(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面処理タルクであって、
前記タルクが、ポリアルキレングリコール及び／又はポリアルキレングリコール変性ポリシロキサンを含む高分子種を含む表面処理剤で表面処理されていること、ここで、前記ポリアルキレングリコールが20,000g/モルよりも低い数平均分子量を有する、
及び
前記タルクが約2.8よりも大きいラメラリティ指数を有すること、
ここで、前記ラメラリティ指数が以下の比：
0006615615.tif 000004
ｄmeanは、ISO 13329-1により測定される平均粒度であり、
ｄ50は、ISO 13317-3により測定される中央値直径である
により定義されることを特徴とする、表面処理タルク。
【請求項２】
前記表面処理タルクが、少なくとも約3.0のラメラリティ指数を有する、請求項１記載の表面処理タルク。
【請求項３】
前記表面処理タルクが、約1〜約4μmのd50を有し、
前記ｄ50は、ISO 13317-3により測定される中央値直径である、請求項１または２のいずれか１項記載の表面処理タルク。
【請求項４】
前記表面処理タルクが、タルクの質量基準で、約0.1〜約10質量%の表面処理剤を含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の表面処理タルク。
【請求項５】
前記表面処理タルクが、タルクの質量基準で、約0.2〜約5質量%の表面処理剤を含む、請求項４記載の表面処理タルク。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面処理タルクの製造方法であって、
約2.8よりも大きいラメラリティ指数を有するタルクと、ポリアルキレングリコール及び／又はポリアルキレングリコール変性ポリシロキサンを含む高分子種を含む表面処理剤を適切な量で混合する工程を含み、
前記ポリアルキレングリコールが20,000g/モルよりも低い数平均分子量を有し、
前記ラメラリティ指数が以下の比：
0006615615.tif 000005
ｄmeanは、ISO 13329-1により測定される平均粒度であり、
ｄ50は、ISO 13317-3により測定される中央値直径である
により定義される、製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項記載の表面処理タルクを少なくとも約25質量％含む、ポリマー組成物。
【請求項８】
前記ポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン-エチレンコポリマーまたはこれらの組合せから選ばれる、請求項７記載のポリマー組成物。
【請求項９】
前記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約30質量%の表面処理タルクを含む、請求項７又は８に記載のポリマー組成物。
【請求項１０】
前記表面処理タルク以外であって、且つ、アルカリ土類金属炭酸塩または硫酸塩；含水カンダイトクレー；無水(焼成)カンダイトクレー；雲母；パーライト；長石類；かすみ石せん長岩；ウラストナイト；珪藻土；バライト；ガラス；天然または合成のシリカまたはケイ酸塩：および2.8よりも低いラメラリティ指数を有するタルク；並びにこれらの組合せから選ばれる充填剤をさらに含む、請求項７〜９のいずれか１項記載のポリマー組成物。
【請求項１１】
ポリマー組成物の製造方法であって、請求項１〜５のいずれか１項記載の表面処理タルクを、ポリマーと、前記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約25質量%の量において混合する工程を含むことを特徴とする、前記ポリマー組成物の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれか１項記載の表面処理タルクの、ポリマー組成物中の充填剤としての使用であって、
前記ポリマー組成物が少なくとも約25質量％表面処理タルクを含む、前記使用。
【請求項１３】
請求項７〜１０のいずれか１項記載のポリマー組成物から形成した、ポリマー複合体または物品。
【請求項１４】
下記の特性を有することを特徴とする、請求項７〜１０および１３のいずれか１項記載のポリマー組成物、または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品：
(i) 表面処理剤で処理していない同じ量のタルクを含むポリマー組成物または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品の第２のノッチなしシャルピー衝撃強度(−20℃および／または−10℃および／または0℃における)よりも高い第１のノッチなしシャルピー衝撃強度(−20℃および／または−10℃および／または0℃における)；および／または、
(ii) 表面処理剤で処理していない同じ量のタルクを含むポリマー組成物または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品の第２のLTTSよりも高い第１のLTTS。
【請求項１５】
ポリマー組成物から形成したポリマー複合体または物品における表面欠陥を低減するための、請求項１〜５のいずれか１項記載の表面処理タルクの前記ポリマー組成物における使用であって、
前記ポリマー組成物が、前記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも25質量%の前記表面処理タルクを含む、前記使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、表面処理高アスペクト比タルク、上記表面処理高アスペクト比タルクを含む機能性組成物、上記表面処理高アスペクト比タルクおよび機能性組成物の製造方法、上記表面処理高アスペクト比タルクの充填剤としての使用、並びに上記機能性組成物から形成したポリマー複合体および物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
高アスペクト比タルクは、プラスチック類において剛性(並びにゴム、紙およびコーティングにおけるバリア性能)を付与するために開発されている。典型的な高アスペクト比タルクは、US−A−6348536号に記載されている。現在、高アスペクト比タルクは、主として、ポリプロピレン系配合物において、該配合物の総質量基準で約5〜40質量%範囲のタルク含有量でもって使用されている。比較的高いタルク装填量、典型的には30質量%以上においては、ある種の表面欠陥が成形部品(例えば、自動車車体パネル)上に現れることが観察されている。新たなタルクをそのような配合物中で使用するために提供して、上記の表面欠陥を低減または排除することが望ましい。
【発明の概要】
【０００３】
発明の要約
本発明の第１の局面によれば、表面処理高アスペクト比タルク(HART)を提供する：該高アスペクト比タルクは、１個以上のエーテル結合を含む高分子種を含む表面処理剤で表面処理されていることを特徴とする。
【０００４】
本発明の第２の局面によれば、表面処理HARTの製造方法を提供する；該方法は、HARTと本発明の上記第１局面に従って定義しているような表面処理剤とを適切な量で混合して上記表面処理HARTを得る工程を含むことを特徴とする。
【０００５】
本発明の第３の局面によれば、本発明の上記第１の局面に従うまたは本発明の上記第２の局面に従う方法によって得ることのできる表面処理HARTを含む機能性組成物を提供する。ある実施態様においては、上記機能性組成物は、ポリマー組成物である。
【０００６】
本発明の第４の局面によれば、本発明の第１の局面に従う表面処理HARTを、上記ポリマー組成物の総質量基準で少なくとも約30質量%の量のポリマーと混合する工程を含むことを特徴とするポリマー組成物の製造方法を提供する。
【０００７】
本発明の第５の局面によれば、本発明の第１の局面に従う表面処理HARTの、機能性組成物中の充填剤、例えば、増量充填剤または機能性充填剤としての使用を提供する。
本発明の第６の局面によれば、本発明の第３の局面のある種の実施態様に従うポリマー組成物から形成した、例えば、押出または成型加工したポリマー複合体または物品を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
発明の詳細な説明
高アスペクト比タルク
本明細書において使用するとき、用語“タルク”とは、水和ケイ酸マグネシウム鉱または緑泥石鉱(mineral chlorite) (水和ケイ酸マグネシウムアルミニウム)のいずれか、或いはこれら二者の、必要に応じて他の鉱物、例えば、ドロマイト(苦灰石)および／またはマグネサイト(菱苦土石)またはさらにはタルコース(滑石)としても知られている合成タルクと一緒の混合物を意味する。
【０００９】
本明細書において使用するとき、用語“コーティングまたはコーティングした(coated)”とは、上記タルク粒子を、上記タルク表面と接着する(例えば、物理吸着または結合させた)或いは会合させる配合物で表面処理または接触させていることを意味する。
【００１０】
