(57)【要約】本発明は、高温の用途向けの組成物に関するものである。さらに特に、本発明は、被覆またはコーティングされたタルク、そのような被覆タルクを調製する方法、および、ポリオレフィン複合材料の生成または製造における添加剤としてのそのような被覆タルクの使用、に関するものである。本発明の方法にしたがって生成または製造されたポリオレフィン複合材料は、高い熱的な安定性を示し、また、広い範囲の高温の用途において有用である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィンと、
表面処理成分の被覆を含む表面処理を有する無機鉱物の粒子と、
熱安定剤と、
を含む組成物であって、
前記無機鉱物は、タルク、炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土、およびシリカからなる群から選択され、
前記表面処理成分は、官能化ポリエーテルおよび炭素系ポリマーからなる群から選択され、
前記表面処理成分は、前記粒子への前記熱安定剤の吸着を抑制し、それによって、前記熱安定剤が、前記ポリオレフィンにおいて分散状態を維持することができ、高温環境への暴露による前記組成物の劣化を低減することができるものである、
組成物。
【請求項２】
前記無機鉱物がタルクである、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記表面処理成分がポリソルバート２０（ＰＯ−２０）である、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．１乃至５重量％である、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．４乃至０．８重量％である、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記表面処理成分がポリソルバート２０（ＰＯ−２０）である、請求項２に記載の組成物。
【請求項７】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．１乃至５重量％である、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．４乃至０．８重量％である、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記表面処理成分は、高温環境への暴露によって生じる特性の劣化に対する前記ポリオレフィンの耐性を低下させるであろう、前記ポリオレフィンにおける前記熱安定剤を吸着し得る前記粒子上の部位、をブロックするものである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記表面処理成分が、前記ポリオレフィンと前記粒子の親和性を向上させる親水性および親油性成分である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
組成物を形成する方法であって、
タルク、炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土、およびシリカからなる群から選択された無機鉱物の粒子の表面上に、官能化ポリエーテルおよび炭素系ポリマーからなる群から選択された表面処理被覆を形成すること、
前記被覆された粒子と、熱安定剤を含むポリオレフィンとを溶融配合して、ポリオレフィンマトリックス全体に分散された前記被覆された粒子を含む組成物を形成すること、
を含み、
前記表面処理被覆は、前記熱安定剤が前記ポリオレフィンマトリックス全体に分散されるように、前記配合期間中に前記粒子への前記熱安定剤の吸着を抑制するものである、
方法。
【請求項１２】
前記無機鉱物がタルクである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記表面処理被覆がポリソルバート２０（ＰＯ−２０）である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．１乃至５重量％である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．４乃至１．０重量％である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面処理被覆がポリソルバート２０（ＰＯ−２０）である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．１乃至５重量％である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ＰＯ−２０対タルクの比が０．４乃至１．０重量％である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記表面処理成分は、高温環境への暴露により生じる特性の劣化に対する前記ポリオレフィンの耐性を低下させるであろう、前記ポリオレフィンマトリックスにおける前記熱安定剤を吸着し得る前記粒子上の部位、をブロックするものである、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温用途において熱安定性を示す組成物および生成物に関する。特に、本発明は、ポリマー、表面処理または被覆されたタルク、および熱安定剤の組成物に関する。
【０００２】
本発明の組成物は広範囲の高温用途における部品に有用である。
【０００３】
本願は、２０１７年４月２７日付の米国特許出願第６２／４９０９３９号の優先権を主張する２０１７年９月１９日付の米国特許出願第１５／７０８６０８号の優先権を主張するものであり、ここでこれらの両出願を参照により組み込む。
