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特表2024-515648回転成形用途のためのポリオキシメチレンポリマー組成物
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  • 特表-回転成形用途のためのポリオキシメチレンポリマー組成物 図1
  • 特表-回転成形用途のためのポリオキシメチレンポリマー組成物 図2
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-10
(54)【発明の名称】回転成形用途のためのポリオキシメチレンポリマー組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 59/00 20060101AFI20240403BHJP
   C08L 67/02 20060101ALI20240403BHJP
   C08L 25/18 20060101ALI20240403BHJP
   C08L 55/00 20060101ALI20240403BHJP
   B29C 41/04 20060101ALI20240403BHJP
   B65D 65/40 20060101ALI20240403BHJP
【FI】
C08L59/00
C08L67/02
C08L25/18
C08L55/00
B29C41/04
B65D65/40 F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023563195
(86)(22)【出願日】2022-04-15
(85)【翻訳文提出日】2023-12-15
(86)【国際出願番号】 US2022025012
(87)【国際公開番号】W WO2022221658
(87)【国際公開日】2022-10-20
(31)【優先権主張番号】63/175,783
(32)【優先日】2021-04-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/240,503
(32)【優先日】2021-09-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/296,578
(32)【優先日】2022-01-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】512225379
【氏名又は名称】セラニーズ・インターナショナル・コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100129458
【弁理士】
【氏名又は名称】梶田 剛
(72)【発明者】
【氏名】グリンステイナー,ダリン
【テーマコード(参考)】
3E086
4F205
4J002
【Fターム(参考)】
3E086AA21
3E086AD04
3E086BA02
3E086BB85
3E086DA08
4F205AA23
4F205AG06
4F205GA01
4F205GB01
4F205GC04
4F205GF01
4F205GN01
4F205GN29
4J002BC102
4J002BN162
4J002CB001
4J002CF102
4J002GG01
4J002GT00
(57)【要約】
ポリオキシメチレンポリマーを粒子の形態で含有する、回転成形用途のためのポリマー組成物が開示されている。ポリオキシメチレンポリマーは、改善された物理的性質、例えば耐衝撃性強度を有する中空容器および他の物品を製造するために、物理的特性を有するように選択され、1種または複数の耐衝撃性改良剤と組み合わされる。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転成形用途のためのポリマー組成物であって、耐衝撃性改良剤とブレンドされたポリオキシメチレンポリマーを含むポリマー粒子を含み、前記耐衝撃性改良剤が、熱可塑性エラストマー、メタクリレートブタジエンスチレン、スチレンアクリロニトリル、またはそれらの混合物を含み、前記ポリオキシメチレンポリマーが、約5g/10分未満のメルトフローレートを有し、前記ポリオキシメチレンポリマーが、前記ポリマー組成物中に少なくとも約55重量%の量で存在し、前記1種または複数の耐衝撃性改良剤が、前記ポリマー組成物中に約4重量%から約27重量%の量で存在する、前記ポリマー組成物。
【請求項2】
前記ポリマー粒子が、前記粒子の少なくとも約10重量%が約625ミクロン超の粒径を有するような粒度分布を有する、請求項1に記載のポリマー組成物。
【請求項3】
前記ポリオキシメチレンポリマーが、約4g/10分未満、例えば約3g/10分未満、かつ約0.5g/10分超のメルトフローレートを有する、請求項1または2に記載のポリマー組成物。
【請求項4】
前記耐衝撃性改良剤が、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを単独で含むか、または熱可塑性コポリエステルエラストマーとの組合せで含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項5】
前記耐衝撃性改良剤が、熱可塑性コポリエステルエラストマーを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項6】
前記熱可塑性コポリエステルエラストマーが、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエーテルのセグメントのブロックコポリマーを含む、請求項5に記載のポリマー組成物。
【請求項7】
前記熱可塑性コポリエステルエラストマーが、熱可塑性エステルエーテルエラストマーを含む、請求項5に記載のポリマー組成物。
【請求項8】
前記熱可塑性コポリエステルエラストマーが、前記ポリオキシメチレンポリマーの融点から約5℃以内の融点を有する、請求項5から7のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項9】
前記ポリオキシメチレンポリマーが、約10mmol/kg未満の量で、例えば約8mmol/kg未満の量で、例えば約6mmol/kg未満の量で、例えば約4mmol/kg未満の量でヒドロキシル基を含有し、ポリイソシアネートを含まない、請求項1から8のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項10】
前記耐衝撃性改良剤が、メタクリレートブタジエンスチレン、スチレンアクリロニトリル、またはそれらの混合物を含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
【請求項11】
流体を受け入れるように構成された開口部を形成する継ぎ目なし回転成形ハウジングを含む、燃料のための容器であって、前記ハウジングが、壁で囲まれた内部筐体を含み、前記壁が、ポリマー組成物から作製され、前記ポリマー組成物が、
a)約8g/10分未満のメルトフローレートを有するポリオキシメチレンポリマーと、
b)前記ポリマー組成物中に約4重量%から約27重量%の量で存在する1種または複数の耐衝撃性改良剤と、
を含み、
前記ハウジングの壁が、前記ポリマー組成物の単層のみから作製され、そして、SAE試験J2665にしたがって、40℃で4g・mm/m/日未満の標準透過率を有する、前記容器。
【請求項12】
前記ポリオキシメチレンポリマーが、約4g/10分未満、例えば約3g/10分未満、かつ約0.5g/10分超のメルトフローレートを有する、請求項11に記載の容器。
【請求項13】
前記耐衝撃性改良剤が、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含む、請求項11または12に記載の容器。
【請求項14】
前記耐衝撃性改良剤が、熱可塑性コポリエステルエラストマーと組み合わせた熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含む、請求項11または12に記載の容器。
【請求項15】
前記耐衝撃性改良剤が、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエーテルのセグメントのブロックコポリマーを含む、請求項11、12または14に記載の容器。
【請求項16】
前記耐衝撃性改良剤が、融解温度を有し、前記耐衝撃性改良剤の融解温度が、前記ポリオキシメチレンポリマーの融解温度から約5℃以内である、請求項11、12または14に記載の容器。
【請求項17】
前記容器の壁が、40℃で約3.5g・mm/m/日未満の標準透過率を有する、請求項11から16のいずれか一項に記載の容器。
【請求項18】
前記容器が、23℃で約10.17J(7.5フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約13.56J(10フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約20.34J(15フィート・重量ポンド)超の多軸衝撃強さを有する、請求項11から17のいずれか一項に記載の容器。
【請求項19】
前記壁が、約0.5mmから約10mmの厚さを有する、請求項11から18のいずれか一項に記載の容器。
【請求項20】
前記ポリオキシメチレンポリマーが、約10mmol/kg未満の量で、例えば約8mmol/kg未満の量で、例えば約6mmol/kg未満の量で、例えば約4mmol/kg未満の量でヒドロキシル基を含有し、ポリイソシアネートを含まない、請求項11から19のいずれか一項に記載の容器。
【請求項21】
燃料タンクを含む、請求項11に記載の容器。
【請求項22】
前記ハウジングの壁が、US EPA試験40CFR Part1060.520に従って試験した場合に、約1g/m/日未満、例えば約0.8g/m/日未満の透過率を有する、請求項11に記載の容器。
【請求項23】
前記ハウジングの壁が、28℃で10週間の浸漬期間において、US EPA試験40CFR Part1060.520に従って試験した場合に、約0.96超、例えば約0.97超、例えば約0.98超の安定化パラメータを示す、請求項11または22に記載の容器。
【請求項24】
作動油タンク、圧縮ガスタンク、水タンク、またはディーゼル排気液タンクを含む、請求項11から20または22から23のいずれか一項に記載の容器。
【請求項25】
前記ポリマー組成物が、窒素含有ホルムアルデヒド捕捉剤を含まない、請求項11から24のいずれか一項に記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、2021年4月16日に出願の米国仮特許出願第63/175,783号、2021年9月3日に出願の米国仮特許出願第63/240,503号、および2022年1月5日に出願の米国仮特許出願第63/296,578号に基づいており、これらの優先権を主張するものであり、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
[0002]中空容器は、さまざまな異なる種類の成形工程および技術を使用して作製することができる。ある特定の種類の工程は、回転成形と呼ばれる。回転成形時に、ポリマー材料は金型に入れられ、軟化温度を超える温度に加熱され、それによってポリマー材料が溶融して流動化する。加熱工程中、金型は少なくとも1つの軸、および典型的には少なくとも2つの異なる軸を中心に回転する。遠心力によって、ポリマー材料が金型の壁に沿い、中空容器が形成される。この工程によって高度に複雑な継ぎ目なし中空製品が製造できるため、回転成形はさまざまな利点を提供する。しかし、ポリマー材料のプロセスウィンドウによって、回転成形の使用は、ポリエチレンポリマーおよびポリアミドポリマーなど、特定の種類のポリマーに限定されていた。
【0003】
[0003]従来、液体タンクなどの中空容器を製造するために、ポリオキシメチレンポリマーを回転成形用途に組み込むためのさまざまな試みがなされてきた。ポリオキシメチレンポリマーは、良好な耐薬品性、剛性、および弾力性を提供する。実際、多くのポリオキシメチレンポリマーは、ポリアミドポリマーと比較して低くシャープな融点、および再結晶化特性を有するため、加工サイクル時間の利点をもたらす可能性がある。しかしながら、特に他のさまざまなポリマーと比較して好適な耐衝撃性を有するポリオキシメチレンポリマーから、回転成形された中空容器を製造するには問題があった。
【0004】
