐)-2-프로필]벤젠 (비스페놀 M), 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 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, 1,3-비스[2-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-프로필]벤젠, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산(비스페놀 TMC (BPTMC)), 및 또한 하기 화학식 (IV) 내지 (VI)의 비스페놀이다.
Figure pct00004
여기서 R'은 각각의 경우에 C1 내지 C4 알킬, 아르알킬 또는 아릴, 바람직하게는 메틸 또는 페닐을 나타낸다.
특히 바람직한 비스페놀은 4,4'-디히드록시디페닐, 1,1-비스(4-히드록시페닐)페닐에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A (BPA)), 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (비스페놀 TMC (BPTMC)), 및 화학식 (IV), (V) 및 (VI)의 디히드록시 화합물 (여기서 R'은 각각의 경우에 C1 내지 C4 알킬, 아르알킬 또는 아릴, 바람직하게는 메틸 또는 페닐을 나타냄)이다.
이러한 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 설명되어 있다.
호모폴리카르보네이트의 경우에 단지 하나의 디페놀만이 사용되며 코폴리카르보네이트의 경우에 둘 이상의 디페놀이 사용된다. 사용되는 디페놀은, 합성 공정에 첨가되는 다른 모든 화학 물질 및 보조제와 마찬가지로, 그 자체의 합성, 취급 및 저장 시에 발생한 불순물로 오염될 수 있다. 그러나 가능한 가장 높은 순도를 갖는 원료를 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트는 원소 탄소 (C), 수소 (H), 산소 (O), 질소 (N), 황 (S), 염소 (Cl), 및 브로민 (Br) 중 하나 이상으로부터 선택되는 원자로만 구성된다.
폴리카르보네이트-폴리오르가노실록산 공중합체는 바람직하게는 코폴리카르보네이트로서 배제된다.
적합한 탄산 유도체의 예는 포스겐 또는 디페닐 카르보네이트이다.
폴리카르보네이트의 제조에 사용될 수 있는 적합한 사슬 종결제는 모노페놀이다. 적합한 모노페놀의 예는 페놀 그 자체, 알킬페놀, 예컨대 크레졸, p-tert-부틸페놀, 쿠밀페놀, 및 또한 그의 혼합물을 포함한다.
바람직한 사슬 종결제는 선형 또는 분지형의, 바람직하게는 비치환된 C1 내지 C30 알킬 라디칼에 의해 또는 tert-부틸에 의해 일치환 또는 다치환된 페놀이다. 특히 바람직한 사슬 종결제는 페놀, 쿠밀페놀 및/또는 p-tert-부틸페놀이다.
사용되는 사슬 종결제의 양은 각각의 경우에 사용되는 디페놀의 몰을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 5 몰%이다. 사슬 종결제는 탄산 유도체와의 반응 전, 동안 또는 후에 첨가될 수 있다.
적합한 분지제는 폴리카르보네이트 화학에 공지된 삼관능성 또는 삼관능성 초과의 화합물, 특히 세 개 또는 세 개 초과의 페놀성 OH 기를 갖는 것들이다.
적합한 분지제의 예는 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, 1,4-비스((4',4"-디히드록시트리페닐)메틸)벤젠, 및 3,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-옥소-2,3-디히드로인돌이다.
임의로 사용하기 위한 분지제의 양은, 각각의 경우에 사용되는 디페놀의 몰을 기준으로, 바람직하게는 0.05 mol% 내지 2.00 mol%이다.
분지제는 초기에 디페놀 및 사슬 종결제와 함께 수성 알칼리 상으로서 넣어지거나 포스겐화 전에 유기 용매 중 용액으로서 첨가될 수 있다. 에스테르 교환 공정의 경우에 분지제는 디페놀과 함께 사용된다.
특히 바람직한 폴리카르보네이트는 비스페놀 A를 기재로 하는 호모폴리카르보네이트, 1,3-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 기재로 하는 호모폴리카르보네이트, 및 한편으로는 단량체 비스페놀 A 또는 다른 한편으로는 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 및 하기 화학식 (IV) 내지 (VI)의 비스페놀을 포함하는 군으로부터 선택되는 단량체를 기재로 하는 코폴리카르보네이트이다.
Figure pct00005
여기서 R'은 각각의 경우에 C1 내지 C4 알킬, 아르알킬 또는 아릴, 바람직하게는 메틸 또는 페닐을 나타낸다.
폴리에스테르 카르보네이트를 포함하여, 본 발명에 따라 사용되는 폴리카르보네이트의 바람직한 제조 방식은 공지된 계면 공정 및 공지된 용융 에스테르교환 공정이다 (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 A를 참조).
비스페놀 A를 기재로 하는 방향족 폴리카르보네이트가 폴리카르보네이트로서 가장 바람직하다.
이산화티타늄 (TiO2) 및/또는 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10] 및/또는 월라스토나이트 Ca3[Si3O9] 외에도, 추가의 성형 배합물 구성성분을 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물에 첨가하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물 중 다른 성형 배합물 구성성분의 함량은 0 중량% 내지 37 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 0 중량% 내지 10 중량%이다.
이러한 다른 성형 배합물 구성성분은 예를 들어 폴리카르보네이트 성형 배합물에 통상적인 다른 충전제를 포함하며, 다른 열가소성 플라스틱, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 또는 또한 폴리에스테르, 또는 다른 첨가제, 예컨대 UV 안정화제, IR 안정화제, 열 안정화제, 대전방지제, 염료, 및 안료가 통상적인 양으로 첨가되고; 임의로, 이형 특성, 유동 특성 및/또는 난연성이 외부 이형제, 유동제 및/또는 난연제 (예를 들어 알킬 및 아릴 포스파이트, 포스페이트, 및 포스판, 저분자량 카르복실산 에스테르, 할로겐 화합물, 염, 백악, 석영 분말, 유리 섬유, 탄소 섬유, 안료, 및 그의 조합을 첨가함으로써 추가로 개선될 수 있다. 이러한 화합물은 예를 들어 WO 99/55772, pp. 15-25, 및 문헌("Plastics Additives", R. Gaechter and H. Mueller, Hanser Publishers 1983)에 설명되어 있다. 카르복실산 무수물-개질 알파-올레핀 중합체, 특히 말레산 무수물-개질 알파-올레핀 중합체가 안정화제로서 바람직하다. 이러한 카르복실산 무수물-개질 알파-올레핀 중합체는 예를 들어 WO2018037037A1로부터 공지되어 있다.
전술된 폴리에스테르와 상기에 추가로 설명된 폴리에스테르 카르보네이트는 서로 구별되어야 한다. 폴리에스테르는 본 발명의 목적을 위해 특히 US 2014/357769 A1의 단락 [0131] 내지 [0138]에 설명된 것들이다.
성형 배합물 중 폴리에스테르의 비율은 0.9 중량% 이하, 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하, 특히 바람직하게는 0.1 중량% 이하, 매우 특히 바람직하게는 0 중량% 내지 0.1 중량%이다. 가장 바람직하게는, 성형 배합물 중 폴리에스테르의 비율은 0 중량%이다.
본 발명에 따른 하나의 대안에서, 성형 배합물 중 폴리에스테르의 비율은 22 중량% 이상 내지 58 중량% 이하, 바람직하게는 23 중량% 이상 내지 55 중량% 이하, 더 바람직하게는 25 중량% 이상 내지 50 중량% 이하이다.
적합한 첨가제는 예를 들어 문헌("Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999"), 문헌("Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Munich 2001")에 설명되어 있다.
적합한 산화방지제/열 안정화제의 예는 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, β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산의 에스테르, β-(5-tert-부틸-4-히드록시-3-메틸페닐)프로피온산의 에스테르, β-(3,5-디시클로헥실-4-히드록시페닐)프로피온산의 에스테르, 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐아세트산의 에스테르, β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산의 아미드, 적합한 티오 상승제, 이차 산화방지제, 포스파이트 및 포스포나이트, 벤조푸라논, 및 인돌리논을 포함한다.
