JP2023008737A - 幅広いポリマー処理温度で有効な非ポリカプロラクトンベースの着色剤および添加剤濃縮物担体システム - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲の処理温度にわたって樹脂配合物に着色剤および／または他の添加剤を添加するための濃縮物担体システムを提供する。【解決手段】担体システムは、５５重量％未満または３０重量％未満の開環環状エステルまたはエーテル誘導体、例えば、ポリヒドロキシアルコネート、ポリグリコリド、ポリラクチド、ポリ（ブチレンスクシネート）、その他の脂肪族直鎖ポリエステルと組み合わせて提供される、少なくとも２０重量％のベースアクリレートコポリマー、例えばエチル－メチルアクリレートを含む。エポキシ化大豆油などの任意選択の有機可塑剤を含み得る残りの部分は、着色剤、特性向上剤、および／または非特性充填剤を含み得る添加剤パッケージ用である。【選択図】なし

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０２１年７月６日に出願された米国特許出願シリアル番号第１７／３６７，７５８号に対する優先権を主張する。

本発明は、エンジニアリングされたポリマーから一般的な低融点ポリマーまで、広範囲の処理温度を有する様々な熱可塑性および／または熱硬化性樹脂に着色剤および他の添加剤を導入するための非液体組成物および方法に関する。

熱可塑性および熱硬化性樹脂システムは、幅広い製品に使用されている。使用目的に応じて、これらのシステムは特定の構造的および／または美的要件を満たす必要がある。その結果、メーカーが特定のニーズに合わせて樹脂システムをカスタマイズできるように、さまざまな着色剤および添加剤パッケージと濃縮物が存在する。

１つの課題は、これらの着色剤および添加剤パッケージが、ベース樹脂に固有の処理温度に適合している必要があることである。この点で、工業用または「エンジニアリングされた」樹脂システムは、２００℃を超える処理温度を必要とすることがよくある。このようなエンジニアリングされたプラスチックの例には、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、熱可塑性ポリエーテル（ＴＰＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、さまざまなポリアミド、およびその他の既知のシステムが含まれる。これらの樹脂のそれぞれの個々の溶融温度は当技術分野で知られており、本明細書に具体的に開示されている。これらのシステムの比較的高い処理温度には、これらの温度で分解したり、または相分離やめっきが生じない濃縮物が必要である。

対照的に、低融点ポリマー組成物は、コスト、装置、使いやすさ、入手可能性、および／または他の要件に基づいて好ましいことがあり得る。これらの材料は通常、９５℃から１７５℃の温度で処理でき、過酸化または湿気架橋性ポリエチレン（ＸＬＰＥ）などのポリエチレン（ＰＥ）およびその他の高度に置換されたポリオレフィン、およびポリカルポラクトンなどのラクトンを含む（ただしこれらに限定されない）幅広い組成物を含む。特に、これらの低温システムは、熱可塑性および熱硬化性材料を含み得、上記のように、それらの溶融温度は、本明細書で具体的に企図され、開示される。

効果的な着色剤または添加剤濃縮物であるためには、その濃縮物の担体樹脂は、ベースポリマーの所望のサブセット（すなわち、エンジニアリングされた樹脂および低融点樹脂）の下端より下で液化する必要があるが、所望の温度範囲全体で実行可能であり続けなければならない（すなわち、劣化しない）。その結果、液体の形で提供される顔料および他の添加剤のための多くの「普遍的な」担体システムが提案されてきた。

これらの液体は、高温樹脂と低温樹脂の両方において着色剤および添加剤の効果的な担体システムになり得るが、液体の使用は配合にとって困難である。何よりも、主に固体樹脂ペレットである成分配合物間に液体を導入し、均一に分散させ、保持することはしばしば困難である。そのような液体担体の例は、米国特許第４，１６７，５０３号および第５，３０８，３９５号、ならびに中国公報ＣＮ１０２５０４５９９Ａに見出すことができる。

他の解決策が提案されている。米国特許第３，８４６，３６０号は、２５０℃から４００℃の範囲で溶融する樹脂用の顔料担体ビヒクルを記載し、一方、スチレン－ブタジエン－スチレン（ＳＢＳ）ブロックコポリマー担体は、米国特許第６，７１３，５４５号において２３０℃を超える温度に対して提案されている。

米国特許公開第２００９／０１６２６８３号は、耐衝撃性改良剤として０．１から５重量％の金属アルキルスルホネートを有する生分解性ポリエステル樹脂を開示している。これにより、得られた材料はグリセリン脂肪酸エステルを実質的に含まないままになる。しかしながら、この開示は、ベース樹脂としてのポリエステルの使用に限定されており、着色剤または添加剤パッケージについては考慮されていない。

