KR20240050403A - 폴리에스터 조성물 및 이에 의해 제조된 엘라스토머 코팅된 물품 - Google Patents

폴리에스터 조성물 및 이에 의해 제조된 엘라스토머 코팅된 물품 Download PDF

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Abstract

강화 섬유를 함유하고 엘라스토머성 물질에 대한 향상된 접착력을 갖는 한편, 또한 의료적 응용 및/또는 식품 서비스 응용을 위해 제형화되는 폴리에스터 중합체 조성물이 개시되어 있다. 폴리에스터 중합체 조성물은 다양한 폴리에스터 중합체의 블렌드를 함유할 수 있고 장애 페놀성 항산화제를 미함유할 수 있다. 폴리에스터 중합체 조성물은 상기 조성물이 초기에 중합체 성분으로 몰딩된 후 엘라스토머성 물질에 의해 오버몰딩되는 오버몰딩 응용에 사용될 수 있다. 엘라스토머성 물질은 코폴리에스터 엘라스토머를 함유할 수 있으며 밀봉 부재로서 역할을 할 수 있다.

Description

폴리에스터 조성물 및 이에 의해 제조된 엘라스토머 코팅된 물품
본 발명은 폴리에스터 조성물 및 이에 의해 제조된 엘라스토머 코팅된 물품에 관한 것이다.
관련 출원
본 출원은 출원일이 2021년 8월 30일이고, 본원에 참고로 인용되는 미국 가특허출원 일련번호 63/238,296에 기초하고 이를 우선권 주장한다.
엔지니어링 열가소성 수지 및 엘라스토머성(elastomeric) 물질은 몰딩된(molded) 부품 및 제품을 제조하기 위해 수많은 다양한 응용 분야에 흔히 사용된다. 예컨대, 폴리에스터 중합체와 폴리에스터 엘라스토머는 사출 몰딩된 제품, 블로우(blow) 몰딩된 제품 등과 같은 다양한 유형의 몰딩된 제품을 제조하는 데 사용된다. 예컨대, 폴리에스터 중합체는 내화학성이 있고 우수한 강도 특성을 갖고 폴리에스터 엘라스토머를 함유한 조성물을 제형화할 때 유연성을 갖도록 제형화될 수 있다. 특히 폴리에스터 중합체는 열가소성 특성으로 인해 용융 가공될 수 있는 장점이 있다. 또한, 폴리에스터 중합체는 재활용 및 재가공될 수 있다.
폴리에스터 중합체는 적합한 모양이나 치수의 몰딩된 물품을 제조하는 데 특히 적합하다. 몰딩된 물품은 사출 몰딩, 써모포밍(thermoforiming) 또는 기타 적합한 용융 가공 방법을 통해 제조될 수 있다. 많은 응용 분야에서 몰딩된 물품은 제품이나 시스템에 통합될 때 인접한 물질에 접착된다. 예컨대, 폴리에스터 중합체로부터 제조된 다수의 사출 몰딩된 제품은 엘라스토머성 물질에 의해 오버몰딩(overmolding)된다. 예컨대, 엘라스토머성 성분은 최종 제품의 밀봉 특성을 향상하는 데 사용될 수 있다. 엘라스토머성 물질은 또한 다양한 다른 기능적 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 엘라스토머성 물질은 미끄럼 방지 표면으로서, 소음 감소 표면으로서 또는 부드러운 촉감 표면으로서 역할을 하거나, 유연한 표면을 제공하는 역할을 할 수 있다.
그러나, 폴리에스터 중합체로부터 제조된 몰딩된 물품과 엘라스토머성 물질 사이에 강한 결합을 생성할 수 있다는 점에서 과거에 문제를 겪어 왔다. 또한, 결과물이 의료 분야나 식품 서비스 산업에 사용될 때, 화학 접착제의 사용은 일반적으로 다양한 정부 규정에 따라 선호되지 않거나 허용되지 않는다. 또한, 몰딩된 폴리에스터 물품 중 강화 섬유(reinforcing fiber)의 존재는 물품의 표면과 엘라스토머성 물질 사이의 적합한 결합의 형성을 방해하는 역할도 할 수 있다.
상기 관점에서, 특히 엘라스토머성 물질이 폴리에스터 중합체 조성물로부터 제조된 물품 상에 오버몰딩되는 용도에서 접착제 또는 타이 층(tie layer)을 사용하지 않고 엘라스토머성 물질에 대한 향상된 결합 강도를 갖는 폴리에스터 중합체 조성물에 대한 필요성이 현존한다.
일반적으로, 본 발명은 물품으로 몰딩될 때 엘라스토머성 물질, 특히 코폴리에스터 엘라스토머와의 결합 강도가 극적으로 향상되는 표면을 생성하는 폴리에스터 중합체의 블렌드를 함유하는 폴리에스터 중합체 조성물에 관한 것이다. 폴리에스터 중합체 조성물은 조성물을 의료 용도 및/또는 식품 취급 용도에 사용하기에 매우 적합하게 하는 감소된 양의 안정화제를 함유하도록 제형화될 수 있다. 실제로, 다양한 안정화제의 사용 또는 양을 감소시키는 것은 몰딩된 폴리에스터 물품의 표면과 엘라스토머성 물질 사이의 결합 강도를 예기치 않게 추가로 증가시키는 것으로 밝혀졌다.
예컨대, 한 양상에서, 본 발명은 제1 폴리에스터 중합체와 제2 폴리에스터 중합체의 혼합물을 포함하는 엘라스토머성 물질에 대한 향상된 접착력을 갖는 폴리에스터 조성물에 관한 것이다. 제1 폴리에스터 중합체는 제2 폴리에스터 중합체와 상이한 결정화 속도를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 폴리에스터 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체일 수 있는 반면, 제2 폴리에스터 중합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체일 수 있다. 제1 폴리에스터 중합체는 약 30 중량% 내지 약 75 중량%, 예컨대, 약 40 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 반면, 제2 폴리에스터 중합체는 중합체 조성물에 약 12 중량% 내지 약 40 중량%, 예컨대, 약 18 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 전체적으로, 중합체 조성물은 하나 이상의 폴리에스터 중합체를 약 50 중량% 내지 약 90 중량%, 예컨대 약 60 중량% 내지 약 95 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
폴리에스터 조성물은 강화 섬유를 추가로 함유할 수 있다. 강화 섬유는 중합체 조성물 중에 일반적으로 약 7 중량% 내지 약 50 중량%, 예컨대, 약 12 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 강화 섬유는 유리 섬유를 포함할 수 있다.
한 양상에서, 폴리에스터 조성물은 윤활제를 추가로 함유할 수 있다. 윤활제는 아미드일 수 있다. 예컨대, 한 양상에서 윤활제는 에틸렌 비스스테아르아미드를 포함한다. 윤활제는 중합체 조성물 중에 약 0.05 중량% 내지 약 1.8 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
한 양상에서, 폴리에스터 조성물은 특정 유형의 안정화제를 미함유하도록 제형화된다. 의료 분야와 같은 특정 용도에 조성물을 보다 쉽게 적용하기 위해 조성물로부터 안정화제를 제거할 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 폴리에스터 조성물은 장애 페놀성 항산화제(hindered phenolic antioxidant)를 미함유한다. 장애 페놀성 항산화제를 감소시키거나 제거하는 것이 실제로 엘라스토머성 물질에 대한 중합체 조성물의 접착성을 증가시킬 수 있다는 것이 예기치 않게 발견되었다.
다른 양상에서, 중합체 조성물은 특정 인 함유 안정화제를 미함유하도록 제형화될 수 있다. 예컨대, 조성물은 디포스파이트 안정화제를 함유하지 않도록 제형화될 수 있다.
본 개시내용은 또한 다성분 중합체 물품에 관한 것이다. 중합체 물품은 중합체 성분과 엘라스토머성 성분을 포함한다. 중합체 성분은 제1 폴리에스터 중합체 및 제2 폴리에스터 중합체의 혼합물을 포함한다. 제1 폴리에스터 중합체는 제2 폴리에스터 중합체와 상이한 결정화 속도를 갖는다. 예컨대, 제1 폴리에스터 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체일 수 있는 반면, 제2 폴리에스터 중합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체일 수 있다. 중합체 성분은 강화 섬유 및 조핵제(nucleating agent)를 추가로 포함한다. 강화 섬유는 중합체 성분 중에 약 7 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 중합체 성분은 장애 페놀성 항산화제를 미함유할 수 있다.
