JP2004027234A - ポリアミドとポリオレフィンをベースにした難燃性組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気ケーブル、光ファイバーの絶縁、保護や電気機器のケース、コネクタの成形に有用な難燃性組成物。
【解決手段】(1)、(2)から成る難燃性組成物(全体で100重量部):
(1)ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)の混合物:50〜75重量部、(2)下記の混合物:25〜50重量部(3成分の合計):
難燃剤   :0.1〜48.4重量部、
燐含有可塑剤:0.1〜30重量部、
ゼオライト :0.1〜10重量部。
UL94−VBテストでV0またはV1に分類される(厚さ1.6mmの試験片)。破断点伸びは250〜400%(ISO R 527−1B規格で測定)。室温での多軸衝撃試験で全く脆性が見られない(ISO 6603−2、7.7m/秒)。120℃の熱風に7日間放置して老化させた後に機械特性を少なくとも50%保持する。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明はポリアミドとポリオレフィンをベースにした難燃性組成物、特に難燃剤と、燐含有可塑剤と、ゼオライトとを含むポリアミドとポリオレフィンをベースにした熱可塑性組成物に関するものである。
本発明組成物は電気ケーブルまたは光ファイバーの絶縁および保護や電気機器のケースおよび電気的コネクタの成形で有用である。
【0002】
【従来の技術】
熱可塑性ポリマー、例えばポリエチレン、ポリアミドまたはこれらの混合物は優れた絶縁体で、形成がし易いため、電気装置のケース、コネクタ、ケーブル被覆等で用いられている。電気装置がショートして発火の原因になることがある。また、電気装置が炎と接触して発火し、ケーブルを伝わって火が広がることもある。熱可塑性ポリマー材料を不燃性にするための添加剤は種々知られており、ハロゲンをベースとする物質と、ハロゲンを含まない物質とがある。ハロゲンをベースにした添加剤は環境毒性の理由および毒物学的理由(燃焼で生じる蒸気の毒性と腐食性)から禁止される傾向にある。
本発明は非ハロゲンの難燃性組成物に関するものである。
【0003】
下記文献にはゼオライトとポリ燐酸塩(脱水剤)とを添加して難燃性にしたポリアミド/ポリオレフィン混合物が開示されている。
【特許文献1】欧州特許第629,678号公報
このポリアミド/ポリオレフィン混合物は57重量%のナイロン−6(PA−6)と、33重量%のプロピレンホモポリマーと、無水マレイン酸をグラフトしてからモノアミンポリアミドオリゴマーと縮合した10重量%のポリプロピレンとから成る。この混合物69重量部に30重量部のポリ燐酸アンモニウム(APP)と1重量部のゼオライトとを添加したものを射出成形して厚さ3.2mmの試験片にしている。この試験片はNFT 51072規格に従ったUL94発火反応テストでV0規格に分類される。V0はこの試験の最高クラスで、難燃物質に相当し、試験時に燃焼滴下物を生じない。V1の場合には物質が容易に着火する。しかし、試験時に燃焼滴下物は生じない。V2クラスの物質はV0より着火し易く、試験時に燃焼滴下物を生じる。上記特許の混合物は燐含有可塑剤を含まない。
下記文献にはポリアミドをマトリックスにした組成物が開示されている。
【0004】
【特許文献2】欧州特許第704,489号公報
ポリアミドをマトリックス中には架橋したポリオレフィンのノジュール(結節)と、マグネシウム、水酸化物、デカブロモジフェニルエーテル、シアヌル酸メラミンおよびペンタエリスリトールの中から選択される難燃剤とが分散している。この組成物は電気ケーブルの被覆に有用であるが、燐含有可塑剤もゼオライトも含んでいない。
【0005】
下記文献にはPA−6、EVA(エチレン/酢酸ビニルコポリマー)およびポリ燐酸アンモニウム(APP)の混合物が開示されている。
【非特許文献1】ポリマー、41、5283−96頁,2000年、Le Bras達
この混合物は燐含有可塑剤もゼオライトも含まない。
下記文献にはAPPをベースにした混合物で難燃性にした可塑化していない耐衝撃性の非相溶性PA/PP混合物が開示されている。
【特許文献3】特開平11−236472号公報
この混合物はゼオライトを含んでいない。
下記文献には燐酸エステルで難燃性にし、耐衝撃性を改良した繊維強化PAが開示されている。
【0006】
【特許文献4】特開平11−302512号公報
このPAはゼオライトを含んでいる。
下記文献にはAPP、芳香環上でPOおよび/または被覆した赤燐のエステルを置換するトリフェニルフォスフェート、シアヌル酸メラミン、ホウ酸亜鉛およびシラン型カップリング剤を含むPAをベースにした非相溶性の熱可塑性混合物が開示されている。
【特許文献5】特開平2000−160031号公報
この混合物はゼオライトを含まない。
【0007】
しかし、従来の組成物は耐火性にすると一般に物質の延性が損なわれ(破断点延びが失われ、室温での衝撃に対して脆くなる)。さらに、従来の組成物は熱安定性が不十分である。「熱安定性」とは種々の熱老化を行わせた後(例えば120℃の空気中に1週間放置した後)でも機械的特性を保持することを意味する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、UL94試験で優れた性能を示し、しかも、引張試験および衝撃試験で優れた機械特性を示し、熱安定性が良好な非ハロゲン系の難燃性ポリアミド/ポリオレフィン混合物を提供することにある。
本発明者は、ポリアミド/ポリオレフィン混合物は難燃剤、燐含有可塑剤およびゼオライトを含まなければならないということを見出した。
本発明者は、厚さ1.6mmの試験片に耐火テストを実施した時に、UL94−VB試験でV0またはV1に分類されるポリアミドとポリオレフィンとをベースにした新規な難燃組成物を見出した。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記(1)と(2)とから成る難燃性組成物(全体で100重量部)を提供する:
(1)ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)との混合物:50〜75重量部、
(2)下記の混合物:25〜50重量部(下記3成分の合計):
難燃剤   :0.1〜48.4重量部
燐含有可塑剤:0.1〜30重量部
ゼオライト :0.1〜10重量部。
【0010】
有利な実施例の難燃性組成物は下記(1)、(2)から成る(全体で100重量部):
