JP6325072B2 - 炭酸カルシウム及び焼成粘土の相乗的ブレンド - Google Patents
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Description
(A) ポリ塩化ビニル(PVC)と、
(B) 生物可塑剤と、
(C) 炭酸カルシウムと、
(D) 焼成粘土と、を含み、
本組成物中の炭酸カルシウム及び焼成粘土を合わせた重量が、1〜15重量パーセントの範囲であり、炭酸カルシウムと焼成粘土との重量比が、15:85〜85:15の範囲である。
別段の記載がある場合、文脈から黙示的である場合、または当技術分野において慣例的である場合を除き、全ての部分及びパーセントは重量に基づき、かつ全ての試験方法は本開示の出願日時点のものである。米国特許の慣例を目的として、いかなる参照特許、特許出願、または公開物の内容も、特に定義(本開示において明確に提供されるいかなる定義とも矛盾しない限り)、ならびに当技術分野における一般知識の開示に関して、参照によりそれらの全体が組み込まれる(またはその等価の米国版が参照により組み込まれる)。
本発明の組成物のポリ塩化ビニル樹脂(塩化ビニル系ポリマーとしても称される)の成分は、ポリ塩化ビニルホモポリマー、または1つ以上の追加のコモノマーの共重合単位を有する塩化ビニルのコポリマーであり得る、固体の高分子量ポリマーである。市販されるPVCホモポリマーの例として、Oxy Vinyls240FがOxy Vinyls,LPから入手可能である。コモノマーが存在する場合、それらは典型的にはコポリマーの最大20重量パーセントを占める。好適なコモノマーの例として、C2−C6オレフィン、例えばエチレン及びプロピレン;ビニルアセテート、プロピオン酸ビニル、及びビニル2−エチルヘキサン酸などの直鎖または分枝C2−C4カルボン酸のビニルエステル;ハロゲン化ビニル、例えばフッ化ビニル、フッ化ビニリデン、または塩化ビニリデン;ビニルメチルエーテル及びブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル;ビニルピリジン;不飽和酸、例えばマレイン酸、フマル酸、メタクリル酸、及びC1−C10モノアルコールまたはジアルコールを含むそれらのモノエステルまたはジエステル;無水マイレン酸、マレイン酸イミド、ならびに芳香族、シクロ脂肪族、及び任意選択的に分枝脂肪族置換基を含むマレイン酸イミドのN−置換生成物;アクリロニトリル及びスチレンが挙げられる。塩化ビニルのグラフトコポリマーも、本組成物中で使用するには好適である。例えば、塩化ビニルによってグラフト化される、エチレンビニルアセテートなどのエチレンコポリマー、ならびにEPDM(エチレン、プロピレン、及びジエンの共重合単位を含むコポリマー)及びEPR(エチレン及びプロピレンの共重合単位を含むコポリマー)などのエチレンコポリマーエラストマーは、塩化ビニル系ポリマー成分として使用され得る。
本組成物は、任意選択的に、耐衝撃性改質剤として作用し得る1つ以上の熱可塑性エラストマーを含む。本組成物が、著しい可撓性を必要とする用途において使用される意図がある場合、かかるエラストマーの包含は、望ましいことがある。「エラストマー」は、少なくともその元の長さの2倍に伸長し得、伸長を及ぼす力が放出されると、かなり急速にほぼその元の長さに収縮する、ゴムのようなポリマーである。エラストマーは、ASTM D638−72の方法を使用して室温で、未架橋状態において、約10,000psi(68.95MPa)以下の弾性率、及び通常200%を超える伸長性を有する。「熱可塑性エラストマー」(TPE)は、エラストマーの特性を有するが、熱可塑性物質のように加工されることが可能な材料である。TPEは、概して、特別なブロック共重合、またはグラフト重合、または2つのポリマーをブレンドすることによって作製される。各事例において、熱可塑性エラストマーは、1つの部分が熱可塑性及び他のエラストマー性である、少なくとも2つの部分を含有する。
