KR20210018230A

KR20210018230A - 액체 폴리오가노실록산을 포함하는 고체 담체 성분, 및 고체 담체 성분의 제조 및 사용 방법

Info

Publication number: KR20210018230A
Application number: KR1020207033485A
Authority: KR
Inventors: 마크-안드레 코르테만체; 제임스 킨니한; 이고르 코르바스; 케이스 브루스; 조디 메카
Original assignee: 다우 실리콘즈 코포레이션
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2021-02-17
Also published as: CN112654673B; CN112654673A; EP3794070A1; US11312861B2; WO2021025772A1; KR102326113B1; JP7092894B2; CA3099524A1; JP2021526171A; US20220041863A1; CA3099524C

Abstract

고체 담체 성분은 액체 폴리다이오가노실록산, 에틸렌-기반 중합체, 및 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 포함한다. 고체 담체 성분은 충전된 복합 물품, 예컨대 목재 플라스틱 복합 건축 재료의 제조 방법에 유용하다.

Description

액체 폴리오가노실록산을 포함하는 고체 담체 성분, 및 고체 담체 성분의 제조 및 사용 방법

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 35 U.S.C. §119 (e) 하에 2019년 8월 7일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/883679호의 이익을 주장한다. 미국 가특허 출원 제62/883679호는 본 명세서에 참고로 포함된다.

고체 담체 성분은 액체 폴리오가노실록산, 에틸렌-기반 중합체, 및 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 포함한다. 고체 담체 성분은 에이징(aging) 시에 고체 담체 성분 밖으로의 액체 폴리오가노실록산의 이동을 최소화하도록 제형화된다.

열가소성 중합체 시스템 내의 첨가제로서 폴리다이메틸실록산과 같은 실리콘 유체를 사용하는 것은 최종 용도 응용을 위한 취급에 있어서 어려움을 나타내었다. 이들 실리콘 유체는 일반적으로 액체 및 검(gum)으로서, 이들은 사출 성형, 프로파일 압출 또는 필름 제조와 같은 공정에 의해 제품을 생성하는 데 있어서 취급하기가 어렵다. 이들 유형의 공정은 일반적으로 액체 또는 검을 공급하기 위한 것으로 셋업되지 않는다. 이 문제에 대한 일반적인 해결책은 실리콘 유체를 중합체 펠릿 내로 혼합함으로써 실리콘 마스터배치(masterbatch)를 생성하는 것인데, 이때 중합체 펠릿은 완성품 제조 동안 고체로서 최종 제형 내로 블렌딩될 수 있다.

이전의 실리콘 마스터배치는 점도가 50,000 cSt 초과인 실리콘 유체를 사용하였으며, 이에 따라 이러한 큰 분자량은 그 재료가 제조 또는 취급 시에 펠릿 밖으로 이동하는 것을 방지할 수 있었다.

고체 담체 성분은 에틸렌-기반 중합체, 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체, 및 하이드록실-작용성 폴리오가노실록산을 포함한다. 고체 담체 성분은 목재 플라스틱 복합 물품의 제조에 유용하다.

최근 연구는 (전술된, 점도가 50,000 cSt 초과인 실리콘 유체와 대비하여) 더 낮은 분자량, 더 낮은 점도의 실리콘 유체를 사용함으로써, 압출 공정에서, 압출된 프로파일에 있어서의 전단 관련 결함을 감소시키고/시키거나, 토크를 감소시키고/시키거나, 용융 온도를 감소시키고/시키거나, 에너지 요건을 감소시켜 압출된 생성물을 생성하고/하거나, 압출기에서의 혼합을 개선함으로써, 최종 제형 비용 및/또는 특성을 개선하는 것과 같은 추가의 이익을 제공할 수 있음을 보여주었다. 이들 더 낮은 분자량의 실리콘 유체는 더 높은 분자량의 실리콘 유체보다 월등한 이익을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 이들 더 낮은 점도/저분자량 실리콘 유체는 펠릿 제조의 문제 및 저장 또는 취급 시에 실리콘의 "블리딩(bleeding)" 문제를 재도입할 수 있으며, 이는 전술된 고분자량 해결책으로 이어졌다.

고체 담체 성분은 ASTM D1238-13에 따라 190℃ 및 2.16 Kg에서 측정된 용융 지수가 2 g/10분 초과인, 40% 내지 80%의 (A) 에틸렌-기반 중합체, 10% 내지 25%의 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체, 점도가 5,000 mPa·s 내지 25,000 mPa·s인, 10% 내지 25%의 (C) 비스-하이드록실 종결된 폴리다이오가노실록산, 및 0 내지 10%의 (D) 충전제를 포함한다. 대안적으로, 고체 담체 성분은 출발 물질 (A), (B), (C), 및 (D)로 본질적으로 이루어진다. 대안적으로, 고체 담체 성분은 출발 물질 (A), (B), (C), 및 (D)로 이루어진다. 대안적으로, 고체 담체 성분은 출발 물질 (A), (B), 및 (C)로 본질적으로 이루어진다. 대안적으로, 고체 담체 성분은 출발 물질 (A), (B), 및 (C)로 이루어진다.

(A) 에틸렌-기반 중합체

전술된 고체 담체 성분은 (A) 에틸렌-기반 중합체를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "에틸렌-기반" 중합체는 주요(즉, 50% 초과) 단량체 성분으로서 에틸렌 단량체로부터 제조되는 중합체이지만, 다른 공단량체가 또한 사용될 수 있다. "중합체"는 동일하거나 상이한 유형의 단량체들을 반응시킴으로써(즉, 중합함으로써) 제조되는 거대분자 화합물을 의미하며, 단일중합체 및 혼성중합체(interpolymer)를 포함한다. "혼성중합체"는 적어도 2가지의 상이한 단량체 유형의 중합에 의해 제조된 중합체를 의미한다. 일반적 용어 혼성중합체는 공중합체(통상 2가지의 상이한 단량체 유형으로부터 제조된 중합체를 지칭하는 데 사용됨), 및 2가지 초과의 상이한 단량체 유형으로부터 제조된 중합체(예를 들어, 삼원공중합체(3가지의 상이한 단량체 유형) 및 사원공중합체(4가지의 상이한 단량체 유형))를 포함한다.

에틸렌-기반 중합체는 에틸렌 단일중합체일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "단일중합체"는 단일 단량체 유형으로부터 유도되는 반복 단위를 포함하는 중합체를 나타내지만, 단일중합체를 제조하는 데 사용되는 다른 성분들, 예컨대 촉매, 개시제, 용매, 및 사슬 전달제의 잔류량을 배제하지 않는다.

대안적으로, 에틸렌-기반 중합체는 전체 혼성중합체 중량을 기준으로 적어도 1%, 대안적으로 적어도 5%, 대안적으로 적어도 10%, 대안적으로 적어도 15%, 대안적으로 적어도 20%, 또는 대안적으로 적어도 25 중량%의 α-올레핀 함량을 갖는 에틸렌/알파-올레핀("α-올레핀") 혼성중합체일 수 있다. 이들 혼성중합체는 α-올레핀 함량이 전체 혼성중합체 중량을 기준으로 50% 미만, 대안적으로 45% 미만, 대안적으로 40% 미만, 또는 대안적으로 35% 미만일 수 있다. α-올레핀이 사용되는 경우, α-올레핀은 3 내지 20개의 탄소 원자(C3-C20)를 가질 수 있고, 선형, 분지형 또는 환형 α-올레핀일 수 있다. C3-20 α-올레핀의 예에는 프로펜, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 및 1-옥타데센이 포함된다. α-올레핀은 또한 사이클로헥산 또는 사이클로펜탄과 같은 환형 구조를 가지며, 그 결과 3-사이클로헥실-1-프로펜(알릴 사이클로헥산) 및 비닐 사이클로헥산과 같은 α-올레핀이 될 수 있다. 예시적인 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체에는 에틸렌/프로필렌, 에틸렌/1-부텐, 에틸렌/1-헥센, 에틸렌/1-옥텐, 에틸렌/프로필렌/1-옥텐, 에틸렌/프로필렌/1-부텐, 및 에틸렌/1-부텐/1-옥텐이 포함된다.

에틸렌-기반 중합체는 하나의 에틸렌-기반 중합체이거나 2가지 이상의 에틸렌-기반 중합체의 배합물(예를 들어, 단량체 조성, 단량체 함량, 촉매 제조 방법, 분자량, 분자량 분포, 및/또는 밀도가 서로 상이한 2가지 이상의 에틸렌-기반 중합체의 블렌드)일 수 있다. 에틸렌-기반 중합체들의 블렌드가 사용되는 경우, 이들 중합체는 임의의 반응기 내(in-reactor) 또는 반응기 후(post-reactor) 공정에 의해 블렌딩될 수 있다.

에틸렌-기반 중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌("LLDPE")일 수 있다. LLDPE는 일반적으로 공단량체(예를 들어, α-올레핀 단량체)의 불균질한 분포를 갖는 에틸렌-기반 중합체이며, 단쇄 분지를 특징으로 한다. 예를 들어, LLDPE는 에틸렌 단량체와 α-올레핀 단량체의 공중합체, 예컨대 전술된 것들일 수 있다. LLDPE는 밀도가 0.91 g/㎤ 내지 0.94 g/㎤의 범위일 수 있다. 본 명세서에 기재된 LLDPE 및 다른 에틸렌-기반 중합체에 대한 밀도는 ASTM D792-13에 의해 결정된다. 본 발명에 사용하기에 적합한 LLDPE는 용융 지수(I₂)가 2 g/10분 초과, 대안적으로 2.3 g/10분 내지 20 g/10분, 대안적으로 2.3 g/10분 내지 12 g/10분, 대안적으로 2.3 g/10분 내지 6 g/10분일 수 있다. LLDPE 및 다른 에틸렌-기반 중합체에 대한 용융 지수는 ASTM D1238-13에 따라 190℃ 및 2.16 Kg에서 결정된다. LLDPE는 용융 온도가 적어도 124℃, 대안적으로 124℃ 내지 135℃, 그리고 대안적으로 124℃ 내지 132℃일 수 있다. LLDPE 및 다른 폴리에틸렌-기반 중합체에 대한 용융 온도는 DSC에 의해 결정된다.

