JP2022543833A - 木材プラスチック複合体の形成における、ポリジオルガノシロキサン組成物及びその使用方法 - Google Patents
木材プラスチック複合体の形成における、ポリジオルガノシロキサン組成物及びその使用方法 Download PDFInfo
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- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
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Abstract
Description
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2019年8月7日に出願された米国特許仮出願第62/883683号の優先権を主張するものである。米国特許仮出願第62/883683号は、参照により本明細書に組み込まれる。
(i)出発原料(c)として、上述したポリジオルガノシロキサンと、
(ii)
エチレン系ポリマー、
マレイン化エチレン系ポリマー、並びに
エチレン系ポリマー及びマレイン化エチレン系ポリマーの両方の組み合わせ、
からなる群から選択されるポリマー成分
と、を含む。固体担体成分は、ポリジオルガノシロキサンを組成物に提供するのに有用であり得る。
15重量%~70重量%の(a)リグノセルロース系充填剤と、
29.5重量%~84.5重量%の(b)エチレン系ポリマーと、
0.5重量%~6重量%のポリジオルガノシロキサンであって、(c)式:
0~4重量%の(d)マレイン化エチレン系ポリマーと、を含み、
各々が組成物中の出発原料(a)、(b)、(c)、及び(d)の合計重量に基づく。
上記の組成物は、出発原料(a)リグノセルロース系充填剤を含む。リグノセルロース系充填剤は、リグノセルロース材料を含むか、あるいはリグノセルロース材料から本質的になるか、あるいはリグノセルロース材料からなる。典型的には、リグノセルロース系充填剤はリグノセルロース材料からなる。リグノセルロース系充填剤、並びにリグノセルロース材料は、任意の植物資源に由来する任意の物質を含み得る。リグノセルロース系充填剤がリグノセルロース材料から本質的になるか又はリグノセルロース材料からなる場合、リグノセルロース材料はいくらかの水又は水分も含む場合があり、ただし、リグノセルロース材料、並びにリグノセルロース系充填剤は、典型的には乾燥しており、すなわち、リグノセルロース系充填剤が調製、誘導、形成、及び/又は保管される環境中の相対湿度に関連し得る水分以外のいかなる遊離水分も含有しない。同じことが、典型的には(a)リグノセルロース系充填剤の他の種についても当てはまるが、リグノセルロース材料は、任意の乾燥又は最終使用前に回収/調製された時に概していくらかの水分を含むことから、リグノセルロース系充填剤に関して注意が必要である。
上記の組成物は、出発原料(b)エチレン系ポリマーを更に含む。本明細書で使用するとき、「エチレン系」ポリマーは、主要な(すなわち、50%を超える)モノマー成分としてエチレンモノマーから調製されたポリマーであるが、他のコモノマーも使用されてもよい。「ポリマー」は、同じタイプ又は異なるタイプのモノマーを反応させる(すなわち、重合させる)ことによって調製される高分子化合物を意味し、ホモポリマー及びインターポリマーを含む。「インターポリマー」は、少なくとも2つの異なるモノマータイプの重合によって調製されるポリマーを意味する。この総称には、コポリマー(通常、2つの異なるモノマータイプから調製されたポリマーを指して使用される)、及び2超の異なるモノマータイプから調製されたポリマー(例えば、ターポリマー(3つの異なるモノマータイプ)及びテトラポリマー(4つの異なるモノマータイプ))が含まれる。
上記の組成物は、出発原料(c)ポリジオルガノシロキサンを更に含む。ポリジオルガノシロキサンは、式:
上記の組成物は、任意に、出発原料(d)マレイン化エチレン系ポリマーを更に含んでもよい。本明細書で使用するとき、用語「マレイン化(された)」は、無水マレイン酸モノマーを組み込むように改質されたポリマー(例えば、エチレン系ポリマー)を示す。無水マレイン酸は、当該技術分野において既知の方法又は今後発見される任意の方法によってエチレン系ポリマーに組み込むことができる。例えば、無水マレイン酸を、エチレン及び他のモノマー(存在する場合)と共重合して、ポリマー主鎖に組み込まれた無水マレイン酸残基を有するインターポリマーを調製することができる。あるいは、無水マレイン酸をエチレン系ポリマーにグラフト重合できる。共重合及びグラフト重合のための技術は、当該技術分野において既知である。