유기 포스파이트, 포스포네이트, 및 포스판이 바람직하며, 주로 유기 라디칼이 임의로 치환된 방향족 라디칼로 완전히 또는 부분적으로 이루어진 것들이 바람직하다.
중금속 및 미량의 알칼리의 중화에 적합한 착화제는 오르토- 및 메타인산, 완전히 또는 부분적으로 에스테르화된 포스페이트 또는 포스파이트이다.
적합한 광 안정화제 (UV 흡수제)는 2-(2'-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-히드록시벤조페논, 치환 및 비치환된 벤조산의 에스테르, 아크릴레이트, 입체 장애 아민, 옥사미드 및 또한 2-(히드록시페닐)-1,3,5-트리아진 및 치환된 히드록시알콕시페닐-1,3,5-트리아졸이며, 치환된 벤조트리아졸, 예를 들어 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)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-클로로벤조트리아졸, 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]이 바람직하다.
폴리프로필렌 글리콜은, 단독으로, 또는 예를 들어, 술폰 또는 술폰아미드와의 조합으로서, 안정화제로서 감마선에 의한 손상을 방지하는 데 사용될 수 있다.
이러한 및 다른 안정화제는 개별적으로 또는 조합으로서 사용될 수 있고 언급된 형태로 폴리카르보네이트에 첨가될 수 있다.
주로 긴 사슬 지방산의 유도체인, 가공 보조제, 예컨대 이형제를 첨가하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 및 글리세롤 모노스테아레이트가 바람직하다. 상기 이형제는 그 자체로 또는 혼합물로서 사용된다.
적합한 난연 첨가제는 포스페이트 에스테르, 즉 트리페닐 포스페이트, 레조르시놀 디포스페이트, 브로민화 화합물, 예컨대 브로민화 인산 에스테르, 브로민화 올리고카르보네이트 및 폴리카르보네이트, 및 바람직하게는 플루오린화 유기 술폰산의 염이다.
적합한 충격 보강제는 그라프팅된 스티렌-아크릴로니트릴 또는 메틸 메타크릴레이트를 갖는 부타디엔 고무, 그라프팅된 말레산 무수물을 갖는 에틸렌-프로필렌 고무, 그라프팅된 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌-아크릴로니트릴을 갖는 에틸 및 부틸 아크릴레이트 고무, 그라프팅된 메틸 메타크릴레이트 또는 스티렌-아크릴로니트릴을 갖는, 상호침입 실록산 및 아크릴레이트 망상구조체이다.
또한, 착색제, 예컨대 유기 염료 또는 안료 또는 무기 안료, IR 흡수제를 개별적으로, 혼합물로서, 또는 안정화제, 유리 섬유, (중공) 유리 비드, 및 무기 충전제, 특히 미네랄 충전제와의 조합으로서 첨가하는 것이 가능하며, 이때 이러한 미네랄 충전제는 또한 강화 충전제, 특히 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10], 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9], 매우 특히 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함한다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물은, 임의로 다른 열가소성 플라스틱 및/또는 통상적인 첨가제와의 혼합물로서, 이미 공지된 폴리카르보네이트 성형 배합물이 사용되는 어떤 경우에도 사용될 수 있다.
연속 단일-샤프트 혼련기는, 회전과 동시에 축방향 왕복 동작을 하여 진동 동작, 특히 사인파 진동 왕복 동작을 초래하는 단일 회전 스크류 샤프트를 갖는다. 전진 동작 또는 후진 동작 동안에 스크류 샤프트가 지나간 축방향 경로의 최대 길이는 스트로크(stroke)라고도 칭해지며, 이때 전진 동작 동안에 스크류 샤프트가 지나간 경로의 길이는 후진 동작 동안에 스크류 샤프트가 지나간 경로의 길이와 동일하다.
연속 단일-샤프트 혼련기의 스크류 샤프트에는, 플라스틱 성형 배합물의 압출에 통상적으로 사용되는 바와 같은 단일-샤프트 압출기의 스크류의 프로파일과 유사한 스크류 프로파일을 갖는 스크류 세트가 위치하지만, 연속 단일-샤프트 혼련기의 주요 부품에 있는 스크류 요소는 소위 혼련 블레이드를 형성하도록 중단되고 재분할된다는 차이가 있다. 연속 단일-샤프트 혼련기의 스크류 세트는 스크류 샤프트 상에 모듈 방식으로 배열될 수 있는 스크류 요소로 이루어진다. 스크류 요소는 다양한 길이를 가질 수 있고 또한 다양한 기하구조 및 피치를 갖는 혼련 블레이드 프로파일을 가질 수 있다. 3- 및 4-블레이드 스크류 요소 둘 다가 사용될 수 있다.
스크류 샤프트를 둘러싼 하우징에는 제자리에 고정된 혼련 핀이 위치한다. 통상적으로 연속 단일-샤프트 혼련기의 하우징을 따라 3-열 (3-블레이드) 또는 4-열 (4-블레이드) 혼련 핀이 존재한다. 혼련 핀은 예를 들어 원형 또는 다이아몬드 형상의 단면을 가질 수 있고 다양한 길이 및 단면적을 가질 수 있다.
연속 단일-샤프트 혼련기의 하우징 및 스크류 샤프트는 가열 및 냉각 둘 다가 가능하도록 설계될 수 있다.
스크류 요소의 외경은 DE라고도 지칭된다. 스크류 요소의 코어 반경은 DI라고 지칭된다.
본 발명의 목적을 위해, L/D 비는 스크류 요소가 장착된 스크류 샤프트의 구획의 길이 및 스크류 요소의 외경의 비이다.
용융물을 연속 단일-샤프트 혼련기로부터 예를 들어 다이 플레이트를 통해 배출시키는 경우에, 별도의 배출 요소를 사용하는 것이 통상적인데, 왜냐하면 연속 단일-샤프트 혼련기 그 자체는 다이 플레이트의 통과를 허용하기에 충분한 압력을 발생시킬 수 없기 때문이다. 배출 요소는 예를 들어 단일-샤프트 압출기, 트윈-샤프트 압출기 또는 용융 펌프일 수 있다. 이러한 배출 요소는 연속 단일-샤프트 혼련기의 하류, 바람직하게는 연속 단일-샤프트 혼련기의 바로 하류에 위치하지만, 슈트 또는 플랜지에 의해 그로부터 분리될 수도 있다.
연속 단일-샤프트 혼련기 그 자체는 예를 들어 DE1908414A1, DD71190A, 및 문헌("Einfuehrung in die Kunststoffverarbeitung" [Introduction to plastics processing], Carl Hanser Verlag, Munich, 8th edition, 2017, pages　104-105), 간행물("Der Ko-Kneter in der Plastik-Industrie" [The co-kneader in the plastics industry] in the journal Schweizer Maschinenmarkt, 1960, pages　54-61), 및 문헌("Mixing in polymer processing", Marcel Dekker Inc., 1991, pages　200-219)으로부터 공지되어 있다.
또한, 예를 들어 문헌("Einfuehrung in die Kunststoffverarbeitung" [Introduction to plastics processing], Carl Hanser Verlag, Munich, 8th edition, 2017, pages　104-105) 및 문헌("Mixing in polymer processing", Marcel Dekker Inc., 1991, pages　200-219)으로부터, 연속 단일-샤프트 혼련기가 우수한 분배 혼합 효과를 발휘한다고 공지되어 있다.
