特許 7506061 ポリフェニレンスルフィドポリマー組成物及び対応するレーザー溶接用途

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】ポリフェニレンスルフィドポリマー組成物及び対応するレーザー溶接用途

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/16 20060101AFI20240618BHJP

   C08L 81/02 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

B29C65/16

C08L81/02

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021521354

(86)(22)【出願日】2019-10-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-14

(86)【国際出願番号】 EP2019077710

(87)【国際公開番号】W WO2020083683

(87)【国際公開日】2020-04-30

【審査請求日】2022-09-14

(31)【優先権主張番号】62/748,614

(32)【優先日】2018-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512323929

【氏名又は名称】ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー， エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】スミス， ディーディー

(72)【発明者】

【氏名】シア， チーチアン

(72)【発明者】

【氏名】サティッチ， ウィリアム イー

(72)【発明者】

【氏名】カーベル， リー

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０１５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３６２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０１９４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２３２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４０８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１１０８８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６５／００ － ６５／８２

Ｃ０８Ｊ ５／００ － ５／０２

Ｃ０８Ｊ ５／１２ － ５／２２

Ｃ０８Ｋ ３／００ － １３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００ －１０１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリマー－ポリマー界面に赤外線（「ＩＲ」）光線を照射することを含む、界面をレーザー溶接して接合部を形成する方法であって、
ポリマー－ポリマー界面が、第２のポリマー組成物と接触しているポリフェニレンスルフィド（「ＰＰＳ」）ポリマー組成物を含み、
ＰＰＳポリマー組成物が、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、及びこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを含み、
ＰＰＳポリマー組成物が、少なくとも２５重量％の平坦なガラス繊維を含み、
金属カチオンの濃度が、少なくとも４００ｐｐｍであり、
照射することが、ＰＰＳポリマー組成物と、第２のポリマー組成物とを含む接合部を形成する、
方法。

【請求項2】

ＰＰＳポリマー組成物が、Ｃａ、Ｋ、及びＭｇ、並びにこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ＩＲ光線が、９００ｎｍ～１０００ｎｍの周波数の光を含む、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

ＰＰＳポリマー組成物が、１，０００ｐｐｍ以下の選択された金属カチオン濃度を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

金属カチオンがＣａである、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

ＩＲ光線が、ポリマー－ポリマー界面を照射する前に、ＰＰＳポリマー組成物を通過する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

ＰＰＳポリマー組成物が、赤外線（「ＩＲ」）透明染料を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

ＩＲ透明染料が、黒色有機染料である、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

－ＩＲ光線が、ポリマー－ポリマー界面を照射する前に、第２のポリマー組成物を通過し、
－ＰＰＳポリマー組成物が、ＩＲ吸収染料を含む、
請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

ＩＲ吸収染料が、黒色有機染料である、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

第２のポリマー組成物が、第２のＰＰＳポリマー組成物である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

第２のＰＰＳポリマー組成物が、
－Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ及びこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される第２の金属カチオンと、
－ＩＲ透明染料と
を含み、
第２の金属カチオンの濃度が、少なくとも４００ｐｐｍである、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

第２のＰＰＳポリマー組成物が、Ｃａ、Ｋ及びＭｇ、並びにこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

ＰＰＳポリマー組成物が、有機染料を含まない、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法を含む、物品の製造方法。

【請求項16】

－Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ及びこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを有するＰＰＳポリマーと、
－少なくとも２５重量％の平坦なガラス繊維と、
－ＩＲ透明染料又はＩＲ吸収染料と
を含むＰＰＳポリマー組成物であって、
金属カチオンの濃度が、少なくとも４００ｐｐｍであり、１０００ｐｐｍ以下である、
ＰＰＳポリマー組成物。

【請求項17】

ＩＲ透明染料を含む、請求項１６に記載のＰＰＳポリマー組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１０月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／７４８，６１４号の優先権を主張するものであり、その全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、レーザー溶接用途のためのポリフェニレンスルフィド（「ＰＰＳ」）ポリマー組成物に関する。更に、本発明は、ＰＰＳポリマー組成物をレーザー溶接するための方法に関する。

【背景技術】

【0003】

近年、ポリマー組成物の複雑な形状を形成するために多くの製造方法が考案されてきた。しかしながら、これらの既存の方法には特定の制限がある。多くの製造方法は、それらのシーリング特性を接着剤に依存するが、これらは時間とコストがかかり、揮発性溶媒の使用により環境問題を引き起こす。超音波溶接又はスピン溶接は、一緒に結合する物体の形状及びサイズに制限があり、結合強度が不十分な場合がある。製品の外観及びフラッシュ（ｆｌａｓｈ）を効果的に制御できないため、振動溶接は魅力的でないことが多く、これにより特定の用途への使用が制限される。

【0004】

従って、レーザー溶接は、これらの欠点に良好に対処する方法としてますます魅力的である。いくつかの重要なレーザー溶接方法は、レーザー光線源としてのＮｄ：ＹＡＧレーザー（又は単にＹＡＧレーザーとして知られている）又はダイオードレーザーに依存し、これらのレーザーは、近赤外領域の光を放射する。近年、ダイオードレーザー技術は、特に進歩しており、より高い出力を有するダイオードレーザーをより低コストで得ることができる。

【0005】

今日まで、ポリフタルアミド（「ＰＰＡ」）ポリマーは、レーザー溶接可能なポリマー組成物が望まれる用途設定で広く使用されてきた。しかしながら、高い耐薬品性及び熱酸化耐性が望まれる用途設定（例えば、ボンネット自動車用途では）では、ＰＰＡの使用は妥協点である。特に、他のポリマー組成物は、ＰＰＡポリマーと比較して優れた耐薬品性及び熱酸化耐性を有するが、このようなポリマー組成物は、レーザー溶接時に望ましくは強い接合部を生成するのにＩＲ照射に対する十分な透明度を有さない。従って、レーザー溶接でのＰＰＡの使用は、材料の性能よりも接合強度を改善させるための妥協点を反映している。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様では、本発明は、界面をレーザー溶接して接合部を形成する方法に関し、この方法は、ポリマー－ポリマー界面に赤外線（「ＩＲ」）光線を照射することを含み、この場合、ポリマー－ポリマー界面は、第２のポリマー組成物と接触しているポリフェニレンスルフィド（「ＰＰＳ」）ポリマー組成物を含み、ＰＰＳポリマー組成物は、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、及びこれらの１つ以上の任意の組み合わせ、好ましくはＣａ、Ｋ、及びＭｇ、並びにこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを含み、金属カチオンの濃度は、少なくとも４００ｐｐｍであり、照射は、ＰＰＳポリマー組成物と、第２のポリマー組成物とを含む接合部を形成する。

【0007】

いくつかの実施形態では、ＩＲ光線は、９００ｎｍ～１０００ｎｍの周波数の光を含む。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、１，０００ｐｐｍ以下の選択された金属カチオン濃度を有する。いくつかの実施形態では、金属カチオンはＣａである。ＰＰＳポリマー組成物は、少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも１５重量％、より好ましくは少なくとも２０重量％、最も好ましくは少なくとも２５重量％の平坦なガラス繊維を含み得る。

