JP3588864B2 - 難燃性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は柔軟性の良好なノンハロゲン系難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
軟質難燃性樹脂としてはポリ塩化ビニル(PVC)あるいは軟質ポリオレフィンに難燃剤を添加したものが使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
PVCは難燃性を有し、加工性、柔軟性が良好で傷つきにくいという特徴を持っている。しかし、ハロゲンや可塑剤を含有しているため環境性、可塑剤移行などの問題がある。
【0004】
軟質ポリオレフィンは可燃性で傷つきやすい等の欠点を持っている。そのため用途によっては難燃剤を添加したものが使用されている。軟質ポリオレフィンにハロゲン系難燃剤を添加したものは、添加量が少ないため物性低下は少ないが、ハロゲン含有のため熱分解により、腐食性や毒性の強い酸性ガスが発生する欠点がある。ノンハロゲン系難燃剤を添加したものは難燃性を得るため多量の難燃剤が必要となり、機械的特性が弱い、傷つきやすい等の欠点があった。
【0005】
本発明は、これら従来の軟質ポリオレフィンの欠点を改良した、すなわちハロゲン系難燃剤を含まない軟質ポリオレフィン組成物であるにもかかわらず、機械的物性に優れ、かつ傷つきにくく、しかも難燃性に優れた難燃性樹脂組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる点を考慮し鋭意検討した結果、(A)と(B)と(C)と(D)と(E)と(F)からなる組成物が難燃性、柔軟性、耐傷性、環境性、耐熱性および機械的特性に優れることが解り本発明に至った。
【0007】
本発明は、下記(A)と(B)と(C)との合計100重量部あたり、(D)と(E)と(F)との合計が12〜130重量部からなる難燃性樹脂組成物、
(A)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、ねじり剛性率 500kgf/cm2以下の軟質ポリオレフィン 10〜80重量部、
(B)(a)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、密度0.850〜0.910g/cm3、N値20以下のエチレンと炭素数3〜7のα−オレフィンとの共重合体、または
(b)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、密度0.860〜0.880g/cm3のエチレンと炭素数8以上のα−オレフィンとの共重合体 5〜80重量部、
(C)(c)230℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜100g/10minのポリプロピレンまたは
(d)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、密度0.940〜0.967g/cm3の高密度ポリエチレン 5〜60重量部、
(D)赤燐 1〜10重量部
(E)水酸化マグネシウム 10〜120重量部
(F)酸化チタン 1〜30重量部
及びこの組成物に
(G)ホウ素化合物が0.1〜10重量部配合されてなる難燃性樹脂組成物(但し、(D)と(E)と(F)と(G)との合計量は130重量部を越えない。)に関するものである。
【0008】
本発明に用いたそれぞれの構成成分は、それぞれ次の役割を担っている。
【0009】
すなわち、(A)は組成物の柔軟化の役割を果たし、(B)は組成物の機械的強度の保持の役割を果たし、(C)は耐熱性及び耐傷性を改良する役割を果たしている。(D)と(E)は現在のノンハロゲン難燃組成物の主要難燃剤であるが、それに(F)を添加することにより同一の難燃性であるにもかかわらず(D)と(E)の難燃剤を低減することができる。
【0010】
本発明において使用される上記(A)の軟質ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン(LDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−エチルアクリレート(EEA)、エチレン−メチルメタクリルレート(EMMA)、エチレン−α−オレフィン共重合体(LLDPE、VLDPE)、或いはそれらの混合物が挙げられる。混合物の場合は一方成分のねじり剛性率が500kgf/cm2を越えても、混合物全体としてのねじり剛性率が500kgf/cm2以下であればよい。ねじり剛性率は500kgf/cm2以下でなければならず、200kgf/cm2以下がより好ましい。ねじり剛性率が500kgf/cm2を越えると柔軟性が不足してしまう。190℃,2160gの荷重で測定したMFRは0.1〜50g/10minでなければならず、機械的特性を考慮した場合はMFR1〜10g/10minがより好ましい。軟質ポリオレフィンの配合量は(A)と(B)と(C)との合計100重量部あたり10〜80重量部でなければならない。配合量が10重量部未満では十分な柔軟性が得られず、80重量部を越えると十分な耐熱性が得られない。
【0011】
