Патент на изобретение №2293094

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ ПОЛИДИАЛКИЛСИЛОКСАНОМ И ЖИРНОЙ КИСЛОТОЙ, ПОЛУЧЕННЫЕ ТАКИМ ОБРАЗОМ ГИДРОФОБНЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ПОЛИМЕРАХ ДЛЯ “ДЫШАЩИХ” ПЛЕНОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии получения минеральных наполнителей, в частности к их обработке для придания им гидрофобного характера, и может быть применено при производстве «дышащих пленок». Минеральный наполнитель обрабатывают на первой стадии полидиалкилсилоксаном, а затем жирной кислотой, содержащей более 10 атомов углерода. Обе стадии могут быть осуществлены одновременно. Полученные пленки не имеют пустот и пятен. 10 н. и 23 з.п. ф-лы, 1 табл.

Настоящее изобретение касается технической области обработанных минеральных наполнителей, в частности обработанных карбонатов, в частности карбонатов кальция, и их применений в промышленности.

Более конкретно изобретение касается обработки таких наполнителей с целью придания им гидрофобности и их введения в полимеры, например, для изготовления пленок, в частности, “дышащих” пленок, которые, в свою очередь, вводят, например, в такие изделия, как подгузники и аналогичные товары.

Для осуществления промышленных применений в вышеупомянутых областях необходимо производить минеральные наполнители, в частности, карбонаты кальция, обладающие отличной гидрофобностью и отличными водоотталкивающими свойствами и которые можно смешивать или “компаундировать” с подходящими полимерами, обычно полиолефинами, или смесями, или комбинациями полиолефинов.

Пленки, называемые “дышащими”, а также свойства, которые от них требуются, хорошо известны специалисту в данной области.

Известно, в частности, что они должны также обладать очень хорошей характеристикой пропускания паров воды (что соответствует их характеристике, называемой “дышащая” пленка). Предполагается, что введенный наполнитель способствует, при вытягивании, в частности, одноосном или двухосном, образованию микропор, которые усиливают упомянутую характеристику “способности дышать”. Наполнитель приобретает, таким образом, первостепенную важность для получаемого конечного продукта и его свойств.

С этой точки зрения коэффициент формы (“aspect ratio”) частицы наполнителя должен быть близок к 1 (отношение длина/средний диаметр). Наполнитель не должен содержать крупных частиц, в частности, размером больше 10 микрометров приблизительно, и иметь верхнюю границу (“top cut”) гранулометрического распределения меньше 10 микрометров; наполнитель также должен содержать только небольшое количество частиц с эквивалентным сферическим диаметром меньше 0,5 микрометра, то есть удельная поверхность БЭТ (BET) наполнителя должна быть меньше 6 м²/г.

Естественно, рассматриваемые обработки должны быть совместимы с действующими нормами.

Также почти во всех случаях, где используется данный вид товаров, введенный наполнитель не должен ухудшать пригодность полимерной пленки для вытягивания или ориентирования вдоль одной оси или вдоль двух осей. Надо также во избежание возможных проблем с дозировкой во время введения в полимер, чтобы наполнитель имел хорошие характеристики текучести. Естественно нужно также, чтобы наполнитель мог легко смешиваться с полимером и равномерно диспергироваться в полимерной матрице, без чего конечная пленка будет неоднородной. Во время введения в полимер обработанный наполнитель не должен выделять газообразных веществ, которые проявятся в пленке в виде мутных и механически неоднородных областей.

Надо также, чтобы обработка не оказывала воздействия на цвет полученной пленки, то есть давала возможность получить пленку без пятен.

Видно, что проблемы и требования, связанные с обработкой таких наполнителей, являются многочисленными, сложными и в не которой степени противоречивыми.

Известны в рассматриваемой области карбонаты кальция, обработанные стеариновой кислотой. Можно назвать, например, R. Rothon, “Particulate-Filled Polymer Composites”, Longman, Harlow, 1995, ch. 4.

Равным образом известны наполнители, обработанные силанами (E.P. Plueddemann, Silane coupling agents, Plenum Press, New York, 1982).

Известны также наполнители, обработанные полиорганосилоксанами со связями H-SiO- (европейский патент ЕР 0257423), но которые не позволяют получить наполнители, пригодные для использования в области пленок, называемых “дышащими”.

Известны также наполнители, обработанные стеариновой кислотой, затем силоксаном, но они используются в совершенно других областях.

Между тем современные обработки силаном сопровождаются выделениями метанола.

Так, в статье “NMR Spectroscopic Investigations on the hydrolysis of functional trialcoxysilanes”, опубликованной в Zeitung fur Naturforschung, 54b, 155-164 (1999), описано выделение метанола.