그러나, 개선된 분산 혼합물, 즉, 입자가 부피에 분배될 뿐만 아니라 상기 입자가 또한 추가로 분쇄된 것인 혼합물을 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 달성할 수 있다는 것은 선행 기술에 개시되어 있지 않다. 강화 충전제를 포함하고 개선된 특성을 갖는 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제조하는 것을 가능하게 하는 폴리카르보네이트 마스터배치를 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 제조할 수 있다는 것은 선행 기술 그 어디에서도 개시되어 있지 않다. 특히, 강화 충전제의 총 함량이, 각각의 경우에 폴리카르보네이트 성형 배합물의 총질량을 기준으로, 3 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 4.5 중량% 내지 15 중량%이며, 폴리카르보네이트 성형 배합물을 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 제조된 폴리카르보네이트 마스터배치를 사용하여 제조하고, 이러한 폴리카르보네이트 마스터배치가, 각각의 경우에 마스터배치의 총질량을 기준으로, 30 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게는 35 중량% 내지 65 중량%, 더 바람직하게는 40 중량% 내지 60 중량%의 강화 충전제 총 함량을 갖는 것인, 강화 충전제를 포함하는 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제조하는 방법은 선행 기술 그 어디에서도 개시되어 있지 않다. 강화 충전제는 각각의 경우에 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 CaMg[CO3]2, 카올리나이트 Al4[(OH)8|Si4O10] 및 월라스토나이트 Ca3[Si3O9]를 포함하는 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)을 포함하는 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따라 제조된 이러한 종류의 폴리카르보네이트 성형 배합물은, 본 발명에 따라 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물과 동일한 구성성분을 동일한 비율로 포함하는, 선행 기술에 따른 방법에 의해 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물에 비해, 더 우수한 특성을 갖는다.
본 발명에 따라 폴리카르보네이트 마스터배치를 4 내지 7, 더 바람직하게는 5.5 내지 6.7의 DE/스트로크 비를 갖는 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 연속 단일-샤프트 혼련기가 10 내지 25의 L/D 비를 갖는 것이 추가로 바람직하다.
본 발명에 따라 연속 단일-샤프트 혼련기가 1.5 내지 1.8, 더 바람직하게는 1.55 내지 1.71의 DE/DI 비를 갖는 것이 추가로 바람직하다.
본 발명에 따라 연속 단일-샤프트 혼련기의 스크류 요소가 30 내지 200 mm의 외경 DE를 갖는 것이 추가로 바람직하다.
본 발명에 따라 연속 단일-샤프트 혼련기가 5 내지 92 mm의 (DE - DI)/2로서 정의된 플라이트(flight) 깊이를 갖는 것이 추가로 바람직하다.
본 발명에 따라 사용되는 연속 단일-샤프트 혼련기는 예를 들어 부스 아게(Buss AG) (스위스)에 의해 Mx 또는 MKS 또는 MDK라는 명칭 하에 제조된 부스 공-혼련기 또는 신다(Xinda) (중국)에 의해 SJW라는 명칭 하에 제조된 단일-샤프트 혼련기 또는 X-컴파운드(X-Compound) (스위스)에 의해 CK라는 명칭 하에 제조된 단일-샤프트 혼련기일 수 있다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 마스터배치를 제공한다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 성형 배합물을 제공한다.
본 발명에 따른 성형 배합물은 또한 냉각 후에 추가의 가공 없이 사출 성형에 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 성형 물품, 특히 사출 성형에 의해 수득될 수 있는 물품 또는 성형 배합물의 압출에 의해 수득될 수 있는 필름 또는 시트 또는 프로파일, 또는 광 반사기 또는 구조적 부품, 예를 들어 자동차의 제조를 위한 구조적 부품의 제조를 위한, 본 발명에 따른 성형 배합물의 용도를 제공한다. 성형 배합물의 우수한 표면 특성은 그로부터 제조된 성형 물품으로 하여금 전기도금 또는 금속 증착을 용이하게 겪게 한다.
본 발명은 이하에 실시예를 참조하여 설명되지만, 본 발명을 이러한 실시예로 제한하려는 어떤 의도도 없다.
비교 실시예
비교 실시예 1에 설명된 실험은 코페리온 게엠베하(Coperion GmbH)로부터의 ZSK92 Mc+ 트윈-스크류 압출기를 사용하여 수행하였다. 사용된 트윈-스크류 압출기는 93 mm의 하우징 내경 및 36의 L/D 비를 가졌다. 사용된 압출기의 기본 구조는 도 1c에 도시되어 있다. 트윈-스크류 압출기는 2개의 동방향-회전 교합 샤프트 (도시되지 않음)이 배열되어 있는 9개의 부품으로 이루어진 하우징을 갖는다.
실시예 1에서, 폴리카르보네이트 성형 배합물의 모든 구성성분의 계량 첨가를 도시된 공급 호퍼(48)를 통해 하우징(49) 내의 주요 투입구를 통해 수행하였다.
하우징(49 내지 52)의 영역에는 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 이산화티타늄 분말, 및 다른 성형 배합물 구성성분을 위한 이송 대역이 위치한다.
하우징(52 내지 54)의 영역에는 다양한 너비의 다양한 2- 및 3-플라이트 혼련 블록 및 또한 톱니형 혼합 요소로 이루어진 가소화 대역이 위치한다.
하우징(54 내지 55)의 영역에는 혼련 요소, 톱니형 혼합 요소, 및 이송 요소로 이루어진 혼합 대역이 위치한다.
하우징 부품(56)에는 트윈-샤프트 측부-통기 압출기 (도시되지 않음) 및 이에 연결된 추출 장치 (도시되지 않음)에 연결된 측부 통기구(58)가 위치한다.
하우징(57)에는 가압 대역이 위치하고, 그의 하류에는 크레옌보르크 게엠베하(Kreyenborg GmbH)로부터의 K-SWE-250 이중-피스톤 스크린 체인저 형태의 용융 여과 장치가 위치한다. 이중-피스톤 스크린 체인저의 두 개의 스크린 캐비티 각각에는 브레이커 플레이트(breaker plate) 및 315/200/315/800 μm의 메쉬 크기를 갖는 린넨 직조된 정사각형 메쉬 직물로 이루어진 4겹 용융 여과 팩이 위치한다. 스크린 체인저의 하류에는 트렌델캄프 게엠베하(Trendelkamp GmbH)로부터의 시동 밸브 (도시되지 않음) 및 100개의 구멍을 갖는 다이 플레이트를 갖는 갈라(Gala)로부터의 EAC-7 수중 펠릿화기 (도시되지 않음)가 존재한다.
실시예 1에서, 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말을 포함하는 분말 혼합물을 상업적으로 입수 가능한 중량 차동 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(48)에 계량 첨가하였다.
실시예 1에서 펠릿화를 수중 펠릿화의 형태로 수행하였다.
실시예 1에서 용융 온도를 스크류에 의해 시동 밸브의 하우징에 고정된 열전대를 사용하여 측정하였다.
비교 실시예 3 및 5에서 설명된 실험을 크라우스마파이 베르스토프 게엠베하(KraussMaffei Berstorff GmbH)로부터의 ZE60A UTXi 트윈-스크류 압출기를 사용하여 수행하였다. 사용된 트윈-스크류 압출기는 65 mm의 하우징 내경 및 43의 L/D 비를 갖는다. 사용된 압출기의 기본 구조는 도 1에 도시되어 있다. 트윈-스크류 압출기는 2개의 동방향-회전 교합 샤프트 (도시되지 않음)이 배열되어 있는 11개의 부품으로 이루어진 하우징을 갖는다.
실시예 3 및 5에서, 폴리카르보네이트 성형 배합물의 모든 구성성분의 계량 첨가를 도시된 공급 호퍼(1)를 통해 하우징(2) 내의 주요 투입구를 통해 수행하였다.
하우징(2 내지 7)의 영역에는 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 이산화티타늄 분말, 및 다른 성형 배합물 구성성분을 위한 이송 대역이 위치한다.
