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KR20210102365A - 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체 - Google Patents

관형 입자를 포함하는 중합체 복합체 Download PDF

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Publication number
KR20210102365A
KR20210102365A KR1020217021552A KR20217021552A KR20210102365A KR 20210102365 A KR20210102365 A KR 20210102365A KR 1020217021552 A KR1020217021552 A KR 1020217021552A KR 20217021552 A KR20217021552 A KR 20217021552A KR 20210102365 A KR20210102365 A KR 20210102365A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoplastic
fibers
resin
polymer composite
fiber
Prior art date
Application number
KR1020217021552A
Other languages
English (en)
Inventor
브래드 제이 마틴
마크 폴 쿠야우스키
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
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Abstract

본 발명은 내장된 섬유를 갖는 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체에 관한 것이다. 상기 관형 입자는 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 30 mm 범위인 반면, 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이다. 또한 본 발명은 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체의 제조 방법을 제공한다. 중합체 복합체는 신발 솔, 가구 쿠션, 침대 매트리스, 자동차 시트 쿠션, 플로어링 기재, 아웃도어 워킹/러닝 표면, 매트 및 패드 등과 같은 쿠셔닝 물품으로 형성될 수 있는 쿠셔닝 재료로서 사용될 수 있다.

Description

관형 입자를 포함하는 중합체 복합체
본 발명은 다수의 관형 입자를 함유하는 중합체 복합체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 쿠셔닝(cushioning) 재료로서 사용될 수 있는, 내장된 섬유를 갖는 수지로 구성된 다수의 관형 입자를 함유하는 중합체 복합체에 관한 것이다.
쿠셔닝 물품은 일반적으로 열가소성 또는 열경화성 중합체 재료로 구성된다. 다양한 중합체 중에서, 탁월한 쿠셔닝 특성을 고려하여, 시트 쿠션과 같은 쿠션 물품을 제조하기 위해 폴리우레탄이 주로 사용된다. 폴리우레탄은 매우 넓은 밀도 범위로 콤팩트한 형태 및 발포된 형태 둘 모두로 사용된다. 예를 들어, 폴리우레탄은 열경화성, 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머(TPU), 미세다공성 엘라스토머, 일체형 발포체, 가요성 발포체, 강성 발포체 또는 반강성 발포체의 형태로 존재할 수 있다. 그러나, 열경화성 폴리우레탄 발포체는 열가소성 폴리우레탄과 같은 열가소성 수지와 달리 재활용할 수 없다는 일반적인 합의가 존재한다. 따라서, 폴리우레탄과 열가소성 폴리우레탄의 발포 입자의 매트릭스를 포함하는 혼성 재료가 또한 쿠셔닝 재료로서 사용되기 위해 과거에 개발되어 왔다.
추가로, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 열경화성 및 열가소성 폴리우레탄 발포체와 같은 중합체 재료가 신발 제조 산업, 특히 신발 쿠션 및 미드솔의 제조에서 사용되어 왔다는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6759443호는 비닐 중합체 그래프트된 폴리옥시알킬렌 폴리에테르로부터 제조된 폴리우레탄을 발포하여 제조된 폴리우레탄 발포체 신발 솔을 개시하고, 미국 특허 제6878753호는 열경화성 폴리우레탄 발포체로 제조된 신발 솔 및 미드솔을 기재한다. 쿠셔닝 재료가 탄력적이고 내구성을 갖는 것이 중요하지만 상기 특성을 제공하는 열가소성 엘라스토머는 일반적으로 특정한 적용 분야에서 바람직한 것보다 더 높은 밀도의 발포체를 생성한다.
쿠셔닝 물품을 제조하기 위해 사용되는 열가소성 발포체 입자는 느슨하게 조합되거나 함께 결합되어 입자의 연결된 네트워크를 형성한다. 입자의 결합은 열경화성 글루를 사용하거나 입자의 고유한 열가소성(용융) 거동에 따른 온도 및 압력을 사용하여 서로 융합함으로써 달성된다. 결합 방법 도중, 입자는 통상적으로 몰드에서의 융합을 가능하게 하고, (예를 들어, 스팀 체스트 크랙 몰딩에 의해) 성형된/컨투어링된 물품을 형성하도록 압력 및 온도 하에서 몰드에 놓여진다. 입자 결합에 너무 높은 온도가 사용되는 경우, 입자의 수축이 발생되어 몰드 치수보다 더 작은 물품을 생성할 수 있다. 국제공개 WO2015017090호는 상기 언급된 문제를 해결하고자 하였으며, 열가소성 엘라스토머 발포체와 열가소성 엘라스토머 발포체의 외면 상에 배치된 비발포 중합체의 관형 입자를 포함하는 쿠셔닝 물품을 개시하였다.
그러나, 순수한 열가소성 엘라스토머성 관형 입자를 사용하여 제조되는 쿠션/물품이 여전히 제한점들을 갖고 있음이 밝혀졌으며, 상기 제한점은 높은 내부 밀도와 견고한 지지를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 따라서, 이러한 쿠션은 일반적으로 소비자에 의해 선호되지 않는다. 추가로, 목적하는 더 낮은 밀도를 달성할 수 없는 이러한 관형 입자에 대해 확장 가능한 생산 라인 속도에서 가공 제한점이 존재한다.
따라서, 쿠셔닝 물품의 매우 낮은 밀도를 달성하도록 하면서, 관형 입자의 이방성 거동을 활용하여 쿠셔닝 물품의 지지력과 편안함 사이의 균형을 재정의할 수 있는 보다 효과적인 기술을 식별할 필요가 있다.
놀랍게도, 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위인 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체가 지지력과 편안함 사이의 바람직한 균형과 저밀도를 보이는 쿠셔닝 물품의 제조에 효과적으로 사용될 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 일 양태에서, 본 발명은 섬유가 내장된 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체에 관한 것이고; 상기 관형 입자는 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 30 mm 범위이고; 상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 적어도 하기 단계를 포함하는 중합체 복합체의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 적어도 하나의 수지 및 섬유를 제공하는 단계;
b) 섬유를 수지에 내장시키기 위해 수지 및 섬유를 공압출 또는 인발하여 관형 압출물을 수득하는 단계;
c) 다수의 관형 입자를 형성하기 위해 관형 압출물을 세그멘트화하는 단계;
d) 다수의 관형 입자를 몰드에 배치하는 단계; 및
e) 다수의 관형 입자를 결합시켜 중합체 복합체를 형성하는 단계.
또 다른 양태에서, 본 발명은 쿠셔닝 재료로서 상기 정의된 중합체 복합체의 용도에 관한 것이다.
또한 또 다른 양태에서, 본 발명은 섬유가 내장된 적어도 하나의 수지를 포함하는 다수의 이방성 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체를 포함하는 쿠셔닝 물품에 관한 것이고; 상기 관형 입자는 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 직경이 0.5 mm 내지 30.0 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이고; 상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이고; 상기 섬유는 수지를 사용하여 서로로부터 분리되고, 한 방향으로 배향되고 서로 배열되고; 상기 관형 입자는 함께 배향되고 융합된다.
하기 첨부된 도면과 관련하여 고려하는 경우, 하기 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되기 때문에, 본 발명의 다른 이점들이 쉽게 인식될 것이다:
도 1은 본 발명의 입자의 일 실시형태의 측단면도이고;
도 2는 본 발명의 다수의 입자의 일 실시형태의 측단면도이고;
도 3은 본 발명의 복합체의 일 실시형태의 측단면도이다.
후속 설명은 단지 예시적인 실시형태만을 제공하며, 본 개시내용의 범위, 적용 가능성 또는 구성을 제한하려는 의도가 아니다. 오히려, 예시적인 실시형태들의 후속 설명은 하나 이상의 예시적인 실시형태들을 구현하기 위한 가능한 설명을 당업자에게 제공할 것이다. 첨부된 청구범위에 설명된 본 발명의 사상과 개념으로부터 벗어나지 않으면서, 요소의 기능과 배열에서 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 이해된다. 또한, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 것이기 때문에 본원에 사용된 용어 및 본원에 기재된 도면은 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다.
