JP2009522408A - 難燃性軟質熱可塑性組成物、それらの製法および製品 - Google Patents
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Abstract
Description
軟質プラスチック材料は電線を含む広範囲な製品に用いられる。いくつかの製品では、プラスチック材料は難燃性であることが求められる。軟質プラスチック材料は難燃添加剤(難燃剤と通常呼ばれる)の使用により難燃性にされてきた。最も一般的な難燃剤は初めハロゲンを含んでいたが、ハロゲン含有難燃剤の使用は、少なくともある程度、環境への影響に関わるため支持が低下してきた。いくつかのプラスチック材料では、ハロゲン含有難燃剤はリン酸エステル含有難燃剤、特に有機リン酸エステルに置き換えられてきた。しかしながら、複雑な環境との関係の理解が増すにつれて、リン含有難燃剤の環境への影響に関するいくつかの問題が出ている。従って、非リン、非ハロゲン難燃剤を使用するプラスチック材料がますます望まれている。
の繰返し構造単位を含む。
ポリプロピレンのメルトフロー比(MFR)は0.2g/10分以上および15g/10分以下でありうる。この範囲内で、メルトフロー比は0.4g/10分以上でありうる。またこの範囲内でメルトフロー比は10g/10分以下、より詳しくは6g/10分以下、さらにより詳しくは5g/10分以下でありうる。メルトフロー比は、粉末化またはペレット化されたポリプロピレンのいずれかを2.16kgの荷重を用い、230℃の温度でASTM D1238に従って測定することができる。
高密度ポリエチレンのメルトフロー比(MFR)は0.01g/10分以上および15g/10分以下である。この範囲内で、メルトフロー比は0.03g/10分以上でありうる。またこの範囲内でメルトフロー比は10g/10分以下、より詳しくは6g/10分以下、さらにより詳しくは5g/10分以下でありうる。メルトフロー比は、粉末化またはペレット化されたポリエチレンのいずれかを2.16kgの荷重を用い、190℃の温度でASTM D1238に従って測定することができる。いくつかの態様では、高密度ポリエチレンは少なくとも部分的に架橋されている。
いくつかの態様では、ポリオレフィンおよび官能化ポリオレフィンの合計量は重量でポリ(アリーレンエーテル)の量より少ない。
ブロックAは、アリールアルキレン単位の量がアルキレン単位の量を越える限り、2〜15個の炭素原子を有するアルキレン単位をさらに含んでいてもよい。
いくつかの態様では、高分子量相溶化剤はブロックコポリマーの総重量に基づいて50重量%以上のアリールアルキレン含有量を含む。
熱可塑性組成物の製造法は、一般には配合押出し機またはバンバリーミキサーのような溶融混合装置内で、熱可塑性組成物の形成に用いられる成分を溶融混合(配合)することを含む。いくつかの態様では、ポリ(アリーレンエーテル)、高分子量相溶化剤、ポリオレフィン、水酸化マグネシウム、および官能化ポリオレフィンを同時に溶融混合する。別の態様では、ポリ(アリーレンエーテル)、高分子量相溶化剤および任意にポリオレフィンの一部、官能化ポリオレフィンの一部またはポリオレフィンおよび官能化ポリオレフィン両者の一部を溶融混合して第1溶融混合物を形成する。その後、ポリオレフィンおよび官能化ポリオレフィン、それらの組み合わせ、またはポリオレフィン、官能化ポリオレフィン、それらの組み合わせ、またはポリオレフィン、官能化ポリオレフィンもしくはそれらの組み合わせの残りを第1溶融混合物とさらに溶融混合して第2溶融混合物を形成する。水酸化マグネシウムは第1溶融混合物の一部であっても、あるいは第2溶融混合物の形成の際に第1溶融混合物へ加えてもよい。あるいは、ポリ(アリーレンエーテル)および高分子量相溶化剤の一部を溶融混合して第1溶融混合物を形成し、次いで、ポリオレフィンおよび高分子量相溶化剤の残りを第1溶融混合物とさらに溶融混合して第2溶融混合物を形成してもよい。そしてまた、水酸化マグネシウムは第1溶融混合物の一部であっても、あるいは第2溶融混合物の形成の際に第1溶融混合物へ加えてもよい。
いくつかの態様では、ペレットを溶融し、組成物を押出し被覆のような適当な方法によって導体上に適用して電線を形成する。例えば、スクリュー、クロスヘッド、ブレーカープレート、ディストリビューター、ニップルおよびダイを備えた被覆押出し機を用いることができる。溶融熱可塑性組成物は導体の周囲に配置される被覆を形成する。押出し被覆はシングルテーパーダイ、ダブルテーパーダイ、他の適切なダイ、または導体を中心に置きそしてダイリップの形成を避けるダイの組み合わせを用いうる。
