KR20140054104A - 폴리(아릴렌 에테르) 조성물 및 이로부터 유래되는 물품 - Google Patents

폴리(아릴렌 에테르) 조성물 및 이로부터 유래되는 물품 Download PDF

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Abstract

와이어 및 케이블용 절연재를 제조하는 데 유용한 조성물은, 폴리(아릴렌 에테르), 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체, 폴리올레핀, 및 난연제를 특정한 양으로 포함한다. 상기 난연제는 아연 보레이트, 멜라민 시아누레이트, 및 유기포스페이트 에스테르를 특정한 양으로 포함한다. 상기 조성물은 멜라민 폴리포스페이트 및 금속 포스피네이트 난연제를 사용하며, 공지된 조성물에 비해 비용 절감 및 가요성 증가를 제공한다.

Description

폴리(아릴렌 에테르) 조성물 및 이로부터 유래되는 물품{POLY(ARYLENE ETHER) COMPOSITION AND ARTICLES DERIVED THEREFROM}
폴리(아릴렌 에테르)는 내수성, 치수 안정성, 및 고유 난연성이 우수한 것으로 알려져 있는 플라스틱의 한 형태이다. 충격 강도, 강직성(stiffness), 내화학성, 및 내열성과 같은 성질들은, 예를 들면 배관 고정 기구, 전기 박스, 자동차 부품, 및 와이어와 케이블용 절연재와 같은 매우 다양한 소비자 제품의 요건에 부합하기 위해 폴리(아릴렌 에테르)를 여러 가지 다른 플라스틱과 블렌딩함으로써 조절할 수 있다.
다른 플라스틱인 폴리(비닐 클로라이드)는 현재 난연성 와이어 및 케이블 절연재용으로 상업적으로 주도적인 재료이다. 그러나, 폴리(비닐 클로라이드)는 할로겐화 물질이다. 할로겐화 물질이 환경에 미치는 영향에 대한 관심이 고조되고 있고, 비-할로겐화 대체물을 찾고 있다. 더욱이, PVC 조성물에서 열 안정화제로서의 중금속 염 및 가소화제로서의 프탈레이트의 전형적인 용도와 관련하여 환경적인 염려들이 존재한다. 따라서, 폴리(비닐 클로라이드)를 비-할로겐화 중합체 조성물로 대체하려는 강한 열망 - 몇몇 곳에서는 법적인 명령 - 이 있다.
최근의 연구 결과, 특정한 할로겐-무함유 폴리(아릴렌 에테르) 조성물이 와이어 및 케이블 절연재로서의 용도에 필요한 물리적 성질 및 난연성을 가질 수 있는 것으로 입증되었다. 참고 문헌으로는 Kosaka 등의 미국 특허 출원 공개 US 2006/0106139 A1, 및 US 2006/0182967 A1, 및 Guo 등의 미국 특허 출원 공개 US 2010/0139944 A1이 있다. 상기 특허 문서에 개시된 조성물들은 양호한 난연성, 및 가요성과 파단시 인장 응력과 같은 양호한 물리적 성질을 나타낼 수 있다. 할로겐-무함유 폴리(아릴렌 에테르) 조성물에서, 조성물 전체가 충분히 난연성이도록 하기 위해 다른 난연제들이 상당량 첨가된다. 물리적 성질들의 균형(trade-off)은 전형적으로, 비교적 많은 양의 난연제를 요구한다. 예를 들면, 난연제가 상당한 양의 마그네슘 다이하이드록사이드와 같은 금속 하이드록사이드를 포함하는 경우, 가요성이 떨어지게 된다. 할로겐-무함유 폴리(아릴렌 에테르) 조성물에 대한 또 다른 접근법에서는, 난연제의 양을 줄여서 사용하지만, 이들 조성물은 전형적으로는 멜라민 폴리포스페이트 (예를 들어, Kosaka 등의 미국 특허 7, 417,083을 참조) 또는 금속 포스피네이트 (예를 들어, Borade 등의 미국 특허 7,608,651 B2; 및 Qiu 등의 미국 특허 7,589,281 B2, 7,622,522, 및 7,655,714를 참조)와 같은 상대적으로 고 비용의 난연제를 1종 이상 필요로 한다. 물리적 성질을 유지하거나 또는 개선하면서도, 와이어 및 케이블 절연재에 요구되는 난연성을 나타내는, 비용-절감된 난연제 폴리(아릴렌 에테르) 조성물이 요구되고 있다.
일 실시 양태는, 폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%; 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%; 폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및 아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하는 난연제 약 11 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하는 조성물로서; 여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것이다.
또 다른 실시 양태는, 폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%; 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%; 폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및 아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하는 난연제 약 11 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하는 용융 블렌딩 구성분의 산물을 포함하는 조성물로서; 여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것이다.
다른 실시 양태는, 본원에서 기술된 조성물의 압출 성형 또는 사출 성형의 산물을 포함하는, 압출 성형품 또는 사출 성형품이다.
이들 및 다른 실시 양태는 보다 상세히 후술한다.
도 1은, 2,6-다이메틸페놀의 산화 중합에 의해 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르) 및 3,3',5,5'-테트라메틸다이페노퀴논을 수득하는, 폴리(아릴렌 에테르)의 제조에 대한 화학 도식이며; 반응 혼합물을 재평형화하면 다이페노퀴논이 삽입된 말단 잔기 및 내부 잔기를 가진 폴리(아릴렌 에테르)를 생성할 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 와이어 및 케이블용 절연재로서 사용되기에 적절한 난연성 폴리(아릴렌 에테르) 조성물이 3종의 난연제인 아연 보레이트, 멜라민 시아누레이트, 및 유기포스페이트 에스테르를 특정한 양으로 사용하여 수득될 수 있다고 결정하였다. 또한, 아연 보레이트는 상대적으로 소량일지라도 상기 조성물에 개선된 가요성을 부여하는 것으로 결정하기도 하였다. 이에, 비용은 절감하면서도 적절한 난연성을 유지하고 가요성을 개선하는 폴리(아릴렌 에테르) 조성물을 제조하는 것이 가능하였다.
일 실시 양태는, 폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%; 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%; 폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및 아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하는 난연제 약 11 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하는 조성물로서; 여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것이다.
이러한 조성물은 폴리(아릴렌 에테르)를 포함한다. 적절한 폴리(아릴렌 에테르)로는, 하기 화학식을 가지는 반복 구조 단위를 포함하는 것들을 포함한다:
Figure pct00001
상기 식에서,
각 경우에, Z1은 독립적으로 할로겐, 비치환 또는 치환된 C1-C12 하이드로카르빌이되, 상기 하이드로카르빌기는 3차 하이드로카르빌, C1-C12 하이드로카르빌티오, C1-C12 하이드로카르빌옥시, 또는 C2-C12 할로하이드로카르빌옥시가 아니며, 여기서, 2개 이상의 탄소 원자가 할로겐과 산소 원자를 분리하며;
각 경우에, Z2는 독립적으로 수소, 할로겐, 비치환 또는 치환된 C1-C12 하이드로카르빌이되, 상기 하이드로카르빌기는 3차 하이드로카르빌, C1-C12 하이드로카르빌티오, C1-C12 하이드로카르빌옥시, 또는 C2-C12 할로하이드로카르빌옥시가 아니며, 여기서, 2개 이상의 탄소 원자가 할로겐과 산소 원자를 분리한다. 본원에서, 용어 "하이드로카르빌"은 그 자체로만 사용되거나, 또는 다른 용어의 접두사, 접미사, 또는 일부(fragment)로서 사용되든지 간에, 탄소와 수소만 포함하는 잔기를 지칭한다. 상기 잔기는 지방족 또는 방향족, 직쇄, 환형, 쌍환형(bicyclic), 분지형, 포화형, 또는 불포화형일 수 있다. 이는 또한, 지방족, 방향족, 직쇄, 환형, 쌍환형, 분지형, 포화된, 및 불포화된 탄화수소 모이어티의 조합을 포함할 수도 있다. 그러나, 하이드로카르빌 잔기가 치환된 것으로 기술되는 경우, 이는 선택적으로는 치환기 잔기의 탄소 및 수소 구성원에 덧붙여 헤테로원자를 포함할 수 있다. 즉, 치환되는 것으로 구체적으로 기술되는 경우, 하이드로카르빌 잔기는 또한, 카르보닐기, 아미노기, 하이드록실기 등을 하나 이상 포함할 수 있거나, 또는 하이드로카르빌 잔기의 백본에 헤테로원자를 포함할 수 있다. 일례로서, Z1은 말단 3,5-다이메틸-1,4-페닐기를 산화 중합 촉매의 다이-n-부틸아민 성분과 반응시켜 형성되는 다이-n-부틸아미노메틸기일 수 있다.
