KR20240019760A - 난연제 폴리머 조성물 - Google Patents
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Abstract
폴리머, 난연제, 메타카올린 및 임의로 강화 물질을 포함하는 난연제 폴리머 조성물, 상기 난연제 폴리머 조성물로부터 제조되고 이를 포함하는 물품, 및 상기 난연제 폴리머 조성물의 제조 방법.
Description
본 발명은 추가로 난연제 폴리머 조성물을 포함하거나 이로부터 제조된 물품 및 상기 난연제 폴리머 조성물 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
난연제 폴리머 조성물은 특히 고온 및/또는 화재 위험이 존재하거나, 폴리머 조성물의 연소 결과가 곤란한 장소에서 널리 사용된다. 예를 들어, 난연제 폴리머는 화재 발생 시 전기 시스템 고장의 위험을 제한하고 전류로 인한 케이블 과열의 결과로 화재가 시작되거나 확산될 위험을 제한하기 위해 전기 케이블 시스에 사용될 수 있다. 또한, 난연성 페인트는 구조물을 보호하기 위한 수동 내화 수단으로서 사용될 수 있다.
팽창성 난연제 폴리머 조성물은 열 노출의 결과로 팽윤되어 부피의 증가 및 밀도의 감소를 초래하는 것들이다. 팽창성 난연제 폴리머 조성물의 주요 특징은 이들이 화재에서 발견되는 것들과 같이 고온에 노출될 때 상당히 팽창한다는 것이다. 일부 팽창성 생성물은 원래 두께의 100배 넘게 팽창할 수 있다. 생성물이 팽창함에 따라 밀도가 훨씬 낮아지는데, 이는 절연체로서 작용하여 화재의 확산을 제한한다.
불행히도, 팽창성 난연제 포뮬레이션은 용융 안정성 문제를 겪을 수 있고 가공 장비에 사용되는 강에 대한 부식성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 이들 문제를 극복하지만 UL94 난연성 등급, 총 화염 시간, 점도, 기계적 성질(강성 및 인장 강도 포함) 등과 같은 요건을 여전히 충족시키는 대안적인 및/또는 개선된 팽창성 난연제 포뮬레이션을 제공하는 것이 바람직하다.
개요
본 발명의 제1 양태에 따르면, 폴리머, 난연제, 및 메타카올린을 포함하는 난연제 폴리머 조성물이 제공되고, 여기서 난연제 폴리머가 약 1/8 인치 이하, 및 약 1/128 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때 상기 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다. 또한, 양태에서, 난연제 폴리머가 약 1/16 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다. 양태에서, 난연제 폴리머가 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다.
상기 양태에서, 메타카올린은 20 미만, 및 임의로 10 이하, 또는 8 이하, 또는 5 이하의 형상 계수를 가질 수 있다.
상기 양태에서, 메타카올린은 중량 기준 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 메타카올린, 및 임의로 약 14 wt% 내지 약 28 wt%, 또는 약 18 wt% 내지 약 26 wt%, 또는 약 20 wt% 내지 약 26 wt%의 메타카올린의 가용성 알루미나 함량을 가질 수 있다. 명시된 가용성 알루미나 함량은 특정 형상 계수와 조합되거나 별개일 수 있다.
상기 양태에서, 폴리머는 폴리아미드일 수 있다. 또한, 양태는 임의로 유기 포스피네이트일 수 있는 팽창성 난연제를 사용할 수 있다.
양태에서, 난연제는 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 또는 12 또는 13 또는 14 또는 15 wt% 초과 및 20 또는 18 또는 17.5 또는 16.5 또는 16 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 메타카올린은 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 1 또는 3 또는 5 또는 7 wt% 및 20 또는 15 또는 12 또는 10 또는 8 wt% 이하의 양일 수 있다.
상기 기재된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물은 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 50초 미만, 또는 보다 전형적으로 40초 미만, 또는 30초 미만의 총 화염 시간을 가질 수 있거나, 약 1/64 인치 두께의 경우, United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 50초 미만 또는 보다 전형적으로 40초 미만이다.
기재된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 또는 강화 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물의 평균 분자량보다 적어도 3%, 또는 임의로, 적어도 5% 또는 적어도 약 10% 또는 적어도 약 15% 또는 적어도 약 20% 또는 적어도 약 30% 또는 적어도 약 40% 더 큰 평균 분자량을 가질 수 있다.
기재된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 또는 강화 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물의 고유 점도 값보다 적어도 3 ml/g, 또는 임의로 적어도 4 ml/g 또는 적어도 약 5 ml/g 또는 적어도 약 7 ml/g 더 큰 고유 점도를 가질 수 있다.
기재된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 또는 강화 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물과 비교할 때 개선된 내식성을 가질 수 있다.
양태에서, 기재된 모든 난연제 폴리머 조성물은 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 존재하는 강화 첨가제를 포함할 수 있다. 이들 양태의 경우, 조성물에서 메타카올린과 강화 첨가제의 합한 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 20 wt%, 또는 30 wt%, 또는 40 wt% 또는 50 wt%일 수 있다. 이들 양태 중 일부에서 강화 첨가제는 유리 섬유, 규회석, 활석, 운모, 마그네슘 옥시설페이트, 탄소 섬유, 20 초과(또는 임의로 60 이상)의 형상 계수를 갖는 수화 카올린, 하소 카올린, 및 이들의 조합으로부터 선택될 것이다.
다른 양태에서, 기재 물질 및 상기 기재된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물을 포함하는 물품이 존재한다. 예를 들어, 기재 물질은 전기 케이블, 전기 또는 전자 부품, 또는 자동차 부품일 수 있고, 기재 물질은 난연제 폴리머 조성물로 제조되거나 커버링된다.
예를 들어, 기재 상에 코팅된 난연제 폴리머 조성물은 폴리머, 난연제, 및 메타카올린을 포함하고, 난연제 폴리머 조성물은 기재 상에 코팅되어 층을 형성할 수 있다. 난연제 폴리머가 약 1/8 인치 이하 및 약 1/128 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다. 양태에서, 난연제 폴리머가 약 1/16 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다. 난연제 폴리머가 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다.
예를 들어, 물품의 난연제 폴리머 조성물에 사용되는 메타카올린은 20 미만, 및 임의로 10 이하, 또는 8 이하, 또는 5 이하의 형상 계수를 가질 수 있다. 형상 계수 이외에 또는 이와 별개로, 메타카올린은 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 메타카올린, 및 임의로 약 14 wt% 내지 약 28 wt%, 또는 약 18 wt% 내지 약 26 wt%, 또는 약 20 wt% 내지 약 26 wt%의 메타카올린의 가용성 알루미나 함량을 가질 수 있다.
예를 들어, 폴리머는 폴리아미드일 수 있고/거나, 난연제는 임의로 유기 포스피네이트일 수 있는 팽창성 난연제일 수 있다. 추가로, 난연제는 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 또는 12 또는 13 또는 14 또는 15 wt% 초과 및 20 또는 18 또는 17.5 또는 16.5 또는 16 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 메타카올린은 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 1 또는 3 또는 5 또는 7 wt% 및 20 또는 15 또는 12 또는 10 또는 8 wt% 이하의 양일 수 있다.
예를 들어, 난연제 폴리머 조성물이 물품 상에 코팅될 때, 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때의 총 화염 시간은 50초 미만, 또는 보다 전형적으로 40초 미만, 또는 30초 미만일 수 있거나, 약 1/64 인치 두께의 경우, United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 50초 미만 또는 보다 전형적으로 40초 미만일 수 있다.
예를 들어, 기재된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 또는 강화 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물의 평균 분자량보다 적어도 3%, 또는 임의로, 적어도 5% 또는 적어도 약 10% 또는 적어도 약 15% 또는 적어도 약 20% 또는 적어도 약 30% 또는 적어도 약 40% 더 큰 평균 분자량을 가질 수 있다.
예를 들어, 기재된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 또는 강화 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물의 고유 점도 값보다 적어도 3 ml/g, 또는 임의로 적어도 4 ml/g 또는 적어도 약 5 ml/g 또는 적어도 약 7 ml/g 더 큰 고유 점도를 가질 수 있다.
예를 들어, 난연제 폴리머 조성물을 포함하는 물품은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 또는 강화 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물과 비교할 때 개선된 내식성을 가질 수 있다.
