JP6208696B2 - 膜及びファブリックのためのポリオレフィン系配合物 - Google Patents

膜及びファブリックのためのポリオレフィン系配合物 Download PDF

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本発明は、ハロゲン非含有の難燃剤が充填されているポリオレフィン系組成物の配合物に関する。
ポリプロピレン/プロピレン系エラストマーブレンド由来の熱可塑性ポリオレフィン(TPO)配合物は、屋根及び防水膜の押出のためのTPOに広く使用されている。一般的に、TPO配合物には、30〜45重量%のアルミニウム三水和物(ATH)又は水酸化マグネシウム[Mg(OH)]などのハロゲン非含有難燃剤が充填されており、80〜100MPaの範囲の曲げ弾性率を有する。TPO配合物は、例えば、EN 119256−2に従ったEuroclass D及びEのみならず、例えばENV1187t1〜t4などのASTM−及びEN−システム試験などの、標準的な耐火性要件を満たす。基材上に取り付ける場合又は低減した耐火性の要件が適用される場合、TPO配合物は、単層屋根材などのようにより厚い膜のために使用される。今まで、EN 11925−2によるEuroclass A2耐火レベル又は、同様の要求及び垂直燃焼試験を、ハロゲン非含有のオレフィン配合物では満たすことができなかった。表1は、欧州の消防基準の概要を説明する。
Figure 0006208696
建築用テキスタイル、バナー、防水シート又は人工皮革などの用途のためのコーティングされたファブリックは、Euroclass B又はBS 7837によるEN11925−2などのストリンジェントな試験要件に合格するために、難燃剤のより高い充填を必要とし得る。EN 13823(単一燃焼項目試験)は、B−S1−dOの分類に合格するために必要とされている。
Euroclass Bのレベルでの耐火性を要求する用途のための柔軟なコーティングされたファブリックは、一般に、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、フルオロエラストマー又はシリコーンなどのそれ自体が耐火性を有するポリマーから作製される。
同時に、そのような用途のための化合物は、押出コーティング加工性、及び良好な布地浸透性及び接着性を示す必要がある。最終的な用途において、それらは通常、柔軟性(一般的な目標は、<30MPa未満の柔軟性弾性率である)、接合性、耐摩耗性、機械的強度、印刷適性、耐候性及びUV抵抗性、並びに耐火性などの様々な特性を満たさなければならない。このような厳しい要件の組み合わせを満たすために、現在、ポリ塩化ビニル、フルオロポリマー、又はシリコーンが一般に使用されている。TPOは、厳格な特性要件を満たさない可能性があるため使用されていない。特に、TPOは、十分な耐火性と柔軟性とを欠いている。
国際公開第2005/090427号は、重合した形態の、エチレン及び一以上の共重合性コモノマーを含むマルチブロックコポリマーを記載しており、前記コポリマーは、その中に、コモノマー含有量、結晶化度、密度、融点又はガラス転移温度の異なる、二以上のセグメント又はブロックを含む。
国際公開第2006/101924号は、改善された互換性を有する、少なくとも二のポリオレフィンと、エチレン/α−オレフィン(マルチ−ブロック)インターポリマーとのブレンドを記載している。
国際公開第2006/101932号は、エチレン/α−オレフィン(マルチ−ブロック)インターポリマー及び充填剤を含む組成物を記載している。
国際公開第2011/008336号は、少なくとも一の他の成分とブレンドされたプロピレン/α−オレフィンコポリマーを含む上部表皮層、プロピレン/α−オレフィンコポリマーを含む中間フォーム層、並びに、不織布、ポリマー、スパンボンド材料を含む底部布層を含む、多層構造を記載している。
本発明は、(A)オレフィンブロックコポリマーと、(B)プロピレン−α−オレフィンインターポリマーと、(C)ハロゲン非含有難燃剤とを含む配合物を提供する。さらに、本発明は、層及び多層構造を提供し、前記層は、(A)オレフィンブロックコポリマーと、(B)プロピレン−α−オレフィンインターポリマーと、(C)ハロゲン非含有難燃剤とを含む組成物から作製される。
織り合わせたファブリック(スクリム)の例を示す。 接合試験のためのサンプル調製を示す。 接合試験のための切断ストライプの適切なパターンを示す。 サンプルが破損するまでプライヤーを用いて引き裂くことによる接合品質試験を示す。 接合シームの内側でのサンプルの破損(「シーム内の剥がれ」)を示す。 多層構造の例示的な概略図を示す。
本発明は、良好な加工性、機械的特性、熱接合性及び優れた耐火性を示しつつ、60重量%を超える量でハロゲン非含有の難燃剤を組み込む、オレフィンブロックコポリマー(OBC)及びプロピレン−α−オレフィンインターコポリマーを含む、ポリオレフィン系配合物を提供する。さらに、そのようなハロゲン非含有非熱硬化性化合物は、優れたリサイクル性を示す。配合物は、PVC、ポリウレタン、フルオロポリマー、シリコーンなどに対して環境に配慮し、ハロゲンを含有せず、経済的であり、高い性能を有する代替物である。
そのような配合物を、種々の従来の方法により、様々な基材に適用することができる。そのような従来の方法は、カレンダーリングプロセス、積層プロセス、押出成形プロセス、直接押出成形プロセス、キャストシートプロセス、又はそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されない。
本発明は、難燃剤を充填した場合であっても、50MPaの範囲の低い弾性率を有する柔軟性OBC/プロピレン−α−オレフィンインターポリマー配合物を提供する。それらの高柔軟性/低弾性率は、調合、導入及び接合時に、それらを扱い易くする。OBC/プロピレン−α−オレフィンインターポリマー配合物は、優れた充填剤の取り込み及び溶融特性を示し、低オリゴマー含有量を有し、良好な加工特性及び接合特性を生成する。
本発明のブレンドはまた、一般に標準的な単層屋根膜に使用されるような、PP系であり、且つ、より剛性である(>80MPaの弾性率)TPOを接合する。この特性は、柔らかい製品との剛性製品の熱接合を可能にし、例えば、TPO単層への目立つ継ぎ目のような柔らかいプロファイルを接合することを可能にする、又は、PPプロファイルへのシーラントリップを接合することを可能にする。一般的な熱接合デバイス及びプロセスを使用することができる。OBC/プロピレン−α−オレフィンインターポリマーブレンドの更なる利点は、高レベルの耐熱性を提供するそれらの比較的高い軟化点/溶融点である。
配合物はさらに、ポリプロピレン、ランダムプロピレンコポリマー及び均一に分岐したエチレン/α−オレフィンコポリマーを含むがそれらに限定されない一以上の熱可塑性ポリマーをさらに含み得る。
さらに、ポリオレフィン分散物と難燃剤、着色剤及び安定剤由来の事前混合物を、ブレード、キスロール、サイズプレス、カーテン又はスプレーなどの方法を用いて、ファブリックのコーティングに使用することができる。
定義
「ポリマー」は、同種又は異種のモノマーを重合することにより調製された化合物を指す。従って、一般的な用語ポリマーは、通常、一種類のモノマーのみから調製されるポリマーを指すのに用いられる、用語ホモポリマーを包含し、用語インターポリマーは以下に定義する通りである。
「インターポリマー」及び類似の用語は、少なくとも二の異なる種類のモノマーの重合により調製されたポリマーを指す。インターポリマーは、二の異なる種類のモノマーから調製されたポリマーと、例えばコポリマー、ターポリマー、テトラポリマーなどの、二より多い異なる種類のモノマーから調製されたポリマーとの両方を示す。
「層」及び類似の用語は、単一の厚さの化合物、ポリマー又は組成物又は、表面全体に広がるか又はこれを覆う、化合物、ポリマー又は組成物のコーティングを指す。
「多層構造」及び類似の用語は、二層以上の層を含む構造を指す。本発明の多層構造は、底ファブリック層及び少なくとも上部コーティング層を含む。
「カレンダーリング」及び類似の用語は、本発明の文脈において、ポリマーを融合、平坦化及び平滑化してシート又はフィルムにするために、溶融ポリマーを一連のローラーを通過させることにより、溶融ポリマーをシートへ変換する機械的なプロセスである。