일부 실시 양태에서, 폴리(아릴렌 에테르)의 고유 점도는 클로로포름에서 25℃에서 측정 시, 약 0.25 ㎗/g 내지 약 1 ㎗/g이다. 이 범위 내에서, 폴리(아릴렌 에테르)의 고유 점도는 약 0.3 ㎗/g 내지 약 0.65 ㎗/g 내지, 보다 구체적으로는 약 0.35 ㎗/g 내지 약 0.5 ㎗/g, 보다 더 구체적으로는 약 0.4 ㎗/g 내지 약 0.5 ㎗/g일 수 있다.
일부 실시 양태에서, 폴리(아릴렌 에테르)는 모르폴린-함유 촉매로 제조되는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)로서, 여기서, 톨루엔 중 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)의 용해, 메탄올로부터의 침전, 재슬러리, 및 분리에 의해 제조된 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)의 정제된 샘플은 250 원자 질량 단위 내지 1,000,000 원자 질량 단위의 분자량 범위에서 모노모달(monomodal) 분자량 분포를 가지며, 분자량이 전체의 정제된 샘플의 수 평균 분자량보다 15배가 넘는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)를 2.2 중량% 이하로 포함한다. 일부 실시 양태에서, 분자량을 감소시키면서 6개의 동일한 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르) 중량 분획으로 분리한 후, 정제된 샘플은, 말단이 모르폴린으로 치환된 페녹시기를 포함하는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)를 10 몰% 이상 포함하는, 제일 처음의 최고 분자량의 분획을 포함한다. 이들 실시 양태에 따르면, 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)는 Carrillo 등의 미국 특허 출원 공개 2011/0003962 A1에 추가로 기술되어 있다.
일부 실시 양태에서, 폴리(아릴렌 에테르)는, 삽입된 다이페노퀴논 잔기를 본질적으로 포함하지 않는다. 문맥에서, "본질적으로 ~을 포함하지 않는"은, 폴리(아릴렌 에테르) 분자 중 1 중량% 미만이 다이페노퀴논의 잔기를 포함한다는 것을 의미한다. Hay의 미국 특허 3,306,874에 기술된 바와 같이, 1수산기 페놀의 산화 중합에 의한 폴리(아릴렌 에테르)의 합성으로, 원하는 폴리(아릴렌 에테르), 및 부산물로서 다이페노퀴논이 수득된다. 예를 들어, 1수산기 페놀이 2,6-다이메틸페놀인 경우, 3,3',5,5'-테트라메틸다이페노퀴논이 생성된다. 전형적으로는, 중합 반응 혼합물을 가열함으로써 다이페노퀴논을 폴리(아릴렌 에테르)로 "재평형화하여" (즉, 다이페노퀴논은 폴리(아릴렌 에테르) 구조로 삽입됨), 말단 또는 내부 다이페노퀴논 잔기를 포함하는 폴리(아릴렌 에테르)를 수득한다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 폴리(아릴렌 에테르)가, 2,6-다이메틸페놀의 산화 중합에 의해, 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르) 및 3,3',5,5'-테트라메틸다이페노퀴논이 수득되어 제조되는 경우, 반응 혼합물의 재평형에 의해, 삽입된 다이페노퀴논의 말단 잔기 및 내부 잔기를 가진 폴리(아릴렌 에테르)가 생성될 수 있다.
그러나, 이러한 재평형화는 폴리(아릴렌 에테르)의 분자량을 감소시킨다 (예를 들어, p 및 q+r은 n 미만임). 즉, 보다 고분자량의 폴리(아릴렌 에테르)가 바람직한 경우, 다이페노퀴논을 폴리(아릴렌 에테르) 사슬로 재평형화하기 보다는 폴리(아릴렌 에테르)로부터 다이페노퀴논을 분리하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 분리는 예를 들어, 폴리(아릴렌 에테르)가 불용성이고 다이페노퀴논은 가용성인 용매 또는 용매 혼합물에서 폴리(아릴렌 에테르)의 침전에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 폴리(아릴렌 에테르)가 톨루엔 중 2,6-다이메틸페놀의 산화 중합에 의해, 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르) 및 3,3',5,5'-테트라메틸다이페노퀴논을 포함하는 톨루엔 용액을 제공하여 제조되는 경우, 본질적으로 다이페노퀴논을 포함하지 않는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)는 톨루엔 용액 1 부피를 메탄올 또는 메탄올/물 혼합물 약 1 부피 내지 약 4 부피와 혼합함으로써 수득될 수 있다. 다르게는, 산화 중합 동안에 발생되는 다이페노퀴논 부산물의 양은 (예를 들어, 1수산기 페놀 10 중량% 미만의 존재 하에 산화 중합을 개시하고, 50분 이상 동안 1수산기 페놀 95 중량% 이상을 첨가함으로써) 최소화될 수 있으며, 및/또는 (예를 들어, 산화 중합의 종료 후 200분 이하 동안 폴리(아릴렌 에테르)를 분리함으로써) 다이페노퀴논의 폴리(아릴렌 에테르) 사슬로의 재평형화가 최소화될 수 있다. 이들 방법은 Delsman 등의 국제 특허 출원 공개 WO2009/104107 A1에 기술되어 있다. 톨루엔 중 다이페노퀴논의 온도-의존성 용해도를 이용하는 다른 방법에서, 다이페노퀴논 및 폴리(아릴렌 에테르)를 포함하는 톨루엔 용액은 약 25℃의 온도로 조정될 수 있으며, 이 온도에서 다이페노퀴논은 용해도가 불량하지만 폴리(아릴렌 에테르)는 가용성이며, 상기 불용성의 다이페노퀴논은 고체-액체 분리 (예를 들어, 필터)에 의해 제거될 수 있다.
일부 실시 양태에서, 폴리(아릴렌 에테르)는 2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르 단위, 2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌 에테르 단위, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시 양태에서, 폴리(아릴렌 에테르)는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)이다. 일부 실시 양태에서, 폴리(아릴렌 에테르)는 클로로포름에서 25℃에서 측정 시, 고유 점도가 약 0.35 ㎗/g 내지 약 0.6 ㎗/g, 구체적으로는 약 0.4 ㎗/g 내지 약 0.5 ㎗/g인 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)를 포함한다.
폴리(아릴렌 에테르)는, 하이드록시기에 대해 전형적으로 오르토 위치에 위치하는 아미노알킬-함유 말단기(들)을 가진 분자를 포함할 수 있다. 또한, 테트라메틸다이페노퀴논 부산물이 존재하는 2,6-다이메틸페놀-함유 반응 혼합물로부터 전형적으로 수득되는 테트라메틸다이페노퀴논(TMDQ) 말단기가 종종 존재한다. 폴리(아릴렌 에테르)는 동형중합체, 공중합체, 그래프트 공중합체, 아이오노머, 또는 블록 공중합체, 뿐만 아니라 전술한 것들 중 하나 이상을 포함하는 조합의 형태일 수 있다.
이러한 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 폴리(아릴렌 에테르)를 약 21 중량% 내지 약 40 중량% 포함한다. 이 범위 내에서, 폴리(아릴렌 에테르)의 양은 약 22 중량% 내지 약 30 중량%, 보다 구체적으로는 약 25 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다.
폴리(아릴렌 에테르) 이외에, 상기 조성물은 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체를 포함한다. 간략히 나타내기 위해, 이 성분은 "수소첨가된 블록 공중합체"로 지칭된다. 수소첨가된 블록 공중합체는, 상기 수소첨가된 블록 공중합체의 중량을 기준으로, 폴리(알케닐 방향족) 약 10 중량% 내지 약 90중량%, 및 수소첨가된 폴리(공액 다이엔) 약 90 중량% 내지 약 10중량%를 포함할 수 있다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 저급 폴리(알케닐 방향족 부분) 수소첨가된 블록 공중합체로서, 상기 폴리(알케닐 방향족)의 함량은 상기 저급 폴리(알케닐 방향족 부분) 수소첨가된 블록 공중합체의 중량을 기준으로, 약 10 중량% 내지 40 중량%, 구체적으로는 약 20 중량% 내지 약 35 중량%, 보다 구체적으로는 약 25 중량% 내지 약 35 중량%, 보다 더 구체적으로는 약 30 중량% 내지 약 35 중량%이다.
