KR20070120188A - 비할로겐 방염성의 열가소성 폴리우레탄 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기-포스피네이트 성분, 유기-포스포네이트 성분 및 다가 알코올을 포함하는 방염 패키지를 지니는 방염성의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 조성물을 개시하고 있다. 방염 성분은 TPU 조성물 전체 중량을 기준으로 하여 약 5 내지 약 40중량%의 포스피네이트 화합물; 약 5 내지 약 20중량%의 포스페이트 화합물, 및 약 0.1 내지 약 15중량%의 다가 알코올의 양으로 존재할 수 있다. 본 발명은 또한 TPU 조성물을 제조하는 방법 및 와이어 및 케이블 구성물의 재킷으로서 TPU 조성물을 사용하는 와이어 및 케이블 구성물을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 본 발명의 TPU 조성물은 한계 산소 지수 시험 및/또는 UL 수직 연소 시험에 의해서 측정되는 경우 우수한 방염 능력을 나타낸다.

Description

비할로겐 방염성의 열가소성 폴리우레탄{NON HALOGEN FLAME RETARDANT THERMOPLASTIC POLYURETHANE}
관련출원에 대한 참조
본 출원은 2005년 4월 13일자 출원된 미국출원 제60/671,009호에 대한 우선권을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 방염성의 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane: TPU) 조성물, 더욱 특히, 다수의 비할로겐 방염제를 포함하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물에 관한 것이다. 이러한 TPU 조성물은 높은 방염 성능이 요구되는 적용분야, 예컨대, 와이어 및 케이블 적용, 취입 필름, 성형 제품 등에 유용한다. 본 발명은 또한 TPU 조성물을 생산하는 방법 및 와이어 및 케이블 피복을 생산하는 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
할로겐 첨가제, 예컨대, 불소, 염소, 및 브롬을 기재로 하는 첨가제가 TPU 조성물에 방염 성질을 주기 위해서 사용되고 있다. 최근, 특정 목적의 사용은 TPU 조성물이 할로겐이 없다는 점에 특징이 있다. 이러한 사용은 TPU 제조자가 이전에 사용된 할로겐 첨가제를 대신하는 다른 방염제를 찾아야 하는 것을 요한다.
미국특허 공개 제2005/0011401호는 방염제로서 포스피네이트 염 또는 디포스 피네이트 염을 포함하는 탄성 플로어 피복 재료를 개시하고 있다.
엑스테인(Eckstein) 등에게 허여된 미국특허 제6,777,466호에는 TPU 조성물에서 유일한 유기 방염 첨가제로서 멜라민 시아누레이트의 사용을 개시하고 있다.
쉴로서(Schlosser) 등에게 허여된 미국특허 제6,547,992호에는 특정의 포스피네이트 및/또는 디포스피네이트 성분 및 합성 무기 화합물 및/또는 무기 생성물을 포함하는 방염 조합물을 개시하고 있다. 추가로, 개시된 방염 조합물은 질소-함유 성분을 포함할 수 있다.
진외인(Jenewein) 등에게 허여된 미국특허 제6,365,071호에는 특정의 포스피네이트 및/또는 디포스피네이트 성분 및 특정의 질소-함유 성분을 포함하는 열가소성 폴리머를 위한 방염 조합물을 개시하고 있다.
진외인 등에게 허여된 미국특허 제6,509,401호에는 열가소성 폴리머를 위한 특정의 인-함유 성분 및 특정의 질소-함유 성분을 포함한 방염 조합물을 개시하고 있다.
쉴로서 등에게 허여된 미국특허 제6,255,371호에는 멜라민으로부터 유도된 특정의 성분과 함께 특정의 포스피네이트 및/또는 디포스피네이트 성분을 포함하는 방염 조합물을 개시하고 있다.
나스(Nass) 등에게 허여된 미국특허 제6,207,736호에는 특정의 포스핀산 염 및/또는 디포스핀산 염 및 특정의 질소-함유 포스페이트 성분을 포함하는 방염 조합물을 개시하고 있다.
그러나, 기계적인 강도 및 가공성에 영향을 주지 않으면서 열가소성 폴리우 레탄 조성물에 방염 특정을 부여하는 효과적인 비-할로겐화된 방염 조합물이 본 기술 분야에서 여전히 요구되고 있다.
발명의 요약
본 발명의 예시적인 구체예의 목적은 허용되는 가공 및 기계적 성질을 나타낼 뿐만 아니라 요구된 방염 성능을 제공하는 비-할로겐 방염 TPU 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 구체예의 목적은 와이어 및 케이블 구성에서 재킷(jacket)으로 사용될 수 있는 TPU 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 구체예의 목적은 와이어 및 케이블 구성에서 방염 재킷에 적합한 TPU 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 구체예의 목적은 열가소성 폴리우레탄과 함께 사용하기 위한 방염 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 구체예의 목적은 열가소성 폴리우레탄 조성물에 방염성을 부여하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 구체예의 목적은 방염 TPU 조성물을 이용하는 와이어 및 케이블 재킷 구성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 가지 특징으로, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 조성물이 제공된다. 이러한 조성물은 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머 및 방염 패키지를 포함한다.
한 가지 특징으로, 본 발명의 조성물은 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 및 약 5 내지 약 40중량%의 시판 포스피네이트 화합물 엑솔리트® OP 1311(Exolit® OP 1311); 약 5 내지 약 20중량%의 시판 할로겐-유리 포스페이트 방염 NcendX® P-30; 및 약 0.1 내지 약 15중량%의 디펜타에리트리톨을 포함하며, 여기서, 상기 중량%는 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 한다. 이러한 조성물은 약 0 내지 약 10중량%의 암모늄 펜타보레이트 또는 아연 보레이트를 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 특징으로, 열가소성 폴리우레탄 폴리머는 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레탄, 폴리카르보네이트 폴리우레탄, 및 이의 혼합물로부터 선택된다.
또 다른 특징으로, 본 발명의 조성물은 약 0 내지 약 5중량%의 무기 방염 성분, 예컨대, 탈크, 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 탄산칼슘, 산화안티몬, 점토, 몬모릴로나이트(montmorillonite) 점토, 및 이의 혼합물을 포함한다.
또 다른 특징으로, 본 발명의 조성물은 유기 방염 성분, 포스피네이트 화합물, 포스페이트 화합물 기재 방염제, 및 다가 알코올을 포함한다.
또 다른 특징으로, 방염 패키지(package)는 3 가지의 비-할로겐화된 방염 성분을 포함하며, 그러한 방염 패키지는 열가소성 폴리우레탄 조성물에 하나 이상의 소정의 방염 특징을 부여하기에 충분한 양으로 존재한다.