上記組成物は、任意に、1つ以上の追加の出発原料を更に含んでもよい。例えば、1つ以上の追加の出発原料は、(e)出発原料(a)のリグノセルロース系充填剤とは異なる追加の充填剤、(f)着色剤、(g)発泡剤、(h)UV安定剤、(i)酸化防止剤、(j)加工助剤、(k)防腐剤、(l)殺生物剤、(m)難燃剤、(n)衝撃改質剤、及び(o)出発原料(e)~(n)の2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。各追加の出発原料は、利用される場合、組成物中の全ての出発原料の合計重量に基づいて、0超~30重量%の量で組成物中に存在し得る。組成物は、当該技術分野において既知のとおり、他の任意による添加剤を含んでもよい。このような添加剤は、例えば、Walker,Benjamin M.,and Charles P.Rader,eds.Handbook of thermoplastic elastomers.New York:Van Nostrand Reinhold,1979;Murphy,John,ed.Additives for plastics handbook.Elsevier,2001に記載されている。
組成物は、任意に、出発原料(a)として上述したリグノセルロース系充填剤とは異なる出発原料(e)充填剤を更に含んでもよい。好適な充填剤の具体例としては、限定するものではないが、炭酸カルシウム、シリカ、石英、溶融石英、タルク、雲母、粘土、カオリン、珪灰石、長石、水酸化アルミニウム、カーボンブラック、及びグラファイトが挙げられる。あるいは、この充填剤は、鉱物充填剤であってもよい。あるいは、この充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。好適な充填剤は当該技術分野において既知で、市販されており、例えば、破砕シリカは、U.S.Silica(Berkeley Springs,West Virginia,USA)によってMIN-U-SILという名称で市販されている。好適な沈降炭酸カルシウムとしては、SolvayからのWinnofil(商標)SPM、及びSpecialty Minerals(Quinnesec,Michigan,USA)からのUltra-pflex(商標)及びUltra-pflex(商標)100が挙げられる。
本発明は更に、木材プラスチック複合体(WPC)物品を調製するための方法に関する。本方法は、
1)
15重量%~70重量%の(a)リグノセルロース系充填剤と、
29.5重量%~84.5重量%の(b)エチレン系ポリマーと、
0.5重量%~6重量%のポリジオルガノシロキサンであって、(c)式:
0~4重量%の(d)マレイン化エチレン系ポリマーと、を含む出発原料を組み合わせることであって、
各々が出発原料(a)、(b)、(c)、及び(d)の合計重量に基づいており、それにより組成物を調製する、組み合わせることと、
2)組成物からWPC物品を形成することと、を含む。
上述のように、(c)ポリジオルガノシロキサンは、固体担体成分の形態でWPC物品を調製するための組成物に添加されてもよい。固体担体成分は、
5重量%~35重量%の(i)出発原料(c)として、上述したポリジオルガノシロキサンと、
65重量%~95重量%の(ii)
出発原料(b)について上述したようなエチレン系ポリマー、
出発原料(d)について上述したようなマレイン化エチレン系ポリマー、並びに
エチレン系ポリマー及びマレイン化エチレン系ポリマーの両方の組み合わせからなる群から選択される、ポリマー成分と、
0~10%の(iii)充填剤と、を含むか、あるいはそれらから本質的になるか、あるいはそれらからなってもよい。
これらの実施例の組成物は、二軸押出機を使用して作製された。組成物を二軸押出機で加工し、押出ストランドを細断することによって顆粒状にした。顆粒状ペレットは、次いで、その後のプロセスで使用することができた。
この参考例Cでは、上述した参考例A及び参考例Bで調製したペレットからのポリジオルガノシロキサンの滲出を以下のように評価した。アルミニウムパンの表面が濾紙で完全に覆われるもののこの濾紙が曲がらないように、Whatman(商標)#1濾紙(直径5.5cm)を敷いた、予め秤量したアルミニウムパンに、各試料(4g)を入れた。ペレットを、濾紙全体に平らに広げて半均一層とした。試料を、室温でベンチ上に、又は該温度で対流式オーブン内に、エージング時間にわたって静置した。エージング後、ペレットを室温で少なくとも4時間静置し、ペレットを20mLシンチレーションバイアルに入れた。濾紙を秤量して、エージングした濾紙重量を測定した。滲出を以下の式に従って求めた。
