JP6847830B2 - ポリマー組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物、それから形成される複合体、組成物が形成され得るマスターバッチ、組成物及び複合体の製造方法並びに熱可塑性ポリマー及びセルロース系材料を含む組成物における機能性充填剤の使用に関する。
熱可塑性ポリマーとセルロース系材料、例えばおがくずの混合物から複合製品を押出すことは公知である。該複合製品は、木材・ポリマー複合体としばしば称される。該複合材料は、再生利用熱可塑性ポリマーから形成することができ、それは環境的に望ましい。リサイクルポリマー廃棄物に対する必要性が増加するにつれて、ポリマー廃棄物の高品質ポリマー複合体への経済的に実行可能な処理のための新規な方法及び組成物の開発が継続して求められている。
第1の態様によれば、本発明は、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物であって、機能性充填剤が無機微粒子及び無機微粒子の表面上の表面処理剤を含んでいる、前記組成物に関する。
第2の態様によれば、本発明は、第1の態様に従う組成物から形成される複合体に関する。
第3の態様によれば、本発明は、第1の態様に従う組成物の製造方法であって、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を配合することを含む、前記方法に関する。
第4の態様によれば、本発明は、第3の態様に従う複合体の製造方法であって、第1の態様に従う組成物を押出すこと、例えば、共押出することを含む、前記方法に関する。
第5の態様によれば、セルロース・ポリマー複合体の押出しの間、消費電力(power draw)を低減させる方法であって、第1の態様に従う組成物からセルロース・ポリマー複合体を押出すことを含む、前記方法が提供される。
第6の態様によれば、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物から形成される複合体の均一性を改善する方法であって、組成物に(それから複合体を形成する前に)被覆されていないタルク又はマイカから選択される第2の充填剤成分を添加し、それから複合体を形成すること、例えば、押出しすることを含む、前記方法が提供される。
第7の態様によれば、本発明は、第1の態様に従う組成物を形成することができるマスターバッチに関する。
第8の態様によれば、本発明は、(i)熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物又は(ii)第1の態様に従う組成物において分散剤として被覆されていないタルク又はマイカの使用に関する。
第9の態様によれば、本発明は、熱可塑性ポリマー及びセルロース系材料を含む組成物において無機微粒子及び無機微粒子の表面上の表面処理剤を含む機能性充填剤の使用であって、ポリマーの少なくとも一部が機能性充填剤にカップリングされている、前記使用に関する。
第10の態様によれば、本発明は、第1の態様に従う組成物の、それから形成される複合体の機械的性質を改変させる、例えば、改善させるための使用に関する。
発明の詳細な説明
ある種の実施態様において、組成物(及びそれから形成される複合体)は、ポリマー成分及び機能性充填剤のマトリックスを含んでいる。ある種の実施態様において、ポリマー成分は、再生利用ポリマー、例えば、再生利用消費者ポリマー廃棄物から誘導される。マトリックスは、セルロース系材料と組み合わせる。ある種の実施態様において、セルロース系材料は、廃棄物、例えば、木材処理の間に発生する副産物木材から誘導されるセルロース系材料から誘導される。機能性充填剤は、表面処理剤で処理されている無機微粒子を含んでいる。理論によって縛られることを望まないが、表面処理剤がカップリング変性剤として役立ちかつポリマー成分の少なくとも一部を無機微粒子にカップリングし、マトリックスを形成すると考えられる。このカップリング効果は、結果として生じる組成物及びそれから形成される複合体の物理的(例えば、機械的)性質に不利に影響することなく異なるポリマー型の相溶化を増強し、それによって1つ以上の物理的性質における改善さえももたらされ得る。
機械的性質には、例えば、レジリエンス(また耐久性と称される)、破断時伸び、曲げ弾性率(また剛性と称される)及びたわみ(また延性と称される)が含まれる。レジリエンス/靭性(-20℃における)は、ISO179に従って測定され得る。破断時伸びは、ISO178に従って測定され得る。曲げ弾性率/剛性は、ISO178に従って測定され得る。
更に、再利用の間及び新しい再生複合体へ取込む前に異なった種類のポリマー廃棄物を処理し分離するために仕事及びエネルギーがより少ないことを必要とすることから、混合したポリマーリサイクル原料を利用できることは環境的に有利である。
組成物
ある種の実施態様において、組成物は、組成物の全質量に基づき、約10質量％〜約80質量％の熱可塑性ポリマー、約20質量％〜約80質量％のセルロース系材料及び約1質量％〜約70質量％機能性充填剤を含んでいる。ある種の実施態様において、セルロース系材料対熱可塑性ポリマーの質量比は、1:1を超える。ある種の実施態様において、組成物は、組成物の全質量に基づき、約20質量％〜約50質量％の熱可塑性ポリマー、約40質量％〜約70質量％のセルロース系材料及び約1質量％〜約50質量％の機能性充填剤を含んでいる。ある種の実施態様において、組成物は、約2質量％〜約20質量％の機能性充填剤を含み、更に約2質量％〜約15質量％の第2の充填剤を含んでもよく、例えば、約3質量％〜約15重量％の機能性充填剤は、更に約3質量％〜約12質量％の第2の充填剤を含んでもよい。
熱可塑性ポリマー
ある種の実施態様において、組成物は、約10質量％〜約70質量％の熱可塑性ポリマー、例えば、約10質量％〜約60質量％の熱可塑性ポリマー、約20質量％〜約50質量％の熱可塑性ポリマー、約25質量％〜約50質量％の熱可塑性ポリマー、約30質量％〜約50質量％の熱可塑性ポリマー、約35質量％〜約50質量％の熱可塑性ポリマー、約30質量％〜約40質量％の熱可塑性ポリマー、約35質量％〜約45質量％の熱可塑性ポリマー、約40質量％〜約50質量％の熱可塑性ポリマー、約25質量％〜約40質量％の熱可塑性ポリマー又は約25質量％〜約35質量％の熱可塑性ポリマーを含んでいる。ある種の実施態様において、組成物は、約50質量％以下の熱可塑性ポリマー、例えば、約45質量％以下の熱可塑性ポリマー、約40質量％以下の熱可塑性ポリマー、約35質量％以下の熱可塑性ポリマー又は約30質量％以下の熱可塑性ポリマーを含んでいる。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーの少なくとも一部は、再生利用ポリマー、例えば、再生利用ポストコンシューマポリマー廃棄物である。例えば、少なくとも50質量％、少なくとも60質量％、少なくとも約70質量％、少なくとも約80質量％、少なくとも約90質量％、少なくとも約95質量％又は少なくとも約99質量％の熱可塑性ポリマーは、再生利用ポリマーである。ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーの実質的に全てが再生利用される。ある種の実施態様において、再生利用ポリマーは、ポリマー廃棄物、例えば、ポストコンシューマポリマー廃棄物、ポストインダストリアルポリマー廃棄物及び/又はポストアグリカルチュラル廃棄物ポリマーから誘導される。ある種の実施態様において、ポリマーは、再生利用ポストコンシューマポリマー廃棄物である。
熱可塑性ポリマーは、適切な任意の熱可塑性ポリマー又は樹脂でもよい。例えば、ポリエチレン(HDPE、LDPE及び/又はLLDPEを含める)及びポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、PVC、ナイロン、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン及びポリカーボネート。
ある種の実施態様において、組成物は、少量の熱硬化性ポリマー、組成物の全質量に基づき、例えば、約10質量％までの熱硬化性ポリマー、例えば、約0.1質量％〜約10質量％、約5質量％まで、約2質量％まで又は約1質量％までの熱硬化性ポリマーを含んでいる。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーはポリオレフィンの混合物を含んでいる。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーはポリエチレンを含んでいる。ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーは、ポリエチレン及びポリプロピレンを含んでいる。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーの少なくとも一部はカップリングされている。理論によって縛られることを望まないが、ポリマーが、後述するように、カップリング変性剤として機能する表面処理剤によって無機微粒子にカップリングされると考えられる。本明細書に使用される「第1の」及び「第2の」という用語は、同じ部類の異なる種類のポリマー、例えば、第1のポリエチレンポリマーと第2のポリエチレンポリマーを単に区別するために用いられ、第1のポリエチレンポリマーと第2のポリエチレンポリマーが異なる形のポリエチレン、例えば、HPDEとLDPE又は＜0.75g/10分、190℃/2.16kgのMFR(メルトフローレイト)を有するHDPEと＞0.75g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有するHDPEであることを意味する。
