関連出願に対する参照 本出願は２００５年６月７日出願の米国暫定特許願第６０／６８８，３８５号および２００５年６月７日出願の同第６０／６８８，４６７号の優先権を請求する。 これらの特許願は引用によりその全文が本明細書に包含される。
本発明は優れた熱安定性および燃焼遅延性を示す燃焼遅延剤組成物に関する。 特に本発明は、Ｎ−２，ＣＡＳＥ（Ｆ１）−７４６２３−ジブロモプロピル−４，５−ジブロモヘキサヒドロフタルイミド、および１種の燃焼遅延性および熱安定性改善剤を含んで成る燃焼遅延剤組成物およびその使用に関する。
燃焼遅延性化合物の効果は典型的には二つの重要な特性、即ち（ｉ）燃焼遅延性および（ｉｉ）熱安定性によって生じるとされている。 燃焼遅延性化合物の燃焼遅延性は典型的には一般にＡＳＴＭ Ｄ２８６３により測定される制限酸素インデックス（「ＬＯＩ」、Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｏｘｙｇｅｎ Ｉｎｄｅｘ）により決定される． ＬＯＩの値は酸素／窒素混合物中において或る材料の燃焼をちょうど支えるだけの酸素濃度を与え、ＬＯＩが高いほどその化合物の燃焼遅延性は良好である。 熱安定性は典型的には熱重量分析法（「ＴＧＡ」）によって測定される。 この分析法では重合体の温度を１０℃または２０℃ずつ上昇させ、燃焼遅延剤が一定の割合で、即ち５重量％、１０重量％等の割合で重量を失う温度を測定する。 ＴＧＡ試験は比較試験である。 即ち他の燃焼遅延性化合物と比較した場合、同じレベルの重量減を高い温度において生じる燃焼遅延性化合物は、低い温度で生じる燃焼遅延性化合物に対して優れた熱安定性をもつと言われる。 一般に重合体の工業においては、スチレン含有化合物に対し同様な燃焼遅延性を賦与する現在得られる燃焼遅延性化合物よりも優れた熱安定性をもった燃焼遅延性化合物に対する要求が次第に増加している。 即ち当業界においてはこれらの性質をもった燃焼遅延剤組成物が要望がされている。
本発明の概要
本発明は、押し出されたポリスチレン発泡体において熱安定性および燃焼遅延性の効率が増大している燃焼遅延剤組成物であって、該組成物は （ａ）該燃焼遅延剤組成物に関し約６０〜約９５重量％のＮ−２，３−ジブロモプロピル−４，５−ジブロモヘキサヒドロフタルイミド、
（ｂ）該燃焼遅延剤組成物に関し約１〜約４０重量％の（ｉ）天然ゼオライト、（ｉｉ）合成ゼオライト、（ｉｉｉ）ハロゲン化された芳香族エポキシド、（ｉｖ）ハロゲン化されたエポキシオリゴマー，（ｖ）非ハロゲン化エポキシオリゴマー、（ｖｉ）ハイドロタルサイト、および（ｖｉｉ）該（ｉ）〜（ｖｉ）の混合物から選ばれる成分（Ａ）；
および随時（ｃ）（ｉ）アンチモン化合物；（ｉｉ）錫化合物；（ｉｉｉ）モリブデン化合物；（ｉｖ）ジルコニウム化合物；（ｖ）硼素化合物；（ｖｉ）ハイドロタルサイト；（ｖｉ）タルク；（ｖｉｉ）過酸化ジクミル；（ｖｉｉｉ）ジクミル；（ｉｘ）立体障害をもったフェノール性酸化防止剤；（ｘ）光安定剤；および（ｘｉ）該（ｉ）〜（ｘ）から選ばれる相乗作用剤を含んで成っている。 また本発明は、燃焼遅延性を与える量の本発明の燃焼遅延剤組成物を含んで成るポリスチレン組成物に関する。 また本発明は、燃焼遅延性を与える量の本発明の燃焼遅延剤組成物を含む押し出されたポリスチレン発泡体に関する。 また本発明は、この燃焼遅延性を与えられた押し出されたポリスチレン発泡体からつくられた製品に関する。 さらに本発明は、発泡剤、および本発明の燃焼遅延剤組成物を配合して配合された生成物をつくり、この配合された生成物をダイス型に通して押し出すことを含んで成る型成形された燃焼遅延性ポリスチレン押し出し製品の製造法に関する。 本発明の詳細な説明
本発明は式
のＮ−２，３−ジブロモプロピル−４，５−ジブロモヘキサヒドロフタルイミド、その互変異性体、立体異性体、および多形体など、本明細書において総括的に「燃焼遅延剤Ｉ」と呼ぶ化合物を約６０〜約９５重量％、好ましくは約９０〜約９５重量％の範囲で含んで成る燃焼遅延剤組成物に関する。 燃焼遅延剤Ｉはポリスチレンに対し非常に良好な溶解性を示す。 燃焼遅延剤Ｉはポリスチレン中において、ポリスチレンおよび燃焼遅延剤Ｉに関し、２０℃において約０．５〜約８重量％の範囲の、また４０℃において同じ基準で約０．５〜約１０重量％の範囲の溶解度を示す。 また燃焼遅延剤Ｉはポリスチレン発泡体の生成に悪影響を及ぼさない。 このことは、燃焼遅延剤Ｉの溶解度と組み合わせて考えた場合、大部分の他の燃焼遅延剤に比べ燃焼遅延剤Ｉをポリスチレンの発泡体に使用するのにいっそう適したものにしている。 本発明の燃焼遅延剤組成物はまた約１〜約４０重量％の（ｉ）天然ゼオライト、（ｉｉ）合成ゼオライト、（ｉｉｉ）ハロゲン化された芳香族エポキシド、（ｉｖ）ハロゲン化されたエポキシオリゴマー，（ｖ）非ハロゲン化エポキシオリゴマー、（ｖｉ）ハイドロタルサイト、および（ｖｉｉ）該（ｉ）〜（ｖｉ）の混合物から選ばれた成分（Ａ）を約１〜約４０重量％の範囲で含んで成っている。 本発明においては成分Ａは二重の機能を行う材料である。 第１にこれはＮ−２，３−ジブロモプロピル−４，５−ジブロモヘキサヒドロフタルイミドを含む燃焼遅延性組成物に対する熱安定剤として作用する。 第２に燃焼遅延剤組成物に対し付加的な燃焼遅延性効果を賦与する。 成分Ａはハイドロタルサイト、ハロゲン化された芳香族エポキシド、ハロゲン化されたエポキシオリゴマー、非ハロゲン化エポキシオリゴマーの少なくとも一つであることが好ましい。 さらに好ましくは成分Ａはハロゲン化された芳香族エポキシド、ハロゲン化されたエポキシオリゴマー、および非ハロゲン化エポキシオリゴマーの少なくとも一つである。 もっと好適な具体化例においては、成分Ａはハロゲン化された芳香族エポキシド、ハロゲン化されたエポキシオリゴマー、非ハロゲン化エポキシオリゴマー、およびそれらの混合物の少なくとも一つから選ばれる。 最も好適な具体化例においては成分Ａはハイドロタルサイトである。 成分Ａは、燃焼遅延剤Ｉに関し約１〜約２５重量％の範囲の量で存在することが好ましい。 他の好適具体化例においては、成分Ａは燃焼遅延剤Ｉに関し約１〜約１５重量％、もっと好ましくは約３〜約１２重量％の範囲の量で存在している。 ゼオライト