【0008】

いくつかの実施形態では、ＩＲ光線は、ポリマー－ポリマー界面を照射する前に、ＰＰＳポリマー組成物を通過する。ＰＰＳポリマー組成物は、赤外線（「ＩＲ」）透明染料を含み得、いくつかのこのような実施形態では、ＩＲ透明染料は、黒色の有機染料である。いくつかの実施形態では、ＩＲ光線は、ポリマー－ポリマー界面を照射する前に第２のポリマー組成物を通過し、ＰＰＳポリマー組成物は、ＩＲ吸収染料を含む。いくつかのこのような実施形態では、ＩＲ吸収染料は、黒色の有機染料である。

【0009】

いくつかの実施形態では、第２のポリマー組成物は、第２のＰＰＳポリマー組成物である。第２のＰＰＳポリマー組成物は、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、及びこれらの１つ以上の任意の組み合わせ、好ましくはＣａ、Ｋ、及びＭｇ、並びにこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される第２の金属カチオン、及びＩＲ透明染料を含み得、この場合、第２の金属カチオンの濃度は、少なくとも４００ｐｐｍである。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、有機染料を含まない。いくつかの実施形態では、第２のポリマー組成物、第２のＰＰＳポリマー組成物は、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン（高密度及び低密度）、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリオキシメチレン、ポリテトラフルオロエチレン、及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択されるポリマーを含む。

【0010】

いくつかの実施形態では、物品は、前述の方法によって形成される。いくつかのこのような実施形態では、物品は、自動車部品、モバイル電子デバイス部品、航空宇宙部品、フィルター部品（例えば、布地）、電気絶縁部品、膜部品、又はガスケット部品である。

【0011】

第２の態様では、本発明は、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、及びこれらの１つ以上の任意の組み合わせ、好ましくはＣａ、Ｋ、及びＭｇ、並びにこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを有するＰＰＳポリマー、少なくとも２５重量％の平坦なガラス繊維、並びにＩＲ透明染料又はＩＲ吸収染料、好ましくはＩＲ透明染料を含むＰＰＳポリマー組成物に関し、この場合、金属カチオンの濃度は、少なくとも４００ｐｐｍ及び１０００ｐｐｍ以下である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

赤外線（「ＩＲ」）照射に対する優れた透明度を有するポリフェニレンスルフィド（「ＰＰＳ」）ポリマーが、本明細書に記載される。驚くべきことに、選択された金属イオン（Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、又はＭｇ）濃度が少なくとも４００重量百万分率（「ｐｐｍ」）のＰＰＳポリマーを含むＰＰＳポリマー組成物が、４００ｐｐｍ未満の選択された金属イオン濃度を有するＰＰＳポリマーを含む対応するＰＰＳポリマー組成物と比較して、ＩＲ透明度を大幅に増加させることが発見された。
加えて、ＰＰＳポリマー組成物をレーザー溶接するための方法が、本明細書に記載される。

【0013】

レーザー溶接では、ＩＲ光線を使用して２つのポリマー基板間に接着接合部を作成する。本明細書で使用される場合、ＩＲ光は、８００ｎｍ～１ｎｍの範囲の波長を有する光を指す。レーザー溶接では、以下でより詳細に記載されるように、ＩＲ光線が、２つのポリマー組成物が接触しているポリマー－ポリマー界面を照射する。界面で、ポリマーは溶融して再固化し、両方のポリマーのブレンドを含む接合部を作成する。

【0014】

ＰＰＳの優れた耐薬品性及び熱酸化安定性により、効果的にレーザー溶接できるＰＰＳポリマー組成物を開発することが強く望まれている。例えば、現在、ポリフタルアミド（「ＰＰＡ」）ポリマー組成物は、ＰＰＳポリマー組成物の代わりにレーザー溶接用途で使用されている。ＰＰＳポリマー組成物は、ＰＰＡと比較して大幅に改善された耐薬品性と熱酸化耐熱性をもたらすが、ＰＰＡ（約２０％～３０％）に対するＰＰＳポリマー組成物の結晶化度の増加（約４０％～５０％）は、ＰＰＡポリマー組成物に対してＰＰＳポリマー組成物を通った不十分なＩＲ透過につながる（結晶化度はＸ線回折を使用して測定できる）。従って、耐薬品性及び熱酸化耐熱性の向上が重要である用途設定（例えば、ボンネット自動車用途及びモバイル電子デバイス用途の下で）では、望ましい強度の接合部を有するＰＰＳポリマー組成物を溶接することができないため、ＰＰＡポリマー組成物が、依然として使用されている。

【0015】

驚くべきことに、少なくとも４００ｐｐｍの選択された金属カチオン濃度を有するＰＰＳポリマーを含むＰＰＳポリマー組成物を含むポリマー基板が、４００ｐｐｍ未満の選択された金属カチオン濃度を有する対応するＰＰＳポリマー組成物と比較して、大幅に改善されたＩＲ透過率を有することが発見された。本明細書で使用される場合、選択された金属カチオンは、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、及びＭｇ、並びにこれらの１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを指す。好ましくは、選択された金属カチオンは、Ｃａ、Ｋ、及びＭｇから選択される。実施例で実証されるように、選択された金属カチオンがＣａである場合、優れた結果が達成された。

【0016】

ポリフェニレンスルフィドポリマー
ＰＰＳポリマーは、ＰＰＳポリマー中の繰り返し単位の総数に対して、以下の式で表される繰り返し単位Ｒ_ＰＰＳの少なくとも５０モル％を有する：

（式中、Ｒ^１～Ｒ^４は、水素、アルキル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルケトン、アリールケトン、フルオロアルキル、フルオロアリール、ブロモアルキル、ブロモアリール、クロロアルキル、クロロアリール、アルキルスルホン、アリールスルホン、アルキルアミド、アリールアミド、アルキルエステル、アリールエステル、フッ素、塩素、及び臭素からなる群から独立して選択される）。好ましくは、Ｒ^１～Ｒ^４は、全て水素である。本明細書で使用される場合、破線の結合（「－－－」）は、描かれた構造の外側の原子への結合（例えば、繰り返し単位Ｒ_ＰＰＳ又は別の繰り返し単位への結合）を表す。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマーは、ＰＰＳポリマーの繰り返し単位の総数に対して、少なくとも６０モル％、少なくとも７０モル％、少なくとも８０モル％、少なくとも９０モル％、少なくとも９５モル％、少なくとも９９モル％、又は少なくとも９９．９モル％の繰り返し単位Ｒ_ＰＰＳを含む。

【0017】

いくつかの実施形態では、繰り返し単位Ｒ_ＰＰＳは、以下の式によって表される：

【0018】

いくつかのこのような実施形態では、Ｒ^１～Ｒ^４は、全て水素である。

【0019】

ＰＰＳポリマーは、少なくとも４００ｐｐｍの選択された金属カチオン濃度を有する。以下の実施例で実証されるように、少なくとも４００ｐｐｍの選択された金属カチオン濃度を有するＰＰＳポリマーを含むＰＰＳポリマー組成物が、４００ｐｐｍ未満の選択された金属カチオン濃度を有するＰＰＳポリマーを含む対応するＰＰＳポリマー組成物と比較して、大幅に改善されたＩＲ透明性を有することが驚くべきことに発見された。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマーは、少なくとも４５０ｐｐｍ、少なくとも５００ｐｐｍ、少なくとも５５０ｐｐｍ又は少なくとも６００ｐｐｍの選択された金属カチオン濃度を有する。これに加えて又はこの代わりに、いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマーは、１，０００ｐｐｍ以下の選択された金属カチオン濃度を有する。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマーは、４００ｐｐｍ～１，０００ｐｐｍ、４５０ｐｐｍ～１，０００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ～１，０００ｐｐｍ、又は５５０ｐｐｍ～１，０００ｐｐｍの選択された金属カチオン濃度を有する。選択された金属イオン濃度は、以下の例で説明するように測定できる。