하우징(8)의 영역에는 다양한 너비의 다양한 2- 및 3-플라이트 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 대역이 위치한다.
하우징(9 내지 10)의 영역에는 혼련 요소, 톱니형 블록, 및 이송 요소로 이루어진 혼합 대역이 위치한다.
하우징 부품(11)에는 추출 장치 (도시되지 않음)에 연결된 통기구(13)가 위치한다.
하우징(12)에는 가압 대역이 위치하고, 그의 하류에는 29개의 구멍을 갖는 다이 플레이트가 위치한다.
실시예 3 및 5에서, 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 이산화티타늄 분말을 포함하는 분말 혼합물을 상업적으로 입수 가능한 중량 차동 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(1)에 계량 첨가하였다. 또한, 추가의 이산화티타늄 분말을 별도의 상업적으로 입수 가능한 중량 차동 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(1)에 계량 첨가하였다.
실시예 3 및 5에서 펠릿화를 수조 냉각 후에 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행하였다.
실시예 3 및 5에서 용융 온도를 다이 플레이트의 바로 상류에서 중심 용융 스트랜드의 배출 용융물에 열전대를 삽입함으로써 측정하였다.
본 발명에 따른 실시예
본 발명에 따른 실시예 2.1 및 2.1.1에서, 이산화티타늄을 포함하는 폴리카르보네이트 마스터배치를 우선 부스 아게로부터의 코-크네터(Ko-Kneter) Mx 58 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 제조하였다. 이어서, 이러한 폴리카르보네이트 마스터배치, 폴리카르보네이트, 및 다른 성형 배합물 구성성분으로부터, 코페리온 게엠베하로부터의 ZSK92 Mc+ 트윈-스크류 압출기를 사용하여, 개선된 특성을 갖는 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제조하였다.
실시예 2.1에서 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 마스터배치의 제조를 위해 사용된 공-혼련기는 58.4 mm의 하우징 내경, 베어링 영역에서 57.7 mm의 스크류 요소 외경 DE, 베어링 밖의 영역에서 56.3 mm의 스크류 요소 외경 DE, 15의 L/D 비, 공-혼련기 샤프트의 시작점으로부터 용융 대역의 단부에 있는 제한기(restrictor) 링까지의 1.55의 DE/DI 비, 제한기 링으로부터 공-혼련기 샤프트의 단부까지의 1.71의 DE/DI 비, 및 5.5의 DE/스트로크 비를 갖는다. 베어링 영역의 총 길이는 연속 단일-샤프트 혼련기의 스크류 샤프트의 총 길이의 대략 15%이다. 공-혼련기 샤프트의 시작점으로부터 제한기 링까지의 영역은 공-혼련기 샤프트의 총 길이의 40%에 달한다.
사용된 연속 단일-샤프트 혼련기의 기본 구조는 도 2에 도시되어 있다. 연속 단일-샤프트 혼련기는, 회전하면서 축방향으로 왕복하는 스크류 샤프트 (도시되지 않음)이 배열되어 있는, 3개의 부품으로 이루어진 하우징을 갖는다.
용융물이 110 mm의 하우징 내경 및 6의 L/D 비를 갖는 단일-스크류 압출기 (도 2에 도시되지 않음)에 의해 연속 단일-샤프트 혼련기로부터 배출된다. 단일-스크류 압출기는 연속 단일-샤프트 혼련기 상에 플랜지를 통해 직접 장착되며, 그것의 유일한 목적은 폴리카르보네이트 성형 배합물의 펠릿화에서 가압을 수행하는 것이다. 단일-스크류 압출기에서는 성형 배합물 구성성분의 현저한 혼합 및/또는 분쇄가 수행되지 않는다. 단일-스크류 압출기의 단부에는 용융 스트랜드의 형성을 위한 118.5 mm의 직경을 갖는 다이 플레이트가 위치한다. 다이 플레이트는, 용융물의 배출을 위한, 각각 3 mm의 직경을 갖는, 66개의 구멍을 보유한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융 스트랜드는 고온-절단 펠릿화에 의해 펠릿화되며, 즉 용융 스트랜드는 수류에서 회전 나이프에 의해 절단되었다.
폴리카르보네이트 마스터배치의 제조를 위한 본 발명에 따른 실시예 2.1에서, 이산화티타늄 분말을 도시된 공급 호퍼(29)를 통해 하우징(31)에 계량 첨가하였다. 폴리카르보네이트 및 다른 마스터배치 구성성분을 공급 호퍼(28)를 통해 하우징(30) 내의 연속 단일-샤프트 혼련기에 공급하였다.
하우징(30)의 영역에는 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 다른 마스터배치 구성성분을 위한 이송 요소로 이루어진 이송 대역이 위치한다.
하우징(31)의 영역에는 다양한 혼합 및 혼련 요소로 이루어진 가소화 대역이 위치한다. 통기구(33)의 바로 상류에 있는 가소화 대역의 단부에는 43 mm의 내경을 갖는 제한기 링이 위치한다. 추가적으로, 하우징(31)의 단부에는 이송 요소로 이루어진 이산화티타늄 분말을 위한 이송 대역이 위치한다.
하우징(32)의 영역에는 이송 요소로 이루어진 이송 대역, 및 다양한 혼합 및 혼련 요소로 이루어진 두 개의 혼합 대역이 위치하며; 그 중 하나는 하우징의 시작점에 위치하고 다른 하나는 하우징의 단부에 위치한다. 추가적으로 하우징(32) 내 혼합 대역들 사이에는 이송 요소로 이루어진 탈휘발 대역이 위치한다.
하우징 부품(32)에는 추출 장치 (도시되지 않음)에 연결된 통기구(34)가 위치한다.
실시예 2.1.1에서 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물의 제조를 코페리온 게엠베하로부터의 ZSK92 Mc+ 트윈-스크류 압출기를 사용하여 수행하였다. 사용된 트윈-스크류 압출기는 93 mm의 하우징 내경 및 36의 L/D 비를 갖는다. 트윈-스크류 압출기는 2개의 동방향-회전 교합 샤프트 (도시되지 않음)이 배열되어 있는 9개의 부품으로 이루어진 하우징을 갖는다. 사용된 압출기의 기본 구조는 도 1c에 도시되어 있다.
실시예 2.1.1에서, 폴리카르보네이트 성형 배합물의 모든 구성성분의 계량 첨가를 도시된 공급 호퍼(48)를 통해 하우징(49) 내 주요 투입구를 통해 수행하였다.
하우징(49 내지 52)의 영역에는 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 폴리카르보네이트 마스터배치, 및 다른 성형 배합물 구성성분을 위한 이송 대역이 위치한다.
하우징(52 내지 54)의 영역에는 다양한 너비의 다양한 2- 및 3-플라이트 혼련 블록 및 또한 톱니형 혼합 요소로 이루어진 가소화 대역이 위치한다.
하우징(54 내지 55)의 영역에는 혼련 요소, 톱니형 혼합 요소, 및 이송 요소로 이루어진 혼합 대역이 위치한다.
하우징 부품(56)에는 트윈-샤프트 측부-통기 압출기 (도시되지 않음) 및 이에 연결된 추출 장치 (도시되지 않음)에 연결된 측부 통기구(58)가 위치한다.
하우징(57)에는 가압 대역이 위치하고, 그의 하류에는 크레옌보르크 게엠베하로부터의 K-SWE-250 이중-피스톤 스크린 체인저 형태의 용융 여과 장치가 위치한다. 이중-피스톤 스크린 체인저의 두 개의 스크린 캐비티 각각에는 브레이커 플레이트 및 315/200/315/800 μm의 메쉬 크기를 갖는 린넨 직조된 정사각형 메쉬 직물로 이루어진 4겹 용융 여과 팩이 위치한다. 스크린 체인저의 하류에는 트렌델캄프 게엠베하로부터의 시동 밸브 (도시되지 않음) 및 100개의 구멍을 갖는 다이 플레이트를 갖는 갈라로부터의 EAC-7 수중 펠릿화기 (도시되지 않음)가 존재한다.
