KR20150099876A - 처리된 광물 충전제 생성물, 이의 제조 방법 및 용도 - Google Patents

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패트릭 에이. 씨. 게인
마티아스 부리
레네 부르크할터
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Abstract

본 발명은
a) 하나 이상의 광물 충전제,
b) 상기 광물 충전제(들)의 표면 상에 위치하는 처리 층
을 포함하는 처리된 광물 충전제 생성물로서, 상기 처리 층은
- 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산; 및
- 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 하나 이상의 2가 및/또는 3가의 양이온 염을 포함하고,
- 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비는 51:49 내지 75:25이고,
- 상기 처리 층은 상기 광물 충전제 1 m2 당 2.5 mg 이상의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 상기 처리된 광물 충전제 생성물의 제조 방법, 및 이의 용도, 특히 플라스틱 분야, 구체적으로 폴리프로필렌(PP)계 또는 폴리에틸렌(PE)계 통기성 또는 압출 코팅 필름 분야에서의 용도에 관한 것이다.

Description

처리된 광물 충전제 생성물, 이의 제조 방법 및 용도{TREATED MINERAL FILLER PRODUCTS, PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF AND USES OF SAME}
본 발명은 처리된 광물 충전제 생성물 영역, 상기 처리된 광물 충전제 생성물의 제조 방법, 및 이의 용도, 특히 플라스틱 분야, 구체적으로 폴리프로필렌(PP)계 (또는 폴리에틸렌(PE)계) 통기성 또는 압출 코팅 필름 분야에서의 용도에 관한 것이다.
광물 충전제는 중합체 생성물에서 미립자 충전제로서 종종 사용된다. 광물 충전제의 적용 동안 및/또는 광물 충전제 포함 생성물의 가공시 도달되는 온도에서 발생하는 광물 충전제와 회합되는 휘발 물질의 존재는 최종적 광물 포함 중합체 생성물의 품질 저하를 초래할 수 있다. 이것은 특히 광물 충전제 포함, 더욱 구체적으로는 탄산칼슘 포함, PP계 또는 PE계 통기성 또는 압출 코팅 필름의 제조시 직면하게 되는 문제이다.
게다가, 휘발 물질은 상기 필름의 인장 강도 및 인열 강도의 감소를 초래할 수 있고, 필름의 시각적 측면, 특히 필름의 균일성을 저하시킬 수 있다.
휘발 물질은 배합 단계 동안 용융되는 광물 충전된 중합체의 과도한 발포를 발생시킬 수 있고, 진공 추출시 불필요한 생성물의 축적을 야기하여 생산 속도의 감소를 일으킨다.
상기 휘발 물질은, 예를 들어
- 본래 광물 충전제와 회합될 수 있고("고유 휘발 물질"), 특히 물과 회합되고/되거나,
- 광물 충전제의 처리 중에 도입되어("부가 휘발 물질"), 예를 들어 상기 광물 충전제가 플라스틱 매질 내에서 더욱 분산성을 갖도록 하고/하거나,
- 고유 유기 물질 및/또는 부가 유기 물질과 광물 충전제에 의해 생성되고; 이러한 반응은 특히 처리된 광물 충전제를 포함하는 중합체 물질의 도입 및/또는 가공 중에, 예컨대 압출 또는 배합 공정 중에 도달되는 온도에 의해 유도 또는 향상될 수 있고/있거나,
- 고유 유기 물질 및/또는 부가 유기 물질을 분해하여 CO2, 물 및 가능하게는 이러한 유기 물질의 저 분자량 분획을 형성함으로써 생성되고; 이러한 분해는 특히 처리된 광물 충전제를 포함하는 중합체 물질의 도입 및/또는 가공 중에, 예컨대 압출 또는 배합 공정 중에 도달되는 온도에 의해 유도 또는 향상될 수 있다.
따라서, 당업자는 다음과 같은 광물 충전제를 필요로 하는 실정이다:
a) 특히 플라스틱 산업에의 적용에 적당한 광물 충전제;
b) 이하 정의되는 바와 같이, 가능한 한 높은 "휘발성 개시 온도"를 특징으로 하는 광물 충전제;
c) 상기 광물 충전제의 실시 중에 통상적으로 도달되는 온도의 범위에 걸쳐 발생되는 제한된 양의 휘발 물질(이하, "총 휘발 물질")을 유도하는 광물 충전제.
휘발성 개시 온도를 증가시키고 광물 충전제와 회합되는 충전 물질의 양을 제한하는데 있어서 하나의 분명한 수단은 특정한 통상의 충전제 처리 첨가제의 사용을 피하거나 한정하는 것이다. 하지만, 종종, 광물 충전제가 플라스틱 용도에 적용되는 경우, 그러한 첨가제는 다른 기능들을 보장하기 위해 필요하다.
통기성 필름 용도의 경우, 첨가제는 도입되어 광물 충전제에 소수성 코팅을 제공하고, 필름 전구체 물질에서 광물 충전제의 분산성을 향상시킬 뿐만 아니라 가능하게는 이 필름 전구체 물질의 가공성 및/또는 최종 용도 생성물의 성질을 향상시킨다. 그러한 첨가제의 배제는 생성된 필름의 품질을 허용하기 어려울 정도로 손상시킨다.
따라서, 광물 충전제 처리용 첨가제는 생성된 광물 충전제 생성물에
- 작업가능한 점도, 특히 18O℃에서 10,000 mPa·s 미만의 점도,
- 증가된 "휘발성 개시 온도",
- 동시에 제한된 "총 휘발 물질"
을 제공하면서,
- 광물 소수성 및 이에 따른 필름의 품질을 저하시키는 일 없이 제공되어야 한다.
종래 기술에서 처리된 광물 충전제, 특히 탄산칼슘을 언급하는 경우, 지방족 카르복실산 및 지방족 카르복실산 염을 포함하는 처리가 언급된다. 하지만, 이것은 광물 충전제에 상기 언급된 특징들을 제공하는 것과 관련하여 어떠한 특정한 교시를 제공하는 것에 실패하고 있다.
이와 관련하여, WO 00/20336은 경우에 따라 하나 또는 몇몇의 지방산, 또는 하나 또는 몇몇의 염, 또는 이들의 혼합물로 처리될 수 있고, 중합체 조성물용 유동성 조절제로서 사용되는 초미세 천연 탄산칼슘에 관한 것이다. 지방산과 지방산 염의 혼합물이 상기 문헌에 일반적으로 언급되어 있는 반면, 어디에서도 그러한 혼합물을 예시하거나 언급되는 지방산 염에 대한 지방산의 임의의 바람직한 투여량을 예시하지 않았다. 실제로, 오직 탄산칼슘의 스테아르산 처리만이 실시예에 언급되어 있다.
마찬가지로, US 4,407,986에는 탄산칼슘과 결정질 폴리프로필렌을 혼련하는 경우에 윤활제 첨가제의 첨가를 한정하고 폴리프로필렌의 충격 강도를 한정하는 탄산칼슘 응집물의 형성을 피하기 위해 고급 지방족 산 및 이의 금속 염을 포함할 수 있는 분산제로 표면 처리되는 침전 탄산칼슘이 인용되어 있다.