다성분 중합체 물품은 중합체 성분의 표면에 적용된 엘라스토머성 성분을 추가로 포함한다. 엘라스토머성 성분은 코폴리에스터 엘라스토머와 같은 엘라스토머성 중합체를 포함한다. 예컨대, 탄성 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 분절과 폴리에터 또는 디메르디올 분절의 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 엘라스토머성 중합체는 열가소성 에스터 에터 엘라스토머를 포함하는 열가소성 코폴리에스터 엘라스토머를 포함한다. 코폴리에스터 엘라스토머는 물질 중에 약 70 중량% 초과, 예컨대 약 80 중량% 초과, 예컨대 약 90 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 중합체 성분 및 물질은 약 50N 초과, 예컨대, 약 70N 초과의 박리력(peeling force)을 나타낼 수 있다. 상기 박리력은 물질과 중합체 성분의 표면 사이에 접착제 또는 임의의 다른 유형의 타이 층을 배치하지 않고도 수득될 수 있다. 이와 관련하여, 물질은 중합체 성분의 표면에 직접 적용될 수 있다.
한 양상에서, 중합체 성분에 함유된 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 약 40 g/10분 초과 약 120 g/10분 미만의 용융 유속을 갖는다. 특정한 양태에서, 중합체 성분은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체를 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 함유한다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체는 중합체 성분 중에 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
다성분 중합체 물품은 수많은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 예컨대, 다성분 중합체 물품은 식품 서비스 응용 및/또는 의료 응용에 사용될 수 있다. 한 양상에서, 다성분 중합체 물품은 의료용 흡입기, 의료용 주사기 등을 포함한다. 한 양태에서, 물품은 가스 구동식 자동-주사 장치용 밸브 시스템의 부품으로서 사용될 수 있으며, 이때 엘라스토머성 성분은 밀봉 구조로서 역할을 한다.
본 개시내용은 또한 다성분 중합체 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 전술한 바와 같은 폴리에스터 중합체 조성물로부터 제조된 중합체 성분을 먼저 사출 몰딩하는 것을 포함한다. 상기 방법은 중합체 성분을 엘라스토머성 중합체로 오버몰딩하는 것을 추가로 포함한다. 한 양태에서, 다성분 중합체 물품은 2성분 사출 몰딩 공정을 통해 제조된다. 상기 공정 동안, 중합체 성분은 먼저 몰딩된 후, 엘라스토머성 물질로 오버몰딩되는 한편, 중합체 성분은 여전히 고온에 있지만 이의 모양을 유지하기에 충분한 강성을 갖는다.
본 개시내용의 다른 특징 및 양상은 하기 더 자세히 논의된다.
본 개시의 완전하고 가능한 개시는 하기와 같은 첨부 도면을 참조하는 것을 포함하여 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 설명된다.
도 1은 하기 실시예에 기재된 시험 표본의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 다성분 물품의 사시도이다.
도 3은 본 개시내용에 따라 제조된 조성물을 포함하는 의료 기구의 한 양태를 예시한다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 조성물을 포함하는 의료 기구의 또 다른 양태를 도시한다.
본원 및 도면에서 참조 문자의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.
본 논의는 예시적인 실시예에 대한 설명일 뿐이며 본 개시의 더 넓은 양상을 제한하려는 의도가 아니라는 것이 당업자에 의해 이해되어야 한다.
본 개시내용은 일반적으로 다른 물질, 특히 엘라스토머성 중합체에 대한 극적으로 향상된 표면 접착력과의 조합으로 탁월한 기계적 특성을 갖는 폴리에스터 중합체 조성물에 관한 것이다. 한 양상에서, 폴리에스터 조성물은 조성물이 의료 용도 및/또는 식품 취급 용도에 사용하기 위한 모든 정부 규정을 충족하도록 제형화될 수 있다. 예컨대, 한 양태에서 본 개시내용의 폴리에스터 중합체 조성물은 감소된 수준의 특정 유형의 항산화제 및 기타 안정화제를 함유거나 특정 유형의 항산화제 및 기타 안정화제를 미함유할 수 있다. 예기치 않게, 다양하고 상이한 산화방지제 및/또는 안정화제를 감소시키는 것이 중합체 조성물로부터 제조된 몰딩된 물품과 엘라스토머성 물질 사이의 접착 특성을 실제로 향상시킬 수 있다는 것이 발견되었다.
폴리에스터 중합체 조성물의 기계적 특성을 향상하기 위해, 조성물은 일반적으로 유리 섬유와 같은 강화 섬유를 함유한다. 유리 섬유는 조성물로부터 제조된 물품의 다양한 기계적 및 물리적 특성을 향상시킬 수 있지만, 유리 섬유는 몰딩 물품의 표면과 엘라스토머성 물질 사이의 결합 특성을 방해할 수도 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 폴리에스터 중합체 조성물은 접착력을 향상시키는 것으로 밝혀진 폴리에스터 중합체의 블렌드를 함유한다. 예컨대, 한 양상에서, 폴리에스터 중합체 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체의 양으로 개질된 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 함유할 수 있다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체와 함께 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체를 첨가하는 것은 조성물로부터 몰딩된 물품의 표면의 접착 특성을 더욱 향상시키는 것으로 밝혀졌다.
보다 구체적으로, 본 발명의 중합체 조성물은 조성물의 주요 성분을 나타내는 폴리에스터 중합체의 조합을 포함한다. 예컨대, 하나 이상의 폴리에스터 중합체는 중합체 조성물 중에 약 50 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 55 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 60 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 65 중량% 초과의 양, 일반적으로 약 88 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 85 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 82 중량% 미만의 양으로 존재한다.
한 특정 양태에서, 중합체 조성물은 제2 폴리에스터 중합체보다 더 빠른 결정화 속도를 갖는 제1 폴리에스터 중합체를 함유한다. 예컨대, 제1 폴리에스터 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함할 수 있는 반면, 제2 중합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함할 수 있다. 예컨대, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체보다 결정화 속도가 더 빠르고, 전체적으로 결정성이 더 높을 수 있다.
제2 폴리에스터 중합체보다 더 빠른 결정화 속도를 갖는 폴리에스터 중합체를 결합하는 것은 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예컨대, 상이한 폴리에스터 중합체를 사용하는 것은 향상된 접착 특성을 갖는 전체 중합체 조성물을 생성하는 데 사용될 수 있다. 중합체의 조합은 또한 강화 섬유와의 혼합을 용이하게 하고/하거나 다양한 가공 이점을 제공할 수 있다.
더 높은 결정도를 갖는 제1 폴리에스터 중합체(예컨대, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체)와 더 낮은 결정도를 갖는 제2 폴리에스터 중합체(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체)의 상대적인 양은 최종 사용 용도를 비롯한 수많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 제1 폴리에스터 중합체는 제2 폴리에스터 중합체보다 더 많은 양으로 존재할 수 있다. 예컨대, 제1 폴리에스터 중합체와 제2 폴리에스터 중합체 사이의 중량비는 약 1:1 내지 약 10:1, 예컨대, 약 1.25:1 내지 약 4:1, 예컨대, 약 1.5:1 내지 약 3:1일 수 있다.
한 양상에서, 중합체 조성물은 하나 이상의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체와 같은 제1 폴리에스터 중합체를 일반적으로 사이의 1 중량%의 모든 증분을 포함하여 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 함유할 수 있다. 조성물은 단일 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 함유할 수 있거나, 상이한 특성을 갖는 복수의 상이한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함할 수 있다. 한 양상에서, 중합체 조성물은 하나 이상의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 약 30 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 40 중량% 초과의 양, 일반적으로 약 75 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 70 중량% 미만의 양의 양으로 함유한다.
