KR20060083131A - 셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀; 셀룰로오스 충전제; 카르복실산 및/또는 15mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀; 및 복합물의 중량을 토대로 5-25중량%의 양으로 존재하는 염기 반응성 충전제를 포함하는 열가소성 복합물을 제공한다. 그러한 복합물은 구조적 및 비-구조적 적용에 사용될 수 있으며 향상된 기계적 특성, 열 특성 및/또는 생물학적 분해에 대한 내성을 나타낸다.
열가소성 복합물, 폴리올레핀, 셀룰로오스 충전제, 카르복실산, 염기 반응성 충전제.

Description

셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물{CELLULOSE FILLED THERMOPLASTIC COMPOSITES}
본 발명은 구조적 및 비-구조적 적용에 사용하기 위한 셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물에 관한 것이다.
셀룰로오스 충전제 및 과립 올레핀계 열가소성 물질의 혼합물을 포함하는 복합물질은 압축 성형, 회전 성형, 압출 성형 또는 주입 성형에 의해 성형되며 그러한 복합물질 산물은 부분적으로 패널, 빔, 보드 및 시트와 같은 다양한 구조적 적용에 널리 사용된다. 복합물질의 굴곡성, 인장성 및 충격 강도와 같은 기계적 특성은 구조적 적용에 이들을 사용하는데 있어서 중요한 고려사항이다. 그러한 복합물의 기계적 특성을 개선하기 위한 끊임없는 필요가 있다. 또한, 그러한 복합물의 사용 온도, 불 내성 및 생물학적 내성을 개선하기 위한 끊임없는 필요가 있다.
미국특허 제6,066,278호는 목재 셀룰로오스 충전제 및 무수 말레산에 의해 성형된 프로필렌으로 구성된 경성 개선제를 갖는 올레핀계 플라스틱 및 주의깊게 계산된 양의 산화칼슘으로 구성되어 목재 셀룰로오스 충전제의 물이 최종적으로 2-5중량%가 되는 복합물질을 개시한다. 습도가 장소마다 다르기 때문에, 상기 특허에 개시된 방법은 목재의 수정된 습도가 측정하기에 항상 용이하지 않기 때문에 어렵 다. 상기 특허는 또한 CaO의 사용은 CaO의 표면 처리를 필요로 함을 시사한다.
발명의 요약
본 발명의 요지에 따르면, 폴리올레핀; 셀룰로오스 충전제; 카르복실산 및/또는 15mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀; 및 복합물의 중량을 토대로 5-25중량%의 양으로 존재하는 염기 반응성 충전제를 포함하는 열가소성 복합물을 제공한다.
본 발명의 다른 요지에 따르면, 본 발명의 열가소성 복합물을 포함하는 약품의 제조를 제공한다.
본 발명의 다른 요지에 따르면, 열가소성 복합물을 제조하는 방법을 제공하는 바, 상기 방법은 폴리올레핀, 셀룰로오스 충전제, 카르복실산 및/또는 15mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀 및 복합물의 중량을 토대로 5-25중량%의 염기 반응성 충전제를 혼합하여 혼합물을 형성; 및 상기 혼합물을 성형하는 것을 포함한다.
약 5-25중량%의 염기 반응성 충전제를 본 발명의 셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물중의 카르복실산 및/또는 약 15mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀과의 혼합은 당해 기술분야, 예를들면 미국특허 제6,066,278호에 개시된 복합물과 같은 셀룰로오스 충전 열가소성 복합물과 비교할 때 복합물의 향상된 효율을 초래함이 놀랍게도 발견되었다. 본 발명의 복합물은 또한 향상된 열 변형 온도, 불 내성 및/또는 생물학적 분해에 대한 내성(예를들면, 곤충, 부패, 흰개미 등)을 갖는다. 또한, 본 발명의 복합물에 사용가능한 염기 반응성 충전제의 양은 미국특허 제6,066,278호에 개시된 복합물과 달리, 셀룰로오스 충전제의 습도 수준에 덜 의존적이다. 또한, 본 발명의 복합물은 당해 기술의 복합물보다 향상된 굴곡 강도 및/또는 충격 특성을 나타낸다. 본 발명의 복합물에 사용될 수 있는 다양한 염기 반응성 충전제는 당해 기술의 복합물보다 사용가능하다. 또한, 상기 염기 반응성 충전제는 사용전에 표면 처리를 필요로 하지 않는다.
