JP7060517B2 - 光沢度および表面仕上げの改質のための官能化アクリル加工助剤 - Google Patents
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Description
1.表面光沢度が低減されたポリ塩化ビニル(PVC)部品であって、
PVC樹脂と;少なくとも1種のベースポリマーを含んでなる1種以上の加工助剤であって、それらの加工助剤の1種以上が、それらの加工助剤の総重量に対して、約0.5重量%~約35重量%の反応性に富むエポキシ、ヒドロキシル、またはカルボン酸官能基で官能化されている、1種以上の加工助剤と;
所望により、少なくとも1種の耐衝撃性改良剤と;
を含んでなり、
ここで、該PVC部品は、上記加工助剤が官能化されていない同様のPVC部品と比較したときに、85度以下の角度で測定された少なくとも5ポイントの光沢度低減を示す、ポリ塩化ビニル(PVC)部品。
2.上記加工助剤が約0.1~約12phrで存在する、請求項1に記載のPVC部品。
3.上記1種以上の加工助剤が、それらの加工助剤の総重量に対して、少なくとも5重量%の上記反応性官能基で官能化されており、かつ、上記PVC部品が、60度以下の角度で測定されたときに少なくとも10ポイントの光沢度低減を示す、請求項1または2のいずれか一項に記載のPVC部品。
4.上記官能化加工助剤を含有する上記PVC部品と上記非官能化加工助剤を含有する上記同様のPVC部品とが同等の衝撃特性を示し;その衝撃特性がアイゾット衝撃またはドロップダート衝撃として測定される、請求項1~3のいずれか一項に記載のPVC部品。
5.上記反応性に富むエポキシ、ヒドロキシル、またはカルボン酸官能基が、(メタ)アクリル酸のヒドロキシル置換アルキルエステル;直鎖または分岐カルボン酸のビニルエステル;不飽和C3-C6モノカルボン酸および不飽和C4-C6ジカルボン酸;エポキシ基含有モノマー;またはそれらの混合物から誘導される、請求項1~4のいずれか一項に記載のPVC部品。
6.上記1種以上の加工助剤のベースポリマーがアクリルポリマーまたはコポリマーを含んでなり、かつ、それらの加工助剤の分子量(Mw)が約50,000g/mol以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載のPVC部品。
7.上記アクリルポリマーまたはコポリマーが、ビニル含有または(メタ)アクリル含有モノマー;スチレンまたはスチレン誘導体;オレフィン;ジエン;またはそれらの混合物から誘導される、請求項1~6のいずれか一項に記載のPVC部品。
8.上記1種以上の官能化加工助剤が、上記PVC部品中での架橋を促進し、その官能化加工助剤が0~約1重量%の間の連鎖移動剤または架橋剤をさらに含んでなる、請求項1~7のいずれか一項に記載のPVC部品。
9.自動車製品、建築材料、家庭用または台所用品目、医療用または事務用製品、衣料品、またはパーソナルケア製品または他の消費者製品用の包装における、請求項1~8のいずれか一項に記載のPVC部品の使用。
10.ポリ塩化ビニル(PVC)部品の表面光沢度を低減する方法であって、
PVC樹脂を提供する工程と;
加工助剤として少なくとも1種のベースポリマーを形成する工程と;
上記少なくとも1種のベースポリマーを官能化して、官能化された加工助剤を形成する工程であって、そのベースポリマーを、その加工助剤の総重量に対して、約0.5重量%~約35重量%の反応性に富むエポキシ、ヒドロキシル、またはカルボン酸官能基で官能化する、工程と;
所望により、少なくとも1種の耐衝撃性改良剤を提供する工程と;
上記PVC樹脂、上記官能化加工助剤、および上記任意選択の耐衝撃性改良剤からPVC配合物を生産する工程と;
上記PVC配合物から該PVC部品を形成する工程と;
を含んでなり、
ここで、該PVC部品は、上記加工助剤が官能化されていない同様のPVC部品と比較したときに、85度以下の角度で測定された少なくとも5ポイントの光沢度低減を示す、方法。