중합체 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체와 같은 제2 폴리에스터 중합체를 일반적으로 약 12 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 15 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 18 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 23 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 27 중량% 초과의 양으로 함유할 수 있다. 제2 폴리에스터 중합체는 일반적으로 약 40 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 36 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 33 중량% 미만의 양으로 존재한다.
한 양태에서, 중합체 조성물은 강화 섬유를 함유할 수 있다. 유리하게 사용될 수 있는 강화 섬유는 미네랄 섬유, 예컨대 유리 섬유, 중합체 섬유, 특히 유기 고탄성 섬유, 예컨대 아라미드 섬유, 또는 금속 섬유, 예컨대 강철 섬유, 탄소 섬유 또는 천연 섬유, 또는 재생 가능한 자원에서 수득한 섬유이다.
섬유는 플라스틱에 대한 접착력을 향상시키기 위해, 예컨대, 크기조정하여 제공되거나 화학적으로 처리된, 변형되거나 변형되지 않은 형태일 수 있다. 유리 섬유가 특히 바람직하다.
유리 섬유는 유리 섬유를 보호하고 섬유를 부드럽게 할 뿐만 아니라 섬유와 매트릭스 물질 사이의 접착력을 향상시키기 위해 크기조정되어 제공될 수 있다. 크기조정은 일반적으로 실란, 필름 형성제, 윤활제, 습윤제, 접착제, 임의적으로 정전기 방지제 및 가소제, 유화제, 및 임의적으로 추가 첨가제를 포함한다.
실란의 구체적인 양태는 아미노실란, 예컨대, 3-트리메톡시실릴프로필아민, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시-실란, N-(3-트리메톡시실라닐프로필)에탄-1,2-디아민, 3-(2-아미노에틸-아미노)프로필트리메톡시실란, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]-1,2-에탄디아민이다.
필름 형성제는, 예컨대, 폴리비닐아세테이트, 폴리에스터 및 폴리우레탄이다. 폴리우레탄을 기반으로 한 크기조정이 유리하게 사용될 수 있다.
강화 섬유는, 예컨대, 압출기 또는 반죽기에서 중합체 매트릭스로 배합될 수 있다.
한 양태에 따라, 본 발명의 중합체 조성물은 미네랄 섬유, 바람직하게는 유리 섬유, 보다 바람직하게는 코팅되거나 함침된 유리 섬유인 하나 이상의 강화 섬유를 포함한다. 본 발명의 몰딩 조성물에 적합한 유리 섬유는 시판되는, 예컨대, Johns Manville, ThermoFlow®Chopped Strand 753, OCV Chopped Strand 408 A, Nippon Electric Glass Co. (NEG) Chopped Strand T-651이다.
섬유 직경은 사용된 특정 섬유와 섬유가 잘린 형태인지 연속 형태인지 여부에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 섬유는 약 5 μm 내지 약 100 μm, 예컨대, 약 5 μm 내지 약 50 μm, 예컨대, 약 5 μm 내지 약 15 μm의 직경을 가질 수 있다. 섬유의 길이는 특정 응용에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 섬유는 약 100 마이크론 초과, 예컨대, 약 500 마이크론 초과, 예컨대, 약 1,000 마이크론 초과, 예컨대, 약 2,000 마이크론 초과의 평균 길이를 가질 수 있다. 섬유의 길이는 일반적으로 약 5,000 마이크론 미만, 예컨대, 약 4,500 마이크론 미만, 예컨대, 약 4,000 마이크론 미만, 예컨대, 약 3,500 마이크론 미만일 수 있다.
임의적으로, 유리 섬유는 편평한 모양 또는 리본 모양의 모양을 갖는 중합체 조성물에 혼입된다. 예컨대, 유리 섬유는 약 1:2 초과, 예컨대, 약 1:4 초과, 예컨대, 약 1:8 초과, 예컨대, 약 1:12 초과, 일반적으로 약 1:200 미만, 예컨대, 약 1:100 미만의 두께 대 폭 비를 가질 수 있다.
강화 섬유는 중합체 조성물 중에 일반적으로 사이의 1 중량%의 모든 증분을 포함하여 약 5% 내지 약 55 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 예컨대, 유리 섬유와 같은 강화 섬유는 중합체 조성물 중에 약 10 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 15 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 18 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 강화 섬유는 일반적으로 약 50 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 40 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 35 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 33 중량% 미만의 양으로 존재한다.
중합체 조성물은 또한 하나 이상의 윤활제를 함유할 수 있다. 예컨대, 2 내지 18개, 특히 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 모노아민 또는 디아민(예컨대, 에틸렌디아민)과 지방산의 반응에 의해 형성되는 아미드 왁스가 사용될 수 있다. 예컨대, 에틸렌디아민과 지방산의 아미드화 반응에 의해 생성되는 에틸렌 비스아미드 왁스를 사용할 수 있다. 지방산은 에틸렌 비스스테아르아미드 왁스를 형성하는 스테아르산(C18 지방산)과 같이 C12 내지 C30 범위일 수 있다. 한 양상에서, 에틸렌 비스스테아르아미드 왁스는 142℃의 개별 용융 온도를 갖는다. 다른 에틸렌 비스아미드에는 라우르산, 팔미트산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 올레스테아르산, 미리스트산 및 운데칼린산으로부터 형성된 비스아미드가 포함된다. 또 다른 적합한 아미드 왁스는 N-(2-하이드록시에틸)12-하이드록시스테아르아미드 및 N,N'-(에틸렌 비스)12-하이드록시스테아르아미드이다.
한 양상에서, 본 발명의 폴리에스터 중합체 조성물은 많은 통상적으로 사용되는 윤활제 및 이형제를 미함유하도록 제형화될 수 있다. 예컨대, 중합체 조성물은 특정 지방산 에스터, 특히 상대적으로 긴 탄소 쇄를 갖는 지방산 에스터를 미함유하도록 제형화될 수 있다. 예컨대, 한 특정 양태에서, 본 개시내용의 조성물에는 몬탄산으로부터 유도된 임의의 지방산 에스터, 예컨대, 폴리올과 조합된 몬탄산의 에스터를 미함유한다. 예컨대, 조성물은 몬탄산 에스터와 몬칼슘 카보네이트의 혼합물을 미함유할 수 있다.
하나 이상의 윤활제는 중합체 조성물 중에 일반적으로 약 0.05 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 0.1 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 0.2 중량% 초과의 양, 예컨대 약 0.25 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 윤활제는 일반적으로 약 2 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 1.8 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 0.9 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 발명의 중합체 조성물은 다양한 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 예컨대, 중합체 조성물에 혼입된 다양한 첨가제 및 기타 성분은 하나 이상의 이점을 제공하는 동시에 의료 응용 및 식품 서비스 관련 응용에 사용하기에 적합한 조성물을 유지할 수 있다. 결과적으로, 첨가제는 중합체 조성물의 접착 특성을 방해하지 않는 의료용 첨가제일 수 있다.
특정 적용에서, 일부 첨가제는 본 개시의 중합체 조성물에 사용하기 위해 의도적으로 회피된다. 예컨대, 중합체 조성물에는 임의적으로 과거에 일반적으로 사용되었던 특정 항산화제를 미함유할 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 본 개시내용의 폴리에스터 중합체 조성물은 장애 페놀성 항산화제를 미함유하거나 그러한 항산화제를 매우 제한된 양으로 함유한다. 예컨대, 중합체 조성물은 장애 페놀성 항산화제를 약 0.1 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 0.05 중량% 미만의 양, 예컨대, 약 0.03 중량% 미만의 양, 예컨대 약 0 중량%의 양으로 함유하도록 제형화될 수 있다.