상세한 설명
본원에 사용된“단수”는 달리 특정하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다.
본원에 사용된 범위는 특정한 값에 대해“약”또는“대략”으로 나타낼 수 있다.
본 발명의 열가소성 복합물은 폴리올레핀을 포함한다. 상기 폴리올레핀은 한개의 폴리올레핀 또는 두개 이상의 폴리올레핀일 수 있다. 상기 폴리올레핀은 다른 형태의 열가소성 수지 및 탄성중합체와 또한 혼합될 수 있다. 상기 폴리올레핀은 다른 성분이 분산되어 있는 복합물에 대해 매트릭스 결합제로서 작용한다. 예를들면, 폴리올레핀은 폴리에틸렌(예를들면, LDPE, HDPE, LLDPE, UHMWPE, XLPE, 다른 단량체에 의한 에틸렌의 공중합체(예를들면, 에틸렌-폴리에틸렌 공중합체)), 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리메틸펜텐 또는 그 혼합물을 포함한다. 폴리프로필렌 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 특히 주목할만 하다. 재생된 폴리올레핀은 본 발명에 사용될 수 있음은 특히 주목할만 하다. 상기 폴리올레핀 성분은 임의의 적절한 양으로 복합물에 존재할 수 있다. 예를들면, 폴리올레핀은 복합물의 중량을 토대로 약 20-90중량%, 30-70중량% 또는 40-60중량%의 양으로 존재할 수 있다. 복합물의 다른 성분에 대해 효과적인 매트릭스 결합제로서 작용하기 위해 충분한 양의 폴리올레핀이 존재해야 한다.
본 발명의 열가소성 복합물은 셀룰로오스 충전제를 포함한다. 상기 셀룰로오스 충전제는 복합물의 강화제로서 작용한다. 셀룰로오스 충전제는 임의의 적절한 셀룰로오스 공급원으로부터 수득할 수 있다. 셀룰로오스의 적절한 공급원은 예를들면, 목재 공급원(예를들면, 부드러운 목재 및/또는 단단한 목재로부터의 톱밥, 목재 대패밥과 같은 펄프, 목재 가루), 농업 공급원(예를들면, 과일, 곡물 수확, 야채, 대마, 목초, 벼짚 등) 및 재생 종이, 카드보드 등이다. 특히 주목할 만한 것은 셀룰로오스 섬유이다. 상기 셀룰로오스 충전제는 복합물의 최종 용도 및 복합물의 소망하는 특성에 따라 임의의 적절한 크기 분포일 수 있다. 셀룰로오스 충전제는 단독으로 사용될 수 있거나 또는 다른 셀룰로오스 공급원과 함께 혼합될 수 있다. 셀룰로오스 충전제는 약 0.1-20mm, 더 구체적으로는 약 0.1-5mm의 평균 입자크기를 갖는 것이 적적하다. 셀룰로오스 충전제가 섬유일 경우, 평균 입자크기는 섬유의 평균 길이를 의미한다. 셀룰로오스 충전제는 임의의 적절한 강화 양으로 복합물에 존재할 수 있다. 예를들면, 셀룰로오스 충전제는 복합물의 중량을 토대로 약 30-80중량%, 30-60중량% 또는 35-50중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 열가소성 복합물은 약 15mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는 카르복실산 및/또는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀을 포함한다. 상기 카르복실산 및/또는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀은 결합제로 작용하여 비-극성 소수성 폴리올레핀 성분 및 친수성 셀룰로오스 충전제 성분간의 상호작용을 향상시킴으로써 복합물의 성능을 향상시키는 것으로 여겨진다.