이하에서 군이 적어도 하나의 특정한 실시형태의 개수를 포함하고자 정의되는 경우, 이는 또한 이들 실시형태로만 바람직하게는 이루어진 군을 포함한다는 것을 의미한다. 추가로, 상세한 설명 및 청구범위의 용어 "제1", "제2", "제3" 또는 "(a)", "(b)", "(c)", "(d)" 등은 유사한 요소들을 구별하기 위해 사용되고 반드시 순차적 또는 연대순을 설명하기 위한 것은 아니다. 이와 같이 사용된 용어는 적절한 상황 하에서 상호교환 가능하고, 본원에 설명된 본 발명의 실시형태들은 본원에 설명되거나 예시된 것과 다른 순서로 작동할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 용어 "제1", "제2", "제3" 또는 "(A)", "(B)" 및 "(C)" 또는 "(a)", "(b)", "(c)", "(d)", "i", "ii" 등이 방법 또는 용도 또는 시험의 단계와 관련되는 경우, 단계들 사이에 시간 또는 시간 간격 일관성이 존재하지 않으며, 즉, 본원에서 상기 또는 하기에 설명된 명세서에 달리 제시되지 않는 한, 단계들은 동시에 수행될 수 있거나 상기 단계들 사이에 초, 분, 시간, 일, 주, 개월 또는 심지어 년의 시간 간격이 존재할 수 있다.
추가로, 본 명세서 전반에 걸쳐 정의된 범위는 또한 끝 값을 포함하고, 즉 1 내지 10의 범위는 상기 범위에 1 및 10 모두가 포함된다는 것을 의미한다. 의심의 여지를 피하기 위해, 본 출원인은 해당 법률에 따라 임의의 등가물을 부여받을 것이다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시형태" 또는 "실시형태"에 대한 언급은 상기 실시형태와 관련하여 기재된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 여러 곳에서 "일 실시형태에서" 또는 "실시형태에서"라는 문구는 반드시 모두 동일한 실시형태를 지칭하는 것은 아니다. 추가로, 특정 특징, 구조, 물질, 또는 특성은 하나 이상의 실시형태에서 본 발명의 당업자에게 명백할 수 있기 때문에 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 추가로, 본원에 기재된 일부 실시형태는 다른 실시형태에 포함된 다른 특징이 아닌 일부를 포함하지만, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 상이한 실시형태의 특징의 조합은 본 발명의 범위 내에 있고, 상이한 실시형태를 형성한다. 예를 들어, 첨부된 청구범위에서, 임의의 청구된 실시형태는 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위한 특이적 세부사항이 하기 상세한 설명에 제시된다. 그러나, 당업자에 의해 상기 실시형태들이 이러한 특이적 세부사항 없이 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 본 발명의 시스템, 프로세스 또는 다른 요소들은 불필요한 세부사항으로 실시형태를 모호하게 하지 않기 위해 블록 다이어그램 형태의 구성성분으로서 도시될 수 있다. 다른 경우에, 잘 알려진 프로세스, 구조 및 기술은 상기 실시형태들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 불필요한 세부사항 없이 도시될 수 있다.
또한, 개별 실시형태들은 플로우차트, 플로우 다이어그램, 데이터 플로우 다이어그램, 구조 다이어그램, 또는 블록 다이어그램으로 도시되는 프로세스로서 설명될 수 있다는 점을 유의한다. 플로우차트는 연속 프로세스로서의 작업을 설명할 수 있지만, 다수의 작업들은 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 작업의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 작업이 완료되면 종료될 수 있지만 논의되지 않거나 도면에 포함되지 않은 추가 단계가 있을 수 있다. 추가로, 임의의 특별히 기재된 프로세스의 모든 작업이 모든 실시형태들에서 발생할 수 있는 것은 아니다. 프로세스는 방법, 기능, 절차 등에 해당할 수 있다.
추가로, 본 발명의 실시형태들은 적어도 부분적으로 수동적으로 또는 자동적으로 실행될 수 있다. 수동적 또는 자동적 실행은 기계, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 설명 언어, 또는 이들의 임의의 조합을 통해 실행되거나 적어도 지원될 수 있다.
본 발명은 개선되거나 변경된 관형 입자를 함유하는 중합체 복합체를 제공한다. 본 발명의 중합체 복합체는 쿠셔닝 물품으로 형성될 수 있는 쿠셔닝 재료로서 사용될 수 있다. 쿠셔닝 물품에는, 신발 솔, 가구 쿠션, 침대 매트리스, 자동차 시트 쿠션, 플로어링 기재, 아웃도어 워킹/러닝 표면 또는 기재, 매트, 패드 등이 포함되지만 이에 제한되지 않는다.
관형 입자의 변경은 수지와 상기 수지에 내장된 하나 이상의 개별 섬유로 제조된 관형 입자를 공압출하거나 인발함으로써 달성된다. 일 실시형태에서, 이용된 섬유는 매우 얇고, 내장 수지보다 큰 모듈러스를 갖는다.
일 실시형태에서, 중합체 복합체는 섬유가 내장된 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하고; 상기 관형 입자는 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 30 mm 범위이고; 상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이다.
일 실시형태에서, 관형 입자의 평균 직경은 0.5 mm 내지 60 mm 범위이다.
또 다른 실시형태에서, 관형 입자의 평균 직경은 2 mm 내지 10 mm 범위이다.
일 실시형태에서, 관형 입자는 평균 직경 대 평균 벽 두께의 비가 1:1 내지 120000:1 범위이다.
일 실시형태에서, 중합체 복합체는 섬유가 내장된 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하고; 상기 관형 입자는 평균 길이가 2 mm 내지 10 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.1 mm 내지 1.3 mm 범위이고; 상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 1.0 mm 범위이다.
일 실시형태에서, 중합체 복합체는 섬유가 내장된 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하고; 상기 관형 입자는 평균 길이가 2 mm 내지 10 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.1 mm 내지 1.3 mm 범위이고, 평균 직경이 2 mm 내지 10 mm 범위이고; 상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 1.0 mm 범위이다.
일 실시형태에서, 중합체 복합체는 폴리아미드-6 섬유가 내장된 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하고; 상기 관형 입자는 평균 길이가 2 mm 내지 10 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.1 mm 내지 1.0 mm 범위이고, 평균 직경이 2 mm 내지 10 mm 범위이고; 상기 섬유는 평균 직경이 0.01 mm 내지 1.0 mm 범위이다.
일 실시형태에서, 중합체 복합체는 유리 섬유가 내장된 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하고; 상기 관형 입자는 평균 길이가 2 mm 내지 10 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.1 mm 내지 1.0 mm 범위이고, 평균 직경이 2 mm 내지 10 mm 범위이고; 상기 섬유는 평균 직경이 0.01 mm 내지 1.0 mm 범위이다.
일 실시형태에서, 내장된 섬유를 갖는 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체가 제공되고;
상기 관형 입자는 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 30.0 mm 범위이고;
상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이고,
상기 관형 입자는 평균 직경이 0.5 mm 내지 60.0 mm 범위이고,
상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도(loose bulk density)가 0.005 내지 0.300 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도(molded density)가 0.010 내지 0.16 g/mol 범위이다.
일 실시형태에서, 내장된 섬유를 갖는 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체가 제공되고;
상기 관형 입자는 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 30.0 mm 범위이고;
상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이고,
상기 관형 입자는 평균 직경이 0.5 mm 내지 60.0 mm 범위이고,
상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도가 0.005 내지 0.300 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도가 0.010 내지 0.16 g/mol 범위이고,
상기 관형 입자는 평균 직경 대 평균 벽 두께의 비가 1:1 내지 120000:1 범위이다.
수지에 내장된 섬유에는 유리 섬유, 현무암 섬유, 탄소 섬유, 열가소성 중합체 섬유, 열경화성 중합체 섬유, 또는 이들의 임의의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
용어 섬유는 하나 이상의 섬유, 필라멘트, 스태이플 섬유, 얀, 실 등을 지칭한다.
일 실시형태에서, 상기 섬유는 수지에 내장된 연속 섬유이다.