いくつかの態様では、組成物は導体上に配置される被覆を形成するために、導体と被覆との間に1つ以上の介在層を有する導体へ適用される。例えば、任意の接着促進層を導体と被覆との間に配置してもよい。別の例では、被覆を適用する前に、導体を金属不活性化剤で被覆してもよい。別の例では、介在層は、場合によっては発泡される、熱可塑性または熱硬化性組成物を含む。
比較実施例1〜5
比較実施例1〜5(C1〜C5)はHDPE、Mg(OH)2およびHDPE MA 2(存在するとき)を溶融混合することによって製造した。HDPE、HDPE MA 2およびMg(OH)2は二軸スクリュー押出し機の供給スロートで加えた。溶融混合温度は200℃に設定した。組成物は上記のように試験した。結果および組成は表3に示す。組成量は組成物の総重量に基づく。結果は、官能化ポリオレフィン(HDPE MA 2)の含有が消炎時間を減じず、実際には増加させたことを示す。
熱可塑性組成物は260℃に設定した溶融混合温度にて二軸スクリュー押出し機中で成分を溶融混合することによって製造した。PPE、SEBSおよびMg(OH)2は供給スロートで加え、HDPEおよびHDPE MAは下流で加えた。実施例2では、Mg(OH)2を、HDPEおよびHDPE MAも含むマスターバッチの一部として加えた。マスターバッチを製造するための溶融混合温度は200℃であった。マスターバッチは後流として加え、他の成分は前流として供給し、溶融混合温度は260℃であった。組成物は上記のように試験した。結果および組成は表4に示す。組成量は組成物の総重量に基づく。比較実施例6〜9(C6〜C9)は、10秒未満の消炎時間を得るにはMg(OH)2単独では不十分であることを示している。これに対して、実施例1および2は、官能化ポリオレフィンの含有が消炎時間を劇的に減じる(96%を越える減少)ことを示している。さらに、実施例1および2はC6〜C9に比べて耐磨耗性が増加し、耐磨耗性性能はマスターバッチを組成物の形成に用いたときより良好である。
熱可塑性組成物は260℃に設定した溶融混合温度にて二軸スクリュー押出し機中で成分を溶融混合することによって製造した。PPE、SEBSおよびMg(OH)2は供給スロートで加え、HDPEおよびHDPE MAは下流で加えた。組成物は上記のように試験した。結果および組成は表5に示す。組成量は組成物の総重量に基づく。実施例3および4は、用いた官能化HDPEの種類に関係なく同様な消炎時間が得られることを示している。さらに、実施例5は、より少ない二水酸化マグネシウムで同様な消炎時間が得られることを示している。
熱可塑性組成物は260℃に設定した溶融混合温度にて二軸スクリュー押出し機中で成分を溶融混合することによって製造した。PPE、SEBSおよびMg(OH)2は供給スロートで加え、HDPEおよびHDPE MAは下流で加えた。組成物は上記のように試験した。結果および組成は表6に示す。組成量は組成物の総重量に基づく。組成物は、ポリ(アリーレンエーテル)、官能化ポリオレフィン、および二水酸化マグネシウムの様々な量で強力な(robust)難燃性が得られることを示している。
熱可塑性組成物は260℃に設定した溶融混合温度にて二軸スクリュー押出し機中で成分を溶融混合することによって製造した。PPE、SEBSおよびMg(OH)2は供給スロートで加え、HDPEおよびHDPE MAは下流で加えた。組成物は上記のように試験した。結果および組成は表7に示す。組成量は組成物の総重量に基づく。ポリオレフィンおよび官能化ポリオレフィンの合計量に関係した官能化ポリオレフィンの量を変えた。実施例10〜13は、官能化ポリオレフィンが総オレフィンの8%であるとき、および官能化ポリオレフィンが総オレフィンの100%であるとき、良好な難燃性が得られることを示している。
熱可塑性組成物は260℃に設定した溶融混合温度にて二軸スクリュー押出し機中で成分を溶融混合することによって製造した。PPE、SEBSおよびMg(OH)2は供給スロートで加え、HDPEおよびHDPE MAは下流で加えた。組成物は上記のように試験した。結果および組成は表8に示す。組成量は組成物の総重量に基づく。組成物は、ポリ(アリーレンエーテル)、ブロックコポリマー、ポリオレフィン、官能化ポリオレフィン、および二水酸化マグネシウムの様々な量並びにポリオレフィンの種類を変えることで強力な難燃性が得られることを示している。