11.上記加工助剤が約0.1~約12phrで存在する、請求項11に記載の方法。
12.上記1種以上の加工助剤が、それらの加工助剤の総重量に対して、少なくとも5重量%の上記反応性官能基で官能化されており、かつ、上記PVC部品が、60度以下の角度で測定されたときに少なくとも10ポイントの光沢度低減を示す、請求項10または11のいずれか一項に記載の方法。
13.上記官能化加工助剤を含有する上記PVC部品と上記非官能化加工助剤を含有する上記同様のPVC部品とが同等の衝撃特性を示し;その衝撃特性がアイゾット衝撃またはドロップダート衝撃として測定される、請求項10~12のいずれか一項に記載の方法。
14.上記反応性に富むエポキシ、ヒドロキシル、またはカルボン酸官能基が、(メタ)アクリル酸のヒドロキシル置換アルキルエステル;直鎖または分岐カルボン酸のビニルエステル;不飽和C3-C6モノカルボン酸および不飽和C4-C6ジカルボン酸;エポキシ基含有モノマー;またはそれらの混合物から誘導され、かつ、上記1種以上の加工助剤のベースポリマーがアクリルポリマーまたはコポリマーを含んでなり、そのアクリルポリマーまたはコポリマーが、ビニル含有および(メタ)アクリル含有モノマー;スチレンおよびスチレン誘導体;オレフィン;ジエン;またはそれらの混合物から誘導される、請求項10~13のいずれか一項に記載の方法。
15.上記1種以上の官能化加工助剤が上記PVC部品中での架橋を促進し、それらの1種以上の官能化加工助剤が、約50,000g/mol以上である分子量(Mw)を有し;その官能化加工助剤が0~約1重量%の間の連鎖移動剤または架橋剤をさらに含んでなる、請求項10~14のいずれか一項に記載の方法。
加工性を含む機械的特性、および光沢度レベルを観察および比較するために、官能化加工助剤および従来の加工助剤の両方をPVC配合物において評価した。ポリマー加工は、Brabender社製レオメーターを使用して行い、対照アクリル加工助剤または反応性に富む種で官能化されたもののいずれかを含むブレンドPVC配合物(粉末)を用い、溶融トルク、溶融時間、溶融温度および平衡トルクを測定する。トルクレオメーターを使用してPVC化合物の溶融を測定するための方法論は、ASTM D2538-02(2010年、ASTM International、ウェストコンショホッケン、PA)に従って実施される標準的技法である。
加工助剤に関する分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて様々な公知の方法および手順により決定し得る。このような一方法は、2つのPL gel mixed Aカラムおよびガードカラムを備えた示差屈折計を利用する。1.5mg/mLの濃度を有するTHF溶液として、注入量150マイクロリットル(μL)の加工助剤の可溶性部分を、35℃の温度でカラムに注入する。カラムを通しての加工助剤の溶出は、流速1.0mL/分のTHF溶媒(HPLCグレード)を用いて行う。加工助剤の各サンプルは濾過状態または非濾過状態のいずれかで試験し得る。試験したサンプルそれぞれのクロマトグラムを得、モル質量値をポリ(メチルメタクリレート)、PMMA、較正曲線に対して計算して分析する。GPC方法論に関するさらなる情報は、ASTM D4001-13(ASTM International、ウェストコンショホッケン、PA)に見出される。
本開示の教示に従って調製された加工助剤のガラス転移温度(Tg)を決定するために、示差走査熱量測定法(DSC)を利用する。各DSC測定は、加熱速度20℃/分および冷却速度10℃/分を使用して、-75℃~160℃の温度範囲にわたって得る。Tgは、各サンプル配合物について得られた少なくとも2回の測定値の平均として決定される。DSC方法論のさらなる記載は、ASTM E1356-08(2014)(ASTM International、ウェストコンショホッケン、PA)に見出される。