상기 그라프트 폴리올레핀의 폴리올레핀 부분은 복합물의 폴리올레핀 매트릭스 성분에 대해 상술한 바와 같이 임의의 적절한 폴리올레핀일 수 있다. 상기 그라프트 폴리올레핀의 폴리올레핀 부분은 복합물의 폴리올레핀 매트릭스 성분과 융화적인 것이 바람직하다. 예를들면, 상기 그라프트 폴리올레핀에 사용된 폴리올레핀이 폴리올레핀 매트릭스 성분과 동일한 경우 뛰어난 융화성이 이루어질 수 있다.
임의의 적절한 카르복실산 및/또는 무수 카르복실산이 그라프트 폴리올레핀에 이용될 수 있다. 적절한 일부 무수물은 예를들면, 무수 말레산, 무수 테트라히드로프탈산, 무수 이타콘산, 무수 나드산 및 무수 메틸나드산을 포함한다. 무수 말레산이 특히 주목할만 하다.
상술한 바와 같이, 상기 그라프트 폴리올레핀은 약 15mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는다. 약 35mgKOH/g보다 큰 또는 약 40mgKOH/g보다 큰, 더 구체적으로는 약 40-50mgKOH/g의 산가를 갖는 그라프트 폴리올레핀이 특히 주목할만 하다. 상기 그라프트 폴리올레핀은 바람직하게는 약 50,000g/mol미만의 분자량(Mn)을 갖는다. 약20,000g/mol미만의 분자량 또는 약 1000-10,000/mol의 분자량이 특히 주목할만 하다. 본 발명에 사용된 그라프트 폴리올레핀은 낮은 분자량 및 높은 그라프팅 양의카르복실산 및 무수 카르복실산을 가지며, 이는 셀룰로오스 충전제의 표면 및 구멍(pore)내로 그라프트 폴리올레핀의 침투를 향상시켜 폴리올레핀 매트릭스 및 상기 셀룰로오스 충전제간의 향상된 상호작용을 초래하는 것으로 여겨진다. 단일 유형의 그라프트 폴리올레핀 또는 두개 이상의 그라프트 폴리올레핀의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 그라프트 폴리올레핀과 결합하여 다른 결합제가 사용될 수 있다.
상기 그라프트 폴리올레핀은 폴리올레핀 매트릭스 및 셀룰로오스 충전제간의 향상된 상호작용을 부여하기 위해 임의의 적절한 양으로 복합물에 존재한다. 예를들면, 상기 그라프트 폴리올레핀은 복합물 중량을 토대로 약 5중량%까지의 양으로 존재할 수 있다. 특히 약 0.5-4중량% 또는 1-3중량%의 양이 언급될 수 있다.
본 발명의 열가소성 복합물은 복합물의 중량을 토대로 약 5-25중량%의 양으로 존재하는 염기 반응성 충전제를 포함한다. 상기 염기 반응성 충전제는 단독으로 사용될 수 있거나 또는 다른 유형의 반응성 또는 비-반응성 충전제와 혼합될 수 있다. 임의의 적절한 염기 반응성 충전제가 복합물에 사용될 수 있다. 예를들면, 적절한 염기 반응성 충전제의 일부는 CaO, MgO, Al2O3, BaO, ZnO 또는 이들의 혼합물이다. 상기 염기 반응성 충전제는 그라프트 폴리올레핀의 산 부분 및 셀룰로오스 충전제중의 산-유사 성분과 모두 반응하여 충격강도의 손실없이 복합물의 전반적인 특성을 향상시키는 것으로 여겨진다. 또한, 상기 염기 반응성 충전제는 셀룰로오스 충전제에서 습도를 감소시켜 복합물의 분해를 최소화하는 것으로 여겨진다. 종래기술과 달리, 상기 염기 반응성 충전제를 본 발명의 복합물의 제조에 사용하기 위해 상기 염기 반응성 충전제의 표면 처리를 필요로 하지 않는다. 상술한 바와 같이, 상기 염기 반응성 충전제는 약 5-25중량%의 양으로 복합물에 존재한다. 약 8-20중량%의 양이 특히 언급될 수 있다.