「積層」及び類似の用語は、典型的にはプラスチックなどの材料から作製されたフィルムを、他のフィルムであり得る基材へ塗布するプロセスを指す。接着剤を用いて又は用いずに、フィルムを基材へ塗布することができる。接着剤を用いない場合、フィルム及び/又は基材を、熱を生成するか又は積層体を溶融するために加熱することができる。積層体は、積層プロセスの生成物であり、これらの生成物は多層であり、即ち、それらは、少なくとも二つの層、基板又は基材層に接するフィルム層を含む。
「不織布」及び類似の用語は、化学的、機械的、熱又は溶媒処理により一緒に結合される長繊維から作製される、ファブリックなどの材料を指す。その用語は、織られたものでも編まれたものでもなく、フェルトのようなファブリックを表すために使用される。
「スパンボンドファブリック」及び類似の用語は、収集ベルト上に、均一、ランダムな方法で、押し出されたスパンフィラメントを堆積し、その後に、繊維を結合することにより作製されるファブリックなどの材料を指す。
「織布」、即ち編まれた模様のファブリックは、一般的に柔軟性のある膜に使用される。図1の例示的な実施例を参照されたい。
用語「ポリプロピレン」は、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン並びに、プロピレンが少なくとも50モルパーセントを占めるプロピレン及び一以上のC2、4〜8α−オレフィンのコポリマーなどの、プロピレンのホモポリマーを含む。
用語「結晶」は、示差走査熱量測定(DSC)又は同等の技術により測定される、一次転移点又は結晶融点(Tm)を有する、ポリマー又はポリマーブロックを示す。その用語は、用語「半結晶」と交換可能に使用することができる。
オレフィンブロックコポリマー(OBC)
用語「オレフィンブロックコポリマー」又は「OBC」は、エチレン/α−オレフィンマルチブロックコポリマーを指し、重合された形態で、エチレン及び一以上の共重合性α−オレフィンコモノマーを含み、化学的又は物理的特性が異なる、複数のブロック又は二以上の重合化モノマー単位のセグメントによって特徴付けられる。用語「インターポリマー」及び「コポリマー」を、本明細書において交換可能に使用する。いくつかの実施形態において、マルチブロックコポリマーは、以下の式で表すことができ、
Figure 0006208696
式中、nは少なくとも1であり、好ましくは、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100又はそれ以上などの1より大きい整数であり、「A」は、ハードブロック又はセグメントを表し、「B」はソフトブロック又はセグメントを表す。好ましくは、A及びBは、実質的に分岐状又は実質的にスター状ではなく、実質的に線状の様式で連結されている。他の実施形態において、Aブロック及びBブロックは、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布している。換言すれば、ブロックコポリマーは、通常、以下のような構造を有さない。
Figure 0006208696
さらに他の実施形態において、ブロックコポリマーは、通常、異なるコモノマーを含む第三の種類のブロックを含まない。さらに他の実施形態において、各ブロックA及びブロックBは、ブロック内に実質的にランダムに分布されているモノマー又はコモノマーを有する。換言すれば、ブロックAもブロックBも、先端セグメントなどの別個の組成物の二つ以上のサブセグメント(又はサブブロック)を含まず、そのブロックの残りの部分とは実質的に異なる組成を有する。
好ましくは、エチレンは、ブロックコポリマー全体の過半数のモル分率を占める、即ち、エチレンは、ポリマー全体の少なくとも50モル%を構成する。より好ましくは、エチレンは少なくとも60モル%、少なくとも70モル%、又は少なくとも80モル%を構成し、ポリマー全体の実質的な残りは、好ましくは炭素原子3以上のα−オレフィンである、少なくとも一の他のコモノマーを含む。多くのエチレン/オクテンブロックコポリマーについて、好ましい組成物は、ポリマー全体の80モル%を超えるエチレン含有量及び、ポリマー全体の10〜15、好ましくは15〜20モル%のオクテン含有量を含む。
オレフィンブロックコポリマーは、様々な量の「ハード」及び「ソフト」セグメントを含む。「ハード」セグメントは、ポリマーの重量に基づいて、エチレンが95重量%超、又は98重量%超の量で存在している、重合単位のブロックである。換言すれば、ハードセグメント中のコモノマー含有量(エチレン以外のモノマーの含有量)は、ポリマーの重量に基づいて、5重量%未満、又は2重量%未満である。いくつかの実施形態において、ハードセグメントは、全ての又は実質的に全ての、エチレン由来の単位を含む。「ソフト」セグメントは、ポリマーの重量に基づいて、コモノマー含有量(エチレン以外のモノマーの含有量)が5重量%超、又は8重量%超、10重量%超又は15重量%超である、重合単位のブロックである。いくつかの実施形態において、ソフトセグメント中のコモノマー含有量は、20重量%超、25重量%超、30重量%超、35重量%超、40重量%超、45重量%超、50重量%超、又は60重量%超であり得る。
OBCの総重量の1重量%〜99重量%、又はOBCの総重量の5重量%〜95重量%、10重量%〜90重量%、15重量%〜85重量%、20重量%〜80重量%、25重量%〜75重量%、30重量%〜70重量%、35重量%〜65重量%、40重量%〜60重量%、又は45重量%〜55重量%、ソフトセグメントはOBC中に存在し得る。逆に、ハードセグメントは、同様の範囲で存在し得る。DSC又はNMRから得られたデータに基づいて、ソフトセグメント重量パーセンテージ及びハードセグメント重量パーセンテージを計算することができる。そのような方法及び計算は、例えば、Colin L. P. Shan、Lonnie Hazlittらの名の下に、2006年3月15日に出願され、Dow Global Technologies Inc.に譲渡された、「エチレン/α−オレフィンブロックインターポリマー」と題された、米国特許第7,608,668号に開示されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。特に、ハード及びソフトセグメント重量パーセンテージ並びにコモノマー含有量を、米国特許第7,608,668号の57欄〜63欄に記載のように決定することができる。
オレフィンブロックコポリマーは、好ましくは直線的に結合されている、二つ以上の化学的に異なる領域又はセグメント(「ブロック」と呼ばれる)を含むポリマーであり、つまり、ぶら下がった様式又はグラフトされた様式よりも、重合したエチレン性官能基に対して、エンドツーエンドで結合された、化学的に区別される単位を含むポリマーである。実施形態において、ブロックは、組み込まれたコモノマーの量又は種類、密度、結晶化度の量、そのような組成物のポリマーに起因する結晶サイズ、立体規則性の種類又は程度(アイソタクティック又はシンジオタクティック)、領域規則性又は位置不規則性、分岐(長鎖分岐又は超分岐を含む)の量、均質性又は任意の他の化学的若しくは物理的特性が異なる。逐次モノマー付加、フラクショナル触媒又はアニオン重合技術により生成されたインターポリマーを含む従来技術のブロックインターコポリマーと比較して、本発明のOBCは、実施形態において、それらの調製に使用される複数の触媒と組み合わせたシャトリング剤の効果による、両方のポリマーの多分散性(PDI又はMw/Mn又はMWD)、ブロック長分布、及び/又はブロック数分布の固有の分布により特徴付けられる。
実施形態において、OBCは、連続プロセスで製造され、1.7〜3.5、又は1.8〜3、又は1.8〜2.5、又は1.8〜2.2の多分散性指数、PDIを有する。バッチ又は半バッチプロセスで製造される場合、OBCは、1.0〜3.5、又は1.3〜3、又は1.4〜2.5、又は1.4〜2のPDIを有する。
さらに、オレフィンブロックコポリマーは、ポアソン分布ではなく、シュルツ−フローリー分布に当てはまるPDIを有する。本発明のOBCは、多分散ブロック分布及びブロックサイズの多分散分布の両方を有する。これは、改善され、識別可能な物理的特性を有する、ポリマー生成物を形成させる。多分散ブロック分布の理論的な利点は、以前に、Potemkin,Physical Review E(1998)57(6),pp.6902−6912、及びDobrynin,J.Chem.Phys.(1997)107(21),pp 9234−9238において、モデル化され、説明されている。
実施形態において、本発明のオレフィンブロックコポリマーは、最も可能性の高い、ブロック長の分布を有する。実施形態において、オレフィンブロックコポリマーは、以下を有するものと定義されている。