또 다른 특징으로, 소정의 방염 특징은 ASTM D-2863에 따라서 측정되는 경우 약 35 이상의 한계 산소 지수이다.
또 다른 특징으로, 소정의 방염 특징은 언더롸이터스 라보라토리 94 수직 연소 시험(Underwriters Laboratory 94 vertical burn test: UL 94)에 따라서 측정하는 경우 약 75mil(1.90mm)의 두께에서 V-O 불꽃 등급(flame rating)이다. 또 다른 특징으로 소정의 방염 특성은 적용 가능한 표준, 예컨대, UL 1581, UL 1666, CSA FT-1, FT-4, UL 1685, IEEE 1202, 및 IEC 332-3 등에 따른 와이어 및 케이블 재킷에 유용한 조성물에 대한 35 이상의 한계 산소 지수, LOI이다.
또 다른 특징으로, 본 발명의 방염 패키지는 포스피네이트 기재 방염제 및 다가 알코올을 포함한다. 본 발명의 방염 패키지는 무기 방염 성분을 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 특징으로, 열가소성 폴리우레탄 조성물에 방염성을 부여하는 방법에서, 방염 패키지는 열가소성 폴리우레탄 조성물에 하나 이상의 소정의 방염 특성을 부여하기에 충분한 양으로 사용된다.
또 다른 특징으로, 히드록실 종결된 폴리에스테르, 히드록실 종결된 폴리에테르, 히드록실 종결된 폴리카르보네이트, 및 이의 혼합물로부터 선택된 폴리머 중간체; 폴리이소시아네이트; 및 사슬 연장제를 포함하는 열가소성 폴리우레탄 성분이 열가소성 폴리우레탄 성분이 이를 전단 혼합할 수 있는 혼합 장치에서 혼합된다. 방염 패키지가 혼합장치에 첨가되고, 여기서 방염 패키지는 엑솔리트® OP 1311, 시판중인 포스피네이트 기재 첨가제 및 디펜타에리트리톨을 포함한다.
또 다른 특징으로, 와이어 및 케이블 구성물은 비전도성 폴리머 재료의 절연 층을 하나 이상의 금속 전도체상으로 압출시키고; 방염 재킷을 압출시켜 절연된 금속 전도체를 피복시킴으로써 생산된다. 재킷은, 열가소성 폴리우레탄 조성물 전체 중량을 기준으로 하여, 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머; 포스피네이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 40중량%의 제 1 유기 비-할로겐화된 방염 성분; 포스페이트 기재 방염제를 포함한 약 5 내지 약 20중량%의 제 2 유기 비-할로겐화된 방염 성분; 및 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨로부터 선택된 약 0.1 내지 약 15중량%의 제 3 유기 비-할로겐화된 방염제 성분를 포함하는 열가소성 폴리우레탄 조성물이다. 본 발명의 조성물은 약 0 내지 약 10중량%의 암모늄 펜타보레이트 또는 아연 보레이트를 추가로 포함할 수 있다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 조성물은 방염 첨가제와 함께 하나 이상의 TPU 폴리머를 포함한다.
본 발명에서 사용된 TPU 폴리머는, TPU 폴리머가 최종 방염 조성물에 요구된 기계적 및 물리적 성질을 부여할 수 있는 한, 본 기술 분야에 및 문헌에서 공지된 어떠한 통상의 TPU 폴리머일 수 있다.
본 발명의 구체예는 특정의 방염 성분을 TPU 폴리머에 첨가하여 TPU 조성물의 요구된 방염 성질을 달성함을 포함한다. 유기 포스핀산염을 기재로 하는 포스피네이트 화합물을 포함하는 유기 방염 성분이 특히 관심의 대상이다. 유기 포스피네이트는 열가소성 물질을 조작하는데 사용된 방염 구체에 대한 최근의 첨가제이다. 한 가지 바람직한 포스피네이트는 독일의 클라리안트 게엠베하(Clariant GmbH)로부터 구매할 수 있는 시판 화합물 엑솔리트® OP 1311로서 판매되고 있다. 유기 포스피네이트는 방염 패키지의 한 예시적인 구체 예에서 다른 유기 방염제와 함께 사용된다. 포스피네이트 화합물은 방염 TPU 조성물의 예시적인 구체예에서 TPU 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 내지 약 40중량%, 더욱 바람직하게는, 약 15 내지 약 25중량%의 양으로 존재할 수 있다.
다른 유기 방염 성분은 유기 포스페이트, 예컨대, 트리아릴 포스페이트, 바람직하게는 트리페닐 포스페이트, 더욱 바람직하게는 시판중인 인 기재 방염제, 즉, 알베르말 코포레이션(Albermarle Corporation)으로부터의 NcendX® P-30을 포함한다. 유기 포스페이트는 예시적인 구체예에서 TPU 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 5 내지 약 20중량%, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다.
다른 유기 방염 성분은 다가 알코올, 예컨대, 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨을 포함한다. 다가 알코올은 예시적인 구체예에서 TPU 조성물 전체 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 15중량%, 더욱 바람직하게는 약 2.5 내지 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다. 본 발명의 조성물은 약 0 내지 약 10중량%의 암모늄 펜타보레이트 또는 아연 보레이트를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 다양한 통상의 무기 방염 성분이 방염 TPU 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 무기 방염제는 본 기술 분야의 전문가에게는 공지된 어떠한 방염제, 예컨대, 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 탄산칼슘, 산화안티몬, 및 나노- 점토로 종종 일컬어지는 몬모릴로나이트 점토를 포함한 점토를 포함한다. 무기 방염제는 TPU 조성물의 0 내지 약 5중량%의 수준으로 사용될 수 있다 바람직하게는, 무기 방염제는 첨가되지 않으며, 조성물은 단지 TPU 및 유기 방염 성분만을 포함한다.
따라서, 예시적인 구체예에서, 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물은 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머 및 유기 포스피네이트 화합물, 유기 포스페이트 화합물 및 다가 알코올을 포함한 방염 패키지를 포함한다. 그 밖의 예시적인 구체예에서, 무기 방염 충전제가 방염 패키지에 혼입될 수 있다.
일부 적용의 경우, 방염제가 아닌 보조 첨가제가 본 발명의 TPU 조성물에 사용될 수 있다. 첨가제, 예컨대, 착색제, 항산화제, 오존화방지제(antiozonate), 광 안정화제, 불활성 충전제 등이 TPU 조성물의 0 내지 5중량%의 양으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 보조 첨가제는 TPU 조성물에 존재하지 않는다.