逆に、米国特許第４，８１０，７３３号は、ポリプロピレンおよびポリプロピレンまたはポリエチレンワックスに基づく着色濃縮物を開示している。さらに他の担体および濃縮物システムは、米国特許公開第２００２／０１９８１２２号および第２００４／０２１４９２７号、ならびに米国特許第７，９３５，７４７号に見出すことができる。日本公報ＪＰＨ５２０２２３４およびＪＰＨ１１１０６５７３、ならびに特許協力条約の公報ＷＯ２００７／１３８１２０およびＷＯ２０１１／０１４５２８も注目に値する。

追加の背景として、「普遍的な」濃縮物（すなわち、高温および低温の樹脂／配合物の両方で使用できる固体濃縮物／担体）に組み込むことができる樹脂システム、機器、および関連／相当技術が、米国特許第２，９１６，４８１号；第３，８３７，７７３号；第３，７８６，０１８号；および第５，５８９，５４５号に記載されている。さらに、米国特許公開２００８／０３１７９９０および２０１６／００１７１４４；特許協力条約公報ＷＯ２００２／０１８４８７、ＷＯ２００９／００２６５３、およびＷＯ２０１４／０５０５８０；日本公報ＪＰ２０００２４８０７４；および中国公報ＣＮ１０１８３１０９９はすべて注目に値する。これらの公報に見られるように、ワイヤーおよびケーブルのコーティングは、規制および規格がこれらのポリマーコーティングの厚さ、組成、および物理的特性に非常に特定の条件を課していることに関して、特に注目される。

着色剤および／または他の添加剤のための担体プラットフォームが記載されている。担体は、開環環状エステルまたはエーテル誘導体と組み合わせて使用されるベースアクリレートコポリマーを含む。いくつかの実施形態では、任意の有機可塑剤が、着色剤、特性向上剤、および非特性充填剤を含み得る添加剤パッケージと組み合わせて提供される。得られた濃縮物は、低融点樹脂システムと高融点樹脂システムの両方に添加するのに適した、固体の普遍的な濃縮物として機能する。

第１の実施形態では、熱可塑性または熱硬化性樹脂配合物で使用するための固体濃縮物担体システムが企図されている。濃縮物担体システムには、以下の
・濃縮物の少なくとも２０重量％を含むアクリレートコポリマー；
・開環環状エステルまたはエーテル誘導体、好ましくは、直鎖状脂肪族ポリエステル要素として形成され、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカノエートまたはポリヒドロキシアルコネート（ＰＨＡ）、ポリグリコリド、ポリラクチド、ポリ（ブチレンスクシネート）、および任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有する前述のいずれかのうちの少なくとも１つを含み、濃縮物の３０重量％未満を含む前記ポリカプロラクトン要素；
・濃縮物の０．５から３０重量％を含む可塑剤；
・濃縮物の残りを含む添加剤パッケージであって、着色剤、特性向上剤、および非特性充填剤から選択される少なくとも１つを含む添加剤パッケージ；
・ここで濃縮物は周囲温度で固体形態を保持し、そして添加剤パッケージは、９０℃以下から少なくとも２００℃までの範囲の処理温度で、低融点樹脂システムおよびエンジニアリングされた樹脂システムにおいて実行可能であり続ける；
・ここでアクリレートポリマーは、エチル－メチルアクリレートコポリマーを含む；
・ここでアクリレートコポリマーは、濃縮物の５０重量％未満である；
・ここで可塑剤は本質的にエポキシ化大豆油からなる；
・ここで添加剤パッケージは、濃縮物の少なくとも５０重量％である；
・ここで添加剤パッケージは、濃縮物の少なくとも７５重量％である；
・ここでポリカプロラクトンのみが提供され、そして前記ポリカプロラクトンは、総濃縮物の５重量％以下である；
・ここでポリカプロラクトンのみが提供される；
・ここで開環環状エステルまたはエーテル誘導体は、ポリヒドロキシアルコネート、ポリグリコリド、ポリラクチド、およびラクトンと１つまたは複数の追加のモノマーのコポリマーから選択される；
・ここで開環環状エステルまたはエーテル誘導体は、（ｉ）官能化カプロラクトンのポリマー、カプロラクトンのポリマー、（ｉｉ）環構造内に２から６個の炭素を含む環構造を有するポリマー官能化ラクトン、（ｉｉｉ）環構造内に２から６個の炭素を含む環構造を有するラクトンのポリマー、（ｉｖ）環構造内に２から６個の炭素を含む環構造を有する官能化ラクトンと、合計で２から２０個の炭素を有する少なくとも１つの分岐および／または直鎖脂肪族モノマーのコポリマー、前記モノマーは、任意選択のカルボキシルおよび／またはヒドロキシル官能基をさらに含む、および（ｖ）環構造内に２から６個の炭素を含む環構造を有するラクトンと、合計で１から２０個の炭素を有する少なくとも１つの分岐および／または直鎖脂肪族モノマーとのコポリマー、前記モノマーは、任意選択のカルボキシルおよび／またはヒドロキシル官能基をさらに含む、のいずれかを含む；
・ここで存在する場合、官能化カプロラクトンおよび／または官能化ラクトンは、カルボキシル、ヒドロキシル、メチル、ブチル、プロピル、およびイソプロピルから選択される少なくとも１つの官能基を含む；
・ここで少なくとも１つのモノマーは、メチル、ブチル、プロピル、およびイソプロピル構造から選択される１つまたは複数である；
・ここで添加剤パッケージは、有機および無機顔料、染料、アルミナ、雲母、真珠光沢エフェクト、レーザーマーカー、およびメタロセンポリエチレンから選択される少なくとも１つを含む；
・ここで添加剤パッケージは、ステアリン酸亜鉛、カルシウム脂肪酸、プロセス改質剤、離型剤、殺生物剤、ＵＶ安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、ラジカルスカベンジャー、酸スカベンジャー、帯電防止充填剤、および導電性充填剤から選択される少なくとも１つを含む；および
・ここで添加剤パッケージは、炭酸カルシウム、粘土、シリカ、タルカムパウダー、籾殻灰、および灰から選択される少なくとも１つを含む、
の任意の組み合わせが含まれる。

