JP2023542319A - 天然粉砕炭酸カルシウム(gcc)を含む湿気硬化性一成分型ポリマー組成物 - Google Patents

天然粉砕炭酸カルシウム(gcc)を含む湿気硬化性一成分型ポリマー組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、ポリマー材料と天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)とを含有する湿気硬化性一成分型ポリマー組成物、この湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を硬化させることによって得られる硬化した生成物、このような湿気硬化性一成分型ポリマー組成物の製造方法、並びにこのような硬化した生成物の製造方法、及びこのような湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を製造するための処理時間を低減し、かつ/又はこのような硬化した生成物の破断点伸びを増加させるための天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の使用に関する。

Description

本発明は、ポリマー材料と天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)とを含有する湿気硬化性一成分型ポリマー組成物、この湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を硬化させることによって得られる硬化した生成物、このような湿気硬化性一成分型ポリマー組成物の製造方法、並びにこのような硬化した生成物の製造方法、及びこのような湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を製造するための処理時間を低減し、かつ/又はこのような硬化した生成物の破断点伸びを増加させるための天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の使用に関する。
粉砕炭酸カルシウム(GCC)及び沈降炭酸カルシウムなどの炭酸カルシウムは、レオロジー調整剤、コスト低減充填材、引張強度向上剤、強化剤、乳白剤及び/又は増白剤として接着剤及びシーラント組成物に広く使用されている。例えば、米国特許出願公開第2007/0167531 A1号公報は、二成分型ポリウレタンシステムで使用するための、約0.5μm又はそれ未満のd50を有し、かつ湿気の取り込みが約0.2重量%未満の粒子形態の天然のアルカリ土類金属炭酸塩に言及している。米国特許第6,645,339 B1号明細書は、下記の工程を含む、マグネシウム系基材への接着性の増強を提供するための方法に言及している:(a)(i)少なくとも1つの重合性シリコーン成分、(ii)少なくとも1つのアミノ含有シラン接着促進剤、及び(iii)少なくとも1つの充填材を含む組成物を提供すること;(b)少なくとも1つがマグネシウムをベースとする2つの基材の間にこの組成物を配置すること;及び(c)この組成物を硬化させて、その接着性の増強を達成すること。米国特許第7,186,763 B2号明細書は、10~100m/gのBET比表面積を有する炭酸カルシウムを、不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)で表面処理することで生じる表面処理炭酸カルシウムを含有するペースト樹脂組成物であって、この表面処理炭酸カルシウムが、水銀ポロシメトリーに由来する細孔径分布曲線において0.03μm以下のモード細孔径ピーク及び0.05~0.5cm/gのモード細孔容積を示し、かつこの不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)の(A)/(B)ブレンド比が0.5~1.9であることを特徴とするペースト樹脂組成物に言及している。実施例によれば、この表面処理炭酸カルシウムは、0.35~0.58%の範囲の水分含有量を有している。したがって、この表面処理炭酸カルシウムは、比較的高い水分含量を有し、そのため、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物に適しているとは考えられない。米国特許第8,513,328(B2)号明細書は、特に、約20重量%までの処理されたヒュームドシリカ強化充填材;及び少なくとも1つの約60重量%までのステアリン酸で処理された粉砕炭酸カルシウム増量充填材;並びに沈降炭酸カルシウム充填材を含む一成分型室温加硫(RTV)シリコーンをベースとする空気及び水に対するバリア接着剤組成物を含む壁アセンブリに言及している。しかしながら、沈降炭酸カルシウム(PCC)の使用は、PCCが、湿気硬化性ポリマー組成物には不適当である比較的高い水分含有量を有するという欠点を有し、それによって、PCCとポリマーとの接触の前にPCCの複雑で高い費用がかかる乾燥を適用しなければならないようになっている。さらに、PCCの水分感受性は、このような組成物の低い貯蔵安定性をもたらす。
米国特許第9,732,261 B2号明細書は、BET法に従って測定して、厳密に3m/g未満の比表面積を有し、かつパラフィン、脂肪酸、脂肪酸塩、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物で表面処理されている少なくとも1つの粉砕天然炭酸カルシウムBを組成物の総量に対して35重量%を超える量で特に含み、重縮合反応を介して、水の存在下でエラストマーを与えるように架橋され得るポリオルガノシロキサン組成物Xに言及している。実施例によれば、粉砕天然炭酸カルシウムとして、d50がそれぞれ6.5μm及び2μmであるBLR(登録商標)3及びOmyabond(登録商標)520FLをこの組成物に使用することができる。
接着剤及びシーラントを調製するのに適した組成物は、典型的には、一成分型(1K)及び二成分型(2K)に分類され、これらは、当技術分野で周知であり、金属、プラスチック、複合材料、木材又はそれらの異なる材料を互いに結合又はシールするのに広く使用されている。これらは、しばしば、物品の初期の構築、並びに物品の修理のために産業において使用されている。
湿気硬化性1K接着剤及びシーラント組成物などの湿気硬化性1K組成物は、硬化プロセスを開始するための特定の条件、すなわち、湿度を必要とし、この条件が満たされるまでは、組成物は結合又はシールしない。したがって、これらの組成物の包装、処理及び分配を注意深く選択して、組成物がその目的地に到達する前に硬化し始めないことを確実にしなければならない。1K接着剤及びシーラント組成物などの1K組成物の主な利点は、混合に潜在的な誤差がなく、下塗りなしにほとんどの表面に接着するので、使用が容易であることである。さらに、1K接着剤及びシーラント組成物などの1K組成物は、約15%のPVC粉末を添加し、かつ混合物を約70℃の温度に、例えば20分間加熱することによって、この混合物が正確な可塑剤膨潤度に達することを可能にすることにより、垂れ下がり抵抗性(sag resistance)を有するようにすることができる。しかしながら、制御された膨潤レベルを達成し、したがって、このような組成物の必要とされるレオロジー特性を達成するために、プロセス温度を、正確に、すなわち、1℃の範囲内で維持しなければならず、このことは、典型的には800~1600kgの投入量を有する産業上のミキサー中で、均質性を伴いながら制御することも及び達成することも、どちらも困難である。
これに反して、2K接着剤及びシーラント組成物などの2K組成物は、樹脂成分及び架橋剤成分からなり、この2つの成分を一緒に混合すると硬化する組成物である。それらは、2つの成分が互いに分離している限り、貯蔵中に安定なままである。しかしながら、2K組成物は、二成分型の生成物が、組成物から所望の特性を得るために設定された比で分配されるように設計されているので、混合に潜在的な誤差があるという高いリスクを有する。2つの成分間の反応は、通常、それらが混合されると直ちに始まり、粘度は、それらがもはや使用可能でなくなるまで増加する。これはオープンタイム又はポットライフとして知られている。一旦硬化すると、2K接着剤及びシーラント組成物などの2K組成物は、適した温度で強靭かつ硬質であり、かつ耐薬品性を有する。2K組成物の主な利点は、樹脂成分と架橋剤成分とが分離されているため、組成の制限がより少なく、したがって2K組成物の組成を変更するための可能性がより高いので、速硬化性の2K組成物を調製することがより容易であることである。
上記の観点から、優れた処理特性、貯蔵安定性、並びに機械的特性及びレオロジー特性を有する、湿気硬化性1K接着剤及びシーラント組成物などの湿気硬化性1K組成物が継続して必要とされている。
したがって、本発明の目的は、優れた機械的特性、特に、優れた破断点伸びを有する湿気硬化性1K組成物を提供することである。さらに、優れた処理特性、特に優れた処理時間を有する湿気硬化性1K組成物を提供することが望ましい。加えて、貯蔵安定性、スキン時間、レオロジー特性、例えば垂れ下がり抵抗性に優れた湿気硬化性1K組成物を提供することが望ましい。さらに、熱安定性及び接着特性に優れた湿気硬化性1K組成物を提供することが望ましい。
上記及び他の目的は、独立請求項に定義されている主題によって解決される。本発明の有利な実施形態は、対応する従属請求項に定義されている。
本発明の一態様によれば、ポリマー材料と天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)とを含む湿気硬化性一成分型ポリマー組成物が提供され、この天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が下記を有する:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
本発明者らは、驚くべきことに、湿気硬化性1K接着剤及びシーラント組成物などの湿気硬化性1K組成物中のレオロジー調整剤としてのPVC粉末を、低い水分含量及びマイクロメートル以下の粒径を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)に交換することができ、これにより、優れたレオロジー特性、特に優れた垂れ下がり抵抗性がもたらされることを見出した。さらに、本発明の湿気硬化性1K接着剤及びシーラント組成物などの湿気硬化性1K組成物は、1時間未満で調製することができ、したがって、処理時間の点で優れた処理特性を提供する。比較すると、PVCを含む1K組成物は、4~12時間を超える時間で調製され得る。さらに、特に地域の「ピークビルディング」シーズンの建築用シーラントにミキサーを激しく使用する場合、このことは、資本支出なしに製造能力を3倍増大させることに置き換えることができる。これに加えて、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、室温で容易に分散することができ、かつ追加の乾燥工程を必要とせず、それによって、湿気硬化性1K接着剤及びシーラント組成物などの本発明の湿気硬化性1K組成物は、優れた貯蔵安定性を有するようになっている。さらに、1K接着剤及びシーラント組成物などの本発明の湿気硬化性1K組成物は、優れた機械的特性、特に優れた破断点伸びを有する。加えて、1K接着剤及びシーラント組成物などの本発明の湿気硬化性1K組成物は、垂れ下がり抵抗性、スキン時間等のレオロジー特性に優れ、かつ熱安定性、接着特性に優れている。
一実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、大理石、石灰石、ドロマイト、白亜、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
別の実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、下記を有する:
(i)≦0.6μm、好ましくは≦0.4μm、より好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50、及び/又は
(ii)0.3~3.0μm、より好ましくは0.5~2.0μm、最も好ましくは0.5~1.5μmの沈降法により測定したトップカット(d98)、及び/又は
(iii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した10~40m/g、好ましくは10~32m/g、より好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び/又は
(iv)この天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%の、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量。
さらに別の実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、下記からなる群から選択される少なくとも1つの表面処理剤で処理されている:
(I)1つ又は複数のリン酸モノエステル及び/又はそれらの塩、及び/又は1つ又は複数のリン酸ジエステル及び/又はそれらの塩のリン酸エステルのブレンド、及び/又は
(II)少なくとも1つの飽和若しくは不飽和脂肪族直鎖若しくは分岐カルボン酸及び/又はそれらの塩、好ましくはC4~C24の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、より好ましくはC12~C20の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、最も好ましくはC16~C18の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、及び/又は
(III)置換基中に少なくともC2~C30の総炭素原子数を有する直鎖基、分岐基、脂肪族基、及び環式基から選択される基でモノ置換された無水コハク酸からなる少なくとも1つのモノ置換無水コハク酸及び/又はそれらの塩、及び/又は
(IV)少なくとも1つのポリジアルキルシロキサン、及び
(V)(I)~(IV)に記載の1つ又は複数の物質の混合物。
一実施形態によれば、ポリマー材料は湿気硬化性ポリマー材料であり、好ましくは、このポリマー材料は、ポリウレタン、シリル変性ポリウレタン、ポリ尿素、シリル変性ポリ尿素、シリコーン、末端シラン基を有するポリエーテルポリマー、末端シラン基を有するポリスルフィドポリマー、ポリ(メタ)アクリレート、及びそれらの混合物を含む群から選択される。
別の実施形態によれば、ポリマー組成物は、ポリマー組成物の総重量に対して、20~65重量%、好ましくは30~60重量%、より好ましくは35~55重量%、最も好ましくは35~50重量%の範囲の量の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を含む。
さらに別の実施形態によれば、ポリマー組成物は、添加剤として架橋剤及び可塑剤をさらに含み、かつ任意に、さらなる添加剤、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えばカーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンなどのさらなる添加剤をさらに含む。
一実施形態によると、少なくとも1つの表面処理剤は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総重量に対して、0.5~4.5重量%の範囲の量で天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)に存在する。
別の実施形態によれば、ポリマー組成物はシーラント又は接着剤組成物である。
本発明のさらなる態様によれば、本明細書で定義される湿気硬化性一成分型ポリマーを硬化させることによって得られる硬化生成物、好ましくはシーラント又は接着剤が提供され、ここで、この硬化した生成物は、ISO 37:2011に従って測定して、600%を超え、好ましくは700%を超え、より好ましくは750%を超える破断点伸びを有する。
本発明のなおさらなる態様によれば、本明細書で定義される湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を製造するための方法であって、以下の工程を含む方法が提供される:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)、及び任意に工程(d)の成分を、任意の順序で接触させること。
一実施形態によれば、接触工程(e)において、最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料及び工程(c)の架橋剤と接触させる。
別の実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、架橋剤と接触させる。
さらに別の実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)の任意のさらなる添加剤と接触させる。
本発明のなおさらなる態様によれば、本明細書で定義される硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を製造するための方法であって、以下の工程を含む方法が提供される:
(i)本明細書で定義される湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を提供すること、及び