기재된 물품에서, 난연제 폴리머 조성물은 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 존재하는 강화 첨가제를 포함할 수 있다. 이들 양태의 경우, 조성물에서 메타카올린과 강화 첨가제의 합한 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 20 wt%, 또는 30 wt%, 또는 40 wt% 또는 50 wt%일 수 있다. 이들 양태 중 일부에서 강화 첨가제는 유리 섬유, 규회석, 활석, 운모, 마그네슘 옥시설페이트, 탄소 섬유, 20 초과(또는 임의로 60 이상)의 형상 계수를 갖는 수화 카올린, 하소 카올린, 및 이들의 조합으로부터 선택될 것이다.
본 개시의 양태 및 다양한 양태는 하기 상세한 설명 및 첨부 도면에 예시되어 있다.
도 1은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 굴곡 모듈러스를 예시하는 그래프이다.
도 2는 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 굴곡 강도를 예시하는 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 23℃에서의 노치드 아이조드 충격을 예시하는 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 인장 모듈러스를 예시하는 그래프이다.
도 5는 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 인장 강도를 예시하는 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 인장 신율을 예시하는 그래프이다.
도 7은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 UF94 FR 등급을 예시하는 그래프이다.
도 8은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 UL94 FR - 총 화염 시간을 예시하는 그래프이다.
도 9는 실시예 2에 정의된 바와 같은 다양한 포뮬레이션에 대한 부식 효과의 시각적 비교를 보여주는 사진을 포함한다.
도 1은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 굴곡 모듈러스를 예시하는 그래프이다.
도 2는 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 굴곡 강도를 예시하는 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 23℃에서의 노치드 아이조드 충격을 예시하는 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 인장 모듈러스를 예시하는 그래프이다.
도 5는 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 인장 강도를 예시하는 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 인장 신율을 예시하는 그래프이다.
도 7은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 UF94 FR 등급을 예시하는 그래프이다.
도 8은 실시예 1에 정의된 바와 같은 다양한 조성물의 UL94 FR - 총 화염 시간을 예시하는 그래프이다.
도 9는 실시예 2에 정의된 바와 같은 다양한 포뮬레이션에 대한 부식 효과의 시각적 비교를 보여주는 사진을 포함한다.
상세한 설명
본 발명 및/또는 개시의 특정 양태는 하기에서 보다 상세히 기재된다. 본원에 제공된 용어 및 정의는 인용에 의해 포함되는 용어 및/또는 정의와 상충하는 경우에 우선한다.
본원에서 사용되는 용어 "~을 포함하다", "~을 포함하는"; 또는 이의 임의의 다른 변형은 요소의 목록을 포함하는 공정, 방법, 조성물, 물품, 또는 장치가 이들 요소만을 포함하지 않고, 이러한 공정, 방법, 조성물, 물품, 또는 장치에 명시적으로 열거되지 않거나 고유의 다른 요소를 포함할 수 있도록 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도된다. 용어 "예시적인"은 "이상적인"이라기보다는 "예시"의 의미로 사용된다.
본원에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 달리 지시하지 않는 한 복수의 언급을 포함한다. 용어 "대략" 및 "약"은 언급된 수 또는 값과 거의 동일한 것을 지칭한다. 본원에서 사용되는 용어 "대략" 및 "약"은 명시된 양 또는 값의 ± 5%를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
폴리머, 난연제, 메타카올린 및 임의로 강화 첨가제를 포함하는 난연제 폴리머 조성물이 본원에 개시된다. 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 폴리머, 난연제, 메타카올린, 및 임의로 강화 첨가제로 이루어지거나, 이를 필수적 요소로 하여 이루어질 수 있다. 용어 "필수적 요소로 하여 이루어지는"은 추가의 요소, 단계 또는 성분이 본 발명의 기본적이고 신규한 성질에 실질적으로 영향을 미치지 않는 한 명시적으로 언급되지 않은 추가의 요소, 단계 또는 성분을 배제한다. 예를 들어, "필수적 요소로 하여 이루어지는"은 청구된 화합물의 성질에 영향을 미치지 않는 미량의 물질을 배제하지 않을 것이다.
본원에 개시된 난연제 폴리머 조성물의 각각의 성분은 난연제 폴리머 조성물의 총 wt%가 100 wt%인 한 본원에 명시된 범위 내의 임의의 양으로 존재할 수 있다.
폴리머는, 예를 들어, 열가소성 폴리머일 수 있다. 폴리머는, 예를 들어, 폴리머 매트릭스의 형태로 존재할 수 있다. 난연제 폴리머 조성물의 다른 성분(예를 들어, 난연제, 고 종횡비 미립자 광물, 임의의 강화 첨가제)은 폴리머 매트릭스에 분산된다. 폴리머는, 예를 들어, 열가소성 올레핀, 폴리아미드(나일론 PA6, 나일론 66, 나일론 46, 나일론 4T, 나일론 6T, 나일론 6/10, 나일론 9T, 나일론 10T, 나일론 11T 및 나일론 12를 비제한적으로 포함함), 폴리에스테르(폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산, 및 폴리부틸렌 석시네이트를 비제한적으로 포함함), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 열가소성 엘라스토머(TPE), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리페닐렌 에테르(PPE - 폴리페닐렌 옥사이드(PPO)로도 공지됨) 및 이들의 블렌드일 수 있다. 폴리머는, 예를 들어, 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리부틸렌), 폴리비닐 에스테르(일반식 -[RCOOCHCH2]-), 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리아미드, 폴리락트산, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리비닐 아세테이트(예를 들어, 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 폴리(메트 메타크릴레이트)), 또는 이들의 둘 이상의 조합일 수 있다. 특정 양태에서, 폴리머는 하나 이상의 폴리아미드(들)이다.
대체로, 폴리머는 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 30 wt% 내지 약 80 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 보다 전형적으로, 폴리머는 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머의 총 중량을 기준으로 적어도 약 35 wt% 또는 적어도 약 40 wt% 또는 적어도 약 55 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 보다 전형적으로, 폴리머는 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 75 wt% 이하 또는 약 70 wt% 이하 또는 약 65 wt% 이하 또는 60 wt% 이하 또는 55 wt% 이하 또는 50 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 이해될 바와 같이, 난연제 폴리머 조성물에서 폴리머의 양의 범위는 하한과 상한의 임의의 조합일 수 있고, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 40 wt% 내지 약 80 wt% 또는 약 40 wt% 내지 약 50 wt% 등의 범위의 양으로 존재할 수 있다.
용어 "난연제"는 폴리머에 첨가될 때, 화재를 예방하거나, 화재의 확산을 억제 또는 지연시키고/거나, 화재로 인한 손상을 제한할 수 있는 임의의 화학물질을 지칭한다. 난연제는, 예를 들어, 흡열 분해, 열 차폐, 기상 희석 및 기상 라디칼 켄칭 중 하나 이상에 의해 작용할 수 있다. 흡열 분해에 의해 작용하는 난연제는 기재로부터 열을 제거함에 따라 물질을 냉각시킨다. 열 차폐에 의해 작용하는 난연제는, 예를 들어, 숯을 형성함으로써 물질의 연소된 부분과 미연소 부분 사이에 단열 장벽을 생성하고, 이는 물질로부터 화염을 분리하고 미연소 물질로의 열 전달을 느리게 한다. 기상의 희석에 의해 작용하는 난연제는 열 분해에 의해 불활성 가스(예를 들어, 이산화탄소 및/또는 물)를 생성하고, 따라서 가연성 가스를 희석시켜, 가연성 가스 및 산소의 분압을 낮추고, 반응 속도를 늦춘다. 기상 라디칼 켄칭에 의해 작용하는 난연제는 화염에서 H 및 OH 라디칼과 반응하여 라디칼 산화 반응을 전파하는 훨씬 더 낮은 가능성을 갖는 덜 반응성인 라디칼(예를 들어, Cl 및 Br 라디칼)을 형성하는 염화수소 및 브롬화수소와 같은 물질을 방출한다. 특정 양태에서, 본원에 개시된 난연제 폴리머 조성물에 사용되는 난연제는 팽창성 난연제이다. 이는 열 노출의 결과로 팽윤하여 이의 부피를 증가시키고 이의 밀도를 감소시킬 수 있는 임의의 난연제를 지칭한다. 팽창성 난연제는 연소 시 숯을 생성할 수 있으며, 이는 연소되는 물질과 미연소 물질 사이에 단열 장벽으로 작용할 수 있다.