一般に、HDPEは、比較的高い結晶化度と融点及び約0.96g/cm3以上の密度を有する主に直鎖又は非分枝鎖のポリエチレンポリマーであると理解されている。一般に、LDPE(低密度ポリエチレン)は、比較的低い結晶化度と融点及び約0.91g/cm3〜約0.94g/cmの密度を有する高度枝分れポリエチレンであると理解されている。一般に、LLDPE(直鎖低密度ポリエチレン)は、一般にエチレンと長鎖オレフィンとの共重合によって製造された、有意数の短い枝分れを有するポリエチレンであると理解されている。LLDPEは、長鎖枝分れがないため、構造的に従来のLDPEと異なる。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーは、カップリングされている、すなわち、表面処理剤(また本明細書において「カップリング変性剤」と称される)によって無機微粒子にカップリングされている少なくとも2つの形のポリエチレンを含んでいる。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーは、HDPE(例えば、0.75g/10分、190℃/2.16kg以上のMFRを有するHDPE)、LDPE及びポリプロピレン(PP)を含んでいる。HDPE、LDPE及びPPの少なくとも一部は、後述するように、表面処理剤によって無機微粒子にカップリングされていてもよい。そのような実施態様において、HDPEは、約30質量％〜約70質量％の熱可塑性ポリマーと、残りのLDPE及びPPを構成していてもよい。HDPEは、0.75g/10分、190℃/2.16kg以上のMFRを有するポリエチレンポリマーから誘導され得る。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーは、カップリングされている、すなわち、後述するように、表面処理剤によって無機微粒子にカップリングされている少なくとも２種のポリエチレンポリマーを含んでいる。そのような実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第1種は、HDPEを含むか又はHDPEである。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第1種は、0.75g未満/10分、190℃/2.16kgのMFRを有する。ある種の実施形態では、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、0.75g/10分、190℃/2.16kg以上のMFRを有する。そのような実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、HDPEを含むか又はHDPEである(第1のポリエチレンポリマーのHDPEと異なっている)。
ある種の実施態様において、第1のポリエチレンのHDPEは、全量の熱可塑性ポリマーの約30質量％〜約70質量％を構成する。残りの熱可塑性ポリマーは、第2のポリエチレンポリマーのHDPE及びPPでもよい。
ある種の実施態様において、第1のポリエチレンポリマーのHDPEは、組成物の全質量に基づき、組成物の約10質量％〜約30質量％、例えば、組成物の約15質量％〜約25質量％なる範囲の量で存在する。
少なくともポリエチレンポリマーの第1種は、HDPEを含んでいる。ある種の実施態様において、ポリエチレンポリマーの第1種は、第1のポリエチレンポリマーの全質量に基づき、少なくとも約80質量％のHDPE、例えば、少なくとも約85質量％のHDPE、少なくとも約90質量％のHDPE又は少なくとも約95質量％のHDPEを含んでいる。ある種の実施態様において、第1のポリエチレンポリマーは、HDPEからなるか又は本質的にHDPEからなる。ある種の実施態様において、ポリエチレンポリマーは、1質量％未満のHDPE以外の化学種、例えば、約0.5質量％未満のHDPE以外の化学種を含んでいる。ある種の実施態様において、第1のポリエチレンポリマーは、約10質量％未満のポリプロピレン、例えば、約5質量％未満のポリプロピレン又は約1質量％未満のポリプロピレンを含んでいる。
ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第1種は、0.75g未満/10分、190℃/2.16kgでのMFR(メルトフローレイト)、例えば、約0.72g/10分以下又は約0.70g/10分以下のMFRを有する。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーで第1種は、約0.10〜約0.74g/10分、190℃/2.16kg、例えば、約0.20〜約0.70g/10分、約0.30〜約0.60g/10分、約0.40〜約0.50g/10分、約0.50〜約0.74g/10分、約0.50〜約0.70g/10分、約0.60〜約0.74g/10分又は約0.60から約0.70g/10分のMFRを有する。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーで第1種は、少なくとも約0.02g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有する。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第1種は、約0.30〜約0.50g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有する。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーで第1種は、約0.35〜約0.45g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有する。
MFRは、ISO1133に従って測定され得る。
ある種の実施態様において、第1のポリエチレンポリマーは、吹込み成形ポリエチレンから誘導される、すなわち、HDPEは吹込み成形HDPE、例えばポリエチレンボトルに含有されるもの又はそれに含まれるものである。従って、ある種の実施態様において、第1のポリエチレンポリマーのHDPEは、再生利用吹込みポリエチレンである。
ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、HDPEを含んでいる。第2のポリエチレンポリマーのHDPEは、第1のポリエチレンポリマーのHDPEとは異なり、例えば、第1のポリエチレンポリマーのHDPEより短い鎖長及び/又は低い粘度を有し得る。ある種の実施態様において、ポリエチレンポリマーの第2種は、第2のポリエチレンポリマーの全質量に基づき、少なくとも約50質量％のHDPE、例えば、少なくとも約60質量％のHDPE、少なくとも約70質量％のHDPE、少なくとも約80質量％のHDPE又は少なくとも約85質量％のHDPEを含んでいる。ある種の実施態様において、第2のポリエチレンポリマーは、約90％未満のHDPEを含んでいる。ある種の実施態様において、第2のポリエチレンポリマーは、約10質量％以上のポリプロピレン、例えば、約10質量％〜約30質量％のポリプロピレン又は約10％〜約20％のポリプロピレンを含んでいる。
ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、0.75g/10分、190℃/2.16kg以上のMFR、例えば、少なくとも約0.77g/10分、又は少なくとも0.80g/10分のMFRを有する。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、約0.75〜約15g/10分、190℃/2.16kg、例えば、約0.80〜約10g/10分、約0.90〜約8g/10分、約0.90〜約6g/10分、約1.0〜約4g/10分又は約1.0〜約2.0g/10分のMFRを有する。ある種の実施態様において、なくともポリエチレンポリマーの第2種は、約20g/10分、190℃/2.16kg以下のMFRを有する。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、約1.0〜約2.0g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有する。ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、約1.25〜約1.75g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有する。
ある種の実施態様において、第2のポリエチレンポリマーは、射出成形ポリエチレンから誘導される、すなわち、HDPEは射出成形されたHDPEである。従って、ある種の実施態様で、第2のポリエチレンポリマーのHDPEは、再生利用射出成形ポリエチレンである。
ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーで第１種は、約0.30〜約0.50g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有し、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第2種は、約1.0〜約2.0g/10分、190℃/2.16kgのMFRを有する。
ある種の実施態様において、第１種のポリエチレンポリマーのHDPE対第２種のポリエチレンポリマーのHDPEの質量比は、約0.5:1〜約3:1、例えば、約1:1〜約3:1、約1:1〜約2:1又は約1:1〜約3:2である。
ある種の実施態様において、HDPEの相対量は、組成物におけるHDPEの全量が組成物の約25質量％〜約45質量％という条件に従う。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーは、HDPE(例えば、0.75g/10分、190℃/2.16kg以上のMFRを有するHDPE)及びポリプロピレン(PP)を含んでいる。HDPEとPPの少なくとも一部は、表面処理剤によって無機微粒子にカップリングされ得る。そのような実施態様において、HDPEは、約50質量％〜約90質量％の熱可塑性ポリマーを残りのPPと構成してもよく、例えば、HDPEは、約60質量％〜約80質量％の熱可塑性ポリマー又は約65質量％〜約75質量％の熱可塑性コポリマーを構成してもよい。HDPEは、0.75g/10分、190℃/2.16kg以上のMFRを有するポリエチレンポリマーから誘導され得る。
ある種の実施態様において、熱可塑性ポリマーは、約30質量％〜約90質量％のHDPE、約1質量％〜約15質量％のPP、及び任意により約40質量％までのLDPEを含んでいる。
セルロース系材料
ある種の実施態様において、組成物は、約25質量％〜約75質量％のセルロース系材料、例えば、約30質量％〜約70質量％のセルロース系材料、約35質量％〜約65質量％のセルロース系材料、約40質量％〜約60質量％のセルロース系材料、約45質量％〜約55質量％のセルロース系材料又は約48質量％〜約52質量％セルロース系材料を含んでいる。
好適なセルロース系材料には、ポリマー複合体に含めるための当該技術において既知の任意のセルロース系材料が含まれる。ある種の実施態様において、セルロース系材料は、おがくず、アルファルファ、コムギパルプ、木材チップ、木材粒子、砕木、木粉、 木材薄片、ベニヤ板、集成材、紙、ボール紙、ストロー、ワタ、ピーナッツの殻、バガス、植物繊維、竹繊維、パーム、じん皮、葉、新聞紙、ココナッツの殻及び種子繊維の１種以上から選択される。
