(57)【要約】  複合材料組成物およびそのような組成物の製造方法を開示する。該組成物は、セルロース系材料、有機成分、および熱可塑性樹脂を含有するか、またはそれらの反応生成物である。いくつかの有用な有機成分は、シラン含有ポリマーを包含する。いくつかの組成物は、向上した物理的特性、例えば、引張り特性、向上した強度、および減少した吸水度を有する。
2008522017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）セルロース系材料、ｂ）シラン含有ポリマー、およびｃ）熱可塑性樹脂の混合物または反応生成物を含む組成物。
【請求項２】
前記セルロース系材料が木部繊維から成る群より選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記組成物が、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の合計重量に基づいて約４０〜９８重量％のセルロース系材料を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記シラン含有ポリマーが、約０．１〜約１０重量％の、エチレン性不飽和シランから誘導される基を含有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記シラン含有ポリマーが、不飽和シラン化合物をα−オレフィンホモポリマーまたはコポリマー骨格にグラフトすることによって生成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記シラン含有ポリマーが、エチレン性不飽和シランとα−オレフィンとを共重合させることによって生成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記エチレン性不飽和シラン化合物が下記の式
ＲＳｉＲ’nＹ3-n
［式中、Ｒは、エチレン性不飽和ヒドロカルビルまたはヒドロカルビルオキシ基であり；各Ｒ’は、独立して、脂肪族飽和ヒドロカルビル基であり；各Ｙは、独立して、加水分解性有機基であり；ｎは０〜２である］
で示される、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記組成物が、架橋性であるか、または少なくとも部分的に架橋されている、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物が、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の重量に基づいて約０．５〜約６０重量％のシラン含有ポリマーを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記熱可塑性樹脂が、１つまたはそれ以上の、ポリスチレン、ポリビニルクロリド、ポリエステルおよびそれらの組合せから成る群より選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記熱可塑性樹脂が熱可塑性ポリオレフィンを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記熱可塑性ポリオレフィンが、エチレンと、Ｃ4〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のジエン、ビニルアセテート、および式Ｈ2Ｃ＝ＣＨＲ［式中、Ｒは、水素、Ｃ1〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基、またはＣ6〜Ｃ20アリール基である］で示される化合物から成る群より選択される少なくとも１つのコモノマーとのインターポリマーを含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記熱可塑性ポリオレフィンが、プロピレンと、エチレン、Ｃ4〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状ジエン、および式Ｈ2Ｃ＝ＣＨＲ［式中、ＲはＣ1〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、またはＣ6〜Ｃ20アリール基である］で示される化合物から成る群より選択される少なくとも１つのコモノマーとのコポリマーを含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記組成物が、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の重量に基づいて、０重量％超〜約６０重量％の熱可塑性樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記セルロース系材料が、前記組成物の５０重量％未満を構成する、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
架橋触媒をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
前記組成物が、０重量％超〜約１重量％の架橋触媒を含む、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１８】
前記触媒が、オルガノチタネートまたはオルガノジルコネートを含む、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１９】
前記触媒が、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、錫ナフトネート、錫オクトエート、オクタン酸鉛、オクタン酸鉄、オクタン酸亜鉛、テトラブチルオルトチタネート、テトライソプロピルオルトチタネート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、およびアルミニウムトリス（エチルアセテート）から成る群より選択される、請求項１６に記載の組成物。
【請求項２０】
ａ）セルロース系材料、ｂ）シラン含有ポリマー、およびｃ）熱可塑性樹脂の混合物または反応生成物を含む組成物であって、室温で１０８０時間の浸漬後に、シラン含有コポリマーを実質的に含有しない比較組成物より少なくとも５０重量％少ない水を吸収する組成物。
【請求項２１】
熱可塑性樹脂が、エチレンのホモポリマー、またはプロピレンのホモポリマーである、請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
潤滑剤および／または加工助剤をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２３】
前記潤滑／加工が、好ましくは（全組成物の重量に基づいて）０．０１〜約１０重量％のステアリン酸亜鉛またはステアリン酸アルミニウムを含む、請求項２２に記載の組成物。
【請求項２４】
シラン含有ポリマーは含有しないことを除いて本発明の組成物と同じ成分を同じ量で含有する比較組成物より２５％〜約７５％、好ましくは少なくとも約５０％速い速度で押し出すことができる、請求項１、６または２２に記載の組成物。
【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、２００４年１２月３日に出願された米国仮特許出願第６０／６３２，７８８号の優先権を主張する。
【０００２】
（連邦委託研究または開発に関する記述）
該当なし
【０００３】
（コンパクトディスク添付物の参照）
該当なし
【背景技術】
【０００４】
ＷＰＣとも呼ばれる木部繊維−プラスチック複合材料は、木部繊維と、少なくとも１種の熱可塑性樹脂とのブレンドである。本来、ＷＰＣは、再利用プラスチックおよび廃材または鋸屑を使用するための出口として開発された。多くの木部繊維−プラスチック複合材料製造業者は、今なお、再利用材料を使用しているが、多くの該製造業者は、再利用材料の代わりに、またはそれに加えて、格外および未使用の熱可塑性樹脂も使用している。ＷＰＣの１つの用途は、外部甲板材料である。配合によって、いくつかの複合材料において、望まれない吸水が生じうる。他の複合材料は、減少した吸水度を有する場合もあるが、やはり、他の環境ストレスへの暴露による劣化を受けやすい。考慮すべき他の問題点は、木部繊維プラスチック複合材料を木甲板のような物品に形成する容易性である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