한 가지 구체예에서, TPU 폴리머는 폴리이소시아네이트를 중간체, 예컨대, 히드록실 종결된 폴리에스테르, 히드록실 종결된 폴리에테르, 히드록실 종결된 폴리카르보네이트 또는 이의 혼합물, 및 하나 이상의 글리콜 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조될 수 있고, 이들 모두는 본 기술 분야의 전문가에게는 공지되어 있다. 엑스테인 등에 허여된 미국특허 제6,777,466호는 본 발명의 구체예에 이용될 수 있는 특정의 TPU 폴리머를 제공하는 방법을 개시하고 있으며, 이는 본원에서 그 전체 내용이 참조로 통합된다.
본 발명에서 사용된 TPU 폴리머는, TPU 폴리머가 충분한 분자량을 지니는 한, 본 기술분야에 및 문헌에서 공지된 어떠한 통상의 TPU 폴리머일 수 있다. TPU 폴리머는 일반적으로 폴리이소시아네이트를 중간체, 예컨대, 히드록실 종결된 폴리에스테르, 히드록실 종결된 폴리에테르, 히드록실 종결된 폴리카르보네이트 또는 이의 혼합물, 및 하나 이상의 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조되며, 이들 모두는 본 기술 분야에 공지되어 있다.
히드록실 종결된 폴리에스테르 중간체는 일반적으로 수평균 분자량(Mn)이 약 500 내지 약 10,000, 바람직하게는 약 700 내지 약 5,000, 더욱 바람직하게는 약 700 내지 약 4,000이며, 산가가 일반적으로 1.3 미만, 바람직하게는 0.8미만인 선형 폴리에스테르이다. 분자량은 말단 작용기의 검정에 의해서 결정되며, 수평균 분자량과 관련이 있다. 폴리머는 (1) 하나 이상의 글리콜과 하나 이상의 디카르복실산 또는 무수물과의 에스테르화 반응, 또는 (2) 에스테르 교환반응, 즉, 하나 이상의 글리콜과 디카르복실산의 에스테르와의 반응에 의해서 제조된다. 산에 대한 1몰 이상의 과량의 글리콜의 몰비가 우세한 말단 히드록실기를 지니는 선형 사슬을 얻기에 바람직하다. 적합한 폴리에스테르 중간체는 또한 다양한 락톤, 예컨대, ∈-카프릴락톤 및 이작용성 억제제, 예컨대, 디에틸렌 글리콜로부터 전형적으로 제조되는 폴리카프릴락톤을 포함한다. 바람직한 폴리에스테르의 디카르복실산은 지방족, 시클로지방족, 방향족, 또는 이의 조합물일 수 있다. 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있는 적합한 디카르복실산은 전체 4 내지 15 개의 탄소원자를 지니며, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세박산, 도데칸디오산, 이소프탈산, 테레프탈산, 및 시클로헥산 디카르복실산 등을 포함한다. 상기 디카르복실산의 무수물, 예컨대, 프탈산 무수물, 또는 테트라히드로프탈산 무수물 등이 또한 사용될 수 있다. 아디프산이 바람직한 산이다. 바람직한 폴리에스테르 중간체를 형성하도록 반응하는 글리콜은 지방족, 방향족 또는 이의 조합일 수 있으며, 전체 2 내지 12개의 탄소원자를 지니며, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 데카메틸렌 글리콜, 및 도데카메틸렌 글리콜 등을 포함하며, 1,4-부탄디올이 바람직한 글리콜이다.
히드록실 말단 폴리에테르 중간체는 전체 2 내지 15개의 탄소원자를 지니는 디올 또는 폴리올, 바람직하게는 2 내지 6 개의 탄소원자를 지니는 알킬렌 옥사이드, 전형적으로는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 또는 이의 혼합물을 포함한 에테르와 반응하는 알킬 디올 또는 글리콜로부터 유도된 폴리에테르 폴리올이다. 예를 들어, 히드록실 작용성 폴리에테르는 먼저 프로필렌 글리콜을 프로필렌 옥사이드와 반응시킨 다음, 에틸렌 옥사이드와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 에틸렌 옥사이드로부터 유도되는 일차 히드록실기가 이차 히드록실기에 비해서 더 반응성이며, 그로 인해서 바람직하다. 유용한 시판 폴리에테르 폴리올은 에틸렌 글리콜과 반응한 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리(에틸렌 글리콜), 프로필렌 글리콜과 반응한 프로필렌 옥사이드를 포함하는 폴리(프로필렌 글리콜), 및 테트라히드로푸란과 반응한 물을 포함하는 폴리(테트라메틸 글리콜)(PTMG)를 포함한다. 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG)가 바람직한 폴리에테르 중간체이다. 폴리에테르 폴리올은 알킬렌 옥사이드의 폴리아미드 부가물을 추가로 포함하며, 예를 들어 에틸렌디아민과 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함하는 에틸렌디아민 부가물, 프르필렌 옥사이드와의 디에틸렌트리아민의 반응 생성물을 포함하는 디에틸렌트리아민 부가물, 및 유사한 폴리아미드형 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다. 코폴리에테르가 또한 본 발명에서 이용될 수 있다. 전형적인 코폴리에테르는 THF와 에틸렌 옥사이드 또는 THF와 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함한다. 이들은 바스프(BASF)로부터 폴리 THF B(Poly THF B), 즉, 블록 코폴리머, 및 폴리 THF R, 즉, 랜덤 코폴리머로서 구입할 수 있다. 다양한 폴리에테르 중간체는 일반적으로, 평균 분자량인 말단 작용기의 검정에 의해서 측정되는 바, 약 500 내지 약 10,000, 바람직하게는 약 500 내지 약 5,000, 더욱 바람직하게는 약 700 내지 약 3,000의 수평균 분자량(Mn)을 지닌다.