일부 실시 양태에서, 상기 수소첨가된 블록 공중합체의 중량 평균 분자량은 40,000 원자 질량 단위 내지 약 400,000 원자 질량 단위이다. 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피에 의해, 폴리스티렌 표준과의 비교를 토대로 측정될 수 있다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체의 중량 평균 분자량은 약 100,000 내지 약 200,000 원자 질량 단위, 구체적으로는 약 150,000 내지 약 200,000 원자 질량 단위이다. 다른 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체의 중량 평균 분자량은 약 200,000 내지 약 400,000 원자 질량 단위, 구체적으로는 약 250,000 내지 약 400,000 원자 질량 단위이다. 구체적으로는, 1종 이상의 수소첨가된 블록 공중합체의 중량 평균 분자량이 약 150,000 원자 질량 단위 내지 약 200,000 원자 질량 단위이며, 1종 이상의 수소첨가된 블록 공중합체의 중량 평균 분자량이 약 250,000 원자 질량 단위 내지 약 400,000 원자 질량 단위인, 2종 이상의 수소화된 블록 공중합체의 혼합물을 사용하는 것이 고려된다.
이러한 수소첨가된 블록 공중합체의 제조에 사용되는 알케닐 방향족 단량체는 하기 구조를 가질 수 있다:
Figure pct00002
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, C1-C8 알킬기, 또는 C2-C8 알케닐기를 나타내고; R3 및 R7은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1-C8 알킬기, 염소원자, 또는 브롬 원자를 나타내고; R4, R5, 및 R6은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1-C8 알킬기, 또는 C2-C8 알케닐기를 나타내거나, 또는 R4 및 R5는 중앙의 방향족 고리와 함께 나프틸기를 형성하거나, 또는 R5및 R6은 중앙의 방향족 고리와 함께 나프틸기를 형성한다. 특정한 알케닐 방향족 단량체는, 예를 들면, 스티렌, p-클로로스티렌과 같은 클로로스티렌, 알파-메틸스티렌 및 p-메틸스티렌과 같은 메틸스티렌, 및 3-t-부틸스티렌 및 4-t-부틸스티렌과 같은 t-부틸스티렌을 포함한다. 일부 실시 양태에서, 알케닐 방향족 단량체는 스티렌이다.
수소첨가된 블록 공중합체의 제조에 사용되는 공액 다이엔은 C4-C20 공액 다이엔일 수 있다. 적합한 공액 다이엔으로는, 예를 들면, 1,3-부타다이엔, 2-메틸-1,3-부타다이엔, 2-클로로-1,3-부타다이엔, 2,3-디메틸-1,3-부타다이엔, 1,3-펜타다이엔, 1,3-헥사다이엔 등과, 이들의 조합이 포함된다. 일부 실시 양태에서, 상기 공액 다이엔은 1,3-부타다이엔, 2-메틸-1,3-부타다이엔, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시 양태에서, 상기 공액 다이엔은 1,3-부타다이엔이다.
수소첨가된 블록 공중합체는 (A) 알케닐 방향족 화합물로부터 유도된 하나 이상의 블록 및 (B) 공액 다이엔으로부터 유도된 하나 이상의 블록을 포함하는 공중합체이고, 블록(B)에서 지방족 불포화기 부분은 수소첨가에 의해 적어도 부분적으로 환원된다. 일부 실시 양태에서, (B) 블록 중의 지방족 불포화는 50% 이상, 구체적으로는 70% 이상 환원된다. 블록(A) 및 (B)의 배열은 직선 구조, 그라프트된 구조, 및 분지를 포함하거나 포함하지 않는 방사상 텔레블록(radial teleblock) 구조를 포함한다. 선형 블록 공중합체는 테이퍼형 직선 구조 및 비-테이퍼형 직선 구조를 포함한다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 테이퍼형 직선 구조를 가진다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 비-테이퍼형 직선 구조를 가진다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 알케닐 방향족 단량체의 랜덤 혼입을 포함하는 (B) 블록을 포함한다. 선형 블록 공중합체 구조는 디블록(A-B 블록), 트리블록(A-B-A 블록 또는 B-A-B 블록), 테트라블록(A-B-A-B 블록), 및 펜타블록(A-B-A-B-A 블록 또는 B-A-B-A-B 블록) 구조뿐 아니라, (A)와 (B)의 합계 중 6개 이상의 블록을 함유하는 선형 구조를 포함하고, (A) 블록 각각의 분자량은 다른 (A) 블록의 분자량과 동일하거나 상이할 수 있고, (B) 블록 각각의 분자량은 다른 (B) 블록의 분자량과 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 디블록 공중합체, 트리블록 공중합체, 또는 이들의 조합이다.
일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 다이엔을 제외한 단량체의 잔기를 포함하지 않는다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔으로부터 유도된 블록들로 이루어진다. 수소첨가된 블록 공중합체는 이들 단량체 또는 임의의 다른 단량체로부터 형성된 그라프트를 포함하지 않는다. 또한, 수소첨가된 블록 공중합체는 탄소와 수소 원자로 이루어지고, 따라서 헤테로원자를 포함하지 않는다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 무수 말레산과 같은 하나 이상의 산 작용화제(functionalizing agent)의 잔기를 포함한다. 일부 실시 양태에서, 수소첨가된 블록 공중합체는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체를 포함한다.
수소첨가된 블록 공중합체의 제조 방법은 이미 알려져 있고, 많은 수소첨가된 블록 공중합체가 상업적으로 입수가능하다. 상업적으로 입수가능한 수소첨가된 블록 공중합체의 예로는, Kraton Polymers 사로부터 KRATON G1701 및 G1702로서 입수가능한 폴리스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌) 디블록 공중합체; Kraton Polymers 사로부터 KRATON G1641, G1650, G1651, G1654, G1657, G1726, G4609, G4610, GRP-6598, RP-6924, MD-6932M, MD-6933, 및 MD-6939로서 입수가능한 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Kraton Polymers 사로부터 KRATON RP-6935 및 RP-6936로서 입수가능한 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌-스티렌)-폴리스티렌(S-EB/S-S) 트리블록 공중합체, Kraton Polymers 사로부터 KRATON G1730로서 입수가능한 폴리스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Kraton Polymers 사로부터 KRATON G1901, G1924, 및 MD-6684로서 입수가능한 무수 말레산-그라프트화 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Kraton Polymers 사로부터 KRATON MD-6670로서 입수가능한 무수 말레산-그라프트화 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌-스티렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Asahi Kasei Elastomer 사로부터 TUFTEC H1043로서 입수가능한, 67중량%의 폴리스티렌을 포함하는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Asahi Kasei Elastomer 사로부터 TUFTEC H1051로서 입수가능한, 42중량%의 폴리스티렌을 포함하는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Asahi Kasei Elastomer 사로부터 TUFTEC P1000 및 P2000으로서 입수가능한 폴리스티렌-폴리(부타다이엔-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Kuraray사로부터 SEPTON S8104로서 입수가능한, 60중량%의 폴리스티렌을 포함하는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; Kuraray사로부터 SEPTON S4044, S4055, S4077, 및 S4099로서 입수가능한 폴리스티렌-폴리(에틸렌-에틸렌/프로필렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; 및 Kuraray사로부터 SEPTON S2104로서 입수가능한, 65중량%의 폴리스티렌을 포함하는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체를 포함한다. 2종 이상의 수소첨가된 블록 공중합체의 혼합물을 사용할 수도 있다.
이러한 조성물은 수소첨가된 블록 공중합체를, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 20 중량% 내지 약 45 중량%, 구체적으로는 약 22 중량% 내지 약 40 중량%, 보다 구체적으로는 약 26 중량% 내지 약 36 중량%의 양으로 포함한다.
