JP2016511702A - 異方向回転押出によるtpo屋根膜の製造 - Google Patents
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Abstract
Description
1.10MPaを超える引張強度(CDおよびMD)、
2.500%を超える破断点伸び(CDおよびMD)、
3.100MPa未満の弾性率(CDおよびMD)、ならびに
4.EN ISO11925−2、面暴露試験にしたがって測定して等級Dの難燃性等級
を満たさなければならない。
本発明の高負荷難燃剤TPO配合物は、オレフィンブロックコポリマーである少なくとも1つの熱可塑性ポリオレフィンを含む。「オレフィンブロックコポリマー」または「OBC」という語は、エチレン/α−オレフィン多ブロックコポリマーを意味し、化学的または物理的特性が異なる2以上の重合したモノマー単位の複数のブロックまたはセグメントによって特徴づけられる重合形態でエチレンおよび1以上の共重合性α−オレフィンコモノマーを含む。「インターポリマー」および「コポリマー」という語は本明細書中では交換可能に用いられる。コポリマー中の「エチレン」または「コモノマー」の量について言及する場合、これはその重合した単位を意味すると理解される。ある実施形態では、多ブロックコポリマーは次式:
(AB)n
で表すことができる。
AAA−AA−BBB−BB
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2
の関係に対応する
ここで、dは0.850g/cc、または0.860、または0.866g/cc、または0.87g/cc、または0.880g/ccから0.89g/cc、または0.91g/cc、または0.925g/ccであり、そして
Tmは、113℃、または115℃、または117℃、または118℃から120℃、または121℃、または125℃までである;および/または
0より大きく130J/gまでのΔHについては、ΔT>−0.1299ΔH+62.81
130J/gを超えるΔHについては ΔT≧48℃
Re>1481−1629(d);および/または
高負荷難燃剤TPO配合物にはオレフィン系ポリマーが含まれる。オレフィン系ポリマーはオレフィンブロックコポリマーとは異なる。「オレフィン系ポリマー」という語は、本明細書中で用いられる場合、重合形態において、過半量のオレフィンモノマー、例えばエチレンまたはプロピレン(ポリマーの重量に基づいて)を含み、場合によって1以上のコモノマーを含んでもよいポリマーを指す。
1つの実施形態では、エチレン系ポリマーはエチレン/α−オレフィンコポリマーである。「エチレン/α−オレフィンコポリマー」という語は、本明細書中で用いられる場合、重合形態で、過半量のエチレンモノマー(コポリマーの重量基準)、およびα−オレフィンを、2つだけのモノマー種として含むコポリマーを指す。エチレン/α−オレフィンコポリマーは、エチレンおよび1以上のC3〜C20α−オレフィンコモノマーを含み得る。コモノマー(複数可)は、線状または分枝であり得る。好適なコモノマーの非限定的例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、および1−オクテンが挙げられる。エチレン/α−オレフィンコポリマーは、スラリーリアクター、気相リアクターまたは溶液リアクター中チーグラー・ナッタ、クロム系、束縛構造またはメタロセン触媒のいずれかで調製できる。エチレン/α−オレフィンコポリマーは、ランダムコポリマーであり、ブロック分子内構造を有するOBCとは異なる。
1つの実施形態では、オレフィン系ポリマーはプロピレン系エラストマーである。「プロピレン系エラストマー」(または「PBE」)は、少なくとも50重量パーセントのプロピレン由来の単位、および少なくとも約5重量パーセントの、例えばエチレンなどのプロピレン以外のコモノマー由来の単位を有する少なくとも1つのコポリマーを含む。
1つの実施形態では、オレフィン系ポリマーはプロピレン系ポリマーである。「プロピレン系ポリマー」という語は、本明細書中で用いられる場合、重合形態において、過半量のプロピレンモノマー(ポリマーの重量に基づいて)を含み、そして場合によって1以上のコモノマーを含んでもよいポリマーを指す。プロピレン系ポリマーは、(i)プロピレンおよび2または4〜10個の炭素原子を有する1以上のα−オレフィン由来の繰り返し単位を含むチーグラー・ナッタ触媒で触媒されたプロピレンコポリマー(エチレンは本開示のためにα−オレフィンと見なされる);(ii)プロピレンおよび2、または4〜10個の炭素原子を有する1以上のα−オレフィン由来の繰り返し単位を含むメタロセン触媒で触媒されたプロピレン/α−オレフィンコポリマー;(iii)チーグラー・ナッタ触媒で触媒されたプロピレンホモポリマー;(iv)メタロセン触媒で触媒されたプロピレンホモポリマー;ならびにそれらの組み合わせであってよい。