【背景技術】
【０００４】
技術水準の説明
例えばポリオレフィンのような或るポリマーは、熱安定剤と共に使用するときその熱安定性が高いので、高温用途に特に有用である。そのような用途における部品、例えば、自動車のボンネット（フード）の下にある部品は、一度に数分または数時間の間、周囲温度をはるかに超える高温に曝される。ポリオレフィンは、例えば脆化によって示されるような熱不安定性の発現前の何時間もの間にそのような使用状態に置かれ得る。但し、ポリオレフィンは、そのままでは、或る用途または適用例について剛性が不充分である可能性がある。さらに、熱への暴露の周期的な性質によって、結果的に、部品が膨張および収縮して、寸法に不安定性が生じ、即ち、部品の形状が使用期間中に変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６５９３４００号
【発明の開示】
【０００６】
必要とされるものは、高い熱安定性を有する一方で、広範な高温用途について高い寸法安定性および高い剛性をも有するポリオレフィン組成物である。
【０００７】
発明の概要
本発明の実施形態には組成物が含まれ、その組成物は、ポリオレフィンと、表面処理成分の被覆（コーティング）を含む表面処理を有する無機鉱物の粒子と、熱安定剤とを含んでいる。その無機鉱物は、タルク、炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土（clay）、およびシリカからなる群から選択され、その表面処理成分は、官能化ポリエーテルおよび炭素系ポリマーからなる群から選択され、その表面処理成分は、その粒子への熱安定剤の吸着を抑制し、それによって、熱安定剤が、ポリオレフィンにおいて分散配置された状態（distributed）を維持することができ、高温環境への暴露に起因する組成物の劣化を低減することができる。
【０００８】
上述の実施形態は、以下の複数の特徴のいずれか１つまたは組合せを含んでもよい。
無機鉱物はタルクである；
表面処理成分はポリソルバート２０（polysorbate 20：ポリソルベート２０）（ＰＯ−２０）である；
ＰＯ−２０対タルクの比は０．１乃至５重量％である；
ＰＯ−２０対タルクの比は０．４乃至０．８重量％である；
熱安定剤はポリオレフィン全体に均一に分散配置されている；および
表面処理成分は、高温環境への暴露によって結果的に生じる特性の劣化に対するポリオレフィンの耐性を低下させるであろう、ポリオレフィンにおける熱安定剤を吸着し得る粒子上の各部位、をブロックする（遮る、塞ぐ）；および
表面処理成分は、ポリオレフィンおよび粒子の親和性（compatibility：適合性、相溶性）を向上させる。
【０００９】
本発明の実施形態は組成物を形成する方法を含み、その方法は、無機鉱物の粒子の表面上に表面処理被覆を形成することを含んでいる。その無機鉱物は、タルク、炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土、およびシリカからなる群から選択される。また、その表面処理被覆は、官能化ポリエーテルおよび炭素系ポリマーからなる群から選択される。その方法は、さらに、その被覆された粒子と、熱安定剤を含むポリオレフィンとを溶融配合して、ポリオレフィンマトリックス（母材）全体に分散されたその被覆された粒子を含む組成物を形成することを含んでいる。その表面処理被覆は、熱安定剤がポリオレフィンマトリックス全体に分散された形態で、その配合期間中にその粒子への熱安定剤の吸着を抑制する。
【００１０】
上述の実施形態は、以下の複数の特徴のいずれか１つまたは組合せを含んでいる。
無機鉱物はタルクである；
表面処理成分はポリソルバート２０（ＰＯ−２０）である；
ＰＯ−２０対タルクの比は０．１乃至５重量％である；
ＰＯ−２０対タルクの比は０．４乃至０．８重量％である；
熱安定剤はポリオレフィンマトリックス全体に均一に分散配置されている；および
表面処理成分は、高温環境への暴露によって結果的に生じる特性の劣化に対するポリオレフィンの耐性を低下させるであろう、ポリオレフィンマトリックス中の熱安定剤を吸着できる粒子上の各部位、をブロックする（遮る、塞ぐ）。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ポリオレフィンと、未処理タルクと、ポリソルバート２０で被覆されたタルクとに関する長期熱エイジング（ＬＴＨＡ）の試験結果を示している。
【図２】図２は、ポリオレフィンと、未処理タルクと、ポリソルバート２０で被覆されたタルクとに関する長期熱エイジング（ＬＴＨＡ）の試験結果を示している。
【図３】図３は、ポリオレフィンと、未処理タルクと、タルク濃度２０重量％のポリソルバート２０で被覆されたタルクとに関するＬＴＨＡ試験結果を示している。
【図４】図４は、ポリオレフィンと、未処理タルクと、タルク濃度４０重量％のポリソルバート２０で被覆されたタルクとに関するＬＴＨＡ試験結果を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の詳細な説明
ポリオレフィンの寸法安定性および剛性（stiffness）は、ポリオレフィンポリマーに無機粒子を含ませることによって、複合ポリマー樹脂を形成するようにして、改善されてもよい。例示的な無機材料には、タルク、炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土またはシリカが含まれる。或る無機鉱物粒子は、極性と非極性または疎水性の双方の領域または部位を有する。その極性の領域または部位は、熱安定剤として典型的に使用される、例えば、高分子ヒンダード（hindered）アミン類、フェノール系化合物類、およびチオエーテル類のような、極性種（polar species）を優先的に吸着する傾向がある。