이러한 페놀성 항산화제의 예에는 칼슘 비스(에틸 3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤질포스포네이트)(Irganox® 1425); 테레프탈산, 1,4-디티오-,S,S-비스(4-tert-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸벤질) 에스터(Cyanox® 1729); 트리에틸렌 글리콜 비스(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸하이드로신나메이트); 헥사메틸렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox® 259); 1,2-비스(3,5,디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나모일)하이드라지드(Irganox® 1024); 4,4'-디-tert-옥틸디페나민(Naugalube® 438R), 포스폰산, (3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤질)-디옥타데실 에스터(Irganox® 1093), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3',5'-디-tert-부틸-4' 하이드록시벤질)벤젠(Irganox® 1330), 2,4-비스(옥틸티오)-6-(4-하이드록시-3,5-디-tert-부틸아닐리노)-1,3,5-트리아진(Irganox® 565), 이소옥틸 3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(Irganox® 1135), 옥타데실 3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(Irganox® 1076), 3,7-비스(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-10H-페노티아진(Irganox® LO 3), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀)모노아크릴레이트(Irganox® 3052), 2-tert-부틸-6-[1-(3-tert-부틸-2-하이드록시-5-메틸페닐)에틸 ]-4-메틸페닐 아크릴레이트(Sumilizer® TM 4039), 2-[1-(2-하이드록시-3,5-디-tert-펜틸페닐)에틸]-4,6-디-tert-펜틸페닐 아크릴레이트(Sumilizer® GS), 1,3-디하이드로-2H-벤즈이미다졸(Sumilizer® MB); 2-메틸-4,6-비스[(옥틸티오)메틸]페놀(Irganox® 1520); N,N'-트리메틸렌비스-[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피온아미드)(Irganox® 1019); 4-n-옥타데실옥시-2,6-디페닐페놀(Irganox® 1063); 2,2'-에틸리덴비스[4,6-디-tert-부틸페놀](Irganox® 129); N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신남아미드)(Irganox® 1098); 디에틸 (3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤실)포스포네이트)(Irganox® 1222); 4,4'-디-tert-옥틸디페닐아민(Irganox® 5057); N-페닐-1-나프탈렌아민(Irganox® L 05); 트리스[2-tert-부틸-4-(3-tert-부틸-4-하이드록시-6-메틸페닐티오)-5-메틸 페닐]포스파이트(Hostanox® OSP 1); 아연 디노니디티오카바메이트(Hostanox® VP-ZNCS 1); 3,9-비스[1,1-디메틸-2-[(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸(수밀라이저) ® AG80); 펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트](Irganox® 1010); 에틸렌-비스(옥시에틸렌)비스[3-(5-tert-부틸-4-하이드록시-m-톨릴)-프로피오네이트(Irganox® 245); 3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시톨루엔(Lowinox BHT, Chemtura) 등이 포함된다.
장애 페놀성 항산화제의 사용을 감소시키거나 제거하는 것이 폴리에스터 조성물로부터 제조된 몰딩된 물품과 엘라스토머성 물질, 특히 코폴리에스터 엘라스토머로부터 형성된 엘라스토머성 물질 사이의 결합 강도가 실제로 증가한다는 것이 예상치 않게 발견되었다. 알려지지 않았지만, 장애 페놀성 항산화제가 몰딩된 물품과 엘라스토머성 물질 사이의 경계 층에서 에스터 상호교환을 방지할 수 있는 것으로 여겨진다.
페놀성 항산화제를 미함유하는 것 외에도, 본 발명의 중합체 조성물은 또한 이포스페이트 안정화제를 미함유하도록 제형화될 수 있다.
폴리에스터 조성물에 포함될 수 있는 안정화제의 한 유형은 장애 아민 광 안정화제("HALS")이다. 적합한 HALS 화합물은 치환된 피페리딘, 예컨대, 알킬-치환 피페리딜, 피페리딘일, 피페라진온, 알콕시피페리딘일 화합물 등으로부터 유래될 수 있다. 예컨대, 장애 아민은 2,2,6,6-테트라알킬피페리딘일로부터 유도될 수 있다. 그것이 유래된 화합물에 관계없이, 장애 아민은 전형적으로 약 1,000 이상, 일부 양태에서는 약 1000 내지 약 20,000, 일부 양태에서는 약 1500 내지 약 15,000, 일부 양태에서는 약 2,000 내지 약 5,000의 수평균 분자량을 갖는 올리고머성 또는 중합체성 화합물이다. 이러한 화합물은 전형적으로 중합체 반복 단위당 하나 이상(예컨대, 1 내지 4개)의 2,2,6,6-테트라알킬피페리딘일 기를 함유한다.
이론에 의해 제한하려는 의도 없이, 고분자량 장애 아민은 상대적으로 열에 안정하여 압출 조건을 거친 후에도 광 분해를 억제할 수 있는 것으로 여겨진다. 특히 적합한 고분자량 장애 아민 중 하나는 하기와 같은 일반 구조를 갖는다:
상기 식에서, p는 4 내지 30이고, 일부 양태에서는 4 내지 20이고, 일부 양태에서는 4 내지 10이다. 상기 올리고머 화합물은 명칭 Hostavin® N30으로 Clariant로부터 시판되고 있으며 1,200의 수평균 분자량을 갖는다.
또 다른 적합한 고분자량 장애 아민은 하기 구조를 갖는다:
상기 식에서, n은 1 내지 4이고, R30은 독립적으로 수소 또는 CH3이다. 이러한 올리고머 화합물은 ADK STAB® LA-63(R30은 CH3임) 및 ADK STAB® LA-68(R30은 수소임)이라는 명칭으로 Adeka Palmarole SAS(Adeka Corp.와 Palmarole Group 간의 합작 회사)에서 시판된다.
적합한 고분자량 장애 아민의 다른 예에는, 예컨대, N-(2-하이드록시에틸)-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디놀 및 숙신산의 올리고머(Ciba Specialty Chemicals의 Tinuvin® 622, MW=4000); 시아누르산과 N,N-디(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-헥사메틸렌 디아민의 올리고머; 폴리((6-모르폴린-S-트리아진-2,4-디일)(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일)-이미노헥사메틸렌-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일)-이미노)(Cytec의 Cyasorb® UV 3346, MW=1600); 폴리메틸프로필-3-옥시-[4(2,2,6,6-테트라메틸)-피페리딘일실록산(Great Lakes Chemical의 Uvasil® 299, MW=1100 내지 2500); α-메틸스티렌-N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일)말레이미드와 N-스테아릴 말레이미드의 공중합체; 1,2,3,4-부탄테트라카복실산을 가진 2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸-3,9-디에탄올 테트라메틸-중합체 등이 포함된다. 또 다른 적합한 고분자량 장애 아민은 US 5,679,733(Malik, et al.) 및 US 6,414,155(Sassi, et al.)에 기재되어 있고. 이는 모든 목적을 위해 전체 내용이 본원에 참고로 인용된다.
고분자량 장애 아민에 더하여, 저분자량 장애 아민도 또한 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 장애 아민은 일반적으로 성질상 단량체성이며 약 1,000 이하, 일부 양태에서는 약 155 내지 약 800, 일부 양태에서는 약 300 내지 약 800의 분자량을 갖는다.
이러한 저분자량 장애 아민의 구체적인 양태는, 예컨대, 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트(Ciba Specialty Chemicals의 Tinuvin® 770, MW=481); 비스-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘일)-(3,5-디tert-부틸-4-하이드록시벤질)부틸-프로판 디오에이트; 비스-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘일)세바케이트; 8-아세틸-3-도데실-7,7,9,9-테트라메틸-1,3,8-트리아자스피로-(4,5)-데칸-2,4-디온, 부탄디오산-비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일) 에스터; 테트라키스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-1,2,3,4-부탄 테트라카복실레이트; 7-옥사-3,20-디아자디스피로(5.1.11.2) 헤네이코산-20-프로판산, 2,2,4,4-테트라메틸-21-옥소, 도데실 에스터; N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일)-N'-아미노-옥사미드; o-t-아밀-o-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘일)-모노페록시-카보네이트; β-알라닌, N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일), 도데실에스터; 에탄디아미드, N-(1-아세틸-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘일)-N'-도데실; 3-도데실-1-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일)-피롤리딘-2,5-디온; 3-도데실-1-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘일)-피롤리딘-2,5-디온; 3-도데실-1-(1-아세틸,2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일)-피롤리딘-2,5-디온(Clariant의 Sanduvar® 3058, MW=448.7); 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘; 1-[2-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐프로피오닐옥시)에틸]-4-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시실페닐 프로피오닐옥시)-2,2,6,6-테트라메틸-피페리딘; 2-메틸-2-(2",2",6",6"-테트라메틸-4"-피페리딘일아미노)-N-(2',2',6',6'-테트라-메틸-4'-피페리딘일)프로피오닐아미드; 1,2-비스-(3,3,5,5-테트라메틸-2-옥소-피페라진일)에탄; 4-올레오일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘; 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 적합한 저분자량 장애 아민은 US 5,679,733(Malik, et al.)에 기재되어 있다.