本発明に使用するのに適した天然ゼオライトは任意の公知の天然ゼオライトから選ぶことができる。 本発明に使用するのに適した合成ゼオライトは任意の公知の合成ゼオライトから選ぶことができる。 好ましくは合成ゼオライトはＰｒａｅｏｎ社から市販されているＺｅｏｌｉｎｅ、またはＥＺＡの商品名でＡｌｂｅｍａｒｌｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているゼオライトＡから選ばれる。 本発明を実施するのに使用されるゼオライトＡはゼオライトに対して一般化された式Ｍ ２／ｎ ＯＡｌ ２ Ｏ ３ ｙＳｉＯ ２ ｗＨ ２ Ｏで表すことができる。 ここでＭはＩＡまたはＩＩＡ族の元素、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびカルシウムである。 ナトリウム・ゼオライトに対しては、この式はＮａ ２ ＯＡｌ ２ Ｏ ３ ｘＳｉＯ ２ ｙＨ ２ Ｏであり、ここでｘの値は通常１．８５±０．５の範囲に入り、ｙの値は変化することができ、最大約６までの任意の値であることができる。 平均的にはｙの値は約５．１である。 ナトリウム・ゼオライトＡに対しては、この式は１．０±０．２Ｎａ ２ ＯＡｌＯ ３ １．８５±０．５ＳｉＯ ２ ｙＨ ２ Ｏと書くことができる。 ここでｙの値は最高約６である。 理想的なゼオライトＡは式（ＮａＡｌＳｉＯ ４ ） １２ ２７Ｈ ２ Ｏをもっている。 ハロゲン化された芳香族エポキシド
本発明に使用するのに適したハロゲン化された芳香族エポキシドは好ましくはハロゲン化されたビスフェノールＡのジグリシジルエーテルであり、ここでビスフェノールＡ部分には約２〜約４個のハロゲン原子が置換され、ハロゲン原子は塩素および／または臭素である。 ビスフェノールＡ部分のハロゲン原子は実質的に全部が臭素であることがさらに好ましい。 最も好ましくは、ハロゲン化された芳香族エポキシドは、ＴＢＢＰＡおよびエピクロルヒドランからつくられた臭素化されたエポキシ樹脂であるＤａｉｎｉｐｐｏｎ Ｉｎｋ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製のＰｒａｅｔｈｅｒｍ ＴＭシリーズ、好ましくはＥＰ−１６、およびＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓから市販されている「ＥＰＩＫＯＴＥ Ｒｅｓｉｎ−５２０３」から選ばれる。 ハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマー
本発明に使用するのに適したハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマーはハロゲン化されたビスフェノールＡのエポキシ樹脂であって下記の式（Ｉ）によって表されるものである。
ここでＸはハロゲン原子を表し、ｉおよびｊはそれぞれ１〜４の整数を表し、ｎは０．０１〜１００、典型的には０．５〜１００、好ましくは０．５〜５０、もっと好ましくは０．５〜１．５の範囲の重合度を表し、Ｔ １およびＴ ２は独立に且つ好ましくは
但し式中Ｐｈは置換基をもったまたはもたないハロゲン化されたフェニル基を表し、ここで該環には少なくとも１個の塩素または臭素原子が置換しているものとする、を表す。 本発明を制限しないＰｈの例にはブロモフェニルの単一または混合異性体、ジブロモフェニルの単一または混合異性体、トリブロモフェニルの単一または混合異性体、テトラブロモフェニルの単一または混合異性体、ペンタブロモフェニル、クロロフェニルの単一または混合異性体、ジクロロフェニルの単一または混合異性体、トリクロロフェニルの単一または混合異性体、環に２個の臭素原子が置換したトリルの単一または混合異性体、環に２個の塩素原子が置換したトリルの単一または混合異性体、および環に２個の臭素原子が置換したエチルフェニルの単一または混合異性体が含まれる。 Ｐｈ基の中の各ハロゲン原子は好ましくは臭素原子である。 下記の説明から分かるように、Ｐｈ以外の端封鎖基を使用することができる。 本発明に使用するのに適したハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマーは典型的には無定形のオリゴマー材料であり、エポキシ当量は５００ｇ／当量より大きく、好ましくは８００ｇ／当量より大きい。 従って、ヘキサブロモシクロドデカンを安定させるのに使用される米国特許第６，１２７，５５８号明細書記載のエポキシ当量が３２０〜３８０ｇ／当量の結晶性のテトラブロモビスフェノールＡのジグリシジルエーテルとは異なり、本発明を実施するのに使用されるハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマーは、結晶構造を得るために特別な処理を行われていないにもかかわらず極めて効果的であり、エポキシ当量が上記のように非常に低いことを特徴とするものではない。 本発明に使用するのに適した一群の臭素化されたビスフェノールＡエポキシオリゴマーの本発明を限定しない例には、下記式（ＩＩ）によって表される化合物がある。