LLDPE는 당업계에 알려져 있으며, 알려진 방법에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, LLDPE는 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 시스템뿐만 아니라, 단일-부위 촉매, 예컨대 비스-메탈로센(때때로 "m-LLDPE"로 지칭됨), 후-메탈로센(post-metallocene) 촉매, 및 구속 기하 촉매(constrained geometry catalyst)를 사용하여 제조될 수 있다. LLDPE는 선형, 실질적으로 선형, 또는 불균질한 폴리에틸렌 공중합체 또는 단일중합체를 포함한다. LLDPE는 LDPE보다 더 적은 장쇄 분지를 함유할 수 있으며, LLDPE는 미국 특허 제5,272,236호, 미국 특허 제5,278,272호, 및 미국 특허 제5,582,923호에 추가로 정의된 실질적으로 선형인 에틸렌 중합체; 미국 특허 제3,645,992호에 있는 것들과 같은 균질하게 분지된 선형 에틸렌 중합체 조성물; 및/또는 미국 특허 제4,076,698호에 개시된 방법에 따라 제조된 것들과 같은 불균질하게 분지된 에틸렌 중합체를 포함한다. LLDPE는 당업계에 알려진 임의의 유형의 반응기 또는 반응기 구성을 사용하여, 기체상, 용액상 또는 슬러리 중합 또는 이들의 임의의 조합을 통해 제조될 수 있다.

대안적으로, 에틸렌-기반 중합체는 중밀도 폴리에틸렌("MDPE")일 수 있다. MDPE는 밀도가 대체로 0.926 내지 0.940 g/㎤ 범위인 에틸렌-기반 중합체이다. 대안적으로, MDPE는 밀도가 0.930 내지 0.939 g/㎤의 범위일 수 있다. MDPE는 I₂가 2 g/10분 초과, 대안적으로 2.3 g/10분 내지 20 g/10분, 대안적으로 2.3 g/10분 내지 12 g/10분, 그리고 대안적으로 2.3 g/10분 내지 6 g/10분일 수 있다. MDPE는 용융 온도가 적어도 124℃, 대안적으로 124℃ 내지 135℃, 그리고 대안적으로 124℃ 내지 132℃일 수 있다. MDPE는 크롬 또는 지글러-나타 촉매를 사용하여 또는 메탈로센, 구속 기하 촉매, 또는 단일 부위 촉매를 사용하여 제조될 수 있으며, 전형적으로 MWD가 2.5 초과이다.

대안적으로, 에틸렌-기반 중합체는 고밀도 폴리에틸렌("HDPE")일 수 있다. HDPE는 밀도가 적어도 0.940 g/㎤인 에틸렌-기반 중합체이다. 대안적으로, HDPE는 밀도가 0.940 g/㎤초과 내지 0.970 g/㎤, 대안적으로 0.940 g/㎤초과 내지 0.965 g/㎤, 대안적으로 0.940 g/㎤ 초과 내지 0.952 g/㎤일 수 있다. HDPE는 용융 온도가 적어도 124℃, 대안적으로 124℃ 내지 135℃, 대안적으로 124℃ 내지 132℃, 대안적으로 130℃ 내지 133℃, 그리고 대안적으로 131℃ 내지 132℃일 수 있다. HDPE는 용융 지수(I₂)가 2 g/10분 초과, 대안적으로 2.3 g/10분 내지 20 g/10분, 대안적으로 3 g/10분 내지 12 g/10분, 대안적으로 4 g/10분 내지 7 g/10분일 수 있다. HDPE는 GPC에 의해 결정될 때 다분산 지수("PDI")가 1.0 내지 30.0, 대안적으로 2.0 내지 15.0일 수 있다.

본 발명에 사용하기에 적합한 HDPE는 단일모드(unimodal)일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "단일모드"는 GPC 곡선이 단지 단일 피크만을 나타내도록 하는 MWD를 갖는 HDPE를 나타내며, GPC 곡선은 그러한 단일 피크와 대비하여 구별가능한 제2 피크, 또는 심지어는 어깨부(shoulder) 또는 언덕부(hump)가 없다. 대조적으로, "이중모드(bi-modal)"는 GPC 곡선에서의 MWD가 2개의 성분 중합체의 존재를 나타냄을 의미하는데, 이러한 존재는, 예를 들어 2개의 피크를 가짐으로써 나타나거나, 또는 하나의 성분이 다른 하나의 성분 중합체의 피크와 대비하여 언덕부, 어깨부, 또는 꼬리부로 표시될 수 있는 경우로 나타난다. HDPE는 당업계에 알려져 있으며, 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, HDPE는 지글러-나타 촉매, 크롬 촉매 또는 심지어 메탈로센 촉매를 사용하여 제조될 수 있다.

대안적으로, 출발 물질 (A)를 위한 에틸렌-기반 중합체는 HDPE, MDPE, LLDPE, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 출발 물질 (A)를 위한 에틸렌-기반 중합체는 HDPE, LLDPE, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 출발 물질 (A)를 위한 에틸렌-기반 중합체는 HDPE 및 LLDPE로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 출발 물질 (A)를 위한 에틸렌-기반 중합체는 HDPE일 수 있다. 에틸렌-기반 중합체의 제조 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 원하는 특성을 갖는 에틸렌-기반 중합체를 제조하기 위한 것으로 알려져 있거나 추후에 발굴될 임의의 방법이 에틸렌-기반 중합체를 제조하는 데 사용될 수 있다. 적합한 LLDPE, MDPE, 및 HDPE가 전술된 방법에 의해 또는 국제 특허 출원 공개 WO2018/049555호 및 미국 특허 출원 공개 제2019/0023895호, 및 거기에 인용된 참고문헌에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 에틸렌-기반 중합체는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 구매가능하며, 하기 표 2에 나타낸 용융 지수가 2 g/10분 초과인 것들로 예시된다.

에틸렌-기반 중합체는 고체 담체 성분 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 40% 내지 80%, 대안적으로 50% 내지 80%, 대안적으로 50% 내지 70%, 대안적으로 50% 내지 60%, 그리고 대안적으로 60% 내지 70%의 양으로 고체 담체 성분 내에 존재할 수 있다.

(B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체

전술된 고체 담체 성분은 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 추가로 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "말레에이트화"는 말레산 무수물 단량체를 도입시키도록 개질된 중합체(예를 들어, 에틸렌-기반 중합체)를 나타낸다. 말레산 무수물은 당업계에 알려져 있거나 추후에 발굴될 임의의 방법에 의해 에틸렌-기반 중합체 내로 도입될 수 있다. 예를 들어, 말레산 무수물은 에틸렌 및 다른 단량체(존재하는 경우)와 공중합되어 말레산 무수물 잔기가 중합체 골격 내로 도입된 혼성중합체를 제조할 수 있다. 대안적으로, 말레산 무수물은 에틸렌-기반 중합체에 그래프트-중합될 수 있다. 공중합 및 그래프트 중합에 대한 기법은 당업계에 알려져 있다.

말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 말레산 무수물이 그 위에 그래프팅된 에틸렌-기반 중합체일 수 있다. 말레에이트화되기 전의 에틸렌-기반 중합체는 전술된 임의의 에틸렌-기반 중합체일 수 있으며, 대안적으로, 말레에이트화를 위해 사용되는 에틸렌-기반 중합체는 전술된 에틸렌-기반 중합체의 용융 지수보다 낮은 용융 지수를 가질 수 있다. 출발 에틸렌-기반 중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 및 고밀도 폴리에틸렌으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 출발 에틸렌-기반 중합체는 고밀도 폴리에틸렌일 수 있다.

말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 밀도가 적어도 0.923 g/㎤일 수 있다. 대안적으로, 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 밀도가 0.923 g/㎤ 내지 0.962 g/㎤, 대안적으로 0.940 g/㎤ 내지 0.962 g/㎤, 그리고 대안적으로 0.923 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤일 수 있다. 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 용융 지수(I₂)가 0.1 g/10분 내지 25 g/10분, 대안적으로 1 g/10분 내지 2 g/10분, 대안적으로 2 g/10분 내지 25 g/10분, 대안적으로 2 g/10분 내지 12 g/10분, 대안적으로 3 g/10분 내지 25 g/10분, 그리고 대안적으로 3 g/10분 내지 12 g/10분일 수 있다. 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체의 밀도, 용융 지수, 및 용융 온도는 에틸렌-기반 중합체에 대해 본 명세서에 기재된 ASTM 방법을 사용하여 평가될 수 있다. 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 적어도 0.25%의 말레산 무수물 함량, 대안적으로 0.25% 내지 2.5%, 그리고 대안적으로 0.5% 내지 1.5%의 양을 가질 수 있으며, 각각은 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체의 총 중량을 기준으로 한다. 말레산 무수물 농도는 적정 방법에 의해 결정될 수 있는데, 이 방법은 건조된 수지를 취하고, 0.02 N KOH를 사용하여 적정하여 말레산 무수물의 양을 결정한다. 건조된 중합체를 150 mL의 환류 중인 자일렌 중에 0.3 내지 0.5 그램의 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 용해시킴으로써 적정한다. 용해의 완료 시에, 탈이온수(4 방울)를 용액에 첨가하고 그 용액을 1시간 동안 환류시킨다. 다음으로, 1% 티몰 블루(몇 방울)를 용액에 첨가하고, 그 용액을 에탄올 중 0.02 N KOH로 과다적정하는데, 이는 자주색의 형성에 의해 지시되는 바와 같다. 이어서, 용액을 아이소프로판올 중 0.05 N HCl을 사용하여 황색 종점까지 역적정한다.

출발 물질 (B)에 적합한 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 국제 특허 출원 공개 WO2018/049555호 및 거기에 인용된 참고문헌에 개시된 것들과 같은 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 에틸렌-기반 중합체 상에 말레산 무수물을 그래프팅하기 위한 공정에 의해 제조될 수 있는데, 이 공정은 개시제를 분해하여 자유 라디칼을 형성함으로써 개시될 수 있으며, 이러한 개시제에는 특히, 아조-함유 화합물, 카르복실산 퍼옥시산 및 퍼옥시에스테르, 알킬 하이드로퍼옥사이드, 및 다이알킬 및 다이아실 퍼옥사이드가 포함된다. 이들 화합물 중 다수 및 이들의 특성이 기재되어 있다(참고문헌: 문헌[J. Branderup, E. Immergut, E. Grulke, eds. "Polymer Handbook," 4th ed., Wiley, New York, 1999, Section II, pp. 1-76]). 대안적으로, 개시제의 분해에 의해 형성되는 화학종은 산소-기반 자유 라디칼일 수 있다. 대안적으로, 개시제는 카르복실산 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 다이알킬 퍼옥사이드, 및 다이아실 퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 중합체의 구조를 개질하는 데 일반적으로 사용되는 예시적인 개시제가 미국 특허 제7,897,689호의 제48 컬럼 제13 라인 내지 제49 컬럼 제29 라인에 걸친 표에 열거되어 있다. 대안적으로, 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 제조하기 위한 그래프팅 공정은 열 산화 공정에 의해 생성되는 자유 라디칼에 의해 개시될 수 있다. 적합한 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니로부터 구매가능하며, 예가 하기 표 1에 나타나 있다.