24,948グラム(100phr)のPVC樹脂(PVC-5385、Axiall Corp.、以前のGeorgia Gulf、アトランタ、GA)、249.48グラム(1.0phr)のスズ安定剤(T-161、PMC Organometallix,Inc.、カロルトン、KY)、299.38グラム(1.2phr)のステアリン酸カルシウム、249.48グラム(1.0phr)の潤滑剤(Rheolub(登録商標)RL-165、Honeywell International Inc.、NJ)、24.95グラム(0.1phr)の第2のポリエチレン潤滑剤(AC629A、Honeywell International Inc.、NJ)、748.44グラム(3.0phr)の炭酸カルシウム、および2,494.8グラム(10phr)の二酸化チタンを含んでなる、29,014.52グラム(116.3phr)のポリ塩化ビニル(PVC)配合物のマスターバッチを調製した。次いで、このPVCマスターバッチを利用して、従来の加工助剤(c-PA)および官能化加工助剤(f-PA)と従来の耐衝撃性改良剤(c-IM)または官能化耐衝撃性改良剤(f-IM)との様々な組合せを含有するPVC配合物を調製した。この実験に利用した従来の耐衝撃性改良剤(c-IM)はアクリルポリマー(Durastrength(登録商標)D-350、Arkema Inc.、キング・オブ・プルシア、PA)であり、この実験に利用した従来の加工助剤(c-PA)はアクリルポリマー(Plastistrength(登録商標)550、Arkema Inc.、キング・オブ・プルシア、PA)であった。この実験に利用した官能化耐衝撃性改良剤(f-IM)および官能化加工助剤(f-PA)は、従来のIMおよびPAを約16重量%のグリシジルメタクリレート(GMA)で官能化することにより調製した。
GMA官能化によるf-PA-撹拌機および還流冷却器を備えた5リットルの重合加熱マントル反応器に、848.7gの蒸留水、31.34gのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、および0.48gの炭酸ナトリウムを入れた。MMA/BA/GMA重量パーセント比64/20/16を有する320.0グラムのメチルメタクリレート(MMA)と、100.0グラムのブチルアクリレート(BA)と、80.0グラムのグリシジルメタクリレート(GMA)とのモノマー混合物を調製し、その後、反応器に添加した。反応器を窒素で20分間スパージしながら、反応温度を45℃に設定した。窒素雰囲気下で蒸留水中の4%過硫酸カリウム溶液20.45gおよび蒸留水中の5%メタ重亜硫酸ナトリウム溶液12.12gを添加することにより反応を開始させた。12分後に86℃のピーク温度が観察された。反応器の温度を80℃に設定し、蒸留水中の4%過硫酸カリウム溶液1.25gを反応器に添加した。バッチを80℃で30分間保持し、その後、室温に冷却した。Nicomp Modle 380 ZLSを使用して平均ラテックス粒径Dvは約100nmと測定された。固形含量は約36%であった。GMAで官能化されたf-PAのラテックス粒子を、噴霧乾燥法を用いて単離した。
3,090グラム(123.6phr)のポリ塩化ビニル(PVC)配合物を含んでなる2つのマスターバッチを調製し、白色顔料またはベージュ色顔料のいずれかで着色した。各バッチは、2,500.0グラム(100phr)のPVC樹脂(SE-950、Shintech Inc.、ヒューストン、TX)、25.0グラム(1.0phr)のスズ安定剤(Thermolite(登録商標)161、PMC Group Inc.、マウントローレル、NJ)、25.0グラム(1.2phr)のステアリン酸カルシウム、2.5グラム(0.1phr)の潤滑剤(Epoline E-14、Westlake Chemical Corp.、ヒューストン、TX)、112.5グラム(4.5phr)の耐衝撃性改良剤(Durastrength(登録商標)D-350、Arkema Inc.、キング・オブ・プルシア、PA)、125.0グラム(5.0phr)の炭酸カルシウム、250.0グラム(10.0phr)の二酸化チタン、および25.0グラム(1.0phr)の白色またはベージュ色の顔料を含んでなった。次いで、これらのPVCマスターバッチを利用して、実験2で調製された官能化加工助剤の様々な組合せを含有する様々なPVC配合物(試験番号R3~R7)、ならびに従来の非官能化加工助剤を含んでなる対照サンプル(対照番号C5)を調製した。
