KR102753285B1 - 높은 생물-기반 함량을 갖는 오버몰딩 열가소성 엘라스토머 화합물 - Google Patents

높은 생물-기반 함량을 갖는 오버몰딩 열가소성 엘라스토머 화합물 Download PDF

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Abstract

열가소성 엘라스토머 화합물은 (a) 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체, (b) 적어도 약 45%의 생물-기반 함량을 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머, (c) 적어도 약 95%의 생물-기반 함량을 갖는 폴리올레핀, (d) 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합체와 같은 2차 스티렌계 블록 공중합체 및 (e) 가소제를 포함한다. 열가소성 엘라스토머 화합물은 적어도 약 40%의 생물-기반 함량을 갖는다. 추가로, 열가소성 엘라스토머 화합물은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 및 폴리카르보네이트 중 적어도 하나에 대한 90°박리 시험에 따라 적어도 약 10 pli의 접착력을 갖는다. 열가소성 엘라스토머 화합물은 오버몰딩된 열가소성 물품을 제조하는데 특히 유용할 수 있다.

Description

높은 생물-기반 함량을 갖는 오버몰딩 열가소성 엘라스토머 화합물
우선권 주장
[0001] 본 출원은 2018년 11월 16일에 출원되고 대리인 문서 번호 12018033을 포함하는 미국 가특허 출원 일련 번호 62/768,394에 대한 우선권을 주장하며, 이는 참조로 포함된다.
발명의 분야
[0002] 본 발명은 비교적 높은 생물-기반 함량을 갖고 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 및/또는 폴리카르보네이트로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 우수한 접착력으로 오버몰딩될 수 있는 열가소성 엘라스토머 화합물에 관한 것이다.
발명의 배경
[0003] 다양한 시장 및 제품 응용 분야에서 오버몰딩된 열가소성 물품에 대한 수요가 존재한다. 비제한적인 예는 소비재, 전자제품 및 부속품, 자동차 및 운송, 건강 관리 및 의료를 포함한다. 종종, 오버몰딩은 "그립성(grip-ability)" 또는 "소프트 터치(soft touch)" 또는 "실크 느낌(silky feel)"과 같은 개선된 촉각 특성을 갖는 제품 또는 부품을 제공하기 위해 사용된다. 점점 더, 오버몰딩은 진동 감쇠 또는 충격 보호와 같은 개선된 기능을 가진 제품 또는 부품을 제공하는 데에도 사용된다.
[0004] 일반적으로, 오버몰딩은 열가소성 엘라스토머와 같은 하나의 재료(오버몰드 재료)가 단단한 열가소성 수지와 같은 제2 재료(기재 재료) 상에 몰딩되어 단일 제품 또는 부품을 제공하는 사출 성형 공정이다. 오버몰드 재료 및 기재 재료가 적절히 선택되면, 오버몰드 재료는 프라이머 또는 접착제 없이도 기재 재료와 강한 접합을 형성한다.
[0005] 오버몰드 재료로 사용될 수 있는 열가소성 엘라스토머는 열가소성이면서도 탄성을 나타내는 중합체 재료이다. 일반적으로 사용되는 열가소성 엘라스토머(TPE)는 2개의 스티렌계 경질 말단 블록 및 올레핀계 연질 중간 블록으로 구성될 수 있는 스티렌계 블록 공중합체(SBC)를 포함한다. 예는 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체를 포함한다. 그러한 통상적인 TPE 재료는 다양한 적용을 위한 오버몰드 재료로서 유용하지만, 석유-기반 자원으로부터 유래된다.
[0006] 보다 최근에, 특정 시장 및 제품 적용에 바람직할 수 있는 생물-기반 TPE 재료가 상업적으로 이용 가능하게 되었다. 비제한적인 예는 Kuraray의 SEPTON 브랜드의 "BIO-series" 시리즈로 입수 가능한 수소화된 파르네센-스티렌 블록 공중합체(HFSC) 및 DuPont의 HYTREL 브랜드의 "RS" 시리즈 하의 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(bio-COPE)를 포함한다.
[0007] 그러나, 불리하게도, HFSC 또는 bio-COPE를 포함하는 열가소성 엘라스토머 화합물은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 및/또는 폴리카르보네이트로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 오버몰딩될 때 부착되지 않는다.
발명의 개요
[0008] 결과적으로, 생물-기반 재료를 포함하고 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 및/또는 폴리카르보네이트로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 우수한 접착력으로 오버몰딩될 수 있는 열가소성 엘라스토머 화합물에 대한 요구가 존재한다.
[0009] 전술한 요구는 개시된 발명의 하나 이상의 양태에 의해 충족된다.
