熱塑性彈性體樹脂粉末及熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法與流程

本發明涉及熱塑性彈性體樹脂粉末及熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法。

背景技術：

熱塑性彈性體樹脂作為如橡膠等既賦有彈性又具有熱塑性特性的材料，可多樣地應用于如汽車內置材料等成型品等各種橡膠部件替代用途等。

在熱塑性彈性體樹脂的成型工序中，在根據需要需要微細的粉末形態的情況下，通常通過冷凍破碎方式(深度冷凍(cryogenic process))破碎大粒子來取得微細的粉末。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題

本發明的一實例提供以球形形狀使粒度分布均勻的熱塑性彈性體樹脂粉末。

本發明的另一實例提供制備上述熱塑性彈性體樹脂粉末的方法。

技術方案

在本發明的一實例中，提供包含平均粒徑為50μm至300μm的熱塑性彈性體(TPE，thermoplastic elastomer)樹脂的球形粒子的熱塑性彈性體樹脂粉末。

上述熱塑性彈性體樹脂粉末中的上述熱塑性彈性體樹脂的球形粒子的直徑可分布在1μm至500μm的范圍。

上述熱塑性彈性體樹脂可具有10000至20000的重均分子量。

上述熱塑性彈性體樹脂粉末可作為粉末搪塑工藝的成型用途來適用。

在本發明的另一實例中，提供熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法，上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法包括：形成熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液的步驟；以及一邊通過熔融噴霧法噴射上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液，一邊進行冷卻來取得球形粒子狀的熱塑性彈性體樹脂粉末的步驟。

在上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法中，可在向設置有噴嘴的擠壓機中投入熱塑性彈性體樹脂后，向上述噴嘴移動上述熱塑性彈性體樹脂，并在上述噴嘴中進行加熱，由此形成上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液。

在上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法中，可向上述擠壓機中投入顆粒形狀的熱塑性彈性體樹脂或破碎形狀的粒子粉末的熱塑性彈性體樹脂。

在上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法中，當通過上述噴嘴噴射上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液時，可向上述噴嘴中一同注入空氣。

向上述噴嘴中注入的空氣的壓力可以為20磅/平方英寸至145磅/平方英寸。

向上述噴嘴中注入的空氣的溫度可以為150℃至500℃。

向上述噴嘴中注入的空氣的注入速度可以為10m/s至70m/s。

可向熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液中添加包含選自由潤滑劑、增塑劑及它們的組合組成的組中的至少一種的添加劑。

熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液可包含0.05重量百分比至5重量百分比的上述添加劑。

上述噴嘴的溫度可以為150℃至500℃。

上述噴嘴的壓力可以為10磅/平方英寸至1500磅/平方英寸。

在250℃的溫度下，上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液的粘度可以為1000cp至10000cp。

有益效果

上述熱塑性彈性體樹脂粉末適合適用于粉末搪塑工藝，由此制備的成型體的表面特性優秀。

附圖說明

圖1為實施例1中的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

圖2為實施例2中的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像。

圖3為實施例4中的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像。

圖4為實施例5中的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像。

圖5為比較例1中的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像。

圖6為相對于制備實施例1至實施例5中的熱塑性彈性體樹脂粉末時的所注入的空氣的壓力以曲線圖示出所制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的平均粒徑的圖。

圖7為針對在實施例1中制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像。

圖8為針對在實施例7中制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像。

圖9為相對于制備實施例1、實施例7至實施例10中的熱塑性彈性體樹脂粉末時的所添加的褐煤蠟的含量以曲線圖示出所制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的平均粒徑的圖。

圖10為針對在實施例10中制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像。

具體實施方式

以下，詳細說明本發明的實例。只是，這些實施例作為例示而提出，本發明并不局限于此，本發明僅由后述的發明要求保護范圍的范疇而定義。

在本發明的一實例中，提供包含平均粒徑為約50μm至約300μm的熱塑性彈性體樹脂的球形粒子的熱塑性彈性體樹脂粉末。

熱塑性彈性體樹脂可通過交聯如聚丙烯或聚乙烯等熱塑性樹脂和橡膠來取得，并且具有彈性及熱塑性。

當根據眾所周知的合成方法合成熱塑性彈性體樹脂時，通過擠壓或干式方法無法取得粉末狀態的上述熱塑性彈性體樹脂，因此為了形成微細粉末粒子，通常對通過合成取得的粒子額外地進行事后粉碎，由此形成更小的大小的粒子。從通過如上所述的粉碎方法取得的粒子中無法取得球形粒子。