본 발명의 열가소성 복합물은 부가적인 첨가제를 또한 포함할 수 있다. 첨가제의 일부 예로는 2차적인 강화제(예를들면, 유리섬유, 유리섬유/폴리올레핀 복합물, 탄소 나노튜브, 탄소 위스커, 층으로 된 클레이(clay), 금속 산화 나노튜브 등), 윤활제(예를들면, 스테아르산, PTFE, 몰리브데눔 디술피드 등), 충격 변형제(예를들면, 에틸렌-프로필렌 고무(EPR)), 충전제(예를들면, 탄산칼슘, 활석, 카본 블랙 등), 착색제, 안료, 산화방지제, 안정화제, 내연제, 재연소 보조제, 결정화 보조제, 아세트알데히드 환원 화합물, 리사이클링 릴리스 보조제, 산소 스캐빈저, 가소제, 유연화제, 핵생성제, 발포제, 이형제 등 또는 이들의 조합을 포함한다.
2차적인 강화제, 특히 합성 강화제가 주목할만 한데, 그 이유는 합성 강화제가 기계적인 특성, 특히 강도 및 충격 저항을 향상시키기 때문이다. 의도하는 목적에 따라 임의의 적절한 양으로 첨가제가 사용될 수 있다. 2차적인 강화제는 약 20중량%의 양으로 부가된다. 윤활제는 약 4중량%의 양으로 부가된다. 충격 변형제는 약 10중량%의 양으로 부가된다. 충전제는 약 20중량%의 양으로 부가된다.
본 발명의 열가소성 복합물은 당해 기술에 공지된 임의의 적절한 조합 및 성형 기법에 의해 제조될 수 있다. 그러한 기법에 대한 논의는 본원에 참고문헌으로 포함된 하기의 세가지 참고문헌에서 발견될 수 있다. C. Rauwendaal의 중합체 혼합(Carl Hanser Verlag, 1998); I. Manas-Zloczower 및 Z. Tadmor의 중합체의 혼합 및 조합(Carl Hanser Verlag, 1994); 및 Jean-Michel Charrier의 중합체 물질 가공: 플라스틱, 엘라스토머 및 복합물(Carl Hanser Verlag, 1991). 그러한 기법은 당업자에게 공지되어 있으며 상세한 설명을 필요로 하지 않는다. 열가소성 복합물을 형성하는데 적절한 기법의 일부 예가 하기에 기술되었다.
압출/주입 성형에서, 열가소성 복합물의 성분들은 건조-혼합되며 상기 성분들은 상승된 온도에서 트윈-나사 압출기를 통해 압출되어 조합된다. 상기 압출된 혼합물은 상승된 온도에서 주입기계에 의해 주형내로 주입되며 그 안에서 상기 복합물은 원하는 형태로 형성된다.
건조-혼합 주입에서, 열가소성 복합물의 성분들은 건조-혼합되며 상기 건조 혼합물은 상승된 온도에서 주형내로 주입되며 그 안에서 원하는 형태로 형성되는 주입기계에 직접적으로 주입된다.
압축 성형에서, 열가소성 복합물의 성분들은 건조-혼합되며 주형 기계내로 직접적으로 주입되어 압력하의 상승된 온도에서 성형되어 원하는 형태로 형성된다.
볼 발명의 열가소성 복합물은 다양한 용도, 특히 구조적인 용도에 사용될 수 있다. 예를들면, 열가소성 복합물의 부품, 보드, 패널, 공동 프로파일, 목재 및 시트는 집, 사무실 빌딩 등과 같은 건축 산업에 또는 자동차 부품, 특히 인테리어 부품 등의 자동차 산업에 사용가능하다.