В международном патенте WO 99/61521 описан карбонат, обработанный с поверхности с целью получения лучшей гидрофобности. При обработке использована стеариновая кислота, как в международном патенте WO 99/28050.

В международном патенте WO 99/26240 описаны наполнители, которым придана огнестойкость в результате обработки одной жирной кислотой или жирной кислотой и производным силоксана. Предполагаемое применение находится в области, в которой полимеры должны обладать огнестойкостью.

В японском патенте JP 57182364 описаны наполнители, используемые в качестве фасадных покрытий для строительных материалов, при этом вышеупомянутое покрытие является водонепроницаемым, содержащие одновременно синтетическую смолу и наполнитель, обработанный гидрофобным агентом. Смолы представляют собой производные винилацетата или сополимеры акрилатов с винилацетатом, которые не пригодны для одноосного или двухосного ориентирования и которые не предназначены для получения дышащих пленок. Наполнитель может иметь гранулометрический состав с очень крупными частицами, вплоть до 100 мкм. Обработка, приведенная в качестве примера, дана для обработки акриловой смолы стеариновой кислотой и метилцеллюлозой.

Известен также международный патент WO 98/29481, в котором описаны дышащие пленки (“breathable films”) и который включает себя в качестве наполнителя карбонат кальция. К данному документу можно обратиться в том, что касается относительной общности характеристик пленок, называемых “дышащими”. В том, что касается наполнителя, патент только указывает, что он может быть обработан жирной кислотой, такой как стеариновая или бегеновая кислота, для того, “чтобы облегчить истечение насыпью и диспергирование в полимерной матрице”.

В японском патенте JP 5239377 описано применение стеарина при получении наполнителей, но для того, чтобы получить лучшие физические свойства смолистой матрицы.

В международном патенте WO 00/12434 описано применение сиккатива, в частности CaO, для получения наполнителей, позволяющих получать дышащие пленки, подходящие для пользователя.

Таким образом, в известном уровне техники, посвященном дышащим пленкам, используют обработку стеариновой кислотой или осушающие продукты типа СаО. Стеариновая кислота также использовалась для обработки наполнителей, но в совершенно других областях применения. Использовалось также сочетание жирной кислоты и силана.

Таким образом, из существующего уровня техники не выявляется никакой тенденции, за исключением обработки наполнителя одной жирной кислотой или сочетанием жирной кислоты и силана, для получения “покрытия”.

Таким образом, существует постоянный поиск и, следовательно, имеется значительная и признанная потребность в улучшении дышащих пленок и, в частности, получении пленок без пятен и без пустот, а также в улучшении обработанного наполнителя, который данные пленки содержат.

Изобретение касается способа обработки минеральных наполнителей с целью придания им гидрофобного характера, который делает их пригодными для введения в полимеры, из которых получают пленки, называемые “дышащими”, в частности, пленки из полиолефина(ов), отличающегося тем, что осуществляют обработку поверхности наполнителя в две стадии, из которых первая стадия (предварительной обработки) включает в себя обработку по меньшей мере одним полидиалкилсилоксаном, а вторая стадия включает в себя обработку по меньшей мере одной жирной кислотой, содержащей более 10 атомов углерода, причем обе стадии могут быть осуществлены одновременно.

Таким образом, изобретение касается способа обработки минеральных наполнителей, такого как описанный выше, который удивительным образом сочетает сначала предварительную обработку полидиалкилсилоксаном, а затем обработку жирной кислотой, такой как стеариновая кислота.

Сочетание двух упомянутых обработок, и в указанном порядке, приводит к особому набору свойств, такому как показываемый ниже, с синергическим действием двух агентов, используемых для обработки.

На самом деле, в первую очередь добавляют полидиалкилсилоксан и непосредственно после этого жирную кислоту.

Однако в некоторых случаях можно осуществлять оба добавления одновременно, но принимая меры предосторожности, чтобы жирная кислота никогда не приходила в контакт с наполнителем первой.

Вообще, предпочтительно действовать в две четко различающиеся стадии, то есть, сначала добавлять полидиалкилсилоксан, затем добавлять жирную кислоту.

Во всем нижеследующем тексте настоящей заявки заявитель подразумевает, таким образом, под обработкой в две стадии обработку или добавление двух соединений, осуществляющееся либо в две стадии, разделенные во времени, даже с коротким интервалом времени, либо практически одновременно, при условии, что жирная кислота не входит в контакт с наполнителем раньше полидиалкилсилоксана.