在本說明書中，球形粒子是與使通過粉碎形成的粒子具有尖的粒子表面相對應的表達，并不是指在數學上完整的球形，需要理解成如下的概念，即，通常在作為粒子的集合體的粉末的層面上，當將各個粒子稱為球形時可涵蓋的所有級別的概念。因此，廣義上本說明書中的球形的粒子包括未通過物理破碎或粉碎形成而是在熔融狀態下進行固化而成的粒子的形狀。

上述熱塑性彈性體樹脂粉末可由形成為球形粒子的熱塑性彈性體樹脂粒子取得，形成為球形粒子的這種熱塑性彈性體樹脂粒子可通過后述的熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法取得。上述粒子狀的熱塑性彈性體樹脂的制備方法具有如下優點：容易地調節適用熔融噴霧法來形成的熱塑性彈性體樹脂粒子的大小，并且可使粒子大小的分布均勻。

根據熔融噴霧法，上述熱塑性彈性體樹脂粉末形成為微細的球形粒子，并使粒子的粒度分布比較均勻。

通常，可通過冷凍破碎方式取得微細粉末，但通過冷凍破碎方式取得的粉末不僅不能獲得球形形態，還很難調節粒子的大小，因此為了形成更小的微細的粒子，需要通過多個步驟執行破碎及冷卻，由此存在費用上升且生產收率低的缺點。并且，通過冷凍破碎方式取得的粉末粒子的相形態具有尖且被不規則地破碎的形態，因此移動性不好。

與此相比，根據熔融噴霧法不僅能夠制備具有球形形狀且較均勻的粒度分布的粉末，還可容易地實現按粒子大小的制備、簡化工序并節減費用，由此可提高批量生產能力。具體地，對適用熔融噴霧法來制備上述熱塑性彈性體樹脂粉末的詳細說明如下。

后述的制備上述熱塑性彈性體樹脂粉末的方法作為既不使用溶劑又以球形的粒子制備粉末的方法，在溶劑中熔融熱塑性彈性體樹脂來形成的球形的粒子粉末的平均粒徑非常小，例如平均粒徑小于約50μm，相反地，上述熱塑性彈性體樹脂粉末由平均粒徑為50μm至300μm的粉末形成，由此，可有用地適用于需要由上述大小的球形的粒子形成的粉末的用途。

上述熱塑性彈性體樹脂粉末適合適用于粉末搪塑(PSM，powder slush molding)工藝，并且由于通過粉末搪塑工藝成型，從而可形成成型體，上述熱塑性彈性體樹脂粉末通過上述熔融噴霧法制備，因此具有較均勻的粒度分布，并且通過由微細的球形粒子形成的粉末形成。

由于熱塑性彈性體樹脂在低溫條件下具有優秀的柔軟性，因此低溫加工性良好，并且耐熱性、耐熱老化特性優秀。

由于上述熱塑性彈性體樹脂粉末的粒度均勻且具有球形形狀，因此粉體的移動性優秀，從而可通過適用粉末搪塑成型工藝來制備具有優秀的成型特性的成型體。若粒度比較均勻且具有球形形狀，則當進行成型時，可抑制產生針孔，從而可實現優秀的表面特性。

在利用粉末搪塑工藝的情況下，具有可通過調節根據模具設計適用的樹脂粉末的平均大小來實現多種表達的優點。根據后述的熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法，上述熱塑性彈性體樹脂粉末能夠以球形的形狀具有上述的范圍的平均大小，并且可容易地進行調節，以具有恒定的平均粒徑，由此可實現基于粉末搪塑工藝的多種表達。