【００１３】
タルク粒子は、例えば、非極性または疎水性の表面および極性エッジ（端縁、端部）を有する板状（プレート状）の構造を有する。ポリマーに組み込まれたタルクは、タルク粒子の極性エッジに優先的に、ポリオレフィンに加えられた熱安定剤を吸着する。高温に曝されたときにポリマーに熱安定性を与えるために、熱安定剤がポリオレフィンポリマー全体に分散された状態を維持することが、重要である。熱安定性のためにポリオレフィンに存在するタルクによる熱安定剤の吸着によって、熱エネルギに対するポリマーの耐性が減少する。従って、熱安定剤の吸着によって、タルクがポリマーに添加されなかったとした場合よりもはるかに早い時間に複合組成物の脆化が生じるようになる。これは、高温環境におけるタルク強化ポリオレフィン系のプラスチックの開発以来、長期的な問題であった。
【００１４】
熱安定剤の吸着の問題は、タルクによって吸着される量を補うために、例えばナイロンのようなより高価な加工樹脂を使用するか、高価な熱安定剤（例えば、高分子（polymeric）ヒンダードアミン）の量を増加させることによって対処されてもよい。しかし、これらの代替手段は、高温環境での適用のためのタルク−ポリオレフィン複合材料の熱劣化の促進の問題を軽減する費用効果の高い方法ではない可能性がある。
【００１５】
本発明は、タルクに充分に強く吸着してポリオレフィンポリマーにおける熱安定剤を吸着する部位をブロックしタルクとポリオレフィンマトリックスの双方と親和性（compatibility：適合性、相溶性）のある表面処理（部）を含んでいる。それにより、その表面処理によって、ポリマーマトリックス中で熱安定剤が、高温に曝される部品（部分）の寿命（耐用期間）を、ポリオレフィンと溶融配合する前にタルクにその表面処理が加えられなかったとする場合よりもはるかに長く、伸ばすことを維持できるようになる。溶融配合は、ポリマーを他の添加剤と溶融ブレンドするプロセスである。そのような表面処理の開発が課題である。その少なくとも一部の理由は、溶融配合期間中に脱着することなくタルク鉱物の極性エッジに充分強く吸着しかつポリオレフィンマトリックスとの親和性（適合性、相溶性）を依然として有する表面処理、を特定する必要があるからである。
【００１６】
本発明の態様は組成物を含み、その組成物は、ポリオレフィンと、表面処理成分の被覆を含む表面処理（部）を有する無機鉱物の粒子と、熱安定剤とを含んでいる。無機鉱物は、タルク、炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土およびシリカからなる群から選択される。表面処理成分は、官能化ポリエーテルおよび炭素系ポリマーからなる群から選択されてもよい。表面処理成分は、粒子への熱安定剤の吸着を抑制し、それによって、熱安定剤は、高温環境に曝されたことに起因する組成物の劣化を低減することができる。
【００１７】
上述の態様において、被覆は粒子の表面を部分的または完全に覆う。被覆の厚さは、タルク粒子の表面にわたって均一であってもよい。
【００１８】
上述の態様において、熱安定剤は、粒子表面に優先的に吸着されるのではなく、ポリマー全体に分散配置される。表面処理成分は、熱エネルギに対するポリマーの耐性を減少させるであろう、ポリマー中の熱安定剤を吸着し得る粒子上の複数の部位、をブロックする、と考えられる。その結果、熱安定剤は、高温環境における熱への暴露に対する耐熱性を向上させることができる。
【００１９】
表面処理成分対粒子の比は０．１乃至１重量％であってもよい。組成物中の無機粒子の量または配合（添加）量は、０．１乃至１重量％、１乃至１０重量％、１０乃至２０重量％、２０乃至３０重量％、３０乃至４０重量％、または４０重量％超であってもよい。
【００２０】
好ましい表面処理成分は、ポリオキシエチレン（polyoxyethylene）（２０）ソルビタンモノラウラート（sorbitan monolaurate）またはポリソルバート（polysorbate）２０（ＰＯ−２０）である。ＰＯ−２０は、非極性末端と極性末端を有する非イオン性界面活性剤である。ＰＯ−２０の構造は次のようなものである。
【化１】
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【００２１】
ＰＯ−２０の一般的な市販形態には、クロダ社（Croda）製のトゥイーン（Tween（登録商標））２０およびバスフ社（BASF）製のティーマズ（TMAZ（米国の登録商標）２０が含まれる。好ましい無機鉱物はタルクである。好ましい被覆レベルの範囲は、０．４乃至０．８重量％のＰＯ−２０／タルク重量、である。
【００２２】
ＰＯ−２０は、タルク粒子とポリオレフィンの間の親和剤（compatibilizer：相溶化剤）として機能する。その結果、それによってポリオレフィンにおける粒子の均一な分散（dispersion）が促進される。さらに、ＰＯ−２０は、タルクの極性エッジに吸着し、熱安定剤の吸着をブロック（遮断、阻止）する。
【００２３】
タルク粒子の中央粒径（粒度）は、０．１乃至１０μ（ミクロン、μｍ）、またはより狭くは、０．５乃至１μ、１乃至１．５μ、１．５乃至２μ、２乃至３μ、３乃至５μ、または５乃至１０μとすることができる。
【００２４】
ポリオレフィン中の熱安定剤は、典型的には０．０５乃至１．０重量％の範囲の濃度で樹脂製造業によって一般的に添加される。これらの熱安定剤は、最も一般的には、立体障害アミン（sterically hindered amines）、フェノール系の化合物（phenolic based compounds）、およびチオ−エーテル（thio-ethers）のクラス（類）から選択され、単独でまたは互いに組合せで加えられる。熱安定剤は、組成物の０．０２乃至１．０重量％、またはより狭くは組成物の、０．０２乃至０．０５重量％、０．０５乃至０．０７重量％または０．０７乃至１．０重量％であってもよい。