2,000グラム(100phr)のPVC樹脂(SE-950、Shintech Inc.、ヒューストン、TX)、20.0グラム(1.0phr)のスズ安定剤(Thermolite(登録商標)161、PMC Group Inc.、マウントローレル、NJ)、24.0グラム(1.2phr)のステアリン酸カルシウム、20.0グラム(0.1phr)の潤滑剤(Rheolub(登録商標)RL-165 Honeywell International Inc.、NJ)、2.0グラム(0.1phr)の第2のポリエチレン潤滑剤(AC629A、Honeywell International Inc.、NJ)、90.0グラム(4.5phr)の耐衝撃性改良剤(Durastrength(登録商標)D-350、Arkema Inc.、キング・オブ・プルシア、PA)、100.0グラム(5.0phr)の炭酸カルシウム、200.0グラム(10.0phr)の二酸化チタン、および70.0グラム(3.5phr)のベージュ色顔料を含んでなる、2,526.0グラム(126.3phr)のポリ塩化ビニル(PVC)配合物のマスターバッチを調製した。次いで、このPVCマスターバッチを利用して、実験2で調製された官能化加工助剤の様々な組合せを含有する様々なPVC配合物(試験番号R8~R12)、ならびに非官能化加工助剤および/または耐衝撃性改良剤を含んでなる対照配合物(対照番号C6~C14)を調製した。
1,000グラム(50phr)のPVC樹脂(SE-950、Shintech Inc.、ヒューストン、TX)、24グラム(1.2phr)のスズ安定剤(Thermolite(登録商標)172、PMC Group Inc.、マウントローレル、NJ)、24グラム(1.2phr)の潤滑剤(Rheolub(登録商標)RL-165 Honeywell International Inc.、NJ)、12グラム(0.6phr)のステアリン酸カルシウム、2グラム(0.1phr)の第2のポリエチレン潤滑剤(AC629A、Honeywell International Inc.、NJ)、および200グラム(10phr)の二酸化チタンを含んでなる、1,262グラム(63.1phr)のポリ塩化ビニル(PVC)配合物のマスターバッチを調製する。
アクリル配合物を調製するために、2,000グラム(100phr)のアクリル樹脂(Solarkote(登録商標)P600、Arkema Inc.、キング・オブ・プルシア、PA)に、実施例2で調製されたものからの加工助剤100グラム(5phr)を追加する。
Claims (16)
- PVC樹脂と、少なくとも1種のベースポリマーを含む1種以上の架橋官能化非コア-シェル加工助剤と、随意としての1種以上のコア-シェル耐衝撃性改良剤とを含み、表面光沢度が低減されたポリ塩化ビニル(PVC)部品であって、
前記ベースポリマーが、前記加工助剤の総重量を基準として1重量%~25重量%の反応性エポキシまたはヒドロキシル官能基で官能化されており、
前記1種以上の加工助剤のベースポリマーがアクリルポリマーまたはコポリマーを含み、
前記1種以上の加工助剤が50,000g/mol以上の分子量(Mw)を有し、
前記1種以上の加工助剤の一部は有機溶媒に不溶性を示し、その不溶性画分が1%~90%の範囲であり、
前記1種以上の加工助剤が前記PVC部品中での架橋を促進し、
前記PVC樹脂および前記加工助剤は、前記加工助剤の官能基以外の追加の架橋剤を含まず、
加工助剤が官能化されていないことを除いて同様のPVC部品と比較して85度以下の角度で測定した時に少なくとも5ポイントの光沢度の低減を示す、前記ポリ塩化ビニル(PVC)部品。 - 前記加工助剤が0.1~12phrで存在する、請求項1に記載のPVC部品。