예
물질:
표 1A는 물질의 특성 및 공급원에 대한 정보를 제공한다. 표 1B는 고운 가문비나무 톱밥, 가문비나무 톱밥 및 전나무 톱밥의 크기 분포를 제공한다. 명칭 MAgPP는 무수 말레산 그라프트의 폴리프로필렌을 의미한다. 용어 CF는 셀룰로오스 섬유를 의미한다.
조합/가공
셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물은 압출-주입, 건조 혼합 주입 또는 압축 기법에 의해 제조하였다. 건조-혼합 주입 및 압축 기법의 경우, 폴리올레핀 및 그라프트 폴리올레핀의 혼합은 다른 성분들과 건조 혼합하기 전에 압출에 의해 만들어 질 수 있다.
압출-주입의 경우, 압출은 L/D=40; 스피드=150-175rpm; Tmax=185℃의 트윈-나사 압출기 Extrusion Spec W&P 30mm에서 실시하였으며 주입은 T=200℃에서 BOYTM 30A 주입 기계를 사용하여 실시하였다. 일반적인 압출/주입 과정에서, 셀룰로오스 충전제(예를들면 가문비나무 톱밥), 염기 반응성 충전제(예를들면, CaO), 폴리프로필렌, 무수 말레산 그라프트의 폴리프로필렌 및 임의의 다른 강화제 또는 충전제를 상기 트윈-나사 압출기를 통한 압출전에 먼저 건조-혼합하였다. 압출물을 이어, 주입 기계에 의해 주형내로 주입하였다.
Figure 112005077808133-PCT00001
Figure 112005077808133-PCT00002
건조-혼합 주입의 경우, 200℃에서 BOYTM 30A 주입 기계를 사용하여 주입하였다. 일반적인 건조-혼합 주입 방법에서, 셀룰로오스 충전제(예를들면, 가문비나무 톱밥), 염기 반응성 충전제(예를들면, CaO), 폴리프로필렌, 무수 말레산 그라프트의 폴리프로필렌 및 임의의 다른 소정의 다른 강화제 또는 충전제는 주입되어 주입 기계에 의해 성형되기 전에 먼저 건조-혼합하였다.
압축의 경우, 성형은 200℃의 100 psi 압력에서 5분동안 WabaschTM 기계를 사용하여 실시하였다. 일반적인 압축 성형 방법에서, 셀룰로오스 충전제(예를들면, 가문비나무 톱밥), 염기 반응성 충전제(예를들면, CaO), 폴리프로필렌, 무수 말레산 그라프트의 폴리프로필렌 및 임의의 다른 소정의 다른 강화제 또는 충전제는 압축 성형전에 먼저 건조-혼합하였다.
특징화
인장성(ASTM D638)은 5mm/분의 시험 속도에서 제I 시험유형 도그 본(dog bone)을 사용하여 측정하였다.
굴곡성(ASTM D790)은 길이 12.5mm, 시험 속도 1.3mm/분 및 지름 48mm의 벤딩 시험을 사용하여 측정하였다.
충격 저항(ASTM D256)은 비톱니모양의 IZOD 충격 시험을 사용하여 측정하였다.
1 및 7일의 다른 시간의 기간 동안 물에서 검사 전후에, 주위 온도에서 샘플을 시험하였다.
상기 복합물에 대한 미세구조 관찰은 JOEL JSM-6100TM 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 사용하여 실시하였다. 셀룰로오스 충전제 및 폴리올레핀 매트릭스간의 분산의 관찰은 Leitz DialuxTM 20 광학 편광 현미경(OM)을 사용하여 실시하였으며, 이들의 인터페이스는 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 사용하여 실시하였다.
밀도 측정은 비중병 AccuPycTM 1330을 사용하여 실시하였다. 물 흡수는 1 내지 4일동안 물에 샘플을 담근 후 무게의 증가 또는 감소를 측정함으로써 측정하였다. 염기 반응성 충전제 및 그라프트 폴리올레핀간의 상호작용은 4cm-1의 해상도에서 Nicolet MagnaTM 860 Fourier 변형 기구상의 실온에서 투과형 적외선 분광기에 의해 연구하였다.