EP 0 325 114에서, 향상된 유동성 및 접착성을 갖는 폴리비닐 클로라이드를 기초로 하는 모터 차량용 논-새깅 언더시일(non-sagging underseal) 조성물과 관련하여, 실시예 7에는 광물 충전제를 처리하는데 사용되는 (1:1의 중량비로) 지방산과 조합된 12-히드록시스테아르산의 암모늄 염의 혼합물이 개시되어 있다.
WO 03/082966은 임의의 구체예에서 스테아르산, 스테아레이트, 실란, 실록산 및/또는 티타네이트로 코팅될 수 있거나 코팅될 수 없는 충전제를 추가적으로 포함할 수 있는 가교결합 가능하고/하거나 가교결합된 나노충전제 조성물에 관한 것이다. 그러한 나노충전제 조성물은 차단 성질, 강도 및 열 변형 온도를 증가시키는 데 사용되고, 의료, 자동차, 전기, 건축 및 식품 분야에 유용하게 사용된다.
US 2002/0102404에는 표면 상에 유기 화합물, 예컨대 프탈산 에스테르와 함께 포화 및 불포화된 지방족 카르복실산, 및 이의 염의 조합물이 코팅된 분산성 탄산칼슘 입자가 기술되어 있고, 이 입자는 접착제 조성물에 사용되어 점도 안정성 및 접착성을 향상시킨다. 지방산과 지방산 염의 혼합물이 통상적으로 언급되는 반면, 실시예에는 지방산 염의 혼합물에 의한 탄산칼슘의 처리만이 포함되어 있다.
게다가, US 2002/0102404에는 포화 및 불포화된 지방족 카르복실산/염의 혼합물의 실시가 요구된다. 불포화된 지방족 카르복실산/염의 존재는 임의의 불포화된 지방족 카르복실산/염 함유 물질의 가공 동안 이중 결합에 의해 불필요한 계내 부반응의 위험을 증가시킨다. 추가적으로, 불포화된 지방족 카르복실산/염의 존재는 실시되는 물질에서의 변색 또는 불필요한 냄새 발생, 특히 역겨운 냄새의 발생을 초래할 수 있다.
WO 92/02587의 청구범위 제11항은, 하나 이상의 고분자량 불포화된 지방산, 또는 하나 이상의 고분자량 불포화된 지방산과 하나 이상의 고분자량 불포화된 지방산의 조합물의 비누화된 나트륨 염 용액이 사전 가열된 침전 탄산칼슘의 슬러리에 첨가되어 궁극적으로는 추가의 공정 단계를 진행하기 이전에 탄산칼슘 상에 원하는 수준의 지방산 코팅이 생성될 수 있다는 것을 나타낸다.
JP54162746의 개요에는 비닐 클로라이드 조성물의 열 안정성을 향상시키는 데 사용되는 경질 비닐 클로라이드 수지, 지방산 처리된 콜로이드성 탄산칼슘, 및 바륨 스테아레이트의 제시된 각 양을 포함하는 조성물이 개시되어 있다.
US 4,520,073에는 코팅 물질용 캐리어로서 증기를 사용하는 다공성 광물의 압력 코팅에 의해 제조되는 향상된 소수성 코팅을 갖는 광물 충전제 물질이 기술되어 있다. 상기 코팅 물질은, 다른 선택 중에서, 장쇄 지방족 지방산 및 이의 염에서 선택될 수 있다.
WO 01/32787에는 (a) 알칼리 토금속 탄산염 및 하나 이상의 제시된 지방족 카르복실산의 반응 생성물을 포함하는 제1 성분, 및 (b) 제1 성분보다 실질적으로 더 높은 탄산염 방출 온도를 갖는 제2 성분으로서, 화학식 CH3(CH2)mCOOR(상기 식에서, 다른 선택 중에서 R은 II족 금속 라디칼임)의 화합물을 포함하는 제2 성분을 형성하는 조성물을 포함하는 소수성 물질의 코팅을 입자 상에 갖는 미립자 알칼리 토금속 탄산염 물질 생성물이 기술되어 있고; 실시하고자 하는 각 성분의 양과 관련하여 추가 한정이 제공된다. 특히, 상기 문헌에는 제2 성분이 10 중량% 이상의 코팅 조성물을 형성한다는 것이 나타나 있다. 광범위한 범위의 가능한 중량비가 13면 20행에 매우 일반적으로 제시되어 있는 반면: "제1 성분 대 제2 성분의 중량비는 10:80 내지 90:10일 수 있음(바람직하게는 20:80 내지 80:20)", 모든 추가 논의 및 모든 제시된 실시예에는 당업자 단독으로 50:50 내지 90:10의 중량비에 중점을 두고 있는데, 이는 지방산 염 중량 분획이 지방산의 비율을 초과(즉, 80:20 및 90:10)하는 단지 꽤 일반적으로 나열된 비율이 작업불가능한 고점도, 즉 10,000 mPa·s 이상의 점도의 처리제를 제공한다는 사실로 인한 것일 수 있다.
출발 광물 충전제의 고유의 물과 포획된(picked up) 습도만의 감소를 제안하는 추가의 종래 기술, 즉 WO 99/61521 및 WO 2005/075353은 총 휘발 물질의 원인이 되는 물 외에도 다른 휘발 물질을 감소시킨다는 점을 완전히 간과하고 있다.
따라서, 당업자는 카르복실산 및/또는 카르복실산 염이 여러가지 목적을 위해 광물 충전제용 처리제로 통상 사용된다는 것을 종래 기술로부터 취할 수 있다. 하지만, 당업자는 심지어 뚜렷하지 않은 방식으로라도 그러한 처리제의 도움으로 다음의 다방면에 걸친 기술 상의 문제가 해결되는 지도 라인이나 또는 지도 방향을 얻을 수 없었다:
- 광물 충전제가 중합체 매질에서 상기 광물 충전제의 분산성을 필요로 하는 플라스틱에 적용하기에 충분한 소수성이고, 특히 상기 충전제가 오직 지방족 카르복실산 염만으로 처리되는 경우보다 더욱 소수성이도록 광물 충전제를 처리하는 공정;
- 작업가능한 점도, 즉 180℃에서 10,000 mPa·s 미만의 점도를 특징으로 하는 처리제로 광물 충전제를 처리하는 공정;
- 휘발성 개시 온도가 오직 지방족 카르복실산만으로 처리된 광물 충전제의 개시 온도보다 유의적으로 높도록 휘발성 개시 온도를 증가시키는 공정;
- 25∼280℃에서 제시되는 휘발 물질의 총량을 제한하는 공정;
- 광물 충전제(들)가 카르복실산과 접촉하여 염 교환을 실시함으로써 충전제 표면에서 카르복실산 염을 발생시키는지 여부와 상관없이 달성되는 처리제를 확인하는 공정.
결과적으로, 본 발명의 목적은 상기 특징을 갖는 처리된 광물 충전제 생성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 또한 이러한 처리된 광물 충전제 생성물의 제조 방법 뿐만 아니라 상기 방법에 의해 상응한 생성물을 얻는 방법에 관한 것이다.
최종적으로, 본 발명의 목적은 또한 플라스틱 분야에서의 이러한 광물 충전제 생성물의 용도이다.
