JP2012072416A - 非ハロゲン性難燃性熱可塑性ポリウレタン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機ホスフィネート成分、有機ホスフェート成分および多価アルコールを含む難燃性パッケージを有する難燃性熱可塑性ポリウレタン(TPU)組成物が開示される。難燃性成分は、TPU組成物の総重量を基準として、約5重量%〜約40重量%のホスフィネート化合物;約5重量%〜約20重量%のホスフェート化合物;および約0.1重量%〜約15重量%の多価アルコールの量で存在し得る。TPU組成物を製造するプロセス、ならびにワイヤおよびケーブルの構成のジャケットとしてTPU組成物を使用してワイヤおよびケーブルの構成を製造するプロセスが開示される。このTPU組成物は、限界酸素指数試験および/またはUL 94垂直燃焼試験によって測定した場合、優れた難燃性能を示す。
【選択図】なし
Description
本出願は、2005年4月13日に出願した米国出願第60/671,009号に対する優先権を主張する。
本発明は、難燃性熱可塑性ポリウレタン(TPU)組成物に関し、そしてより詳細には、複数の非ハロゲン性難燃剤を含む難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物に関する。このTPU組成物は、ワイヤおよびケーブルでの応用、インフレートフィルム、成形応用などのような、高い燃焼性能が所望される適用に役立つ。本発明はまた、TPU組成物を製造するためのプロセス、ならびにワイヤおよびケーブルジャケットを製造するためのプロセスに関する。
ハロゲン添加物(例えば、フッ素、塩素および臭素に基づくもの)は、TPU組成物に難燃性を与えるために用いられている。近年、特定の最終用途応用は、TPU組成物がハロゲンを含まないことを指定している。これは、TPU配合者が、以前に使用されたハロゲン添加物を置き換えるための他の難燃剤を探すことを必要とした。
例示的な実施形態の1つの目的は、受け入れられる加工特性および機械的特性を呈するとともに所望の難燃性能を提供する非ハロゲン性難燃性TPU組成物を提供することである。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
良好な溶融加工特徴を有する難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物であって、該組成物は、以下:
(a)少なくとも一つの熱可塑性ポリウレタンポリマー;
(b)約5重量%〜約40重量%の第1の非ハロゲン化有機難燃性成分であって、ホスフィネート化合物を含む、第1の非ハロゲン化有機難燃性成分;
(c)約5重量%〜約20重量%の第2の非ハロゲン化有機難燃性成分であって、ホスフェート化合物を含む、第2の非ハロゲン化有機難燃性成分;および
(d)約0.1重量%〜約15重量%の第3の非ハロゲン化有機難燃性成分であって、ペンタエリトリトールおよびジペンタエリトリトールから選択される、第3の非ハロゲン化有機難燃性成分
を含み、該重量%は、該熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準とし、該難燃性熱可塑性ポリウレタンは、UL94垂直燃焼試験に従って測定した場合に1.90mmの厚さでVO評価等級を有し、そしてASTM D2863に従って測定した場合に少なくとも約35の制限酸素指数を有する、難燃性熱可塑性ポリウレタン。
(項目2)
(b)において、前記ホスフィネート化合物が、約15重量%〜約25重量%のレベルで存在する、項目1に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目3)
(c)において、前記ホスフェート化合物が、約5重量%〜約10重量%のレベルで存在する、項目1に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目4)
(d)において、前記選択されたペンタエリトリトールまたはジペンタエリトリトールが、約2.5重量%〜約10重量%のレベルで存在する、項目1に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目5)
(a)において、前記熱可塑性ポリウレタンポリマーが、ポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタンおよびそれらのブレンドから選択される、項目1に記載の難燃性熱可塑性組成物。
(項目6)
(a)において、前記熱可塑性ポリウレタンポリマーが、ポリエーテルポリウレタンである、項目5に記載の難燃性熱可塑性組成物。
(項目7)
さらに、
(e)前記熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準にして約0重量%〜約5重量%の無機難燃性成分
を含む、項目1に記載の難燃性熱可塑性組成物。
(項目8)
(e)において、存在する場合、前記無機難燃性成分が、タルク、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、五ホウ酸アンモニウム、ホウ酸亜鉛、炭酸カルシウム、酸化アンチモン、クレー、モンモリロナイトクレーおよびそれらの混合物から選択される、項目7に記載の難燃性熱可塑性組成物。
(項目9)
難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物であって、以下:
(a)少なくとも一つの熱可塑性ポリウレタンポリマー;および
(b)難燃性パッケージであって、
(i)ホスフィネート化合物を含む第1の非ハロゲン化難燃性成分;
(ii)有機ホスフェート化合物を含む第2の非ハロゲン化難燃性成分;および
(iii)ホスフェートを含まない第3の非ハロゲン化難燃性成分
を含む、難燃性パッケージ
を含み、ここで、該難燃性パッケージは、該熱可塑性ポリウレタン組成物に少なくとも一つの所定の難燃性特徴を与えるのに十分な量で存在する、難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目10)
前記少なくとも一つの所定の難燃性特徴が、ASTM D−2863に従って測定した場合の少なくとも約35の制限酸素指数である、項目9に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目11)
前記少なくとも一つの所定の難燃性特徴が、UL 94に従って測定した場合の75ミル(1.90mm)の厚さでのV−0燃焼評価等級である、項目9に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目12)
前記難燃性パッケージが、無機難燃性成分をさらに含む、項目9に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目13)
(a)において、前記熱可塑性ポリウレタンポリマーが、ポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタンおよびそれらのブレンドから選択される、項目9に記載の難燃性熱可塑性組成物。
(項目14)
(a)において、前記熱可塑性ポリウレタンポリマーが、ポリエーテルポリウレタンである、項目13に記載の難燃性熱可塑性組成物。
(項目15)
(b)(iii)において、前記第3の非ハロゲン化難燃性化合物が、ペンタエリトリトールおよびジペンタエリトリトールから選択される、項目9に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目16)
(b)において、前記難燃性パッケージが、さらに
(iv)無機難燃性成分
を含む、項目9に記載の難燃性ポリウレタン組成物。
(項目17)
難燃性パッケージであって、以下:
(a)ホスフィネート化合物を含む、第1の非ハロゲン化難燃性成分;
(b)有機ホスフェート化合物を含む、第2の非ハロゲン化難燃性成分;および
(c)多価アルコールを含む、第3の非ハロゲン化難燃性成分
を含む、難燃性パッケージ。
(項目18)
さらに以下:
(d)無機難燃性成分
を含む、項目17に記載の難燃性パッケージ。
(項目19)
前記無機難燃性成分が、タルク、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、炭酸カルシウム、酸化アンチモン、クレー、モンモリロナイトクレーおよびそれらの混合物から選択される、項目18に記載の難燃性パッケージ。
(項目20)
(c)において、前記多価アルコールが、ジペンタエリトリトールおよびペンタエリトリトールから選択される、項目17に記載の難燃性パッケージ。
(項目21)
熱可塑性ポリウレタン組成物を難燃性にする方法であって、以下:
(a)ホスフィネート化合物を含む第1の非ハロゲン化難燃性化合物、(b)有機ホスフェート化合物を含む第2の非ハロゲン化難燃性化合物、および(c)多価アルコールを含む第3の非ハロゲン化難燃性化合物、を含む難燃性パッケージを熱可塑性ポリウレタンポリマーと混合する工程を包含し、ここで、該難燃性パッケージは、該熱可塑性ポリウレタン組成物に少なくとも一つの所定の難燃性特徴を与えるのに十分な量で存在する、方法。
(項目22)
前記少なくとも一つの所定の難燃性特徴が、ASTM D−2863に従って測定した場合の少なくとも約35の制限酸素指数を含む、項目21に記載の方法。
(項目23)
前記少なくとも一つの所定の難燃性特徴が、UL 94に従って測定した場合の75ミル(1.90mm)の厚さでのV−0燃焼評価等級である、項目21に記載の方法。
(項目24)
前記ホスフィネート化合物が約5重量%〜約40重量%のレベルで存在し;
前記有機ホスフェート化合物が約5重量%〜約20重量%のレベルで存在し;そして
前記多価アルコールが約0.1重量%〜約15重量%のレベルで存在し;
ここで、該重量%は、前記熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準にする、項目21に記載の方法。
(項目25)
前記難燃性パッケージが、前記熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準として約0重量%〜約5重量%のレベルで存在する無機難燃性成分をさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記混合が、二軸スクリューエクストルーダーにおいて行われる、項目21に記載の方法。
(項目27)
前記熱可塑性ポリウレタン組成物が、混合後にペレット化される、項目26に記載の方法。
(項目28)
難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物を製造するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