相溶化剤は、PVC樹脂と熱可塑性エラストマーなどの他のポリマー成分との混和性を向上させるために使用される。しかし、本発明の組成物において、相溶化剤は、生化学可塑剤(biochemical plasticizer)とPVC樹脂とを適度に十分に相溶させるための役割も果たすことができ、組成物中で、化学的可塑剤が、第1の可塑剤、またはいくつかの事例においては単独の可塑剤としての役割を果たすことを可能にする。したがって、本発明の組成物において、相溶化剤は、熱可塑性エラストマー成分の非存在下でさえ有用である。
生化学可塑剤
炭酸カルシウムは、式CaCO3を有する、化学化合物である。それは、種々の純度グレード、及び種々の粒径で広く市販される。本発明の実践において、既知の量及び既知の方法で使用される。平均粒径(「PS」)は、変化し得るが、PVC組成物の押出に際し、表面の粗さを回避するために典型的には、それは、100ミクロン未満である。CaCO3粒径が、0.1ミクロンよりも小さい場合、その粉末は非常に埃っぽくなり、取扱いが困難になる。好ましくは、CaCO3は、約0.5〜2.0ミクロンの平均PSを有し、PVC組成物の総重量に基づき、3〜15、好ましくは5〜10重量パーセントの範囲の量で使用される。粒子は、概して、球状である。典型的には、CaCO3は、少なくとも90、より典型的には少なくとも95、及びさらにより典型的には少なくとも98パーセントの純度を有する。
本組成物は、他の充填剤及び添加剤をさらに含有してもよいが、追加の充填剤は、CaCO3及び焼成粘土の両方が存在するという点から、通常必要ではない。他の有用な充填剤が存在する場合、それらには、ケイ酸、二酸化チタン、滑石、及び他の鉱質充填剤などが含まれる。本組成物は、熱安定剤及び光安定剤、膨張剤、潤滑剤、顔料、着色剤、プロセス助剤、抗酸化剤、架橋剤、難燃剤、防滴剤、硬化剤、ブースター及び抑制剤、カップリング剤、帯電防止剤、核化剤、スリップ剤、粘度制御剤、粘着付与剤、ブロッキング防止剤、界面活性剤、伸展油、掃酸剤、金属不活性化剤などの他の複合成分をさらに含有し得る。かかる追加の成分の使用は、本組成物を種々の用途における使用に適合させることを可能にする。特に、有用な複合成分は、すず、バリウム/亜鉛、及びカルシウム/亜鉛熱安定剤を含む。添加剤及び他の充填剤が存在する場合、それらは、典型的には、組成物の総重量に基づき、PVC組成物の約15重量パーセント以下を占める。これは、組成物の総重量に基づき、10以下、及び5以下、及び2以下、及び1重量パーセント以下の添加剤及び他の充填剤を含む組成物を含む。
本発明のPVC組成物は、鉛含有成分不含、特に鉛アルキルフェノール、硫酸ケイ酸鉛複合体などの鉛添加剤不含である。「不含」は、鉛含有成分が、PVC組成物の成分として意図的に添加されていないことを意味する。しかし、一部の鉛は、組成物の成分のうちの1つ以上と関連する汚染物質として、または組成物の混合または加工中に機器または環境源から得られる汚染物質として、存在し得る。かかる源からの鉛の存在は、典型的には、組成物の総重量に基づき、0.1重量パーセント未満の量で存在する。
PVC組成物は、概して、PVC化合の当業者に既知である従来の乾燥ブレンドまたは湿潤ブレンド方法に従って調製される。ブレンド工程から取得された混合物は、Banburyバッチ混合器、Farrel Continuous混合器、または単軸もしくは二軸押出成形機などの混合器を用いてさらに化合され得る。
本発明の別の態様は、本発明の1つ以上の組成物を含む、成形または押出成形物品などの物品を提供する。