Более конкретно изобретение прекрасно применяется к природному карбонату кальция, такому как мрамор, или кальцит, или их смесь.

Однако изобретение применяется также к таким наполнителям, как осажденный карбонат кальция, тальк, каолин, гидроксид магния, различные наполнители типа глины, диоксид кремния, оксид алюминия, сульфат бария, слюда, оксид или гидроксид кальция, оксиды алюминия, их смеси и аналогичные продукты.

Напротив, мел не дает хороших результатов, что хорошо показывает, что вероятность успеха изобретения не была абсолютно гарантированной.

Согласно предпочтительному варианту осуществления используют полидиалкилсилоксан формулы (R)₃-Si-O-[(R)₂-Si-O-]_n-Si-(R)₃, алкильная группа R которого содержит от 1 до 4 атомов углерода.

Особенно предпочтительно используют полидиметилсилоксан (ПДМС)(PDMS), в котором радикал R представляет собой метильный радикал.

Согласно предпочтительному варианту осуществления используют полидиметилсилоксан с кинематической вязкостью в интервале от 50 до 100000 сантистокс (сСт), предпочтительно от 300 до 5000 сСт и более предпочтительно около 1000 сСт.

Наилучшую гидрофобность получают в интервале приблизительно от 700 до 1300 сСт.

В качестве жирной кислоты можно использовать любую жирную кислоту, содержащую больше 10 атомов углерода, и наиболее предпочтительно стеариновую кислоту, пальмитиновую кислоту, бегеновую кислоту или их смеси.

Согласно предпочтительному варианту осуществления и, естественно, не имеющему ограничительного характера, осуществление способа согласно изобретению производят следующим образом:

– используют высокоскоростной смеситель, в который помещают измельченный наполнитель,

– при температуре порядка 100^оС в течение 5 минут добавляют полидиалкилсилоксан, и по истечении указанных 5 минут

– добавляют жирную кислоту.

Следует отметить по данному поводу, что полидиалкилсилоксан обладает тем преимуществом, что делает смесь неклейкой и она не прилипает к стенкам смесителя (но она прилипает, когда не используют полидиалкилсилоксан).

Способ, описанный выше, применим предпочтительно к мрамору, или кальциту, или к их смеси в качестве наполнителя, к полидиметилсилоксану в качестве полидиалкилсилоксана, и к стеарину (смесь приблизительно 65% стеариновой кислоты и 35% пальмитиновой кислоты) в качестве жирной кислоты, содержащей более 10 атомов углерода.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления используют от 100 до 2000 ч./млн, в расчете на массу сухого наполнителя, полидиалкилсилоксана, предпочтительно от 200 до 1000 и наиболее предпочтительно около 500.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления используют от 0,6 до 1,4%, в расчете на массу сухого наполнителя, жирной кислоты, предпочтительно от 0,8 до 1,2%.

Изобретение касается также наполнителей, описанных выше, отличающихся тем, что они были обработаны способом согласно изобретению.

Более конкретно изобретение касается наполнителей указанного типа, отличающихся тем, что они обладают высокой текучестью, удельной поверхностью БЭТ в интервале от 2 до 6 м²/г и верхней границей (“top cut”) гранулометрического распределения меньше 10 микрометров, предпочтительно меньше 8 микрометров.

Под наполнителем, обладающим высокой текучестью, заявитель подразумевает наполнитель, для которого отношение угла наклона R (отношение угла наклона обработанного наполнителя к углу наклона необработанного наполнителя), определенное согласно следующему ниже методу, называемому “метод кучи”, меньше или равно 0,98.

На самом деле, определение угла наклона, характеризующего текучесть порошка, определяется взвешиванием 150 граммов порошка, который помещают в вибрирующее загрузочное устройство длиной 45 см. При постоянной вибрации загрузочного устройства, установленной на 8 уровне, порошок перемещают и высыпают на пленку, в результате чего образуется куча порошка, форма которой зависит от наполнителя. В таком случае угол наклона вычисляют через tg = высота кучи/радиус кучи. Чем меньше данный угол, тем лучше текучесть порошка.

Изобретение касается также, более конкретно, вышеупомянутых наполнителей, отличающихся тем, что они обладают высокой гидрофобностью, то есть тем, что они имеют коэффициент мутности в интервале от 0,9 до 1 и коэффициент пенообразования в интервале от 0,7 до 1, причем оба коэффициента определены описанным ниже методом, называемым “методом вспенивания” или “whizzing method”, и тем, что они обладают слабым влагопоглощением, то есть влагопоглощением меньшим или равным 0,42 мг/м², измеренным методом, описанным ниже и называемым методом влагопоглощения, называемым также “moisture pick-up method”.