ここでｎは平均重合度を表し、０．５〜１００、典型的には０．５〜５０、好ましくは０．５〜１．５の範囲にある。 式（ＩＩ）で表される市販品の本発明を限定しない例には、Ｂｒｏｍｏｋｅｍ （Ｆａｒ Ｅａｓｔ）Ｌｔｄ． 製の「Ｆ−２３００」、「Ｆ−２３００Ｈ」、「Ｆ−２４００」および「Ｆ−２４００Ｈ」、Ｄａｉｎｉｐｐｏｎ Ｉｎｋ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製の「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＰ−１６」、「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＰ−３０」、「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＰ−１００」および「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＰ−５００」、Ｓａｋａｍｏｔｏ Ｙａｋｕｈｉｎ Ｋｏｇｙｏ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ． 製の「ＳＲ−Ｔ１０００」、「ＳＲ−Ｔ２０００」、「ＳＲ−Ｔ５０００」および「ＳＲ−Ｔ２００００」、並びにＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ製の「ＥＰＩＫＯＴＥ Ｒｅｓｉｎ−５１１２」が含まれる。 樹脂の各端にあるエポキシ基が封鎖剤で封鎖されているか、一端においてエポキシ基が封鎖されている臭素化されたビスフェノールＡエポキシオリゴマーも、本発明においてハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマーとして使用するのに適している。 適当な封鎖剤の本発明を限定しない例には、エポキシ基を開環付加させることができる封鎖剤、例えばそれぞれ臭素原子を含んだフェノール、アルコール、カルボン酸、アミン、イソシアネートなどが含まれる。 これらの中で燃焼遅延効果を改善する臭素化されたフェノールが好適である。 その例にはジブロモフェノール、トリブロモフェノール、ペンタブロモフェノール、ジブロモエチルフェノール、ジブロモプロピルフェノール、ジブロモクレゾール等が含まれる。 両端においてエポキシ基が封鎖剤により封鎖されている臭素化されたビスフェノールＡエポキシオリゴマーの例は下記式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）で表すことができる。
ここでｎは平均の重合度であり、０．５〜１００、典型的には０．５〜５０、好ましくは０．５〜１．５の範囲にある。 本発明を限定しない式（ＩＩＩ）または（ＩＶ）の市販品の例には、Ｄａｉｎｉｐｐｏｎ Ｉｎｋ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製の「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＣ−１４」、「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＣ−２０」および「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＣ−３０」、Ｔｏｈｔｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ． 製の「ＴＢ−６０」および「ＴＢ−６２」、Ｓａｋａｍｏｔｏ Ｙａｋｕｈｉｎ Ｋｏｇｙｏ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ． 製の「ＳＲ−Ｔ３０４０」および「ＳＲ−Ｔ７０４０」、Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ製の「ＥＰＩＫＯＴＥ Ｒｅｓｉｎ−５２０３」が含まれる。 重合体が一端において封鎖剤をもっている臭素化されたビスフェノールＡエポキシオリゴマーは下記式（Ｖ）および（ＶＩ）で表すことができる。
ここでｎは平均の重合度であり、０．５〜１００、典型的には０．５〜５０、好ましくは０．５〜１．５の範囲にある。 本発明を限定しない式（Ｖ）または（ＶＩ）の市販品の例にはＤａｉｎｉｐｐｏｎ Ｉｎｋ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製の「ＰＲＡＴＨＥＲＭ ＥＰＣ−１５Ｆ」およびＹｕｋａ Ｓｈｅｌｌ Ｅｐｏｘｙ Ｋａｂｕｓｈｉｋｉ Ｋａｉｓｈａ製の「Ｅ５３５４」が含まれる。 非ハロゲン化芳香族エポキシオリゴマー
本発明に使用するのに適した非芳香族エポキシオリゴマーは上記式（Ｉ）〜（ＶＩ）を有する任意の形をとることができる。 しかし非ハロゲン化エポキシオリゴマーでは、ハロゲン成分は水素原子で置き換えられている。 例えばビスフェノールＡエポキシオリゴマーは非ハロゲン化エポキシオリゴマーとして本発明に使用するのに適している。 本発明に使用するのに適した非ハロゲン化エポキシオリゴマーの本発明を限定しない例には、ビスフェノールＡおよびエピクロロヒドリンからつくられる任意の入手可能なエポキシ樹脂が含まれる。 ハイドロタルサイト
本発明に使用するのに適したハイドロタルサイトは天然産および合成品の両方のハイドロタルサイトを含んでいる。 一般に、本発明に使用するのに適したハイドロタルサイトは一般式
