JP7007907B2 - 良好な難燃性を有する高周波溶接性エチレン系ポリマー組成物 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年10月2日に出願された米国仮出願第62/058,970号の利益を主張し、この出願は参照によって本明細書に組み込まれる。
A)第1のエチレン系インターポリマーを含む第1の組成物であって、0.91g/cc以下の密度、及び6.0~20.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、第1の組成物と、
B)任意で、10MHz以上の周波数の交流電磁場によって励起され得る、少なくとも1つの充填剤と、
C)以下、
i)本組成物の重量に基づいて、30.0~50.0重量%の1つ以上の非ハロゲン無機難燃剤化合物、または
ii)本組成物の重量に基づいて、8.0~30.0重量%の1つ以上のハロゲン含有難燃剤化合物から選択される少なくとも1つの難燃剤と、
D)少なくとも1つの極性ポリマーと、を含む、組成物を提供する。
A)第1のエチレン系インターポリマーを含む第1の組成物であって、0.91g/cc以下の密度、及び6.0~20.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、第1の組成物と、
B)任意で、10MHz以上の周波数の交流電磁場によって励起され得る、少なくとも1つの充填剤と、
C)以下、
i)本組成物の重量に基づいて、30.0~50.0重量%、更に32.0~48.0重量%、更に35.0~46.0重量%の1つ以上の非ハロゲン無機難燃剤化合物、または
ii)本組成物の重量に基づいて、8.0~30.0重量%、更に8.5~25.0重量%、更に9.0~20.0重量%の1つ以上のハロゲン含有難燃剤化合物から選択される少なくとも1つの難燃剤と、
D)少なくとも1つの極性ポリマーと、を含む、組成物を提供する。
一実施形態において、第1のエチレン系インターポリマーは、0.865~0.910g/cc、更に0.870~0.905g/ccの密度を有する。
一実施形態において、第1のエチレン系インターポリマーは、エチレン/α-オレフィンインターポリマー、及び更にエチレン/α-オレフィンコポリマーである。好適なα-オレフィンとしては、C3-C20α-オレフィン、更にC3-C10α-オレフィン、ならびに更にC3、C4、C6、及びC8α-オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、第1のエチレン系インターポリマーは、以下に記載する通り、エチレン/α-オレフィンブロックコポリマーである。
(AB)n、
(A)1.7~3.5のMw/Mn、摂氏度での少なくとも1つの融点Tm、及びグラム/立方センチメートルでの密度d。Tm及びdの数値は、
Tm>-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2の関係性に対応する。ならびに/または
(B)1.7~3.5のMw/Mnであり、J/gでの融解熱ΔH、及び最高DSCピークと最高結晶化分析分画(「CRYSTAF」)ピークとの間の温度差として定義される、摂氏度でのデルタ量ΔTを特徴とし、ΔT及びΔHの数値は、以下の関係性を有する。
ゼロ超かつ最大130J/gまでのΔHについて、ΔT>-0.1299ΔH+62.81、
130J/g超のΔHについて、ΔT≧48℃、
式中、CRYSTAFピークは、累積ポリマーのうちの少なくとも5パーセントを使用して決定され、ポリマーのうちの5パーセント未満が特定可能なCRYSTAFピークを有する場合、CRYSTAF温度は30℃である。ならびに/または
(C)1サイクルがエチレン/α-オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムによって測定される、300パーセント歪みのパーセントの弾性回復Re、グラム/立方センチメートルでの密度dを有し、エチレン/α-オレフィンインターポリマーが架橋相を実質的に含まない場合、Re及びdの数値は、以下の関係性、Re>1481-1629(d)を満たす。ならびに/または、
(D)TREFを使用して分画されるとき、40℃~130℃の間で溶出する分子画分を有し、画分が量(-0.2013)T+20.07以上、より好ましくは量(-0.2013)T+21.07以上のモルコモノマー含有量を有することを特徴とし、式中、Tは、℃で測定されるTREF画分のピーク溶出温度の数値である。ならびに/または
(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、G’(25℃)対G’(100℃)の比は、1:1~9:1の範囲内である。
(F)TREFを使用して分画されるとき、40℃~130℃の間で溶出する分子画分、この画分が少なくとも0.5~最大1までのブロック指数、及び1.3超の分子量分布Mw/Mnを有することを特徴とする。ならびに/または
(G)ゼロ超~最大1.0までの平均ブロック指数、及び1.3超の分子量分布Mw/Mn。
極性ポリマーは、少なくとも1つのヘテロ原子、例えば、O、N、またはClを含む少なくとも1つの化学基を含む、ポリマーである。