(1)ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)の混合物:55〜75重量部、(2)下記の混合物:25〜45重量部(下記3成分の合計):
難燃剤    0.1〜25重量部、好ましくは16〜25重量部、
燐含有可塑剤 0.1〜25重量部、好ましくは8〜15重量部、
ゼオライト  0.1〜5重量部、好ましくは1〜5重量部。
【0011】
別の有利な実施例の難燃性組成物は下記(1)、(2)から成る(全体で100重量部):
(1)ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)の混合物:65〜75重量部、(2)下記の混合物:25〜35重量部(下記3成分の合計):
難燃剤    0.1〜20重量部、好ましくは16〜20重量部、
燐含有可塑剤 0.1〜12重量部、好ましくは8〜12重量部、
ゼオライト  0.1〜3重量部、好ましくは1〜3重量部。
【0012】
【発明の実施形態】
本発明組成物は多くの利点を有する。特に、破断点延びは、IFC(Institut Francais du Caoutchouc)型試験片をISO R 527−1B規格に従って測定した時に100%を以上で、特に250〜400%になる。耐衝撃性はISO 6603−2(7.7m/秒の速度)に従った室温での多軸衝撃で全く脆性の挙動をしない。本発明組成物は120℃の熱風に7日間放置して老化させた後でも機械特性を少なくとも50%保持する。
本発明組成物は電気ケーブルや光ファイバーの絶縁および保護と、電気機器のケースおよびコネクタの成形に有用である。
【0013】
ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)の混合物中の「ポリアミド」とは下記(1)、(2)の縮合生成物を意味する:
(1) アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸および12−アミノドデカン酸のような1種または複数のアミノ酸またはカプロラクタム、エナントラクタムおよびラウリラクタム等の1種または複数のラクタム;
(2) ヘキサメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、ビス(p−アミノシクロヘキシル)メタン、トリメチルヘキサメチレンジアミン等のジアミンと、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸およびドデカンジカルボキシル酸等のジアシッドとの1種または複数の塩またはその混合物;
【0014】
ポリアミドの例としてはPA−6およびPA−6,6が挙げられる。
コポリアミドを用いるのも有利である。少なくとも2種のα,ω−アミノカルボン酸、2種のラクタム、或いは1種のラクタムと1種のα,ω−アミノカルボン酸を縮合して得られるコポリアミドが挙げられる。また、少なくとも1種のα,ω−アミノカルボン酸(またはラクタム)と、少なくとも1種のジアミンと、少なくとも1種のジカルボン酸とを縮合して得られるコポリアミドが挙げられる。
【0015】
ラクタムの例としては3〜12個の炭素原子を主環中に有すものが挙げられる(必要に応じて置換されていてもよい)。例えば、β,β−ジメチルプロピオラクタム、α,α−ジメチルプロピオラクタム、アミノラクタム、カプロラクタム、カプリルラクタムおよびラウリルラクタムが挙げられる。
α,ω−アミノカルボン酸の例としてはアミノウンデカン酸とアミノドデカン酸が挙げられる。ジカルボン酸の例として挙げられるのはアジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸、ブタン二酸、1,4−シクロへキシルジカルボン酸、テレフタル酸、スルホイソフタル酸のナトリウム塩またはリチウム塩、二量化した脂肪酸(二量化した脂肪酸は二量体含有率が少なくとも98%で、水素化されているのが好ましい)およびドデカン二酸HOOC−(CH10−COOHが挙げられる。
【0016】
ジアミンは6〜12個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンにすることができ、或いはアリルジアミンおよび/または飽和環式ジアミンにすることができる。例えば、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、テトラメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、1,5−ジアミノヘキサン、2,2,4−トリメチル−1,6−ジアミノヘキサン、ジアミンポリオール、イソホロンジアミン(IPD)、メチルペンタメチレンジアミン(MPDM)、ビス(アミノシクロヘキシル)メタン(BACM)とビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン(BMACM)が挙げられる。
【0017】
コポリアミドの例としてはカプロラクタムとラウリルラクタムとのコポリマー(PA−6/12)、カプロラクタムと、アジピン酸と、ヘキサメチレンジアミンとのコポリマー(PA−6/6,6)、カプロラクタム、ラウリルラクタム、アジピン酸およびヘキサメチレンジアミンのコポリマー(PA−6/12/6,6)、カプロラクタム、ラウリルラクタム、11−アミノウンデカン酸、アゼライン酸およびヘキサメチレンジアミンのコポリマー(PA−6/6,9/11/12)、カプロラクタム、ラウリルラクタム、11−アミノウンデカン酸、アジピン酸およびヘキサメチレンジアミンのコポリマー(PA−6/6,6/11/12)およびラウリルラクタム、アゼライン酸およびとヘキサメチレンジアミンのコポリマー(PA−6,9/12)が挙げられる。
【0018】
コポリアミドはPA−6/12およびPA−6/6,6から選択するのが有利である。
ポリアミド混合物を用いることもできる。ポリアミドの相対粘度は、1%の硫酸溶液にして20℃で測定した時に1.5〜5であるのが有利である。
ポリアミド(A)の一部をポリアミドブロックとポリエーテルブロックを有するコポリマーに置換(すなわち、上記ポリアミドの少なくとも1つと、ポリアミドブロックとポリエーテルブロックを有する少なくとも1つのコポリマーとの混合物を用いても本発明から逸脱するものではない。
【0019】
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するコポリマーは反応末端基を有するポリアミドブロックと反応末端基を有するポリエーテルブロック、特に下記の共重縮合で得られる:
1)ジアミン鎖端を有するポリアミドブロックとジカルボキシル鎖端を有するポリオキシアルキレンブロック;