【0020】

いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマーは、１０ｇ／１０分～１０００ｇ／１０分、２０ｇ／１０分～５００ｇ１０分、又は３０ｇ／１０分～２００／１０分のメルトフロー速度を有する。メルトフロー速度は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、手順Ｂに従って、３１６℃及び５ｋｇで測定できる。

【0021】

ポリフェニレンスルフィドポリマーの合成
ＰＰＳポリマー合成は、当技術分野で周知であり、重合プロセス及びその後の回収プロセスを含む。重合プロセスは、パラ－ジハロベンゼン化合物と硫黄化合物を重合してＰＰＳポリマーを形成する重合反応、及び重合反応を止める停止を含む。一般的に、回収プロセスは、合成されたＰＰＳポリマーの特性を調整するために、並びに溶媒、未反応の反応成分、及び重合副生成物（低分子量ＰＰＳポリマー及び塩を含むが、これらに限定されない）を除去するために使用される。回収プロセスは、重合中に形成されたＰＰＳポリマーを液体（「処理液」）と接触させる少なくとも１つの反応後処理を含む。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー中の選択された金属カチオン及び対応する濃度は、例えば、処理液における選択された金属カチオンを組み込むことによって、回収プロセス中に得られる。

【0022】

重合プロセスは、重合反応及び停止を含む。重合反応は、重合溶媒（総称して、「反応成分」）の存在下でパラ－ジハロベンゼン化合物と硫黄化合物を接触させてＰＰＳポリマーを形成することを含む。いくつかの実施形態では、反応成分は、分子量改質剤を更に含む。パラ－ジハロベンゼン化合物は、以下の式で表される：

（式中、Ｘ^１及びＸ^２は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、及びＡｔからなるハロゲンの群から独立して選択される）。いくつかの実施形態では、Ｘ^１及びＸ^２は、同じである。いくつかの実施形態では、Ｒ^１～Ｒ^４は、全て水素である。望ましいパラ－ジハロベンゼン化合物の例は、ｐ－ジクロロベンゼン（「Ｐ－ＤＣＢ」）、ｐ－ジブロモベンゼン、ｐ－ジヨードベンゼン、１－クロロ－４－ブロモベンゼン、及び１－クロロ－４－ヨードベンゼンを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、反応成分は、式（５）による複数の別個のパラ－ジハロベンゼン化合物を含み得る。

【0023】

硫黄化合物は、チオ硫酸、チオ尿素、チオアミド、元素硫黄、チオカルバメート、金属二硫化物及びオキシ硫化物、チオ炭酸、有機メルカプタン、有機メルカプチド、有機硫化物、アルカリ金属硫化物及び二硫化物、及び硫化水素からなる群から選択される。好ましくは、硫黄化合物はアルカリ金属硫化物である。いくつかの実施形態では、アルカリ金属硫化物は、アルカリ金属水硫化物及びアルカリ金属水酸化物からその場で生成される。例えば、Ｎａ_２Ｓは、特に望ましいアルカリ金属硫化物である。Ｎａ_２Ｓは、ＮａＳＨとＮａＯＨからその場で生成できる。

【0024】

重合溶媒は、反応温度（後述）において、パラ－ジハロベンゼン化合物、硫黄化合物、及び合成されたＰＰＳの溶媒となるように選択される。いくつかの実施形態では、重合溶媒は、極性非プロトン性溶媒である。望ましい極性非プロトン性溶媒の例は、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチル尿素、ｎ，ｎ－エチレンジピロリドン、ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、ピロリドン、カプロラクタム、ｎ－エチルカプロラクタム、スルホラン、ｎ，ｎ’－ジメチルアセトアミド、及び１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノンを含むが、これらに限定されない。好ましくは、重合溶媒はＮＭＰである。重合溶媒がＮＭＰを含む実施形態では、ＮＭＰは、ＮａＯＨと反応して、ｎ－メチル－１，４－アミノブタノエート（「ＳＭＡＢ」）を形成することができる。

【0025】

上記の通り、いくつかの実施形態では、反応成分は、分子量改質剤を更に含む。分子量改質剤は、分子量改質剤を含まない合成スキームと比較して、ＰＰＳポリマーの分子量を増加させる。好ましくは、分子量改質剤は、アルカリ金属カーボネートである。アルカリ金属カーボネートは、式：Ｒ’ＣＯ_２Ｍ’（式中、Ｒ’は、Ｃ_１～Ｃ_２０ヒドロカルビル基、Ｃ_１～Ｃ_２０ヒドロカルビル基、及びＣ_１～Ｃ_５ヒドロカルビル基からなる群から選択され、Ｍ’は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムからなる群から選択される）で表される。好ましくは、Ｍ’は、ナトリウム又はカリウムであり、最も好ましくはナトリウムである。好ましくは、アルカリ金属カルボン酸は、酢酸ナトリウムである。

【0026】

重合反応は、パラ－ジハロベンゼン化合物と硫黄化合物が重合してＰＰＳポリマーを形成するように選択された反応温度で反応成分を接触させることによって実施される。いくつかの実施形態では、反応温度は、１７０℃～４５０℃、又は２００℃～２８５℃である。反応時間（重合反応の持続時間）は、１０分～３日、又は１時間～８時間であり得る。重合反応中、反応成分を液相に維持するために圧力（反応圧力）が選択される。いくつかの実施形態では、反応圧力は、０ポンド／平方インチゲージ（「ｐｓｉｇ」）～４００ｐｓｉｇ、３０ｐｓｉｇ～３００ｐｓｉｇ、又は１００ｐｓｉｇ～２５０ｐｓｉｇであり得る。

【0027】

重合反応は、反応混合物を重合反応が止まる温度まで冷却することによって停止させることができる。「反応混合物」は、重合反応中に形成される混合物を指し、任意の残りの反応成分、形成されたＰＰＳポリマー、及び反応副生成物を含む。冷却は、当技術分野で知られている様々な技術を使用して実施することができる。いくつかの実施形態では、冷却は、液体急冷を含み得る。液体急冷では、急冷液体を反応混合物に加えて反応混合物を冷却する。いくつかの実施形態では、急冷液体は、重合溶媒又は水、或いはこれらの組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、急冷液体の温度は、約１５℃～９９℃であり得る。いくつかの実施形態では、急冷液体の温度は、５４℃～１００℃（例えば、急冷液体が溶媒である実施形態では）又は１５℃～３２℃（例えば、急冷液体が水である実施形態では）であり得る。冷却は、反応器ジャケット又はコイルを使用して、重合反応が行われる反応容器（「重合反応器」）を冷却することによって更に促進することができる。明確にするために、重合反応の停止は、パラ－ジハロベンゼン化合物と硫黄化合物の完全な反応を意味するものではない。一般的には、停止は、重合反応が実質的に完了したとき、又はパラ－ジハロベンゼン化合物と硫黄化合物の更なる反応がＰＰＳポリマーの平均分子量の著しい増加をもたらさないときに開始される。