본 발명의 폴리카르보네이트-기재 폴리우레탄 수지는 디이소시아네이트를 히드록실 말단된 폴리카르보네이트와 사슬 연장제의 배합물과 반응시킴으로써 제조된다. 히드록실 말단된 폴리카르보네이트는 글리콜을 카르보네이트와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
미국특허 제4,131,731호에는 히드록실 말단된 폴리카르보네이트 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 그러한 폴리카르보네이트는 선형이며, 다른 말단기가 기본적으로 배제되면서 말단 히드록실기를 지닌다. 기본적인 반응물은 글리콜과 카르보네이트이다. 적합한 글리콜은 4 내지 40개의 탄소원자, 바람직하게는 4 내지 12개의 탄소원자를 함유하는 시클로지방족 및 지방족 디올, 및 분자당 2 내지 20개의 알콕시기를 함유하며 그러한 알콕시기가 2 내지 4개의 탄소원자를 함유하는 폴리옥 시알킬렌 글리콜로부터 선택된다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 디올은 4 내지 12개의 탄소원자를 함유하는 지방족 디올, 예컨대, 부탄디올-1,4, 펜탄디올-1,4, 네오펜틸 글리콜, 헥산디올-1,6, 2,2,4-트리메틸헥산디올-1,6, 데칸디올-1,10, 수소화된 디리놀레일글리콜, 수소화된 디올레일글리콜; 및 시클로지방족 디올, 예컨대, 시클로헥산디올-1,3, 디메틸올시클로헥산-1,4, 시클로헥산디올-1,4, 디메틸올시클로헥산-1,3, 1,4-엔도메틸렌-2-히드록시-5-히드록시메틸 시클로헥산, 및 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다. 본 발명에서 사용된 디올은 최종 생성물에서 요구되는 성질에 따라서 단일 디올 또는 디올의 혼합물일 수 있다.
히드록실 말단되는 폴리카르보네이트 중간체는 일반적으로 본 기술분야에 및 문헌에 공지되어 있는 중간체이다. 적합한 카르보네이트는 하기 일반식을 지니는 5원 내지 7원 고리로 구성된 알킬렌 카르보네이트로부터 선택된다:
Figure 112007080527632-PCT00001
상기 식에서, R은 2 내지 6개의 선형 탄소 원자를 함유하는 포화된 이가 라디칼이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 카르보네이트는 에틸렌 카르보네이트, 트리메틸렌 카르보네이트, 테트라메틸렌 카르보네이트, 1,2-프로필렌 카르보네이트, 1,2-부틸렌 카르보네이트, 2,3-부틸렌 카르보네이트, 1,2-에틸렌 카르보네이트, 1,3-펜틸렌 카르보네이트, 1,4-페틸렌 카르보네이트, 2,3-펜틸렌 카르보네이트, 및 2,4-펜틸렌 카르보네이트를 포함한다.
또한, 디알킬카르보네이트, 시클로지방족 카르보네이트, 및 디아릴카르보네이트가 적합하다. 디알킬카르보네이트는 각각의 알킬기에 2 내지 5개의 탄소원자를 함유할 수 있으며, 이의 특정 예는 디에틸카르보네이트 및 디프로필카르보네이트이다. 시클로지방족 카르보네이트, 특히, 디시클로지방족 카르보네이트는 각각의 고리 구조에 4 내지 7개의 탄소원자를 함유할 수 있으며, 하나 또는 두 개의 그러한 구조일 수 있다. 하나의 기가 시클로지방족인 경우, 다른 기는 알킬 또는 아릴중 하나일 수 있다. 반면, 하나의 기가 아릴인 경우, 다른 기는 알킬 또는 시클로지방족일 수 있다. 각각의 아릴기에 6 내지 20개의 탄소원자를 함유할 수 있는 디아릴카르보네이트의 바람직한 예는 디페닐카르보네이트, 디톨릴카르보네이트, 및 디나프틸카르보네이트이다.
반응은 글리콜을 카르보네이트, 바람직하게는 알킬렌 카르보네이트와 반응시키는데, 10:1 내지 1:10, 바람직하게는 3:1 내지 1:3의 몰비 범위로, 100℃ 내지 300℃의 온도에서 및 0.1 내지 300mm 범위의 수은 압력에서, 에스테르 교환 촉매의 존재 또는 부재하에, 증류에 의해서 저비점 글리콜을 제거하면서, 반응시킴으로써 수행된다.
더욱 특히, 히드록실 말단된 폴리카르보네이트는 두 단계로 제조된다. 첫 번째 단계에서, 글리콜은 알킬렌 카르보네이트와 반응하여 저분자량 히드록실 말단 폴리카르보네이트를 형성한다. 저비점 글리콜은 100℃ 내지 300℃에서, 바람직하게는 150℃ 내지 250℃에서, 10 내지 30mm Hg, 바람직하게는 50 내지 200mm Hg의 감압하에서 증류에 의해서 제거된다. 분별 컬럼이 사용되어 반응 혼합물로부터 부산물 글리콜을 분리시킨다. 부산물 글리콜은 컬럼의 상부에서 취해지며, 미반응된 알킬렌 카르보네이트 및 글리콜 반응물이 환류물로서 반응 용기로 회송된다. 불활성 가스 또는 불활성 용매의 흐름이 이용되어 형성되는 부산물 글리콜을 제거하는 것을 촉진시킬 수 있다. 얻은 부산물 글리콜의 양이 히드록실 말단된 폴리카르보네이트의 중합도가 2 내지 10의 범위에 있음을 나타내는 경우, 압력이 0.1 내지 10mm Hg로 점진적으로 감소되며 미반응된 글리콜 및 알킬렌 카르보네이트가 제거된다. 이러한 상황은 두 번째 반응 단계의 시작을 나타내며, 그 동안에 저분자량 히드록실 말단된 폴리카르보네이트가 형성되는 글리콜을 증류시킴으로써 축합되는데, 100℃ 내지 300℃, 바람직하게는 150℃ 내지 250℃에서, 0.1 내지 10mm Hg의 압력에서, 요구된 분자량의 히드록실 말단된 폴리카르보네이트가 얻어질 때까지 증류시킴으로써 축합된다. 히드록실 말단된 폴리카르보네이트의 분자량(Mn)은 약 500 내지 약 10,000으로 다양할 수 있으며, 바람직한 구체예에서는 500 내지 2500의 범위일 것이다.
적합한 사슬 연장 글리콜(즉, 사슬 연장제)는 약 2 내지 약 10 개의 탄소원자를 지니는 저급 지방족 또는 단쇄 글리콜이며, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 히드로퀴논 디(히드록시에틸)에테르, 및 네오펜틸글리콜 등을 포함하며, 1,4-부탄디올이 바람직하다.