a)熱可塑性ポリウレタン成分を剪断混合し得る混合デバイスにおいて、ヒドロキシル末端ポリエステル、ヒドロキシル末端ポリエーテル、ヒドロキシル末端ポリカーボネートおよびそれらの混合物から選択されるポリマー中間体、ポリイソシアネートおよび鎖伸長剤を含む熱可塑性ポリウレタン成分を混合する工程;
b)(a)に続いて、難燃性パッケージを該混合デバイスに添加する工程であって、該難燃性パッケージは、約5重量%〜約40重量%のレベルで存在する、ホスフィネート化合物を含む第1の非ハロゲン化難燃性成分;約5重量%〜約20重量%のレベルで存在する、ホスフェート化合物を含む第2の非ハロゲン化難燃性成分;および約0.1重量%〜約15重量%のレベルで存在する、ペンタエリトリトールおよびジペンタエリトリトールから選択される第3の非ハロゲン化難燃性成分、を含む、工程
を包含し、ここで、該重量%は、該難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準とする、プロセス。
(項目29)
ワイヤおよびケーブルの構成を製造するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
(a)少なくとも一つの金属導体上へ非導電性ポリマー材料の絶縁層を押し出し成形する工程;および
(b)難燃性ジャケットを押し出し成形して少なくとも一つの絶縁された金属導体を覆う工程であって、該ジャケットは、熱可塑性ポリウレタン組成物であり、該熱可塑性ポリウレタン組成物は、以下:
(i)少なくとも一つの熱可塑性ポリウレタンポリマー;
(ii)ホスフィネート化合物を含む、約5重量%〜約40重量%の第1の非ハロゲン化有機難燃性成分;
(iii)ホスフェート化合物を含む、約5重量%〜約20重量%の第2の非ハロゲン化有機難燃性成分;および
(iv)ジペンタエリトリトールを含む、約0.1〜約15重量%の第3の非ハロゲン化有機難燃性成分
を含み、ここで、該重量%は、該熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準とする、プロセス。
(項目30)
ワイヤおよびケーブルの構成であって、該構成は、以下:
(a)少なくとも一つの金属導体であって、該導体が、非導電性ポリマー材料により絶縁されている、導体;および
(b)該絶縁された少なくとも一つの金属導体を覆う難燃性ジャケット
を含み、ここで、該ジャケットは、熱可塑性ポリウレタン組成物であり、該熱可塑性ポリウレタン組成物は、以下:
(i)少なくとも一つの熱可塑性ポリウレタンポリマー;
(ii)ホスフィネート化合物を含む、約5重量%〜約40重量%の第1の非ハロゲン化有機難燃性成分;
(iii)ホスフェート化合物を含む、約5重量%〜約20重量%の第2の非ハロゲン化有機難燃性成分;および
(iv)ジペンタエリトリトールを含む、約0.1重量%〜約15重量%の第3の非ハロゲン化有機難燃性成分
を含み、ここで、該重量%は、該熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準にする、構成。
(項目31)
難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物を含む成形品であって、該組成物は、以下:
(a)少なくとも一つの熱可塑性ポリウレタンポリマー;
(b)ホスフィネート化合物を含む、約5重量%〜約40重量%の第1の非ハロゲン化有機難燃性成分;
(c)ホスフェート化合物を含む、約5重量%〜約20重量%の第2の非ハロゲン化有機難燃性成分;および
(d)ペンタエリトリトールおよびジペンタエリトリトールから選択される、約0.1重量%〜約15重量%の第3の非ハロゲン化有機難燃性成分
を含み、ここで、該重量%は、該熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準にする、成形品。
(項目32)
難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物であって、該組成物は、以下:
(a)少なくとも一つのポリエーテルベースの熱可塑性ポリウレタンポリマー;
(b)ホスフィネート化合物を含む、約15重量%〜約25重量%の第1の非ハロゲン化有機難燃性成分;
(c)ホスフェート化合物を含む、約5重量%〜約10重量%の第2の非ハロゲン化有機難燃性成分;
(d)ジペンタエリトリトールを含む、約2.5重量%〜約10重量%の第3の非ハロゲン化有機難燃性成分;および
(e)タルクを含む、約0重量%〜約5重量%の無機難燃性成分、
から本質的になり、ここで、該重量%は、該熱可塑性ポリウレタン組成物の総重量を基準とする、組成物。
(項目33)
約0.05重量%〜約2.0重量%の抗酸化剤をさらに含む、項目1に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
(項目34)
前記抗酸化剤が、ヒンダードフェノールおよびジアルキル化ジフェニルアミン、ならびにそれらの混合物から選択される、項目33に記載の難燃性熱可塑性ポリウレタン組成物。
本発明の熱可塑性ポリウレタン(TPU)組成物は、難燃性添加物とともに少なくとも一つのTPUポリマーを含む。
Claims (1)
- 本願明細書に記載された発明。
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