Для измерения гидрофобности наполнителя согласно изобретению используют метод, называемый методом пенообразования, заключающийся во введении 0, 5 г образца, гидрофобность которого хотят определить, во встряхиваемую пробирку, содержащую 3 мл деминерализованной воды. Через 5 секунд перемешивания при 2000 об/мин мутность, определяемую при помощи спектрометра УФ и видимого диапазона, градуируют в диапазоне от 0 до 1. Коэффициент мутности, равный 0, соответствует мутному супернатанту, коэффициент мутности, равный 1, соответствует прозрачной воде без какой-либо мутности.

На второй стадии к разжиженному образцу при перемешивании в течение 5 секунд при скорости 2000 об/мин добавляют 0,5 мл соляной кислоты с концентрацией 18 мас.%.

В таком случае происходит выделение углекислого газа, возникающее вследствие кислотного травления. На одном конце калибровочной шкалы сильное кислотное травление вызывает интенсивное выделение углекислого газа, приводящее к образованию обильной пены, соответствующему коэффициенту пенообразования, равному 0, и нулевой гидрофобности, тогда как на другом конце калибровочной шкалы полностью гидрофобный продукт не производит какого-либо выделения углекислого газа и не создает никакой пены, коэффициент пенообразования в таком случае равен 1.

Метод, описанный ниже, называемый методом влагопоглощения или называемый также “moisture pick-up method”, основан на измерении увеличения массы тестируемого порошкообразного образца, помещенного сначала на 5 часов в атмосферу с относительной степенью влажности, равной 10%, при комнатной температуре, а затем помещенного на 2 часа в атмосферу с относительной степенью влажности, равной 90%.

Зная удельную поверхность БЭТ тестируемого образца, определяют количество воды, абсорбированное единицей поверхности в г/м².

Изобретение касается также всех применений данных обработанных наполнителей в любой отрасли промышленности, в частности в отраслях, в которых требуется гидрофобный характер наполнителя.

Наполнители, обработанные согласно изобретению, могут быть преимущественно введены в полиолефины, взятые индивидуально или в смесях, при этом вышеупомянутые полиолефины могут быть выбраны, в качестве не ограничивающих объем охраны, среди следующих: линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности и полипропилен и их смеси.

Введение в полиолефин или в подходящую смесь полиолефинов осуществляют в известных установках и способом, известным специалисту.

Кроме того, можно обратиться к международному патенту WO 98/29481, относящемуся к тому же самому общему применению, изготовлению наполненной дышащей пленки, в частности, ее одноосного или двухосного вытягивания. В самом деле, изобретение касается также способа изготовления пленки, называемой “дышащей”, из полиолефина или полиолефинов, содержащей по меньшей мере один минеральный наполнитель типа упомянутого выше, и отличающегося тем, что вышеупомянутый наполнитель был обработан способом, также описанным выше.

Согласно изобретению производят маточные смеси или “компаунды”, которые содержат от 20 до 80 мас.% по отношению к общей массе обработанного наполнителя, предпочтительно от 45 до 60 мас.% и более конкретно приблизительно 50 мас.%.

Согласно предпочтительному способу осуществления вышеупомянутую пленку подвергают одноосному или двухосному вытягиванию (или “ориентированию”).

Изобретение касается также изделий, содержащих по меньшей мере одну такую пленку, в частности, изделий, абсорбирующих воду или водные жидкости, таких как подгузники и аналогичные товары.

Изготовление таких продуктов хорошо известно специалисту, так же как способы вытягивания пленки.

Изобретение касается также пленок, полученных таких образом, в невытянутом состоянии или вытянутых одноосно или двухосно.

Изобретение касается также маточных смесей или ” компаундов” на основе полиолфина(ов) и наполнителя(ей), обработанных согласно настоящему изобретению, то есть перед переводом в форму пленки.

Изобретение касается более конкретно маточных смесей или “компаундов”, отличающихся тем, что они имеют объемный коэффициент текучести ОКТ (MVR) (melt volume-flow rate), измеренный согласно стандарту ISO 1133, больше 9 см³/10 мин (температура 190°С, нагрузка 5 кг, фильера диаметром 2,095 мм), и высокую термостойкость, то есть термостойкость, выраженную согласно описанному ниже методу, называемому методом полоски, длиной необесцвеченной полоски, больше или равную 20 см.