염기 반응성 충전제 및 그라프트 폴리올레핀간의 상호작용은 4cm-1의 해상도에서 Nicolet MagnaTM 860 Fourier 변형 기구상의 실온(~25℃)에서 투과형 적외선 분광기에 의해 연구하였다.
높은 온도에서 상기 물질의 기계적 특성은 Rheometric Scientific 기구를 사용하여 역동적 기계적 열 분석(DMTA)에 의해 측정하였다. 샘플은 -50℃ 내지 120℃에서 1Hz의 주파수로 비틀림 모드하에서 처리하였다.
상기 복합물의 열 안정성은 Scientific & Industrial Equippment의 SetaramTM TG 96 열 분석 시스템에 의해 측정하였다. 샘플은 10℃/분의 가열속도로 25 내지 500℃의 아르곤하에서 가열하였다.
내연성 측정의 경우, 샘플을 수평으로 놓고 샘플의 한쪽 가장자리가 부탄가스 노즐의 위에 정확히 있으며 샘플의 아래 면으로부터의 거리는 노즐 헤드로부터 20mm이었다. 주위온도에서 샘플은 한쪽 끝으로부터 연소되며, 연소 길이는 각 시간 간격에서 측정하였다.
결과:
표 2는 연구된 다양한 복합물에 대한 제형을 제공한다. 양은 복합물의 중량을 토대로 한 중량%이다. 'C'로 시작하는 예시적인 수는 비교 예이다.
Figure 112005077808133-PCT00003
표 3은 각 복합물에 대한 특징적인 다양한 파라미터에 대한 결과를 제공한다.
Figure 112005077808133-PCT00004
표 2 및 표 3과 관련하여, 예 C1의 예 2 및 3과의 비교는, 본 발명의 셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물(예 2 및 3)이 유사한 비교 복합물(예 C1)에 비해 상당히 향상된 기계적 특성을 가지며, 상기 비교 복합물은 염기 반응성 충전제(예를들면, CaO)를 갖지 않음을 나타냈다. 또한, 본 발명의 복합물에 의해 제공된 향상의 정도는 미국특허 6,066,278에 개시된 결과와 비교할 때 더 우세하였다.
염기 반응성 충전제(예를들면, CaO)의 사용이 유사한 복합물에서 단순 충전제(예를들면, CaCO3) 또는 충격 변형제(예를들면, EPR)의 사용보다 인장성 및 굴곡성의 상당한 향상을 제공한다는 것은, 예 2 및 3을 비교 예 C4, C5 및 C6과의 비교에서 명백하였다.
예 7 및 8에서 명백한 바와 같이, 염기 반응성 충전제로서 Al2O3의 사용은 복합물의 인장성 및 충격 저항의 상당한 향상을 제공하였다. 굴곡성 및 충격 저항에 대한 향상의 정도는 CaO 만큼 높지 않지만, Al2O3의 사용은 CaO보다 파단에서 인장 스트레인의 더 높은 향상을 제공하였다. 따라서, CaO 또는 Al2O3의 사용은 특정한 적용에 따라 다르다.
유사한 결과는 예 3, 9, C13, C15, 17 및 19에서 명백한 바와 같이, 다른 셀룰로오스 충전제 및 재생된 폴리프로필렌을 사용하여 수득하였다.
예 9 및 10과 관련하여, CaO의 5중량%에서 10중량%로의 양의 증가는 기계적 특성(파단시 인장 스트레인을 제외)의 감소를 초래하지 않고 오히려 기계적 특성의 큰 향상을 가져왔다. 또한, CaO의 양이 15중량%일 때 그러한 기계적 특성의 감소는 없었다. 이는 미국특허 6, 066, 278에서 개시하는 것과는 정반대로, 상기 특허에는 CaO의 양이 주의깊게 조절되어야 하며 양이 적게 유지되면 복합물의 기계적 특성이 감소되는 것으로 개시되었다.