一実施形態において、充填剤はゼオライトである。更なる一実施形態において、充填剤は、本組成物の重量に基づいて、5~30重量%、更に10~25重量%の量で存在する。ゼオライトは、HF(高周波、≧10MHz)の応答性を有する。そのような材料は、チャネルまたは細孔によって形成される多孔性構造を特徴とする、無機固体材料である。細孔は、変動する細孔径を有して非均質であっても、一定の細孔径を有して均質であってもよい。多孔性構造は、細孔に進入することができる、水分子などの分子種のための吸着能力を有する大きな内部表面積を提供する。細孔は、固体材料の本質的に全体積を貫通し得る。
Mx[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O、
当該技術分野において既知である難燃剤材料は、小~中程度の火への曝露下で、容易には点火もしくは炎を伝播させない化学化合物または化学化合物の混合物である。難燃剤は、火の強度及び拡散を低減する。難燃剤は、燃焼による煙及び有毒副生成物を低減する。
本発明の組成物は、1つ以上の添加剤を含み得る。添加剤としては、酸化防止剤、紫外吸着剤、帯電防止剤、着色剤(例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、及び顔料)、粘度修飾剤、抗ブロック剤、離型剤、摩擦係数(COF)修飾剤、熱安定剤、臭気修飾剤/吸着剤、ならびにこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明はまた、本発明の組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む物品も提供する。物品としては、フィルム、コーティング、射出成形物品、熱成形物品、及びフォームが挙げられるが、これらに限定されない。追加の物品としては、医療用装置(例えば、血圧カフ及び安定装置)、可膨張性物品(例えば、玩具、船、緩衝材、及び家具)、シーツ材(例えば、雨よけ、旗、標識、テント、ターポリン、及びプール、池、または埋め立て地用のライナー)、製本材、ならびに運搬用具(例えば、スポーツバッグ及びバックパック)が挙げられる。
それに反して述べられるか、文脈から明白であるか、または当該技術分野において通例でない限り、全ての部及びパーセントは重量に基づき、全ての試験方法は本開示の出願日時点で最新である。
密度:測定は、ASTM D792方法Bを使用して行う。5回の測定を行い、平均を報告した。
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、エチレン(PEまたはOBC)系試料中及びプロピレン(PP)系試料中の結晶化度を測定する。約5~8ミリグラムの試料を秤量し、DSCパン内に配置する。パン上に蓋を圧着して、閉鎖雰囲気を確保する。試料パンをDSCセル内に配置し、その後、約10℃/分の速度でPEの場合180℃(PPの場合230℃)の温度まで加熱する。試料をこの温度で3分間保持する。その後、試料を10℃/分の速度でPEの場合-60℃(PPの場合-40℃)まで冷却し、その温度で3分間等温保持する。次に、完全に溶融するまで、試料を10℃/分の速度で加熱する(第2の加熱)。第2の加熱曲線から決定される融解熱(Hf)を、PEの場合292J/g(PPの場合165J/g)の理論的融解熱で割り、この量に100を乗じることによって、結晶化度パーセントを計算する(例えば、PEの場合、結晶化度%=(Hf/292J/g)×100、PPの場合、結晶化度%=(Hf/165J/g)×100)。
ゲル浸透クロマトグラフィー系は、Polymer LaboratoriesモデルPL-210機器またはPolymer LaboratoriesモデルPL-220機器のいずれかからなる。カラム区画及びカルーセル区画は、140℃で動作する。3つのPolymer Laboratories10ミクロンMixed-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。試料を、「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」の濃度で調製する。試料を、160℃で2時間軽く撹拌することによって調製する。射出体積は100マイクロリットルであり、流量は1.0ml/分である。
射出成形試験試料について、引っ張り特性(10%弾性率、20%弾性率、30%弾性率、破断歪み、破断応力、曲げ弾性率)を測定した(実験節を参照されたい)。引っ張り試料(ASTM D638I型引っ張り試験片)を、AXXICON成形型インサートで射出成形した。試験試料の寸法は、165(6.5インチ)×13(0.5インチ)×3.2(0.125インチ)mmである。平均引っ張り特性を、ASTM D638(508mm/分)に従って、5つの試験試料で決定し、平均を報告した。
試験試料を、貫通針が縁から少なくとも1mmでその表面上に静止するように、試験器具内に配置した。10Nまたは50Nの負荷を試料に印加する。その後、試料を摂氏23度の油浴中へと下げた。浴を、針が1mm貫通するまで、1時間当たり120℃の速度で上昇させた。ビカー軟化温度は、平先針が、特定の負荷下、1mmの深さまで試料を貫通する温度である。温度は、材料が昇温用途で使用されるときに予想される軟化点を反映する。ビカー軟化温度は、ASTM D1525に従って決定された。試験試料は、射出成形によって調製した(実験節を参照されたい)。射出成形試料の寸法は、以下の通り、80mm×10mm×4mm(厚さ)であった。5つの試験試料を試験し、平均を報告した。