Метод определения термостойкости заключается в помещении компаунда в гранулированной форме в экструдер для экструдирования стержня. Вышеупомянутый стержень компаунда помещают в печь (Mathis Thermotester, поставляемая фирмой Werner Mathis AG), поддерживаемую при 220°С. С момента помещения стержня в печь его перемещают из печи наружу со скоростью перемещения, равной 0,833 мм/мин. Затем определяют длину стержня, на которой отсутствует изменение окраски. Чем больше указанная длина, тем более термостойким является компаунд.

Наконец, изобретение касается самих пленок, содержащих по меньшей мере один наполнитель, обработанный согласно изобретению.

Более конкретно изобретение касается вышеупомянутых пленок, отличающихся тем, что они представляют собой дышащие пленки, имеющие коэффициент пятнистости, называемый также “mottling index”, измеренный методом, описанным ниже и называемым методом “просмотрового устройства для пятен”, меньше 10.

Вышеупомянутый коэффициент пятнистости определяют как безразмерное число, которое измеряет поверхностные неоднородности структуры образца. Малая величина коэффициента пятнистости указывает на поверхность с очень однородной структурой.

Для осуществления вышеупомянутого метода образец (длиной 20 см, шириной 15 см и толщиной 20 микрометров) тестируемой пленки фиксируют при помощи клея на листе черной бумаги формата DIN A4 с коэффициентом пятнистости, равным 2,01.

Образец, приготовленный таким образом, помещают в цветной сканер (PowerLook^TM III фирмы UMAX^TM Systems GmbH) для получения данных изображения поверхности образца. Надо отметить, что образец сначала должен быть визуализирован на экране, чтобы выбрать область без складок, для того чтобы не исказить результаты за счет несовершенства приготовления образца.

Данные изображения затем передают в компьютер, снабженный графической системой SVGA и анализатором изображения PapEye^TM фирмы ONLY Solutions GmbH, чтобы выдать величину коэффициента пятнистости, называемого также “mottling index”.

Кроме того, изобретение касается всех изделий из полиолефина, содержащих по меньшей мере один такой наполнитель, даже в форме, отличной от пленки.

Изобретение касается также всех применений упомянутых пленок и изделий в любой отрасли промышленности, в частности, в отраслях, в которых требуются гидрофобный характер наполнителя, а также хорошая способность к повторному диспергированию.

Изобретение будет лучше понято при чтении описания, следующего ниже, и примеров, не носящих ограничительного характера, приведенных ниже.

Пример 1

Данный пример касается способа обработки согласно изобретению мрамора со средним диаметром частиц, равным 1,8 мм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г для опытов с №1 по №7.

Для его осуществления измеряют для различных опытов примера и согласно вышеупомянутым методам:

– для минерального наполнителя текучесть, гидрофобность и влагопоглощение;

– для компаунда ОКТ и термостойкость;

– для пленки коэффициент пятнистости.

Опыт № 1

Данный опыт является контрольным опытом, в котором используют необработанный мрамор.

Данный необработанный наполнитель имеет угол наклона, равный 40°, коэффициент мутности, равный 0, коэффициент пенообразования, равный 0, и влагопоглощение, равное 0,95 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% линейного полиэтилена низкой плотности с ОКТ, измеренным согласно стандарту ISO 1133, равным 15,4 см³/10 мин и 0,3 мас.% термостабилизатора.

Полученный компаунд имеет ОКТ, равный 5,2 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 10 см.

Пленку, изготовляемую на основе полученного компаунда, изготовляют на линии для производства «литых пленок» (“cast film”).

Цилиндр экструдера имеет температуру порядка 240-250°С, а блок вытягивания «stretching unit» имеет температуру 80°С.

Скорость подачи пленки на первый валик блока вытягивания равна 20 м/мин, а скорость выхода с последнего валика блока вытягивания равна 40 м/мин.

Коэффициент пятнистости полученной пленки равен 31,2.

Опыт № 2

Данный опыт иллюстрирует существующий уровень техники, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 1,8 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г, обработанный при помощи 1 мас.% стеарина.

Данный обработанный наполнитель имеет угол наклона, равный 45°, коэффициент мутности, равный 1, коэффициент пенообразования, равный 0,8, и влагопоглощение, равное 0,45 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого термостабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 9,3 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 23 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 21,1.

Опыт № 3

Данный опыт иллюстрирует контрольный образец, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 1,8 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г, обработанный при помощи 500 мас.ч./млн гексадецилтриметоксисилана.

Данный обработанный наполнитель имеет коэффициент мутности, равный 0, коэффициент пенообразования, равный 0, и влагопоглощение равное 0,88 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 6,2 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 6 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 33,3.

Опыт № 4

Данный опыт иллюстрирует существующий уровень техники, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 1,8 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г, обработанный сначала при помощи 1 мас.% стеарина, а затем 500 ч./млн того же самого силана, что и силан, использованный в предыдущем опыте.