[0004]上記の観点から、従来、ポリオキシメチレンポリマーは、ポリマー組成物から作製される製品の耐衝撃性を改善するために、さまざまな添加剤と組み合わされてきた。例えば、米国特許第8,008,390号には、耐衝撃性の向上が意図された回転成形用途のためのポリオキシメチレンポリマー配合材料が開示されている。米国特許第8,008,390号は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0005】
[0005]しかしながら、回転成形用途のために耐衝撃性を向上させるべくポリオキシメチレンポリマーとさまざまな添加剤を組み合わせることには、さまざまな問題があった。例えば、回転成形時に製造される中空容器の多くは、液体を収容することが意図されている。ポリオキシメチレンポリマーとさまざまな添加剤を組み合わせると、特に石油系材料に対して試験した場合に、ポリマー材料の透過特性に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、回転成形時にポリオキシメチレンポリマーに添加剤を添加すると、工程中に相分離が起こり、商業的に好適ではない製品が製造される場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
[0006]上記の観点から、現在、回転成形用途によく適したポリオキシメチレンポリマー組成物に対する必要性が存在する。また、良好な流体透過特性を有する単層で中空の容器に回転成形できるポリオキシメチレンポリマー組成物に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
[0007]本開示は概して、ポリオキシメチレンポリマーを含有するポリマー粒子からなる粉末組成物を対象とする。この粉末組成物は、特に回転成形用途で使用するために配合される。例えば、粉末は、回転成形による物品の製造によく適するだけでなく、優れた物理的性質を有する中空容器を製造するように粒度分布を有し、そのように配合することができるが、この物理的性質としては、気体および液体などの流体を収容した場合に、中空容器から液体蒸気および気体が漏出するのを防止する優れた透過特性とあいまって、耐衝撃性強度が挙げられる。
【0008】
[0008]一実施形態では、例えば、本開示は、回転成形用途のためのポリマー組成物に向けられる。当該ポリマー組成物は、1種または複数の耐衝撃性改良剤をブレンドしたポリオキシメチレンポリマーを含有するポリマー粒子を含む。ポリオキシメチレンポリマーは、比較的低いメルトフローレートを有することができる。例えば、ポリオキシメチレンポリマーのメルトフローレートは、約8g/10分未満、例えば約5g/10分未満、例えば約4g/10分未満、例えば約3g/10分未満、かつ概して約0.5g/10分超であり得る。ポリオキシメチレンポリマーは、ポリマー組成物中に少なくとも約55重量%の量で存在することができる。1種または複数の耐衝撃性改良剤が、ポリマー組成物中に約4重量%から約27重量%の量で存在することができる。
【0009】
[0009]ポリマー粒子は、回転成形用途に有効であることが判明している粒度分布を有することができる。例えば、ポリマー粒子は、少なくとも10重量%の粒子が、約625ミクロン超、例えば約630ミクロン超、例えば約635ミクロン超、例えば約640ミクロン超の粒径を有するような粒度分布を有することができる。ポリマー粒子はまた、D10粒径が約90ミクロンから約300ミクロン、例えば約110ミクロンから約220ミクロンであるような粒度分布を有することができる。D50粒径は、約150ミクロンから約400ミクロン、例えば約175ミクロンから約375ミクロンであり得る。D75粒径は、約380ミクロンから約680ミクロン、例えば約400ミクロンから約650ミクロンであり得る。上記の粒径範囲は例示的なものであり、特定の用途では、より小さな粒径を使用してもよい。
【0010】
[0010]さまざまな異なる耐衝撃性改良剤を、ポリオキシメチレンポリマーと組み合わせることができる。例えば、耐衝撃性改良剤は、1種または複数の熱可塑性エラストマーを含むことができる。一態様では、例えば、耐衝撃性改良剤は、熱可塑性ポリウレタンエラストマー単独であるか、または熱可塑性コポリエステルエラストマーとの組合せであり得る。別の実施形態では、耐衝撃性改良剤は、1種または複数の熱可塑性コポリエステルエラストマーを含んでもよい。熱可塑性コポリエステルエラストマーは、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエーテルのセグメントのブロックコポリマーを含むことができる。あるいは、熱可塑性コポリエステルエラストマーは、熱可塑性エステルエーテルエラストマーを含むことができる。
【0011】
[0011]ポリマー組成物に含有されるポリオキシメチレンポリマーは、ポリオキシメチレンコポリマーであり得る。ポリオキシメチレンポリマーは、さまざまな異なる種類の終端基(end group)または末端基(terminal group)を含有することができる。一態様では、ポリオキシメチレンポリマーは、約10mmol/kg未満の量で、例えば約8mmol/kg未満の量で、例えば約6mmol/kg未満の量で、例えば約4mmol/kg未満の量でヒドロキシル基を含有する。比較的少量のヒドロキシル基を含有する場合、ポリマー組成物はポリイソシアネートを含まなくてもよい。あるいは、ポリオキシメチレンポリマーは、ポリイソシアネートを含むカップリング剤と組み合わせて、多量のヒドロキシル基を有することができる。
【0012】
[0012]本開示はまた、石油系燃料などの液体および気体用の容器を対象とする。この容器は、流体を受け入れるように構成された開口部を形成する継ぎ目なし回転成形ハウジングを含むことができる。ハウジングは、壁で囲まれた内部筐体を含むことができる。壁は、約5g/10分未満のメルトフローレートを有するポリオキシメチレンポリマーを含むポリマー組成物から作製することができる。ポリマー組成物は、ポリマー組成物中に約4重量%から約27重量%の量で存在する1種または複数の耐衝撃性改良剤をさらに含むことができる。ハウジングの壁は、ポリマー組成物の単層のみから作製され得、SAE試験J2665にしたがって40℃で4g・mm/m/日未満の標準透過率を有することができる。例えば、壁は、40℃で約3.5g・mm/m/日未満の標準透過率を有することができる。
【0013】
[0013]壁はまた、US EPA 40 CFR Part 1060.520試験法に従って試験され、約1.1g/m/日未満、例えば約0.9g/m/日未満、例えば約0.7g/m/日未満(かつ概して約0.01g/m/日超)の透過率を示すことができる。さらに、単層の材料から作製された場合でも、壁は約0.95超、例えば約0.97超、例えば約0.98超の安定化パラメータ(r)を示すことができる。上記の結果は、浸漬期間10週間、試験温度28℃で得られる。
【0014】
[0014]容器は、23℃で約6.78J(5フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約約10.17J(7.5フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約13.56J(10フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約20.34J(15フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約27.12J(20フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約40.67J(30フィート・重量ポンド)超、例えば23℃で約54.23J(40フィート・重量ポンド)超、かつ概して23℃で約108.47J(80フィート・重量ポンド)未満の多軸衝撃強さを有することができる。壁の厚さは、約0.5mmから約10mmであり得る。一実施形態では、容器は燃料タンクであり得る。
【0015】
[0015]本開示の他の特徴および態様については、以下により詳細に説明する。
[0016]本開示の完全かつ実施可能な開示は、添付の図面を参照することを含め、本明細書の残りの部分に、より具体的に記載される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本開示に従って作製された容器の一実施形態の斜視図である。
図2図1に示された容器の側面図である。
図3】本開示による回転成形サイクル中の内部温度プロファイルのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
[0017]本明細書および図面における参照文字の繰り返し使用は、本発明の同一または類似の特徴または要素を表すことを意図するものである。
[0018]当業者によって、本議論は例示的な実施形態の説明のみであり、本開示の広範な態様を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。
【0018】
[0019]本開示は、概して、ポリオキシメチレンポリマーおよび1種または複数の耐衝撃性改良剤を含有するポリマー組成物を対象とする。ポリマー組成物は、制御された粒径を有する粉末の形態である。さらに、ポリオキシメチレンポリマーは、回転成形用途での使用によく適した熱特性を有するように、特に選択することができる。
【0019】
[0020]1種または複数の耐衝撃性改良剤を含有する本開示のポリマー組成物は、物理的性質がより良好で欠陥が少ない中空容器または物品を製造するための回転成形工程時に、より容易に加工できる飛躍的に改善された特性を有することが判明している。1種または複数の耐衝撃性改良剤は、例えば、ポリオキシメチレンポリマーの剛性を低下させ、ポリマー組成物から作製された物品の耐衝撃性を高め、ポリマーの収縮特性を低下させることができる。ポリマー組成物はまた、ポリマーのオペレーティングウィンドウ(operating window)を改善する粒径を有するように配合される。例えば、回転成形は比較的緩慢な成形工程である。例えば、回転成形工程は、射出成形など他の多くの工程よりも長いサイクル時間を典型的には有する。しかしながら、本開示のポリマー組成物は、より長いサイクル時間に対してより熱的に安定であるように配合され、空隙をほとんど生じない方法でポリマー組成物が金型上を流れるような熱特性を有する。
【0020】
[0021]回転成形工程にポリオキシメチレンポリマーを使用することによって、さまざまな利点および利益がもたらされ得る。例えば、ポリオキシメチレンコポリマーは、高い結晶品質を有する直鎖状構造を持ち、優れた耐摩耗性、耐長期疲労性、靭性、および耐クリープ性、ならびに優れた耐湿性、耐溶剤性、および耐強アルカリ性を含む種々の特性を提供する。ポリオキシメチレンポリマーの化学構造は、多くのさまざまなポリマーと比較して、熱劣化および酸化劣化に対して高い安定性を提供する。ポリオキシメチレンコポリマーの使用は、実際、ポリオキシメチレンホモポリマーよりも熱的に安定で耐劣化性である。ポリオキシメチレンポリマーは、優れた透過特性を維持しながら耐衝撃性を高めるように配合される。例えば、本開示のポリマー組成物は、圧縮ガスおよび燃料を含むあらゆるさまざまな種類の流体を収容するための容器または中空容器を製造するために使用することができる。容器は、優れた耐衝撃性を有しながら、燃料蒸気および他の気体に対しても比較的不透過性である。実際、本開示のポリマー組成物は、容器の壁にさらなる層を追加するか、または容器をフッ素化などの二次工程にかける必要性がなく、耐衝撃性および優れた透過特性をもたらす単層容器(container)または容器(vessel)を製造するために使用することができる。
【0021】
[0022]上述のように、本開示のポリマー組成物は粉末の形態である。この粉末組成物は、制御された粒度分布を有し、回転成形工程時に利点および利益をもたらすことが判明している。例えば、粉末は流体のような流動特性を有することができる。したがって、ポリマー組成物は、金型に装填する際の取り扱いが容易であり、金型の回転中に金型内で均一に循環する。例えば、粒度分布は、より高い精度および耐性を持つ物品の形成につながり得る。
【0022】
[0023]粒度分布は、ポリマー組成物を構成するさまざまな成分の組合せとあいまって、それによって成形工程中の収縮が少なく、内部応力の少ないポリマー組成物を製造することもできる。また、配合と組み合わせた粒度分布により、成形工程中の比較的大きなオペレーティングウィンドウが得られる。例えば、ポリマー組成物は、組成物をより高い安定性でより長いサイクル時間によく適したものとする熱特性を有する。このようにして、ポリマー組成物は溶融されると、金型の表面上を均一に流れ、空隙がほとんどないかあるいはまったくない成形品が得られる。