問題、例えば環境ストレスクラッキングへの抵抗性を向上させる努力は、他の特性、例えば衝撃強度における性能低下を生じる場合が多い。例えば、高い剛性および耐熱性を示すポリマーの使用は、靱性が不足し、より低い環境ストレスクラッキング耐性（ＥＳＣＲ）を有する傾向がある。同様に、ポリマー加工性の向上のためには、比較的低い分子量、および有意なレベルの長鎖枝分かれを伴う広い分子量分布を有するポリマーを使用することが望ましい。しかし、そのようなポリマーはより優れた加工性を有するが、それらは、一般に、木材複合材料に使用するのに所望される強度および靱性が不足している。従って、特性および加工性のバランスがとれた複合材料が有用である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（ａ）セルロース系材料、（ｂ）シラン含有ポリマー、および（ｃ）熱可塑性樹脂の混合物または反応生成物を含む組成物。いくつかの実施形態において、前記組成物は、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の重量に基づいて約４０〜約９８重量％のセルロース系材料を含む。他の特定の実施形態において、前記セルロース材料は、前記組成物の５０重量％未満を構成する。
【０００７】
いくつかの実施形態において、前記組成物は、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の重量に基づいて約０．５〜約６０重量％のシラン含有ポリマーを含む。特定の実施形態において、前記シラン含有ポリマーは、約０．１〜約１０重量％の、エチレン性不飽和シランから誘導された基を含有する。いくつかのシラン含有ポリマーは、不飽和シラン化合物をα−オレフィンホモポリマーまたはコポリマー骨格にグラフトすることによって生成される。他のシラン含有ポリマーは、エチレン性不飽和シランおよびα−オレフィンを共重合させることによって生成される。いくつかの実施形態において、エチレン性不飽和シラン化合物は下記の式で示される：
ＲＳｉＲ’nＹ3-n
【０００８】
式中、Ｒは、エチレン性不飽和ヒドロカルビルまたはヒドロカルビルオキシ基であり；各Ｒ’は、独立して、脂肪族飽和ヒドロカルビル基であり；各Ｙは、独立して、加水分解性有機基であり；ｎは０〜２である。
【０００９】
一般に、本明細書に記載する組成物は、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の重量に基づいて０重量％超〜約６０重量％の熱可塑性樹脂を含む。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されている組成物に使用される熱可塑性樹脂は、１種またはそれ以上のポリスチレン、ポリビニルクロリド、ポリエステルおよびそれらの組合せから成る群より選択される。他の実施形態において、熱可塑性樹脂は、熱可塑性ポリオレフィンを含む。いくつかの好適な熱可塑性オレフィンは、エチレンと、Ｃ4〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のジエン、ビニルアセテート、および式Ｈ2Ｃ＝ＣＨＲ［式中、Ｒは、Ｃ1〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基、またはＣ6〜Ｃ20アリール基である］で示される化合物から成る群より選択される少なくとも１種のコモノマーとのインターポリマーを含む。他の実施形態において、熱可塑性樹脂は、プロピレンと、エチレン、Ｃ4〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のジエン、および式Ｈ2Ｃ＝ＣＨＲ［式中、Ｒは、Ｃ1〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基、またはＣ6〜Ｃ20アリール基である］で示される化合物から成る群より選択される少なくとも１種のコモノマーとのコポリマーを含む。
【００１０】
上記の組成物は、架橋触媒を任意に含有してよい。特定の実施形態において、前記触媒は、オルガノチタネートまたはオルガノジルコネートを含む。他の実施形態において、前記触媒は、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、錫ナフトネート、錫オクトエート、オクタン酸鉛、オクタン酸鉄、オクタン酸亜鉛、テトラブチルオルトチタネート、テトライソプロピルオルトチタネート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、およびアルミニウムトリス（エチルアセテート）から成る群より選択される。いくつかの好適な触媒は、米国特許出願公開第２００２２００３２１５号および第２００２００３５２１３号、ならびに米国特許第６４４１０９７号、第６３９５８３７号および第６００５０５５号に記載され、それらはそれぞれ、参照により、全体として本明細書に組み込まれる。
【００１１】
本明細書に記載するいくつかの組成物は、架橋性であるか、または少なくとも部分的に架橋している。他の組成物は、完全に架橋している。架橋を有する組成物は、向上した耐クリープ性が所望される場合に好ましい。
【００１２】
本明細書に記載するいくつかの組成物は、室温で１０８０時間の浸漬後に、シラン含有コポリマーを実質的に含有しない比較組成物より少なくとも５０重量％少ない水を吸収する。特定の実施形態において、前記組成物は、室温で１０８０時間の浸漬後に、約５重量％未満の水を吸収する。さらに他の実施形態において、本明細書に記載する組成物は、少なくとも約２５００ＭＰａの曲げ弾性率を有し、室温で１０８０の浸漬後に、シラン含有コポリマーを実質的に含有しない比較組成物より少なくとも５０重量％少ない水を吸収する。「比較」という用語は、シランが、配合物に含有されず、熱可塑性樹脂によって置き換えられ、それによって、木材（セルロース系材料）のパーセントが一定に維持されることを意味する。
【００１３】
他の態様において、本発明は、セルロース系材料、シラン含有ポリマーおよび熱可塑性樹脂を混合することを含む複合材料の製造方法を提供する。いくつかの実施形態において、該方法は、実質的に均質な製品を提供する。一般に、該組成物の成分を、溶融押出によるか、または回分法によって混合する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
下記の説明において、本明細書に示されている全ての数値は、「約」または「ほぼ」という用語がそれに関して使用されているのに関係なく、近似値である。それらは、１％、２％、５％、または、ある場合には、１０〜２０％で変化しうる。下限、ＲＬ、および上限、ＲＵを有する数値範囲が示されている場合は常に、その範囲内のどのような数値も明確に示される。特に、範囲内の下記の数値が特に示される：Ｒ＝ＲＬ＋ｋ*（ＲＵ−ＲＬ）［式中、ｋは、１％増加分で１％〜１００％に変化する変数であり、即ち、ｋは、１％、２％、３％、４％、５％、・・・、５０％、５１％、５２％、・・・、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％である］。さらに、上記のように定義される２つのＲ値によって限定される任意の数値範囲も、特に示される。
【００１５】
本発明の実施形態は、組成物、およびそのような組成物の製造方法を提供する。前記組成物は、セルロース系材料、有機成分、および熱可塑性樹脂を含有する。いくつかの好ましい実施形態において、該成分は、シラン含有ポリマーである。本明細書に記載されている方法の実施形態は、セルロース系材料、シラン含有ポリマー、および熱可塑性樹脂を混合することを含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、セルロース系材料は、木部繊維である。いくつかの実施形態に有用な典型的な木部繊維は、オーク(oak)、スプルース(spruce)、パイン(pine)、メープル(maple)、セダー(ceder)、またはそれらの混合物に由来する。他の実施形態において、天然繊維セルロース系材料、例えば、亜麻、綿花、サイザル麻、またはそれらの混合物が好適である。セルロース系材料を選択した場合、典型的な複合材料は、約４０〜約９８重量％のセルロース系材料を含む。いくつかの好ましい複合材料は、約４５〜約９０重量％のセルロース系材料を含有する。他の実施形態において、前記複合材料は、約５０〜約７０重量％のセルロース系材料を含む。セルロース系材料の量は、セルロース系材料、シラン含有ポリマー、および熱可塑性樹脂の重量に基づいて決定されるべきである。