장애 아민은 원하는 특성을 달성하기 위해 단독으로 또는 임의의 양으로 조합하여 사용될 수 있지만, 일반적으로 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 4 중량%를 구성한다.
벤조트리아졸 또는 벤조펜논과 같은 UV 흡수제는 자외선 에너지를 흡수하기 위해 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 벤조트리아졸에는, 예컨대, 2-(2-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 예컨대 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸; 2-(2-하이드록시-5-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸(Cytec의 Cyasorb® UV 5411); 2-(2-하이드록시-3,5-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸; 2-(2-하이드록시-3-tert-부틸-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸; 2-(2-하이드록시-3,5-디쿠밀페닐)벤조트리아졸; 2,2'-메틸렌비스(4-tert-옥틸-6-벤조트리아졸일페놀); 2-(2-하이드록시-3-tert-부틸-5-카복시페닐)벤조트리아졸의 폴리에틸렌 글리콜 에스터; 2-[2-하이드록시-3-(2-아크릴로일옥시에틸)-5-메틸페닐]-벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-3-(2-메타크릴로일옥시에틸)-5-tert-부틸페닐]벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-3-(2-메타크릴로일옥시에틸)-5-tert-옥틸페닐]벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-3-(2-메타크릴로일옥시에틸)-5-tert-부틸페닐]-5-클로로벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-5-(2-메타크릴로일옥시에틸)페닐]벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-3-tert-부틸-5-(2-메타크릴로일옥시에틸)페닐]벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-3-tert-아밀-5-(2-메타크릴로일옥시에틸)페닐]벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-3-tert-부틸-5-(3-메타크릴로일옥시프로필)페닐]-5-클로로벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-4-(2-메타크릴로일옥시메틸)페닐]벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-4-(3-메타크릴로일옥시-2-하이드록시프로필)페닐]벤조트리아졸; 2-[2-하이드록시-4-(3-메타크릴로일옥시프로필)페닐]벤조트리아졸; 및 이들의 조합이 포함될 수 있다.
예시적인 벤조페논 광 안정화제는 마찬가지로 2-하이드록시-4-도데실옥시벤조페논; 2,4-디하이드록시벤조페논; 2-(4-벤조일-3-하이드록시페녹시)에틸 아크릴레이트(Cytec의 Cyasorb® UV 209); 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시)벤조페논(Cytec의 Cyasorb® 531); 2,2'-디하이드록시-4-(옥틸옥시)벤조페논(Cytec의 Cyasorb® UV 314); 헥사데실-3,5-비스-tert-부틸-4-하이드록시벤조에이트(Cytec의 Cyasorb® UV 2908); 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페놀레이토)-n-부틸아민 니켈(II)(Cytec의 Cyasorb® UV 1084); 3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤조산, (2,4-디-tert-부틸페닐)에스터(Cytec의 Cyasorb® 712); 4,4'-디메톡시-2,2'-디하이드록시벤조페논(Cytec의 Cyasorb® UV 12); 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
사용될 때, UV 흡수제는 전체 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 4 중량%를 구성할 수 있다.
중합체 조성물이 형성된 후, 이는 다양한 용도에 사용하기 위한 성형된 부품으로 몰딩될 수 있다. 예컨대, 성형된 부품은 건조되고 예열된 플라스틱 과립이 금형에 주입되는 사출 몰딩 공정을 사용하여 몰딩될 수 있다. 사출 몰딩 물품에 추가로, 본 발명의 중합체 조성물은 임의의 적합한 몰딩 공정을 통해 공급되어 몰딩 물품을 생성할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 몰딩 공정에는 압출, 블로우 몰딩, 써모포밍 등이 포함된다.
본 발명의 폴리에스터 중합체 조성물로부터 중합체 성분이 형성된 후, 중합체 성분에 결합된 엘라스토머성 성분을 생성하기 위해 엘라스토머성 물질이 성분의 표면에 적용된다. 중합체 성분에 적용되는 엘라스토머성 물질은 주로 임의의 적합한 엘라스토머성 중합체로부터 제조될 수 있다. 하나 이상의 엘라스토머성 중합체는 약 80 중량% 초과의 양, 예컨대, 약 90 중량% 초과의 양으로 코팅에 함유될 수 있다. 엘라스토머성 물질은 임의의 적합한 엘라스토머성 중합체로부터 제조될 수 있다. 코팅을 생성하는데 사용될 수 있는 탄성 중합체에는 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머, 실리콘 엘라스토머 등이 포함된다.
한 양태에서, 엘라스토머성 성분은 코폴리에스터 엘라스토머로부터 형성된다. 예컨대, 한 양태에서, 엘라스토머성 물질은 분절화된 열가소성 코폴리에스터를 함유할 수 있다. 예컨대, 열가소성 폴리에스터 엘라스토머는 다중블록 공중합체를 포함할 수 있다. 유용한 분절화된 열가소성 코폴리에스터 엘라스토머는 에스터 연결을 통해 머리에서 꼬리로 연결된 다수의 반복되는 장쇄 에스터 단위 및 단쇄 에스터 단위를 포함한다. 장쇄 단위는 하기 화학식으로 나타낼 수 있고:
,
단쇄 단위는 하기 화학식으로 나타낼 수 있다:
상기 식에서, G는 약 600 내지 6,000 범위의 수평균 분자량 및 약 55
Figure pct00005
미만의 융점을 갖는 장쇄 중합체성 글리콜로부터 말단 하이드록실 기를 제거한 후 남은 2가 라디칼이고, R은 탄화수소이다 분자량 약 300 미만의 디카복실산에서 카복실기를 제거한 후 남은 라디칼이고, D는 약 250 미만의 분자량을 갖는 저분자량 디올로부터 하이드록실 기를 제거한 후 남은 2가 라디칼이다.
코폴리에터에스터 내의 단쇄 에스터 단위는 코폴리에터에스터 중량의 약 15 내지 95%를 제공하고, 코폴리에터에스터 내의 단쇄 에스터 단위의 약 50 내지 100%는 동일하다.
"장쇄 에스터 단위"라는 용어는 장쇄 글리콜과 디카복실산의 반응 생성물을 의미한다. 장쇄 글리콜은 말단(또는 가능한 근접(nearly) 말단) 하이드록시 기, 약 600 이상, 예컨대, 약 600 내지 6,000의 분자량, 약 55℃ 미만의 융점 및 약 2.0 이상의 산소에 대한 탄소의 비를 갖는 중합체성 글리콜이다. 장쇄 글리콜은 일반적으로 폴리(알킬렌 옥사이드) 글리콜 또는 폴리(알킬렌 옥사이드) 디카복실산의 글리콜 에스터이다. 경우에 따라, 화합물과 글리콜(들) 또는 디카복실산(들)의 중합을 방해하지 않는 임의의 치환기가 존재할 수 있다. 반응하여 코폴리에스터를 형성하는 장쇄 글리콜의 하이드록시 작용기는 가능한 한의 말단기일 수 있다. 말단 하이드록시 기는 쇄와는 상이한 말단 캡핑(capping) 글리콜 단위, 즉, 폴리(프로필렌 옥사이드 글리콜) 상의 에틸렌 옥사이드 말단 기에 배치될 수 있다.
"단쇄 에스터 단위"라는 용어는 약 550 미만의 분자량을 갖는 저분자량 화합물 또는 중합체 쇄 단위를 의미한다. 이는 저분자량 디올(약 250 미만)을 디카복실산과 반응시켜 제조된다.
디카복실산은 디카복실산의 축합 중합 등가물, 즉, 이들의 에스터 또는 산 염화물 및 무수물과 같은 에스터 형성 유도체, 또는 글리콜과의 중합 반응에서 디카복실산과 실질적으로 유사하게 거동하는 다른 유도체를 포함할 수 있다.