如上所述地，隨著上述熱塑性彈性體樹脂粉末由微細的球形粒子形成，可適用于粉末搪塑工藝，由此成型的成型產品具有可自由地進行設計的優點，并且還具有可提高壓花的轉印力的優點。因此，通過粉末搪塑工藝適合實現由熱塑性彈性體樹脂粉末形成的汽車內置材料等成型品。并且，通過如上所述的方法制備的汽車內置材料實現優秀的表面特性及設計，從而可制備成具有更高品質的產品。

例如，可利用上述熱塑性彈性體樹脂粉末并通過粉末搪塑工藝來形成汽車內置材料，具體地，可形成儀表板或車門飾板的表面層，上述表面層具有優秀的表面特性。

上述熱塑性彈性體樹脂粉末的平均粒徑為約50μm至約300μm，粒子大小具有較均勻的分布，具體地，可使上述熱塑性彈性體樹脂粉末內的粒子的直徑分布于約1μm至約500μm。

上述球形粒子的大小存在于上述范圍內，因此與上述范圍的平均粒徑相比，粒子具有較窄的粒度分布，從而可優秀地實現粉體的移動性。

上述熱塑性彈性體樹脂可具有約10000至約20000的重均分子量。具有上述范圍的重均分子量的熱塑性彈性體樹脂的耐熱性、耐熱老化特性優秀，尤其，由低溫柔軟性引起的加工性及壓花成型時的轉印力優秀，從而適合于實現汽車內置材料的高級化的用途。

由于上述熱塑性彈性體樹脂粉末為由球形的微細的大小形成的粉末，從而粉體移動性優秀，并且可通過進一步降低安息角(穩定角度)來實現粉體的流動特性，并且可進一步提高如此成型的產品的表觀比重。并且，當進行壓花成型時，由這種熱塑性彈性體樹脂粉末制備的成型品的轉印力優秀，并且提高作為產品的表面品質。

例如，上述熱塑性彈性體樹脂粉末可具有小于大致40度的安息角。具體地，上述熱塑性彈性體樹脂粉末具有較均勻的粒度分布，因此可通過具有約30度至約38度的安息角來呈現優秀的移動性或通過具有約25度至約30度的安息角來呈現非常優秀的移動性。

例如，由具有優秀的流動性的上述熱塑性彈性體樹脂粉末制備的成型體的表觀密度可以為0.35以上。

根據本發明的另一實例，提供熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法，上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法包括：一邊通過熔融噴霧法噴射上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液，一邊進行冷卻來取得球形粒子狀的熱塑性彈性體樹脂粉末的步驟。

可通過上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法制備上述的熱塑性彈性體樹脂粉末。

上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法為在工序執行的容易性、費用方面可較容易地獲取由前述的球形粒子形成的熱塑性彈性體樹脂粉末的方法，上述球形粒子具有均勻的粒度分布且具有直徑為約1μm至約500μm的微細的大小。

通過上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法能夠以具有上述粒徑大小范圍的平均粒徑的方式制備熱塑性彈性體樹脂粉末。若以約50μm至約300μm的程度制備平均粒徑，則具有如下的意義，即，作為通過在溶劑中熔解熱塑性彈性體樹脂來取得的球形粒子的粉末而無法取得的由大尺寸的球形粒子形成粉末。

在上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法中，首先，向設置有噴嘴的擠壓機中投入熱塑性彈性體樹脂后，向上述噴嘴移動上述熱塑性彈性體樹脂，并在上述噴嘴中進行加熱來形成上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液。

向上述擠壓機中投入的熱塑性彈性體樹脂能夠以顆粒形狀或粉末形態投入。如上所述地，將作為顆粒形狀或破碎形狀的粒子粉末的完成第一次加工的原料的熱塑性彈性體樹脂投入于設置有噴嘴的擠壓機(extruder)。由此，可在高溫的噴嘴中使顆粒或粉末形態的熱塑性彈性體樹脂熔融，從而形成為熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液。以高溫的微大小的液滴形態噴射上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液，此時，可在冷卻室內進行上述噴射步驟，因此與噴射一同對上述液滴進行冷卻，由此形成熱塑性彈性體樹脂的微大小的球形粒子。

選擇性地，上述熔融噴霧法可通過向上述噴嘴施加電壓并以熔融靜電噴霧法(melt ESD，melt Electrostatic Spray Deposition)來執行。