본 발명의 TPU 조성물에 사용되는 바람직한 TPU 폴리머는 일반적으로 상기된 중간체, 예컨대, 히드록실 말단된 폴리에스테르, 폴리에테르, 또는 폴리카르보네이트, 바람직하게는 폴리에테르로부터 제조되며, 이는 고분자량 선형 TPU 폴리머가 생성되도록 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 또는 폴리에테르 중간체, 디이소시아네이트 및 사슬 연장 글리콜의 소위 원-샷 과정(one-shot process) 또는 동시 반응으로 사슬 연장 글리콜과 함께 폴리이소시아네이트, 바람직하게는 디이소시아네이트와 추가로 반응한다. 거대글리콜의 제조는 일반적으로 본 기술분야 및 문헌에 공지되어 있으며, 어떠한 적합한 방법이 이용될 수 있다. TPU 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)는 일반적으로 약 80,000 내지 800,000, 바람직하게는 약 90,000 내지 약 450,000 달톤이다. 히드록실 말단된 폴리에스테르, 폴리에테르, 또는 폴리카르보네이트인 히드록실 함유 성분 및 사슬 연장 글리콜의 전체 당량에 대한 디이소시아네이트의 당량은 약 0.95 내지 약 1.10, 바람직하게는 약 0.96 내지 약 1.02, 더욱 바람직하게는 약 0.97 내지 약 1.005이다. 적합한 디이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트, 예컨대, 4,4'-메틸렌비스-(페닐 이소시아네이트)(MDI); m-크실렌 디이소시아네이트(XDI), 페닐렌-1,4-디이소시아네이트, 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,3'-디메톡시-4,4'-디이소시아네이트 및 톨루엔 디이소시아네이트(TDI); 및 지방족 디이소시아네이트, 예컨대, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트(CHDI), 데칸-1,10-디이소시아네이트 및 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트를 포함한다. 가장 바람직한 디이소시아네이트는 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트), 즉, MDI이다.
TPU 조성물에 사용되는 바람직한 TPU 폴리머는 일반적으로 고분자량 선형 TPU 폴리머가 생성되도록 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 또는 폴리에테르 중간체; 폴리이소시아네이트; 및 사슬 연장제의 소위 원-샷 과정 또는 동시 반응으로 상기된 중간체로부터 제조된다.
동일반응계내에서 일반적으로 수행되는 원-샷 중합 과정에서, 3가지의 성분들, 즉, 하나 이상의 중간체, 하나 이상의 폴리이소시아네이트, 및 하나 이상의 사슬 연장제 사이에서 동시반응이 발생하며, 그러한 반응은 일반적으로 약 100℃ 내지 120℃의 온도에서 개시된다. 반응이 발열반응이기 때문에, 반응 온도는 일반적으로 약 220℃ 내지 250℃로 상승한다. 한 가지 예시적인 구체예에서, TPU 폴리머는 반응 후에 펠릿화될 수 있다. 방염 성분은 TPU 폴리머 펠릿과 함께 혼입되어 후속 공정에서 방염 조성물을 형성시킬 수 있다.
TPU 폴리머 및 유기 방염 성분은 본 기술분야의 전문가에게는 공지된 어떠한 수단에 의해서 함께 컴파운딩될 수 있다. 펠릿화된 TPU 폴리머가 사용되는 경우, 폴리머는 약 150℃ 내지 215℃, 바람직하게는 약 160 내지 190℃, 더욱 바람직하게는 약 170 내지 180℃의 온도에서 용융될 수 있다. 사용된 특정의 온도는 사용된 특정의 TPU 폴리머에 좌우될 것이며, 이는 본 기술 분야의 전문가라면 이해될 것이다. TPU 폴리머 및 방염 성분은 배합되어 치밀한 물질적 혼합물을 형성한다. 배합은 전단 혼합을 수행할 수 있는 어떠한 일반적으로 사용되는 혼합 장치에서 수행될 수 있으며, 다수의 공급 포트를 지닌 다수의 가열 영역을 지니는 트윈 스크류 압출기(twein screw extruder)가 배합 및 용융 과정(컴파운딩(compounding))에 바람직하게 사용된다.
TPU 폴리머 및 방염 성분은 컴파운딩 압출기에 가해지기 전에 미리 배합되거나, 상이한 스트림 및 상이한 압출기 영역에서 컴파운딩 압출기내로 가해지거나 계량될 수 있다.
또 다른 구체 예에서, TPU 폴리머는 방염 성분의 첨가전에 펠릿화되지 않는다. 오히려, 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물을 형성시키는 과정은 동일반응계내 연속과정이다. 열가소성 폴리우레탄 폴리머를 형성시키기 위한 성분은 반응 용기, 예컨대, 상기된 트윈 스크류 압출기에 첨가된다. 열가소성 폴리우레탄 폴리머의 형성 후에, 방염 성분이 열가소성 폴리우레탄 조성물을 형성하도록 상이한 스트림으로 및/또는 압출기의 상이한 영역으로 압출기에 첨가 또는 계량될 수 있다. 방염 성분은 이하 더욱 상세히 기재된 바와 같이, 조성물에 하나 이상의 소정의 방염 특성을 부여하기에 충분한 양으로 첨가된다.
생성되는 TPU 조성물은 용융 상태로 압출기 다이로부터 배출되어 펠릿화되고 최종 제품을 제조하는데 사용하기 위해서 저장된다. 최종 제품은 사출성형 부품, 특히 폴리에스테르 폴리우레탄을 기재로 하는 TPU 조성물을 사용한 사출성형 부품을 포함한다. 그 밖의 최종 제품은 압출된 프로필을 포함할 수 있다. TPU 조성물은 이하 보다 상세히 기재된 케이블 재킷으로 사용될 수 있다.
열가소성 폴리우레탄은 일반적으로 이들의 마멸 및 마모내성, 저온 가요성, 거칠기 및 내구성, 용이한 가공성, 및 그 밖의 속성 때문에 최종 사용 적용에서 가치가 있다. 첨가제, 예컨대, 방염제가 TPU에 존재하는 경우, 요구된 물질 특성이 일부 저하될 수 있다. 따라서, 방염 패키지는 다른 물질의 성질에 영향을 주지 않 으면서 요구된 방염성을 주어야 한다.
고려되어야 할 한 가지 성질은 ASTM D412에 따라 측정되는 TPU 조성물의 최대인장강도(ultimate tensile strength)이다. 한 가지 구체 예에서, 최대인장강도는 1500psi 및 150%의 신장 이상이다. 본원에서 인용된 최대인장강도가 최종 부품으로 가공된 후의 방염 TPU 조성물에 대해서 측정된 인장강도라는 것을 주지하는 것이 또한 중요하다.
본원에서 개시된 TPU 조성물은 이들의 방염성, 마멸 내성 및 양호한 인장강도 때문에 와이어 및 케이블 구성 적용에서 전기 전도체를 위한 재킷으로 사용하기에 특히 적합하다. 하나 이상의 절연된 전도체는 절연 물질, 예컨대, 유리섬유 또는 그 밖의 불연성 텍스타일로 감싸질 수 있다. 하나 이상의 전도체는 재킷 물질(즉, TPU 조성물)에 싸여져서 전기 전도체를 보호한다. 이러한 재킷 물질은 불이 나는 경우에 방염성이어야 한다.