硬度測定をショアA型デュロメーターによって行った。デュロメーターを、射出成形プロセスによって調製されたおよそ0.125インチの厚さのプラーク上に配置した。試験試料は、射出成形した(実験節を参照されたい)。射出成形試料の寸法は、以下の通り、4インチ×6インチ×~0.125インチ(厚さ)であった。5つの試験試料を試験し、平均を報告した。
本研究において使用されるポリマーを、以下の表1及び表2に列挙する。難燃剤を表3に列挙する。無機充填剤を表4に列挙し、他の添加剤を表5に列挙する。
組成物を調製し、表6~9に示す。組成物を、汎用スクリュー(15個のバレル)を有するCoperion ZSK-26 60L/D押出機上で配合した。押出機を、各バレルについて150℃の温度設定、300RPMのスクリュー速度で実行した。各配合物について、添加剤の乾燥粉末混合物を調製し、ポリマーペレットの混合物を調製した。ポリマーペレット混合物、及び総乾燥粉末混合物のうちの約60重量%を、押出機の供給口へと供給した。残りの乾燥粉末混合物を、バレル番号8の側腕を使用して押出機へと供給した。溶融ポリマー組成物は、二穴ダイを通して押出機を出て、2つの鎖の押出物を形成し、押出物鎖を、水焼き入れのために16インチの長さの水浴を通過させた。その後、この鎖を、Berlyn Air Knifeを通過させて、過剰な水を除去した。鎖が冷却し、十分に乾燥した後、Lab Techサイドカッターによってそれらをペレットへと切断した。
特性(密度、ビカー、ショアA硬度、引っ張り特性、「試験方法」節を参照されたい)測定のための試料プラークの全ては、各組成物を、単発成形ベースを備えるKRAUSS MAFFEI KM110-390/390CL射出成形機を使用して成形することによって得た。射出成形プロセス条件を、以下の表10に列挙する。組成物特性を、以下の表11及び12に示す。
各組成物の可燃性を、標準NFPA701試験方法1(試験設定についてはNFPA701-2010を参照されたい)に従って試験した。各組成物について3つの試験試料を試験し、平均値を報告した。
ペレット形態の各組成物を、テープ/スロットダイを備えるHAAKE単一押出機(3/4インチの直径及び25L/D、バレル内に3つの加熱ゾーン)で押出した。以下の押出条件、約50RPMのスクリュー速度、及び140℃(加熱ゾーン1)、160℃(加熱ゾーン2)、190℃(加熱ゾーン3)、及び190℃(ダイ)からの温度プロファイルを適用した。押出物(テープ(フィルム形態))を、3つのロール構成を有する冷却ロール系上に押出した。各冷却ロールの温度を、約15℃に制御した。完成したテープを巻き上げ系上に収集し、各テープの寸法は3.5~4インチの幅かつ10~15ミルの厚さであった。
押出したテープ(10~15ミルの厚さ)を、CALLANAN RF溶接機で無線周波数溶接した。CALLANAN RF溶接機の電力出力は2KWであり、動作/発生機周波数は27.12MHzであった。各組成物について、「10インチの長さ」のテープを切断して、「3.5~4インチ×10インチ×10~15ミル」のテープ片をもたらした。一方を他方の上にして、2つのテープ片を配置して、「3.5~4インチ×10インチ×20~30ミル」のテープ試験試料を形成した。「1/2インチ×8インチ」の封着バー/ダイを、バーの長さが試験試料の長さに平行になるように試験試料の中央線領域内に置いて、試験試料の長さに沿って、試験試料の各末端に1インチの未溶接領域を残して、1/2インチ×8インチの寸法のRF溶接を形成した。フィルムを機械方向に封着した。
本願は以下の発明に関するものである。
(1) 組成物であって、少なくとも以下の構成成分、
A)第1のエチレン系インターポリマーを含む第1の組成物であって、0.91g/cc以下の密度、及び6.0~20.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、前記第1の組成物と、
B)任意で、10MHz以上の周波数の交流電磁場によって励起され得る、少なくとも1つの充填剤と、
C)以下、
i)前記組成物の重量に基づいて、30.0~50.0重量%の1つ以上の非ハロゲン無機難燃剤化合物、または
ii)前記組成物の重量に基づいて、8.0~30.0重量%の1つ以上のハロゲン含有難燃剤化合物から選択される少なくとも1つの難燃剤と、
D)少なくとも1つの極性ポリマーと、を含む、組成物。
(2) 前記極性ポリマーが、以下、エチレン酢酸ビニル(EVA)、塩素化エチレン系ポリマーコポリマー、無水マレイン酸官能化オレフィン系ポリマー、エチレン-アクリル酸コポリマー、エチレン-アクリレートコポリマー、またはこれらの組み合わせから選択される、上記(1)に記載の組成物。
(3) 前記第1のエチレン系インターポリマーが、エチレン/α-オレフィンブロックコポリマーである、上記(1)または上記(2)に記載の組成物。
(4) 前記第1の組成物が、第2のエチレン系インターポリマーを更に含む、上記(1)~(3)のいずれかに記載の組成物。
(5) 前記第1のエチレン系インターポリマー対前記第2のエチレン系インターポリマーの重量比が、0.8~1.2である、上記(4)に記載の組成物。
(6) 前記第1のエチレン系インターポリマー対前記第2のエチレン系インターポリマーの密度比が、0.8~1.2である、上記(4)または上記(5)に記載の組成物。
(7) 前記第1のエチレン系インターポリマー対前記第2のエチレン系インターポリマーのI2比が、0.10~0.60である、上記(4~6のいずれかに記載の組成物。