2)ジヒドロキシル化した脂肪族α,ω−ポリオキシアルキレンブロックすなわちポリエーテルジオールのシアノエチル化と水素化で得られるジカルボキシル鎖末端を有するポリアミドブロックとジアミン鎖末端を有するポリオキシアルキレンブロック;
3)ジカルボキシル鎖末端を有するポリアミドブロックとポリエーテルジオール(この場合に得られる生成物がポリエーテルエステルアミド)。これらのコポリマーを用いるのが有利である。
【0020】
ジカルボキシル鎖末端を有するポリアミドブロックは、例えばα,ω−ポリオキシアルキレンブロック、ラクタム、またはジカルボン酸とジアミンを連鎖制限ジカルボン酸の存在下で縮合して得られる。
ポリエーテルはポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)またはポリテトラメチレングリコール(PTMG)にすることができる。ポリテトラメチレングリコールはポリテトラヒドロフラン(PTHF)とも呼ばれる。
【0021】
ポリアミドブロックの数平均分子量Mnは300〜15000、好ましくは600〜5000である。ポリエーテルブロックの数平均分子量は100〜6000、好ましくは200〜3000である。
【0022】
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックを有するポリマーはランダムに分散した単位を含んでいてもよい。このポリマーはポリエーテルとポリアミドブロックの前駆体とを同時に反応させて作ることができる。
例えば、ポリエーテルジオール、ラクタム(またはα,ω−アミノ酸)および連鎖制限二酸を少量の水の存在下で反応させて得られる。主として長さが大きく異なるポリエーテルブロックとポリアミドブロックを有し、さらにランダムに反応した種々の反応体がポリマー鎖に沿ってランダムに分散したポリマーが得られる。ポリアミドブロアックとポリエーテルブロックを有するポリマーは、予め作ったポリアミドとポリエーテルブロックの共重縮合で得たものでも、1段階の反応で得たものでも、Dショアー硬度は20〜75、有利には30〜70で、固有粘度(初期濃度を0.8g/100mlにし、25℃でメタクレゾール中で測定)は0.8〜2.5である。MFlは5〜50にすることができる(235℃、荷重1kg)。
【0023】
ポリエーテルジオールブロックをそのまま用い、カルボキシ末端を有するポリアミドブロックと共重縮合するか、アミノ化してポリエーテルジアミンに変え、カルボキシ末端を有するポリアミドブロックと縮合する。ポリエーテルジオールブロックをポリアミドの前駆体および連鎖制限剤と混合して単位がランダムに分散したポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するポリマーを調製することもできる。
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックを有するポリマーは下記文献に記載されている。
【特許文献6】米国特許第4,331,786号明細書
【特許文献7】米国特許第4,115,475号明細書
【特許文献8】米国特許第4,195,015号明細書
【特許文献9】米国特許第4,839,441号明細書
【特許文献10】米国特許第4,864,014号明細書
【特許文献11】米国特許第4,230,838号明細書
【特許文献12】米国特許第4,332,920号明細書
【0024】
ポリアミドの量に対するポリアミドブロックとポリエーテルブロックを有するコポリマーの量の重量比は10/90〜60/40にするのが有利である。例えば下記混合物が挙げられる:(i)PA−6と(ii)PA−6ブロックとPTMGブロックを有するコポリマーの混合物および(i)PA−6と(ii) PA−12ブロックとPTMGブロックを有するコポリマーの混合物。
融点が230℃以下のポリアミドにするのが有利である。PA−6を用いるのが有利である。
【0025】
ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)から成る混合物のポリオレフィン(B)は官能化されていてもいなくてもよい、すなわち、少なくとも1つの官能化されたポリオレフィンおよび/または少なくとも1つの官能化されていないポリオレフィンの混合物にすることができる。以下では単純化するために官能化されたポリオレフィン(B1)、官能化されていないポリオレフィン(B2)とよぶことにする。
【0026】
官能化されていないポリオレフィン(B2)はα−オレフィンまたはジオレフィン、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−オクテンおよびブタジエンのホモポリマーまたはコポリマーである。例としては下記が挙げられる:
1) エチレンのホモポリマーおよびコポリマー、特にLDPE、HDPE、LLDPE(線形低密度ポリエチレン)、VLDPE(超低密度ポリエチレン)またはメタロセンポリエチレン;
2) プロピレンのホモポリマーまたはコポリマー;
3) エチレン/α−オレフィンコポリマー、例えばエチレン/プロピレン、EPR(エチレン−プロピレン−ゴム)およびエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM);
【0027】
4) スチレン/エチレン−ブチレン/スチレン(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)およびスチレン/エチレン−プロピレン/スチレン(SEPS)のブロックコポリマー;
5) エチレンと、不飽和カルボン酸の塩またはエステルの中から選択される少なくとも1種の化合物、例えばアルキル(メタ)アクリレート(例えばメチルアクリレート)または不飽和カルボン酸のビニルエステル、例えば酢酸ビニルとのコポリマー(コモノマーの比率は40重量%以下)。
【0028】
官能化されたポリオレフィン(B1)は、反応単位(官能基)を有するα−オレフィンポリマーにすることができる。この反応単位は酸、無水物またはエポキシの官能基である。例としては不飽和エポキシド、例えばグリシジル(メタ)アクリレート、またはカルボン酸またはこれに対応する塩またはエステル、例えば(メタ)アクリル酸(Zn等の金属で完全に、または部分的に中和することができる)或いは無水カルボン酸、例えば無水マレイン酸がグラフトまたは共重合または3元共重合した上記ポリオレフィン(B2)が挙げられる。官能化されたポリオレフィンは例えばPE/EPR混合物にすることができ、その重量比は例えば40/60〜90/10の範囲で変えることができる。この混合物には無水物、特に無水マレイン酸を例えば0.01〜5重量%のグラフト率で共グラフトすることができる。