【0023】
[0024]一実施形態では、より長いサイクル時間を考慮するため、ポリマー組成物の粒度分布は、比較的大きな粒径を含む(しかしながら、用途によってはより小さな粒径が使用されてもよい)。例えば、一態様では、10重量%超の粒子が、約625ミクロン超、例えば約630ミクロン超、例えば約635ミクロン超、例えば約640ミクロン超の粒径を有することができる。特定の用途では、10重量%超の粒子が、約660ミクロン超、例えば約680ミクロン超、例えば約700ミクロン超の粒径を有することができる。上記の10重量%の粒子は概して、約1200ミクロン未満、例えば約1000ミクロン未満、例えば約900ミクロン未満、例えば約850ミクロン未満の平均粒径を有する。
【0024】
[0025]D10粒子径に加えて、ポリマー組成物の粒度分布は、D50粒径、D75粒径、およびD10粒径としても記載することができる。例えば、粉末組成物は、概して150ミクロン超、例えば約160ミクロン超、例えば約175ミクロン超、例えば約200ミクロン超、例えば約225ミクロン超、例えば約250ミクロン超、例えば約275ミクロン超、例えば約290ミクロン超のD50粒径を有することができる。D50粒径は概して、約600ミクロン未満、例えば約550ミクロン未満、例えば約500ミクロン未満、例えば約450ミクロン未満である。
【0025】
[0026]粉末の形態のポリマー組成物は、概して約90ミクロン超、例えば約100ミクロン超、例えば約110ミクロン超、例えば約120ミクロン超、例えば約130ミクロン超、かつ概して約300ミクロン未満、例えば約250ミクロン未満、例えば約220ミクロン未満のD10粒径(最小粒子)を有することができる。粉末組成物は、概して約380ミクロン超、例えば約400ミクロン超、例えば約420ミクロン超、例えば約440ミクロン超、かつ概して約700ミクロン未満、例えば約650ミクロン未満、例えば約625ミクロン未満、例えば約600ミクロン未満、例えば約590ミクロン未満のD75粒径を有することができる。粒径は、Beckman Coulter LS 13 320粒径分析装置などのレーザー散乱粒度分布分析装置を使用して求めることができる。
【0026】
[0027]代替的な実施形態では、ポリマー組成物の粒度分布は、特定の種類のポリオキシメチレンポリマーをさまざまな耐衝撃性改良剤と組み合わせて使用する場合、上述したよりも小さい粒子を含むことができる。例えば、別の実施形態では、ポリマー組成物は、90%の粒子が約500ミクロン未満のサイズを有するような粒度分布を有することができる。50%の粒子が、約450ミクロンから約250ミクロン、例えば約420ミクロンから約300ミクロンの粒径を有することができる。約30質量%から約50質量%の粒子が、約250ミクロンから約500ミクロンの粒径を有することができる。
【0027】
[0028]さらに別の実施形態では、ポリマー組成物の粒度分布は、90%の粒子が約420ミクロン未満、例えば約400ミクロン未満、例えば約380ミクロン未満のサイズを有するようなものであり得る。50質量%の粒子が、約250ミクロンから約177ミクロンの粒径を有することができる。約45質量%から約60質量%の粒子が、約420ミクロンから約177ミクロン、例えば約350ミクロンから約170ミクロン、例えば約280ミクロンから約177ミクロンの粒径を有することができる。粒径を求めるために光散乱を使用することに加えて、代替的な実施形態では、ふるい試験を使用することができる。例えば、粒径(質量ベース)は、RO-TAPふるい振とう機を使用して求めることができる。
【0028】
[0029]上述のように、本開示のポリマー組成物は、概して、他のさまざまな成分に加えて、1種または複数の耐衝撃性改良剤と組み合わせたポリオキシメチレンポリマーを含有する。ポリオキシメチレンポリマーは、ポリオキシメチレンコポリマーであり得る。
【0029】
[0030]ポリオキシメチレンポリマーの調製は、ポリオキシメチレン形成性モノマー、例えばトリオキサンまたはトリオキサンとジオキソランなどの環状アセタールとの混合物を、グリコールなどの分子量調節剤の存在下で重合させることによって実行することができる。一実施形態によれば、ポリオキシメチレンは、少なくとも50mol%、例えば少なくとも75mol%、例えば少なくとも90mol%、および例えばさらには少なくとも97mol%の-CHO-繰り返し単位を含むホモポリマーまたはコポリマーである。
【0030】
[0031]一実施形態では、ポリオキシメチレンコポリマーが使用される。コポリマーは、約0.1mol%から約20mol%、および特に約0.5mol%から約10mol%の繰り返し単位を含有することができ、この繰り返し単位は、少なくとも2個の炭素原子を有する飽和もしくはエチレン性不飽和アルキレン基、または鎖中に硫黄原子もしくは酸素原子を有するシクロアルキレン基を含み、アルキルシクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロアリール、ハロゲンまたはアルコキシからなる群より選択される1つまたは複数の置換基を含んでいてもよい。一実施形態では、開環反応を介してコポリマーに導入できる環状エーテルまたはアセタールを使用する。
【0031】
[0032]好ましい環状エーテルまたはアセタールは、下記式のものである:
【0032】
【化1】
【0033】
(式中、xは0または1であり、RはC~C-アルキレン基であり、適切であれば、C~C-アルキル基(akyl group)であるか、またはC~C-アルコキシ基であるか、かつ/またはハロゲン原子、好ましくは塩素原子である1つまたは複数の置換基を有する)。単なる例として、環状エーテルとしてエチレンオキシド、プロピレン1,2-オキシド、ブチレン1,2-オキシド、ブチレン1,3-オキシド、1,3-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、1,3-ジオキセパン、またコモノマーとして直鎖状オリゴまたはポリホルマール、例えばポリジオキソランまたはポリジオキセパンについて言及することができる。99.5から95mol%のトリオキサン、および0.5から5mol%、例えば0.5から4mol%の上記のコモノマーのうちの1つからなるコポリマーを使用するのが特に有利である。
【0034】
[0033]本開示のある特定の態様では、粉末組成物に組み込まれるポリオキシメチレンコポリマーは、比較的少量のコモノマーを含有する。例えば、ポリオキシメチレンコポリマーは、ジオキソランなどのコモノマーを、約5重量%未満の量で、例えば約2重量%未満の量で、例えば約1.5重量%未満の量で、例えば約1重量%未満の量で、例えば約0.75重量%未満の量で、例えば約0.7重量%未満の量で含有することができる。コモノマー含有量は、概して約0.3重量%超、例えば約0.5重量%超である。
【0035】
[0034]重合は、沈殿重合、または溶融重合として行われ得る。重合時間または分子量調節剤の量などの重合パラメータを好適に選択することにより、得られるポリマーの分子量、したがってMVR値を調整することができる。
【0036】
[0035]ポリマー組成物に組み込まれるポリオキシメチレンポリマーは、特定の用途および組成物に含有される他の成分に応じて、さまざまな異なる末端基または終端基を有することができる。一態様では、ポリオキシメチレンポリマーは、比較的熱的に安定である。例えば、ポリオキシメチレンポリマーは、約2mol%未満の量で、例えば約1.5mol%未満の量で、例えば約1mol%未満の量で、例えば約0.8mol%未満の量で、例えば約0.6mol%未満の量で、ヘミホルマール基を含有することができる。
【0037】
[0036]ポリオキシメチレンポリマーのヒドロキシル終端基の量は、組成物中にポリイソシアネートカップリング剤が存在するかどうかに依存し得る。ポリイソシアネートカップリング剤が存在しない場合、例えば、ポリオキシメチレンポリマーは、約10mmol/kg未満、例えば約8mmol/kg未満、例えば約6mmol/kg未満、例えば約4mmol/kg未満の末端ヒドロキシル基含有量を有することができる。
【0038】
[0037]あるいは、ポリオキシメチレンポリマーは、より多量の末端ヒドロキシル基を含有することができる。一実施形態では、ポリオキシメチレンポリマーは、少なくとも15mmol/kg、例えば少なくとも18mmol/kg、例えば少なくとも20mmol/kg、例えば約25mmol/kg超、例えば約30mmol/kg超、例えば約40mmol/kg超、例えば約50mmol/kg超の末端ヒドロキシル基の含有量を有する。末端ヒドロキシル基含有量は、概して約300mmol/kg未満、例えば約200mmol/kg未満、例えば約100mmol/kg未満である。一実施形態では、末端ヒドロキシル基含有量は、18から50mmol/kgの範囲である。ポリオキシメチレンポリマー中のヒドロキシル基含有量の定量は、JP-A-2001-11143に記載の方法により行ってもよい。
【0039】
[0038]末端ヒドロキシル基に加えて、ポリオキシメチレンポリマーは、これらのポリマーにとって通常の他の末端基を有していてもよい。これらの例としては、アルコキシ基、ギ酸基、酢酸基、またはアルデヒド基が挙げられる。一態様では、ポリオキシメチレンポリマーは、末端NH基を含有することもできる。一実施形態によれば、ポリオキシメチレンは、少なくとも50mol%、例えば少なくとも75mol%、例えば少なくとも90mol%、例えばさらには少なくとも95mol%の-CHO-繰り返し単位を含むコポリマーである。
【0040】
[0039]ポリオキシメチレンポリマーは、任意の好適な分子量を有することができる。ポリマーの分子量は、例えば、約4,000グラム/モルから約100,000g/molであり得る。ポリオキシメチレンポリマーは、例えば、約10,000g/mol超、例えば、約15,000g/mol超、例えば、約20,000g/mol超、例えば、約30,000g/mol超、例えば、約40,000g/mol超、かつ概して約90,000g/mol未満の分子量を有することができる。
【0041】
[0040]組成物中に存在するポリオキシメチレンポリマーは、概して、190℃および2.16kgでISO1133に従って求められる、約0.1から約200g/10分の範囲のメルトフローインデックス(MFI)を有することができる。しかし、一態様では、ポリオキシメチレンポリマーは、比較的低いメルトフローインデックスを有する。メルトフローインデックスが低いほど、回転成形工程で使用する場合、より大きなオペレーティングウィンドウを有するポリマー組成物が得られることが判明している。さらに、メルトフローレートが低いほど、より良好な物理的性質につながり得る。例えば、ポリオキシメチレンポリマーは、約8g/10分未満、例えば約5g/10分未満、例えば約4g/10分未満、例えば約3g/10分未満、例えば約2g/10分未満、例えば約1g/10分未満、かつ概して約0.5g/10分超のメルトフローレートを有することができる。
【0042】
[0041]ポリオキシメチレンポリマーは、ポリオキシメチレンポリマー組成物中に、少なくとも40重量%、例えば少なくとも45重量%、例えば少なくとも55重量%、例えば少なくとも60重量%、例えば少なくとも70重量%、例えば少なくとも80重量%の量で存在してもよい。ポリオキシメチレンポリマーは、約96重量%未満の量で、例えば約85重量%未満の量で、例えば約80重量%未満の量で、例えば約75重量%未満の量で存在することができる。
【0043】
[0042]本開示に従って、ポリオキシメチレンポリマーは1種または複数の耐衝撃性改良剤と組み合わされる。組成物に組み込むことができる耐衝撃性改良剤の例としては、熱可塑性エラストマー、メタクリレートブタジエンスチレン、スチレンアクリロニトリル、およびこれらの混合物が挙げられる。一態様では、耐衝撃性改良剤は、コアシェル耐衝撃性改良剤であり得る。ポリマー組成物またはその組成物から作製される物品のさまざまな特性を向上させるために、異なる耐衝撃性改良剤の組合せを使用してもよい。例えば、ポリマー組成物は、2種以上の熱可塑性エラストマーを含むことができる。
【0044】