本明細書において使用するとき、用語“高アスペクト比タルク”とは、約2.8よりも高いラメラリティ指数(lamellarity index)を有するタルク粒子を意味する。‘ラメラリティ指数’は、下記の比率によって定義される：
(dmean − d50)/d50
上記式においては、以下で説明するように、“dmean” は、湿式マルヴァーン(Malvern)レーザースカッタリング(規格AFNOR NFX11−666またはISO 13329−1)による粒度測定によって得られた平均粒度(d50)の値であり；“d50”は、後述するようなセディグラフ(sedigraph)を使用する沈降法(規格AFNOR X11−683またはISO 13317−3)によって得られた中央値直径の値である。G. BaudetおよびJ. P. Ronaによる論文：Ind. Min. Mines et Carr. Les techn. June, July 1990, pp 55−61を参照することができる；この論文は、この指数が、上記粒子の最大寸法対上記粒子の最小寸法の平均分配量(mean ration)に相関していることを証明している。以下の説明においては、用語“高アスペクト比タルク”は、用語“約2.8よりも高いラメラリティ指数を有するタルク粒子”または“2.8よりも高いアスペクト比を有するタルク”と互換的に使用し得る。ある実施態様においては、約2.8よりも高いラメラリティ指数を有する上記タルク粒子は、さらに、約0.5μmと5μmとの間のd50、約15μm(または約10μmよりも低いd95、約20μmよりも低いd98 (各々、後述するようなセディグラフによって測定)および約10m2/gよりも高い比表面積(BET)を有することを特徴とする。
【００１１】
約2.8よりも高いラメラリティ指数を有する典型的なタルク粒状物およびその製造方法は、US−A−6348536号に記載されている；その内容全体を本明細書に参考として取入れる。
【００１２】
本明細書において使用するとき、“比表面積(BET)”とは、タルク粒状物の粒子表面に吸着させて上記表面を完全に覆う単分子層を形成するアルゴン量によるBET法に従って測定した単位質量に対する上記粒子の表面積を意味する(BET法、AFNOR規格 X11-621および622または ISO 9277に従って測定)。
【００１３】
特に断らない限り、上記タルク粒状物に関して本明細書において言及する粒度特性は、水性媒体中に完全に分散させた状態の上記粒状物の沈降による周知の方法において、米国ジョージア州ノークロスのMicromeritics Instruments Corporation (www.micromeritics.com)から供給されており、本明細書においては“Micromeritics Sedigraph 5100 unit”と称するようなSedigraph 5100装置を使用して測定する。そのような装置は、当該技術において‘等価球直径’(e,s.d)と称し、所定のe.s.d値よりも低い粒度を有する粒子の累積質量パーセントの測定値およびプロットを提供する。平均粒度d50は、このd50値よりも小さい等価球直径を有する50質量%の粒子が存在する粒子e.s.dのこの方法で測定した値である。D10値は、10質量%の粒子がd10値よりも小さいe.s.dを有する値である。d90値は、90質量%の粒子がd90値よりも小さいe.s.dを有する値である。d95値は、95質量%の粒子がd95値よりも小さいe.s.dを有する値である。d98値は、98質量%の粒子がd98値よりも小さいe.s.dを有する値である。
【００１４】
上記で説明したマルヴァーンレーザー光スカッタリング法においては、粉末、懸濁液およびエマルジョン中の粒子の粒度を、レーザー光の回折を使用し、ミー(Mie)理論の応用に基づき測定し得る。そのような装置、例えば、Malvern Masterizer S (Malvern Instruments社から供給されているような) は、当該技術において‘等価球直径’(e.s.d)と称し、所定のe.s.d値よりも低い粒度を有する粒子の累積容量パーセントの測定値およびプロットを提供する。平均粒度d50は、このd50値よりも小さい等価球直径を有する50容量%の粒子が存在する粒子e.s.dのこの方法で測定した値である。
【００１５】
ある実施態様においては、上記高アスペクト比タルクは、約3.0よりも高い、例えば、約3.2よりも高い、または約3.4よりも高い、または約3.6よりも高い、または約3.8よりも高い、または約4.0よりも高い、または約4.2よりも高い、または約4.4よりも高いラメラリティ指数を有する。ある実施態様においては、上記ラメラリティ指数は、約5.0よりも低く、例えば、約4.5よりも低く、または約4.2よりも低い。同様に、ある実施態様においては、高アスペクト比は、約3.0よりも高い、例えば、約3.2よりも高い、または約3.4よりも高い、または約3.6よりも高い、または約3.8よりも高い、または約4.0よりも高いラメラリティ指数を有するタルク粒状物として定義し得る。ある実施態様においては、上記タルク粒状物は、約5.0よりも低く、例えば、約4.5よりも低く、または約4.2よりも低いラメラリティ指数を有する。同様に、ある実施態様においては、上記高アスペクト比タルクは、約3.0よりも高い、例えば、約3.2よりも高い、または約3.4よりも高い、または約3.6よりも高い、または約3.8よりも高い、または約4.0よりも高いアスペクト比を有するタルクとして定義し得る。ある実施態様においては、上記タルクは、約5.0よりも低い、例えば、約4.5よりも低い、または約4.2よりも低いアスペクト比を有する。
【００１６】
ある実施態様においては、上記高アスペクト比タルク(或いは約2.8よりも高いラメラリティ指数を有するタルク粒状物また2.8よりも高いアスペクト比を有するタルク)は、約10m2/g〜約40m2/g、例えば、 約10m2/g〜約30m2/g、または約10m2/g〜約25m2/g、約10m2/g〜約20m2/gの比表面(BET)を有する。ある実施態様においては、上記高アスペクト比タルク(或いは約2.8よりも高いラメラリティ指数を有するタルク粒状物また約2.8よりも高いアスペクト比を有するタルク)は、約12m2/g以上、例えば、約14m2/g以上、または約16m2/g以上、または約18m2/g以上、または約20m2/g以上、または約22m2/g以上、または約22m2/g以上、または約24m2/g以上、または約26m2/g以上、または約28m2/g以上の比表面積(BET)を有する。ある実施態様においては、上記高アスペクト比タルクは、約40m2/gよりも低い、例えば、約35m2/gよりも低い、または約30m2/gよりも低い比表面積(BET)を有する。
【００１７】
ある実施態様においては、上記高アスペクト比タルク(或いは約2.8よりも高いラメラリティ指数を有するタルク粒状物、または2.8よりも高いアスペクト比を有するタルク)は、約1μmと約4μmの間、例えば、約1.5μmと約4μmの間、または約2μmと約3.5μmの間、または約2μmと約3μmの間のd50を有する。必要に応じて、上記高アスペクト比タルクは、約15μmよりも低いd95および／または約30μmよりも低いd98、例えば、約14μmよりも低いd95および／または約28μmよりも低いd98、約13μmよりも低いd95および／または約27μmよりも低いd98、または約12μmよりも低いd95および／または約26μmよりも低いd98、または約11μmよりも低いd95および／または約25μmよりも低いd98、または約10μmよりも低いd95および／または約24μmよりも低いd98を有し得る。
【００１８】
ある実施態様においては、上記タルクは、水和ケイ酸マグネシウム鉱または緑泥石鉱、或いはこれらの混合物である。必要に応じて、上記タルクは、ドロマイトまたはマグネサイト、或いはこれらの混合物もさらに含み得る。上記タルク中のドロマイトおよび／またはマグネサイトの量は、タルク総質量基準で、約10質量%未満、例えば、タルク総質量基準で、約5質量%未満、または約1質量%未満、または約0.75質量%未満、または0.5質量%以下であり得る。ある実施態様においては、上記タルクは、合成タルクまたはタルコースを含み、これらから本質的になり、またはこれらからなる。
【００１９】
タルク質量基準で、上記表面処理高アスペクト比タルクは、約50〜約99.9質量%のタルク、例えば、約60〜約99.9質量%のタルク、または約70〜約99.9質量%のタルク、または約80〜約99.9質量%のタルク、または約85〜約99.9質量%のタルク、または約90〜約99.9質量%のタルク、または約92〜約99.9質量%のタルク、または約94〜約99.9質量%のタルク、または約95〜約99.8質量%のタルク、または約96〜約99.7質量%のタルク、または約97〜約99.6質量%のタルク、または約98〜約99.5質量%のタルク、または少なくとも約90質量%のタルク、または少なくとも約92質量%のタルク、または少なくとも約94質量%のタルク、または少なくとも約95質量%のタルク、または少なくとも約96質量%のタルク、または少なくとも約97質量%のタルク、または少なくとも約98質量%のタルク、または少なくとも約98.5質量%のタルク、または少なくとも約99.0質量%のタルク、または少なくとも約99.1質量%のタルク、または少なくとも約99.2質量%のタルク、または少なくとも約99.3質量%のタルク、または少なくとも約99. 質量%のタルク、または少なくとも約99.5質量%のタルクを含み得る。