【0029】
官能化されたポリオレフィン(B1)は、無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレートがグラフトされた(グラフ率は例えば0.01〜5重量%)下記(コ)ポリマーから選択することができる:
1)PE、PP、エチレンとプロピレン、ブテン、ヘキセンまたはオクテンとのコポリマー(例えば35〜80重量%のエチレンを含む)
2)エチレン/α−オレフィンコポリマー、例えばエチレン/プロピレンコポリマー、EPR(エチレン−プロピレンゴム)およびエチレン/プロピレン/ジエンコポリマー(EPDM)、
【0030】
3)スチレン/エチレン−ブチレン/スチレンブロックコポリマー(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレンブロックコポリマー(SBS)、スチレン/イソプレンブロックコポリマー(SIS)、スチレン/エチレンプロピレン/スチレンブロックコポリマー(SEPS)、
4)40重量%以下の酢酸ビニルを含むエチレン/酢酸ビニルコポリマー(EVA)、
5)40重量%以下のアルキル(メタ)アクリレートを含むエチレン/アルキル(メタ)アクリレートのコポリマー、
6)40重量%以下のコモノマーを含むエチレン/酢酸ビニル(EVA)/アルキル(メタ)アクリレートのターポリマー、
【0031】
官能化されたポリオレフィン(B1)はさらに、無水マレイン酸をグラフトしてからモノアミノポリアミド(またはポリアミドオリゴマー)と縮合した主としてプロピレンからなるエチレン/プロピレンコポリマー(欧州特許出願第A−0,342,066号)の中から選択することもできる。
官能化されたポリオレフィン(B1)はさらに、少なくとも下記単位のコポリマーまたはターポリマーにすることもできる:(1)エチレン、(2)アルキル(メタ)アクリレートまたは飽和カルボン酸のビニルエステルおよび(3)無水マレイン酸等の無水物またはグリシジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸またはエポキシ。このタイプの官能化されたポリオレフィンの例としては、エチレンが好ましくは少なくとも60重量%を示し、ターモノマー(官能基)が例えばコポリマーの0.1〜10重量%である以下のコポリマーが挙げられる:
【0032】
(1)エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸または無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレートのコポリマー;
(2)エチレン/ビニル酢酸/無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレートのコポリマー;
(3)エチレン/酢酸ビニルまたはアルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸または無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレートのコポリマー。
上記のコポリマーの(メタ)アクリル酸はZnまたはLiで塩にすることができる。
【0033】
(B1)または(B2)中の「アルキル(メタ)アクリレート」とはC〜Cアルキルメタクリレートおよびアクリレートを表し、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、メチルメタクリレートおよびエチルメタクリレートから選択できる。
上記のポリオレフィン(B1)を任意の方法または物質(ジエポキシ、二酸、過酸化物等)で架橋することもできる。官能化されたポリオレフィンという用語は上記のポリオレフィンと、このポリオレフィンと反応可能な二官能性反応物、例えばジアシッド、ジアンハイドライド、ジエポキシ等との混合物、或いは互いに反応可能な少なくとも2つの官能化されたポリオレフィンの混合物も含む用語である。
【0034】
上記のコポリマー(B1)と(B2)を共重合してランダムコポリマーまたはブロックコポリマーにすることもでき、また、直鎖または分岐鎖の構造にすることができる。
当業者に周知の通り、前記ポリオレフィンの分子量、MFIおよび密度は広範囲に変えることができる(MFIは流れ指数の略であり、ASTM 1238規格に従って測定される)。
【0035】
官能化されていないポリオレフィン(B2)はプロピレンのホモポリマーまたはコポリマー、エチレンのホモポリマー、エチレンと高級α−オレフィン型コモノマー、例えばブテン、ヘキセン、オクテンまたは4−メチル−1−ペンテンとのコポリマーの中から選択される。例としてはPP、高密度PE、中密度PE、線形低密度PE、低密度PEおよび超低密度PEが挙げられる。これらのポリエチレンが「ラジカル法」、「チーグラー触媒」、さらに最近ではいわゆる「メタロセン触媒」で作られるということは当業者に周知のことである。
【0036】
官能化されたポリオレフィン(B1)はα−オレフィン単位と、極性反応基、例えばエポキシ、カルボン酸またはカルボン酸無水物基を有する単位とのポリマーの中から選択するのが有利である。このようなポリマーの例としてはエチレン/アルキルアクリレート/無水マレイン酸またはエチレン/アルキルアクリレート/グリシジルメタクリレートのターポリマー、例えば本出願人の製品ロタデル(Lotader、登録商標)または無水マレイン酸がグラフトしたポリオレフィン、例えば本出願人の製品オルバック(Orevac、登録商標)、さらにはエチレン/アルキルアクリレート/(メタ)アクリル酸ターポリマーが挙げられる。ポリプロピレンのホモポリマーまたはコポリマーに無水カルボン酸をグラフトし、次いでポリアミドまたはモノアミノポリアミドオリゴマーと縮合したものも挙げられる。
【0037】
(A)のMFIと(B1)および(B2)のMFIは広範囲に変えることができるが、(B)の分散を容易にするために(A)のMFIを(B)のMFIよりも大きくすることが勧められる。
(B)が低比率、例えば10〜15部の場合には、官能化されていないポリオレフィン(B2)を用いるだけで十分である。(B)相中の(B2)および(B1)の比率は(B1)に存在する官能基の量およびその反応性に依存する。(B1)/(B2)の重量比は約5/35〜15/25にするのが有利である。(B)が低比率の場合にはポリオレフィン(B1)のみの混合物を用いて架橋することもできる。
【0038】