본 발명에 따른 실시예 2.1.1에서, 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 분말 혼합물, 및 본 발명에 따른 실시예 2.1에서 제조된 폴리카르보네이트 마스터배치를 상업적으로 입수 가능한 중량 차동 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(48)에 계량 첨가하였다.
실시예 2.1.1에서 펠릿화를 수중 펠릿화의 형태로 수행하였다.
실시예 2.1.1에서 용융 온도를 스크류에 의해 시동 밸브의 하우징에 고정된 열전대를 사용하여 측정하였다.
본 발명에 따른 실시예 4.1, 4.1.1 및 6.1에서, 이산화티타늄을 포함하는 폴리카르보네이트 마스터배치를 우선 부스 아게로부터의 코-크네터 Mx 58 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 제조하였다. 이어서 이러한 폴리카르보네이트 마스터배치, 폴리카르보네이트, 및 다른 성형 배합물 구성성분으로부터 크라우스마파이 베르스토프 게엠베하로부터의 ZE60A UTXi 트윈-스크류 압출기를 사용하여 개선된 특성을 갖는 폴리카르보네이트 성형 배합물을 제조하였다.
폴리카르보네이트 마스터배치의 제조를 위해 사용된 공-혼련기는 58.4 mm의 하우징 내경, 베어링 영역에서 57.7 mm의 스크류 요소 외경 DE, 베어링 밖의 영역에서 56.3 mm의 스크류 요소 외경 DE, 15의 L/D 비, 공-혼련기 샤프트의 시작점으로부터 용융 대역의 단부에 있는 제한기 링까지의 1.55의 DE/DI 비, 제한기 링으로부터 공-혼련기 샤프트의 단부까지의 1.71의 DE/DI 비, 및 5.5의 DE/스트로크 비를 갖는다. 베어링 영역의 총 길이는 연속 단일-샤프트 혼련기의 스크류 샤프트의 총 길이의 대략 15%이다. 공-혼련기 샤프트의 시작점으로부터 제한기 링까지의 영역은 공-혼련기 샤프트의 총 길이의 40%에 달한다.
사용된 연속 단일-샤프트 혼련기의 기본 구조는 도 2에 도시되어 있다. 연속 단일-샤프트 혼련기는, 회전하면서 축방향으로 왕복하는 스크류 샤프트 (도시되지 않음)이 배열되어 있는, 3개의 부품으로 이루어진 하우징을 갖는다.
용융물이 110 mm의 하우징 내경 및 6의 L/D 비를 갖는 단일-스크류 압출기 (도 2에 도시되지 않음)에 의해 연속 단일-샤프트 혼련기로부터 배출된다. 단일-스크류 압출기는 연속 단일-샤프트 혼련기 상에 플랜지를 통해 직접 장착되며, 그것의 유일한 목적은 폴리카르보네이트 성형 배합물의 펠릿화에서 가압을 수행하는 것이다. 단일-스크류 압출기에서는 성형 배합물 구성성분의 현저한 혼합 및/또는 분쇄가 수행되지 않는다. 단일-스크류 압출기의 단부에는 용융 스트랜드의 형성을 위한 118.5 mm의 직경을 갖는 다이 플레이트가 위치한다. 다이 플레이트는, 용융물의 배출을 위한, 각각 3 mm의 직경을 갖는, 66개의 구멍을 보유한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융 스트랜드는 고온-절단 펠릿화에 의해 펠릿화되며, 즉 용융 스트랜드는 수류에서 회전 나이프에 의해 절단되었다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 마스터배치의 제조를 위한 본 발명에 따른 실시예 4.1 및 6에서, 이산화티타늄 분말을 도시된 공급 호퍼(29)를 통해 하우징(31)에 계량 첨가하였다. 폴리카르보네이트 및 다른 마스터배치 구성성분을 공급 호퍼(28)를 통해 하우징(30) 내의 연속 단일-샤프트 혼련기에 공급하였다.
하우징(30)의 영역에는 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 다른 마스터배치 구성성분을 위한 이송 요소로 이루어진 이송 대역이 위치한다.
하우징(31)의 영역에는 다양한 혼합 및 혼련 요소로 이루어진 가소화 대역이 위치한다. 통기구(33)의 바로 상류에 있는 가소화 대역의 단부에는 43 mm의 내경을 갖는 제한기 링이 위치한다. 추가적으로 하우징(31)의 단부에는 이송 요소로 이루어진 이산화티타늄 분말을 위한 이송 대역이 위치한다.
하우징(32)의 영역에는 이송 요소로 이루어진 이송 대역, 및 다양한 혼합 및 혼련 요소로 이루어진 두 개의 혼합 대역이 위치하며; 그 중 하나는 하우징의 시작점에 위치하고 다른 하나는 하우징의 단부에 위치한다. 추가적으로 하우징(32) 내 혼합 대역들 사이에는 이송 요소로 이루어진 탈휘발 대역이 위치한다.
하우징 부품(32)에는 추출 장치 (도시되지 않음)에 연결된 통기구(34)가 위치한다.
실시예 4.1.1 및 6.1에서 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 성형 배합물의 제조를 크라우스마파이 베르스토프 게엠베하로부터의 ZE60A UTXi 트윈-스크류 압출기를 사용하여 수행하였다. 트윈-스크류 압출기는 65 mm의 하우징 내경 및 43의 L/D 비를 갖는다. 실시예 4.1.1 및 6.1에 사용된 압출기의 기본 구조는 도 1에 도시되어 있다.
실시예 4.1.1 및 6.1에서, 폴리카르보네이트 성형 배합물의 모든 구성성분의 계량 첨가를 도시된 공급 호퍼(1)를 통해 하우징(2) 내의 주요 투입구를 통해 수행하였다.
하우징(2 내지 7)의 영역에는 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 폴리카르보네이트 마스터배치, 및 다른 성형 배합물 구성성분을 위한 이송 대역이 위치한다.
하우징(8)의 영역에는 다양한 너비의 다양한 2- 및 3-플라이트 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 대역이 위치한다.
하우징(9 내지 10)의 영역에는 혼련 요소, 톱니형 블록, 및 이송 요소로 이루어진 혼합 대역이 위치한다.
하우징 부품(11)에는 추출 장치 (도시되지 않음)에 연결된 통기구(13)가 위치한다.
하우징(12)에는 가압 대역이 위치하고, 그의 하류에는 29개의 구멍을 갖는 다이 플레이트가 위치한다.
실시예 4.1.1에서, 폴리카르보네이트 펠릿 재료 및 실시예 4.1.1의 경우에 본 발명에 따른 실시예 4.1로부터 수득된 폴리카르보네이트 마스터배치, 및 다른 성형 배합물 구성성분을 상업적으로 입수 가능한 중량 차동 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(1)에 계량 첨가하였다.
실시예 6.1에서, 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 본 발명에 따른 이러한 실시예 6.1로부터 수득된 폴리카르보네이트 마스터배치, 및 다른 성형 배합물 구성성분을 상업적으로 입수 가능한 중량 차동 칭량 공급기를 사용하여 공급 호퍼(1)에 계량 첨가하였다.
실시예 4.1.1 및 6.1에서 펠릿화를 수조 냉각 후에 스트랜드 펠릿화의 형태로 수행하였다.
실시예 4.1.1 및 6.1에서 용융 온도를 다이 플레이트의 바로 상류에서 중심 용융 스트랜드의 배출 용융물에 열전대를 삽입함으로써 측정하였다.