[0043]さまざまな異なる熱可塑性エラストマーを、耐衝撃性改良剤として使用することができる。本開示での使用によく適した熱可塑性エラストマーは、ポリエステルエラストマー(TPE-E)、熱可塑性ポリアミドエラストマー(TPE-A)、および特に熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPE-U)である。上記の熱可塑性エラストマーは、カップリング試薬および/またはポリオキシメチレンポリマーと反応させることができる活性水素原子を有する。このような基の例としては、ウレタン基、アミド基、アミノ基またはヒドロキシル基が挙げられる。例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの末端ポリエステルジオールの柔軟なセグメント(flexible segment)は、例えばイソシアネート基と反応することができる水素原子を有する。
【0045】
[0044]ある特定の実施形態では、熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、耐衝撃性改良剤として単独で、または他の耐衝撃性改良剤と組み合わせて使用される。例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、長鎖ジオール(dial)のソフトセグメント、およびジイソシアネートに由来するハードセグメントならびに鎖延長剤を有してもよい。一実施形態では、ポリウレタンエラストマーは、長鎖ジオールをジイソシアネートと反応させてイソシアネート終端基を有するポリウレタンプレポリマーを生成し、次いでジオール鎖延長剤でプレポリマーを鎖延長することによって調製されるポリエステルの種類である。代表的な長鎖ジオールは、ポリエステルジオール、例えばポリ(ブチレンアジペート)ジオール、ポリエチレンアジペート)ジオール、およびポリ(E-カプロラクトン)ジオール;ならびにポリエーテルジオール、例えばポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、およびポリ(エチレンオキシド)グリコールである。好適なジイソシアネートには、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)、2,4-トルエンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートおよび4,4’-メチレンビス-(シクロキシルイソシアネート)が含まれる。好適な鎖延長剤は、C~C脂肪族ジオール、例えばエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、およびネオペンチルグリコールである。熱可塑性ポリウレタンの一例は、本質的にポリ(アジピン酸-co-ブチレングリコール-co-ジフェニルメタンジイソシアネート)であることを特徴とする。
【0046】
[0045]一実施形態では、耐衝撃性改良剤は、ポリエステルベースの熱可塑性ポリウレタンであり得る。ポリエステルベースの熱可塑性ポリウレタンは、例えば、約80から約90、例えば約83から約87のショアA硬さを有することができる。熱可塑性ポリウレタンは、約33から約43、例えば約35から約39のショアD硬さを有することができる。
【0047】
[0046]代替的な実施形態では、カーボネートベースの熱可塑性ポリウレタンブロックコポリマーを使用することができる。カーボネートベースの熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、上述と同じショアAおよびショアD硬さの範囲を有することができる。
【0048】
[0047]一実施形態では、熱可塑性エラストマーは、熱可塑性ポリエステルエラストマーを含んでもよい。熱可塑性ポリエステルエラストマーは、例えば、熱可塑性エステルエーテルエラストマーを含む熱可塑性コポリエステルエラストマーであり得る。一態様では、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエーテルのセグメントのブロックコポリマーを含む熱可塑性コポリエステルエラストマーであり得る。
【0049】
[0048]一実施形態では、ポリマー組成物は、セグメント化熱可塑性コポリエステルを含有してもよい。熱可塑性ポリエステルエラストマーは、例えば、マルチブロックコポリマーを含んでもよい。有用なセグメント化熱可塑性コポリエステルエラストマーには、エステル結合を介して頭部から尾部まで結合した、繰り返しの長鎖エステル単位および短鎖エステル単位が多数含まれる。長鎖単位は、次の式で表され、
【0050】
【化2】
【0051】
短鎖単位は、次の式で表される
【0052】
【化3】
【0053】
(式中、Gは、約600から6,000の範囲の数平均分子量および約55℃未満の融点を有する長鎖ポリマーグリコールから末端ヒドロキシル基を除去した後に残る二価のラジカルであり、Rは、約300未満の分子量を有するジカルボン酸からカルボキシル基を除去した後に残る炭化水素ラジカルであり、Dは、約250未満の分子量を有する低分子量ジオールからヒドロキシル基を除去した後に残る二価のラジカルである)。
【0054】
[0049]コポリエーテルエステル中の短鎖エステル単位は、コポリエーテルエステルの重量の約15~95%を提供し、コポリエーテルエステル中の短鎖エステル単位の約50~100%は同一である。
【0055】
[0050]「長鎖エステル単位」という用語は、長鎖グリコールとジカルボン酸との反応生成物を指す。長鎖グリコールは、末端(または可能な限り末端に近い)ヒドロキシ基、約600超、例えば約600から6000の分子量、約55℃未満の融点、および約2.0以上の炭素対酸素比を有するポリマーグリコールである。長鎖グリコールは、概してポリ(アルキレンオキシド)グリコールまたはポリ(アルキレンオキシド)ジカルボン酸のグリコールエステルである。場合により、グリコールまたはジカルボン酸との化合物の重合を妨げない任意の置換基が存在することができる。反応してコポリエステルを形成する長鎖グリコールのヒドロキシ官能基は、可能な限り末端基であり得る。末端ヒドロキシ基は、鎖とは異なるエンドキャッピンググリコール単位、すなわちポリ(プロピレンオキシドグリコール)のエチレンオキシド終端基に配置することができる。
【0056】
[0051]「短鎖エステル単位」という用語は、約550未満の分子量を有する低分子量化合物またはポリマー鎖単位を指す。それらは、低分子量ジオール(約250未満)とジカルボン酸を反応させることで作製される。
【0057】
[0052]ジカルボン酸には、ジカルボン酸の縮合重合等価物、すなわちそれらのエステル、もしくは酸塩化物および無水物などのエステル形成誘導体、またはグリコールとの重合反応において実質的にジカルボン酸と同様に振る舞う他の誘導体が含まれ得る。
【0058】
[0053]エラストマー用のジカルボン酸モノマーは、約300未満の分子量を有する。それらは、芳香族、脂肪族、または脂環式であり得る。ジカルボン酸は、重合反応を妨げない任意の置換基またはそれらの組合せを含有することができる。代表的なジカルボン酸としては、テレフタル酸、およびイソフタル酸、ビ安息香酸、ベンゼン核を有する置換ジカルボキシ化合物、例えばビス(p-カルボキシフェニル)メタン、p-オキシ-(p-カルボキシフェニル)安息香酸、エチレン-ビス(p-オキシ安息香酸)、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸(phenanthralenedicarboxylic acid)、アントラセンジカルボン酸(anthralenedicarboxylic acid)、4,4’-スルホニルジ安息香酸など、ならびにC~C10アルキルおよびそれらの他の環置換誘導体、例えばハロ、アルコキシまたはアリール誘導体が挙げられる。また、芳香族ジカルボン酸も存在する限りにおいて、p(β-ヒドロキシエトキシ)安息香酸などのヒドロキシ酸を使用することができる。
【0059】
[0054]代表的な脂肪族および脂環式酸は、セバシン酸、1,3-または1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、炭酸、シュウ酸、イタコン酸、アゼライン酸、ジエチルマロン酸、フマル酸、シトラコン酸、アリルマロン酸、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、ピメリン酸、スベリン酸、2,5-ジエチルアジピン酸、2-エチルスベリン酸、2,2,3,3-テトラメチルコハク酸、シクロペンタンジカルボン酸、デカヒドロ-1,5-(または2,6-)ナフチレンジカルボン酸、4,4’-ビシクロヘキシルジカルボン酸、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルカルボン酸)、3,4-フランジカルボキシレート、および1,1-シクロブタンジカルボキシレートである。
【0060】
[0055]ジカルボン酸は、約300未満の分子量を有してもよい。一実施形態では、テレフタル酸およびイソフタル酸などのフェニレンジカルボン酸が使用される。
[0056]反応してコポリエステルの短鎖エステル単位を形成する低分子量(約250未満)ジオールの中には、非環式、脂環式、および芳香族ジヒドロキシ化合物が含まれる。2~15個の炭素原子を有するジオール、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、2,2-ジメチルトリメチレン、ヘキサメチレン、およびデカメチレングリコール、ジヒドロキシシクロヘキサン、シクロヘキサンジメタノール、レゾルシノール、ヒドロキノン、1,5-ジヒドロキシナフタレンなどが含まれる。また、2~8個の炭素原子を含有する脂肪族ジオールが含まれる。使用できるビスフェノールの中には、ビス(p-ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p-ヒドロキシフェニル)メタン、およびビス(p-ヒドロキシフェニル)プロパンが含まれる。ジオールの等価エステル形成誘導体も有用である(例えば、エチレングリコールの代わりにエチレンオキシドまたはエチレンカーボネートを使用できる)。低分子量ジオールには、このような等価エステル形成誘導体も含まれる。
【0061】
[0057]ポリマーの調製に使用できる長鎖グリコールには、ポリ(アルキレンオキシド)グリコール、例えばポリエチレングリコール、ポリ(1,2-および1,3-プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ペンタメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘプタメチレンオキシド)グリコール、ポリ(オクタメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ノナメチレンオキシド)グリコール、およびポリ(1,2-ブチレンオキシド)グリコール;エチレンオキシドおよび1,2-プロピレンオキシドのランダムおよびブロックコポリマー、ならびにホルムアルデヒドを、ペンタメチレングリコールなどのグリコール、またはテトラメチレンおよびペンタメチレングリコールの混合物などのグリコールの混合物と反応させることによって調製されるポリホルマールが含まれる。
【0062】
[0058]さらに、ポリ(アルキレンオキシド)のジカルボキシメチル酸、例えばポリテトラメチレンオキシドHOOCCH(OCHCHCHCHOCHCOOH IVから誘導されるものなどを使用して、インサイチュで長鎖グリコールを形成することができる。また、ポリチオエーテルグリコールおよびポリエステルグリコールは有用な製品を提供する。ポリエステルグリコールを使用する場合、一般に、溶融重合中の相互交換の傾向を抑制するために注意を払わなければならないが、ある種の立体障害ポリエステル、例えばポリ(2,2-ジメチル-1,3-プロピレンアジペート)、ポリ(2,2-ジメチル-1,3-プロピレン/2-メチル-2-エチル-1,3-プロピレン2,5-ジメチルテレフタレート)、ポリ(2,2-ジメチル-1,3-プロピレン/2,2-ジエチル-1,3-プロピレン、1,4-シクロヘキサンジカルボキシレート)およびポリ(1,2-シクロヘキシレンジメチレン/2,2-ジメチル-1,3-プロピレン-1,4-シクロヘキサンジカルボキシレート)が通常の反応条件下で利用でき、短い滞留時間が採用される場合、より反応性の高い他のポリエステルグリコールが使用できる。ポリブタジエンまたはポリイソプレングリコールのどちらか、これらのコポリマー、およびこれらの材料の飽和水素化生成物も、申し分のない長鎖ポリマーグリコールである。さらに、ポリイソブチレンジエンコポリマーの酸化によって形成されるジカルボン酸のグリコールエステルは、有用な原料である。