ある種の実施態様において、セルロース系材料は、木材、例えば、上記の木材誘導セルロース系材料の任意の1種以上から誘導される。ある種の実施態様において、セルロース系材料は、硬材繊維又は軟材繊維である。適切な木材誘導材料には、ナラ、マツ、ポプラ、スギ、ハコヤナギ、カエデ、リンゴ、サクラ、マホガニーが含まれる木材の繊維又は粉末が含まれる。
ある種の実施態様において、セルロース系材料は木粉を含んでいる。ある種の実施態様において、セルロース系材料は木粉である。
ある種の実施態様において、セルロース系材料は、再生材料を含むか又は再生材料である。
機能性充填剤
機能性充填剤は、ポリマー組成物の全質量に基づき、約1質量％〜約70質量％なる範囲、例えば、ポリマー組成物の全質量に基づき、約1質量％〜約60質量％、約1質量％〜約50質量％、約2質量％〜約60質量％、約3質量％〜約50質量％、約4質量％〜約40質量％、約5質量％〜約30質量％、約6質量％〜約25質量％、約7質量％〜約20質量％、約8質量％〜約15質量％、約8質量％〜約12質量％、約1質量％〜約20質量％、約2質量％〜約20質量％、約3質量％〜約18質量％、約4質量％〜約18質量％、約5質量％〜約18質量％、約7質量％〜約15質量％、約10質量％〜約20質量％又は約10質量％〜約15質量％の量で組成物に存在してもよい。機能性充填剤は、組成物の全質量に基づき、約40質量％以下、約30質量％以下、約20質量％以下、約10質量％以下の量で存在してもよい。
機能性充填剤の表面処理剤(すなわち、カップリング変性剤)、好ましくは下記で記載されている式(1)の化合物は、 組成物の全質量に基づき、約0.05質量％〜約2質量％、例えば、組成物の全質量に基づき、約0.01質量％〜約1.75質量％、約0.025質量％〜約0.8質量％、約0.05質量％〜約0.35質量％、約0.075質量％〜約0.35質量％、約0.15質量％〜約0.35質量％、約0.25質量％〜約0.35質量％、約0.01質量％〜約0.25質量％、約0.025質量％〜約0.25質量％、約0.05質量％〜約0.25質量％、約0.175質量％〜0.25質量％、約0.2質量％〜0.25質量％、又は約0.15質量％〜約0.25質量％の量で組成物に存在してもよい。
ある種の実施態様において、機能性充填剤は、無機微粒子及び1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端プロパン酸基又はエチレン基を含む第1の化合物を含む表面処理剤を含んでいる。表面処理剤は、無機微粒子の表面に被覆されていてもよい。表面処理剤の意図(例えば、コーティング)は、無機微粒子充填剤及び組み合わせられるポリマーマトリックスの適合性を改善しかつ/又は異なるポリマーを架橋又はグラフトすることによって組成物における2種類以上のポリマーの適合性を改善することである。異なる種類の再生利用ポリマーを含む組成物において又は再生利用バージンポリマーを含む組成物において、機能性充填剤コーティングは、異なるポリマーを架橋又はグラフトするのに役立ち得る。
本発明の他の態様及び実施態様において、機能性充填剤は、更に、1種以上の脂肪酸及び脂肪酸、例えば、ステアリン酸又はステアリン酸カルシウムの1種以上の塩からなる群から選択される第2の化合物を含んでいる。
無機微粒子材料
無機微粒子材料は、例えば、アルカリ土類金属炭酸塩もしくは硫酸塩(例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏)、含水カンダイトクレイ(例えばカオリン、ハロイサイト又はボールクレイ)、無水(焼成)カンダイトクレイ（例えばメタカオリン又は完全焼成カオリン)、タルク、マイカ、パーライト又は珪藻土、又は水酸化マグネシウム、又はアルミニウム三水和物、又はこれらの組み合わせであってもよい。
本発明の第1の態様に従う方法での使用が好ましい無機粒子材料は炭酸カルシウムである。以下、本発明を主に炭酸カルシウムについて、また炭酸カルシウムを加工及び/又は処理する態様との関連で説明する。本発明は、このような実施態様に限定されると解釈されるべきではない。
本発明で使用される微粒子炭酸カルシウムは、天然原料を粉砕することによって得られてもよい。粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、典型的には、鉱物原料(チョーク、大理石、石灰石等)を圧砕し、次に粉砕することによって得られ、続いて粒径分類工程を行うことによって望ましい微粉度を有する生成物を得てもよい。その他の技法(漂白、浮遊選鉱、磁力選鉱等)を利用して望ましい微粉度及び/又は色を有する生成物を得ることもできる。微粒子固形材料は自原的に(すなわち固形材料の粒子それ自体の磨滅によって)或いは粉砕対象である炭酸カルシウムとは異なる材料の粒子を含む微粒子粉砕媒体の存在下で粉砕され得る。これらのプロセスは、分散剤及び殺生物剤の存在下又は不在下で行ってもよく、分散剤及び殺生物剤はプロセスのいずれの段階で添加してもよい。
沈降炭酸カルシウム(PCC)を、本発明における微粒子炭酸カルシウムの原料として使用し得る。また、沈降炭酸カルシウムは、当該分野のいずれの公知の方法によっても製造され得る。TAPPI Monograph Series No 30,「Paper Coating Pigments」の34〜35頁には、製紙産業で使用する生成物の調製における使用に適した沈降炭酸カルシウムを調製するための3種類の主な商業的なプロセスが記載されているが、これらのプロセスは、本発明を実践する際にも使用することができる。これらの3種類のプロセスの全てにおいて、炭酸カルシウムの供給材料(石灰石等)はまず焼成されて生石灰にされ、次にこの生石灰は水中で消和されて水酸化カルシウム又は石灰乳にされる。第1のプロセスにおいては、この石灰乳を、二酸化炭素ガスで直接、炭酸塩化する。このプロセスには副生成物が出ないという利点があり、また炭酸カルシウム生成物の性質及び純度の制御が比較的容易である。第2のプロセスにおいては、石灰乳をソーダ灰と接触させて、複分解によって炭酸カルシウムの沈殿物と水酸化ナトリウムの溶液を得る。このプロセスを商業的に利用すれば、この水酸化ナトリウムを、実質的に完全に炭酸カルシウムから分離し得る。第3の主要商業的プロセスにおいては、石灰乳をまず塩化アンモニウムと接触させることによって塩化カルシウム溶液及びアンモニアガスを得る。次に、この塩化カルシウム溶液をソーダ灰と接触させて、複分解によって沈降炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムの溶液を得る。結晶は、様々な形状及びサイズで生成可能であり、採用する特定の反応プロセスに左右される。PCC結晶の3種類の主要形態はアラゴナイト、菱面体晶及び偏三角面体であり、これらは全て、その混合物を含めて本発明における使用に適している。
炭酸カルシウムの湿式粉砕は、炭酸カルシウムの水性懸濁液の調製を伴い、次に任意の適切な分散剤の存在下で粉砕を行う。炭酸カルシウムの湿式粉砕に関する更なる情報については、例えば欧州特許出願公開第614948号(その内容は、本明細書に全体で援用されている)を参照することができる。無機微粒子、例えば、炭酸カルシウムは、任意の適切な乾燥粉砕技法によって調製されてもよい。
状況によっては、その他の鉱物を少量添加してもよく、例えばカオリン、焼成カオリン、珪灰石、ボーキサイト、タルク、二酸化チタン又はマイカの１種以上が存在する場合もある。
無機微粒子材料を天然原料から得る場合、若干の鉱物質不純物が粉砕された材料を汚染する場合がある。例えば、天然の炭酸カルシウムは、その他の鉱物を伴って存在する場合がある。このため、一部の実施態様においては、無機微粒子材料はある量の不純物を含む。しかしながら、一般に、本発明で使用の無機微粒子材料が含有するその他の鉱物質不純物は約5質量％未満、好ましくは約１質量％未満である。
特に記載がない限り、無機微粒子材料に関して本明細書で言及される粒径特性は、CILAS 1064機器を使用して(又は実質的に同じ結果を得るその他の方法によって)、レーザー光散乱の分野で利用される周知の慣用の方法によって測定されるものである。レーザー光散乱法においては、粉末、懸濁液及びエマルジョン状の粒子のサイズを、ミー散乱の理論を応用したレーザービームの回折を利用して測定する。このようなマシンによって測定がなされ、また当該分野においては『等価粒径(e.s.d)』と称される、所定のe.s.d値より小さいサイズを有する粒子の累積体積％がプロットされる。平均粒径ｄ50は、粒子e.s.dのこのやり方で求められる値であり、ｄ50値より小さい等価粒径を有する粒子が50体積％ある。d90という用語は、粒子の90体積％があるものより小さい粒子径値である。
無機微粒子のd50は、約100μm未満、例えば、約80μm未満、例えば、約60μm未満、例えば、約40μm未満、例えば、約20μm未満、例えば、約15μm未満、例えば、約10μm未満、例えば、約8μm未満、例えば、約6μm未満、例えば、約5μm未満、例えば、約4μm未満、例えば、約3μm未満、例えば、約2μm未満、例えば、約1.5μm未満又は例えば、約1μm未満でもよい。無機微粒子のd50は、約0.5μmより大きく、例えば、約0.75より大きく、約1μmより大きく、例えば、約1.25μmより大きく又は例えば、約1.5μmより大きくてもよい。無機微粒子のd50は、0.5〜20μm、例えば、約0.5〜10μm、例えば、約1〜約5μm、例えば、約1〜約3μm、例えば、約1〜約2μm、例えば、約0.5〜約2μm、例えば、約0.5〜1.5μm、例えば、約0.5〜約1.4μm、例えば、約0.5〜約1.4μm、例えば、約0.5〜約1.3μm、例えば、約0.5〜約1.2μm、例えば、約0.5〜約1.1μm、例えば、約0.5〜約1.0μm、例えば、約0.6〜約1.0μm、例えば、約0.7〜約1.0μm、例えば約0.6〜約0.9μm、又は例えば、約0.7〜約0.9μmなる範囲にあってもよい。
無機微粒子のd90(またトップカットと称される)は、約150μm未満、例えば、約125μm未満、例えば、約100μm未満、例えば、約75μm未満、例えば、約50μm未満、例えば、約25μm未満、例えば、約20μm未満、例えば、約15μm未満、例えば、約10μm未満、例えば、約8μm未満、例えば、約6μm未満、例えば、約4μm未満、例えば、約3μm未満又は例えば、約2μm未満でもよい。有利には、d90は、約25μm未満でもよい。
0.1μmより小さい粒子の量は、典型的には約5体積％以下である。