【００１７】
セルロース系材料に加えて、本明細書に記載されている組成物のいくつかの実施形態は、約０．５〜約６０重量％のシラン含有ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、シラン含有ポリマーは、約１〜約５５重量％で組成物中に存在する。いくつかの特定の実施形態は、５０重量％未満のセルロース系材料を含む。いくつかの用途に関しては、約１〜約１０重量％のシラン含有ポリマー分が特に有用である。さらに他の実施形態において、前記複合材料は、約２０重量％から、約４０〜５０重量％までのシラン含有ポリマーを含む。特定の実施形態においては、約１５〜約３０重量％の熱可塑性樹脂が望ましい。
【００１８】
シラン含有コポリマーの量は、セルロース系材料、シラン含有ポリマー、および熱可塑性樹脂の重量に基づいて決定されるべきである。
【００１９】
いくつかの好ましいシラン含有ポリマーは、約０.１〜約１０重量％の、エチレン性不飽和シランから誘導された基を含有する。他のシラン含有ポリマーは、約０．５〜約３．０重量％の、エチレン性不飽和シランから誘導されたシラン基を含有する。言い換えれば、いくつかの実施形態において、前記シラン含有ポリマーは、シラン含有ポリマーの重量に基づいて０重量％超〜約４重量％のシリコンを含有する。さらに、他の実施形態において、前記シラン含有ポリマーは、シラン含有ポリマーの重量に基づいて約１〜約３重量％のシリコンを含有する。さらに他の実施形態において、前記シラン含有ポリマーは、シラン含有ポリマーの重量に基づいて約１．５〜約２重量％のシリコンを含有する。いくつかの実施形態において、前記組成物は、成分ａ）、ｂ）およびｃ）の重量に基づいて０重量％超〜約２重量％のシリコンを含有する。他の実施形態において、前記組成物は、組成物の全重量に基づいて０重量％超〜約２重量％のシリコンを含有する。さらに他の実施形態において、前記組成物は、組成物の全重量に基づいて０重量％超〜約２重量％のシリコンを含有し、前記シラン含有ポリマーは約１〜３重量％のシリコンを含有する。
【００２０】
前記シラン含有ポリマーは、不飽和シラン化合物を、α−オレフィンホモポリマーまたはコポリマー骨格にグラフトすることによって生成できる。いくつかの実施形態において、シラン含有ポリマーは、エチレン性不飽和シランとα−オレフィンとを共重合させることによって生成される。好適なシラン化合物は下記の式で示される：
ＲＳｉＲ’nＹ3-n
【００２１】
式中、Ｒは、エチレン性不飽和ヒドロカルビルまたはヒドロカルビルオキシ基であり；各Ｒ’は、独立して、脂肪族飽和ヒドロカルビル基であり；各Ｙは、独立して、加水分解性有機基であり；ｎは０〜２である。いくつかのシラン化合物において、Ｒは、ビニル、アリル、イソプロペニル、ブテニル、シクロヘキセニル、またはγ−メタクリルオキシプロピルであり；Ｙは、メトキシ、エトキシ、ホルミルオキシ、アセトキシ、プロピオノキシ、アルキルまたはアリールアミノであり；Ｒ’は、メチル、エチル、プロピル、デシルまたはフェニルである。いくつかの実施形態において、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランまたはそれらの混合物を使用する。
【００２２】
熱可塑性樹脂は、任意の熱可塑性樹脂であってよく、典型的に、熱可塑性樹脂は、熱可塑性ポリオレフィンまたはポリオレフィンブレンドを含む。いくつかの好適な熱可塑性ポリオレフィンは、ポリエチレンまたはポリプロピレンホモポリマーまたはコポリマーを包含する。いくつかの実施形態において、熱可塑性樹脂は、エチレンと、Ｃ4〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のジエン、ビニルアセテート、および式Ｈ2Ｃ＝ＣＨＲ［式中、Ｒは、Ｃ1〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基、またはＣ6〜Ｃ20アリール基である］で示される化合物から成る群より選択される少なくとも１種のコモノマーとのインターポリマーを含む。他の実施形態において、熱可塑性樹脂は、プロピレンと、エチレン、Ｃ4〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のジエン、および式Ｈ2Ｃ＝ＣＨＲ［式中、ＲはＣ1〜Ｃ20直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基、またはＣ6〜Ｃ20アリール基である］で示される化合物から成る群より選択される少なくとも１種のコモノマーとのコポリマーを含む。典型的なコモノマーは、エチレン、１−プロペン、イソブチレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、または１−オクテンを包含する。
【００２３】
特定の実施形態において、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびそれらのコポリマーおよびそれらのブレンド、ならびに、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーを使用する。いくつかの実施形態において、好ましいオレフィン系ポリマーは、以下の物質を包含する：Ａｎｄｅｒｓｏｎの米国特許第４０７６６９８号に記載されている高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）；不均一に枝分かれした線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）；不均一に枝分かれした超低密度線状（ＵＬＤＰＥ）；均一に枝分かれした線状エチレン／α−オレフィンコポリマー；均一に枝分かれし実質的に線状のエチレン／α−オレフィンポリマー（該ポリマーは、例えば、米国特許第５２７２２３６号および第５２７８２７２号に開示されている方法によって生成でき、その方法の開示は参照により本明細書に組み込まれる）；および、高圧フリーラジカル重合エチレンポリマーおよびコポリマー、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）。米国特許第６５３８０７０号、第６５６６４４６号、第５８６９５７５号、第６４４８３４１号、第５６７７３８３号、第６３１６５４９号、第６１１１０２３号または第５８４４０４５号に開示されているポリマー組成物（それぞれ、参照により、全体として本明細書に組み込まれる）も、いくつかの実施形態において好適である。勿論、ポリマーのブレンドも使用することができる。いくつかの実施形態において、該ブレンドは、２種類の異なるチーグラー・ナッタポリマーを含有する。他の実施形態において、該ブレンドは、チーグラー・ナッタとメタロセンポリマーとのブレンドを含有しうる。さらに他の実施形態において、本発明に使用される熱可塑性樹脂は、２種類のメタロセンポリマーのブレンドである。
【００２４】
本発明に有用ないくつかの熱可塑性樹脂は、２〜２０個の炭素原子を有し極性基を含有する脂肪族α−オレフィンを包含する。ポリマーに極性基を導入する好適な脂肪族α−オレフィンモノマーは、例えば、以下の物質を包含する：エチレン性不飽和ニトリル、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル等；エチレン性不飽和無水物、例えば、無水マレイン酸；エチレン性不飽和アミド、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド等；エチレン性不飽和カルボン酸（一および二官能価の両方）、例えば、アクリル酸およびメタクリル酸。いくつかのそのようなポリマーは、商品名Ｐｒｉｍａｃｏｒ（商標）、Ｎｕｃｒｅｌ（商標）およびＥｓｃｏｒ（商標）として入手可能であり、米国特許第４５９９３９２号、第４９８８７８１号および第５３８４３７３号に開示されており、それらは、それぞれ参照により全体として本明細書に組み込まれる。他のモノマーは、以下の物質を包含する：エチレン性不飽和カルボン酸のエステル（特に低級、例えばＣ1〜Ｃ6アルキルエステル）、例えば、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレートまたはメタクリレート、２−エチル−ヘキシルアクリレート、またはエチレン−ビニルアセテートコポリマー；エチレン性不飽和ジカルボン酸イミド、例えばＮ−アルキルまたはＮ−アリールマレイミド、例えばＮ−フェニルマレイミド等。好ましくは、そのような極性基含有モノマーは、アクリル酸、ビニルアセテート、無水マレイン酸およびアクリロニトリルである。脂肪族α−オレフィンモノマーからポリマーに導入しうるハロゲン基は、弗素、塩素および臭素を包含し；好ましくは、そのようなポリマーは塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）である。