【００２０】
表面処理剤
本発明の第１の局面によれば、上記高アスペクト比タルクは、１個以上のエーテル結合を含む高分子種を含む表面処理剤で表面処理されている。
ある実施態様においては、１個以上のエーテル結合を含む上記高分子種は、ポリエーテルまたはその誘導体である。
【００２１】
ある実施態様においては、上記表面処理剤は、１個以上のエーテル結合を含む上記高分子種、例えば、ポリエーテルおよび／またはポリエーテル変性ポリシロキサンから本質的になり、或いはこれら高分子種からなる。
【００２２】
ある実施態様においては、上記ポリエーテルは、ポリオキシアルキレン(POA)、例えば、ポリアルキレングリコール(PAG)またはポリアルキレンオキシド(POA)である。本明細書において使用するとき、用語‘ポリアルキレングリコール’は、20,000g/モルよりも低い数平均分子量を有するPOAを意味し、そして、用語‘ポリアルキレンオキシド’は、20,000g/モルよりも高い数平均分子量を有するPOAを意味する。ある実施態様においては、上記表面処理剤は、約100〜約15,000g/モル、例えば、約200〜約10,000g/モル、または約500〜約9000g/モル、または約1000〜約9000g/モル、または約2000〜約900g/モル、または約4000〜約9000g/モル、または約6000〜約9000g/モル、または約6000〜約8500g/モルの数平均分子量を有するポリアルキレングリコールを含むか、またはこれらのポリアルキレングリコールである。
【００２３】
ある実施態様においては、上記ポリエーテルは、１種以上のパラホルムアルデヒド(ポリメチレンオキシド)、ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシドおよびこれらの混合物から選ばれるポリアルキレンオキシドである。
【００２４】
ある実施態様においては、上記表面処理剤は、ポリエチレングリコールを含むか、またはポリエチレングリコールである。ある実施態様においては、上記表面処理剤は、ポリエチレングリコールとポリプロピレンポリプロピレングリコール(PPG)との混合物を含むか、または該混合物である。ある実施態様においては、上記表面処理剤は、約200〜約10,000g/モル、例えば、約500〜約9000g/モル、または約1000〜約9000g/モル、または約2000〜約900g/モル、または約4000〜約9000g/モル、または約6000〜約9000g/モル、または約6000〜約8500g/モルの数平均分子量有するポリエチレングリコールである。典型的なPEGとしては、BASF社からのPuriol (登録商標)群のポリグリコール、例えば、Puriol (登録商標) 8005がある。
【００２５】
ある実施態様においては、上記ポリエーテルは、芳香族ポリエーテル、例えば、ポリフェニルエーテルまたはポリ(p−フェニレンオキシド)を含むか、またはこれらの芳香族ポリエーテルである。
【００２６】
ある実施態様においては、１個以上のエーテル結合を含む上記高分子種は、ポリエーテル変性ポリシロキサンである。有利には、上記ポリエーテル変性ポリシロキサンは、線状ポリシロキサンに由来する。ある実施態様においては、ポリエーテル変性ポリシロキサンは、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリ(ヘキサメチルジシロキサン)、ポリ(オクタメチルトリシロキサン)、ポリ(デカメチルテトラシロズン) [poly(decamethyltetrasilozne)]またはこれらの混合物に由来する。変性用ポリエーテルは、上記で説明したポリエーテル種のいずれかであり得る。ある実施態様においては、上記変性用ポリエーテルは、ポリアルキレングリコール、例えば、ポリメチレングリコール、ポリエチレングリコールおよびポリブチレングリコールの１種以上である。ある実施態様においては、変性用ポリエーテルは、ポリエチレングリコール(PEG)、例えば、約200〜約10,000g/モルの範囲内の分子量を有するPEGである。ある実施態様においては、上記ポリエーテル変性シロキサンは、PEG変性ポリシロキサンである。典型的なPEG変性ポリシロキサンとしては、Evonik社からのDynasylan (登録商標)群、例えば、Dynasylan (登録商標) 4144がある。
【００２７】
タルク質量基準で、上記表面処理高アスペクト比タルクは、約0.1〜約10質量%の表面処理剤、例えば、約0.1〜約8質量%の表面処理剤、或いは、約0.1〜約6質量%、または約0.1〜約5質量%、または約0.2〜約5質量%、または約0.1〜約4質量%、または約0.1〜約3質量%、または約0.1〜約2質量%、または約0.1〜約1.5質量%、または約0.1〜約1質量%、または約0.1〜約0.5質量%、または約0.2〜約0.8質量%、または約0.3〜約0.7質量%、または約0.4〜約0.6質量%の表面処理剤を含み得る。
【００２８】
表面処理高アスペクト比タルクの製造
上記表面処理高アスペクト比タルクは、高アスペクト比タルクと上記表面処理剤とを、適切な量で、例えば、タルク質量基準で約0.1〜約10質量%の表面処理剤、例えば、約0.1〜約1質量%の表面処理剤を含む表面処理高アスペクト比タルクを得る適切な量で混合することによって製造し得る。上記表面処理剤は、溶液または分散液の形で供給し得る。溶媒和/分散用の種は、上記表面処理剤が溶解または分散する任意の液媒であり得る。上記表面処理剤が水に可溶性であれば、上記表面処理剤は、水溶液の形で供給し得る。水は、脱イオン化し得る。
【００２９】
ある実施態様においては、上記表面処理高アスペクト比タルクは、高アスペクト比タルクをポリエーテル、例えば、PEGおよび/またはPPGの水溶液と混合することによって製造する。ある実施態様においては、上記表面処理高アスペクトタルクは、高アスペクト比タルクをポリエーテル変性ポリシロキサン、例えば、PEG変性ポリシロキサンと混合することによって製造する。
【００３０】
表面処理剤の溶液または分散液は、表面処理剤を適量の溶媒和/分散用液媒中に混合し撹拌することによって製造し得る。撹拌は、適切な時間続行して表面処理剤を上記液媒中に溶解または分散させ得る。そのあと、得られた溶液または分散液を適量の高アスペクト比タルクと混合する。混合は、任意の適切な混合装置、例えば、約5000rpmまでまたは約10,000rpmまでの速度で操作することのできる回転混合用ブレードを含む高速ミキサー内で実施し得る。典型的なミキサーは、Henchel社製の高速ミキサーである。他の適切な高速ミキサーとしては、ローター/スターターミキサー、RV02E強力ミキサー(Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co KG社からの)、Ystral (登録商標)、Ultra Turrax (登録商標)、またはSteeleおよびCowlishaw高強力ミキサーがある。ある実施態様においては、上記高アスペクト比タルクは、表面処理剤の添加前に、ミキサー内で活動させる、例えば、上記高アスペクト比タルクを約100~約1000rpm、例えば、約300~約700rpmの速度で一定時間混合し、その後、表面処理剤を活動中のタルクに添加する、例えば、注ぎ込む。所望量の表面処理剤を添加し終えたとき、ミキサーを密閉し、次いで、混合速度を、例えば、少なくとも約1500rpmまたは少なくとも約2000rpmに、典型的には約5000rpmを越えることなく適切な時間上昇させて、表面処理剤の少なくとも１部、または少なくとも大多数、または実質的に全ての表面処理剤が上記高アスペクト比タルクの粒子表面に付着(例えば、物理吸着または結合して)するようにする。当業者であれば、適切な混合条件(即ち、タルク量、表面処理剤量、溶媒和/分散用液媒、混合速度および混合時間)を決定して本発明の各局面に従う表面処理高アスペクト比タルクを得ることができるであろう。上記より高速の混合段階においては、高速ミキサーは、約60分までの、例えば、約30分まで、または約20分まで、または約10分まで、または約9分まで、または約7分まで、または約6分まで、または約5分までの時間で操作し得る。
【００３１】
また、上記表面処理高アスペクト比タルクは、固体状の表面処理剤を上記タルク(所望量の)と混合し、高速剪断(例えば、材料の混合を上記で説明したタイプの高速ミキサー内で実施するときの)によってまたは外部加熱手段、例えば、混合装置の混合室に加えた熱によって発生した熱により、上記表面処理剤の融点よりも高い温度に加熱することによっても製造し得る。
【００３２】
機能性組成物
本発明の表面処理高アスペクト比タルク(HART)は、機能性組成物中の充填剤として使用し得る。本明細書において使用するとき、用語“機能性組成物”とは、特定の用途のニーズに合致するように配合されている組成物を意味する。
【００３３】
ある実施態様においては、上記表面処理高アスペクト比タルクは、機能性組成物中で機能性充填剤として使用して、例えば、その機能性組成物の１種以上の物理的、機械的、熱的または光学的性質を改変、増強または調整することができる。