無機微粒子は、約10以上の粒子勾配を有してもよい。粒子勾配(すなわち、無機微粒子の粒径分布の勾配)は、以下の式によって求められる。
勾配＝100×(ｄ30/ｄ70)
(式中、d30は、粒子の30体積％がそのd30値未満のe.s.dを有する粒子e.s.dの値であり、d70は、粒子の70体積％がそのd70未満のe.s.d.を有する粒子e.s.d.の値である)
無機微粒子は、約100以下の粒子勾配を有してもよい。無機微粒子は、約75以下、約50以下、約40以下又は約30以下の粒子勾配を有してもよい。無機微粒子は、約10〜約50又は約10〜約40の粒子勾配を有してもよい。
無機微粒子が表面処理剤、すなわち、カップリング変性剤で処理されると、無機微粒子はその表面上に表面処理を有する。ある種の実施態様において、無機微粒子は、表面処理剤で被覆される。
組成物は、所望により、1つ以上の第2の充填剤成分を含有してもよい。第2の充填剤成分は、表面処理剤で処理されることができない。例えば、機能性充填剤に使用される無機微粒子は、1つ以上の他の既知の第2の充填剤成分、例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、マイカ及びタルクと共に使用されてもよい。ある種の実施態様において、ポリマー組成物は、第2の充填剤成分としてタルクを含んでいる。ある種の実施態様において、ポリマー組成物は、第2の充填剤成分として被覆されていないタルクを含んでいる。ある種の実施態様において、ポリマー組成物は、第2の充填剤成分としてカーボンブラック、例えば、被覆されていないカーボンブラックを含んでいる。ある種の実施態様において、ポリマー組成物は、第2の充填剤成分としてマイカ、例えば、被覆されていないマイカを含んでいる。ある種の実施態様において、無機微粒子対第２の充填剤成分の質量比は、約1:2〜約10:1、例えば、約1:1〜約5:1又は約2:1〜約4:1である。ある種の実施態様において、機能性充填剤の無機微粒子は炭酸カルシウム、例えば、粉砕炭酸カルシウムであり、第2の充填剤成分は被覆されていないタルク又はマイカである。第2の充填剤成分が使用される場合には、組成物の0.1質量％〜約50質量％、例えば、組成物の約1質量％〜約40質量％、約2質量％〜約30質量％、約2質量％〜約25質量％、約2質量％〜約20質量％、約3質量％〜約15質量％、約4質量％〜約10質量％、約5質量％〜約40質量％、約5質量％〜約30質量％、約5質量％〜約25質量％、約10質量％〜約30質量％又は約15質量％〜約25質量％の量で存在してもよい。
ある種の実施態様において、第2の充填剤成分、例えば、被覆されていないタルク又はマイカが含まれると、第2の充填剤成分を含まない組成物から形成される複合体に比べて組成物から形成される複合体の1つ以上の機械的性質が高められる。
ある種の実施態様において、第2の充填剤成分、例えば、被覆されていないタルク又はマイカが含まれると、セルロース系材料の分散が強化される、すなわち、セルロース系材料のための分散剤として働き、セルロース系材料の目に見える凝集を低減させる。従って、第2の充填剤成分、例えば被覆されていないタルク又はマイカを加えて含んでいる組成物は、均一性を改善したものと評され得る。同様に、そのような組成物から形成される複合体は、より均質な構造を有するものと評され得る。同様に、そのような組成物から形成される複合体は、より均質の構造を有すると評され得る。更に、分散強化は、複合体の1つ以上の機械的性質を高め得る。
ある種の実施態様において、第2の充填剤成分、例えば、被覆されていないタルクは、約5.0〜20μmなる範囲、例えば、約8.0μm〜約20μm、約8.0μm〜約15μm、約10μm〜約15μm、約10μm〜約14μm、約11μm〜約14μm又は約12μm〜約14μmのd50を有する。加えて、第2の充填剤成分は約30μm〜約50μm、約35μm〜約45μm又は約38μm〜約42μmのd95を有してもよい。
表面処理剤
表面処理剤は、1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端プロパン酸基又はエチレン基を含む化合物を含む(また本明細書においてカップリング変性剤と称される)。表面処理剤の機能は、例えば、少なくとも２種のポリエチレンポリマーをカップリングするために組成物に存在するポリマー化学種の少なくとも一部をカップリングすることである。理論によって縛られることを望まないが、カップリングがポリマーと表面処理剤の間に物理的(例えば、立体化学的)及び/又は化学的(例えば、化学結合、例えば共有結合又はファンデルワールス)相互作用を伴うと考えられる。
一実施態様において、表面処理剤(すなわち、カップリング変性剤)は、式(1)を有する。
A-(X-Y-CO)m(O-B-CO)nOH (1)
(式中、Aは、1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端エチレン結合を含有する部分であり；
Xは、Oであり、mは、1〜4であるか又はXはNであり、mは1であり；
Yは、C1-18-アルキレン又はC2-18-アルケニレンであり；
Bは、C2-6-アルキレンであり；nは、0〜5である；
但し、Aがエチレン基に隣接して2つのカルボニル基を含有する場合、XはNである）
実施態様において、A-X-は、アクリル酸残基であり、(O-BCO)nはδ-バレロラクトン又はε-カプロラクトンの残基又はその混合物でもよく、nはゼロでもよい。
別の実施態様において、A-X-はマレイミド残基であり、(O-BCO)nはδ-バレロラクトン又はε-カプロラクトンの残基又はその混合物でもよく、nはゼロでもよい。
カップリング変性剤の個々の例は、β-カルボキシエチルアクリレート、β-カルボキシエチルアクリレート、10-カルボキシデシルマレイミド及び5-カルボキシペンチルマレイミドである。例示的なカップリング変性剤及びそれらの調製方法は、米国特許出願公開第7732514号に記載されており、それの全体の内容は本明細書に援用されている。
別の実施態様において、カップリング変性剤は、式(2)のβ-アクリロイルオキシプロパン酸又はオリゴマーアクリル酸である。
CH2=CH-COO[CH2-CH2-COO]nH (2)
(式中、nは、1〜6の数を表す)
実施態様において、nは、1、2、3、4、5又は6である。
式(2)のオリゴマーアクリル酸は、0.001〜1質量％の重合阻害剤の存在下に、任意により高圧下で不活性溶媒の存在下で、約50℃〜200℃なる範囲の温度にアクリル酸を加熱することによって調製され得る。例示的カップリング変性剤及びこれらの調製方法は、米国特許出願公開第4267365号に記載されており、その全体の内容は本明細書に援用されている。
別の実施態様において、カップリング変性剤は、β-アクリロイルオキシプロパン酸である。この化学種及びその製造方法は、米国特許出願公開第3888912号に記載されており、その全体の内容は本明細書に援用されている。
表面処理剤は、機能性充填剤中に望ましい結果を得るのに効果的な量で存在する。これは、カップリング変性剤間で変動し、無機微粒子の正確な組成物に左右され得る。例えば、カップリング変性剤は、機能性充填剤の全質量に基づき、約5質量％以下、例えば約2質量％以下、例えば約1.5質量％以下の量で存在してもよい。実施態様において、カップリング変性剤は、機能性充填剤において、機能性充填剤の全質量に基づき、約1.2質量％以下、例えば約1.1質量％以下、例えば約1.0質量％以下、例えば、約0.9質量％以下、例えば約0.8質量％以下、例えば約0.7質量％以下、例えば、約0.6質量％以下、例えば約0.5質量％以下、例えば約0.4質量％以下、例えば約0.3質量％以下、例えば約0.2質量％以下又は、例えば約0.1質量％未満の量で存在する。典型的には、カップリング変性剤は、機能性充填剤において約0.05質量％より大きい量で存在する。更なる実施態様において、カップリング変性剤は、機能性充填剤において約0.1〜2質量％、例えば、約0.2〜約1.8質量％、約0.3〜約1.6質量％、約0.4〜約1.4質量％、約0.5〜約1.3質量％、約0.6〜約1.2質量％、約0.7〜約1.2質量％、約0.8〜約1.2質量％、又は約0.8〜約1.1質量％なる範囲の量で存在する。
ある種の実施態様において、1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端プロパン酸基又はエチレン基を含む化合物/化合物群は、表面処理剤に存在する単一の化学種である。
ある種の実施態様において、表面処理剤は、加えて、1種以上の脂肪酸及び1種以上の脂肪酸の塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される第2の化合物を含んでいる。
一実施態様において、1種以上の脂肪酸は、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、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、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、リノエライジン酸、α-リノレン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、エルカ酸、ドコサヘキサエン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。別の実施態様において、1種以上の脂肪酸は、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸である。別の実施態様において、脂肪酸は、飽和又は不飽和でもよいC12〜C24脂肪酸、例えば、C16〜C22脂肪酸である。一実施態様において、1種以上の脂肪酸は、任意により他の脂肪酸と組み合わせてもよいステアリン酸である。
別の実施態様において、脂肪酸の1種以上の塩は、上述した脂肪酸の金属塩である。金属は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属又は亜鉛でもよい。一実施態様において、第2の化合物は、ステアリン酸カルシウムである。