Ｍ ２＋ １−ｘ Ｍ ３＋ （ＯＨ） ２ （Ａ ｎ− ） ｘ／ｎ ｍＨ ２ Ｏ
によって表される。 ここでＭ ２＋はＭｇ ２＋ 、Ｃａ ２＋ 、Ｓｒ ２＋ 、Ｂａ ２＋ 、Ｚｎ ２＋
、Ｃｄ ２＋ 、Ｐｂ ２＋ 、Ｓｎ ２＋ 、またはＮｉ ２＋から成る群から選ばれ；Ｍ ３＋はＡｌ ３＋ 、Ｂ ３＋ ；またはＢｉ ３＋から選ばれ；Ａ ｎ−はｎ価の原子価をもつ陰イオンであり、好ましくはＯＨ − 、Ｃｌ − 、Ｂｒ − 、Ｉ − 、 Ｃ１Ｏ ４ − 、ＨＣＯ ３ − 、ＣＨ ３ ＣＯＯ − 、Ｃ ６ Ｈ ５ ＣＯＯ − 、ＣＯ ３ −２ 、ＳＯ ４ −２ 、（ＣＯＯ − ） ２ 、（ＣＨＯＨ） ４ ＣＨ ２ ＯＨＣＯＯ − 、Ｃ ２ Ｈ ４ （ＣＯＯ） ２ −２ 、（ＣＨ ２ ＣＯＯ） ２ −２ 、ＣＨ ３ ＣＨＯＨＣＯ − 、ＳｉＯ ３ −２ 、ＳｉＯ ４ −４ 、Ｆｅ（ＣＮ） ６ −３ 、Ｆｅ（ＣＮ） ６ −４またはＨＰＯ ４ −２から成る群から選ばれ；ｎは約１〜約４の範囲の数であり；ｘは約０〜約０．５の範囲の数であり；ｍは約０〜約２の範囲の数である。 好ましくはＭ ２＋はＭｇ ２＋ 、またはＭｇとＺｎとの固溶体であり、Ｍ ３＋はＡｌ ３＋であり；Ａ ｎ−はＣＯ ３ −２またはＳＯ ４ −２であり、ｘは０〜０．５の範囲の数であり、ｍは好ましくは正の値である。 ハイドロタルサイトの例には、必ずしもこれだけには限定されないが、Ａｌ ２ Ｏ ３ ．６ＭｇＯ． ＣＯ ２ ．１２Ｈ ２ Ｏ；Ｍｇ ４〜５ Ａｌ ２ （ＯＨ） １３ ． ＣＯ ３ ．３．５Ｈ ２ Ｏ；４ＭｇＯ． Ａ１２Ｏ ３ ． ＣＯ ２ ．９Ｈ ２ Ｏ；４ＭｇＯ． Ａｌ ２ Ｏ ３ ． ＣＯ ２ ．６Ｈ ２ Ｏ；ＺｎＯ ３ ＭｇＯ． Ａｌ ２ Ｏ ３ ． ＣＯ ２ ． ｗＨ ２ Ｏが含まれ、ここでｗは８〜９の範囲の数であり、またＺｎＯ． ３ＭｇＯ． Ａｌ ２ Ｏ ３ ． ＣＯ ２ ． ｗＨ ２ Ｏが含まれ、ここでｗは５〜６の範囲の数である。 いくつかの好適なハイドロタルサイトの製造業者によって提供される数種の経験式には、Ｍｇ ４〜５ Ａｌ ２ （ＯＨ） １３ ． ＣＯ ３ 、Ｍｇ ４〜５ Ａｌ ２ （ＯＨ） １３ ． ＣＯ ３ ．３Ｈ ２ Ｏ、Ｍｇ ４〜５ Ａｌ ２ （ＯＨ） １３ ． ＣＯ ３ ．３．５Ｈ ２ Ｏ、およびＭｇ ４〜５ Ａｌ ２ （ＯＨ） １３ ． Ｏ ０．２ ． （ＣＯ ３ ） ０．８が含まれる。 上記一般式をもったハイドロタルサイトは市販品として容易に入手できる。 このようなハイドロタルサイトの通常の供給業者には、ＡＬＣＡＭＩＺＥＲ，ＤＨＴ−４Ａ，ＤＨＴ−４ＣおよびＤＨＴ−４Ｖの商品名でハイドロタルサイトを供給しているＫｙｏｗａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ，；およびＨｙｓａｆｅ ５３９およびＨｙｓａｆｅ ５３０の商品名でハイドロタルサイトを供給しているＪ． Ｍ． Ｈｕｂｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが含まれる。 本発明の特に好適な具体化例においては、本発明に使用されるハイドロタルサイトはＫｙｏｗａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ． から市販されており、特に好適なものはＤＨＴ−４Ａハイドロタルサイトである。 上記のように、好適な一具体化例においては成分Ａがハイドロタルサイトである。 この具体化例においては、ハイドロタルサイトは燃焼遅延剤組成物の重量に関し約１〜約２５重量％の範囲の量で存在している。 好ましくはハイドロタルサイトは同じ基準で約１〜約１５重量％、さらに好ましくは約１〜約１０重量％、最も好ましくは約２〜約６重量％の範囲の量で存在している。 押し出されたポリスチレン発泡体
本発明の他の具体化例においては、燃焼遅延性を与えられた重合体組成物（ｆｌａｍｅ
ｒｅｔａｒｄｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ，以下簡単に燃焼遅延性重合体組成物と言う）の重量に関し約５０重量％より多い量の押し出されたポリスチレン発泡体、および燃焼遅延性を与える量の本発明の燃焼遅延剤組成物を含んで成る燃焼遅延性重合体組成物が提供される。 好ましくは燃焼遅延性重合体は燃焼遅延性重合体組成物の重量に関し約７５重量％より多い量の押し出されたポリスチレン発泡体を、さらに好ましくは同じ基準で約９０〜９９．５重量％の押し出されたポリスチレン発泡体を含んで成っている。 本発明の燃焼遅延剤組成物は押し出されたポリスチレン発泡体に使用するのに特に適している。 これらの発泡体の使用に関する本発明を限定しない例には断熱材が含まれる。 本発明に使用するのに適した押し出されたポリスチレン発泡体は当業界に公知の任意の方法によってつくることができ、このような方法の一つは、式
Ｈ ２ Ｃ＝ＣＲ−Ａｒ