본 발명의 목적을 위해, "휘발성 개시 온도"는, 온도(x축)에 대한 함수로서 잔여 샘플량(y축)을 플롯팅하는 열중량(TGA) 곡선(상기 곡선의 준비 및 해석을 이하에 정의함) 상에서 관찰되는 바와 같이, 휘발 물질(분쇄 보조제를 포함 또는 불포함한 분쇄 단계, 부유 보조제 또는 다른 제제, 및 이하 기술되는 열중량 분석에 따라 검출되고, 상기 명확하게 나열되지 않은 다른 예비처리제를 포함 또는 불포함한 선광 단계를 포함한 통상의 광물 충전제 제조 단계의 결과로서 도입되는 휘발 물질을 포함)이 발생되기 시작하는 온도로서 정의된다.
본 발명의 목적을 위해, 열중량(TGA) 곡선 상에서 판독되는 바와 같은 온도 범위에 걸친 광물 충전제 샘플의 질량 손실률(%)에 따라, 광물 충전제와 회합되고 25∼280℃의 온도 범위에 걸쳐 발생되는 "총 휘발 물질"을 특징으로 한다.
TGA 분석 방법은 상당한 정확도를 갖는 질량 손실 및 휘발성 개시 온도와 관련된 정보를 제공하고, 상식성을 가지며; 예를 들어 이는 문헌["Principles of Instrumental analysis", 제5판, Skoog, Holler, Nieman, 1998 (제1판 1992) (챕터 31 798∼800면)], 및 일반적으로 공지된 다수의 다른 참조 작업에 기술되어 있다. 본 발명에 있어서, 70 ㎖/분의 기류 하에 20℃/분의 속도로 500 +/- 50 mg의 샘플 및 25∼280℃의 주사 온도를 기초로 Mettler Toledo TGA 851을 이용하여 열중량 분석(TGA)을 실시한다.
당업자는 다음과 같은 TGA 곡선 분석에 의해 "휘발성 개시 온도"를 측정할 수 있고: TGA 곡선의 1차 도함수를 얻고 여기서 150∼280℃의 변곡점을 확인하게 된다. 횡선에 비해 45°보다 큰 접선 경사 값을 갖는 변곡점 중, 200℃ 이상의 최저 회합 온도를 갖는 변곡점이 확인된다. 1차 도함수 곡선의 이러한 최저 온도 변곡점과 회합되는 온도가 "휘발성 개시 온도"이다. 그러한 평가의 예시는 도 1 및 도 2에 제시되고, 이하 실시예 부분에서 기술된다.
TGA 곡선 상에 발생되는 "총 휘발 물질"은 Stare SW 9.01 소프트웨어를 이용하여 측정된다. 이 소프트웨어를 이용하여, 우선 원래의 샘플 중량에 대해 곡선을 정규화하여 원래 샘플에 대한 질량 손실률(%) 값을 얻는다. 그 후, 25∼28O℃의 온도 범위를 선택하고 수평 단계(step horizontal)(독일어: "Stufe horizontal") 옵션을 선택하여 선택된 온도 범위에 걸쳐 질량 손실률(%)을 얻는다.
본 출원 전반에 걸쳐, 용융 상태는 물질이 완전히 액체인 상태, 즉 완전히 용융된 상태로서 정의된다. 용융 현상은 에너지 적용시 일정한 온도에서 발생하지만, 열중량 분석(TGA)에 의해 얻은 에너지 유입에 대한 곡선 플롯팅 온도에서 관찰된 바와 같이, 물질은 온도가 상승하기 시작할 때 용융 후의 순간에 용융되는 것으로 한정된다. 그러한 분석의 상세한 설명은 이하에 제공된다.
본 출원 전반에 걸쳐, 광물 충전제의 비표면적(m2/g)은 BET 방법을 이용하여 측정되고, 이는 당업자에게 잘 공지되어 있다(ISO 9277:1995). 그리고나서 광물 충전제의 총 표면적(m2)은 처리 이전에 광물 충전제의 비표면적과 질량(g)의 곱에 의해 얻어진다.
본 출원 전반에 걸쳐, 건조 광물 충전제는 광물 충전제가 광물 충전제 중량에 대해 0.2 중량% 미만의 물을 갖는 것으로 이해된다. 물의 백분율(%)은 칼 피셔(Coulometric Karl Fischer) 전량분석 측정 방법에 따라 측정되는데, 이 방법은 광물 충전제를 220℃로 가열하고, 증기로서 방출하고 (100 ㎖/분에서) 질소 기체 스트림을 사용하여 단리된 물 함량을 칼 피셔 전량분석 유닛으로 측정한다.
본 출원 전반에 걸쳐, 광물 충전제 생성물의 소수성은 대부분의 상기 광물 충전제 생성물의 침강에 필요한 알콜-물 혼합물에서 최소의 알콜 대 물의 비율을 측정함으로써 평가되고, 상기 광물 충전제 생성물은 특정한 체를 통과시킴으로써 상기 알콜-물 혼합물의 표면 상에 침착된다.
본 출원 전반에 걸쳐, dx값은 X 중량%의 입자가 dx 미만의 직경을 갖는 것에 대한 직경을 나타내고, Malvern MastersizerTM X 장치(소프트웨어 버전 2.18 포함, OHD 프리젠테이션 및 분석 모델을 사용함)를 사용하여 실시되는 측정을 기초로 측정된다.
본 출원 전반에 걸쳐, 용어 "포화된"은 I2/100 g 샘플이 5 g 미만, 바람직하게는 1 g 미만의 요오드가를 갖는 것을 의미한다. 이러한 요오드가 측정은 당업자에게 잘 공지되어 있는데, 즉 티오황산나트륨을 갖는 과잉 요오드의 역 적정에 의해 100 g의 샘플에 요오드 첨가의 측정을 실시하는 것이다.
본 출원 전반에 걸쳐, 모든 점도 값은 5 s-1의 전단 속도 및 200∼130℃의 주사 온도에서 CPP50 - 1 장치가 구비된 PHYSICA MCR 300에서 측정된다.
당업자의 상기와 같은 요구에 반응하기 위해, 본 출원인은
a) 하나 이상의 광물 충전제,
b) - 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산, 및
- 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 하나 이상의 2가 및/또는 3가의 양이온 염을 포함하고, 상기 광물 충전제(들)의 표면 상에 위치하는 처리 층
을 포함하는 처리된 광물 충전제 생성물로서,
- 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비는 51:49 내지 75:25이고,
- 상기 처리 층은 상기 광물 충전제 1 m2 당 2.5 mg 이상의 양으로 존재하는 것인 처리된 광물 충전제 생성물을 확인하였다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 본 발명의 처리된 광물 충전제 생성물은 25∼280℃에서 0.25 질량% 미만, 바람직하게는 0.23 질량% 미만, 예컨대 0.04∼0.21 질량%, 바람직하게는 0.08∼0.15 질량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.12 질량%의 총 휘발 물질을 특징으로 한다.
또다른 바람직한 구체예에서, 처리된 광물 충전제 생성물은 270℃ 이상, 바람직하게는 290℃ 이상, 가장 바람직하게는 300℃ 이상의 휘발성 개시 온도를 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 처리된 광물 충전제 생성물은 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비가 0:100 내지 50:50이도록 지방족 카르복실산 염이 상응한 지방족 카르복실산으로 대체된 처리 층을 갖는 동일한 광물 충전제보다 더 높은 휘발성 개시 온도를 특징으로 한다.
