JP2003510396A - 改善された特性を有する難燃性熱可塑性組成物 - Google Patents
改善された特性を有する難燃性熱可塑性組成物Info
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Abstract
Description
熱可塑性組成物に関する。
(デュポン)から公知であり、該公報は、難燃剤系として臭素化ポリスチレン及
びアンチモン酸ナトリウムの組合わせを含むポリアミド組成物を開示している。
熱可塑性ポリマーは通常、例えば、完全に芳香族のポリアミド、例えば、アラミ
ドを除き、それ自体不十分な難燃性であり、かつ実際、それ故に、熱可塑性ポリ
マーは、一つ又はそれ以上の難燃剤及び一つ又はそれ以上の相乗剤、即ち、難燃
性を促進する化合物から成る難燃剤系と組合わせて使用される。
ば、Underwriters LaboratoriesのUL−94試験に従うV0を得るための所望
される難燃性と、他方における、該組成物の所望される機械的、熱的、加工的及
び電気的性質との間の妥協となるような、該組成物の性質、例えば、機械的、熱
的、電気的及び加工的性質における不利な効果を、難燃剤系が有することである
。例えば、三酸化アンチモンの存在は、高い加工温度、とりわけ280℃を越え
る温度における組成物の熱分解をもたらし、それはとりわけ、変色、型の汚損及
び加工装置の腐蝕をもたらす。実際、難燃剤系の最も少ない可能な量が、熱可塑
性組成物において使用され、かつある程度のドリッピングはUL−94試験にお
いて許容される。
を超える温度において良好な難燃性、熱的性質、加工性及び機械的性質を持つ熱
可塑性組成物を提供することにある。
を少なくとも含み、かつ(C)n−アルカンラクタム置換されたポリマーをまた
含むところの難燃性熱可塑性組成物が、良好な難燃性、とりわけ、短い後火炎時
間(after‐flame time)、より好ましくは、短い合計後火炎時間及び優れた機
械的性質の両方を示すことを見出した。後火炎時間は、火炎適用が停止した後、
消火まで試験体が燃える時間としてUL−94試験に従って定義される。合計後
火炎時間は、t1が第一の火炎適用後の後火炎時間であり、かつt2が第二の火炎
適用後の後火炎時間であるところの、5個の試験体についての一緒にされた時間
(t1+t2)である。
とりわけ、ガラスファイバーをまた含むところの、本発明に従う組成物において
、おおいに減じられることができることが分った。難燃性組成物に関して課され
つつあるところの増大しつつある厳密な要求のために、最小トリッピング、好ま
しくはドリッピングがないことが最も所望される。
なしに、相乗剤の量、とりわけ、ハロゲン含有難燃剤系におけるアンチモン化合
物の量が減じられ得ることである。結果として、より少ない相乗剤、とりわけ、
より少ないアンチモン化合物を含むところの組成物が得られることができると同
時に、それらは、とりわけ、良好な難燃性を有する。
生じ得るところの組成物の変色が、例えば、相乗剤の量を減じることにより減じ
られ得ることである。
た性質、とりわけ、ファイバー強度、塗装性、UV安定性、熱影響下での熟成後
の強度、及び複合物質における接着性を得るためにパラ‐アラミドファイバーに
おける添加剤としてポリビニルピロリドン(PVP)を使用することが公知であ
る。ファイバーから作られた構造物は、(全組成物に対して)約11重量%のP
VPから製造され、かつパラ‐アラミドはまた、該構造物が曝されたところの放
射熱に対してより大きな耐性(毛焼き挙動)を示した(the National Fire Prot
ection Association(NFRA)のTest Method 1971、Section 5‐1)。該刊行物は
、とりわけ、組成物の合計重量に対して10重量%と等しいか又は10重量%よ
り少ないPVP濃度における組成物のドリッピング挙動を示していない。
ー強化熱可塑性組成物を得るために熱可塑性ポリマーに続いて混合され得るとこ
ろのガラスファイバー上の表面層において、PVPが添加剤として使用されるこ
とが公知である。組成物中のPVP濃度は典型的には、(全組成物に対して)約
0.008重量%である。上記の刊行物によれば、PVPは、使用されたガラス
ファイバーの重要な性質、例えば、長さ及び細かい粒子の量を保持するために潤
滑剤として使用される。
タムのN原子を介してポリマーに結合した多数のn−アルカンラクタム基を含む
ポリマーであると理解される。n−アルカンラクタム基としての使用に適するの
は、n−アルカンラクタム(nは整数であり、かつn>1である)、特に、nが
整数であり、かつ2〜12から選択されるところのn−アルカンラクタムから誘
導される基である。特に、n−アルカンラクタムは、2−エタンラクタム(アザ
シクロプロパン−2−オン)、3−プロパンラクタム(β−プロピオラクタム)
、4−ブタンラクタム(γ−ブチロラクタムまたは2−ピロリドン)、γ−バレ
ロラクタム、5−ペンタンラクタム(δ―バレロラクタム)、3−メチルバレロ