Данный обработанный наполнитель имеет коэффициент мутности, равный 1, коэффициент пенообразования, равный 0,75, и влагопоглощение, равное 0,43 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 9,5 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 23 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 21,0.

Опыт № 5

Данный опыт иллюстрирует контрольный образец, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 1,8 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г, обработанный при помощи 500 мас.ч./млн полидиметилсилоксана с кинематической вязкостью, равной 1000 сСт.

Данный обработанный наполнитель имеет коэффициент мутности, равный 0, коэффициент пенообразования, равный 0, и влагопоглощение, равное 0,80 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 6,1 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 6 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 29,7.

Опыт № 6

Данный опыт иллюстрирует изобретение, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 1,8 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г, обработанный сначала при помощи 500 мас.ч./млн полидиметилсилоксана с кинематической вязкостью, равной 1000 сСт, а затем при помощи 1% стеарина.

Данный обработанный наполнитель имеет угол наклона, равный 36°, и, следовательно, отношение R, равное 0,9, коэффициент мутности, равный 1, коэффициент пенообразования, равный 0,8, и влагопоглощение, равное 0,39 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 9,2 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 23 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 7,6.

Опыт № 7

Данный опыт иллюстрирует изобретение, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 1,8 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г, одновременно обработанный при помощи 500 ч./млн полидиметилсилоксана с кинематической вязкостью, равной 1000 сСт, и при помощи 1% стеарина.

Данный обработанный наполнитель имеет угол наклона, равный 36°, и, следовательно, отношение R, равное 0,9, коэффициент мутности, равный 1, коэффициент пенообразования, равный 0,9, и влагопоглощение, равное 0,42 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 9,4 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 20 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 7,8.

Опыт № 8

Данный опыт иллюстрирует изобретение, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 2,5 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 10 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 2,4 м²/г, обработанный сначала при помощи 300 ч./млн полидиметилсилоксана с кинематической вязкостью, равной 1000 сСт, а затем при помощи 0,6% стеарина.

Данный обработанный наполнитель имеет угол наклона, равный 34°, и, следовательно, отношение R равное 0,85, коэффициент мутности, равный 0,9, коэффициент пенообразования, равный 0,8, и влагопоглощение, равное 0,42 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 9,7 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 20 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 9,9.

Опыт № 9

Данный опыт иллюстрирует изобретение, и в нем используют осажденный карбонат кальция со средним диаметром частиц, равным 1,4 мкм, верхней границей гранулометрического распределения, равной 7 мкм, и удельной поверхностью БЭТ, равной 5,3 м²/г, обработанный сначала при помощи 500 ч./млн полидиметилсилоксана с кинематической вязкостью, равной 1000 сСт, а затем при помощи 1,3% стеарина.

Данный обработанный наполнитель имеет угол наклона, равный 36°, и, следовательно, отношение R, равное 0,9, коэффициент мутности, равный 0,95, коэффициент пенообразования, равный 0,9, и влагопоглощение равное 0,37 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 9,1 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 22 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 9,1.

Опыт № 10

Данный опыт иллюстрирует изобретение, и в нем используют мрамор со средним диаметром частиц, равным 1,8 мкм, верхней границей гранулометрического распределения меньше 8 мкм и удельной поверхностью БЭТ, равной 4 м²/г, обработанный сначала при помощи 500 ч./млн полидиметилсилоксана с кинематической вязкостью, равной 1000 сСт, а затем при помощи 1,2% бегеновой кислоты.

Данный обработанный наполнитель имеет угол наклона, равный 36°, и, следовательно, отношение R, равное 0,9, коэффициент мутности, равный 1, коэффициент пенообразования, равный 0,9, и влагопоглощение, равное 0,40 мг/м².

Маточная смесь или компаунд содержит 50 мас.% минерального наполнителя, 49,7 мас.% того же самого полимера, что в опыте №1, и 0,3 мас.% того же самого стабилизатора, что в опыте №1, и имеет ОКТ, равный 9,2 см³/10 мин, и длину, характеризующую термостойкость, равную 23 см.

Пленка, изготовленная на основе полученного компаунда, полученная в тех же самых операционных условиях и с тем же самым материалом, что и в опыте №1, имеет коэффициент пятнистости, равный 8,4.

Отмечают, что в опыте №3 с силаном и без стеариновой кислоты происходит сильное выделение метанола (количество больше 1500 об.ч./млн.), в противоположность опытам № 6-10 согласно изобретению.

То же самое выделение метанола обнаружено в опыте №4, в котором объединены стеариновая кислота и силан.