엘라스토머용 디카복실산 단량체는 약 300 미만의 분자량을 갖는다. 이는 방향족, 지방족 또는 지환족일 수 있다. 디카복실산은 중합 반응을 방해하지 않는 임의의 치환기 또는 이들의 조합을 함유할 수 있다. 대표적인 디카복실산에는 테레프탈산 및 이소프탈산, 바이벤조산, 벤젠 핵을 갖는 치환된 디카복시 화합물, 예컨대 비스(p-카복시페닐) 메탄, p-옥시-(p-카복시페닐) 벤조산, 에틸렌-비스(p-옥시벤조산), 1,5-나프탈렌 디카복실산, 2,6-나프탈렌 디카복실산, 2,7-나프탈렌 디카복실산, 페난트랄렌 디카복실산, 안트랄렌 디카복실산, 4,4'-설포닐 디벤조산 등 및 C1-C10 알킬 및 이들의 기타 고리 치환 유도체, 예컨대 할로, 알콕시 또는 아릴 유도체가 포함된다. 하이드록시산, p(β-하이드록시에톡시) 벤조산 또한 존재하는 경우 방향족 디카복실산을 제공하도록 사용될 수 있다.
대표적인 지방족 및 지환족산은 세바스산, 1,3- 또는 1,4-사이클로헥산 디카복실산, 아디프산, 글루타르산, 숙신산, 탄산, 옥살산, 이타콘산, 아젤라산, 디에틸말론산, 푸마르산, 시트라콘산, 알릴말로네이트산, 4-사이클로헥센-1,2-디카복실산, 피멜산, 수베르산, 2,5-디에틸아디프산, 2-에틸수베르산, 2,2,3,3-테트라메틸숙신산, 사이클로펜탄 디카복실산, 데카하이드로-1,5-(또는 2,6-)나프틸렌 디카복실산, 4,4'-비사이클로헥실 디카복실산, 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 카복실산), 3,4-퓨란 디카복실레이트, 및 1,1-사이클로부탄 디카복실레이트이다.
디카복실산은 약 300 미만의 분자량을 가질 수 있다. 한 양태에서, 테레프탈산 및 이소프탈산과 같은 페닐렌 디카복실산이 사용된다.
반응하여 코폴리에스터의 단쇄 에스터 단위를 형성하는 저분자량(약 250 미만) 디올 중에는 비환형, 지환형 및 방향족 디하이드록시 화합물이 포함된다. 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 2,2-디메틸트리메틸렌, 헥사메틸렌 및 데카메틸렌 글리콜, 디하이드록시 사이클로헥산, 사이클로헥산 디메탄올, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 1,5-디하이드록시 나프탈렌 등과 같은 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 디올이 포함된다. 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유는 지방족 디올도 포함된다. 사용될 수 있는 비스페놀 중에는 비스(p-하이드록시) 디페닐, 비스(p-하이드록시페닐) 메탄 및 비스(p-하이드록시페닐) 프로판이 포함된다. 디올의 등가 에스터 형성 유도체도 유용하다(예컨대, 에틸렌 글리콜 대신 에틸렌 옥사이드 또는 에틸렌 카보네이트가 사용될 수 있음). 저분자량 디올은 또한 이러한 등가의 에스터 형성 유도체를 포함한다.
중합체 제조에 사용될 수 있는 장쇄 글리콜에는 폴리(알킬렌 옥사이드) 글리콜, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(1,2- 및 1,3-프로필렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(펜타메틸렌 옥사이트) 글리콜, 폴리(헥사메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(헵타메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(옥타메틸렌 옥사이드) 글리콜, 폴리(노나메틸렌 옥사이드) 글리콜 및 폴리(1,2-부틸렌 옥사이드) 글리콜; 에틸렌 옥사이드와 1,2-프로필렌 옥사이드의 랜덤 및 블록 공중합체, 및 포름알데히드를 펜타메틸렌 글리콜과 같은 글리콜 또는 테트라메틸렌과 펜타메틸렌 글리콜의 혼합물과 같은 글리콜의 혼합물과 반응시켜 제조된 폴리-포르말이 있다.
또한, 폴리테트라메틸렌 옥사이드 HOOCCH2(OCH2CH2CH2CH2)xOCH2COOH IV로부터 유도된 것과 같은 폴리(알킬렌 옥사이드)의 디카복시메틸산을 사용하여 장쇄 글리콜이 동일반응계(in situ) 형성될 수 있다. 폴리티오에터 글리콜 및 폴리에스터 글리콜 또한 유용한 제품을 제공한다. 폴리에스터 글리콜을 사용함에 있어서, 일반적으로 용융 중합 동안 상호교환 경향을 제어하기 위해 주의를 기울여야 하지만 특정 입체 장애 폴리에스터(예컨대, 폴리(2,2-디메틸-1,3-프로필렌 아디페이트), 폴리(2,2-디메틸-1,3-프로필렌/2-메틸-2-에틸-1,3-프로필렌 2,5-디메틸테레프탈레이트), 폴리(2,2-디메틸-1,3-프로필렌/2,2-디에틸-1, 3-프로필렌, 1,4 사이클로헥산다이카복실레이트) 및 폴리(1,2-사이클로헥실렌다이메틸렌/2,2-다이메틸-1,3-프로필렌 1,4-사이클로헥산다이카복실레이트)가 일반적인 반응 조건에서 이용될 수 있으며, 기타 반응성이 더 높은 폴리에스터 글리콜은 짧은 체류 시간이 사용되는 경우 사용될 수 있다. 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 글리콜, 이들의 공중합체 및 이들 물질의 포화 수소화 생성물도 만족스러운 장쇄 중합체성 글리콜이다. 또한, 폴리이소부틸렌디엔 공중합체의 산화에 의해 형성된 디카복실산의 글리콜 에스터도 유용한 원료이다.
상기 장쇄 디카복실산(IV)은 산으로서 중합 반응 혼합물에 첨가될 수 있지만, 이는 존재하는 저분자량 디올(들)(항상 과량임)과 반응하여 상응하는 폴리(알킬렌 옥사이드) 에스터 글리콜을 형성한 후, 이는 중합되어 중합체 쇄에 G 단위를 형성하고, 이러한 단 하나의 저분자량 디올(D에 상응함)이 사용될 때 특정 G 단위는 하기와 같은 구조를 갖는다.
하나 이상의 디올이 사용될 때, 중합체 쇄 단위의 각 말단에 서로 다른 디올 캡이 있을 수 있다. 이러한 디카복실산은 존재하는 경우 장쇄 글리콜과도 반응할 수 있으며, 이 경우 D가 장쇄 글리콜의 중합체성 잔기로 대체되는 것을 제외하고는 상기 V와 동일한 화학식을 갖는 물질이 수득된다. 그러나, 저분자량 디올이 상당한 몰 과량으로 존재하기 때문에 이러한 반응이 일어나는 정도는 아주 작다.
단일 저분자량 디올 대신에 이러한 디올의 혼합물이 사용될 수 있다. 단일 장쇄 글리콜 또는 등가물 대신에 이러한 화합물의 혼합물이 사용될 수 있고, 단일 저분자량 디카복실산 또는 이의 등가물 대신에 2개 이상의 혼합물이 본 발명의 조성물에사용될 수 있는 열가소성 코폴리에스터 엘라스토머를 제조하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 화학식 II에서 문자 "G"는 단일 장쇄 글리콜의 잔기 또는 몇몇 상이한 글리콜의 잔기를 나타낼 수 있고, 화학식 III의 문자 D는 하나 또는 몇몇의 저분자량 디올의 잔기를 나타낼 수 있으며 화학식 II 및 III의 문자 R은 하나 또는 몇몇의 디카복실산의 잔기를 나타낼 수 있다. 사이클로헥산 디카복실산의 시스-트랜스 이성질체와 같은 기하 이성질체의 혼합물을 함유하는 지방산이 사용될 때, 상이한 이성질체는 코폴리에스터에서의 동일한 디올을 갖는 상이한 단쇄 에스터 단위를 형성하는 상이한 화합물로서 간주되어야 한다. 코폴리에스터 엘라스토머는 전통적인 에스터 상호교환 반응에 의해 제조될 수 있다.