비교 예 C11, C12 및 C13은 E3015(산가〈 35mgKOH/g)를 함유하는 복합물에서 CaO의 존재는 CaO가 5중량%일 때 기계적 특성에 상당한 향상을 제공하지만, CaO의 양이 5중량% 이상으로 증가할 때 상기 향상은 무시할 정도로 되었다. 이는 복합물의 염기 반응성 충전제의 양과 그라프트 폴리올레핀의 산가 사이의 균형이 상기 셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물의 기계적 특성의 향상과 관련하여 중요한 고려사항임을 나타낸다.
염기 반응성 충전제의 양과 그라프트 폴리올레핀의 산가 사이의 균형의 중요성은 E3003이 사용된 예 C14 및 C15에 의해 또한 설명된다. E3003은 E3015보다 더 작은 산가를 갖는다. CaO의 부가에 의해 계수에 약간의 향상이 있는 반면, 복합물의 모든 수준의 CaO에서 강도 저항 및 충격 저항이 모두 상당히 감소하였다.
예 17은 본 발명에 따른 기계적 특성에 대한 유사한 향상은 다른 유형의 재생된 폴리리프로필렌을 사용하여 수득할 수 있음을 나타낸다. 또한, 예 18은 유리섬유의 부가는 기계적 특성, 특히 강도 및 충격 저항을 증가시킬 수 있음을 나타냈다.
사용된 폴리프로필렌 종류의 효과 또한 고려된다. 예 17 및 20에서 나타난 바와 같이, 조(virgin) 폴리프로필렌은 재생된 폴리프로필렌과 비교할 때 더 높은 기계적 특성을 가져왔다.
높은 녹는 지수 및 낮은 효율을 갖는 조 PP의 경우, CaO가 사용될 때 기계적 특성의 유사한 향상이 또한 수득되었다(예 22와 비교할 때 예 C21). 예 23은 젖은 나무(약 19% 상대 습도)를 사용한 반면, 예 22는 건조된 나무(〈2% 상대 습도)를 사용하여 만든 것을 제외하고 예 23은 예 22와 동일한 유형의 성분 및 제형을 갖는다. 표 3에 나타난 바와 같이, 예 23의 기계적 특성은 예 22의 기계적 특성과 비교할 때 더 나쁘다. 따라서, 본 발명의 복합물은 당해 기술의 복합물보다 셀룰로오스 충전제의 습도에 덜 의존적이며, 셀룰로오스 충전제의 지나친 양의 습도는 복합물의 기계적 특성의 일부 분해를 초래할 수 있다.
표 4는 본 발명의 복합물이 높은 온도에서 또한 향상된 기계적 특성을 가져 복합물에 대한 더 높은 사용 온도를 허용함을 입증하였다.
Figure 112005077808133-PCT00005
표 5는 본 발명의 복합물이 열 분해에 대해 더 내성임을 입증하는 바, TGA에 의해 측정된 바와 같이 500℃에서 중량 손실 및 더 높은 온도에서 10중량%(T10 %) 및 20중량%(T20%)의 중량 손실을 나타낸다.
Figure 112005077808133-PCT00006
표 6은 본 발명의 복합물이 연소에 대해 더 내성임을 입증한다. 예 22의 1분(L1) 및 5분(L5)에서의 연소율은 예 C21의 연소율보다 더 작았다. 사용된 연소 시험은 표준 시험이 아니지만, 이는 상기 복합물에 대한 내연성을 질적으로 입증하였다.
Figure 112005077808133-PCT00007
표 7은 다양한 셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물에 대한 물 흡수 시험의 결과를 제공하였다. 조성의 양은 복합물의 중량을 토대로 하여 중량%로 나타냈다. 'C'로 시작하는 예시적인 수는 비교 예이다. 명칭 'clay'는 층으로된 클레이 강화제를 의미하며 'clayexf'는 박리된 동일한 클레이를 의미한다. 사용된 상기 클레이는 Southern Clay Products로부터의 CloisiteTM 15A였다.