第2の化合物が存在する場合には、望ましい結果を得るのに効果的な量で機能性充填剤に存在する。これは、カップリング変性剤間で変動し、無機微粒子の正確な組成物に左右され得る。例えば、第2の化合物は、機能性充填剤の全質量に基づき、約5質量％以下、例えば約2質量％以下又は、例えば約1質量％以下の量で存在してもよい。実施態様において、第2の化合物は、機能性充填剤の全質量に基づき、約0.9質量％以下、例えば約0.8質量％以下、例えば約0.7質量％以下、例えば約0.6質量％以下、例えば約0.5質量％以下、例えば約0.4質量％以下、例えば約0.3質量％以下、例えば約0.2質量％以下又は、例えば約0.1質量％以下の量で機能性充填剤に存在する。典型的には、第2の化合物が存在する場合には、約0.05質量％より多い量で機能性充填剤に存在する。カップリング変性剤対第2の化合物の質量比は、約5:1〜約1:5、例えば約4:1〜約1:4、例えば約3:1〜約1:3、例えば約2:1〜約1:2又は、例えば約1:1であってもよい。第1の化合物(すなわち、カップリング変性剤)及び第2の化合物(すなわち、1種以上の脂肪酸又はその塩)を含むコーティング量は、無機微粒子の表面上に単層適用範囲を与えるために算出される量でよい。実施態様において、第1の化合物対第2の化合物の質量比は、約4:1〜約1:3、例えば約4:1〜約1:2、例えば約4:1〜約1:1、例えば約4:1〜約2:1、例えば約3.5:1〜約1:1、例えば約3.5:1〜2:1、例えば約3.5:1〜約2.5:1である。
ある種の実施態様において、表面処理剤は、1種以上の脂肪酸及び1種以上の脂肪酸の塩からなる群から選択される化合物を含まない。
ポリマー組成物は、加えてペルオキシド含有添加剤を含み得る。実施態様において、ペルオキシド含有添加剤は、ジクミルペルオキシド又は1,1-ジ(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサンを含んでいる。ペルオキシド含有添加剤は、後述するように、必ずしも表面処理剤と含まれなくてもよく、代わりに機能性充填剤及びポリマーの配合の間に添加されてもよい。いくつかのポリマー系、例えば、HDPEを含有するものにおいて、ペルオキシド含有添加剤を含むと、ポリマー鎖の架橋が促進されることになる。他のポリマー系、例えば、ポリプロピレンにおいて、ペルオキシド含有添加剤を含むと、ポリマー鎖切断が促進されることになる。ペルオキシド含有添加剤は、望ましい結果を得るのに効果的な量で存在してもよい。これは、カップリング変性剤間で変動し、無機微粒子及びポリマーの正確な組成物に左右され得る。例えば、ペルオキシド含有添加剤は、ペルオキシド含有添加剤が添加されるポリマー組成物におけるポリマーの質量に基づき、約1質量％以下、例えば約0.5質量％以下、例えば0.1質量％、例えば約0.09質量％以下、例えば約0.08質量％以下又は、例えば約0.06質量％以下の量で存在してもよい。典型的には、ペルオキシド含有添加剤が存在する場合には、ポリマーの質量に基づき、約0.01質量％より多い量で存在する。
機能性充填剤は、無機微粒子、表面処理剤及び任意のペルオキシド含有添加剤を組み合わせ、慣用的な方法を使用して、例えば、Steele & Cowlishaw 高強度ミキサーを使用して、好ましくは80℃以下の温度で混合することによって、調製され得る。表面処理剤の化合物(化合物群)は、無機微粒子を粉砕した後、無機微粒子を任意の再生利用ポリマー組成物に添加する前に適用され得る。例えば、表面処理剤は、無機微粒子が機械的に脱凝集化される工程で無機微粒子に添加され得る。表面処理剤は、ミリングマシンにおいて実施される脱凝集の間に適用され得る。
任意の追加充填剤成分
機能性充填剤は、加えて、酸化防止剤(例えば、特に屋外の用途において、UV老化を改善させる(すなわち、回復させる)ために)を含んでもよい。好適な酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール及びアミン誘導体からなる有機分子、ホスフェート及び低級分子量ヒンダードフェノールからなる有機分子及びチオエステルが挙げられるが、これらに限定されない。例示的な酸化防止剤としては、Irganox 1010、Irganox 215、及びIrganox 1010とIrganox 215のブレンドが挙げられる。
任意の追加添加剤
組成物は、更なる添加剤(すなわち、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤/第2の充填剤以外の成分)を更に含んでもよい。添加剤の例としては、ポリマー-セルロース系材料相溶化剤、滑助剤(例えばエルカミド)、加工助剤(例えばPolybatch(登録商標)AMF-705)、離型剤、酸化防止剤、潤滑剤、殺真菌剤、殺生物剤、難燃剤、発泡剤、起泡剤、着色剤(例えば、顔料及び/又は染料)が挙げられる。ある種の実施態様において、ポリマー組成物は、着色剤を含んでいる。更なる添加剤の全量は、組成物の約10質量％までを構成してもよい。ある種の実施態様において、組成物は、約0.1質量％〜約8質量％の更なる添加剤、例えば約0.1質量％〜約6質量％の更なる添加剤、約0.5質量％〜約5質量％の更なる添加剤、約1質量％〜約4質量％の更なる添加剤又は約1質量％〜約3質量％の更なる添加剤を含んでいる。
例えば、ある種の実施態様において、組成物は、約0.5質量％〜約5質量％のポリマー-セルロース系材料相溶化剤、例えば約1質量％〜約3質量％のポリマー-セルロース系材料相溶化剤、例えば約1.5質量％〜約2.5質量％のポリマー-セルロース系材料相溶化剤を含んでいる。適切なポリマー-セルロース系材料相溶化剤としては、例えば、マレイン酸化ポリオレフィン、例えば、ポリオレフィン-グラフト-無水マレイン酸(ポリエチレン-グラフト-無水マレイン酸又はポリプロピレン-グラフト無水マレイン酸など)が挙げられる。他の適切な相溶化剤としては、無水マレイン酸が挙げられる。市販の相溶化剤としては、商品名PolybondTM(Chemtura)、ExxelorTM(Exxon Mobil)、FusabondTM(DuPont)、LotaderTM(Arkema)、BondyramTM(Maroon)及びInegrateTM(Equistar)で販売されているものが挙げられる。
誤解を避けるため、ポリマー-セルロース系材料相溶化剤における任意の熱可塑性ポリマー又は誘導体の量は、上記のある種の実施態様に従う組成物における熱可塑性ポリマーの量に加算する。
ある種の実施態様において、組成物は、ポリマー-セルロース系材料相溶化剤を含まない。
複合体
本願明細書に記載されている組成物から形成され得る複合体は、数多く多様であり、例えば、デッキ材料(例えば、デッキボード)、ボード、ハウジング、シート、ポール、ストラップ、フェンス、部材、パネル(例えば、自動車パネル)、パレット、パイプ、ドア、シャッタ、オーニング、シェード、看板、フレーム、窓用ケーシング、背板、壁板、フローリング、タイル、鉄道用まくら木、フォーム、トレー、工具用柄、売り台、寝具、ディスペンサ、 ステーブ、トート、樽、ボックス、パッキング材料、バスケット、ラック、ケーシング、バインダー、デバイダー、壁、マット、フレーム、本棚、彫刻、椅子、テーブル、机、アート、玩具、ゲーム、ワーブ、橋脚、ボート、マスト、腐敗槽、基板、コンピュータハウジング、上下接地電気ケーシング、家具、ピクニックテーブル、テント、遊び場、ベンチ、シェルタ、運動具、便器、飾り額、盆、ハンガー、サーバー、プール、絶縁体、小箱、ブックカバー、籐類、松葉杖、荷物バックル及びクリップなどが挙げられる。
ある種の実施態様において、複合体は、コア及びコアのまわりに外層を含んでいる。コア及び/又は外層は、本明細書に記載されているある種の実施態様に従う組成物から形成されている。
ある種の実施態様において、コアは、本明細書において記載されているある種の実施態様に従う組成物から形成され、外層は、異なる組成物、例えば、セルロース系材料が含まれなくてもよい他のポリマー組成物を有する。
ある種の実施態様において、コアのまわりの外層は、本明細書に記載されているある種の実施態様に従う組成物から形成され、コアは、異なる組成物、例えば、他のポリマー組成物を有するか又は他の材料、例えば、木材である。
ある種の実施態様において、コア及び外層は 両方とも、本明細書に記載されているある種の実施態様に従う組成物から形成されている。そのような実施態様において、コア及び外層は、異なる組成物の同じ組成物から形成されてもよい。
ある種の実施態様において、コアは、少なくとも部分的に中空であり、例えば、プロファイルの中に空間又はボイド領域を有するように形成されたものである。
ある種の実施態様において、コアは、完全に中空である。
ある種の実施態様において、コアは、発泡している。
ある種の実施態様において、複合体は少なくとも第1層及び第1層の上に第2層を含み、それの少なくとも1つは本明細書に記載されているある種の実施態様に従う組成物から形成されている。その他の層は、異なる組成物又は異なる材料から形成されてもよい。両層は、本明細書に記載されているある種の実施態様に従う組成物から形成されてもよい。ある種の実施態様において、複合体は、2層；本明細書に記載されているある種の実施態様に従う組成物から形成される内部層及び、考慮した用途に適している他の材料から構成される外層又はスキンから形成されている。例えば、デッキボードボードなどには、外層又はスキンは、きめのある及び/又は着色している、かつ耐UV-老化性、耐薬品性、退色抵抗性、耐光沢性などを与える材料から形成され得る。きめのあるスキンは、グリップを強化するか又はずれを減少させる。内部層は、外層又はスキンの色に向かって、例えば、押出し前の組成物に着色剤を組み込むことによって色合いをつけてもよい。複合体は、2層を超える、例えば、3層、4層、5層以上を含んでもよい。各層は、異なる組成物から形成されてもよい。各層は、同じ組成物から形成されてもよい。2層を含むか又は2層を超える複合体は、共押出されてもよい。
層は、実質的に平面でもよい。層は、協調的に非平面でもよく、例えば、円形又はある程度まで湾曲していても、又は角があってもよい。
ある種の実施態様において、複合体は複雑な形状の形であり、上記のように、1を超える層又は少なくとも第1層と第2層を備えてもよい。
ある種の実施態様において、複合体は、以下の1つの形である：デッキ材料(例えば、デッキボード)、ボード、ハウジング、シート、ポール、ストラップ、フェンス、部材、パネル(例えば、自動車パネル)、パレット、パイプ、ドア、シャッタ、オーニング、シェード、看板、フレーム、窓用ケーシング、背板、壁板、フローリング、タイル、鉄道用まくら木(railroad ties)、フォーム(forms)、トレー、工具用柄、売り台、寝具、ディスペンサ、ステーブ(staves)、トート(totes)、樽、ボックス、パッキング材料、バスケット、ラック、ケーシング、バインダー、デバイダー、壁、マット、フレーム、本棚、彫刻、椅子、テーブル、机、アート、玩具、ゲーム、ワーブ(wharves)、橋脚(piers)、ボート、マスト、浄化槽(septic tanks)、基板、コンピュータハウジング、上下接地電気ケーシング、家具、ピクニックテーブル、テント、遊び場、ベンチ、シェルタ、運動具、便器(bedpans)、飾り額、盆、ハンガー、サーバー、プール、絶縁体、小箱(caskets)、ブックカバー、籐類(canes)、松葉杖、荷物バックル及びクリップなど。