본원의 이점은 다른 난연제를 사용하는 조성물로 달성될 수 있지만, 전형적으로 본원에 따른 조성물은 팽창성 난연제를 사용할 것이다. 보다 전형적으로, 본원에 따른 조성물은 유기포스피네이트 난연제를 사용할 것이다.
본원에 따른 난연제는 할로겐화 또는 비할로겐화 조성물일 수 있다. 예를 들어, 난연제는 테트라브로모비스페놀 A(TBBA), 도데칼로레펜타사이클로옥타데카디엔(Dechlorane), 데카브로모디페닐에테르(Deca), 헥사브로모사이클로도데칸(HBCD), 테트라브로모프탈산 무수물 및 상승제(안티몬 트리옥사이드) 및 이들의 조합과 같은 할로겐화된 조성물일 수 있다. 예를 들어, 난연제는 폴리포스페이트, 포스핀산 유도체, 적린, 암모늄 폴리포스페이트(APP) 및 트리아릴포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 폴리포스페이트, 마그네슘 하이드록사이드 및 알루미늄 하이드록사이드 및 이들의 조합과 같은 비할로겐화 조성물일 수 있다.
조성물에 유용한 팽창성 난연제는 인 및/또는 질소-함유 화합물; 예를 들어, 적린, 포스페이트, 폴리포스페이트(예를 들어, 멜라민 폴리포스페이트), 포스포네이트(예를 들어, 디메틸 메틸포스포네이트(DMMP), 포스피네이트(예를 들어, 알루미늄 디에틸 포스피네이트), 할로겐화 유기포스페이트(예를 들어, 트리스(1,3-디클로로-2)-프로필)포스페이트, 테트라키스(2-클로로에틸)디클로로이소엔틸디포스페이트), 포스파젠, 폴리포스파젠, 트리아진(예를 들어, 멜라민-시아누레이트), 유기포스페이트(예를 들어, 트리페닐 포스페이트(TPP), 레조르시놀 비스(디페닐포스페이트)(RDP), 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(BADP), 트리크레실 포스페이트(TCP)), 또는 이들의 하나 이상의 조합일 수 있다. 특정 양태에서, 인-함유 화합물은 유기포스페이트, 유기 포스피네이트, 할로겐화 유기포스페이트 또는 이들의 하나 이상의 조합이다.
난연제는, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 wt%의 양으로 난연제 폴리머 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 난연제는 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 wt%, 또는 적어도 약 12 wt%, 또는 적어도 약 13 wt%, 또는 적어도 약 14 wt%, 또는 적어도 약 15 wt%, 또는 적어도 약 16 wt%의 양으로 존재할 수 있다.
난연제는 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 40 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있지만, 보다 전형적으로는 20 wt% 이하의 양으로 존재한다. 예를 들어, 난연제는 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 20 wt% 이하, 또는 약 18 wt% 이하, 또는 약 17.5 wt% 이하, 또는 약 16.5 wt% 이하, 또는 약 16 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
본원에서 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린을 포함한다. 메타카올린은 카올린(Al2Si2O5(OH)4)으로부터 생성될 수 있으며, 이는 이후 본원에서 수화 카올린으로 지칭된다. 수화 카올린은 미네랄 카올리나이트, 디카이트, 나크라이트 및 할로이사이트를 포함한다. 수화 카올린 점토는 천연 공급원, 즉, 미가공 천연 카올린 점토 광물로부터 유래된 가공된 물질일 수 있다. 가공된 카올린 점토는 전형적으로 적어도 약 50 중량%의 카올리나이트를 함유할 수 있다. 예를 들어, 대부분의 상업적으로 가공된 카올린 점토는 약 75 중량% 초과의 카올리나이트를 함유하고, 약 90 중량% 초과, 일부 경우에는 약 95 중량% 초과의 카올리나이트를 함유할 수 있다.
메타카올린의 제조 방법은 수화 카올린(전형적으로 카올린 점토의 형태)을 적합한 온도에서 적절한 양의 시간 동안 하소시키는 것을 포함할 수 있다. 온도 및 시간은 카올린으로부터 수분 함량의 일부를 제거하기에 충분할 수 있다. 일부 예에서, 메타카올린의 제조 방법은 카올린을 약 500℃ 내지 약 900℃, 예를 들어, 약 550℃ 내지 약 850℃, 약 600℃ 내지 약 800℃, 약 650℃ 내지 약 750℃, 또는 약 680℃ 내지 약 720℃ 범위의 온도에서 카올린을 하소시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 메타카올린의 제조 방법은 약 30분 내지 약 120분, 약 40분 내지 약 110분, 약 50분 내지 약 100분, 약 60분 내지 약 90분, 약 50분 내지 약 70분, 또는 약 80분 내지 약 110분 범위의 시간 동안 카올린을 하소시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 조건은 50 이하의 형상 계수 및 메타카올린의 총 중량에 대해 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 가용성 알루미나 함량을 갖는 메타카올린을 생산할 수 있다. 그러나, 보다 전형적으로, 이러한 조건은 20 미만, 또는 약 10 이하, 또는 약 8 이하, 또는 약 5 이하의 형상 계수를 갖는 메타카올린을 생산하는 데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 조건은 임의의 상기 형상 계수 및 메타카올린의 총 중량에 대해 중량 기준 약 10% 내지 약 30%, 또는 약 14 wt% 내지 약 30 wt%, 14 wt% 내지 약 28 wt%, 또는 약 18 wt% 내지 약 30 wt%, 또는 18 wt% 내지 28 wt% 또는 약 18 wt% 내지 약 26 wt%, 또는 약 20 wt% 내지 약 26 wt%의 가용성 알루미나 함량을 갖는 메타카올린을 생산하는 데 사용될 수 있다. 형상 계수와 가용성 알루미나 함량 둘 모두는 하기에 추가로 논의된다.
900℃ 초과의 온도에서, 및 아마도 900℃ 미만의 온도에서 더 긴 시간(>120분) 동안 수화 카올린을 하소시키는 것은 "하소 카올린" 또는 "스피넬 카올린"으로 지칭될 수 있는 것을 생산한다. 기본적으로, 추가 가열은 알루미늄-실리콘 스피넬로의 전환을 야기하며, 이는 때때로 감마-알루미나 유형 구조로 지칭된다. 또한, 훨씬 더 높은 온도에서 가열하면 스피넬 상이 핵형성되고 소판 멀라이트 및 고 결정질 크리스토발석으로 변형될 수 있다. 이러한 핵형성된 상은 또한 용어 "하소 카올린"으로 본원에 포함된다. 메타카올린은 하소되었지만, 용어 "하소 카올린"에 포함되지 않는다.
인지될 바와 같이, 메타카올린은 수화 카올린 또는 하소 카올린과 상이한 상이다. 예를 들어, 메타카올린은 수화 카올린과 상이한 형상 계수 및 더 높은 가용성 알루미나 함량을 갖고, 하소 카올린으로부터 더 높은 가용성 알루미나 함량을 갖는다.
본원에서 사용되는 용어 "형상 계수"는 다양한 크기 및 형상의 입자 집단에 대한 평균 입자 직경 대 입자 두께의 비의 평균 값(중량 평균 기준)의 척도를 지칭한다. 형상 계수는 미국 특허 제5,576,617호에 기재된 전기 전도도 방법 및 장치를 사용하여 측정될 수 있다(PANACEA(자연 정렬 [및] 전도도 효과 분석에 [의한] 입자 평가)로도 지칭됨). 이 방법에서, 입자의 완전 분산된 수성 현탁액의 전기 전도도는 이들이 긴 관을 통해 유동함에 따라 측정된다.
전기 전도도의 측정은 (a) 관의 종방향 축을 따라 서로 분리된 한 쌍의 전극과 (b) 관의 횡방향 폭에 걸쳐 서로 분리된 한 쌍의 전극 사이에서 이루어진다. 미립자 물질의 형상 계수는 이들 2개의 전도도 측정치 사이의 차이로부터 결정된다. 더 높은 형상 계수는 일반적으로 더 많은 판상 물질을 나타낸다.