のビニル芳香族単量体から押し出されたポリスチレン発泡体をつくる方法である。 上記式中Ｒは水素または炭素数１〜４のアルキル基であり、Ａｒは炭素数約６〜約１０の芳香族の基（種々のアルキルおよびハロゲンが環に置換した芳香族単位を含む）、例えばスチレン重合体である。 このようなビニル芳香族単量体の本発明を限定しない例には、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、イソプロピルペントトルエン、イソプロピルナフタレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ビニルビフェニル、ビニルアントラセン、ジメチルスチレン類、ｔ−ブチルスチレン、数種のクロロスチレン（例えばモノ−およびジ−クロロ置換体）、および数種のブロモスチレン（例えばモノ−、ジ−およびトリ−ブロモ置換体）が含まれる。 これらの発泡体の本発明を制限しない使用法には断熱材がある。 本発明の一態様に従えば、単量体はスチレンである。 当業界に公知の塊状重合、溶液重合、懸濁重合、または乳化重合の方法によりポリスチレンは容易につくられる。 重合はフリーラジカルの陽イオン性または陰イオン性重合開始剤の存在下において行うことができる。 適当な重合開始剤の本発明を限定しない例には、過酸化ジｔ−ブチル、アゾビス（イソブチロニトリル）、過酸化ジベンゾイル、過安息香酸ｔ−ブチル、過酸化ジクミル、過硫酸カリウム、三塩化アルミニウム、三フッ化硼素、エタレート錯体、四塩化チタン、ｎ−ブチルリチウム、ｔ−ブチルリチウム、クミルカリウム、１，３−トリリチオシクロヘキサン等が含まれる。 スチレン単独での、或いはスチレンと共重合し得る１種またはそれ以上の単量体の存在下における重合に関するこれ以上の詳細点は当業界において公知である。 本発明に使用されるポリスチレンは典型的には少なくとも約１，０００の分子量をもっている。 或る具体化例においては、ポリスチレンは少なくとも約５０，０００の分子量をもっている。 他の具体化例においては、ポリスチレンは少なくとも約１５０，０００〜約５００，０００の範囲の分子量をもっている。 しかし、適当な場合または望ましい場合には、これよりも高い分子量のポリスチレンを使用することができることを注目すべきである。 燃焼遅延剤組成物
上記のように、本発明の燃焼遅延性重合体組成物は燃焼遅延性を与える量の本発明の燃焼遅延剤組成物を含んで成っている。 燃焼遅延性を与える量とは一般に１／８インチの厚さの試料についてＵＬ９４試験を行った場合少なくともＶ−２の評点を得るか、或いは厚さ１０ｍｍの試料（ＥＰＳおよびＸＰＳ）に対しＤＩＮ４１０２の試験を行った場合少なくともＢ２の評点を得ることができる試験試料を提供するのに十分な量を意味する。 大部分の場合、燃焼遅延性を与える量は、燃焼遅延性重合体組成物の重量に関し約０．３〜約１０重量％、好ましくは燃焼遅延性重合体組成物の重量に関し約０．５〜約６重量％の範囲のハロゲン含量を与えるのに十分な量である。 一般にこの量は燃焼遅延性重合体組成物の重量に関し燃焼遅延剤組成物の約０．０１〜約５０重量％、好ましくは同じ基準で約０．０１〜約２５重量％、さらに好ましくは約０．５〜約７重量％である。 最も好ましくは燃焼遅延性を与える量は同じ基準で燃焼遅延剤組成物の約１〜約５重量％である。 しかし或る具体化例においては、燃焼遅延性を与える量は同じ基準で燃焼遅延剤組成物の約３〜約４重量％の範囲である。 燃焼遅延性重合体組成物
本発明の燃焼遅延性重合体組成物は公知の任意の工程または方法でつくることができる。 例示的な一方法は、押し出し機中でポリスチレン樹脂を熔融する方法である。 熔融した樹脂を混合機、例えばスタッド（ｓｔｕｄ）でローターに連結された内部表面をもつ、ハウジングの内部に収納されたスタッド付きのローターを有する回転混合機に移す。 熔融した樹脂および揮発性の発泡剤またはブローイング剤を混合機の入口端に供給し、出口端からゲルとして取り出す。 この流れは一般的に軸方法を向いている。 混合機からゲルを冷却器に通し、次いで冷却されたゲルをダイス型に通して一般的に矩形の形をした板を押し出す。 本発明に使用するのに適した押し出されたポリスチレン発泡体をつくるのに適した方法の本発明を限定しない例は、米国特許第５，０１１，８６６号明細書；同第３，７０４，０８３号明細書；および同第５，０１１，８６６号明細書に見出だすことができる。 これらの特許は引用により全文が本明細書に包含される。 適当な方法の他の例は米国特許第２，４５０，４３６号明細書；同第２，６６９，７５１号明細書；同第２，７４０，１５７号明細書；同第２，７６９，８０４号明細書；同第３，０７２，５８４号明細書；および同第３，２１５，６４７号明細書に見出だすことができる。 これらの特許はすべて引用により全文が本明細書に包含される。 本発明の押し出されたポリスチレン発泡体を製造するために、しばしばブローイング剤とも呼ばれる多様な種類の公知の発泡剤を使用することができる。 適当な発泡剤の本発明を限定しない例は米国特許第３，９６０，７９２号明細書に見出だすことができる。 この特許は引用により全文が本明細書に包含される。 一般的に述べれば、揮発性の炭素含有化学物質がこの目的に対して最も広く使用される。 これらの中には例えばエタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブチレン、イソブタン、ペンタン、ネオペンタン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタン、およびそれらの混合物を含む脂肪族炭化水素、塩化メチル、クロロジフルオロメタン、ブロモクロロジフルオロメタン、１，１，１−トリフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ジクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、クロロトリフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ｓｙｍ−テトラクロロジフルオロエタン、１，２，２−トリクロロ−１，１，２−トリフルオロエタン、ｓｙｍ−ジクロロテトラフルオロエタンのような揮発性のハロゲン化炭素および／またはハロゲン化炭化水素；テトラメチルシラン、エチルトリメチルシラン、イソプロピルトリメチルシラン、およびｎ−プロピルトリメチルシランのような揮発性のテトラアルキルシラン；およびこれらの材料の混合物のような材料が含まれる。 