【００２５】
不均一インターポリマーは、下記の点で、均一インターポリマーと区別される：後者において、実質的に全てのインターポリマー分子が、そのインターポリマー内において同じエチレン／コモノマー比率を有するが、不均一インターポリマーは、インターポリマー分子が同じエチレン／コモノマー比率を有さない。本明細書において使用される「広い組成分布」という用語は、不均一インターポリマーのコモノマー分布を記述し、不均一インターポリマーが「線状」部分(「linear」「fraction」)を有すること、かつ、不均一インターポリマーが、ＤＳＣにより、多くの融解ピーク(melting peaks)を有する（即ち、少なくとも２つの明確な融解ピークを示す）こと、を意味する。不均一インターポリマーは、２メチル／１０００炭素またはそれ未満の分岐度を、約１０重量％またはそれ以上、好ましくは約１５重量％超、特に約２０重量％超で有する。不均一インターポリマーは、さらに、２５メチル／１０００炭素またはそれ以上の分岐度を、約２５重量％またはそれ未満、好ましくは約１５重量％未満、特に約１０重量％未満で有する。
【００２６】
本発明の不均一成分の生成に好適なチーグラー触媒は、典型的な支持チーグラー型触媒である。そのような組成物の例は、有機マグネシウム化合物、アルキルハライドまたはアルミニウムハライドまたは塩化水素、および遷移金属化合物から誘導される組成物である。そのような触媒の例は、米国特許第４３１４９１２号（Ｌｏｗｅｒｙ，Ｊｒ．ら）、第４５４７４７５号（Ｇｌａｓｓら）および第４６１２３００号（Ｃｏｌｅｍａｎ，ＩＩＩ）に開示されており、それらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２７】
好適な触媒物質は、不活性オキシド支持体および遷移金属化合物から誘導してもよい。そのような組成物の例は、米国特許第５４２００９０号（Ｓｐｅｎｃｅｒら）に開示されており、それらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２８】
不均一ポリマー成分は、α−オレフィンホモポリマー、好ましくは、ポリエチレンまたはポリプロピレン、または、好ましくは、エチレンと少なくとも１種のＣ3〜Ｃ20α−オレフィンおよび／またはＣ4〜Ｃ18ジエンとのインターポリマーであってよい。エチレンと、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテンおよび１−オクテンとの不均一コポリマーが特に好ましい。
【００２９】
エチレン／α−オレフィン重合のためのメタロセン系触媒の比較的最近の導入によって、均一インターポリマーとして知られた新規なエチレン共重合体が生成されている。
【００３０】
本明細書に記載されている組成物を形成するのに有用な均一インターポリマーは、均一な枝分かれ分布を有する。即ち、該ポリマーは、コモノマーが所定のインターポリマー分子内にランダムに分布し、かつ、実質的に全てのインターポリマー分子がそのインターポリマー内で同じエチレン／コモノマー比率を有しているポリマーである。いくつかの実施形態において、好ましい均一ポリマーは、Ｅｌｓｔｏｎの米国特許第３６４５９９２号に記載されている。ポリマーの均一性は、一般に、ＳＣＢＤＩ（短鎖枝分かれ分布指数）(Short Chain Branch Distribution Index)またはＣＤＢＩ（組成分布枝分かれ指数）(Composition Distribution Branch Index)によって記述され、メジアン全モルコモノマー分の５０％以内のコモノマー分を有するポリマー分子の重量％として定義される。ポリマーのＣＤＢＩは、当分野において公知の方法、例えば、Wildら，Journal of Polymer Science，Poly. Phys. Ed.，Vol. 20，p.441 (1982)、米国特許第４７９８０８１号（Hazlittら）に記載されているか、または米国特許第５００８２０４号（Stehling）（その開示は、参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている昇温溶離分別法（本明細書において「ＴＲＥＦ」と略す）によって得られるデータから容易に計算される。ＣＤＢＩを計算する方法は、米国特許第５３２２７２８号（Daveyら）、および米国特許第５２４６７８３号（Spenadelら）、または米国特許第５０８９３２１号（Chumら）（それらの全ての開示は、参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。本明細書に使用される均一インターポリマーのＳＣＢＤＩまたはＣＤＢＩは、好ましくは約３０％超、特に約５０％超、好ましくは７５、８０、８５または９０％超である。
【００３１】
本発明に使用されるいくつかの均一インターポリマーは、ＴＲＥＦ法によって測定される測定可能な「高密度」部分が実質的に存在しない（即ち、均一エチレン／α−オレフィンインターポリマーが、２メチル／１０００炭素またはそれ未満の分岐度を有するポリマー部分を含有していない）。均一インターポリマーは、どのような高短鎖枝分かれ部分も有していない（即ち、それらは、３０メチル／１０００炭素またはそれ以上の分岐度を有するポリマー部分を含有していない）。
【００３２】
均一ポリマー成分は、α−オレフィンホモポリマー、好ましくはポリエチレンまたはポリプロピレン、または、好ましくは、エチレンと少なくとも１種のＣ3〜Ｃ20α−オレフィンおよび／またはＣ4〜Ｃ18ジエンとのインターポリマーであってよい。エチレンと、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテンおよび１−オクテンとの均一コポリマーが特に好ましい。
【００３３】
プロピレンホモ−またはコポリマー、またはエラストマー材料のブレンド、例えば、エチレン／プロピレンゴム（ＥＰＭ）またはエチレン／プロピレンジエンモノマーターポリマー（ＥＰＤＭ）または０．９１ｇ／ｃｍ3未満の密度を有する実質的に線状のエチレンαオレフィン（エチレンオクテン、エチレンヘキセン、エチレンブテン、・・・）、およびより硬質な材料、例えばアイソタクチックポリプロピレンも使用できる。用途によって、油、成分および架橋剤を包含する他の材料または成分を、配合物に添加することができる。一般に、そのような組成物は、剛性（弾性率）および耐低温衝撃性、優れた耐薬品性および広い使用温度のバランスを特徴とする。これらの特徴により、いくつかの組成物は、自動車の計器板およびインストルメントパネルのような用途のために設計された実施形態において、使用することができる。
【００３４】
ポリプロピレンは、一般に、ホモポリマーポリプロピレンのアイソタクチック形態であるが、ポリプロピレンの他の形態（例えば、シンジオタクチックまたはアタクチック）も使用することができる。しかし、ポリプロピレン耐衝撃性コポリマー（例えば、エチレンをプロピレンと反応させる第二共重合段階が使用されているポリマー）およびランダムコポリマー（さらに反応基改質され、０．３％〜１０％、好ましくは１．５〜７％の、プロピレンと共重合したエチレンを一般に含有する）も使用することができる。ポリプロピレンの反応器内ブレンドも使用することができる。種々のポリプロピレンポリマーの包括的な記述が、Modern Plastics Encyclopedia/89，1988年10月中旬発行，Volume 65，Number 11，p.86-92に含まれ、その全ての開示は参照により本明細書に組み込まれる。本発明に使用されるポリプロピレンの分子量は、ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８、条件２３０℃／２．１６ｋｇ（以前は「条件（Ｌ）」として知られており、Ｉ２としても公知である）による溶融流れ(melt flow)測定を使用して好都合に示される。溶融流れ速度は、ポリマーの分子量に反比例する。従って、分子量が高いほど、溶融流れ速度は低いが、その関係は直線的でない。本発明に有用なポリプロピレンの溶融流れ速度は、一般に、約０．１グラム／１０分（ｇ／１０分）〜約８０ｇ／１０分、好ましくは約０．５ｇ／１０分〜約３５ｇ／１０分、特に約１ｇ／１０分〜約２０ｇ／１０分である。