【0028】

停止後、ＰＰＳポリマーは、ＰＰＳポリマー混合物として存在する。ＰＰＳポリマー混合物は、水、重合溶媒、塩（例えば、塩化ナトリウム及び酢酸ナトリウム）を含む反応副生成物、ＰＰＳオリゴマー（式（１）の１０以下の繰り返し単位）、及び任意の未反応の反応物（例えば、溶媒、パラ－ジハロベンゼン化合物、及び分子量改質剤）（総称して、「反応後の化合物」）を含む。一般的に、停止後、ＰＰＳポリマー混合物は、ＰＰＳポリマーを含む液相及び固相を有するスラリー（液体急冷中に溶媒から沈殿する）として存在する。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー混合物は、例えば、停止後のスラリーの濾過によって、湿潤ＰＰＳポリマーとして存在することができる。ＰＰＳポリマー混合物は、ＰＰＳポリマー混合物の総重量に対して、ＰＰＳポリマー、５重量％未満のイオン性塩、３０重量％超の重合溶媒（例えば、ＮＭＰ）、及び０．１重量％超のパラ－ジクロロベンゼンを含む。イオン性塩に関して、選択された金属カチオンのいずれか１つの濃度は、１００ｐｐｍ未満である。重合と停止を含むＰＰＳポリマー合成、及び酸処理と金属カチオン処理を含む回収については、２０１３年１２月１９日に出願されたＦｏｄｏｒらの米国特許出願公開第２０１５／０１７５７４８号明細書（「７４８特許」）で説明されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0029】

停止後、回収プロセスが実施される。回収プロセスは、１９９２年６月２４日に出願されたＲｅｅｄの米国特許第５，２６６，６８０号明細書に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、選択された金属カチオンは、回収プロセス中に所望の濃度でＰＰＳポリマーに効率的に組み込まれ得る。回収プロセスは、１つ以上の反応後処理を含み、１つ以上の反応後処理のそれぞれは、ＰＰＳポリマー混合物を処理液と接触させ、続いて処理液を除去することを含む。一般的に、処理液は、ＰＰＳポリマーから１つ以上の反応後化合物を除去するのに役立つと同時に、末端保護剤との化学反応を回避するのに役立つように選択される。しかしながら、選択された金属カチオンが回収プロセス中にＰＰＳポリマーに組み込まれる実施形態では、１つ以上の後反応処理のうちの少なくとも１つの処理液が選択されて、選択された金属カチオンを所望の濃度でＰＰＳに組み込む。従って、このような実施形態では、１つ以上の後反応処理のうちの少なくとも１つの処理液は、選択された金属カチオンを含む。

【0030】

選択された金属カチオンをＰＰＳポリマーに組み込むための望ましい処理液の例は、酢酸カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、チオ硫酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、塩素酸カルシウム、塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カルシウム、炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、水酸化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウム、リン酸カルシウム、ピロリン酸カルシウム、チオシアン酸カルシウムを含むが、これらに限定されない。

【0031】

いくつかの実施形態では、接触することは、フィルター上で、処理液でＰＰＳポリマー混合物を洗浄することを含む。洗浄中、処理液は、ＰＰＳポリマー混合物と接触し、その後、ろ液として除去され、処理されたＰＰＳポリマー混合物はフィルターに残る。他の実施形態では、処理液とＰＰＳポリマー混合物を容器にて一緒に加え、混合してスラリーを形成することができる。続いて、スラリーから処理液をデカントし、処理されたＰＰＳポリマー混合物を容器に残すことにより、処理液を除去することができる。当業者は、反応後処理のそれぞれの後に、ＰＰＳポリマー混合物の組成が変化することを認識するであろう。特に、液体処理は１つ以上の反応後化合物の除去に役立つため、ＰＰＳポリマー混合物中のこれらの化合物の濃度は、少なくとも１つの反応後処理のそれぞれの後に減少し、場合によっては、検出可能な限界を下回っている場合がある。当然ながら、選択された金属カチオンが回収プロセス中に所望の濃度でＰＰＳポリマーに組み込まれる実施形態では、所望の金属カチオンの濃度は、反応後処理の前の所望の金属カチオンの濃度と比較して、反応後処理の後に増加する。

【0032】

回収中の選択された金属カチオンのＰＰＳへの組み込みは、ＰＰＳポリマー混合物が、選択された金属カチオンを含む処理液と接触される少なくとも１つの反応後処理を伴う。このような反応後処理の数は、特に限定されない。本明細書の開示に基づいて、当業者は、最終的な乾燥したＰＰＳポリマーにおいて、上記の通り、所望の選択された金属カチオン濃度を得るための、処理の数、各処理液内の選択された金属カチオン濃度、及び全ての反応後反応処理の順序を含むが、これらに限定されない、反応後処理のパラメータを選択する方法を知っているであろう。反応後処理の順序（例えば、選択された金属カチオンをＰＰＳポリマーに組み込むための反応後処理の順序とそうでないもの）に関しては、順序は特に限定されない一方で、選択された金属カチオンをＰＰＳポリマーに組み込む１つ以上の反応後処理のそれぞれが、他の全ての反応後処理に続いて連続して実施されることが好ましい。最も好ましくは、以下で詳細に説明するように、選択された金属カチオンをＰＰＳポリマーに組み込む１つ以上の後反応処理を、乾燥の直前に実施する。

【0033】

回収プロセスに続いて、ＰＰＳポリマー混合物を乾燥させることができる。乾燥は、ＰＰＳポリマー混合物を実質的に乾燥させることができる任意の温度で実施して、乾燥したＰＰＳポリマーを生成することができる。望ましくは、乾燥プロセスは、ＰＰＳポリマーの酸化的硬化を防ぐのを助けるように選択される。例えば、乾燥プロセスが少なくとも１００℃の温度で実施される場合、乾燥は、実質的に非酸化性の雰囲気（例えば、実質的に無酸素の雰囲気、又は大気圧よりも低い圧力で、例えば、真空下で）で実施することができる。乾燥プロセスが１００℃未満の温度で行われる場合、大気圧未満の圧力で乾燥を行うことにより乾燥プロセスを容易にすることができ、結果、ＰＰＳポリマー混合物から液体成分を気化させることができる。乾燥が１００℃未満の温度で行われる場合、ガス状の酸化性の雰囲気（例えば、空気）の存在は、一般的に、ＰＰＳポリマーの検出可能な硬化をもたらさない。

【0034】

ＰＰＳポリマー組成物
いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、ＰＰＳポリマーに加えて、平坦なガラス繊維、有機染料、又はこれらの組み合わせを含む。

【0035】

ガラス繊維は、異なるタイプのガラスを生み出すように調整することができるいくつかの金属酸化物を含むシリカ系ガラス化合物である。主な酸化物は、ケイ砂の形態のシリカであり、カルシウム、ナトリウム及びアルミニウムなどの他の酸化物が、溶融温度を低下させ、及び結晶化を妨げるために組み込まれる。Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｍ、Ｓ、Ｒ、Ｔガラス繊維を含むがこれらに限定されない全てのガラス組成物（Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｆｏｒ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，２ｎｄ ｅｄ，Ｊｏｈｎ Ｍｕｒｐｈｙのｃｈａｐｔｅｒ ５．２．３，４３－４８ページに記載）、或いはこれらの任意の混合物又はこれらの混合物を、ＰＰＳポリマー組成物に組み込むことができる。好ましくは、ガラス繊維は、Ｒ、Ｓ及びＴガラス繊維である。Ｒ、Ｓ及びＴガラス繊維は、ＡＳＴＭ Ｄ２３４３に従って測定される、典型的には少なくとも７６、好ましくは少なくとも７８、より好ましくは少なくとも８０、最も好ましくは少なくとも８２ＧＰａの弾性モジュラスを有する高モジュラスガラス繊維である。