또다른 바람직한 구체예에서, 처리된 광물 충전제 생성물은 지방족 카르복실산(들)이 상응한 지방족 카르복실산 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염(들)으로 전부 대체된 처리 층을 갖는 동일한 광물 충전제보다 더욱 소수성이다.
추가적으로, 상기 처리 층은 55:45 내지 75:25, 더욱 바람직하게는 약 60:40 내지 70:30, 예컨대 64:36 내지 67:33의 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비를 갖는 것이 바람직하다.
바람직한 광물 충전제(들)는 탄산칼슘 포함 광물 충전제 및/또는 판상형 광물 포함 광물 충전제 및/또는 석영 포함 광물 충전제 및/또는 점토 포함 광물 충전제이다. 가장 바람직하게는, 상기 광물 충전제(들)은 탄산칼슘 포함 광물 충전제이다. 그러한 경우에, 상기 탄산칼슘 포함 광물 충전제는, 즉 아라고나이트, 바테라이트 및 칼사이트 광물학적 결정 형태 중 하나 이상, 및/또는 천연 중질 탄산칼슘(NGCC), 즉 대리석, 석회석, 또는 백악, 및/또는 돌로마이트 중 하나 이상을 특징으로 하는 침전 탄산칼슘(PCC)일 수 있다.
가장 바람직하게는, 상기 탄산칼슘 포함 광물 충전제는 대리석 및/또는 돌로마이트이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 충전제는 판상형 광물 충전제, 예컨대 탈크를 포함한다.
하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)과 관련하여, 이들은 바람직하게는 칼슘, 마그네슘, 스트론튬 및 알루미늄 염, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되고, 더욱 바람직하게는 칼슘 염, 마그네슘 염 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
또다른 구체예에서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 C10 내지 C18의 2가 및/또는 3가 양이온 염이고, 바람직하게는 하나 이상의 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염이다.
또다른 구체예에서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 지방족 모노카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염의 염(들)이다.
하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 이러한 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 추가적으로 또는 대안적으로 하나 이상의 선형 지방족 카르복실산(들)의 염(들)일 수 있고/있거나 하나 이상의 히드록실화 (즉, OH 기 포함) 지방족 카르복실산(들)의 염(들)일 수 있다.
특히, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 지방산(들)의 염(들), 특히 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들) 및/또는 미리스트산(들) 및/또는 라우르산(들)일 수 있고, 가장 바람직하게는 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들)의 염이다.
본 발명의 또다른 구체예에 따르면, C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 5 s-1의 전단 속도 및 200∼130℃의 주사 온도에서 CP50 - 1 장치가 구비된 PHYSICA MCR 300에서 측정된 경우 180℃에서 100,000 mPa·s 초과, 바람직하게는 1,000,000 mPa·s 초과의 등가 분리된 점도를 특징으로 한다.
C8 내지 C24 지방족 카르복실산 및 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산은 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있다.
C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)과 관련하여, 이들은 C10 내지 C18일 수 있고, 바람직하게는 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)이다.
이러한 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 추가적으로 또는 대안적으로 지방족 모노카르복실산, 및/또는 선형 지방족 카르복실산 및/또는 히드록실화 (즉, OH 기 포함) 지방족 카르복실산일 수 있다.
바람직한 구체예에서, 이러한 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 지방산(들), 특히 스테아르산 및/또는 팔미트산 및/또는 미리스트산 및/또는 라우르산 또는 이들의 혼합물이고, 가장 바람직하게는 스테아르산 및/또는 팔미트산이다.
처리제에서 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)은 바람직하게는 광물 충전제(들) 1 m2당 2.7 초과, 더욱 바람직하게는 3 이상, 특히 3.2 이상, 예컨대 3.5 mg의 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)을 차지한다.
또한, 지방족 카르복실산 염(들) 및 지방족 카르복실산(들)의 등가 분리 혼합물은 180℃에서 10,000 mPa·s 미만, 바람직하게는 1,000 mPa·s 미만, 더욱 바람직하게는 500 mPa·s 미만의 점도를 특징으로 하는 것이 바람직하다. 실제로, 10,000 mPa·s 이상의 값의 처리제는 대부분 작업이 불가능하다.
더욱 바람직한 구체예에서, 지방족 카르복실산(들)은 1:1 스테아르산:팔미트산 혼합물이고, 지방족 카르복실산 염(들)은 스테아르산마그네슘 또는 스테아르산칼슘이다.
처리제는 또한 C8 내지 C24 지방족 카르복실산에 상응하지 않고, C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 2가 및/또는 3가 양이온 염에도 상응하지 않은 추가적 제제를 부가적으로 함유할 수도 있다. 그러한 경우에, 상기 추가적 처리제는 바람직하게는 실록산이고, 특히 폴리디메틸실록산(PDMS)이다.
본 발명의 추가 측면은 상기 처리된 광물 충전제 생성물의 제조 방법으로서,
(a) 하나 이상의 건조 광물 충전제를 제공하는 단계,
(b) 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)을 제공하는 단계,
(c) 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 하나 이상의 2가 및/또는 3가 양이온 염을 제공하는 단계,
(d) 가열 하에 하나 이상의 단계에서, 단계 (a)의 상기 광물 충전제(들)를
a. 단계 (b)의 지방족 카르복실산(들),
b. 단계 (c)의 지방족 카르복실산 염(들)
과 접촉시키는 단계,
(e) 상기 광물 충전제(들)의 표면 상에 상기 지방족 카르복실산(들) 및 상기 지방족 카르복실산 염(들)을 포함하는 처리 층을 형성시켜 처리된 광물 충전제 생성물을 유도하는 단계
를 포함하고,
- 단계 (c)에서 제공된 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):단계 (b)에서 제공된 상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비는 51:49 내지 75:25이고,
- 광물 충전제의 표면 상에 위치한 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들) 및 상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 전체 중량은 단계 (a)에서 제공된 광물 충전제 1 m2 당 2.5 mg이상이고,
- 단계 (d) 동안, 온도는 모든 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)이 용융되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 제조 방법이다.
바람직한 구체예에서, 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비는 55:45 내지 75:25이고, 더욱 바람직하게는 약 60:40 내지 70:30, 예컨대 64:36 내지 67:33이다.
(a)에서 광물 충전제(들)는, 바람직한 구체예에 있어서, 탄산칼슘 포함 광물 충전제 및/또는 판상형 광물 포함 광물 충전제 및/또는 석영 포함 광물 충전제 및/또는 점토 포함 광물 충전제일 수 있고; 더욱 바람직하게는 탄산칼슘 포함 광물 충전제이다.
후자의 경우에 있이서, 이러한 탄산칼슘 포함 광물 충전제는 침전 탄산칼슘(PCC), 즉 아라고나이트, 바테라이트 및 칼사이트 광물학적 결정 형태, 및/또는 천연 중질 탄산칼슘(NGCC) 중 하나 이상, 즉 대리석, 석회석, 또는 백악, 및/또는 돌로마이트 중 하나 이상일 수 있다.
탄산칼슘 포함 광물 충전제는 바람직하게는 대리석 및/또는 돌로마이트이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이러한 충전제는 판상형 광물 충전제, 예컨대 탈크를 포함할 수 있다.