Количество метанола, выделяющееся во время обработки, измеряют при помощи трубки Дрегера (Tube Drager ^TM 81 01 631) согласно инструкциям по использованию фирмы Drager Sicherheitstechnick GmbH, Lubeck, Allemagne, от ноября 1999 (5-е издание).

Все результаты, полученные в указанных опытах, приведены в таблице.

ПДМС: полидиметилсилоксан

Из таблицы видно, что только опыты согласно изобретению приводят одновременно к пленкам, имеющим коэффициент пятнистости, называемый также коэффициентом неравномерности окраски, меньше 10, а также к наполнителям, имеющим высокую гидрофобность, то есть коэффициент мутности, находящийся в интервале от 0,9 до 1, и коэффициент пенообразования, находящийся в интервале от 0,7 до 1, и обладающим слабым влагопоглощением, то есть влагопоглощением, измеренным методом, описанным выше, меньше 0,45 мг/м², а также, равным образом, к маточным смесям, имеющим объемный коэффициент текучести ОКТ (MVR), измеренный согласно стандарту ISO 1133, больше 9 см³/10 мин (температура 190°С, нагрузка 5 кг, фильера с диаметром, равным 2,095 мм) и высокую термостойкость, то есть термостойкость, выраженную, согласно методике, изложенной выше, длиной необесцвеченной полоски, больше или равную 20 см.

Изобретение покрывает, равным образом, все способы осуществления и все применения, которые будут непосредственно доступны специалисту при чтении настоящей заявки, с учетом его собственных знаний и, возможно, простых и рутинных опытов.

Формула изобретения

1. Способ обработки минеральных наполнителей с целью придания им гидрофобного характера, который делает их пригодными для введения в полимеры, из которых получают пленки, называемые “дышащими”, в частности пленки из полиолефина(ов), отличающийся тем, что осуществляют обработку поверхности наполнителя в две стадии, из которых первая стадия предварительной обработки включает в себя обработку по меньшей мере одним полидиалкилсилоксаном, а вторая стадия включает в себя обработку по меньшей мере одной жирной кислотой, содержащей более 10 атомов углерода, причем обе стадии могут быть осуществлены одновременно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что можно осуществлять оба добавления одновременно, но следя за тем, чтобы жирная кислота никогда не контактировала с наполнителем первой.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что можно добавлять в первую очередь полидиалкилсилоксан, затем сразу после этого жирную кислоту.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют две раздельные стадии, то есть добавляют полидиалкилсилоксан, затем добавляют жирную кислоту.

5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что обрабатывают такие наполнители, как мрамор и кальцит, или их смесь.

6. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что обрабатывают такие наполнители, как осажденный карбонат кальция, тальк, каолин, гидроксид магния, глина, диоксид кремния, оксид алюминия, сульфат бария, слюда, оксид кальция, оксид алюминия и их смеси.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют полидиалкилсилоксан формулы (R)₃-Si-О-[(R)₂-Si-О-]_n-Si-(R)₃, алкильная группа R которого содержит от 1 до 4 атомов углерода.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что алкильная группа R представляет собой метальный радикал.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что полидиметилсилоксан имеет кинематическую вязкость в интервале от 50 до 100000 сСт, предпочтительно от 300 до 5000 и более предпочтительно около 1000 сСт.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что в качестве жирной кислоты может быть использована любая жирная кислота, содержащая больше 10 атомов углерода, и наиболее предпочтительно стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, бегеновая кислота или их смеси.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что осуществление способа производят следующим образом:

используют высокоскоростной смеситель, в который помещают измельченный наполнитель,

при температуре порядка 100°С в течение 5 мин добавляют полидиалкилсилоксан и по истечении указанных 5 мин

добавляют жирную кислоту.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что используют мрамор, или кальцит, или их смесь в качестве наполнителя, полидиметилсилоксан в качестве полидиалкилсилоксана и стеарин в качестве жирной кислоты, содержащей более 10 атомов углерода.

13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что в расчете на массу сухого наполнителя используют от 100 до 2000 ч/млн полидиалкилсилоксана, предпочтительно от 200 до 1000 и наиболее предпочтительно около 500.

14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что в расчете на массу сухого наполнителя используют от 0,6 до 1,4% жирной кислоты, предпочтительно от 0,8 до 1,2%.

15. Минеральные наполнители, отличающиеся тем, что они были обработаны способом по любому из пп.1-14.