(ii)工程(i)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること。
本発明のなおさらなる態様によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の使用が提供され、この天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が下記を有し:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
この使用は、(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び(iii)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の非存在下で調製した湿気硬化性一成分型ポリマー組成物及び硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤のそれぞれと比較して、
湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を調製するための処理時間を減少させ、かつ/又は硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤の破断点伸びを増加させるための使用である。
本発明の目的のために、以下の用語は以下の意味を有することを理解されたい:
本明細書中で使用される場合、用語「ポリマー材料」は、例えば、水分又は熱によって開始される硬化反応によって硬化した生成物に変換される反応性基を含む重合性材料又はポリマー前駆体をいう。
「湿気硬化性一成分型(又は1K)」ポリマー組成物は、ポリマー材料と、硬化プロセスを開始するために湿度、例えば環境湿度を必要とする架橋剤とを含むポリマー組成物である。
本発明の目的のために、「重合性材料」は、架橋剤との反応時に硬化した生成物を形成する反応性部位を含むポリマーである。
本発明の意味における「表面処理(表面処理した)」という用語は、表面処理剤と接触させた材料であって、この材料の表面の少なくとも一部にコーティング層が得られるようになっている材料を指す。
本明細書では、粒子状物質の「粒径」は、その重量基準の分布である粒径dによって記載される。ここで、d値は、粒子のx重量%がd未満の直径を有することに関する直径を表す。これは、例えば、d20値が、全粒子の20重量%がその粒径より小さい粒径であることを意味する。したがって、d50値は重量メジアン粒径であり、すなわち、全粒子の50重量%がこの粒径よりも小さい。本発明の目的のために、特に断りのない限り、粒径は、重量メジアン粒径d50(wt)として規定される。粒径は、Micromeritics Instrument CorporationのSedigraph(登録商標) 5120装置を使用して決定した。この方法及び装置は当業者に知られており、フィラー及び顔料の粒径を決定するために一般に使用されている。測定は0.1重量%Naの水溶液中で行った。
本明細書全体を通じて使用する物質の「比表面積」(m/gで表される)は、吸着ガスとしての窒素を用い、ブルナウアー・エメット・テラー(BET)法によって、Micromeritics社製のASAP 2460装置を使用して決定することができる。この方法は当業者に周知であり、ISO 9277:2010に定義されている。試料は、測定の前に、真空下で30分間、100℃で調整される。この材料の総表面積(m)は、この材料の比表面積(m/g)と質量(g)との乗算によって得ることができる。
特に明記しない限り、「残留水分含量」という用語は、材料から水の少なくとも一部を除去するプロセスによって、105℃で得られる「乾燥させた」材料が、一定の重量に達するようになっていることを指す。一般に、「乾燥させた」又は「乾燥」材料は、特に明記しない限り、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して0.2重量%又はこれ未満の残留水分含量を有する。
これに対して、「吸湿感受性」は、湿潤環境に置かれたときに、材料がいくらかの水分を吸着する能力を指す。このために、材料を湿度10%で調製し、重量を測定し、次いで、条件を相対湿度85%に変更し、次いで、材料の重量を再び測定する。重量の差が、吸湿感受性に対応する。
単数名詞に言及するときに、不定冠詞又は定冠詞、例えば、「a」、「an」又は「the」を使用する場合、これには、特に明記されていない限り、その名詞の複数形を含む。
本明細書及び特許請求の範囲において用語「含む(comprising)」を使用する場合、これは他の要素を排除しない。本発明の目的のため、用語「からなる(consisting of)は、用語「含む(comprising)」の好ましい実施形態であると見なされる。以下において、ある群が少なくとも特定の数の実施形態を含むように定義されている場合、これは、好ましくはこれらの実施形態のみからなる群も開示しているということが理解されるべきである。
「得られる、得ることのできる(obtainable)」又は「定義される、定義可能な(definable)」及び「得られた(obtained)」又は「定義された(defined)」などの用語は、互換的に使用される。例えば、このことは、文脈上明白に他の指示がなされているのでないかぎり、「得られた」なる用語は、例えばある実施形態が、例えば「得られた」なる用語の後に続く工程の順番によって得られなければならないということを示すことを意味するものではないが、このような限定された理解は、好ましい実施形態として、「得られた」又は「定義された」なる用語の中に常に含まれる、ということを意味する。
用語「含む(including)」又は「有する(having)」が使用される場合、これらの用語は、上記で定義される「含む(comprising)」と等価であることを意味する。
本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、ポリマー材料と天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)とを含み、この天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が下記を有する:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)この天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
以下で、本発明の生成物の好ましい実施形態をより詳細に説明する。これらの実施形態及び詳細は、本明細書に記載するそれらの製造及びそれらの使用のための本発明の方法にも適用されることを理解されたい。
湿気硬化型一成分型ポリマー組成物
本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を含む。
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、任意の適切な乾燥形態で、例えば、粉末として、及び/又はプレス若しくは顆粒形態で提供することができる。しかしながら、ポリマー組成物及び硬化した生成物における天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の均一な分布を提供するために、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は粉末として提供することが好ましい。
本発明の意味における「天然粉砕炭酸カルシウム」(「粉砕炭酸カルシウム」とも呼ばれる)(GCC)は、大理石、石灰石、ドロマイト、白亜、及び/又はそれらの混合物などの天然源から得られ、例えばサイクロン又は分級器による粉砕、スクリーニング及び/又は分画などの湿式及び/又は乾式処理によって処理された炭酸カルシウムである。
一実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、大理石、石灰石、ドロマイト、白亜、及びそれらの混合物からなる群から選択される。天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、炭酸マグネシウム、アルミノケイ酸塩などの天然源に典型的に存在するさらなる成分を含んでいてもよい。
本発明の意味における「ドロマイト」は、CaMg(CO(「CaCO・MgCO」)の化学組成を有する炭酸カルシウム含有鉱物、すなわち炭酸カルシウム-マグネシウム-鉱物である。ドロマイト鉱物は、ドロマイトの総重量を基準として、少なくとも30.0質量%のMgCOを含有することができ、好ましくは35.0質量%を超え、より好ましくは40.0質量%を超えるMgCOを含有していてもよい。
一般に、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の粉砕は、乾式又は湿式粉砕工程であってよく、例えば、粉砕が二次的物体との衝撃の結果として主に得られるような条件下で、任意の従来からの粉砕装置で行うことができ、すなわち、ボールミル、ロッドミル、振動ミル、ロール粉砕機、遠心衝撃ミル、垂直ビーズミル、摩砕ミル、ピンミル、ハンマーミル、粉砕機、シュレッダー、デクランパー、ナイフカッター、又は当業者に既知の他のこのような装置のうちの1つ又は複数で行うことができる。天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が湿式粉砕天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を含む場合、粉砕工程は、自生粉砕が起こるような条件下で、及び/又は水平ボールミル粉砕によって、及び/又は当業者に公知の他のそのような方法によって実施することができる。このようにして得られた湿式処理された天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、周知の方法によって、例えば、乾燥前に凝集、ろ過又は強制蒸発によって、洗浄しかつ脱水することができる。(必要に応じて)その後の乾燥工程は、噴霧乾燥などの一段階の工程で行ってもよく、又は少なくとも二段階の工程で行ってもよい。また、このような鉱物材料は、選鉱工程(例えば、浮遊選鉱、ブリーチング、又は磁気選鉱工程など)を経て、不純物を除去することも一般的である。
これに対して、「沈降炭酸カルシウム」(PCC)は、水性、半乾燥、又は湿潤環境での二酸化炭素と水酸化カルシウムとの反応に続く沈殿によって、又はカルシウムイオンと炭酸イオンとの、例えばCaClとNaCOとの溶液からの沈殿によって一般的に得られる合成物質を指す。PCCを製造するさらなる可能な方法は、石灰ソーダ法、又はPCCがアンモニア製造の副産物となるソルベー法である。沈降炭酸カルシウムは、カルサイト、アラゴナイト及びバテライトの3つの一次結晶形で存在し、かつこれらの結晶形の各々について多くの異なる多形(晶癖)がある。カルサイトは、偏三角面体(S-PCC)、菱面体晶(R-PCC)、六方晶系角柱、卓面体、コロイド状(C-PCC)、立方晶、及び角柱体(P-PCC)などの典型的晶癖を伴う三方晶系構造を有する。アラゴナイトは、双晶の六方晶系角柱状の典型的な晶癖を伴う斜方晶系構造のみならず、薄く細長い角柱、曲面羽根付き、急勾配錐体、チゼル状結晶、分岐樹木形態、及びサンゴ又は蠕虫様形態の様々取り合わせを伴う構造を有する。バテライトは六方晶系に属する。得られたPCCスラリーは機械的に脱水しかつ乾燥することができる。PCCは、例えば、欧州特許出願公開第2447213 A1号公報、欧州特許出願公開第2524898 A1号公報、欧州特許出願公開第2371766 A1号公報、欧州特許出願公開第1712597 A1号公報、欧州特許出願公開第1712523 A1号公報、又は国際公開第2013/142473 A1号に記載されている。
これを考慮すると、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は沈降炭酸カルシウム(PCC)と容易に区別することができる。特に、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、沈降炭酸カルシウム(PCC)と比較して、それ自体は低い水分含有量を有し、したがって、本発明の湿気硬化性1K組成物に組み込む前に、エネルギー集約的でありかつ複雑な乾燥工程を必要としない。さらに、本発明による湿気硬化性1K組成物に天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を組み込むことは、高い破断点伸びを提供し、この高い破断点伸びは、同じ組成物に沈降炭酸カルシウム(PCC)を使用するときには得られない。
好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は大理石、石灰石、又は白亜である。より好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は大理石又は石灰石である。最も好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は大理石である。
この点に関して、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、対応する硬化した生成物について破断点伸びなどの優れた機械的特性を提供し、かつ未硬化の生成物、すなわち湿気硬化性一成分型ポリマー組成物の垂れ下がり抵抗性、並びに熱安定性、スキン時間、及び接着特性などの優れた貯蔵安定性及び優れたレオロジー特性を提供するために、特定の特性を満たすことが必要である。
1つの必要条件は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が、特に小さい重量メジアン粒径d50を有することである。
特に、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50を有さなければならないことが見出された。例えば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、≦0.6μm、好ましくは≦0.4μm、より好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50を有する。
さらに、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、高い比表面積を有さなければならない。
特に、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)を有しなければならないことが見出された。例えば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定して、10~40m/g、好ましくは10~32m/g、より好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)を有する。
さらに、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、非常に低い残留水分含量を有さなければならない。このような低い含水率は、優れた貯蔵安定性を提供するために特に適している。
特に、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量を有さなければならないことが見出された。好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.15重量%、最も好ましくは≦0.1重量%の残留水分含量を有する。例えば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、0.03から≦0.2重量%、好ましくは0.05から≦0.15重量%、最も好ましくは0.05から≦0.1重量%の範囲の残留水分含量を有する。
したがって、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、下記を有さなければならない:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
例えば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、下記を有する大理石である:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
一実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、下記を有する:
(i)≦0.8μm、好ましくは≦0.6μm、より好ましくは≦0.4μm、さらにより好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
別の実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、下記を有する:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した、少なくとも10m/g、好ましくは10~40m/g、より好ましくは10~32m/g、さらにより好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