[표 1]

표 1에서, 말레산 무수물 등가물인 것으로 분류되는 단량체를 도입시킨 랜덤 에틸렌 공중합체의 용융 온도는 ASTM D3418-15에 따라 DSC에 의해 측정하였으며, 매우 높은 말레산 무수물 공중합체 그래프트 수준으로 그래프팅된 고밀도 폴리에틸렌의 용융 온도는 DSC에 의해 측정하였는데, 여기서는 필름을 230℃에서 3분 동안 컨디셔닝한 후, 분당 10℃의 속도로 -40℃의 온도로 냉각시켰다. 필름을 -40℃에서 3분 동안 유지한 후에, 필름을 분당 10℃의 속도로 200℃로 가열하였다.

말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 고체 담체 성분 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 10% 내지 25%, 대안적으로 10% 내지 25% 미만, 대안적으로 10% 초과 내지 20% 미만, 대안적으로 10% 내지 15%, 대안적으로 15% 내지 20%, 그리고 대안적으로 10% 내지 20%의 양으로 고체 담체 성분 내에 존재할 수 있다.

(C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산

고체 담체 성분은 점도가 5,000 mPa·s 내지 25,000 mPa·s인 (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산을 추가로 포함한다. #CP-52 스핀들을 갖는 브룩필드 DV-III 콘 플레이트 점도계(cone & plate viscometer) 상에서 25℃에서 5 RPM으로 점도를 측정하였다. 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산은 화학식:

를 가질 수 있으며, 상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 1 내지 18개의 탄소 원자의 1가 탄화수소 기이고, 하첨자 x는 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산에 전술된 점도를 제공하기에 충분한 값을 갖는다. 대안적으로, 점도는 5,000 mPa·s 내지 20,000 mPa·s, 대안적으로 5,000 mPa·s 내지 15,000 mPa·s, 대안적으로 6,000 mPa·s 내지 13,500 mPa·s, 대안적으로 12,000 mPa·s 내지 15,000 mPa·s, 대안적으로 5,400 mPa·s 내지 6,600 mPa·s, 그리고 대안적으로 5,400 mPa·s 내지 15,000 mPa·s일 수 있으며; 하첨자 x에 대한 값은 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산에 이러한 점도를 제공하기에 충분하다.

대안적으로, 각각의 R은 1 내지 18개의 탄소 원자, 대안적으로 1 내지 12개의 탄소 원자, 대안적으로 1 내지 6개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 1 내지 4개의 탄소 원자의 알킬 기일 수 있으며, 출발 물질 (C)는 비스-하이드록실-종결된 폴리다이알킬실록산일 수 있다. 적합한 알킬 기에는 메틸, 에틸, 프로필(n-프로필 및 아이소-프로필을 포함함), 및 부틸(n-부틸, tert-부틸, sec-부틸, 및 아이소-부틸을 포함함)이 포함된다. 대안적으로, 각각의 R은 메틸일 수 있다.

적합한 비스-하이드록시-종결된 폴리다이오가노실록산이 당업계에 알려진 방법, 예컨대 적절한 오가노할로실란 단량체의 가수분해 및 축합 및/또는 선형 및 환형 폴리오가노실록산의 평형화에 의해 제조될 수 있다. 비스-하이드록시-종결된 폴리다이오가노실록산은 구매가능한 비스-OH 종결된 폴리다이메틸실록산일 수 있다. 비스-OH 종결된 폴리다이메틸실록산은 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 실리콘즈 코포레이션(Dow Silicones Corporation)으로부터 구매가능하다.

하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산은 고체 담체 성분 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 10% 내지 25%, 대안적으로 10% 내지 25% 미만, 대안적으로 10% 초과 내지 25% 미만, 대안적으로 10% 내지 20%, 그리고 대안적으로 10% 초과 내지 20%의 양으로 고체 담체 성분 내에 존재할 수 있다.

(D) 충전제

고체 담체 성분은 선택적으로 최대 10%의 충전제를 추가로 포함할 수 있다. 충전제는 광물 충전제일 수 있다. 적합한 충전제의 구체적인 예에는 탄산칼슘, 실리카, 석영, 용융 석영, 활석, 운모, 점토, 카올린, 규회석, 장석(feldspar), 수산화알루미늄, 카본 블랙, 및 흑연이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 충전제는 당업계에 알려져 있고 구매가능하며, 예를 들어 분쇄 실리카(ground silica)가 미국 웨스트 버지니아주 버클리 스프링스 소재의 유.에스. 실리카(U.S. Silica)에 의해 상표명 MIN-U-SIL로 판매된다. 적합한 침전 탄산칼슘에는 미국 미시간주 퀴네섹 소재의 스페셜티 미네랄즈, 인크.(Specialty Minerals, Inc.)로부터의 울트라-피플렉스(Ultra-pflex)™ 및 울트라-피플렉스™ 100 및 솔베이(Solvay)로부터의 윈노필(Winnofil)™ SPM이 포함된다.

충전제의 형상 및 치수는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 충전제는 구형, 직사각형, 난형, 불규칙적일 수 있으며, 예를 들어 분말, 가루(flour), 섬유, 플레이크, 칩, 대패톱밥(shaving), 스트랜드, 스크림, 웨이퍼, 울, 스트로, 입자, 및 이들의 조합의 형태일 수 있다. 치수 및 형상은 전형적으로 이용되는 충전제의 유형, 고체 담체 성분 내에 포함되는 다른 출발 물질의 선택에 기초하여 선택된다.

충전제의 선택에 관계없이, 충전제는 미처리될 수 있거나, 전처리될 수 있거나, 하기에 기재된 선택적인 충전제 처리제와 함께 첨가될 수 있으며, 이것은, 그렇게 첨가될 때, 동일계내(in situ)에서 또는 고체 담체 성분 내에의 충전제의 도입 전에 충전제를 처리할 수 있다. 대안적으로, 충전제는 고체 담체 성분 중에의 습윤 또는 분산을 용이하게 하도록 표면 처리될 수 있으며, 이것은, 그렇게 첨가될 때, 조성물 내에서 동일계내에서 충전제를 처리할 수 있다.

충전제 처리제는 실란, 예를 들어 알콕시실란, 알콕시-작용성 올리고실록산, 환형 폴리오가노실록산, 하이드록실-작용성 올리고실록산, 예를 들어 다이메틸 실록산 또는 메틸 페닐 실록산, 유기규소 화합물, 스테아레이트, 또는 지방산을 포함할 수 있다. 충전제 처리제는 단일 충전제 처리제, 또는 유사하거나 상이한 유형의 분자들로부터 선택되는 둘 이상의 충전제 처리제의 조합을 포함할 수 있다.

충전제 처리제는 알콕시실란을 포함할 수 있으며, 알콕시실란은 모노-알콕시실란, 다이-알콕시실란, 트라이-알콕시실란, 또는 테트라-알콕시실란일 수 있다. 알콕시실란 충전제 처리제는 헥실트라이메톡시실란, 옥틸트라이에톡시실란, 데실트라이메톡시실란, 도데실트라이메톡시실란, 테트라데실트라이메톡시실란, 페닐트라이메톡시실란, 페닐에틸트라이메톡시실란, 옥타데실트라이메톡시실란, 옥타데실트라이에톡시실란, 및 이들의 조합에 의해 예시된다. 소정 태양에서, 알콕시실란(들)은 실라잔과 함께 사용될 수 있는데, 이는 표면 하이드록실과의 덜 반응성인 알콕시실란 반응을 촉매한다. 그러한 반응은 전형적으로, 암모니아, 메탄올 및 물과 같은 휘발성 부산물을 제거하면서, 고전단으로 100℃ 초과에서 수행된다.

적합한 충전제 처리제에는 또한 알콕시실릴 작용성 알킬메틸 폴리실록산, 또는 가수분해성 기가, 예를 들어 실라잔, 아실옥시 또는 옥시모(oximo)를 포함할 수 있는 유사한 물질이 포함된다.

알콕시-작용성 올리고실록산이 또한 충전제 처리제로서 사용될 수 있다. 알콕시-작용성 올리고실록산 및 이의 제조 방법은 당업계에 일반적으로 알려져 있다. 다른 충전제 처리제는 모노-말단캡핑된 알콕시 작용성 폴리다이오가노실록산, 즉 한쪽 말단에 알콕시 작용성을 갖는 폴리오가노실록산을 포함한다.

대안적으로, 충전제 처리제는, 실리카 충전제를 처리하는 데 전형적으로 사용되는 유기규소 화합물들 중 임의의 것일 수 있다. 유기규소 화합물의 예에는 유기클로로실란, 예를 들어 메틸트라이클로로실란, 다이메틸다이클로로실란, 및 트라이메틸 모노클로로실란; 오가노실록산, 예를 들어 하이드록시-말단블로킹된 다이메틸실록산 올리고머, 수소화규소 작용성 실록산, 헥사메틸다이실록산, 및 테트라메틸다이비닐다이실록산; 오가노실라잔, 예를 들어 헥사메틸다이실라잔 및 헥사메틸사이클로트라이실라잔; 및 오가노알콕시실란, 예를 들어 메틸, 프로필, n-부틸, i-부틸, n-헥실, n-옥틸, i-옥틸, n-데실, 도데실, 테트라데실, 헥사데실, 또는 옥타데실 치환체를 갖는 알킬알콕시실란이 포함된다. 유기반응성 알콕시실란은 아미노, 메타크릴옥시, 비닐, 글리시독시, 에폭시사이클로헥실, 아이소시아누레이토, 아이소시아네이토, 메르캅토, 설피도, 비닐-벤질-아미노, 벤질-아미노, 또는 페닐-아미노 치환체를 포함할 수 있다. 대안적으로, 충전제 처리제는 오가노폴리실록산을 포함할 수 있다. 대안적으로, 소정의 충전제 처리제, 예컨대 클로로실란은 충전제 표면에서 가수분해될 수 있다. 대안적으로, 충전제 처리제는, 오가노실록산을 충전제의 표면에 결합시키기 위한 방법으로서, 클러스터링되거나 분산되거나 또는 둘 모두인 다수의 수소 결합을 이용할 수 있다. 수소 결합이 가능한 오가노실록산은 수소 결합이 가능한 규소-결합된 기를 분자당 평균 하나 이상 갖는다. 이러한 기는 다수의 하이드록실 작용기를 갖는 1가 유기 기 또는 적어도 하나의 아미노 작용기를 갖는 1가 유기 기로부터 선택될 수 있다. 수소 결합은 충전제에 대한 오가노실록산의 1차 결합 방식일 수 있다. 오가노실록산은 충전제와 공유 결합을 형성하는 것이 불가능할 수 있다. 수소 결합이 가능한 오가노실록산은 당류-실록산 중합체, 아미노-작용성 오가노실록산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 수소 결합이 가능한 폴리오가노실록산은 당류-실록산 중합체일 수 있다.