[00010] 본 발명의 양태에 따르면, 비록 HFSC 또는 bio-COPE를 포함하지만 HFSC 및 bio-COPE 둘 모두를 포함하는 것은 아닌 열가소성 엘라스토머 화합물이 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(PC/ABS) 및/또는 폴리카르보네이트(PC)로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 오버몰딩될 때 부착되지 않을지라도, 본원에 개시된 바와 같은 조합으로 HFSC 및 bio-COPE를 포함하는 열가소성 엘라스토머 화합물은 ABS, PC/ABS 및/또는 PC로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 우수한 접착력으로 오버몰딩될 수 있다.
[00011] 본 발명의 한 양태는 (a) 수소화된 파르네센-스티렌 블록 공중합체(HFSC), (b) 적어도 약 45%의 생물-기반 함량을 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머, (c) 적어도 약 95%의 생물-기반 함량을 갖는 폴리올레핀, (d) 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합체와 같은 2차 스티렌계 블록 공중합체, 및 (e) 가소제를 포함하는 열가소성 엘라스토머 화합물이다. 열가소성 엘라스토머 화합물은 적어도 약 40%의 생물-기반 함량을 갖는다. 추가로, 열가소성 엘라스토머 화합물은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(PC/ABS) 및 폴리카르보네이트(PC) 중 적어도 하나에 대한 90°박리 시험에 따라 적어도 약 10 pli의 접착력을 갖는다.
[00012] 본 발명의 또 다른 양태는 본원에 기재된 열가소성 엘라스토머 화합물로부터 몰딩된 열가소성 물품이다.
[00013] 본 발명의 추가 양태는 (a) 본원에 기재된 열가소성 엘라스토머 화합물로부터 몰딩된 오버몰드 부분; 및 (b) 열가소성 중합체 수지를 포함하는 열가소성 수지 화합물로부터 몰딩된 기재 부분을 포함하는 오버몰딩된 열가소성 물품이다. 오버몰드 부분은 접합 계면에서 기재 부분 상에 접합되고, 접합 계면에는 접착제가 없다.
[00014] 본 발명의 또 다른 추가 양태는 기재 부분 및 오버몰드 부분을 갖는 오버몰딩된 열가소성 물품의 제조 방법이다. 상기 방법은 (a) 본원에 기재된 열가소성 엘라스토머 화합물을 제공하는 단계, (b) 열가소성 중합체 수지를 포함하는 열가소성 수지 화합물을 제공하는 단계, (c) 열가소성 수지 화합물을 몰딩하여 기재 부분을 제공하는 단계, 및 (d) 열가소성 엘라스토머 화합물을 오버몰딩하여 오버몰드 부분을 제공하는 단계를 포함한다. 오버몰드 부분은 접합 계면에서 기재 부분 상에 접합되고, 접합 계면에는 접착제가 없으며, 이렇게 오버몰딩된 열가소성 물품을 제공한다.
[00015] 본 발명의 특징은 다음의 구체예를 참조하여 명백해질 것이다. 상기 개시된 발명의 양태와 관련하여 언급된 특징의 다양한 개선이 존재한다. 추가의 특징이 또한 개시된 발명의 상기 언급된 양태에 포함될 수 있다. 이러한 개선 및 추가 기능은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 임의의 설명된 양태와 관련하여 아래에서 논의되는 다양한 특징은 단독으로 또는 임의의 조합으로 본 발명의 임의의 설명된 양태에 포함될 수 있다.
발명의 구체예
[00016] 일부 구체예에서, 본 발명은 열가소성 엘라스토머 화합물에 관한 것이다.
[00017] 다른 구체예에서, 본 발명은 열가소성 물품에 관한 것이다.
[00018] 추가 구체예에서, 본 발명은 오버몰딩된 열가소성 물품에 관한 것이다.
[00019] 또한 추가의 구체예에서, 본 발명은 오버몰딩된 열가소성 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
[00020] 개시된 발명의 이러한 및 다른 구체예의 필수적 및 선택적 특징이 설명된다.
[00021] 본원에서 사용되는 용어 "생물-기반 함량"은 (a) ASTM D6866에 따라 결정되거나; (b) 특정 성분 또는 물질에 대해 제조자에 의해 보고되거나; (c) 각 특정 성분 또는 물질에 대해 제조자가 보고한 값을 사용하여 다중 성분 또는 물질의 조합을 포함하는 화합물에 대해 계산된 바와 같다.