別の実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、下記を有する:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.2重量%、例えば0.03から≦0.2重量%、好ましくは≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量。
好ましい実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、下記を有する:
(i)≦0.8μm、好ましくは≦0.6μm、より好ましくは≦0.4μm、さらにより好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した、少なくとも10m/g、好ましくは10~40m/g、より好ましくは10~32m/g、さらにより好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.2重量%、例えば0.03から≦0.2重量%、好ましくは≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量。
例えば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、下記を有する:
(i)0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して0.05から≦0.1重量%の残留水分含量。
さらに、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、沈降法により測定したトップカット(d98)が0.3~3.0μm、より好ましくは0.5~2.0μm、最も好ましくは0.5~1.5μmであってもよい。
したがって、一実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、下記を有する:
(i)≦0.8μm、より好ましくは≦0.4μm、さらにより好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した、少なくとも10m/g、好ましくは10~40m/g、より好ましくは10~32m/g、さらにより好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.2重量%、例えば0.03から≦0.2重量%、好ましくは≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量、及び
(iv)0.3~3.0μm、より好ましくは0.5~2.0μm、最も好ましくは0.5~1.5μmの沈降法により測定したトップカット(d98)。
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、好ましくは大理石が、少なくとも1つの表面処理剤で処理されていることが好ましく、したがって、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、好ましくは、表面処理された天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)である。
本発明の意味における「表面処理剤」は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の表面と反応し、かつ/又は付加物を形成することができ、それによって天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の表面の少なくとも一部に表面処理層を形成することができる任意の物質である。本発明は、特定の表面処理剤に限定されないことを理解されたい。当業者は、表面処理剤として使用するための適切な物質をどのように選択するかを知っている。
本発明の意味における「少なくとも1つの」表面処理剤という用語は、表面処理剤が1つ又は複数の表面処理剤を含み、好ましくは1つ又は複数の表面処理剤からなることを意味する。
本発明の一実施形態では、少なくとも1つの表面処理剤は、1つの表面処理剤を含み、好ましくは1つの表面処理剤からなる。あるいは、少なくとも1つの表面処理剤は、2つ又はそれを超える表面処理剤を含み、好ましくはそれらからなる。例えば、少なくとも1つの表面処理剤は、1つの表面処理剤を含み、好ましくは1つの表面処理剤からなる。
一実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、少なくとも1つ表面処理剤で、好ましくは1つの表面処理剤で処理され、この表面処理剤は、下記からなる群から選択される:
(I)1つ又は複数のリン酸モノエステル及び/又はそれらの塩、及び/又は1つ又は複数のリン酸ジエステル及び/又はそれらの塩のリン酸エステルのブレンド、及び/又は
(II)少なくとも1つの飽和若しくは不飽和脂肪族直鎖若しくは分岐カルボン酸及び/又はそれらの塩、好ましくはC4~C24の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、より好ましくはC12~C20の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、最も好ましくはC16~C18の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、及び/又は
(III)置換基中に少なくともC2~C30の総炭素原子数を有する直鎖基、分岐基、脂肪族基、及び環式基から選択される基でモノ置換された無水コハク酸からなる少なくとも1つのモノ置換無水コハク酸及び/又はそれらの塩、及び/又は
(IV)少なくとも1つのポリジアルキルシロキサン、及び/又は
(V)(I)~(IV)に記載の1つ又は複数の物質の混合物。
本発明の一実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、少なくとも1つ表面処理剤で処理されており、この表面処理剤は、1つ又は複数のリン酸モノエステル及び/又はそれらの塩、及び/又は1つ又は複数のリン酸ジエステル及び/又はそれらの塩のリン酸エステルのブレンドである。
本発明の一実施形態では、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、アルコール置換基中にC6~C30の総炭素原子数を有する飽和の、分岐又は直鎖の、脂肪族又は芳香族のアルコールから選択される1つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。例えば、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、アルコール置換基中にC8~C22、より好ましくはC8~C20、及び最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する、飽和の、分岐又は直鎖の、脂肪族又は芳香族のアルコールから選択される1つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。
リン酸のアルキルエステルは、特に、界面活性剤、潤滑剤及び帯電防止剤として、産業界においてよく知られている(Die Tenside; Kosswig und Stache,Carl Hanser Verlag Munchen,1993)。
様々な方法によるリン酸のアルキルエステルの合成及びリン酸のアルキルエステルを用いた鉱物の表面処理は、例えば、以下の文献から当業者に周知である:Pesticide Formulations and Application Systems:17th Volume;Collins HM、Holl FR、Hopkinson M、STP1268;Published:1996;米国特許第3,897,519 A号明細書、米国特許第4,921,990 A号明細書、米国特許第4,350,645 A号明細書、米国特許第6,710,199 B2号明細書、米国特許第4,126,650 A号明細書、米国特許第5,554,781 A号明細書、欧州特許第1 092 000 B1号明細書及び国際公開第2008/023076 A1号。
本発明の一実施形態では、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、アルコール置換基中にCからC30までの総炭素原子数を有する飽和の、直鎖又は分岐の脂肪族アルコールから選択される1つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。例えば、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、アルコール置換基中にC8~C22、より好ましくはC8~C20、及び最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する飽和の、直鎖又は分岐の脂肪族アルコールから選択される1つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。
本発明の一実施形態において、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、アルコール置換基中にC6~C30、好ましくはC8~C22、より好ましくはC8~C20、最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する飽和の直鎖脂肪族アルコールから選択される1つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。あるいは、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、アルコール置換基中にC6~C30、好ましくはC8~C22、より好ましくはC8~C20、及び最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する飽和の分岐脂肪族アルコールから選択される1つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。
本発明の一実施形態において、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、ヘキシルリン酸モノエステル、ヘプチルリン酸モノエステル、オクチルリン酸モノエステル、2-エチルヘキシルリン酸モノエステル、ノニルリン酸モノエステル、デシルリン酸モノエステル、ウンデシルリン酸モノエステル、ドデシルリン酸モノエステル、テトラデシルリン酸モノエステル、ヘキサデシルリン酸モノエステル、ヘプチルノニルリン酸モノエステル、オクタデシルリン酸モノエステル、2-オクチル-1-デシルリン酸モノエステル、2-オクチル-1-ドデシルリン酸モノエステル及びそれらの混合物を含む群から選択される。
例えば、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、2-エチルヘキシルリン酸モノエステル、ヘキサデシルリン酸モノエステル、ヘプチルノニルリン酸モノエステル、オクタデシルリン酸モノエステル、2-オクチル-1-デシルリン酸モノエステル、2-オクチル-1-ドデシルリン酸モノエステル及びそれらの混合物を含む群から選択される。本発明の一実施形態では、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、2-オクチル-1-ドデシルリン酸モノエステルである。
「1つ又は複数の」リン酸ジエステルという表現は、1つ又は複数の種類のリン酸ジエステルが、表面処理材料生成物の処理層中に及び/又はリン酸エステルブレンド中に存在し得ることを意味することが理解される。
したがって、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、1種類のリン酸ジエステルであってもよいことに留意されたい。あるいは、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、2つ又はそれを超える種類のリン酸ジエステルの混合物であってもよい。例えば、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、例えば2種類のリン酸ジエステルのような、2種類又は3種類のリン酸ジエステルの混合物であってもよい。
本発明の一実施形態では、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、アルコール置換基中にC6~C30の総炭素原子数を有する、飽和の、分岐又は直鎖の、脂肪族又は芳香族のアルコールから選択される2つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。例えば、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、アルコール置換基中にC8~C22、より好ましくはC8~C20、及び最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する、飽和の、分岐又は直鎖の、脂肪族又は芳香族のアルコールから選択される2つの脂肪アルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。
リン酸をエステル化するために使用される2つのアルコールは、アルコール置換基中にC6~C30の総炭素原子数を有する、同一又は異なる、飽和の、分岐又は直鎖の、脂肪族又は芳香族のアルコールから独立して選択することができることが理解される。換言すれば、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、同じアルコールから誘導される2つの置換基を含んでいてもよく、又はこのリン酸ジエステル分子は、異なるアルコールから誘導される2つの置換基を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態において、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、アルコール置換基中にC6~C30の総炭素原子数を有する、同一又は異なる、飽和の、直鎖又は分岐の脂肪族アルコールから選択される2つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。例えば、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、アルコール置換基中にC8~C22、より好ましくはC8~C20、最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する、同一又は異なる、飽和の、直鎖又は分岐の脂肪族アルコールから選択される2つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。
本発明の一実施形態において、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、アルコール置換基中にC6~C30、好ましくはC8~C22、より好ましくはC8~C20、最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する、同一又は異なる、飽和の直鎖脂肪族アルコールから選択される2つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。あるいは、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、アルコール置換基中にC6~C30、好ましくはC8~C22、より好ましくはC8~C20、最も好ましくはC8~C18の総炭素原子数を有する、同一又は異なる、飽和の分岐脂肪族アルコールから選択される2つのアルコールでエステル化されたo-リン酸分子からなる。
本発明の一実施形態において、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、ヘキシルリン酸ジエステル、ヘプチルリン酸ジエステル、オクチルリン酸ジエステル、2-エチルヘキシルリン酸ジエステル、ノニルリン酸ジエステル、デシルリン酸ジエステル、ウンデシルリン酸ジエステル、ドデシルリン酸ジエステル、テトラデシルリン酸ジエステル、ヘキサデシルリン酸ジエステル、ヘプチルノニルリン酸ジエステル、オクタデシルリン酸ジエステル、2-オクチル-1-デシルリン酸ジエステル、2-オクチル-1-ドデシルリン酸ジエステル及びそれらの混合物を含む群から選択される。
例えば、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、2-エチルヘキシルリン酸ジエステル、ヘキサデシルリン酸ジエステル、ヘプチルノニルリン酸ジエステル、オクタデシルリン酸ジエステル、2-オクチル-1-デシルリン酸ジエステル、2-オクチル-1-ドデシルリン酸ジエステル及びそれらの混合物を含む群から選択される。本発明の一実施形態において、1つ又は複数のリン酸ジエステルは、2-オクチル-1-ドデシルリン酸ジエステルである。
本発明の一実施形態において、1つ又は複数のリン酸モノエステルは、2-エチルヘキシルリン酸モノエステル、ヘキサデシルリン酸モノエステル、ヘプチルノニルリン酸モノエステル、オクタデシルリン酸モノエステル、2-オクチル-1-デシルリン酸モノエステル、2-オクチル-1-ドデシルリン酸モノエステル及びそれらの混合物を含む群から選択され、かつ1つ又は複数のリン酸ジエステルは、2-エチルヘキシルリン酸ジエステル、ヘキサデシルリン酸ジエステル、ヘプチルノニルリン酸ジエステル、オクタデシルリン酸ジエステル、2-オクチル-1-デシルリン酸ジエステル、2-オクチル-1-ドデシルリン酸ジエステル及びそれらの混合物を含む群から選択される。