A)1.7〜3.5のMw/Mn、少なくとも一つの融点Tm(℃)、及び密度d(グラム/立方センチメートル)(前記Tm及びdの数値は、
Figure 0006208696
の関係に対応する)及び/又は、
B)1.7〜3.5であり、融解熱により特徴付けられるMw/Mn、ΔH(J/g)、及び最高DSCピーク及び最高結晶分析分画(「CRYSTAF」)ピークの間の温度差として定義されるデルタ数量ΔT(℃)(前記ΔT及びΔHの数値は、以下の関係を示す。
Figure 0006208696
式中、CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも5%を用いて決定され、ポリマーの5%未満が特定可能なCRYSTAFピークを有する場合、CRYSTAF温度は30℃である)、及び/又は、
C)弾性回復Re(300パーセント歪みでのパーセント)、及び、エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムを用いて測定した1サイクル、及び、密度d(グラム/立方センチメートル)を有し、エチレン/α−オレフィンインターポリマーが実質的に架橋相を含まない場合、式中、Re及びdの数値は、以下の関係を満たす。
Figure 0006208696
及び/又は、
D)TREFを用いて分画される場合、40℃〜130℃の間で溶出する分子画分を有し、前記画分が、(−0.2013)T+20.07以上の量、より好ましくは(−0.2013)T+21.07の量以上のモルコモノマー含有量を有することを特徴とし、Tは、℃で測定された、TREF画分のピーク溶出温度の数値である;及び/又は、
E)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)、及び100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)を有し、前記G’(25℃)対G’(100℃)の比率は、1:1〜9:1の範囲である。
オレフィンブロックコポリマーはまた、以下も有し得る。
F)TREFを用いて分画される場合、40℃〜130℃の間で溶出し、前記画分は、0.5以上1以下のブロック指数、及び、1.3を超える分子量分布Mw/Mnを有することにより特徴付けられ;及び/又は
G)0より大きく1.0までの平均ブロック指数、及び、1.3を超える分子量分布Mw/Mn。オレフィンブロックコポリマーは、特性(A)〜(G)のうちの一つ、いくつか、全て、又は任意の組み合わせを有し得ると理解される。ブロック指数は、その目的のために参照により本明細書に援用される米国特許第7,608,668号に詳細に記載されているように測定することができる。特性(A)〜(G)を決定するための分析方法は、例えば、米国特許第7,608,668号の31欄26行〜35欄44行に開示されており、参照によりその目的のために本明細書に援用される。
本発明のOBCを調製する際に使用するために適切なモノマーは、エチレン及び、エチレン以外の一以上の追加の重合可能なモノマーを含む。適切なコモノマーの例は、直鎖又は分岐鎖の、炭素原子3〜30、好ましくは炭素原子3〜20のα−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン及び1−エイコセン;炭素原子3〜30、好ましくは炭素原子3〜20のシクロ−オレフィン、例えば、シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセン、及び2−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン;ジ−及びポリオレフィン、例えば、ブタジエン、イソプレン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,4−オクタジエン、1,5−オクタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ノナジエン、及び5,9−ジメチル−1,4,8−デカトリエン;並びに、3−フェニルプロペン、4−フェニルプロペン、1,2−ジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン及び3,3,3−トリフルオロ−1−プロペンを含む。
オレフィンブロックコポリマーは、0.850g/cc〜0.925g/cc、又は0.860g/cc〜0.88g/cc又は0.860g/cc〜0.879g/ccの密度を有する。OBCは、40〜70、好ましくは45〜65、より好ましくは50〜65のショアA値を有する。実施形態において、オレフィンブロックコポリマーは、ASTM D 1238(190℃/2.16kg)により測定されるように、0.1g/10分〜30g/10、又は0.1g/10分〜20g/10分、又は0.1g/10分〜15g/10分の溶融指数(MI)を有する。オレフィンブロックコポリマーは、5重量%〜45重量%、好ましくは10重量%〜30重量%、より好ましくは10重量%〜25重量%の量で存在している。組成物は、オレフィンブロックコポリマーよりも多くを構成し得る。
オレフィンブロックコポリマーを、参照により本明細書に援用される米国特許第7,858,706号に記載のような鎖シャトリングプロセスにより生成する。特に、適切な鎖シャトリング剤及び関連する情報は、16欄39行目〜19欄44行目に記載されている。適切な触媒は、19欄45行目〜46欄19行目に記載されており、適切な共触媒は、46欄20行目〜51欄28行目に記載されている。プロセスは、書類全体に記載されているが、特に51欄29行目〜54欄56行目に記載されている。このプロセスは、例えば、米国特許第7,608,668号、米国特許第7,893,166号、及び米国特許第7,947,793号にも記載されている。
プロピレン−α−オレフィンインターポリマー
プロピレン−α−オレフィンインターポリマーは、実質的にアイソタクティックなプロピレン配列を有することを特徴とする。プロピレン−α−オレフィンインターポリマーは、プロピレン系エラストマー(PBE)を含む。「実質的にアイソタクティックなプロピレン配列」は、配列が、0.85を超える、代替では0.90を超える、別の代替では0.92を超える、別の代替では0.93を超える、13C NMRにより測定されたアイソタクティックトライアド(mm)を有することを意味する。アイソタクティックトライアドは、当該技術分野においてよく知られており、例えば、米国特許第5,504,712号、及び国際公開第00/01745号に記載され、これは、13C NMRスペクトルにより測定したコポリマー分子鎖中のトライアド単位の点で、アイソタクティックな配列を指す。
ポリプロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.1〜500グラム/10分(g/10分)の範囲のメルトフローレートを有し、ASTM D−1238(230℃/2.16Kgで)によって測定した。0.1〜500g/10分の全ての個々の値及び部分的な範囲は本明細書に含まれ、本明細書に開示されており、例えば、メルトフローレートは、0.1g/10分、0.2g/10分又は0.5g/10分の下限〜500g/10分、200g/10分、100g/10分又は25g/10分の上限であり得る。例えば、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、0.1〜200g/10分の範囲のメルトフローレートを有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、0.2〜100g/10分の範囲のメルトフローレートを有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、0.2〜50g/10分の範囲のメルトフローレートを有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、0.5〜50g/10分の範囲のメルトフローレートを有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、1〜50g/10分の範囲のメルトフローレートを有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、1〜40g/10分の範囲のメルトフローレートを有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、1〜30g/10分の範囲のメルトフローレートを有し得る。
プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、少なくとも1重量%(少なくとも2ジュール/グラム(J/g)の融解熱(Hf))〜30重量%(50J/g未満のHf)の範囲の結晶化度を有する。1重量%(少なくとも2J/gのHf)〜30重量%(50J/g未満のHf)の全ての個々の値及び下位範囲は、本明細書に含まれ、且つ、本明細書に開示され、例えば、結晶化度は、1重量%(少なくとも2J/gのHf)、2.5%(少なくとも4J/gのHf)、又は3%(少なくとも5J/gのHf)の下限〜30重量%(50J/g未満のHf)、24重量%(40J/g未満のHf)、15重量%(24.8J/g未満のHf)又は7重量%(11J/g未満のHf)の上限までであり得る。例えば、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、少なくとも1重量%(少なくとも2J/gのHf)〜24重量%(40J/g未満のHf)の範囲の結晶化度を有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、少なくとも1重量%(少なくとも2J/gのHf)〜15重量%(24.8J/g未満のHf)の範囲の結晶化度を有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、少なくとも1重量%(少なくとも2J/gのHf)〜7重量%(11J/g未満のHf)の範囲の結晶化度を有し得、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、8.3J/g未満のHfの範囲の結晶化度を有し得る。結晶化度は、米国特許第7,199,203号に記載のように、示差走査熱量測定(DSC)により測定される。プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、プロピレン由来の単位及び、一以上のα−オレフィンコモノマー由来のポリマー単位を含む。プロピレン/α−オレフィンコポリマーを製造するために利用される例示的なコモノマーは、C及びC〜C10α−オレフィン、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンである。
プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、1〜40重量%の一以上のα−オレフィンコモノマーを含む。1〜40重量%の全ての個々の値及び下位範囲は本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、コモノマー含有量は、1重量%、3重量%、4重量%、5重量%、7重量%又は9重量%の下限〜40重量%、35重量%、30重量%、27重量%、20重量%、15重量%、12重量%、又は9重量%の上限であり得る。例えば、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、1〜35重量%の一以上のα−オレフィンコモノマーを含み、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、1〜30重量%の一以上のα−オレフィンコモノマーを含み、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、3〜27重量%の一以上のα−オレフィンコモノマーを含み、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、3〜20重量%の一以上のα−オレフィンを含み、あるいは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、3〜15重量%の一以上のα−オレフィンコモノマーを含む。
プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、典型的には、0.895g/cm未満、あるいは、0.890g/cm未満、あるいは、0.880g/cm未満、あるいは、0.870g/cm未満の密度を有する。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、典型的には、0.855g/cmを超える、あるいは、0.860g/cmを超える、あるいは、0.865g/cmを超える密度を有する。
プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、米国特許第7,199,203号に記載されているように、示差走査熱量測定(DSC)により測定されるように、典型的には、120℃未満の、あるいは、<100℃、あるいは、<90℃、あるいは<80℃、あるいは<70℃の溶融温度(Tm)及び、典型的にはグラム当たり70ジュール(J/g)未満の溶融熱(Hf)を有する。
プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、3.5以下、又は3.0以下、又は1.8〜3.0の、数平均分子量により重量平均分子量を割る(M/M)ことにより定義される、分子量分布(MWD)を含む。
そのようなプロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、さらに、米国特許第6,960,635号及び米国特許第6,525,157号に記載されている。そのようなプロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、VERSIFYの商標の下でThe Dow Chemical Companyから、VISTAMAXXの商標の下でExxonMobil Chemical Companyから市販されている。
一実施形態において、プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、さらに、(A)60〜100未満、好ましくは80〜99、より好ましくは85〜99重量%のプロピレン由来の単位、及び(B)0超〜40、好ましくは1〜20、より好ましくは4〜16、さらにより好ましくは4〜15重量%のエチレン及び/又はC4−10オレフィンのうちの少なくとも一つ由来の単位を含み、且つ、少なくとも0.001の平均、好ましくは少なくとも0.005の平均、より好ましくは少なくとも0.01の平均の長鎖分岐/1000総炭素を含むことを特徴とする。プロピレン/α−オレフィンコポリマー中の長鎖分岐の最大数は重要ではないが、典型的には3つの長鎖分岐/1000の総炭素を超えない。用語長鎖分岐は、プロピレン/α−オレフィンコポリマーに関して本明細書で使用する場合、短鎖分岐よりも少なくとも1多い炭素鎖長を指し、短鎖分岐は、プロピレン/α−オレフィンコポリマーに関して本明細書で使用する場合、コモノマー中の炭素の数よりも2少ない炭素鎖長を指す。例えば、プロピレン/1−オクテンインターポリマーは、長さが少なくとも7の炭素の長鎖分岐を有する骨格を有するが、これらのバックボーンはまた、長さが6のみの短鎖分岐も有する。そのようなプロピレン/α−オレフィンコポリマーはさらに、米国特許出願公開第2010−0285253号及び国際公開第2009/067337号に詳細に記載されている。
ランダムポリプロピレンコポリマー
ランダムプロピレンポリマーは、典型的に、90モル%以上のプロピレン由来の単位を含む。プロピレンコポリマー中の単位の残りの部分は、少なくとも一のα−オレフィンの単位から由来している。本発明の文脈において、ランダムポリプロピレンコポリマーは、プロピレン/α−オレフィンインターポリマーではない。