(B)(a)のエチレンと炭素数3〜7のα−オレフィンとの共重合体としては気相法、溶液法、高圧法等のプロセスによって製造される共重合体であり、炭素数3〜7のα−オレフィンとしては、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、或いはこれらの混合物等を挙げることができる。これらのエチレン−α−オレフィン共重合体は、密度が0.850〜0.910g/cm3、190℃,2160gの荷重で測定したMFRが0.1〜50g/10min、N値が20以下でなければならない。なお、本発明のN値は以下の式により算出した。
【0012】
N値=(190℃,21600gの荷重で測定したMFR)÷(190℃,2160gの荷重で測定したMFR)
密度が0.910g/cm3を越えると十分な柔軟性と伸びが得られない。N値が20を越えると十分な機械的強度が得られない。
【0013】
また(B)(b)のエチレンと炭素数8以上のα−オレフィンとの共重合体としては、エチレンと1−オクテン、1−デセン、或いはこれらと1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンとの混合物等の共重合体がある。これらのエチレン−α−オレフィン共重合体は、密度が0.850〜0.910g/cm3、190℃,2160gの荷重で測定したMFRが0.1〜50g/10minが一般的に市販されており、これらを配合すればよい。具体例としては例えばエンゲージEG8150、EG8100、EG8200(いずれもダウ・ケミカル日本社製)等が例示できる。
【0014】
(A)と(B)と(C)との合計100重量部あたりのこれら(B)の(a)または(b)のエチレン−α−オレフィン共重合体の配合量は5〜80重量部でなければならない。配合量が5重量部未満では十分な機械的特性を保持することができず、80重量部を越えると十分な耐熱性が得られない。
【0015】
(C)(c)のポリプロピレンとしては、アタクチックポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレンのホモポリマー、ブロック共重合体、ランダム共重合体、さらに耐衝撃性を付与するためにエチレンプロピレンラバー等をブレンドしたポリプロピレン、これらの混合物等が挙げられる。これらのポリプロピレンは230℃,2160gの荷重で測定したMFRが0.1〜100g/10minが一般的に市販されており、これらを配合すればよい。
【0016】
(C)(d)の高密度ポリエチレンとしては、エチレンからなるホモポリマー、エチレンと炭素数3以上のα−オレフィンの共重合体であり、炭素数3以上のα−オレフィンとしては、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、或いはこれらの混合物等を挙げることができる。製造条件は特に限定されず気相法、スラリー法等のいずれの方法によっても製造することができる。密度0.940〜0.967g/cm3、190℃,2160gの荷重で測定したMFRが0.1〜50g/10minが一般的に市販されており、これらを配合すればよい。
【0017】
(A)と(B)と(C)との合計100重量部あたりのこれら(C)の(c)または(d)の配合量は5〜60重量部でなければならない。配合量が5重量部未満では十分な耐熱性、耐傷性が得られず、60重量部を越えると十分な柔軟性が得られない。
【0018】
(D)の赤燐は樹脂への分散性および樹脂組成物の機械的特性への影響に鑑み、20μm以下の粒径をもつものが好ましい。また、フェノール樹脂やチタネートカップリング剤等によって表面処理された赤燐も用いることができる。赤燐の配合量は(A)と(B)と(C)との合計100重量部に対し1〜10重量部でなければならない。配合量が1重量部未満では難燃性が不十分であり、10重量部を越えると機械的特性が大きく損なわれる。
【0019】
(E)の水酸化マグネシウムは樹脂への分散性および樹脂組成物の機械的特性への影響に鑑み、1μm程度の粒径をもつものが好ましく、脂肪酸等で表面処理されたものはより好ましい。水酸化マグネシウムの配合量は目指す難燃性の度合いによって異なるが(A)と(B)と(C)との合計100重量部に対し10〜120重量部でなければならない。配合量が10重量部未満では難燃性が不十分であり、120重量部を越えると機械的特性が大きく損なわれる。
【0020】
(F)の酸化チタンはルチル形、アナタース形があるが、特に限定されない。酸化チタンの配合量は(A)と(B)と(C)との合計100重量部に対し1〜30重量部でなければならない。配合量が1重量部未満では難燃性が不十分であり、30重量部を越えると機械的特性が大きく損なわれる。
【0021】
(G)のホウ素化合物としては、ホウ酸亜鉛、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸アンモニウム等がある。ホウ素化合物の配合量は(A)と(B)と(C)の合計100重量部に対し0.1〜10重量部でなければならない。配合量が0.1重量部未満では難燃性が不十分であり、10重量部を越えると機械的特性が大きく損なわれる。
【0022】
(D)と(E)と(F)と(G)との合計量は目指す難燃性の度合いによって異なるが(A)と(B)と(C)との合計100重量部に対し12〜130重量部でなければならない。配合量が12重量部未満では難燃性が不十分であり、130重量部を越えると機械的特性が大きく損なわれる。
【0023】
本発明の樹脂組成物には他のノンハロゲン難燃剤を併用することが可能であり、また必要に応じて、無機充填剤、着色剤、酸化防止剤、耐候剤、滑剤等の種々の添加剤の配合が可能である。