【００２５】
本発明は、ポリオレフィンに対する代替的設計の樹脂の使用に対する費用効果の高い解決手段であり、タルクによって吸着される量を補償するために追加的なより高価な熱安定剤を加えるよりも費用効果が高い。本発明は、タルク表面への吸着を補償するために追加の熱安定剤を加えるのではなく、問題の発生原因（タルク表面）を処理することを含む。
【００２６】
高温用途とは、使用期間中および耐用期間（寿命）の全体または一部にわたって部品が高温に曝されるような用途を指す。高温への暴露は、各高温への暴露の後に続いて、次の高温への暴露まで周囲温度付近または周囲温度への温度低下が生じるような、反復的な暴露、に対応し得る。代替的に、高温への暴露は、部品の耐用期間を通じて連続的に生じてもよい。
【００２７】
高温への暴露の温度は、特定の用途に応じて決まる。その高温は、周囲温度より高い任意の温度であってもよい。周囲温度は２０乃至２５℃であってもよい。より狭くは、高温とは、４０乃至５０℃、５０乃至１００℃、１００乃至１２０℃、または１２０℃超、の温度を指し得るであろう。
【００２８】
高温用途には、限定されることなく、自動車のボンネット（フード）の下、自動車室内、家電機器（洗濯機、乾燥機、オーブン、冷蔵庫）および飛行機エンジンが含まれる。自動車ボンネット下での用途における高温への暴露は、１００乃至１２０℃であり、暴露の期間は、暴露ごとに異なり、数分乃至数時間の間で続くことがある。車室内での用途における高温への暴露は、４０乃至１２０℃であり、暴露の期間は、暴露ごとに異なり、数分乃至数時間の間で続き得る。一般的に、高温用途は、顧客が指定した高温範囲、曝露の時間期間、および曝露の頻度で、顧客によって指定される。
【００２９】
高温用途で使用される部品の特性は、その耐用期間（寿命）中に時間とともに低下または劣化する傾向がある。特に、熱への暴露によって、結果的にポリマーの脆化が生じる。“脆化”（Embrittlement）とは、材料の延性が失われ、材料が脆くなることを指す。脆化によって、部品は破壊（fracture）および破損（failure）を生じやすくなり、もはや部品は役に立たなくなる。従って、熱または高温への暴露によって、部品の耐用期間（寿命）が短くなる。高温への暴露に対する部品の耐性は、部品が指定の高温に晒されたときの脆化までの時間（期間）によって特徴付けられてもよい。
【００３０】
熱への暴露の試験は、熱エイジング（経年変化、老化）と称される。典型的には、加速（促進）熱エイジングが用いられる。加速エイジングとは、生成物または製品をはるかに短い時間に過大（過酷）な条件に晒すことによって、比較的長い時間にわたる通常の使用条件下での部品の応答を決定または測定しようとする手順である。熱エイジング用の過大な条件は、通常の使用期間中に経験する温度より高いエイジング温度に対応する。エイジング因子は、エイジング試験から観察された応答から通常の使用条件下での応答（例えば、脆化までの時間）を計算するために決定され採用されたものであってもよい。例えば、２００時間の脆化までの時間が１５０℃のエイジング温度で観察されてもよい。 １００〜１２０℃の通常の使用温度では、脆化までの時間が約４００時間に対応し得る。
【００３１】
部品の熱安定性は、長期熱エイジング（ＬＴＨＡ）試験によって認定される。部品が対流式オーブン内に配置され、或る時間期間において高温に曝される。部品の特性が監視され、部品の脆化に要する暴露時間が識別または特定される。
【００３２】
例示的な手順は、ポリプロピレンに関する熱暴露ガイドラインに関するＡＳＴＭ標準手順番号Ｄ−３０４５である。その試験用の機器は、ドラフト（Fume Hood）内への換気付きのブルーＭエレクトリック社（Blue M Electric）の電気対流式オーブンである。そのオーブンは、例えば１５０℃のような指定されたエイジング温度に設定され、適切なウォームアップ時間後に標本（specimen：試料、被検査物、試験片）がそのオーブン内に配置される。
【００３３】
エイジング試験の１つの目的は、標本が長い時間期間に熱風に曝されたときの酸化またはその他の劣化に対する耐性の順位（ランキン）を決定することであてもよい。
【００３４】
別の目的は、標本の破損（不具合、故障）から認定された脆化までの時間を決定または測定することである。破損の評価は主観的である可能性があるので、一貫性または整合性のために、破損は、（１）色変化＝錆色のある任意の酸化領域の観察、または（２）脆性破損＝標本全体の視覚的亀裂（クラック、ひび割れ）、のいずれかとして定義されてもよい。冷却した標本を手で保持して、フレックス・バー（屈曲棒）の両側を検査し、そのバーを静かに曲げて脆性／亀裂（cracks）を検査する。
【００３５】
複数の標本が、全てが破損するまで、例えば１日に２回のように、定期的に検査されてもよい。試料が破損したとき、それらの試料をオーブンから取り出すことができる。破損率（レート）は、破損までの時間数として報告される１つの試料（sample）当り５つの標本に対する破損時間の平均値として報告されてもよい。
【００３６】