プロピレンコポリマーのα−オレフィン成分は、好ましくは、エチレン(本発明の目的のためには、α−オレフィンと考えられる)又は、C4−20直鎖状、分岐状又は環状α−オレフィンである。C4−20α−オレフィンの例は、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキサン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン及び1−オクタデセンを含む。また、α−オレフィンは、シクロヘキサン又はシクロペンタンなどの環状構造を含み得、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンを与える。その用語の古典的な意味でのα−オレフィンではないが、本発明の目的のために、ノルボルネン及び関連するオレフィン、特に5−エチリデン−2−ノルボルネンなどの特定の環状オレフィンは、α−オレフィンであり、上述した一部又は全てのα−オレフィンの代わりに使用することができる。同様に、スチレン及びその関連するオレフィン(例えば、α−メチルスチレンなど)は、本発明の目的についてはα−オレフィンである。例示的なランダムプロピレンコポリマーは、プロピレン/エチレン、プロピレン/1−ブテン、プロピレン/1−ヘキセン、プロピレン/1−オクテンなどを含むがそれらに限定されない。例示的なターポリマーは、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/1−ブテン、及びエチレン/プロピレン/ジエンモノマー(EPDM)を含む。
一実施形態において、ランダムポリプロピレンコポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマーのTを超える、示差走査熱量測定(DSC)により決定される融解温度(T)を有する。ランダムポリプロピレンコポリマー及びプロピレン/α−オレフィンコポリマーの融解温度を決定するための一つの許容可能なDSC手順は、米国特許第7,199,203号に記載されたものである。一実施形態において、ランダムポリプロピレンコポリマーは、120℃よりも高いTm、及び/又は、70J/gよりも高い溶融熱(両方、DSCにより測定される)を有し、且つ、好ましくは、必ずしも必要ではないが、チーグラー−ナッタ触媒により作製される。
ポリプロピレンホモポリマー
ポリプロピレンポリマー成分は、プロピレンホモポリマーであり得る。プロピレンポリマーを調製する方法は、特に限定されない。しかしながら、一般に、ポリマーは、単段階又は多段階反応器中のプロピレンの単独重合によって得られる。重合方法は、伝統的なチーグラー−ナッタ触媒又はシングルサイト、メタロセン触媒系を用いて、高圧、スラリー、ガス、バルク若しくは溶液相又はそれらの組み合わせを含む。使用される触媒は、高いイソ特異性を有するものであることが好ましい。重合は、連続又はバッチプロセスで行うことができ、適用可能であると認めた場合、連鎖移動剤、捕捉剤又は添加剤などの他のものを含み得る。
均一に分岐したエチレン/α−オレフィンコポリマー
本発明の実施に有用な均一に分岐したエチレン/α−オレフィンコポリマーは、メタロセン触媒又は拘束幾何触媒などのシングルサイト触媒を用いて作ることができ、典型的に、105未満、好ましくは90未満、より好ましくは85未満、さらにより好ましくは80未満、さらにより好ましくは75℃未満の融点を有する。例えば、米国特許第5,783,638号に記載のように、融点を示差走査熱量測定(DSC)により測定する。低い融点を有するそのようなエチレン/α−オレフィンコポリマーは、しばしば、本発明の多層構造の製造に有用である、望ましい柔軟性及び熱可塑性を示す。
α−オレフィンは、好ましくはC3−20直鎖状、分岐状又は環状α−オレフィンである。C3−20α−オレフィンの例は、プロペン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン及び1−オクタデセンを含む。また、α−オレフィンは、シクロヘキセン又はシクロペンタンなどの環状構造を含み得、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンを与える。その用語の古典的な意味でのα−オレフィンではないが、本発明の目的のために、ノルボルネン及び関連するオレフィンなどの特定の環状オレフィンは、α−オレフィンであり、上述した一部の又は全てのα−オレフィンの代わりに使用することができる。同様に、スチレン及びその関連するオレフィン(例えば、α−メチルスチレンなど)は、本発明の目的のためにはα−オレフィンである。例示的な均一に分岐したエチレン/α−オレフィンコポリマーは、エチレン/プロピレン、エチレン/ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/1−オクテン、エチレン/スチレンなどを含む。例示的なターポリマーは、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/ブテン、エチレン/ブテン/1−オクテン及びエチレン/ブテン/スチレンを含む。コポリマーは、ランダム又はブロック状であり得る。
本発明において有用な均一に分岐したエチレン/α−オレフィンインターポリマーのより具体的な例は、均一に分岐した、直鎖状エチレン/α−オレフィンコポリマー(例えば、Mitsui Petrochemicals Company LimitedによるTAFMER(登録商標)及び、Exxon Chemical CompanyによるEXACT(登録商標))、並びに、均一に分岐した、実質的に直鎖状のエチレン/α−オレフィンポリマー(例えば、The Dow Chemical Companyから入手可能なAFFINITY(商標)及びENGAGE(商標))を含む。実質的に直鎖状のエチレンコポリマーが特に好ましく、より完全に、米国特許第5,272,236号、5,278,272号、及び5,986,028号に記載されている。これらのインターポリマーの任意のブレンドもまた、本発明の実施において使用することができる。本発明の文脈において、均一に分岐したエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、オレフィンブロックコポリマーではない。
充填剤−ハロゲン非含有難燃剤
難燃性を付与するために、ハロゲン非含有難燃剤が配合物中に使用される。「ハロゲン非含有」は、一般的な化学技術分野で理解されるように、難燃性分子がハロゲン原子を含まないことを意味する。本明細書で提供される難燃性充填ポリマー配合物は、高い充填剤レベルを有する望ましい加工特性を維持することができる。適切な機械的特性を維持しながら、約50体積%以上の充填剤充填量を達成することが、経済的な組成物の配合のために好ましい。さらに、特定の実施形態において、本明細書で提供される組成物は、広い範囲の充填剤レベルにわたって望ましい機械的特性を維持することができる。
組成物中において有用な充填剤は、アルミナ、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マアグネシウム、ポリリン酸塩、ヒンダードアミン、ガラス繊維、ナノ粘度、酸化亜鉛、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、チタネート、ガラス微小球及びチョークを含むがそれらに限定されない。特に好ましい化合物は、アルミニウム三水和物又は水酸化マグネシウムである。特定の実施形態において、充填剤は、炭酸カルシウム及び硫酸バリウムから選択される。組成物に使用することができる耐発火性充填剤は、酸化アンチモン、アルミナ三水和物、水酸化マグネシウム、及びホウ酸塩を含む。充填剤の量は、充填剤の密度に依存し、充填剤の密度が高いほど、充填剤の体積分率にほとんど影響を与えずに、配合物へより多く加えることができる。ブレンド組成物中の充填剤のレベルは、重量又は体積により記述することができる。充填剤の体積%は、以下の式により推定することができる。
Figure 0006208696
式中、vol%Fは、最終組成物中の充填剤の体積%に等しく、wt%Fは、充填剤の重量5%と等しく、ρFは立方センチメートル当たりのグラム(g/cm3)で測定した充填剤の密度であり、wt%iは、i番目の成分の重量%であり、ρiは、立方センチメートル当たりのグラム(g/cm3)で測定したi番目の成分の密度である。
従って、充填剤のレベルは、組成物の総重量に基づいて、重量%の充填剤の観点から、本明細書中で記載されている。充填剤の粒径は、組成物中で使用される充填剤の量に何らかの影響を与える。微細な粒径の充填剤は、一般に、比較的高いブレンド粘度を与えるが、改良された物理的強度を提供する傾向を有する。それらはまたより高価である。微細な充填剤の使用、特により高い充填剤充填量での使用により、溶融ブレンドがダイオリフィスを通して押し出される場合、より滑らかな押出物表面が得られる。充填されたポリマー組成物中で微細な粒径の充填剤を使用することに付随する利点は、米国特許第4,263,196号に記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。本明細書に提供される例示的な組成物において、使用される水酸化マグネシウムは、約0.65ミクロン〜約0.95ミクロンの粒径を有する。