別の実施形態では、９０℃以下から少なくとも２００℃までの範囲の処理温度を有する樹脂配合物で使用するための固体濃縮物担体システムは、本質的に以下の、
・エチル－メチルアクリレートコポリマーの１７．０から４５．０重量％；
・ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルコネート、ポリグリコリド、ポリラクチド、および任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有する前述のいずれかから選択される少なくとも１つの３．０から５．０重量％；
・可塑剤の０．０から２０．０重量％；
・着色剤の２．０から３０．０重量％（濃縮物担体システムに対して）、特性向上剤の０．８から１８．５重量％（濃縮物担体システムに対して）、および非特性充填剤の０．０から４１．０重量％（濃縮物担体システムに対して）からなる添加剤パッケージ；
・ここで可塑剤は、０．５から２０．０重量％の間で提供される；
・ここで可塑剤は本質的にエポキシ化大豆油からなる；
・ここで特性向上剤は、プロセス改質剤、ＵＶ安定剤、および酸化防止剤から選択される少なくとも１つからなる；
・ここでプロセス改質剤は、ステアリン酸亜鉛および／またはカルシウム脂肪酸である；
・ここで非特性充填剤は、２７．２から４１．０重量％の間で提供される；
・ここで非特性充填剤は本質的に炭酸カルシウムからなる；
・ここで添加剤パッケージは、着色剤および特性向上剤のみを含む；および
・ここで特性向上剤は、１．３重量％以下で提供される、
の任意の組み合わせからなる。

以下の添付の特許請求の範囲および説明が具体的に参照され、これらはすべて本発明の要素を開示している。特定の実施形態が識別される一方で、１つの説明された態様からの要素は、別個に識別された態様からの要素と組み合わせることができることが理解されよう。同様に、当業者は、共通のプロセス、成分、および方法について必要な理解を有することになり、そしてこの説明は、それらが本明細書で明示的に特定されていない場合でも、そのような共通の態様を包含および開示することを意図している。

図１は、本発明の一態様による、プレミックスのアクリレートおよび開環成分の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）プロットである。

図２は、本発明の一態様の熱重量分析（ＴＧＡ）サーモグラムである。

発明の詳細な説明

本発明の例示的な実施形態を詳細に参照することができ、そのいくつかは、本明細書に示され、例示され、および／または記載されている。本発明を実施する他の実施形態および手段を利用することができ、意図された範囲から逸脱することなく、この分野の当業者に知られている様々な構造的、組成的、および／または機能的変化を包含する。そのため、以下の説明は説明のみを目的として提示されており、これらの代替や変更を制限するものではない。

本明細書で使用される場合、「例」および「例示」という用語は、実例または例示を意味するが、必ずしも重要なまたは好ましい態様または実施形態を示すわけではない。「または」という言葉は、文脈上別段の示唆がない限り、包括的ではなく排他的であることを意図している。一例として、「ＡはＢまたはＣを使用する」という句は、任意の包括的順列を含む（例えば、ＡはＢを使用する；ＡはＣを使用する；またはＡはＢおよびＣの両方を使用する）。別の事柄として、冠詞「ａ」および「ａｎ」は、文脈が別段の示唆をしない限り、一般に「１つまたは複数」を意味することを意図している。

上記のように、低融点熱可塑性配合物において同等の効力を有し、エンジニアリングされた樹脂システムと組み合わせて使用できる濃縮物またはマスターバッチタイプの組成物を作製するためのプラットフォームとして役立つことができる固体組成物が必要である。製造業者は、すべてのニーズに使用できる濃縮物システムを望んでいる。本明細書で使用される場合、着色剤または添加剤濃縮物という用語は、以下に開示されるプレミックス（任意の液体可塑剤を含み得る）から形成され、その後、固体として任意の数の低温または高温樹脂配合に導入される固化樹脂ベースの担体システムを称する。