용어 "매립/내장된"은 섬유가 부분적으로 또는 완전히 내장되거나 함침되거나 강화되거나 수지의 관형 입자의 벽에 부착되거나 붙는 것을 설명한다. 일 실시형태에서, 섬유는 관형 입자의 벽에서 서로 등거리로 내장된다.
섬유는 "관성 모멘트" 효과를 전달하기 위해 관형 입자의 벽에 배향될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 관형 입자는 이방성 기계적 특성을 나타낸다. 관형 입자의 이방성 거동은 쿠션 및 지지 모두를 포함한다. 섬유 재료의 모듈러스가 클수록, 동일한 "관성 모멘트" 효과를 달성하기 위해 필요한 재료가 적다. 높은 모듈러스 섬유의 직경을 매우 얇게 유지하고 서로 분리하면 관형 입자에 힘이 가해질 때 섬유가 최소한의 파손으로 휘어지므로 지지력과 편안함을 잃지 않으면서 물품의 중량(밀도)을 감소시킬 수 있다.
입자에 관한 용어 "관성 모멘트"는 입자가 섬유 배향에 수직인 방향으로 가요성을 유지하고, 섬유 배향에 평행한 방향으로 더 강성으로 유지되는 관형 입자의 거동을 지칭한다.
입자에 관한 용어 "이방성"은 상이한 방향에서 측정된 경우 상이한 값을 나타내는 물리적 특성을 지칭한다. 예를 들어, 이방성 관형 입자의 측면에 힘이 가해질 때, 이방성 관형 입자는 이방성 관형 입자를 붕괴시키기 위한 특정 양의 힘을 필요로 할 수 있다. 이방성 관형 입자를 붕괴시키기 위한 한 방향으로의 필요한 양의 힘은 또 다른 방향, 예를 들어 이방성 관형 입자의 말단에 가해진 경우, 상이할 수 있다. 이방성 입자는 관형이고, 고체 또는 중공 구조를 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 관형 입자는 중공 실린더형이다.
일 실시형태에서, 입자의 단면은 원형, 다각형, 또는 임의의 다른 형태이다. 다시 말해서, 용어 "관형"은 원형 또는 다각형 단면으로 제한되지 않는다. 관형 입자는 첨부된 도면의 보조로 하기 본원에 기재된다. 예시적 도면 (1-3)에서, 단면은 대략 원형이다. 관형 입자(12)는 임의의 형상일 수 있는 단면 및 길이를 갖는 중공형으로서 기재될 수 있다. 다른 실시형태에서, 관형 입자(12)는 곡선형 또는 벨로우형(bellowed shape)을 갖는다. 관형 입자(12)를 구부리는 것은 관형 입자(12)를 곡선화함에 따라 상이한 특성을 유도할 수 있다. 관형 입자(12)는 대안적으로 파이프, 도관, 튜브, 실린더 등으로서 기재될 수 있다. 관형 입자의 사용은 전형적으로 달성되어야 할 복합체/물품의 낮은 벌크 밀도를 허용한다. 달리 말하면, 관형 입자의 기하학적 구조는 전형적으로 예를 들어 본 발명의 기술 없이 형성되는 비교 복합체에 비해 증가된 밀도 감소를 허용한다.
중합체 복합체(10)는 예를 들어 도 2에 나타난 것과 같은, 본원에서 또한 "입자(12)"로서 기재된 다수의 이방성 관형 입자(12)를 포함한다. 용어 "다수"는 복합체(10)가 다관형 입자(12), 즉 3개 이상을 포함한다는 것을 설명한다.
도 3은 예를 들어 일 실시형태에서 관형 입자(12)가 복합체(10)에 배향되고, 입자가 3차원으로 배향되는 것을 예시한다. 다시 말해, 관형 입자(12)는 복합체(10)에서 단방향 또는 임의의 특정 방향 또는 방향들로 배치되지 않는다. 관형 입자(12)는 전형적으로 x, y, 및 z 차원으로 복합체(10)에 분산되거나 랜덤으로 배향된다. 전형적으로, 복합체(10)의 단면은 복합재(10)에서 관형 입자(12)의 배향 또는 분산에 패턴을 나타내지 않을 수 있다.
관형 입자(12)는 전형적으로 함께 융합되지만, 복합체가 상기 언급된 밀도를 갖는 한 반드시 "융합"될 필요는 없다. 일 실시형태에서, 일부 관형 입자(12)는 함께 융합되고, 나머지는 융합되지 않는다. 전형적으로, 융합된 경우, 관형 입자(12)는 하기 기재된 방법을 사용하여 융합된다. 관형 입자(12)는 다수의 지점, 예를 들어 관형 입자(12)의 가장자리에 따라 또는 관형 입자(12)의 외면(26)에 따라 또는 관형 입자(12)의 외면(26)을 가로질러 함께 융합될 수 있다. 대안적으로, 관형 입자(12)는 다양한 관형 입자(12)의 외부 층의 하나 이상의 계면에서 함께 융합될 수 있다. 관형 입자(12)는 상기 언급된 밀도가 달성되는 한 임의의 방식으로 함께 용융될 수 있거나 아니면 서로 붙을 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도가 0.005 내지 0.300 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도가 0.010 내지 0.60 g/mol 범위인 것으로 확인되었다. 일 바람직한 실시형태에서, 상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도가 0.005 내지 0.300 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도가 0.010 내지 0.300 g/mol 범위인 것으로 확인되었다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도가 0.005 내지 0.150 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도가 0.010 내지 0.300 g/mol 범위인 것으로 확인되었다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도가 0.005 내지 0.150 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도가 0.010 내지 0.20 g/mol 범위인 것으로 확인되었다. 또한 바람직한 실시형태에서, 상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도가 0.005 내지 0.150 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도가 0.010 내지 0.16 g/mol 범위인 것으로 확인되었다.
본원에서 사용된 바, 용어 "루스 벌크 밀도"는 느슨하고, 결합되지 않은 형태의 다수의 관형 입자의 밀도를 지칭하고, 이는 이들의 중량 대 부피 비로서 표현된다. 루스 벌크 밀도는 ASTM D1895 시험 방법에 의해 결정된다.
본원에서 사용된 바, 용어 "몰딩 밀도"는 중합체 복합체를 제조하기 위해 서로 결합된 다수의 관형 입자의 밀도이다. 이는 이들의 중량 대 부피 비로서 표현된다. 몰딩 밀도는 ASTM D792 시험 방법에 의해 결정된다.
관형 입자에 내장된 섬유(16)는 입자의 인장 모듈러스를 증가시킨다. 용어 "인장 모듈러스"는 재료의 강도의 측정치이다. 이는 일축 변형의 선형 탄성 요법에서 재료의 응력(단위 면적당 힘)과 변형(비례 변형) 간의 관계를 정의한다. 일 실시형태에서, 상기 관형 입자는 ASTM D-638의 절차에 따라 측정된 인장 모듈러스가 13000 psi(89.6 MPa) 내지 35000 psi(241 mPa) 범위이다.
일 실시형태에서, 관형 입자는 ASTM D3574에 의해 측정된 바와 같이 적어도 2 ft3/분(0.000943895 m3/초)의 공기 유동을 갖는다. 일 실시형태에서, 관형 입자는 2 ft3/분(0.000943895 m3/초) 내지 83 ft3/분(0.0391716 m3/초)의 공기 유동을 갖는다. 용어 "공기 유동"은 125 Pa(0.018 psi)의 압력에서 재료의 1.0 인치(2.54 cm) 두께의 2 인치×2 인치(5.08 cm) 사각형 섹션을 통과하는 공기의 부피를 지칭한다. 단위는 초당 입방 데시미터로 표현되고 분당 표준 입방 피트로 전환된다. 공기 유동을 측정하는 대표적인 상업적 장치는 스위스 취리히 소재 TexTest AG에 의해 제조되고, TexTest Fx3300로 확인된다. 이러한 측정은 ASTM D 3574 시험 G를 따른다.
관형 입자의 제조에 이용된 수지와 섬유는 하기에서 상세하게 기재된다. 본 발명에 따른 관형 입자를 제조하기 위해 이용된 수지는 발포된 수지, 비발포된 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 수지는 열가소성 중합체(들)을 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 수지는 열경화성 중합체(들)을 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 수지는 열가소성 중합체(들)과 열경화성 중합체(들)의 조합을 포함한다.