特定の実施形態において、多くの種類の充填剤又はそれらの組み合わせの使用は、充填したポリマー組成物の特性を替えることなく行うことができる。例えば、難燃性又は低煙傾向組成物が所望されている場合、アルミニウム三水和物(ATH、Al.3HO)又は水酸化マグネシウム(Mg(OH))の含有は、非常に望ましい。最後に、高度に針状(ウォラストナイトなど)から円形(ガラスビーズなど)のタルク、マイカ等の多様なアスペクト比を有する充填剤もまた、引張強度又は伸びなどの関係を変更するために使用することができる。本明細書で提供される充填ポリマー組成物の総重量の30%〜最大95%の範囲の量で、充填剤が存在する。特定の実施形態において、組成物の総重量の、40%〜最大90%、45%〜最大85%、50%〜最大85%、60%〜最大81%の量で、充填剤が存在する。
添加剤
様々な追加の添加剤を、本発明の配合物に使用することができる。添加剤は、酸化防止剤;表面張力調整剤;抗ブロック剤;可塑剤;処理オイル;架橋剤:分散剤;発泡剤;UV安定剤;有機金属、イソチアゾロン、有機硫黄及びメルカプタンなどの抗菌剤;フェノール、第二級アミン、ホスファイト及びチオエステルなどの酸化防止剤;第四級アンモニウム化合物、アミン及びエトキシル化、プロポキシル化又はグリセロール化合物などの帯電防止剤;加水分解安定剤;脂肪酸、脂肪アルコール、エステル、脂肪アミド、ステアリン酸金属塩、パラフィン及び微結晶ワックス、シリコーン及びオルトリン酸エステルなどの潤滑剤;酸化亜鉛などの酸中和剤又はハロゲンスカベンジャー;微粒子又は粉末固体、石鹸、ワックス、シリコーン、トリメチロールプロパントリステアレート又はペンタエリスリトールテトラステアレートなどの複合エステルなどの離型剤;顔料、染料及び着色剤;有機スズメルカプチド、チオグリコール酸オクチルエステル及びバリウム又はカドミウムカルボキシレートなどの熱安定剤;ヒンダードアミン、o−ヒドロキシ−フェニルベンゾトリアゾール、2−ヒドロキシ−4−アルコキシベンゾフェノン、サリチル酸塩、シアノアクリレート、ニッケルキレート及びベンジリデンマロネート及びオキサルアニリドなどの紫外線安定剤;酸捕捉剤;及びゼオライト、モレキュラーシーブ及び他の既知の脱臭剤を含むがそれらに限定されない。
他の添加剤は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)又は官能化ポリジメチルシロキサン、又はIRGASURF(登録商標)SR100(Ciba Specialty Chemicalsから入手可能)などの傷/擦傷添加剤、又はエルカ酸アミドを含む傷擦傷配合物を含む。官能化ポリジメチルシロキサンは、ヒドロキシル官能化ポリジメチルシロキサン、アミン官能化ポリジメチルシロキサン、ビニル官能化ポリジメチルシロキサン、アリール官能化ポリジメチルシロキサン、アルキル官能化ポリジメチルシロキサン、カルボキシル官能化ポリジメチルシロキサン、メルカプタン官能化ポリジメチルシロキサン及びそれらの誘導体を含むが、それらに限定されない。当業者は、関係する適用に基づいて必要とされる添加剤の量を容易に決定することができる。
本発明における使用のための酸化防止剤及びオゾン劣化防止添加剤は、ヒンダードフェノール、ビスフェノール、及びチオビスフェノール;置換ヒドロキノン;トリス(アルキルフェニル)ホスファイト;ジアルキルチオジプロピオネート;フェニルナフチルアミン;置換ジフェノルアミン;ジアルキル、アルキルアリール、及びジアリール置換p−フェニレンジアミン;モノマー及びポリマージヒドロキノリン;2−(4−ヒドロキシ−3,5−t−ブチルアニリン)−4,6−ビス(オクチルチオ)1,3,5−トリアジン、ヘキサヒドロ−1,3,5−トリス−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル−s−トリアジン、2,4,6−トリス(n−1,4−ジメチルペンチルフェニレン−ジアミノ)−1,3,5−トリアジン、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル、2−メルカプトトリルイミダゾール及びその亜鉛塩、石油ワックスなどを含む。
組成物の重量に基づいて、0.01重量%以下〜10重量%以上の範囲の量で、添加剤を使用することができる。
配合物はさらに、官能グレードのポリオレフィン、グラフト又はコポリマーのいずれかであり、マレイン酸エステル、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル、ビニルアセテート又はイオノマーなどの部分を有するものを含むがそれらに限定されない、一以上の熱可塑性ポリマーを含み得る。官能基は、充填剤の受け入れを増加させる傾向があり、耐火性をさらに向上させることができる。
最終的な組成物への高濃縮添加剤を供給するために、いくつかの添加剤は、結合剤としてポリオレフィンマトリクスを、予め配合することができる。特定の例について、40重量%の低粘度PP担体中に、50重量%のマスターバッチにより、既存の化合物へ追加のTiOを加える。
配合物は、特定の無機物/有機物比を有することができる。この値は、[ポリマー+有機添加剤(A/O、UVなど)]/(TiO+無機充填剤)、と定義される(全て重量%)。用語「有機物」及び「無機物」は、当業者により理解される意味を有する。TiOは、難燃剤としての性能を有さない(水を放出しない)が、配合物の燃料充填量に寄与しておらず、従って、耐火性へ違いを生むことができる。有機物/無機物比は、好ましくは、0.35未満であり、また0.200〜0.340、0.220〜0.330、又は0.230〜0.320であり得る。
また、配合物は、ポリマー/難燃剤比を有することができる。この値は、[ポリマー+有機添加剤(A/O、UVなど)]/無機充填剤(TiOを含まない)、と定義される(全て重量%)。ハロゲン非含有の難燃剤は燃料充填量に寄与せず、それは分解点(Mg(OH)については、270℃)を超えると水を放出する。ポリマー/難燃剤比は、好ましくは0.35未満であり、また0.20〜0.34、0.22〜0.33、又は0.23〜0.32であり得る。
分散物
不織布又はファブリック基材上に耐火性コーティングを調製する別の方法は、ポリマーマトリクスとしてポリオレフィン分散物を使用することである。水及び一以上の中和剤の存在下で、一以上の熱可塑性ポリマー及び一以上の安定化剤の生成物を溶融混練処理することにより、ポリオレフィン分散物を調製することができ、その水性分散液は、0.05〜5μmの範囲の平均体積粒径、8〜11の範囲のpH、一以上の熱可塑性ポリマー及び一以上の安定化剤の35〜65重量%の範囲の全固形分、並びに/又は、水性分散液の重量に基づいて、35〜65重量%の水を有する。水性分散物の生成方法は以下の工程(1)乳化混合物を形成するために、水及び一以上の中和剤の存在下で、一以上の熱可塑性ポリマー及び一以上の安定化剤を溶融混練する工程、(2)任意にさらに前記乳化した混合物から熱を除去しながら、前記乳化した混合物を追加の水でさらに希釈する工程、(3)それによって、水中に分散した固体ポリマー粒子を形成する工程、(4)それによって、前記水性分散液を生成する工程を含む。乳化した混合物を形成するための、内容物への初期の水は、典型的には、乳化した混合物の重量に基づいて、5%重量未満、例えば、1〜3重量%の水である。更なる希釈工程は、分散液の重量に基づいて、35〜65重量%の水の範囲まで、分散液の含水量を増加させる。米国特許第7,803,865号、米国特許第7,763,676号及び米国特許第7,935,755号に記載の機械的分散処理により、それらがそのような分散のための処理を説明する程度まで、本特許出願に記載されているポリマーを、安定した水ベースの分散物へ変換することができる。これらは、典型的には、8〜11の範囲のpHを有する、40〜60%の範囲内の固形分で製造される。それらは、液体コーティングを配合するために使用される広い範囲の添加剤とともに使用することができる。これらの成分は、増粘剤、分散剤、湿潤剤、溶媒、充填剤、顔料、着色剤、UV安定剤、消泡剤、及び水酸化マグネシウムなどの難燃性添加剤を含むがそれらに限定されない。ブレード、キスロール、サイズプレス、カーテン又はスプレーを含むいくつかのコーティング方法により、ポリマー分散物及び難燃剤を含む配合されたコーティングを、不織布又は織布へ塗布することができる。余分な水をその後、乾燥処理(対流及び/又は赤外線ヒーターと組み合わせによる、加熱した空気)で除去され、コーティングされたアイテムが回収される。コーティングされたアイテムは、異なる用途(例えば、印刷適正のためのプライマー)のために、性能を向上させ、最終的なアイテムを適合させるために、処理することができる。一般的に、必要な乾燥温度は、ポリオレフィン分散液中で使用されるポリマーの融点よりも若干高い。これは、低い耐熱性を有する不織布又は織布の繊維の使用を可能にする。従って、コーティングが溶融押出又はカレンダー加工により塗布されるシステムについて、ポリエステル繊維が好ましくあり得る一方、ポリプロピレン繊維を、ポリオレフィン分散液の水ベースのコーティングを用いて使用することができる。