高負荷難燃剤熱可塑性ポリオレフィン(TPO)配合物は30重量%超の難燃剤を含む。難燃剤は粒状形態または粉末形態の固体である。1つの実施形態では、高負荷難燃剤TPO配合物は、35重量%、または40重量%、または45重量%、または50重量%の下限から55重量%、または60重量%、または65重量%、または70重量%、または75重量%の上限までで難燃剤を含む。重量パーセントは高負荷難燃剤TPO配合物の総重量基準である。
高負荷難燃剤TPOは1以上の任意の添加剤を含み得る。好適な添加剤としては、抗酸化剤、UV安定剤、発泡剤、着色剤または顔料、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
20重量%〜50重量%のオレフィンブロックコポリマー;
10重量%〜30重量%のエチレン/α−オレフィンコポリマー;および
35重量%〜75重量%の難燃剤
から構成される高負荷TPO配合物を直接添加することを含む。
10MPaを超える引張強度;
500%を超える破断点伸び;
100MPa未満の弾性率;および
面暴露試験および端部暴露試験についてEN ISO11925−2にしたがって測定して等級Dの難燃性等級
を有するTPO屋根膜を形成することをさらに含む。
20重量%〜40重量%のオレフィンブロックコポリマー;
15重量%〜30重量%の、0.90g/cc〜0.91g/ccの密度を有するエチレン/α−オレフィンコポリマー;
35重量%〜60重量%の難燃剤;および
1重量%〜5重量%の添加剤
から構成される高負荷難燃剤TPO配合物の成分を直接添加することを含む。
10MPa超〜25MPaの引張強度;
500%超〜1100%の破断点伸び;
100MPa未満の弾性率;および
面暴露試験単独、または端部暴露試験との組み合わせについて、EN ISO11925−2にしたがって測定して等級Dの難燃性等級
を有する。
本開示は別の方法を提供する。1つの実施形態では、方法は:
プロピレン系エラストマー(PBE);
ポリオレフィン;
30重量%を越える粒状難燃剤
を含む高負荷難燃剤熱可塑性ポリオレフィン(TPO)配合物の成分を直接添加し;
EN ISO11925−2、面暴露試験にしたがって測定して等級Dの難燃性等級を有するTPO屋根膜を形成することを含む。前記方法を本明細書中では以下、「PBE法」と称する。PBE法は、OBCではなく、PBE、またはPBEおよびOBCのブレンドを利用する。
20重量%〜50重量%のPBE;
10重量%〜30重量%のプロピレン系ポリマー;
35重量%〜75重量%の難燃剤
を含む高負荷TPO配合物の成分を直接添加し;そして
500%を超える破断点伸び;および
100MPa未満の弾性率
を有するTPO屋根膜を形成することを含む。TPO屋根膜は、単独または端部暴露試験と組み合わせた面暴露試験についてEN ISO11925−2にしたがって測定して等級Dの難燃性等級を有する。
40重量%〜60重量%のPBE;
10重量%〜15重量%のプロピレンインパクトコポリマーであるプロピレン系ポリマー;
30重量%〜40重量%の難燃剤;
1重量%〜5重量%の添加剤
を含む高負荷難燃剤TPO配合物の成分を直接添加し;そして
500%超〜1100%の破断点伸び;および
100MPa未満の弾性率
を有するTPO屋根膜を形成することを含む。TPO屋根膜は、単独または端部暴露試験と組み合わせて面暴露試験についてEN ISO11925−2にしたがって測定して、等級Dの難燃性等級を有する。
特に別段の記載、文脈からの暗示、または当該技術分野における慣例がない限り、全ての部およびパーセントは重量基準であり、全ての試験法は、本願の出願日時点のものである。
メルトインデックス
メルトインデックス(I2)は、ASTM D−1238(190℃;2.16kg)にしたがって測定される。結果をグラム/10分で報告する。メルトフローレート(MFR)はASTM D−1238(230℃;2.16kg)にしたがって測定される。結果をグラム/10分で報告する。
密度は、ASTM D−792にしたがって測定する。
難燃性をEN ISO11925−2にしたがって測定する。可燃性試験EN ISO11925−2において、試料に小さな炎を直接あてる。250mm×90mmのサイズの試験試料をU字型試料ホルダーに垂直に取り付ける。高さ20mmのプロパンガスの炎を45°の角度で試料と接触させる。適用点は、面の中心線の底縁の40mm上(面暴露試験)または底縁の幅の中心(端部暴露試験)のいずれかである。濾紙を試料ホルダーの下に置いて、有炎滴下物(flaming debris)の落下をモニタリングする。
EN ISO11925−2
等級B 着火時間=30秒、60秒 Fs≦150mm
等級C 着火時間=30秒、60秒 Fs≦150mm
等級D 着火時間=30秒、60秒 Fs≦150mm
等級E 着火時間=15秒、35秒 Fs≦150mm
(1)60秒の試験時間Fs≦150mm
(2)火炎液滴(burning droplet)なし
通常のGPC測定を使用して、ポリマーの重量平均(Mw)および数平均(Mn)分子量を決定し、そしてMWD(=Mw/Mn)を決定する。サンプルは高温GPC機器(Polymer Laboratories, Inc. model PL220)で分析する。
Mポリエチレン=a*(Mポリスチレン)b。