好適なフッ素含有発泡剤の一つは、その報告された望ましい環境的な性質のために、ＨＦＣ−１５２ａ（ＦＯＲＭＡＣＥＬ Ｚ−２，Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．製）として知られている１，１−ジフルオロエタンである。 水を含んだ植物性材料、例えば微粉末のトウモロコシの穂軸も発泡剤として使用することができる。 米国特許第４，５５９，３６７号明細書に記載されているように、このような植物性材料は充填剤として作用することもできる。 二酸化炭素は発泡剤として、或いは発泡剤の少なくとも一つの成分として使用することができる。 二酸化炭素を発泡剤として使用する本発明を限定しない例は米国特許第５，００６，５６６号明細書；同第５，１８９，０７１号明細書；同第５，１８９，０７２号明細書；および同第５，３８０，７６７号明細書に記載されている。 これらの特許は引用により全文が本明細書に包含される。 他の適当な発泡剤の本発明を限定しない例には、二酸化炭素を含みまたは含まない窒素、アルゴン、および水がある。 必要に応じ、このような発泡剤または発泡剤混合物は適当な揮発性をもったアルコール、炭化水素、またはエーテルと混合することができる。 例えば米国特許第６，４２０，４４２号明細書参照。 この特許は引用により全文が本明細書に包含される。 相乗化剤
本発明の燃焼遅延剤組成物は大部分の用途に適しているが、或る用途においてはその燃焼遅延性の効果をさらに増強することが望ましい。 この点に関し、燃焼遅延剤組成物は随時当業界に公知の燃焼遅延性相乗化剤を含んでいることができ、従って燃焼遅延剤組成物を燃焼遅延性重合体組成物に使用する場合、燃焼遅延性重合体組成物はまた随時相乗化剤を含んで成っているであろう。 適当な燃焼遅延性相乗化剤の本発明を限定しない例には、（ｉ）アンチモン化合物、例えば三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、およびアンチモン酸ナトリウム、（ｉｉ）錫化合物、例えば酸化錫および水酸化錫、（ｉｉｉ）モリブデン化合物、例えば酸化モリブデン、およびアンモニウムモリブデン、（ｉｖ）ジルコニウム化合物、例えば酸化ジルコニウムおよび水酸化ジルコニウム、（ｖ）硼素化合物、例えば硼酸亜鉛、およびメタ硼酸バリウム、（ｖｉ）過酸化ジクミル、および（ｖｉｉ）ジクミルが含まれる。 燃焼遅延性相乗化剤として使用できる他の成分には、タルク、立体障害をもったフェノール性酸化防止剤、および光安定剤が含まれる。 Ｎ−２，３−ジブロモプロピル−４，５−ジブロモヘキサヒドロフタルイミド成分に対する随時加えられる燃焼遅延性相乗化剤の割合は適宜であり、任意の与えられた状況の要求に応じて変化させることができる。 相乗化剤対燃焼遅延剤Ｉの全量の割合は典型的には約１：１〜約１：７の範囲である。 好ましくは相乗化剤はこの比が約１：２〜約１：４の範囲で使用される。 好適具体化例においては、燃焼遅延剤組成物は随時加えられる相乗化剤を含んで成っている。 特に好適な具体化例においては、燃焼遅延剤組成物は随時加えられる相乗化剤として少なくともジクミルを含んで成っている。 或る具体化例においては、燃焼遅延剤組成物は相乗化剤としてジクミルだけを含んで成っている。 本発明においては、相乗化剤としてジクミルを使用すると、特にハイドロタルサイトが存在する場合、他の組み合わせおよび他の相乗化剤だけを使用した場合に比べ、制限酸素インデックスについて優れた結果が得られることが見出だされた。 理論によって拘束されることを望むものではないが、このことは、特にジクミルとハイドロタルサイト、好ましくは合成ハイドロタルサイト、さらに好ましくはＤＨＴ−４Ａとの組み合わせを使用することによって達成される予想外の相乗化効果によるものであると考えられる。 一般に、相乗化剤は燃焼遅延剤組成物の重量に関し約０．０１〜約５重量％の範囲の量で存在することができる。 好ましくは，相乗化剤は同じ基準で約０．０５〜約３重量％の範囲の量で存在し、さらに好ましくは相乗化剤は同じ基準で約０．１〜約１重量％の範囲の量で存在している。 最も好適な具体化例においては、相乗化剤は同じ基準で約０．１〜約０．５重量％の範囲の量で存在している。 他の随時使用される添加物
本発明の燃焼遅延剤組成物および燃焼遅延性重合体組成物に使用するのに適した他の添加物の本発明を限定しない例には、押し出し助剤、例えばステアリン酸バリウムまたはステアリン酸カルシウム、有機性過酸化物、染料、顔料、充填剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、補強材、金属除去剤または金属失活剤、衝撃変性剤、加工助剤、型抜き助剤、潤滑剤、閉塞防止剤、他の燃焼遅延剤、紫外線安定剤、可塑剤、流動助剤等が含まれる。 必要に応じ造核剤、例えば珪酸カルシウムまたはインジゴを燃焼遅延性重合体組成物に含めることもできる。 他の随時加えられる添加物は通常のものであり、任意の与えられた状況の要求に適合して変えることができる。 随時またはその他の方法で加える燃焼遅延性重合体組成物の種々の成分を、押し出す前にポリスチレンと調合する方法は本発明に対してあまり重要ではなく、適当な技術、方法または工程は公知である。 