JP2020513053A - 難燃性ポリマー組成物 - Google Patents

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Abstract

ポリマーと、難燃剤と、高アスペクト比粒状鉱物と、任意に補強材とを含む難燃性ポリマー組成物、上記難燃性ポリマー組成物からできた物品及び該難燃性ポリマー組成物を含む物品、並びに上記難燃性ポリマー組成物を製造する方法。【選択図】図1

Description

[優先権主張]
本PCT国際出願は、2017年4月7日付けで出願された米国仮特許出願第62/482,876号の優先権の利益を主張し、その主題は引用することによりその全体が本出願の一部をなす。
本発明は、包括的には、ポリマーと、難燃剤と、高アスペクト比粒状鉱物と、任意に補強材とを含む難燃性ポリマー組成物に関する。本発明はさらに、上記難燃性ポリマー組成物を含む物品又は上記難燃性ポリマー組成物からできた物品、並びに上記難燃性ポリマー組成物及び上記物品を製造する方法に関する。
当該技術分野において、様々な機能のための難燃性ポリマー組成物を製造することはよく知られている。ポリマー組成物の様々な難燃特性のための要件は、ポリマー組成物の意図される最終用途に応じて変化し得る。例えば、熱発生、発煙、垂直火炎伝播、煙濃度、煙酸性、及び溶融粘度に関連する要件は、ポリマー組成物の意図される最終用途に応じて変化し得る。その他の特性(例えば剛性及び引張強さ等の機械的特性)についての要件も、ポリマー組成物の意図される最終用途に応じて変化し得る。これらの特性は、所望の難燃特性を得るためにポリマー組成物中に含まれる添加剤によって影響され得る。したがって、代替となる及び/又は改善された難燃性ポリマー組成物を提供することが望ましい。
本発明の第1の態様によれば、ポリマーと、難燃剤と、高アスペクト比粒状鉱物と、任意に補強材とを含む難燃性ポリマー組成物が提供される。或る特定の実施の形態においては、難燃性ポリマー組成物は、ポリマーと、難燃剤と、高アスペクト比粒状鉱物と、補強材とを含む。
本発明の第2の態様によれば、本発明の任意の態様又は実施の形態による難燃性ポリマー組成物からできた物品又は該難燃性ポリマー組成物を含む物品が提供される。或る特定の実施の形態においては、該物品は、車両部品である。或る特定の実施の形態においては、該物品は、本発明の任意の態様又は実施の形態による難燃性ポリマー組成物で被覆されたケーブルである。
本発明の第3の態様によれば、本発明の任意の態様又は実施の形態による難燃性ポリマー組成物を製造する方法であって、前記ポリマーと、前記難燃剤と、前記高アスペクト比粒状鉱物と、存在する場合に、前記補強材とを混合することを含む、方法が提供される。
或る特定の実施の形態においては、前記ポリマーは、ポリアミドである。
或る特定の実施の形態においては、難燃剤は、有機ホスフェート、ホスフィネート、ハロゲン化有機ホスフェート、又はそれらの1種以上の組み合わせである。或る特定の実施の形態においては、難燃剤は、有機ホスフィネートである。
或る特定の実施の形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、タルク、雲母、ウォラストナイト、ハロイサイト、又はそれらの1種以上の組み合わせである。或る特定の実施の形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、ウォラストナイトである。
或る特定の実施の形態においては、難燃性ポリマー組成物は、補強材を含む。或る特定の実施の形態においては、補強材は、ガラス繊維である。
本発明の任意の態様の或る特定の実施の形態は、以下の利点:
良好な(例えば改善された)難燃特性(例えば良好な又は改善された熱発生、発煙、火炎の広がり、垂直火炎伝播、煙濃度、煙酸性、及び溶融粘度)、
良好な(例えば改善された)機械的特性(例えば剛性(例えば曲げ弾性率及び引張弾性率)、熱たわみ温度、スパイラルフロー長さ、
削減量のポリマーの使用、
削減量の難燃剤の使用、
削減量の補強材の使用、
の1つ以上を提供し得る。
本発明の規定された任意の具体的な1つ以上の態様に関して示される詳細、例、及び好ましい事項は、本明細書で更に記載され、本発明の全ての態様に等しく当てはまる。本明細書に記載される実施形態、例、及び好ましい事項のそれらの全ての可能な変形形態におけるあらゆる組み合わせも、本明細書で特に示されない限り、又は文脈に明らかに矛盾しない限り、本発明により包含される。
本発明の実施形態を、以下の図面を参照して記載する。
1/8インチの厚さでの表1に規定される組成物のUL94難燃性等級を示す図である。 1/16インチの厚さでの表1に規定される組成物のUL94難燃性等級を示す図である。 1/32インチの厚さでの表1に規定される組成物のUL94難燃性等級を示す図である。 表1に規定される組成物の曲げ弾性率を示す図である。 表1に規定される組成物の引張弾性率を示す図である。 表1に規定される組成物の曲げ強さを示す図である。 表1に規定される組成物の引張強さを示す図である。 表1に規定される組成物の熱たわみ温度を示す図である。 表1に規定される組成物のISOノッチ付きアイゾット衝撃強さを示す図である。 表1に規定される組成物の破断点伸びを示す図である。 表1に規定される組成物のスパイラルフロー長さを示す図である。
本明細書においては、ポリマーと、難燃剤と、高アスペクト比粒状鉱物と、任意に補強材とを含む難燃性ポリマー組成物が開示される。難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃剤と、高アスペクト比粒状鉱物と、任意に補強材とからなり得る又はそれらから実質的になり得る。「〜から実質的になる」という語句は、例えば明示的に挙げられていない追加の要素、工程、又は成分が本発明の基本的な新規の特性に大きな影響を及ぼさない場合を除き、それらの追加の要素、工程、又は成分を排除し得る。1つ以上の追加の要素、工程、又は成分が組成物の1つ以上の追加の構成要素である場合に、該組成物中の1つ以上の追加の構成要素の全体量は、例えば10重量%までに限定され得る。例えば、組成物中の1つ以上の追加の構成要素の全体量は、9重量%、又は8重量%、又は7重量%、又は6重量%、又は5重量%、又は4重量%、又は3重量%、又は2重量%、又は1重量%までに限定され得る。
ポリマーは、例えば熱可塑性ポリマーであり得る。ポリマーは、例えばポリマーマトリックスの形で存在し得る。難燃性ポリマー組成物のその他の構成要素(例えば難燃剤、高アスペクト比粒状鉱物、任意の補強材)は、ポリマーマトリックス中に分散されている。ポリマーは、例えば、ポリアルキレン(例えばポリエチレン、ポリプロピレン又はポリブチレン)、ポリビニルエステル(一般式−[RCOOCHCH]−)、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリ乳酸、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズオキサゾール、ポリベンズチアゾール、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ酢酸ビニル(例えばエチレン酢酸ビニル又はポリ(メタクリル酸))、又はそれらの2つ以上の組み合わせであり得る。或る特定の実施形態においては、ポリマーは、1種以上のポリアミドである。これ以降、本発明は、ポリアミドに関して論じられる傾向にある場合がある。しかしながら、本発明は、そのような実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。
ポリマーは、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約40%の量で存在し得る。例えば、ポリマーは、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約45重量%、又は少なくとも約50重量%、又は少なくとも約55重量%、又は少なくとも約60重量%、又は少なくとも約65重量%、又は少なくとも約70重量%の量で存在し得る。
ポリマーは、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約80重量%まで、例えば最大約75重量%まで、例えば最大約70重量%まで、例えば最大約65重量%までの量で存在し得る。ポリマーは、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約40重量%から約80重量%まで、又は約40重量%から約70重量%まで、又は約40重量%から約60重量%まで、又は約50重量%から約80重量%まで、又は約50重量%から約70重量%まで、又は約50重量%から約60重量%までの範囲の量で存在し得る。
用語「難燃剤」は、ポリマーに添加した場合に、火炎を防ぎ、火炎の広がりを阻止若しくは遅延させ、及び/又は火炎により引き起こされる損害を抑えることができる任意の化学物質を指す。
難燃剤は、例えば吸熱分解、遮熱、気相の希釈、及び気相ラジカルクエンチングの1つ以上によって作用し得る。吸熱分解により作用する難燃剤は、熱を基材から取り除くことでその材料を冷却する。遮熱により作用する難燃剤は、材料の燃焼部と非燃焼部との間の断熱バリアを、例えば炭化物(char)の形成により生成し、それが炎と材料とを隔離し、非燃焼材料への熱伝導を遅らせる。気相の希釈により作用する難燃剤は、不活性ガス(例えば二酸化炭素及び/又は水)を熱分解により生成することで、可燃性ガスを希釈し、こうして可燃性ガス及び酸素の分圧を低下させ、反応速度を遅くする。気相ラジカルクエンチングにより作用する難燃剤は、炎の中のHラジカル及びOHラジカルと反応して、より反応性の低いラジカル(例えばClラジカル及びBrラジカル)を形成する塩化水素及び臭化水素等の物質を放出し、それによりラジカル酸化反応を伝播する可能性をかなり低くする。或る特定の実施形態においては、本明細書に開示される難燃性ポリマー組成物において使用される難燃剤は、吸熱分解及び/又は気相の希釈により作用する。
或る特定の実施形態においては、難燃剤は、膨張性難燃剤である。これは、熱曝露の結果として膨張することで、その体積が増大し、その密度が減少し得る任意の難燃剤を指す。膨張性難燃剤は、燃焼時に炭化物を生成し、それが燃焼材料と非燃焼材料との間で断熱バリアとして作用し得る。
難燃剤は、例えば粒状鉱物難燃剤、有機ハロゲン化合物及び/又は含リン化合物及び/又は含窒化合物であり得る。
粒状鉱物難燃剤は、例えば水酸化アルミニウム(ATH − Al(OH))、水酸化マグネシウム(MDH − Mg(OH))、ハンタイトとハイドロマグネサイトとの組み合わせ、粒状鉱物水和物、赤リン、ボレート、又はそれらの1種以上の組み合わせであり得る。或る特定の実施形態においては、粒状鉱物難燃剤は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、又はハンタイトとハイドロマグネサイトとの組み合わせである。
水酸化アルミニウムは、例えばギブサイト、バイヤライト、ノルドストランダイト、ドイライト(doyleite)、又はそれらの1種以上の組み合わせであり得る。水酸化マグネシウムは、例えばブルサイト、クロライト、又はそれらの1種以上の組み合わせであり得る。
粒状鉱物難燃剤は、例えば脂肪酸(例えばステアリン酸)、脂肪酸エステル(例えばステアリン酸エステル)、又はシラン等の表面処理剤で被覆されていてもよい。これは、例えばポリマーマトリックスとのコンパウンディングを補助し得る。
有機ハロゲン化合物は、例えば、有機塩素化合物(例えばクロレンド酸誘導体、塩素化パラフィン)、有機臭素化合物(例えばデカブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエタン、臭素化ポリスチレン、臭素化カーボネートオリゴマー、臭素化エポキシオリゴマー、テトラブロモフタル酸無水物、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモシクロドデカン)、ハロゲン化有機ホスフェート(例えばトリス(1,3−ジクロロ−2−プロピル)ホスフェート、テトラキス(2−クロロエチル(正:chloroethyl))ジクロロイソペンチル(正:isopentyl)ジホスフェート)、又はそれらの1種以上の組み合わせであり得る。
有機ハロゲン化合物は、例えば、それらの効力を高めるために相乗剤と組み合わせて使用してもよい。相乗剤として、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン及びアンチモン酸ナトリウム等の含アンチモン化合物が挙げられる。
含リン化合物及び/又は含窒化合物は、例えば、赤リン、ホスフェート、ポリホスフェート(例えばポリリン酸メラミン)、有機ホスフェート(例えばリン酸トリフェニル(TPP)、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)(RDP)、ビスフェノールAジフェニルホスフェート(BADP)、トリクレジルホスフェート(TCP))、ホスホネート(例えばメチルホスホン酸ジメチル(DMMP))、ホスフィネート(例えばジエチルホスフィン酸アルミニウム)、ハロゲン化有機ホスフェート(例えばトリス(1,3−ジクロロ−2−プロピル)ホスフェート、テトラキス(2−クロロエチル)ジクロロイソペンチルジホスフェート)、ホスファゼン、ポリホスファゼン、トリアジン(例えばメラミンシアヌレート)又はそれらの1種以上の組み合わせであり得る。或る特定の実施形態において、含リン化合物は、有機ホスフェート、ホスフィネート、ハロゲン化有機ホスフェート又はそれらの1種以上の組み合わせである。
或る特定の実施形態においては、難燃剤は、含リン化合物である。これ以降、本発明は、有機ホスフィネートに関して論じられる傾向にある場合がある。しかしながら、本発明は、そのような実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。
難燃剤は、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約5重量%の量で存在し得る。例えば、難燃剤は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約6重量%、又は少なくとも約8重量%、又は少なくとも約10重量%、又は少なくとも約12重量%、又は少なくとも約14重量%、又は少なくとも約15重量%、又は少なくとも約16重量%、又は少なくとも約18重量%、又は少なくとも約20重量%の量で存在し得る。
難燃剤は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約40重量%までの量で存在し得る。例えば、難燃剤は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約35重量%まで、又は最大約30重量%まで、又は最大約28重量%まで、又は最大約26重量%まで、又は最大約25重量%まで、又は最大約24重量%まで、又は最大約22重量%まで、又は最大約20重量%までの量で存在し得る。