TPU 조성물로부터로부터 제조된 재킷을 사용하기에 가장 적합한 와이어 및 케이블 구성의 형태는 UL-1581 표준에 상세히 기재되어 있다. UL-1581 표준은 전도체, 전연, 재킷 및 그 밖의 커버링, 및 샘플 제조 방법, 시편 선택 및 조절, 및 측정 및 계산에 대한 상세사항을 포함한다.
와이어 및 케이블 구성물의 화재 성능은 많은 인자에 의해서 영향을 받을 수 있으며, 재킷이 하나의 인자이다. 절연 물질의 연소성은 또한 와이어 및 케이블 구성물뿐만이 아니라 그 밖의 내부 성분, 예컨대, 페이퍼 레핑(paper wrapping), 및 충전제 등의 화재 성능에 영향을 줄 수 있다.
와이어 및 케이블 구성물의 예시적인 구체예는 TPU 조성물이 절연된 전도체의 다발상에 압출되어 절연된 전도체 주위에 재킷을 형성함으로써 제조된다. 재킷의 두께는 요구된 최종 사용의 요건에 좌우된다. 전형적인 재킷의 두께는 약 0.010 내지 0.200 인치이며, 더욱 전형적으로는 약 0.020 내지 약 0.060 인치이다. 가장 얇은 재킷은 전형적으로는 약 20 내지 30mil(0.508 내지 0.762mm)이고, 따라서, 35의 최소 LOI가 그 두께에서 트레이 케이블 연소 적용(tray cable burn application)에서 사용하기에 적합한 재킷을 제조하도록 요구된다.
TPU 조성물은 미리 제조된 TPU 조성물로부터 재킷내로 압출될 수 있다. 일반적으로, TPU 조성물은 압출기내로의 용이한 공급을 위해서 펠릿의 형대이다. 이러한 방법이 가장 일반적인데, 그 이유는 TPU 조성물이 일반적으로 와이어 및 케이블 구성물을 형성시키는 동일한 제조자에 의해서 제조되지 않기 때문이다. 그러나, 본 발명의 예시적인 구체 예에 따르면, 와이어 및 케이블 재킷은 방염 TPU 조성물을 펠릿화하는 별도의 단계를 통하지 않고 컴파운딩 압출기로부터 직접적으로 압출될 수 있다.
방염 성분의 첨가시에 변경될 수 있는 완전한 TPU의 또 다른 성질은 가공성이다. 따라서, 가공성에 단지 최소로 영향을 주는, 가능하게는 전혀 영향을 주지 않는 방염 패키지를 사용하는 것이 유리하다. 본원에서, "가공성"은 두 과정을 의미한다: TPU 조성물의 일차 컴파운딩(및 펠릿화) 및 이차 가공, 예컨대, 와이어 및 케이블 재킷 내로의 압출. 일차 컴파운딩 과정에서, 요구되는 양은 스트랜드 인테그러티(strand integrity), 다이 드룰(die drool)의 부재, 및 펠릿화에서의 균일성 등과 연관되었다. 이차 과정에서, 추가의 품질, 예컨대, 시이트를 압출하는 능력, 미적 외관, 취성의 부재(lack of brittleness), 평탄 표면(울퉁불퉁하거나 까칠까칠하지 않음) 등이 요구될 수 있다. 표면은 평탄해야 하며, 0.1mm 초과로 융기되거나 침하되지 않아야 한다. 압출된 TPU는 찢어지지 않거나 깔쭉깔쭉한 가장자리를 지니지 않아야 하고, 용융 강도를 보유할 수 있어야 하고, 기체 방출에 의한 거품(foam)이 일지 않아야 한다. TPU는 또한 광범위한 가공 온도 영역을 지녀야 하며, 바람직하게는 그러한 온도 영역은 10℉ 이상, 바람직하게는 20℉ 이상이어야 한다. 즉, 압출 온도는 10℉ 또는 20℉로 다양할 수 있으며, TPU 조성물은 양호한 압출 품질을 보유한다. 이러한 사항은 대규모 생산 환경에서 정확한 설정 압출 온도를 유지시키기 어렵기 때문에 아주 중요하다. 이들 상기 특징은 양호한 가공성이 무엇인지를 정의한다.
TPU 조성물에 부여된 한 가지 방염 특성은 개선된 한계 산소 지수(LOI)일 수 있다. 많은 적용에서, 방염 TPU는 특정의 LOI 표준에 부합되어야 한다. LOI 시험은 ASTM D2863으로 공식화되어 있다. LOI는 샘플이 특정의 조건하에 촛불 형태로 연소되게 하는 최소 산소 백분율이며, 따라서, 샘플의 소화 용이성을 측정하는 것으로 여겨질 수 있다. 본 발명의 예시적인 구체 예는 약 35 이상의 LOI를 지니는 방염 TPU 조성물을 제공한다. 약 35 이상의 LOI 결과는 TPU 조성물에 대해서 전혀 예상되지 않으며, 일반적으로는 방염 TPU 조성물의 경우에 LOI는 30 미만, 더욱 더 전형적으로는 약 25 미만이다. 많은 소비자들은 빌딩의 트레이에 위치하는 케이블용으로 35의 LOI를 요구하며, 이러한 35 LOI의 요건은 이러한 적용에서의 TPU의 사 용을 불가능하게 한다.
또 다른 방염 특성은 언더롸이터스 래보라토리스 수직 연소 표준(Underwriters Laboratories Vertical Burn Standard)--UL 94(UL-94)에 의해서 측정된다. 본 발명의 예시적인 구체예는 약 75mil(1.90mm) 두께에서 UL-94상에서 VO 등급을 얻을 수 있는 방염 TPU 조성물을 제공하고 있다. UL 등급은 항상 두께와 함께 보고되며, 예시적인 구체예는 약 75mil(0.075인치, 1.90mm)의 두께에서 VO 등급을 달성한다.
본 발명은 하기 실시예를 참조함으로써 보다 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 TPU 조성물에 대한 또 다른 유용한 성분은 항산화제, 예컨대, 힌더드 페놀(hindered phenol) 및 디알킬화된 디페닐아민이다. 항상화제는 사용되는 경우 TPU 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여 0.05 내지 2.0중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0중량%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.5중량%의 수준으로 사용된다.