例えば湿式法または乾式法により燃焼遅延剤組成物を押し出されたポリスチレン発泡体に混入することができる。 乾式法の本発明を限定しない例には、燃焼遅延剤組成物を押し出されたポリスチレン発泡体のペレットと混合し、次に膨張したポリスチレン発泡体を熔融させるのに十分な高温においてこの混合物を押し出す方法が含まれる。 湿式法の本発明を限定しない例には、燃焼遅延剤組成物の溶液を押し出されたポリスチレン発泡体の熔融した樹脂と混合する方法が含まれる。 さらに、燃焼遅延性重合体組成物は通常の配合装置、例えば二重スクリュー押し出し機、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ混合機、または同様な装置を使用することにより製造することができる。 また本発明の燃焼遅延性重合体組成物の個々の成分を別々に押し出されたポリスチレン発泡体に加えることもできる。 しかし本発明の予備成形された燃焼遅延剤組成物を押し出されたポリスチレン発泡体と配合することが好ましい。 上記説明は本発明のいくつかの具体化例に関するものである。 当業界の専門家には認識されているように、本発明の精神を実施するために同様に効果のある他の方法を工夫することもできよう。 また本発明の好適な具体化例においては、本明細書で説明された範囲はすべて任意の低い方の量から任意の高い方の量に亙る範囲を含むものであることに注目すべきである。 例えば相乗化剤の量は約０．５〜約３重量％の範囲の量から約０．０５〜約１重量％、約３〜約５重量％の量等を含むことができる。 下記実施例は本発明を例示するが、本発明をいかなる方法においても限定するものではない。 実施例
本実施例および下記実施例で「ＦＲ」と呼ばれるＮ−２，３−ジブロモプロピル−４，５−ジブロモヘキサヒドロフタルイミド、即ち燃焼遅延剤ＩをＦＲの重量に関し５または１０重量％の種々の公知熱安定剤と配合し、燃焼遅延剤組成物をつくった。 これらの燃焼遅延剤組成物のいくつかは本発明の組成物、例えばＥＰ−１６、ゼオライトＡ、および臭素化されていないエポキシオリゴマーを含む組成物であり、いくつかは本発明の組成物ではなかった。 次にこの燃焼遅延剤組成物の熱安定性を動的熱重量（「ＴＧＡ」）分析法によって測定した。 次に本発明の燃焼遅延剤組成物の熱安定性を本発明によらない燃焼遅延剤組成物の熱安定性と比較した。 ＴＧＡの測定結果は下記表１に含まれている。 本明細書において使用されるＥＰ−１６はＤａｉｎｉｐｐｏｎ Ｉｎｋ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから市販されている臭素化されたビスフェノールＡエポキシ樹脂を意味し、ＤＧＥＴＢＢＰＡはテトラブロモビスフェノールＡを、またＴＳＰＰはポリ燐酸四ナトリウムを意味する。 ＤＢＴＭはマレイン酸ジブチル錫を、ＤＨＴ
４ＡはＭｉｐｓｕｉ製のハイドロタルサイトを意味する。 臭素化されていないエポキシオリゴマー（「ｎｏｎ Ｂｒ ＥＯ」）はＡｌｄｒｉｃｈから４０５４５−０のカタログ番号で市販されている。 ＴＧＡ試験を行うために約（１０）μｇの燃焼遅延剤組成物を７０μｌのアルミナの坩堝の中に蓋をせずに入れた。 この坩堝を１００％窒素の不活性雰囲気の中に入れ、坩堝の温度を毎分１０℃の割合で３０℃の初期温度から最終温度の７５０℃に達するまで上昇させた。 表１に示されているように、種々の燃焼遅延剤組成物が一定の割合で重量を減少する温度を測定し、記録した。
表１から分かるように、両方ともよく知られた熱安定剤であるＤＢＴＭおよびＤＨＴ ４Ａ（ハイドロタルサイト）を含んだ燃焼遅延剤組成物は、予想外にもＦＲに比べ熱安定性の改善を示さなかった。 しかし、ＤＧＥＴＰＰＡ、ＥＰ−１６、ＴＳＰＰ、臭素化されていないエポキシオリゴマー、およびゼオライトＡを含む組成物はＦＲに比べ熱安定性の改善を示す。
下記表２に示されているように、この実施例ではＦＲを２．５または５重量％のハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマー（ＥＰ−１６）、および２．５重量％または５重量％のハイドロタルサイト（ＤＨＴ−４Ａ）と配合し、本発明の燃焼遅延剤組成物のハイドロタルサイトおよびハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマーの種々の濃度がＴＧＡ分析に及ぼす効果を試験した。 ここですべての重量％はＦＲの重量を基準とした値である。 ＴＧＡ試験を行うために約（１０）μｇの燃焼遅延剤組成物を７０μｌのアルミナの坩堝の中に蓋をせずに入れた。 この坩堝を１００％窒素の不活性雰囲気の中に入れ、坩堝の温度を毎分１０℃の割合で３０℃の初期温度から最終温度の７５０℃に達するまで上昇させた。 表２に示されているように、種々の燃焼遅延剤組成物が一定の割合で重量を減少する温度を測定し、記録した。
表２から分かるように、５重量％のハロゲン化芳香族エポキシオリゴマーおよび５重量％のハイドロタルサイトは、ＦＲだけの場合に比べ、改善された熱安定性を与える。 しかし本発明においては予想外にも、ハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマーの濃度が低い方が、即ち２．５重量％の場合の方が、ＦＲだけの場合、および燃焼遅延剤組成物が５重量％のハロゲン化された芳香族エポキシオリゴマーを含んで成っている場合に比べ、改善された熱安定性を与えることが見出された。