本発明の好ましい第1の実施形態では、ポリオレフィン(B)が(i)高密度ポリエチレン(HDPE)と、(ii)ポリエチレン(C1)とエラストマー、超低密度ポリエチレンおよびエチレンコポリマーの中から選択されるポリマー(C2)との混合物(C1)+(C2)に不飽和カルボン酸が共グラフトしたものから成る。
本発明の第1の実施形態の変形例では、ポリオレフィン(B)が(i)高密度ポリエチレン(HDPE)と、(ii)不飽和カルボン酸がグラフトされたエラストマー、超低密度ポリエチレンおよびエチレンコポリマーの中から選択されるポリマー(C2)と、(iii)エラストマー、超低密度ポリエチレンおよびエチレンコポリマーの中から選択されるポリマー(C’2)とから成る。
【0039】
本発明の好ましい第2の実施形態では、ポリオレフィン(B)が(i)ポリプロピレンと、(ii)ポリアミド(C4)と不飽和モノマーXをプロピレンにグラフトまたは共重したコポリマー(C3)とを反応させて得られるポリオレフィンとからなる。
本発明の好ましい第3の実施形態では、ポリオレフィン(B)が(i)EVA、LLDPE、VLDPEまたはメタロセンタイプのポリエチレンと、(ii)エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸コポリマーとからなる。
【0040】
本発明の好ましい第4の実施形態では、ポリオレフィンが2種の官能性ポリマーからなり、各ポリマーは少なくとも50mol%のエチレン単位を含み且つ反応して架橋相を生成することができる。変形例ではポリアミド(A)が(i)ポリアミドと(ii)PA6ブロックとPTMGブロックとを含むコポリマーとの混合物および(i)ポリアミドと(ii)PA12ブロックとPTMGブロックとを含むコポリマーとの混合物から選択され、コポリマーとポリアミドとの量比は10/90〜60/40である。
【0041】
第1の実施形態では下記比率(重量%)が有利である:
ポリアミド: 60〜70%、
(C1)と(C2)の共グラフト混合物: 5〜15%、
残部は高密度ポリエチレンである。
高密度ポリエチレンは密度が0.940〜0.965で、MFIが0.1〜5g/10分(190℃,2.16kg)であるのが有利である。
【0042】
ポリエチレン(C1)は上記のポリエチレンの中から選択できる。この(C1)は密度が0.940〜0.965の高密度ポリエチレン(HDPE)であるのが有利である。(C1)のMFIは0.1〜3g/10分(190℃、2.16kg)である。
コポリマー(C2)は例えばエチレン/プロピレンエラストマー(EPR)またはエチレン/プロピレン/ジエンエラストマー(EPDM)にすることができる。この(C2)を超低密度のポリエチレン(VLDPE)、例えばエチレンのホモポリマーまたはエチレンとα−オレフィンとのコポリマーにすることもできる。(C2)はエチレンと、(i)不飽和カルボン酸、その塩およびエステル、(ii)飽和カルボン酸のビニルエステル、(iii)不飽和ジカルボン酸、その塩、エステル、半エステルおよび無水物の中から選択される少なくとも一種とのコポリマーでもよい。(C2)はEPRであるのが有利である。
【0043】
40〜5重量部の(C2)に対して60〜95重量部の(C1)を用いるのが有利である。
(C1)と(C2)の混合物に不飽和カルボン酸をグラフトする(すなわち、(C1)と(C2)に共グラフトする)。不飽和カルボン酸の官能性誘導体を用いても本発明から逸脱するものではない。不飽和カルボン酸は2〜20個の炭素原子を含む例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸またはイタコン酸にすることができる。これらの酸の官能性誘導体には例えば不飽和カルボン酸の無水物、エステル誘導体、アミド誘導体、イミド誘導体および金属塩(アルカリ金属塩等)がある。
【0044】
特に好ましいグラフトモノマーは4〜10個の炭素原子を有する不飽和ジカルボン酸とその誘導体、特にその無水物である。このグラフトモノマーは例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、アリル琥珀酸、4−シクロヘキシ‐1,2−ジカルボン酸、4−メチル−4−シクロヘキシ‐1,2−ジカルボン酸、ビシクロ(2,2,1)へプト‐5−エン‐2,3−ジカルボン酸、x−メチルビシクロ(2,2,1)へプト‐5−エン‐2,3−ジカルボン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、アリル琥珀酸、4−シクロヘキシン−1,2−ジカルボン酸、4−メチレン−4−シクロヘキシン−1,2−ジカルボン酸、ビシクロ(2,2,1)へプト‐5−エン−2,3−ジカルボン酸およびx−メチルビシクロ(2,2,1)へプト‐5−エン−2,3−ジカルボン酸にすることができる。無水マレイン酸を用いるのが有利である。
【0045】
(C1)と(C2)の混合物に種々の方法でグラフトモノマーをグラフトさせることができる。例えば、ポリマー(C1)と(C2)をラジカル発生剤を含むまたは含まない溶媒の存在下または不存在下で約150℃〜300℃の高温度に加熱してグラフトすることができる。
上記方法で得られるグラフト化された(C1)と(C2)との混合物の場合には、グラフトモノマーの量を適当に選択できるが、好ましくは共グラフトされる(C1)と(C2)の重量に対して0.01〜10%、好ましくは600ppm〜2%にする。グラフト化モノマーの量は琥珀酸基をFTIR分光分析法で定量して求めることができる。共グラフトされた(C1)と(C2)との混合物のMFIは5〜30g/10分(190℃、2.16kg)、好ましくは13〜20g/10分である。
【0046】
共グラフトされた(C1)と(C2)の混合物はMFI10/MFI比が18.5以上であるのが有利である(MFI10は190℃、10kg荷重下での流れ指数であり、MFIは2.16kg荷重下での流れ指数である)。共グラフト化した(C1)と(C2)のポリマー混合物のMFI20は24g/10分以下であるのが有利である(MFI20は190℃、21.6kg荷重下での流れ指数)。
【0047】
第1の実施形態の変形例では下記比率(重量%)が有利である:
ポリアミド: 60〜70%、
グラフト化(C2): 5〜10%、
グラフト化(C’2): 5〜10%、
残部は高密度ポリエチレンである。
(C2)はEPRまたはEPDMであるのが有利である。(C’2)は70〜75重量%のエチレンを含むEPRであるのが有利である。
【0048】
本発明の第2の実施形態では下記比率(重量%)が有利である:
ポリアミド: 60〜70%
ポリプロピレン: 20〜30%
プロピレンとグラフトまたは共重した不飽和モノマーXとのコポリマー(C3)とポリアミド(C4)との反応で得られるポリオレフィン: 3〜10%。