대안적으로, 충전제 처리제는 알킬티올, 예를 들어, 옥타데실 메르캅탄 등, 및 지방산, 예를 들어, 올레산, 스테아르산, 티타네이트, 티타네이트 커플링제, 지르코네이트 커플링제, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 당업자는 과도한 실험 없이 충전제의 분산에 도움이 되도록 충전제 처리제를 최적화할 수 있다.

충전제는 단일 충전제, 또는 적어도 하나의 특성, 예컨대 충전제의 유형, 제조 방법, 처리 또는 표면 화학, 충전제 조성, 충전제 형상, 충전제 표면적, 평균 입자 크기, 및/또는 입자 크기 분포가 상이한 둘 이상의 충전제의 조합일 수 있다. 충전제는 고체 담체 성분 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 0 내지 10%, 대안적으로 0% 초과 내지 10%의 양으로 고체 담체 성분 내에 포함될 수 있다.

고체 담체 성분의 제조 방법

고체 담체 성분은 주위 온도 및 압력(예를 들어, 25℃ 및 1 기압)에서 고체이다. 고체 담체 성분은 출발 물질들을 임의의 순서대로 배합함으로써 형성될 수 있다. 고체 담체 성분은 (A) 에틸렌-기반 중합체, (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체, (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산, 및 존재하는 경우 (D) 충전제로부터, 예를 들어 적합한 혼합 장비를 사용하여 혼합 또는 전단 하에서 분산시킴으로써 혼합된 조성물을 형성함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 혼합된 조성물은 교반기 및/또는 혼합 블레이드를 구비한 베셀(vessel) 내에서 분산될 수 있다. 베셀은, 예를 들어 내부 믹서, 예컨대 밴버리(Banbury), 시그마(Sigma)(Z) 블레이드, 또는 공동 이송(Cavity Transfer) 스타일 혼합기일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 혼합된 조성물은 압출기에 의해 분산되거나 가공될 수 있으며, 압출기는 임의의 압출기, 예를 들어 회전 및/또는 왕복(공동-혼련기) 스크류를 갖는 일축 압출기뿐만 아니라, 접선 방향으로 또는 부분적으로/완전히 치합되어 정렬되어, 동방향 또는 역방향 회전 방향으로 리볼빙(revolving)할 수 있는 2개 이상의 스크류를 포함하는 멀티-스크류 디바이스일 수 있다. 대안적으로, 원추형 압출기가 본 명세서에 기재된 혼합된 조성물을 분산시키는 데 사용될 수 있다.

전술된 바와 같이 제조된 고체 담체 성분은 재가공가능하며, 후속 공정에서의 공급을 위해 제조될 수 있다. 전술된 바와 같이 제조된 혼합된 조성물은, 예를 들어 실질적으로 연속적인 리본이거나 불연속적인 펠릿 또는 입자 또는 분말일 수 있다. 실질적으로 연속적인 리본은 혼합된 조성물을 가압하고 이를 다이에 통과시켜 연속 스트랜드 또는 테이프를 생성함으로써 형성될 수 있으며, 이러한 연속 스트랜드 또는 테이프는 후속으로 냉각된 후 적합하게 패키징된다. 대안적으로, 스트랜드 또는 테이프는 분쇄되어 펠릿 또는 분말을 형성할 수 있다. 혼합 디바이스는 또한, 혼합 디바이스가 압출기일 때 혼합된 조성물을 다이를 통해 가공하는 데 필요한 압력 및/또는 열을 생성할 수 있으며, 이러한 압출기는 임의의 압출기, 예를 들어 부스(BUSS) 혼련기, 또는 회전 및/또는 왕복(공동-혼련기) 스크류를 갖는 일축 압출기뿐만 아니라, 접선 방향으로 또는 부분적으로/완전히 치합되어 정렬되어, 동방향 또는 역방향 회전 방향으로 리볼빙할 수 있는 2개 이상의 스크류를 포함하는 멀티-스크류 디바이스일 수 있다. 혼합된 조성물을 혼합하고 가압하기 위해 원추형 압출기가 사용될 수 있다. 대안적으로, 혼합된 조성물을 혼합한 후에 압출에 필요한 압력을 생성하기 위해 기어 펌프가 사용될 수 있다. 혼합된 조성물의 불연속 형태는 혼합된 조성물의 연속 리본을 더 짧은 길이로 초핑(chopping)함으로써 생성될 수 있다. 대안적으로, 큰 조각의 혼합된 조성물이 그라인더 또는 슈레더(shredder)의 사용에 의해 사용가능한 크기로 감소될 수 있다.

고체 담체 성분은 압출기, 예컨대 이축 압출기(여기서는 스크류들이 부분적으로 또는 완전히 치합되어 동시에 회전되며, 대안적으로 접선 방향으로 또는 부분적으로 또는 완전히 치합되어 정렬되어 역방향으로 회전됨)에서 연속적으로 또는 반연속적으로 수행되는 방법에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산은 (A) 에틸렌-기반 중합체 및 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체(및 선택적으로 (D) 충전제)와 동시에 압출기 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산은 (A) 에틸렌-기반 중합체 및/또는 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 용융시킨 후에(그리고 (D) 충전제가 혼합된 조성물에 첨가될 경우에는 이것을 첨가하기 전에) 압출기 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산은 (D) 충전제가 존재하는 경우 이것보다 나중에, 그리고 (A) 에틸렌-기반 중합체 및 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체 중 하나 또는 둘 모두보다 먼저 그리고 혼합된 조성물이 압출기를 빠져나가기 전에 압출기 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, (D) 충전제를 (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산과 동시에 압출기 내에 배치할 수 있으며, 이어서 (A) 에틸렌-기반 중합체 및 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 압출기 내에 배치하여 혼합물을 제공할 수 있으며, 온도는 혼합물을 배합하기에 적합한 온도로 증가시킬 수 있다. 압출기는 출발 물질이 첨가될 수 있는 하나 이상의 구역, 예를 들어 1 내지 3개, 대안적으로 1 내지 12개, 대안적으로 3 내지 12개, 또는 대안적으로 3 내지 10개의 구역을 가질 수 있다. 이들 구역은 상이한 온도에서 가열될 수 있고, 이송, 용융, 혼합, 탈기, 진공, 가압, 및 성형(forming)을 포함한 다양한 기능적 스테이지를 포함시킬 수 있다.

대안적으로, (A) 에틸렌-기반 중합체 및 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 압출기의 제1 구역 내에 배치될 수 있으며, 이러한 제1 구역은 (A) 에틸렌-기반 중합체 및/또는 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체의 용융 온도 이내에서 +/-30℃에서 가열된다. 출발 물질 (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산은 압출기의 제2 구역 내에 배치될 수 있으며, 이러한 제2 구역은 (A) 에틸렌-기반 중합체 및/또는 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체의 용융 온도보다 10℃ 내지 90℃ 높은 온도에서 가열된다. 출발 물질 (D) 충전제는, 존재하는 경우, 압출기의 제1, 제2, 또는 후속 구역 중 하나 이상에 배치될 수 있다. 대안적으로, (D) 충전제 및 (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산은 생성된 배합물을 압출기에 첨가하기 전에 배합될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 이용되는 온도는 전형적으로 고체 담체 성분의 출발 물질들의 분해 온도보다 낮다. 압출기의 다이 내에서의 가압 및 성형 전에 임의의 공기, 수분 또는 부산물을 제거하기 위하여 혼합물은 스트립핑될 수 있다. 진공, 가압, 및 성형 구역은 또한 가열될 수 있으며, 임의의 구역 및 다이의 온도를 포함한 압출기에 의해 이용되는 온도는 출발 물질 (A), (B), (C), 및 (D)의 분해 온도를 초과하지 않는다. 출발 물질 (A), (B), (C), 및 (D)의 분해 온도는 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 이들의 선택에 따른다. 생성된 압출된 스트랜드를 임의의 편리한 수단에 의해 분쇄하여 고체 담체 성분을 형성할 수 있다.

고체 담체 성분은 전형적으로 미립자 형태이며, 예를 들어 입자, 펠릿, 또는 분말의 형태일 수 있다. 고체 담체 성분의 평균 입자 크기는 원하는 특성 및 이의 최종 용도에 따른다. 고체 담체 성분은 분말일 수 있다. 대안적으로, 고체 담체 성분은 펠릿일 수 있다. 펠릿은 전형적으로 분말보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는다.

사용 방법

전술된 고체 담체 성분은 충전된 에틸렌-기반 중합체 복합 물품, 예컨대 목재 플라스틱 복합(WPC) 물품의 제조에 유용하다. 고체 담체 성분은 WPC 조성물에 사용될 수 있으며, WPC 조성물은 WPC 물품의 제조 방법에 사용될 수 있다. WPC 물품의 제조 방법은

1)

(a) 리그노셀룰로스-기반 충전제,

(b) 에틸렌-기반 중합체, 및

(c) 전술된 고체 담체 성분을 포함하는 출발 물질들을 배합하여 WPC 조성물을 제조하는 단계; 및

2) 상기 WPC 조성물로부터 상기 WPC 물품을 형성하는 단계를 포함한다.