폴리(아릴렌 에테르) 및 수소첨가된 블록 공중합체 외에도, 상기 조성물은 폴리올레핀을 포함한다. 폴리올레핀으로는, 폴리에틸렌 (고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 중밀도(medium density) 폴리에틸렌 (MDPE), 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE) 포함), 폴리프로필렌 (어택틱(atactic) 폴리프로필렌, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌, 및 아이소택틱 폴리프로필렌 포함), 및 폴리이소부틸렌을 포함한다. 폴리올레핀 및 이의 제조 방법은 당해 기술분야에 알려져 있으며, 예를 들어, Gresham 등의 미국 특허 2,933,480, Gladding의 3,093,621, Adamek 등의 3,211,709, Barrett의 3,646,168, Wahlborg의 3,790,519, Gros의 3,884,993, Boozer 등의 3,894,999, 및 von Bodungen의 4,059,654에 기술되어 있다. 폴리에틸렌 (HDPE, LDPE, MDPE, LLDPE)의 밀도는 0.90 gram/cm3 내지 0.98 gram/cm3일 수 있다. 폴리올레핀은 에틸렌과 1-부텐의 공중합체, 에틸렌과 1-헥센의 공중합체, 및 에틸렌과 1-옥텐의 공중합체와 같은 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함한다. 부가적으로는, 폴리프로필렌과 고무의 공중합체 및 폴리에틸렌과 고무의 공중합체와 같은 올레핀의 공중합체가 또한 사용될 수 있다. 폴리프로필렌과 고무의 공중합체는 종종, 충격 개질화된 폴리프로필렌으로 지칭된다. 이러한 공중합체는 전형적으로 헤테로페이직(heterophasic)이며, 각각의 구성분의 충분히 긴 구획(section)을 가지고 있어서 비정질 상과 결정질 상을 둘 다 포함한다. 일부 실시 양태에서, 폴리올레핀은 C2 내지 C3 올레핀의 폴리올레핀 동형중합체로 본질적으로 이루어진 말단기를 포함하는 폴리올레핀 블록 공중합체, 및 C2 내지 C12 올레핀의 공중합체를 포함하는 미들(middle) 블록을 포함한다. 부가적으로는, 폴리올레핀은 동형중합체와 공중합체의 조합, 용융점이 서로 다른 동형중합체들의 조합, 및/또는 용융 유속이 서로 다른 동형중합체들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시 양태에서, 폴리올레핀의 용융 유속 (MFR)은 10분 당 0.3 g 내지 약 10 g (g/10 min)이다. 구체적으로는, 상기 용융 유속은 약 0.3 g/10 min 내지 약 5 g/10 min일 수 있다. 용융 유속은, 분말화된 폴리올레핀 또는 펠렛화된 폴리올레핀, 2.16 kg의 로드(load), 및 폴리올레핀에 적절한 온도 (에틸렌계 폴리올레핀의 경우 190℃ 및 프로필렌계 폴리올레핀의 경우 230℃)를 사용해 ASTM D1238-10에 따라 측정될 수 있다. 일부 실시 양태에서, 폴리올레핀은 호모폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 공중합체를 포함한다. 부가적으로는, 폴리에틸렌은 동형중합체와 공중합체의 조합, 용융점이 서로 다른 동형중합체들의 조합, 및/또는 용융 유속이 서로 다른 동형중합체들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시 양태에서, 폴리올레핀은 폴리이소부틸렌을 포함한다. 일부 실시 양태에서, 폴리올레핀은 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌을 포함한다. 일부 실시 양태에서, 폴리올레핀은 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌으로 이루어진다. 일부 실시 양태에서, 폴리올레핀은 에틸렌 동형중합체를 포함하지 않는다.
이러한 조성물은 폴리올레핀을 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 구체적으로는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 보다 구체적으로는 약 11 중량% 내지 약 16 중량%의 양으로 포함한다.
폴리(아릴렌 에테르), 수소첨가된 블록 공중합체, 및 폴리올레핀 외에도, 상기 조성물은 아연 보레이트, 멜라민 시아누레이트, 및 유기포스페이트 에스테르를 포함하는 난연제를 포함한다. 본 발명의 발명자들은, 난연제들의 이러한 특정한 조합은 이들이 각각 특정 양으로 존재한다면, 와이어 및 케이블 절연재에 필요한 난연성, 및 다른 할로겐-무함유 절연 조성물과 비교해 가요성 증가 및 비용 절감을 제공하는 것으로 판단하였다.
전체적으로 난연제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 11 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 존재한다. 이 범위 내에서, 난연제의 양은 약 15 중량% 내지 약 30 중량%, 구체적으로는 약 18 중량% 내지 약 27 중량%일 수 있다.
난연제는 아연 보레이트를 포함한다. "아연 보레이트"는 아연의 보레이트를 지칭하며, 화학양론적 변이체, 예컨대 2ZnO·3B2O3·3.5H2O (CAS Reg. No. 138265-88-0), 2ZnO·3B2O3 (CAS Reg. No. 138265-88-0), 4ZnO·B2O3·H2O (CAS Reg. No. 149749-62-2), 4ZnO·6B2O3·7H2O (CAS number 1332-07-6), 및 2ZnO·2B2O3·3H2O (CAS number 1332-07-6)를 포함한다. 시판의 아연 보레이트로는 U.S. Borax Inc. 사의 FIREBRAKE ZB, FIREBRAKE 415, 및 FIREBRAKE 500; 및 Chemtura 사의 ZB-223 및 ZB-467을 포함한다.
상기 조성물은 아연 보레이트를 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 포함한다. 이 범위 내에서, 아연 보레이트의 양은 약 2 중량% 내지 약 9 중량%, 구체적으로는 약 3 중량% 내지 약 8 중량%일 수 있다.
난연제는 또한, 멜라민 시아누레이트를 포함한다. 멜라민 시아누레이트, CAS Reg. No. 37640-57-6는, 멜라민과 시아누르산의 1:1 착물이다. 이는 다양한 공급업체로부터 시판되고 있다. 상기 조성물은 멜라민 시아누레이트를 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 포함한다. 이 범위 내에서, 멜라민 시아누레이트의 양은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 구체적으로는 약 6 중량% 내지 약 13 중량%일 수 있다.
이러한 난연제는 또한, 유기포스페이트 에스테르를 포함한다. 유기포스페이트 에스테르 난연제의 예로는 페닐기, 치환된 페닐기, 또는 페닐기와 치환된 페닐기의 조합을 포함하는 포스페이트 에스테르, 레조르시놀을 기재로 하는 비스-아릴 포스페이트 에스테르, 예를 들면 레조르시놀 비스(다이페닐 포스페이트), 및 비스페놀을 기재로 하는 것, 예를 들면 비스페놀 A 비스(다이페닐 포스페이트)가 포함된다. 일부 실시 양태에서, 유기포스페이트 에스테르는, 트리스(알킬페닐)포스페이트 (예를 들면, CAS Reg. No. 89492-23-9 또는 CAS Reg. No. 78-33-1), 레조르시놀 비스(다이페닐 포스페이트)(CAS Reg. No. 57583-54-7), 비스페놀 A 비스(다이페닐 포스페이트)(CAS Reg. No. 181028-79-5), 트리페닐 포스페이트(CAS Reg. No. 115-86-6), 트리스(이소프로필페닐) 포스페이트(예를 들면, CAS Reg. No. 68937-41-7), 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
일부 실시 양태에서, 상기 유기포스페이트 에스테르는 하기 화학식을 가지는 비스-아릴포스페이트를 포함한다:
Figure pct00003
상기 식에서, R은 각각 독립적으로, C1-C12 알킬렌기이며; R12 및 R13은 각각 독립적으로, C1-C5 알킬기이며; R8, R9, 및 R11은 독립적으로, C1-C12 하이드로카르빌기이며; R10은 각각 독립적으로, C1-C12 하이드로카르빌기이며; n은 1 내지 25이고; s1 및 s2는 독립적으로, 0, 1, 또는 2의 정수이다. 일부 실시 양태에서, OR8, OR9, OR10, 및 OR11은 독립적으로 페놀, 모노알킬페놀, 다이알킬페놀, 또는 트리알킬페놀로부터 유도된다.
당업자에게 용이하게 이해되는 바와 같이, 비스-아릴 포스페이트는 비스페놀로부터 유도된다. 비스페놀의 예는, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로핀(소위 비스페놀 A), 2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)메탄, 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄을 포함한다. 일부 실시 양태에서, 유기포스페이트 에스테르는 비스페놀 A 비스(다이페닐 포스페이트)를 포함한다.
상기 조성물은 유기포스페이트 에스테르를 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 포함한다. 이 범위 내에서, 유기포스페이트 에스테르의 양은 약 4 중량% 내지 약 15 중량%, 구체적으로는 약 7 중량% 내지 약 13 중량%일 수 있다.
원하는 특성을 제공하는 데에는 상기 3종의 필요한 난연제로 충분하므로, 다른 난연제는 생략할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 보론 포스페이트를 포함하지 않는다. 다른 예로, 일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 마그네슘 다이하이드록사이드와 같은 금속 하이드록사이드를 포함하지 않는다. 또 다른 예로, 일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 알루미늄 트리스(다이에틸 포스피네이트)와 같은 금속 다이알킬 포스피네이트를 비롯한 포스피네이트 난연제를 포함하지 않는다. 또 다른 예로, 일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 유기포스페이트 에스테르 이외의 포스페이트 난연제를 포함하지 않는다. 상기 조성물로부터 선택적으로 포함되지 않을 수 있는 이들 다른 포스페이트 난연제는, 멜라민 포스페이트, 멜라민 파이로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 오르토포스페이트, 모노암모늄 포스페이트, 다이암모늄 포스페이트, 인산 아미드, 암모늄 폴리포스페이트, 및 폴리인산 아미드를 포함한다. 일부 실시 양태에서, 열가소성 조성물은 필요한 경우 본원에서 기술되지 않은 난연제를 포함하지 않는다.