하우징(15 내지 18)의 영역에는 폴리카르보네이트 펠릿 재료, 폴리카르보네이트 마스터배치, 및 다른 고체 성형 배합물 구성성분을 위한 이송 대역이 위치한다.
하우징(19)의 영역에는 다양한 너비의 다양한 2- 및 3-플라이트 혼련 블록 및 또한 톱니형 블록으로 이루어진 가소화 대역이 위치한다.
하우징(21 내지 23)의 영역에는 혼련 요소, 톱니형 블록, 및 이송 요소로 이루어진 혼합 대역이 위치한다.
하우징 부품(24)에는 추출 장치 (도시되지 않음)에 연결된 통기구(26)가 위치한다.
하우징(25)에는 가압 대역이 위치하고, 그의 하류에는 29개의 구멍을 갖는 다이 플레이트가 위치한다.
폴리카르보네이트 마스터배치의 제조를 위해 사용된 공-혼련기는 58.4 mm의 하우징 내경, 베어링 영역에서 57.7 mm의 스크류 요소 외경 DE, 베어링 밖의 영역에서 56.3 mm의 스크류 요소 외경 DE, 15의 L/D 비, 공-혼련기 샤프트의 시작점으로부터 용융 대역의 단부에 있는 제한기 링까지의 1.55의 DE/DI 비, 제한기 링으로부터 공-혼련기 샤프트의 단부까지의 1.71의 DE/DI 비, 및 5.5의 DE/스트로크 비를 갖는다. 베어링 영역의 총 길이는 연속 단일-샤프트 혼련기의 스크류 샤프트의 총 길이의 대략 15%이다. 공-혼련기 샤프트의 시작점으로부터 제한기 링까지의 영역은 공-혼련기 샤프트의 총 길이의 40%에 달한다.
사용된 연속 단일-샤프트 혼련기의 기본 구조는 도 2에 도시되어 있다. 연속 단일-샤프트 혼련기는, 회전하면서 축방향으로 왕복하는 스크류 샤프트 (도시되지 않음)이 배열되어 있는, 3개의 부품으로 이루어진 하우징을 갖는다.
용융물이 110 mm의 하우징 내경 및 6의 L/D 비를 갖는 단일-스크류 압출기 (도 2에 도시되지 않음)에 의해 연속 단일-샤프트 혼련기로부터 배출된다. 단일-스크류 압출기는 연속 단일-샤프트 혼련기 상에 플랜지를 통해 직접 장착되며, 그것의 유일한 목적은 폴리카르보네이트 마스터배치의 펠릿화에서 가압을 수행하는 것이다. 단일-스크류 압출기에서는 모든 마스터배치 구성성분의 현저한 혼합 및/또는 분쇄가 수행되지 않는다. 단일-스크류 압출기의 단부에는 용융 스트랜드의 형성을 위한 118.5 mm의 직경을 갖는 다이 플레이트가 위치한다. 다이 플레이트는, 용융물의 배출을 위한, 각각 3 mm의 직경을 갖는, 66개의 구멍을 보유한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융 스트랜드는 고온-절단 펠릿화에 의해 펠릿화되며, 즉 용융 스트랜드는 수류에서 회전 나이프에 의해 절단되었다.
이어서 실시예 1, 2.1.1, 3, 4.1.1, 5 및 6.1에서 제조된 폴리카르보네이트 성형 배합물을 클뢰크너(Kloeckner)로부터의 FM160 사출-성형기에서 사출-성형 공정을 통해 가공하여 광택 있는 표면 및 150 mm x 105 mm x 3.2 mm (길이 x 너비 x 두께)의 치수를 갖는 시트를 만들었다.
사출-성형기는 45 mm의 실린더 직경을 갖는다. 시트를 광택 있게 마감된 사출 금형 (ISO N1)을 사용하여 제조하였다. 폴리카르보네이트 성형 배합물을 사출 성형 전에 110℃에서 4시간 동안 예비건조시켰다. 사출 성형에 의한 가공을 폴리카르보네이트에 대해 특성적인 조건 하에 수행하였다. 실시예 1, 2.1.1, 5, 및 6.1에서 시트의 제조 동안, 용융 온도는 280℃였고, 금형 온도는 80℃였고, 사이클 시간은 43초였고, 사출 속도는 40 mm/sec였다. 실시예 3 및 4.1.1에서 시트의 제조 동안, 용융 온도는 300℃였고, 금형 온도는 90℃였고, 사이클 시간은 43초였고, 사출 속도는 40 mm/sec였다.
시트의 표면을, 자이스(Zeiss) 악시오플란(Axioplan) 2 광학 현미경을 사용하여, 입사광의 명시야 콘트라스트에서 16 cm2 구획에 대해 스캐닝 테이블의 도움을 받아 기록한다. 사용된 광원은 반사광원으로서 현미경 내에 존재하는 할로겐 100 광원이다. 배율을, 10 μm 초과의 직경을 갖는 시트 표면 상의 구조물을 검출할 수 있게 하도록 선택하였다. 이를 달성하기 위해, 3.94 μm/픽셀의 유효 해상도를 갖는 에피플란-네오플루아(Epiplan-Neofluar) 2.5/0.075 HD 렌즈를 사용한다. 4 cm x 4 cm 크기의 표면 영역을 사행 스캐닝(meandering scanning)함으로써 검사하고 이러한 표면의 사진을 악시오캠(Axiocam) HRC CCD 카메라를 사용하여 수득한다. 현미경의 자체 자이스 KS 300 소프트웨어를 사용한 사진의 자동 이미지 평가를 통해 표면 결함을 검출한다. 등가 원 직경 (ECD)의 표면 결함의 개수 및 직경을 결정한다. 적어도 10 μm의 크기를 갖는 모든 표면 결함을 사용하여 표면 결함의 개수를 결정한다. 결함의 크기 분포를 기록하기 위해, 기록된 결함 직경을 10마이크로미터의 폭을 갖는 부류로 분류한다. 각각의 시험에 있어서, 3개의 시트에 대해 측정을 수행하고 평가한다. 각각의 경우에 3개의 시트에 대한 측정 결과는 검사된 시트 표면에 대한 cm2당 기록된 표면 결함의 개수, 그의 최소 및 최대 직경, 3개의 시트에 대한 결함 직경의 산술 평균값, 3개의 시트에 대한 결함 직경의 중위값 및 3개의 시트에 대한 결함 직경의 표준편차이다. 전체 방법은 독일의 쿠렌타 게엠베하 운트 코. 오하게(Currenta GmbH und Co. OHG)로부터 SOP00014 "플라텐스캔(Plattenscan)"이라는 명칭 하에 상업적으로 입수 가능하다. 표 1에서 cm2당 결함의 개수, 평균 결함 직경, 및 최대 결함 직경에 대해 표시된 값은 각각의 경우에 3개의 사출-성형 시트에 대한 측정에 의해 얻어진 적어도 10 μm의 결함의 개수의 산술 평균이다.
성형 배합물로부터 제조된 사출-성형체의 비표면 품질(specific surface quality)은 각각의 경우에 cm2당 결함의 개수로부터의 3개의 사출-성형 시트의 산술 평균값에 μm로 나타내어진 평균 결함 직경을 곱한 것을 중량 퍼센트로 나타내어진 성형 배합물의 강화 충전제 함량으로 나눔으로써 계산되며, 이때 1 중량%는 0.01로서 계산되고 100 중량%는 1.00으로서 계산된다. 각각의 성형 배합물의 비표면 품질은 표 1에 기록되어 있다. 비표면 품질 값이 클수록 성형 배합물의 표면 품질은 나빠진다. 본 발명에 따른 모든 실시예는 550 m-1 미만의 비표면 품질을 갖고, 선행 기술에 따라 제조된 모든 성형 배합물 실시예는 550 m-1 초과의 비표면 품질을 갖는다.