출발 물질 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제

리그노셀룰로스-기반 충전제는 리그노셀룰로스성 물질을 포함하거나, 대안적으로 이로 본질적으로 이루어지거나, 대안적으로 이로 이루어진다. 전형적으로, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 리그노셀룰로스성 물질로 이루어진다. 리그노셀룰로스-기반 충전제뿐만 아니라 리그노셀룰로스성 물질은 임의의 식물 공급원으로부터 유래된 임의의 물질을 포함할 수 있다. 리그노셀룰로스-기반 충전제가 리그노셀룰로스성 물질로 본질적으로 이루어지거나 이로 이루어지는 경우, 리그노셀룰로스성 물질은 또한 약간의 물 또는 수분 함량을 포함할 수 있지만, 리그노셀룰로스성 물질뿐만 아니라 리그노셀룰로스-기반 충전제는 전형적으로 건조 상태이며, 즉, 리그노셀룰로스-기반 충전제가 제조, 유도, 형성, 및/또는 저장되는 환경에서의 상대 습도와 관련될 수 있는 것을 제외하고는 어떠한 자유 수분 함량도 함유하지 않는다. 이는 전형적으로 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제의 다른 화학종에 대해서도 해당되지만, 리그노셀룰로스성 물질이 일반적으로 임의의 건조 또는 최종 사용 전의 수집된/제조된 그대로의 상태에서 약간의 수분 함량을 포함하기 때문에 리그노셀룰로스-기반 충전제에 관해서 기재된다.

리그노셀룰로스-기반 충전제는 전형적으로 탄수화물 중합체(예를 들어, 셀룰로스 및/또는 헤미셀룰로스)를 포함하며, 방향족 중합체(예를 들어, 리그닌)를 추가로 포함할 수 있다. 리그노셀룰로스-기반 충전제는 전형적으로 천연 리그노셀룰로스성 물질이며, 즉, 합성적으로 유도되지 않는다. 예를 들어, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 전형적으로 목재(경재(hardwood), 연재(softwood), 및/또는 합판(plywood))로부터 유래된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 다른 비목재 공급원으로부터의 리그노셀룰로스성 물질, 예컨대 식물로부터의 리그노셀룰로스성 물질, 또는 다른 식물-유래 중합체, 예를 들어 농업 부산물, 왕겨(chaff), 사이잘, 버개스, 밀짚, 케이폭(kapok), 모시풀(ramie), 용설란(henequen), 옥수수 섬유 또는 코이어(coir), 견과류 껍질, 아마, 황마, 대마, 양마, 쌀겨, 마닐라삼 섬유(abaca), 땅콩 껍질, 대나무, 짚, 리그닌, 전분, 또는 셀룰로스 및 셀룰로스-함유 생산물, 및 이들의 조합으로부터 유래되는 리그노셀룰로스성 물질을 포함할 수 있다.

리그노셀룰로스-기반 충전제가 유래될 수 있는 적합한 경재의 구체적인 예에는 물푸레나무, 사시나무, 미루나무, 참피나무, 자작나무, 너도밤나무, 밤나무, 유칼리나무, 느릅나무, 유칼립투스, 단풍나무, 오크나무, 포플러나무, 플라타너스(sycamore), 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 리그노셀룰로스-기반 충전제가 유래될 수 있는 적합한 연재의 구체적인 예에는 가문비나무, 전나무, 솔송나무, 타마락(tamarack), 낙엽송, 소나무, 사이프러스, 미국 삼나무(redwood), 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 상이한 경재들의 조합, 상이한 연재들의 조합, 또는 경재(들) 및 연재(들)의 조합이 리그노셀룰로스-기반 충전제로서 함께 이용될 수 있다. 리그노셀룰로스-기반 충전제는 버진(virgin), 재생(recycled), 또는 이들의 조합일 수 있다.

리그노셀룰로스-기반 충전제는 임의의 형태 및 크기, 예를 들어 나노미터 내지 밀리미터 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 분말, 펄프, 가루(flour), 톱밥(sawdust), 섬유, 플레이크, 칩, 대패톱밥(shaving), 스트랜드, 스크림, 웨이퍼, 울, 스트로, 입자, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 리그노셀룰로스-기반 충전제는 당업자에게 알려진 다양한 기법을 통해, 전형적으로 그의 형태에 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 통나무, 나뭇가지, 산업용 목재 잔재, 또는 거친 펄프재(pulpwood)를 분쇄함으로써 제조될 수 있다. 리그노셀룰로스-기반 충전제는 원하는 입자 크기로 분쇄될 수 있다. 예를 들어, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 해머 밀(hammer mill)과 같은 임의의 편리한 장비를 사용하여 분쇄될 수 있으며, 그 결과 혼합 공정에 사용하기에 적합한 입자 크기를 갖는 리그노셀룰로스-기반 충전제가 생성된다. 원하는 입자 크기는 전형적으로 이용되는 특정 혼합 공정 및 중합체 복합 물품의 원하는 특성에 기초하여 당업자에 의해 선택된다. 입자 크기란, 형상에 관계없이, 리그노셀룰로스-기반 충전제의 치수를 의미하며, 예를 들어 섬유 형태일 때 리그노셀룰로스-기반 충전제와 관련된 치수를 포함한다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 펠릿화될(pelletized) 수 있거나, 아니면 펠릿 형태일 수 있는데, 이러한 펠릿 형태는 조성물 내로 도입될 때 형상 및 치수를 실질적으로 유지할 수 있거나 조성물 중에서 더 작은 입자를 형성할 수 있다.

리그노셀룰로스-기반 충전제의 형상 및 치수는 또한 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 리그노셀룰로스-기반 충전제는 구형, 직사각형, 난형, 불규칙적일 수 있으며, 예를 들어 분말, 가루, 섬유, 플레이크, 칩, 대패톱밥, 스트랜드, 스크림, 웨이퍼, 울, 스트로, 입자, 및 이들의 조합의 형태일 수 있다. 치수 및 형상은 전형적으로, 이용되는 리그노셀룰로스-기반 충전제의 유형, WPC 조성물 내에 포함된 다른 출발 물질의 선택, 및 이로 형성되는 WPC 물품의 최종 용도 응용에 기초하여 선택된다.

리그노셀룰로스-기반 충전제는 WPC 조성물 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 10% 내지 89.5%, 대안적으로 20% 내지 75%, 대안적으로 30% 내지 70%, 대안적으로 45% 내지 65%의 양으로 WPC 조성물 내에 존재할 수 있다. 전형적으로, WPC 조성물 내의 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제의 상대량을 최대화하는 것이 바람직하며, 이는 이의 전체 비용을 감소시키는데, 단, 이는, 이로 형성되는 WPC 물품의 바람직한 특성이 유지되거나 달성되는 한에 있어서 그러하다. 당업자는 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제의 양이, 비용과 얻어지는 특성의 균형뿐만 아니라, 다른 선택적인 출발 물질의 존재 또는 부재를 포함하여, 이러한 목적을 위해 변경될 수 있음을 이해하는데, 이는 하기에 기재된 바와 같다.

출발 물질 (b) 에틸렌-기반 중합체

WPC 조성물 내의 출발 물질 (b)는 에틸렌-기반 중합체이다. 상기 에틸렌-기반 중합체는 국제 특허 출원 공개 WO2018/049555호 및 미국 특허 출원 공개 제2019/0023895호, 및 거기에 인용된 참고문헌에 개시된 방법과 같은 방법에 의해 제조된 임의의 에틸렌-기반 중합체일 수 있다. 대안적으로, 상기 에틸렌-기반 중합체는 고체 담체 성분 내의 출발 물질 (A)에 대해 전술된 바와 같은 에틸렌-기반 중합체일 수 있다. 대안적으로, 상기 에틸렌-기반 중합체는 HDPE, MDPE, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), LLDPE, 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 저밀도 저분자량 폴리에틸렌(LDLMWPE), 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니로부터 구매가능한 적합한 에틸렌-기반 중합체의 예가 하기 표 2에 나타나 있다.

[표 2]

WPC 조성물에 사용하기 위한 에틸렌-기반 중합체는 버진 중합체 및/또는 재생 중합체를 포함할 수 있다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 상기 에틸렌-기반 중합체는 50% 이상의 재생 폴리에틸렌을 포함할 수 있는 것으로 여겨진다. 이용되는 경우, 재생 에틸렌-기반 중합체는 산업적 생산 스트림으로부터뿐만 아니라 산업재 폐기물(post-industrial) 및/또는 소비재 폐기물(post-consumer) 공급원으로부터 공급될 수 있다. 특정 에틸렌-기반 중합체뿐만 아니라, 동시에 이용되는 경우 버진 중합체 대 재생 중합체의 임의의 비의 선택은 전형적으로, 이로 형성되는 WPC 물품의 비용 및 원하는 특성에 따른다. WPC 조성물은 WPC 조성물 내의 모든 출발 재료의 합계 중량을 기준으로 10% 내지 80%의 (b) 에틸렌-기반 중합체를 함유할 수 있다. WPC 조성물은, WPC 조성물에 0.5% 내지 4%, 대안적으로 1% 내지 4%의 비스-하이드록실 종결된 폴리다이오가노실록산의 함량을 제공하기에 충분한 양의 전술된 (i) 고체 담체 성분을 함유할 수 있다.

WPC 조성물은 선택적으로 하나 이상의 추가의 출발 물질을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 출발 물질은 (d) 출발 물질 (a)의 리그노셀룰로스성 충전제와 구별되는 추가의 충전제, (e) 착색제, (f) 발포제, (g) UV 안정제, (h) 산화방지제, (i) 가공 보조제, (j) 방부제, (k) 살생물제, (l) 난연제, 및 (m) 충격 개질제로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 이용되는 경우, 각각의 추가의 출발 물질은 WPC 조성물 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 0% 초과 내지 30%의 양으로 WPC 조성물 내에 존재할 수 있다. WPC 조성물은 또한 당업계에 알려진 바와 같은 다른 선택적인 첨가제를 포함할 수 있다. 그러한 첨가제는, 예를 들어 문헌[Walker, Benjamin M., and Charles P. Rader, eds. Handbook of thermoplastic elastomers. New York: Van Nostrand Reinhold, 1979]; 문헌[Murphy, John, ed. Additives for plastics handbook. Elsevier, 2001]에 기재되어 있다.