【0036】

加えて、Ｅ、Ｒ、Ｓ及びＴガラス繊維は、当技術分野で周知である。それらは特に、Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ ａｎｄ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗａｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ，Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｔ．；Ｂｉｎｇｈａｍ，Ｐａｕｌ Ａ．（Ｅｄｓ．），２０１０，ＸＩＶ、ｃｈａｐｔｅｒ ５、１９７－２２５ページに記載されている。Ｒ、Ｓ及びＴガラス繊維は、ケイ素、アルミニウム及びマグネシウムの酸化物から本質的に構成される。特に、これらのガラス繊維は、典型的には、６２～７５重量％のＳｉＯ_２、１６～２８重量％のＡｌ_２Ｏ_３及び５～１４重量％のＭｇＯを含む。ポリマー組成物中に広く使用される通常のＥ－ガラス繊維と対照的に、Ｒ、Ｓ及びＴガラス繊維は、１０重量％未満のＣａＯを含む。

【0037】

上記の通り、本明細書で対象となるガラス繊維は、平坦なガラス繊維である。「平坦なガラス繊維」という用語は、非円形の断面積を有するガラス繊維を指す。平坦なガラス繊維は、ガラス繊維の直径に対する長さの比として定義されるアスペクト比によって特徴付けることができる。本明細書で対象となる実施形態では、平坦なガラス繊維は、１～４、１～３、又は１～２のアスペクト比を有する。

【0038】

いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物中の平坦なガラス繊維濃度は、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも２５重量％、又は少なくとも３０重量％である。これに加えて又はこの代わりに、いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー中の平坦なガラス繊維濃度は、６０重量％以下、５５重量％以下、５０重量％以下、４５重量％以下、又は４０重量％以下である。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物中の平坦なガラス繊維濃度は、５重量％～６０重量％、１０重量％～５５重量％、１５重量％～５０重量％、又は２０重量％～４５重量％、２０重量％～４５重量％、２０重量％～４０重量％、又は２５重量％～４０重量％である。

【0039】

いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、有機染料を含む。「有機染料」という用語は、３９０～７００ｎｍの波長の可視光を吸収し、従って前述の染料に色を与える炭素系の分子を指す。加えて、本明細書で対象となる有機染料は、ＩＲ透明有機染料又はＩＲ吸収性有機染料のいずれかである。ＩＲ透明有機染料は、８００ｎｍ～１ｍｍの範囲内の波長で少なくとも２０％の透過率を有する。ＩＲ吸収性有機染料は、８００ｎｍ～１ｎｍの範囲内で１０％以下の透過率を有する。透過率は、実地例で記載されているように測定できる。

【0040】

ＩＲ透明有機染料の例は、アントラセン系の染料、アントラキノン系の染料、及びペリレン系、ペリノン系、複素環系、ジスアゾ系及びモノアゾ系の染料などの有機染料を含むが、これらに限定されない。ＩＲ吸収性有機染料の例は、フタロシアニン系の染料及びポリメチン系の染料を含むが、これらに限定されない。

【0041】

当然ながら、いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、複数の有機染料を含む。例えば、青色の有機染料、赤色の有機染料及び黄色の有機染料の組み合わせ、緑色の有機染料、赤色の有機染料及び黄色の有機染料の組み合わせ、青色の有機染料、緑色の有機染料及び赤色の有機染料及び黄色の有機染料の組み合わせ、並びに緑色の有機染料、紫色の有機染料及び黄色の有機染料の組み合わせを使用することができる。一般的に、青、紫、緑の色を示す有機染料は、黒色の染料を生成するための主成分であり得る。

【0042】

いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物中の有機染料の濃度は、少なくとも０．１重量％、少なくとも０．２重量％、少なくとも０．５重量％、又は少なくとも０．７重量％である。これに加えて又はこの代わりに、いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物中の有機染料の濃度は、５重量％以下、４重量％以下、３重量％以下、又は２重量％以下である。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物中の有機染料の濃度は、０．１重量％～５重量％、０．２重量％～４重量％、０．５重量％～３重量％、又は０．７重量％～２重量％である。

【0043】

当然ながら、いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、いかなる有機染料も含まない。このような実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物中の有機染料の濃度は、０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．０１重量％未満である。

【0044】

いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、９８０ｎｍで少なくとも２５％、少なくとも２７％、少なくとも２８％、少なくとも２９％、又は少なくとも３０％の透過率を有する。これに加えて又はこの代わりに、いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、９４０ｎｍで少なくとも２５％、少なくとも２７％、少なくとも２８％、又は少なくとも２９％の透過率を有する。明確にするために、ＰＰＳポリマー組成物が本質的にＰＰＳポリマーからなる場合（更なる成分の総濃度は０．０１重量％未満である）、９８０ｎｍ及び９４０ｎｍでの透過率は、ＰＰＳポリマーに対して上記のそれぞれの範囲内であり得る。他方、ＰＰＳポリマー組成物がＩＲ吸収性有機染料を含むいくつかの実施形態では、９８０ｎｍ及び９４０ｎｍでの透過率は、１０％以下、５％以下、２％以下、又は１％以下である。透過率は、以下の実施例に記載されるように測定できる。

【0045】

ＰＰＳポリマー組成物の形成
ＰＰＳポリマー組成物は、当業者に周知の方法によって作製することができる。このような方法は、溶融混合プロセスを含むが、これに限定されない。溶融混合プロセスは、典型的には、熱可塑性ポリマーの溶融温度よりも上でポリマー成分を加熱し、これにより熱可塑性ポリマーの溶融物を形成することによって実施される。いくつかの実施形態では、処理温度は、約２８０～４５０℃、好ましくは２９０℃～４４０℃、３００℃～４３０℃、又は３１０℃～４２０℃の範囲である。適切な溶融混合装置は、例えば、ニーダー、バンバリーミキサー、１軸押出機、及び２軸押出機である。好ましくは、所望の成分を全て押出機に、押出機の供給口又は溶融物のどちらかに投与するための手段を備えた押出機が用いられる。いくつかの実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物の成分、例えば、ＰＰＳポリマー、及び任意の更なる成分、例えば、ガラス繊維及び有機顔料は、溶融混合装置に供給され、その装置にて溶融混合される。成分は、乾燥ブレンドとしても知られる、粉末混合物又は顆粒ミキサーとして同時に供給され得る、又は別々に供給され得る。

【0046】

溶融混合中に成分を組み合わせる順序は、特に限定されない。一実施形態では、成分は、所望量の各成分が一緒に添加され、続いて混合されるような、単一バッチで混合することができる。他の実施形態では、第１のサブセットの成分を最初に一緒に混合することができ、１つ以上の残りの成分を、更なる混合のために混合物に添加することができる。明確にするために、各成分の総所望量が単一量として混合される必要はない。例えば、成分の１つ以上において、一部の量を最初に添加し、混合し、続いて、残りの一部又は全てを添加して混合することができる。

【0047】

ＰＰＳポリマー組成物のレーザー溶接
上で詳細に説明したように、少なくとも部分的には、本明細書に記載のＰＰＳポリマー組成物の優れた透明性のために、ＰＰＳポリマー組成物は、望ましくはレーザー溶接することができる。