表1は、これらの実施例で使用される組成物を報告する。アセチル化カスターワックス(ACW)及びエポキシ化大豆油(ESO)を、最低1時間60℃に熱し、振って、LPLAS HT可塑剤混合物を作製するために混ぜ合わせる。固体混合物を、容器中の可塑剤、粘土、及び三酸化アンチモン以外の全てを手で混合することによって作製する。シグマブレードが備えられた250cm3のBRABENDER混合ボウルを使用して、90℃及び40rpmで、乾燥ブレンドを混合する。混合器をまず2分間予熱し、次に固体混合物を添加して、60秒間混合する。続いて、可塑剤を添加し、10分間混合する。次に、粘土及び三酸化アンチモンを添加し、60秒間混合する。その後、混合器を停止させ、乾燥ブレンドを取り出す。
OMYACARB FTは、Omya,Incから入手可能な高純度、微細、湿式粉砕、表面処理済みの天然炭酸カルシウムである。
BAEROPAN MC90249KAは、Baerlocherから入手可能なカルシウム−亜鉛熱安定剤である。
IRGANOX1076は、Ciba Chemicalsから入手可能なヒンダードフェノール抗酸化剤である。
MICROFINE(登録商標)AO9は、0.9ミクロンの平均粒径を有する、Chemturaから入手可能なサブミクロン粒径の三酸化アンチモンである。
上記の開示によって提供される発明として、以下のものが挙げられる。
[1] 無鉛組成物であって、(A)ポリ塩化ビニル(PVC)と、(B)生物可塑剤(Bioplasticizer)と、(C)炭酸カルシウムと、(D)焼成粘土と、を含み、
前記組成物中の前記炭酸カルシウム及び焼成粘土を合わせた重量が、1〜15重量パーセントの範囲であり、炭酸カルシウムと焼成粘土との重量比が、15:85〜85:15の範囲である、前記無鉛組成物。
[2] 前記PVCが、20〜80重量パーセントの量で存在する、[1]に記載の前記組成物。
[3] 前記生物可塑剤が、5〜60重量パーセントの量で存在する、[2]に記載の前記組成物。
[4] 前記生物可塑剤が、エポキシ化野菜油、野菜油由来の脂肪酸のエステル、及び植物由来のアセチル化ワックスまたは油のうちの少なくとも1つである、[3]に記載の前記組成物。
[5] 前記炭酸カルシウム及び焼成粘土が、およそ同じ平均粒径のものである、[1]に記載の前記組成物。
[6] 前記焼成粘土が、モンモリロナイト粘土である、[1]に記載の前記組成物。
[7] 熱可塑性エラストマー及び相溶化剤をさらに含む、[1]に記載の前記組成物。
[8] ワイヤまたはケーブル用の絶縁シースであって、[1]に記載の前記組成物から作製される、前記絶縁シース。
[9] [8]に記載の前記絶縁シースを備える、ワイヤまたはケーブル。
Claims (8)
- 無鉛組成物であって、
(A)ポリ塩化ビニル(PVC)と、
(B)生物可塑剤(bioplasticizer)と、
(C)炭酸カルシウムと、
(D)焼成粘土と、を含み、
但し、(1)前記組成物中の炭酸カルシウム及び焼成粘土を合わせた重量が、1〜15重量パーセントの範囲であり、(2)炭酸カルシウムと焼成粘土との重量比が、15:85〜85:15の範囲であり、(3)前記炭酸カルシウムが、0.5〜2.0ミクロンの平均粒径を有し、(4)前記焼成粘土が0.5〜2.0ミクロンの平均粒径を有し、かつ(5)ASTM D257により測定した体積抵抗率(VR)が1.04×10 15 (Ωcm)以上であることを条件とする、前記無鉛組成物。 - 前記PVCが、20〜80重量パーセントの量で存在する、請求項1に記載の前記組成物。
- 前記生物可塑剤が、5〜60重量パーセントの量で存在する、請求項2に記載の前記組成物。
- 前記生物可塑剤が、エポキシ化野菜油、野菜油由来の脂肪酸のエステル、及び植物由来のアセチル化ワックスまたは油のうちの少なくとも1つである、請求項3に記載の前記組成物。
- 前記焼成粘土が、モンモリロナイト粘土である、請求項1に記載の前記組成物。
- 熱可塑性エラストマー及び相溶化剤をさらに含む、請求項1に記載の前記組成物。
- ワイヤまたはケーブル用の絶縁シースであって、請求項1に記載の前記組成物から作製される、前記絶縁シース。
- 請求項7に記載の前記絶縁シースを備える、ワイヤまたはケーブル。
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