본 명세서에 기재된 소정의 출발 물질은 하나를 초과하는 기능을 가질 수 있기 때문에, WPC 조성물 내에 포함될 출발 물질을 선택할 때, 출발 물질들의 유형이 중복될 수 있다. 예를 들어, (d) 추가의 충전제는 고체 담체 성분 내의 출발 물질 (D)에 대해 전술된 충전제일 수 있다. 소정의 그러한 충전제, 예를 들어 카본 블랙은 추가의 충전제로서 그리고 착색제로서, 그리고 심지어는 난연제로서 유용할 수 있다. WPC 조성물을 위한 출발 물질을 선택할 때, 각각의 실시 형태를 위해 선택된 출발 물질은 서로 구별된다.

WPC 조성물은, 예를 들어 적합한 혼합 장비를 사용하여 혼합 또는 전단 하에서 형성될 수 있다. 예를 들어, WPC 조성물은 교반기 및/또는 혼합 블레이드를 구비한 베셀 내에서 형성될 수 있다. 베셀은, 예를 들어 내부 믹서, 예컨대 밴버리, 시그마(Z) 블레이드, 또는 공동 이송 스타일 혼합기일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, WPC 조성물은 압출기에 의해 형성되거나 가공될 수 있으며, 압출기는 임의의 압출기, 예를 들어 회전 및/또는 왕복(공동-혼련기) 스크류를 갖는 일축 압출기뿐만 아니라, 접선 방향으로 또는 부분적으로/완전히 치합되어 정렬되어, 동방향 또는 역방향 회전 방향으로 리볼빙할 수 있는 2개 이상의 스크류를 포함하는 멀티-스크류 디바이스일 수 있다. 대안적으로, 원추형 압출기가 본 명세서에 기재된 WPC 조성물을 형성하는 데 사용될 수 있다.

전술된 바와 같은 WPC 물품의 제조 방법에서, 상기 방법은 또한 WPC 조성물로부터 WPC 물품을 형성하는 단계를 포함한다. WPC 조성물은, 예를 들어 베셀 내에서 제조되고, 후속으로 베셀로부터 꺼내서 별도의 장비를 사용하여 WPC 물품을 형성할 수 있다. 대안적으로, 동일한 장비를 이용하여 WPC 조성물을 제조하고, 후속으로 WPC 물품을 형성할 수 있다. 예를 들어, WPC 조성물은 압출기 내에서 제조 및/또는 혼합될 수 있으며, 압출기는 WPC 조성물로 WPC 물품을 형성하는 데 이용될 수 있다. 대안적으로, WPC 물품은, 예를 들어 사출 또는 트랜스퍼 성형 공정을 사용하여 성형을 통해 형성될 수 있다. WPC 조성물은 독립적으로 형성되고 일단 형성되면 금형 내에 배치될 수 있다.

전술된 방법은 WPC 조성물로부터 WPC 물품을 형성하는 단계를 포함하며, 이 단계는 WPC 조성물을 원하는 형상으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 원하는 형상은 WPC 물품의 최종 용도 응용에 좌우된다. 당업자는 압출용 다이와 성형용 금형이 WPC 물품의 원하는 형상에 기초하여 어떻게 선택되고 생성될 수 있는지를 이해한다.

상기 방법은 압출기, 예컨대 이축 압출기(여기서는 스크류들이 부분적으로 또는 완전히 치합되어 동시에 회전되며, 대안적으로 접선 방향으로 또는 부분적으로 또는 완전히 치합되어 정렬되어 역방향으로 회전됨)에서 연속적으로 또는 반연속적으로 수행될 수 있다. 고체 담체 성분은 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제 및 (b) 에틸렌-기반 중합체와 동시에 압출기 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 고체 담체 성분은 (b) 에틸렌-기반 중합체를 용융시킨 후에 그리고 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제를 첨가하기 전에 압출기 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 고체 담체 성분은 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제 및 (b) 에틸렌-기반 중합체보다 나중에 그리고 WPC 물품이 압출기를 빠져나가기 전에 압출기 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제는 고체 담체 성분과 동시에 압출기 내에 배치될 수 있는데, 여기서는 이들을 가열하여 (c) 고체 담체 성분 내의 하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산에 의한 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제의 표면 처리를 달성하고, 이어서 (b) 에틸렌-기반 중합체를 압출기 내에 배치하여 혼합물을 제공하고, 혼합물을 배합하고 WPC 물품을 형성하기에 적합한 온도로 온도를 증가시킨다. 압출기는 출발 물질이 첨가될 수 있는 하나 이상의 구역, 예를 들어 1 내지 3개, 또는 3 내지 8개, 또는 1 내지 12개의 구역을 가질 수 있다. 이들 구역은 상이한 온도에서 가열될 수 있다.

대안적으로, (b) 에틸렌-기반 중합체는 압출기의 제1 구역 내에 배치될 수 있으며, 이러한 제1 구역은 (b) 에틸렌-기반 중합체의 용융 온도 이내에서 +/-30℃에서 가열된다. 고체 담체 성분은 압출기의 제2 또는 더 나중의 구역 내에 배치될 수 있으며, 이러한 구역은 (b) 에틸렌-기반 중합체의 용융 온도보다 10℃ 내지 90℃ 더 높은 온도에서 가열될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 이용되는 온도는 전형적으로 WPC 조성물의 출발 물질들의 분해 온도보다 낮다. 대안적으로, 압출기의 다이가 또한 가열될 수 있으며, 임의의 구역 및 다이의 온도를 포함한 압출기에 의해 이용되는 온도는, 그러한 온도가 (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제의 분해 온도를 초과하지 않도록 선택될 수 있다. (a) 리그노셀룰로스-기반 충전제의 분해 온도는 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 이의 선택에 따른다.

전술된 방법은 다양한 WPC 물품, 예컨대 WPC 건축 재료를 생성하는 데 사용될 수 있다. 그러한 WPC 건축 재료는 주거용 및/또는 상업용 건물 및 건축물 제품 및 응용, 예를 들어 데크(decking), 난간(railing), 사이딩(siding), 울타리재(fencing), 창호 프레임(window framing), 바닥재(flooring), 트림(trim), 및 스커트(skirt)를 포함한다.

실시예

이들 실시예는 본 발명을 당업자에게 예시하고자 하는 것이며, 청구범위에 기술된 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 표 3 내지 표 5의 출발 물질을 이들 실시예에서 사용하였다.

[표 3]

표 3에서의 에틸렌-기반 중합체는 각각 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니로부터 구매가능하다. 표 2에서, 밀도는 ASTM D792-13에 의해 측정하였으며; 용융 지수는 190℃ 및 2.16 Kg에서 ASTM D1238-13에 의해 측정하였으며; 용융 온도는 DSC에 의해 측정하였다.

[표 4]

말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 둘 모두 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니로부터 구매가능하다. 표 4에서, 밀도는 ASTM D792-13에 의해 측정하였으며; 용융 지수는 190℃ 및 2.16 Kg에서 ASTM D1238-13에 의해 측정하였으며; 용융 온도는 DSC에 의해 측정하였다. B-1의 용융 온도는 ASTM D3418-15에 따라 측정하였으며, B-2의 용융 온도는 DSC에 의해 측정하였는데, 여기서는 필름을 230℃에서 3분 동안 컨디셔닝한 후, 분당 10℃의 속도로 -40℃의 온도로 냉각시켰다. 필름을 -40℃에서 3분 동안 유지한 후에, 필름을 분당 10℃의 속도로 200℃로 가열하였다.

[표 5]

표 5에서, 비스-하이드록실-종결된 폴리다이메틸실록산은 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 실리콘즈 코포레이션으로부터 구매가능하였다. 비스-하이드록실-종결된 폴리다이메틸실록산의 점도는 #CP-52 스핀들을 갖는 브룩필드 DV-III 콘 플레이트 점도계 상에서 25℃에서 5 RPM으로 측정하였다.

이 참고예 1에서는, 26 mm 이축 압출기를 사용하여 펠릿 형태의 고체 담체 성분을 생성하였다. 출발 물질 (A) 에틸렌-기반 중합체 및 출발 물질 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 제1 배럴 섹션 내의 공급 목부를 통해 공급하였다. 사용되는 경우, 출발 물질 (D) 충전제(미처리되고 1.9 μm의 평균 입자 크기를 갖는 활석)를 또한 제1 배럴 섹션 내의 공급 목부를 통해 공급하였다. 출발 물질 (C) 폴리다이오가노실록산을 11개의 배럴 섹션 중 제4 배럴 섹션 내로 스크류 섹션 상에 혼합하면서 주입하였다. 생성된 조성물을 컨시스턴시(consistency)를 위해 갈라 수중 펠릿화기(Gala underwater pelletizer)를 사용하여 펠릿화하고, 시험을 위해 수집하였다. 모든 샘플을 실온으로 냉각시키고, 임의의 시험 전에 최소 48시간 에이징하였다.

이 참고예 2에서는, 25 mm 이축 압출기를 사용하여 펠릿 형태의 고체 담체 성분을 생성하였다. 출발 물질 (A) 에틸렌-기반 중합체 및 출발 물질 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체를 제1 배럴 섹션 내의 공급 목부를 통해 공급하였다. 사용되는 경우, 출발 물질 (D) 충전제: CaCO₃(미처리되고 3 μm의 평균 입자 크기를 갖는 탄산칼슘)를 또한 제1 배럴 섹션 내의 공급 목부를 통해 공급하였다. 출발 물질 (C) 폴리다이오가노실록산을 12개의 배럴 섹션 중 제4 배럴 섹션 내로 스크류 섹션 상에 혼합하면서 주입하였다. 생성된 조성물을 수조에서 완전한 침지를 통해 냉각시키고, 스트랜드 펠릿화기를 사용하여 펠릿화하였다. 이 참고예 2에서는, 참고예 1 및 참고예 2에서 제조된 펠릿으로부터의 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산의 블리딩을 하기와 같이 평가하였다. 각각의 샘플(4 g)을 와트만(Whatman)™ #1 여과지(5.5 cm 직경)로 라이닝된 미리 칭량된 알루미늄 팬에 넣었는데, 이때, 알루미늄 팬의 표면이 여과지에 의해 완전히 덮이지만 여과지가 구부러지지 않도록 하였다. 펠릿을 반균일한(semi-uniform) 층으로 여과지 전체에 걸쳐 고르게 펼쳤다. 샘플을 에이징 시간(Aging Time) 동안 벤치 상에서 실온에서 또는 대류식 오븐 내에서 상기 온도에서 정치시켰다. 에이징 후에, 펠릿을 실온에서 적어도 4시간 동안 정치시키고, 펠릿을 20 mL 신틸레이션 바이알 내에 넣었다. 여과지를 칭량하여 에이징된 여과지 중량을 결정하였다. 하기 식에 따라 블리딩을 결정하였다:

출발 물질 및 이들의 양이 하기 표 6 및 표 7에 나타나 있다. 에이징 조건 및 실록산 블리딩이 또한 하기 표 6 및 표 7에 기록되어 있다.