- 前記1種以上の加工助剤が該加工助剤の総重量を基準として少なくとも5重量%の前記反応性官能基で官能化されている、請求項1に記載のPVC部品。
- 加工助剤が官能化されていないことを除いて同様のPVC部品と比較して60度以下の角度で測定した時に少なくとも10ポイントの光沢度の低減を示す、請求項1に記載のPVC部品。
- 前記加工助剤を含有する前記PVC部品と前記の加工助剤が官能化されていないことを除いて同様のPVC部品とが同等の衝撃特性を示し;その衝撃特性がアイゾット衝撃またはドロップダート衝撃として測定される、請求項1に記載のPVC部品。
- 前記反応性エポキシまたはヒドロキシル官能基が、(メタ)アクリル酸のヒドロキシル置換アルキルエステル;直鎖若しくは分岐カルボン酸のビニルエステル;不飽和C3-C6モノカルボン酸および不飽和C4-C6ジカルボン酸;エポキシ基含有モノマー;またはそれらの混合物から誘導される、請求項1に記載のPVC部品。
- 前記1種以上の加工助剤が100,000g/mol以上の分子量(Mw)を有する、請求項1に記載のPVC部品。
- 前記加工助剤がさらに連鎖移動剤を0~1重量%含む、請求項1に記載のPVC部品。
- 自動車製品、建築材料、家庭用若しくは台所用品目、医療用若しくは事務用製品、衣料品、またはパーソナルケア製品若しくは他の消費者製品用の包装における、請求項1に記載のPVC部品の使用。
- ポリ塩化ビニル(PVC)部品の表面光沢度を低減させる方法であって、
PVC樹脂を提供し;
非コア-シェル加工助剤として少なくとも1種のベースポリマーを形成させ;
前記少なくとも1種のベースポリマーを前記加工助剤の総重量を基準として1重量%~25重量%の反応性エポキシまたはヒドロキシル官能基で官能化して架橋官能化非コア-シェル加工助剤を形成させ;
随意に少なくとも1種のコア-シェル耐衝撃性改良剤を提供し;
前記PVC樹脂、前記加工助剤および前記の随意としての耐衝撃性改良剤からPVC配合物を製造し;
前記PVC配合物から前記PVC部品を形成させる;
ことを含み、
前記少なくとも1種のベースポリマーがアクリルポリマーまたはコポリマーを含み、
前記加工助剤が50,000g/mol以上の分子量(Mw)を有し、
前記加工助剤の一部は有機溶媒に不溶性を示し、その不溶性画分が1%~90%の範囲であり、
前記加工助剤が前記PVC部品中での架橋を促進し、
前記PVC樹脂および前記加工助剤は、前記加工助剤の官能基以外の追加の架橋剤を含まず、
前記PVC部品が、加工助剤が官能化されていないことを除いて同様のPVC部品と比較して、85度以下の角度で測定した時に少なくとも5ポイントの光沢度の低減を示す、前記方法。 - 前記加工助剤を0.1~12phrで存在させる、請求項10に記載の方法。
- 前記1種以上の加工助剤が該加工助剤の総重量を基準として少なくとも5重量%の前記反応性官能基で官能基化されている、請求項10に記載の方法。
- 加工助剤が官能化されていないことを除いて同様のPVC部品と比較して前記PVC部品が、60度以下の角度で測定した時に少なくとも10ポイントの光沢度の低減を示す、請求項10に記載の方法。
- 前記加工助剤を含有する前記PVC部品と前記の加工助剤が官能化されていないことを除いて同様のPVC部品とが同等の衝撃特性を示し;その衝撃特性がアイゾット衝撃またはドロップダート衝撃として測定される、請求項10に記載の方法。
- 前記反応性エポキシまたはヒドロキシル官能基が、(メタ)アクリル酸のヒドロキシル置換アルキルエステル;直鎖若しくは分岐カルボン酸のビニルエステル;不飽和C3-C6モノカルボン酸および不飽和C4-C6ジカルボン酸;エポキシ基含有モノマー;またはそれらの混合物から誘導される、請求項10に記載の方法。
- 前記1種以上の加工助剤が100,000g/mol以上の分子量(Mw)を有する、請求項10に記載の方法。
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