用語「高アスペクト比粒状鉱物」は、針状又は層状の粒子を有する鉱物を指す。層状粒子は概して、小さく平坦でフレーク状又は板状の外観を有する。針状粒子は概して、細長い繊維状又は針状の外観を有する。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えばタルク、雲母、ウォラストナイト、ハロイサイト、カオリン、ベントナイト、パーライト、及びそれらの1種以上の組み合わせから選択され得る。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、タルク、雲母、ウォラストナイト、及びそれらの1種以上の組み合わせから選択される。これ以降、本発明は、ウォラストナイトに関して論じられる傾向にある場合がある。しかしながら、本発明は、そのような実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。
粒状タルク鉱物は、化学式HMg(SiO若しくはMgSi10(OH)を有する水和ケイ酸マグネシウム若しくは鉱物のクロライト(水和ケイ酸マグネシウムアルミニウム)、それらの組み合わせ、又はそれらから誘導され、同様の特性を有する鉱物物質から作製される層状粒状鉱物を指す。
粒状タルク鉱物は、例えば天然源から粉砕により得ることができる。例えば、粒状タルク鉱物は、液体中に懸濁されたタルクの層剥離により得ることができる又は得ることが可能であり得る。
天然タルク粒状物は一般的に、タルクの鉱物源を破砕した後に粉砕することで得られ、それを引き続き粒径分級工程を行うことで、所望の粒径分布を有する生成物を得ることができる。粒状固体材料は、自生粉砕、すなわち固体材料の粒子自体の間の摩滅によって自生粉砕され得るか、又は代替的には、粉砕されるタルク粒状物とは異なる材料の粒子を含む粒状粉砕媒体の存在下で粉砕することができる。これらの方法は、分散剤及び殺生物剤の存在を伴って又は伴わずに行うことができ、分散剤及び殺生物剤は該方法の任意の段階で添加され得る。
或る特定の実施形態においては、タルク粒状物は、米国特許第6348536号(引用することによりその全内容が本明細書の一部をなす)に記載される方法に従う方法によって得られる及び/又は得ることが可能である。
より具体的には、タルク粒状物は、
(a)予め決められた初期粒径を有するタルクを液体中に懸濁することと、
(b)その懸濁液を、粒子の薄片の分離を生じ、初期粒径未満の粒径が得られるように適合された層剥離作業に供することと、
(c)任意に上記懸濁液を選別に供して、予め決められた粒径より大きな粒径を有する粒子を排除することと、
(d)上記懸濁液を乾燥させることと、
(e)任意に粒子間での強力な結合の生成を抑えるために粒子を処理することと、
を含む方法により製造され得る。
所望の粒径より大きな初期粒径を有する出発タルクが一般的に選択される。或る特定の実施形態においては、出発タルクは、懸濁液の全重量に対する乾燥物の重量が約10%〜約60%となるように分散剤の存在下で水中に懸濁される。懸濁液は一般的に均質である。層剥離の間の粉砕作業は、或る特定の実施形態においては、約10μm〜約50μmのd50laserが得られるように行われる。選別工程は、タービン選別機又は液体サイクロン又はエンドレス採取スクリュー(endless extraction screw)を有する遠心分離器において実施され得る流体力学的選別を含み得る。懸濁液は、有利には1%未満の残留液体レベルに至るように乾燥される。
或る特定の実施形態においては、タルク粒状物は、
(a)所望のd50laserより大きい(例えば約10μm〜約50μm又は約10μm〜約35μmの所望のd50laserより大きい)d50laserを有する初期粒径を有する比較的粗粒のタルク粒状物の液体懸濁液を層剥離することで、初期粒径未満の粒径を有するタルク粒状物を得ることと、
(b)上記懸濁液を少なくとも部分的に乾燥させることにより、所望のd50laser及び任意に所望のラメラリティーインデックス(lamellarity index)を有するタルク粒状物を得ることと、
を含む方法により製造される。
或る特定の実施形態においては、無機粒状物、例えばタルク粒状物は、加工の間に化学的に処理されずに、所望の粒径及び/又はラメラリティーが得られる。
粒状雲母鉱物は、一般式X4〜620(OH,F)(式中、Xは、K、Na、Ca、Ba、Rb、又はCs(通常は、K、Na、又はCa)であり、Yは、Al、Mg、Fe、Mn、Cr、Ti、Li(通常は、Al、Mg、又はFe)であり、かつZは、Si、Al、Fe3+、又はTi(通常は、Si又はAl)である)を有する層状フィロシリケート鉱物の群を指す。雲母は、2八面体(Y=4)又は3八面体(Y=6)であり得る。通常の雲母は、XとしてK又はNaを有し、脆雲母は、XとしてCaを有する。雲母鉱物は、ほぼ完璧な底面劈開を有し、単斜晶系であり、擬六方晶系の結晶への傾向を有する。
粒状ウォラストナイト鉱物は、カルシウムを置き換える少量の鉄、マグネシウム、及び/又はマンガンを含み得るイノケイ酸カルシウム鉱物(CaSiO)を指す。ウォラストナイトは、b軸に対して平行に走る共通の頂点を共有する(SiO)四面体の鎖を含む。その鎖状モチーフは、3つの四面体に次いで反復する。ウォラストナイト結晶は概して、針状の形状である。
粒状ハロイサイト鉱物は、実験式AlSi(OH)を有する層状又は針状の単斜晶系のアルミノシリケート粘土を指す。ハロイサイトは、水和されていても又は水和されていなくてもよい。ハロイサイトは、例えばハロイサイト鉱物の全重量に対して約5重量%以下又は約4重量%以下又は約3重量%以下の含水量を有し得る。
粒状カオリン鉱物は、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、及びハロイサイトの鉱物を指す。カオリンは、例えば部分的に又は完全に焼成されていてよい。カオリンは、例えば焼成されていなくてよい。カオリンは、板状カオリン又は高度板状カオリンであり得る。「板状」カオリンとは、高い形状係数を有するカオリンと解釈される。板状カオリンは、約20から約60未満までの形状係数を有する。高度板状カオリンは、約60から100まで又は100より大きい形状係数を有する。本明細書で使用される「形状係数」は、米国特許第5,576,617号(引用することによりその全内容が本明細書の一部をなす)に記載される電気伝導率の方法、装置、及び方程式を使用して測定される様々なサイズ及び形状の粒子集団についての粒子直径対粒子厚さの比率の尺度である。上記’617号特許に記載されるように、組成物は容器を通って流れるので、試験下では配向した粒子の水性懸濁液の組成物の電気伝導率が測定される。電気伝導率の測定は、容器の1つの方向に沿って及び最初の方向を横断する容器の別の方向に沿って行われる。2つの伝導率の測定の間の差異を使用して、試験下での粒状材料の形状係数が決定される。
カオリン粘土は、天然起源、すなわち天然カオリン粘土原鉱から得られた加工された材料であり得る。加工されたカオリン粘土は一般的に、少なくとも約50重量%のカオリナイトを含有し得る。例えば、殆どの市販用に加工されたカオリン粘土は、約75重量%より多くのカオリナイトを含有し、約90重量%より多くの、場合によっては約95重量%より多くのカオリナイトを含有し得る。
カオリン粘土は、当業者によく知られる1つ以上の他の方法、例えば既知の精製工程又は選鉱工程によって、天然カオリン粘土原鉱から調製され得る。例えば、該粘土鉱物は、還元性漂白剤、例えばヒドロ亜硫酸ナトリウムで漂白され得る。ヒドロ亜硫酸ナトリウムが使用される場合に、漂白された粘土鉱物は、ヒドロ亜硫酸ナトリウム漂白工程の後に、任意に脱水され、任意に洗浄され、再び任意に脱水され得る。該粘土鉱物は、不純物を除去するために、例えば当該技術分野でよく知られる凝集、浮選、又は磁気分離技術によって処理され得る。
粒状カオリン粘土を調製する方法はまた、1つ以上のコミニューション(comminution)工程、例えば粉砕又はミル粉砕を含み得る。粗粒のカオリンの軽いコミニューションは、その適切な層剥離を得るために使用される。コミニューションは、プラスチック(例えばナイロン)のビーズ若しくは細粒、砂又はセラミックの粉砕助剤若しくはミル粉砕助剤の使用により実施され得る。粗粒のカオリンを精製することで、不純物を除去し、よく知られた手法を使用して物理的特性を改善することができる。カオリン粘土を既知の粒径分級法、例えば篩い分け及び遠心分離(又は両方)によって処理することで、所望のd50値又は粒径分布を有する粒子を得ることができる。
粒状ベントナイト鉱物は、大部分がモンモリロナイトからなる吸収性フィロケイ酸アルミニウム粘土を指す。ベントナイトは、例えばナトリウム型ベントナイト、カルシウム型ベントナイト、カリウム型ベントナイト、又はそれらの1種以上の組み合わせであり得る。ベントナイトは、しばしばイライト及び/又はカオリナイトの鉱物と会合されて見出される。
粒状パーライト鉱物は、例えば約72重量%〜約75重量%のSiO、約12重量%〜約14重量%のAl、約0.5重量%〜約2重量%のFe、約3重量%〜約5重量%のNaO、約4重量%〜約5重量%のKO、約0.4重量%〜約1.5重量%のCaO、及び少量のその他の金属元素を含有し得る水和天然ガラスを指す。パーライトは、その他の天然ガラスとは、多量(例えば約2重量%〜約5重量%)の化学結合水、ガラスのような真珠光沢の存在、及び特徴的な同心円状又は弓状のタマネギの皮のような(すなわち真珠状の)破面により区別することができる。パーライトは、膨張されても又は膨張されていなくてもよい。パーライト製品は、ミル粉砕及び熱膨張により製造することができ、高い気孔率、低い嵩密度及び化学的不活性等の特有の物理的特性を有し得る。ミル粉砕された膨張パーライトの平均粒径は、5ミクロンから200ミクロンまでの範囲であり、細孔容積は、5ミクロン〜20ミクロンの中央細孔径で2L/mgから10L/mgまでの範囲である。加工前には、パーライトは灰色から緑色であり得て、小さな真珠様の塊への破壊を引き起こす豊富な球形の亀裂を有する。
粒状鉱物(例えば粒状鉱物難燃剤、高アスペクト比粒状鉱物)が天然に存在する起源から得られる場合に、幾つかの鉱物不純物が、粉砕された材料を汚染することは避けられない可能性がある。例えば、天然に存在するタルクは、ドロマイト等のその他の鉱物と会合して存在し得る。また状況によっては、その他の鉱物の少量の添加が含まれ得て、例えばドロマイト、カオリン、焼成カオリン、ウォラストナイト、ボーキサイト、又は雲母の1つ以上も存在し得る。しかしながら一般的に、本発明で使用される粒状鉱物は、それぞれ5重量%未満、例えば2重量%未満、例えば1重量%未満のその他の鉱物を含有する。
幾つかの実施形態においては、粒状鉱物(例えば粒状鉱物難燃剤、高アスペクト比粒状鉱物)は、それぞれ独立して、採掘又は採鉱の後に最小限の加工を受ける。更なる実施形態においては、粒状鉱物は、少なくとも1つの物理的変性法に供される。当業者は、現在知られ得る又は今後見出され得る使用に適した物理的変性法を容易に理解し、適切な物理的変性法には、限定されるものではないが、コミニューション(例えば破砕、粉砕、ミル粉砕)、乾燥、及び分級(例えば空気分級、流体力学的選別、篩い分け、及び/又は篩別)が含まれる。更に他の実施形態においては、粒状鉱物は、それぞれ独立して、少なくとも1つの化学的変性法に供される。当業者は、現在知られ得る又は今後見出され得る本発明における使用に適した化学的変性法を容易に理解し、適切な化学的変性法には、限定されるものではないが、シラン化及び焼成が含まれる。粒状タルク材料は、例えば表面処理されても又は表面処理されていなくてもよい。表面処理は、例えばタルク粒状物及び/又はそこに導入される液体組成物の特性を改変する役割を果たし得る。或る特定の実施形態においては、表面処理は、粒状鉱物の全重量に対して最大約5重量%までの量で、例えば粒状鉱物の全重量に対して約0.001重量%〜約5重量%、又は約0.01重量%〜約2重量%、又は約0.1重量%〜約2重量%、又は約0.5重量%〜約1.5重量%の量で存在する。或る特定の実施形態においては、該粒状鉱物は、表面処理されていない。
高アスペクト比粒状鉱物(例えばハロイサイト)は、例えば高アスペクト比粒状鉱物の全重量に対して約5%以下の含水量を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物(例えばハロイサイト)は、高アスペクト比粒状鉱物の全重量に対して約4.5重量%以下又は約4重量%以下又は約3.5重量%以下又は約3重量%以下の含水量を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、高アスペクト比粒状鉱物の全重量に対して少なくとも約0.5重量%又は少なくとも約1重量%の含水量を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約2から約150までの範囲のアスペクト比を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約2から約145まで、又は約2から約140まで、又は約2から約135まで、又は約2から約130まで、又は約2から約125まで、又は約2から約120まで、又は約2から約115まで、又は約2から約110まで、又は約2から約105まで、又は約2から約100までの範囲のアスペクト比を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約5から約150まで、又は約5から約145まで、又は約5から約140まで、又は約5から約135まで、又は約5から約130まで、又は約5から約125まで、又は約5から約120まで、又は約5から約115まで、又は約5から約110まで、又は約5から約105まで、又は約5から約100までの範囲のアスペクト比を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約3から約95まで、又は約4から約90まで、又は約5から約85まで、又は約6から約80まで、又は約7から約75まで、又は約8から約70まで、又は約9から約65まで、又は約10から約60までの範囲のアスペクト比を有し得る。
本明細書で使用される場合に、表現「アスペクト比」は、粒子の面の面積に相当する面積の円の直径を、その粒子の平均厚さで割ったものを意味する。アスペクト比は、電子顕微鏡法を使用して決定され得る。例えば、所与の粒子に関して、粒子の面の面積に相当する面積を有する重ね合わされた円について、その円の直径がdであり、粒子の厚さがtである場合に、その粒子のアスペクト比は、dをtで割ったものである。
それに代えて又はそれに加えて、タルク及び雲母等の板状鉱物のアスペクト比は、例えばParslow/Jenningsの式又はPabstの式を使用して粒径分析によっても計算され得る。
Figure 2020513053