【００３４】
ある実施態様においては、上記表面処理高アスペクト比タルクは、増量充填剤として使用して、例えば、機能性組成物中に混和させるのがより費用高またはより困難であり得る他の充填剤材料を補完しまたは置換える。
上記表面処理高アスペクト比タルクを含む機能性組成物は、ポリマー組成物であり得る。
【００３５】
ある実施態様においては、上記機能性組成物は、上記機能性組成物の総質量基準で、約10〜約70質量%の上記表面処理高アスペクト比タルク、例えば、約20〜約60質量%、または約25〜約50質量%、または約30〜約50質量%、または約30〜約45質量%、または約30〜約40質量%、または約35〜約45質量%の上記表面処理高アスペクト比タルクを含む。ある実施態様においては、上記機能性組成物は、上記機能性組成物の総質量基準で、少なくとも約10質量%の上記表面処理高アスペクト比タルク、例えば、少なくとも約20質量%、または少なくとも約25質量%、または少なくとも約30質量%、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約37質量%、または少なくとも約40質量%の表面処理高アスペクト比タルクを含む。
【００３６】
上記機能性組成物は、限定するものではないが、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏のようなアルカリ土類金属炭酸塩または硫酸塩；カオリン、ハロイサイトまたはボールクレーのような含水カンダイトクレー；メタカオリンまたは完全焼成カオリンのような無水(焼成)カンダイトクレー；雲母；パーライト；長石類；かすみ石せん長岩；ウラストナイト(珪灰石)；珪藻土；バライト(重晶石)；ガラス；並びに、天然または合成のシリカまたはケイ酸塩のような、上記表面処理高アスペクト比タルク以外の充填剤を含み得る。ある実施態様においては、上記機能性組成物は、上述の高アスペクト比タルク以外のタルク、即ち、2.8よりも低い、例えば、2.7よりも低い、または2.6よりも低い、または2.5よりも低い、または2.4よりも低い、または2.3よりも低い、または2.2よりも低い、または2.1よりも低い、または2.0よりも低いラメラリティ指数を有するタルクを含み得る。
【００３７】
上記表面処理高アスペクト比タルク以外の充填剤化合物は、上記機能性組成物の製造中に、或いは、上記表面処理高アスペクト比タルク、例えば、上記高アスペクト比タルクおよび2.8よりも低いラメラリティ指数を有するタルクのような他の充填剤との製造中に含ませ得、混合し、ブレンドし、その後、上記表面処理剤と混合し得る。そのような実施態様においては、上記他の充填剤化合物(１種以上)は、上記表面処理剤によって表面処理し得る。
【００３８】
ある実施態様においては、他の充填剤化合物(１種以上)の量は、上記機能性組成物の総質量基準で、約10質量%未満、例えば、約5質量%未満、または約1質量%未満、または約0.5質量%未満、または約0.4質量%未満、または約0.3質量%未満、または約0.2質量%未満、または約0.1質量%未満の量で存在する。ある実施態様においては、他の充填剤化合物の量は、上記機能性組成物の総質量基準で、少なくとも約0.01質量%の量で存在する。
【００３９】
ある実施態様においては、上記機能性組成物は、ポリマー組成物である。このポリマー組成物は、任意の天然もしくは合成ポリマーまたはこれらの混合物を含み得る。ポリマーは、例えば、熱可塑性または熱硬化性であり得る。本明細書において使用する用語“ポリマー”は、ホモポリマーおよび/またはコポリマー、並びに架橋および/または絡み合いポリマーを包含する。
【００４０】
上記ポリマー成分に適用し得るときの用語“プレカーサー”は、当業者であれば、容易に理解していることであろう。例えば、適切なプレカーサーとしては、１種以上のモノマー、架橋剤、架橋剤と促進剤を含む硬化系、またはこれらの任意の組合せがあり得る。その場合、本発明によれば、上記高アスペクト比タルク材料を上記ポリマーのプレカーサー類と混合し、その後、ポリマー組成物を、上記プレカーサー成分を硬化および/または重合させて所望のポリマーを形成させることによって調製する。
【００４１】
本発明のポリマー組成物中に含ませるホモポリマーおよび/またはコポリマーのようなポリマー類は、１種以上の以下のモノマー類から調製し得る：アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリレート、およびアルキル基中に1~18個の炭素原子を有するアルキルアクリレート；スチレン、置換スチレン、ジビニルベンゼン；フタル酸ジアリル；ブタジエン；酢酸ビニル；アクリロニトリル、メタクリルニトリル；架橋用ダイマー、トリマーまたはテトラマーと一緒のまたは無しのマレイン酸無水物、マレイン酸またはフマル酸のエステル、テトラヒドロフタル酸またはその無水物、イタコン酸またはその無水物、およびイタコン酸のエステル；クロトン酸；ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、シクロヘキサンジメタノール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチオールプロパン(trimethyolpropane)、ペンタエリスリトール；無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸無水物、アジピン酸またはコハク酸、アゼライン酸およびダイマー脂肪酸；トルエンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイソシアネート。
【００４２】
上記ポリマーは、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリビニル類、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシポリマー、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、ポリシクロペンタジエンおよびこれらのコポリマーの１種以上から選択し得る。また、適切なポリマーとしては、シリコーン類のような液体ゴムもある。
【００４３】
本発明に従って使用することのできるポリマーは、有利には、熱可塑性ポリマーである。熱可塑性ポリマーは、熱の作用下に軟質化し、そして、冷却時にはその元の特性に再び硬質化する、即ち、その加熱・冷却サイクルは十分に可逆性であるポリマーである。通常の定義によれば、熱可塑性物質は、分子結合を有する直線および枝分れの線状鎖有機ポリマーである。本発明に従って使用することのできるポリマーの例としては、限定するものではないが、ポリエチレン、例えば、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)およびその中密度等級物、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)；ポリプロピレン(PP)；ポリエチレンテレフタレート(PET)；ビニル/ポリ塩化ビニル(PVC)；ポリスチレン；および、これらの混合物がある。
【００４４】
ある実施態様においては、上記ポリマーは、ポリアルキレンポリマー、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、またはエチレン、プロピレンおよびブチレンモノマーの２種以上のコポリマー、例えば、エチレン-プロピレンコポリマーである。ある実施態様においては、上記ポリマーは、プロピレン、ポリエチレンおよびエチレン-プロピレンコポリマーの２種以上の混合物、例えば、プロピレンとポリエチレンの混合物である。
【００４５】
ある実施態様においては、上記ポリマーは、ポリプロピレンまたはポリエチレンまたはポリプロピレンとポリエチレンの混合物を含み、これらポリマーから本質的になり、またはこれらポリマーからなる。
【００４６】
機能性組成物の製造
上記機能性組成物は、その各成分を一緒に緊密に混合することによって製造し得る。上記表面処理高アスペクト比タルクは、その後、各成分および任意の所望のさらなる成分の混合物と、加工して最終の機能性組成物および物品を形成する前に、適切にブレンド、例えば、乾式ブレンドし得る。
【００４７】
本発明のポリマー組成物は、本明細書において説明したような表面処理高アスペクト比タルクを、上記ポリマー組成物の総質量基準で少なくとも約10質量%の量の、例えば、上記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約20質量%、または少なくとも約30質量%、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約40質量%、または少なくとも約45質量%、または少なくとも約50質量%、または少なくとも約60質量%の量のポリマーを混合することによって製造し得る。ある実施態様においては、表面処理高アスペクト比タルクの量は、上記ポリマー組成物の総質量基準で、約10〜約70質量%、例えば、上記ポリマー組成物の総質量基準で、約20〜約60質量%、または約25〜約50質量%、または約30〜約50質量%、または約30〜約45質量%、または約30〜約40質量%、または約35〜約45質量%である。ある実施態様においては、上記ポリマー組成物は、上記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約30質量%のポリマー、例えば、上記ポリマー組成物の総質量基準で、約30〜約90質量%のポリマー、または約40〜約80質量%のポリマー、または約50〜75質量%のポリマー、または約50〜約70質量%のポリマー、または約55〜約70質量%のポリマー、または約60〜約70質量%のポリマー、または約55〜約65質量%のポリマーを含む。