熱安定剤は、限定されることなく、例えばバスフ社（ＢＡＳＦ）製のチマスソルブ（Chimassorb）（登録商標）２０２０およびウビノール（Uvinol）（登録商標）４０５０のようなヒンダードアミン光安定剤（hindered amine light stabilizers）、例えばペンタエリスリチルテトラキス−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオナート（pentaerythrityl tetrakis-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate）およびオクタセシル３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオナート（octacecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate：３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸オクタセシル）のようなフェノールおよびヒンダードフェノール（phenolic and hindered phenols）、または、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル（dilauryl thiodipropionate：ジラウリルチオジプロピオナート）、チオジプロピオン酸ジステアリル（distearyl thiodipropionate：ジステアリルチオジプロピオナート）、およびジオクタデシルジスルフィド（dioctadecyl disulfide）のようなチオエーテル（thioethers）の複数のクラスとすることができる。これらのクラスの熱安定剤を、単独でまたは共に併用して、ポリオレフィン系の高分子系（ポリマーシステム）の熱安定性を向上させることができる。
【００３７】
幾つかの態様において、表面処理成分は、タルクへの熱安定剤の吸着を減少させるためにポリエーテルおよび官能化ポリエーテルを含んでいる。一般的な化学構造式は次の通りである。
Ｈ−（ＯＣＨＲ（ＣＨ２）ｘ，ＣＨＲ１）ｎ−ＯＨ
ここで、ｎは繰返し単位（分子量）の数であり、ｘは０（ゼロ）または整数であり、Ｒはアルキル基であり、Ｏは酸素であり、Ｃは炭素であり、Ｈは水素であり、Ｒ１は官能基でり、その官能基は、限定されることなく、カルボン酸アルキル（alkyl carboxylate：アルキルカルボキシラート）、アルキルアミン（alkyl amine）、アルキルアミド（alkyl amide）、アルキルチオール（alkyl thiol）、アルキル硫酸塩（alkyl sulfate：アルキルスルファート）、スルホン酸アルキル（alkyl sulfonate：アルキルスルホナート）、リン酸アルキル（alkyl phosphate：アルキルリン酸塩、アルキルホスファート）またはホスホン酸アルキル（alkyl phosphonate：アルキルホスホナート）、等であってもよい。
【００３８】
タルクの表面処理に有用なポリエーテルおよび官能化ポリエーテルは、ポリ（エチレングリコール）（poly(ethylene glycol)）、ポリ（エチレングリコール）ビス−（カルボキシメチル）エーテル（poly (ethylene glycol) Bis-(carboxymethyl) ether）、ポリ（エチレングリコール）ジメチルエーテル（poly (ethylene glycol) dimethyl ether）、およびポリ（エチレングリコール−４００）ジステアラート（poly (ethylene glycol-400) distearate）等、および官能化ポリエーテル（functionalized polyethers）（カルボン酸アルキル（alkyl carboxylate）、アルキルアミン（alkyl amine）、アルキルアミド（alkyl amide）、アルキル硫酸塩（alkyl sulfate）、アルキルチオール（alkyl thiol）、スルホン酸アルキル（alkyl sulfonate）、リン酸アルキル（alkyl phosphate）、ホスホン酸アルキル（alkyl phosphonate））からなる群から選択されてもよい。但し、カルボン酸アルキル官能基が好ましい。ポリエーテル（polyethers）および官能化ポリエーテルポリマー（functionalized polyether polymers）を生成するために使用される方法には、制限がない。上述の物質の任意の組合せを使用してもよい。本発明のポリエーテルおよび官能化ポリエーテルは、イオン重合またはラジカル重合等によって、またはポリエーテルおよび官能化ポリエーテルを生成することが知られている任意の他のプロセスによって、製造してもよい。
【００３９】
ポリエーテルおよび官能化ポリエーテルの分子量範囲は、約１０００乃至約１０，０００，０００ａ．ｍ．ｕ．であり、好ましい範囲は約１，０００乃至約１，０００，０００  ａ．ｍ．ｕ．である。分子量はＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィ）によって決定または測定することができる。分子量は、数平均または重量平均の分子量を指してもよい。
【００４０】
本発明の別の態様は、熱安定剤の吸着レベルを低下させるために、タルクを表面処理するための炭素系ポリマー被覆の使用に関する。また、炭素系ポリマーの定義には、マレイン酸／オレフィンコポリマー（共重合体）も含まれる。
【００４１】
タルクの表面処理に有用な炭素系ポリマーは、官能化ポリオレフィン：マレイン酸／オレフィンコポリマー（共重合体）、マレイン酸／スチレンコポリマー、からなる群から選択されてもよい。但し、マレイン酸／スチレンコポリマーが好ましい。また、炭素系ポリマーの群には、任意の沸点の鉱油および任意の融点のパラフィンワックス（蝋）も含まれる。ｘ／ｙ比は約１００：１乃至約１：１００の範囲とすることができる。但し、好ましい範囲は約１０：１乃至約１：１０である。Ｃは炭素であり、Ｏは酸素であり、Ｈは水素であり、Ｒは官能基である。Ｒは、炭素との結合を形成できる任意の基であってもよい。これには、限定されることなく、アルキルカルボン酸塩（alkyl carboxylates）、アルキルアミン（alkyl amines）、アルキルアミド（alkyl amides）、アルキルチオール（alkyl thiols）、アルキル硫酸塩（alkyl sulfates）、アルキルスルホン酸塩（alkyl sulfonates）、アルキルリン酸塩（alkyl phosphates）、およびアルキルホスホン酸塩（alkyl phosphonates）、等が含まれる。