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約0.1μmから約40μmまでの範囲のd50(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.2μm〜約35μm、又は約0.5μm〜約30μm、又は約0.5μm〜約25μm、又は約0.5μm〜約20μm、又は約1μm〜約40μm、又は約1μm〜約35μm、又は約1μm〜約30μm、又は約1μm〜約25μm、又は約1μm〜約20μmの範囲のd50(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約1μmから約20μmまでの範囲のd50(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約2μm〜約19μm、又は約3μm〜約18μm、又は約4μm〜約17μm、又は約5μm〜約16μm、又は約6μm〜約15μm、又は約7μm〜約14μm、又は約8μm〜約13μm、又は約9μm〜約12μm、又は約10μm〜約11μmの範囲のd50(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約0.05μmから約10μmまでの範囲のd10(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.1μm〜約8μm、又は約0.1μm〜約6μm、又は約0.2μm〜約5μm、又は約0.2μm〜約4μm、又は約0.2μm〜約3μm、又は約0.2μm〜約2μm、又は約0.5μm〜約10μm、又は約0.5μm〜約5μm、又は約0.5μm〜約2μmの範囲のd10(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約0.05μmから約2μmまでの範囲のd10(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.1μm〜約1.9μm、又は約0.2μm〜約1.8μm、又は約0.3μm〜約1.7μm、又は約0.4μm〜約1.6μm、又は約0.5μm〜約1.5μm、又は約0.6μm〜約1.4μm、又は約0.7μm〜約1.3μm、又は約0.8μm〜約1.2μm、又は約0.9μm〜約1.1μmの範囲のd10(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約1μmから約150μmまでの範囲のd90(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約1μm〜約140μm、又は約1μm〜約130μm、又は約1μm〜約120μm、又は約1μm〜約110μm、又は約1μm〜約100μm、又は約1μm〜約90μm、又は約1μm〜約80μm、又は約1μm〜約70μm、又は約1μm〜約60μm、又は約1μm〜約50μm、又は約1μm〜約40μm、又は約1μm〜約30μmの範囲のd90(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約5μm〜約140μm、又は約5μm〜約130μm、又は約5μm〜約120μm、又は約5μm〜約110μm、又は約5μm〜約100μm、又は約5μm〜約90μm、又は約5μm〜約80μm、又は約5μm〜約70μm、又は約5μm〜約60μm、又は約5μm〜約50μm、又は約5μm〜約40μm、又は約5μm〜約30μmの範囲のd90(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約10μm〜約140μm、又は約10μm〜約130μm、又は約10μm〜約120μm、又は約10μm〜約110μm、又は約10μm〜約100μm、又は約10μm〜約90μm、又は約10μm〜約80μm、又は約10μm〜約70μm、又は約10μm〜約60μm、又は約10μm〜約50μm、又は約10μm〜約40μm、又は約10μm〜約30μmの範囲のd90(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約5μmから約40μmまでの範囲のd90(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約6μm〜約39μm、又は約7μm〜約38μm、又は約8μm〜約37μm、又は約9μm〜約36μm、又は約10μm〜約35μm、又は約11μm〜約34μm、又は約12μm〜約33μm、又は約13μm〜約32μm、又は約14μm〜約31μm、又は約15μm〜約30μm、又は約16μm〜約29μm、又は約17μm〜約28μm、又は約18μm〜約27μm、又は約19μm〜約26μm、又は約20μm〜約25μmの範囲のd90(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約2μmから約180μmまでの範囲のd95(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約2μm〜約170μm、又は約2μm〜約160μm、又は約2μm〜約150μm、又は約2μm〜約140μm、又は約2μm〜約130μm、又は約2μm〜約120μm、又は約2μm〜約110μm、又は約2μm〜約100μm、又は約2μm〜約90μm、又は約2μm〜約80μm、又は約2μm〜約70μm、又は約2μm〜約60μm、又は約2μm〜約50μm、又は約2μm〜約40μm、又は約2μm〜約30μmの範囲のd95(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約5μm〜約170μm、又は約5μm〜約160μm、又は約5μm〜約150μm、又は約5μm〜約140μm、又は約5μm〜約130μm、又は約5μm〜約120μm、又は約5μm〜約110μm、又は約5μm〜約100μm、又は約5μm〜約90μm、又は約5μm〜約80μm、又は約5μm〜約70μm、又は約5μm〜約60μm、又は約5μm〜約50μm、又は約5μm〜約40μm、又は約5μm〜約30μmの範囲のd95(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約10μm〜約170μm、又は約10μm〜約160μm、又は約10μm〜約150μm、又は約10μm〜約140μm、又は約10μm〜約130μm、又は約10μm〜約120μm、又は約10μm〜約110μm、又は約10μm〜約100μm、又は約10μm〜約90μm、又は約10μm〜約80μm、又は約10μm〜約70μm、又は約10μm〜約60μm、又は約10μm〜約50μm、又は約10μm〜約40μm、又は約10μm〜約30μmの範囲のd95(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約5μmから約40μmまでの範囲のd95(sedigraph)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約6μm〜約39μm、又は約7μm〜約38μm、又は約8μm〜約37μm、又は約9μm〜約36μm、又は約10μm〜約35μm、又は約11μm〜約34μm、又は約12μm〜約33μm、又は約13μm〜約32μm、又は約14μm〜約31μm、又は約15μm〜約30μm、又は約16μm〜約29μm、又は約17μm〜約28μm、又は約18μm〜約27μm、又は約19μm〜約26μm、又は約20μm〜約25μmの範囲のd95(sedigraph)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約2μmから約250μmまでの範囲のd50(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約2μm〜約240μm、又は約2μm〜約230μm、又は約2μm〜約220μm、又は約2μm〜約210μm、又は約2μm〜約200μm、又は約2μm〜約190μm、又は約2μm〜約180μm、又は約2μm〜約170μm、又は約2μm〜約160μm、又は約2μm〜約150μm、又は約2μm〜約140μm、又は約2μm〜約130μm、又は約2μm〜約120μm、又は約2μm〜約110μm、又は約2μm〜約100μm、又は約2μm〜約90μm、又は約2μm〜約80μm、又は約2μm〜約70μm、又は約2μm〜約60μm、又は約2μm〜約50μm、又は約2μm〜約40μm、又は約2μm〜約30μmの範囲のd50(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約5μm〜約240μm、又は約5μm〜約230μm、又は約5μm〜約220μm、又は約5μm〜約210μm、又は約5μm〜約200μm、又は約5μm〜約190μm、又は約5μm〜約180μm、又は約5μm〜約170μm、又は約5μm〜約160μm、又は約5μm〜約150μm、又は約5μm〜約140μm、又は約5μm〜約130μm、又は約5μm〜約120μm、又は約5μm〜約110μm、又は約5μm〜約100μm、又は約5μm〜約90μm、又は約5μm〜約80μm、又は約5μm〜約70μm、又は約5μm〜約60μm、又は約5μm〜約50μm、又は約5μm〜約40μm、又は約5μm〜約30μmの範囲のd50(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約10μm〜約240μm、又は約10μm〜約230μm、又は約10μm〜約220μm、又は約10μm〜約210μm、又は約10μm〜約200μm、又は約10μm〜約190μm、又は約10μm〜約180μm、又は約10μm〜約170μm、又は約10μm〜約160μm、又は約10μm〜約150μm、又は約10μm〜約140μm、又は約10μm〜約130μm、又は約10μm〜約120μm、又は約10μm〜約110μm、又は約10μm〜約100μm、又は約10μm〜約90μm、又は約10μm〜約80μm、又は約10μm〜約70μm、又は約10μm〜約60μm、又は約10μm〜約50μm、又は約10μm〜約40μm、又は約10μm〜約30μmの範囲のd50(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約20μm〜約240μm、又は約20μm〜約230μm、又は約20μm〜約220μm、又は約20μm〜約210μm、又は約20μm〜約200μm、又は約20μm〜約190μm、又は約20μm〜約180μm、又は約20μm〜約170μm、又は約20μm〜約160μm、又は約20μm〜約150μm、又は約20μm〜約140μm、又は約20μm〜約130μm、又は約20μm〜約120μm、又は約20μm〜約110μm、又は約20μm〜約100μm、又は約20μm〜約90μm、又は約20μm〜約80μm、又は約20μm〜約70μm、又は約20μm〜約60μm、又は約20μm〜約50μm、又は約20μm〜約40μm、又は約20μm〜約30μmの範囲のd50(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約5μmから約40μmまでの範囲のd50(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約6μm〜約39μm、又は約7μm〜約38μm、又は約8μm〜約37μm、又は約9μm〜約36μm、又は約10μm〜約35μm、又は約11μm〜約34μm、又は約12μm〜約33μm、又は約13μm〜約32μm、又は約14μm〜約31μm、又は約15μm〜約30μm、又は約16μm〜約29μm、又は約17μm〜約28μm、又は約18μm〜約27μm、又は約19μm〜約26μm、又は約20μm〜約25μmの範囲のd50(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約2μmから約50μmまでの範囲のd10(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約2μm〜約40μm、又は約2μm〜約30μm、又は約2μm〜約20μm、又は約2μm〜約10μm、又は約2μm〜約5μmの範囲のd10(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約3μm〜約40μm、又は約3μm〜約30μm、又は約3μm〜約20μm、又は約3μm〜約10μm、又は約3μm〜約5μmの範囲のd10(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約2μmから約10μmまでの範囲のd10(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約3μm〜約9μm、又は約4μm〜約8μm、又は約5μm〜約7μm、又は約6μm〜約7μmの範囲のd10(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約5μmから約400μmまでの範囲のd90(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約5μm〜約380μm、又は約5μm〜約360μm、又は約5μm〜約350μm、又は約5μm〜約340μm、又は約5μm〜約320μm、又は約5μm〜約300μm、又は約5μm〜約280μm、又は約5μm〜約260μm、又は約5μm〜約250μm、又は約5μm〜約240μm、又は約5μm〜約220μm、又は約5μm〜約200μm、又は約5μm〜約180μm、又は約5μm〜約160μm、又は約5μm〜約150μm、又は約5μm〜約140μm、又は約5μm〜約120μm、又は約5μm〜約100μm、又は約5μm〜約80μm、又は約μm〜約60μm、又は約5μm〜約50μmの範囲のd90(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約10μm〜約380μm、又は約10μm〜約360μm、又は約10μm〜約350μm、又は約10μm〜約340μm、又は約10μm〜約320μm、又は約10μm〜約300μm、又は約10μm〜約280μm、又は約10μm〜約260μm、又は約10μm〜約250μm、又は約10μm〜約240μm、又は約10μm〜約220μm、又は約10μm〜約200μm、又は約10μm〜約180μm、又は約10μm〜約160μm、又は約10μm〜約150μm、又は約10μm〜約140μm、又は約10μm〜約120μm、又は約10μm〜約100μm、又は約10μm〜約80μm、又は約10μm〜約60μm、又は約10μm〜約50μmの範囲のd90(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約20μm〜約380μm、又は約20μm〜約360μm、又は約20μm〜約350μm、又は約20μm〜約340μm、又は約20μm〜約320μm、又は約20μm〜約300μm、又は約20μm〜約280μm、又は約20μm〜約260μm、又は約20μm〜約250μm、又は約20μm〜約240μm、又は約20μm〜約220μm、又は約20μm〜約200μm、又は約20μm〜約180μm、又は約20μm〜約160μm、又は約20μm〜約150μm、又は約20μm〜約140μm、又は約20μm〜約120μm、又は約20μm〜約100μm、又は約20μm〜約80μm、又は約20μm〜約60μm、又は約20μm〜約50μmの範囲のd90(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約20μmから約70μmまでの範囲のd90(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約25μm〜約65μm、又は約30μm〜約60μm、又は約35μm〜約55μm、又は約40μm〜約50μm、又は約45μm〜約50μmの範囲のd90(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約5μmから約450μmまでの範囲のd95(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約5μm〜約440μm、又は約5μm〜約420μm、又は約5μm〜約400μm、又は約5μm〜約380μm、又は約5μm〜約360μm、又は約5μm〜約350μm、又は約5μm〜約340μm、又は約5μm〜約320μm、又は約5μm〜約300μm、又は約5μm〜約280μm、又は約5μm〜約260μm、又は約5μm〜約250μm、又は約5μm〜約240μm、又は約5μm〜約220μm、又は約5μm〜約200μm、又は約5μm〜約180μm、又は約5μm〜約160μm、又は約5μm〜約150μm、又は約5μm〜約140μm、又は約5μm〜約120μm、又は約5μm〜約100μm、又は約5μm〜約80μm、又は約μm〜約60μm、又は約5μm〜約50μmの範囲のd95(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約10μm〜約440μm、又は約10μm〜約420μm、又は約10μm〜約400μm、又は約10μm〜約380μm、又は約10μm〜約360μm、又は約10μm〜約350μm、又は約10μm〜約340μm、又は約10μm〜約320μm、又は約10μm〜約300μm、又は約10μm〜約280μm、又は約10μm〜約260μm、又は約10μm〜約250μm、又は約10μm〜約240μm、又は約10μm〜約220μm、又は約10μm〜約200μm、又は約10μm〜約180μm、又は約10μm〜約160μm、又は約10μm〜約150μm、又は約10μm〜約140μm、又は約10μm〜約120μm、又は約10μm〜約100μm、又は約10μm〜約80μm、又は約10μm〜約60μm、又は約10μm〜約50μmの範囲のd95(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約20μm〜約440μm、又は約20μm〜約420μm、又は約20μm〜約400μm、又は約20μm〜約380μm、又は約20μm〜約360μm、又は約20μm〜約350μm、又は約20μm〜約340μm、又は約20μm〜約320μm、又は約20μm〜約300μm、又は約20μm〜約280μm、又は約20μm〜約260μm、又は約20μm〜約250μm、又は約20μm〜約240μm、又は約20μm〜約220μm、又は約20μm〜約200μm、又は約20μm〜約180μm、又は約20μm〜約160μm、又は約20μm〜約150μm、又は約20μm〜約140μm、又は約20μm〜約120μm、又は約20μm〜約100μm、又は約20μm〜約80μm、又は約20μm〜約60μm、又は約20μm〜約50μmの範囲のd95(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約20μmから約80μmまでの範囲のd95(laser)を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約25μm〜約75μm、又は約30μm〜約70μm、又は約35μm〜約65μm、又は約40μm〜約60μm、又は約45μm〜約55μm、又は約50μm〜約55μmの範囲のd95(laser)を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物(例えばタルク等の層状鉱物)は、例えば約2.8以上のラメラリティーインデックスを有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物(例えばタルク等の層状鉱物)は、約2.9以上、又は約3.0以上、又は約3.1以上、又は約3.2以上、又は約3.3以上、又は約3.4以上、又は約3.5以上、又は約3.6以上、又は約3.7以上、又は約3.8以上、又は約3.9以上、又は約4以上、又は約4.1以上、又は約4.2以上、又は約4.3以上、又は約4.4以上、又は約4.5以上、又は約4.6以上、又は約4.7以上、又は約4.8以上、又は約4.9以上、又は約5以上、又は約5.1以上、又は約5.2以上、又は約5.3以上、又は約5.4以上、又は約5.5以上、又は約5.6以上、又は約5.7以上、又は約5.8以上、又は約5.9以上、又は約6以上、又は約6.1以上、又は約6.2以上、又は約6.3以上、又は約6.4以上、又は約6.5以上、又は約6.6以上、又は約6.7以上、又は約6.8以上、又は約6.9以上、又は約7以上のラメラリティーインデックスを有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物(例えばタルク等の層状鉱物)は、例えば約20以下のラメラリティーインデックスを有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物(例えばタルク)は、約15以下、又は約10以下、又は約9.5以下、又は約9以下、又は約8.5以下、又は約8以下、又は約7.5以下のラメラリティーインデックスを有し得る。
ラメラリティーインデックスは、粒子の形状及び平坦度(大きな広がり/厚さ)を特徴付ける。用語「ラメラリティーインデックス」は、以下の比率:
Figure 2020513053
(式中、「d50laser」は、本明細書に記載されるレーザー粒径分析装置を使用して得られた平均粒径(d50)の値であり、「d50sedi」は、本明細書に記載されるSediGraph(規格ISO13317−3)を使用する沈降により得られる中央直径の値である)によって定義される。G.Baudet及びJ.P.Ronaによる文献であるInd. Min. Mines et Carr. Les Techn. June, July 1990, pp. 55-61を参照することができ、該文献は、このインデックスが、粒子の最大の広がりの、その最小の広がりに対する平均比率に相関していることを示している。
上記参照の沈降技術においては、タルク粒状材料について本明細書で参照される粒径特性は、よく知られているように粒状材料の水性媒体中に完全分散された状態での沈降によって、Micromeritics Instruments Corporation社(米国、ジョージア州、ノルクロス)(www.micromeritics.com)によって供給されるSediGraph 5100装置(本明細書では、「Micromeritics SediGraph 5100ユニット」と呼ばれる)を使用してストークスの法則の適用に基づき測定されるものである。そのような装置は、所与のe.s.d値より小さいサイズ(当該技術分野においては「球相当径」(e.s.d)と呼ばれる)を有する粒子の累積重量パーセントの測定値及びプロットを与える。平均粒径d50sediは、こうしてd50値より小さい球相当径を有する粒子の50重量%が存在する粒子のe.s.dから決定される値である。d95sedi値は、粒子の95重量%が、そのd95sedi値より小さいesdを有する値である。粒径特性は、ISO13317−3又はそれと同等の任意の方法に従って決定され得る。SediGraphによって測定される粒径範囲は、例えば層状粒状鉱物に関連し得る。SediGraphによって測定される粒径範囲は、例えばタルクに関連し得る。
上記参照のレーザー技術においては、粒状タルク材料について本明細書で参照される粒径特性は、湿式Malvernレーザー散乱法(規格ISO13320−1)により測定される。この技術では、粉体、懸濁液、及びエマルジョンにおける粒子のサイズが、レーザー光線の回折を使用してMie理論の適用に基づいて測定され得る。そのような装置、例えばMalvern Mastersizer S(Malvern instruments社により供給される)は、所与のe.s.d値より小さいサイズ(当該技術分野においては「球相当径」(e.s.d)と呼ばれる)を有する粒子の累積体積パーセントの測定値及びプロットを与える。平均粒径d50は、こうしてd50値より小さい球相当径を有する粒子の50重量%が存在する粒子のe.s.d.から決定される値である。誤解を避けるために、レーザー光散乱を使用した粒径の測定は、上記参照の沈降法と同等の方法ではない。レーザー技術によって測定される粒径範囲は、例えば針状鉱物に関連し得る。レーザー技術によって測定される粒径範囲は、例えばウォラストナイト及び/又はハロイサイトに関連し得る。
本明細書で使用される場合に、d50(sedigraph)及びd50(laser)は、それぞれ上記のSediGraph又はレーザー技術に従って測定されたd50値を指す。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.5μmから約20μmまでの範囲のd50(sedigraph)を有するタルクである。或る特定の実施形態においては、タルクはさらに、約3μmから約150μmまで、例えば約3μmから約100μmまで、又は約3μmから約50μmまで、又は約3μmから約25μmまでの範囲のd95(sedigraph)を有する。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.2μmから約0.8μmまでの範囲のd10(sedigraph)、及び約2μmから約3.5μmまでの範囲のd50(sedigraph)を有するタルクである。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)はさらに、約5μmから約25μmまでの範囲のd95(sedigraph)を有する。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)はさらに、約5μmから約15μmまでの範囲のd95(sedigraph)、及び約3から約4までの範囲のラメラリティーインデックスを有する。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)はさらに、約15μmから約25μmまでの範囲のd95(sedigraph)、及び約5から約9までの範囲のラメラリティーインデックスを有する。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約2μmから約8μmまでの範囲のd10(laser)、及び約8μmから約25μmまでの範囲のd50(laser)を有するタルクである。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)はさらに、約25μmから約65μmまでの範囲のd95(laser)を有する。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)は、約8μmから約15μmまでの範囲のd50(laser)、及び約20μmから約30μmまでの範囲のd95(laser)を有する。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)は、約8μmから約15μmまでの範囲のd50(laser)、及び約20μmから約30μmまでの範囲のd95(laser)、及び約3から約5までの範囲のラメラリティーインデックスを有する。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)は、約8μmから約15μmまでの範囲のd50(laser)、及び約25μmから約35μmまでの範囲のd95(laser)、及び/又は約3から約4までの範囲のラメラリティーインデックスを有する。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物(タルク)は、約15μmから約30μmまで(例えば約15μmから約25μmまで)の範囲のd50(laser)、及び約50μmから約70μmまで(例えば約55μmから約65μmまで)の範囲のd95(laser)、及び/又は約5から約9までの範囲のラメラリティーインデックスを有する。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約1μmから約8μmまで(例えば約2μmから約8μmまで)の範囲のd50(sedigraph)、及び少なくとも約10m/gのBET表面積を有するタルクである。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約8μmから約15μmまでの範囲のd50(sedigraph)、及び少なくとも約5m/gのBET表面積を有するタルクである。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約1μmから約8μmまで(例えば約2μmから約8μmまで)の範囲のd50(sedigraph)、及び少なくとも約3のラメラリティーインデックスを有するタルクである。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約5μmから約100μmまでの範囲のd50(laser)を有するウォラストナイトである。或る特定の実施形態においては、ウォラストナイトはさらに、約10μmから約150μmまで、又は約10μmから約100μmまで、又は約10μmから約50μmまでの範囲のd95(laser)を有する。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約4μmから約10μmまでの範囲のd50(laser)を有するウォラストナイトである。或る特定の実施形態においては、ウォラストナイトはさらに、約30μmから約40μmまでの範囲のd95(laser)を有する。或る特定の実施形態においては、ウォラストナイトはさらに、約0.5μmから約3μmまでの範囲のd10(laser)を有する。或る特定の実施形態においては、ウォラストナイトはさらに、約4から約10までの範囲のアスペクト比を有する。或る特定の実施形態においては、ウォラストナイトはさらに、約30μmから約40μmまでの範囲のd95(laser)、及び約0.5μmから約3μmまでの範囲のd10(laser)、及び約4から約10までの範囲のアスペクト比を有する。或る特定の実施形態においては、ウォラストナイトはさらに、約0.5m/gから約5m/gまでの範囲のBET表面積を有する。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約5μmから約200μmまで、例えば約5μmから約150μmまで、又は約5μmから約100μmまで、又は約5μmから約50μmまでの範囲のd50(laser)を有する雲母である。或る特定の実施形態においては、雲母はさらに、約10μmから約400μmまで、例えば約10μmから約350μmまで、又は約10μmから約300μmまで、又は約10μmから約250μmまで、又は約10μmから約200μmまで、又は約10μmから約150μmまで、又は約10μmから約100μmまで、又は約10μmから約50μmまでの範囲のd95(laser)を有する。或る特定の実施形態においては、雲母は、約5μmから約200μmまでの範囲のd50(laser)、及び約10μmから約400μmまでの範囲のd95(laser)を有する。或る特定の実施形態においては、雲母は、約5μmから約50μmまでの範囲のd50(laser)、及び約10μmから約50μmまでの範囲のd95(laser)を有する。或る特定の実施形態においては、雲母はさらに、約0.5m/gから約5m/gまでの範囲のBET表面積を有する。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約1μmから約9μmまで、又は約2μmから約8μmまで、又は約3μmから約7μmまでの範囲のd50(sedigraph)を有する雲母である。或る特定の実施形態においては、雲母はさらに、約20μmから約35μmまでの範囲のd90(sedigraph)を有する。或る特定の実施形態においては、雲母はさらに、約0.05μmから約2μmまでの範囲のd10(sedigraph)を有する。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.1μmから約2μmまで、又は約0.1μmから約1μmまでの範囲のd50(sedigraph)を有するハロイサイトである。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトはさらに、約3μmから約10μmまで、又は約3μmから約8μmまでの範囲のd90(sedigraph)を有する。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトはさらに、約50m/gから約80m/gまでの範囲のBET表面積を有する。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトはさらに、約5から約25まで、又は約10から約20までの範囲のアスペクト比を有する。