【００４８】
本発明のポリマー組成物の製造は、当業者にとって容易に明白なような当該技術において既知の任意の適切な混合方法によって達成し得る。
そのような方法としては、通常の方法での個々の成分またはそれら成分のプレカーサーの乾式混合および引続く加工処理がある。ある種の成分は、必要に応じて、配合混合物に添加する前に予備混合することができる。
【００４９】
熱可塑性ポリマー組成物の場合、そのような加工処理は、該組成物から物品を製造する押出機内直接での溶融混合または個別の混合装置内での予備混合を含み得る。また、個々の成分の乾燥ブレンドは、予備溶融混合することなく、直接射出成型し得る。
【００５０】
上記ポリマー組成物は、その各成分を一緒に緊密に混合することによって製造し得る。上記表面処理高アスペクト比タルクは、その後、上記ポリマーおよび任意の所望のさらなる成分と、上述のように加工処理する前に、適切に乾式ブレンドし得る。
上記で説明した充填剤化合物のような他の充填剤化合物、例えば、2.8よりも低いラメラリティ指数を有するタルクは、上記混合段階において、添加し混和し得る。
【００５１】
架橋または硬化ポリマー組成物の製造においては、未硬化成分またはそのプレカーサーと、必要に応じての上記表面処理高アスペクト比タルクおよび任意の所望の非タルク成分(１種以上)とのブレンドを、加熱、圧力および／または光の適切な条件下に、有効量の任意の適切な架橋剤または硬化系と、使用するポリマーの性質および量に応じて接触させて上記ポリマーを架橋および／または硬化させる。
【００５２】
上記表面処理高アスペクト比タルクおよび任意の所望の他の成分(１種以上)が重合時にその場に存在するポリマー組成物の製造においては、モノマー(１種以上)および任意の所望の他のポリマープレカーサーと、表面処理高アスペクト比タルクおよび任意の他の成分(１種以上)とのブレンドを、加熱、圧力および／または光の適切な条件下に、使用するモノマー(１種以上)の性質および量に応じて接触させて、上記モノマー(１種以上)をその場の上記表面処理高アスペクト比タルクおよび任意の他の成分(１種以上)と一緒に重合させる。
【００５３】
ある実施態様においては、上記表面処理高アスペクト比タルクは、ポリマー(例えば、ポリプロピレンおよび必要に応じての硬化剤を含む混合物中に撹拌によって分散させる。上記混合物は、モールド剥離剤もさらに含み得る。
【００５４】
得られた分散液は、脱ガスして内包空気を除去し得る。その後、得られた分散液を適切なモールドに注入して硬化させ得る。適切な硬化温度は、20〜200℃、例えば20〜120℃または例えば60〜90℃の範囲である。
出発ポリマー混合物は、プレポリマー(例えば、プロピレンモノマー)をさらに含み得る。プレポリマーは、出発ポリマーと相応していてもまたは相応していなくともよい。
【００５５】
出発ポリマーまたはポリマー/モノマー溶液の粘度；硬化剤、剥離剤および表面処理高アスペクト比タルクの量は、最終硬化生成物の前提条件に応じて変動し得る。一般に、添加する表面処理高アスペクト比タルクの量が多いほど、その分散液の粘度は高い。分散剤を添加して分散液の粘度を低下させてもよい。また、出発溶液中のポリマーの量も低減し得る。
【００５６】
適切な硬化剤は、当業者にとっては容易に明白であって、有機ペルオキシド類、ヒドロペルオキシド類およびアゾ化合物がある。ペルオキシドおよびヒドロペルオキシド硬化剤の例としては、ジメチルジブチルペルオキシヘキサン、ベンジルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ラウリルペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、t‐ブチルペルベンゾエート、t‐ブチルヒドロペルオキシド、t‐ブチルベンゼンヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドおよびt‐ブチルペルオクトエートがある。
配合済み組成物は、滑り助剤(例えば、エルカミド)、加工助剤(例えば、Polybatch (登録商標) AMF−705)、モールド剥離剤および酸化防止剤のようなさらなる成分をさらに含み得る。
適切なモールド剥離剤、当業者にとっては容易に明白であって、脂肪酸；脂肪酸の亜鉛、カルシウム、マグネシウムおよびリチウム塩；および有機リン酸エステルがある。特定の例は、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、オレイン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛である。典型的には、滑りおよび加工助剤、並びにモールド剥離剤は、マスターバッチの質量基準で約5質量％未満の量で添加する。その後、上記で説明した物品のようなポリマー物品を、当業者にとっては容易に明白であるような当該技術において既知の通常の方法を使用して、押出成型、圧縮成型または射出成型することができる。従って、以下で説明するように、本発明は、本発明のポリマー組成物から成形した物品にも関する。
【００５７】
ある実施態様においては、上記ポリマー組成物は着色剤を含み、着色剤は、存在する場合、上記ポリマー組成物の配合中に添加する。着色剤は、マスターバッチの形で添加し得る。適切な着色剤は、多種多様である。
【００５８】
ある実施態様においては、上記方法は、約30質量%よりも多い量の表面処理高アスペクト比タルクを事前調整ポリマーと混合またはブレンドする工程を含む。例えば、上記表面処理高アスペクト比タルクは、未充填ポリマーを供給し溶融させているツインスクリュー押出機に添加し得る。上記表面処理高アスペクト比タルクは、上記押出機に、ホッパーから、例えば、重力供給によって供給されて、上記ポリマーと均一にブレンドする。混合物は、押出機から出て来て、冷却され得る。その後、例えば、混合物は、さらに圧縮成型または射出成型して有用な形状とし得る。
【００５９】
上記の方法は、配合および押出成型を含み得る。配合は、ツインスクリュー配合機、例えば、Clextral BC 21 二軸スクリュー押出機9 (例えば、30と50の間、例えば、30と40の間の適切な長さ/直径を有する)、またはLeistritz ZSE 18 二軸スクリュー押出機 (例えば、約30と約50の間、例えば、約40と約50の間の適切な長さ/直径比を有する)、またはBaker Perkins 25mm 二軸スクリュー配合機を使用して実施し得る。上記ポリマー、表面処理高アスペクト比タルクおよび必要に応じてのさらなる成分は、事前混合して、単一のホッパーから供給し得る。得られた溶融物は、例えば、水浴内で冷却し、その後、ペレット化し得る。試験片、例えば、シャルピー棒または引張ダンベルは、射出成型または注型またはブロー成型してフィルムとし得る。
【００６０】
スクリュー温度は、約100℃と約300℃の間、例えば、約150℃と約280℃の間、例えば、約180℃と約250℃の間、または約200℃と約230℃の間であり得る。
スクリュー速度は、約100rpmと約1200rpmの間、例えば、約100rpmと約1000rpmの間、例えば、約200rpmと約800rpmの間、例えば、約250rpmと約650rpmの間、例えば、約200rpmと約400rpmの間、または約500rpmと約700rpmの間であり得る。ある実施態様においては、スクリュー速度は、約300rpmである。他の実施態様においては、スクリュー速度は、約600rpmである。
【００６１】
適切な射出成型装置としては、例えば、Billion 50T Proximaプレスがある。上記ポリマー組成物は、成型前に、乾燥させ得る。乾燥は、任意の適切な温度、例えば、約60℃において、適切な時間、例えば、約1時間と20時間の間、例えば、約2時間と18時間の間、または約1時間と3時間の間、または約4時間と8時間の間、または約12時間18時間の間で実施し得る。乾燥中の温度は、一定に保ち得、或いは変動させてもよい。ある実施態様においては、乾燥中の温度は、約70℃と約120℃の間、例えば、約80℃と約100℃の間、例えば、約90℃である。
【００６２】
成型は、一般に、上記ポリマー組成物が流動可能である温度において実施する。例えば、成型温度は、約100℃と約300℃の間、例えば、約200℃と約300℃の間、または約240℃と約280℃の間であり得る。成型後、成型片は、冷却し、固化させる。
【００６３】
他の適切な加工方法としては、ガスアシスト射出成型、カレンダー加工、真空成形、熱成形、ブロー成型、延伸、紡糸、フィルム成形、ラミネート加工、またはこれらの任意の組合せがある。当業者にとっては明白であるように、任意の適切な装置を使用し得る。