열가소성 중합체는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPE), 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU), 열가소성 코폴리에스테르 엘라스토머(TPC), 열가소성 스티렌성 엘라스토머(TPS), 열가소성 폴리아미드(TPA), 열가소성 가황물(TPV), 열가소성 폴리올레핀(TPO), 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 열가소성 중합체는 열가소성 폴리우레탄 발포체이다.
열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄, 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄, 또는 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄과 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄의 조합으로서 추가로 정의될 수 있고, 즉 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 이소시아네이트와 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 지방족 또는 올레핀성 폴리올 또는 이들 폴리올의 조합의 반응 생성물을 포함하거나 반응 생성물인 것으로 추가로 정의될 수 있다. 대안적으로, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 이소시아네이트와 선형 중합체성 글리콜(예를 들어, 500 내지 8,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가짐), 저분자량 디올(예를 들어, 50 내지 600 g/mol의 중량 평균 분자량을 가짐), 및/또는 폴리올의 중부가 반응으로부터 생성된 다중 블록 공중합체로서 추가로 정의될 수 있다. 전형적으로, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 본원에 기재된 바와 같이 경질 세그멘트 및 연질 세그멘트의 비를 변경함으로써 수득될 수 있다. 모듈러스, 하중 지지력(압축 응력), 인열 강도, 및 비중과 쇼어 경도와 같은 물리적 특성은 전형적으로 경질 세그멘트 대 연질 세그멘트의 비가 증가함에 따라 증가한다.
일 실시형태에서, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄이고, 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 폴리에스테르 폴리올은 전형적으로 디카르복실산과 적어도 하나의 1차 히드록실기를 갖는 글리콜의 반응으로부터 생성된다. 적합한 디카르복실산은 아디프산, 메틸 아디프산, 숙신산, 수베르산, 세바스산, 옥살산, 글루타르산, 피멜산, 아젤라산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 폴리에스테르 폴리올의 제조에서 사용하기에 적합한 글리콜은 에틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 헥산디올, 비스(히드록시메틸시클로헥산), 1,4-부탄디올, 디에틸렌 글리콜, 2-메틸-프로판디올, 3-메틸-펜탄디올, 2,2-디메틸 프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
또 다른 실시형태에서, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄이고, 적합한 사슬 연장제, 이소시아네이트 성분, 및 중합체성 폴리올의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 사슬 연장제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 부텐디올, 부틴디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 자일릴렌 글리콜, 아밀렌 글리콜, 1,4-페닐렌-비스-베타-히드록시 에틸 에테르, 1,3-페닐렌-비스-베타-히드록시 에틸 에테르, 비스-(히드록시-메틸-시클로헥산), 헥산디올, 및 티오디글리콜을 포함하는 디올, 에틸렌 디아민, 프로필렌 디아민, 부틸렌 디아민, 헥사메틸렌 디아민, 시클로헥살렌 디아민, 페닐렌 디아민, 톨릴렌 디아민, 자일릴렌 디아민, 3,3'-디클로로벤지딘, 및 3,3'-디니트로벤지딘을 포함하는 디아민, 에탄올 아민, 아미노프로필 알코올, 2,2-디메틸-프로판올 아민, 3-아미노시클로헥실 알코올, 및 p-아미노벤질 알코올을 포함하는 알칸올 아민, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적합한 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄의 특정 예는 BASF Corporation사로부터 상업적으로 입수가능한 Elastollan® 600, 800, B, C, 및 S 시리즈 폴리에스테르 열가소성 폴리우레탄을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
추가의 실시형태에서, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄이고, 폴리에테르 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 또한 또 다른 실시형태에서, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄이고, 사슬 연장제 및 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함한다. 당업계에 알려진 임의의 사슬 연장제가 열가소성 우레탄의 목적하는 특성에 따라 당업자에 의해 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적합한 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄의 특정 예는 BASF Corporation사로부터 상업적으로 입수가능한 Elastollan® 1000, 1100, 및 1200 시리즈 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
추가의 실시형태에서, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄은 지방족 또는 올레핀성 열가소성 폴리우레탄이고, 지방족 또는 올레핀성 열가소성 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 수소첨가 폴리부타디엔 또는 비수소첨가 폴리부타디엔 및 이들의 조합 또는 폴리에스테르 및/또는 폴레에테르 폴리올과의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 당업계에 알려진 임의의 사슬 연장제가 열가소성 우레탄의 목적하는 특성에 따라 당업자에 의해 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전형적으로, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄을 형성하기 위해 사용된 폴리에테르, 폴리에스테르, 지방족 또는 올레핀성 폴리올은 중량 평균 분자량이 600 내지 3,000 g/mol이다. 그러나, 폴리올은 이러한 분자량 범위에 제한되지 않는다. 일 실시형태에서, 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄(예를 들어, 선형 중합체성 글리콜, 저분자량 디올, 및/또는 폴리올)을 형성하기 위해 사용된 개시 물질은 평균 관능도가 대략 2이다. 예를 들어, 임의의 예비중합체 또는 단량체는 비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄에서 분지 지점을 갖지 않거나 적게 가지면서 고분자량 선형 사슬의 형성을 촉진하기 위해 2개의 말단 반응성 기를 가질 수 있다.
비발포된 및/또는 발포된 열가소성 폴리우레탄을 형성하기 위해 사용되는 이소시아네이트 성분은 전형적으로 이소시아네이트, 디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일 실시형태에서, 이소시아네이트 성분은 n-작용성 이소시아네이트를 포함한다. 이러한 실시형태에서, n은 전형적으로 2 내지 5, 보다 전형적으로 2 내지 4, 보다 더욱 전형적으로 2 내지 3, 가장 전형적으로 약 2의 수이다. n은 정수일 수 있거나 2 내지 5의 중간 값을 가질 수 있음이 이해되어야 한다. 이소시아네이트 성분은 전형적으로 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 이소시아네이트를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 이소시아네이트 성분은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디시클로헥실-메틸-디이소시아네이트(H12MDI), 이소포론 디이소시아네이트, 및 이들의 조합과 같은 지방족 이소시아네이트를 포함한다. 이소시아네이트 성분이 지방족 이소시아네이트를 포함하는 경우, 이소시아네이트 성분은 또한 개질된 다가 지방족 이소시아네이트, 즉 지방족 디이소시아네이트 및/또는 지방족 폴리이소시아네이트의 화학 반응을 통해 수득되는 생성물을 포함할 수 있다. 예는 우레아, 뷰렛, 알로파네이트, 카르보디이미드, 우레톤이민, 이소시아누레이트, 우레탄기, 이량체, 삼량체 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이소시아네이트 성분은 또한 개별적으로, 또는 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리에스테롤, 폴리카프로락톤 및 이들의 조합과의 반응 생성물로 사용되는 개질된 디이소시아네이트를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
대안적으로, 이소시아네이트 성분은 방향족 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 이소시아네이트 성분이 방향족 이소시아네이트를 포함하는 경우, 전형적으로 방향족 이소시아네이트는 화학식 R'(NCO)z에 대응하며, 여기서 R'는 방향족이고 z는 R'의 원자가에 대응하는 정수이다. 전형적으로, z는 적어도 2이다. 방향족 이소시아네이트의 적합한 예는 테트라메틸자일릴 디이소시아네이트(TMXDI), 1,4-디이소시아네이토벤젠, 1,3-디이소시아네이토-o-자일렌, 1,3-디이소시아네이토-p-자일렌, 1,3-디이소시아네이토-m-자일렌, 2,4-디이소시아네이토-1-클로로벤젠, 2,4-디이소시아네이토-1-니트로-벤젠, 2,5-디이소시아네이토-1-니트로벤젠, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 1-메톡시-2,4-페닐렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 트리이소시아네이트, 예컨대 4,4',4"-트리페닐메탄 트리이소시아네이트 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트 및 2,4,6-톨루엔 트리이소시아네이트, 테트라이소시아네이트, 예컨대 4,4'-디메틸-2,2'-5,5'-디페닐메탄 테트라이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트, 대응하는 이들의 이성질체 혼합물, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 대안적으로, 방향족 이소시아네이트는 m-TMXDI 및 1,1,1-트리메틸올 프로판의 트리이소시아네이트 생성물, 톨루엔 디이소시아네이트 및 1,1,1-트리메틸올 프로판의 반응 생성물, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 이소시아네이트 성분은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, H12MDI 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 디이소시아네이트를 포함한다. 이소시아네이트 성분은 또한 당업자에 의해 결정되는 바와 같이 임의의 양으로 폴리올 및/또는 사슬 연장제와 반응할 수 있다.