[00022] 본원에서 사용되는 용어 "화합물"은 용융 혼합 또는 컴파운딩, 순수 중합체, 및 하나 이상의 첨가제 또는 하나 이상의 다른 중합체 또는 둘 모두를 포함하나 이에 제한되지 않는 적어도 하나의 다른 성분으로부터 생성되는 조성물 또는 혼합물을 의미한다.
[00023] 본원에서 사용되는 용어 "부터 몰딩된"은 물품(또는 물품의 구성 요소) 및 재료와 관련하여 물품(또는 물품의 구성 요소)이 재료로부터 몰딩, 압출, 성형, 형성되거나 달리 제조되는 것을 의미한다. 이와 같이, 용어 "부터 몰딩된"은 일부 구체예에서, 물품(또는 물품의 구성 요소)이 재료를 포함하거나, 필수구성으로 포함하거나, 구성될 수 있음을 의미하고; 다른 구체예에서, 물품(또는 물품의 구성 요소)은, 예를 들어, 사출 성형 공정에 의해 제조되기 때문에, 물품(또는 물품의 구성 요소)은 재료로 구성된 것이다.
[00024] 본원에서 사용되는 "90°박리 시험"은 다음에 따라 수정된 것을 제외하고는 ASTM D903에 따른 박리 강도 시험을 의미한다:
[00025] -- 폭 2.54 cm(1 인치) 및 길이 10.16 cm(4 인치) 및 두께 0.15 cm(0.06 인치)의 스트립 형태로 열가소성 엘라스토머 화합물을 사출 성형하여 시험 표본의 오버몰드 부분을 제공한다.
[00026] -- 길이 17.78 cm(7 인치)의 오버몰드 부분의 제1 부분을 열가소성 수지 화합물로부터 몰딩된 기재 부분 상에 부착시키기 위한 오버몰딩에 의해 시험 표본이 제공된다. 2.54 cm(1 인치)인 오버몰드 부분의 제2 부분은 기재 부분에 부착되지 않는다.
[00027] -- 당김 속도로서 2 인치/분(5.08 cm/분)으로 작동하는 INSTRON 인장 시험기를 사용하여, 오버몰드 부분의 제2 부분(즉, 부착되지 않음)이 기재 부분의 표면으로부터 90°각도로 당겨진다. 기재 부분은 오버몰드 부분이 당겨질 때 90°각도를 유지하기 위해 휠에 그 자리에 고정된다.
[00028] -- 박리 강도에 대응하는 접착 강도는 오버몰드 부분이 접착된 기재 부분으로부터 직각으로 오버몰드 부분을 당기는데 필요한 힘으로서 측정된다.
[00029] -- 접착 강도는 당김으로부터 발생하는 12.7 cm(5 인치)의 박리에 대한 평균 강도로 기록된다.
[00030] -- 두 번째 동일한 시험 표본에 대해 시험을 반복하고, 기록된 2개의 접착 강도의 평균을 결과로서 보고한다.
[00031] -- 결과는 선형 인치당 파운드 힘(pli)으로 표현되며, 각각의 인치당 파운드 힘은 대략 0.175 뉴턴/밀리미터(N/mm)와 같다.
[00032] 열가소성 엘라스토머 화합물
[00033] 본 발명의 일부 양태는 열가소성 엘라스토머 화합물에 관한 것이다.
[00034] 열가소성 엘라스토머 화합물은 (a) 수소화된 파르네센-스티렌 블록 공중합체(HFSC), (b) 적어도 약 45%의 생물-기반 함량을 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(bio-COPE), (c) 적어도 약 95%의 생물-기반 함량을 갖는 폴리올레핀, (d) 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합체와 같은 2차 스티렌계 블록 공중합체; 및 (e) 가소제를 포함한다. 열가소성 엘라스토머 화합물은 적어도 약 40%의 생물-기반 함량을 갖는다. 추가로, 열가소성 엘라스토머 화합물은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(PC/ABS) 및 폴리카르보네이트(PC) 중 적어도 하나에 대한 90°박리 시험에 따라 적어도 약 10 pli의 접착력을 갖는다.
[00035] 본 발명의 양태에 따르면, 비록 HFSC 또는 bio-COPE를 포함하지만 HFSC 및 bio-COPE 둘 모두를 포함하는 것은 아닌 열가소성 엘라스토머 화합물이 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(PC/ABS) 및/또는 폴리카르보네이트(PC)로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 오버몰딩될 때 부착되지 않을지라도, 본원에 개시된 바와 같은 조합으로 HFSC 및 bio-COPE를 포함하는 열가소성 엘라스토머 화합물은 ABS, PC/ABS 및/또는 PC로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 우수한 접착력으로 오버몰딩될 수 있다.
[00036] 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 적어도 약 50%의 생물-기반 함량을 갖는다.