ある種の実施態様において、組成物は、デッキ材料、例えば、デッキボードの形である。
複合体は、木材と同様の外観を有することができ、天然木材と同様に鋸で切られ、紙やすりにかけられ、成形され、曲げられ、固定され及び/又は仕上げ加工され得る。
ある種の実施態様において、複合体は、自動車パネルの形、すなわち、例えば、ドア、ウィング、バンパー、フード、ボンネット、テールゲートなどにおけるパネル又はそれの一部を含める、自動車用の車体パネルなどである。自動車は、例えば、乗用車、バン、ピックアップ、トラック又はバスでもよい。
ある種の実施態様において、組成物は、パレットの形である。
ある種の実施態様、例えば、複合体がデッキボードなどである実施態様において、複合体は、EN 13893に従って測定されるように表面粗さ(滑り摩擦係数)が匹敵する量のセルロース系材料とバージンポリマーを含みかつ機能性充填剤を含まない複合体より少なくとも約50％大きい、例えば、少なくとも約60％大きい、少なくとも約70％大きい、少なくとも約80％大きい又は少なくとも約90％大きい。表面粗さの増加は、同じ量及び種類のセルロース材料から成る組成物、熱可塑性ポリマー及び機能性充填剤の全質量に等価な量のバージンポリマーから形成され、例えば、押出され、かつ機能性充填剤がない、匹敵する複合体、例えば、デッキボードに比べて評価され得る。
ある種の実施態様、例えば、複合体がデッキボードなどである実施態様において、複合体は、EN 13893に従って測定されるように表面粗さ(滑り摩擦係数)が少なくとも約0.30μ、例えば、少なくとも約0.35μ又は少なくとも約0.40μである。
更に、上記のように、ある種の実施態様において、第2の充填剤成分、例えば、被覆されていないタルク又はマイカを含むと、第2の充填剤成分を含まない組成物から形成される複合体に比べて組成物から形成される(例えば、押出される)複合体の1つ以上の機械的性質が強化される。機械的性質には、EN ISO 178に従って測定されるように、曲げ弾性率(MPa)、曲げ強さ(MPa)及び破断時伸び(％)、EN ISO 179に従って測定されるように、衝撃強度(シャルピーノッチなし、kJ/m2)、EN ISO 75-2に従って測定されるように、荷重撓み温度(HDT-A、℃)が含まれる。
ある種の実施態様において、複合体は、下記の機械的性質の1つ以上であってもよい：
(i)曲げ弾性率が少なくとも約1500MPa、例えば、少なくとも約2000MPa、少なくとも約2500MPa、少なくとも約3000MPa、少なくとも約3100MPa、少なくとも約3200MPa、少なくとも約3300MPa、少なくとも約3400MPa、少なくとも約3500MPa、少なくとも約3600MPa、少なくとも約3700MPa、少なくとも約3800MPa、少なくとも約3900MPa、少なくとも約4000MPa、又は少なくとも約4100MPa、及びある種の実施態様においては、約5000MPa未満又は約4500MPa未満；
(ii)曲げ強さが少なくとも約15.0MPa、少なくとも約20.0MPa、少なくとも約25.0MPa、少なくとも約30.0MPa、少なくとも約31.0MPa、少なくとも32.0MPa、少なくとも約33.0MPa、少なくとも約34.0MPa、少なくとも約35.0MPa、少なくとも約36.0MPa、又は少なくとも約36.25MPa、及びある種の実施態様においては、約40.0MPa未満、又は約38.0MPa未満；
(iii)破壊時伸びが少なくとも約2.0％、少なくとも約2.5％、少なくとも約2.75％、少なくとも約3.0％、少なくとも約3.20％、又は少なくとも約3.50％、及びある種の実施態様においては、約5.0％未満又は約4.0％未満；
(iv)撓み温度が少なくとも約50℃、少なくとも約55℃、少なくとも約60℃、少なくとも約65℃、少なくとも約67.5℃、又は少なくとも約70℃、及びある種の実施態様においては、約80℃未満又は約75℃未満；
(v)衝撃強度が少なくとも約4.5kJ/m2、少なくとも約5.0kJ/m2、少なくとも約5.25kJ/m2、少なくとも約5.5kJ/m2、少なくとも約5.75kJ/m2、又は少なくとも約6.0kJ/m2、及びある種の実施態様においては、約7.0kJ/m2未満又は約6.5kJ/m2未満。
更に、上記のように、ある種の実施態様において、第2の充填剤成分、例えば、被覆されていないタルク又はマイカを含むと、セルロース系材料の分散を強化する、すなわち、セルロース系材料のための分散剤として働き、同上を含む組成物におけるセルロース系材料又は組成物から形成される(例えば、押出される)複合体の目に見える凝集が減少する。分散、すなわち、均一性の改善は、第2の充填剤成分を含まない組成物から形成される複合体に比べて第2の充填剤成分を含む複合体の目視検査によって評価され得る。ある種の実施態様において、複合体におけるセルロース系材料の目に見える凝集の減少は、改善された分散を表している。
従って、ある種の実施態様において、第2の充填剤成分、例えば被覆されていないタルク又はマイカは、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物におけるセルロース系材料の分散を強化するために使用される。
他の実施態様において、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物から形成される複合体の均一性を改善する方法であって、組成物に(それから複合体を形成する前に)第2の充填剤成分、例えば、被覆されていないタルク又はマイカを添加し、それから複合体を形成する、例えば、押出すことを含む、前記方法が提供される。
製造方法
ある種の実施態様において、組成物は、組成物の成分を配合することによって、すなわち、熱可塑性ポリマー、機能性充填剤及びセルロース系材料を配合することによって形成される。
配合はそれ自体、プラスチック加工及び製造の当業者にとって周知の技術である。当該技術において配合は、ポリマー成分が融解される温度より低い温度で行われるブレンド又は混合プロセスとは異なることは理解されている。そのような方法には、配合及び押出しが含まれる。化合物は、二軸配合機、例えば、Baker Perkins 25mm二軸押出機を使用して行われ得る。
ある種の実施態様において、セルロース系材料は、熱可塑性ポリマー及び機能性充填剤を含むマトリックス材料と配合される。マトリックス材料は、熱可塑性ポリマー及び機能性充填剤を配合することによって製造され得る。
熱可塑性ポリマー及び機能性充填剤は、予備混合され、単一ホッパーから供給され得る。得られた溶融物は、例えば、水浴中で冷却され、次にペレット化され得る。次にペレット化材料が、セルロース系材料とブレンド又は配合され得る。熱硬化性ポリマーは、セルロース系材料とともに配合され得る。他の実施態様において、ペレット化材料が微粉砕又は粉砕された後、セルロース系材料とブレンド又は配合されてもよい。
ある種の実施態様において、セルロース系材料とブレンドされるペレット化、微粉砕又は粉砕された材料は、成形(例えば、射出成形、圧縮成形、又は熱成形)されて、複合体を形成し得る。
組成物は、更に追加の成分(滑助剤(例えばエルカミド)、加工助剤(例えばPolybatch(登録商標)AMF-705)、離型剤及び酸化防止剤)を含み得る。適切な離型剤は、当業者にとって容易に明らかであり、脂肪酸及び脂肪酸の亜鉛、カルシウム、マグネシウム及びリチウム塩及び有機ホスフェートエステルを含める。個々の例は、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、オレイン酸カルシウム及びパルミチン酸亜鉛である。滑助剤、加工助剤及び離型剤は、組成物の全質量に基づき約5質量％未満の量で添加され得る。
ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーは、各々別個のポリマー流に含有され、別々に機能性充填剤と共に配合機に供給される。例えば、HDPEを含む第1のポリエチレンは第1のポリマー流として配合機に供給され、第2のポリエチレンポリマーは第2のポリマー流として化合物に供給され、機能性充填剤は第3の流れとして配合機に供給される。そのような実施態様において、第2のポリエチレンポリマーを含む第2のポリマー流は、他のポリマー成分、例えば、ポリプロピレン、LDPE及び/又はLLDPEを含むポリマー流の一部分でもよい。他の実施態様において、他の任意のポリマー成分は、別個の供給流によって配合機に供給され得る。
ある種の実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーは、同じポリマー流の一部分である。従って、そのような実施態様において、少なくとも２種のポリエチレンポリマーを含み、及び任意により他のポリマー成分、例えばポリプロピレン、LDPE及び/又はLLDPEを含めてもよい単一供給流は、配合機に供給される。
ある種の実施態様によれば、配合された熱可塑性ポリマーと機能性充填剤、セルロース系材料及び追加の機能性充填剤が配合されて、複合体を形成する。ある種の実施態様において、追加の機能性充填剤は、表面処理炭酸カルシウムである。
他の実施態様において、配合された熱可塑性ポリマーと機能性充填剤、セルロース系材料及び追加の第2の充填剤が配合されて、複合体を形成する。ある種の実施態様において、追加の第2の充填剤は、タルク又はマイカである。
ある種の実施態様によれば、配合された熱可塑性ポリマーと機能性充填剤、セルロース系材料及び追加のポリマー(例えば、熱可塑性又は熱硬化性)が配合されて、複合体を形成する。
ある種の実施態様において、機能性充填剤は、配合前にポリマーと接触しない。
各成分の相対量は、本明細書に記載されているある種の実施態様に従う組成物を調製するような量である。
複合体は、圧縮成形、射出成形、熱成形、カレンダー加工及び押出しを含める任意の適切なプラスチック成形操作を使用して製造され得る。ある種の実施態様において、複合体は、押出しによって製造される。ある種の実施態様、例えば、複合体が任意に異なる組成物を有してもよい1を超える部分(例えば、断面、層、コア/外層)を含む実施態様において、複合体は、共押出によって製造される。上記の成形操作それ自体は、当業者にとって周知である。