[표 6]

[표 7]

산업상 이용가능성

상기 실시예는 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산의 낮은 블리딩을 갖는 고체 담체 성분이 제조될 수 있음을 보여준다. "낮은 블리딩"이란, 참고예 2에서의 시험 방법에 의해 측정될 때, 고체 담체 성분 밖으로 이동되는 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산이 최대 3주 동안 23℃에서의 에이징 후에는 0.5% 미만이고/이거나 적어도 3주 동안 70℃에서의 에이징 후에는 1% 미만임을 의미한다. 대안적으로, "낮은 블리딩"은 또한 고체 담체 성분 밖으로 이동하는 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산의 양이 적어도 2주 동안 70℃에서의 에이징 후에 0.8% 미만임 것을 지칭할 수 있다.

실시예 9 내지 실시예 38은, 전술된 바와 같은 40 중량% 내지 80 중량%의 (A) 에틸렌-기반 중합체, 전술된 바와 같은 10 중량% 내지 25 중량% 미만의 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체, 전술된 바와 같은 10 중량% 내지 25 중량% 미만의 (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산; 및 전술된 바와 같은 0 내지 10 중량%의 (D) 충전제를 사용하여 낮은 블리딩 고체 담체 성분이 제조될 수 있음을 보여주었다.

비교예 1은 용융 지수가 <2 g/10분인 에틸렌-기반 중합체를 사용하여 4주 동안 70℃에서의 에이징 후에 1% 미만의 블리딩을 갖는 고체 담체 성분을 생성하는 데 실패하였지만, 실시예 9, 실시예 12, 실시예 14, 실시예 16, 실시예 19, 및 실시예 20은 동일한 유형 및 양의 각각의 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체 및 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산에 대하여, 용융 지수가 ≥2.3 g/10분인 상이한 에틸렌-기반 중합체를 사용하여 4주 동안 70℃에서의 에이징 후에 블리딩이 1% 미만인 고체 담체 성분이 생성될 수 있음을 보여주었다. 비교예 2 내지 비교예 8은, 25% 이상의 양의 각각의 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체 및 비스-하이드록실-종결된 폴리다이오가노실록산을 사용하여, 참고예 2에서 시험된 조건 하에서 낮은 블리딩을 갖지 않는 고체 담체 성분을 생성하였음을 보여주었다.

용어의 정의 및 용법

본 명세서의 문맥에 의해 달리 지시되지 않는 한, 본 명세서에서의 모든 양, 비, 및 백분율은 중량 기준이며; 관사('a', 'an', 및 'the')는 각각 하나 이상을 지칭하며; 단수형은 복수형을 포함한다. 발명의 내용 및 요약서가 본 명세서에 참고로 포함된다. 이행구 "포함하는", "본질적으로 이루어진", 및 "이루어진"은 문헌[Manual of Patent Examining Procedure Ninth Edition, Revision 08.2017, Last Revised January 2018 at section §2111.03 I., II., and III.]에 기재된 바와 같이 사용된다. 예시적인 예를 열거하기 위한 "예를 들어", "예를 들면", "예컨대", 및 "~을 포함한"의 사용은 단지 열거된 예로만 한정되지 않는다. 따라서, "예를 들어" 또는 "~와 같은"은 "예를 들어, 그러나 이에 한정되지 않는" 또는 "~와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는"을 의미하고, 다른 유사하거나 동등한 예를 포함한다.

본 명세서에 사용된 약어는 표 8에서의 정의를 갖는다.

[표 8]

하기 시험 방법을 사용하여 본 명세서의 출발 물질의 특성을 측정하였다.

I₂ 또는 I2로 약기되는 에틸렌-기반 중합체 및 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체의 용융 지수는 190℃ 및 2.16 Kg에서 ASTM D1238-13에 따라 측정하였다. 이들의 값은 g/10분 단위로 기록된다.

에틸렌-기반 중합체 및 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체의 샘플을 ASTM D4703에 따른 밀도 측정을 위해 제조하였다. 샘플을 가압하고 나서 1시간 이내에 ASTM D792-13, 방법 B에 따라 측정을 실시하였다.

에틸렌-기반 중합체 및 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체의 피크 융점(용융 온도)은 DSC에 의해 결정하였는데, 여기서는 필름을 230℃에서 3분 동안 컨디셔닝한 후, 분당 10℃의 속도로 -40℃의 온도로 냉각시켰다. 필름을 -40℃에서 3분 동안 유지한 후에, 필름을 분당 10℃의 속도로 200℃로 가열하였다.

"MWD"는 중량 평균 분자량 대 수평균 분자량의 비(M_w/M_n)로서 정의된다. M_w 및 M_n은 통상적인 GPC 방법에 따라 결정된다.

폴리다이오가노실록산의 점도는 #CP-52 스핀들을 갖는 브룩필드 DV-III 콘 플레이트 점도계 상에서 25℃에서 5 RPM으로 측정하였다.

본 발명은 예시적인 방식으로 기술되었으며, 사용된 용어는 단어의 성질상 제한적이기보다는 설명적인 것으로 의도됨을 이해하여야 한다. 특정 특징 또는 태양을 기술함에 있어서 본 명세서에서 필요로 하는 임의의 마쿠쉬 군(Markush group)과 관련하여, 상이한, 특별한, 및/또는 예기치 않은 결과가 개별 마쿠쉬 군의 각각의 구성원으로부터 모든 다른 마쿠쉬 구성원들과는 독립적으로 얻어질 수 있다. 마쿠쉬 군의 각각의 구성원은 개별적으로 및/또는 조합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공한다.

더욱이, 본 발명을 기술함에 있어서 필요로 하는 임의의 범위 및 하위 범위(subrange)는 첨부된 청구범위의 범주 내에 독립적으로 그리고 집합적으로 속하고, 모든 범위(상기 범위 내의 정수 및/또는 분수 값을 포함하는데, 그러한 값이 본 명세서에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 포함함)를 기술하고 고려하는 것으로 이해된다. 당업자는 열거된 범위 및 하위 범위가 본 발명의 다양한 실시 형태를 충분히 기술하고 가능하게 하며, 그러한 범위 및 하위 범위는 관련된 절반, 1/3, 1/4, 1/5 등으로 추가로 세분될 수 있음을 용이하게 인식한다. 단지 한 예로서, "1 내지 18의" 범위는 아래쪽의 1/3, 즉 1 내지 6, 중간의 1/3, 즉 7 내지 12, 및 위쪽의 1/3, 즉 13 내지 18로 추가로 세분될 수 있으며, 이는 첨부된 청구범위의 범주 내에 개별적으로 및 집합적으로 속하며, 개별적으로 및/또는 집합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다. 또한, 범위를 한정하거나 수식하는 언어, 예를 들어 "이상", "초과", "미만", "이하" 등과 관련하여, 그러한 언어는 하위 범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 실시 형태

제1 실시 형태에서, WPC 물품을 제조하는 데 사용하기 위한 고체 담체 성분은

190℃ 및 2.16 Kg에서 ASTM D1238-13에 따라 측정된 용융 지수가 2 g/10분 초과인, 40 중량% 내지 80 중량%의 (A) 에틸렌-기반 중합체,

10 중량% 내지 25 중량% 미만의 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체,

화학식

의 10 중량% 내지 25 중량% 미만의 (C) 비스-하이드록실-종결된 폴리다이알킬실록산(여기서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 1 내지 18개의 탄소 원자의 알킬 기이고, 하첨자 x는 #CP-52 스핀들을 갖는 브룩필드 DV-III 콘 플레이트 점도계 상에서 25℃에서 5 RPM으로 측정될 때 상기 폴리다이알킬실록산에 5,000 mPa·s 내지 25,000 mPa·s의 점도를 제공하기에 충분한 값을 가짐); 및

0 내지 10 중량%의 (D) 충전제를 포함하며,

각각의 중량%는 상기 고체 담체 성분 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 한다.

제2 실시 형태에서, 제1 실시 형태의 고체 담체 성분에 있어서, 상기 고밀도 폴리에틸렌의 용융 지수는 2.3 g/10분 내지 20 g/10분이고, 출발 물질 (A)는 50 중량% 내지 70 중량%로 존재한다.

제3 실시 형태에서, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 고체 담체 성분에 있어서, 상기 고밀도 폴리에틸렌의 용융 지수는 4.4 g/10분 내지 20 g/10분이다.

제4 실시 형태에서, 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나의 고체 담체 성분에 있어서, 출발 물질 (B)의 상기 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체는 190℃ 및 2.16 Kg에서 ASTM D1238-13에 따라 측정된 용융 지수가 2 g/10분 내지 25 g/10분이고, 말레산 무수물 함량이 0.25 중량% 내지 2.5 중량%이고, 출발 물질 (B)는 10 중량% 내지 20 중량%로 존재한다.

제5 실시 형태에서, 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나에 있어서, 출발 물질 (C)의 상기 비스-하이드록실 종결된 폴리다이알킬실록산에 대한 상기 화학식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 1 내지 12개의 탄소 원자의 알킬 기이고, 하첨자 x는 상기 폴리다이알킬실록산에 5,000 mPa·s 내지 15,000 mPa·s의 점도를 제공하기에 충분한 값을 갖는다.

제6 실시 형태에서, 제4 실시 형태의 고체 담체 성분에 있어서, 각각의 R은 메틸 기이고, (C) 상기 폴리다이알킬실록산은 10 중량% 내지 20 중량%로 존재한다.

제7 실시 형태에서, 선행하는 실시 형태들 중 어느 하나의 고체 담체 성분에 있어서, 출발 물질 (D)는 0 중량% 초과 내지 10 중량%의 양으로 존재하고, 출발 물질 (D)는 활석을 포함한다.

제8 실시 형태에서, 제1 실시 형태 내지 제6 실시 형태 중 어느 하나의 고체 담체 성분에는 출발 물질 (D)의 상기 충전제가 없다.

제9 실시 형태에서, 제1 실시 형태 내지 제7 실시 형태 중 어느 하나의 고체 담체 성분에 있어서, 상기 고체 담체 성분은 출발 물질 (A), (B), (C), 및 (D)로 본질적으로 이루어진다.