[00037] 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(PC/ABS) 및 폴리카르보네이트(PC) 각각에 대한 90°박리 시험에 따라 적어도 약 10 pli의 접착력을 갖는다.
[00038] 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 탄화수소 수지를 추가로 포함한다.
[00039] 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 항산화제; 착색제; 자외선 흡수제; 왁스; 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 첨가제와 같은 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함한다.
[00040] 수소화된 파르네센-스티렌 블록 공중합체
[00041] 본 발명에 따르면, 열가소성 엘라스토머 화합물은 수소화된 파르네센-스티렌 블록 공중합체(HFSC)를 포함한다.
[00042] 적합한 HFSC는 폴리스티렌-폴리(수소화된 파르네센)-폴리스티렌 또는 수소화된 폴리스티렌-폴리파르네센-폴리스티렌으로도 지칭될 수 있는 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체와 같은 상업적으로 이용 가능한 재료를 포함한다. 즉, 적합한 HFSC는 폴리스티렌의 2개의 경질 말단 블록 및 폴리(수소화된 파르네센)의 연질 중간 블록으로 구성된 트리블록 공중합체를 포함한다. 보다 구체적으로, 일부 구체예에서, 파르네센은 β-파르네센이다. 그러한 상업적으로 이용 가능한 재료에서, 파르네센 단량체는 사탕수수 또는 다른 생물 재생 가능한 공급원으로부터 유래된다.
[00043] 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 단일 상업용 등급의 HFSC를 포함한다.
[00044] 다른 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 2개 이상의 상이한 상업적 등급의 HFSC의 조합을 포함한다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 제1 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체 및 제2 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체의 조합을 포함하며, 여기서 제1 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체는 제1 용융 유속 및 제1 경도를 갖고, 제2 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체는 제1 용융 유속과 상이한 제2 용융 유속 및 제1 경도와 상이한 제2 경도를 갖는다.
[00045] 제1 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체 및 제2 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 일부 구체예에서, 제1 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체 및 제2 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체는 약 1:5 내지 약 5:1, 또는 약 1:4 내지 약 4:1, 또는 약 1:3 내지 약 3:1 범위의 중량비로 존재한다.
[00046] 상업적으로 이용 가능한 HFSC의 비제한적인 예는 적어도 용융 유속 및 Shore A 경도에 의해 구별되는 등급 SF 901, SF 902 및 SF 903을 포함하는 Kuraray의 SEPTON 브랜드의 "BIO-시리즈" 시리즈 하에 이용 가능한 것들을 포함한다. 제조자에 의해 보고된 바와 같이, SF 901은 약 68%의 생물-기반 함량 및 약 30%의 스티렌 함량을 갖고; SF 902는 약 80%의 생물-기반 함량 및 20%의 스티렌 함량을 갖고; SF 903은 약 68%의 생물-기반 및 30%의 스티렌 함량을 갖는다.
[00047] 생물-기반 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머
[00048] 본 발명에 따르면, 열가소성 엘라스토머 화합물은 적어도 약 45%의 생물-기반 함량을 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(bio-COPE)를 포함한다.
[00049] 적합한 bio-COPE는 폴리에스테르의 경질 블록 및 폴리에테르의 연질 블록을 포함하는 블록 공중합체와 같은 상업적으로 이용 가능한 재료를 포함하며, 단, 생물-기반 함량은 적어도 약 45%이다. 그러한 상업적으로 이용 가능한 재료에서, 폴리에테르 연질 블록은 생물 재생 가능한 공급원으로부터 유래된다.
[00050] 일부 구체예에서, 적합한 bio-COPE는 적어도 약 50%의 생물-기반 함량을 갖는다.
[00051] 상업적으로 이용 가능한 bio-COPE의 비제한적인 예는 등급 RS40F3을 포함하여, DuPont의 HYTREL 브랜드의 "RS" 시리즈 하에 이용 가능한 것들을 포함한다.
[00052] 생물-기반 폴리올레핀
[00053] 본 발명에 따르면, 열가소성 엘라스토머 화합물은 적어도 약 95%의 생물-기반 함량을 갖는 폴리올레핀을 포함한다.
[00054] 적합한 생물-기반 폴리올레핀은 중합을 위한 공급 원료의 적어도 일부가 사탕수수 또는 다른 생물 재생 가능한 공급원인 상업적으로 이용 가능한 재료를 포함하며, 단, 생물-기반 함량은 적어도 약 95%이다.
[00055] 일부 구체예에서, 생물-기반 폴리올레핀은 생물-기반 폴리에틸렌이다.