ラクタム、6−メチルバレロラクタム、6−ヘキサンラクタム(ε−カプロラク
タム)、7−ヘプタンラクタム(φ−エナントラクタム)、8−オクタンラクタ
ム(γ−カプリロラクタム)、9−ノナンラクタム(θ−ペラルゴラクタム)、
10−デカンラクタム(ω−カプリノラクタム)、11−ウンデカンラクタムま
たは12−ドデカンラクタム(ω−ラウロラクタム)である。
脂肪族または芳香族ポリマーを選択することができる。特に、そのポリマーは、
ポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロペンまたはそれらのコポリマー
である。n−アルカンラクタム基は、互いに独立して、ポリマー分子ごとに同じ
でも異なっていてもよい。
化合物である。
る。ただし、各分子は少なくとも1個のn−アルカンラクタム基を含む。好まし
くは、n−アルカンラクタム置換されたポリマーがポリビニルピロリドン(PV
P)である。ポリビニルピロリドンは、Luviskol(商標)(BASF(ドイツ国
)製)としていくつかの分子量で市販されており、モノマーであるN−ビニル−
2−ピロリドンの線状重合によって得ることができる。ポリビニルピロリドンは
、式2に従う単位から成る。
ム置換されたポリマーを使用することができる。分子量は、非常に広い範囲、特
に約7,000〜約2,000,000で変わり得る。好ましくは、約45,0
00〜約2,000,000の分子量が選択される。n−アルカンラクタム置換
されたポリマーの量は自由に選択され得る。好ましくは、その量は、熱可塑性ポ
リマーの重量に対して0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%であ
る。少量の不純物または未反応モノマーを含むn−アルカンラクタム置換された
ポリマー、例えば少量、例えばn−アルカンラクタム置換されたポリマーに対し
て1重量%未満の2−ピロリドンを有するPVPも、本発明に従うn−アルカン
ラクタム置換されたポリマーの定義によって包含される。
塑性ポリマー(A)として使用され得る。好ましくは、重縮合ポリマーが選択さ
れ、特にポリエステル、ポリカーボネートまたはポリアミドである。
そのイソフタル酸とのコポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート(P
ET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキシレンジメチ
レンテレフタレート(PCT)、ポリアルキレンナフタレート、例えばポリエチ
レンナフタレート(PEN)、ポリプロピレンナフタレート(PPN)およびポ
リブチレンナフタレート(PBN)、ポリアルキレンジベンゾエート、例えばポ
リエチレンジベンゾエート、および上記ポリエステルのコポリエステルである。
好ましくは、PET、PBT、PENまたはPBNが選択される。上記群から選
択される硬質ポリエステルセグメントに加えて、少なくとも1種のポリエーテル
または脂肪族ポリエステルから誘導される軟質ポリエステルセグメントをも含む
ブロックコポリエステルも適する。エラストマー特性を有するそのようなブロッ
クコポリエステルの例は、例えば、Encyclopedia of Polymer Science and Engi
neering, Vol. 12, p.75 ff. (1988), John Wiley & Sons および Thermoplast
ic Elastomers、 第2版、Chapter 8 (1996), Hanser Verlagに記載されている
。それらの文献の関係する中身は、これによって言及されたと理解される。
、PA−9、PA−11、PA−4,6、2−メチルペンタメチレンジアミンと
アジピン酸とに基づくポリアミドおよびそのコポリアミド、芳香族ジカルボン酸
、例えばイソフタル酸およびテレフタル酸と脂肪族ジアミン、例えばヘキサンジ
アミンとに基づく半芳香族ポリアミド、例えばPA−6/T、PA−6.6/T
、PA−6/6.T、PA−6,6/6,T、PA−6,6/6/6,T、PA
−6T/6I、PA−6,6/6,I/6,TおよびPA−6,6/2−MPM
D,6、および完全芳香族ポリアミドである。
温度で、顕著な化学的分解を伴うことなく加工処理され得ることも見出された。
これは、高い融点を有する熱可塑性ポリマー、例えばポリアミド−4,6および
半芳香族ポリアミドにおけるn−アルカンラクタム置換されたポリマーの使用を
特に適するものにする。好ましくは、ポリアミドは、PA−6、PA−6,6、
PA−4,6および半芳香族ポリアミドを含む群から選択される。
有化合物を含むハロゲン含有系を含む。ハロゲン含有系としての使用に適するの
は、例えば、難燃剤としてハロゲン含有難燃剤を含む系、例えば臭素化ポリスチ
レン、例えばPyrochek(商標)68PB(Ferro Corporation(米国)製)およ
びSaytex(商標)HP7010(Albemarle(米国)製)、臭素化ポリフェニレ