【００４２】
炭素系ポリマーの分子量は、約１００乃至約１０，０００，０００ａ．ｍ．ｕ．の範囲であってもよく、好ましい範囲は約２００乃至約２，０００，０００ａ．ｍ．ｕ．である。
【００４３】
本発明の別の態様は、次のような化学構造式を有する官能化ポリジアルキル（functionalized polydialkyl）の、好ましくはポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane）の、表面処理成分の使用に関する。
［Ｓｉ（ＣＨ３）（Ｒ）− Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）（Ｒ）−Ｏ］ ｎ
ここで、ｎは繰返し単位の数（分子量）であり、ＣＨ３はメチル基であり、Ｓｉは珪素（シリコン）であり、Ｏは酸素であり、Ｒは官能化アルキル基である。アルキル基は、限定されることなく、カルボン酸塩、アミン、アミド、チオール、硫酸塩、およびリン酸塩、等で官能化されていてもよい。
【００４４】
本発明において有用なシロキサンポリマー（siloxane polymers）は、官能化アルキルポリジメチルシロキサン（functionalized alkyl polydimethylsiloxane）（カルボン酸塩、アミン、アミド、チオール、硫酸塩、リン酸塩）（但し、カルボン酸塩が好ましい）、ビス−（１２−ヒドロキシステアラート）末端ポリジメチルシロキサン（Bis-(12-hydroxystearate) terminated polydimethylsiloxane）（アルドリッチ・ケミカル社製（Aldrich Chemical Co.）、米国５３２３３１ウィスコンシン州ミルウォーキー，ウエスト・セイント・ポール・アヴェニュー１００１）、およびポリ（ジメチルシロキサン）−グラフト−ポリアクリラート（Poly(Dimethylsiloxane)-Graft-Polyacrylates）（アルドリッチ社製（Aldrich））からなる群から選ばれてもよい。 シロキサンポリマーを製造するのに使用される方法に制限がない。本発明のシロキサンポリマーは、イオン重合またはラジカル重合等、またはシロキサンポリマーを生成することが知られている他の任意のプロセスによって、製造してもよい。
【００４５】
シロキサンポリマーの分子量範囲は、約１０００乃至約１，０００，０００原子質量単位（ａ．ｍ．ｕ．）であり、好ましくは約１０００乃至約１００，０００ａ．ｍ．ｕ．の範囲である。その分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）で測定することができる。
【００４６】
本発明において有用なシランは化学構造式ＳｉＲ４を有する。ここで、Ｓｉは珪素であり、Ｒは珪素と共有結合を形成できる任意の基（例えば、アルキル基、アルコキシ基、官能化アルキル基、および官能化アルコキシ基、およびその任意の組合せ）であり得る。次のようなシラン類が本発明において有用であり得る。即ち、オクチルトリエトキシシラン（Octyltriethoxysilane）（モメンティヴ  シルクエスト（Momentive Silquest（登録商標））Ａ−１３７シラン）、トリアミノ官能性シラン（Triamino functional silane）（モメンティヴ  シルクエスト（Momentive Silquest（登録商標）Ａ−１１３０シラン）、ビス−（γ−トリメトキシシリルプロピル）アミン（Bis-(gamma-trimethoxysilylpropyl) amine）（モメンティヴ  シルクエスト（Momentive Silquest（登録商標）Ａ−１１７０シラン）であり、これらの全てはモメンティヴ・パーフォーマンス・マテリアルズ社（Momentive Performance Materials）より市販されている。
【００４７】
表面処理を受け入れ可能な、例えば、タルク、炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、粘土またはシリカのような任意の無機鉱物が、ここで記載するポリマーで被覆されてもよい。但し、タルクが好ましい無機鉱物である。特に有用なタルクは、両表面処理を受け入れできるもの（タルク）であり、ポリオレフィンフィルムの生成において後で使用することができるものである。例示的なタルクは、限定されることなく、典型的には、実験または経験的化学式Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２および比重約２．６乃至約２．９を有するであろう。好ましいタルクは、他に限定されることなく、約０．１μ乃至約１０μの平均または中央粒径を有することができるであろう。但し、その好ましい平均または中央粒径は約０．５μ乃至約７μである。タルクは、約０．０１重量％乃至約１０重量％のここに記載するポリマーで被覆し得る。但し、被覆の好ましい処理レベルは、ポリマーの重量に基づいて（を基準にして）約０．２５重量％乃至２重量％である。
【００４８】
ここに記載するポリマー被覆の全ては、任意の便利な乾燥粉末混合操作によってタルクに施されて（塗布または付着されて）もよい。或る方法は、タルクにポリソルバート２０表面処理を適用する（施す）こと、タルクおよびポリソルバートの両流れを所望の速度で結合して目的の表面処理を達成させること、および、弱い（mild）乃至高い剪断の攪拌を加えてタルク表面上に被覆を完全（徹底的）に結合させ分散配置すること、を含んでいる。