[00056] 상업적으로 이용 가능한 생물-기반 폴리올레핀의 비제한적인 예는 등급 SPB608 저밀도 폴리에틸렌과 같은 Braskem으로부터 입수 가능한 것들을 포함한다.
[00057] 2차 스티렌계 블록 공중합체
[00058] 본 발명에 따르면, 열가소성 엘라스토머 화합물은 2차 스티렌계 블록 공중합체; 즉, 자체가 스티렌계 블록 공중합체인 HFSC 이외의 스티렌계 블록 공중합체를 포함한다.
[00059] 적합한 2차 스티렌계 블록 공중합체는 통상적이고 상업적으로 이용 가능한 재료를 포함한다.
[00060] 적합한 2차 스티렌계 블록 공중합체의 비제한적인 예는 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌/에틸렌/프로필렌-스티렌(SEEPS) 블록 공중합체, 스티렌-이소부틸렌-스티렌(SIBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 및 이들의 조합을 포함한다.
[00061] 일부 구체예에서, 2차 스티렌계 블록 공중합체는 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체이다.
[00062] 상업적으로 이용 가능한 2차 스티렌계 블록 공중합체의 비제한적인 예는 등급 G1642를 포함하여, Kraton으로부터 KRATON 브랜드 하에 이용 가능한 것들을 포함한다.
[00063] 가소제
[00064] 본 발명에 따르면, 열가소성 엘라스토머 화합물은 가소제를 포함한다.
[00065] 적합한 가소제는 광유, 식물성 오일, 합성 오일 등과 같은 스티렌계 블록 공중합체를 가소화할 수 있는 통상적이거나 상업적으로 이용 가능한 오일을 포함한다.
[00066] 상업적으로 이용 가능한 오일의 비제한적인 예는 등급 PSO 380을 포함하여, Petro-Canada로부터 PURETOL 브랜드 하에 이용 가능한 것들을 포함한다.
[00067] 선택적 탄화수소 수지
[00068] 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 탄화수소 수지를 포함한다.
[00069] 적합한 탄화수소 수지는 통상적이거나 상업적으로 이용 가능한 탄화수소 수지, 예를 들어, 높은 연화점 및 저 분자량을 갖고 순수한 방향족 단량체의 공중합에 의해 생성되는 탄화수소 수지를 포함한다.
[00070] 상업적으로 이용 가능한 탄화수소 수지의 비제한적인 예는 등급 5140을 포함하여, Eastman으로부터 KRISTALEX 브랜드 하에 이용 가능한 것들을 포함한다.
[00071] 선택적 첨가제
[00072] 일부 구체예에서, 열가소성 엘라스토머 화합물은 하나 이상의 선택적 첨가제를 포함한다.
[00073] 적합한 선택적 첨가제는 통상적이거나 상업적으로 이용 가능한 플라스틱 첨가제를 포함한다. 열가소성 수지 컴파운딩 분야의 숙련자는, 과도한 실험 없이, 예를 들어, E.W. Flick, "Plastics Additives Database," Plastics Design Library (Elsevier 2004)와 같은 이용 가능한 참고 문헌으로부터 적합한 첨가제를 선택할 수 있다.
[00074] 선택적 첨가제는 열가소성 엘라스토머 화합물 및/또는 오버몰딩된 열가소성 물품에 대한 원하는 가공 또는 성능 특성을 얻기에 충분한 임의의 양으로 사용될 수 있다. 그 양은 첨가제를 낭비하거나 열가소성 엘라스토머 화합물 및/또는 열가소성 물품의 가공 또는 성능에 유해하지 않아야 한다.
[00075] 개시된 발명에 사용하기에 적합한 첨가제의 비제한적인 예는 항산화제; 착색제; 자외선 흡수제; 왁스; 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.
[00076] TPE 화합물의 성분 범위
[00077] 하기 표 1은 열가소성 엘라스토머 화합물의 총 중량에 기반한 중량 퍼센트의 관점에서 본 발명의 열가소성 엘라스토머 화합물의 다양한 구체예에 대한 성분의 허용되고, 요망되고, 바람직한 범위를 보여준다. 개시된 발명의 특정 구체예에 대한 성분의 다른 가능한 범위는 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같다.
[00078] 개시된 발명의 열가소성 엘라스토머 화합물은 이들 성분을 포함하거나, 필수구성으로 포함하거나, 구성될 수 있다. 범위의 끝 사이에 있는 임의의 숫자가 또한 범위의 끝으로서 고려되어, 모든 가능한 조합이 개시된 발명에서 사용하기 위한 화합물의 구체예로서 표 1의 가능성 내에서 고려된다. 본원에서 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 임의의 개시된 숫자는 정확히 개시된 숫자 및 "대략" 개시된 숫자 둘 모두를 지칭하는 것으로 의도되어, 어느 하나의 가능성이 개시된 발명에서 사용하기 위한 화합물의 구체예로서 표 1의 가능성 내에서 고려된다.