ンエーテル、例えばPO64P(商標)(Great Lakes(米国)製)、ポリジブ
ロモスチレン、例えばPDBS80(商標)(Great Lakes製)、ポリトリブロ
モスチレン、ポリペンタブロモスチレン、ポリジクロロスチレン、ポリトリクロ
ロスチレン、ポリペンタクロロスチレン、ポリトリブロモ−α−メチルスチレン
、ポリジブロモ−p−フェニレンオキシド、ポリトリブロモ−p−フェニレンオ
キシシド、ポリジクロロ−p−フェニレンオキシド、ポリブロモ−p−フェニレ
ンオキシド、ポリブロモ−o−フェニレンオキシド、ペンタブロモベンジルアク
リレート、例えばFR1025(商標)(AmeriBrom(米国)製)、エチレンビ
ス−テトラブロモフタルイミド、例えばSaytex(商標)BT−93W(Albemarle
(米国)製)、ポリブロモビフェニル、臭素化フェノキシ−および塩素−含有難
燃剤、DeChlorane(商標)(Occidental Chemical Corporation(米国)製)お
よび他の臭素化された化合物、例えばSaytex(商標)8010(Albemarle(米
国)製)である。
(Campine(ベルギー国)製)、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチ
モン酸ナトリウム、例えばPyrobloc(商標)SAP−2(Cookson Specialty Ad
ditives製)、酒石酸アンチモン; ホウ酸亜鉛、例えばFirebrake(商標)ZB(Borax Inc.(米国)製); 水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化カルシウム
および類似物質。
ンを含まない難燃剤は以下の通りである。 金属含有化合物、例えば水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウム; 窒素含有化合物、例えばメラミン、メラミンシアヌレート、メラム、メレムおよ
びメロン; リン含有化合物、例えば赤リン、メラミンリン酸塩、メラミンポリリン酸塩、例
えばMelapur(商標)200(DSM(オランダ国))およびPMP−100(
商標)(Nissan Chemical Industries(日本国)製)、メラムポリリン酸塩、例
えばPMP−200(商標)(Nissan Chemical Industries製)、メレムポリリ
ン酸塩、例えばPMP−300(商標)(Nissan Chemical Industries製)、ホ
スファゼン(phosphazene)に基づく化合物およびアンモニウムポリリン酸塩。
成物に慣用的に使用される、当業者に公知の他の添加物、特に顔料、加工助剤、
例えば離型剤、結晶化を促進する剤、核形成剤、軟化剤、UVおよび熱安定剤な
どをも含み得る。所望により、難燃性を促進する他の物質、例えば炭素形成物質
、例えばポリフェニレンエーテルおよびポリカーボネート、およびドリッピング
挙動を修正する物質、例えばフルオロポリマー、例えばポリテトラフルオロエチ
レンを添加することもできる。特に、本発明に従う組成物は、無機フィラーまた
は強化剤を含む。無機フィラーまたは強化剤としての使用に適するのは、当業者
に公知の全てのフィラー、例えばガラス繊維、金属繊維、グラファイト繊維、ア
ラミド繊維、ガラスビーズ、アルミニウムシリケート、アスベスト、マイカ、粘
土、か焼された粘土およびタルクである。好ましくは、ガラス繊維が選択される
。
含む群から選択されるべき熱可塑性ポリマー、 B)10〜40重量%のハロゲン含有難燃剤系、 C)0.1〜5重量%の、45,000〜2,000,000の分子量を有する
ポリビニルピロリドン、 D)0〜50重量%のガラス繊維、 E)0〜20重量%の他の添加物、 ここで(A+B+C+D+E)は100重量%である、 を含む。
好ましくは、所望の成分を全て押出機(押出機の口または溶融物)へ投入するた
めの手段を備えた押出機が使用される。一実施態様によれば、n−アルカンラク
タム置換されたポリマーが難燃剤系Bの一部を形成し得る。別の実施態様では、
n−アルカンラクタム置換されたポリマーが別個に溶融物へ直接供給され、また
は最初にポリマー顆粒と混合され得る。
シートおよび成形品を作るのに適する。
marle、米国) ・GR2617(商標)(Sb2O3、PA−6マスターバッチとして、80%のSb2O3
を含む−Campine、ベルギー国) ・GR2616(商標)(Sb2O3、PBTマスターバッチとして、80%のSb2O3を
含む−Campine、ベルギー国) ・Saytex(商標)HP−7010(臭素化ポリスチレン−Albemarle、米国) ・Saytex(商標)8010(Albemarle、米国)
物に対する重量%である。全ての組成物は溶融物において製造された。
グ試験体の数として表現された)ドリッピング挙動及び機械的性質は、5個の試
験体ロッドを使用して測定された。結果は、表2、4、6、8及び10に要約さ