【0024】
本発明におけるこれらのブレンド方法は特に限定されないが混練機によりメルトブレンドする方法が好ましい。
【0025】
【実施例】
次に実施例で本発明を説明する。
【0026】
実施例1
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と、酸化チタンが5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0027】
実施例2
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが2.7g/10min、密度が0.885g/cm3、N値が18であるエチレンと1−ヘキセンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と、酸化チタンが5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0028】
実施例3
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、190℃,2160gの荷重で測定したMFRが0.35g/10min、密度が0.954g/cm3である高密度ポリエチレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と、酸化チタンが5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0029】
実施例4
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.5g/10min、ねじり剛性率が150kgf/cm2であるエチレン−エチルアクリレート55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と水酸化マグネシウム29重量部と酸化チタンが5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0030】
実施例5
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と酸化チタンが5重量部とホウ酸亜鉛3重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0031】
実施例6
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と酸化チタンが5重量部とホウ酸ナトリウム3重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0032】
実施例7
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが2.2g/10min、ねじり剛性率が250kgf/cm2である、エチレン−酢酸ビニル共重合体(190℃,2160gの荷重で測定したMFRが2.4g/10min、ねじり剛性率が90kgf/cm2)35重量部とエチレンと1−ブテンの共重合体(190℃,2160gの荷重で測定したMFRが2g/10min、ねじり剛性率が600kgf/cm2)20重量部の混合物と、190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と酸化チタンが5重量部とホウ酸ナトリウム3重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0033】
比較例1
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.900g/cm3、N値が32であるエチレンと1−ブテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と酸化チタンが5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0034】
比較例2
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0035】
比較例3
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と、酸化チタン5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0036】
比較例4
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体55重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体25重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン20重量部と、赤燐5重量部と、酸化チタン5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0037】
比較例5