予想外に、ある種の実施態様において、より高い押出量(すなわち、押出される材料の量、毎時kg(kg/時間))が押出された複合体の機械的性質に影響することなく、又は最小の影響で、又はそれを改善さえするために使用され得ることがわかった。例えば、ポリマー組成物が第2の充填剤成分として被覆されていないタルクを含み、それが押出し可能な材料に直接添加されてもよく又は押出し前にポリマー組成物と配合されてもよいある種の実施態様においては、下記実施例の測定法に従って測定され得るように、押出される複合体の1つ以上の機械的性質、例えば、曲げ弾性率又は曲げ強さに影響することなく、又は最小の影響で、又は改善さえもして押出量を倍加すること(例えば、約20kg/時間〜約40kg/時間)が可能になり得る。通常は押出量が増加するにつれて押出された組成物の機械的性質の急速な低下が予想されることからこれは驚くべきことである。
従って、ある種の実施態様において、押出しは、少なくとも約15kg/時間、例えば、少なくとも約20kg/時間、少なくとも約25kg/時間、少なくとも約30kg/時間、少なくとも約35kg/時間又は少なくとも約40kg/時間の押出量で行われる。
更に、驚くべきことに、ある種の実施態様によれば組成物の押出し、例えば、共押出によって製造される複合材料が、製造の間、セルロース系材料、バージンポリマーを含み、無機微粒子及び無機微粒子の表面上の表面処理剤を含む機能性充填剤がない匹敵する組成物と比較して消費電力が少ないことがわかった。消費電力は、押出し材料のキログラム当たりワット時間、すなわち、Wh/kgに換算して確認され得る。従って、ある種の実施態様において、セルロース-ポリマー複合材料の押出しの間、消費電力を低減させる方法であって、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物からセルロース-ポリマー複合材料を押出すことを含み、機能性充填剤が、無機微粒子及び無機微粒子の表面上の表面処理剤を含んでいる、前記方法が提供される。消費電力の低減は、押出される組成物が同じ量と種類のセルロース系材料、熱可塑性ポリマーと機能性充填剤の全質量に等価な量のバージンポリマーを含みかつ機能性充填剤がない匹敵する押出しプロセスに比べて評価され得る。
ある種の実施態様において、該方法は、匹敵する方法に比べて消費電力が少なくとも約1％少なく、匹敵する方法に比べて少なくとも約5％少なく又は匹敵する方法に比べて少なくとも約10％少ない。
ある種の実施態様において、20kg/時間の押出量の消費電力は、約125Wh/kg以下、例えば、約120Wh/kg以下、約118Wh/kg以下又は約115Wh/kg以下である。
ある種の実施態様において、40kg/時間の押出量の消費電力は、約200Wh/kg以下、例えば、約195Wh/kg以下又は約190Wh/kg以下である。
実施例
曲げ特性の測定：EN ISO 178
装置：万能試験機、Messphysik、Beta 50
弾性係数の測定：トラバースパス
試験速度：3mm/分
測定される試料の数：6
試料サイズ：約80×10×4mm
シャルピー衝撃強度の測定：EN ISO 179
装置：振子型衝撃試験機CEAST 9050
振子型ハンマー：0.5J
衝撃方向：フラットワイズ
測定される試料の数：10
試料サイズ：約80×10×4mm
試料：ノッチなし
加熱撓み温度の測定：EN ISO 75-1
装置：HDT 3 Vicat - Ceast社
浸液：シリコーン油
ランプ：120℃/時間
開始温度：30℃
最大温度：220℃
予熱時間：300秒
支持間距離：64mm
測定される試料の数：3
試料サイズ：約80×10×4mm
OENORM EN 13893に従う表面粗さ
装置：Elcon Floor Slide Control(FSC 3)
試験サイクル：5測定で3組の測定
測定される試料の数：3
試料サイズ：長さ1mを有するデッキ部分
グライディングブロック：1つの合成ソール、2つのレザーソール
測定方向：デッキボードの長軸と並行
押出法
押出試験(直接押出し)を、Greiner Extrusion GmbH製のスタンダードダウンストリーム装置を有する円錐形の異方向回転二軸スクリュー押出機であるFiberex K38押出機を使用して行った。Colortronic製の6倍の重量計量システムを供給のために使用した。成形は、デッキボードを作成する押出しツールで行った。
材料
−NWF =天然木材繊維(Arbocel(RTM)C320)
−組成物1 = 1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端プロパン酸基又はエチレン基を含めて第1の化合物を含む表面処理剤を含めて炭酸カルシウムを含む15％の機能性充填剤及び85％のHDPE、PP及びLDPE
−組成物2 = 1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端プロパン酸基又はエチレン基を含める第1の化合物を含む表面処理剤を含める炭酸カルシウムを含む10％の機能性充填剤及び90％のHDPE及びPP
−バージンポリマー = ポリエチレン(BS 2581、Borealis)
−相溶化剤 = 無水マレイン酸変性HDPE
−マイカ
−CCC = 式(1)の表面剤で被覆された炭酸カルシウム
−マイカ(被覆されていない)
−タルク(被覆されていない)
試料組成物及び結果を下記の表1にまとめる。
Figure 0006847830

本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物であって、前記機能性充填剤が、無機微粒子と、該無機微粒子の表面上の表面処理剤とを含むことを特徴とする組成物。
〔２〕前記熱可塑性ポリマーの少なくとも一部が、再生利用ポリマー、例えば、再生利用ポストコンシューマポリマー廃棄物である、前記〔１〕に記載の組成物。
〔３〕前記熱可塑性ポリマーが、ポリエチレン及び任意によりポリプロピレンを含む、前記〔１〕又は〔２〕に記載の組成物。
〔４〕前記熱可塑性ポリマーの少なくとも一部が、カップリングされている、前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の組成物。
〔５〕前記熱可塑性ポリマーが、前記表面処理剤によって前記無機微粒子にカップリングされているポリエチレンを含む、前記〔５〕に記載の組成物。
〔６〕前記熱可塑性ポリマーが、カップリングされている少なくとも２種のポリエチレンポリマーを含む、前記〔５〕に記載の組成物。
〔７〕少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第１種が、任意に、HDPEを含み、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第２種が、(i)第１種のポリエチレンポリマーのHDPEとは異なるHDPE及び/又は(ii)LDPEを含む、前記〔６〕に記載の組成物。
〔８〕少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第１種が、0.75g/10分未満(190℃/2.16kg)のMFRを有し、任意に、少なくとも２種のポリエチレンポリマーの第２種が、0.75g/10分以上(190℃/2.16kg)のMFRを有する、前記〔６〕又は〔７〕に記載の組成物。
〔９〕第１種のポリエチレンポリマーのHDPEが、組成物の全質量に基づき、組成物の約10質量％〜約30質量％なる範囲の量で存在する、前記〔６〕、〔７〕又は〔８〕に記載の組成物。
〔１０〕第１種のポリエチレンのHDPEが、熱可塑性ポリマーの全量の約30質量％〜約70質量％を構成する、前記〔６〕、〔７〕、〔８〕又は〔９〕に記載の組成物。
〔１１〕前記熱可塑性ポリマーが、約30質量％〜約90質量％のHDPE、約1％〜約15％のポリプロピレン、及び任意により約40質量％までのLDPEを含む、前記〔１〕〜〔１０〕のいずれか１項に記載の組成物。
〔１２〕前記無機微粒子が、炭酸カルシウム、例えば、粉砕炭酸カルシウムを含むか又はそれ自体である、前記〔１〕〜〔１１〕のいずれか１項に記載の組成物。
〔１３〕更に、表面処理剤で処理されていない第２の充填剤を含み、該第２の充填剤が、タルク又はマイカであってもよい、前記〔１〕〜〔１２〕のいずれか１項に記載の組成物。
〔１４〕前記表面処理剤が、１つ又は２つの隣接するカルボニル基を有する末端プロパン酸基又はエチレン基を含める第１の化合物を含む、前記〔１〕〜〔１３〕のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
〔１５〕前記第1の化合物が、式(1)を有する、前記〔１４〕に記載のポリマー組成物。
A-(X-Y-CO)m(O-B-CO)nOH (1)
(式中、Aは、1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端エチレン結合を含有する部分であり；
Xは、Oであり、mは、1〜4であるか又はXはNであり、mは1であり；
Yは、C1-18-アルキレン又はC2-18-アルケニレンであり；
Bは、C2-6-アルキレンであり；nは、0〜5である；
但し、Aがエチレン基に隣接する2つのカルボニル基を含有する場合、XはNである。）
〔１６〕組成物の全質量に基づき、約10質量％〜約80質量％の熱可塑性ポリマー、約20％〜約80％のセルロース系材料及び約1質量％〜約70質量％の機能性充填剤を含む、前記〔１〕〜〔１５〕のいずれか１項に記載の組成物。
〔１７〕セルロース系材料対熱可塑性ポリマーの質量比が、約1:1を超える、前記〔１６〕に記載の組成物。
〔１８〕組成物の全質量に基づき、約20質量％〜約50質量％の熱可塑性ポリマー、約40％〜約70％のセルロース系材料及び約1質量％〜約50質量％の機能性充填剤を含む、前記〔１６〕又は〔１７〕に記載の組成物。
〔１９〕約2質量％〜約20質量％の機能性充填剤を含み、約2.5〜約25質量％の第2の充填剤、例えば、約2.5〜約15質量％の第2の充填剤を更に含んでもよい、前記〔１６〕〜〔１８〕のいずれか１項に記載の組成物。
〔２０〕前記第２の充填剤が、被覆されていないタルク、カーボンブラック又はマイカである、前記〔１９〕に記載の組成物。
〔２１〕酸化防止剤及び/又は着色剤を更に含む、前記〔１〕〜〔２０〕のいずれか１項に記載の組成物。
〔２２〕前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物から形成される複合体。
〔２３〕コアと、該コアのまわりの外層とを含み、前記コア又は外層が、前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物から形成されている、前記〔２２〕に記載の複合体。