열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(예를 들어 발포 또는 비발포)는 또한 본원에서 간단하게 TPU, 열가소성 폴리우레탄, 또는 TPE-U로서 기재될 수 있다. 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는 전형적으로 경질 세그멘트와 연질 세그멘트를 포함하여 선형 세그멘트화된 중합체성 블록을 포함한다. 임의의 특정 이론에 의해 구속되지 않으면서, 연질 세그멘트는 극성도가 낮고 열가소성 폴리우레탄에 탄성을 부여하는 엘라스토머 매트릭스를 형성한다고 여겨진다. 경질 세그멘트는 연질 세그멘트보다 짧고, 극성도가 높고 물리적 가교 및 강화 충전제 둘 모두로서 기능하는 다관능성 타이 포인트(tie point)로서 작용한다고 여겨진다. 물리적 가교는 열이 가해지는 경우 사라져 다양한 가공 방법에서 열가소성 폴리우레탄이 사용될 수 있도록 한다고 여겨진다.
열가소성 폴리에스테르 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머 발포체는 대안적으로 TPC로도 알려진 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머일 수 있다. 또한 열가소성 엘라스토머는 열가소성 고무로서 기재될 수 있고, 전형적으로 열가소성 및 엘라스토머성을 모두 갖는 공중합체 부류 또는 중합체의 물리적 혼합물(예를 들어, 플라스틱 및 고무)이다. 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머의 비제한적인 예는 DSM사의 Amitel® 및 DuPont사의 Hytrel®이다.
열가소성 스티렌성 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머(발포체)는 대안적으로 스티롤, 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 이소프렌 단위와의 스티렌성 블록 공중합체, 또는 TPS로도 알려진 열가소성 스티렌성 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 스티렌성 엘라스토머는 전형적으로 A-B-A형 블록 구조를 기반으로 하고, 여기에서 A는 경질상이고, B는 엘라스토머이다. 열가소성 스티렌성 엘라스토머의 비제한적인 예는 Kraton® D 및 Kraton® G이다.
열가소성 가황물 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머(발포체)는 대안적으로 TPV로도 알려진 열가소성 가황물 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 가황물 엘라스토머의 비제한적인 예는 ExxonMobil사의 Santoprene®이다.
열가소성 폴리아미드 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머(발포체)는 대안적으로 TPA로도 알려진 열가소성 폴리아미드 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 폴리아미드 엘라스토머의 비제한적인 예는 Evonik사의 Vestamid® E이다.
열가소성 폴리올레핀 엘라스토머:
열가소성 엘라스토머(발포체)는 대안적으로 TPO로도 알려진 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머일 수 있다. 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머의 비제한적인 예는 Dow사의 Engage이다.
열경화성 중합체는 폴리에스테르(들), 폴리아미드(들), 에폭시 수지(들), 비닐 에스테르(들), 멜라민 포름알데히드(들), 우레아 포름알데히드(들), 페놀성 수지(들), 실리콘(들), 폴리우레탄(들), 가황 고무(들), 폴리우레아, 페놀 포름알데히드(들), 듀로플라스트, 멜라민 수지(들), 벤족사진, 푸란 수지(들), 시아네이트 에스테르(들), 티올라이트, 디알릴-프탈레이트(들), 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 섬유는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPE) 섬유, 열가소성 스티렌성 엘라스토머(TPS) 섬유, 열가소성 폴리아미드(TPA) 섬유, 열가소성 가황물(TPV) 섬유, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 섬유, 또는 이들의 임의의 조합의 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 에폭시 수지 섬유, 비닐 에스테르 섬유, 멜라민 포름알데히드 섬유, 우레아 포름알데히드 섬유, 페놀성 수지 섬유, 실리콘 섬유, 폴리우레탄 섬유, 가황 고무 섬유, 폴리우레아 섬유, 페놀-포름알데히드(들) 섬유, 듀로플라스트 섬유, 멜라민 수지 섬유, 벤족사진 섬유, 푸란 수지 섬유, 시아네이트 에스테르 섬유, 티올라이트 섬유, 디알릴-프탈레이트 섬유, 또는 이들의 임의의 조합의 군으로부터 선택될 수 있다.
일 예시적인 실시형태에서, 관형 입자(12)는 열가소성 엘라스토머 발포체(14)의 외면 상에 섬유(16)가 내장된 열가소성 엘라스토머 발포체(14)를 포함한다.
열가소성 엘라스토머 발포체:
열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 발포체인 한 특별히 제한되지는 않는다. 그러나, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 전형적으로 발포되지 않은 열가소성 엘라스토머로부터 형성된다. 일 실시형태에서, 및 하기 기재된 바와 같이, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는 전형적으로 비발포된 열가소성 엘라스토머의 압출 동안 발포된다. 예를 들어, 비발포된 열가소성 엘라스토머는 압출기에 제공될 수 있고(예를 들어, 펠렛 형태로), 이후, 압출 공정 동안에, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)를 형성하기 위해 발포될 수 있다. 또한 멜트로의 주입에 의한 팽창성 미세구 첨가, 발포제, 예를 들어 NaHCO3 또는 시트르산 첨가, 또는 기체, 예를 들어 CO2, N2, 또는 Ar 첨가와 같은 부가적인 방법 단계들이 유용할 수 있다. 이들 단계들의 조합이 또한 사용될 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 용어 "열가소성 엘라스토머" 및 "열가소성 엘라스토머 발포체(14)"는 다양한 비제한적인 실시형태에서 상호교환적으로 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)는, DIN ISO 7619-1을 사용하여 결정된 바와 같이, 쇼어 40A 내지 83D로부터의 듀로미터를 갖는 비발포된 열가소성 엘라스토머를 사용하여 제조된다. 일 실시형태에서, 열가소성 엘라스토머 발포체(14)를 형성하기 위해 사용된 비발포된 열가소성 엘라스토머는, DIN ISO 7619-1을 사용하여 결정된 바와 같이, 쇼어 40A 내지 83D, 60A 내지 70D, 또는 80A 내지 95A로부터의 듀로미터를 갖는다. 열가소성 엘라스토머 발포체(14) 그 자체는 전형적으로 0.1 내지 0.9, 0.15 내지 0.55, 0.2 내지 0.5, 0.25 내지 0.45, 0.3 내지 0.4, 0.3 내지 0.35, 또는 0.35 내지 0.4 g/cc(또는 g/ml)의 밀도를 갖는다.
중합체 복합체의 형성 방법:
또한 본 발명은 중합체 복합체(10)의 제조 방법에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 적어도 하기 단계들을 포함하는 중합체 복합체의 제조 방법이 제공된다:
- 적어도 하나의 수지 및 섬유를 제공하는 단계;
- 섬유를 수지에 내장시키기 위해 수지 및 섬유를 공압출 또는 인발하여 관형 압출물을 수득하는 단계;
- 다수의 관형 입자를 형성하기 위해 관형 압출물을 세그멘트화하는 단계;
- 다수의 관형 입자를 몰드에 배치하는 단계; 및
- 다수의 관형 입자를 결합시켜 중합체 복합체를 형성하는 단계.