일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 광유 약 3 중량% 내지 약 10 중량%를 포함한다.
상기 조성물은, 선택적으로, 열가소성 물질 분야에 공지된 다양한 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 열가소성 조성물은, 선택적으로, 안정화제, 이형제, 가공 보조제, 드립(drip) 지연제, 핵형성제, UV 차단제, 염료, 안료, 항산화제, 정전기 방지제, 발포제(blowing agent), 금속 실활제, 블록킹 방지제, 나노클레이(nanoclay) 등과 이들의 조합으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 첨가제는 존재할 경우, 전형적으로 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 미만, 구체적으로는 3 중량% 미만의 총량으로 사용된다.
상기 조성물은, 선택적으로, 필요하거나 또는 선택적인 경우 본원에서 기술되지 않은 중합체를 포함하지 않는다. 예를 들어, 상기 조성물은 선택적으로, 호모폴리스티렌, 고무-개질화된 폴리스티렌, 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 비수소첨가된 블록 공중합체, 폴리아미드, 및 폴리에스테르 중 1종 이상을 포함하지 않을 수 있다.
일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 충전재를 포함하지 않는다.
일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 본질적으로 할로겐을 포함하지 않으며, 이는, 상기 조성물이 할로겐을 0.5 중량% 이하로 포함하는 것을 의미한다. 일부 실시 양태에서, 상기 조성물은 할로겐을 0.1 중량% 이하로 포함하는 것을 의미한다.
상기 조성물의 매우 구체적인 실시 양태에서, 폴리(아릴렌 에테르)는 클로로포름에서 25℃에서 측정 시, 약 0.35 ㎗/g 내지 약 0.5 ㎗/g의 고유 점도를 가지는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)를 포함하며; 상기 조성물은 폴리(아릴렌 에테르)를 약 22 중량% 내지 약 30 중량%로 포함하며; 상기 수소첨가된 블록 공중합체는 폴리스티렌-폴리(에틸렌/부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체를 포함하며; 상기 조성물은 수소첨가된 블록 공중합체를 약 26 중량% 내지 약 36 중량%로 포함하며; 폴리올레핀은 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌을 포함하며; 상기 조성물은 폴리올레핀을 약 11 중량% 내지 약 16 중량%로 포함하며; 상기 난연제는 아연 보레이트 약 2 중량% 내지 약 9 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 4 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하고; 상기 조성물은 광유를 약 3 중량% 내지 약 10 중량%로 추가로 포함한다.
상기 조성물은 또한, 산물-대-방법 용어(product-by-process terms)로 기술될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시 양태는, 폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%; 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%; 폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및 아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하는 난연제를 약 11 중량% 내지 약 35 중량%로 포함하는 용융 블렌딩 구성분의 산물을 포함하는 조성물이며; 여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것이다. 또한, 전술한 조성물의 변형물들은 모두 산물-대-방법 조성물에 적용된다.
상기 조성물은 개별 성분들을 함께 용융-블렌딩하거나 또는 용융-니딩(melt-kneading)함으로써 제조될 수 있다. 상기 블렌딩 또는 상기 니딩은 리본 블렌더(ribbon blender), 헨셀 믹서(Henschel mixer), 밴버리 믹서(Banbury mixer), 드럼 텀블러(drum tumbler), 일축 압출기, 이축 압출기, 다축 압출기, 코-니더(co-kneader) 등과 같은 보편적인 장비를 사용해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 조성물은 약 220℃ 내지 약 270℃, 구체적으로는 약 240℃ 내지 약 260℃의 온도에서 이축 압출기에서 상기 성분들을 용융-블렌딩함으로써 제조될 수 있다.
본 발명은 대체로 특정한 폴리(아릴렌 에테르) 조성물에 관해 기술되었지만, 상기 난연제는 다양한 중합체와 함께 사용될 수 있다. 이에, 일 실시 양태는, 중합체; 및 아연 보레이트, 멜라민 시아누레이트, 및 유기포스페이트 에스테르를 포함하는 난연제 혼합물을 포함하는, 조성물이다. 열가소제, 열가소성 엘라스토머, 엘라스토머, 및 열경화성 수지를 비롯한 다양한 중합체가 사용될 수 있다. 열가소제로는, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르 (예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리(페닐렌 에테르), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리아릴설폰, 폴리에테르설폰, 폴리(에테르 케톤), 폴리아크릴레이트 (폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리(부틸 아크릴레이트)를 포함), 폴리(비닐 부티랄), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌, 비닐리덴 클로라이드와 비닐 클로라이드의 공중합체, 비닐 아세테이트와 비닐리덴 클로라이드의 공중합체, 스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체 등, 및 이들의 조합을 포함한다. 열가소성 엘라스토머로는, 스티렌 블록 공중합체, 폴리올레핀 블렌드, 엘라스토머 합금 (열가소성 가황물을 포함), 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 코폴리에스테르 등, 및 이들의 조합을 포함한다. 엘라스토머로는, 천연 고무, 폴리부타다이엔, 폴리이소프렌, 이소부틸렌과 이소프렌의 공중합체, 스티렌과 부타다이엔 (스티렌-부타다이엔 고무)의 공중합체, 폴리부타다이엔과 아크릴로니트릴의 공중합체, 폴리클로로프렌, 에틸렌과 프로필렌 (에틸렌-프로필렌 고무)의 공중합체, 폴리실록산, 플루오로실리콘 고무, 폴리에테르 블록 아미드, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체 등, 및 이들의 조합을 포함한다. 열경화성 수지로는, 에폭시 수지, 시아네이트 에스테르 수지, 말레이미드 수지, 벤족사진 수지, 비닐벤질 에테르 수지, 알켄 함유 단량체 또는 알카인 함유 단량체, 아릴사이클로부텐 수지, 퍼플루오로비닐 에테르 수지, 및 올리고머 및 경화성 비닐 작용기를 가진 중합체, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시 양태에서, 상기 중합체는 폴리에스테르, 멜라민, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 염소화된 폴리에틸렌, 폴리테트라클로로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리(에테르 에테르 케톤), 폴리설폰, 폴리(아릴렌 에테르), 폴리아미드, 스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체, 알파-메틸스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체, 아크릴로니트릴과 부타다이엔과 스티렌의 공중합체, 아크릴로니트릴과 스티렌과 아크릴레이트 에스테르의 공중합체, 폴리아세탈, 에틸렌과 폴리테트라플루오로에틸렌의 공중합체, 고무-개질화된 폴리스티렌, 폴리우레탄, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시 양태에서, 상기 중합체는 폴리(아릴렌 에테르)를 포함한다. 난연제 혼합물은 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 중량% 내지 약 30 중량%, 구체적으로는 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 난연제 구성분들은 조성물의 총 중량을 기준으로, 아연 보레이트 : 멜라민 시아누레이트 : 유기포스페이트 에스테르를 약 1-10 : 5-20 : 2-15의 중량비로 사용될 수 있으며, 개별 값들은 조성물의 총 중량을 기준으로 한 중량%이다.
본 발명은 상기 조성물로부터 압출 또는 성형된 물품도 포함한다. 따라서, 일 실시 양태는, 본원에서 기술된 조성물의 변형물을 압출 성형 또는 사출 성형한 산물을 포함하는 압출 성형품 또는 사출 성형품이다. 상기 조성물은 특히, 와이어 또는 케이블에 절연층을 형성하는 데 특히 유용하다. 따라서, 상기 물품은 도체, 및 상기 도체 상에 배치된 커버링을 포함하는 코팅된 와이어일 수 있으며, 상기 커버링은 본원에서 기술된 조성물의 변형물을 포함한다. 상기 도체는 빛 또는 전기를 전도할 수 있다.