본원에서 메타카올린은 이것이 형성되는 수화 카올린보다 작은 형상 계수를 가질 것이다. 전형적으로, 본원의 메타카올린은 약 20 미만의 형상 계수를 가질 수 있다. 그러나, 보다 전형적인 양태에서, 메타카올린은 10 이하의 형상 계수를 갖고, 8 이하, 또는 5 이하의 형상 계수를 가질 수 있다. 일반적으로, 형상 계수의 하한은 언급될 필요는 없으나, 완전성을 위해, 메타카올린은 적어도 1의 형상 계수를 가질 수 있다. 메타카올린은 일반적으로 높은 종횡비 또는 높은 형상 계수 물질로 간주되지 않으며; 다른 한편으로, 판상 수화 카올린은 높은 종횡비 또는 높은 형상 계수 물질로 간주되는 것의 형태를 취할 수 있다.
메타카올린의 사용은 다른 광물 첨가제(예를 들어, 하이드로탈사이트, 규회석, 운모, 활석, 수화 카올린, 및/또는 하소 카올린)의 사용에 비해 이점을 갖지만, 20 초과, 및 보다 전형적으로 60 이상의 형상 계수를 갖는 수화 카올린과 같은 높은 종횡비를 갖는 그러한 다른 광물 첨가제의 사용에 비해 특히 유리하다.
가용성 알루미나 함량은 물질의 반응성의 지표이다. 본 개시는 더 높은 가용성 알루미나 함량을 갖는 물질이 난연제 폴리머 조성물에 사용될 때 더 낮은 가용성 알루미나 함량을 갖는 물질과 상이한 성질을 초래한다는 발견을 인식한다.
가용성 알루미나 함량의 양은 질산을 사용하여 측정될 수 있다. 예시적인 방법에서, 100 밀리그램의 샘플을 분석 저울을 사용하여 측정하고, 스크류-온 캡을 갖는 16 mm x 150 mm 시험관으로 옮긴다. 10 mL의 진한 질산을 시험관에 첨가하고, 이를 느슨하게 덮는다. 이어서, 시험관을 워터 배쓰(100℃ ± 2℃의 온도)에서 4시간 동안 가열하고 냉각시킨다. 시험관의 상단 부분에 탈이온수를 붓고, 시험관 내의 용액을 이후 무회 여과지를 통해 100 mL 부피 플라스크에 여과한다. 대조 샘플은 또한 진한 질산을 사용하여 제조된다. 이후, 플라스크를 100 mL 표시까지 채우고, 표준으로서 1000 ppm 알루미늄 표준 용액의 다양한 희석을 사용하여 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법(ICP-AES)에 의해 용액을 분석한다. 가용성 알루미나 함량은 이후 하기 방정식을 사용하여 계산된다:
본 조성물에 사용되는 메타카올린은 일반적으로 메타카올린의 총 중량에 대해 적어도 약 10 중량%인 가용성 알루미나 함량을 갖는다. 일부 양태에서, 가용성 알루미나 함량은 메타카올린의 총 중량에 대해 적어도 약 12 중량%, 또는 적어도 약 14 중량%, 또는 적어도 약 16 중량%, 또는 적어도 약 18 중량%이다. 일반적으로, 가용성 알루미나 함량은 메타카올린의 총 중량에 대해 최대 30 중량%일 것이지만, 최대 28 중량%, 또는 최대 26 중량%, 또는 최대 24 중량%일 수 있다. 예를 들어, 가용성 알루미나 함량은 메타카올린의 총 중량에 대해 약 10 중량% 내지 약 30중량%, 또는 약 114 중량% 내지 약 30 중량%, 약 14 중량% 내지 약 28 중량%, 또는 약 18 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 18 중량% 내지 28 중량% 또는 약 18 중량% 내지 약 26 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 26 중량%의 범위이다.
비교를 위해, 전형적으로 수화 카올린 및 하소 카올린은 총 수화 카올린 또는 하소 카올린에 대해 10 wt% 미만의 가용성 알루미나 함량을 포함할 것이고, 전형적인 양은 약 0.5 wt% 내지 6 wt%의 가용성 알루미나 함량이다. 따라서, 이해될 바와 같이, 메타카올린은 수화 카올린 또는 하소 카올린과 뚜렷하게 상이하다. 본 개시의 양태는 수화 카올린 또는 하소 카올린을 난연제 폴리머 조성물에 첨가하는 것을 포함하지만, 양태는 메타카올린이 존재하는 것을 요구한다. 따라서, 임의의 수화 카올린 또는 하소 카올린은 본원에 개시된 난연제 폴리머 조성물에서 메타카올린 대신이 아니라 메타카올린에 추가된다.
본 개시의 일부 양태에 따르면, 난연제 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 1 wt%, 또는 적어도 약 3 wt%, 또는 적어도 약 7 wt%의 메타카올린을 포함한다. 일반적으로, 메타카올린은 40 wt% 미만의 양으로 존재하지만, 보다 전형적으로, 메타카올린은 조성물의 총 중량을 기준으로 20 wt% 미만의 양으로 존재한다. 일부 양태에서, 메타카올린은 조성물의 총 중량을 기준으로 15 wt% 미만, 또는 12 wt% 미만, 또는 10 wt% 미만, 또는 8 wt% 미만의 양으로 존재한다. 상기 언급된 상한 및 하한은, 예를 들어, 1 wt% 내지 15 wt%, 또는 1 wt% 내지 12 wt%, 또는 1 wt% 내지 10 wt%, 또는 1 wt% 내지 8 wt%, 또는 3 wt% 내지 15 wt% 등의 임의의 조합일 수 있다.
상기 지시된 바와 같이, 난연제 폴리머 조성물은 임의로 강화 첨가제를 포함할 수 있다. 용어 "강화 첨가제" 및 "강화 물질"은 본원에서 상호교환적으로 사용되며, 폴리머 조성물을 강화시킬 수 있는(예를 들어, 인장 및 굴곡 모듈러스 및/또는 인장 및 굴곡 강도를 개선할 수 있는) 임의의 물질을 지칭한다.
강화 물질 또는 강화 첨가제는, 예를 들어, 규회석, 활석, 운모, 수화 카올린, 하소 카올린, 마그네슘 옥시 설페이트, 및/또는 강화 섬유일 수 있다. 강화 섬유는, 예를 들어, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유(예를 들어, Kevlar®, Nomex®, Technora®), 목재 섬유, 현무암 섬유 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다. 특정 양태에서, 강화 물질은 유리 섬유, 규회석, 탈크, 운모, 탄소 섬유 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 특정 양태에서, 강화 물질은 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
수화 카올린 또는 하소 카올린 강화 물질은 전형적으로 20 초과, 및 보다 전형적으로 60 이상의 형상 계수(상기 기재된 바와 같음)를 갖는 것들일 것이다. 또한, 활석, 운모 및 규회석은 또한 잘 알려진 고종횡비 물질이다.
강화 섬유는, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물에 혼입되기 전에 섬유보다 큰 직경을 갖는 쓰레드로 권취될 수 있다. 강화 섬유(예를 들어, 유리 섬유 또는 탄소 섬유 필라멘트)는, 예를 들어, 약 6 μm 내지 약 20 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 강화 섬유(예를 들어, 유리 섬유)는 약 6 μm 내지 약 19 μm 또는 약 6 μm 내지 약 18 μm 또는 약 6 μm 내지 약 17 μm 또는 약 6 μm 내지 약 16 μm 또는 약 6 μm 내지 약 15 μm 또는 약 6 μm 내지 약 14 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 강화 섬유(예를 들어, 유리 섬유)는 약 6.5 μm 내지 약 13.5 μm 또는 약 7 μm 내지 약 13 μm 또는 약 7.5 μm 내지 약 12.5 μm 또는 약 8 μm 내지 약 12 μm 또는 약 8.5 μm 내지 약 11.5 μm 또는 약 9 μm 내지 약 11 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 강화 섬유(예를 들어, 유리 섬유 또는 탄소 섬유 필라멘트)는, 예를 들어, 약 3 mm 내지 약 8 mm 범위의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 강화 섬유(예를 들어, 유리 섬유)는 약 3 mm 내지 약 5 mm 또는 약 3.5 mm 내지 약 7.5 mm 또는 약 4 mm 내지 약 7 mm 또는 약 4.5 mm 내지 약 6.5 mm 또는 약 5 mm 내지 약 6 mm 범위의 길이를 가질 수 있다.