ポリプロピレンのMFIは0.5g/10分以下(230℃、2.16kg)、好ましくは0.1〜0.5g/10分であるのが有利である。このポリプロピレンは欧州特許第647,681号に記載されている。
【0049】
以下、本発明の第2の実施形態のグラフト化物を説明する。
先ず(C3)を作る。この(C3)はプロピレンと不飽和モノマーXとのコポリマーまたは不飽和モノマーXをグラフトしたポリプロピレンにすることができる。Xはプロピレンと共重合可能か、ポリプロピレンにグラフトでき、ポリアミドと反応可能な官能基(この官能基は例えばカルボン酸、ジカルボン酸無水物またはエポキシド等にすることができる)を有する任意の不飽和モノマーである。モノマーXの例としては(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸およびグリシジル(メタ)アクリレート等の不飽和エポキシドが挙げられる。無水マレイン酸を用いるのが有利である。グラフトされたポリプロピレンの場合には、ポリプロピレンのホモポリマーまたは主成分がプロピレンであるエチレン−プロピレンコポリマー等のコポリマーにXをグラフトする。(C3)はXがグラフトされたものが有利である。グラフト操作自体は公知である。
【0050】
(C4)はポリアミドまたはポリアミドオリゴマーにすることができる。ポリアミドオリゴマーは下記に記載されている。
【特許文献13】欧州特許第342,066号明細書
【特許文献14】フランス国特許第2,291,225号明細書
ポリアミド(またはオリゴマー)(C4)は上記モノマーの縮合生成物である。ポリアミドの混合物を用いることもができる。PA−6、PA−11、PA12、6単位と12単位とのコポリアミド(PA−6/12)およびカプロラクタム、ヘキサメチレンジアミンおよびアジピン酸(PA−6/6.6)をベースとするコポリアミドを用いるのが有利である。ポリアミドまたはオリゴマー(C4)は酸、アミンまたはモノアミン末端基を含むことができる。ポリアミドがモノアミン末端基を有するようにするには下記の連鎖制限剤を用いればよい:
【0051】
−NH−R
(ここで、Rは水素または20個以下の炭素原子を含む線形または分岐したアルキル基であり、Rは20個以下の炭素原子を含む線形または分岐したアルキルまたはアルケニル基、飽和または不飽和脂環基、芳香基またはこれらを組み合わせた基である)。
この連鎖制限剤は例えばラウリルアミンまたはオレイルアミンにすることがきる。
【0052】
(C4)はPA−6、PA−11またはPA−12にするのが好ましい。(C3)+(C4)の(C4)の重量比は0.1〜60%であるのが好ましい。(C3)と(C4)との反応は溶融状態で行うのが好ましく、例えば(C3)と(C4)を押出し機で一般に230〜250℃の温度で混練して反応させることができる。溶融材料の押出し機中の平均滞留時間は10秒〜3分、好ましくは1〜2分にする。
【0053】
第3の実施態様では下記比率(重量%)が有利である:
ポリアミド: 60〜70%
エチレン−アルキル(メタ)アクリレート−無水マレイン酸コポリマー: 5〜15%
残部はEVA、LLDPE、VLDPEまたはメタロセンタイプのポリエチレンで、ポリエチレンの密度は0.870〜0.925、MFIは0.1〜5/10分(190℃、2.16kg)あるのが有利である。
【0054】
エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸コポリマーは0.2〜10重量%の無水マレイン酸と、40重量%以下、好ましくは5〜40重量%のアルキル(メタ)アクリレートとを含むのが有利である。MFIは2〜100g/10分(190℃、2.16kg)である。アルキル(メタ)アクリレートは上記のものである。融点は80〜120℃である。このコポリマーは200〜2500バールの圧力でラジカル重合で製造され、市販されている。
【0055】
本発明の第4の実施形態では下記比率(重量%)が有利である:
ポリアミド: 40〜95%
エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸コポリマーと、エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレートコポリマーとの混合物: 60〜5%。
【0056】
エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸コポリマーは0.2〜10重量%の無水マレイン酸と、40重量%以下、好ましくは5〜40重量%のアルキル(メタ)アクリレートとを含むのが有利である。MFIは2〜100/10分(190℃、2.16kg)である。アルキル(メタ)アクリレートは上記のものである。融点は80〜120℃である。このコポリマーも市販されており、200〜2500バールの圧力でラジカル重合で製造される。
【0057】
エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレートコポリマーは40重量%以下、好ましくは5〜40重量%のアルキル(メタ)アクリレートと、10重量%以下、好ましくは0.1〜8重量%の不飽和エポキシドとを含むことができる。
アルキル(メタ)アクリレートはメチル(メタ)アクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートから選択するのが有利である。アルキル(メタ)アクリレートの量は20〜35%であるのが好ましい。MFIは5〜100g/10分(190℃、2.16kg)で、融点は60〜110℃である。このコポリマーはモノマーのラジカル重合で製造することができる。
【0058】
エポキシ官能基と無水物官能基との反応を加速するために触媒を添加することができる。エポキシ官能基と無水物官能基との反応を加速する化合物の中では特に下記のものが挙げられる:
(1)第三アミン、例えばジメチルラウリルアミン、ジメチルステアリルアミン、N−ブチルモルホリン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、ベンジルジメチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、1−メチルイミダゾール、テトラメチルエチルヒドラジン、N,N−ジメチルピペラジン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミン、ジメチルタロウアミンとして知られる16〜18個の炭素原子を含む第三アミンの混合物、
(2)第三ホスフィン、例えばトリフェニル−ホスフィン