일부 실시 양태에서, 도체는 어메리칸 와이어 게이지(American Wire Gauge, AWG) 24 내지 AWG 5에 상응하는 큰 단면적에 수직이다. 커버링의 두께는 예를 들어, 0.25 mm 내지 8.0 mm일 수 있다. 상기 도체는 단일 스레드/스트랜드(thread/strand) 또는 복수의 스레드/스트랜드의 다발일 수 있다. 도체 물질은 전력 전송용 또는 전자 신호 전송용 금속 (예; 구리, 알루미늄, 강철, 구리 합금, 알루미늄 합금, 구리 코팅된 알루미늄, 니켈 및/또는 주석 코팅된 구리)일 수 있다. 상기 피복된 도체는 열가소성 조성물을 포함하는 도체 및 커버링을 포함하고, 상기 커버링은 도체 위에 베치되고, 상기 도체는 다음 중 하나 이상에 부합되는 단면을 가진다: (i) AWG 24 내지 AWG 5의 AWG; (ii) 0.20 ㎟ 내지 16.8 ㎟ (ASTM B256-02에 따른 AWG 24 내지 AWG 5에 해당함)의 단면적; (ⅲ) 0.51 mm 내지 4.62 mm (UL 1581, 4th edition, 표 20.1에 따른 AWG 24 내지 AWG 5에 해당함)의 공칭 직경.
일부 실시 양태에서, 도체는 얇은 코팅이 피복된 소형 도체이다. 이 실시 양태에서, 도체는 AWG 26 내지 AWG 56에 해당하는 단면적을 가진다. 커버링의 두께는, 예를 들면, 0.010 mm 내지 0.85 mm일 수 있다. 상기 도체는 단일 스레드/스트랜드 또는 복수 스레드/스트랜드의 다발일 수 있다. 도체 물질은 전력 전송용 또는 전자 신호 전송용 금속(예; 구리, 알루미늄, 강철, 구리 합금, 구리 코팅된 알루미늄, 니켈 및/또는 주석 코팅된 구리)일 수 있다. 또한, 도체 물질은 신호 전송용 광 섬유 용도에 사용되는 유리 또는 플라스틱일 수도 있다. 상기 도체는 다음 중 하나 이상에 부합되는 단면을 가진다: (i) AWG 56 내지 AWG 26의 어메리칸 와이어 게이지(AWG); (ii) 0.000122 ㎟ 내지 0.128 ㎟ (ASTM B256-02에 따른 AWG 56 내지 AWG 26에 해당함)의 단면적; (ⅲ) 0.0124 mm 내지 0.404 mm (UL 1581, 4th edition, 표 20.1에 따른 AWG 56 내지 AWG 26에 해당함)의 공칭 직경.
본 발명은 하기 실시 양태들을 적어도 포함한다.
실시 양태 1: 조성물로서, 폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%; 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%; 폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및 난연제 약 11 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하되, 상기 난연제는 아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하며, 여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것인, 조성물.
실시 양태 2: 실시 양태 1에 있어서, 폴리올레핀이 폴리이소부틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 3: 실시 양태 1에 있어서, 폴리올레핀이 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 4: 실시 양태 1에 있어서, 폴리올레핀이 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 5: 실시 양태 1 내지 실시 양태 4 중 어느 한 실시 양태에 있어서, 폴리올레핀이 에틸렌 동형중합체를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 6: 실시 양태 1 내지 실시 양태 5 중 어느 한 실시 양태에 있어서, 광유 약 3 중량% 내지 약 10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 7: 실시 양태 1 내지 실시 양태 6 중 어느 한 실시 양태에 있어서, 상기 유기포스페이트 에스테르가 비스페놀 A 비스(다이페닐 포스페이트)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 8: 실시 양태 1 내지 실시 양태 7 중 어느 한 실시 양태에 있어서, 보론 포스페이트를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 9: 실시 양태 1 내지 실시 양태 8 중 어느 한 실시 양태에 있어서, 마그네슘 다이하이드록사이드를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 10: 실시 양태 1 내지 실시 양태 9 중 어느 한 실시 양태에 있어서, 포스피네이트 난연제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 11: 실시 양태 1 내지 실시 양태 10 중 어느 한 실시 양태에 있어서, 유기포스페이트 에스테르 이외의 포스페이트 난연제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 12: 실시 양태 1에 있어서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)가, 클로로포름에서 25℃에서 측정 시, 약 0.35 ㎗/g 내지 약 0.5 ㎗/g의 고유 점도를 가지는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)를 포함하며; 상기 조성물이 폴리(아릴렌 에테르) 약 22 중량% 내지 약 30 중량%를 포함하며; 상기 수소첨가된 블록 공중합체가 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 또는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌-스티렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체를 포함하며; 상기 조성물이 수소첨가된 블록 공중합체 약 26 중량% 내지 약 36 중량%를 포함하며; 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌을 포함하며; 상기 조성물이 폴리올레핀 약 11 중량% 내지 약 16 중량%를 포함하며; 상기 난연제가, 아연 보레이트 약 2 중량% 내지 약 9 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 4 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하며, 상기 조성물이 광유 약 3 중량% 내지 약 10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
실시 양태 13: 용융 블렌딩 구성분의 산물을 포함하는 조성물로서, 폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%; 알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%; 폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및 난연제 약 11 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하되, 상기 난연제는 아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및 유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하며, 여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것인, 조성물.
실시 양태 14: 실시 양태 1, 실시 양태 12 또는 실시 양태 13 중 어느 한 실시 양태에 따른 조성물을 압출 성형 또는 사출 성형한 산물을 포함하는 압출 성형품 또는 사출 성형품.
실시 양태 15: 실시 양태 14에 있어서, 상기 압출품 또는 사출 성형품이 도체, 및 상기 도체 상에 배치된 커버링을 포함하는 코팅된 와이어이며; 상기 커버링은 제1 항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압출 성형품 또는 사출 성형품.
실시 양태 16: 실시 양태 14에 있어서, 상기 압출품 또는 사출 성형품이 도체, 및 상기 도체 상에 배치된 커버링을 포함하는 코팅된 와이어이며; 상기 커버링은 제12 항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압출 성형품 또는 사출 성형품.
실시 양태 17: 실시 양태 14에 있어서, 상기 압출품 또는 사출 성형품이 도체, 및 상기 도체 상에 배치된 커버링을 포함하는 코팅된 와이어이며; 상기 커버링은 제13 항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압출 성형품 또는 사출 성형품.
실시 양태 18: 조성물로서, 중합체; 및 난연제 혼합물을 포함하며, 상기 난연제 혼합물은, 아연 보레이트, 멜라민 시아누레이트, 및 유기포스페이트 에스테르를 포함하는, 조성물.
실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 8
표 1은 실험 실시예에 사용되는 구성분들을 요약한 것이다.
Figure pct00004
Figure pct00005
모든 구성분들은 400 rpm (분당 회전수, rotations per minute) 및 약 30 kg/hr의 처리량에서 작동하는 37 mm, 이축 Toshiba TEM-37BS 압출기에서 혼합(compound)하였다. 상기 압출기의 구역 온도는 (공급 스로트(feed throat)로부터 다이(die)까지) 50℃ / 180℃ / 225℃ / 245℃ / 245℃ / 245℃ / 245℃ / 245℃ / 245℃ / 245℃ / 245℃이고, 다이 온도는 255℃였다.
물리적 특성 시험용 샘플을, (공급 스로트로부터 다이까지) 235℃ / 250℃ / 250℃의 구역 온도, 245℃의 노즐 온도, 및 40℃의 몰드 온도(mold temperature)에서 작동하는 Nissei ES3000-25E 사출 성형 기계를 사용해 사출 성형하였다.
코팅된 와이어 샘플은, 구리 도체의 예열 없이 240℃의 용융 온도에서 WTL EXL50 압출기 상에서 압출하였다. 라인 속도(line speed)는 70 m/min에서 설정하였다. 와이어 배치는 코팅 두께가 0.74 mms인 AWG 24 구리 도체였다.