탄소 섬유는, 예를 들어, 각각의 번들이 1000 내지 약 100,000개의 탄소 섬유 필라멘트를 포함하도록 번들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 각각의 번들은 약 2000 내지 약 80,000 또는 약 3000 내지 약 50,000 또는 약 4000 내지 약 25,000 또는 약 5000 내지 약 20,000개의 탄소 섬유 필라멘트를 포함할 수 있다.
존재 시, 강화 물질은, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 1 wt%의 양으로 난연제 폴리머 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 강화 물질은 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 5 wt%, 또는 적어도 약 10 wt%, 또는 적어도 약 12 wt%, 또는 적어도 약 15 wt%, 또는 적어도 약 18 wt%, 또는 적어도 약 20 wt%, 또는 적어도 약 22 wt%, 또는 적어도 약 25 wt%, 또는 적어도 약 28 wt%의 양으로 존재할 수 있다.
존재 시, 강화 물질은, 예를 들어, 난연제의 총 중량을 기준으로 약 50 wt% 이하의 양으로 난연제 폴리머 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 강화 물질은 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 45 wt% 이하, 또는 약 40 wt% 이하, 또는 약 38 wt% 이하, 또는 약 36 wt% 이하, 또는 약 35 wt% 이하, 또는 내지 약 34 wt% 이하, 또는 내지 약 32 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
예를 들어, 강화 물질은 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 wt% 내지 약 50 wt%, 또는 약 5 wt% 내지 약 45 wt%, 또는 약 10 wt% 내지 약 40 wt%, 또는 약 15 wt% 내지 약 35 wt%, 또는 약 28 wt% 내지 약 32 wt% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
일반적으로, 강화 첨가제가 사용될 때, 조성물에서 메타카올린과 강화 첨가제의 합한 양은 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 50 wt% 이하일 것이다. 예를 들어, 메타카올린과 강화 첨가제의 합한 양은 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 40 wt% 이하, 또는 30 wt% 이하, 또는 20 wt% 이하일 수 있다. 또한, 메타카올린과 강화 첨가제의 합한 양은 일반적으로 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 2 wt%일 것이다. 보다 전형적으로, 합한 양은 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 11 wt%, 또는 적어도 13 wt%, 또는 적어도 15 wt%일 것이다. 예를 들어, 합한 양은 11 wt% 내지 50 wt%, 또는 15 wt% 내지 40 wt%일 수 있다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은 커플링제(예를 들어, 말레산 무수물 그래프팅된 폴리올레핀), 상용화제(예를 들어, 말레산 무수물 그래프팅된 폴리올레핀), 불투명화제, 안료, 착색제, 산화방지제, 김서림 방지제, 정전기 방지제, 수분 배리어 첨가제, 가스 배리어 첨가제, 분산제, 탄화수소 왁스, 안정화제, 공동-안정화제, 윤활제, 점착성 개선제, 열-및-형태 안정성 개선제, 가공 성능 개선제, 공정 보조제(예를 들어, Polybatch® AMF-705), 모울드 이형제(예를 들어, 지방산, 아연, 칼슘, 마그네슘, 지방산의 리튬 염, 유기 포스페이트 에스테르, 스테아르산, 아연 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 리튬 스테아레이트, 칼슘 올레에이트, 아연 팔미테이트), 산화방지제 및 가소제 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
각각의 추가 첨가제는 난연제 폴리머 조성물에 독립적으로 존재할 수 있다. 각각의 추가의 첨가제는 난연제 폴리머 조성물에 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 0 wt% 초과, 보다 전형적으로 적어도 0.1 wt%, 또는 적어도 0.2 wt%, 또는 적어도 0.5 wt%, 또는 적어도 1 wt%, 또는 적어도 1.5 wt%, 또는 적어도 2 wt% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 wt% 이하 또는 약 5 wt% 이하 또는 약 4 wt% 이하 또는 약 3 wt% 이하의 추가 첨가제를 포함할 수 있다.
전형적으로, 난연제 폴리머 조성물에서 광물 첨가제는 광물 첨가제를 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일한 난연제 조성물("순수한 조성물")에 비해 고유 점도 값(ISO 307 표준에 의해 측정하는 경우)의 감소를 초래한다. 그러나, 메타카올린의 사용은 유리하게는 다른 광물 첨가제, 예를 들어, 하이드로탈사이트, 운모, 수화 카올린보다 고유 점도 값의 감소를 덜 초래하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 메타카올린을 갖는 난연제 폴리머 조성물은 유사하거나 동일한 양의 상이한 광물 첨가제, 예를 들어, 하이드로탈사이트, 규회석, 운모, 탈크, 수화 카올린, 및/또는 하소 카올린을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제-폴리머 조성물의 고유 점도 값보다 적어도 약 7 ml/g, 또는 적어도 약 5 ml/g, 또는 적어도 4 ml/g, 또는 적어도 3 ml/g 더 큰 고유 점도 값을 가질 수 있다.
또한, 메타카올린의 사용은 개선된 평균 MW(겔-투과 크로마토그래피에 의해 측정하는 경우 분자량)를 가질 수 있다. 예를 들어, 평균 MW는 메타카올린 대신 하이드로탈사이트를 사용하는 유사한 포뮬레이션에 대한 것들과 유사하거나 더 높을 수 있다. 메타카올린을 갖는 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린을 함유하지 않거나 유사한 양의 상이한 광물 첨가제, 예를 들어, 하이드로탈사이트, 규회석, 운모, 탈크, 수화 카올린, 및/또는 하소 카올린을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물의 평균 MW보다 적어도 약 40%, 또는 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 20%, 또는 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 10%, 또는 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 10%, 또는 적어도 5%, 또는 적어도 3% 더 큰 평균 MW를 가질 수 있다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, 현재 메타카올린은 가공 동안 수지/폴리머의 분해를 늦추고; 따라서, 더 높은 MW를 유지하는 데 도움이 되는 것으로 사료된다. 이는 또한 더 높은 점도 값을 야기하는 데 도움이 될 수 있다.
또한, 난연제 폴리머 조성물은 우수한 기계적 성질을 유지한다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은 약 5000 MPa 내지 약 15,000 MPa 범위의 굴곡 모듈러스를 가질 수 있다. 굴곡 모듈러스는, 예를 들어, ISO 178에 의해 측정될 수 있다(64 mm 스팬 및 2 mm/분 속도에서). 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 5000 MPa 내지 약 16,000 MPa 범위의 인장 모듈러스를 가질 수 있다. 인장 모듈러스는, 예를 들어, ISO 527(타입 1A)(5 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 50 MPa 내지 약 200 MPa 범위의 인장 강도를 가질 수 있다. 인장 강도는, 예를 들어, ISO 527(타입 1A)(5 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 1% 내지 약 15% 범위의 인장 신율을 가질 수 있다. 인장 신율은, 예를 들어, ISO 527(타입 1A)(5 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은 약 3 kJ/m2 내지 약 20 kJ/m2 범위의 ISO 노치드 아이조드 충격을 가질 수 있다. ISO 노치드 아이조드 충격은 23℃에서 ISO 180에 의해 측정된다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은 약 30 kJ/m2 내지 약 200 kJ/m2 범위의 ISO 노치드 아이조드 충격을 가질 수 있다. ASTM 노치드 아이조드 충격은 23℃에서 ASTM D256에 의해 측정된다.
본원에 개시된 임의의 양태 또는 구현예에 따른 난연제 폴리머 조성물로부터 제조되거나 이를 포함하는 물품이 본원에 추가로 제공된다. 물품은 기재 물질 및 난연제 폴리머 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재 물질은 난연제 폴리머 조성물로 제조될 수 있거나, 임의로 기재는 난연제 조성물로 커버링될 수 있다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물이 형성될 수 있거나, 기재 물질의 적어도 일부 상에 층으로서 증착될 수 있다. 물품은, 예를 들어, 차체 부품, 범퍼, 도어 패널, 파이프, 대시보드, 휠 커버, 장비 하우징, 디스플레이 패널 또는 엔진 커버와 같은 자동차용 부품일 수 있다. 예를 들어, 금속 파이프가 난연제 폴리머 조성물에 코팅될 수 있거나, 금속 범퍼는 난연제 폴리머 조성물에 코팅될 수 있다. 물품은, 예를 들어, 본원에 개시된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물로 커버링된 케이블(예를 들어, 전기 케이블)일 수 있다. 물품은 전기 또는 전자 부품일 수 있다. 물품은, 예를 들어, 전기 커넥터일 수 있다. 물품은, 예를 들어, 자동차 및/또는 전자 적용을 위한 하우징일 수 있다.