れている。スパイラルフローは、900バールの有効圧力におけるArburg CMD射
出成形機に据付けられた幅15mm及び断面1mmのフラットスパイラルにおけ
るポリマーフローの長さとして測定された。
のPVPが、(最大50%の)合計後火炎時間の実質的減少及びドリッピングの
全くの不存在をもたらすことを示している。機械的性質、とりわけ、弾性率、引
張強度、破断時の伸び、ノッチ付耐衝撃性及びスパイラルフロー、とりわけ、引
張強度が、変化されないままか又は改善される。
IIと比較例Dとの比較及び実施例IXと比較例Eとの比較は、相乗剤濃度が、ある
量のPVPの存在下に低下されるとき、機械的性質、とりわけ、引張強度及び破
断時の伸びが、増大するのに対して、合計後火炎時間が大体変化しないままであ
ること、ドリッピングがまた、本発明に従うこれらの組成物で完全に存在しない
ことを示している。
分子量に依存しないことを示している。しかし、低分子量、とりわけ、10,0
00より小さい分子量のために、濃度は増加されることができ、分子量と濃度と
の組合わせは、単純な最適化により当業者により選ばれることができる。実施例
XIIが6重量%の濃度で繰り返されたとき、該難燃性が実施例X及びXIのそれに
匹敵した。
Claims (14)
- 【請求項1】 (A)熱可塑性ポリマーおよび(B)難燃剤系を少なくとも含
む難燃性熱可塑性組成物において、該組成物が(C)n−アルカンラクタム置換
されたポリマーをさらに含むことを特徴とする難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項2】 n−アルカンラクタム置換されたポリマーの量が、組成物全体
に対して0.01〜10重量%であることを特徴とする、請求項1記載の難燃性
熱可塑性組成物。 - 【請求項3】 n−アルカンラクタム置換されたポリマーの分子量が7,00
0〜2,000,000であることを特徴とする、請求項1〜2のいずれか1項
記載の難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項4】 n−アルカンラクタム置換されたポリマーが、n−アルカンラ
クタム基で置換されたポリオレフィンであり、nが2〜12から選択されること
を特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項5】 n−アルカンラクタム置換されたポリマーがポリビニルピロリ
ドンであることを特徴とする、請求項4記載の難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項6】 熱可塑性ポリマーが重縮合ポリマーであることを特徴とする、
請求項1〜5のいずれか1項記載の難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項7】 重縮合ポリマーが、ポリエステル、ポリカーボネートおよびポ
リアミドを含む群から選択されることを特徴とする、請求項6記載の難燃性熱可
塑性組成物。 - 【請求項8】 ポリアミドが、PA−6、PA−6,6、PA−4,6および
半芳香族ポリアミドを含む群から選択されることを特徴とする、請求項7記載の
難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項9】 難燃剤系が、ハロゲン含有化合物およびアンチモン含有化合物
を少なくとも含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項記載の難燃性
熱可塑性組成物。 - 【請求項10】 さらにフィラーが存在することを特徴とする、請求項1〜9
のいずれか1項記載の難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項11】 フィラーがガラス繊維であることを特徴とする、請求項10
記載の難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項12】 熱可塑性ポリマー(A)および難燃剤系(B)を少なくとも
含む熱可塑性組成物の難燃性挙動を改善するためにn−アルカンラクタム置換さ
れたポリマーを使用する方法。 - 【請求項13】 A)40〜90重量%の、ポリアミド、ポリカーボネートお
よびポリエステルを含む群から選択されるべき熱可塑性ポリマー、 B)10〜40重量%のハロゲン含有難燃剤系、 C)0.1〜5重量%の、45,000〜2,000,000の分子量を有する
ポリビニルピロリドン、 D)0〜50重量%のガラス繊維、 E)0〜20重量%の、A、B、CまたはDと同じでない他の添加物、 ここで(A+B+C+D+E)は100重量%である、 を含む、ハロゲン含有難燃性熱可塑性組成物。 - 【請求項14】 請求項1〜11および請求項13のいずれか1項記載の組成
物を使用して得られ得るフィルム、繊維または成形品。
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