이러한 방식으로 광학적으로 검출된, 전술된 조성을 갖는 중합체 혼합물로부터 제조된 성형물 상의 표면 결함은 특히 압출기에서 성분들의 용융 혼합 동안에 불충분하게 분해된 이산화티타늄 입자의 응집체 또는 집합체에 의해 유발된다 (비교적 큰 비율의 이산화티타늄을 포함하는 도 3을 참조 (측정점 04-01A에 대한 EDX 스펙트럼)). 표면 결함을 유발할 수 있는 하기 추가적인 입자가 혼합물에서 발견될 수 있다: 분해된 PC (도 4를 참조; 입자의 형광에 의해 식별 가능함), 금속-함유 입자 (도 5를 참조 (측정점 3-01B에 대한 EDX 스펙트럼); 함유된 철에 의해 식별 가능함). 금속-함유 입자는 예를 들어 압출기의 내부 하우징에 들러붙은 폴리카르보네이트가 떨어져 나가고 그와 함께 압출기의 하우징의 금속 입자가 찢겨져 나갈 때 발생할 수 있다.
발명자들은 임의의 특정한 과학 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 분해된 폴리카르보네이트의 입자 및 금속-함유 입자는 적어도 연속 단일-샤프트 혼련기에 의한 폴리카르보네이트 성형 배합물의 분산에 가까운 분산을 달성하기 위해 필요한 트윈-스크류 압출기로부터 폴리카르보네이트 성형 배합물에 투입된 에너지의 증가에 의해 유발된다고 합리적으로 추측될 수 있다.
실시예 1에서 압출기에 공급된 성형 배합물은
- 93 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 및
- 0.1 중량%의 말레산 무수물-그라프팅 폴리올레핀 공중합체 (허니웰(Honeywell)로부터의 A-C 907P) 및
- 3 중량%의 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230), 3.1882 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 폴리카르보네이트 분말 및 또한 0.0018 중량%의 추가의 착색제, 0.4 중량%의 안정화제, 및 0.4 중량%의 이형제를 포함하는 6.99 중량%의 분말 혼합물
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 2.1, 4.1, 및 6에서 공-혼련기에 공급된 마스터배치 조성물은
- 58.7 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.293 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)을 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 및
- 40 중량%의 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230) 및
- 1.3 중량%의 말레산 무수물-그라프팅 폴리올레핀 공중합체 (허니웰로부터의 A-C 907P)
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 2.1.1에서 압출기에 공급된 성형 배합물은
- 88.4 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 및
- 7.6 중량%의, 실시예 2.1에서 제조된 폴리카르보네이트 마스터배치 및
- 3.29 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 폴리카르보네이트 분말 및 또한 0.31 중량%의 안정화제 및 0.4 중량%의 이형제를 포함하는 4 중량%의 분말 혼합물
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 3에서 압출기에 공급된 성형 배합물은
- 81 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.318 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)을 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 및
- 14 중량%의 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230) 및
- 3.51 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.318 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)을 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 폴리카르보네이트 분말 및 또한 1 중량%의 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230) 및 0.49 중량%의 말레산 무수물-그라프팅 폴리올레핀 공중합체 (허니웰로부터의 A-C 907P)를 포함하는 5 중량%의 분말 혼합물
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 4.1.1에서 압출기에 공급된 성형 배합물은
- 62.2 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.318 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)을 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 및
- 37.8 중량%의, 실시예 4.1에서 제조된 폴리카르보네이트 마스터배치
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 5에서 압출기에 공급된 성형 배합물은
- 89 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 및
- 6 중량%의 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230) 및
- 3.265 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 폴리카르보네이트 분말 및 또한 0.75 중량%의 이산화티타늄 분말 (크로노스 티탄으로부터의 크로노스 2230), 0.22 중량%의 말레산 무수물-그라프팅 폴리올레핀 공중합체 (허니웰로부터의 A-C 907P), 0.02 중량%의 추가의 착색제, 0.365 중량%의 안정화제, 및 0.4 중량%의 이형제를 포함하는 5.02 중량%의 분말 혼합물
의 혼합물로 이루어진다.
실시예 6.1에서 압출기에 공급된 성형 배합물은
- 78.9 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 펠릿 및
- 실시예 6에서 제조된 17.1 중량%의 폴리카르보네이트 마스터배치 및
- 3.235 중량%의, 상대 점도 ηrel = 1.255 (25℃ 및 0.5 g/100 ml의 농도에서 용매로서의 CH2Cl2에서 측정됨)를 갖는, 비스페놀 A를 기재로 하는 선형 폴리카르보네이트의 폴리카르보네이트 분말 및 또한 0.02 중량%의 추가의 착색제, 0.365 중량%의 안정화제, 및 0.4 중량%의 이형제를 포함하는 4.02 중량%의 분말 혼합물
의 혼합물로 이루어진다.
비교 실시예 1
비교 실시예 1에서, 3 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 성형 배합물 조성물을, 2100 kg/h의 처리량, 600 l/min의 스크류-샤프트 속도, 및 0.174 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융물의 온도는 354℃이다.
배합된 성형 배합물로부터 사출-성형된 세 개의 시트의 표면은 cm2당 평균 88개의 결함, 20.1 μm의 평균 결함 직경, 및 104.8 μm의 최대 결함 직경을 갖는다. 비표면 품질은 590 m-1이다.
실시예 2.1 (본 발명에 따름 - 폴리카르보네이트 마스터배치)
본 발명에 따른 실시예 2.1에서, 40 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 폴리카르보네이트 마스터배치 조성물을, 120 kg/h의 처리량, 200 l/min의 속도, 및 0.067 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융물의 온도는 275℃이다.
실시예 2.1.1 (본 발명에 따름 - 폴리카르보네이트 성형 배합물)
본 발명에 따른 실시예 2.1.1에서, 실시예 2.1에 따라 제조된 폴리카르보네이트 마스터배치에 의해 도입된, 3 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 성형 배합물 조성물을, 3000 kg/h의 처리량, 500 l/min의 스크류-샤프트 속도, 및 0.142 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 압출기로부터 배출된 용융물의 온도는 327℃이다.
배합된 성형 배합물로부터 사출-성형된 세 개의 시트의 표면은 cm2당 평균 79개의 결함, 20.1 μm의 평균 결함 직경, 및 66.5 μm의 최대 결함 직경을 갖는다.
비표면 품질은 529 m-1이다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 마스터배치를 사용하여, 비교 실시예 1에 비해, 43% 더 높은 처리량 및 27℃ 더 낮은 용융 온도에서 개선된 비표면 품질을 갖는 성형 배합물을 제조하는 것이 가능하였다.
비교 실시예 3
비교 실시예 3에서, 15 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 성형 배합물 조성물을, 690 kg/h의 처리량, 260 l/min의 스크류-샤프트 속도, 및 0.131 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융물의 온도는 326℃이다.
배합된 성형 배합물로부터 사출-성형된 세 개의 시트의 표면은 cm2당 평균 2948개의 결함, 40.8 μm의 평균 결함 직경, 및 206.2 μm의 최대 결함 직경을 갖는다. 비표면 품질은 8019 m-1이다.
실시예 4.1 (본 발명에 따름 - 폴리카르보네이트 마스터배치)
본 발명에 따른 실시예 4.1에서, 40 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 폴리카르보네이트 마스터배치 조성물을, 120 kg/h의 처리량, 200 l/min의 속도, 및 0.067 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융물의 온도는 275℃이다.
실시예 4.1.1 (본 발명에 따름 - 폴리카르보네이트 성형 배합물)
본 발명에 따른 실시예 4.1.1에서, 실시예 4.1에 따라 제조된 폴리카르보네이트 마스터배치에 의해 도입된, 15 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 성형 배합물 조성물을, 690 kg/h의 처리량, 260 l/min의 스크류-샤프트 속도, 및 0.139 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 압출기로부터 배출된 용융물의 온도는 329℃이다.