【００４９】
被覆がタルクに適用または施される（塗布、付着）温度は、約０℃乃至約５００℃、好ましくは約３０℃乃至約２００℃、より好ましくは約６０℃乃至約８０℃の範囲である。その適用温度は、特定の被覆が融解を必要とする場合、より高いレベルに調整すべきである。
【００５０】
タルクがいったん被覆されると、タルクとポリオレフィンの組成物または複合材料もしくは複合物が形成され得る。例えば押出または溶融混合のような溶融加工法を使用して、被覆されたタルクとポリオレフィンの複合材料を形成してもよい。限定されることなく、その被覆されたタルクを、押出機に加えても、または先に配合（混合、コンパウンド）されたマスターバッチとして押出機に加えてもよい。配合されたマスターバッチとは、樹脂と被覆されたタルクとがより高い濃度でコンパウンダ（配合器）で予め混合され、例えば押出機で、樹脂と溶融混合することによって目標の鉱物濃度まで希釈されること、を意味する。
【００５１】
その溶融物をダイス（die）に通すことによって、または例えば、射出成型（モールド）、熱成形シート、ブロー成型または回転成型を使用することによって、その混合物から部品を形成してもよい。
【００５２】
本発明に適していると考えられるポリオレフィンは、例えば透明な結晶であり得る、任意のポリオレフィンであってもよい。非限定的な例には、２乃至１２の範囲の炭素数を有するα−オレフィンの結晶性ホモポリマー、または、２種以上の結晶性コポリマーまたはエチレン−酢酸ビニルコポリマーと、他の樹脂とのブレンド（混合物）、が含まれる。また、ポリオレフィン樹脂は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンコポリマー（ethylene-propylene copolymers）、ポリ−１−ブテン（poly-1-butene）、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ethylene-vinyl acetate copolymers）、等であり、また、低密度および中密度ポリエチレンであり得る。追加の例は、ポリエチレン、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリ−ｒ−メチルペンテン−１（poly-r-methylpentene-1）、およびエチレン−プロピレンのランダムまたはブロックコポリマー、およびエチレン−プロピレン−ヘキセンコポリマー、によって表される。それらの中でも、エチレンとプロピレンのコポリマー、および、これにさらに、ブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、およびオクテン−１から選択された１種または２種を含むコポリマー（所謂ＬＬＤＰＥ）が、メタロセン触媒ポリマー（metallocene catalyzed polymers）と同様に特に適している。
【００５３】
本発明において使用されるポリオレフィン樹脂を生成または製造する方法は、限定されない。例えば、その樹脂は、イオン重合またはラジカル重合によって製造することができる。イオン重合によって得られるポリオレフィン樹脂の例には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−２、およびポリ−４−メチルペンテンのようなホモポリマー、およびエチレンとα−オレフィンとを共重合することによって得られるエチレンコポリマー、が含まれ、ここで、例えば、プロピレン、ブテン−１，４−メチルペンテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、デセン−１、およびオクタデセン−１のような３乃至１８の炭素原子を有するα−オレフィンが、α−オレフィンとして使用される。これらのα−オレフィンは、個々に（単独で）または２種類以上のものとして使用することができる。他の例には、例えばプロピレンとブテン−１のコポリマーのようなプロピレンコポリマーが含まれる。ラジカル重合によって得られるポリオレフィン樹脂の例には、エチレン単独か、またはエチレンとラジカル重合性モノマーを共重合することによって得られるエチレンコポリマー、が含まれる。ラジカル重合性モノマーの例には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸およびマレイン酸エステルおよびそれらの酸無水物（acid anhydrides）のような、不飽和カルボン酸、および例えば酢酸ビニルのようなビニルエステルが含まれる。不飽和カルボン酸のエステルの具体例には、アクリル酸エチル（ethyl acrylate）、メタクリル酸メチル（methyl methacrylate）およびメタクリル酸グリシジル（glycidyl methacrylate）が含まれる。これらのラジカル重合性モノマーは、個々に（単独で）または２種類以上のものとして使用することができる。
【００５４】
例
ポリオレフィンおよびタルク組成物の長期熱エイジング試験が行われた。
【００５５】
第１組のエイジング試験において、ＰＯ−２０（Ｔｗｅｅｎ２０）で被覆されたタルクを含む組成物および被覆なしのタルクを含む組成物が調べられた。ポリオレフィンは、米国テキサス州ロングビューのフリント・ヒル・リソース・ポリマーズ社（Flint Hill Resources Polymers, LLC）製のポリプロピレン（ＰＰ）コポリマー（ｃＰＰフリント（Flint）５３２５ＨＳ（２０メルト・インデックス（溶融流動指数））であった。２種のタルクが使用された。第１のタルクは、スペシャルティ・ミネラルズ・インコーポレーテッド（Specialty Minerals Incorporated）によって供給されたタルクロン（Talcron（登録商標））ＭＰ１５−３８タルクであった。ＭＰ１５−３８はその中央粒径が２．０μである。第２のタルクであるマイクロタフ（Microtuff）ＡＧ１９１（ＭＴＡＧ１９１）は、スペシャルティ・ミネラルズ・インコーポレーテッド（Specialty Minerals Incorporated）によっても供給され、中央粒径が１．８μである。使用された被覆はＰＯ−２０であった。次のような組成物が試験された。