일 예시적인 실시형태에서, 방법은 본원에 기재된 바와 같이 수지와 상기 언급된 섬유를 제공하는 것을 수반한다. 방법은 수지 및 섬유(16)를 공압출 또는 인발하여 관형 압출물(22)을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 사용된 수지는 공압출 도중 발포되는(이에 의해 열가소성 엘라스토머 발포체(14)가 형성됨) 비발포된 열가소성 엘라스토머이다. 섬유는 수지 또는 열가소성 엘라스토머의 외면 상에/외면 내로 내장된다. 공압출 단계는 특별히 제한되지는 않고, 당업계에 알려진 것과 같을 수 있다. 달리 말하면, 공압출 단계는 하나 이상의 당업계에 알려진 하위 단계, 온도, 조건, 등을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 사용된 수지는 공압출 도중 발포되지 않는(이에 의해 열가소성 엘라스토머(14)가 형성됨) 열가소성 엘라스토머이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 압출은 압출 다이를 통해 수지를 가압하는 것을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 인발은 함침조 또는 인발 다이를 통해 연속적으로 섬유 및/또는 섬유를 갖는 수지를 드로잉하거나 당기는 것을 지칭한다.
예를 들어, 다양한 실시형태에서, 공압출 단계는 당업자에 의해 이해된 대로 변경될 수 있는 하기 파라미터를 이용한다:
다이 유형: 크로스헤드; 압출기 1(1 내지 1/2" 직경); 구역 1 - 340℉; 구역 2 - 360℉; 구역 3 - 370℉; 구역 4 - 370℉; 클램프 - 370℉; 어댑터 - 370℉; 헤드 압력 - 4000 psi(27.6 MPa); 스크류 RPM - 12.5, 스크류 토크 - 18.5%; 압출기 2(3/4" 직경); 구역 1 - 275℉; 구역 2 - 320℉; 구역 3 - 340℉; 클램프 - 340℉; 어댑터 - 340℉; 헤드 압력 - 3800 psi(26.2 MPa); 스크류 RPM - 15; 스크류 토크 - 31.6%; 다이 헤드 - 370℉; 다이 - 370℉; 테이크 오프 모터 230 RPM; 속도 표시기 21.3.
대안적으로, 공압출의 하나 이상의 파라미터는 실시예에 기재된 것과 같을 수 있다.
또한 방법은 다수의 관형 입자(12)를 형성하기 위해 관형 압출물(22)을 세그멘트화하는 단계를 포함한다. 세그멘트화 단계는 전형적으로 절단하거나 조각내는 것으로서 추가로 정의되지만 이는 특별히 제한되지는 않는다.
방법은 몰드에 다수의 입자(12)를 배치하는 단계를 추가로 포함한다. 관형 입자(12)는 전형적으로 몰드에 랜덤 방식으로, 예를 들어 몰드에 부음으로써 배치된다. 몰드로 붓는 것은 전형적으로 최종 생성물에서 관형 입자(12)의 랜덤 또는 3차원 배향을 허용한다. 또 다른 실시형태에서, 관형 입자(12)는 (1) "손에 의해" 몰드로 수동적으로 부어지거나, (2) 공기 수송 시스템을 사용하여 몰드로 주입된다. 전형적으로, 몰드는 열린 위치에 있는 동안에 충전되어, 입자가 몰드를 "과충전"시키는 것을 허용한다. 몰드가 폐쇄된 후, 입자는 전형적으로 함께 강제로 있게 되고, 이는 증가된 표면적 접촉을 촉진하여 부착력을 증가시킨다.
또한 방법은 관형 입자를 결합하는 것을 포함한다. 일 실시형태에서, 결합은 다수의 관형 입자(12)를 가열하여 함께 융합하고 복합체(10)를 형성하여, 예를 들어 복합체(10)에서 다수의 관형 입자(12)가 랜덤 배향되도록 하는 것을 포함한다. 가열 단계는 특별히 제한되지는 않고, 전기, 기체, 스팀 등에 의한 가열을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 가열 단계는 예를 들어 스팀 체스트 크랙 몰딩 방법에서와 같이, 증기를 이용하여 관형 입자(12)를 가열하는 것으로서 추가로 정의된다. 또 다른 실시형태에서, 가열 단계(및/또는 전체 방법)는 스팀 체스트 크랙 몰딩 방법으로서 추가로 정의될 수 있다. 특정 단계들은 당업계에 알려진 것과 같을 수 있고/있거나 상기 기재된 것과 같을 수 있다.
일 실시형태에서, 방법은 관형 입자(12)로 몰드를 로딩하는 것과 몰드에서 관형 입자(12)에 스팀을 공급하는 것을 포함한다. 스팀의 공급은 관형 입자(12)를 가열한다. 본 발명의 방법은 본원에 전체가 명시적으로 포함된 미국 특허출원공개 US 2013/0291409호에 기재된 바와 같이 하나 이상의 단계들, 구성성분들, 조건들, 또는 가공 파라미터들을 포함할 수 있다.
관형 입자(12)가 몰드에서 압축되는 정도는 수득된 복합체(10)의 강도와 밀도에 영향을 줄 수 있다. 이는 몰드에 공급된 입자의 양을 변경함으로써 조작된다. 열린 위치에서 몰드에 입자를 공급한다(따라서 공급 도중 이의 부피는 완전히 닫혔을 때보다 높음). 몰드의 개방성을 증가시키는 것은 몰드에 공급된 재료의 양을 증가시킨다. 몰드의 많은 입자는 보다 높은 몰딩 밀도를 유도하고, 관형 입자의 보다 높은 압축력을 유도한다. 또한, 몰드 디자인은 입자의 압축에 중요한 역할을 한다.
또한 또 다른 실시형태에서, 방법은 몰드를 닫는 단계와 스팀으로 몰드를 예비 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 몰드를 통해 공급되는 물 및/또는 공기로 몰드를 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 복합체(10) 및/또는 관형 입자(12)는 몰드를 통해 간접적으로 냉각될 수 있다. 특정한 실시형태에서, 방법의 지속 기간은 약 3 내지 15분이다. 지속 기간은 대안적으로 덜 정교한 방법의 경우 약 3 내지 6분일 수 있다. 또한 추가로, 방법은 15분 초과의 지속 기간을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 임의의 입자 또는 임의의 복합체/물품과 무관하게 자체적으로 압출물 또는 관형 구조(조각내기 전 또는 세그멘트화 전)를 제공한다. 유사하게, 본 발명은 또한 임의의 압출물 또는 관형 구조 또는 복합체 또는 물품과 무관하게 다수의 입자를 자체적으로 제공한다. 압출물 또는 관형 구조는 상기 기재된 임의의 것일 수 있다. 유사하게, 다수의 입자는 상기 기재된 임의의 것일 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 결합은 적어도 하나의 접착제를 첨가하여 입자를 함께 결합하는 것을 포함한다. 입자는 상업적으로 입수가능한 접착제(들)로 덮여지거나 이들로 코팅되고, 몰드에서 함께 가압되어 목적하는 복합체를 형성한다. 접착제는 저점도 액체로서 적용되어 두 표면을 함께 결합시키는 강하고 단단한 고체로 변형되는 재료를 지칭한다. 접착제는 폴리비닐 알코올 수지, 아크릴릭 수지, 비닐 아세테이트 기반 수지, 폴리우레탄 기반 수지, 규소 기반 수지, 폴리에테르 기반 수지, 폴리아미드 기반 수지 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
일 실시형태에서, 중합체 복합체는 열가소성 기반이고 용융 재가공이 가능하여 재활용을 가능하게 한다.
본 발명은 쿠셔닝 재료로서 추가로 정의되는 중합체 복합체를 추가로 제공한다. 또 다른 양태에서, 본 발명은 쿠셔닝 재료로부터 제조된 쿠셔닝 물품을 제공한다. 일 실시형태에서, 쿠셔닝 물품은 본원에서 상기 기재된 바와 같은 내장된 섬유를 갖는 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자로 제조된 중합체 복합체를 함유한다. 섬유는 수지를 사용하여 서로로부터 분리되고, 한 방향으로 배향되고, 서로 배열되고, 이방성 관형 입자는 물품에서 배향되고 함께 융합된다. 일 실시형태에서, 이방성 관형 입자는 랜덤 배향된다. 예시적인 쿠셔닝 물품에는, 신발 솔, 가구 쿠션, 침대 매트리스, 자동차 시트 쿠션, 플로어링 기재, 아웃도어 워킹 또는 러닝 표면, 매트, 패드 등이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 신발 솔은 본원에 전체가 명시적으로 포함된 미국 특허출원공개 US 2013/0291409호에 기재된 바와 같이 하나 이상의 치수들, 속성들, 또는 구성성분들을 가질 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 쿠셔닝 재료로서 중합체 복합체의 용도를 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 쿠셔닝 재료는 쿠셔닝 물품으로 형성된다.