本発明の別の実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、少なくとも1つの表面処理剤で処理されており、この表面処理剤は、少なくとも1つの飽和若しくは不飽和の、脂肪族直鎖又は分岐のカルボン酸及び/又はそれらの塩であり、好ましくはC4~C24の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、より好ましくはC12~C20の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、最も好ましくはC16~C18の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩である。
本発明の意味におけるカルボン酸は、1つ又は複数の直鎖の、分岐鎖の、飽和の、又は不飽和の、及び/又は脂環式のカルボン酸から選択することができる。好ましくは、脂肪族カルボン酸はモノカルボン酸であり、すなわち、脂肪族カルボン酸は、ただ1つのカルボキシル基が存在することを特徴とする。このカルボキシル基は、炭素骨格の末端に配置される。
本発明の一実施形態では、脂肪族直鎖又は分岐カルボン酸及び/又はその塩は、飽和非分岐カルボン酸から選択され、好ましくは、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸、ヘンイコシル酸、ベヘン酸、トリコシル酸、リグノセリン酸、それらの塩、それらの無水物及びこれらの混合物からなるカルボン酸の群から選択される。
本発明の別の実施形態では、脂肪族直鎖又は分岐カルボン酸及び/又はその塩は、オクタン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸及びそれらの混合物からなる群から選択される。好ましくは、脂肪族カルボン酸は、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、それらの塩、それらの無水物、及びこれらの混合物からなる群から選択される。
好ましくは、脂肪族カルボン酸及び/又はその塩若しくは無水物は、ステアリン酸及び/又はステアリン酸塩又は無水ステアリン酸である。
あるいは、不飽和脂肪族直鎖又は分岐鎖のカルボン酸は、好ましくは、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、リノール酸、α-リノレン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、不飽和脂肪酸である表面処理剤は、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、リノール酸、α-リノレン酸及びそれらの混合物からなる群から選択される。最も好ましくは、不飽和脂肪酸である表面処理剤は、オレイン酸及び/又はリノール酸であり、好ましくはオレイン酸又はリノール酸であり、最も好ましくはリノール酸である。
さらに、又は代わりに、表面処理剤は、不飽和脂肪族直鎖又は分岐鎖のカルボン酸の塩である。
用語「不飽和脂肪族直鎖又は分岐鎖のカルボン酸の塩」は、活性酸基が部分的に又は完全に中和されている不飽和脂肪酸を指す。用語「部分的に中和された」不飽和脂肪族直鎖又は分岐鎖のカルボン酸は、40~95モル%好ましくは50~95モル%、より好ましくは60~95モル%、最も好ましくは70~95モル%の範囲の活性酸基の中和度を指す。用語「完全に中和された」不飽和脂肪族直鎖又は分岐鎖のカルボン酸は、>95モル%、好ましくは>99モル%、より好ましくは>99.8モル%、最も好ましくは100モル%の活性酸基の中和度を指す。好ましくは、活性酸基は、部分的に又は完全に中和されている。
不飽和脂肪族直鎖又は分岐鎖のカルボン酸の塩は、好ましくは、そのナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、リチウム塩、ストロンチウム塩、第1級アミン塩、第2級アミン塩、第3級アミン塩及び/又はアンモニウム塩からなる群から選択される化合物であり、ここで、このアミン塩は、直鎖状又は環状である。例えば、不飽和脂肪族直鎖又は分岐鎖のカルボン酸の塩は、オレイン酸及び/又はリノール酸の塩であり、好ましくはオレイン酸又はリノール酸の塩であり、最も好ましくはリノール酸の塩である。
本発明の別の実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、少なくとも1つの表面処理剤で処理されており、この表面処理剤は、置換基中に少なくともC2~C30の総炭素原子数を有する直鎖基、分岐基、脂肪族基、及び環式基から選択される基でモノ置換された無水コハク酸からなる少なくとも1つのモノ置換無水コハク酸及び/又はそれらの塩である。好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を少なくとも1つの表面処理剤で処理し、この表面処理剤は、置換基中に少なくともC2~C30の総炭素原子数を有する直鎖脂肪族基である基でモノ置換された無水コハク酸からなる少なくとも1つのモノ置換無水コハク酸及び/又はそれらの塩である。追加的に又は代替的に、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を少なくとも1つの表面処理剤で処理し、この表面処理剤は、置換基中に少なくともC3~C30の総炭素原子数を有する分岐脂肪族基である基でモノ置換された無水コハク酸からなる少なくとも1つのモノ置換無水コハク酸及び/又はそれらの塩である。追加的に又は代替的に、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を少なくとも1つの表面処理剤で処理し、この表面処理剤は、置換基中に少なくともC5~C30の総炭素原子数を有する環式脂肪族基である基でモノ置換された無水コハク酸からなる少なくとも1つのモノ置換無水コハク酸及び/又はそれらの塩である。
したがって、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、1種類のモノ置換コハク酸無水物であってもよいことに留意されたい。あるいは、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、2種類又はこれを超える種類のモノ置換コハク酸無水物の混合物であってもよい。例えば、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、2種類のモノ置換コハク酸無水物のような、2種類又は3種類のモノ置換コハク酸無水物の混合物であってもよい。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、1種類のモノ置換コハク酸無水物である。
少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、表面処理剤に相当し、かつ置換基中にC2~C30の総炭素原子数を有する任意の直鎖基、分岐基、脂肪族基及び環式基から選択される基でモノ置換されたコハク酸無水物からなることが理解される。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC3~C20の総炭素原子数を有する直鎖基、分岐基、脂肪族基及び環式基から選択される基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる。例えば、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC4~C18の総炭素原子数を有する直鎖基、分岐基、脂肪族基及び環式基から選択される基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる。好ましくは、表面処理組成物は、さらなる表面処理剤を含み、このさらなる表面処理剤は、置換基中にC3~C20、より好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する直鎖脂肪族基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物及び/又はそれらの塩である。追加的に又は代替的に、表面処理組成物は、さらなる表面処理剤を含み、このさらなる表面処理剤は、置換基中にC3~C20、より好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する分岐脂肪族基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物及び/又はそれらの塩ある。追加的に又は代替的に、表面処理組成物は、さらなる表面処理剤を含み、このさらなる表面処理剤は、置換基中にC3~C20、より好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する環式脂肪族基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物及び/又はそれらの塩である。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC2~C30、好ましくはC3~C20、最も好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する直鎖脂肪族基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる。追加的に又は代替的に、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC2~C30、好ましくはC3~C20、最も好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する分岐脂肪族基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる。
したがって、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC2~C30、好ましくはC3~C20、最も好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する直鎖のアルキル基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなることが好ましい。追加的に又は代替的に、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC2~C30、好ましくはC3~C20、最も好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する分岐のアルキル基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなることが好ましい。
例えば、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC2~C30、好ましくはC3~C20、最も好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する直鎖アルキル基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる。追加的に又は代替的に、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、置換基中にC2~C30、好ましくはC3~C20、最も好ましくはC4~C18の総炭素原子数を有する分岐アルキル基である1つの基でモノ置換されたコハク酸無水物からなる。
本発明の一実施形態では、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、少なくとも1つの直鎖又は分岐鎖状のアルキルモノ置換コハク酸無水物である。例えば、少なくとも1つのアルキルモノ置換無水コハク酸は、エチルコハク酸無水物、プロピルコハク酸無水物、ブチルコハク酸無水物、トリイソブチルコハク酸無水物、ペンチルコハク酸無水物、ヘキシルコハク酸無水物、ヘプチルコハク酸無水物、オクチルコハク酸無水物、ノニルコハク酸無水物、デシルコハク酸無水物、ドデシルコハク酸無水物、ヘキサデカニルコハク酸無水物、オクタデカニルコハク酸無水物、及びそれらの混合物を含む群から選択される。
したがって、例えば、用語「ブチルコハク酸無水物」は、1つ又は複数の、直鎖及び分岐ブチルコハク酸無水物を含むことが理解される。1つ又は複数の直鎖ブチルコハク酸無水物の1つの具体例は、n-ブチルコハク酸無水物である。1つ又は複数の分岐ブチルコハク酸無水物の具体例は、イソブチルコハク酸無水物、sec-ブチルコハク酸無水物及び/又はtert-ブチルコハク酸無水物である。
さらに、例えば、用語「ヘキサデカニルコハク酸無水物」は、1つ又は複数の、直鎖及び分岐ヘキサデカニルコハク酸無水物を含むことが理解される。1つ又は複数の直鎖ヘキサデカニルコハク酸無水物の1つの具体例は、n-ヘキサデカニル無水コハク酸である。1つ又は複数の分岐ヘキサデカニル無水コハク酸の具体例は、14-メチルペンタデカニル無水コハク酸、13-メチルペンタデカニル無水コハク酸、12-メチルペンタデカニル無水コハク酸、11-メチルペンタデカニル無水コハク酸、10-メチルペンタデカニル無水コハク酸、9-メチルペンタデカニル無水コハク酸、8-メチルペンタデカニル無水コハク酸、7-メチルペンタデカニル無水コハク酸、6-メチルペンタデカニル無水コハク酸、5-メチルペンタデカニル無水コハク酸、4-メチルペンタデカニル無水コハク酸、3-メチルペンタデカニル無水コハク酸、2-メチルペンタデカニル無水コハク酸、1-メチルペンタデカニル無水コハク酸、13-エチルブタデカニル無水コハク酸、12-エチルブタデカニル無水コハク酸、11-エチルブタデカニル無水コハク酸、10-エチルブタデカニル無水コハク酸、9-エチルブタデカニル無水コハク酸、8-エチルブタデカニル無水コハク酸、7-エチルブタデカニル無水コハク酸、6-エチルブタデカニル無水コハク酸、5-エチルブタデカニル無水コハク酸、4-エチルブタデカニル無水コハク酸、3-エチルブタデカニル無水コハク酸、2-エチルブタデカニル無水コハク酸、1-エチルブタデカニル無水コハク酸、2-ブチルドデカニル無水コハク酸、1-ヘキシルデカニル無水コハク酸、1-ヘキシル-2-デカニル無水コハク酸、2-ヘキシルデカニル無水コハク酸、6,12-ジメチルブタデカニル無水コハク酸、2,2-ジエチルドデカニル無水コハク酸、4,8,12-トリメチルトリデカニル無水コハク酸、2,2,4,6,8-ペンタメチルウンデカニル無水コハク酸、2-エチル-4-メチル-2-(2-メチルペンチル)-ヘプチル無水コハク酸及び/又は2-エチル-4,6-ジメチル-2-プロピルノニル無水コハク酸である。
さらに、例えば、用語「オクタデカニルコハク酸無水物」は、1つ又は複数の直鎖及び分岐のオクタデカニルコハク酸無水物を含むことが理解される。1つ又は複数の直鎖オクタデカニルコハク酸無水物の1つの具体例は、n-オクタデカニル無水コハク酸である。1つ又は複数の分岐オクタデカニルコハク酸無水物の具体例は、16-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、15-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、14-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、13-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、12-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、11-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、10-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、9-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、8-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、7-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、6-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、5-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、4-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、3-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、2-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、1-メチルヘプタデカニル無水コハク酸、14-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、13-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、12-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、11-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、10-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、9-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、8-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、7-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、6-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、5-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、4-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、3-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、2-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、1-エチルヘキサデカニル無水コハク酸、2-ヘキシルドデカニル無水コハク酸、2-ヘプチルウンデカニル無水コハク酸、イソオクタデカニル無水コハク酸及び/又は1-オクチル-2-デカニルコハク酸無水物である。