제10 실시 형태에서, 제1 실시 형태 내지 제6 실시 형태 또는 제8 실시 형태 중 어느 하나에 있어서, 상기 고체 담체 성분은 출발 물질 (A), (B), 및 (C)로 본질적으로 이루어진다.

제11 실시 형태에서, 제10 실시 형태의 고체 담체 성분은 출발 물질 (A), (B), 및 (C)로 이루어진다.

제12 실시 형태에서, 목재 플라스틱 복합 물품을 위한 조성물의 제조 방법은,

선행하는 실시 형태들 중 어느 하나의 (i) 고체 담체 성분으로서, 상기 조성물에 0.5 중량% 내지 4 중량%의 상기 비스-하이드록실 종결된 폴리다이오가노실록산의 함량을 제공하기에 충분한 양의 (i) 상기 고체 담체 성분;

상기 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 80 중량%의 (ii) 에틸렌-기반 중합체로서, 상기 고체 담체 성분 내의 출발 물질 (A)를 위한 상기 고밀도 폴리에틸렌과 동일하거나 상이할 수 있는, (ii) 상기 에틸렌-기반 중합체; 및

상기 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 89.5 중량%의 (iii) 리그노셀룰로스-기반 충전제를 배합하는 단계를 포함한다.

제13 실시 형태에서, 제12 실시 형태의 방법에 있어서, 상기 리그노셀룰로스-기반 충전제는 목재, 식물, 농업 부산물, 왕겨, 사이잘, 버개스, 밀짚, 케이폭, 모시풀, 용설란, 옥수수 섬유 또는 코이어, 견과류 껍질, 아마, 황마, 대마, 양마, 쌀겨, 마닐라삼 섬유, 땅콩 껍질, 대나무, 짚, 리그닌, 전분, 또는 셀룰로스 및 셀룰로스-함유 생산물, 및 이들의 조합으로부터 유래되는 리그노셀룰로스성 물질을 포함한다.

제14 실시 형태에서, 제12 실시 형태 또는 제13 실시 형태의 방법에 있어서, 상기 리그노셀룰로스-기반 충전제는 18 중량% 내지 35 중량%의 양으로 존재하는 리그닌 및 65 중량% 내지 75 중량%의 양으로 존재하는 탄수화물, 및 선택적으로 최대 10 중량%의 양으로 존재하는 무기 미네랄을 포함하는 목재 충전제이다.

제15 실시 형태에서, 제12 실시 형태 내지 제14 실시 형태 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 리그노셀룰로스-기반 충전제는 29 중량% 내지 57 중량%의 알파-셀룰로스를 포함하는 목재 충전제이다.

제16 실시 형태에서, 제12 실시 형태 내지 제15 실시 형태 중 어느 하나의 방법에 있어서, (ii) 상기 에틸렌-기반 중합체는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 저분자량 폴리에틸렌(LDLMWPE), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리에틸렌이다.

제17 실시 형태에서, 제12 실시 형태 내지 제16 실시 형태 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 에틸렌-기반 중합체는 HDPE, LLDPE, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

제18 실시 형태에서, 제12 실시 형태 내지 제17 실시 형태 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 에틸렌-기반 중합체는 50% 이상의 재생 폴리에틸렌을 포함한다.

제19 실시 형태에서, 제12 실시 형태 내지 제18 실시 형태 중 어느 하나의 방법은 상기 조성물로부터 목재 플라스틱 복합 물품을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

제20 실시 형태에서, 제19 실시 형태의 방법에 있어서, 상기 조성물은 (e) 출발 물질 (a)의 리그노셀룰로스-기반 충전제와 구별되는 추가의 충전제, (f) 착색제, (g) 발포제, (h) UV 안정제, (i) 산화방지제, (j) 가공 보조제, (k) 방부제, (l) 살생물제, (m) 난연제, (n) 충격 개질제, 및 (o) 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가의 출발 물질을 추가로 포함한다.

제21 실시 형태에서, 제19 실시 형태 또는 제20 실시 형태의 방법에 있어서, 상기 목재 플라스틱 복합 물품은 데크, 난간, 울타리재, 사이딩, 바닥재, 트림, 스커트, 및 창호 프레임으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

제22 실시 형태에서, 제21 실시 형태의 방법에 있어서, 상기 목재 플라스틱 복합 물품은 데크이다.

제23 실시 형태에서, 제22 실시 형태의 방법은 캡 스톡 층(cap stock layer)을 형성 후의 데크에 부가하는 단계를 추가로 포함한다.

Claims

고체 담체 성분으로서,
190℃ 및 2.16 Kg에서 ASTM D1238-13에 따라 측정된 용융 지수가 2 g/10분 초과인, 40 중량% 내지 80 중량%의 (A) 에틸렌-기반 중합체,
10 중량% 내지 25 중량% 미만의 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체,
#CP-52 스핀들을 갖는 브룩필드(Brookfield) DV-III 콘 플레이트 점도계(cone & plate viscometer) 상에서 25℃에서 5 RPM으로 측정된 점도가 5,000 mPa·s 내지 25,000 mPa·s인, 10 중량% 내지 25 중량% 미만의 (C) 비스-하이드록실 종결된 폴리다이오가노실록산; 및
0 내지 10 중량%의 (D) 충전제를 포함하며,
각각의 중량%는 상기 고체 담체 성분 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 하는, 고체 담체 성분.
제1항에 있어서, 출발 물질 (A)의 경우, 상기 용융 지수는 2.3 g/10분 내지 12 g/10분이고, ASTM D792-13에 따라 측정된 밀도는 0.917 g/㎤ 내지 0.952 g/㎤이고, 출발 물질 (A)는 50 중량% 내지 70 중량%로 존재하는, 고체 담체 성분.
제1항 또는 제2항에 있어서, 출발 물질 (A)는 에틸렌 단일중합체 및 에틸렌/1-옥텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 고체 담체 성분.
제1항에 있어서, 출발 물질 (B)는 용융 지수가 0.1 g/10분 내지 25 g/10분이고 말레산 무수물 함량이 0.25 중량% 내지 2.5 중량%이고, 출발 물질 (B)는 10 중량% 내지 20 중량%로 존재하는, 고체 담체 성분.
제1항에 있어서, 출발 물질 (C)는 화학식
의 비스-하이드록실-종결된 폴리다이알킬실록산이며, 여기서 각각의 R은 독립적으로 선택된 1 내지 12개의 탄소 원자의 알킬 기이고, 하첨자 x는 상기 폴리다이알킬실록산에 5,000 mPa·s 내지 15,000 mPa·s의 점도를 제공하기에 충분한 값을 갖는, 고체 담체 성분.
제5항에 있어서, 각각의 R은 메틸 기이고, 출발 물질 (C)는 10 중량% 내지 20 중량%로 존재하는, 고체 담체 성분.
제1항에 있어서, 출발 물질 (D)는 0 중량% 초과 내지 10 중량%의 양으로 존재하고, 출발 물질 (D)는 활석을 포함하는, 고체 담체 성분.
제1항에 있어서, 상기 고체 담체 성분에는 출발 물질 (D)의 상기 충전제가 없는, 고체 담체 성분.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 출발 물질 (A), (B), (C), 및 (D)의 합계 총 중량이 상기 고체 담체 성분의 100 중량%가 되는, 고체 담체 성분.
목재 플라스틱 복합 물품을 위한 조성물의 제조 방법으로서,
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 (i) 고체 담체 성분으로서, 상기 조성물에 0.5 중량% 내지 4 중량%의 상기 비스-하이드록실 종결된 폴리다이오가노실록산의 함량을 제공하기에 충분한 양의 (i) 상기 고체 담체 성분;
상기 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 80 중량%의 (ii) 에틸렌-기반 중합체로서, 상기 고체 담체 성분 내의 출발 물질 (A)를 위한 상기 에틸렌-기반 중합체와 동일하거나 상이할 수 있는, (ii) 상기 에틸렌-기반 중합체; 및
상기 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 89.5 중량%의 (iii) 리그노셀룰로스-기반 충전제를 포함하는, 방법.
제10항에 있어서, (iii) 상기 리그노셀룰로스-기반 충전제는 목재, 식물, 농업 부산물, 왕겨(chaff), 사이잘, 버개스, 밀짚, 케이폭(kapok), 모시풀(ramie), 용설란(henequen), 옥수수 섬유 또는 코이어(coir), 견과류 껍질, 아마, 황마, 대마, 양마, 쌀겨, 마닐라삼 섬유(abaca), 땅콩 껍질, 대나무, 짚, 리그닌, 전분, 또는 셀룰로스 및 셀룰로스-함유 생산물, 및 이들의 조합으로부터 유래되는 리그노셀룰로스성 물질을 포함하는, 방법.
제10항에 있어서, (ii) 상기 에틸렌-기반 중합체는 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 저분자량 폴리에틸렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리에틸렌인, 방법.
제12항에 있어서, (ii) 상기 에틸렌-기반 중합체는 50% 이상의 재생(recycled) 폴리에틸렌을 포함하는, 방법.
목재 플라스틱 복합 물품을 제조하기 위한 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 조성물의 용도.
제14항에 있어서, 상기 목재 플라스틱 복합 물품은 데크(decking), 난간(railing), 울타리재(fencing), 사이딩(siding), 트림(trim), 스커트(skirt), 창호 프레임(window framing), 및 바닥재(flooring)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 건축 재료인, 용도.
고체 담체 성분으로서,
190℃ 및 2.16 Kg에서 ASTM D1238-13에 따라 측정된 용융 지수가 2 g/10분 초과인, 40 중량% 내지 80 중량%의 (A) 에틸렌-기반 중합체,
10 중량% 내지 25 중량%의 (B) 말레에이트화 에틸렌-기반 중합체,
#CP-52 스핀들을 갖는 브룩필드 DV-III 콘 플레이트 점도계 상에서 25℃에서 5 RPM으로 측정된 점도가 5,000 mPa·s 내지 25,000 mPa·s인, 10 중량% 내지 25 중량%의 (C) 비스-하이드록실 종결된 폴리다이오가노실록산; 및
0 내지 10 중량%의 (D) 충전제를 포함하며,
각각의 중량%는 상기 고체 담체 성분 내의 모든 출발 물질의 합계 중량을 기준으로 하는, 고체 담체 성분.