そのために、アクリレートコポリマーと開環高分子環状エステルまたは高分子エーテルのプレミックスが作成される。一般的に言えば、アクリレートはプレミックスの２０から９０重量％の間を含み、一方、開環成分はプレミックスの３０重量％未満で、または他の実施形態では０．１から２０重量％の間で提供される。残りの部分には、着色剤と添加剤のパッケージ、ならびに任意選択の可塑剤が含まれており、可塑剤が存在する場合は、プレミックスの０．５から３５重量％を形成し得る。

エチレンブチル－、エチル－、およびメチル－アクリレートコポリマーから作られたアクリレートに特に有用性が見出されている。これらのアクリレートの任意の組み合わせ（または単一のもの）を使用することができるが、特定の態様ではエチル－メチルアクリレート（ＥＭＡ）コポリマーが好ましい。得られる成分が（プレミックスの他の成分と比較して）比較的高い温度安定性を提供する限り、他のアクリレートコポリマーを使用することができる。好ましくは、このアクリレート成分（または、全体として、成分の組み合わせ）は、総プレミックスの、少なくとも２０重量％、少なくとも３０重量％、少なくとも４０重量％、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、または少なくとも８０重量％を含む。逆に、これらの成分は、総プレミックスの、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％以下、４０重量％以下または３０重量％以下でなければならない。追加の制限およびパラメータは、本明細書に添付された例に含まれ、これらはすべて、この書面による開示の一部を形成している。

同様に、ポリカプロラクトンおよびポリカプロラクトン環構造に基づく成分が、開環成分として好ましい。ポリカプロラクトンは、その広いハンセン相互作用半径、広い利用可能性、および比較的低コスト（他の開環高分子エステルおよび高分子エーテルと比較して）であるため、特に有用である。ポリカプロラクトンおよび他の環状エーテルの特定の置換または官能化誘導体もまた企図される。公称量の開環成分（すなわち、プレミックスの少なくとも０．１重量％）が必要とされるが、それは３０重量％を超えてはならない。さらなる実施形態において、最大量の１重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、および２５重量％のポリカプロラクトン（または他の脂肪族直鎖ポリエステルまたは開環成分）、ならびに以下に特定される例が企図される。特に、これらの記載された間隔のいずれも、許容範囲の最小端として機能し得る。いくつかの態様において、脂肪族直鎖ポリエステルは、アクリレートの一部または実質的にすべての代替物として機能し得る（例えば、ポリラクチドは、エチルメチルアクリレートを置き換えることができる）。

ポリカルポラクトンは特定の有用性があると期待されているが、特定のポリカプロラクトン誘導体（すなわち、開環環状エステルまたはエーテル誘導体）でその使用を置換または増強することが可能であることがあり得る。上記のように、これらの誘導体は、カルポラクトン環または環状エーテル環に沿って導入された特定の官能基を有し得る。３員、４員、５員、および６員の環構造が、それらの入手可能性およびコストのために好ましいことがあり得る。誘導体のいくつかの例には、ポリヒドロキシアルコネート、ポリグリコリド、ポリラクチド、およびラクトンと１つまたは複数の追加のモノマーとのコポリマーが含まれ得る。ポリ（ブチレンスクシネート）は、この用途の目的のためにこのクラスに明示的に含まれる別の有用な代替物／誘導体である。上記のすべては、脂肪族直鎖ポリエステル要素として個別に特徴付けることができる。融点が１５０℃から１６０℃以下の（そして本明細書に記載されている他の基準を満たす）ポリエステルは、脂肪族直鎖ポリエステル要素として特に有用であると期待されている。

したがって、本明細書で使用される場合、「開環環状エステルまたはエーテル誘導体」および／または「脂肪族直鎖ポリエステル要素」は、官能化カプロラクトンおよび／またはポリ（ブチレンスクシネート）のポリマー、コポリマーおよび１つまたは複数のモノマー、および／またはそれらの要素のポリマーを含有し得る。特に、目的のラクトンには、２、３、４、５、または６個の炭素を含む環構造が含まれ、これらの炭素の１つまたは複数に官能基が場合により付加されている。特定の実施形態では、官能基はラクトン環に付加されない。使用される場合、これらの誘導体のモノマーは、構造内に１から２０までの任意の整数の炭素原子を有する分岐および／または直鎖脂肪族構造から選択される。これらのベースモノマーは、任意の数のカルボキシルまたはヒドロキシル官能基、ならびにメチル、ブチル、エチル、およびイソプロピル構造（カルボキシルおよび／またはヒドロキシル官能基を有するまたは有しない）を含み得る。モノマーの官能基は、ポリカプロラクトンおよび／またはラクトン環構造の好ましい官能基としても機能し得る。