本発明の一実施形態では、少なくとも1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、ブチルコハク酸無水物、ヘキシルコハク酸無水物、ヘプチルコハク酸無水物、オクチルコハク酸無水物、ヘキサデカニルコハク酸無水物、オクタデカニルコハク酸無水物及びそれらの混合物を含む群から選択される。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、1種類のアルキルモノ置換コハク酸無水物である。例えば、この1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、ブチル無水コハク酸である。あるいは、この1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、ヘキシル無水コハク酸である。あるいは、この1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、ヘプチル無水コハク酸又はオクチル無水コハク酸である。あるいは、1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、ヘキサデカニル無水コハク酸である。例えば、この1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、n-ヘキサデカニル無水コハク酸のような直鎖ヘキサデカニルコハク酸無水物、又は1-ヘキシル-2-デカニル無水コハク酸のような分岐ヘキサデカニルコハク酸無水物である。あるいは、この1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、オクタデカニル無水コハク酸である。例えば、この1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、n-オクタデカニルコハク酸無水物のような直鎖オクタデカニルコハク酸無水物、又はイソオクタデカニル無水コハク酸若しくは1-オクチル-2-デカニル無水コハク酸のような分岐オクタデカニルコハク酸無水物である。
本発明の一実施形態では、この1つのアルキルモノ置換コハク酸無水物は、n-ブチル無水コハク酸のようなブチルコハク酸無水物である。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのモノ置換コハク酸無水物は、2種類又はこれを超える種類のアルキルモノ置換コハク酸無水物の混合物である。例えば、少なくとも1つモノ置換コハク酸無水物は、2種類又は3種類のアルキルモノ置換コハク酸無水物の混合物である。
本発明の別の実施形態によれば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を少なくとも1つの表面処理剤で処理し、この表面処理剤は、少なくとも1つのポリジアルキルシロキサンである。
好ましいポリジアルキルシロキサンは、例えば、米国特許出願公開第2004/0097616 A1号公報に記載されている。最も好ましいのは、ポリジメチルシロキサン、好ましくはジメチコン、ポリジエチルシロキサン及びポリメチルフェニルシロキサン及び/又はそれらの混合物からなる群から選択されるポリジアルキルシロキサンである。
例えば、少なくとも1つのポリジアルキルシロキサンは、好ましくはポリジメチルシロキサン(PDMS)である。
本発明の表面処理天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)と少なくとも1種の表面処理剤とを接触させ、それによって、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の表面に、少なくとも1種の表面処理剤及び/又はその塩含有反応生成物からなる処理層が形成されるようにして形成される。
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、好ましくは、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウム含有材料表面1m当たり0.3~10mgの量の、好ましくは1m当たり0.5~8mg、より好ましくは1m当たり0.8~3mgの量の表面処理剤と接触させる。例えば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、好ましくは、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウム含有材料表面1m当たり0.8~2.8mg又は0.8~2.6mgの量の表面処理剤と接触させる。
好ましくは、少なくとも1つの表面処理剤は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総重量に対して0.5~4.5重量%の範囲の量で天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)に存在する。すなわち、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)と表面処理剤との間で化学反応が起こり得る。換言すれば、処理層は、表面処理剤及び/又はその塩含有反応生成物を含んでいてもよい。
さらなる表面処理剤の「塩含有反応生成物」という用語は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を表面処理剤と接触させることによって得られる生成物を指す。この反応生成物は、適用された表面処理剤の少なくとも一部と、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の表面に位置する反応性分子との間で形成される。
したがって、本発明の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、好ましくは、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)であって、下記を有する:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
一実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)であって、下記を有する:
(i)≦0.8μm、好ましくは≦0.6μm、より好ましくは≦0.4μm、さらにより好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
別の実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)であって、下記を有する:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した、少なくとも10m/g、好ましくは10~40m/g、より好ましくは10~32m/g、さらにより好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
別の実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)であって、下記を有する:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.2重量%、例えば0.03から≦0.2重量%、好ましくは≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量。
好ましい実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)であって、下記を有する:
(i)≦0.8μm、より好ましくは≦0.4μm、さらにより好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した、少なくとも10m/g、好ましくは10~40m/g、より好ましくは10~32m/g、さらにより好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.2重量%、例えば0.03から≦0.2重量%、好ましくは≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量。
例えば、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)であって、下記を有する:
(i)0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して0.07から≦0.1重量%の残留水分含量。
さらに、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、沈降法により測定したトップカット(d98)が0.3~3.0μm、より好ましくは0.5~2.0μm、最も好ましくは0.5~1.5μmであってもよい。
一実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、表面処理された(例えば、ステアリン酸で処理された)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)であって、下記を有する:
(i)≦0.8μm、より好ましくは≦0.4μm、さらにより好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した、少なくとも10m/g、好ましくは10~40m/g、より好ましくは10~32m/g、さらにより好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.2重量%、例えば0.03から≦0.2重量%、好ましくは≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量、及び
(iv)0.3~3.0μm、より好ましくは0.5~2.0μm、最も好ましくは0.5~1.5μmの沈降法により測定したトップカット(d98)。
湿気硬化性一成分型ポリマー組成物の別の成分は、ポリマー材料である。
本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物のポリマー材料(又は重合性材料)は、湿気によって硬化可能であり、したがって、室温を十分上回る軟化温度を有する高度に架橋した材料を湿気(又は水)反応によって生成することが理解される。したがって、ポリマー材料は、湿気硬化性ポリマー材料であることが好ましい。
好ましくは、本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、調製される製品に典型的に適用される温度及び湿度で硬化される。例えば、本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、5~100℃、好ましくは5~80℃又は5~60℃の範囲の温度で硬化される。例えば、本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、5~35℃の範囲の温度で硬化され、さらに、又は代わりに、本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、20%から縮合未満(すなわち、約90%)の範囲の湿度で硬化される。例えば、本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、30%から縮合未満(すなわち、約90%)の範囲の湿度で硬化される。
一実施形態では、本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、5~35℃の範囲の温度及び30%~縮合未満(すなわち、約90%)の範囲の湿度で硬化される。
多種多様な湿気硬化性ポリマー材料が知られている。
本発明のために使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の1つの群は、ポリウレタン(PU)を含み、これは、ジ-、トリ-又はポリイソシアネートなどの種々のタイプのイソシアネートとアルコール(すなわち、ジオール、トリオール、ポリオール)との反応によって形成される。対応する「硬質相」は、水反応によって室温をはるかに超える軟化温度を有する高度に架橋した材料を生成するジ-、トリ-又はポリイソシアネートから生じる。
イソシアネートは、好ましくは、トルエンジイソシアネート(TDI)及びメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)などの芳香族ジイソシアネート、並びに1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、1-イソシアナト-3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、及び4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(HMDI又は水素化MDI)などの脂肪族及び脂環式イソシアネートから選択することができる。ポリオール及び/又はポリアミンは、好ましくは、ポリエーテルエステルポリオール、脂肪酸エステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール及びポリカーボネートポリオールを含み、また、これらの化合物の混合物を含んでもよい。ポリオール及び/又はポリアミンは、好ましくは2~10個、より好ましくは2~3個のヒドロキシル基及び/又はアミノ基を含み、かつ32~30000、より好ましくは90~18000g/molの重量平均分子量を有する。好適なポリオールは、好ましくは、室温で液体、ガラス状固体/非晶質化合物又は結晶性化合物であるポリヒドロキシ化合物である。典型的な例としては、二官能性ポリプロピレングリコールを挙げることができる。好ましくは、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのヒドロキシル含有ランダムコポリマー及び/又はブロックコポリマーを使用することも可能である。好適なポリエーテルポリオールは、ポリウレタン化学においてそれ自体公知のポリエーテルであり、例えば、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン又はエピクロルヒドリンから、KOH触媒作用又はDMC触媒作用によって、出発物質分子を使用して調製されるポリオールなどである。
本発明に使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の別の群は、シリル変性ポリウレタン、好ましくは末端シラン基を備えたポリウレタンを含む。
本発明のために使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の別の群は、ジ-、トリ-又はポリイソシアネートなどの種々のタイプのイソシアネートとアミン(例えば、ポリアミン)との反応によって形成されるポリ尿素を含む。
本発明のために使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の別の群は、シリル変性ポリ尿素、好ましくは末端シラン基を備えたポリ尿素を含む
本発明のために使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の別の群は、シリコーンを含む。
本発明のために使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の別の群は、末端シラン基を有するポリエーテルポリマーを含む。
本発明のために使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の別の群は、末端シラン基を有するポリスルフィドポリマーを含む。
本発明のために使用することができる湿気硬化性ポリマー材料の別の群は、ポリ(メタ)アクリレートを含む。ポリ(メタ)アクリレートの例としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド又はポリブチルアクリレートが挙げられる。