【0063】
[0059]上記の長鎖ジカルボン酸(IV)は、酸として重合反応混合物に添加することができるが、これらは存在する低分子量ジオールと反応し、これらは常に過剰であり、対応するポリ(アルキレンオキシド)エステルグリコールを形成し、次いで重合してポリマー鎖のG単位を形成し、これらの特定のG単位は、1種のみの低分子量ジオール(Dに対応する)が採用される場合、構造
【0064】
【化4】
【0065】
を有する。1種より多くのジオールを使用する場合、ポリマー鎖単位の各末端に異なるジオールキャップ(diol cap)が存在し得る。このようなジカルボン酸は、長鎖グリコールが存在する場合には、長鎖グリコールと反応することもでき、この場合、Dが長鎖グリコールのポリマー残基で置換されている以外は、上記Vと同じ式を有する材料が得られる。しかしながら、低分子量ジオールが著しくモル過剰に存在するため、この反応が起こる程度はかなり小さい。
【0066】
[0060]単一の低分子量ジオールの代わりに、このようなジオールの混合物を使用することができる。単一の長鎖グリコールまたはその等価物の代わりに、そのような化合物の混合物を利用することができ、単一の低分子量ジカルボン酸またはその等価物の代わりに、2種以上の混合物を、本発明の組成物に採用することができる熱可塑性コポリエステルエラストマーの調製に使用することができる。したがって、上記式IIの文字「G」は、単一の長鎖グリコールの残基またはいくつかの異なるグリコールの残基を表すことができ、式IIIの文字Dは、1つまたはいくつかの低分子量ジオールの残基を表すことができ、式IIおよびIIIの文字Rは、1つまたはいくつかのジカルボン酸の残基を表すことができる。シクロヘキサンジカルボン酸のシス-トランス異性体などの、幾何異性体の混合物を含有する脂肪族酸を使用する場合、異なる異性体は、コポリエステル中で同じジオールと異なる短鎖エステル単位を形成する異なる化合物と考えられるべきである。コポリエステルエラストマーは、従来のエステル交換反応によって製造することができる。
【0067】
[0061]長鎖または短鎖のオキシアルキレングリコールの、交互のランダムな長さの配列を有するコポリエーテルエステルは、結晶化可能である高融点ブロックと、ガラス転移温度が比較的低い実質的に非晶質のブロックとの繰り返しを含有することができる。一実施形態では、ハードセグメントはテトラメチレンテレフタレート単位で構成され得、ソフトセグメントは脂肪族ポリエーテルおよびポリエステルグリコールから誘導されてもよい。特に有利なのは、ハードセグメントの部分的な結晶化によって形成された微結晶のネットワークが存在するため、上記の材料が表面温度での変形に抵抗することである。ハードセグメントとソフトセグメントの比率が、素材の特性を決定する。したがって、熱可塑性ポリエステルエラストマーの別の利点は、ハードセグメントとソフトセグメントの比率を変えることによって、ソフトエラストマーおよびハードエラストプラスチックを製造できることである。
【0068】
[0062]ある特定の実施形態では、ポリエステル熱可塑性エラストマーは、下記式:-[4GT][BT]を有し、式中、4Gはブチレングリコール、例えば1,4-ブタンジオールであり、Bはポリ(テトラメチレンエーテルグリコール)であり、Tはテレフタレートであり、xは約0.60から約0.99であり、yは約0.01から約0.40である。
【0069】
[0063]一態様では、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエーテルのセグメントのブロックコポリマーであり得、以下のような構造を有することができる:
【0070】
【化5】
【0071】
(式中、aおよびbは整数であり、2から10,000まで変動することができる)。上述のブロックコポリマーにおけるハードセグメントとソフトセグメントの間の比率は、エラストマーの特性を変化させるために変えることができる。一態様では、上記に示したポリエステルエラストマーの密度は、約1.05g/cmから約1.15g/cm、例えば約1.08g/cmから約1.1g/cmであり得る。
【0072】
[0064]一実施形態では、ポリオキシメチレンポリマーは、ポリオキシメチレンポリマーの融解温度に類似した融解温度を有する熱可塑性ポリエステルエラストマーなどの耐衝撃性改良剤と組み合わされる。例えば、一態様では、耐衝撃性改良剤は、耐衝撃性改良剤の融解温度が、ポリオキシメチレンポリマーの融解温度の約8℃以内、例えば約5℃以内、例えば約4℃以内、例えば約3℃以内であるように選択される。例えば、ポリエステルエラストマーなどの耐衝撃性改良剤は、約150℃から約185℃、例えば約158℃から約172℃、例えば約163℃から約169℃の融解温度で選択することができる。融解温度は、ISO試験11357-1/-3(10℃/分)に従って求めるか、ASTM試験D3417(DSC)に従って求めることができる。
【0073】
[0065]一実施形態では、熱可塑性ポリエステルエラストマーなどの耐衝撃性改良剤は、ポリオキシメチレンポリマーの融解温度よりも低い融解温度を有するように選択することができる。例えば、耐衝撃性改良剤の融解温度は、約164℃未満、例えば約161℃未満、例えば約158℃未満、例えば約155℃未満、例えば約153℃未満、かつ概して約140℃超、例えば約145℃超、例えば約148℃超であり得る。
【0074】
[0066]代替的な実施形態では、耐衝撃性改良剤は、非芳香族ポリマーを含んでもよく、これはポリマーの骨格上に芳香族基を含まないポリマーを指す。このようなポリマーには、アクリレートポリマーおよび/またはオレフィンを含有するグラフトコポリマーが含まれる。例えば、オレフィンポリマーは、グラフトベース(graft base)として機能することができ、少なくとも1種のビニルポリマーまたは1種のエーテルポリマーにグラフトさせることができる。さらに別の実施形態では、グラフトコポリマーは、ポリジエンをベースとするエラストマーコアと、(メタ)アクリレートおよび/または(メタ)アクリロニトリルからなる硬質または軟質のグラフトエンベロープ(graft envelope)とを有することができる。
【0075】
[0067]上述の耐衝撃性改良剤の例としては、エチレン-アクリル酸コポリマー、エチレン-無水マレイン酸コポリマー、エチレン-アルキル(メタ)アクリレート-無水マレイン酸ターポリマー、エチレン-アルキル(メタ)アクリレート-グリシジル(メタ)アクリレートターポリマー、エチレン-アクリル酸エステル-メタクリル酸ターポリマー、エチレン-アクリル酸エステル-無水マレイン酸ターポリマー、エチレン-メタクリル酸-メタクリル酸アルカリ金属塩(イオノマー)ターポリマーなどが挙げられる。一実施形態では、例えば、耐衝撃性改良剤は、エチレン、メチルアクリレート、およびグリシジルメタクリレートのランダムターポリマーを含むことができる。ターポリマーは、約5%から約20%、例えば約6%から約10%のグリシジルメタクリレート含有量を有することができる。ターポリマーは、約20%から約30%、例えば約24%のメチルアクリレート含有量を有してもよい。
【0076】
[0068]耐衝撃性改良剤は、エポキシ官能基化、例えば末端エポキシ基、骨格オキシラン単位、および/またはペンダントエポキシ基を含有する、直鎖状または分岐状の、ホモポリマーまたはコポリマー(例えば、ランダム、グラフト、ブロックなど)であってもよい。例えば、耐衝撃性改良剤は、エポキシ官能基化を有する少なくとも1つのモノマー成分を含むコポリマーであってもよい。耐衝撃性改良剤のモノマー単位は、異なっていてもよい。例えば、耐衝撃性改良剤は、エポキシ官能性メタクリルモノマー単位を含むことができる。本明細書では、メタクリルという用語は、概してアクリルおよびメタクリルの両方のモノマー、ならびにそれらの塩およびエステル、例えばアクリレートおよびメタクリレートモノマーを指す。耐衝撃性改良剤に組み込まれ得るエポキシ官能性メタクリルモノマーとしては、これらに限定されないが、グリシジルアクリレートおよびグリシジルメタクリレートなどの1,2-エポキシ基を含有するものが挙げられる。他の好適なエポキシ官能性モノマーには、アリルグリシジルエーテル、グリシジルエタクリレート、およびグリシジルイタコネート(glycidyl itoconate)が含まれる。
【0077】
[0069]他のモノマーの例としては、例えば、エステルモノマー、オレフィンモノマー、アミドモノマーなどが挙げられる。一実施形態では、耐衝撃性改良剤は、2から20個の炭素原子、または2から8個の炭素原子を有するものなどの、少なくとも1つの直鎖状または分枝状のα-オレフィンモノマーを含むことができる。具体例としては、エチレン;プロピレン;1-ブテン;3-メチル-1-ブテン;3,3-ジメチル-1-ブテン;1-ペンテン;1つまたは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する1-ペンテン;1つまたは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する1-ヘキセン;1つまたは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する1-ヘプテン;1つまたは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する1-オクテン;1つまたは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する1-ノネン;エチル、メチルまたはジメチル置換1-デセン;1-ドデセン;およびスチレンが挙げられる。
【0078】
[0070]一実施形態では、耐衝撃性改良剤は、エポキシ官能基化を有するターポリマーであり得る。例えば、耐衝撃性改良剤は、エポキシ官能基化を含むメタクリル成分、α-オレフィン成分、およびエポキシ官能基化を含まないメタクリル成分を含むことができる。例えば、耐衝撃性改良剤は、ポリ(エチレン-co-メチルアクリレート-co-グリシジルメタクリレート)であってもよく、これは下記の構造を有する:
【0079】
【化6】
【0080】
(式中、a、b、およびcは1以上である)。
[0071]別の実施形態では、耐衝撃性改良剤は、下記の構造を有するエチレン、アクリル酸エチルおよび無水マレイン酸のランダムコポリマーであり得る:
【0081】
【化7】
【0082】
(式中、x、yおよびzは、1以上である)。
[0072]コポリマー耐衝撃性改良剤のさまざまなモノマー成分の相対比率は、特に限定されない。例えば、一実施形態では、エポキシ官能性メタクリルモノマー成分は、コポリマー耐衝撃性改良剤の約1重量%から約25重量%、または約2重量%から約20重量%を形成することができる。α-オレフィンモノマーは、コポリマー耐衝撃性改良剤の約55重量%から約95重量%、または約60重量%から約90重量%を形成することができる。採用する場合、他のモノマー成分(例えば、非エポキシ官能性メタクリルモノマー)は、コポリマー耐衝撃性改良剤の約5重量%から約35重量%、または約8重量%から約30重量%を構成してもよい。
【0083】
[0073]上記の耐衝撃性改良剤の分子量は、幅広く変動することができる。例えば、耐衝撃性改良剤は、約7,500から約250,000グラム/モル、いくつかの実施形態では、約15,000から約150,000グラム/モル、いくつかの実施形態では、約20,000から100,000グラム/モルの数平均分子量を有することができ、多分散性指数は、典型的には2.5から7の範囲である。
【0084】
[0074]概して、1種または複数の耐衝撃性改良剤は、ポリマー組成物中に、約2重量%から約45重量%、例えば約4重量%から約27重量%の量で存在してもよく、その間の1重量%ずつの全ての増分を含む。例えば、1種または複数の耐衝撃性改良剤は、ポリマー組成物中に、約6重量%超の量で、例えば約8重量%超の量で、例えば約10重量%超の量で、例えば約12重量%超の量で、例えば約14重量%超の量で、例えば約16重量%超の量で、例えば約20重量%超の量で、例えば約25重量%超の量で、例えば約30重量%超の量で、例えば約35重量%超の量で、かつ概して約50重量%未満の量で、例えば約40重量%未満の量で、例えば約25重量%未満の量で、例えば約23重量%未満の量で存在することができる。
【0085】