【００３５】
ポリオレフィンに加えて、ポリスチレン、ポリビニルクロリド、ポリエステルおよびそれらの組合せも有用である。
【００３６】
いくつかの好適なポリスチレンは、不飽和ゴムモノマー単位を有するブロックコポリマーであり、スチレン−ブタジエン（ＳＢ）、スチレン−イソプレン（ＳＩ）、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）、α−メチルスチレン−ブタジエン−α−メチルスチレン、およびα−メチルスチレン−イソプレン−α−メチルスチレンを包含するがそれらに限定されない。
【００３７】
前記ブロックコポリマーのスチレン系部分は、好ましくは、スチレンの重合体またはインターポリマーならびにその類似体および同族体であり、α−メチルスチレンおよび環置換スチレン、特に環メチル化スチレンを包含する。好ましいスチレン系は、スチレンおよびα−メチルスチレンであり、スチレンが特に好ましい。
【００３８】
不飽和ゴムモノマー単位を有するブロックコポリマーは、ブタジエンまたはイソプレンのホモポリマーを含んでもよく、または、この２つのジエンの一方または両方と、少量のスチレン系モノマーとのコポリマーを含んでもよい。
【００３９】
飽和ゴムモノマー単位を有する好ましいブロックコポリマーは、少なくとも１種のスチレン系単位のセグメント、および少なくとも１種のエチレン−ブテンまたはエチレン−プロピレンコポリマーのセグメントを含む。そのような飽和ゴムモノマー単位を有するブロックコポリマーの好ましい例は、スチレン／エチレン−ブテンコポリマー、スチレン／エチレン−プロピレンコポリマー、スチレン／エチレン−ブテン／スチレン（ＳＥＢＳ）コポリマー、スチレン／エチレン−プロピレン／スチレン（ＳＥＰＳ）コポリマーである。
【００４０】
スチレン系ブロックコポリマーの他に、種々のスチレンホモポリマーおよびコポリマーならびにゴム改質スチレン系も使用することができる。これらは、ポリスチレン、高耐衝撃性ポリスチレンおよびコポリマー、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）ポリマー、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）を包含する。
【００４１】
他の実施形態において、熱可塑性樹脂は、ビニルハライドホモポリマーまたはコポリマーである。ビニルハライドホモポリマーおよびコポリマーは、構成単位としてビニル構造ＣＨ2＝ＣＸＹ［式中、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩから成る群より選択され、Ｙは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩおよびＨから成る群より選択される］を使用する樹脂の群である。
【００４２】
本発明のブレンドのビニルハライドポリマー成分は、ビニルハライドと、共重合性モノマー、例えば、α−オレフィン（エチレン、プロピレン、１〜１８個の炭素原子を有する有機酸のビニルエステル、例えば、ビニルアセテート、ビニルステアレート等を包含するが、それらに限定されない）；ビニルクロリド、ビニリデンクロリド、対称ジクロロエチレン；アクリロニトリル、メタクリロニトリル；アルキル基が１〜８個の炭素原子を有するアルキルアクリレートエステル、例えば、メチルアクリレートおよびブチルアクリレート；対応するアルキルメタクリレートエステル；アルキル基が１〜８個の炭素原子を有する二塩基有機酸のジアルキルエステル、例えば、ジブチルフマレート、ジエチルマレエート等；とのホモポリマーおよびコポリマーを包含するが、それらに限定されない。
【００４３】
好ましくは、ビニルハライドポリマーは、ビニルクロリドまたはビニリデンクロリドのホモポリマーまたはコポリマーである。ポリ（ビニルクロリド）ポリマー（ＰＶＣ）は、硬質度によって２つの主要なタイプにさらに分類することができる。これらは、「硬質」ＰＶＣおよび「軟質」ＰＶＣである。軟質ＰＶＣは、主に、樹脂における可塑剤の存在および量によって、硬質ＰＶＣと区別される。軟質ＰＶＣは典型的に、硬質ＰＶＣより向上した加工性、より低い引張強度、およびより高い伸びを有する。
【００４４】
ビニリデンクロリドホモポリマーおよびコポリマー（ＰＶＤＣ）の中で、典型的に、ビニルクロリド、アクリレートまたはニトリルとのコポリマーが工業的に使用され、かつ最も好ましい。コモノマーの選択は、得られるポリマーの特性に顕著に影響を与える。おそらく、種々のＰＶＤＣの最も顕著な特性は、気体および液体に対する低透過性、バリヤー性、および耐薬品性である。
【００４５】
その他に、本発明のブレンド成分として使用されるビニルハライドポリマーの群に含まれるものは、原樹脂の後塩素処理によって典型的に生成され、塩素化ＰＶＣ（ＣＰＶＣ）として知られた、ＰＶＣの塩素化誘導体である。ＣＰＶＣはＰＶＣに基づき、その特性のいくつかを共有しているが、ＣＰＶＣは、ＰＶＣよりかなり高い溶融温度範囲（４１０〜４５０℃）およびより高いガラス転移温度（２３９〜２７５°Ｆ）を有する独特のポリマーである。
【００４６】
一般に、前記熱可塑性樹脂は、０重量％超〜約６０重量％の熱可塑性樹脂を含む。
【００４７】
上記の組成物は、架橋触媒も含有してよい。典型的に、前記架橋触媒は、０重量％超〜約１重量％の濃度で存在する。いくつかの実施形態は、約０．０３重量％〜約０．２５重量％の架橋触媒を組成物中に含有する。いくつかの好ましい触媒は、オルガノチタネートまたはオルガノジルコネートを含む。好適な架橋触媒は、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、錫ナフトネート、錫オクトエート、オクタン酸鉛、オクタン酸鉄、オクタン酸亜鉛、テトラブチルオルトチタネート、テトライソプロピルオルトチタネート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、およびアルミニウムトリス（エチルアセテート）を包含する。
【００４８】
典型的に、本明細書に開示されている木部繊維複合材料は、種々の目的のために添加剤を含有してよい。下記のような添加剤を、使用されるインターポリマーおよび／またはブレンドに含有させることもできる：酸化防止剤（例えば、ヒンダードフェノール、例えばＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０、およびホスフィット、例えばＩｒｇａｆｏｓ（登録商標）１６８（両方ともニューヨーク州チバ・ガイギー・コーポレーション(Ciba-Geigy Corporation、NY)の登録商標であり、そこから供給されている）、紫外線安定剤（Ｔｉｎｕｖｉｎ（商標）３２８およびＣｈｉｍａｓｓｏｒｂ  ９４４を包含し、両方ともニューヨーク州チバ・ガイギー・コーポレーションの登録商標であり、そこから供給されている）、滑り剤（例えば、エルカミドおよび／またはステアラミド）、粘着防止剤、着色剤、顔料、カップリング剤（例えば、クロンプトン・コーポレーション(Crompton Corp.)から入手可能なＰｏｌｙｂｏｎｄ  ３０２９ＭＰ、およびエクイスター・ケミカル(Equistar Chemical)から入手可能なＦｕｓａｂｏｎｄ  ＭＢ−２２６ＤまたはＭＤ−３５３Ｄ、ならびにザ・ダウ・ケミカル・カンパニー(The Dow Chemical Company)からのＤｏｖｅｒｂｏｎｄ  ＤＢ  ４３００）、難燃剤、殺生物剤（例えば、ニューヨーク州チバ・ガイギー・コーポレーションから入手可能なＩｒｇａｇｕａｒｄ  Ｆ３０００のようなチアゾリルベンズイミダゾール）、化学発泡剤等。加工助剤、または潤滑剤は、下記の物質を包含する：エチレンビス−ステアラミド（ＥＢＳ）、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、パラフィンワックス、および酸化ポリエチレン、フルオロエラストマー（例えば、クラリアント(Clariant)から入手可能なＣｅｓａ−ｐｒｏｃｅｓｓ  ８４７７）、フタレート、例えば、ジオクチルフタレートおよびジイソブチルフタレート、天然油、例えばラノリン、および石油精製から得られるパラフィン系、ナフテン系およびアロマ系オイル、およびロジンまたは石油原料からの液体樹脂。本発明において可塑剤として使用できる好適な改質剤は、下記から成る群より選択される少なくとも１種の可塑剤である：フタレートエステル、トリメリテートエステル、ベンゾエート、アジペートエステル、エポキシ化合物、ホスフェートエステル（トリアリール、トリアルキル、混合アルキルアリールホスフェート）、グルタレートおよびオイル。特に好適なフタレートエステルは、例えば、下記の物質である：ジアルキルＣ4〜Ｃ18フタレートエステル、例えば、ジエチル、ジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ブチル２−エチルヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジノニルフタレート、ジイソノニルフタレート、ジデシルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジウンデシルフタレート、混合脂肪族エステル、例えば、ヘプチルノニルフタレート、ジ（ｎ−ヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル）フタレート（Ｐ６１０）、ジ（ｎ−オクチル、ｎ−デシル）フタレート（Ｐ８１０）、および芳香族フタレートエステル、例えばジフェニルフタレートエステル、または混合脂肪族−芳香族エステル、例えばベンジルブチルフタレート、またはそれらの任意の組合せ等。