通過向上述噴嘴中一同注入空氣來排出上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液。當執行上述熔融噴霧法時，向噴嘴中一同注入高溫高壓的空氣，由此可取得更均勻的熱塑性彈性體樹脂粒子。

并且，可通過調節向上述噴嘴中注入的空氣的溫度和壓力及速度來調節所排出的熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液的液滴的大小及形狀，由此，可調節最終所要形成的熱塑性彈性體樹脂樹脂的粒子的大小。

例如，子昂上述噴嘴中注入的空氣的溫度可以為約150℃至約500℃，所注入的空氣的壓力可以為約20磅/平方英寸至約145磅/平方英寸(約1.5bar至約10.0bar)。例如，能夠以約2bar的壓力注入空氣，并通過上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法制備平均粒徑為約60μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。作為另一例，能夠以約6bar的壓力注入空氣，并通過上述熱塑性彈性體樹脂粉末的制備方法制備平均粒徑為約10μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。規定水平的高溫的空氣具有使壓力和粒子大小成反比的傾向。

并且，例如，向上述噴嘴中注入的空氣的注入速度可以為約10m/s至約70m/s。

在上述熔融噴霧法中，可調節上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液，以使熱塑性彈性體樹脂以微大小的液滴噴射。

為了調節上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液的粘度，有如下方法：調節噴嘴的溫度或者通過向上述擠壓機中與熱塑性彈性體樹脂一同添加如潤滑劑或增塑劑等的添加劑來進行混合或者向待投入于上述擠壓機的顆粒形態的熱塑性彈性體樹脂注入如CO₂等氣體的方法等。

上述潤滑劑作為起到有助于形成球形粒子及調節粒子大小的作用的添加劑，例如，可使用褐煤蠟等。

熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液可包含約0.05重量百分比至約5重量百分比的上述添加劑。可通過以上述范圍的含量使用添加劑來容易地制備包含平均粒徑為約50μm至約300μm的熱塑性彈性體樹脂的球形粒子的熱塑性彈性體樹脂粉末。

可與注入于上述的噴嘴的空氣的工序條件一同調節這種添加劑，由此調節待制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的粒子大小及形狀。例如，將注入于噴嘴的空氣的壓力固定為2bar，在不使用添加劑的情況下，制備平均粒徑為約60μm的熱塑性彈性體樹脂粉末，并且將注入于噴嘴的空氣的壓力固定為2bar，在使用褐煤蠟作為添加劑且使熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液包含0.4重量百分比的褐煤蠟的情況下，制備平均粒徑為約100μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

當然，可通過調節其他工序條件來對所生成的粒子的大小產生影響。

具體地，可調節上述噴嘴的形狀，例如，不僅可使用點形態的噴嘴，還可使用具有環形(annulus)形態的噴嘴，例如，以大致2.3e^-6m²～1.5e^-4m²的水平使用噴嘴的面積，當并不限定于此。

具體地，在約250℃的溫度下，上述熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液的粘度可以為約1000cp至約10000cp。能夠以上述范圍的粘度形成涂敷液，由此可形成微型粒子狀的熱塑性彈性體樹脂樹脂。

并不特別限制上述熔融噴霧法的工序條件，能夠以公知的工序條件執行，例如，可將上述噴嘴的壓力設定為約100磅/平方英寸至約1500磅/平方英寸來執行。

但是，上述熔融噴霧法需要在熱塑性彈性體樹脂熔融的溫度范圍內執行。例如，上述噴嘴的溫度可以為約150℃至約500℃。

以下，記載本發明的實施例及比較例。但是，以下實施例僅為本發明的一實施例，本發明并不限定于以下實施例。

實施例

實施例1

利用顆粒形態的熱塑性彈性體樹脂，并通過熔融噴霧法來制備了粒子的平均大小為60μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。當執行熔融靜電噴霧法時，以2.0bar的壓力且13.5m/s的速度向噴嘴中注入250℃的空氣，噴嘴的溫度為250℃，噴嘴的壓力為400磅/平方英寸，噴嘴的直徑為0.5mm，噴嘴的面積為4.5e-5m²的環形(annulus)類型，在250℃的溫度下，熔融熱塑性彈性體樹脂噴射液的粘度為2000cp。將熱塑性彈性體樹脂的排出量固定為約0.5kg/hr。