배합된 성형 배합물로부터 사출-성형된 세 개의 시트의 표면은 cm2당 평균 78개의 결함, 16.2 μm의 평균 결함 직경, 및 125 μm의 최대 결함 직경을 갖는다.
비표면 품질은 84 m-1이다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 마스터배치를 사용하여, 비교 실시예 3에 비해, 처리량의 변화 없이 및 에너지 투입량의 임의의 증가 없이, 개선된 비표면 품질을 갖는 성형 배합물을 제조하는 것이 가능하였다.
비교 실시예 5
비교 실시예 5에서, 6.75 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 성형 배합물 조성물을, 720 kg/h의 처리량, 270 l/min의 스크류-샤프트 속도, 및 0.132 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융물의 온도는 297℃이다.
배합된 성형 배합물로부터 사출-성형된 세 개의 시트의 표면은 cm2당 평균 128개의 결함, 32.3 μm의 평균 결함 직경, 및 176.3 μm의 최대 결함 직경을 갖는다.
비표면 품질은 613 m-1이다.
실시예 6 (본 발명에 따름 - 폴리카르보네이트 마스터배치)
본 발명에 따른 실시예 6에서, 40 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 폴리카르보네이트 마스터배치 조성물을, 120 kg/h의 처리량, 200 l/min의 속도, 및 0.067 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 다이 플레이트로부터 배출된 용융물의 온도는 275℃이다.
실시예 6.1 (본 발명에 따름 - 폴리카르보네이트 성형 배합물)
본 발명에 따른 실시예 6.1에서, 실시예 6에 따라 제조된 폴리카르보네이트 마스터배치에 의해 도입된, 6.75 중량%의 이산화티타늄을 포함하는 성형 배합물 조성물을, 720 kg/h의 처리량, 270 l/min의 스크류-샤프트 속도, 및 0.138 kWh/kg의 결과적인 비 기계적 에너지 투입량을 사용하여 배합한다. 압출기로부터 배출된 용융물의 온도는 299℃이다.
배합된 성형 배합물로부터 사출-성형된 세 개의 시트의 표면은 cm2당 평균 67개의 결함, 20.5 μm의 평균 결함 직경, 및 116.3 μm의 최대 결함 직경을 갖는다.
비표면 품질은 203 m-1이다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 마스터배치를 사용하여, 비교 실시예 5에 비해, 처리량의 변화 없이 및 에너지 투입량의 임의의 증가 없이, 개선된 비표면 품질을 갖는 성형 배합물을 제조하는 것이 가능하였다.
실험 1-6.1 (비교 실시예 및 본 발명에 따른 실시예)에 대한 공정 매개변수 및 성형 배합물 특성이 표 1에 요약되어 있다.
<표 1>
Figure pct00006

Claims (11)

  1. 하기 구성성분:
    97 중량% 내지 36 중량%의 폴리카르보네이트,
    3 중량% 내지 20 중량%의 강화 충전제,
    0 중량% 내지 61 중량%의 다른 성형 배합물 구성성분
    을 포함하는 성형 배합물을 제조하는 방법이며,
    여기서 구성성분들의 합은 100 중량%이고,
    여기서 우선 하기 구성성분:
    70 중량% 내지 25 중량%의 폴리카르보네이트,
    30 중량% 내지 70 중량%의 강화 충전제,
    0 중량% 내지 5 중량%의 다른 마스터배치 구성성분
    을 포함하는 마스터배치를 제조하고,
    여기서 구성성분들의 합은 100 중량%이고,
    여기서 마스터배치는, 연속 단일-샤프트 혼련기에서, 하기 단계:
    (1) 폴리카르보네이트 및 적어도 하나의 강화 충전제를 연속 단일-샤프트 혼련기에 첨가하는 단계,
    (2) 폴리카르보네이트 및 적어도 하나의 강화 충전제를 연속 단일-샤프트 혼련기를 사용하여 배합하는 단계
    에서 배합되고,
    여기서 마스터배치 중 폴리에스테르의 비율은 0.9 중량% 이하이고,
    후속적으로, 하기 단계:
    (3) 마스터배치 및 폴리카르보네이트를 배합 유닛에 첨가하는 단계;
    (4) 마스터배치 및 폴리카르보네이트를 배합 유닛을 사용하여 배합하는 단계
    를 수행하고,
    여기서 강화 충전제는 이산화티타늄 (TiO2), 활석 (Mg3Si4O10(OH)2), 돌로마이트 (CaMg[CO3]2), 카올리나이트 (Al4[(OH)8|Si4O10]), 및 월라스토나이트 (Ca3[Si3O9])로 구성된 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택되고, 바람직하게는 이산화티타늄 (TiO2) 및 활석 (Mg3Si4O10(OH)2)으로 구성된 군의 하나 이상의 구성원으로부터 선택되고,
    여기서
    성형 배합물 중 폴리에스테르의 비율이 0.9 중량% 이하이거나, 또는
    성형 배합물 중 폴리에스테르의 비율이 22 중량% 이상 및 58 중량% 이하인
    방법.
  2. 제1항에 있어서, 마스터배치가 35 중량% 내지 65 중량%, 바람직하게는 40 중량% 내지 60 중량%의 강화 충전제 및 65 중량% 내지 31 중량%, 바람직하게는 59.5 중량% 내지 37 중량%의 폴리카르보네이트를 포함하며, 구성성분들의 합이 100 중량%인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 마스터배치가 0 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 4 중량%, 더 바람직하게는 0 중량% 내지 3 중량%의 다른 마스터배치 구성성분을 포함하며, 구성성분들의 합이 100 중량%인 방법.
  4. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (2)에서 폴리카르보네이트를 용융시키기 전에 또는 폴리카르보네이트를 용융시킨 후에 또는 폴리카르보네이트를 용융시키기 전과 후 둘 다에 강화 충전제를 첨가하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 성형 배합물이 4.5 중량% 내지 15 중량%의 강화 충전제 및 95.5 중량% 내지 41 중량%의 폴리카르보네이트를 포함하며, 구성성분들의 합이 100 중량%인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 성형 배합물이 0 중량% 내지 54.5 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 25 중량%의 다른 성형 배합물 구성성분을 포함하며, 구성성분들의 합이 100 중량%인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 배합 유닛이 연속 단일-샤프트 혼련기, 멀티샤프트 압출기, 특히 트윈-스크류 압출기 또는 링 압출기, 유성 롤러 압출기, 램 혼련기, 및 내부 혼합기로 구성된 군으로부터 선택되고, 여기서 배합 유닛이 바람직하게는 트윈-스크류 압출기 또는 링 압출기 또는 유성 롤러 압출기이고, 여기서 배합 유닛이 특히 바람직하게는 동방향-회전 트윈-스크류 압출기인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 방법에 의해 제조된 성형 배합물.
  9. 제8항에 있어서, 550 m-1 이하, 바람직하게는 300 m-1 이하, 더 바람직하게는 250 m-1 이하의 비표면 품질을 갖는 사출-성형 물품을 제조하기에 적합한 성형 배합물.
  10. 성형 물품, 특히 사출 성형에 의해 수득될 수 있는 물품, 또는 성형 배합물의 압출에 의해 수득될 수 있는 필름 또는 시트, 또는 광 반사기 또는 구조적 부품의 제조를 위한, 제8항 또는 제9항에서 청구된 바와 같은 성형 배합물의 용도.
  11. 제8항 또는 제9항에서 청구된 바와 같은 성형 배합물로부터 제조된, 550 m-1 이하, 바람직하게는 300 m-1 이하, 더 바람직하게는 250 m-1 이하의 비표면 품질을 갖는 사출-성형 물품.
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