난연제 폴리머 조성물이 층, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 물품 상의 층으로 형성될 때, 난연제 폴리머 조성물은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판(UL94)을 이용하여 측정하는 경우 V2 또는 VI 이상의 난연성 등급을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은 UL94 표준을 사용하여 측정하는 경우 V0 이상의 난연성 등급을 가질 수 있다. 난연성 등급은, 예를 들어, 1/8 인치(약 3 mm), 1/16 인치(약 1.5 mm) 및/또는 1/32 인치(약 0.8 mm)의 두께를 갖는 조성물을 사용하여 측정될 수 있다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물이 약 1/8 인치(약 3 mm) 이하, 및 약 1/128 인치(0.2 mm) 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때 V0의 난연성 등급을 가질 수 있고, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다. 예를 들어, 난연제 폴리머가 약 1/16 인치(1.5 mm) 이하 및 약 1/64 인치(0.4 mm) 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다. 예를 들어, 난연제 폴리머가 약 1/32 인치(0.8 mm) 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0이다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물이 약 10 wt% 이상의 난연제 및 약 1 wt% 이상의 메타카올린을 포함하는 경우, 및 적어도 1/64 인치(0.4mm), 및 임의로 1/8 인치(3 mm) 이하, 또는 1/16 인치(1.5 mm) 이하, 1/32(0.8 mm) 이하의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정하는 경우 V0의 난연성 등급을 가질 수 있다. 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 10 wt% 내지 약 20 wt%의 난연제 및 1 wt% 내지 20 wt%의 메타카올린을 포함할 수 있다. 임의로, 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 강화 물질(예를 들어, 유리 섬유)을 포함할 수 있다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물이 약 12 wt% 이상의 난연제 및 약 5 wt% 이상의 메타카올린을 포함하는 경우, 및 적어도 1/64 인치(0.4mm), 및 임의로 1/8 인치(3 mm) 이하, 또는 1/16 인치(1.5 mm) 이하, 1/32(0.8 mm) 이하의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정하는 경우 V0의 난연성 등급을 가질 수 있다. 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 12 wt% 내지 약 18 wt%의 난연제 및 5 wt% 내지 15 wt%의 메타카올린을 포함할 수 있다. 임의로, 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 강화 물질(예를 들어, 유리 섬유)을 포함할 수 있다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물이 약 15 wt% 이상의 난연제 및 약 7 wt% 이상의 메타카올린을 포함하는 경우, 및 적어도 1/64 인치(0.4mm), 및 임의로 1/8 인치(3 mm) 이하, 또는 1/16 인치(1.5 mm) 이하, 1/32(0.8 mm) 이하의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정하는 경우 V0의 난연성 등급을 가질 수 있다. 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 15 wt% 내지 약 17.5 wt%의 난연제 및 7 wt% 내지 12 wt%의 메타카올린을 포함할 수 있다. 임의로, 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 강화 물질(예를 들어, 유리 섬유)을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 난연제 폴리머 조성물은 전형적으로 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때 ― 예컨대, 본원에 기재된 바와 같은 기재 상에서 ― 50초 미만, 또는 보다 전형적으로 40초 미만, 또는 30초 미만의 조성물에 대한 총 화염 시간을 가질 수 있거나, 약 1/64 인치 두께의 경우, United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 50초 미만 또는 보다 전형적으로 40초 미만이다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 약 24% 내지 약 38% 범위의 한계 산소 지수(LOI)를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연제 폴리머 조성물은 약 23 % 내지 약 37 % 또는 약 24 % 내지 약 36 % 또는 약 25 % 내지 약 35 % 또는 약 26 % 내지 약 34 % 또는 약 27 % 내지 약 34 % 또는 약 28 % 내지 약 33 % 범위의 LOI를 가질 수 있다. 한계 산소 지수(LOI)는, 예를 들어, ISO 4589 및/또는 ASTM D2863 시험에 의해 측정될 수 있다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 메타카올린을 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 난연성 등급 이상인 난연성 등급을 가질 수 있다. 이는, 예를 들어, UL94 표준에 의해 측정될 수 있다.
난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 메타카올린 대신에 유사한 양 또는 동일한 양의 수화 카올린 또는 하소 카올린을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 난연성 등급 이상인 난연성 등급을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 난연제 조성물은 메타카올린을 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일한 비교 조성물과 비교할 때 개선된 내부식성을 갖는다. 또한, 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린 대신에 유사한 양 또는 동일한 양의 수화 카올린, 하소 카올린, 강화 첨가제 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 비교 조성물과 비교할 때 개선된 내부식성을 갖는다. 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같이, 물품을 생산하기 위해 기재 물질 상에 증착될 때, 본 발명의 난연제 폴리머 조성물의 층을 갖는 기재 물질은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제(예를 들어, 하이드로탈사이트, 규회석, 운모, 탈크, 수화 카올린, 및/또는 하소 카올린)를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물 층을 갖는 동일한 기재 물질보다 시간 경과에 따라 부식을 덜 나타낼 것이다.
본원에 개시된 임의의 양태 또는 구현예에 따른 난연제 폴리머 조성물의 제조 방법이 본원에 추가로 제공된다. 방법은, 예를 들어, 폴리머, 난연제, 메타카올린 및 임의의 선택적인 첨가제를 혼합하는 것을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 폴리머를 난연제, 메타카올린, 및 강화 물질과 같은 임의의 선택적인 첨가제와 컴파운딩함으로써 제조될 수 있다. 컴파운딩 자체는 폴리머 가공 및 제조 분야의 당업자에게 잘 알려져 있고, 용융 상태에서 폴리머 및 임의의 첨가제를 혼합 및/또는 블렌딩함으로써 플라스틱 포뮬레이션을 제조하는 것으로 이루어지는 기술이다. 컴파운딩은 구성요소가 용융되는 온도 미만의 온도에서 수행되는 블렌딩 또는 혼합 공정과 구별되는 것으로 당 분야에서 이해된다. 컴파운딩은, 예를 들어, 마스터배치 조성물을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 컴파운딩은, 예를 들어, 마스터배치 조성물을 폴리머에 첨가하여 추가의 폴리머 조성물을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 압출될 수 있다. 예를 들어, 컴파운딩은 스크류, 예를 들어, 이축 컴파운더, 예를 들어, Baker Perkins 25 mm 이축 컴파운더를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 컴파운딩은 멀티-롤 밀, 예를 들어, 2-롤 밀을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 컴파운딩은 공동-니더(co-kneader) 또는 내부 혼합기를 사용하여 수행될 수 있다. 본원에 개시된 방법은, 예를 들어, 압축 성형 또는 사출 성형을 포함할 수 있다. 폴리머 및/또는 난연제 및/또는 고종횡비 미립자 광물 및/또는 임의의 첨가제(예를 들어, 강화 물질)는 예비혼합되어 단일 호퍼로부터 공급되거나 상이한 호퍼로부터 압출기의 상이한 구역으로 독립적으로 공급될 수 있다.
생성된 용융물은, 예를 들어, 워터 배쓰에서 냉각된 다음, 펠렛화될 수 있다. 생성된 용융물은 캘린더링되어 시트 또는 필름을 형성할 수 있다.
본원에 기재된 난연제 폴리머 조성물은, 예를 들어, 원하는 형태 또는 물품으로 성형될 수 있다. 난연제 폴리머 조성물의 성형은, 예를 들어, 조성물을 가열하여 이를 연화시키는 것을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 폴리머 조성물은, 예를 들어, 성형(예를 들어, 압축 성형, 사출 성형, 신장 취입 성형, 사출 취입 성형, 오버 몰딩), 압출, 캐스팅, 또는 열성형에 의해 성형될 수 있다.