【0048】

レーザー溶接では、ＩＲ光線を使用して２つのポリマー組成物間に接着接合部を作成することを伴う。レーザー溶接では、第１のポリマー組成物と第２のポリマー組成物が接触して、２つのポリマー組成物間に界面（「ポリマー－ポリマー界面」）を形成する。第１のポリマー組成物は、光線に対して透明であり（８００ｍｍ～１ｍｍの範囲内の波長で少なくとも２０％の透過率を有する）、第２のポリマー組成物は、光線を吸収する（８００ｍｍ～１ｍｍの範囲内で１０％以下の透過率を有する）。ポリマー－ポリマー界面は、光線を第１のポリマー組成物の一部に通すことによって光線で照射される。光線が第２のポリマー組成物と接触するポリマー－ポリマー界面では、第２のポリマー組成物は、光を吸収し、ＩＲ照射を熱に変換する。発生した熱は、光によって接触される場所で第２のポリマー組成物を溶融する。加えて又、発生した熱は、第２のポリマー組成物から第１のポリマー組成物に伝導され、第１のポリマー組成物の一部を溶融する。最終的に、第１のポリマー組成物及び第２のポリマー組成物を含む溶融物が形成される。続いて光源が動かされる（又は除去される）と、溶融物は冷却し、第１のポリマー組成物と第２のポリマー組成物のブレンドを含む固体接着接合部を形成する。

【0049】

本明細書で対象となる実施形態では、第１のポリマー組成物は、ＰＰＳポリマー組成物である。第２のポリマー組成物は、特に限定されない。一般的に、第２のポリマー組成物は、ＰＰＳポリマー組成物と同様の融点を有し、好ましくは、ＰＰＳポリマー組成物の融点以下である。いくつかの実施形態では、第２のポリマー組成物もＰＰＳポリマー組成物である。代替の実施形態では、第２のポリマー組成物は、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン（高密度及び低密度）、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリオキシメチレン、ポリテトラフルオロエチレン、及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択されるポリマーを含む。

【0050】

いくつかの実施形態では、ＩＲ光線は、ポリマー－ポリマー界面を照射する前にＰＰＳポリマー組成物を通過する。このような実施形態では、ＩＲ光線は、第２のポリマー組成物によって吸収されて、上記の通り接合部を形成する。当然ながら、第２のポリマー組成物は、望ましくは第２のポリマー組成物との接合部を形成するのに十分なＩＲ吸収を有する。ＰＰＳポリマー組成物が有機染料を含む場合、有機染料は、ＰＰＳポリマー組成物による望ましくない量のＩＲ吸収を回避するために、ＩＲ透明有機染料であるように選択される。当然ながら、第２のポリマー組成物が本明細書に記載のＰＰＳポリマー組成物でもある場合、ＰＰＳポリマー組成物は、第２のポリマー組成物が所望の量のＩＲ光を吸収して接合部を形成するように、ＩＲ吸収性有機染料を含む。代替の実施形態では、ＩＲ光線は、ポリマー－ポリマー界面を照射する前に、第２のポリマー組成物を通過する。このような実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物は、ＰＰＳポリマー組成物からの望ましい量のＩＲ吸収をもたらすために、ＩＲ吸収性有機染料を含む。当然ながら、第２のポリマー組成物は、望ましい接合部の形成を可能にするのに十分なＩＲ透明度を有する（例えば、所望の量のＩＲ光がポリマー－ポリマー界面に接触することを可能にするために）。第２のポリマー組成物が本明細書に記載のＰＰＳポリマー組成物である実施形態では、ＰＰＳポリマー組成物が有機染料を含む場合、それはＩＲ透明有機染料である。

【0051】

接合部の形態は、特に限定されない。特定の接合部の形状は、ポリマー－ポリマー界面に渡るパターンに従ってＩＲ光線を移動させることによって得ることができる。このような実施形態では、最終的に形成される接合部は、パターンの形状を有する。本明細書の開示に基づいて、当業者は、デューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）及び移動速度を含むがこれらに限定されないレーザーのパラメータを調整して、望ましい強度を有する接合部を得る方法を知っているであろう。

【0052】

溶接された接合部は、様々な物品に組み込むことができ、ＰＰＳポリマー組成物の機械的強度、耐熱性、及び耐薬品性を活用して性能を改善させることができる用途設定において特に望ましい。一例では、溶接された接合部を自動車部品に組み込むことができる。ボンネット自動車部品は、高熱、高応力、及び非常に高い腐食性の環境故に、ＰＰＳポリマー組成物の特に望ましい用途設定である。溶接された接合部を組み込んだ物品の他の例は、モバイル電子デバイス部品、航空宇宙部品、フィルター部品（例えば、布地）、電気絶縁部品、膜部品、及びガスケット部品を含む。

【実施例】

【0053】

実施例は、ＰＰＳポリマー及びＰＰＳポリマー組成物の光学的及び機械的性能を実証する。

【0054】

ＰＰＳポリマーは、以下のスキームに従って合成した。１Ｌチタン反応器に、２７．２０ｇのＮａＯＨペレット（０．６８０モル）、１８．０５ｇ（０．２２０モル）の酢酸ナトリウム、６２．８３ｇのＮａＳＨ水和物（５９．４９重量％のＮａＳＨ、０．６６６７モルのＮａＳＨ）、及び１６７ｇのｎ－メチルピロリドン（「ＮＭＰ」）を加えた。反応器を密閉し、窒素（９２ｐｓｉｇ）で５回加圧／排気し、３２０ｒｐｍで撹拌し、４５分かけて１５０oＣに温めた。その間、９８．００ｇの１，４－ジクロロベンゼン（「ＤＣＢ」）（０．６６７モル）及び５０ｇのＮＭＰを、加熱テープで包まれた３００ｍＬステンレス鋼添加容器に加えた。添加容器を窒素で５回加圧及び排気し、窒素で９０ｐｓｉｇに加圧し、次いで１００oＣに加熱してＤＣＢを完全に溶融した。内部反応器温度が１５０oＣに達し、圧力が４０ｐｓｉｇに達した後、反応器をゆっくりと排気し、透明な凝縮液を収集した。水を除去するのを助けるために、少量の窒素流を反応器に加えた。４０分後、２８ｇの凝縮液を収集し、内部反応器温度は、２００℃に達した。凝縮器を取り外し、窒素の流れを止め、温かいＤＣＢ添加容器（約１２０ｐｉｓｇ）の内容物を反応器に加えた。添加容器を取り外して開き、２５ｍＬのＮＭＰを加えた。添加容器を加圧し、窒素で３回排気し、窒素で９０ｐｓｉｇに加圧し、ＮＭＰのリンス液を反応器に加えた。反応器を密閉し、２０分かけて２４０℃に温めた。

【0055】

２４０℃で２時間後、温度を３０分かけて２６５℃に上げ、反応器を更に２時間２６５℃に維持した。最終圧力は、１４０ｐｓｉｇであった。ヒーターを下げ、攪拌機の速度を１２０ｒｐｍに下げ、反応器の内容物を１時間かけて１．６oＣ／分で冷却した。攪拌機を停止し、反応器を周囲温度まで冷却した。