【００４９】
いくつかの実施形態において、１種またはそれ以上の金属ステアリン酸塩を含むか、または基本的にそれから成る潤滑剤が好ましい。特定の金属ステアリン酸塩は、ステアリン酸アルミニウムおよびステアリン酸亜鉛を包含する。ステアリン酸亜鉛は、いくつかの実施形態において特に有用である。いくつかの好ましい実施形態は、１種またはそれ以上の金属ステアリン酸塩を含有するが、他の潤滑剤は含有しない。潤滑剤は任意の有効量で使用しうる。典型的に、潤滑剤は、全組成物の０．０１重量％〜約１０重量％を構成する。いくつかの実施形態において、潤滑剤は、組成物の０．０１重量％〜約５重量％を構成する。他の実施形態において、潤滑剤は、組成物の１重量％〜約３重量％を構成する。
【００５０】
加工助剤として有用な油の例示的種類は、白色鉱油、例えば、Ｋａｙｄｏｌ（商標）油（ウィットコ(Witco)から入手可能）、およびＳｈｅｌｌｆｌｅｘ（商標）３７１ナフテン系オイル（シェル・オイル・カンパニー(Shell Oil Company)から入手可能）を包含する。他の好適な油は、Ｔｕｆｌｏ（商標）オイル（リヨンデル(Lyondell)から入手可能）である。
【実施例】
【００５１】
実施例１〜３および比較例において、比較的低レベルの有機成分を含有する木部繊維複合材料を作製して、複合材料の物理的特性を試験する。３種類の異なる有機成分を使用した。成分１は、ハニーウェル(Honeywell)から入手可能な無水マレイン酸グラフトポリエチレンポリマーであり、該ポリマーは、６．２２重量％の官能基（製造会社によって報告されている３０〜４０ｍｇ ＫＯＨ／ｇの鹸化数から求める）、０．９２ｇ／ｃｃの密度、およびブルックフィールド粘度計で測定して１４０℃で１０００ｃｐｓ（最大）より高い粘度を有する。成分２も、無水マレイン酸グラフトポリエチレンポリマーであるが、０．８９重量％の官能基（製造会社によって報告されている８〜９ｍｇ ＫＯＨ／ｇの鹸化数から求める）、および１４０℃で６００ｃｐｓ（最大）のブルックフィールド粘度を有する。成分３は、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから入手可能なエチレンビニルトリメトキシシランコポリマーであり、該コポリマーは、１．５重量％のシラン基、約０．９２２ｇ／ｃｃの密度、およびＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８、条件２３０℃／２．１６ｋｇによって測定して１．５ｇ／１０分のメルトインデックスを有する。
【００５２】
複合材料の作製において、選択成分を、プラスチック容器に入れ、振とうして、プラスチックペレットおよび木部繊維を分散させる。次に、Ｈａａｋｅ  Ｒｈｅｏｃｏｒｄ  ９０を使用して、混合物を１７０〜１８０℃、３０ＲＰＭで、約２０分間メルトブレンドする。木部繊維の燃焼を制限するために、混合物の温度を１８０℃未満に維持するよう注意すべきである。
【００５３】
ブレンドした後、複合材料ブレンドをＨａａｋｅミキサーから取り出し、プラックに圧縮成形する。パサデナ・ハイドローリックス・インコーポレーテッド(Pasadena Hydraulics,Inc.)によって製造されている油圧圧縮成形機を使用して、試料を圧縮する。試料を下記の工程によって圧縮する。第一圧縮段階において、７４ｇのポリマーをチェースに入れ、３モード法で成形する：１７０℃／４分／１０００ ｌｂｓ；１７０℃／１分／３５０００ ｌｂｓ；冷却／３．５分／３５０００ ｌｂｓ。第二圧縮段階において、半分のプラックを全プラックの上に配置し、下記の方法で成形する：１７０℃／５分／１０００ ｌｂｓ；１７０℃／２分／４００００ ｌｂｓ：１７０℃／２分／１０００ ｌｂｓ；１７０℃／３分／４００００ ｌｂｓ；冷却／５分／４００００ ｌｂｓ。
【００５４】
６ｍｍカーバイドミリングビットを有するＭｕｔｒｏｎｉｃ  ＣＮＣ（コンピューター数値制御）フライス盤を使用して、タイプＩ引張り試験片および曲げ試験片を、成形プラックからカットする。
【００５５】
曲げ弾性率は、Ｉｓｔｒｏｎ  ５５Ｒ４５０７を使用して、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０−９７（方法Ａ）「非強化および強化プラスチックならびに電気絶縁材料の曲げ特性」に従って測定する。使用される試料は、幅０．５インチおよび長さ６．０インチを有する。目標厚さは０．１２５インチであるが、各試験片の正確な厚さを試験前に測定する。支持スパンを２インチに設定する。２インチの支持スパンを使用してＡＳＴＭ  ７９０−９７に従って決定される試験速度は、０．０５インチ／分であった。ローディングノーズ(loading nose)およびサポートは、０．１２５インチの半径を有する。試験を、２３℃および５０％湿度に設定した定温および定湿度室で行う。
【００５６】
引張り特性は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−００「プラスチックの引張り特性の標準試験法」に基づいて、タイプI引張り試験片において測定する。測定は、Ｉｎｓｔｒｏｎ  ５５Ｒ４５０７で、ＨＲＤＥ伸び計および２２４８ ｌｂｆロードセルを使用して行う。伸長速度は０．２％／分である。試験を、２３℃および５０％湿度に設定した定温および定湿度室で行う。
【００５７】
ＷＰＣの耐湿性を、曲げ特性試験に使用したのと同じ寸法の長方形試験片を使用して測定する。各試験片の質量を、水への浸漬前に測定し、記録する。試験片を、広口ビンに垂直に配置し、広口ビンを水で満たす。質量を、各試験片について、連続した時間で測定する。一部の試料に関して、試料の厚さも、試験片の３つの位置で時間の関数としてモニターする。
【００５８】
表１のデータは、シラン含有ポリマーの存在が、いくつかの本発明組成物の物理的特性を有利に向上させることを示す。一定の木部繊維含有量において、シランを含有しない試料は一般に、一部の熱可塑性ポリマーをシラン含有ポリマーで置き換えた組成物より低い曲げ弾性率を有する。例えば、比較例１は、６０重量％の木部繊維および４０重量％熱可塑性ポリマーを含有する。この比較例の曲げ弾性率は、平均値２５４５ＭＰａを有する。本発明実施例１も６０重量％の木部繊維を含有するが、３６重量％の熱可塑性樹脂および４重量％のシラン含有ポリマーを含有する。本発明実施例１の曲げ弾性率は２８７０ＭＰａである。同様に、本発明実施例１の引張り特性および吸水性も、比較例１と比較して向上している。例えば、本発明実施例１によって吸収された水の量は、比較例１によって吸収された量の３分の１未満である。これらの物理的特性も、シラン含有コポリマー以外の成分の組成物と比較して、向上している。例えば、比較例４は、６０重量％木部繊維、３６重量％熱可塑性樹脂、および４重量％無水マレイン酸グラフトポリエチレンポリマーを含有する組成物である。この試料は、本発明実施例１より約６０％多い水を吸収し、２６６０ＭＰａの曲げ弾性率を有する。
【表１】
2008522017.tif 000003
【００５９】