교호하는(alternating) 장쇄 또는 단쇄 옥시알킬렌 글리콜의 무작위 길이 서열을 갖는 코폴리에터 에스터는 결정화가 가능한 반복적인 고융점 블록과 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 갖는 실질적으로 무정형 블록을 함유할 수 있다. 한 양태에서, 경질 분절은 테트라메틸렌 테레프탈레이트 단위로 구성될 수 있고 연질 분절은 지방족 폴리에터 및 폴리에스터 글리콜로부터 유도될 수 있다. 특히 유리한 점은, 상기 물질은 경질 분절의 부분 결정화에 의해 형성된 미세결정 네트워크의 존재로 인해 표면 온도에서 변형에 저항한다는 것이다. 경질 분절과 연질 분절의 비율이 물질의 특성을 결정한다. 따라서, 열가소성 폴리에스터 엘라스토머의 또 다른 장점은 경질 분절과 연질 분절의 비율을 변경하여 연질 엘라스토머와 경질 엘라스토머성을 제조할 수 있다는 것이다.
특정한 양태에서, 폴리에스터 열가소성 엘라스토머는 하기 화학식을 갖는다: -[4GT]x[BT]y, 상기 식에서, 4G는 부틸렌 글리콜, 예컨대 1,4-부탄 디올이고, B는 폴리(테트라메틸렌 에터 글리콜)이고, T는 테레프탈레이트이고, 이때 x는 약 0.60 내지 약 0.99이고, y는 약 0.01 내지 약 0.40이다.
한 양상에서, 열가소성 폴리에스터 엘라스토머는 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폴리에터 분절 및/또는 디메르디올 분절의 블록 공중합체일 수 있고 하기와 같은 구조를 가질 수 있다:
상기 식에서, a와 b는 정수이고, 2 내지 50,000, 예컨대 약 2 내지 약 10,000으로 변경될 수 있다. 상기 기재된 블록 공중합체에서 경질 분절과 연질 분절 사이의 비율은 엘라스토머의 특성을 변경하기 위해 변경될 수 있다.
한 양상에서, 엘라스토머성 물질은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 분절 및 폴리테트라메틸렌 에터 글리콜 테레프탈레이트 분절을 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 코폴리에스터 엘라스토머를 함유할 수 있다.
한 양상에서, 상기 나타낸 폴리에스터 엘라스토머의 밀도는 약 1.05 g/cm3내지 약 1.15 g/cm3, 예컨대, 약 1.08 g/cm3내지 약 1.2 g/cm3일 수 있다.
한 양상에서, 코폴리에스터 엘라스토머는 약 100 미만, 예컨대, 약 90 미만, 예컨대, 약 80 미만, 예컨대, 약 70 미만, 예컨대, 약 60 미만, 예컨대, 약 60 미만, 예컨대 약 50 미만, 예컨대, 약 40 미만의 쇼어 D 경도를 가질 수 있다. 엘라스토머의 쇼어 D 경도는 일반적으로 약 10 초과, 예컨대, 약 15 초과, 예컨대, 약 20 초과, 예컨대, 약 25 초과일 수 있다.
엘라스토머성 물질은 임의의 적합한 방법 또는 기술을 사용하여 폴리에스터 조성물로부터 제조된 중합체 성분에 적용될 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 엘라스토머성 물질은 중합체 성분의 표면 상에 오버몰딩되어 엘라스토머성 성분을 형성한다. 예컨대, 중합체 성분은 먼저 사출 몰딩될 수 있고, 냉각되기 전에 역시 사출 몰딩 공정을 사용하여 엘라스토머성 물질로 오버몰딩될 수 있다.
본 개시내용에 따라, 접착제 또는 임의의 개재 타이 층을 사용하지 않고도 엘라스토머성 성분과 중합체 성분의 표면 사이에 상당한 결합이 형성된다. 예컨대, 엘라스토머성 물질과 중합체 성분의 표면 사이의 결합 강도는 약 50N 초과, 예컨대, 약 55N 초과, 예컨대, 약 60N 초과, 약 65N, 예컨대, 약 70N 초과, 일반적으로 약 200N 미만이다.
모든 다른 유형의 제품이 본 개시내용에 따라 제조될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따라 제조된 다성분 물품은 다양한 유형의 의료 제품을 제조하기 위한 의료 분야에서 사용하기에 특히 매우 적합하다. 예컨대, 의료 제품은 흡입기, 주사기 등일 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 다성분 중합체 물품은 가스 보조 주입 장치의 밸브 부품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 엘라스토머성 성분은 중합체 성분 상에 밀봉 부재(sealing member)를 형성할 수 있다. 예컨대, 엘라스토머성 성분은 밀봉 링(sealing ring) 또는 O-링 역할을 할 수 있다.
예컨대, 도 2를 참고하면, 본 발명에 따라 제조된 다성분 물품이 도시되어 있다. 물품은 전술한 바와 같은 폴리에스터 조성물로부터 제조된 중합체 성분(14)을 포함한다. 중합체 성분(14)은 고리 형태의 엘라스토머성 성분(16)에 결합된다. 이러한 양태에서, 엘라스토머성 성분(16)은 가스 및 액체와 같은 유체에 대해 밀봉하기 위한 밀봉 부재로서 역할을 한다.
다성분 물품은 모든 다양한 유형의 장치에 혼입될 수 있다. 예컨대, 도 3을 참고하면, 다성분 물품을 혼입할 수 있는 흡입기(30)가 도시되어 있다. 흡입기(30)는 마우스피스(mouthpiece, 34)에 부착된 하우징(housing, 32)을 포함한다. 흡입될 조성물을 함유하는 캐니스터(canister)를 수용하기 위한 플런저(plunger, 36)가 하우징(32)과 작동적으로 연관되어 있다. 도시되지 않았지만, 플런저는 본 발명에 따른 엘라스토머성 성분을 포함할 수 있다. 조성물은 스프레이 또는 분말을 포함할 수 있다.
사용 동안 흡입기(30)는 천식 약제와 같은 약제의 계량된 투여량을 환자에게 투여한다. 천식 약제는 추진제에 현탁 또는 용해될 수 있거나 분말에 함유될 수 있다. 환자가 약제를 흡입하기 위해 흡입기를 작동할 때, 밸브가 개방되어 약제가 마우스피스로부터 배출되게 된다. 본 발명에 따라, 플런저(36) 상의 엘라스토머성 성분은 제어된 양의 조성물을 더 잘 분배하기 위해 하우징에 대한 밀봉을 형성할 수 있다.
도 4를 참고하면, 본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 또 다른 의료 제품이 도시되어 있다. 도 4에서, 의료용 주사기(40)가 예시되어 있다. 의료용 주사기(40)는 플런저(44)와 회합되어 작동하는 하우징(44)을 포함한다. 하우징(42)는 플런저(44)에 상대적으로 미끄러질 수 있다. 의료용 주사기(40)에는 스프링이 로딩(loading)될 수 있다. 의료용 주사기는 일반적으로 환자의 허벅지나 엉덩이에 약물을 주사하기 위한 것이다. 의료용 주사기에는 바늘이 없거나 바늘을 함유할 수 있다. 바늘을 함유할 때, 바늘 끝은 일반적으로 주사 전에 하우징 내에서 보호된다. 반면에 바늘이 없는 주사기는 바늘을 사용하지 않고 피부를 통해 약제를 추진하는 가압 가스 실린더를 포함할 수 있다. 본 개시에 따라, 플런저(44)는 밀봉 부재를 포함할 수 있고 본 발명의 다성분 물품으로부터 제조될 수 있다.
본 개시내용은 하기 실시예를 참고하여 더 잘 이해될 수 있다.
실시예
3개의 상이한 폴리에스터 중합체 조성물을 제형화하고 다양한 물리적 특성에 대해 시험하였다. 또한, 박리 강도를 측정하기 위해 중합체 조성물을 사출 몰딩한 후, 코폴리에스터 엘라스토머 스트립에 의해 오버몰딩하였다.
보다 구체적으로, 하기 중합체 조성물을 제형화하였다.