特定の脂肪族直鎖ポリエステル要素の１つの利点は、生分解性に関連している。つまり、時間の経過とともに、これらのポリマーは、通常、酵素、微生物、または触媒の作用によってもたらされる好気性または嫌気性条件下で、二酸化炭素、水、窒素などのより小さな分子に分解することがあり得る。ポリカプロラクトン、ポリラクチド、およびポリ（ブチレンスクシネート）は、この点で特によく知られている。政府の規制と高分子廃棄物に対する一般的な懸念が進展し続けていることから、生分解性の濃縮物と添加剤は、配合物やさまざまな製造製品で特に有用であることが期待されている。

いくつかの態様において、可塑剤は、ポリマー表面を濡らすためにプレミックスに提供され、それにより、必要とされる処理温度を低下させる。例えば、エポキシ化大豆油（ＥＳＯ）は、プレミックスの０．５から３５重量％の量で添加でき、１．０重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、および３０重量％のさらなる最小または最大のレベルもまた開示されている。特に、ＥＳＯおよび他の可塑剤は、濃縮物担体システムのプレミックスの製造中に導入されると液体であり得るが、最終的な濃縮物担体自体は固体になる。

使用する場合、ＥＳＯはプレミックスまたは添加剤パッケージ配合物に直接混合できる。いくつかの実施形態では、プレミックスと添加剤パッケージが組み合わされているが、スプリットストリームプロセスを使用して、濃縮物を形成する前にポリマーと添加剤パッケージを別々に溶融することができる。この文脈において、可塑剤はプレミックスの処理に関連し、そして濃縮物が使用される最終配合物に送達される任意の所望の特性は、添加剤パッケージ自体の特性向上剤の一部として適切に考慮されることが理解されよう。しかしながら、配合はまた、本発明の担体システムによって可能になる低融点または高融点の樹脂配合物において、ＥＳＯを含む可塑剤を使用することを選択することができる。

したがって、アクリレートベースおよび開環成分が単にベース樹脂担体として機能する限り、添加剤パッケージは本発明の重要な態様を形成する。したがって、安定した固体製品を作成する範囲内で、ベース樹脂担体に対する添加剤パッケージの重量パーセントを最適化および最大化することが望ましい。いくつかの実施形態では、添加剤パッケージ成分は、少なくとも０．１重量％、より好ましくは４５重量％から５５重量％の間を含み、プレミックスの残りの質量は、ベース樹脂担体（および可塑剤が使用される範囲で可塑剤）を構成する。いくつかの実施形態では、添加剤パッケージは、総プレミックスの８０重量％に近づく。さらに添加剤パッケージは、プレミックスの全質量の５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、５０重量％、６５重量％、７０重量％、および７５重量％であり得る。

添加剤パッケージ自体には、着色剤、特性向上剤、および非特性充填剤の１つ、２つ、または３つすべてが含まれることがあり得る。それぞれが当業者に精通しており、添加剤パッケージで使用されるアイテムは、（着色剤または添加剤ビヒクルの両方として、ならびに低温および高温の樹脂配合物での普遍的な使用のために固体を維持しながら）濃縮物の最終的な意図された目的を低下させることなく、互いに適合性でなければならないことが理解される。着色剤は、本発明の特定の態様において特定の有用性を有することが期待され、そして本開示は、着色剤が添加剤パッケージの唯一の目的である、または着色剤が、プロセス改質剤および／または酸化防止剤の少量のみ（添加剤パッケージの質量の１０重量％未満、より好ましくは５重量％未満）を有する添加剤パッケージの大部分の成分であるようにプレミックスが着色剤に対して最適化される実施形態を明確に企図する。

一般的に言えば、着色剤は、有機および無機顔料、染料、アルミナ、雲母、真珠光沢エフェクト、レーザーマーカー、および／またはメタロセンポリエチレンの任意の組み合わせであり得る。これらの構成要素が本明細書で引用された刊行物のいずれかで参照または識別される範囲で、これらの刊行物のそのような部分は、本開示をさらに教示するために参照により組み込まれる。さらに、特定の例を以下に示すが、これらの例は必ずしも本開示を制限するものと見なされるべきではない。

特性向上剤は、（プレミックスまたは濃縮物担体システム自体というよりはむしろ）最終的な熱可塑性配合物に特定の特性を付与する。したがって、特性向上剤が、任意の請求または開示された実施形態の添加剤パッケージに含まれる範囲で、それらの特性は、濃縮物が導入される配合物に送達される。対象となる特性には、一般に、プロセス改質剤と離型剤、ならびに殺生物剤、ＵＶおよび光安定剤、温度／熱安定剤、酸化防止剤、ラジカルスカベンジャー、酸スカベンジャー、帯電防止または導電性充填剤が含まれる。これらの特性向上剤の組み合わせは、本発明のいくつかの態様による任意の所与の濃縮物配合物に含めることができる。着色剤と同様に、特定の非限定的な例を以下に提供する。