16. Минеральные наполнители по п.15, отличающиеся тем, что они выбраны среди мрамора, кальцита, осажденного карбоната кальция, талька, каолина, гидроксида магния, глин, диоксида кремния, оксида алюминия, сульфата бария, слюды, оксида или гидроксида кальция, оксида алюминия или их смесей и предпочтительно выбраны среди мрамора, кальцита или их смеси.

17. Минеральные наполнители по п.16, отличающиеся тем, что они обладают высокой текучестью, то есть тем, что они имеют отношение углов наклона R, определенное методом, называемым “метод кучи”, меньше или равное 0,98, и тем, что они имеют удельную поверхность от 2 до 6 м²/г и верхнюю границу (“top cut”) гранулометрического распределения меньше 10 мкм, предпочтительно меньше 8 мкм.

18. Минеральные наполнители по п.16, отличающиеся тем, что они обладают высокой гидрофобностью, то есть тем, что они имеют коэффициент мутности от 0,9 до 1 и коэффициент пенообразования от 0,7 до 1, причем оба коэффициента определены методом, называемым “методом вспенивания” или “whizzing method”, и тем, что они обладают слабым влагопоглощением, то есть влагопоглощением, меньшим или равным 0,42 мг/м², измеренным методом, называемым методом влагопоглощения, называемым также “moisture pick-up method”.

19. Применения наполнителей, обработанных по п.18, во всех отраслях промышленности, в частности в отраслях, в которых требуется гидрофобный характер наполнителя.

20. Применения по п.19, при изготовлении пленок, называемых “дышащими”.

21. Способ изготовления пленки, называемой “дышащей”, из полиолефина или полиолефинов, содержащей по меньшей мере один минеральный наполнитель типа упомянутого выше, отличающийся тем, что вышеупомянутый наполнитель представляет собой наполнитель по п.18.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что полимерная матрица выбрана среди полиолефинов, взятых индивидуально или в смесях, при этом вышеупомянутые полиолефины могут быть выбраны среди следующих: линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности и полипропилен.

23. Способ по п.21 или 22, отличающийся тем, что получают маточную смесь или “компаунд”, который содержит от 20 до 80 мас.% обработанного наполнителя по отношению к общей массе, предпочтительно от 45 до 60 мас.% и более конкретно приблизительно 50 мас.%.

24. Способ по любому из пп.21-23, отличающийся тем, что вышеупомянутый полимер переведен в форму пленки и тем, что вышеупомянутая пленка подвергнута одноосному или двухосному вытягиванию (или ориентированию).

25. Пленки, отличающиеся тем, что они получены способом по любому из пп.21-24 в невытянутом состоянии или вытянутыми вдоль одной или двух осей.

26. Пленки по п.25, отличающиеся тем, что они имеют коэффициент пятнистости, называемый также “коэффициентом неравномерности окраски”, измеренный методом, называемым методом “просмотрового устройства для пятен”, меньше 10.

27. Изделия, отличающиеся тем, что они содержат по меньшей мере одну пленку по п.26, в частности изделия, поглощающие воду или водные жидкости также, как подгузники и аналогичные товары.

28. Маточные смеси или “компаунды” на основе полиолефина(ов) и наполнителя(ей), отличающиеся тем, что они получены в рамках осуществления способа по любому из пп.1-14.

29. Маточные смеси или “компаунды” на основе полиолефина(ов) и наполнителя(ей) по п.28, отличающиеся тем, что они имеют объемный коэффициент текучести ОКТ (MVR) (melt volume-flow rate), измеренный согласно стандарту ISO 1133, больше 9 см³/10 мин (температура 190°С, нагрузка 5 кг, фильера диаметром 2,095 мм) и высокую термостойкость, то есть термостойкость, выраженную согласно методу, называемому методом полоски, длиной необесцвеченной полоски, больше или равной 20 см.

30. Применения маточных смесей по п.28 или 29 при изготовлении пленок, называемых “дышащими”.

31. Способ изготовления пленки, называемой “дышащей”, из полиолефина(ов) по любому из пп.21-24, отличающийся тем, что наполнитель соответствует наполнителю по п.18 и маточная смесь соответствует смеси по п.29.

32. Изделия из полиолефина, содержащие по меньшей мере один наполнитель по п.17 или 18, даже в форме, отличной от пленки.

33. Применения пленок по п.25 или 26 и изделий по п.32 в любой отрасли промышленности, в частности в отраслях, в которых требуется гидрофобный характер наполнителя.

PC4A – Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:

ОМИА АГ (CH)

(73) Патентообладатель:

ОМИА ДЕВЕЛОПМЕНТ АГ (CH)

Договор № РД0021067 зарегистрирован 18.04.2007

Извещение опубликовано: 27.05.2007 БИ: 15/2007