或る特定の実施形態においては、ハロイサイトの粒径は、走査型電子顕微鏡法によって測定され得る。SEMは、例えばハロイサイト粒子の長さ、内径、及び外径についての測定を提供し得る。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトは、約0.1μmから約3μmまで、又は約0.1μmから約2.5μmまで、又は約0.5μmから約2μmまでの範囲の粒子長さを有する。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトは、約30nmから約90nmまで、又は約40nmから約60nmまで、又は約50nmから約70nmまでの範囲の外径を有する。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトは、約5nmから約55nmまで、又は約10nmから約50nmまで、又は約15nmから約45nmまでの範囲の内径を有する。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトはさらに、約5から約25まで、又は約10から約20までの範囲のアスペクト比を有する。
或る特定の実施形態においては、ハロイサイトは、約0.5μmから約2μmまでの範囲の粒子長さ、約50nmから約70nmまでの範囲の外径、及び約15nmから約45nmまでの範囲の内径を有する。或る特定の実施形態においては、ハロイサイトはさらに、約10から約20までの範囲のアスペクト比を有する。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約0.5m/g以上のBET表面積を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約1m/g以上、又は約2m/g以上、又は約3m/g以上、又は約4m/g以上、又は約5m/g以上、又は約6m/g以上、又は約7m/g以上、又は約8m/g以上、又は約9m/g以上、又は約10m/g以上のBET表面積を有し得る。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約10m/g以上、又は約11m/g以上、又は約12m/g以上、又は約13m/g以上、又は約14m/g以上、又は約15m/g以上のBET表面積を有する。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約100m/g以下のBET表面積を有し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約90m/g以下、又は約80m/g以下、又は約70m/g以下、又は約60m/g以下、又は約50m/g以下、又は約40m/g以下のBET表面積を有し得る。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約30m/g以下のBET表面積を有する。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約25m/g以下、又は約24m/g以下、又は約23m/g以下、又は約22m/g以下、又は約21m/g以下、又は約20m/g以下のBET表面積を有し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば約1m/gから約100m/gまで、又は約1m/gから約80m/gまで、又は約1m/gから約70m/gまで、又は約1m/gから約30m/gまで、又は約1m/gから約25m/gまで、又は約10m/gから約25m/gまで、又は約10m/gから約20m/gまでのBET表面積を有し得る。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約2m/gから約22m/gまでの範囲のBET表面積を有するタルクである。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、約4m/gから約20m/gまで、又は約6m/gから約18m/gまで、又は約8m/gから約16m/gまで、又は約10m/gから約15m/gまでの範囲のBET表面積を有するタルクであり得る。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約8m/gから約22m/gまでの範囲のBET表面積を有する微結晶性タルクである。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約10m/gから約20m/gまで、又は約12m/gから約18m/gまで、又は約14m/gから約16m/gまでの範囲のBET表面積を有する微結晶性タルクである。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約2m/gから約18m/gまでの範囲のBET表面積を有する粗結晶性(macrocrystalline)タルクである。例えば、粗結晶性タルクは、約4m/gから約17m/gまで、又は約6m/gから約16m/gまで、又は約8m/gから約15m/gまで、又は約10m/gから約14m/gまでの範囲のBET表面積を有し得る。例えば、粗結晶性タルクは、約10m/gから約18m/gまで、又は約12m/gから約18m/gまで、又は約14m/gから約16m/gまでの範囲のBET表面積を有し得る。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約10m/gから約30m/gまで、又は約10m/gから約25m/gまで、又は約10m/gから約20m/gまでの範囲のBET表面積を有するタルクである。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約5m/gから約20m/gまで、又は約5m/gから約15m/gまで、又は約5m/gから約10m/gまでの範囲のBET表面積を有する雲母である。或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約1m/gから約10m/gまで、又は約1m/gから約5m/gまで、又は約1m/gから約3m/gまでの範囲のBET表面積を有するウォラストナイトである。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.5m/gから約5m/gまでの範囲のBET表面積を有する雲母である。例えば、雲母は、約1m/gから約4m/gまで、又は約1.5m/gから約3.5m/gまで、又は約2m/gから約2.5m/gまでの範囲のBET表面積を有し得る。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約0.5m/gから約5m/gまでの範囲のBET表面積を有するウォラストナイトである。例えば、ウォラストナイト(正:wollastonite)は、約1m/gから約4m/gまで、又は約1.5m/gから約3.5m/gまで、又は約2m/gから約2.5m/gまでの範囲のBET表面積を有し得る。
或る特定の実施形態においては、高アスペクト比粒状鉱物は、約10m/gから約30m/gまで、又は約15m/gから約25m/gまで、又は約18m/gから約22m/gまでの範囲のBET表面積を有するハロイサイトである。
本明細書で使用される場合に、「BET表面積」は、単位質量に対する粒状タルク材料の粒子の表面積であって、BET法に従って上記粒子の表面上に吸着されて、上記表面を完全に覆う単分子層を形成する窒素の量によって決定される表面積(BET法、AFNOR規格X11−621及び622、又はISO9277による測定)を指す。或る特定の実施形態においては、BET表面積は、ISO9277又はそれと同等の任意の方法に従って測定される。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約5%の量で存在し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約5.5重量%、又は少なくとも約6重量%、又は少なくとも約6.5重量%、又は少なくとも約7重量%、又は少なくとも約7.5重量%、又は少なくとも約8重量%、又は少なくとも約8.5重量%、又は少なくとも約9重量%、又は少なくとも約9.5重量%、又は少なくとも約10重量%の量で存在し得る。
高アスペクト比粒状鉱物は、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約25%までの量で存在し得る。例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約24重量%まで、又は最大約23重量%まで、又は最大約22重量%まで、又は最大約21重量%まで、又は最大約20重量%まで、又は最大約19重量%まで、又は最大約18重量%まで、又は最大約17重量%まで、又は最大約16重量%まで、又は最大約15重量%までの量で存在し得る。
例えば、高アスペクト比粒状鉱物は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約5重量%から約25重量%まで、又は約10重量%から約20重量%まで、又は約12重量%から約18重量%まで、又は約13重量%から約16重量%までの範囲の量で存在し得る。
或る特定の実施形態においては、難燃性ポリマー組成物はさらに、補強材を含む。或る特定の実施形態においては、難燃性ポリマー組成物は、補強材を含まない。
用語「補強材」は、ポリマー組成物を強化(例えば引張弾性率及び曲げ弾性率及び/又は引張強さ及び曲げ強さを改善)し得るあらゆる材料を指す。
補強材は、例えば補強繊維であり得る。補強材は、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維(例えばKevlar(商標)、Nomex(商標)、Technora(商標))、木繊維、玄武岩繊維、又はそれらの1種以上の組み合わせであり得る。或る特定の実施形態においては、補強材は、ガラス繊維、炭素繊維、又はそれらの組み合わせである。これ以降、本発明は、ガラス繊維に関して論じられる傾向にある場合がある。しかしながら、本発明は、そのような実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。
補強繊維は、例えば難燃性ポリマー組成物中に導入する前に繊維より大きな直径を有する糸へと巻回されていてよい。
補強繊維(例えばガラス繊維又は炭素繊維フィラメント)は、例えば約6μmから約20μmまでの範囲の直径を有し得る。例えば、補強繊維(例えばガラス繊維)は、約6μmから約19μmまで、又は約6μmから約18μmまで、又は約6μmから約17μmまで、又は約6μmから約16μmまで、又は約6μmから約15μmまで、又は約6μmから約14μmまでの範囲の直径を有し得る。例えば、補強繊維(例えばガラス繊維)は、約6.5μmから約13.5μmまで、又は約7μmから約13μmまで、又は約7.5μmから約12.5μmまで、又は約8μmから約12μmまで、又は約8.5μmから約11.5μmまで、又は約9μmから約11μmまでの範囲の直径を有し得る。
補強繊維(例えばガラス繊維又は炭素繊維フィラメント)は、例えば約3mmから約8mmまでの範囲の長さを有し得る。例えば、補強繊維(例えばガラス繊維)は、約3mmから約5mmまで、又は約3.5mmから約7.5mmまで、又は約4mmから約7mmまで、又は約4.5mmから約6.5mmまで、又は約5mmから約6mmまでの範囲の長さを有し得る。
炭素繊維は、例えば各バンドルが、約1000本から約100000本の炭素繊維フィラメントを有するように束ねられていてよい。例えば、各バンドルは、約2000本から約80000本、又は約3000本から約50000本、又は約4000本から約25000本、又は約5000本から約20000本の炭素繊維フィラメントを含み得る。
存在する場合に、補強材は、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約1%の量で存在し得る。例えば、補強材は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約2重量%、又は少なくとも約3重量%、又は少なくとも約4重量%、又は少なくとも約5重量%、又は少なくとも約6重量%、又は少なくとも約8重量%、又は少なくとも約10重量%、又は少なくとも約12重量%、又は少なくとも約14重量%、又は少なくとも約15重量%、又は少なくとも約16重量%、又は少なくとも約18重量%、又は少なくとも約20重量%の量で存在し得る。
存在する場合に、補強材は、例えば難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約50%までの量で存在し得る。例えば、補強材は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約45重量%まで、又は最大約40重量%まで、又は最大約38重量%まで、又は最大約36重量%まで、又は最大約35重量%まで、又は最大約34重量%まで、又は最大約32重量%まで、又は最大約30重量%まで、又は最大約28重量%まで、又は最大約26重量%まで、又は最大約25重量%までの量で存在し得る。