實施例2

除了將所注入的空氣的壓力設定為3.0bar之外，其他工序條件與實施例1相同，并利用熔融靜電噴霧法制備了粒子的平均大小為25μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例3

除了將所注入的空氣的壓力設定為4.0bar之外，其他工序條件與實施例1相同，并利用熔融靜電噴霧法制備了粒子的平均大小為15μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例4

除了將所注入的空氣的壓力設定為5.0bar之外，其他工序條件與實施例1相同，并利用熔融靜電噴霧法制備了粒子的平均大小為10μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例5

除了將所注入的空氣的壓力設定為6.0bar之外，其他工序條件與實施例1相同，并利用熔融靜電噴霧法制備了粒子的平均大小為8μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例6

當執行熔融噴霧法時，與顆粒形態的熱塑性彈性體樹脂一同添加0.2重量百分比的含量的褐煤蠟，除此之外，以與實施例1相同的方法制備了粒子的平均大小為70μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例7

當執行熔融噴霧法時，與顆粒形態的熱塑性彈性體樹脂一同添加0.4重量百分比的含量的褐煤蠟，除此之外，以與實施例1相同的方法制備了粒子的平均大小為90μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例8

當執行熔融噴霧法時，與顆粒形態的熱塑性彈性體樹脂一同添加0.6重量百分比的含量的褐煤蠟，除此之外，以與實施例1相同的方法制備了粒子的平均大小為100μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例9

當執行熔融噴霧法時，與顆粒形態的熱塑性彈性體樹脂一同添加0.8重量百分比的含量的褐煤蠟，除此之外，以與實施例1相同的方法制備了粒子的平均大小為70μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

實施例10

將所注入的空氣的壓力設定為4.0bar，噴嘴使用直徑為1mm以及面積為1,4e^-4m²的環形類型(噴嘴面積為約2倍)，將熱塑性彈性體樹脂的排出量固定為約2kg/hr。除此在外的其他工序條件與實施例1相同，以熔融噴霧法制備了粒子的平均大小為200μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

比較例1

對與實施例1相同的顆粒形態的熱塑性彈性體樹脂進行冷凍破碎(約-200℃)，由此制備了粒子的平均大小為220μm的熱塑性彈性體樹脂粉末。

評價

實驗例1

對在實施例1、2、4、5及比較例1中制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像進行了比較。

圖1、2、3及圖4分別為對實施例1、2、4、5的掃描電子顯微鏡圖像，圖5為針對比較例1的掃描電子顯微鏡圖像。圖1至圖3及圖5為100倍的掃描電子顯微鏡圖像，圖4為放大2000倍的圖像。

在圖1至圖4中可確認粒子呈球形，相反地，在圖5中可確認，粒子已被破碎，由此形成帶角的形狀。

圖6是相對于制備實施例1至實施例5中的熱塑性彈性體樹脂粉末制備時的所注入的空氣的壓力以曲線圖示出所制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的平均粒徑的圖。在圖6中構成曲線圖的點從左側依次示出實施例1、2、3、4、5。

實驗例2

圖7及圖8為針對在實施例1及實施例7中制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像，并且對此進行了比較。

圖9是現對于制備實施例1、實施例7至實施例10中的熱塑性彈性體樹脂粉末制備時的所添加的褐煤蠟的含量以曲線圖示出所制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的平均粒徑的圖。在圖9中構成曲線圖的點從左側依次示出實施例1、7、8、9、10。

圖10為示出針對在實施例10中制備的熱塑性彈性體樹脂粉末的掃描電子顯微鏡圖像的圖。

以上，詳細說明了本發明優選實施例，但本發明的發明要求保護范圍并不局限于此，利用在以下發明要求保護范圍中定義的本發明的基本概念并由本發明所屬技術領域的普通技術人員進行的各種變形及改良形態也屬于本發明的發明要求保護范圍。