[00079] 일부 구체예에서, 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체 및 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머는 약 1:2 내지 약 2:1 범위, 예를 들어, 약 1:1의 중량비로 존재한다.
[00080] 가공
[00081] 개시된 발명의 열가소성 엘라스토머 화합물의 제조는 일단 적절한 성분이 선택되면 복잡하지 않다. 화합물은 배치식 또는 연속식 작업으로 제조될 수 있다.
[00082] 연속 공정에서의 혼합은 전형적으로 피드-스롯(feed-throat)에서, 또는 다운스트림의 주입 또는 사이드-피더(side-feeders)에 의해 모든 첨가제를 첨가하고 중합체 매트릭스를 용융시키기에 충분한 온도로 상승된 압출기에서 발생한다. 압출기 속도는 분당 약 200 내지 약 700 회전(rpm) 및 바람직하게는 약 400 rpm 내지 약 600 rpm의 범위일 수 있다. 전형적으로, 압출기의 출력물은 추후 가공을 위해 펠렛화된다.
[00083] 개시된 발명의 오버몰딩된 열가소성 물품의 후속 제조도 일단 개시된 발명의 열가소성 수지 화합물 및 열가소성 엘라스토머 화합물이 제공되면 복잡하지 않다.
[00084] 오버몰딩 공정은 이용 가능한 참고 문헌, 예를 들어, 문헌[Jin Kuk Kim et al. (editors), Multicomponent Polymeric Materials (Springer 2016); Dominick V. Rosato et al., Plastics Design Handbook (Springer 2013); GLS Corporation, Overmolding Guide (2004)]에 기재되어 있다. 전형적으로, 오버몰딩을 위해 몰드 캐비티에 적용되는 이형 스프레이 및 유사한 윤활제의 사용을 피하는 것이 권장되는데, 그 이유는 이들이 기재 재료와 오버몰드 재료 사이의 접합을 방해할 수 있기 때문이다.
[00085] 열가소성 물품
[00086] 본 발명의 일부 양태는 개시된 발명의 열가소성 엘라스토머 화합물로부터 몰딩된 열가소성 물품에 관한 것이다.
[00087] 본 발명의 다른 양태는 오버몰딩된 열가소성 물품에 관한 것이다. 오버몰딩된 열가소성 물품은 개시된 발명의 열가소성 엘라스토머 화합물로부터 몰딩된 오버몰드 부분 및 열가소성 수지 화합물로부터 몰딩된 기재 부분을 포함한다. 오버몰드 부분은 접합 계면에서 기재 부분 상에 접합되고, 접합 계면에는 접착제가 없다.
[00088] 오버몰딩된 열가소성 물품의 기재 부분은 열가소성 수지 화합물로부터 몰딩된다. 열가소성 수지 화합물은 하나 이상의 열가소성 수지를 포함한다. 일부 구체예에서, 열가소성 수지 화합물은 하나 이상의 선택적 첨가제를 추가로 포함한다. 개시된 발명의 열가소성 수지 화합물은 이들 성분을 포함하거나, 필수구성으로 포함하거나, 구성될 수 있다.
[00089] 일부 구체예에서, 열가소성 수지 화합물은 열가소성 수지 화합물의 중량을 기준으로 약 100 중량%의 양으로 하나 이상의 열가소성 중합체 수지를 포함한다. 즉, 일부 구체예에서, 열가소성 수지 화합물은 순수 열가소성 중합체 수지이다. 다른 구체예에서, 열가소성 수지 화합물은 열가소성 수지 화합물의 중량을 기준으로, 예를 들어, 적어도 약 50 중량%, 또는 적어도 약 75 중량%, 또는 적어도 약 90 중량%, 또는 적어도 약 99중량 %, 또는 적어도 약 99.9 중량%의 양으로 하나 이상의 열가소성 중합체 수지를 포함하고, 나머지는 하나 이상의 선택적 첨가제를 포함한다.
[00090] 적합한 열가소성 중합체 수지는 통상적이거나 상업적으로 이용 가능한 열가소성 중합체 수지를 포함한다. 열가소성 중합체 수지는 단독으로 또는 하나 이상의 다른 열가소성 중합체 수지와 조합하여 사용될 수 있다.