【0056】

次いで、反応器（約１５ｐｓｉｇ）を排気して開いた。濃厚なオフホワイトのスラリー（反応混合物）を反応器から取り出し、大きなＰＴＦＥでコーティングされたマグネチックスターラーを備えた３Ｌステンレス鋼ビーカーに入れた。２００ｍＬのＮＭＰをスラリーに加え、混合物を攪拌して８０oＣに温めた。次いで、スラリーを、温めながら６００ｍＬの中程度の多孔性の焼結ガラスフィルターで濾過して、透明な黄色の濾液及びオフホワイトの固体（塩及びポリマー）を得た。フィルターのケーキを、１００ｍＬの温かいＮＭＰで１回洗浄し、ＮＭＰで湿潤した個体を、３００ｍＬの８０oＣの脱イオン（「ＤＩ」）水でステンレス鋼ビーカーに戻した。スラリーを１５分間撹拌し、乳白色の上清を３Ｌプラスチックビーカーにデカントした。残りの粗固体を、同じ方法で更に２回洗浄した。最後の２回の洗浄では、１．２ｇの酢酸カルシウムをスラリーに加えた（選択された金属カチオン濃度を少なくとも４００ｐｐｍに増加させるため）。スラリーを１５分間撹拌し、上澄みをデカントした。最後の洗浄後、上澄みはほぼ透明であった。次いで、粗ポリマーを濾過により単離し、フィルター上で熱い脱イオン水で３回洗浄した。次いで、固体を真空オーブンにて９０～１００℃／２６インチＨｇで一晩、少量の窒素流で乾燥させて、６２ｇ（８６％の収率）の粗い白色ポリマーを得た。

【0057】

ＰＰＳポリマー組成物試料は、約２００ｒｐｍのスクリュー速度、１５ｋｇ／時間の処理速度、及び約３３０℃の溶融温度を使用して、約３００℃のバレル設定で作動する２６ｍｍ２軸スクリュー押出機（ＣｏｐｅｒｉｏｎによるＺＳＫ２６）において下記の成分を溶融ブレンドすることによって調製した。ガラス繊維及び他の更なる成分を、スクリューサイドフィーダー（ｓｃｒｅｗ ｓｉｄｅ ｆｅｅｄｅｒ）を介して溶融物に加えた。ＰＰＳポリマー組成物の成分は、以下の通りであった：
－シラン（カップリング剤）：Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｃ．からＳｉｌｑｕｅｓｔＡ－１８７（登録商標）として市販されている。
－丸いガラス繊維：Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＧｌａｓｓからＴ－７７９Ｈとして市販されている。
－平坦なガラス繊維：ＣＳＧ ３ＰＡ－８２０として市販されており、アスペクト比が１：４でＮｉｔｔｏｂｏから市販されている。
－有機染料１：Ｃｌａｒｉａｎｔから市販されている黒色レーザー染料。
－有機染料２：Ｏｒｉｅｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からＥｂｉｎｄ（登録商標）ＬＴＷ－８４００Ｃとして市販されている黒色ＩＲ透明染料。
－有機染料３： Ｏｒｉｅｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からＥｂｉｎｄ（登録商標）ＬＡＷ－４８００として市販されている黒色ＩＲ吸収性染料。

【0058】

ＰＰＳポリマー及びＰＰＳポリマー組成物中のカルシウムイオン濃度は、以下の通りＩＣＰ－ＯＥＳを使用して測定した。きれいで乾燥した白金るつぼを分析天びんに置き、天びんをゼロにした。半グラムから３グラムのＰＰＳポリマー試料を皿に量り取り、重量を０．０００１ｇと記録した。試料の入ったるつぼを、マッフル炉（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ Ｆ６０００ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）に入れ、ドアを閉めた。炉を徐々に５２５℃に加熱した。試料をその温度で１０時間乾式灰化した。灰化サイクルが完了し、炉が室温まで冷却されたら、るつぼを炉から取り出し、ドラフト内に置いた。灰を希塩酸中に溶解した。ポリエチレン製ピペットを使用して、この溶液を２５ｍＬの体積フラスコに移した。るつぼを約５ｍＬの超純水（Ｒ＜１８メガオーム－センチメートル（「ＭΩｃｍ」）、Ｒは電気抵抗率）で２回注ぎ、これらの洗浄液をメスフラスコに加えて定量的移送（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ）を行った。２５ｍＬフラスコの印まで超純水を加えた。フラスコの上部に栓をして、十分に混合するまで内容物を振とうした。

【0059】

ＩＣＰ－ＯＥＳ分析は、誘導結合プラズマ発光分光器Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ Ｏｐｔｉｍａ ８３００ ｄｕａｌ ｖｉｅｗを使用して実施した。発光分光器は、０．０～１０．０ｍｇ／Ｌの被分析物濃度を有する一組のＮＩＳＴトレーサブル多要素混合標準物質を使用して較正した。４８の検体それぞれについて０．９９９９より優れた相関係数を備える濃度の全範囲で線形較正曲線を得た。標準物質は、機器安定性を保証するために１０の試料毎の前後に実施した。結果は、３回の実験の平均値として報告した。試料中の各元素不純物の濃度は、以下の方程式を用いて計算した：Ａ＝Ｅ×（Ｂ×Ｃ）／Ｄ、式中、Ａは、試料中のμ当量での末端保護剤濃度であり、Ｂは、ＩＣＰ－ＯＥＳによって分析された溶液中のｍｇ／Ｌでの末端保護剤濃度であり、Ｃは、ＩＣＰ－ＯＥＳによって分析された溶液のｍＬでの体積であり、Ｄは、手順で使用されたグラムでの試料重量である。カルシウム末端保護剤の分析では、Ｅは（１／４０）である。

【0060】

透過率は、以下の通り測定した。試料は、以下の寸法：６０ｍｍ×６０ｍｍ×２ｍｍを有するプラークに成形した。透過率は、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ ９５０分光光度計を使用して９８０ｎｍ及び９４０ｎｍで測定した。結果をパーセント透過率で報告する。

【0061】

実施例１：ＰＰＳポリマー組成物のＩＲ透過率に対するイオン濃度の効果
この実施例は、ＰＰＳポリマー組成物の透過率に対するイオン濃度の効果を実証する。

【0062】

イオン濃度の効果を実証するために、５つのＰＰＳポリマー組成物を形成した。試料Ｅ１～Ｅ３は、上記の通り形成した（選択された金属イオン濃度を上げるために酢酸カルシウムで洗浄した）。試料ＣＥ１及びＣＥ２も上記の通り形成したが、酢酸カルシウム洗浄の代わりに水洗浄（ＣＥ１）及び酸洗浄（ＣＥ２）を用いた。各試料について、９４０ｎｍ及び９８０ｎｍでの透過率を試験した。表１に、試験した各試料の試料パラメータを示す。本明細書で使用される場合、「ＣＥ」は比較例を示し、「Ｅ」は本明細書による例示的な実施形態を示す。

【0063】

【0064】

表１を参照すると、試験された試料について、少なくとも４００ｐｐｍのカルシウムイオン濃度を有するＰＰＳポリマー組成物は、４００ｐｐｍ未満のカルシウムイオン濃度を有するＰＰＳポリマー組成物と比較して、一般的に、９８０ｎｍ及び９４０ｎｍの両方で透過率が増加した。９８０ｎｍでは、試料１～３の透過率が、ＣＥ１とＣＥ２の両方と比較して増加した。９４０ｎｍでは、試料１～３の透過率が、両方のＣＥ１と比較して増加し、試料２及び３の透過率が、ＣＥ２と比較して増加した。

【0065】

実施例２：ＰＰＳポリマー組成物のＩＲ透過率に対する強化フィラーと相溶化剤の効果
本実施例は、ＰＰＳポリマー組成物の透過率と機械的性能に対するガラス繊維のタイプとシランの効果を実証する。