하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)과 관련하여, 이들은 바람직하게는 칼슘, 마그네슘, 스트론튬 및 알루미늄 염, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되고, 더욱 바람직하게는 칼슘 염, 마그네슘 염 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 이들은 하나 이상의 C1O 내지 C18의 2가 및/또는 3가 양이온 염일 수 있고, 바람직하게는 하나 이상의 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염이다.
또다른 구체예에서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 상기 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 지방족 모노카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염의 염(들)이다.
또다른 구체예에서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 상기 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 선형 지방족 카르복실산(들)의 염(들)이다. 또다른 구체예에서, 이들은 하나 이상의 히드록실화 (즉, OH 기 포함) 지방족 카르복실산(들)의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산 염(들)이다.
바람직한 구체예에서, 상기 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 하나 이상의 지방산(들), 특히 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들) 및/또는 미리스트산(들) 및/또는 라우르산(들)의 염(들)이고, 가장 바람직하게는 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들)의 염이다.
C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 상기 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 5 s-1의 전단 속도 및 200∼130℃의 주사 온도에서 CP50 - 1 장치가 구비된 PHYSICA MCR 300으로 측정하는 경우 180℃에서 100,000 mPa·s 초과, 바람직하게는 1,000,000 mPa·s 초과의 등가 단리 점도(equivalent isolated viscosity)를 특징으로 할 수 있다.
C8 내지 C24 지방족 카르복실산 및 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)의 상기 C8 내지 C24 지방족 카르복실산은 등가일 수 있거나 등가가 아닐 수 있다.
상기 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)과 관련하여, 이들은 C10 내지 C18일 수 있고, 바람직하게는 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)이다.
바람직한 구체예에서, 상기 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 지방족 모노카르복실산이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이들은 선형 지방족 카르복실산 및/또는 히드록실화 (즉, OH 기 포함) 지방족 카르복실산일 수 있다.
또다른 바람직한 구체예에서, 상기 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 지방산(들), 특히 스테아르산 및/또는 팔미트산 및/또는 미리스트산 및/또는 라우르산 또는 이들의 혼합물이고, 가장 바람직하게는 스테아르산 및/또는 팔미트산이다.
본 발명의 일 구체예에서, 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)은 광물 충전제(들) 1 m2당 2.7 초과, 더욱 바람직하게는 3 이상, 특히 3.2 이상, 예컨대 3.5 mg의 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)을 차지한다.
지방족 카르복실산 염(들) 및 지방족 카르복실산(들)의 등가 분리 혼합물은 180℃에서 10,000 mPa·s 미만, 바람직하게는 1,000 mPa·s 미만, 더욱 바람직하게는 500 mPa·s 미만의 점도를 특징으로 하는 것이 바람직하다. 실제로, 10,000 mPa·s 이상의 값의 처리제는 대부분 작업이 불가능하다.
또다른 바람직한 구체예에서, 지방족 카르복실산은 1:1 스테아르산:팔미트산 혼합물이고, 지방족 카르복실산 염(들)은 스테아르산마그네슘 또는 스테아르산칼슘이다.
본 발명의 공정에서는 또한 C8 내지 C24 지방족 카르복실산에 상응하지 않고, C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 2가 및/또는 3가 양이온 염에도 상응하지 않은 추가적 처리제가 실시될 수 있다. 그러한 경우에, 상기 추가적 처리제는 실록산, 더욱 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS)이다.
단계 (a)에 제공된 광물 충전제와 관련하여, 경우에 따라 분쇄제에 의해 건식 또는 습식 분쇄, 바람직하게는 건식 분쇄를 앞서 실시할 수 있다. 이러한 광물 충전제는 또한 선광 단계 (예, 부양, 표백 또는 자기 분리 단계)를 실시하여 불순물을 제거하는 것이 일반적이다.
입자 크기 분포 특성을 최적화시키기 위해, 광물 충전제(들)에 분류 단계를 실시하는 것이 또한 표준이다. 실제로, 0.5∼10 미크론, 더욱 바람직하게는 1.5∼1.8 미크론의 d50을 특징으로 하는 단계 (a)에서 광물 충전제(들)를 실시하는 것이 바람직할 수 있다. 25 미크론 미만의 d98의 광물 충전제가 또한 유리할 수 있다.
본 발명의 공정은 연속식 또는 뱃치식 공정일 수 있다.
단계 (b)에 제공된 지방족 카르복실산(들)을 실시하는 경우, 지방족 카르복실산(들)은 용융 상태로 존재하는 것이 바람직하다. 단계 (c)에 제공된 지방족 카르복실산 염(들)에 관해서도 마찬가지이다.
광물 충전제와 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)을 접촉시키는 단계 (d)는 바람직하게는 혼합 조건 하에서 실시된다. 당업자는 당업자의 공정 장비에 따라 그러한 혼합 조건(예, 혼합 펠렛 및 혼합 속도의 구성)을 조정한다.
단계 (d)에서, 단계 (c)의 상기 지방족 카르복실산 염(들)의 전부 또는 일부, 및 단계 (b)의 상기 지방족 카르복실산(들)의 전부 또는 일부, 바람직하게는 단계 (c)의 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들) 및 단계 (b)의 상기 모든 지방족 카르복실산(들)을 우선 서로 접촉 및 혼합시켜 임의의 상기 광물 충전제(들)를 접촉시키기 이전에 용융 혼합물을 형성하는 것이 바람직하다.
추가적 첨가제, 예컨대 실록산을 실시하는 경우에, 이후 실록산은 일반적으로 단계 (d) 다음의 공정에 도입되게 된다.
본 발명의 또다른 목적은 본 발명의 방법에 의해 얻어지는 처리된 광물 충전제 생성물에 관한 것이다. 이러한 처리된 광물 충전제는 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비가 0:100 내지 50:50이도록 지방족 카르복실산 염을 상응한 지방족 카르복실산으로 대체한 동일한 공정에 따라 얻어지는 유사한 광물 충전제보다 더 높은 휘발성 개시 온도 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 처리된 광물 충전제 생성물은 또한 일반적으로 25∼280℃에서 0.25 질량% 미만, 바람직하게는 0.23 질량% 미만, 예컨대 0.04∼0.21 질량%, 바람직하게는 0.08∼0.15 질량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.12 질량%의 총 휘발 물질을 제공할 수 있다.
이러한 처리된 광물 충전제 생성물의 휘발성 개시 온도는 또한 일반적으로 270℃ 이상, 바람직하게는 290℃ 이상, 가장 바람직하게는 300℃ 이상일 수 있다.
게다가, 이러한 처리된 광물 충전제 생성물은 일반적으로 지방족 카르복실산(들)이 상응한 지방족 카르복실산 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염(들)으로 전부 대체된 처리 층을 갖는 동일한 광물 충전제보다 더욱 소수성이다.
상기 기술된 이러한 처리된 광물 충전제 생성물은 플라스틱 물질, 바람직하게는 폴리올레핀 또는 열가소성 물질, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및/또는 폴리우레탄(PU)과의 혼합 및/또는 압출 및/또는 배합 및/또는 블로우 성형 공정으로 유리하게 실시되어 특히 필름, 즉 연신/배향 필름, 바람직하게는 통기성 필름, 또는 압출 코팅 필름을 얻을 수 있다.