[00091] 일부 구체예에서, 열가소성 수지는 열가소성 엔지니어링 수지이다. 개시된 발명에 사용하기에 적합한 열가소성 엔지니어링 수지의 비제한적인 예는 폴리카르보네이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리옥시메틸렌, 폴리페닐렌 옥사이드, 및 이들의 합금 또는 블렌드를 포함한다.
[00092] 일부 구체예에서, 열가소성 수지 화합물은 하나 이상의 선택적 첨가제를 추가로 포함한다. 적합한 선택적 첨가제는 열가소성 엘라스토머 화합물에 대해 상기 기재된 바와 같은 통상적이거나 상업적으로 이용 가능한 플라스틱 첨가제 및 당업자에 의해 선택될 수 있는 임의의 다른 것을 포함하며, 단, 이들은 낭비되지도 않고 열가소성 수지 화합물 및/또는 오버몰딩된 열가소성 물품의 가공 또는 성능에 유해하지도 않은 양으로 선택되고 사용된다.
[00093] 오버몰딩된 열가소성 물품의 제조 방법
[00094] 본 발명의 일부 양태는 기재 부분 및 오버몰드 부분을 갖는 오버몰딩된 열가소성 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
[00095] 본 발명에 따르면, 상기 방법은 (a) 본원에 기재된 열가소성 엘라스토머 화합물을 제공하는 단계; (b) 열가소성 수지 화합물을 제공하는 단계; (c) 열가소성 수지 화합물을 몰딩하여 기재 부분을 제공하는 단계; 및 (d) 열가소성 엘라스토머 화합물을 오버몰딩하여 오버몰드 부분을 제공함으로써, 오버몰딩된 열가소성 물품을 제공하는 단계로서, 여기서 오버몰드 부분은 접합 계면에서 기재 부분 상에 접합되고, 접합 계면에는 접착제가 없는 단계를 포함한다.
[00096] 본원에 기재된 방법에 따라 제조된 오버몰딩된 열가소성 물품은 개시된 발명의 오버몰딩된 열가소성 물품에 대해 본원에 기재된 특징의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
발명의 유용성
[00097] 본 발명의 양태에 따르면, 본원에 기재된 열가소성 엘라스토머 화합물은 높은 생물-기반 함량(즉, 적어도 약 40%)을 가지며, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 및/또는 폴리카르보네이트로부터 몰딩된 열가소성 기재 상에 우수한 접착력으로 오버몰딩되어, 다양한 시장 및 제품 적용에서 사용하기 위한 오버몰딩된 열가소성 물품을 제공한다.
[00098] 개시된 발명의 오버몰딩된 열가소성 물품을 포함하는 개시된 발명의 열가소성 물품은 다음을 포함하나 이에 제한되지 않는 많은 여러 산업에서 다양한 적용에 대한 가능성을 갖는다: 가전제품; 소비재; 전기 및 전자 장치 및 이들의 부속품; 건강 관리 및 의료; 선업 제품 장비; 자동차를 포함한 운송; 와이어 및 케이블; 및 물품의 고유한 특성 조합으로부터 이익을 얻는 다른 산업 또는 적용.
[00099] 예를 들어, 개시된 발명은 사람 손으로 잡을 수 있도록 설계되고 비교적 높은 생물-기반 함량이 바람직한 임의의 열가소성 물품에 사용될 수 있다.
실시예
[000100] 개시된 발명의 다양한 구체예의 열가소성 엘라스토머 화합물의 비제한적인 예가 제공된다.
[000101] 하기 표 2는 실시예 1 내지 10 및 비교예 A 내지 J의 열가소성 엘라스토머 화합물에 대한 성분의 공급원을 보여준다.
[000102] 열가소성 엘라스토머 화합물의 예를 컴파운딩하고 이축 압출기에서 200℃의 온도 및 500 rpm의 혼합 속도로 펠렛으로서 압출시켰다. 이어서, 사출 성형에 의해 시험 표본을 제조한 다음 보고된 특성에 대해 평가하였다.
[000103] 하기 표 3은 실시예 1 내지 2 및 비교예 A의 제형 및 특정 특성을 나타낸다.
[000104] 하기 표 4는 비교예 B 내지 E의 제형 및 특정 특성을 보여준다.
[000105] 하기 표 5는 실시예 3 내지 4 및 비교예 F의 제형 및 특정 특성을 나타낸다.
[000106] 하기 표 6은 실시예 5 내지 7의 제형 및 특정 특성을 보여준다.
[000107] 하기 표 7은 비교예 G 내지 J의 제형 및 특정 특성을 보여준다.
[000108] 하기 표 8은 실시예 8 내지 10의 제형 및 특정 특성을 보여준다.