例えば、補強材は、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約1重量%から約50重量%まで、又は約5重量%から約45重量%まで、又は約10重量%から約40重量%まで、又は約15重量%から約35重量%まで、又は約15重量%から約30重量%まで、又は約15重量%から約25重量%までの範囲の量で存在し得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば更なる添加剤を含んでもよい。例えば、難燃性ポリマー組成物は、カップリング剤(例えばマレイン酸無水物グラフトポリオレフィン)、相溶化剤(例えばマレイン酸無水物グラフトポリオレフィン)、乳白剤、色素、着色剤、スリップ剤(例えばエルカ酸アミド)、抗酸化剤、曇り止め剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、防湿添加剤、防ガス添加剤、分散剤、炭化水素ワックス、安定剤、共安定剤、潤滑剤、靭性の強化剤、熱及び形状安定性の強化剤、加工性能の強化剤、加工助剤(例えばPolybatch(商標)AMF−705)、離型剤(例えば脂肪酸、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、リチウムの脂肪酸塩、有機リン酸エステル、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、オレイン酸カルシウム、パルミチン酸(正:palmitate)亜鉛)、抗酸化剤及び可塑剤の1種以上を更に含んでもよい。
更なる添加剤の各々は、独立して、難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約0%から約2%までの範囲の量で存在し得る。例えば、更なる添加剤の各々は、難燃性ポリマー組成物中に、約0%から約1.5%まで、又は約0%から約1%まで、又は約0%から約0.5%までの範囲の量で存在し得る。難燃性ポリマー組成物は、例えば該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約10重量%以下又は約5重量%以下又は約4重量%以下又は約3重量%以下又は約2重量%以下の更なる添加剤を含み得る。
本明細書に開示される難燃性ポリマー組成物の構成要素の各々は、難燃性ポリマー組成物の全重量%が100重量%であれば、本明細書に示される範囲内のあらゆる量で存在していてもよい。
難燃性ポリマー組成物は、例えばUL94規格を使用して測定した場合にV−2以上の難燃性等級を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、UL94規格を使用して測定した場合にV−1以上の難燃性等級を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、UL94規格を使用して測定した場合にV−0の難燃性等級を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、UL94規格を使用して測定した場合にV−0の最大の難燃性等級を有し得る。難燃性等級は、例えば1/8インチ(約3mm)、1/16インチ(約1.5mm)、及び/又は1/32インチ(約0.8mm)の厚さを有する組成物を使用して測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約15重量%以上の難燃剤を含む場合に、1/8インチ(約3mm)及び/又は1/16インチ(約1.5mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−0の難燃性等級を有し得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約10重量%以上の難燃剤、及び約10重量%以上の高アスペクト比のタルクを含む場合に、1/8インチ(約3mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−0の難燃性等級を有し得る。難燃性ポリマー組成物は、例えば約10重量%〜約14.5重量%の難燃剤を含み得る。該ポリマー組成物は、例えば約20重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を含み得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約10重量%以上の難燃剤、及び約10重量%以上の高アスペクト比の雲母を含む場合に、1/8インチ(約3mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−1の難燃性等級を有し得る。難燃性ポリマー組成物は、例えば約10重量%〜約14.5重量%の難燃剤を含み得る。該ポリマー組成物は、例えば約20重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を含み得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約12.5重量%以上の難燃剤、及び約10重量%以上の高アスペクト比の雲母又は10重量%の高アスペクト比のタルクを含む場合に、1/16インチ(約1.5mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−1の難燃性等級を有し得る。該ポリマー組成物は、例えば約20重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を含み得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約17.5重量%以上の難燃剤を含む場合に、1/32インチ(約0.8mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−0の難燃性等級を有し得る。該ポリマー組成物は、例えば約10重量%以上の高アスペクト比のウォラストナイトを含み得る。該ポリマー組成物は、例えば10重量%の高アスペクト比のウォラストナイトに加えて、約20重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を含み得る。代替的に、該ポリマー組成物は、例えば約30重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を含み得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約12.5重量%以上の難燃剤、及び10重量%の高アスペクト比のタルクを含む場合に、1/32インチ(約0.8mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−1の難燃性等級を有し得る。該ポリマー組成物は、例えば約20重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を更に含み得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約12.5重量%以上の難燃剤、及び10重量%の高アスペクト比の雲母を含む場合に、1/32インチ(約0.8mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−2の難燃性等級を有し得る。該ポリマー組成物は、例えば約20重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を更に含み得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば難燃性ポリマー組成物が約15重量%以上の難燃剤、及び10重量%の高アスペクト比のウォラストナイト又は10重量%の高アスペクト比の雲母を含む場合に、1/32インチ(約0.8mm)の厚さでUL94規格を使用して測定した場合にV−1の難燃性等級を有し得る。該ポリマー組成物は、例えば約20重量%以上の補強材(例えばガラス繊維)を更に含み得る。難燃剤は、例えばATH及び/又はMDHであり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約22%から約35%までの範囲の限界酸素指数(LOI)を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約23%から約34%まで、又は約24%から約33%まで、又は約25%から約32%まで、又は約26%から約31%まで、又は約27%から約30%まで、又は約28%から約29%までの範囲のLOIを有し得る。限界酸素指数(LOI)は、例えばISO4589及び/又はASTM D2863試験によって測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物の難燃性等級以上である難燃性等級を有し得る。これは、例えばUL94規格により測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物の難燃性等級以上である難燃性等級を有し得る。比較組成物は、補強材及び高アスペクト比粒状鉱物の全負荷量が変わらないように高アスペクト比粒状鉱物が同量の補強材により置き換えられることを除いて全ての点で同一である。
難燃性ポリマー組成物は、例えば該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約15%以下の難燃剤を含み得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約14重量%以下、又は約13重量%以下、又は約12重量%以下、又は約11重量%以下、又は約10重量%以下の難燃剤を含み得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約2000MPa〜約16000MPaの範囲の曲げ弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約2500MPa〜約15500MPa、又は約3000MPa〜約15000MPa、又は約3500MPa〜約14500MPa、又は約4000MPa〜約14000MPa、又は約4500MPa〜約13500MPa、又は約5000MPa〜約13000MPa、又は約5500MPa〜約12500MPa、又は約6000MPa〜約12000MPa、又は約6500MPa〜約11500MPa、又は約7000MPa〜約11000MPa、又は約7500MPa〜約10500MPa、又は約8000MPa〜約10000MPa、又は約8500MPa〜約9500MPaの範囲の曲げ弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約7000MPa〜約11000MPaの範囲の曲げ弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約7000MPa〜約8000MPaの範囲の曲げ弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約9000MPa〜約11000MPaの範囲の曲げ弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約7000MPa〜約11000MPaの範囲の曲げ弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は約5000MPa以上、又は約5500MPa以上、又は約6000MPa以上、又は約6500MPa以上、又は約7000MPa以上の曲げ弾性率を有し得る。曲げ弾性率は、例えばISO178(64mmのスパン及び2mm/分の速度で)により測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物の曲げ弾性率の約20%の範囲内(すなわち、+又は−)である曲げ弾性率を有し得る。或る特定の実施形態においては、曲げ弾性率は、高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物の曲げ弾性率の約18%の範囲内、又は約16%の範囲内、又は約15%の範囲内、又は約14%の範囲内、又は約12%の範囲内、又は約10%の範囲内、又は約8%の範囲内、又は約6%の範囲内、又は約5%の範囲内である。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物の曲げ弾性率の約20%の範囲内(すなわち、+又は−)である曲げ弾性率を有し得る。比較組成物は、補強材及び高アスペクト比粒状鉱物の全負荷量が変わらないように高アスペクト比粒状鉱物が同量の補強材により置き換えられることを除いて全ての点で同一である。或る特定の実施形態においては、曲げ弾性率は、高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物の曲げ弾性率の約18%の範囲内、又は約16%の範囲内、又は約15%の範囲内、又は約14%の範囲内、又は約12%の範囲内、又は約10%の範囲内、又は約8%の範囲内、又は約6%の範囲内、又は約5%の範囲内である。