용융 질량 유속은 250℃, 5 kg 로드, 및 300초의 체류 시간(dwell time)에서 ASTM D1238-10에 따라 측정하였다. 인장 특성은 50 mm/min의 시험 속도를 이용해 23℃에서 ASTM D638-10에 따라 측정하였다. 굴곡 특성(Flexural properties)은 100 mm의 스팬(span) 및 12.5 mm/min의 시험 속도를 이용해 23℃에서 ASTM D790-10에 따라 측정하였다. 쇼어 A 경도(Shore A hardness) (듀로미터 경도(durometer hardness))는 2개의 오버랩핑 컬러 칩(overlapping color chip)을 사용해 23℃에서 ASTM D2240-05 (2010)에 따라 측정하여, 6.4 mm의 전체 두께를 수득하였으며; 경도 데이터는 30초째에 판독하였다. 사출 성형 플레임 바(flame bar)의 난연성은, 시험 전 적어도 48시간 동안 23℃ 및 50%의 상대 습도에서 조건화된 플레임 바를 이용해, Underwriter's Laboratory Bulletin 94 "Tests for Flammability of Plastic Materials, UL 94", 20 mm Vertical Burning Flame Test에 따라 측정하였다. 와이어 커버링 인장 특성은, 23℃에서 25 mm의 벤치마크 간 공간 및 500 mm/min의 시험 속도를 이용해 Underwriter's Laboratory Bulletin 1581 "Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581", Section 470에 따라 측정하였으며; 노화(aging)는 113℃에서 168시간 동안 오븐에서 수행하였다. 와이어 열 변형율은 100℃에서 250 g의 로딩에서 1시간 동안 Underwriter's Laboratory Bulletin 1581 "Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581", Section 560에 따라 측정하였다. 와이어 플레임 아웃 시간(wire flame out time)인 "VW-1, 2C/ FOT (sec)" 및 "VW-1, 1C/ FOT (sec)"는 Underwriter's Laboratory Bulletin 1581 "Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581", Section 1080 (VW-1 수직 표본)에 따라 측정하였으며, "2C"는 나란히 함께 고정된 2개의 코팅된 와이어를 지칭하며, "1C"는 단일 코팅된 와이어를 지칭한다.
조성물 및 특성은 표 2 내지 4에 요약되어 있다. 모든 구성분들의 양은 중량부로 표현된다.
표 3에서, 비교예 1은 멜라민 폴리포스페이트 (상대적으로 고가의 난연제), 마그네슘 다이하이드록사이드, 및 유기포스페이트 에스테르의 조합물을 사용하는 선행 기술의 조성물을 대표하는 것이다. 상기 조성물은 6.4 mm의 더 두꺼운 두께에서 UL 94 V-1 레이팅을 달성하였으며, VW-1 1C 시험을 통과하였다. 비교예 2에서, 마그네슘 다이하이드록사이드를 동일 로딩의 아연 보레이트로 대체하였다. 이 조성물은 UL94 및 VW-1 시험 모두에서 실패하였으며, 이는 비교예 1에서 난연성이 저하되었음을 나타낸다. 실시예 1의 조성물에서는, 비교예 2 조성물의 멜라민 폴리포스페이트를 동일 로딩의 멜라민 시아누레이트로 대체하였다. 실시예 1 조성물은 UL 94 시험에서는 여전히 실패하였지만, VW-1 1C 시험은 통과하였으며, 플레임 아웃 시간은 비교예 1과 유사하였다. 비교예 1 및 실시예 1 조성물의 대부분의 기계적 특성 및 내열 특성은, 실시예 1 조성물에서 쇼어 A 경도 및 굴곡 탄성율이 바람직하게 보다 낮은 점을 제외하고는, 유사하였다. 비교예 1에서 마그네슘 하이드록사이드를 사용한 경우와 비교해 가요성이 실질적으로 증가한 것 (쇼어 A 경도가 감소되고 굴곡 탄성율이 감소된 것으로 나타남)이 실시예 1에서 아연 보레이트의 사용과 관련이 있음을 발견한 것은 예상치 못한 것이었다. 비교예 1의 멜라민 폴리포스페이트 / 마그네슘 다이하이드록사이드 / 유기포스페이트 에스테르 난연제 패키지를 실시예 1의 멜라민 시아누레이트 / 아연 보레이트 / 유기포스페이트 에스테르 난연제 패키지로 대체하면, 이러한 조성물의 총 비용이 실질적으로 절감되었다. UL 94의 통과가 전형적으로 요구되는 것은 아니므로 (반면, IC의 경우 VW-1을 통과하는 것이 전형적으로 요구됨), 실시예 1 조성물이 UL 94 난연성 시험을 통과하지 못한 것은 시중적인 적용에 있어 필수적인 요건이 아님을 주지하는 것이 중요하다.
Figure pct00006
조성물, 및 폴리(아릴렌 에테르) 및 난연성 함량의 함수로서의 상응하는 특성은 표 4에 요약되어 있다. 비교예 3 조성물은 멜라민 폴리포스페이트 / 마그네슘 다이하이드록사이드 / 유기포스페이트 에스테르 난연제 패키지를 이용하며, 6.4 mm에서 UL 94 V-0 레이팅, 3.2 mms에서 V-1 레이팅을 나타내었으며, VW-1, 1C 및 2C 시험을 통과하였다. 실시예 2 조성물은 비교예 3의 멜라민 폴리포스페이트 및 마그네슘 다이하이드록사이드를 각각 멜라민 시아누레이트 및 아연 보레이트로 대체하였다. 실시예 2 조성물은 임의의 두께에서 V-0 또는 V-1 레이팅을 통과하는 데 실패하였으나, VW-1, 1C 및 2C 시험은 통과하였다. 비교예 3 및 실시예 2의 조성물의 대부분의 기계적 및 내열 특성은, 실시예 2의 조성물의 경우, 보다 낮은 쇼어 A 경도 및 굴곡 탄성율 값으로 나타난 바와 같이 개선된 가요성을 나타낸 점을 제외하고는, 유사하다.
폴리(아릴렌 에테르) 로딩은 멜라민 시아누레이트 / 아연 보레이트 / 유기포스페이트 에스테르 난연제 패키지가 포함된 본 발명의 조성물의 난연성에 상당한 영향을 미쳤다. 비교예 4는 이러한 난연제 패키지를 포함하나, 이의 폴리(아릴렌 에테르) 함량은 20 중량부로 감소되었다. 비교예 4 조성물은 VW-1 시험에서는 실패하였지만, 폴리(아릴렌 에테르)가 25 중량부로 포함된 실시예 2는 VW-1 시험은 통과하였다. 폴리(아릴렌 에테르) 함량의 중요성을 추가로 언급하면서, 폴리(아릴렌 에테르) 30 중량부를 포함하는 실시예 3은 VW-1 시험을 통과하였을 뿐만 아니라 (실시예 2와 비교해 플레임 아웃 시간이 감소되었음), 6.4 mm 및 3.2 mm 둘 다에서 UL 94 V-1 레이팅을 달성하였다.
실시예 4 내지 8의 조성물은 난연제 로딩의 효과를 연구하기 위해 설계하였다. 실시예 4의 조성물에서, 아연 보레이트 로딩은 1 중량부로 감소되었으나, 상기 조성물은 VW-1, 1C 및 2C 시험은 여전히 통과하였다. 또한, 실시예 4 조성물이 6.4 mm에서 UL 94 V-1 레이팅을 달성한 것은 예상치 못한 일이었다. 보다 놀랍게는, 실시예 4에서 아연 보레이트 1 중량부는 비교예 5와 비교해 쇼어 A 경도 및 굴곡 탄성율을 상당히 저하시키기에 충분하였다. 아연 보레이트 로딩이 실시예 5에서 10 중량부로 증가된 경우, 상기 조성물은 VW-1, 1C 시험을 통과하였으나 VW-1, 2C 시험은 실패하였다. 이는, 아연 보레이트의 로딩이 너무 높으면 난연성에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 보여준다. 실시예 6 및 7 조성물의 경우, 멜라민 시아누레이트 및 유기포스페이트 에스테르 로딩은 각각 5 중량부만큼 증가하였다. 이들 조성물은 둘 다 6.4 mm에서 UL 94 V-1 레이팅을 달성하였으며, VW-1 시험을 통과하였다. 그러나, 실시예 7 조성물의 쇼어 A 경도 및 굴곡 탄성율은 증가하였다. 유기포스페이트 에스테르 유형의 효과는 실시예 2 조성물 (BPADP가 있음) 및 실시예 8 조성물 (RDP가 있음)을 비교하여 예시된다. RDP는, (RDP의 보다 높은 인 함량으로 인해) 전형적으로 동일한 로딩에서 BPADP보다 보다 양호한 난연성을 제공하며, BPADP의 용도는, RDP-함유 실시예 8 조성물에서는 실패한 VW-1, 2C 시험을 통과한 BPADP-함유 실시예 2 조성물에서 나타난 바와 같이, 이 시스템의 우수한 난연성과 관련이 있었다.