[0075]上述のように、さまざまな実施形態では、ポリマー組成物は1種より多くの耐衝撃性改良剤を含有することができる。例えば、一実施形態では、ポリマー組成物は、熱可塑性ポリエステルエラストマーと組み合わせた熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含有することができる。例えば、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、熱可塑性エステルエーテルエラストマーであり得る。一実施形態では、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエーテルのセグメントのブロックコポリマーを含む熱可塑性コポリエステルエラストマーと組み合わせることができる。ポリブチレンテレフタレートおよびポリエーテルのセグメントのブロックコポリマーをポリマー組成物に組み込むことによって、特に低温での耐衝撃性を飛躍的に向上させることができる。熱可塑性ポリウレタンエラストマーと熱可塑性コポリエステルエラストマーの間の重量比は、約1:5から約5:1、例えば約1:3から約3:1、例えば約1.5:1から約1:1.5であり得る。一態様では、例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、ポリマー組成物中に約5重量%から約12重量%の量で存在することができ、熱可塑性コポリエステルエラストマーは、ポリマー組成物中に約5重量%から約12重量%の量で存在することができる。一実施形態では、熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、ポリマー組成物中に約8重量%から約15重量%、例えば約9重量%から約11重量%の量で存在することができ、熱可塑性コポリエステルエラストマーはまた、ポリマー組成物中に約8重量%から約15重量%、例えば約9重量%から約11重量%の量で存在することができる。
【0086】
[0076]ポリオキシメチレンポリマーおよび1種または複数の耐衝撃性改良剤に加えて、本開示のポリマー組成物は、他のさまざまな成分を含有することができる。例えば、一実施形態では、さまざまな利点および利益を提供するために、ポリアルキレングリコールをポリマー組成物に組み込むことができる。例えば、ポリアルキレングリコールは、粒子の流動特性を向上させ、かつ/または耐衝撃性強度を向上させることができる。
【0087】
[0077]ポリマー組成物での使用に特によく適したポリアルキレングリコールには、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびそれらの混合物が含まれる。
[0078]ポリアルキレングリコールの分子量は、ポリオキシメチレンポリマーの特性、および成形品を製造する加工条件を含むさまざまな要因によって変動する。一態様では、ポリアルキレングリコール、例えばポリエチレングリコールは、比較的低い分子量を有することができる。例えば、分子量は、約10,000g/mol未満、例えば約8,000g/mol未満、例えば約6,000g/mol未満、例えば約4,000g/mol未満、かつ概して約1000g/mol超、例えば約2000g/mol超であり得る。一実施形態では、約2000g/molから約5000g/molの分子量を有するポリエチレングリコール可塑剤が、ポリマー組成物に組み込まれる。
【0088】
[0079]別の態様では、ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコールは、より高い分子量を有するものを選択することができる。例えば、ポリアルキレングリコールの分子量は、約10,000g/mol以上、例えば約20,000g/mol超、例えば約30,000g/mol超、例えば約35,000g/mol超、かつ概して約100,000g/mol未満、例えば約50,000g/mol未満、例えば約45,000g/mol未満、例えば約40,000g/mol未満であり得る。
【0089】
[0080]ポリマー組成物中に存在する場合、ポリアルキレングリコールは、約0.1重量%超の量で、例えば約0.3重量%超の量で添加することができる。ポリアルキレングリコールは、概してポリマー組成物中に約5重量%未満の量で、例えば約3重量%未満の量で、例えば約1重量%未満の量で存在することができる。
【0090】
[0081]一実施形態では、1種または複数の耐衝撃性改良剤に加えて、ポリマー組成物はカップリング剤を含有することができる。カップリング剤は、異なる成分の相溶化に使用できる。例えば、カップリング剤は、ポリオキシメチレンポリマーおよび1種または複数の耐衝撃性改良剤に結合することができる。しかしながら、一実施形態では、ポリマー組成物はカップリング剤を含有しないように配合されることを理解されたい。
【0091】
[0082]一実施形態では、カップリング剤は、ポリイソシアネート、例えば脂肪族、脂環式および/または芳香族ジイソシアネートなどのジイソシアネートを含む。カップリング剤は、三量体または二量体などのオリゴマーの形態であってもよい。
【0092】
[0083]一実施形態では、カップリング剤は、ジイソシアネートまたはトリイソシアネートを含み、これは、2,2’-、2,4’-、および4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI);3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート(TODD;トルエンジイソシアネート(TDI);ポリマーMDI;カルボジイミド修飾液4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート;パラ-フェニレンジイソシアネート(PPDI);メタ-フェニレンジイソシアネート(MPDI);トリフェニルメタン-4,4’-およびトリフェニルメタン-4,4”-トリイソシアネート;ナフチレン-1,5-ジイソシアネート;2,4’-、4,4’-および2,2-ビフェニルジイソシアネート;ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(PMDI)(ポリマーPMDIとしても公知である);MDIおよびPMDIの混合物;PMDIおよびTDIの混合物;エチレンジイソシアネート;プロピレン-1,2-ジイソシアネート;トリメチレンジイソシアネート;ブチレンジイソシアネート;ビトリレンジイソシアネート;トリジンジイソシアネート;テトラメチレン-1,2-ジイソシアネート;テトラメチレン-1,3-ジイソシアネート;テトラメチレン-1,4-ジイソシアネート;ペンタメチレンジイソシアネート;1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI);オクタメチレンジイソシアネート;デカメチレンジイソシアネート;2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート;2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート;ドデカン-1,12-ジイソシアネート;ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート;シクロブタン-1,3-ジイソシアネート;シクロヘキサン-1,2-ジイソシアネート;シクロヘキサン-1,3-ジイソシアネート;シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート;ジエチリデンジイソシアネート;メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(HTDI);2,4-メチルシクロヘキサンジイソシアネート;2,6-メチルシクロヘキサンジイソシアネート;4,4’-ジシクロヘキシルジイソシアネート;2,4’-ジシクロヘキシルジイソシアネート;1,3,5-シクロヘキサントリイソシアネート;イソシアナトメチルシクロヘキサンイソシアネート;1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン;イソシアナトエチルシクロヘキサンイソシアネート;ビス(イソシアナトメチル)-シクロヘキサンジイソシアネート;4,4’-ビス(イソシアナトメチル)ジシクロヘキサン;2,4’-ビス(イソシアナトメチル)ジシクロヘキサン;イソホロンジイソシアネート(IPDI);ジメリルジイソシアネート、ドデカン-1,12-ジイソシアネート、1,10-デカメチレンジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、1,10-デカメチレンジイソシアネート、1-クロロベンゼン-2,4-ジイソシアネート、フルフリレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-シクロブタンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1-メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナト-メチル)シクロヘキサン、1,6-ジイソシアナト-2,2,4,4-テトラ-メチルヘキサン、1,6-ジイソシアナト-2,4,4-テトラ-トリメチルヘキサン、トランス-シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、3-イソシアナト-メチル-3,5,5-トリメチルシクロ-ヘキシルイソシアネート、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン、シクロ-ヘキシルイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、m-フェニレンジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、p,p’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジフェニル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジクロロ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、4-クロロ-1,3-フェニレンジイソシアネート、1,5-テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、メタキシリレンジイソシアネート、2,4-トルエンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-クロロフェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、p,p’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、2,2-ジフェニルプロパン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-トルイジンジイソシアネート、ジアニジンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3-キシリレンジイソシアネート、1,4-ナフチレンジイソシアネート、アゾベンゼン-4,4’-ジイソシアネート、ジフェニルスルホン-4,4’-ジイソシアネート、またはそれらの混合物から選択される。
【0093】
[0084]一実施形態では、芳香族ポリイソシアネートが使用され、例えば4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が挙げられる。
[0085]存在する場合、カップリング剤は、組成物中に概して約0.1重量%から約5重量%の量で存在することができる。一実施形態では、例えば、カップリング剤は、約0.1重量%から約2重量%、例えば約0.2重量%から約1重量%の量で存在することができる。代替的な実施形態では、カップリング剤は、カップリング剤の反応性基とポリオキシメチレンポリマーの官能基の量とを比較した場合に、モル過剰量でポリマー組成物に添加することができる。上述のように、一実施形態では、ポリマー組成物はカップリング剤を含有しない。例えば、一実施形態では、ポリマー組成物はポリイソシアネートを含まなくてもよい。実際、一態様では、ポリイソシアネート化合物を含まないことで、さまざまな利点および利益が実現される可能性がある。
【0094】