最終的に、非特性充填剤を添加剤パッケージで使用できる。これらの充填剤は、外観を変更したり、または濃縮物／最終樹脂に特定の特性を付与したりすることを目的としたものではない。したがって、着色剤および特性向上剤とは異なり、これらの非特性充填剤は、濃縮物担体システム自体の配合を容易にすることを目的としている。本発明に適切な非特性充填剤の例には、炭酸カルシウム、粘土、シリカ、タルカムパウダー、籾殻灰、および特定の他の非反応性タイプの灰が含まれる。このような非特性充填剤に依存する理由は、コストの管理、担体システムの製造／処理の改善、および／または濃縮物が十分に固体であることの保証に関連し得る。

本発明の一態様では、添加剤パッケージは、添加剤パッケージ自体の特定の部分の処理を容易にするための少量のメタロセンポリエチレンを含む（この文脈において、メタロセンは、非特性充填剤として特徴付けられ得る）。添加剤パッケージの成分は、二軸スクリュー押出機で事前に配合されてから、下流でプレミックスポリマー／可塑剤配合物と再結合される。別の実施形態では、添加剤パッケージは、プレミックスポリマーおよび可塑剤と混合乾燥され、次いで、溶融物中で凝固されて、濃縮物を形成する。

添加剤パッケージ自体は、完全に着色剤で構成されていることがあり得る。他の態様では、着色剤は、重量パーセントでパッケージの大部分（すなわち、少なくとも５０重量％）を形成する。特性向上剤および／または非特性充填剤を着色剤に加えることができる。いくつかの例では、非特性充填剤がパッケージの大部分を構成することがあり得る。特性向上剤は通常、パッケージの５０重量％以下を構成することになる。好ましい実施形態では、着色剤は、添加剤パッケージの少なくとも２．５重量％、少なくとも２５．０重量％、および最大９５．８重量％を構成する。提供される場合、非特性充填剤は、パッケージの５０．０から６０．０重量％のいずれかであり得る。特性向上剤は、添加剤パッケージの２．０重量％から最大２５．０重量％であり得る。

別の態様では、プレミックスポリマー、可塑剤、および添加剤パッケージは、２ロールミル、コンパウンダー、一軸または二軸スクリュー押出機、またはファレル連続ミキサーで組み合わされる。これらの混合アプローチの組み合わせも使用できる。混合後、混合物をダイまたはシャワーヘッドに通してペレット化するか、リボンとしてダイシングされる。

これに関して、本発明は、担体システムを作製する方法、ならびにそのシステムのための配合物を含む。本発明のさらに他の態様は、上記のように、低溶融処理樹脂または高溶融処理樹脂と組み合わせた担体システムのその後の使用に関する。

説明したように、この方法で形成された濃縮物（添加剤パッケージを含む）は、既存のいわゆる「普遍的」または多機能濃縮物と比較して利点を提供する。特に、本発明の濃縮物は、湿気硬化型ＸＬＰＥなどの低温樹脂に組み込むことができ、一方で、高温エンジニアリング樹脂、特にＰＣ、ＡＢＳ、および／またはナイロン６にも適している。

米国特許第７，４４２７４２号は、メタロセンポリマーによるマスターバッチ組成物を記載しており、一方で、米国特許第９，９６９，８８１号および現在係属中の継続出願（２０１８年４月１３日に米国連続番号１５／９５２，９２６として出願され、そして現在は米国特許公開２０１８／０２５８２３７として公開されている）は、そのような組成物を製造するためのスプリットストリームプロセスについて記載している。配合物および製造方法を含むこれらの開示の特定の態様は、本発明の態様をさらに教示し得る。したがって、これらの文書は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

最後に、一連の刊行物は、本発明の特定の態様と組み合わせて使用される場合に特に有用であり得るポリマー配合物を記載している。これらの文書には、米国特許３，４５９，８３４；３，５２４，９０６；４，３２０，２１２；４，４０４，２４８；および４，９０８，３９７、ならびにドイツ公報ＤＥ３５１８５３８およびＤＥ３６６２５２７、ならびに特許協力条約の公報ＷＯ２００８／００１６８４が含まれる。

実際には、本発明の濃縮物の使用は、異なる樹脂システム（すなわち、処理温度が少なくとも２０℃、少なくとも５０℃、および最大１００℃異なるもの）の組み合わせによるツーショット製造プロセスを可能にすることができ、一方で同じ濃縮物プラットフォームによる。さらに、広範囲の処理温度に適応できるため、濃縮物（目的の添加剤パッケージを含む）の劣化または損失のリスクが軽減される。