Figure pct00007
Figure pct00008
표 4는, 멜라민 시아누레이트 및 유기포스페이트 에스테르를 포함하지만 아연 보레이트는 포함하지 않는 3개의 비교예의 조성물 및 특성을 요약한 것이다. 비교예 5 조성물은, 비교예 5 조성물은 아연 보레이트를 포함하지 않으며, 실시예 4 조성물은 아연 보레이트를 1 중량부 포함하는 점에서, 실시예 4 조성물과 상이하다. 그러나, 아연 보레이트를 포함하지 않는 비교예 5 조성물은 VW-1, 1C 시험에서는 실패하지만, 실시예 4 조성물은 이 시험을 통과한다. 더욱이, 비교예 5 조성물은, 쇼어 A 경도 및 굴곡 탄성율에 의해 나타낸 바와 같이, 아연 보레이트를 1 중량부 포함하는 실시예 4 조성물보다 가요성이 낮다. 따라서, 아연 보레이트는 1 중량부로 낮게 로딩되는 경우 상당하면서 예상치 못한 유연화 효과(softening effect)를 가진다. 비교예 5 조성물로 시작하여 멜라민 시아누레이트 로딩을 10 중량부 내지 15 중량부 증가시키면, 비교예 6 조성물이 수득되며, 이는 VW-1, 1C 시험을 통과한다. 비교예 5 조성물에서 시작하여 유기포스페이트 에스테르 로딩을 10 중량부 내지 15 중량부 증가시키면, 비교예 7 조성물이 수득되며, 이는 VW-1, 1C 시험을 통과하지 못한다.
Figure pct00009
표 5에서, Qiu 등의 미국 특허 제7,622,522 B2 호의 실시예 25의 상대적인 비율은 본 출원의 비교예 8로서 재현된다. 비교예 8은, 멜라민 폴리포스페이트 (고가의 난연성), 알루미늄 트리스(다이에틸 포스피네이트) (또 다른 고가의 난연성), 및 비스페놀 A 비스(다이페닐 포스페이트)를 포함하는 난연제로 수득되는 특성을 예시하고자 한다. 표 5에서, 본 출원의 구성분을 적절한 경우 사용하여, 비교를 용이하게 하였다. 표 5에서, "SEBS II"는 폴리스티렌 함량이 30%인 폴리스티렌-폴리(에틸렌/부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체로, Kraton Polymer Ltd. 사로부터 Kraton G1650으로 입수되며; "DEPAL"은 알루미늄 트리스(다이에틸 포스피네이트), CAS Reg. No. 225789-38-8로, Clariant 사로부터 OP 930 또는 OP 1230으로 입수된다. 본 발명의 실시예를 세밀하게 비교하는 것은 불가능하지만, 비교예 8의 조성물은 UL 94 버티칼 버닝 시험에서 실패하였으며 UL 1581 VW-1 발화성 시험은 통과하였음을 주지한다. 또한, 비교예 8 조성물이 본 발명의 8가지 실시예 중 7가지 (실시예 7은 제외)보다 가요성이 낮음 (쇼어 A 경도 및 굴곡 탄성율값으로 확인)을 주지한다. 이는, 멜라민 폴리포스페이트 및 알루미늄 트리스(다이에틸 포스피네이트)를 포함하는 상대적으로 보다 고비용의 조성물과 비교해, 본 발명의 조성물은 절감된 비용에서도, 유사한 난연성 및 개선된 가요성을 나타낼 수 있음을 나타낸다.
Figure pct00010
본 기재된 상세한 설명은 실시예를 사용하여, 본 발명을 개시하며, 최상의 방식을 포함하며, 또한 당해 기술분야의 당업자가 본 발명을 제조하고 사용할 수 있게 한다. 본 발명의 특허 청구 범위는 청구항에 의해 규정되어 있으며, 많은 범위들이 당해 기술분야의 당업자가 시행할 수 있는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예는, 이들의 구조적 구성원들이 청구항의 언어와 상이하지 않거나, 또는 청구항의 언어와 실질적으로 차이가 없는 상응하는 구조적 구성원을 포함하는 경우, 청구항의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.
모든 언급된 특허, 특허 출원, 및 다른 참조문헌들은 모두 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다. 그러나, 본 출원에서의 용어가, 포함된 참조문헌의 용어와 대조되거나 또는 상충하는 경우, 본 출원의 용어가, 삽입된 참조문헌의 상충하는 단어보다 우위에 있는 것으로 한다.
본원에서 개시하는 모든 범위는 종점을 포함하며, 상기 종점은 독립적으로는 서로 조합가능하다. 본원에서 개시되는 각 범위는, 개시된 범위 내의 어떠한 지점 또는 서브-범위를 구성한다.
본 발명을 기술하는 문맥 (특히, 하기 청구항의 문맥)에서 용어 단수형("a" 및 "an" 및 "the") 및 유사한 용어의 사용은, 본원에서 다르게 지시되거나 또는 문맥상 명확하게 대조되지 않는 한, 단수형 및 복수형을 둘 다 망라하는 것으로 간주된다. 또한, 용어 "제1", "제2" 등은 어떠한 순서, 함량, 또는 중요도를 나타내는 것이 아니며, 그보다는 한 가지 구성원을 다른 구성원과 구별하는 데 사용되는 것으로 또한 주지해야 한다. 함량과 관련하여 사용되는 변형사 "약"은 언급된 값을 포함하며, 문맥에 의해 나타나는 의미를 가진다 (예를 들어, 특정한 양의 측정과 관련된 오차의 정도를 포함함).

Claims (18)

  1. 조성물로서,
    폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%;
    알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%;
    폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및
    난연제 약 11 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하되,
    상기 난연제는
    아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%,
    멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및
    유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하며,
    여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것인, 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀이 폴리이소부틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 조성물.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀이 에틸렌 동형중합체를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  6. 제1 항에 있어서,
    광유 약 3 중량% 내지 약 10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기포스페이트 에스테르가 비스페놀 A 비스(다이페닐 포스페이트)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보론 포스페이트를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  9. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    마그네슘 다이하이드록사이드를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  10. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    포스피네이트 난연제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  11. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유기포스페이트 에스테르 이외의 포스페이트 난연제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리(아릴렌 에테르)가, 클로로포름에서 25℃에서 측정 시, 약 0.35 ㎗/g 내지 약 0.5 ㎗/g의 고유 점도를 가지는 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌 에테르)를 포함하며;
    상기 조성물이 폴리(아릴렌 에테르)를 약 22 중량% 내지 약 30 중량%로 포함하며;
    상기 수소첨가된 블록 공중합체가 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 또는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌-스티렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체를 포함하며;
    상기 조성물이 수소첨가된 블록 공중합체를 약 26 중량% 내지 약 36 중량%로 포함하며;
    상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌 및 폴리이소부틸렌을 포함하며;
    상기 조성물이 폴리올레핀을 약 11 중량% 내지 약 16 중량%로 포함하며;
    상기 난연제가,
    아연 보레이트 약 2 중량% 내지 약 9 중량%,
    멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 및
    유기포스페이트 에스테르 약 4 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하며,
    상기 조성물이 광유를 약 3 중량% 내지 약 10 중량%로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  13. 용융 블렌딩 구성분의 산물을 포함하는 조성물로서,
    폴리(아릴렌 에테르) 약 21 중량% 내지 약 40 중량%;
    알케닐 방향족 화합물과 공액 다이엔의 수소첨가된 블록 공중합체 약 20 중량% 내지 약 45 중량%;
    폴리올레핀 약 2 중량% 내지 약 20 중량%; 및
    난연제 약 11 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하되,
    상기 난연제는
    아연 보레이트 약 1 중량% 내지 약 10 중량%,
    멜라민 시아누레이트 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및
    유기포스페이트 에스테르 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하며,
    여기서, 중량%는 모두, 다른 중량 기준이 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것인, 조성물.
  14. 제1 항, 제12 항 또는 제13 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 압출 성형 또는 사출 성형한 산물을 포함하는 압출 성형품 또는 사출 성형품.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 압출품 또는 상기 사출 성형품이 도체, 및 상기 도체 상에 배치된 커버링(covering)을 포함하는 코팅된 와이어이며;
    상기 커버링은 제1 항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압출 성형품 또는 사출 성형품.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 압출품 또는 상기 사출 성형품이 도체, 및 상기 도체 상에 배치된 커버링을 포함하는 코팅된 와이어이며;
    상기 커버링은 제12 항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압출 성형품 또는 사출 성형품.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 압출품 또는 상기 사출 성형품이 도체, 및 상기 도체 상에 배치된 커버링을 포함하는 코팅된 와이어이며;
    상기 커버링은 제13 항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압출 성형품 또는 사출 성형품.
  18. 조성물로서,
    중합체; 및
    난연제 혼합물을 포함하며,
    상기 난연제 혼합물이,
    아연 보레이트,
    멜라민 시아누레이트, 및
    유기포스페이트 에스테르를 포함하는, 조성물.
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