실시예
본 발명의 양태는 하기 실시예를 통해 보다 충분히 예시되며, 이러한 실시예는 본 발명의 특정 양태를 예시하기 위해 제시된 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 따라 일련의 복합체를 형성하였다. 보다 구체적으로, 내장된 수지를 갖는 비발포된 열가소성 엘라스토머를 제조하였다. 열가소성 엘라스토머 및 섬유를 공압출하여, 열가소성 엘라스토머가 내장된 섬유를 갖는 관형 압출물을 형성하였다. 열가소성 엘라스토머는 하나 이상의 개별 섬유를 캡슐화하여 섬유 강화 열가소성 관형 입자를 형성한다. 사용된 섬유는 연속 섬유였다. 이후, 다수의 관형 압출물을 세그멘트화하여 다수의 이방성 관형 입자를 형성하였다. 이후, 다수의 이방성 관형 입자를 몰드에 배치하고 가열하여 중합체 복합체를 형성하였다. 형성 후, 복합체를 평가하여, 몰딩 밀도, 극한 파괴 강도, 통기성 등과 같은 다양한 파라미터를 결정하였다.
실시예 1: 열가소성 엘라스토머로서 Elastollan 1190A10(수지, 90A의 쇼어 강도를 가짐) 및 섬유로서 폴리아미드-6(PA6)을 압출하여 제1 복합체를 형성하였다. 열가소성 엘라스토머를 압출하고, 발포제: 6% 로딩으로 Elastollan Konz V2894로 발포하였다. 열가소성 엘라스토머는 대략 0.6 g/mL의 발포된 비중을 갖는다. 배관은 8 mm의 평균 외부 직경을 갖는다. PA6 섬유는 0.18 mm의 평균 직경을 갖는다. 열가소성 엘라스토머는 0.45 mm의 평균 벽 두께를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.07 g/mL의 루스 벌크 밀도를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.07 g/mL 내지 0.10 g/mL의 밀도를 갖는 복합체를 형성하기 위해 몰딩되었다.
실시예 2: 열가소성 엘라스토머로서 Elastollan 1190A10 및 섬유로서 폴리아미드-6(PA6)을 사용하여 제2 복합체를 형성하였다. 열가소성 엘라스토머 및 섬유를 인발하였다. 배관은 5 mm의 평균 외부 직경을 갖는다. PA6 섬유는 0.18 mm의 평균 직경을 갖는다. 열가소성 엘라스토머는 0.35 mm의 평균 벽 두께를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.13 g/mL의 루스 벌크 밀도를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.13 g/mL 내지 0.16 g/mL의 밀도를 갖는 복합체를 형성하기 위해 몰딩되었다.
실시예 3: 열가소성 엘라스토머로서 Elastollan 1180A10(수지, 80A의 쇼어 강도를 가짐) 및 섬유로서 유리 섬유를 압출하여 제3 복합체를 형성하였다. 배관은 4 mm의 평균 외부 직경을 갖는다. 유리 섬유는 0.18 mm의 평균 직경을 갖는다. 열가소성 엘라스토머는 0.20 mm의 평균 벽 두께를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.11 g/mL의 루스 벌크 밀도를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.11 g/mL 내지 0.14 g/mL의 밀도를 갖는 복합체를 형성하기 위해 몰딩되었다.
실시예 4: 비교예(미국 특허출원공개 US2018072861호): 열가소성 엘라스토머로서 Elastollan® 1180A10(80A의 쇼어 경도를 가짐)과 첨가제로서 0.25 중량%의 바륨 티타네이트를 포함하는 외부 비발포된 중합체로서 Elastollan® 880A13N을 사용하여 제1 물품을 형성한다. 열가소성 엘라스토머를 압출하고, 발포제: 3% 로딩으로 Elastollan Konz V2894 및 3% 로딩으로 Elastollan Konz V2893의 조합으로 발포한다. 열가소성 엘라스토머는 대략 0.4 g/mL의 발포된 비중을 갖는다. 배관은 0.125 인치의 평균 외부 직경을 갖는다. 외부 중합체는 0.004 인치의 평균 벽 두께를 갖는다. 발포된 열가소성 엘라스토머는 0.030 인치의 평균 벽 두께를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.16 g/mL의 루스 벌크 밀도를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 마이크로파 에너지에 노출되어 열가소성 엘라스토머 발포체가 그의 연화 온도에 도달하기 전에 비발포된 중합체를 그의 연화 온도로 선택적으로 가열하고 물품을 형성하여 다수의 이방성 관형 입자가 물품에서 랜덤하게 배향된다. 0.20 내지 0.26 g/mL의 밀도를 갖는 다양한 물품이 형성되었다.
실시예 5: 비교예(미국 특허출원공개 US2018072861호): 열가소성 엘라스토머로서 Elastollan® 1190A10(90A의 쇼어 경도를 가짐)과 첨가제로서 0.25 중량%의 바륨 티타네이트를 포함하는 외부 비발포된 중합체로서 Elastollan® 880A13N을 사용하여 제2 물품을 형성한다. 열가소성 엘라스토머를 압출하고, 발포제: 3% 로딩으로 Elastollan Konz V2894 및 3% 로딩으로 Elastollan Konz V2893의 조합으로 발포한다. 열가소성 엘라스토머는 대략 0.4 g/mL의 발포된 비중을 갖는다. 배관은 0.125 인치의 평균 외부 직경을 갖는다. 외부 중합체는 0.004 인치의 평균 벽 두께를 갖는다. 발포된 열가소성 엘라스토머는 0.030 인치의 평균 벽 두께를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 0.16 g/mL의 루스 벌크 밀도를 갖는다. 다수의 이방성 입자는 마이크로파 에너지에 노출되어 열가소성 엘라스토머 발포체가 그의 연화 온도에 도달하기 전에 비발포된 중합체를 그의 연화 온도로 선택적으로 가열하고 물품을 형성하여 다수의 이방성 관형 입자가 물품에서 랜덤하게 배향된다. 0.20 내지 0.26 g/mL의 밀도를 갖는 다양한 물품이 형성되었다.
섬유를 혼입하는 것이 관형 입자의 이방성 성능을 변경하는 것을 돕는다는 것이 확인된다. 수지 매트릭스보다 높은 모듈러스의 섬유는 수직으로 배열된 관의 관성 모멘트를 증가시켜 더 강성인 입자를 제조할 것이다. 따라서, (a) 제시된 밀도에서 몰딩된 물품의 강성을 증가시키거나, (b) 낮은 밀도에서 몰딩된 물품의 강성을 유지할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 입자의 성능이 섬유로부터 달성된 모듈러스와 벽 두께에 의존할 수 있음에 따라 관형 입자의 밀도는 최소화될 수 있다. 본 발명은 성능(예를 들어, 에너지 흡수 및 복귀)을 유지하면서 더 낮은 밀도 복합체/물품의 형성을 허용할 수 있다. 더 낮은 밀도는 입자가 가구 쿠션, 매트리스, 및 자동차 좌석에서 일반적으로 보여지는 전통적인 열경화성 발포체와 더 잘 경쟁할 수 있게 할 수 있다. 열가소성 엘라스토머는 또한 열경화성 중합체보다 더 "재활용 친화적"으로 여겨진다.