다음의 도면, 실시예 및 테스트는 어떤 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 일 없이 본 발명을 추가적으로 예시한다.
도 1에는 비교예 1의 처리된 광물 충전제 생성물에서 얻어진 TGA 곡선이 제시되어 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 실시예 5의 처리된 광물 충전제 생성물에서 얻어진 TGA 곡선이 제시되어 있다.
본 실시예에서 실시된 모든 측정 방법은 앞서 기술되어 있다.
모든 경우에 있어서, 생성된 물질의 소수성은 지방족 카르복실산이 상응한 칼슘 또는 마그네슘 염으로 전부 대체하였지만 동일한 공정에 따라 처리된 물질의 소수성과 유사하였다. 용어 "예"는 물질이 순수하게 염 처리된 비교예보다 더욱 소수성인 것을 의미한다.
이하의 테스트에 사용된 스테아르산 및 건조 팔미트산 분말 혼합물은 Fluka사에서 입수한 산의 순수 형태를 기초로 56:44의 스테아르산:팔미트산의 중량비를 특징으로 한다.
상표명 Ceasit I로 시판되는 이하의 테스트에 사용된 스테아르산칼슘은 Baerlocher사로부터 입수하였다.
이하의 테스트에 사용된 스테아르산마그네슘은 Siegfried Handel사로부터 입수하였다.
이하의 테스트에 사용된 라우르산마그네슘은 라우르산(Fluka사로부터 입수한 푸름(purum) 등급) 및 수산화나트륨(Fluka사로부터의 푸름 등급)의 반응 후, 수산화마그네슘(Fluka사로부터의 푸름 등급)에 의해 침전시킴으로써 합성되었다.
실시예 1 - 비교예
글리콜계 건조 분쇄 보조제를 사용하여 건식 분쇄되고 대략 2.2 미크론의 d50 및 3.6의 비표면적을 특징으로 하는 사이클론-분류된 대리석(Carrara, 이탈리아 소재) 500 g을 MTI 믹서에 첨가하고 500 rpm에서 혼합을 활성화하였다. 이후, 실온에서 건조 스테아르산 분말 및 건조 팔미트산 분말의 1:1 혼합물을, 하기 표 1에 제시된 대리석의 1 m2 당 처리제 mg을 얻는 양으로 믹서에 도입하고, 믹서 내용물을 130℃로 가열하였다. 믹서의 내용물을 130℃에서 10분 동안 500 rpm의 교반 속도 하에서 혼합하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
도 1에는 실시예 1의 처리된 광물 충전제 생성물로 얻어진 TGA 곡선을 제시하였다. 도 1 상에서, 넓은 실선은 TGA 장치 소프트웨어에 의해 제시된 온도 및 시간 둘다의 함수로서 원래의 샘플 중량에 비례하는 잔여 샘플 중량%를 나타내고 있다. 파선은 상기 제시된 곡선의 1차 도함수를 나타내고, 좁은 실선은 상기 제시된 곡선의 제2 도함수를 나타낸다. 200℃ 이상의 가장 낮은 회합 온도에서 45°이상의 각도(α, 또한 도시됨)를 갖는 제2 도함수 곡선의 변곡점에서 접선이 그려진다. 이러한 변곡점과 회합된 온도가 휘발성 개시 온도이다.
실시예 2 - 비교예
글리콜계 건조 분쇄 보조제를 사용하여 건식 분쇄되고 대략 2.2 미크론의 d50 및 3.6의 비표면적을 특징으로 하는 사이클론-분류된 대리석(Carrara, 이탈리아 소재) 500 g을 MTI 믹서에 첨가하고 500 rpm에서 혼합을 활성화하였다. 이후, 실온에서 스테아르산칼슘 분말을, 하기 표 1에 제시된 대리석의 1 m2 당 처리제 mg을 얻는 양으로 믹서에 도입하고, 믹서 내용물을 180℃로 가열하였다. 믹서의 내용물을 180℃에서 10분 동안 500 rpm의 교반 속도 하에서 혼합하였다. 이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
실시예 3 - 비교예
글리콜계 건조 분쇄 보조제를 사용하여 건식 분쇄되고 대략 2.2 미크론의 d50 및 3.6의 비표면적을 특징으로 하는 사이클론-분류된 대리석(Carrara, 이탈리아 소재) 500 g을 MTI 믹서에 첨가하고 500 rpm에서 혼합을 활성화하였다. 별도로, 건조 스테아르산 분말 및 건조 팔미트산 분말의 1:1 혼합물을, 비커에서 180℃의 온도로 하기 표 1에 나열된 상대적인 양으로 또한 분말 형태의 스테아르산칼슘과 함께 수작업으로 혼합하였다. 일단 시각적으로 균일한 산 및 염의 용융 혼합물을 얻으면, 이 용융 혼합물을 냉각시켜 분말을 형성시켰다. 이후, 이렇게 얻어진 분말을, 하기 표 1에 제시된 대리석의 1 m2 당 처리제 mg을 얻는 양으로 MTI 믹서 내 대리석에 첨가하였다. 믹서 내용물을 130℃로 가열하고, 180℃에서 10분 동안 500 rpm의 교반 속도 하에서 혼합하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
실시예 4 - 비교예
상기 실시예 3을 반복하지만, 하기 표 1에 나열된 지방족 카르복실산 염에 대한 지방족 카르복실산의 상대적인 양으로 실시하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
실시예 5 - 본 발명의 실시예
상기 실시예 3을 반복하지만 하기 표 1에 나열된 지방족 카르복실산 염에 대한 지방족 카르복실산의 상대적인 양으로 실시하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
도 2에는 실시예 5의 처리된 광물 충전제 생성물로 얻어진 TGA 곡선을 제시하였다. 도 2 상에서, 넓은 실선은 TGA 장치 소프트웨어에 의해 제시된 온도 및 시간 둘다의 함수로서 원래의 샘플 중량에 비례하는 잔여 샘플 중량%를 나타내고 있다. 파선은 상기 제시된 곡선의 1차 도함수를 나타내고, 좁은 실선은 상기 제시된 곡선의 제2 도함수를 나타낸다. 200℃ 이상의 가장 낮은 회합 온도에서 45°이상의 각도(α, 또한 도시됨)를 갖는 제2 도함수 곡선의 변곡점에서 접선이 그려진다. 이러한 변곡점과 회합된 온도가 휘발성 개시 온도이다.