他の系列の実施例において、より高い成分濃度を有し、架橋触媒を任意に含有する複合材料を、表２に示すように作製する。この場合も、木部繊維を、アメリカンウッドファイバーズ(American Wood Fibers)によって供給されている４０メッシュメープル木部繊維（４０１０）として使用する。成分は、メルトインデックス１．５ｇ／１０分、密度０．９２２ｇ／ｃｃ、および１．５重量％のビニルトリメトキシシランを有するエチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーである。熱可塑性オレフィンは、メルトインデックス０．７ｇ／１０分および密度０．９６１ｇ／ｃｃを有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である。触媒を含有する実施例において、低密度ポリエチレンマトリックス（ＭＩ＝３．０５ｇ／１０分、密度＝０．９２７ｇ／ｃｃ）中に１〜５％のジブチル錫ジラウレート触媒を含有するマスターバッチを使用した。
【表２】
2008522017.tif 000004
【００６０】
複合材料の作製において、選択成分をプラスチック容器に入れ、振とうして、プラスチックペレットおよび木部繊維を分散させる。次に、Ｈａａｋｅ  Ｒｈｅｏｃｏｒｄ  ９０を使用して、混合物を１７０〜１８０℃、３０ＲＰＭで、約１０分間メルトブレンドする。ポリマーと木材との混合を向上させるために、最後の２分間で触媒マスターバッチを添加した。この場合も、早期架橋および木部繊維の燃焼を制限するために、混合物の温度を１８０℃未満に維持するよう注意すべきである。
【００６１】
ブレンドした後すぐに、複合材料ブレンドをＨａａｋｅミキサーから取り出し、プラックに圧縮成形する。これは、成形前の架橋の量を最小限にするために順次に行う。ブレンドと同様に、初期架橋の量を最小限にするために、成形時間を最小限にすべきである。パサデナ・ハイドローリックス・インコーポレーテッド(Pasadena Hydraulics,Inc.)によって製造されている油圧圧縮成形機を使用して、試料を圧縮する。試料を下記の工程によって圧縮する：１７０℃／５分／１０００ ｌｂｓ；１７０℃／１分／４００００ ｌｂｓ；１７０℃／１分／１０００ ｌｂｓ：１７０℃／２分／４００００ ｌｂｓ；冷却／５分／４００００ ｌｂｓ。
タイプＩ引張り試験片および曲げ試験片を上記のように作製する。
【００６２】
試料を圧縮成形し、フライス削り(milled)した後、いくつかを８０℃、１００％相対湿度において後硬化させる。硬化は、ラッセルズ・テクニカル・プロダクト(Russells Technical Product)湿度制御オーブン（Ｍｏｄｅｌ  Ｒｄ−３−３００−ＬＮ２）を使用して行う。試料を４時間および１６時間硬化させる。硬化させた後、試料を真空炉において５０℃で乾燥させて、高湿度からの過剰吸収水を除去する。
【００６３】
これらの試料の弾性率を、レオメトリックソリッドアナライザー（Rheometric Solids Analyzer）（ＲＳＡ）IIIで測定する。試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ７９０−９７「非強化および強化プラスチックの曲げ特性の標準試験法」に基づく。３点曲げ配置を使用し、サポートスパン長さは４２．０ｍｍである。試験片の形状は、長さ５２．０ｍｍ、幅１２．７ｍｍであった。厚さは、２．５〜３．５ｍｍで変化した。動温度傾斜は、試験片において、静力追跡動力モード(static force tracking dynamic force mode)で行う。温度傾斜は、２℃／分において−２５℃〜７５℃であり、初期温度における初期浸漬時間は５分であった。振動数は１ラジアン／秒に設定し、歪度は０．０５％に設定する。自動歪度および自動張力調節オプションを使用する。弾性率値は、２３℃で記録する。データ点が２３℃で記録されない場合、この温度の直ぐ前および後のデータ点を使用して、２３℃に関して推定すべきである。
【００６４】
引張クリープは、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−００、タイプＩ試験片を使用して２３℃で測定する。９１１ｐｓｉ（または６．２８ＭＰａ）のクリープ応力を試験片に適用し、パーセントクリープ歪を、経時増分的に測定する。応力は、試験した初期試験片の破断点応力の７０％に対応し、平均値は純粋ＨＤＰＥを含まなかった。
【００６５】
複合材料の耐湿性を、上記実施例に記載した方法で測定する。
【００６６】
架橋度における傾向は、沸騰キシレンに不溶性の、全複合材料素材の部分を測定することによって追跡する。ポリエチレンは沸騰キシレンに容易に溶解するが、高架橋ポリエチレンは溶解せずに膨潤する。抽出装置は、水冷コンデンサーを取り付けた５００ｍＬの丸底フラスコから構成された。フラスコを、加熱した油浴（Ｔ−１５５℃）に入れる。温度は、加熱コイルで調節し、油浴に入れた熱電対でモニターする。温度調節器は、過熱保護を備えている。試料を、ステンレス鋼金網（ＭｃＭａｓｔｅｒ  Ｃａｎ  Ｔｙｐｅ  ３０４、３０ｘ１５０メッシュ、０．００９”ｘ０．００７”直径）ボックス（約１．４ｃｍ四角辺）に入れる。コンデンサーを通るワイヤーに各ボックスを連結し、ボックスが還流キシレン中に吊り下げられるようにした。
【００６７】
０．４〜０．６ｇのポリマーを、小片にカットし、ステンレス鋼金網ボックスに入れる。ボックスおよびポリマーの質量を記録する。固体ポリマーおよび木部繊維が漏れないように、ボックスの上蓋を閉める。各ボックスをワイヤーに取り付け、約２００ｍLのキシレンを含有する丸底フラスコ中に吊り下げる。コンデンサーを取り付けた該フラスコを、油浴に入れ、約２４時間還流させる。還流後、ボックスを溶液から取り出し、冷却させ、５０℃で真空乾燥させ、次に、秤量する。
【００６８】
シラン含有ポリマーの存在は、組成物が耐クリープ性を向上させると共に熱可塑性樹脂の弾性率特性をよりよく維持するのを助けることを、表３のデータが示している。例えば、比較例１２は、５０重量％の木部繊維、４８％の熱可塑性樹脂、および約２重量％の触媒マスターバッチを含有し、実施例８において、該組成物は、５０重量％の木部繊維、４８重量％の合計ポリマー（しかし、１２重量％のポリマーは、熱可塑性樹脂に代わってシラン含有ポリマーである）および２重量％の触媒マスターバッチを含有する。その耐クリープ性を試験した場合、比較例１２はたった８時間の破断時間を有するが、実施例８では１０００時間を超え、しかも実施例８は約２４００ＭＰａの許容される弾性率を有する。
【表３】
2008522017.tif 000005
【表４】
2008522017.tif 000006
【００６９】
さらに、表４のデータは、シラン含有ポリマーの存在が吸水度も減少させることを示している。例えば、比較例１５は、木部繊維および熱可塑性樹脂の５０／５０混合物である。水に１０８０時間浸漬した後、比較例１６は、１３％を超える重量増加を示す。本発明実施例１０において、組成物は、５０重量％の木部繊維、４８重量％の全ポリマー（しかし、１６重量％のポリマーはシラン含有ポリマーであり、熱可塑性樹脂は３２重量％を占める）、および２重量％の触媒マスターバッチを含有する。水に１０８０時間浸漬した後、実施例１０の非硬化試料は、たった５．２６重量％の水を吸収し、１６時間硬化させた（即ち、架橋条件に意図的に付した）実施例１０の試料は、１０８０時間の浸漬後にたった５．２８重量％の重量増加であった。
【００７０】
実施例４〜１０および比較例１〜１３を、上記のようにキシレンでの抽出に付して、複合材料における架橋度を測定する。結果を表５に示す。データが示しているように、不溶性ポリマーの部分が、複合材料におけるＥＶＴＭＳコポリマーの部分と共に増加する。この結果は、より多くの部分のＥＶＴＭＳコポリマーを含有する試料を使用した場合に、架橋度がより高くなることを示す。
【表５】
2008522017.tif 000007
【００７１】
比較例１６
この比較例において、６０重量％の松材粉（６０メッシュ）を、３７重量％の高密度ポリエチレン（既報告メルトインデックス０．５０、密度０．９５３ｇ／ｃｍ3を有し、エクイスター(Equistar)から商品名Ｐｅｔｒｏｔｈａｎｅ  ＬＢ  ０１００−００で入手可能）、および３重量％の潤滑剤Ａ（カルボン酸塩およびモノ−およびジ−アミドのブレンドであり、既報告滴点６７〜７７℃を有し、商品名Ｓｔｒｕｋｔｏｌ−ＴＷＰ  １０４で市販される）と混合する。配合は、３５ｍｍ逆回転二軸スクリュー押出機（３／８インチｘ１．５インチのダイ出口を有するベント式バレルを有する）によって、２０ｒｐｍおよび溶融温度約３３０〜３３５°Ｆにおいて行った。
【００７２】
比較例１７
この比較例において、６０重量％の松材粉（６０メッシュ）を、３７重量％の高密度ポリエチレン（既報告メルトインデックス０．５０、密度０．９５３ｇ／ｃｍ3を有し、エクイスターから商品名Ｐｅｔｒｏｔｈａｎｅ  ＬＢ  ０１００−００で入手可能）、および３重量％の潤滑剤Ｂ（改質脂肪酸エステルのブレンドであり、既報告滴点６７〜７７℃および密度１．００５を有し、商品名Ｓｔｒｕｋｔｏｌ−ＴＷＰ  １１３で市販される）を、比較例１６のように混合する。