難燃性ポリマー組成物は、例えば該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約50%以下の補強材を含み得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して約45%以下、又は約40%以下、又は約35%以下、又は約30%以下、又は約25%以下の補強材を含み得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約2000MPa〜約18000MPaの範囲の引張弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約2000MPa〜約17000MPa、又は約2000MPa〜約16000MPa、又は約2000MPa〜約15000MPa、又は約2000MPa〜約14000MPa、又は約2000MPa〜約13000MPa、又は約2000MPa〜約12000MPaの範囲の引張弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約2500MPa〜約11500MPa、又は約3000MPa〜約11000MPa、又は約3500MPa〜約10500MPa、又は約4000MPa〜約10000MPa、又は約4500MPa〜約9500MPa、又は約5000MPa〜約9000MPa、又は約5500MPa〜約8500MPa、又は約6000MPa〜約8000MPa、又は約6500MPa〜約7500MPaの範囲の引張弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約8000MPa〜約13000MPa、又は約8000MPa〜約12000MPaの範囲の引張弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約8000MPa〜約9000MPaの範囲の引張弾性率を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約11000MPa〜約13000MPaの範囲の引張強さを有し得る。引張弾性率は、例えばISO527(タイプ1A)(5mm/分の速度で)により測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約80MPa〜約350MPaの範囲の曲げ強さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約90MPa〜約340MPa、又は約100MPa〜約330MPa、又は約110MPa〜約320MPa、又は約120MPa〜約310MPa、又は約130MPa〜約300MPa、又は約140MPa〜約290MPa、又は約150MPa〜約280MPaの範囲の曲げ強さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約100MPa〜約200MPa、又は約120MPa〜約180MPa、又は約140MPa〜約160MPaの範囲の曲げ強さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約200MPa〜約300MPa、又は約220MPa〜約280MPa、又は約240MPa〜約280MPaの範囲の曲げ強さを有し得る。曲げ強さは、例えばISO178(64mmのスパン及び2mm/分の速度で)により測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約80MPa〜約200MPaの範囲の引張強さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約90MPa〜約190MPa、又は約100MPa〜約180MPa、又は約110MPa〜約170MPa、又は約120MPa〜約160MPa、又は約130MPa〜約150MPaの範囲の引張強さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約80MPa〜約100MPaの範囲の引張強さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約150MPa〜約190MPaの範囲の引張強さを有し得る。引張強さは、例えばISO527(タイプ1A)(5mm/分の速度で)により測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約1%から約15%までの範囲の引張伸びを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約2%から約14%まで、又は約3%から約13%まで、又は約4%から約12%まで、又は約5%から約11%まで、又は約6%から約10%まで、又は約7%から約9%までの範囲の引張伸びを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約1%から約5%まで、又は約1%から約4%までの範囲の引張伸びを有し得る。引張伸びは、例えばISO527(タイプ1A)(5mm/分の速度で)により測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約3kJ/mから約20kJ/mまでの範囲のISOノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約4kJ/mから約19kJ/mまで、又は約5kJ/mから約18kJ/mまで、又は約6kJ/mから約17kJ/mまで、又は約7kJ/mから約16kJ/mまで、又は約8kJ/mから約15kJ/mまで、又は約9kJ/mから約14kJ/mまで、又は約10kJ/mから約13kJ/mまでの範囲のISOノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約3kJ/mから約7kJ/mまでの範囲のISOノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約11kJ/mから約15kJ/mまでの範囲のISOノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約3kJ/mから約15kJ/mまでの範囲のISOノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。ISOノッチ付きアイゾット衝撃は、ISO180によって23℃で測定される。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約30J/mから約200J/mまでの範囲のASTMノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約40J/mから約190J/mまで、又は約50J/mから約180J/mまで、又は約60J/mから約170J/mまで、又は約70J/mから約160J/mまで、又は約80J/mから約150J/mまで、又は約90J/mから約140J/mまで、又は約100J/mから約130J/mまで、又は約110J/mから約120J/mまでの範囲のASTMノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約40J/mから約60J/mまでの範囲のASTMノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約120J/mから約140J/mまでの範囲のASTMノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約40J/mから約140J/mまでの範囲のASTMノッチ付きアイゾット衝撃を有し得る。ASTMノッチ付きアイゾット衝撃は、ASTM D256によって23℃で測定される。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約160℃から約260℃までの範囲の熱たわみ温度(HDT)を有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約165℃から約255℃まで、又は約170℃から約250℃まで、又は約175℃から約245℃まで、又は約180℃から約240℃まで、又は約185℃から約235℃まで、又は約190℃から約230℃まで、又は約195℃から約225℃まで、又は約200℃から約220℃までの範囲のHDTを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約200℃から約240℃までの範囲のHDTを有し得る。HDTは、例えば沿層方向及び100mmのスパンにおいてISO−75を使用して0.45MPaの荷重で測定され得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物のHDTの約20%の範囲内(すなわち、+又は−)であるHDTを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物のHDTの約18%の範囲内、又は約16%の範囲内、又は約15%の範囲内、又は約14%の範囲内、又は約12%の範囲内、又は約10%の範囲内、又は約8%の範囲内、又は約6%の範囲内、又は約5%の範囲内であるHDTを有し得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物のHDTの約20%の範囲内(すなわち、+又は−)であるHDTを有し得る。比較組成物は、補強材及び高アスペクト比粒状鉱物の全負荷量が変わらないように高アスペクト比粒状鉱物が同量の補強材により置き換えられることを除いて全ての点で同一である。例えば、難燃性ポリマー組成物は、高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物のHDTの約18%の範囲内、又は約16%の範囲内、又は約15%の範囲内、又は約14%の範囲内、又は約12%の範囲内、又は約10%の範囲内、又は約8%の範囲内、又は約6%の範囲内、又は約5%の範囲内であるHDTを有し得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば約100mmから約1000mmまでの範囲のスパイラルフロー長さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約150mmから約950mmまで、又は約200mmから約900mmまで、又は約250mmから約850mmまで、又は約300mmから約800mmまで、又は約450mmから約750mmまで、又は約500mmから約700mmまで、又は約550mmから約650mmまでの範囲のスパイラルフロー長さを有し得る。例えば、難燃性ポリマー組成物は、約200mmから約400mmまで、又は約250mmから約400mmまでの範囲のスパイラルフロー長さを有し得る。スパイラルフロー長さは、例えば66トンのArburg Allrounder 370E射出成形ユニットでスパイラル金型を使用して成形した場合に射出成形パラメーターを一定に保ち、配合物を比較することにより測定され得る。温度プロファイルは、以下の通りであり得る(ゾーン1:470F、ゾーン2:500F、ゾーン3:530F、ゾーン4:540F、ダイ:550F、金型(プラテン):180F)。射出量は、0.9インチ(約23mm)であり得る。射出速度は、1.0インチ/秒(約25mm毎秒)であり得る。射出保圧は、1500psiであり得る。射出背圧は、2300psiであり得る。スクリューのrpmは、100であり得る。冷却時間は、15秒であり得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物のスパイラルフロー長さ以上であるスパイラルフロー長さを有し得る。難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物のスパイラルフロー長さより少なくとも約2%大きい、又は少なくとも約4%大きい、又は少なくとも約5%大きい、又は少なくとも約6%大きい、又は少なくとも約8%大きい、又は少なくとも約10%大きいスパイラルフロー長さを有し得る。難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一である比較組成物のスパイラルフロー長さより最大約20%大きい、又は最大約18%大きい、又は最大約16%大きい、又は最大約15%大きい、又は最大約14%大きい、又は最大約12%大きいスパイラルフロー長さを有し得る。
難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物のスパイラルフロー長さ以上であるスパイラルフロー長さを有し得る。比較組成物は、補強材及び高アスペクト比粒状鉱物の全負荷量が変わらないように高アスペクト比粒状鉱物が同量の補強材により置き換えられることを除いて全ての点で同一である。難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物のスパイラルフロー長さより少なくとも約2%大きい、又は少なくとも約4%大きい、又は少なくとも約5%大きい、又は少なくとも約6%大きい、又は少なくとも約8%大きい、又は少なくとも約10%大きいスパイラルフロー長さを有し得る。難燃性ポリマー組成物は、例えば高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物のスパイラルフロー長さより最大約20%大きい、又は最大約18%大きい、又は最大約16%大きい、又は最大約15%大きい、又は最大約14%大きい、又は最大約12%大きいスパイラルフロー長さを有し得る。
さらに、本明細書に開示される任意の態様又は実施形態による難燃性ポリマー組成物からできた又は該難燃性ポリマー組成物を含む物品が本明細書で提供される。物品は、例えば車体部品、バンパー、ドアパネル、配管、ダッシュボード、ホイールカバー、装置筐体、ディスプレイパネル、又はエンジンカバー等の車両用部品であり得る。該物品は、例えば本明細書に開示される難燃性ポリマー組成物で被覆されたケーブル(例えば電線)であり得る。該物品は、例えば電気コネクタであり得る。物品は、例えば筐体、例えば自動車及び/又は電子機器用の筐体であり得る。
さらに、本明細書に開示される任意の態様又は実施形態による難燃性ポリマー組成物を製造する方法が本明細書で提供される。該方法は、例えばポリマーと、難燃剤と、高アスペクト比粒状鉱物と、あらゆる任意の添加剤とを混合することを含み得る。
本明細書に記載される難燃性ポリマー組成物は、例えばポリマーを難燃剤、高アスペクト比粒状鉱物、及びあらゆる任意の添加剤、例えば補強材と一緒にコンパウンディングすることにより製造され得る。コンパウンディング自体は、ポリマー加工及び製造の分野における当業者によく知られる技術であり、ポリマー及び任意の添加剤を溶融状態で混合及び/又は混和することによりプラスチック配合物を調製することからなる。当該技術分野においては、コンパウンディングは、構成成分が溶融状態となる温度未満の温度で実施される混和過程又は混合過程とは異なると理解される。コンパウンディングは、例えばマスターバッチ組成物の形成のために使用され得る。コンパウンディングは、例えばマスターバッチ組成物をポリマーに加えて、更なるポリマー組成物を形成することを含み得る。
本明細書に記載される難燃性ポリマー組成物は、例えば押出され得る。例えば、コンパウンディングは、スクリュー配合機、例えば2軸スクリュー配合機、例えばBaker Perkins社の25mmの2軸スクリュー配合機を使用して実施され得る。例えば、コンパウンディングは、マルチロールミル、例えば2ロールミルを使用して実施され得る。例えば、コンパウンディングは、コニーダー又は内部ミキサーを使用して実施され得る。本明細書に開示される方法は、例えば圧縮成形又は射出成形を含み得る。ポリマー及び/又は難燃剤及び/又は高アスペクト比粒状鉱物及び/又は任意の添加剤(例えば補強材)は、予備混合され、単一のホッパーから供給され得る。
例えば、得られた溶融物は、例えば水浴中で冷却された後に、ペレット化され得る。得られた溶融物をカレンダー加工することで、シート又はフィルムが形成され得る。
本明細書に記載される難燃性ポリマー組成物は、例えば所望の形状又は物品へと造形され得る。難燃性ポリマー組成物の造形は、例えば該組成物を加熱して軟化させることを含み得る。本明細書に記載されるポリマー組成物は、例えば成形(例えば圧縮成形、射出成形、ストレッチブロー成形、射出ブロー成形、オーバーモールディング)、押出成形、注入成形、又は熱成形によって造形され得る。
以上は、本発明の或る特定の実施形態を限定なく広範に記載している。当業者に容易に明らかとなる変形及び変更は、添付の特許請求の範囲において及び添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内であることが意図される。