성분 샘플 번호 1 샘플 번호 2 샘플 번호 3
폴리부틸렌 테레프탈레이트(38 cm3/10분) 59.35
폴리부틸렌 테레프탈레이트(62 cm3/10분) 59.55 49.40
폴리에틸렌 테레프탈레이트(IV 0.76 dl/g) 20.00 20.00 30.00
유리 섬유 20.00 20.00 20.00
활석-조핵제 0.15 0.15 0.30
펜타에리트리톨 테트라키스[3-[3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐]프로피오네이트 항산화제 0.08
비스-(2,4-디-tert-부틸-페놀) 펜타에리트리톨 디포스파이트 안정화제 0.17
몬탄산의 에스터 0.25
에틸렌 비스스테아르아미드 0.30 0.30
상기 중합체 조성물에 대해 다양한 물리적 특성을 시험하고, 하기 결과를 얻었다.
시험 단위 방법 샘플 번호 1 샘플 번호 2 샘플 번호 3
MVR cm3/10분 265C, 2.16kg 19 22 21
인장 탄성률 MPa ISO527-2/1A 7470 7720 7740
파단 인장 강도, 5 mm/분 MPa ISO527-2/1A 132 134 138
파단 신율, 5 mm/분 % ISO527-2/1A 3.4 2.7 2.8
샤르피 노치 충격 강도 23C KJ/m2 ISO179/1eU 41 40 42
샤르피 노치 충격 강도 23C KJ/m2 ISO179/1eA 8 8 8
상기 기재된 중합체 조성물을 사출 몰딩한 후 코폴리에스터 엘라스토머로부터 제조된 스트립에 의해 오버몰딩하였다. 시험 표본은 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 중합체 성분(10)은 엘라스토머성 스트립(12)에 부착된다. 탄성 스트립은 폭은 29.3 mm의 폭을 가졌다.
박리 속도는 100㎜/분이었다. 클램프(clamp)를 갖는 Zwick Telfort 인장 시스템을 사용하여 박리 시험을 수행하였다. 박리 시험은 ISO 4578/DIN EN 1464에 따라 수행하였다.
각각의 폴리에스터 중합체 조성물에 대해, 2개의 상이한 코폴리에스터 엘라스토머를 폴리에스터 중합체 성분에 결합시키고 박리 강도에 대해 시험하였다. 사용된 코폴리에스터 엘라스토머는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 분절과 디메르디올 분절을 포함하는 블록 공중합체였다. 제1 엘라스토머는 25의 쇼어 D 경도를 갖는 한편, 제2 코폴리에스터 엘라스토머는 35의 쇼어 D 경도를 가졌다. 하기 결과를 얻었다.
샘플 번호 1 샘플 번호 2 샘플 번호 3
25의 쇼어 D 경도를 갖는 코폴리에스터 엘라스토머
박리력 N 43.2 130.3 272
연질 성분 폭 mm 29.3 29.3 29.3
껍질 강도 N/mm 1.48 4.45 9.32
35의 쇼어 D 경도를 갖는 코폴리에스터 엘라스토머
박리력 N 31.5 79.6 146
연질 성분 폭 mm 29.3 29.3 29.3
껍질 강도 N/mm 1.08 2.72 4.98
상기 제시된 바와 같이, 샘플 2 및 3번은 샘플 1번에 비해 월등히 우수한 박리강도를 나타냈다.
본 발명에 대한 상기 변형 및 변경은 첨부된 청구범위에 더욱 구체적으로 기재되어 있는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남 없이 당업자에 의해 실시될 수 있다. 또한, 다양한 양태의 양상은 전체적으로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 당업자는 전술한 설명이 단지 예일 뿐이며, 첨부된 청구범위에 추가로 설명된 바와 같이 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 이해할 것이다.

Claims (23)

  1. 향상된 접착력을 갖는 폴리에스터 조성물로서, 제1 폴리에스터 중합체와 제2 폴리에스터 중합체의 혼합물을 포함하는 중합체 조성물을 포함하고, 상기 제1 폴리에스터 중합체가 상기 제2 폴리에스터 중합체와 상이한 결정화 속도를 갖고, 상기 폴리에스터 조성물이 강화 섬유(reinforcing fiber) 및 조핵제(nucleating agent)를 추가로 포함하고, 상기 강화 섬유가 중합체 조성물 중에 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하고, 상기 중합체 조성물이 장애 페놀성 항산화제를 미함유하는, 폴리에스터 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    중합체 조성물이 윤활제를 추가로 포함하는, 폴리에스터 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    윤활제가 에틸렌 비스스테아르아미드를 포함하는, 폴리에스터 조성물.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    윤활제가 중합체 조성물 중에 약 0.05 중량% 내지 약 1.8 중량%의 양으로 존재하는, 폴리에스터 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 폴리에스터 중합체가 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함하는, 폴리에스터 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 폴리에스터 중합체가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함하는, 폴리에스터 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 폴리에스터 중합체가 조성물 중에 약 30 중량% 내지 약 75 중량%, 예컨대, 약 40 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재하고, 제2 폴리에스터 중합체가 중합체 조성물 중에 약 12 중량% 내지 약 40 중량%, 예컨대, 약 18 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 존재하는, 폴리에스터 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    강화 섬유가 유리 섬유를 포함하는, 폴리에스터 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    강화 섬유가 중합체 조성물 중에 약 7 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하는, 폴리에스터 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합체 조성물이 디포스파이트 안정화제를 미함유하는, 폴리에스터 조성물.
  11. 제1 폴리에스터 중합체와 제2 폴리에스터 중합체의 혼합물을 포함하는 중합체 성분으로서, 상기 제1 폴리에스터 중합체가 상기 제2 폴리에스터 중합체와 상이한 결정화 속도를 갖고, 상기 중합체 성분이 강화 섬유 및 조핵제를 추가로 포함하고, 상기 강화 섬유가 상기 중합체 성분 중에 약 7 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하고, 상기 중합체 성분이 장애 페놀성 항산화제를 미함유하는, 중합체 성분; 및
    상기 중합체 성분의 표면에 직접 적용되며 엘라스토머성 중합체를 포함하는 엘라스토머성 성분(elastomeric component)
    을 포함하는 다성분 중합체 물품.
  12. 제11항에 있어서,
    엘라스토머성 중합체가 코폴리에스터를 포함하는, 다성분 중합체 물품.
  13. 제11항에 있어서,
    엘라스토머성 중합체가, 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폴리에터 또는 디메르디올 분절의 블록 공중합체를 포함하는 열가소성 코폴리에스터 엘라스토머를 포함하는, 다성분 중합체 물품.
  14. 제11항에 있어서,
    엘라스토머성 중합체가, 열가소성 에스터 에터 엘라스토머를 포함하는 열가소성 코폴리에스터 엘라스토머를 포함하는, 다성분 중합체 물품.
  15. 제11항에 있어서,
    엘라스토머성 중합체가 열가소성 코폴리에스터 엘라스토머를 포함하고, 상기 코폴리에스터 엘라스토머가 엘라스토머성 물질 중에 약 70 중량% 초과의 양으로 존재하는, 다성분 중합체 물품.
  16. 제11항에 있어서,
    중합체 성분 및 엘라스토머성 물질이 약 50N 초과, 예컨대, 약 70N 초과의 박리력(peeling force)을 나타내는, 다성분 중합체 물품.
  17. 제11항에 있어서,
    제1 폴리에스터 중합체가 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함하는, 다성분 중합체 물품.
  18. 제17항에 있어서,
    제2 폴리에스터 중합체가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체를 포함하는, 다성분 중합체 물품.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체가 약 40 g/10분 초과 약 120 g/10분 미만의 용융 유속을 갖는, 다성분 중합체 물품.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체가 중합체 성분 중에 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 존재하고, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체가 중합체 성분 중에 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 존재하는, 다성분 중합체 물품.
  21. 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    다성분 중합체 물품이 의료용 장치를 포함하는, 다성분 중합체 물품.
  22. 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    의료용 흡입기 또는 의료용 주사기를 포함하는, 다성분 중합체 물품.
  23. 제11항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    엘라스토머성 성분이 중합체 성분 상에 밀봉 부재(sealing member)를 형성하는, 다성분 중합체 물품.
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