示差走査熱量測定法(DSC)を用いてポリマー(例えば、エチレン系(PE)ポリマー)中の結晶化度を測定する。約5〜8mgのポリマーサンプルを秤量し、DSCパン中に入れる。蓋をパンに圧着し、閉鎖雰囲気を確実にする。サンプルパンをDSCセル中に入れ、次いで約10℃/minの割合でPEについては180℃(PPについては230℃)の温度まで加熱する。サンプルをこの温度で3分間保持する。次いで、サンプルを10℃/minの割合でPEについては−60℃(PPについては−40℃)まで冷却し、その温度で3分間等温に保持する。サンプルを次に10℃/minの割合で完全に溶融するまで加熱する(二次加熱)。パーセント結晶化度は、二次熱曲線から決定される溶融熱(Hf)を、PEについては292J/g(PPについては165J/g)の理論的溶融熱で割り、この量に100をかけることによって算出する(例えば、%結晶化度=(Hf/292J/g)×100(PEについて))。
発明例および比較サンプルで使用する材料を以下の表1〜3で提示する。ポリマーを典型的には1以上の抗酸化剤および/または他の安定剤で安定化させる。
実施例1〜7は高負荷難燃剤TPO配合物の実施例である。参考は、難燃剤を含まない配合物である。成分の割合(配合物の総重量基準の重量パーセント)を表4に示す。
配合物(実施例1〜7)をAMUT異方向回転二軸スクリュー押出機D=92mm、L/D=36に直接添加する。配合物の成分を2つの異なるフィーダーにより押出機に直接供給する。難燃剤は粉末形態であり、粉末フィーダーにより押出機中に供給する。ポリマー材料は顆粒の形態であり、別のフィーダーにより押出機中に供給する。溶融、混合および押出を単一ステップで実施する。成分を異方向回転二軸スクリュー押出機に直接添加する前に、配合ステップまたは前押出ステップを実施しない。実施例1〜7の配合物を下記表5で示すような加工条件下で異方向回転二軸スクリュー押出機により加工する。
本発明の高負荷難燃剤TPO配合物はCRTS押出法に直接添加される場合に、意外にも好適なTPO屋根膜を産生する。上記表6で示されるように、本発明の方法は、TPO屋根膜の機械的性能要件を満たし、EN ISO11925−2、面暴露試験単独またはEN ISO11925.2、端部暴露試験の等級Dを満たす組み合わせでの等級Dも満たすTPO屋根膜を産生する。
Claims (7)
- オレフィンブロックコポリマー;
ポリオレフィン;
30重量%を越える粒状難燃剤
を含む高負荷難燃剤熱可塑性ポリオレフィン(TPO)配合物の成分を異方向回転二軸スクリュー押出機に直接添加し;
二軸スクリューの異方向回転で、高負荷難燃剤TPO配合物の成分を押し出し;そして
10MPaを超える引張強度(CD)および
EN ISO11925−2、面暴露試験にしたがって測定して等級Dの難燃性等級を有するTPO屋根膜を形成することを含む、方法。 - EN ISO11925−2、端部暴露試験にしたがって測定して等級Dの難燃性等級を有するTPO屋根膜を形成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 15rpm〜40rpmの回転速度で二軸スクリューを異方向回転させることを含む、請求項1〜2のいずれかに記載の方法。
- 185℃未満の温度で異方向回転押出を実施することを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 20重量%〜50重量%のオレフィンブロックコポリマー;
10重量%〜30重量%のエチレン/α−オレフィンコポリマー;
35重量%〜75重量%の難燃剤
を含む高負荷TPO配合物の成分を直接添加し;そして
10MPaを超える引張強度(CD);
500%を超える破断点伸び;および
100MPa未満の弾性率
を有するTPO屋根膜を形成することを含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 - 20重量%〜40重量%のオレフィンブロックコポリマー;
0.90g/cc〜0.91g/ccの密度を有する15重量%〜30重量%のエチレン/α−オレフィンコポリマー;
35重量%〜60重量%の難燃剤;
1重量%〜5重量%の添加剤
を含む高負荷難燃剤TPO配合物の成分を直接添加し;そして
10MPa超〜25MPaの引張強度;
500%超〜1100%の破断点伸び;および
100MPa未満の弾性率
を有するTPO屋根膜を形成すること
を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - プロピレン系エラストマー;
ポリオレフィン;
30重量%を越える粒状難燃剤
を含む高負荷難燃剤熱可塑性ポリオレフィン(TPO)を異方向回転二軸スクリュー押出機に直接添加し;
二軸スクリューの異方向回転で、高負荷難燃剤TPO配合物の成分を押し出し;そして
10MPaを越える引張強度(CD)、および
EN ISO11925−2、面暴露試験にしたがって測定して等級Dの難燃性等級を有するTPO屋根膜を形成することを含む、方法。
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