실시예
실시예 1 및 2는 폴리에테르 TPU 포뮬레이션(formulation)에서의 바람직한 비-할로겐 방염제를 나타내고 있다. 실시예 1 및 2는 PTMEG 에테르 중간체, 부탄디올(BDO) 사슬 연장제 및 MDI 디이소시아네이트로부터 제조된 펠릿 형태의 95 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를 지니는 시판 TPU (Estane® 58212)를 사용하고 있다. 실시예 2에서, 3 가지의 요구된 비-할로겐 방염제(포스피네이트, 포스페이트 및 다가 알코올)가 압출기내에서의 성분의 전단 혼합에 의해서 TPU에 첨가되었다. 실시예 1 및 3에서, 액체인 포스페이트 방염제가 먼저 TPU 펠릿에 첨가되고, 다른 성분이 압출기에서의 전단 혼합에 의해서 첨가되었다.
실시예 3은 폴리에스테르 TPU 포뮬레이션에서의 바람직한 비-할로겐 방염제를 나타내고 있다. 폴리에스테르 TPU는 쇼어 D 경도(Shore D hardness) 50D를 지니는 시판중의 TPU(Estane® X-4809)이다.
표 1은 실시예 1 내지 3에서 사용된 포뮬레이션(중량%)을 나타내고 있다.
표 2는 실시예 1 내지 3의 포뮬레이션에 의해서 나타난 시험결과를 나타내고 있다.
표 1
실시예
Figure 112007080527632-PCT00002
1. 노베온, 인코포레이티드(Noveon, Inc.)로부터의 에스탄® 58212 폴리에테르 TPU( Estane® 58212 polyether TPU), 95 A 쇼어 경도
2. 노베온, 인코포레이티드(Noveon, Inc.)로부터의 에스탄® X-4809 폴리에 스테르 TPU( Estane® X-4809 polyester TPU), 50D 쇼어 경도
3. 클라리언트 게엠베하(Clariant GmbH)로부터의 엑솔리트® OP 1311(Exolit® OP 1311)
4. 알베르말 코포레이션(Albermarle Corporation)으로부터의 NcendX® P-30
5. 노베온, 인코포레이티드로부터의 스탈라이트® S(Stalite® S)
6. 시바-가이기 코포레이션(Ciba-Geigy Corp.)으로부터의 이르가녹스® 245(Irganox® 245)
상기 조성물의 시험 결과가 표 2에 기재되어 있다.
표 2
실시예
Figure 112007080527632-PCT00003
*는 성질이 실험되지 않았음을 나타낸다.
모든 세 가지의 화합물이 TPU 폴리머의 생산 및 시이트 형으로의 화합물의 압출 둘 모두에서 양호한 가공성을 나타냈다.
특허법령에 따라서 최상의 방식 및 바람직한 구체예가 기재되고 있지만, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위의 범위에 의해서 제한된다.

Claims (34)

  1. 양호한 용융 가공 특성을 지니는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물로서,
    (a) 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머;
    (b) 포스피네이트 화합물을 포함하는 제 1 유기 비-할로겐환된 방염 성분 약 5 내지 약 40중량%;
    (c) 포스페이트 화합물을 포함하는 제 2 유기 비-할로겐환된 방염 성분 약 5 내지 약 20중량%; 및
    (d) 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨로부터 선택된 제 3 유기 비-할로겐화된 방염 성분 약 0.1 내지 약 15중량%를 포함하며,
    상기 중량%는 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 하며, 방염 열가소성 폴리우레탄은 UL 94 수직 연소 시험에 따라 측정되는 경우 1.90mm 두께에서 VO 등급을 지니며 ASTM D2863에 따라 측정되는 경우 약 35 이상의 한계 산소 지수(Limited Oxygen Index)를 지니는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 성분(b)에서 포스피네이트 화합물이 약 15 내지 약 25중량%의 수준으로 존재하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 성분(c)에서 포스페이트 화합물이 약 5 내지 약 10중량%의 수준으로 존재하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 성분(d)에서 선택된 펜타에리트리톨 또는 디펜타에리트리톨이 약 2.5 내지 약 10중량%의 수준으로 존재하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 성분(a)에서 열가소성 폴리우레탄 폴리머가 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레탄, 폴리카르보네이트 폴리우레탄, 및 이의 배합물로부터 선택되는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 성분(a)에서 열가소성 폴리우레탄 폴리머가 폴리에테르 폴리우레탄인 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, (e) 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여 약 0 내지 약 5중량%의 무기 방염 성분을 추가로 포함하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  8. 제 7항에 있어서, 성분(e)에서 무기 방염 성분이 존재하는 경우 탈크(talc), 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 암모늄 펜타보레이트, 아연 보레이트, 탄산칼슘, 산화안티몬, 점토, 몬모릴로나이트 점토, 및 이의 혼합물로부터 선택되는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  9. 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물로서,
    (a) 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머;
    (b) (i) 포스피네이트 화합물을 포함하는 제 1 비-할로겐화된 방염 성분; (ii) 유기 포스페이트 화합물을 포함하는 제 2 비-할로겐화된 방염 성분; 및 (iii) 포스페이트가 없는 제 3 비-할로겐화된 방염 성분을 포함하는 방염 패키지를 포함하며;
    방염 패키지가 열가소성 폴리우레탄 조성물에 하나 이상의 소정의 방염 특성을 부여하기에 충분한 양으로 존재하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, 하나 이상의 소정의 방염 특성이 ASTM D-2863에 따라서 측정되는 경우 약 35 이상의 한계 산소 지수인 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  11. 제 9항에 있어서, 하나 이상의 소정의 방염 특성이 UL 94에 따라서 측정되는 경우 75mil(1.90mm) 두께에서 V-O 불꽃 등급인 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  12. 제 9항에 있어서, 방염 패키지가 무기 방염 성분을 추가로 포함하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  13. 제 9항에 있어서, 성분 (a)에서 열가소성 폴리우레탄 폴리머가 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레탄, 폴리카르보네이트 폴리우레탄, 및 이의 배합물로부터 선택되는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  14. 제 13항에 있어서, 성분 (a)에서 열가소성 폴리우레탄 폴리머가 폴리에테르 폴리우레탄인 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  15. 제 9항에 있어서, 성분 (b)(iii)에서 제 3 비-할로겐화된 방염 화합물이 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨로부터 선택되는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  16. 제 9항에 있어서, 성분 (b)에서 방염 패키지가 (iv) 무기 방염 성분을 추가로 포함하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  17. (a) 포스피네이트 화합물을 포함하는 제 1 비-할로겐화된 방염 성분;
    (b) 유기 포스페이트 화합물을 포함하는 제 2 비-할로겐화된 방염 성분; 및
    (c) 다가 알코올을 포함하는 제 3 비-할로겐화된 방염 성분을 포함하는 방염 패키지.