本明細書で説明および請求される濃縮物担体システムの１つの重要な態様は、広範囲の温度にわたって効果的かつ実行可能であり続けるその能力である。言い換えると、これは、濃縮物が劣化したり、意図したとおりに機能しなくなったりする恐れがなく、濃縮物を低温または高温プロセスに組み込むことができることを意味している。濃縮物の実行可能性は、酸化誘導時間および／または溶融分離試験、ならびにＡＳＴＭ Ｅ１１３１、Ｅ２１０５などの熱重量分析の既知の標準によって検証できる。一般に、濃縮物はその保全を維持し、使用中の炭素の形成または分離を回避する必要がある。塊、斑点、および／または他の同様の特色を示す最終配合物は、意図された／必要に応じて配合物内で溶融しなかった濃縮物担体システムを示すものである。

他の態様では、添加剤パッケージ内の成分の比率、ならびに添加剤パッケージ全体に対するベース樹脂（すなわち、アクリレートおよびポリカプロラクトン）の相対比が重要である。したがって、本明細書に開示される重量パーセントのすべては、特定の実施形態において比率を形成するためにさらに組み合わされ得る。そのような比率を決定する際に、プレミックスに導入された可塑剤の量は無視され得る。それと同様に、可塑剤、ベース樹脂、および添加剤パッケージの相対比が企図され、これらの開示された態様の範囲内である。

表１は、本発明の特定の態様によるプレミックスおよび添加剤パッケージの３つの例示的な配合物を示している。可塑剤を除いて識別されたすべての成分は、液体または気体ではなく、固体の形態であるように選択される。

１ａ：Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド（４８：２）の１．０％、ブルー（１５：１）の８．７６％、ブラック（７，７０ｎｍ）の０．６６％、およびホワイト（６）の２．０％の組み合わせ
１ｂ：０．４％ステアリン酸亜鉛および０．４％カルシウム－脂肪酸
２ａ：Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブラック（７）
３ａ：Ｃ．Ｉ．ピグメント・ホワイト（６）
２ｂおよび３ｂ：Ｉｒｇａｎｏｘ １０１０

サンプル１は手作業で混合され、そして次に２ロールミルで溶融配合され、ここで温度はフロントロールで２０５°Ｆ、バックロールで１３０°Ｆに設定されていた。サンプル１は、次のポリマー樹脂：剛性および柔軟性のあるポリ塩化ビニル、ＸＬＰＥ、ポリ（フッ化ビニリデン）、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ＡＢＳ、多目的および耐衝撃性ＰＳ、ＰＣ、ナイロン６、およびＴＰＥですべてのテスト量（最大５ｐｈｒ）で均一な色を提供することが示された。

対照実験として、米国特許第６，７１３，５４５号の教示に基づく同等の濃縮物を、スチレンとエチレン／プロピレンの直鎖状ジブロックコポリマーを使用して作成した。この材料は低温でもゴム状のままであり、２８０°Ｆ未満で配合するのは非常に困難であった。ＸＬＰＥと配合することはできず、ＰＶＣと配合しようとするとメッキされた。

ポリ（エチレン－ｃｏ－メチルアクリレート）、商品名Ｅｌｖａｌｏｙ ＡＣ１８２０、およびポリカプロラクトンの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を図１に示し、これは、この材料の溶融温度が９２℃（１９８°Ｆ）であることを示している。上記の本発明の実施形態は、メルトフローインデクサーで試験され、温度を９３℃に設定して、ＡＳＴＭ Ｄ１２４８を使用してこの温度で分散できることを実証した。本発明のこの実施形態のメルトフローインデックスは、０．０１ｇ／１０分（２．１６ｋｇ、９３℃）であることが見出された。１９０℃で、この材料のメルトフローは２．３８ｇ／１０分（２．１６ｋｇ）であることが判明した。

図２は、本発明の上記の実施形態の乾燥空気ＴＧＡサーモグラムを示している。３０５．６℃（５８２°Ｆ）で１％の質量損失の温度、および３２５．７℃（６１８．３°Ｆ）でわずかな劣化の開始。これは、ＰＣなどの短時間で材料が６００°Ｆに達する必要がある高温ポリマーと濃縮物を配合するのに十分である。

サンプル２は、ファレル連続ミキサーおよび押出機システムを使用して製造され、ペレット化された工業規模の量を製造した。サンプル３は、上記の２ロールミルを使用して作成された。サンプル１と３はどちらも十分な全体性を維持しており、固体ミルシートから均一な断片に切断することができた。サンプル２は、水中で切断されたペレット化ダイを使用してペレット化できた。

特定の実施形態が本明細書で例示、説明、および／または例示されているが、本発明は開示された実施形態だけに限定されるものではなく、多数の再配置、修正、および置換も企図されることが理解されるべきである。例示的な実施形態は、好ましい実施形態を参照して説明されてきたが、さらなる修正および変更は、前述の詳細な説明を包含する。これらの修正および変更も、添付の特許請求の範囲またはその均等物の範囲に含まれる。