전술한 내용은 제한 없이 본 발명의 특정 양태 및/또는 구현예를 광범위하게 설명한다. 당업자에게 용이하게 명백할 수정 및 변형은 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
실시예
실시예 1
표 1, 2, 3 및 4에 제시된 바와 같은 다양한 포뮬레이션을 제조하고 물리적 성질에 대해 시험하였다. 결과는 도 1 내지 도 8에 제시되어 있다. 메타카올린을 사용한 실시예에서, 메타카올린은 8.7의 형상 계수 및 22.2%의 가용성 알루미나 함량을 가졌다. 도 7의 데이터에 대해, NR은 V2 표준을 충족시키지 못한 샘플 결과를 나타내고; 또한, 도 7에서 결과가 없다는 것은 이러한 두께에서의 시험이 수행되지 않았음을 의미한다(예컨대, 동일한 포뮬레이션에 대한 더 두꺼운 샘플이 V0 표준을 충족시키지 못한 경우).
표 1
표 2
표 3
표 4
실시예 2
부식 시험: 표 5에 제시된 바와 같은 다양한 포뮬레이션을 제조하고 부식 전위에 대해 시험하였다. 결과는 도 9에 제시되어 있다. 메타카올린을 사용한 실시예에서, 메타카올린은 8.7의 형상 계수 및 22.2%의 가용성 알루미나 함량을 가졌다.
Clariant로부터의 Exolit 제품 라인(본 연구에서 사용된 Exolit OP 1314 포함)과 같은 포스피네이트 기반 난연제 첨가제의 사용에 대한 알려져 있는 난제는 압출기 스크류, 배럴, 및 및 용융된 수지와 접촉하는 다른 금속 부품을 포함하는 가공 장비에 대한 플라스틱 화합물(본 연구에서 사용된 유리 섬유 충전된 폴리아미드 66 화합물 포함)의 부식 전위를 증가시키는 경향이 있다는 것이다. Exolit OP 1314는 유기 포스피네이트를 기반으로 하는 비할로겐화 난연제이다.
본 연구에서 사용된 상이한 포뮬레이션의 부식 전위를 평가하고 비교하기 위해, 이들 포뮬레이션이 플라스틱 컴파운딩 압출기 및 사출 성형기 내부에서 경험하는 고전단 가공 조건을 시뮬레이션하는 내부 시험 방법이 개발되었다. 그러나, 제거 가능한 금속 삽입물을 포함하는 임의의 이러한 방법 또는 장치가 사용될 수 있다.
시험은 제거 가능한 금속 삽입물이 사출 성형 프레스의 고정 면에서 몰드 캐비티에 설치될 수 있게 하는 특별히 설계된 몰드와 함께 표준 실험실 크기의 사출 성형기(예컨대, 이 연구에서 사용되는 Arburg Allrounder 370E 600-170)를 사용한다. 몰드 설정은 사출 성형 샷이 제거 가능한 금속 삽입물에 직접 제조되도록 한다. 삽입물은 부식 검사를 위해 제거되기 전에 반복된 수의 사출 성형 샷(최소 약 100 샷이 필요함)과 접촉할 것이다. 부식 검사는 금속 삽입물에 대해 수행되는 샷의 수가 제한되기 때문에 종종 정성적이지만, 더 많은 수의 샷에서 더 부식성 물질에 대해 정량적이 될 수 있다. 정량적 분석은 금속 삽입물의 중량 손실을 이용하여 수행될 것이다(적절한 부식 세척 후).
이 연구에서 사용된 상이한 포뮬레이션의 부식 전위를 비교하기 위해, 사용된 사출 성형 조건(작동 파라미터)은 모든 포뮬레이션에 대해 일정하게 유지되었다. 표 5는 이들 포뮬레이션의 부식성에 대한 메타카올린 및 하이드로탈사이트의 효과를 평가하기 위해 사용된 3개의 상이한 포뮬레이션을 보여준다.
"대조" 포뮬레이션 7은 Exolit Op 1314, PA66 수지 및 유리 섬유만을 함유한다. 다른 2개의 포뮬레이션 8 및 9는 부식 억제제로서 하이드로탈사이트 또는 메타카올린을 함유한다. 하이드로탈사이트는 일반적으로 이러한 유형의 적용에서 산 스캐빈저로서 약 0.75 wt% 로딩으로 사용되며, 이는 포뮬레이션 8에서 사용되는 로딩이다. 더 높은 로딩(7.5 wt%)의 메타카올린을 사용하였는데(포뮬레이션 9), 그 이유는 이러한 포뮬레이션에서 난연 상승제로서의 이의 기능을 위해 요망/요구되었기 때문이다.
도 9의 결과의 시각적 비교는 부식 억제제가 없는 대조 포뮬레이션 7이 용융된 플라스틱 화합물에 처음 노출되는 삽입물의 상부에서 더 어두운 색상에서 명백한 바와 같이 가장 깊은 부식 효과를 갖는다는 것을 보여준다. 하이드로탈사이트를 함유하는 포뮬레이션 8과 함께 사용된 삽입물은 또한 상당한 부식을 나타내지만, 효과는 더 넓은 영역에 걸쳐 퍼진다. 이는 대조 샘플에 대해 명백한 깊은/어두운 반점을 나타내지 않는다. 부식된 영역의 확산 및 부식된 스폿의 깊이/어두움 둘 모두가 덜 중요한 것으로 보이므로 메타카올린을 함유하는 포뮬레이션 9가 가장 우수한 성능인 것으로 보인다.
표 5: Exolit 기반 난연제 PA66의 부식 전위의 상대적 비교에 사용된 포뮬레이션
표 5
도 9는 Exolit OP 1314와 같은 포스피네이트 난연제를 함유하는 PA66 포뮬레이션의 부식 전위를 감소시키는 데 있어서의 메타카올린의 효능을 보여주는 사출 성형 시험에서 부식 삽입물의 시각적 외관의 명백한 감소를 보여준다.
본 발명 및/또는 개시의 양태는 예시적인 구현예를 설명하는 하기의 비제한적인 번호가 매겨진 단락을 참조하여 추가로 예시된다.
1. 폴리머, 난연제, 및 메타카올린을 포함하는 난연제 폴리머 조성물로서, 난연제 폴리머가 약 1/8 인치 이하, 및 약 1/128 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0인, 난연제 폴리머 조성물.
2. 단락 1에 있어서, 난연제 폴리머가 약 1/16 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0인, 난연제 폴리머 조성물.
3. 단락 1에 있어서, 난연제 폴리머가 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0인, 난연제 폴리머 조성물.
4. 단락 1 내지 단락 3 중 임의의 것에 있어서, 메타카올린은 20 미만, 및 임의로 10 이하, 또는 8 이하, 또는 5 이하의 형상 계수를 갖는, 난연제 폴리머 조성물.
5. 단락 1 내지 단락 4 중 임의의 것에 있어서, 메타카올린은 중량 기준 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 메타카올린, 및 임의로 중량 기준 약 14 wt% 내지 약 28 wt%, 또는 약 18 wt% 내지 약 26 wt%, 또는 약 20 wt% 내지 약 26 wt%의 메타카올린의 가용성 알루미나 함량을 갖는, 난연제 폴리머 조성물. 임의로, 메타카올린은 메타카올린의 총 중량에 대해 중량 기준 적어도 약 10 wt%, 또는 적어도 약 12 wt%, 또는 적어도 약 14 wt%, 또는 적어도 약 18 wt%, 또는 적어도 약 20 wt%인 가용성 알루미나 함량을 갖고/거나, 가용성 알루미나 함량은 메타카올린의 총 중량에 대해 중량 기준 최대 30 wt%, 또는 최대 28 wt%, 또는 최대 26 wt%, 또는 최대 24 wt%일 것이다.
6. 단락 1 내지 단락 5 중 임의의 것에 있어서, 폴리머는 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리부틸렌), 폴리비닐 에스테르(일반 화학식 -[RCOOCHCH2]-), 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리아미드, 폴리락트산, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리비닐 아세테이트(예를 들어, 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 폴리(메트 메타크릴레이트)), 열거된 폴리머 중 2개의 코폴리머, 열거된 폴리머 중 3개의 터폴리머, 또는 이들의 둘 이상의 조합으로부터 선택되는, 난연제 폴리머 조성물. 임의로, 폴리머는 폴리아미드이다.