[000109] 과도한 실험 없이, 당업자는 실시예를 포함하는 서면 설명을 이용하여 개시된 발명의 양태를 만들고 사용할 수 있다.
[000110] 본 발명의 구체예에 인용된 모든 문헌은 달리 명시되지 않는 한 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 임의의 문서의 인용은 개시된 발명과 관련하여 이것이 선행 기술이라는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
[000111] 개시된 발명의 특정 구체예가 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으며 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 첨부된 청구 범위는 개시된 발명의 범위 내에서 그러한 모든 변경 및 수정을 포함하도록 의도된다.

Claims (13)

  1. (a) 화합물의 중량을 기준으로, 10 내지 65 중량%의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체;
    (b) 화합물의 중량을 기준으로, 10 내지 65 중량%의 생물-기반 함량이 적어도 45%인 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머;
    (c) 화합물의 중량을 기준으로, 2 내지 20 중량%의 생물-기반 함량이 적어도 95%인 폴리올레핀;
    (d) 화합물의 중량을 기준으로, 2 내지 20 중량%의 2차 스티렌계 블록 공중합체;
    (e) 화합물의 중량을 기준으로, 2 내지 20 중량%의 가소제;
    (f) 화합물의 중량을 기준으로, 0 내지 15 중량%의 탄화수소 수지; 및
    (g) 화합물의 중량을 기준으로, 0 내지 10 중량%의 항산화제; 착색제; 자외선 흡수제; 왁스; 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 열가소성 엘라스토머 화합물로서,
    상기 화합물이 적어도 40%의 생물-기반 함량을 갖고;
    상기 생물-기반 함량은 (a) ASTM D6866에 따라 결정되거나; (b) 특정 성분 또는 물질에 대해 제조자에 의해 보고되거나; (c) 각 특정 성분 또는 물질에 대해 제조자가 보고한 값을 사용하여 다중 성분 또는 물질의 조합을 포함하는 화합물에 대해 계산되는, 열가소성 엘라스토머 화합물.
  2. 제1항에 있어서, 화합물이 적어도 50%의 생물-기반 함량을 갖는 화합물.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2차 스티렌계 블록 공중합체가 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌/에틸렌/프로필렌-스티렌(SEEPS) 블록 공중합체, 스티렌-이소부틸렌-스티렌(SIBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체 및 이들의 조합으로부터 선택되는 화합물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화합물이 탄화수소 수지를 추가로 포함하는 화합물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화합물이 항산화제; 착색제; 자외선 흡수제; 왁스; 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 화합물.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체 및 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머가 1:2 내지 2:1 범위의 중량비로 존재하는 화합물.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체가 제1 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체 및 제2 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체의 조합을 포함하며, 여기서 제1 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체가 제1 용융 유속 및 제1 경도를 갖고 제2 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체가 제1 용융 유속과 상이한 제2 용융 유속 및 제1 경도와 상이한 제2 경도를 갖는 화합물.
  10. 제9항에 있어서, 제1 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체 및 제2 등급의 수소화된 스티렌-파르네센-스티렌 블록 공중합체가 1:3 내지 3:1 범위의 중량비로 존재하는 화합물.
  11. 제1항 또는 제2항의 열가소성 엘라스토머 화합물로부터 몰딩된 열가소성 물품.
  12. (a) 제1항 또는 제2항의 열가소성 엘라스토머 화합물로부터 몰딩된 오버몰드 부분; 및
    (b) 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(PC/ABS) 및 폴리카르보네이트(PC)로 구성된 군으로부터 선택되는 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 화합물로부터 몰딩된 기재 부분을 포함하는 오버몰딩된 열가소성 물품으로서,
    여기서 오버몰드 부분이 접합 계면에서 기재 부분 상에 접합되고, 접합 계면에 접착제가 없는, 오버몰딩된 열가소성 물품.
  13. 기재 부분 및 오버몰드 부분을 갖는 오버몰딩된 열가소성 물품의 제조 방법으로서, 상기 방법이
    (a) 제1항 또는 제2항의 열가소성 엘라스토머 화합물을 제공하는 단계;
    (b) 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 및 폴리카르보네이트로 구성된 군으로부터 선택되는 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 화합물을 제공하는 단계;
    (c) 열가소성 수지 화합물을 몰딩하여 기재 부분을 제공하는 단계; 및
    (d) 열가소성 엘라스토머 화합물을 오버몰딩하여 오버몰드 부분을 제공함으로써, 오버몰딩된 열가소성 물품을 제공하는 단계로서, 여기서 오버몰드 부분이 접합 계면에서 기재 부분 상에 접합되고, 접합 계면에 접착제가 없는 단계를 포함하는, 방법.
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