Claims (19)

1. 熱可塑性または熱硬化性樹脂配合物で使用するための濃縮物および担体システムであって、濃縮物は、
   濃縮物の少なくとも２０重量％を含むアクリレートコポリマー；
   ポリヒドロキシアルコネート、ポリグリコリド、ポリラクチド、ポリ（ブチレンスクシネート）、および任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有する前述のいずれかのうちの少なくとも１つを含む開環環状エステルまたはエーテル誘導体、前記開環環状エステルまたはエーテル誘導体は、濃縮物の３０重量％未満を含む：
   濃縮物の残りを含む添加剤パッケージであって、着色剤、特性向上剤、および非特性充填剤から選択される少なくとも１つを含む前記添加剤パッケージ、を含み、そして
   ここで濃縮物は周囲温度で固体形態を保持し、そして添加剤パッケージは、９０℃以下から少なくとも２００℃までの範囲の処理温度で、低融点樹脂システムおよびエンジニアリングされた樹脂システムにおいて実行可能であり続ける、
   濃縮物および担体システム。
2. アクリレートポリマーが、エチル－メチルアクリレートコポリマーを含む、請求項１に記載の濃縮物。
3. アクリレートコポリマーが濃縮物の５０重量％未満である、請求項１に記載の濃縮物。
4. 添加剤パッケージが濃縮物の少なくとも５０重量％である、請求項１に記載の濃縮物。
5. 添加剤パッケージが、濃縮物の少なくとも７５重量％である、請求項１に記載の濃縮物。
6. 添加剤パッケージが、有機および無機顔料、染料、アルミナ、雲母、真珠光沢エフェクト、レーザーマーカー、およびメタロセンポリエチレンから選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の濃縮物。
7. 添加剤パッケージが、ステアリン酸亜鉛、カルシウム脂肪酸、プロセス改質剤、離型剤、殺生物剤、ＵＶ安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、ラジカルスカベンジャー、酸スカベンジャー、帯電防止充填剤、および導電性充填剤から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の濃縮物。
8. 添加剤パッケージが、炭酸カルシウム、粘土、シリカ、タルカムパウダー、籾殻灰、および灰から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の濃縮物。
9. 熱可塑性または熱硬化性樹脂配合物で使用するための固体の生分解性濃縮物担体システムであって、濃縮物は、
   濃縮物担体システムの２０重量％未満を含むアクリレートコポリマー；
   ポリヒドロキシアルコネート、ポリグリコリド、ポリラクチド、ポリ（ブチレンスクシネート）、および任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有する前述のいずれかから選択される１つまたは複数の脂肪族直鎖ポリエステル要素、ここで前記脂肪族直鎖ポリエステル要素は、濃縮物担体システムの５５重量％未満を累計で含む；
   濃縮物の残りを含む添加剤パッケージであって、可塑剤、着色剤、特性向上剤、および非特性充填剤から選択される少なくとも１つを含む前記添加剤パッケージ；を含み、そして
   ここで濃縮物担体システムは周囲温度で固体形態を保持し、そして添加剤パッケージは、９０℃以下から少なくとも２００℃までの範囲の処理温度で、低融点樹脂システムおよびエンジニアリングされた樹脂システムにおいて実行可能であり続ける、
   濃縮物担体システム。
10. 脂肪族直鎖ポリエステル要素が、濃縮物担体システムの１７．０から４５．０重量％の間である、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
11. 脂肪族直鎖ポリエステル要素が、ポリラクチド、ポリブチレンスクシネート、およびそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有する前述のいずれかまたは両方から選択されるものである、請求項１０に記載の濃縮物担体システム。
12. アクリレートコポリマーが、濃縮物担体システムの５．０重量％未満で提供されるエチル－メチルアクリレートである、請求項１１に記載の濃縮物担体システム。
13. アクリレートコポリマーが、濃縮物担体システムの５．０重量％未満で提供されるエチル－メチルアクリレートである、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
14. 脂肪族直鎖ポリエステル要素が、累計で濃縮物担体システムの３０重量％未満である、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
15. 脂肪族直鎖ポリエステル要素が、任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有するポリヒドロキシアルコネートである、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
16. 脂肪族直鎖ポリエステル要素が、任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有するポリグリコリドである、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
17. 脂肪族直鎖ポリエステル要素が、任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有するポリラクチドである、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
18. 脂肪族直鎖ポリエステル要素が、任意選択でそれにペンダントする１つまたは複数の官能基を有するポリ（ブチレンスクシネート）である、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
19. 脂肪族直鎖ポリエステル要素がすべて１６０℃以下の融点を有する、請求項９に記載の濃縮物担体システム。
    
    
    

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