熱可塑性組成物は260℃に設定した溶融混合温度にて二軸スクリュー押出し機中で成分を溶融混合することによって製造した。PPE、SEBSおよびAlOは供給スロートで加え、HDPEおよびHDPE MAは下流で加えた。組成物は上記のように試験した。結果および組成は表9に示す。組成量は組成物の総重量に基づく。比較実施例11〜14(C11〜C14)は二酸化マグネシウムの代わりに酸化アルミニウム水和物を用いる。二酸化マグネシウムを含有する実施例と異なり、酸化アルミニウム水和物を含有する実施例は、官能化ポリオレフィンの有無に基づく難燃性に差がないことを示している。
用語が表すものの数は参照用語のものの少なくとも1つが存在することを意味する。「任意の」または「任意に」は、引き続いて起こる事象または状況が生じるまたは生じないこと、そして記述には事象が生じる場合および生じない場合が含まれることを意味する。ここに記載の全ての範囲は包括的でありそして併合できる(例えば、「25重量%以下、より詳しくは5〜20重量%」の範囲は、「5〜20重量%」の範囲の終了点、および全ての中間値を含む)。ここで用いるように名詞の用語は単数および複数を含み、それによってその用語が表すものの1つ以上を含む(例えば、sample(s)は1つ以上の試料を含む)。「1つの態様」、「別の態様」、「態様」、「いくつかの態様」等は、態様に関連して記載される個々の構成要素(例えば、特徴、構造、性質および/または特性)が、ここに記載の少なくとも1つの態様に含まれ、他の態様に存在してもしなくてもよいことを意味する。さらに、記載の構成要素は様々な態様においてどのような適した方法で組み合わされてもよいことは無論のことである。ここで触れるISO6722はこの標準の2002年12月15日バージョンである。
4 被覆
6 追加層
Claims (69)
- (i)ポリ(アリーレンエーテル);
(ii)高分子量相溶化剤;
(iii)エポキシ、カルボキシルおよび酸無水物基よりなる群から選択される官能基を含むポリオレフィン;並びに
(iv)二水酸化マグネシウム
を含む軟質熱可塑性組成物。 - 組成物がアルケニル芳香族樹脂を本質的に含まない、請求項1に記載の組成物。
- ポリ(アリーレンエーテル)が組成物の総重量に対して25〜60重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- ポリオレフィンが組成物の総重量に対して15〜40重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 組成物が追加のポリオレフィンをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 追加のポリオレフィンが官能化されていない、請求項5に記載の組成物。
- ポリオレフィンの総量に対する官能基を含むポリオレフィンの量が5〜95重量%である、請求項5に記載の組成物。
- ポリオレフィンの総量が重量に基づいてポリ(アリーレンエーテル)の量より少ない、請求項5に記載の組成物。
- 追加のポリオレフィンが高密度ポリエチレンであり、官能基を含むポリオレフィンが無水マレイン酸で官能化された高密度ポリエチレンである、請求項5に記載の組成物。
- 高分子量相溶化剤がブロックコポリマーを含み、ブロックコポリマーが調節された分布コポリマーであるブロックを含む、請求項1に記載の組成物。
- 高分子量相溶化剤が2つのブロックコポリマーを含む、請求項1に記載の組成物。
- 高分子量相溶化剤が組成物の総重量に対して2〜30重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 二水酸化マグネシウムのメジアン粒径が0.01〜15μmである、請求項1に記載の組成物。
- 二水酸化マグネシウムが組成物の総重量に対して5〜40重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 組成物が可塑剤をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 組成物の曲げ弾性率がASTM D790−03で測定して2,000kg/cm2以上18,000kg/cm2未満である、請求項1に記載の組成物。
- (i)ポリ(アリーレンエーテル);
(ii)第1ポリオレフィン;
(iii)ブロックコポリマー;
(iv)酸無水物官能基を含む第2ポリオレフィン;並びに
(v)二水酸化マグネシウム
を含む軟質熱可塑性組成物。 - 組成物がアルケニル芳香族樹脂を本質的に含まない、請求項17に記載の組成物。
- ポリ(アリーレンエーテル)が組成物の総重量に対して25〜60重量%の量で存在する、請求項17に記載の組成物。