ファブリック層(基材)
織布、不織布、ニット、平編み、スパンボンド等とすることができるポリマー材料を含むファブリック層の基材上へ、配合物を使用することができ、それは、天然及び/又は剛性繊維を含むことができる。一実施形態において、ファブリック層は、50〜500、より典型的には150〜400、さらにより典型的には200〜350グラム/平方メートル(g/m)の重量の不織布、高分子、スパンボンド材料である。本発明の実施において使用することができるファブリックは、綿、絹並びに、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン(例えば、スパンデックス材料)、ガラス繊維、アラミド又は炭素繊維、金属繊維などに基づく様々な合成物を含むが、それらに限定されない。一実施形態において、好ましいファブリックを、ポリエステル、ポリエチレン又はポリプロピレンから調製する。ファブリックは、例えば、コロナ表面処理、含浸などの事前のラミネート処理を施すことができ、又はそうでなければ、発泡体又は上部表皮層は、最終的にそれへ熱積層する。
「カレンダーリング」及び類似の用語は、本発明の文脈において、ポリマーを融合、平坦化及び平滑化してシート又はフィルムにするために、溶融ポリマーを一連のローラーを通過させることにより、溶融ポリマーをシートへ変換する機械的なプロセスを意味する。「積層」及び類似の用語は、典型的にはプラスチック又は同様の材料から作製されたフィルムを、別のフィルムであり得る基材へ塗布するプロセスを指す。フィルムは、接着剤を用いて、又は接着剤なしで、基材へ塗布することができる。接着剤を用いない場合、フィルム及び/又は基材を、熱を生成するか又は積層体を溶融するために加熱することができる。積層は、積層プロセスの生成物であり、これらの生成物は多層であり、即ち、それらは、少なくとも二つの層、基板又は基材層に接するフィルム層を含む。
例えば、PVC系の人工皮革で使用したのと同じ従来のカレンダーリング及び積層プロセスを使用して、配合物を含む多層構造を製造することができる。プロピレン−エチレン系の樹脂は、それらのロール表面に対する粘着性が、他のエチレン/プロピレン系コポリマーと比較して小さいため、容易にこのプロセスに使用することができる。プロピレン−エチレンコポリマーのガラス転移温度は、高弾性率及び粘着性を有するエチレンα−オレフィンコポリマーのものよりも、相対的に高い。さらに、その溶融張力は、積層、エンボス加工及び取り外しに良く適している。
カレンダーリングプロセスにおける重要なファクターの一つは、ロールバンキング条件、当業者に周知の条件を最適化することである。これは樹脂の良好な溶融混合を示す。通常、高溶融張力は、高分子量の樹脂を必要とするが、高分子量樹脂は、回転混合中に容易に溶融されない。良いバンキング条件について、溶融張力及び溶融融合の間のバランスが必要とされる。
プリンティング/コーティング
多層物品は、上にプリントされてもよい。表面活性化は、十分な活性化エネルギーを有する膜表面を生成するために、コロナ、プラズマ若しくは火炎処理、又は、フッ素化によるなど、当業者に周知の様々な手段によって達成することができる。その後、プリンティングは、従来の印刷インク及びプロセスの状態で行われる。
方法
密度は、ASTM D 792−03の方法Bのイソパノール中に従って測定する。溶融指数−ASTM1238、2.16kg@190℃(I)、ISO 1133、2.16kg@190℃、ISO 1133、5kg@190℃
メルトフローレート−ASTM 1238、2.16kg@230℃、2.16kg@230℃、ISO 1133、5kg@190℃
GPC法−ゲル浸透クロマトグラフィーシステムは、ポリマーラボラトリーズモデルPL−210又はポリマーラボラトリーズモデルPL−220機器などの機器とすることができる。カラム及びカルーセルコンパートメントは、140℃で操作する。三つのポリマーラボラトリーズ10−ミクロンミックス−Bカラムを使用する。溶媒は、1,2,4−トリクロロベンゼンである。サンプルを、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する50ミリリットルの溶媒中、0.1グラムのポリマー濃度で、調製する。サンプルは、160℃で2時間、軽く攪拌することにより調製する。用いた注入体積は、100マイクロリットルであり、流速は1.0ml/分である。GPCカラムセットの較正は、個々の分子量の間の少なくとも10の分離に6つの「カクテル」混合物に配置された580〜8,400,000の範囲の分子量を有する21の狭い分子量分布のポリスチレンスタンダードを用いて行われる。スタンダードは、ポリマーラボラトリーズ(シュロップシャー州、英国)から購入する。ポリスチレンスタンダードは、1,000,000以上の分子量について50ミリリットルの溶媒中に0.025グラムで、1,000,000未満の分子量について、50ミリリットルの溶媒中に0.05グラムで調製する。ポリスチレンスタンダードを、30分間穏やかに攪拌して、80℃で溶解する。分解を最小限にするために、狭いスタンダード混合物を最初に、最も高い分子量の成分が減少する順序で実行する。以下の式を用いて、ポリスチレンスタンダードピーク分子量を、ポリエチレン分子量に変換する(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載)。
Figure 0006208696
ビスコテックTriSECスフトウェアバージョン3.0を使用して、ポリスチレン等量分子量の計算を行う。
多分散度(PDI)又は分子量分布(MWD)−本発明に用いられるポリマーの多分散度は、典型的には「狭い」と記載されている。「狭い多分散性」、「狭い分子量分布」、「狭いMWD」及び類似の用語は、GPCにより測定される、重量平均分子量(M)対数平均分子量(M)の比(M/M)を指す。
示差走査熱量測定の結果は、RCS冷却アクセサリ及びオートサンプラーを装備した、TAIモデルQ1000DSCを用いて測定する。50ml/分の窒素パージガス流を使用する。サンプルを薄膜へ押し込み、約175℃でプレス内で溶融し、その後、室温(25℃)まで空冷する。3〜10mgの材料を、次に、直径6mmのディスクに切断し、正確に秤量し、軽量アルミニウムパン(約50mg)に入れ、次に圧着閉鎖する。サンプルの熱挙動を、以下の温度プロファイルで調査する。以前の熱履歴を除去するために、サンプルを急速に180℃へ加熱し、3分間等温に保持する。サンプルを次に、10℃/分の冷却速度で−40℃に冷却し、3分間−40℃に保持する。サンプルを次に、10℃/分の加熱速度で150℃へ加熱する。冷却及び第二の加熱曲線を記録する。
DSC溶融ピーク又は溶融温度(Tm)を、−30℃から溶融終点までの直線状のベースラインに対して、熱流速の最大値として測定する(W/g)。融解熱(ΔHf)を、直線状のベースラインを用いて、−30℃〜溶融終了の溶融曲線下面積として測定する。以下のように、DSCの較正を行う。まず、ベースラインは、アルミニウムDSCパン中で、いかなるサンプルもなしで、−90℃からDSCを実行することにより得られる。次に、7mgの新鮮なインジウムサンプルを、180℃へサンプルを加熱し、10℃/分の冷却速度で140℃までサンプルを冷却し、その後、1分間140℃で等温的にサンプルを保持し、その後、毎分10℃の加熱速度で140℃から180℃までサンプルを加熱することにより、分析する。融解熱及びインジウムサンプルの溶融の開始を測定し、溶融の開始については156.6℃の0.5℃以内、融解熱については28.71J/gの0.5J/g以内であることを確認する。次に、毎分10℃の冷却速度で、25℃から−30℃へ、DSCパン中で、新鮮なサンプルの小滴を冷却することによって、脱イオン水を分析する。サンプルを2分間−30℃で等温的に保ち、毎分10℃の加熱速度で30℃まで加熱する。溶融の開始を測定し、0℃から0.5℃以内であることを確認する。