7. 단락 1 내지 단락 6 중 임의의 것에 있어서, 난연제는 팽창성 난연제인, 난연제 폴리머 조성물.
8. 단락 1 내지 단락 7 중 임의의 것에 있어서, 난연제는 인 및/또는 질소-함유 화합물; 예를 들어, 적린, 포스페이트, 폴리포스페이트(예를 들어, 멜라민 폴리포스페이트), 포스포네이트(예를 들어, 디메틸 메틸포스포네이트(DMMP), 포스피네이트(예를 들어, 알루미늄 디에틸 포스피네이트), 할로겐화 유기포스페이트(예를 들어, 트리스(1,3-디클로로-2)-프로필)포스페이트, 테트라키스(2-클로로에틸)디클로로이소엔틸디포스페이트), 포스파젠, 폴리포스파젠, 트리아진(예를 들어, 멜라민-시아누레이트), 유기포스페이트(예를 들어, 트리페닐 포스페이트(TPP), 레조르시놀 비스(디페닐포스페이트)(RDP), 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(BADP), 트리크레실 포스페이트(TCP)), 또는 이들의 하나 이상의 조합인, 난연제 폴리머 조성물. 임의로, 난연제는 유기포스페이트, 유기 포스피네이트, 할로겐화 유기포스페이트 또는 이들의 하나 이상의 조합이다. 임의로, 난연제는 유기 포스피네이트이다.
9. 단락 1 내지 단락 8 중 임의의 것에 있어서, 난연제는 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 또는 12 또는 13 또는 14 또는 15 wt% 초과 및 20 또는 18 또는 17.5 또는 16.5 또는 16 wt% 이하의 양으로 존재하는, 난연제 폴리머 조성물.
10. 단락 1 내지 단락 9 중 임의의 것에 있어서, 메타카올린은 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 1 wt% 또는 3 wt% 또는 5 wt% 또는 7 wt%, 및 40 wt% 미만, 또는 20 wt% 또는 15 wt% 또는 12 wt% 또는 10 wt% 또는 8 wt% 이하의 양으로 존재하는, 난연제 폴리머 조성물.
11. 단락 1 내지 단락 10 중 임의의 것에 있어서, 조성물에 대한 총 화염 시간은, 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 50초 미만, 또는 임의로 40초 미만, 또는 임의로 30초 미만이거나, 약 1/64 인치 두께의 경우, United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 50초 미만 또는 임의로 40초 미만인, 난연제 폴리머 조성물.
12. 단락 1 내지 단락 11 중 임의의 것에 있어서, 조성물이 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 및/또는 메타카올린 이외의 상이한 강화 첨가제, 예를 들어, 하이드로탈사이트, 규회석, 운모, 탈크, 수화 카올린, 및/또는 하소 카올린을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물의 평균 분자량보다 적어도 3%, 또는 임의로, 적어도 5% 또는 적어도 약 10% 또는 적어도 약 15% 또는 적어도 약 20% 또는 적어도 약 30% 또는 적어도 약 40% 더 큰 평균 분자량을 갖는, 난연제 폴리머 조성물.
13. 단락 1 내지 단락 12 중 임의의 것에 있어서, 조성물이 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 또는 메타카올린 이외의 상이한 강화 첨가제, 예를 들어, 하이드로탈사이트, 규회석, 운모, 탈크, 수화 카올린, 및/또는 하소 카올린을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물의 고유 점도 값보다 적어도 3 ml/g, 또는 임의로 적어도 4 ml/g 또는 적어도 약 5 ml/g 또는 적어도 약 7 ml/g 더 큰 고유 점도를 갖는, 난연제 폴리머 조성물.
14. 단락 1 내지 단락 13 중 임의의 것에 있어서, 난연제 폴리머 조성물이 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제 및/또는 메타카올린 이외의 상이한 강화 첨가제, 예를 들어, 하이드로탈사이트, 규회석, 운모, 탈크, 수화 카올린, 및/또는 하소 카올린을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물과 비교할 때 개선된 내식성을 갖는, 난연제 폴리머 조성물.
15. 단락 1 내지 단락 14 중 임의의 것에 있어서, 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 존재하는 강화 첨가제를 추가로 포함하는, 난연제 폴리머 조성물. 강화 첨가제는, 예를 들어, 규회석, 활석, 운모, 수화 카올린, 하소 카올린, 마그네슘 옥시 설페이트, 및/또는 강화 섬유일 수 있다. 강화 섬유는, 예를 들어, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유(예를 들어, Kevlar®, Nomex®, Technora®), 목재 섬유, 현무암 섬유 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
16. 단락 15에 있어서, 조성물에서 메타카올린과 강화 첨가제의 합한 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 20 wt%, 또는 30 wt%, 또는 40 wt% 또는 50 wt%인, 난연제 폴리머 조성물.
17. 단락 15 또는 단락 16에 있어서, 강화 첨가제는 유리 섬유, 규회석, 활석, 운모, 마그네슘 옥시설페이트, 탄소 섬유, 20 초과(또는 바람직하게는 60 이상)의 형상 계수를 갖는 수화 카올린, 하소 카올린, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 난연제 폴리머 조성물.
18. 단락 1 내지 단락 17 중 임의의 것의 난연제 폴리머 조성물 및 기재 물질을 포함하는 물품.
19. 단락 18에 있어서, 기재 물질은 전기 케이블, 또는 전기 또는 전자 부품, 또는 자동차 부품일 수 있고, 기재 물질은 난연제 폴리머 조성물로 제조되거나 커버링되는, 물품.
Claims (16)
- 난연제 폴리머 조성물로서,
폴리머;
난연제; 및
메타카올린을 포함하고,
상기 난연제 폴리머가 약 1/8 인치 이하, 및 약 1/128 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 상기 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0인, 난연제 폴리머 조성물. - 제1항에 있어서, 난연제 폴리머가 약 1/16 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0인, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항에 있어서, 난연제 폴리머가 약 1/32 인치 이하 및 약 1/64 인치 이상의 두께를 갖는 층으로 형성될 때, 조성물에 대한 난연성 등급은 United Laboratories 표준 시험 94, 6판에 의해 결정하는 경우 V0인, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 메타카올린은 20 미만, 및 임의로 10 이하, 또는 8 이하, 또는 5 이하의 형상 계수를 갖는, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 메타카올린은 중량 기준 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 메타카올린, 및 임의로 중량 기준 약 14 중량% 내지 약 28 중량%, 또는 약 18 중량% 내지 약 26 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 26 중량%의 메타카올린의 가용성 알루미나 함량을 갖는, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리머는 폴리아미드인, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 난연제는 팽창성 난연제인, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 난연제는 유기 포스피네이트인, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 난연제는 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 또는 12 또는 13 또는 14 또는 15 wt% 초과 및 20 또는 18 또는 17.5 또는 16.5 또는 16 wt% 이하의 양으로 존재하는, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 메타카올린은 난연제 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 1 또는 3 또는 5 또는 7 wt% 및 20 또는 15 또는 12 또는 10 또는 8 wt% 이하의 양으로 존재하는, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 난연제 폴리머 조성물은 메타카올린 이외의 동일한 양의 상이한 광물 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는 동일한 난연제 폴리머 조성물과 비교할 때 개선된 내식성을 갖는, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 존재하는 강화 첨가제를 추가로 포함하는, 난연제 폴리머 조성물.
- 제12항에 있어서, 조성물에서 메타카올린과 강화 첨가제의 합한 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 20 wt%, 또는 30 wt%, 또는 40 wt% 또는 50 wt%인, 난연제 폴리머 조성물.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 강화 첨가제는 유리 섬유, 규회석, 활석, 운모, 마그네슘 옥시설페이트, 탄소 섬유, 20 초과(또는 바람직하게는 60 이상 넘게)의 형상 계수를 갖는 수화 카올린, 하소 카올린, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 난연제 폴리머 조성물.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 난연제 폴리머 조성물 및 기재 물질을 포함하는, 물품.
- 제15항에 있어서, 기재 물질은 전기 케이블, 전기 또는 전자 부품, 또는 자동차 부품이고, 상기 기재 물질은 난연제 폴리머 조성물로 제조되거나 커버링되는, 물품.
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