【００７３】
実施例１８
この実施例において、６０重量％の松材粉（６０メッシュ）を、３５重量％の比較例１４および１５の高密度ポリエチレン、１重量％の潤滑剤Ｃ（ステアリン酸亜鉛を含有する高さ密度の植物性添加剤であり、ボエロシャー(Boerlocher)からＺｉｎｃ  Ｓｔｅａｒａｔｅ  Ｋｏｓｈｅｒ、Ｃｏｄｅ  ８５６５として入手可能）、２重量％の潤滑剤Ｄ（９８重量％のＮ，Ｎ’−エチレンビスステアラミドおよび２重量％のステアリン酸から成り、ＩＭＳカンパニー(IMS Company)から商品名Ａｃｒａｗａｘ  Ｃとして市販される）、および２重量％のエチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマー（メルトインデックス１．５ｇ／１０分、密度０．９２２ｇ／ｃｃ、および１．５重量％トリメトキシシランを有する）と混合する。配合は、３５ｍｍ逆回転二軸スクリュー押出機（３／８インチｘ１．５インチのダイ出口を有するベント式バレルを有する）によって、２０ｒｐｍおよび溶融温度約３３０〜３３５°Ｆにおいて行った。
【００７４】
実施例１９
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、加工助剤を３重量％の潤滑剤Ｅ（Ｌｕｂｒａｚｉｎｃ（商標）Ｗとしてクロンプトン・コーポレーションから入手可能な、ステアリン酸亜鉛に基づく組成物）で置き換えた。この試料の分析は、シリコン濃度が３７３ｐｐｍであることを示す。この組成物における架橋を、上記のように行われるキシレン抽出後の組成物の部分におけるシリコン含有量を測定することによって調べる。抽出可能なキシレンにおけるシリコン濃度は４９１ｐｐｍであり、キシレンに不溶性の部分におけるシリコン濃度は４７８ｐｐｍである。
【００７５】
実施例２０
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、潤滑剤Ｄを潤滑剤Ｃで置き換えて、組成物が、６０重量％の木部繊維、３５重量％のＨＤＰＥ、３重量％の潤滑剤Ｃ、および２重量％エチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーを含有するようにした。
【００７６】
実施例２１
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、潤滑剤ＣおよびＤを潤滑剤Ａで置き換えて、組成物が、６０重量％の木部繊維、３５重量％のＨＤＰＥ、３重量％の潤滑剤Ａ、および２重量％エチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーを含有するようにした。
【００７７】
実施例２２
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、潤滑剤ＣおよびＤを潤滑剤Ｂで置き換えて、組成物が、６０重量％の木部繊維、３５重量％のＨＤＰＥ、３重量％の潤滑剤Ｂ、および２重量％エチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーを含有するようにした。
【００７８】
実施例２３
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、潤滑剤ＣおよびＤを潤滑剤Ｄで置き換えて、組成物が、６０重量％の木部繊維、３５重量％のＨＤＰＥ、３重量％の潤滑剤Ｄ、および２重量％エチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーを含有するようにした。この試料の分析は、シリコン濃度が４１２ｐｐｍであることを示す。この組成物における架橋を、上記のように行われるキシレン抽出後の組成物の部分におけるシリコン含有量を測定することによって調べる。抽出可能なキシレンにおけるシリコン濃度は６７８ｐｐｍであり、キシレンに不溶性の部分におけるシリコン濃度は３５０ｐｐｍである。
【００７９】
実施例２４
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、潤滑剤ＣおよびＤを潤滑剤Ｆ（モンソン・カンパニー(Monson Co.)から商品名Ｇｌｙｃｏｌｕｂｅで入手可能な、有標の非金属ステアレート潤滑剤）で置き換えて、組成物が、６０重量％の木部繊維、３５重量％のＨＤＰＥ、３重量％の潤滑剤Ｆ、および２重量％エチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーを含有するようにした。
【００８０】
実施例２５
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、潤滑剤ＣおよびＤを潤滑剤Ｇ（フェロ・ポリマー・アディティヴズ(Ferro Polymer Additives)からＳＸＴ−２０００として入手可能な、金属ステアリン酸塩および非金属潤滑剤、例えばエステルに基づく化合物およびワックスのブレンド）で置き換えて、組成物が、６０重量％の木部繊維、３５重量％のＨＤＰＥ、３重量％の潤滑剤Ｇ、および２重量％エチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーを含有するようにした。
【００８１】
実施例２６
実施例１８の組成物を実質的に再現し、但し、潤滑剤ＣおよびＤを潤滑剤Ｈ（フェロ・ポリマー・アディティヴズからＳＸＴ−３１００として入手可能な、非金属ステアレート潤滑剤）で置き換えて、組成物が、６０重量％の木部繊維、３５重量％のＨＤＰＥ、３重量％の潤滑剤Ｈ、および２重量％エチレンビニルトリメトキシシラン（ＥＶＴＭＳ）コポリマーを含有するようにした。
【００８２】
比較例１６〜１７および実施例１８〜２６について、曲げ強度または破壊係数（ＭＯＲ）、および弾性率（ＭＯＥ）を、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０−９７「非強化および強化プラスチックおよび電気絶縁材料の曲げ特性」に従って測定した。結果を表６に示す。試験片は、幅１．０インチ、長さ６インチであった。試料の厚さは０．２５インチを目標とし、支持スパンは４インチに設定し、ＡＳＴＭ試験プロトコルに記載のように１６：１のＬ／Ｄ比を得た。試験を、２３℃の標準室温および５０％湿度で行った。図１は、これらの試料のＭＯＲおよび相対ＭＯＲを示す。図２は、これらの試料のＭＯＥおよび相対ＭＯＥを示す。
【表６】
2008522017.tif 000008
【００８３】
本発明を限定数の実施形態に関して記載したが、１つの実施形態の特定の特徴を、本発明の他の実施形態に帰するべきでない。１つの実施形態は、本発明の全態様を表すものではない。記載した実施形態の変形および変種も存在する。本明細書に記載した実施形態は、１つまたはそれ以上の特徴または利点を有するが、本明細書に記載した１つの実施形態が、記載した全ての利点または特徴を有するものと解釈すべきでない。さらに、本発明の実施形態が種々の成分または段階を含むものとして記載されている場合、これらの実施形態は、列挙されている成分または段階から成ってよいか、または本質的に成ってよいことも理解すべきである。さらに、組成物が種々の量の各成分を含むものとして本明細書に記載されているが、各成分の量は、有用な物理的特性、特に少なくとも約２０００〜２５００メガパスカルであるべき曲げ弾性率を有する組成物を与えるように選択すべきである。好ましい組成物は、約５０００メガパスカルまたは約１００００メガパスカルの曲げ弾性率を有する。いくつかの好ましい組成物は、シラン組成物を含有する場合に、向上した生産量)をも与えうる。最後に、数値の記載において「約」または「ほぼ」という語が使用されているのに関係なく、本明細書に記載されているどの数値も近似値を意味するものと解釈すべきである。添付の請求の範囲は、本発明の範囲に含まれる全ての変種および変形も含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本明細書に記載されているいくつかの組成物の破壊係数を比較する図である。
【図２】本明細書に記載されているいくつかの組成物の弾性率を比較する図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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