結晶化度−融解比熱ΔHfを公称重量%結晶化度へ変換するために使用される因子は、165J/g(プロピレン系ポリマーについて)及び292J/g(エチレン系ポリマーについて)=100重量%結晶化度、である。(異なる換算係数を使用すると、結果の詳細を変更する可能性があるが、実質的な結論を変更することはない。)この変換係数を用いて、サンプルの総結晶化度(単位:重量%結晶化度)を、165又は296J/gで割ったΔHfの100%倍として算出される。この変換係数を用いると、1%残存結晶化度は、1.65J/g(P系)又は2.92J/g(E系)に対応している。
引張強度−100mm/分でのEN ISO527−1
弾性率−ISO 527−3、2%割線係数
伸長−100mm/分でのEN ISO527−1
接合試験−ポリマーの接合は、圧力及び温度下で材料表面を結合(ボンディング)する工程であり、通常は結合するために、成分の完全又は部分的な溶融を必要とする。ポリマーの接合は、組み合わせのための材料ペアの相溶性を必要とする。本明細書に記載される熱密封は、接合の一種である。接合又は密封のための加熱源を、熱風、熱伝導、赤外線照射、機械的摩擦、超音波暴露又は高周波により、提供することができる。例えば、LIESTER(スイス)からのTRIAC−Sのようなハンドヘルドシステムなどの熱接合システムは、建築及び建設膜の接合に一般に使用されている。熱可塑性オレフィンについて、280〜400℃の範囲の設定温度が、熱接合のために採用されている。オレフィンについての一般的な試験方法は、アセトンでサンプル表面を洗浄した後、5cmの幅にわたってサンプルを接合することである。「1.5cm幅、150mm長さ」のサンプルストライプを、接合シームに対して垂直に、シーム(接合膜−ストリップの中央の重複ストリーム)に渡って切断する。周囲条件での24時間の貯蔵後、接合ストライプ上の引張/引裂試験を行った。建築及び建設の要件は、それによって、サンプルの破断がシート領域中であり、接合シーム中ではないところで生じる必要がある。シームの剥離は許されない。試験の様々な態様を示す図は、図2〜図5に示されている。
引火性−EN11925−2、BS7873、EN13823
実施例
Figure 0006208696
内部混練機を用いて、これらの化合物からサンプルを生成する。原則として、任意の標準的な不連続又は連続的な配合プロセス、例えば、当業者に公知のバンバリーミキサー、カレンダー、共回転二軸スクリュー押出機、コニーダーなどを、化合物の調製のために使用することができる。
第二の工程において、210℃のフランジ設定でホッパー及び終了時に、80℃で開始するプログレッシブ温度プロファイルを有するオレフィン押出条件で、80mmの一軸スクリュー押出機を用いて、化合物を押し出す。原則として、オレフィンについての標準的な直接押出、押出又は溶融カレンダーリングプロセスを、成形又はファブリックコーティングのための均一な溶融物を提供するために使用することができる。
押出機の後に、フラットスリットダイを通して溶融物を210℃〜240℃の範囲の質量温度で成形し、3ロールカレンダーへ供給する。第一のカレンダーの間隙のニップにおいて、溶融物は編まれた、頑丈なスクリム上にコーティングされる。
スクリムの具体的なデータは以下の通りである:3.5×3.5ラウンドステッチ、2200PET×2200PET、165g/m、縦糸引張:260daN/5cm、横糸引張:260daN/5cm。
原則的に、最終用途の要件に対処し、ポリマー層との十分な密着性を有する十分な機械的強度及び寸法強度を有する任意のスクリムを使用することができる。また、炭素繊維、ガラス繊維,PP若しくはPE、又は金属から作製されたスクリムを使用することができる。
この押出コーティングは、所望の最終製品の設計に応じて、別々の工程で行うことができる。例えば、
工程1:底層の押出。スクリムの第一のパスコーティング。
工程2:上部層の押出、第二のパス及び最終コーティング。
必要に応じて、追加の層を押し出しても、ブロックアウト層、着色上層などのように共積層してもよい。
実施例では、膜の総厚さは、0.55〜0.65mmである。
得られた膜の設計は、図6にまとめる。
次に、コーティングされた膜の物性を、引張試験機を用いて、EN ISO 527−1に従って測定した。引張強度及び破損伸長は、100mm/分の引抜き速度で測定した。2%の伸び率での引張試験の開始時に、割線係数を測定した(2%割線係数)。
さらに、図2〜図5に従って、熱接合サンプルを、ハンドヘルドライスタートライアックシステムを用いて調製した。接合されたサンプルについて、100mm/分の引抜き速度で、50mm幅のストライプについて、剥離強度を引張試験機で試験した。表3は、機械的試験及び接合試験の結果の一覧を表す。
コーティングされたファブリックは、物理的な強度及び柔軟性の一般的な要件に準拠していることは明らかである。接合試験は、全ての配合物の接合シームの外側の破断のためのサンプルについて、剥離強度の優れた結果を与えている。
以下に、建築及び建設膜のための欧州共通の規範に従い、コーティングされたファブリックの難燃性、燃焼挙動の物理的な特性評価を試験する。以下の試験を実施した:
・EN 11925−2 小バーナー試験、エッジ及び表面点火
・BS(英国規格7837)、エッジ点火
・EN 13823(シングル燃焼項目試験)
Figure 0006208696
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B−s1−d0分類でEN 13823と組み合わせて、EN11925−2をパスすることは、EN 13501−5に従って、ハロゲン非含有の、TPOをコーティングしたファブリック及び膜について新規であるクラスBに膜を分類する。表3及び表5から読み取ることができるように、0.35未満の有機物/無機物比及び、0.35未満のポリマー/FR比を有する全てのサンプルがこれらの分類を満たす。

Claims (7)

  1. i)オレフィンブロックコポリマーと、ii)プロピレン/α−オレフィンコポリマーと、iii)ハロゲン非含有難燃剤とを含む配合物を含む層を含む多層構造体であって、
    前記オレフィンブロックコポリマーが、ブロックコポリマー全体の少なくとも50モル%のエチレン含有量を有し、かつ、1.7〜3.5の多分散性指数、0.850g/cc〜0.925g/ccの密度、およびASTM D 1238(190℃/2.16kg)に従って測定した0.1g/10分〜30g/10分の溶融指数(MI)を有し、前記オレフィンブロックコポリマーは、エチレン/オクテンブロックコポリマーであり、かつ、前記配合物の総重量に基づき10重量%〜25重量%の量で存在し、
    前記プロピレン/α−オレフィンコポリマーが、60〜100重量%未満のプロピレン由来の単位、及び0超〜40重量%のエチレン及びC 4−10 オレフィンの少なくとも一つ由来の単位を含み、かつ、0.855g/cm を超え0.895g/cm 未満の密度、およびASTM D 1238(230℃/2.16kg)に従って測定した0.1〜500g/10分のメルトフローレートを有し、
    前記難燃剤に関し、ポリマー/難燃剤重量比が、0.35未満であり、前記ハロゲン非含有難燃剤が、前記配合物の総重量に基づき60重量%を超える量で存在する、前記多層構造体
  2. 有機物/無機物重量比が0.35未満である、請求項1に記載の多層構造体
  3. 前記ハロゲン非含有難燃剤が、水酸化マグネシウムを含む、請求項1に記載の多層構造体
  4. 前記エチレン含有量が、エチレン/オクテンブロックコポリマー全体の80モル%を超える、請求項1に記載の多層構造体。
  5. 前記オレフィンブロックコポリマーが、ASTM D 1238(190℃/2.16kg)に従って測定した0.1g/10分〜15g/10分の溶融指数(MI)を有する、請求項4に記載の多層構造体。
  6. 前記プロピレン/α−オレフィンコポリマーが、ASTM D 1238(230℃/2.16kg)に従って測定した0.1〜50g/10分のメルトフローレートを有する、請求項5に記載の多層構造体。
  7. 前記プロピレン/α−オレフィンコポリマーが、1.8〜3.0の分子量分布(M /M )を有する、請求項6に記載の多層構造体。
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