本明細書の文脈によって別段の指示がない限り、本明細書における全ての量、比率、及び百分率は、重量によるものであり;冠詞「a」、「an」、及び「the」は、それぞれ1つ以上を指し;単数形は複数形を含む。発明の概要及び要約書は、参照により本明細書に組み込まれる。「~を含む(comprising)」、「~から本質的になる(consisting essentially of)」、及び「~からなる(consisting of)」の移行句はManual of Patent Examining Procedure Ninth Edition,Revision 08.2017,Last Revised January 2018のセクション§2111.03 I.、II.、及びIIIに記載されているように使用される。実例を列記する「例えば(for example)」「例えば(e.g.,)」、「例えば/など(such as)」及び「が挙げられる(including)」の使用は、列記されている例のみに限定しない。したがって、「例えば(for example)」又は「例えば(such as)」は、「例えば、それらに限定されないが(for example,but not limited to)」又は「例えば、それらに限定されないが(such as,but not limited to)」を意味し、他の類似した、又は同等の例を包含する。本明細書で使用される略語は、表10の定義を有する。
第1の実施形態では、木材プラスチック複合材物品を調製するための組成物は、
40重量%~70重量%の(a)リグノセルロース系充填剤と、
29重量%~59重量%の(b)エチレン系ポリマーと、
1重量%~4重量%のポリジオルガノシロキサンであって、(c)式:
0~4重量%の(d)マレイン化エチレン系ポリマーと、を含み、
各々が組成物中の出発原料(a)、(b)、(c)、及び(d)の合計重量に基づく。
(1)出発原料を組み合わせることによって、前述の請求項のいずれか1つに記載の組成物を調製することと、
(2)組成物から木材プラスチック複合材物品を形成することと、を含む。
10重量%~30重量%の(i)式:
70重量%超~90重量%の(ii)
エチレン系ポリマー、
マレイン化エチレン系ポリマー、及び
(B)及び(d)の両方の組み合わせ、
からなる群から選択されるポリマー成分と、
0~10%の(iii)充填剤と、を含む。
Claims (15)
- 木材プラスチック複合材物品を調製するための組成物であって、前記組成物が、
15重量%~70重量%の(a)リグノセルロース系充填剤と、
29.5重量%~84.5重量%の(b)エチレン系ポリマーと、
0.5重量%~6重量%のポリジオルガノシロキサンであって、(c)式:
0~4重量%の(d)マレイン化エチレン系ポリマーと、を含み、
各々が前記組成物中の出発原料(a)、(b)、(c)、及び(d)の合計重量に基づく、組成物。 - (a)前記リグノセルロース系充填剤が、木材、植物、農業副産物、穀類の籾殻、サイザル、バガス、麦藁、カポック、ラミー、エネケン、トウモロコシ繊維若しくはコイア、堅果の殻、亜麻、ジュート、ヘンプ、ケナフ、籾殻、マニラ麻、落花生殻、竹、藁、リグニン、デンプン、又はセルロース及びセルロース含有産物、並びにこれらの組み合わせに由来するリグノセルロース材料を含み、前記リグノセルロース系充填剤が、45重量%~65重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- (b)前記エチレン系ポリマーが、(b-1)高密度ポリエチレン、(b-2)中密度ポリエチレン(MDPE)、(b-3)低密度ポリエチレン、(b-4)直鎖状低密度ポリエチレン、(b-5)低密度低分子量ポリエチレン、及び(b-6)(b-1)~(b-5)の2つ以上の組み合わせからなる群から選択され、前記エチレン系ポリマーが、30重量%~60重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記エチレン系ポリマーが、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、並びに高密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの両方の組み合わせからなる群から選択される、請求項3に記載の組成物。
- 前記エチレン系ポリマーが、50%以上の再生ポリエチレンを含む、請求項3又は4に記載の組成物。