Claims (44)

  1. 내장된 섬유를 갖는 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체로서;
    상기 관형 입자는 평균 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 30.0 mm 범위이고;
    상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위인, 중합체 복합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관형 입자는 이방성 기계적 특성을 나타내는, 중합체 복합체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관형 입자의 단면의 형상은 원형, 다각형 또는 이들의 임의의 조합의 군으로부터 선택되고; 상기 관형 입자는 중공 구조를 갖는, 중합체 복합체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 입자는 평균 직경이 0.5 mm 내지 60.0 mm 범위인, 중합체 복합체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 입자는 평균 직경 대 평균 벽 두께의 비가 1:1 내지 120000:1 범위인, 중합체 복합체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 입자는 루스 벌크 밀도(loose bulk density)가 0.005 내지 0.300 g/mol 범위이고, 몰딩 밀도(molded density)가 0.010 내지 0.60 g/mol 범위인, 중합체 복합체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 입자는 인장 모듈러스가 13000 psi(89.6 MPa) 내지 35000 psi(241 MPa)인, 중합체 복합체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 입자는 다수의 지점에서 함께 융합되는, 중합체 복합체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 수지는 발포 수지, 비발포 수지, 또는 이들의 조합을 포함하는, 중합체 복합체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 수지는 열가소성 중합체, 열경화성 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 중합체 복합체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 열가소성 폴리우레탄 발포체인, 중합체 복합체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체는 폴리에테르 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 발포 반응 생성물인, 중합체 복합체.
  13. 제11항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체는 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 발포 반응 생성물인, 중합체 복합체.
  14. 제11항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체는 폴리올레핀 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 발포 반응 생성물인, 중합체 복합체.
  15. 제10항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPE), 열가소성 스티렌성 엘라스토머(TPS), 열가소성 폴리아미드(TPA), 열가소성 가황물(TPV), 열가소성 폴리올레핀(TPO), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 중합체 복합체.
  16. 제10항에 있어서, 상기 열경화성 중합체는 폴리에스테르(들), 폴리아미드(들), 에폭시 수지(들), 비닐 에스테르(들), 멜라민 포름알데히드(들), 우레아 포름알데히드(들), 페놀성 수지(들), 실리콘(들), 폴리우레탄(들), 가황 고무(들), 폴리우레아, 페놀 포름알데히드(들), 듀로플라스트, 멜라민 수지(들), 벤족사진, 푸란 수지(들), 시아네이트 에스테르(들), 티올라이트, 디알릴-프탈레이트(들), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 중합체 복합체.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 유리 섬유, 현무암 섬유, 탄소 섬유, 열가소성 중합체 섬유, 열경화성 중합체 섬유, 또는 이들의 임의의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는, 중합체 복합체.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형 입자는 ASTM D-638의 절차에 따라 측정된 인장 모듈러스가 13000 psi(89.6 MPa) 내지 35000 psi(241 MPa) 범위인, 중합체 복합체.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPE) 섬유, 열가소성 스티렌성 엘라스토머(TPS) 섬유, 열가소성 폴리아미드(TPA) 섬유, 열가소성 가황물(TPV) 섬유, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 섬유, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 중합체 복합체.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 에폭시 수지 섬유, 비닐 에스테르 섬유, 멜라민 포름알데히드 섬유, 우레아 포름알데히드 섬유, 페놀성 수지 섬유, 실리콘 섬유, 폴리우레탄 섬유 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 중합체 복합체.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 및 섬유 둘 모두는 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체 또는 열가소성 중합체와 열경화성 중합체의 혼합물을 포함하는, 중합체 복합체.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 복합체는 적어도 하나의 접착제를 포함하는, 중합체 복합체.
  23. 제22항에 있어서, 상기 접착제는 폴리비닐 알코올 수지, 아크릴릭 수지, 비닐 아세테이트 기반 수지, 폴리우레탄 기반 수지, 규소 기반 수지, 폴리에테르 기반 수지, 폴리아미드 기반 수지, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 중합체 복합체.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 복합체는 ASTM D 3574 테스트 G 절차에 따라 측정된 공기 유동이 적어도 2ft3/분(0.000943895 m3/초)인, 중합체 복합체.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 복합체는 용융 재가공성인, 중합체 복합체.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 중합체 복합체의 제조 방법으로서,
    a) 적어도 하나의 수지 및 섬유를 제공하는 단계;
    b) 섬유를 수지에 내장시키기 위해 수지 및 섬유를 공압출 또는 인발하여 관형 압출물을 수득하는 단계;
    c) 다수의 관형 입자를 형성하기 위해 관형 압출물을 세그멘트화하는 단계;
    d) 다수의 관형 입자를 몰드에 배치하는 단계; 및
    e) 다수의 관형 입자를 결합시켜 중합체 복합체를 형성하는 단계를 적어도 포함하는, 중합체 복합체의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 결합은 다수의 관형 입자를 스팀 가열하여 함께 융합시키는 것을 포함하는, 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 결합은 다수의 관형 입자를 결합시키기 위해 적어도 하나의 접착제를 첨가하는 것을 포함하는, 방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 다수의 관형 입자는 중합체 복합체에서 랜덤으로 배향되는, 방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 수지는 열가소성 중합체, 열경화성 중합체 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는, 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 열가소성 폴리우레탄 발포체인, 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체는 폴리에테르 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 발포 반응 생성물인, 방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체는 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 발포 반응 생성물인, 방법.
  34. 제31항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 발포체는 지방족 및/또는 올레핀성 폴리올, 이소시아네이트 성분, 및 사슬 연장제의 발포 반응 생성물인, 방법.
  35. 제30항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPE), 열가소성 스티렌성 엘라스토머(TPS), 열가소성 폴리아미드(TP A), 열가소성 가황물(TPV), 열가소성 폴리올레핀(TPO), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  36. 제30항에 있어서, 상기 열경화성 중합체는 폴리에스테르(들), 폴리아미드(들), 에폭시 수지(들), 비닐 에스테르(들), 멜라민 포름알데히드(들), 우레아 포름알데히드(들), 페놀성 수지(들), 실리콘(들), 폴리우레탄(들), 가황 고무(들), 폴리우레아, 페놀 포름알데히드(들), 듀로플라스트, 멜라민 수지(들), 벤족사진, 푸란 수지(들), 시아네이트 에스테르(들), 티올라이트, 디알릴-프탈레이트(들), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  37. 제26항에 있어서, 상기 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 열가소성 중합체 섬유, 열경화성 중합체 섬유, 또는 이들의 임의의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는, 방법.
  38. 제26항에 있어서, 상기 섬유는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPE) 섬유, 열가소성 스티렌성 엘라스토머(TPS) 섬유, 열가소성 폴리아미드(TPA) 섬유, 열가소성 가황물(TPV) 섬유, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 섬유, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  39. 제26항에 있어서, 상기 섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 에폭시 수지 섬유, 비닐 에스테르 섬유, 멜라민 포름알데히드 섬유, 우레아 포름알데히드 섬유, 페놀성 수지 섬유, 실리콘 섬유, 폴리우레탄 섬유 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  40. 쿠셔닝(cushioning) 재료로서의, 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 중합체 복합체 또는 제26항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득된 중합체 복합체의 용도.
  41. 제40항에 있어서, 상기 쿠셔닝 재료는 쿠셔닝 물품으로 형성되는, 용도.
  42. 제41항에 있어서, 상기 쿠셔닝 물품은 신발 솔, 가구 쿠션, 침대 매트리스, 자동차 시트 쿠션, 플로어링 기재, 아웃도어 워킹/러닝 표면, 매트 및 패드의 군으로부터 선택되는, 용도.
  43. 내장된 섬유를 갖는 적어도 하나의 수지를 포함하는 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체를 포함하는 쿠셔닝 물품으로서;
    상기 관형 입자는 길이가 0.5 mm 내지 60 mm 범위이고, 평균 직경은 0.5 mm 내지 60.0 mm 범위이고, 평균 벽 두께가 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이고;
    상기 섬유는 평균 직경이 0.0005 mm 내지 5.0 mm 범위이고; 상기 섬유는 수지를 사용하여 서로로부터 분리되고, 한 방향으로 배향되고, 서로 배열되고; 관형 입자는 랜덤으로 배향되고 함께 융합되는, 쿠셔닝 물품.
  44. 제43항에 있어서, 상기 쿠셔닝 물품은 신발 솔, 가구 쿠션, 침대 매트리스, 자동차 시트 쿠션, 플로어링 기재, 아웃도어/워킹 표면, 매트 및 패드의 군으로부터 선택되는, 쿠셔닝 물품.
KR1020217021552A 2018-12-11 2019-12-06 관형 입자를 포함하는 중합체 복합체 KR20210102365A (ko)

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US201862777805P 2018-12-11 2018-12-11
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