したがって、ポリマー材料は、好ましくは、ポリウレタン、シリル変性ポリウレタン、ポリ尿素、シリル変性ポリ尿素、シリコーン、末端シラン基を有するポリエーテルポリマー、末端シラン基を有するポリスルフィドポリマー、ポリ(メタ)アクリレート、及びそれらの混合物を含む群から選択される。例えば、ポリマー材料は、好ましくは、ポリウレタン、シリル変性ポリウレタン、シリコーン又はポリ(メタ)アクリレートを含む群から選択される。
好ましくは、ポリマー材料は、ポリウレタン又はシリル変性ポリウレタンである。より好ましくは、ポリマー材料はポリウレタンである。
本発明のために使用することができるポリマー材料の具体的な例には、Geniosil(登録商標) STP-E10(Wackerから入手可能);Geniosil(登録商標) STP-E30(Wackerから入手可能);SPUR+(登録商標) 1050MM(Momentiveから入手可能);SPUR+(登録商標) Y-19116(Momentiveから入手可能);Desmoseal(登録商標) S XP 2636(Bayerから入手可能);Desmoseal(登録商標) M 280(Bayerから入手可能);MS Polymer(商標) S303H(Kanekaから入手可能);及びMS Polymer(商標) S227(Kanekaから入手可能)が含まれるが、これらに限定されない。これらのポリマー材料の構造及び特性は、米国特許出願公開第2020/0095377 A1号公報により詳細に記載されており、したがって、この文献は、参照により本明細書に含まれる。
一実施形態では、ポリマー組成物は、好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、例えば(ステアリン酸で)表面処理された天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を、ポリマー組成物の総重量に対して、20~65重量%、好ましくは30~60重量%、より好ましくは35~55重量%、最も好ましくは35~50重量%の範囲の量で含む。
例えば、ポリマー組成物は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、例えば(ステアリン酸で)表面処理された天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を、ポリマー組成物の総重量に対して、20~65重量%、好ましくは30~60重量%、より好ましくは35~55重量%、最も好ましくは35~50重量%の範囲の量で含み、ポリマー材料は、ポリマー組成物の総重量に基づいて35~80重量%、好ましくは40~70重量%、より好ましくは45~65重量%、最も好ましくは50~65重量%の範囲の量で含む。
湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、典型的には、添加剤として架橋剤及び可塑剤をさらに含むことが理解される。湿気硬化性一成分型ポリマー組成物のための架橋剤及び可塑剤は、当技術分野において周知である。架橋剤及び可塑剤は、特に限定されないが、当業者であれば、湿気硬化性一成分型重合体組成物のポリマー材料に応じて、架橋剤及び可塑剤を選択することができる。
湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、任意に、さらなる添加剤を含んでいてもよく、例えば、着色顔料、ファイバー、例えば、セルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンなどのさらなる添加剤を含んでもよい。このような添加剤は、当技術分野において周知であり、当業者によって適宜選択される。
一実施形態では、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、好ましくは、添加剤として架橋剤及び可塑剤、並びに任意のさらなる添加剤を、ポリマー組成物の総重量に対して、0.1~25重量%、好ましくは0.5~23重量%、より好ましくは1~20重量%、最も好ましくは1.2~18重量%の範囲の量で含む。添加剤としての架橋剤及び可塑剤、並びに任意のさらなる添加剤の量は、これらの添加剤の総量を指すということが理解される。
例えば、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、下記を含み、好ましくは下記からなる:
(a)ポリマー組成物の総重量に対して、20~65重量%、好ましくは30~60重量%、より好ましくは35~55重量%、最も好ましくは35~50重量%の範囲の量の、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、例えば(ステアリン酸で)表面処理された天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、
(b)ポリマー組成物の総重量に対して、10~79.9重量%、好ましくは17~65.5重量%、より好ましくは25~64重量%、最も好ましくは32~63.8重量%の範囲の量のポリマー材料、及び
(c)ポリマー組成物の総重量に対して、0.1~25重量%、好ましくは0.5~23重量%、より好ましくは1~20重量%、最も好ましくは1.2~18重量%の範囲の量の、添加剤としての架橋剤及び可塑剤、並びに任意のさらなる添加剤。
湿気硬化性一成分型重合体組成物は、好ましくは、接着剤及びシーラントの調製に用いられる。したがって、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、好ましくは、シーラント又は接着剤組成物である。
湿気硬化性一成分型ポリマー組成物の製造方法
本発明の一態様によれば、本発明の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、以下の工程を含む方法によって製造される:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)、及び任意に工程(d)の成分を、任意の順序で接触させること。
ポリマー材料、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)、架橋剤及び可塑剤、任意のさらなる添加剤、並びにこれらの好ましい実施形態に関して、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を詳細に論じたときに上記で提供した解説を参照されたい。
工程(a)におけるポリマー材料は、好ましくは乾燥形態で提供されることが理解される。追加的又は代替的に、工程(b)における天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、好ましくは乾燥形態で提供される。追加的又は代替的に、工程(c)における架橋剤及び可塑剤、並びに存在する場合に工程(d)におけるさらなる任意の添加剤は、乾燥形態で提供されることが好ましい。
好ましい実施形態では、工程(a)におけるポリマー材料は乾燥形態で提供され、工程(b)における天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は乾燥形態で提供され、工程(c)における架橋剤及び可塑剤、並びに存在する場合に工程(d)におけるさらなる任意の添加剤は、好ましくは乾燥形態で提供される。
好ましい実施形態では、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、したがって、乾燥処理で調製される。この方法に関して、「乾燥形態」又は「乾燥処理」という用語は、工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意の工程(d)の化合物が、水などの1つ又は複数の溶媒を使用せずに提供されることを意味することに留意されたい。
工程(a)のポリマー材料は、固体、高粘性又は液体状態であり得ることが理解される。典型的には、工程(a)のポリマー材料は、高粘性又は液体状態である。工程(a)のポリマー材料は、工程(e)において液体状態で提供されることが好ましい。したがって、工程(a)のポリマー材料は、任意に加熱されて、液体又は溶融状態、すなわち粘性が低い状態でポリマー材料を提供する。したがって、一実施形態では、この方法の接触工程(e)は、工程(a)のポリマー材料の加熱を含む。このような加熱は、工程(a)のポリマー材料が固体又は高粘性である場合に好ましく実施される。しかしながら、工程(a)のポリマー材料が液体状態であっても、工程(e)で加熱を行い、反応を速め、かつ増大させることが好ましい。
一般に、工程(e)は、5~200℃、好ましくは20~150℃、最も好ましくは40~150℃、例えば50~110℃の温度で実施される。この方法が工程(e)における加熱を含む場合、工程(e)は、好ましくは40~150℃、例えば50~150℃の温度で実施される。工程(e)における温度は、ポリマー材料が液体又は溶融状態にあるが、ポリマー材料を熱分解しないように調整することが理解される。
一実施形態では、工程(a)のポリマー材料は、好ましくは、乾燥形態で添加され、かつ加熱された時点で(すなわち、ポリマー材料は、より粘性が低くなる)、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)と接触させる。天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を、1つ又は複数の工程で、混合しながらポリマー材料と接触させ、続いて加熱することも可能である。
追加的又は代替的に、方法工程(e)は、真空下で実施される。
一実施形態では、方法工程(e)は、真空下で、かつ40~150℃、例えば50~150℃の温度に加熱しながら実施される。別の実施形態では、方法工程(e)は、真空下で、又は40~150℃、例えば50~150℃の温度まで加熱しながら行われ、好ましくは真空下で行われる。
加熱しながら及び/又は真空下で方法工程(e)を行うことは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)に存在し得る残留水分が低減され、したがって湿気硬化性一成分型ポリマー組成物の貯蔵安定性が改善されるというさらなる利点を有する。
工程(e)は、混合しながら行うことが好ましい。混合は、任意の方法によって、又は均質な組成物をもたらす当業者に既知の任意の容器中で行うことができることが理解される。例えば、工程(e)は、高速ミキサー又はプラネタリーミキサーで実施される。
工程(e)は、工程(a)、工程(b)、工程(c)、及び任意の工程(d)の成分を任意の順序で接触させることで実施することができることが理解される。
好ましい実施形態において、接触工程(e)は、最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料及び工程(c)の架橋剤と接触させることで実施される。
接触工程(e)は、好ましくは、最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させることで実施されることが理解される。続いて、得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料及び工程(c)の架橋剤と接触させることが好ましい。
用語「一工程」は、それぞれの化合物が接触工程(e)において完全に添加されることを意味する。これに反して、「(2つ又は)複数の工程」は、それぞれの化合物を接触工程(e)において数回に分けて添加して行われる。
好ましくは、接触工程(e)は、最初に、一工程で混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ得られた混合物を、一工程で混合しながら、工程(a)のポリマー材料及び工程(c)の架橋剤と接触させることで行われる。
この本実施形態では、本発明の方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料及び工程(c)の架橋剤と接触させる。
一実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、架橋剤と接触させる。好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前又は接触させている間に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、架橋剤と接触させる。より好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させている間に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、架橋剤と接触させる。
架橋剤は、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)に一工程で添加することが好ましい。
したがって、好ましい実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させている間に、一工程で、混合しながら、架橋剤と接触させる。
この実施形態では、本発明の方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、工程(c)の架橋剤と接触させる。
湿気硬化性一成分型ポリマー組成物がさらなる添加剤を含む場合、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは、接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、さらなる添加剤と接触させる。
好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させた後に、一工程で混合しながら、工程(d)のさらなる添加剤と接触させる。
一実施形態では、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させている間又は接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)のさらなる添加剤と接触させる。好ましくは、天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)のさらなる添加剤と接触させる。
したがって、好ましくは、本発明の方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、工程(c)の架橋剤と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)のさらなる添加剤と接触させる。
一実施形態では、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を製造する方法は、下記の工程からなる:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、工程(c)の架橋剤と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)のさらなる添加剤と接触させる。
湿気硬化型一成分性重合体組成物を調製するための処理時間、すなわち、各成分を一緒に混合してからすぐに使用できる組成物にするまでの時間は、優れたものであることに留意されたい。より正確には、処理時間は、180分未満、好ましくは120分未満、より好ましくは90分未満を要する。例えば、処理時間は、5~60分、好ましくは10~40分、最も好ましくは10~30分を要する。
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び(iii)前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の非存在下で調製された同じ湿気硬化性一成分型ポリマー組成物は、約240分の処理時間を有することに留意されたい。
したがって、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を調製するための処理時間は、本発明による天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の非存在下で調製した同じポリマー組成物と比較して減少し、したがって改善される。
硬化した生成物、硬化した生成物の製造方法、及び硬化した生成物の使用
本発明の別の態様は、本明細書で定義される湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を硬化させて得られる硬化した生成物に関する。好ましくは、硬化した生成物は、シーラント又は接着剤である。
硬化した生成物は、当業者に既知の任意の方法によって調製することができる。硬化した生成物を調製するための適切な方法は、下記の工程を含む:
(i)本明細書で定義される湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を提供すること、及び
(ii)工程(i)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること。
したがって、好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)、及び任意に工程(d)の成分を、任意の順序で接触させること、及び