〔２４〕前記コアが、(i)中空、(ii)発泡又は(iii)中実である、前記〔２３〕に記載の複合体。
〔２５〕少なくとも第１層及び第２層を含み、前記第１層及び/又は第２層が、前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物から形成されている、前記〔２２〕に記載の複合体。
〔２６〕前記複合体が、以下の1つの形である、前記〔２２〕〜〔２５〕のいずれか１項に記載の複合体：デッキ材料(例えば、デッキボード)、ボード、ハウジング、シート、ポール、ストラップ、フェンス、部材、パネル(例えば、自動車パネル)、パレット、パイプ、ドア、シャッタ、オーニング、シェード、看板、フレーム、窓用ケーシング、背板、壁板、フローリング、タイル、鉄道用まくら木、フォーム、トレー、工具用柄、売り台、寝具、ディスペンサ、ステーブ、トート、樽、ボックス、パッキング材料、バスケット、ラック、ケーシング、バインダー、デバイダー、壁、マット、フレーム、本棚、彫刻、椅子、テーブル、机、アート、玩具、ゲーム、ワーブ、橋脚、ボート、マスト、浄化槽、基板、コンピュータハウジング、上下接地電気ケーシング、家具、ピクニックテーブル、テント、遊び場、ベンチ、シェルタ、運動具、便器、飾り額、盆、ハンガー、サーバー、プール、絶縁体、小箱、ブックカバー、籐類、松葉杖、荷物バックル及びクリップ。
〔２７〕組成物が、デッキ材料、例えば、デッキボードである、前記〔２６〕に記載の複合体。
〔２８〕(i)EN 13893に従って測定される表面粗さ(滑り摩擦係数)であって、匹敵する量のセルロース系材料及びバージンポリマーを含み、機能性充填剤を含まない複合体より少なくとも約50％大きい表面粗さ(滑り摩擦係数)；及び/又は(ii)EN 13893に従って測定される、少なくとも約0.30μの表面粗さ(滑り摩擦係数)を有する、前記〔２７〕に記載の複合体。
〔２９〕前記複合体が、自動車パネルである、前記〔２６〕に記載の複合体。
〔３０〕第２の充填剤として被覆されていないタルクを含み、(i) EN ISO 178に従って測定される場合に少なくとも約3700MPa、例えば、少なくとも約3900MPaの曲げ弾性率；及び/又は(ii) EN ISO 178に従って測定される場合に少なくとも約36.25MPaの曲げ強さを有する、前記〔２２〕〜〔２８〕のいずれか１項に記載の複合体。
〔３１〕被覆されていないタルク又はマイカから選択される第2の充填剤成分を更に含み、前記複合体が、第２の充填剤成分のない匹敵する複合体より均一である、前記〔２２〕〜〔２９〕のいずか１項に記載の複合体。
〔３２〕押出されており、押出しが少なくとも約30kg/時間の押出量で行われる、前記〔３０〕又は〔３１〕に記載の複合体。
〔３３〕前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物の製造方法であって、熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を配合することを含むことを特徴とする方法。
〔３４〕前記〔２２〕〜〔３１〕のいずれか１項に記載の複合体の製造方法であって、前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物を押出し、例えば、共押出しすることを含む、前記方法。
〔３５〕セルロース-ポリマー複合体の押出しの間、消費電力(power draw)を低減させる方法であって、前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物からセルロース-ポリマー複合体を押出すことを含む、前記方法。
〔３６〕押出しが、少なくとも約15kg/時間、例えば、少なくとも約20kg/時間、少なくとも約30kg/時間又は少なくとも約40kg/時間の押出量で行われる、前記〔３４〕又は〔３５〕に記載の方法。
〔３７〕押出される組成物が、第2の充填剤として被覆されていないタルクを含む、前記〔３５〕又は〔３６〕に記載の方法。
〔３８〕熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物から形成される複合体の均一性を改善する方法であって、被覆されていないタルク又はマイカから選択される第2の充填剤成分を組成物に(それから複合体を形成する前に)添加し、それから複合体を形成する、例えば、押出すことを含む、前記方法。
〔３９〕前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物が形成され得るマスターバッチ。
〔４０〕(i)熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物又は(ii)前記〔１〕〜〔２１〕のいずれか１項に記載の組成物における、分散剤としての被覆されていないタルク又はマイカの使用。
〔４１〕熱可塑性ポリマー及びセルロース系材料を含む組成物における、無機微粒子と、該無機微粒子の表面上の表面処理剤とを含む機能性充填剤の使用であって、前記ポリマーの少なくとも一部が、機能性充填剤にカップリングされていることを特徴とする使用。
〔４２〕形成される複合体の機械的性質を改善するための請求１〜２１のいずれか１項に記載の組成物の使用であって、前記機械的性質が、曲げ強さ及び曲げ弾性率の1つ以上であってもよい、前記使用。
〔４３〕前記組成物が、更に、第２の充填剤成分、任意に被覆されていないタルク又はマイカを含む、前記〔４２〕に記載の使用。

Claims (13)

  1. 熱可塑性ポリマー、セルロース系材料及び機能性充填剤を含む組成物であって、前記機能性充填剤が、無機微粒子と、該無機微粒子の表面上の表面処理剤とを含み、
    前記熱可塑性ポリマーの少なくとも５０質量％が、再生利用ポリマーであり、
    前記表面処理剤が、第１の化合物を含み、前記第１の化合物が、
    次式(1)、

    A-(X-Y-CO)m(O-B-CO)nOH (1)

    (式中、Aは、1つ又は2つの隣接するカルボニル基を有する末端エチレン結合を含有する部分であり；
    Xは、Oであり、mは、1〜4であるか、又はXは、Nであり、mは、1であり；
    Yは、C1-18-アルキレン又はC2-18-アルケニレンであり；
    Bは、C2-6-アルキレンであり；nは、0〜5であり、
    但し、Aがエチレン基に隣接する２つのカルボニル基を含有する場合、Xは、Nである。）
    で示されることを特徴とする組成物。
  2. 前記熱可塑性ポリマーの少なくとも一部が、再生利用ポストコンシューマポリマー廃棄物である、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記熱可塑性ポリマーが、ポリエチレン及び任意によりポリプロピレンを含む、請求項１又は２に記載の組成物。
  4. 前記熱可塑性ポリマーの少なくとも一部が、カップリングされ、任意に、前記熱可塑性ポリマーが、前記表面処理剤を介して前記無機微粒子にカップリングされているポリエチレンを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。
  5. 前記熱可塑性ポリマーが、カップリングされている少なくとも２種のポリエチレンポリマーを含む、請求項４に記載の組成物。
  6. 前記無機微粒子が、炭酸カルシウム、例えば、粉砕炭酸カルシウムを含むか又はそれ自体であり、任意に、前記組成物が、更に、表面処理剤で処理されていない第２の充填剤を含み、該第２の充填剤が、任意にタルク又はマイカである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
  7. 組成物の全質量に基づき、10質量％〜80質量％の熱可塑性ポリマー、20％〜80％のセルロース系材料及び1質量％〜70質量％の機能性充填剤を含み、ただし、前記成分の合計が、１００質量％であり、任意に、セルロース系材料対熱可塑性ポリマーの質量比が、1より大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物。
  8. 2質量％〜20質量％の機能性充填剤を含み、任意に、２〜25質量％の第2の充填剤、例えば、2.5〜15質量％の第2の充填剤を更に含み、任意に、前記第２の充填剤が、被覆されていないタルク、カーボンブラック又はマイカである、請求項７に記載の組成物。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物から形成された複合体であって、任意に、（ａ）コアと、該コアのまわりの外層とを含み、前記コア及び／又は前記外層が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物から形成されており、任意に、前記コアが、(i)中空、又は(ii)発泡、又は(iii)中実であるか、又は
    （ｂ）少なくとも第１層と、第２層とを有し、前記第１層及び／又は第２層が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物から形成されている、
    ことを特徴とする複合体。
  10. 第２の充填剤として被覆されていないタルクを含み、(i) EN ISO 178に従って測定される場合に少なくとも3700MPa、例えば、少なくとも3900MPaの曲げ弾性率；及び/又は(ii) EN ISO 178に従って測定される場合に少なくとも36.25MPaの曲げ強さを有する、請求項９に記載の複合体。
  11. 請求項９又は１０に記載の複合体の製造方法であって、請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物を押出し、例えば、共押出しすることを含むことを特徴とする方法。
  12. 複合体の押出しの間、消費電力(power draw)を低減させる方法であって、請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物から前記複合体を押出すことを含むことを特徴とする方法。
  13. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物から形成される複合体の均一性を改善する方法であって、被覆されていないタルク又はマイカから選択される第2の充填剤成分を組成物に(それから複合体を形成する前に)添加し、それから複合体を形成する、例えば、押出すことを含むことを特徴とする方法。
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