실시예 6 - 본 발명의 실시예
상기 실시예 3을 반복하지만, 상기 대리석을 대략 2.2 미크론의 d50 및 3.6의 비표면적을 특징으로 하는 대리석으로 대체하고, 하기 표 1에 제시된 대리석의 1 m2 당 처리제 mg을 얻도록 하기 표 1에 나열된 지방족 카르복실산 염에 대한 지방족 카르복실산의 상대적인 양으로 실시하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
실시예 7 - 본 발명의 실시예
상기 실시예 3을 반복하지만, 상기 대리석을 대략 6.5 미크론의 d50 및 1.8 m2/g의 비표면적을 특징으로 하는 대리석으로 대체하고, 하기 표 1에 제시된 대리석의 1 m2 당 처리제 mg을 얻도록 하기 표 1에 나열된 지방족 카르복실산 염에 대한 지방족 카르복실산의 상대적인 양으로 실시하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
실시예 8 - 본 발명의 실시예
상기 실시예 3을 반복하지만, 스테아르산칼슘을 라우르산마그네슘으로 대체하고, 하기 표 1에 나열된 지방족 카르복실산 염에 대한 지방족 카르복실산의 상대적인 양으로 실시하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
실시예 9 - 비교예
글리콜계 건조 분쇄 보조제를 사용하여 건식 분쇄되고 대략 3.4 미크론의 d50 및 2.9 m2/g의 비표면적을 특징으로 하는 사이클론-분류된 돌로마이트 500 g을 MTI 믹서에 첨가하고 500 rpm에서 혼합을 활성화하였다. 별도로, 건조 라우르산 분말을, 비커에서 180℃의 온도로 하기 표 1에 나열된 상대적인 양으로 또한 분말 형태의 스테아르산알루미늄과 함께 수작업으로 혼합하였다. 일단 시각적으로 균일한 산 및 염의 용융 혼합물을 얻으면, 이 용융 혼합물을 냉각시켜 분말을 형성시켰다. 이후, 이렇게 얻어진 분말을, 하기 표 1에 제시된 돌로마이트의 1 m2 당 처리제 mg을 얻는 양으로 MTI 믹서 내 돌로마이트에 첨가하였다. 믹서 내용물을 가열하고, 180℃에서 10분 동안 500 rpm의 교반 속도 하에서 혼합하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
실시예 10 - 본 발명의 실시예
글리콜계 건조 분쇄 보조제를 사용하여 건식 분쇄되고 대략 3.4 미크론의 d50 및 2.9 m2/g의 비표면적을 특징으로 하는 사이클론-분류된 돌로마이트 500 g을 MTI 믹서에 첨가하고 500 rpm에서 혼합을 활성화하였다. 별도로, 건조 라우르산 분말을, 비커에서 180℃의 온도로 하기 표 1에 나열된 상대적인 양으로 또한 분말 형태의 스테아르산알루미늄과 함께 수작업으로 혼합하였다. 일단 시각적으로 균일한 산 및 염의 용융 혼합물을 얻으면, 이 용융 혼합물을 냉각시켜 분말을 형성시켰다. 이후, 이렇게 얻어진 분말을, 하기 표 1에 제시된 돌로마이트의 1 m2 당 처리제 mg을 얻는 양으로 MTI 믹서 내 돌로마이트에 첨가하였다. 믹서 내용물을 가열하고, 180℃에서 10분 동안 500 rpm의 교반 속도 하에서 혼합하였다.
이렇게 얻은 생성물을 이하에 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
Figure pat00001
상기 표 1의 결과는 오직 본 발명의 공정만이 작업가능한 점도를 갖는 처리제를 실시하면서 동시에 원하는 낮은 "휘발성 개시 온도", 낮은 "총 휘발 물질" 및 요구된 소수성을 특징으로 하는 처리된 생성물을 유도한다는 것을 명백하게 입증하고 있다.

Claims (47)

  1. a) 하나 이상의 광물 충전제,
    b) - 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산, 및
    - 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 하나 이상의 2가 및/또는 3가의 양이온 염을 포함하고, 상기 광물 충전제(들)의 표면 상에 위치하는 처리 층
    을 포함하는 처리된 광물 충전제 생성물로서,
    - 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비는 51:49 내지 75:25이고,
    - 상기 처리 층은 상기 광물 충전제 1 m2 당 2.5 mg 이상의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  2. 제1항에 있어서, 25∼280℃에서 0.25 질량% 미만, 바람직하게는 0.23 질량% 미만, 예컨대 0.04∼0.21 질량%, 바람직하게는 0.08∼0.15 질량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.12 질량%의 총 휘발 물질을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 270℃ 이상, 바람직하게는 290℃ 이상, 가장 바람직하게는 300℃ 이상의 휘발성 개시 온도를 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비가 0:100 내지 50:50이도록 지방족 카르복실산 염이 상응한 지방족 카르복실산으로 대체된 처리 층을 갖는 동일한 광물 충전제보다 더 높은 휘발성 개시 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 카르복실산(들)이 상응한 지방족 카르복실산 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염(들)으로 전부 대체된 처리 층을 갖는 동일한 광물 충전제보다 더욱 소수성인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 상기 중량비가 55:45 내지 75:25이고, 더욱 바람직하게는 약 60:40 내지 70:30, 예컨대 64:36 내지 67:33인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, (a)에서 광물 충전제(들)는 탄산칼슘 포함 광물 충전제 및/또는 판상형 광물 포함 광물 충전제 및/또는 석영 포함 광물 충전제 및/또는 점토 포함 광물 충전제이고, 바람직하게는 탄산칼슘 포함 광물 충전제인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  8. 제7항에 있어서, 탄산칼슘 포함 광물 충전제는 침전 탄산칼슘(PCC), 즉 아라고나이트, 바테라이트 및 칼사이트 광물학적 결정 형태 중 하나 이상, 및/또는 천연 중질 탄산칼슘(NGCC), 즉 대리석, 석회석, 또는 백악, 및/또는 돌로마이트 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  9. 제8항에 있어서, 탄산칼슘 포함 광물 충전제는 대리석 및/또는 돌로마이트인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  10. 제7항에 있어서, 판상형 광물 충전제는 탈크인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 칼슘, 마그네슘, 스트론튬 및 알루미늄 염, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되고, 바람직하게는 칼슘 염, 마그네슘 염 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 C1O 내지 C18 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염이고, 바람직하게는 하나 이상의 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 지방족 모노카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염의 염(들)인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 지방산(들), 특히 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들) 및/또는 미리스트산(들) 및/또는 라우르산(들)의 염(들)이고, 가장 바람직하게는 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들)의 염인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 5 s-1의 전단 속도 및 200∼130℃의 주사 온도에서 CP50-1 장치가 구비된 PHYSICA MCR 300에서 측정된 경우에 180℃에서 100,000 mPa·s 초과, 바람직하게는 1,000,000 mPa·s 초과의 등가 단리 점도(equivalent isolated viscosity)를 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 C1O 내지 C18, 바람직하게는 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 지방산(들), 특히 스테아르산 및/또는 팔미트산 및/또는 미리스트산 및/또는 라우르산, 또는 이들의 혼합물이고, 가장 바람직하게는 스테아르산 및/또는 팔미트산인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)은 광물 충전제(들) 1 m2 당 2.7 초과, 더욱 바람직하게는 3 이상, 특히 3.2 이상, 예컨대 3.5 mg의 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)을 차지하는 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 카르복실산 염(들) 및 지방족 카르복실산(들)의 등가 분리 혼합물은 180℃에서 10,000 mPa·s 미만, 바람직하게는 1,000 mPa·s 미만, 더욱 바람직하게는 500 mPa·s 미만의 점도를 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 카르복실산은 1:1 스테아르산:팔미트산 혼합물이고, 지방족 카르복실산 염(들)은 스테아르산마그네슘 또는 스테아르산칼슘인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  21. 처리된 광물 충전제 생성물의 제조 방법으로서,
    (a) 하나 이상의 건조 광물 충전제를 제공하는 단계,
    (b) 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)을 제공하는 단계,
    (c) 하나 이상의 포화된 C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 하나 이상의 2가 및/또는 3가 양이온 염을 제공하는 단계,