(ii)工程(e)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること。
したがって、別の好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料及び工程(c)の架橋剤と接触させる、及び
(ii)工程(e)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること
したがって、別の好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、工程(c)の架橋剤と接触させる、及び
(ii)工程(e)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること
したがって、別の好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、工程(c)の架橋剤と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)のさらなる添加剤と接触させる、及び
(ii)工程(e)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること
工程(ii)における硬化は、当業者に既知の任意の方法によって実施することができ、一成分型組成物の硬化をもたらす。しかしながら、ポリマー材料は、好ましくは、湿気硬化性又は湿気感受性ポリマー材料であり、それによって、好ましくは、湿気(又は水)によって硬化が開始されるようになっていることが理解される。
一実施形態では、硬化工程(ii)は、20%から縮合未満(すなわち、約90%)の範囲の湿度で実施される。例えば、硬化工程(ii)は、30%から縮合未満(すなわち、約90%)の範囲の湿度で実施される。
追加的又は代替的に、硬化工程(ii)は、5~100℃、好ましくは5~80℃又は5~60℃の範囲の温度で実施される。好ましくは、硬化工程(ii)は、ほぼ室温、すなわち5~35℃で実施される。
一実施形態では、硬化工程(ii)は、5~35℃の範囲の温度及び30%から縮合未満(すなわち、約90%)の範囲の湿度で実施される。
任意に、硬化工程(ii)は、圧縮成形などの成形と組み合わせて行うことができる。圧縮成形の間に圧力が加えられ、組成物は型の所定の形状になって、組成物が型のすべての領域と接触するようになり、かつ組成物が型内で架橋して、生成物が所望の形状を保持するようになっている。
あるいは、硬化工程(ii)で得られた硬化した生成物を所望の形状に成形してもよい。
したがって、この方法は、任意の所望の形状で硬化した生成物を処理/形成するなどのさらなる工程を含むことができる。処理/形成のこのような工程は、当業者に周知であり、例えば、硬化した生成物を成形することによって実施することができる。
一実施形態では、硬化した生成物を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(i)本明細書で定義される湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を提供すること、
(ii)工程(i)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること、及び
(iii)工程(ii)の間又は後に、硬化した生成物を所望の形状に処理/形成すること。
好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を調製するための方法は、したがって、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)、及び任意に工程(d)の成分を、任意の順序で接触させること、及び
(ii)工程(i)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること、及び
(iii)工程(ii)の間又は後に、硬化した生成物を所望の形状に処理/形成すること。
したがって、別の好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくは、シーラント又は接着剤を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料及び工程(c)の架橋剤と接触させる、
(ii)工程(i)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること、及び
(iii)工程(ii)の間又は後に、硬化した生成物を所望の形状に処理/形成すること。
したがって、別の好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、工程(c)の架橋剤と接触させる、
(ii)工程(i)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること、及び
(iii)工程(ii)の間又は後に、硬化した生成物を所望の形状に処理/形成すること。
したがって、別の好ましい実施形態では、硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤を調製するための方法は、下記の工程を含む:
(a)ポリマー材料を提供すること、
(b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
(d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、
(e)工程(a)、工程(b)、工程(c)及び任意に工程(d)の成分を接触させること、ここで、
最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の可塑剤と接触させ、かつ
得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)のポリマー材料と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、工程(c)の架橋剤と接触させ、かつ
天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を可塑剤と接触させることによって得られた混合物を、ポリマー材料及び架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)のさらなる添加剤と接触させる、
(ii)工程(i)の組成物を硬化させて硬化生成物を形成すること、及び
(iii)工程(ii)の間又は後に、硬化した生成物を所望の形状に処理/形成すること。
特に、硬化した生成物、好ましくは一成分型シーラント又は接着剤の破断点伸びは優れている。より正確には、硬化した生成物、好ましくは一成分型シーラント又は接着剤は、ISO 37:2011に従って測定して、600%を超え、好ましくは700%を超え、より好ましくは750%を超える破断点伸びを有する。例えば、破断点伸びは、ISO 37:2011に従って測定して、600超~1200%、好ましくは700超~1100%、より好ましくは750超~1000%である。
破断点伸びは、特に明記しない限り、本出願全体を通してISO 37:2011に従って決定されることに留意されたい。
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び(iii)前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の非存在下で調製された、同じ硬化した生成物、好ましくは、一成分型シーラント又は接着剤は、ISO 37:2011に従って測定して約600%の破断点伸びを有する。
したがって、硬化した生成物、好ましくは、一成分型シーラント又は接着剤の破断点伸びは、本発明による天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の非存在下で調製された同じ硬化した生成物、好ましくは、一成分型シーラント又は接着剤と比較して増大し、したがって改善される。
一実施形態では、硬化した生成物、好ましくは、一成分型シーラント又は接着剤は、ISO 37:2011に従って測定して、600%を超え、好ましくは700%を超え、より好ましくは750%を超え、例えば600超~1200%の、好ましくは700超~1100%の、より好ましくは750超~1000%の破断点伸びを有し、かつ/又は湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を調製するための処理時間は、180分未満、好ましくは120分未満、より好ましくは90分未満、例えば5~60分、好ましくは10~40分、最も好ましくは10~30分を要する。
例えば、硬化した生成物、好ましくは、一成分型シーラント又は接着剤は、ISO 37:2011に従って測定して、600%を超え、好ましくは700%を超え、より好ましくは750%を超え、例えば600超~1200%の、好ましくは700超~1100%の、より好ましくは750超~1000%の破断点伸びを有するか、又は湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を調製するための処理時間は、180分未満、好ましくは120分未満、より好ましくは90分未満、例えば5~60分、好ましくは10~40分、最も好ましくは10~30分を要する。好ましくは、硬化した生成物、好ましくは、一成分型シーラント又は接着剤は、ISO 37:2011に従って測定して、600%を超え、好ましくは700%を超え、より好ましくは750%を超え、例えば600超~1200%の、好ましくは700超~1100%の、より好ましくは750超~1000%の破断点伸びを有し、かつ湿気硬化性一成分ポリマー組成物を調製するための処理時間は、180分未満、好ましくは120分未満、より好ましくは90分未満、例えば5~60分、好ましくは10~40分、最も好ましくは10~30分を要する。
この点に鑑み、本発明は、別の態様において、下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の使用であって:
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
(iii)上記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
(i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び(iii)天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の非存在下で調製した湿気硬化性一成分型ポリマー組成物及び硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤のそれぞれと比較して、
湿気硬化性一成分型ポリマー組成物、好ましくはシーラント又は接着剤を製造するための処理時間を低減し、かつ/又は硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤の破断点伸びを増加させるための、
使用に関する。
本発明の範囲及び利益は、本発明のある特定の実施形態を例示することを意図し、かつ非限定的である以下の実施例に基づいてより良く理解される。
1.測定方法
以下に、実施例で実施した測定方法について説明する。
粒径分布
重量メジアン粒径d50(wt)及び重量トップカット粒径d98(wt)は、重力場における沈降挙動の分析である沈降法によって測定した。測定は、米国、Micromeritics Instrument CorporationのSedigraph(登録商標)5120を用いて行った。この方法及び器具は、当業者に知られており、フィラー及び顔料の粒径を決定するために一般に使用されている。0.1重量%のNaの水溶液中で測定を行う。試料は、高速撹拌機を用いて分散させ、かつ超音波処理した。
この方法及び機器は、当業者に既知であり、充填材及び顔料の粒径を決定するために一般に使用されている。
比表面積(SSA)
比表面積は、MicromeriticsからのMicromeritics ASAP 2460装置で、吸着ガスとして窒素を使用し、ISO 9277:2010に従ってBET法によって測定した。測定の前に試料を150℃で60分間加熱して真空中(10-5バール)で前処理した。
表面処理層の量
マグネシウムイオン及び/又はカルシウムイオン含有材料の処理層の量は、未処理のマグネシウムイオン及び/又はカルシウムイオン含有材料のBETの値、並びに表面処理に使用される1つ又は複数の化合物の量から理論的に計算される。1つ又は複数の化合物の100%が、マグネシウムイオン及び/又はカルシウムイオン含有材料の表面の表面処理層として存在するものとする。
残留水分含量
残留水分含量は、熱重量分析(TGA)によって測定した。TGAを測定するために使用した装置は、Mettler-Toledo TGA/DSC1(TGA 1 STARe System)であり、使用したるつぼは、酸化アルミニウムの900μLのものであった。この方法は、空気下(80mL/分)でのいくつかの加熱工程からなる。第1のステップは、20℃/分の加熱速度で25~105℃の加熱であり(ステップ1)、次いで、温度を105℃で10分間維持し(ステップ2)、次いで、20℃/分の加熱速度で105~400℃の加熱を継続した(ステップ3)。次いで、温度を400℃で10分間維持し(ステップ4)、最後に、20℃/分の加熱速度で400~600℃の加熱を続けた(ステップ5)。残留水分含量は、ステップ1及び2の後の累積重量損失である。
Shore A硬度
Shore A硬度は、DIN 53505に従って測定した。
Maple/Mapleラップせん断
Maple/Mapleラップせん断は、DIN EN 14293:2006-10に従って測定した。軟質接着剤のせん断強度を測定するために、2つのモザイク状パーケットフィンガーを、接着剤隙間の厚さが約1mmになるようにして重ね接着した。調整後(14日、23±1℃、相対湿度50±5%)、試験片を引張試験機でクランプし、破断するまで引張力を加えた。
スキン形成時間
スキン形成時間を測定するために、約3mm直径の組成物の丸いビーズを、標準条件(23±1℃、50±5%相対湿度)下でポリエチレンフィルム基材上に適用した。スキン形成時間(スキン時間、スキンオーバー時間、SOT.、スキニング時間ともいう)は、ビーズを適用してから、この組成物の表面をLDPEピペットで軽く叩いたときに、LDPEピペット上に残留物を残さない時間までの経過時間として測定した。
機械的特性
機械的特性を決定するために、接着剤カートリッジから厚さ2.0mm、幅35mm及び長さ250mmのPTFEネガ型に組成物を押出すことによって、厚さ約2mmのフィルムを製造した。この組成物を標準条件下で7日間硬化させた。ISO 37:2011、表2、タイプ2に従う寸法のダンベルを、フィルムから打ち抜き、ISO 37:2011に従って、引張強度、破断点伸び及び弾性モジュラス(100%伸びで)について試験した。
垂れ下がり抵抗性(Boing sag test)
本明細書で言及する垂れ下がり抵抗性(又はBoing sag test)は、ASTM仕様 D 2202-73に準拠しており、フロー試験治具と呼ばれる垂直レセプタクルに入れたときに、ジョイントシーラント組成物が形状を保持する能力を測定する。本明細書及び特許請求の範囲において言及する垂れ下がり抵抗値は、標準状態(23±1℃、50±5%相対湿度)で5分後の試験治具によって示されるインチ単位のシーラント組成物の垂れ下がり又は沈み込みの値である。
2.実施例
以下の表1に示す本発明及び比較の1Kポリマー組成物を調製した。
充填材材料
GCC1(大理石)
下記の特徴を有する、3.6重量%のステアリン酸で表面処理された天然粉砕炭酸カルシウム材料(GCC):0.3μmの重量メジアン直径d50、13m/gの比表面積(BET)、<0.08%の水分含量、<2500ppmの吸湿率、>1.0%の400℃での重量損失。
GCC2(白亜)
GCC2は、Omya International AGによってOmyabond 302の名称で販売されている、2.5重量%ステアリン酸で表面処理された市販グレードの天然粉砕炭酸カルシウム材料(GCC)である。GCC2は、下記の特徴を有する:0.3μmの重量メジアン直径d50、20m/gの比表面積(BET)、>0.4%の水分含量、>3000ppmの吸湿率、>1.0%の400℃での重量損失。
PCC
PCCは、Specialty Minerals Inc.によってUltraPflex 100の名称で販売されている市販の(合成)沈降炭酸カルシウムである。このPCCは、70nmの公称一次粒径d50、21m/gのBET表面積、>0.3%の水分含量、>3000ppmの吸湿率、>1.0%の400℃での重量損失を有するステアリン酸塩で表面処理された沈降炭酸カルシウムである。
GCC3(石灰石)
GCC3は、Omya International AGによってOmyalite 95Tの名称で販売されている、1重量%ステアリン酸で表面処理された市販グレードの天然粉砕炭酸カルシウム材料(GCC)である。GCC3は、下記の特徴を有する:0.9μmの重量メジアン直径d50、8m/gの比表面積(BET)、≦0.2%の水分含量、>2500ppmの吸湿率、>1.0%の400℃での重量損失。
GCC4(石灰石)