Figure 112005077808133-PCT00008
CaO와 같은 염기 반응성 충전제가 복합물내에 10중량%만큼 높은 양으로 존재하더라도 물 흡수의 정도는 낮게 유지될 수 있음은 표 7로부터 명백하며, 이는 미국특허 6, 066, 278의 기법과는 정반대이다. 또한, 예 103 및 104의 복합물의 기계적 특성은 물에서 7일까지 상태조절된 후에도 변하지 않고 유지되었다.
FTIR 연구는 셀룰로오스 충전된 열가소성 복합물의 압출성형중에 E43의 무수 말레산 그룹 및 염기 반응성 충전제(CaO 또는 Al2O3)간의 화학 반응이 발생하였음을 확인하였다.
본 발명의 다른 이점은 당업자에게 명백하다.
특정한 특징 및 서브-콤비네이션은 유용하며 다른 특징 및 서브-콤비네이션과 관련없이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 이는 청구 범위에 의해 및 청구범위내에서 고려된다.

Claims (23)

  1. (a) 폴리올레핀;
    (b) 셀룰로오스 충전제;
    (c) 카르복실산 및/또는 15mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀; 및
    (d) 복합물의 중량을 토대로 5-25중량%의 양으로 존재하는 염기 반응성 충전제를 포함하는 열가소성 복합물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀의 산가는 35mgKOH/g보다 큰 복합물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀의 산가는 40mgKOH/g보다 큰 복합물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀의 산가는 40-50mgKOH/g인 복합물.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀은 50,000g/mol 미만의 분자량을 갖는 복합물.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀은 20,000g/mol 미만의 분자량을 갖는 복합물.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀은 1000-10,000g/mol의 분자량을 갖는 복합물.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀은 복합물의 중량을 토대로 5중량%의 양으로 존재하는 복합물.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올레핀은 복합물의 중량을 토대로 1-3중량%의 양으로 존재하는 복합물.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카르복실산 및/또는 무수 카르복실산 그라프트 폴리올레핀은 무수 말레산 그라프트 폴리올레핀인 복합물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 염기 반응성 충전제는 복합물의 중량을 토대로 8-20중량%의 양으로 존재하는 복합물.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 염기 반응성 충전제는 CaO, MgO, Al2O3 및 그 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 복합물.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 복합물의 중량을 토대로 20-90중량%의 양으로 존재하는 복합물.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌인 복합물.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 충전제는 복합물의 중량을 토대로 30-80중량%의 양으로 존재하는 복합물.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 충전제는 섬유인 복합물.
  17. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 충전제는 나무 가루인 복합물.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 강화제, 윤활제, 충격 변형제, 충전제, 착색제, 안료, 산화방지제, 안정화제, 내연제, 재연소 보조제, 결정 화 보조제, 아세트알데히드 환원 화합물, 리사이클링 릴리스 보조제, 산소 스캐빈저, 가소제, 유연화제, 핵생성제, 발포제, 이형제 등 또는 이들의 조합을 더 포함하는 복합물.
  19. (a) 폴리올레핀;
    (b) 셀룰로오스 충전제;
    (c) 35mgKOH/g보다 큰 산가를 갖는 무수 말레산 그라프트 폴리올레핀; 및
    (d) 복합물의 중량을 토대로 8-20중량%의 양으로 존재하는 염기 반응성 충전제를 포함하는 열가소성 복합물.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 염기 반응성 충전제는 CaO, MgO, Al2O3 및 그 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 복합물.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 상기 무수 말레산 그라프트 폴리올레핀은 20,000g/mol 미만의 분자량을 갖는 복합물.
  22. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무수 말레산 폴리올레핀은 복합물의 중량을 토대로 1-3중량%의 양으로 존재하는 복합물.
  23. 제 19항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 섬유를 도 포함하는 복합물.
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