- 第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの組み合わせが組成物の総重量に対して15〜40重量%の量で存在する、請求項17に記載の組成物。
- 第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの合計量に対する第2ポリオレフィンの量が5〜95重量%である、請求項17に記載の組成物。
- 第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの合計量が重量に基づいてポリ(アリーレンエーテル)の量より少ない、請求項17に記載の組成物。
- 第1ポリオレフィンが高密度ポリエチレンであり、第2ポリオレフィンが無水マレイン酸で官能化された高密度ポリエチレンである、請求項17に記載の組成物。
- ブロックコポリマーが2つのブロックコポリマーを含む、請求項17に記載の組成物。
- ブロックコポリマーが組成物の総重量に対して2〜30重量%の合計量である、請求項24に記載の組成物。
- ブロックコポリマーが調節された分布コポリマーであるブロックを含む、請求項17に記載の組成物。
- 二水酸化マグネシウムのメジアン粒径が0.01〜15μmである、請求項17に記載の組成物。
- 二水酸化マグネシウムが組成物の総重量に対して5〜40重量%の量で存在する、請求項17に記載の組成物。
- 組成物が可塑剤をさらに含む、請求項17に記載の組成物。
- 組成物の曲げ弾性率がASTM D790−03で測定して2,000kg/cm2以上18,000kg/cm2未満である、請求項17に記載の組成物。
- (i)45〜55重量%のポリ(アリーレンエーテル);
(ii)第1ポリオレフィン;
(iii)10〜20重量%のブロックコポリマーの組み合わせ;
(iv)酸無水物官能基を含む第2ポリオレフィン;並びに
(v)5〜20重量%の二水酸化マグネシウム
を含む軟質熱可塑性組成物であって、第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの合計重量が15〜30重量%であり、全ての重量%が組成物の総重量に基づく、上記の組成物。 - (i)ポリ(アリーレンエーテル);
(ii)高密度ポリエチレン;
(iii)ポリオレフィンブロックコポリマー;
(iv)酸無水物官能基を含むポリオレフィン;
(v)ブロックコポリマー;並びに
(vi)二水酸化マグネシウム
を含む熱可塑性組成物。 - ポリ(アリーレンエーテル)、高分子量相溶化剤、二水酸化マグネシウム、およびエポキシ、カルボキシルおよび酸無水物基よりなる群から選択される官能基を含むポリオレフィンを溶融混合することを含む、軟質熱可塑性組成物を製造する方法。
- 追加のポリオレフィンを、ポリ(アリーレンエーテル)、高分子量相溶化剤、二水酸化マグネシウム、および官能基を含むポリオレフィンと溶融混合することをさらに含む、請求項33に記載の方法。
- ポリ(アリーレンエーテル)、高分子量相溶化剤および二水酸化マグネシウムを溶融混合して第1溶融混合物を形成すること;そして
第1溶融混合物を、官能基を含むポリオレフィンおよび追加のポリオレフィンと溶融混合すること
をさらに含む、請求項34に記載の方法。 - ポリ(アリーレンエーテル)、高分子量相溶化剤および二水酸化マグネシウムを溶融混合して第1溶融混合物を形成すること;そして
第1溶融混合物を、官能基を含むポリオレフィンと溶融混合すること
をさらに含む、請求項33に記載の方法。 - 導体;および導体上に配置された被覆を含む電線であって、被覆が熱可塑性組成物を含み、そして熱可塑性組成物が
(i)ポリ(アリーレンエーテル);
(ii)高分子量相溶化剤;
(iii)エポキシ、カルボキシルおよび酸無水物基よりなる群から選択される官能基を含むポリオレフィン;並びに
(iv)二水酸化マグネシウム
を含む上記の電線。 - 導体が単一ストランドまたは複数のストランドを含む、請求項37に記載の電線。
- 組成物がアルケニル芳香族樹脂を本質的に含まない、請求項37に記載の電線。
- ポリ(アリーレンエーテル)が組成物の総重量に対して25〜60重量%の量で存在する、請求項37に記載の電線。
- ポリオレフィンが組成物の総重量に対して15〜40重量%の量で存在する、請求項37に記載の電線。
- 組成物が追加のポリオレフィンをさらに含む、請求項37に記載の電線。
- 追加のポリオレフィンが官能化されていない、請求項42記載の電線。
- ポリオレフィンの総量に対する官能基を含むポリオレフィンの量が5〜95重量%である、請求項42に記載の電線。
- ポリオレフィンの総量が重量に基づいてポリ(アリーレンエーテル)の量より少ない、請求項42に記載の電線。