表1に示される配合物を、BASF社製のUltramid(商標)B27Eポリアミド6樹脂において30%の総負荷量で、該樹脂を0.4重量%未満の含水量まで乾燥させた後にコンパウンディングした。コンパウンディングを、ZE 25A x 46D UTXi型のBerstorff社製2軸スクリュー押出機を使用して250rpm及び15kg/時間の総押出量で実施した。細断したガラス繊維(GF)(Johns Manville社製のEC10−675、4mm)を、バレルゾーン5中に側方供給し、その一方で、ウォラストナイト(9のアスペクト比、7μmのd50(laser)、及び2.9m/gのBET表面積を有する)、タルク(100のアスペクト比、10μmのd50(laser)、25μmのd95(laser)、及び15m/gのBET表面積を有する)、又は雲母(80のアスペクト比、25μmのd50、80μmのd95、及び3.5m/gのBET表面積を有する)を、バレルゾーン3で側方供給し、そして難燃剤(FR)添加剤(Clariant社製のExolit OP 1314(ジエチルホスフィン酸アルミニウム))を、押出機のスロート中にPA6樹脂と一緒に供給した。次いでISO試験片及びFR試験片を、ISO金型及びUL94 FR金型、並びに66トンのArburg Allrounder 370E 600−170射出成形機を使用して、コンパウンディングされたペレットを0.2重量%未満の含水量にまで乾燥させた後に製造した。またスパイラルフロー金型を使用してその乾燥したコンパウンドを射出成形することで、射出成形用途のための流動性能(スパイラル長さ)を比較した。
Figure 2020513053
射出成形されたISO試験片を、防湿袋に密封し、室温で48時間コンディショニングし、そして以下の特性:
ISO178規格を使用して(64mmのスパン及び2mm/分の速度で)曲げ特性(曲げ弾性率及び曲げ強さ)、
ISO527(タイプ1A)規格を使用して(5mm/分の速度で)引張特性(引張弾性率及び引張強さ)、
ISO180規格を使用して23℃でノッチ付きアイゾット衝撃、
沿層方向及び100mmのスパンにおいてISO−75を使用して0.45MPaの荷重で熱たわみ温度(HDT)、
破断点伸び、
スパイラルフロー長さ、
について試験(「成形したままの乾燥状態」)した。
3種の厚さ(1/8インチ、1/16インチ、1/32インチ)のUL94の射出成形FR試験片(バー)もまた、防湿袋に密封し、UL94規格により試験した。
UL94難燃性試験の結果は、図1〜図3に示されている。
1/8インチの厚さでは、10%のガラス繊維をタルクで置き換えると、10%のFR負荷量でV0等級を達成することができるが、10%の雲母を使用すると12.5%のFRでV0等級が得られ、10%のFR負荷量でV1等級が得られる。10%のウォラストナイトの置き換えを伴う配合物又は30%のGFを有する基準では、10%又は12.5%のFR負荷量で一切UL94の等級は達成されなかった。
1/16インチの厚さでは、10%のガラス繊維をタルク又は雲母のいずれかで置き換えると、12.5%の負荷量でV0等級を達成することができる。10%のウォラストナイトの置き換えを伴う配合物又は30%のGFを有する基準では、12.5%のFRの負荷量で一切UL94の等級は達成されなかった。
1/32インチの厚さでは、10%のガラス繊維をタルクで置き換えた場合のみ、最大20%までのFR負荷レベルでV1等級が可能であった(V0等級の達成に至らなかった)。雲母では、10%のFR負荷量でV2等級が可能であり、より高いFR負荷量でV1等級が可能であったにすぎない(17.5%のFRでのV0等級は、20%のFR負荷量でV1等級が達成されたことを考慮すると異常値である可能性が高い)。しかしながら、10%のガラス繊維をウォラストナイトで置き換えると、17.5%以上のFR負荷量でV0等級を達成することができ、15%のFR負荷量でV1等級を達成することができ、この負荷レベルでV2等級を達成した30%のGFを有する基準配合物より性能が高い。
曲げ試験及び引張試験、熱たわみ温度試験、ISOノッチ付きアイゾット衝撃試験、並びにスパイラルフロー長さ試験の結果は、図4〜図11に示されている。
それらの機械的特性は、FR負荷を加えると、剛性(曲げ弾性率及び引張弾性率)が増大するが、引張/曲げ強さ、ノッチ付きアイゾット衝撃強さ、スパイラルフロー長さ、及び引張伸び(僅かに)が減少することを示している。FR負荷を加えても、試験された配合物ではHDTには影響しなかった。
10%のガラス繊維を鉱物で置き換えると、ガラス充填されたFR配合物と比較して剛性が僅かに減少したが、剛性はガラス充填されたFR不含の配合物と同等又はそれより良いままであった。剛性の差は、タルクの場合には軽度ないし軽微であった。10%のガラス繊維を鉱物で置き換えると、ノッチ付きアイゾット衝撃及び破断点引張伸びも減少するが、両方の値は、FR及びGF/鉱物の大量の負荷量のためその配合物については既に非常に低かった。
10%のガラス繊維を鉱物で置き換えると、HDTに影響はなかったが、スパイラルフロー長さのデータに示されるように溶融流動の増大に対して好ましい効果が及ぼされた。最良のスパイラルフロー性能は、ウォラストナイトに続いて雲母について観察された。

Claims (33)

  1. ポリマーと、
    難燃剤と、
    高アスペクト比粒状鉱物と、
    任意に補強材と、
    を含む難燃性ポリマー組成物。
  2. 前記ポリマーは、ポリアミドである、請求項1に記載の難燃性ポリマー組成物。
  3. 前記ポリマーは、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約40%の量で存在する、請求項1又は2に記載の難燃性ポリマー組成物。
  4. 前記ポリマーは、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約80%までの量で存在する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  5. 前記難燃剤は、粒状鉱物難燃剤、有機ハロゲン化合物、及び/又は含リン化合物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  6. 前記難燃剤は、膨張性難燃剤である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  7. 前記難燃剤は、赤リン、ホスフェート、ポリホスフェート、有機ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ハロゲン化有機ホスフェート、ホスファゼン、ポリホスファゼン、トリアジン、又はそれらの1種以上の組み合わせである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  8. 前記難燃剤は、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量の少なくとも約5重量%の量で存在する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  9. 前記難燃剤は、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量の最大約40重量%までの量で存在する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  10. 前記補強材は、ガラス繊維、炭素繊維、又はそれらの組み合わせである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  11. 前記ガラス繊維は、約3mmから約8mmまでの範囲の繊維長さ、及び/又は約6μmから約20μmまでの範囲の繊維直径を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  12. 前記補強材は、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して少なくとも約1%の量で存在する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  13. 前記補強材は、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量に対して最大約50%までの量で存在する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  14. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、タルク、雲母、ウォラストナイト、ハロイサイト、カオリン、ベントナイト、パーライト、及びそれらの1種以上の組み合わせから選択される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  15. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、ウォラストナイトである、請求項1〜14のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  16. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、約5から約150までの範囲のアスペクト比を有する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  17. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、約0.5μmから約200μmまでの範囲のd50(laser)を有する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  18. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、約3μmから約400μmまでの範囲のd95(laser)を有する、請求項1〜17のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  19. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、約0.5m/gから約30m/gまでの範囲のBET表面積を有する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  20. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、約2.8以上、例えば約3.5以上のラメラリティーインデックスを有するタルクである、請求項1〜19のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  21. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、約0.5μm以上、例えば約1μm以上、又は約1.5μm以上のd50(sedigraph)を有するタルクである、請求項1〜20のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  22. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、約20μm以下、例えば約10μm以下、又は約5μm以下のd50(sedigraph)を有するタルクである、請求項1〜21のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  23. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量の少なくとも約5重量%の量で存在する、請求項1〜22のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  24. 前記高アスペクト比粒状鉱物は、前記難燃性ポリマー組成物中に、該難燃性ポリマー組成物の全重量の最大約25重量%までの量で存在する、請求項1〜23のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  25. 前記難燃性ポリマー組成物は、UL94に従って測定した場合のV−2以上の難燃性等級を有する、請求項1〜24のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  26. 前記難燃性ポリマー組成物は、前記高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一であるか、又は前記高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物の難燃性等級以上である難燃性等級を有する、請求項1〜25のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  27. 前記難燃性ポリマー組成物は、約2000MPaから約16000MPaまでの範囲の曲げ弾性率を有する、請求項1〜26のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  28. 前記難燃性ポリマー組成物は、前記高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一であるか、又は前記高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物の曲げ弾性率の約20%の範囲内である曲げ弾性率を有する、請求項1〜27のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  29. 前記難燃性ポリマー組成物は、約100mmから約1000mmまでの範囲のスパイラルフロー長さを有する、請求項1〜28のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  30. 前記難燃性ポリマー組成物は、前記高アスペクト比粒状鉱物を含まないことを除いて同一であるか、又は前記高アスペクト比粒状鉱物の代わりに追加量の補強材を含むことを除いて同一である比較組成物のスパイラルフロー長さ以上であるスパイラルフロー長さを有する、請求項1〜29のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物。
  31. 請求項1〜30のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物からできた物品及び/又は該難燃性ポリマー組成物を含む物品。
  32. 前記物品は、請求項1〜30のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物中で被覆された車両部品又は電線である、請求項36に記載の物品。
  33. 請求項1〜30のいずれか一項に記載の難燃性ポリマー組成物を製造する方法であって、前記ポリマーと、前記難燃剤と、前記高アスペクト比粒状鉱物と、任意に前記補強材とを混合することを含む、方法。
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