  18. 제 17항에 있어서, (d) 무기 방염 성분을 추가로 포함하는 방염 패키지.
  19. 제 18항에 있어서, 무기 방염 성분이 탈크(talc), 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 탄산칼슘, 산화안티몬, 점토, 몬모릴로나이트 점토, 및 이의 혼합물로부터 선택되는 방염 패키지.
  20. 제 17항에 있어서, 성분 (c)에서 다가 알코올이 디펜타에리트리톨 및 펜타에리트리톨로부터 선택되는 방염 패키지.
  21. 열가소성 폴리우레탄 조성물에 방염성을 부여하는 방법으로서,
    (a) 포스피네이트 화합물을 포함하는 제 1 비-할로겐화된 방염 화합물, (b) 유기 포스페이트 화합물을 포함하는 제 2 비-할로겐화된 방염 화합물, 및 (c) 다가 올코올을 포함하는 제 3 비-할로겐화된 방염 화합물을, 열가소성 폴리우레탄 폴리머와 혼합함을 포함하며, 상기 방염 패키지가 열가소성 폴리우레탄 조성물에 하나 이상의 소정의 방염 특성을 부여하기에 충분한 양으로 존재하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 하나 이상의 소정의 방염 특성이 ASTM D-2863에 따라서 측정되는 경우 약 35 이상의 한계 산소 지수를 포함하는 방법.
  23. 제 21항에 있어서, 하나 이상의 소정의 방염 특성이 UL 94에 따라서 측정되 는 경우 75mil(1.90mm) 두께에서 V-O 불꽃 등급을 포함하는 방법.
  24. 제 21항에 있어서, 포스피네이트 화합물이 약 5 내지 약 40중량%의 수준으로 존재하고; 유기 포스페이트 화합물이 약 5 내지 약 20중량%의 수준으로 존재하며; 다가 알코올이 약 0.1 내지 약 15중량%의 수준으로 존재하고, 중량%가 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 방염 패키지가 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0 내지 약 5중량%의 수준으로 존재하는 무기 방염 성분을 추가로 포함하는 방법.
  26. 제 21항에 있어서, 혼합이 트위 스크류 압출기에서 수행되는 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄 조성물이 혼합 후에 펠릿화되는 방법.
  28. 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물을 생산하는 방법으로서,
    a) 열가소성 폴리우레탄 성분을 전단 혼합할 수 있는 혼합 장치에서 히드록실 말단된 폴리에스테르, 히드록실 말단된 폴리에테르, 히드록실 말단된 폴리카르보네이트 및 이의 혼합물로부터 선택된 폴리머 중간체, 폴리이소시아네이트 및 사 슬 연장제를 포함하는 열가소성 폴리우레탄 성분을 혼합하는 단계;
    b) 단계 (a)에 후속하여, 약 5 내지 약 40중량%의 수준으로 존재하는, 포스피네이트 화합물을 포함한 제 1 비-할로겐화된 방염 성분; 약 5 내지 약 20중량%의 수준으로 존재하는, 포스페이트 화합물을 포함한 제 2 비-할로겐화된 방염 성분; 및 약 0.1 내지 약 15중량%의 수준으로 존재하는, 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨로부터 선택된 제 3 비-할로겐화된 방염 성분을 포함하는 방염 패키지를 혼합 장치에 첨가하는 단계를 포함하며,
    상기 중량%가 방염성의 열가소성 폴리우레탄 존성물의 전제 중량%을 기준으로 하는 방법.
  29. 와이어 및 케이블 구성물을 생성시키는 방법으로서,
    (a) 비-전도성 폴리머 물질의 절연층을 하나 이상의 금속 전도체상으로 압출시키는 단계; 및
    (b) 방염 재킷을 압출시켜 하나 이상의 절연된 금속 도체를 피복하는 단계를 포함하며;
    상기 방염 재킷이 (i) 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머; (ii) 포스피네이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 40중량%의 제 1 유기 비-할로겐화된 방염 성분; (iii) 포스페이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 20중량%의 제 2 유기 비-할로겐화된 방염 성분; 및 (iv) 디펜타에리트리톨을 포함한 약 0.1 내지 약 15중량%의 제 3 유기 비-할로겐화된 방염 성분을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 조성물이 며;
    상기 중량%가 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 하는 방법.
  30. (a) 비-전도성 폴리머 물질로 절연되는 하나 이상의 금속 전도체; 및
    (b) 절연된 하나 이상의 금속 도체를 피복하고 있는 방염 재킷을 포함하며;
    상기 방염 재킷이 (i) 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머; (ii) 포스피네이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 40중량%의 제 1 유기 비-할로겐화된 방염 성분; (iii) 포스페이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 20중량%의 제 2 유기 비-할로겐화된 방염 성분; 및 (iv) 디펜타에리트리톨을 포함한 약 0.1 내지 약 15중량%의 제 3 유기 비-할로겐화된 방염 성분을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 조성물이며;
    상기 중량%가 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 하는 와이어 및 케이블 구성물.
  31. 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물을 포함하는 성형품으로서,
    상기 조성물이
    (a) 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머;
    (b) 포스피네이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 40중량%의 제 1 유기 비-할로겐화된 방염 성분;
    (c) 포스페이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 20중량%의 제 2 유기 비-할로겐화된 방염 성분; 및
    (d) 디펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨로부터 선택된 약 0.1 내지 약 15중량%의 제 3 유기 비-할로겐화된 방염 성분을 포함하며,
    상기 중량%가 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 하는 성형품.
  32. 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물로서,
    (a) 하나 이상의 열가소성 폴리우레탄 폴리머;
    (b) 포스피네이트 화합물을 포함한 약 15 내지 약 25중량%의 제 1 유기 비-할로겐화된 방염 성분;
    (c) 포스페이트 화합물을 포함한 약 5 내지 약 10중량%의 제 2 유기 비-할로겐화된 방염 성분;
    (d) 디펜타에리트리톨을 포함한 약 2.5 내지 약 10중량%의 제 3 유기 비-할로겐화된 방염 성분; 및
    (e) 탈크를 포함하는 약 0 내지 약 5중량%의 무기 방염 성분을 필수성분으로 하며,
    상기 중량%가 열가소성 폴리우레탄 조성물의 전체 중량을 기준으로 하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  33. 제 1항에 있어서, 약 0.05 내지 약 2.0중량%의 항산화제를 추가로 포함하는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
  34. 제 33항에 있어서, 항산화제가 힌더드 페놀(hindered phenol) 및 디알킬화된 디페닐아민 및 이의 혼합물로부터 선택되는 방염성의 열가소성 폴리우레탄 조성물.
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