- (c)前記ポリジオルガノシロキサンにおいて、各Rが1~12個の炭素原子のアルキル基であり、下付き文字xが5,000mPa・s~20,000mPa・sの粘度を前記ポリジオルガノシロキサンに与えるのに十分な値を有し、前記ポリジオルガノシロキサンが1重量%~4重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- (d)前記マレイン化エチレン系ポリマーが存在し、前記マレイン化エチレン系ポリマーが、190℃及び2.16KgでASTM D1238-13に従って測定したメルトインデックス0.1g/10分~25g/10分を有し、無水マレイン酸含有量が0.25重量%~2.5重量%である、請求項1に記載の組成物。
- (e)出発原料(a)の前記リグノセルロース系充填剤とは異なる追加の充填剤、(f)着色剤、(g)発泡剤、(h)UV安定剤、(i)酸化防止剤、(j)加工助剤、(k)防腐剤、(l)殺生物剤、(m)難燃剤、(n)衝撃改質剤、及び(o)これらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される追加の出発原料を更に含む、請求項1に記載の組成物。
- 木材プラスチック複合材物品を調製するための方法であって、前記方法が、
(1)
15重量%~70重量%の(a)リグノセルロース系充填剤と、
29.5重量%~84.5重量%の(b)エチレン系ポリマーと、
0.5重量%~6重量%のポリジオルガノシロキサンであって、(c)式:
0~4重量%の(d)マレイン化エチレン系ポリマーと、を含む出発原料を組み合わせることであって、
各々が出発原料(a)、(b)、(c)、及び(d)の合計重量に基づいており、それにより組成物を調製する、組み合わせることと、
(2)前記組成物から前記木材プラスチック複合材物品を形成することと、を含む、方法。 - 前記方法が、(i)(a)前記リグノセルロース系充填剤と(b)前記エチレン系ポリマーとを混合してから(c)前記ポリジオルガノシロキサンを添加することと、(ii)前記組成物を形成する前及び/又は形成中に、(b)前記エチレン系ポリマーを加熱して(b)前記エチレン系ポリマーを溶融させることと、(iii)(a)前記リグノセルロース系充填剤と(c)前記ポリジオルガノシロキサンとの混合物を混合してから(b)前記エチレン系ポリマー、又は(iv)(ii)及び(i)若しくは(iii)の任意の組み合わせを添加することと、を更に含む、請求項9に記載の方法。
- (i)(c)前記ポリジオルガノシロキサンが(c)前記ポリジオルガノシロキサンを前記組成物の別の出発原料と組み合わせる時に液体であり、又は(ii)(c)前記ポリジオルガノシロキサンが固体担体成分中に存在しており、前記方法が、(c)前記ポリジオルガノシロキサンを前記組成物の別の出発原料と組み合わせる時に前記固体担体成分を溶融することを更に含む、請求項9に記載の方法。
- (i)前記組成物から前記木材プラスチック複合材物品を調製することが、前記組成物を所望の形状に形成することを更に含み、(ii)前記組成物から前記木材プラスチック複合材物品を調製することが、前記組成物を押出成形することを含み、(iii)前記組成物から前記木材プラスチック複合材物品を調製することが、前記組成物を成形することを含み、又は(iv)(i)~(iii)の任意の組み合わせである、請求項9~11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記木材プラスチック複合材物品が、デッキ材、レール材、フェンス材、サイディング材、トリム材、スカート材、及び窓枠材からなる群から選択される建築材料として有用である、請求項9~12のいずれか一項に記載の方法。
- 5重量%~35重量%のポリジオルガノシロキサンであって、(i)式:
65重量%~95重量%の(ii)エチレン系ポリマー、
マレイン化エチレン系ポリマー、
並びにエチレン系ポリマー及びマレイン化エチレン系ポリマーの両方の組み合わせ
からなる群から選択される、ポリマー成分と、
0~10%の(iii)充填剤と、を含む、固体担体成分。 - 前記ポリジオルガノシロキサンがトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンであり、前記ポリマー成分が前記エチレン系ポリマーであり、前記固体担体成分が10重量%~30重量%の前記ポリジオルガノシロキサン及び70重量%~90重量%の前記エチレン系ポリマーを含む、請求項14に記載の固体担体成分。
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