次に本発明の種々の燃焼遅延性重合体組成物の燃焼遅延性を解析した。 燃焼遅延性重合体組成物の燃焼遅延性は、ＡＳＴＭ Ｄ２８６３に従って測定した制限酸素インデックス（「ＬＯＩ」）によって決定した。 ＬＯＩの値は、材料の燃焼をちょうど支えるだけの酸素／窒素混合物中における酸素の濃度を与える。 ＬＯＩの値が高いほど燃焼遅延性重合体組成物の燃焼遅延能力は良好である。 試験した燃焼遅延性重合体組成物の含量を、該燃焼遅延性重合体組成物のＬＯＩと共に表３および４に示す。 これらの燃焼遅延性重合体組成物は、ポリスチレン発泡体の用途に通常使用されるスチレン重合体で商品名Ｓｔｙｒｏｎ ６７８ＥのＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のスチレン重合体を実施例１の燃焼遅延剤組成物と組み合わせることにより得られた。 また、対照の燃焼遅延性重合体組成物として、Ａｌｂｅｍａｒｌｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の燃焼遅延剤組成物であるＨＰ９００をＳｔｙｒｏｎ ６７８Ｅと、また５重量％のＴＳＰＰおよびＳｔｙｒｏｎ ６７８Ｅと配合した。
表２、表３、並びに添付図面から分かるように、燃焼遅延性重合体組成物がＥＰ−１６、ゼオライトＡ、または臭素化されていないエポキシオリゴマーと共にＦＲを含んでいる場合（本発明の燃焼遅延剤組成物）、燃焼遅延性を付与された重合体組成物の燃焼遅延性は改善される。 また、表１に示されているように、燃焼遅延剤組成物の熱安定性も同様に改善される。 ＴＳＰＰは公知の熱安定性／燃焼遅延性改善剤である。 例えば燃焼遅延性重合体組成物が燃焼遅延剤組成物としてＨＰ９００および５重量％のＴＳＰＰを含んでいる場合、Ｓｔｙｒｏｎ ６７８ＥおよびＨＰ９００だけを含んだ燃焼遅延性重合体組成物に比べて燃焼遅延性が改善される。 しかし極めて予想外なことには、燃焼遅延性重合体組成物がＴＳＰＰおよびＦＲを含む燃焼遅延剤組成物を含んでいる場合、ＦＲを含有した燃焼遅延性重合体組成物はＦＲだけを含む組成物よりも低いＦＲ燃焼遅延性を示す。 即ちＴＳＰＰはＦＲの燃焼遅延性に対して拮抗作用をもっている。 しかし、ＴＳＰＰおよびＦＲを含む燃焼遅延剤組成物は表１に示されているように改善された熱安定性を示す。 このように、ＦＲの燃焼遅延性および熱安定性の両方を改善するには、或る種の公知の熱安定剤／燃焼遅延剤だけが適していることは予想外なことである。 ＤＨＴ ４Ａ（ハイドロタルサイト）も公知の熱安定性／燃焼遅延性改善剤である。 従って、ＦＲ／ＤＨＴ ４Ａ（ハイドロタルサイト）燃焼遅延剤組成物を含む燃焼遅延性重合体組成物は改善された燃焼遅延性を示すが、表１に示されているようにこの燃焼遅延剤組成物の熱安定性が減少することは予想外のことである。 この場合も予想外にも、ＦＲの燃焼遅延性および熱安定性の両方を改善するのに適しているのは、或る種の公知の熱安定剤／燃焼遅延剤だけであることが示されている。 このように本発明においては、燃焼遅延剤／熱安定剤として通常使用されている材料の中で或る種の材料だけがＮ−２，３−ジブロモプロピル−４，５−ジブロモヘキサヒドロフタルイミドを含む燃焼遅延剤配合物の燃焼遅延性および熱安定性の両方を改善し、同時に燃焼遅延剤を含む燃焼遅延性重合体組成物の熱安定性を改善するのに使用できることが見出された。 同様に本発明においては予想外にも、ハイドロタルサイト（ＤＨＴ ４Ａ）またはＴＳＰＰのようなもっと普通に使用されている燃焼遅延性／熱安定性改善剤の或るものはこの利点を与えることはなく、或る場合には所望の性質、即ち熱安定性および／または燃焼遅延性に悪影響を与えることが示された。
本実施例においては、ハイドロタルサイト、ジクミル、およびこれら二つの化合物の組み合わせの濃度の変化が本発明の種々の燃焼遅延性重合体組成物の燃焼遅延性に与える効果を解析した。 この場合も燃焼遅延性重合体組成物の燃焼遅延性は、ＡＳＴＭ Ｄ２８６３に従って測定された制限酸素インデックス（「ＬＯＩ」）によって決定した。 試験した燃焼遅延性重合体組成物の含量を、該燃焼遅延性重合体組成物のＬＯＩと共に下記表５に示す。 これらの燃焼遅延性重合体組成物は、ポリスチレン発泡体の用途に通常使用されるスチレン重合体である商品名Ｓｔｙｒｏｎ ６８０のＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のスチレン重合体を、ＣＣＤＦＢＰ Ｄｉｃｕｍｙｌ（Ｐｅｒｏｘｉｄ Ｃｈｅｍｉｅ ＧＭＢＨ製のジクミル−２，３−ジメチル，２，３−ジフェニルブタン、ＣＡＳ ＃ １８８９−６７−４の商品名）およびハイドロタルサイト、ＤＨＴ−４Ａと組み合わせることにより得られた。 表５の中のすべての成分の量は燃焼遅延性重合体組成物の全重量に関する重量％で与えられていることに注意すべきである。
表５に示されているように、燃焼遅延性重合体組成物の中のハイドロタルサイトが増加するにつれて、燃焼遅延性重合体組成物のＬＯＩは増加し始めるが、次いで減少する。 事実、このレベルが０．３重量％より多くなると、燃焼遅延性重合体組成物のＬＯＩはＦＲだけを含む燃焼遅延性重合体組成物のＬＯＩよりも実際に悪くなる。 従って本発明によれば、好適なハイドロタルサイトの量が存在することが見出された。 さらに本発明によれば、ハイドロタルサイトとジクミルとを組み合わせると、ＦＲだけの場合、および同じ量のハイドロタルサイトを含む燃焼遅延性重合体組成物の場合に比べてＬＯＩが改善されることが見出された。 また本発明によれば、この改善はハイドロタルサイトとジクミルとの間で相乗作用が存在するためであるとすることができる。
本発明の燃焼遅延性重合体組成物の酸素インデックス（「ＬＯＩ」）、即ち燃焼遅延効率を比較したグラフ。 |