- 追加のポリオレフィンが高密度ポリエチレンであり、官能基を含むポリオレフィンが無水マレイン酸で官能化された高密度ポリエチレンである、請求項42に記載の電線。
- 高分子量相溶化剤がブロックコポリマーを含み、ブロックコポリマーが調節された分布コポリマーであるブロックを含む、請求項37に記載の電線。
- 高分子量相溶化剤が2つのブロックコポリマーを含む、請求項37に記載の電線。
- 高分子量相溶化剤が組成物の総重量に対して2〜30重量%の量で存在する、請求項37に記載の電線。
- 二水酸化マグネシウムのメジアン粒径が0.01〜15μmである、請求項37に記載の電線。
- 二水酸化マグネシウムが組成物の総重量に対して5〜40重量%の量で存在する、請求項37に記載の電線。
- 組成物が可塑剤をさらに含む、請求項37に記載の電線。
- 電線がISO6722の難燃性要件を満たすかまたは越える、請求項37に記載の電線。
- 電線が、液体相溶性、耐熱水性、耐磨耗性、クラスAの短期耐熱老化性、クラスBの短期耐熱老化性、クラスCの短期耐熱老化性、クラスAの長期耐熱老化性、クラスBの長期耐熱老化性、クラスCの長期耐熱老化性、クラスAの熱過負荷、クラスBの熱過負荷、クラスCの熱過負荷、環境サイクル、およびそれらの2つ以上の組み合わせよりなる群から選択される性質についてのISO6722要件を満たすかまたは越える、請求項37に記載の電線。
- 導体;および導体上に配置された被覆を含む電線であって、被覆が熱可塑性組成物を含み、そして熱可塑性組成物が
(i)ポリ(アリーレンエーテル);
(ii)第1ポリオレフィン;
(iii)ブロックコポリマー;
(iv)酸無水物官能基を含む第2ポリオレフィン;並びに
(v)二水酸化マグネシウム
を含む上記の電線。 - 組成物がアルケニル芳香族樹脂を本質的に含まない、請求項55に記載の電線。
- ポリ(アリーレンエーテル)が組成物の総重量に対して25〜60重量%の量で存在する、請求項55に記載の電線。
- 第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの組み合わせが組成物の総重量に対して15〜40重量%の量で存在する、請求項55に記載の電線。
- 第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの合計量に対する第2ポリオレフィンの量が5〜95重量%である、請求項55に記載の電線。
- 第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの合計量が重量に基づいてポリ(アリーレンエーテル)の量より少ない、請求項55に記載の電線。
- 第1ポリオレフィンが高密度ポリエチレンであり、第2ポリオレフィンが無水マレイン酸で官能化された高密度ポリエチレンである、請求項55に記載の電線。
- ブロックコポリマーが2つのブロックコポリマーを含む、請求項55に記載の電線。
- ブロックコポリマーの合計量が組成物の総重量に対して2〜30重量%である、請求項62に記載の電線。
- ブロックコポリマーが調節された分布コポリマーであるブロックを含む、請求項55に記載の電線。
- 二水酸化マグネシウムのメジアン粒径が0.01〜15μmである、請求項55に記載の電線。
- 二水酸化マグネシウムが組成物の総重量に対して5〜40重量%の量で存在する、請求項55に記載の電線。
- 組成物が可塑剤をさらに含む、請求項55に記載の電線。
- 導体;および導体上に配置された被覆を含む電線であって、被覆が熱可塑性組成組成物を含み、そして熱可塑性組成組成物が
(i)45〜55重量%のポリ(アリーレンエーテル);
(ii)第1ポリオレフィン;
(iii)10〜20重量%のブロックコポリマーの組み合わせ;
(iv)酸無水物官能基を含む第2ポリオレフィン;並びに
(v)5〜20重量%の二水酸化マグネシウム
を含み、第1ポリオレフィンおよび第2ポリオレフィンの合計重量が15〜30重量%であり、全ての重量%が組成物の総重量に基づく、上記の電線。 - 導体;および導体上に配置された被覆を含む電線であって、被覆が熱可塑性組成物を含み、そして熱可塑性組成物が
(i)ポリ(アリーレンエーテル);
(ii)高密度ポリエチレン;
(iii)ポリオレフィンブロックコポリマー;
(iv)酸無水物官能基を含むポリオレフィン;
(v)ブロックコポリマー;並びに
(vi)二水酸化マグネシウム
を含む上記の電線。
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