（１）ＰＰコポリマー中の、表面処理されていないＭＰ１５−３８タルク、
（２）ＰＰコポリマー中の、０．２５重量％のＰＯ−２０／タルク重量％、という被覆レベルで研究室においてＰＯ−２０で処理されたＭＰ１５−３８タルク、
（３）ＰＰコポリマー中の、０．５重量％のＰＯ−２０／タルク重量％、という被覆レベルで研究室においてＰＯ−２０で処理されたＭＰ１５−３８タルク、
（４）ＰＰコポリマー中の、１．０重量％のＰＯ−２０／タルク重量％、という被覆レベルで研究室においてＰＯ−２０で処理されたＭＰ１５−３８タルク、
（５）ＰＰコポリマー中の、０．５〜０．８％という被覆レベルで製造施設においてＰＯ−２０で処理されたＭＴＡＧ１９１タルク。
【００５６】
ＰＰコポリマー中の３つの異なるタルク配合（充填）レベル：２０重量％、３０重量％および４０重量％、が試験された。複数の標本が、ここに記載されるＡＳＴＭ標準手順番号Ｄ−３０４５に従って長期熱エイジングに曝された。破損または脆化までの時間数を示すＬＴＨＡ（long-term heat aging）の結果が表１および図１に示されている。
【００５７】
タルク２０重量％の配合（添加）レベルでは、全ての被覆されたタルク組成物（２）〜（５）について破損までの時間数の大幅な改善が示され、最良のものは（５）であった。タルク３０重量％では、組成物（２）について相対的な改善はさほど大きくないが、組成物（５）は依然として劇的な改善を示している。タルク４０重量％では、組成物（２）は改善を示さず、一方、組成物（３）〜（５）は依然として相対的な改善を示している。被覆レベルがより小さい場合の破砕までの時間数の改善がより小さいことは、最小被覆濃度に対する高感度性（敏感性）を示している。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
第２組のエイジング試験において、ＰＯ−２０ポリマーで被覆されたタルクを含む組成物が調べられた。ポリオレフィンはポリプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）であった。次のような組成物が試験された。
（６）ウルトラタルク（Ultratalc）６０９、表面処理されていないタルク（中央粒径０．８μ）、
（７）マイクロタフ（Microtuff）ＡＧ６０９、生産施設において０．８重量％のＰＯ−２０で表面処理された（中央粒径０．８μ）。
【００６０】
両タルクとも、スペシャルティ・ミネラルズ・インコーポレイテッド（Specialty Minerals Incorporated）製であった。ｃＰＰにおいて調べられたタルク濃度は２０重量％および４０重量％であった。タルク組成物は、タルク濃度０重量％のｃＰＰポリマーと比較された。
【００６１】
図２は、熱エイジング研究の結果を示している。２０重量％の配合（添加）量では、表面処理を含まないウルトラタルク（Ultratalc）６０９と比較して、マイクロタフ（Microtuff）ＡＧ６０９（０．８％のＰＯ−２０で被覆されたタルク）に対する脆化までの時間数の改善が大幅に良好である。４０重量％の配合量において、マイクロタフ（Microtuff）ＡＧ６０９は依然として優れているが、脆化までの時間数が減少する。
【００６２】
第３組のエイジング試験において、ポリマーで被覆されたタルクを含む組成物が調べられた。ポリオレフィンは、米国テキサス州ロングヴュー（Longview）にあるフリント・ヒル・リソース社（Flint Hill Resources Polymers, LLC）製の、ポリプロピレン（ＰＰ）コポリマー（ｃＰＰフリント（Flint）５３２５ＨＳ（２０メルト・インデックス））であった。次のような３種のタルクが調べられ、その全てがスペシャルティ・ミネラルズ・インコーポレイテッド（Specialty Minerals Incorporated）製であった。
（８）ウルトラタルク（Ultratalc）６０９−中央粒径０．８μ、表面処理なし、
（９）マイクロタフ（Microtuff）ＡＧ-６０９（ＭＴＡＧ６０９）−０．８重量％のＰＯ−２０の表面処理を含む中央粒径０．８μ、
（１０）フレックスタルク（Flextalc）６１０−中央粒径１μ、表面処理なし。
【００６３】
タルクの２つの配合レベル：２０重量％および４０重量％、が調べられた。ＬＴＨＡの各結果が、それぞれのタルク濃度について、図３および４に示されている。２０重量％の配合量では、表面処理されたＭＴＡＧ６０９で最良の結果が得られた。ＦＴ６１０およびＵＴ６０９（表面処理されていないタルク）試料では、脆化までの時間数が大幅に減少する。相対的に見て、類似の結果が、４０重量％の配合レベルについて示されている。
【００６４】
要約の記載を含めて本発明の例示された実施形態の上述の説明は、網羅的であることまたは本発明を開示された正確な形態に限定することを意図していない。ここでは本発明の特定の実施形態および例を例示を目的として説明したが、関連する技術分野の専門家が認識するように、本発明の範囲内で様々な変形が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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