190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1.3g/10min、ねじり剛性率が130kgf/cm2であるエチレン−酢酸ビニル共重合体70重量部と190℃,2160gの荷重で測定したMFRが1g/10min、密度が0.870g/cm3であるエチレンと1−オクテンの共重合体30重量部と、赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と、酸化チタン5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0038】
比較例6
エチレンと1−オクテンの共重合体55重量部と、230℃,2160gの荷重で測定したMFRが6g/10min、密度が0.91g/cm3であるポリプロピレン45重量部と赤燐5重量部と、水酸化マグネシウム35重量部と、酸化チタン5重量部と、酸化防止剤0.3重量部とをバンバリーミキサーで混練後ロールにて圧延し試験片を作製した。
【0039】
なお、上記の実施例及び比較例の試験方法は次の方法によって測定し性能を評価した。
【0040】
1.機械的強度
ロールにて圧延した組成物をプレスし引張破壊伸びを測定した。
【0041】
プレス条件
温度 190℃
サイクル 予熱/加圧/冷却=5/3/5min
プレス圧力 100kgf/cm2
サンプル厚み 2mm
引張条件
ダンベル JIS K7113 2号
標線間 25mm
引張速度 200mm/min
評価
○:伸び300%以上
×:伸び300%未満
2.柔軟性
ロールにて圧延した組成物をプレスしねじり剛性率を測定した。ねじり剛性率はASTM D1043に準拠した。
【0042】
プレス条件
温度 190℃
サイクル 予熱/加圧/冷却=5/3/5min
プレス圧力 100kgf/cm2
サンプル厚み 3mm
評価
○:ねじり剛性率500kgf/cm2未満
×:ねじり剛性率500kgf/cm2以上
3.耐熱性
ロールにて圧延した組成物をプレスし熱変形温度を測定した。熱変形温度はJIS K7206のビカット軟化温度の測定装置の圧子部分をJIS K7207の荷重たわみ試験の圧子に変更して、ビカット軟化温度の測定方法と同様に試験した。
【0043】
プレス条件
温度 190℃
サイクル 予熱/加圧/冷却=5/3/5min
プレス圧力 100kgf/cm2
サンプル 15×15×3mmt
熱変形温度条件
昇温時間 120℃/hr
荷重 1kgf
評価
○:熱変形温度 90℃以上
×:熱変形温度 90℃未満
4.難燃性
ロールにて圧延した組成物をプレスしUL94垂直試験を行った。
【0044】
プレス条件
温度 190℃
サイクル 予熱/加圧/冷却=5/3/5min
プレス圧力 100kgf/cm2
サンプル厚み 3mm
評価
○:UL94V−2以上
×:UL94HB以下
5.耐傷性
ロールにて圧延した組成物をプレスし鉛筆硬度を測定した。鉛筆硬度はJISK5401に準拠した。
【0045】
プレス条件
温度 190℃
サイクル 予熱/加圧/冷却=5/3/5min
プレス圧力 100kgf/cm2
サンプル厚み 2mm
評価
○:Bより硬い
×:2Bより柔らかい
結果を表1に示す。なお、表中VAcは酢酸ビニル含量、EAはエチルアクリレート含量、dは密度を示す。
【0046】
【表1】
【0047】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の難燃性樹脂組成物によれば難燃性、柔軟性、耐傷性、環境性、耐熱性および機械的特性の優れた組成物が得られる。
Claims (2)
- 下記(A)と(B)と(C)との合計100重量部あたり、(D)と(E)と(F)との合計が12〜130重量部からなる難燃性樹脂組成物。
(A)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、ねじり剛性率 500kgf/cm2以下の軟質ポリオレフィン 10〜80重量部、
(B)(a)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、密度0.850〜0.910g/cm3、N値20以下のエチレンと炭素数3〜7のα−オレフィンとの共重合体、または
(b)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、密度0.860〜0.880g/cm3のエチレンと炭素数8以上のα−オレフィンとの共重合体 5〜80重量部、
(C)(c)230℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜100g/10minのポリプロピレンまたは
(d)190℃,2160gの荷重で測定したメルトフローレート0.1〜50g/10min、密度0.940〜0.967g/cm3の高密度ポリエチレン 5〜60重量部、
(D)赤燐 1〜10重量部
(E)水酸化マグネシウム 10〜120重量部
(F)酸化チタン 1〜30重量部 - 請求項1記載の難燃性樹脂組成物にさらに(A)と(B)と(C)との合計100重量部あたり、
(G)ホウ素化合物が0.1〜10重量部配合されてなる難燃性樹脂組成物。 (但し、(D)と(E)と(F)と(G)との合計量は130重量部を越えない。)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17843295A JP3588864B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 難燃性樹脂組成物 |
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