【００６４】
上記ポリマー組成物は、本明細書において説明しているように、任意の適切な方法で加工して、商品を作製し或いは商品に組み込むことができる。上記機能性組成物、例えば、ポリマー組成物から作製し得る商品は、多種多様である。例としては、車体部品およびパネル、例えば、ボンネット(フード)、ウイング片(wing piece)、サイドミラー注型物、ドア(前部および後部)、尾板(tail gate)およびバンパー(前部および後部)がある。
【００６５】
ある実施態様においては、本発明のポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、１以上の物理的または機械的性質に関して特徴付けし得る。例えば、本発明の各実施態様に従う表面処理高アスペクト比タルクは、表面欠陥が発生することなく、或いは、本明細書において説明した方法に従って表面処理されていない相応する量の同等の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物において判明しているよりも少なくとも低い表面欠陥の発生でもって、比較的高装填量において(例えば、約30質量%よりも多い、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約40質量%の負荷レベルにおいて)、ポリマー中に混和し得ることを予期に反して見出している。そのようなものとして、本発明の各実施態様に従うポリマー組成物から製造したポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、表面欠陥が実質的に無いことに特徴付けし得る。表面欠陥の発生は、射出成形または押出成型のような方法を使用してのポリマー組成物からのポリマー複合体の加工の結果であると考えられている。射出マークのような表面欠陥の度合は、後の実施例において説明している方法に従って判定し得る。
【００６６】
ある実施態様においては、これら実施態様から製造したポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、衝撃強度とも称するシャルピー衝撃強度、例えば、ノッチなしシャルピー衝撃強度またはノッチ付きシャルピー衝撃強度に関して特徴付けし得る。これらの性質は、後の実施例において説明している方法に従って判定し得る。ある実施態様においては、これらの実施態様から製造し、所定量の表面処理高アスペクト比タルク(例えば、少なくとも約30質量%、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約40質量%)を含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、上記の実施態様に従って製造し、本明細書において説明した方法に従って表面処理されてはいない匹敵する量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品に匹敵する、或いはこれらポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品に対して改良されているノッチなしシャルピー衝撃強度(−20℃および／または−10℃および／または0℃における)および／またはノッチ付きシャルピー衝撃強度(23℃における)を有し得る。
【００６７】
ある実施態様においては、これら実施態様から製造したポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、熱変形温度[HDT (Heat Distortion Temprature)]に関して特徴付けし得る。この性質は、後の実施例において説明している方法に従って判定し得る。ある実施態様においては、これらの実施態様から製造し、所定量の表面処理高アスペクト比タルク(例えば、少なくとも約30質量%、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約40質量%)を含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、上記の実施態様に従って製造し、本明細書において説明した方法に従って表面処理されてはいない匹敵する量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品に匹敵するHDTを有し得る。
【００６８】
ある実施態様においては、これら実施態様から製造したポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、長期熱安定性[LTTS (Long term Thermal Stability)]に関して特徴付けし得る。この性質は、後の実施例において説明している方法に従って判定し得る。ある実施態様においては、これらの実施態様から製造し、所定量の表面処理高アスペクト比タルク(例えば、少なくとも約30質量%、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約40質量%)を含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、上記の実施態様に従って製造し、本明細書において説明した方法に従っては表面処理されてはいない匹敵する量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品に匹敵する、或いはこれらポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品に対して改良されているLTTSを有し得る。ある実施態様においては、これら実施態様から製造したポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、長期熱安定性(LTTS)に関して特徴付けし得る。この性質は、後の実施例において説明している方法に従って判定し得る。ある実施態様においては、これらの実施態様から製造し、所定量の表面処理高アスペクト比タルク(例えば、少なくとも約30質量%、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約40質量%)を含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、少なくとも約20時間、例えば、少なくとも約25時間、または少なくとも約26時間、または少なくとも約27時間、または少なくとも約28時間のLTTSを有する。ある実施態様においては、これらの実施態様から製造し、所定量の表面処理高アスペクト比タルク(例えば、少なくとも約30質量%、または少なくとも約35質量%、または少なくとも約40質量%)を含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品は、上記の実施態様に従って製造し、本明細書において説明した方法に従って表面処理されてはいない匹敵する量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物および／またはポリマー複合体および／または物品よりも少なくとも約50%高いLTTS(時間量に関して)、例えば、少なくとも約75%高い、または少なくとも約    %高い、または少なくとも約110%高い、または少なくとも約120%高いLTTSを有する。
【００６９】
誤解されないように、本出願は、下記の番号付け項目に記載する主題に関する：
１．高アスペクト比タルクを、１個以上のエーテル結合を含む高分子種を含む表面処理剤で表面処理していることを特徴とする表面処理高アスペクト比タルク(HART)。
２．上記HARTが、少なくとも約3.0のラメラリティ指数を有する、上記１項記載の表面処理HART。
【００７０】
３．上記HARTが、約10m2/g〜約40m2/gの非表面積(BET)を有する、上記項１または２記載の表面処理HAET。
４．上記HARTが、約1〜約4μmのd50を有する、上記項１〜３のいずれか１項記載の表面処理HART。
５．上記HARTが、約15μmよりも低いd90を有する、上記項１〜４のいずれか１項記載の表面処理HART。
６．１個以上のエーテル結合を含む上記高分子種が、ポリエーテルまたはその誘導体である、上記項１〜５のいずれか１項記載の表面処理HART。
【００７１】
７．上記ポリエーテルが、ポリオキシアルキレン(POA)、例えば、ポリアルキレングリコール(PAG)である、上記項６記載の表面処理HART。
８．上記ポリエーテル誘導体が、ポリエーテル変性ポリシロキサン、例えば、ポリアルキレングリコール変性ポリシロキサンである、上記項１〜６のいずれか１項記載の表面処理HART。
９．上記表面処理高アスペクト比タルクが、タルクの質量基準で、約0.1〜約10質量%の表面処理剤、例えば、約0.2〜約5質量%の表面処理剤を含む、上記項１〜８のいずれか１項記載の表面処理HART。
【００７２】
１０．上記項１〜９のいずれか１項に定義しているようなHARTと表面処理剤を適切な量で混合して、上記項１〜９のいずれか１項記載の表面処理HARTを得る工程を含む表面処理HARTの製造方法。