[0086]本開示のポリマー組成物はまた、場合により、安定剤および/または他のさまざまな添加剤を含有することができる。このような添加剤には、例えば、酸化防止剤、酸捕捉剤、UV安定剤、または熱安定剤が含まれ得る。さらに、ポリマー組成物は、加工助剤、例えば接着促進剤、または帯電防止剤を含有してもよい。
【0095】
[0087]例えば、一実施形態では、紫外線安定剤が存在してもよい。紫外線安定剤には、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、または安息香酸エステルが含まれ得る。紫外線安定剤の具体例としては、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノン、および5,5’-メチレンビス(2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン);2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール;2-(2’-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、例えば2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-t-オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、および2,2’-メチレンビス(4-t-オクチル-6-ベンゾトリアゾリル)フェノール、サリチル酸フェニル、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4-ジ-t-ブチルフェニル-3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンゾエート、およびヘキサデシル-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート;置換オキサニリド、例えば、2-エチル-2’-エトキシオキサニリドおよび2-エトキシ-4’-ドデシルオキサニリド;シアノアクリレート、例えば、エチル-.アルファ.-シアノ-.ベータ.,.ベータ.-ジフェニルアクリレートおよびメチル-2-シアノ-3-メチル-3-(p-メトキシフェニル)アクリレートまたはそれらの混合物が挙げられる。存在してもよい紫外線吸収剤の具体例は、ヒドロキシルフェニルベンゾトリアゾールクラスの高分子量紫外線吸収剤であるUV234である。UV光吸収剤は、存在する場合、ポリマー組成物の総重量に対して、約0.1重量%から約2重量%の範囲の量で、例えば約0.25重量%から約1重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。
【0096】
[0088]一実施形態では、ポリマー組成物はまた、窒素含有化合物などのホルムアルデヒド捕捉剤を含んでもよい。主に、これらの中では、アミノ基で置換された炭素原子またはカルボニル基に隣接するヘテロ原子として少なくとも1個の窒素原子を有する複素環化合物、例えばピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピロリドン、アミノピリジンおよびそれらから誘導される化合物が挙げられる。この性質の有利な化合物は、アミノピリジンおよびそれから誘導される化合物である。いずれのアミノピリジンも原理的には好適であり、例えば2,6-ジアミノピリジン、置換アミノピリジンおよび二量体アミノピリジン、ならびにこれらの化合物から調製された混合物が挙げられる。他の有利な材料は、ポリアミドおよびジシアンジアミド、尿素およびその誘導体、ならびにピロリドンおよびそれから誘導される化合物である。好適なピロリドンの例としては、イミダゾリジノンおよびそれから誘導される化合物、例えばヒダントインが挙げられ、これらの誘導体は特に有利であり、これらの化合物の中で特に有利なものは、アラントインおよびその誘導体である。他の特に有利な化合物は、トリアミノ-1,3,5-トリアジン(メラミン)およびその誘導体、例えばメラミン-ホルムアルデヒド縮合物およびメチロールメラミンである。オリゴマー性ポリアミドも、原理的にはホルムアルデヒド捕捉剤としての使用に好適である。一態様では、ホルムアルデヒド捕捉剤はメラミンを含むことができる。代替的な実施形態では、酸捕捉剤はコポリアミドであり得る。コポリアミドは単独で、またはメラミンと組み合わせて使用できる。
【0097】
[0089]さらに、ホルムアルデヒド捕捉剤は、脂肪族グアナミン系化合物、脂環式グアナミン系化合物、芳香族グアナミン系化合物、ヘテロ原子含有グアナミン系化合物などを含むことができるグアニジン化合物であり得る。ホルムアルデヒド捕捉剤は、ポリマー組成物の総重量に対して、約0.005重量%から約2重量%の範囲の量で、例えば約0.0075重量%から約1重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。
【0098】
[0090]しかしながら、一実施形態では、本開示のポリマー組成物は、いくつかの実施形態で本組成物から作製された回転成形品に悪影響を及ぼす可能性のあるさまざまなホルムアルデヒド捕捉剤を含まないように配合することができる。例えば、一実施形態では、ポリマー組成物は、全てのホルムアルデヒド捕捉剤を含まないように配合することができ、特に窒素含有ホルムアルデヒド捕捉剤を含まないように配合することができる。組成物から除外され得るホルムアルデヒド捕捉剤には、グアナミン、例えばベンゾグアナミン、メラミン、およびメラミン誘導体が含まれる。一実施形態では、ポリマー組成物中に存在する唯一のホルムアルデヒド捕捉剤は、コポリアミドであってもよい。
【0099】
[0091]組成物中に存在し得るさらなる別の添加剤は、酸化防止剤として機能し得る立体障害フェノール化合物である。市販されているそのような化合物の例としては、ペンタエリスリチルテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](IRGANOX(登録商標)1010、BASF)、トリエチレングリコールビス[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート](IRGANOX(登録商標)245、BASF)、3,3’-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオノヒドラジド](IRGANOX(登録商標)MD 1024、BASF)、ヘキサメチレングリコールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](IRGANOX(登録商標)259、BASF)、および3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシトルエン(LOWINOX(登録商標)BHT、Chemtura)が挙げられる。上記の化合物は、ポリマー組成物の総重量に対して、約0.01重量%から約1重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在してもよい。
【0100】
[0092]一実施形態では、本開示のポリマー組成物は、著しい量の酸化防止剤および他の安定剤を含有する。例えば、ポリマー組成物は、約0.2重量%超の量で、例えば約0.22重量%超の量で、例えば約0.3重量%超の量で、かつして約5重量%未満の量で、例えば約2重量%未満の量で、1種または複数の立体障害フェノール化合物を含有するように配合することができる。酸化防止剤を多量に含むことによって、ポリマー組成物の熱安定性が向上し得る。
【0101】
[0093]組成物中に紫外線安定剤に加えて存在し得る光安定剤には、立体障害アミンが含まれる。使用できるヒンダードアミン光安定剤には、N-メチル化されたオリゴマー性化合物が含まれる。一態様では、光安定剤は、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート(sebaceate)を含むことができる。例えば、ヒンダードアミン光安定剤の一例として、Adeka Palmaroleから入手可能なADK STAB LA-63光安定剤が挙げられる。光安定剤は、存在する場合、ポリマー組成物の総重量に対して、約0.1重量%から約2重量%の範囲の量で、例えば約0.25重量%から約1重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。
【0102】
[0094]上記の成分に加えて、ポリマー組成物は酸捕捉剤も含有することができる。酸捕捉剤は、例えばアルカリ土類金属塩を含んでもよい。例えば、酸捕捉剤はクエン酸カルシウムなどのカルシウム塩を含んでもよい。一態様では、クエン酸カルシウムは、クエン酸三カルシウムである。ポリマー組成物での使用によく適した別の酸捕捉剤は、無水プロピオン酸カルシウムである。一実施形態では、ポリマー組成物で使用するために選択される酸捕捉剤は、ステアリン酸カルシウムである。ステアリン酸カルシウムは、ポリマー組成物から作製された成形品から得られる特性に関して、さまざまな利点および利益をもたらすことが判明している。ステアリン酸カルシウムは、例えば、12-ヒドロキシステアリン酸カルシウムであり得る。酸捕捉剤は、ポリマー組成物の総重量に対して、約0.01重量%から約1重量%の範囲の量で存在してもよい。
【0103】
[0095]一実施形態では、潤滑剤が存在してもよい。潤滑剤は、ポリマーワックス組成物を含むことができる。例えば、脂肪酸アミドを使用してもよい。脂肪酸アミドの一例は、エチレンビス(ステアロアミド)である。あるいは、潤滑剤は、ポリエチレンワックスを含むことができる。潤滑剤は概して、ポリマー組成物中に約0.01重量%から約1重量%の量で存在してもよい。
【0104】
[0096]ポリマー組成物はまた、ポリオキシメチレンポリマーの結晶化度を高め得る核剤を含有することができる。核剤には、例えば、オキシメチレンターポリマー、タルク粒子などが含まれ得る。あるいは、ポリマー組成物は、核剤を含有しないように配合することができる。存在する場合、核剤は、約0.1重量%超の量で、例えば約0.2重量%超の量で、かつ概して約1.5重量%未満の量で、例えば約0.8重量%未満の量でポリマー組成物に添加することができる。
【0105】
[0097]一実施形態では、1種または複数の着色剤もポリマー組成物に添加することができる。着色剤は、顔料でも染料でもよい。一態様では、着色剤は、ポリオキシメチレンポリマーと組み合わせてマスターバッチとして添加することができる。1種または複数の着色剤は、ポリマー組成物中に、概して約0.1重量%超の量で、かつ概して約2重量%未満の量で存在することができる。
【0106】
[0098]上記の添加剤のいずれも、単独で、または他の添加剤と組み合わせてポリマー組成物に添加することができる。概して、各添加剤は、ポリマー組成物の総重量に対して、約5重量%未満の量で、例えば、約0.005重量%から約2重量%の範囲の量で、例えば、約0.0075重量%から約1重量%、例えば、約0.01重量%から約0.5重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在する。
【0107】
[0099]本開示のポリマー組成物から粉末を形成するために、一態様では、ポリマー組成物の成分をともに混合し、次いで溶融混合することができる。例えば、成分を押出機で溶融混合することができる。加工温度は、用途に使用するために選択されるポリオキシメチレンポリマーの種類によって変動することができる。一実施形態では、加工温度は、約165℃から約200℃であり得る。
【0108】
[00100]押出ストランドを製造し、次いでそれをペレット化することができる。次いで、ペレット化したコンパウンドを好適な粒径および好適な粒度分布に粉砕し、回転成形での使用によく適した粉末を製造することができる。
【0109】
[00101]例えば、任意の好適なハンマーミルまたは造粒機を使用して、粉末組成物を製造することができる。一実施形態では、低温粉砕を使用して、比較的小さなサイズおよび均一な粒度分布を有する粒子を製造することができる。低温粉砕は、例えば、均一なサイズを有するだけでなく、ほぼ球状の粒子を有する粉末を製造することができる。
【0110】
[00102]ポリマー組成物が配合され、制御された粒度分布を有する粉末に形成されると、ポリマー粒子は成形品を製造するための金型に装填される。ポリマー粒子は、特に回転成形工程での使用によく適している。回転成形時に、ポリマー粒子は金型に装填され、金型は加熱されながら少なくとも第1の軸および第2の軸を中心に回転する。ポリマー組成物を溶融温度まで加熱することにより、ポリマー組成物が流動し、中空容器を製造するための金型の内壁を被覆する。