    (d) 가열 하에 하나 이상의 단계에서, 단계 (a)의 상기 광물 충전제(들)를
    a. 단계 (b)의 "지방족 카르복실산(들)",
    b. 단계 (c)의 "지방족 카르복실산 염(들)"
    과 접촉시키는 단계,
    (e) 상기 광물 충전제(들)의 표면 상에 상기 지방족 카르복실산(들) 및 상기 지방족 카르복실산 염(들)을 포함하는 처리 층을 형성시켜 처리된 광물 충전제 생성물을 유도하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    - 단계 (c)에서 제공된 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):단계 (b)에서 제공된 상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비는 51:49 내지 75:25이고,
    - 광물 충전제의 표면 상에 위치한 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들) 및 상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 전체 중량은 단계 (a)에서 제공된 광물 충전제 1 m2 당 2.5 mg이상이고,
    - 단계 (d) 동안, 온도는 모든 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)이 용융되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 상기 중량비는 55:45 내지 75:25이고, 더욱 바람직하게는 약 60:40 내지 70:30, 예컨대 64:36 내지 67:33인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, (a)에서 광물 충전제(들)는 탄산칼슘 포함 광물 충전제 및/또는 판상형 광물 포함 광물 충전제 및/또는 석영 포함 광물 충전제 및/또는 점토 포함 광물 충전제이고, 바람직하게는 탄산칼슘 포함 광물 충전제인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 탄산칼슘 포함 광물 충전제는 침전 탄산칼슘(PCC), 즉 아라고나이트, 바테라이트 및 칼사이트 광물학적 결정 형태 중 하나 이상, 및/또는 천연 중질 탄산칼슘(NGCC), 즉 대리석, 석회석, 또는 백악, 및/또는 돌로마이트 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 탄산칼슘 포함 광물 충전제는 대리석 및/또는 돌로마이트인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서, 판상형 광물 충전제는 탈크인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 칼슘, 마그네슘, 스트론튬 및 알루미늄 염, 및 이들의 혼합물 중에서 선택하고, 바람직하게는 칼슘 염, 마그네슘 염 및 이들의 혼합물 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  28. 제21항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 C1O 내지 C18 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염이고, 바람직하게는 하나 이상의 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  29. 제21항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 지방족 모노카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염의 염(들)인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  30. 제21항 내지 제29항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 하나 이상의 지방산(들), 특히 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들) 및/또는 미리스트산(들) 및/또는 라우르산(들)의 염(들)이고, 가장 바람직하게는 스테아르산(들) 및/또는 팔미트산(들)의 염인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  31. 제21항 내지 제30항 중 어느 하나의 항에 있어서, C8 내지 C24 지방족 카르복실산의 2가 및/또는 3가 양이온 염(들)은 5 s-1의 전단 속도 및 200∼130℃의 주사 온도에서 CP50-1 장치가 구비된 PHYSICA MCR 300에서 측정되는 경우에 180℃에서 100,000 mPa·s 초과, 바람직하게는 1,000,000 mPa·s 초과의 등가 단리 점도를 특징으로 하는 제조 방법.
  32. 제21항 내지 제31항 중 어느 하나의 항에 있어서, C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 C1O 내지 C18, 바람직하게는 C12 내지 C18 지방족 카르복실산(들)인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  33. 제21항 내지 제32항 중 어느 하나의 항에 있어서, C8 내지 C24 지방족 카르복실산(들)은 지방산(들), 특히 스테아르산 및/또는 팔미트산 및/또는 미리스트산 및/또는 라우르산, 또는 이들의 혼합물이고, 가장 바람직하게는 스테아르산 및/또는 팔미트산인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  34. 제21항 내지 제33항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)은 광물 충전제(들) 1 m2 당 2.7 초과, 더욱 바람직하게는 3 이상, 특히 3.2 이상, 예컨대 3.5 mg의 전체 지방족 카르복실산(들) 및 지방족 카르복실산 염(들)을 차지하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  35. 제21항 내지 제34항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 카르복실산 염(들) 및 지방족 카르복실산(들)의 등가 분리 혼합물은 180℃에서 10,000 mPa·s 미만, 바람직하게는 1,000 mPa·s 미만, 더욱 바람직하게는 500 mPa·s 미만의 점도를 특징으로 하는 제조 방법.
  36. 제21항 내지 제35항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 카르복실산은 1:1 스테아르산:팔미트산 혼합물이고, 지방족 카르복실산 염(들)은 스테아르산마그네슘 또는 스테아르산칼슘인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  37. 제21항 내지 제36항 중 어느 하나의 항에 있어서, 단계 (b)에 제공된 지방족 카르복실산(들)은 용융 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  38. 제21항 내지 제37항 중 어느 하나의 항에 있어서, 단계 (c)에 제공된 지방족 카르복실산 염(들)은 용융 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  39. 제21항 내지 제38항 중 어느 하나의 항에 있어서, 단계 (d)에서, 단계 (c)의 상기 지방족 카르복실산 염(들) 중 전부 또는 일부, 및 단계 (b)의 상기 지방족 카르복실산(들) 중 전부 또는 일부, 바람직하게는 단계 (c)의 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들) 및 단계 (b)의 상기 모든 지방족 카르복실산(들)을 우선 서로 접촉 및 혼합시켜 임의의 상기 광물 충전제(들)를 접촉시키기 이전에 용융 혼합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  40. 제21항 내지 제39항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 의해 얻어진 처리된 광물 충전제 생성물로서, 상기 모든 지방족 카르복실산 염(들):상기 모든 지방족 카르복실산(들)의 중량비가 0:100 내지 50:50이도록 지방족 카르복실산 염을 상응한 지방족 카르복실산으로 대체한 동일한 공정에 따라 얻어진 동일한 광물 충전제보다 더 높은 휘발성 개시 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  41. 제40항에 있어서, 25∼280℃에서 0.25 질량% 미만, 바람직하게는 0.23 질량% 미만, 예컨대 0.04∼0.21 질량%, 바람직하게는 0.08∼0.15 질량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.12 질량%의 총 휘발 물질을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서, 27O℃ 이상, 바람직하게는 290℃ 이상, 가장 바람직하게는 300℃ 이상의 휘발성 개시 온도를 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  43. 제40항 내지 제43항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 카르복실산(들)이 상응한 지방족 카르복실산 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염(들)으로 전부 대체된 동일한 처리 층을 갖는 동일한 광물 충전제보다 더욱 소수성인 것을 특징으로 하는 처리된 광물 충전제 생성물.
  44. 플라스틱 물질과의 혼합 및/또는 압출 및/또는 배합 및/또는 블로우 성형의 공정에서의 제1항 내지 제20항 또는 제40항 내지 제43항 중 어느 하나의 항에 따른 생성물의 용도.
  45. 제44항에 있어서, 플라스틱 물질은 폴리올레핀 또는 열가소성 물질, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및/또는 폴리우레탄(PU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
  46. 제1항 내지 제20항 또는 제40항 내지 제43항 중 어느 하나의 항에 따른 생성물을 포함하는 필름.
  47. 제46항에 있어서, 연신 및/또는 배향 필름, 바람직하게는 통기성 필름, 또는 압출 코팅 필름을 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 필름.
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