１１．上記項１〜９のいずれか１項記載のまたは上記項１０記載の方法によって得ることのできる表面処理HARTを含む機能性組成物。
１２．上記機能性組成物が、ポリマー組成物である、上記項１１記載の機能性組成物。
【００７３】
１３．上記ポリマーが、熱可塑性または熱硬化性である、上記項１２記載のポリマー組成物。
１４．上記ポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン-エチレンコポリマーまたはこれらの組合せから選ばれる、上記項１３記載のポリマー組成物。
１５．上記ポリマーが、ポリプロピレンを含み、ポリプロピレンから本質的になり、またはポリプロピレンからなる、上記項１４記載のポリマー組成物。
【００７４】
１６．上記機能性組成物の総質量基準で、少なくとも約30質量%の表面処理HART、例えば、少なくとも約35質量%の表面処理HART、例えば、少なくとも約40質量%の表面処理HARTを含む、上記項１１〜１５のいずれか１項記載の機能性組成物。
【００７５】
１７．上記表面処理高アスペクト比タルク以外であって、且つ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏のようなアルカリ土類金属炭酸塩または硫酸塩；カオリン、ハロイサイトまたはボールクレーのような含水カンダイトクレー；メタカオリンまたは完全焼成カオリンのような無水(焼成)カンダイトクレー；雲母；パーライト；長石類；かすみ石せん長岩；ウラストナイト；珪藻土；バライト；ガラス；天然または合成のシリカまたはケイ酸塩；および2.8よりも低いラメラリティ指数を有するタルク；並びにこれらの組合せから選ばれる充填剤をさらに含む、上記項１１〜１６のいずれか１項記載の機能性組成物。
【００７６】
１８．上記項１〜９のいずれか１項記載のまたは請求項１０記載の方法によって得ることのできる表面処理HARTを、ポリマーと、上記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約30質量%の量において、例えば、少なくとも約35質量%の表面処理HART量において、例えば、少なくとも約40質量%の表面処理HART量において混合する工程を含むポリマー組成物の製造方法。
１９．上記ポリマー組成物を押出または射出成型してポリマー複合体または物品を形成する工程をさらに含む、上記項１８記載の方法。
【００７７】
２０．上記項１〜９のいずれか１項記載のまたは上記項１０記載の方法によって得ることのできる表面処理HARTの、機能性組成物中の充填剤、例えば、増量充填剤または機能性充填剤としての使用。
２１．上記機能性組成物が、ポリマー組成物またはこの組成物から形成したポリマー複合体である、上記項２０記載の使用。
２２．上記ポリマー組成物から形成したポリマー複合体または物品における、表面欠陥、例えば、射出マークを低減するための上記項２０記載の使用。
【００７８】
２３．上記ポリマー組成物から形成したポリマー複合体または物品の衝撃強度を改良するための上記項２０記載の使用。
２４．上記ポリマー組成物から形成したポリマー複合体または物品の長期熱安定性(LTTS)を改良するための上記項２０記載の使用。
２５．上記ポリマー組成物が、上記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約35質量％、例えば、少なくとも約40質量％の上記表面処理HARTを含む、上記項２０〜２４のいずれか１項記載の使用。
【００７９】
２６．上記項１２〜１７のいずれか１項記載のポリマー組成物から形成した、例えば、押出または成型したポリマー複合体または物品。
２７．自動車車体部品、例えば、パネルの形の、上記項２６記載の物品。
【００８０】
２８．下記の特性を有することを特徴とする、上記項１２〜１７および２６〜２７のいずれか１項記載のポリマー組成物、または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品：
(i) 表面処理剤で処理していない同じ量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品の第２のノッチなしシャルピー衝撃強度(−20℃および／または−10℃および／または0℃における)よりも高い第１のノッチなしシャルピー衝撃強度(−20℃および／または−10℃および／または0℃における)；および／または、
ii) 表面処理剤で処理していない同じ量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品の第２のLTTSよりも高い第１のLTTS。
【００８１】
２９．上記ポリマー組成物が、上記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約35質量％、例えば、少なくとも約40質量％の上記表面処理HARTを含む、上記項２８記載のポリマー組成物、または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品。
【００８２】
以下、本発明を、下記の非限定的な実施例を参照することによって説明する。
特に断らない限り、下記の試験方法は、各実施例において製造した材料を特性決定するために使用した。
【００８３】
外観評価
60mm×60mm×2mmのプラークにおいて実施する。これらのプラークは、最低24時間、23℃/50%HR室内で保存する。プラーク外観を、流れ方向に平行な白い筋の存在(または不存在)を探索しながら評価する。このタイプの欠陥は、未乾燥タルク補強PPコンパウンドの典型である。一般に、この欠陥(存在する場合)は、プラークをその表面に平行に観察するときにさらにはっきりする。
【００８４】
曲げ弾性率
ISO 178に従う80mm×10mm×4mm棒において測定。
シャルピー衝撃強度
ISO 178に従う80mm×10mm×4mm棒において測定。−20℃、−10℃および0℃でのノッチなしサンプル；23℃でのノッチ付きサンプル。
熱変形温度(HDT)
ISO 75Aに従う80mm×10mm×4mm棒において測定。
【００８５】
長期熱安定性(LTTS)
ISO 4577−1983に基づく80mm×10mm×4mm棒において測定。試験は、温度を150℃に固定したオーブン内の所定の位置において配合物毎の5本の棒によって実施する。各サンプルを、表面(領域)の30％が酸化されたときに取り出す。劣化時間を日数で示す。
【実施例１】
【００８６】
表面処理高アスペクト比タルクの製造
高アスペクト比タルク特性：
セディグラフ (ISO 13317−3)によって測定したときのPSD：d50 = 2.1 μm；d95 = 11.7 μm。
レーザー (ISO 13329−1) によって測定したときのPSD：d50 = 11.5 μm；d95 = 37.1 μm。
比表面積 (BET)：18m2/g。
鉱物組成：熱重量分析(TGA)によって測定したとき タルク/緑泥石/ドロマイト 81.5/17/0.5。
1050℃においての質量損失(TGAによる)：6.7%バッグ
【００８７】
表面処理剤：
i) 8000g/モルの分子量を有するポリエチレングリコール (PEG)。
ii) PEG変性ポリシロキサン(3−メトキシ{ポリ(エチレンオキシ)}プロピルトリメトキシシラン)。
【００８８】
各表面処理剤は、溶液として調製した。
５gのPEGを、50mlのビーカー内で、10gの脱イオン水と混合した。混合物を室温にて10分間電磁棒で撹拌してPEGを水に溶解させた。
５gのPEG変性ポリシロキサンを、150mlのビーカー内で、20gの脱イオン水に添加した。混合物を室温にて46分間電磁棒で撹拌してPEG変性ポリシロキサンを水に溶解させた。
【００８９】
1kgの上記高アスペクト比タルクを高速ミキサー (Henchel)に入れた。ブレード速度を550rpmに設定した。表面処理剤溶液を活動中のタルク上に注いた。表面処理剤の添加後、ミキサーを完全に密閉し、ブレード速度を2400rpmに6分間上昇させた。
その後、表面処理タルクをバッグ内に取出し、バッグを3日間開放して水分を蒸発させた。
得られた表面処理タルクは、タルク質量基準で0.5質量％の表面処理剤を含んでいた。
【実施例２】
【００９０】
材料：
・ポリプロピレン(PP)コポリマー (EXXONMobil (登録商標) PP7043)；
・以下を含む安定剤パッケージ：1部の立体ヒンダードフェノール酸化防止剤、1部のトリスアリールホスフィット加工安定剤、1部のステアリン酸カルシウム、および任意構成成分としての3部の2.8よりも低いラメラリティ指数を有するタルク(このタルク成分は上記安定剤の希釈目的および投与レベルを最適化ために使用する)；
・黒色マスターバッチ；
・実施例１において製造したPEG表面処理高アスペクトタルク；
・実施例１において説明した未処理高アスペクト比タルク。
【００９１】
各ポリマー組成物は、下記のレシピに従って調製した：
レシピ１
59.7質量%の、PPコポリマーと1.5質量%の黒色マスターバッチの混合物；
0.3質量%の安定剤パッケージ(タルク成分を含まない)；
40%のPEG表面処理高アスペクト比タルク。
【００９２】
レシピ２