【0111】
[00103]特に有利なのは、ポリオキシメチレンポリマーを含有する本開示のポリマー組成物は、従来の装置を使用して、変更せずに回転成形用途に組み込めることである。例えば、本開示のポリマー粒子は、回転成形によく適したかさ密度および流動性特性を有するように配合することができる。例えば、A.R.M.ファネル試験(100グラム)に従って試験した場合、粒子は、約35秒未満、例えば約30秒未満、例えば約25秒未満、例えば約20秒未満、かつ概して約5秒超のファネルフローを示すことができる。粒子は、約0.37g/cc超、例えば約0.4g/cc超、例えば約0.42g/cc超、かつ概して約0.6g/cc未満のゆるめかさ密度(untapped bulk density)を有することができる。
【0112】
[00104]回転成形品を製造する場合、粉末の予備乾燥は必要なく、成形中に窒素を使用する必要もない。さらに、本開示のポリマー組成物は、特別なコーティングまたは工具を必要とせず、冷却後に金型から容易に離型することができる。本開示のポリマー組成物はまた、複雑なデザインを成形する場合でも優れた流動特性を示す。
【0113】
[00105]回転成形品は、本開示に従って、比較的速いサイクル時間で製造することができる。例えば、約204.44℃(400°F)から約232.22℃(450°F)のオーブン温度では、3.8mmの壁厚を有する回転成形品は、約20分未満、例えば約18分未満、かつ概して約10分超、例えば約15分超で製造することができる。5.1mmの壁厚では、物品は概して約25分未満、例えば約21分未満、かつ概して約12分超、例えば約18分超で製造できる。空冷時間は、概して約30分未満である。例えば、空気中で回転させる場合、冷却時間は、約0分から約10分であり得る。強制空気で回転させる場合、冷却時間は、約10分から約20分であり得る。
【0114】
[00106]例示のみを目的として、図3は、本開示に従って物品を回転成形するための温度サイクルの一実施形態を示す。特に有利なのは、温度プロファイルが、回転成形ポリエチレンポリマーまたはポリアミドポリマーを含む他のポリマーと非常に類似していることである。したがって、本開示に従って、ポリオキシメチレンポリマーを使用して類似の温度およびエネルギー要件で、飛躍的に改善された特性を有する物品を製造することができる。例えば、回転成形時、外壁温度が約232℃未満、例えば約228℃未満、例えば約225℃未満、例えば約220℃未満、かつ概して約210℃超の物品を製造することができる。部品内部の空気温度は概して約220℃未満、例えば約202℃未満、例えば約198℃未満、例えば約193℃未満、例えば約190℃未満、かつ概して約150℃超、例えば約170℃超であり得る。上述の内部の空気温度は、概して約4分から約12分間維持される。部品の脱型温度は、概して約93℃まで、例えば約70℃から約93℃までであり得る。
【0115】
[00107]したがって、本開示に従って、約60分未満、例えば約51分未満、例えば約45分未満、例えば約30分未満、かつ概して約15分超の総サイクル時間(加熱および冷却)で、約3.8mmから約5.1mmの壁厚を有する材料の単層から作製される回転成形品を製造することができる。
【0116】
[00108]一実施形態では、ポリマー組成物を使用して、図1および2に示す容器10を製造することができる。容器10は、例えば、燃料タンクおよび/または圧縮ガスを保持するように設計されたタンクであり得る。燃料タンク10は、流体を受け入れるためのスパウト12を備えることができ、1つまたは複数の壁14を備えることができる。
【0117】
[00109]図1および2に示すように、容器10は継ぎ目なしで形成することができる。このように、容器は継ぎ目がないため、容器の強度、特に耐衝撃性強度を飛躍的に向上させることができる。壁14は、概して、約0.5mm超の厚さ、例えば約1mm超、例えば約2mm超、かつ概して約10mm未満、例えば約8mm未満、例えば約6mm未満の厚さを有することができる。
【0118】
[00110]本開示に従って作製された回転成形容器は、空隙が少なく、したがって高密度に形成され得る。容器を形成するために使用されるポリマー層の密度は、耐衝撃性改良剤を含有する場合、約1250kg/m超、例えば約1260kg/m超、例えば約1270kg/m超、例えば約1280kg/m超、例えば約1290kg/m超、例えば約1300kg/m超、例えば約1310kg/m超、例えば約1350kg/m、かつ概して約1450kg/m未満であり得る。
【0119】
[00111]本開示に従って、あらゆるさまざまな種類の容器を作製することができる。容器には、燃料タンク、油圧タンク、水タンク、圧縮ガスタンク、サーモクーラー、作動油タンク、ディーゼル排気液タンクなどが含まれ得る。一実施形態では、容器は比較的小さな容積を有することができる。例えば、容器は約37.85リットル(10ガロン)未満、例えば約18.92リットル(5ガロン)未満、例えば約15.14リットル(4ガロン)未満、例えば約7.57リットル(2ガロン)未満、かつ概して約0.37リットル(0.1ガロン)超の容積を有することができる。あるいは、より大きなタンクを製造することができる。例えば、タンクは約37.85リットル(10ガロン)超、例えば約56.78リットル(15ガロン)超、例えば約75.70リットル(20ガロン)超、かつ概して約75.70リットル(100ガロン)未満、例えば約189.27リットル(50ガロン)未満、例えば約113.56リットル(30ガロン)未満の容積を有することができる。一実施形態では、約56.78リットル(15ガロン)から約132.48リットル(35ガロン)の容積を有する、船舶またはボート用の燃料タンクを構築することができる。
【0120】
[00112]本開示に従って作製された容器は、優れた耐衝撃性とあいまって優れた透過特性を有することができる。容器または容器壁の透過性は、SAE試験J2665(2021年最新版)に従って試験することができる。SAE試験J2665では、10%エタノール、45%トルエン、および45%イソオクタンを含む試験燃料で材料の透過性を試験する。定常状態のフラックスの測定は、gmm/m/日で報告され、SAE試験J2665、セクション10に従って実施される。本開示に従って作製された容器は、40℃で約3.5g・mm/m/日未満、例えば40℃で約3g・mm/m/日未満、例えば40℃で約2.8g・mm/m/日未満の標準(厚さに対する)透過率を有することができる。
【0121】
[00113]壁はまた、US EPA 40 CFR Part 1060.520試験法に従って試験され、約1.1g/m/日未満、例えば約0.9g/m/日未満、例えば約0.7g/m/日未満(かつ概して約0.01g/m/日超)の透過率を示すことができる。さらに、単層の材料から作製された場合でも、壁は約0.95超、例えば約0.97超、例えば約0.98超の安定化パラメータ(r)を示すことができる。上記の結果は、浸漬期間10週間、および試験温度28℃で得られる。
【0122】
[00114]ポリマー組成物はまた、約9kJ/m超、例えば約10kJ/m超、例えば約12kJ/m超、例えば約14kJ/m超、例えば約16kJ/m超、例えば約18kJ/m超、かつ概して約50kJ/m未満の23℃におけるシャルピーノッチ衝撃強さを示し得る。シャルピーノッチ衝撃強さは、射出成形試験片を使用して、ISO試験179に従って測定することができる。
【0123】
[00115]本開示に従って作製された容器はまた、23℃(t=3mm)でARM低温衝撃試験(V4)に従って多軸衝撃強さについて試験することができる。多軸衝撃強さは、約6.77J(5フィート重量ポンド)超、例えば約10.16J(7.5フィート重量ポンド)超、例えば約12.20J(9フィート重量ポンド)超、例えば約13.55J(10フィート重量ポンド)超、例えば約16.26J(12フィート重量ポンド)超、例えば約18.98J(14フィート重量ポンド)超、かつ概して約40.67J(30フィート重量ポンド)未満であり得る。
【0124】
[00116]例えば、本開示に従って作製された物品は、概して比較的高い密度を有することができる。一態様では、本開示の粉末組成物から作製された物品は、約1.2g/cm超の、例えば約1.25g/cm超の、例えば約1.3g/cm超の密度を有することができる。密度は、概して約2g/cm未満、例えば約1.6g/cm未満である。
【0125】
[00117]本開示は、下記の実施例を参照することにより、よりよく理解されよう。
【実施例
【0126】
実施例1
[00118]さまざまなポリマー配合物を配合し、この配合物から作製された粉末組成物が、回転成形用途によく適していることを実証するために、さまざまな特性について試験した。
【0127】
[00119]より具体的には、下記の表は、配合したポリマー組成物を含む。
【0128】
【表1】
【0129】
【表2】
【0130】
[00120]上記の組成物をさまざまな物理的性質について試験し、下記の結果を得た。
【0131】
【表3-1】
【0132】
【表3-2】
【0133】
【表4-1】
【0134】
【表4-2】
【0135】
実施例2
[00121]上記実施例1において試料番号2としたポリマー配合物を使用して、回転成形容器またはタンクを製造した。成形タンクは、公称容量4.15リットルを有し、内部表面積0.103mを有し、容積対表面積の比が40.29l/mであった。タンクは、ポリマー組成物の単層から作製した。
【0136】
[00122]次いで、US EPA 40 CFR Part 1060.520に従って、透過率および安定化についてタンクを試験した。タンクを、浸漬期間10週間、および試験温度28℃で試験した。タンクは、わずか0.6g/m/日の透過率を示した。このタンクは、EPAの要求値である1.5g/m/日を大幅に上回った。予期せず、タンクは単層の材料から作製されているにもかかわらず、タンクはまた、0.99の安定化パラメータを示した。
【0137】
[00123]また、カリフォルニア大気資源局(California Air Resources Board)試験TP-901に従って、タンクを燃料透過率について試験した。タンクは、燃料タンクの内部表面積に基づいてわずか1.132g/m/日の透過率を示した。
【0138】
[00124]この回転成形タンクはまた、ABYCの燃焼性試験および衝撃試験に合格した。
[00125]タンク材料を、SAE J1960試験手順(2008)に従って、UV光に対する耐性についても試験した。この材料を、ウェザロメーターを使用して5年間の暴露に相当する方法で、連続的UV曝露にかけた(DE<2)。材料に1250kJ/mの暴露を与えた。材料は試験に合格した。
【0139】
実施例3
[00126]本開示のポリマー組成物が、所望の方法で機械的性質を制御するために変化させることができることを実証するために、さまざまなポリマー配合物を調合し、さまざまな機械的性質について試験した。
【0140】
[00127]下記のポリマー組成物を作製した:
【0141】
【表5】
【0142】
[00128]上記の配合物を機械的性質について試験し、下記の結果を得た:
【0143】
【表6】
【0144】
[00129]上記に示したように、成分の相対量を変えることで、得られる特性に影響を与えることができる。
実施例4
[00130]さまざまなポリマー配合物を配合し、さまざまな機械的性質について試験した。より具体的には、下記の表は、配合したポリマー組成物を含む。
【0145】
【表7-1】
【0146】
【表7-2】
【0147】
[00131]試料番号19、20、および21を、さまざまな物理的性質について試験し、下記の結果を得た。
【0148】
【表8】
【0149】
[00132]本発明に対するこれらおよび他の修正および変形は、添付の特許請求の範囲により具体的に記載される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって実施され得る。さらに、さまざまな実施形態の態様は、全部または一部を入れ替えてもよいことを理解されたい。さらに、当業者であれば、前述の説明は例示に過ぎず、このような添付の特許請求の範囲にさらに記載される本発明を限定することを意図するものではないことを理解されよう。
図1
図2
図3
【国際調査報告】