(3)アルキルジチオカルバミン酸亜鉛
(4)酸。
【0059】
エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸コポリマーの一部を無水マレイン酸を完全にまたは部分的に加水分解したエチレン/アクリル酸コポリマーまたはエチレン/無水マレイン酸コポリマーと置換しても本発明から逸脱するものではない。このコポリマーはアルキル(メタ)アクリレートをさらに含むことができる(この部分は30%以下のエチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸コポリマーにすることができる)。
【0060】
難燃剤は、燃焼時にHPO、HPOおよびH等の酸を生成できる化合物である。このような難燃剤としてはリン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウムおよびポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、亜リン酸メラミン、亜リン酸ピペラジンおよび二亜リン酸、リン酸グアナゾロ、ピロリン酸メラミンおよびピロリン酸ピペラジンを挙げることができる。式:(NHn+23n+1(nは2以上の整数を表す)のポリリン酸アンモニウムを用いるのが有利である。リン酸アンモニウムはメラミンをベースにした樹脂中に封入することができる。難燃剤の混合物を用いても本発明から逸脱するものではない。難燃剤は官能化することができ、例えばシラン官能基を有することができる。
【0061】
リン含有可塑剤としてはリン酸エステルが挙げられる。例えばイソプロピルフェニルリン酸、ジフェニルリン酸およびトリフェニルリン酸が挙げられる。
【0062】
ゼオライトは下記文献に記載されている。
【非特許文献2】Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1996年, 第5版,Vol.28, 475−504頁
A、X、Y、L、ZSMおよびZM型のゼオライトまたは天然のゼオライト、例えば斜方沸石、モルデン沸石およびフォージャサイトを用いることができる。3A、4A、5A、10Xおよび13X型のゼオライトを用いるのが有利である。ゼオライトの混合物を用いても本発明から逸脱するものではない。
一般に、粒径が1μmより大きい、好ましくは2〜50μmの粉末状のゼオライトを用いる。
ゼオライトを「掃酸剤、capteur d’acid」として周知の無機添加剤に置換しても本発明を逸脱するものではない。例えばキョウワ化学工業株式会社のDHT 4Aが挙げられる。
PAを「PAナノコンポジット」の名称で周知のナノメートルサイズの無機または有機の充填剤と置換しても本発明を逸脱するものではない。この場合には難燃剤の比率は下がる。
【0063】
前記3つの化合物に加えて、PAの分野で周知の任意の非ハロゲン添加物、例えばシアヌール酸メラミン、ピロリン酸メラミンおよびシリコンまたはフッ素をベースとする滴下防止剤を加えることができる。
本発明の組成物は下記の中から選択される少なくとも1種の添加剤をさらに含むことができる:
(1) 染料、
(2) 顔料、
(3) 漂白剤、
(4) 酸化防止剤
(5) 紫外線安定剤。
【0064】
本発明組成物は全ての成分(A、B、難燃剤、リン含有可塑剤、ゼオライト)を直接混合する「直接法」か、予め調製したA/B混合物に難燃剤、リン含有可塑剤およびゼオライトを添加して製造することができる。しかし、押出し機およびミキサー、例えばBuss Co−Kneader(登録商標)等の熱可塑性プラスチックの業界で標準的な混練機および混合機を用いるのが有利である。この第2のプロセス(再プロセスと呼ぶ)では4つの成分(A+B、難燃剤、リン含有可塑剤およびゼオライト)をドライブレンドし、供給ホッパーから供給するか、ゼオライトと混合したリン含有可塑剤と難燃剤とを予め溶融したA/B混合物中に横から供給することができる。
本発明組成物の混合および加工は温度および剪断量ができるだけ緩やになる条件下で行うのが好ましい。その実際の操作は下記文献を参照されたい。
【非特許文献3】O. Schacker, Plastics Additives and Compounding, 2002年4月,28‐33頁
【0065】
【実施例】
1.材料
実施例では下記化合物(製品)を使用した。
オルガロイ( Orgalloy 、登録商標) LE6000
アトフィナ社から市販のPA−6/LLDPEアロイ。MFIは2(235℃/2.16kg)。
PA−6 B3
ウルトラアミド(ULTRAMID、登録商標)B3の名称でBASF社から市販のPA−6。MFIは17〜23(235℃/2.16kg)。
PA−6 B4
ウルトラアミド(ULTRAMID、登録商標)B4の名称でBASF社から市販のPA−6。MFIは1.5〜3(235℃/2.16kg)。
LL 7209 AA
イノベックス(INNOVEX、登録商標)LL 7209 AAの名称でBP Chemical社から市販のLLDPE。密度は0.920g/cm。MFIは1(190℃/2.16kg)。
EVA 2403
エバンテーヌ(EVATANE、登録商標)2403の名称でアトフィナ社から市販の24wt%の酢酸を含むエチレン/酢酸ビニルコポリマー(EVA)。MFIは3(190℃/2.16kg)。
【0066】
ロタデル( LOTADER 、登録商標) 3210
アトフィナ社から市販の6wt%のアクリレートと3%の無水マレイン酸を含むエチレン/ブチルアクリレート/無水マレイン酸ターポリマー。MFIは3(190℃/2.16kg)。
ロタデル( LOTADER 、登録商標) 4700
アトフィナ社から市販の30wt%のアクリレートと1.5wt%の無水マレイン酸を含むエチレン/エチルアクリレート/無水マレイン酸ターポリマー。(MFIは7(190℃/2.16kg)。
ロタデル( LOTADER 、登録商標) AX8900
アトフィナ社から市販の25wt%のアクリレートと8wt%のグリシジルメタクリレートを含むエチレン/メチルアクリレート/グリシジルメタクリレートターポリマー。MFIは6(190℃/2.16kg)。
【0067】
ルカレーヌ( LUCALENE 、登録商標) 3110
BASF社から市販のエチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸ターポリマー。重量組成は88/8/4。
プラタミド( PLATAMID 、登録商標) MX 1937
アトフィナ社から市販のカプロラクタム、ラウリルラクタム、アミノウンデカン酸(C11)およびポリエチレングリコールをベースとするコポリアミド。融点は105〜115℃、MFIは19(150℃/2.16kg)。