59.7質量%の、PPコポリマーと1.5質量%の黒色マスターバッチの混合物；
0.3質量%の安定剤パッケージ(タルク成分を含まない)；
40%の未処理高アスペクト比タルク。
【００９３】
レシピ１b
59.7質量%の、PPコポリマーと1.5質量%の黒色マスターバッチの混合物；
0.3質量%の安定剤パッケージ(タルク成分を含む)；
40%のPEG表面処理高アスペクト比タルク。
【００９４】
レシピ２b
59.7質量%の、PPコポリマーと1.5質量%の黒色マスターバッチの混合物；
0.3質量%の安定剤パッケージ(タルク成分を含む)；
40%の未処理高アスペクト比タルク。
【００９５】
レシピ３
69.4質量%のPP；
0.6質量%の安定剤パッケージ(3部のタルク成分を含む)；
30質量%の実施例１において製造したPEG表面処理高アスペクト比タルク。
【００９６】
レシピ４
69.4質量%のPP；
0.6質量%の安定剤パッケージ(3部のタルク成分を含む)
30質量%の実施例１において説明した未処理高アスペクト比タルク。
【００９７】
実施例２a
レシピ１および２を、36の長さ/直径比を有するClextral BC 21ダブルスクリュー押出機を使用して押出加工した。PP、着色剤および安定剤パッケージを、主ホッパー内の押出スクリューの発端部に導入した。タルクを、第２ホッパー内で、重力供給により、PPを溶融させている領域に導入した。
スクリュー温度は205℃で一定に設定し、スクリュー速度は250rpmに設定した。ポリマー複合体の総産出量は7.5kg/時に設定した。
【００９８】
実施例２b
レシピ３および４を、44の長さ/直径比を有するLeistritz ZSE 18ダブルスクリュー押出機を使用して別々に押出加工した。PP、着色剤および安定剤パッケージを、主ホッパー内の押出スクリューの発端部に導入した。タルクを、サイドフィーダーにより、PPを溶融させている領域に導入した。
スクリュー温度は220℃で一定に設定した。ポリマー複合体の総産出量は7.5kg/時に設定した。
２通りのスクリュー速度を試験した：300および600rpm。
30質量%の処理および未処理タルクを含む複合体(即ち、レシピ３および４)の機械的性能を評価した。結果は、下記の表１に要約している。
【００９９】
【表１】
0006615615.tif 000002
【０１００】
実施例２c
実施例２ｂを繰返したが、レシピ１ｂおよび２bに従う40質量%タルク装填量を使用した。スクリュー速度は600rpmであった。
【０１０１】
実施例２d
レシピ１b、２b、３および４を、上記で説明した手順に従い、射出マークの存在について外観評価した。レシピ毎に20枚のプレートを、評価前に、90℃のオーブン内で2時間乾燥させ、レシピ毎に20枚のプレートを、評価前に、90℃のオーブン内で6時間乾燥させ、さらに、レシピ毎に20枚のプレートを、評価前に、90℃のオーブン内で16時間乾燥させた。
【０１０２】
各プレートは、60mm×60mm×2mm(厚さ)であった。射出プレススクリューの５回の清浄化を各レシピ射出の前に実施してレシピ間の汚染を防止した。射出プレスとオーブン間では、プレートを密閉プラスチックバスケット内に迅速に移動させた。
【０１０３】
各プレートを射出マークの存在について目視検査し、0、1、2、3、4または5のランク付けを行った。‘0’ランクは、射出マークの皆無を示す。‘5’ランクは、重度の射出マーキングを示す。0の‘ランク’が最も望ましい。
【０１０４】
30質量％のタルク装填量、即ち、レシピ３および４、そして、2時間、6時間および16時間の乾燥においては、射出マークは各プレートにおいて観察されなかった、即ち、各プレートは‘0’のランク付けであった。
40質量％タルク装填量、即ち、レシピ１b (表面処理HART)およびレシピ２b (未処理HART)、即ち、40質量％装填量における結果は、下記の表２に要約している。
【０１０５】
表２
0006615615.tif 000003
【０１０６】
４０質量％装填量、そして、2時間、6時間および16時間の乾燥においては、レシピ２b (未処理HART)から製造したプレートは、射出マークを示していた。しかしながら、射出マークは、レシピ１b (表面処理HART)から製造したプレートにおいては6時間および１６時間乾燥後では観察されず、2時間乾燥においては、射出マークの存在は有意に低減していた。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕高アスペクト比タルクを、１個以上のエーテル結合を含む高分子種を含む表面処理剤で表面処理していることを特徴とする、表面処理高アスペクト比タルク(HART)。
〔２〕前記HARTが、少なくとも約3.0のラメラリティ指数を有する、前記〔１〕記載の表面処理HART。
〔３〕前記HARTが、約1〜約4μmのd50を有する、前記〔１〕または〔２〕のいずれか１項記載の表面処理HART。
〔４〕１個以上のエーテル結合を含む前記高分子種が、ポリエーテルまたはその誘導体である、前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１項記載の表面処理HART。
〔５〕前記表面処理高アスペクト比タルクが、タルクの質量基準で、約0.1〜約10質量%の表面処理剤、例えば、約0.2〜約5質量%の表面処理剤を含む、前記〔１〕〜〔４〕のいずれか１項記載の表面処理HART。
〔６〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項に定義しているようなHARTと表面処理剤を適切な量で混合して、前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項記載の表面処理HARTを得る工程を含む、表面処理HARTの製造方法。
〔７〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項記載のまたは前記〔６〕記載の方法によって得ることのできる表面処理HARTを含む、機能性組成物。
〔８〕前記機能性組成物が、ポリマー組成物である、前記〔７〕記載の機能性組成物。
〔９〕前記ポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン-エチレンコポリマーまたはこれらの組合せから選ばれる、前記〔８〕記載のポリマー組成物。
〔１０〕前記機能性組成物の総質量基準で、少なくとも約30質量%の表面処理HART、例えば、少なくとも約35質量%の表面処理HART、例えば、少なくとも約40質量%の表面処理HARTを含む、前記〔７〕〜〔９〕のいずれか１項記載の機能性組成物。
〔１１〕前記表面処理高アスペクト比タルク以外であって、且つ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏のようなアルカリ土類金属炭酸塩または硫酸塩；カオリン、ハロイサイトまたはボールクレーのような含水カンダイトクレー；メタカオリンまたは完全焼成カオリンのような無水(焼成)カンダイトクレー；雲母；パーライト；長石類；かすみ石せん長岩；ウラストナイト；珪藻土；バライト；ガラス；天然または合成のシリカまたはケイ酸塩：および2.8よりも低いラメラリティ指数を有するタルク；並びにこれらの組合せから選ばれる充填剤をさらに含む、前記〔７〕〜〔１０〕のいずれか１項記載の機能性組成物。
〔１２〕ポリマー組成物の製造方法であって、前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項記載のまたは前記〔６〕記載の方法によって得ることのできる表面処理HARTを、ポリマーと、前記ポリマー組成物の総質量基準で、少なくとも約30質量%の量において、例えば、少なくとも約35質量%の表面処理HART量において、例えば、少なくとも約40質量%の表面処理HART量において混合する工程を含むことを特徴とする、前記ポリマー組成物の製造方法。
〔１３〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項記載のまたは前記〔６〕記載の方法によって得ることのできる表面処理HARTの、機能性組成物中の充填剤、例えば、増量充填剤または機能性充填剤としての使用。
〔１４〕前記〔８〕〜〔１１〕のいずれか１項記載のポリマー組成物から形成した、例えば、押出加工または成型したポリマー複合体または物品。
〔１５〕下記の特性を有することを特徴とする、前記〔８〕〜〔１１〕および〔１４〕のいずれか１項記載のポリマー組成物、または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品：
(i) 表面処理剤で処理していない同じ量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品の第２のノッチなしシャルピー衝撃強度(−20℃および／または−10℃および／または0℃における)よりも高い第１のノッチなしシャルピー衝撃強度(−20℃および／または−10℃および／または0℃における)；および／または、
ii) 表面処理剤で処理していない同じ量の高アスペクト比タルクを含むポリマー組成物または該組成物から形成したポリマー複合体もしくは物品の第２のLTTSよりも高い第１のLTTS。