GCC4は、Omya International AGによりHydrocarb 120Tの名称で販売されている、1.8重量%ステアリン酸で表面処理された市販グレードの天然粉砕炭酸カルシウム材料(GCC)である。GCC4は、下記の特徴を有する:0.5μmの重量メジアン直径d50、22m/gの比表面積(BET)、≦0.5%の水分含量、>2500ppmの吸湿率、>1.0%の400℃での重量損失。
Figure 2023542319000001
室温で成分を混合することによってシーラント組成物を調製した。シーラント成分A、B、C、D1~D5及びEは、上記で定義したとおりである。
本発明組成物である1K-PU組成物は、上記表1に従って、可塑剤C及び本発明の生成物D1を150mLスピードミキサーカップ(PP 250mL)中で混合することによって調製した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。上記の表1に従う量で成分A、B及びEを添加した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。
比較組成物Aである1K-PU組成物は、上記表1に従って、可塑剤C及び生成物D2を、150mLスピードミキサーカップ(PP 250mL)中で混合することによって調製した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。上記の表1に従う量で成分A、B及びEを添加した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。
比較組成物Bである1K-PU組成物は、上記表1に従って、可塑剤C及び生成物D3を、150mLスピードミキサーカップ(PP 250mL)中で混合することによって調製した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。上記の表1に従う量で成分A、B及びEを添加した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。
比較組成物Cである1K-PU組成物は、上記表1に従って、可塑剤C及び生成物D4を、150mLスピードミキサーカップ(PP 250mL)中で混合することによって調製した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。上記の表1に従う量で成分A、B及びEを添加した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。
比較組成物Dである1K-PU組成物は、上記表1に従って、可塑剤C及び生成物D5を、150mLスピードミキサーカップ(PP 250mL)中で混合することによって調製した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。上記の表1に従う量で成分A、B及びEを添加した。混合物をSpeedMixer DAC 600.1 FVZ中、2300rpmで30秒間、周囲温度で撹拌した。
本発明及び比較の1Kポリマー組成物についての結果を以下の表2及び3に示す。
Figure 2023542319000002
Figure 2023542319000003
以下の表4に示す本発明の1Kシーラント組成物2及び3を調製した。
Figure 2023542319000004
等量のTiO分散体(Kronos 2500)及び対応する可塑剤であるMesamoll(Lanxess)又はDIDP(ExxonMobil;CAS-68515491)を予備分散することによって、顔料ペーストを調製した。混合物を2300rpmで30秒間ホモジナイズした。第2のステップにおいて、このように調製した顔料ペースト及び本発明のGCC1を、プラネタリーミキサー(PC Laborsystems)中で、以下の条件下で10分間均一に混合した:30℃~70℃の温度、完全真空(-0.8気圧以下)で、溶解機で1000rpmの撹拌。その後、撹拌速度を200rpmに低下させ、かつミキサーを通気して周囲圧力に到達させた。水分捕捉剤を添加し、かつ真空状態に戻して、200rpmでの撹拌をさらに15分間続けた。その後、ミキサーを再び通気し、ポリオール、溶媒、ジイソシアネート及び触媒を添加し、200rpmで70℃~75℃の温度ウィンドウにおいて約60分間撹拌した。混合物を30℃~40℃の温度に冷却し、残りの化合物、接着促進剤及び安定剤を添加し、かつ混合物を軽度の真空(-0.2気圧)中、200rpmで15分間ホモジナイズした。その後、混合物を排出し、試験及び貯蔵のためにシーラントカートリッジに移した。
本発明の1Kシーラント組成物2及び3の機械的特性を、以下の表5に示す。
Figure 2023542319000005
以下の表6に示す本発明の1Kシーラント組成物4~8を調製した。
Figure 2023542319000006
本発明のポリオールとGCC1(充填材)との混合物を、2300rpmで30秒間ホモジナイズした。第2のステップでは、このように調製した混合物を、プラネタリーミキサー(PC Laborsystems)中で、以下の条件下で10分間均一に混合した:30℃~70℃の温度、完全真空(-0.8気圧以下)で、溶解機で1000rpm撹拌。その後、撹拌速度を200rpmに低下させ、かつミキサーを通気して周囲圧力に到達させた。水分捕捉剤を添加し、かつ真空状態に戻して、200rpmでの撹拌をさらに15分間続けた。その後、ミキサーを再び通気し、溶媒、ジイソシアネート及び触媒を添加し、200rpmで70℃~75℃の温度ウィンドウにおいて約60分間撹拌した。混合物を30℃~40℃の温度に冷却し、残りの化合物、接着促進剤及び潜在性硬化剤を添加し、混合物を軽度の真空(-0.2気圧)中、200rpmで15分間ホモジナイズした。その後、混合物を排出し、試験及び貯蔵のためにシーラントカートリッジに移した。
本発明の1Kシーラント組成物4~8の機械的特性を以下の表7に示す。
Figure 2023542319000007

Claims (16)

  1. ポリマー材料と天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)とを含む湿気硬化性一成分型ポリマー組成物であって、前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が下記を有する、湿気硬化性一成分型ポリマー組成物:
    (i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
    (ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
    (iii)前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量。
  2. 前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が、大理石、石灰石、ドロマイト、白亜、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物。
  3. 前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が下記を有する、請求項1又は2に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物:
    (i)≦0.6μm、好ましくは≦0.4μm、より好ましくは0.1μm~0.4μmの範囲、最も好ましくは0.2μm~0.4μmの範囲の沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び/又は
    (ii)0.3~3.0μm、より好ましくは0.5~2.0μm、最も好ましくは0.5~1.5μmの沈降法により測定したトップカット(d98)、及び/又は
    (iii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した10~40m/g、好ましくは10~32m/g、より好ましくは12~28m/g、最も好ましくは12~25m/gの比表面積(BET)、及び/又は
    (iv)前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して、≦0.15重量%、例えば0.05から≦0.15重量%の、最も好ましくは≦0.1重量%、例えば0.05から≦0.1重量%の残留水分含量。
  4. 前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)が、下記からなる群から選択される少なくとも1つの表面処理剤で処理されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物:
    (I)1つ又は複数のリン酸モノエステル及び/又はそれらの塩、及び/又は1つ又は複数のリン酸ジエステル及び/又はそれらの塩のリン酸エステルのブレンド、及び/又は
    (II)少なくとも1つの飽和若しくは不飽和脂肪族直鎖若しくは分岐カルボン酸及び/又はそれらの塩、好ましくはC4~C24の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、より好ましくはC12~C20の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、最も好ましくはC16~C18の総炭素原子数を有する少なくとも1つの脂肪族カルボン酸及び/又はその塩、及び/又は
    (III)置換基中に少なくともC2~C30の総炭素原子数を有する直鎖基、分岐基、脂肪族基、及び環式基から選択される基でモノ置換された無水コハク酸からなる少なくとも1つのモノ置換無水コハク酸及び/又はそれらの塩、及び/又は
    (IV)少なくとも1つのポリジアルキルシロキサン、及び
    (V)(I)~(IV)による1つ又は複数の物質の混合物。
  5. 前記ポリマー材料が、湿気硬化性ポリマー材料であり、好ましくは、前記ポリマー材料が、ポリウレタン、シリル変性ポリウレタン、ポリ尿素、シリル変性ポリ尿素、シリコーン、末端シラン基を有するポリエーテルポリマー、末端シラン基を有するポリスルフィドポリマー、ポリ(メタ)アクリレート、及びそれらの混合物を含む群から選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物。
  6. 前記ポリマー組成物が、前記ポリマー組成物の総重量に対して、20~65重量%、好ましくは30~60重量%、より好ましくは35~55重量%、最も好ましくは35~50重量%の範囲の量の前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物。
  7. 前記ポリマー組成物が、添加剤として架橋剤及び可塑剤をさらに含み、かつ任意にさらなる添加剤、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他の充填材、例えば、カーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンをさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物。
  8. 少なくとも1つの前記表面処理剤が、前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総重量に対して、0.5~4.5重量%の範囲の量で前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)に存在する、請求項4~7のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物。
  9. 前記ポリマー組成物が、シーラント又は接着組成物である、請求項1~8のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物。
  10. ISO 37:2011に従って測定して、600%を超え、好ましくは700%を超え、より好ましくは750%を超える破断点伸びを有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を硬化することによって得られる硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着組成物。
  11. 下記の工程を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を製造する方法:
    (a)ポリマー材料を提供すること、
    (b)下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を提供すること:
    (i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
    (ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
    (iii)前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
    (c)架橋剤及び可塑剤を提供すること、
    (d)任意にさらなる添加剤を提供すること、例えば、着色顔料、ファイバー、例えばセルロース、ガラス若しくは木質ファイバー、染料、ワックス、潤滑剤、酸化-及び/又はUV-安定剤、硬化剤、接着促進剤、酸化防止剤、レオロジー調整剤、例えばPVC、及び他のフィラー、例えばカーボンブラック、TiO、マイカ、クレー、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、タルク若しくは焼成カオリンを提供すること、及び
    (e)工程(a)、工程(b)、工程(c)、及び任意に工程(d)の成分を、任意の順序で接触させること。
  12. 接触工程(e)において、最初に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(b)の前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を工程(c)の前記可塑剤と接触させ、かつ得られた混合物を、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(a)の前記ポリマー材料及び工程(c)の前記架橋剤と接触させる、請求項11に記載の方法。
  13. 前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を前記可塑剤と接触させることによって得られた前記混合物を、前記ポリマー材料と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させている間に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、前記架橋剤と接触させる、請求項12に記載の方法。
  14. 前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)を前記可塑剤と接触させることによって得られた前記混合物を、前記ポリマー材料及び前記架橋剤と接触させる前、接触させている間、又は接触させた後に、好ましくは接触させた後に、1つ又は複数の工程で、混合しながら、工程(d)の任意の前記さらなる添加剤と接触させる、請求項12又は13に記載の方法。
  15. 下記の工程を含む、請求項10に記載の硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着組成物の製造方法:
    (i)請求項11~14にいずれか一項に記載の方法によって得られた湿気硬化性一成分型ポリマー組成物を提供すること、及び
    (ii)工程(i)の前記組成物を硬化させて硬化した生成物を形成すること。
  16. 下記を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の使用であって:
    (i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び
    (ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び
    (iii)前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量、
    (i)≦0.8μmの沈降法により測定した重量メジアン粒径d50値、及び(ii)窒素及びISO 9277:2010によるBET法を使用して測定した少なくとも10m/gの比表面積(BET)、及び(iii)前記天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の総乾燥重量に対して≦0.2重量%の残留水分含量を有する天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)の非存在下で調製した湿気硬化性一成分型ポリマー組成物及び硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤のそれぞれと比較して、
    湿気硬化性一成分型ポリマー組成物、好ましくはシーラント又は接着剤を製造するための処理時間を低減し、かつ/又は硬化した生成物、好ましくはシーラント又は接着剤の破断点伸びを増加させるための、
    使用。
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