(8) 前記組成物が、1.2~1.4g/ccの密度を有する、上記(1)~(7)のいずれかに記載の組成物。
(9) 前記組成物が、0.1~2.0g/10分のI2を有する、上記(1)~(8)のいずれかに記載の組成物。
(10) 前記組成物が、2.0~20のI10を有する、上記(1)~(9)のいずれかに記載の組成物。
(11) 前記組成物が、10~50のI10/I2を有する、上記(1)~(10)のいずれかに記載の組成物。
(12) 前記組成物が、40重量%以下の質量損失%(NFPA701試験方法)を有する、上記(1)~(11)のいずれかに記載の組成物。
(13) 前記組成物が、
5重量%以下の質量損失%(NFPA701試験方法)を有する、上記(1)~(12)のいずれかに記載の組成物。
(14) 上記(1)~(13)のいずれかに記載の組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む、物品。
Claims (13)
- 組成物であって、少なくとも以下の構成成分、
A)第1のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーおよび、前記第1のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーとは異なる第2のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーを含む第1の組成物であって、
前記第1のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーおよび前記第2のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーは、おのおの硬質セグメント及び軟質セグメントを含み、
前記硬質セグメントはエチレンが95重量パーセント超で存在する重合単位のブロックであり、前記軟質セグメントはα-オレフィンがポリマーの重量に基づいて5重量パーセント超で存在する重合単位のブロックであり、
前記第1の組成物が、0.91g/cc以下の密度、及び6.0~20.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、前記第1の組成物と、
B)10MHz以上の周波数の交流電磁場によって励起され得る、少なくとも1つの充填剤と、
C)以下、
i)前記組成物の重量に基づいて、30.0~50.0重量%の1つ以上の非ハロゲン無機難燃剤化合物、または
ii)前記組成物の重量に基づいて、8.0~30.0重量%の1つ以上のハロゲン含有難燃剤化合物から選択される少なくとも1つの難燃剤と、
D)少なくとも1つの極性ポリマーと、を含む、
1.2~1.4g/ccの密度を有する組成物。 - 前記極性ポリマーが、以下、エチレン酢酸ビニル(EVA)、塩素化エチレン系ポリマーコポリマー、無水マレイン酸官能化オレフィン系ポリマー、エチレン-アクリル酸コポリマー、エチレン-アクリレートコポリマー、またはこれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記第1のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマー対前記第2のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーの重量比が、0.8~1.2である、請求項1に記載の組成物。
- 前記第1のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマー対前記第2のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーの密度比が、0.8~1.2である、請求項1または請求項2に記載の組成物。
- 前記第1のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマー対前記第2のエチレン/α-オレフィンブロックコポリマーのI2比が、0.10~0.60である、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、0.1~2.0g/10分のI2を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、2.0~20のI10を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、10~50のI10/I2を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、40重量%以下の質量損失%(NFPA701試験方法)を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、
5重量%以下の質量損失%(NFPA701試験方法)を有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む、物品。
- C)(ii)1つ以上の非ハロゲン無機難燃剤化合物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記極性ポリマーが、塩素化エチレン系ポリマーコポリマーである、請求項1に記載の組成物。
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