【0066】

ガラス繊維の効果を実証するために、ＰＰＳのカルシウム含有量を増加させるために酢酸カルシウム洗浄を使用して、上記の通り４つの試料を形成した。試料Ｅ４、Ｅ５、及びＥ７の場合、シランをカップリング剤として加えた。加えて、試料Ｅ４は、丸いガラス繊維（Ｔ－７７９Ｈ、Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓから市販）を用いて形成し、試料Ｅ５～Ｅ７は、平坦なガラス繊維（ＣＳＧ３ＰＡ－８２０、Ｎｉｔｔｏｂｏから市販）を用いて形成した。

【0067】

初期の機械的引張り特性、破断応力（引張り強度）及び破断歪み（破断伸び）は、ＩＳＯ ５２７－２／１Ａに従って測定し、表２に報告する。測定は、射出成型されたＩＳＯ引張り試験片に対して実施した。試験片の型温度は、１３５～１５０℃の範囲であり、溶融温度は、３００～３４０℃の範囲であった。試験棒の厚さは、４ｍｍであり、これらの幅は、１０ｍｍであった。ＩＳＯ５２７－２／１Ａに従って、引張り強度及び伸びを、５ｍｍ／分の試験速度で決定した。

【0068】

【0069】

表２を参照すると、試験された試料について、驚くべきことに、シランを含む試料は、９８０ｎｍでの透過率に悪影響を与えることなく機械的性能が向上していることがわかった。例えば、試料Ｅ５と試料Ｅ６を比較すると、シラン相溶化剤（Ｅ５）を加えると、驚くべきことに、９８０での透過率に大きな悪影響を与えることなく、機械的性能が向上したが、シラン相溶化剤が存在する場合、９４０での透過率はわずかに低くなったことを実証している。更に、試料ＣＥ４と試料Ｅ５を比較すると、平坦なガラス繊維（Ｅ５）を含むＰＰＳポリマー組成物は、丸いガラス繊維（Ｅ４）を含む対応するＰＰＳポリマー組成物と比較して、９８０ｎｍ及び９４０ｎｍでの透過率が驚くほど改善し、並びに衝撃強度が改善したことを実証している。更に、試料Ｅ７は、４０重量％のガラス繊維濃度でさえも、ＰＰＳポリマー組成物が、９８０ｎｍ、９４０ｎｍで依然優れた透過率を有し、並びに衝撃性能が大幅に改善していることを実証している。

【0070】

実施例３：透過率に対するメルトフロー速度の効果
本実施例は、ＰＰＳポリマー組成物の透過率に対するメルトフロー速度の効果を実証する。

【0071】

メルトフロー速度の効果を実証するために、上記の通り３つの試料を形成した。表３に、試料のパラメータを示す。

【0072】

【0073】

表３を参照すると、かなりの範囲のメルトフロー速度に渡り、試料Ｅ８～Ｅ１０のパーセント透過率は、予想外に、互いの約３％～３．５％以内に留まっている。

【0074】

実施例４：透過率に対する有機染料の効果
本実施例は、ＰＰＳポリマー組成物の透過率に対する有機染料の効果を実証する。

【0075】

有機染料の効果を実証するために、７つの試料を上記の通り形成した。試料のパラメータ及び試験結果を表４に示す。

【0076】

【0077】

表４を参照すると、ＩＲ透明有機染料を含む試料は、ＩＲ透明有機染料を含まない試料と同様の光学性能を有した。例えば、試料Ｅ１１（ＩＲ透明有機染料）と試料Ｅ１４（ＩＲ透明染料なし）の透過率は同じであり、ＰＰＳポリマー組成物に黒色を付与すること（自動車及びモバイル電子デバイス用途で望まれるが、これらに限定されない）は、光学性能にそれほど影響を及ぼさないことを実証している。一方、試料Ｅ１２（ＩＲ吸収性有機染料）と試料Ｅ１４を比較すると、ＩＲ吸収性有機染料を使用した場合にＩＲ吸収が優れる（低いＩＲ透過率）ことを実証している。

【0078】

更なる発明の概念
１．Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、及びＭｇ、好ましくはＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｋ、及びＭｇ、最も好ましくはＣａ、及び１つ以上の任意の組み合わせからなる群から選択される金属カチオンを有するＰＰＳポリマーを含むＰＰＳポリマー組成物であって、金属カチオンの濃度は、少なくとも４００ｐｐｍ、及び１０００ｐｐｍ以下である、ＰＰＳポリマー組成物。

【0079】

２．ＰＰＳポリマーは、少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも１５重量％、より好ましくは少なくとも２０重量％、最も好ましくは少なくとも２５重量％の平坦なガラス繊維を更に含む、発明の概念１のＰＰＳポリマー組成物。

【0080】

３．ＰＰＳポリマーは、６０重量％以下、好ましくは５５重量％以下、より好ましくは５０重量％以下、更により好ましくは４５重量％以下、最も好ましくは４０重量％以下の平坦なガラス繊維を含む、発明の概念２のＰＰＳポリマー組成物。

【0081】

４．ＰＰＳポリマー組成物は、９８０ｎｍで、少なくとも２５％、少なくとも２７％、少なくとも２８％、少なくとも２９％、又は少なくとも３０％の透過率を有する、発明の概念１～３のいずれか一つのＰＰＳポリマー組成物。

【0082】

５．ＰＰＳポリマー組成物は、９４０ｎｍで、少なくとも２５％、少なくとも２７％、少なくとも２８％、少なくとも２９％、又は少なくとも３０％の透過率を有する、発明の概念１～４のいずれか一つのＰＰＳポリマー組成物。

【0083】

６．ＰＰＳポリマー組成物は、ＩＲ透明染料又はＩＲ吸収染料を更に含む、発明の概念１～５のいずれか一つのＰＰＳポリマー組成物。

【0084】

７．界面をレーザー溶接して接合部を形成する方法であって、この方法は、
ポリマー－ポリマー界面に赤外線（「ＩＲ」）光線を照射する工程を含み、
この場合、
－ポリマー－ポリマー界面は、第２のポリマー組成物と接触している発明の概念１～６のいずれか一つのＰＰＳポリマー組成物を含み、
－照射する工程は、ＰＰＳポリマー組成物と第２のポリマー組成物とを含む接合部を形成する。

【0085】

８．ＩＲ光線は、ポリマー－ポリマー界面を照射する前にＰＰＳポリマー組成物を通過する、発明の概念７の方法。

【0086】

９．ＰＰＳポリマー組成物は、ＩＲ透明染料を含む、発明の概念７又は８のいずれかの方法。

【0087】

１０．ＩＲ透明染料は、黒色有機染料である、発明の概念９の方法。

【0088】

１１．
－ＩＲ光線は、ポリマー－ポリマー界面を照射する前に、第２のポリマー組成物を通過し、
－ＰＰＳポリマー組成物は、ＩＲ吸収染料を含む、発明の概念７の方法。

【0089】

１２．ＩＲ吸収染料は、黒色有機染料である、発明の概念１１の方法。

【0090】

１３．第２のポリマー組成物は、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン（高密度及び低密度）、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリオキシメチレン、ポリテトラフルオロエチレン、及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択されるポリマーを含む、発明の概念７～１２の方法。

【0091】

上記の実施形態は、例示的であり、限定的でないことが意図される。更なる実施形態は、本発明の概念内である。加えて、本発明は特定の実施形態に関連して記載されているが、当業者は、変更が本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形式上及び詳細になされ得ることを認める。上記の文書の参照によるいかなる援用も、本明細書での明確な開示に反している主題はまったく援用されないように限定される。