FR CROSS (クロス) 484F
Buddenheim社より製造された平均粒径が8μmのポリリン酸アンモニウム。
エクソリット( EXOLIT 、登録商標) AP 422
Clariant社より市販のメラミン樹脂でマイクロカプセル化したポリリン酸アンモニウム。
【0068】
パラロイド( PARALOID 、登録商標) EXL 3611
Rohm and Haas社より製造されたコア・シェル粒子状のアクリル性改良剤。
ホスフレックス( PHOSPHFLEX 、登録商標) 31L
Akzo社より製造されたイソプロピルフェニル/ジフェニルリン酸。
ホスフレックス( PHOSPHFLEX 、登録商標) TPP
Akzo社より製造されたトリフェニルリン酸。
DHT 4A
キョウワ化学工業株式会社より市販の鉱物質の掃酸剤。
スリポライト( SILIPORITE 、登録商標) NK10AP
セカ社より製造された4オングストローム型のゼオライト。
ANTI 51
Ciba−Geigy社の酸化防止剤イルガノックス(IRGANOX、登録商標)1098。
ANTI 82
Hoechst社のホスタノックス(HOSTANOX)PAR 24。
IODINE P201
Ciba−Geigy社より市販の銅カリウムヨウ化物をベースとする熱安定剤。
【0069】
2.難燃材料の混合
下記の組成を240℃〜250℃でウエルナー(Werner and Pfleiderer)ZSK 40型自己清掃式螺合共回転押出し機(直径:40mm、長さ:42D)を用いて混合した。
【0070】
3.実施したテスト
引張試験
23℃、50%RH(相対湿度)で2週間コンディショニングした後、ISO R527−1B規格に従ってIFC(フランスゴム研究所、Institut Francais du Caoutchouc)型試験片で引張強度と破断点延びを測定した。
多軸衝撃強度測定
ISO 6603−2による(室温、7.7m/秒の速度)。
発火試験
UL94−VBによって材料を分類。
流れ指数( MFI
ASTM1238規格による(235℃、荷重2.16kg)
4.結果
結果は[表1]および[表2]に示す。組成は重量単位で表す。
【0071】
【表1】
Figure 2004027234
【0072】
【表2】
Figure 2004027234

Claims (11)

  1. 下記の(1)と(2)とから成る難燃性組成物(全体で100重量部):
    (1)ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)との混合物:50〜75重量部、
    (2)下記の混合物:25〜50重量部(下記3成分の合計):
    難燃剤   :0.1〜48.4重量部
    燐含有可塑剤:0.1〜30重量部
    ゼオライト :0.1〜10重量部。
  2. 下記の(1)と(2)から成る請求項1に記載の組成物(全体で100重量部):
    (1)ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)の混合物:55〜75重量部
    (2)下記の混合物:25〜45重量部(下記3成分の合計):
    難燃剤   :0.1〜25重量部
    燐含有可塑剤:0.1〜25重量部
    ゼオライト :0.1〜5重量部。
  3. 下記(1)と(2)から成る請求項2に記載の組成物(全体で100重量部):
    (1)ポリアミド(A)とポリオレフィン(B)の混合物:55〜75重量部、
    (2)下記の混合物:25〜45重量部(下記3成分の合計):
    難燃剤   :16〜25重量部
    燐含有可塑剤:8〜15重量部
    ゼオライト :1〜5重量部。
  4. ポリオレフィン(B)が(i)高密度ポリエチレン(HDPE)と、(ii)ポリエチレン(C1)とエラストマー、超低密度ポリエチレンおよびエチレンコポリマーの中から選択されるポリマー(C2)との混合物(C1)+(C2)に不飽和カルボン酸が共グラフトされたものとから成る請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. ポリオレフィン(B)が(i)高密度ポリエチレン(HDPE)と、(ii)不飽和カルボン酸がグラフトされたエラストマー、超低密度ポリエチレンおよびエチレンコポリマーの中から選択されるポリマー(C2)と、(iii)エラストマー、超低密度ポリエチレンおよびエチレンコポリマーの中から選択されるポリマー(C’2)とから成る請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. ポリオレフィン(B)が(i)ポリプロピレンと、(ii)ポリアミド(C4)をプロピレンとグラフトまたは共重した不飽和モノマーXとを含むコポリマー(C3)と反応させて得られるポリオレフィンとから成る請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. ポリオレフィン(B)が(i)EVA、LLDPE、VLDPEまたはメタロセンタイプのポリエチレンと、(ii)エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸コポリマーとから成る請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. ポリオレフィンが少なくとも50mol%のエチレン単位を含み且つ反応して架橋相を生成する2種の官能性ポリマーから成る請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 難燃剤をリン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、亜リン酸メラミン、亜リン酸ピペラジン、二亜リン酸、リン酸グアナゾロ、ピロリン酸メラミンおよびピロリン酸ピペラジンから選択する請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. リン含有可塑剤をイソプロピルフェニルリン酸、ジフェニルリン酸およびトリフェニルリン酸から選択する請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. ゼオライトをゼオライト3A、4A、5A、10Xおよび13X型から選択する請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
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