JP3320546B2 - 難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡用組成物 - Google Patents

難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡用組成物

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JP3320546B2
JP3320546B2 JP2833294A JP2833294A JP3320546B2 JP 3320546 B2 JP3320546 B2 JP 3320546B2 JP 2833294 A JP2833294 A JP 2833294A JP 2833294 A JP2833294 A JP 2833294A JP 3320546 B2 JP3320546 B2 JP 3320546B2
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正樹 戸野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、難燃性ポリオレフィン
系樹脂発泡用組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂発泡体は、断熱性に優れ、建築材
料、自動車に代表される輸送機器、包装材料、家庭日用
品、その他広範囲に利用されている。その中でも、ポリ
オレフィン系樹脂発泡体は、化学的安定性に富み、断熱
性、電気絶縁性、軽量性等の特性を有しており、自動車
用内装材、建築用内装材等に広く用いられている。
【0003】しかしながら、使用用途の拡大にともな
い、本来易燃性であるポリオレフィン系樹脂発泡体に難
燃性を付与することが要求され、各種の方法で難燃化が
施されている。
【0004】ポリオレフィン系樹脂を難燃化する方法と
しては、一般的にハロゲン含有化合物を添加する方法が
用いられている。これらは確かに高度の難燃性を付与す
ることができ、成形加工性の低下や成形品の機械的強度
の低下は、比較的少ないが、成形加工時や燃焼時に多量
の煙や腐食性ガスを発生し、周辺機器の腐食、人体への
有害性が問題となっている。特に近年、安全性の面でハ
ロゲン含有化合物を用いない難燃化が強く要求されてい
る。
【0005】上記難燃化の方法として、水酸化アルミニ
ウム、水酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム等
の成形加工時や燃焼時に有害なガスを発生しない水和金
属酸化物の添加による難燃化の方法が、特開昭49−5
171号公報、特開平3−269029号公報に開示さ
れている。
【0006】しかしながら、上記水和金属酸化物を添加
する方法では、ポリオレフィン系樹脂に充分な難燃性を
付与するためには、多量の水和金属酸化物を必要とし、
その結果、成形品の機械強度が低下し、発泡用に用いる
時、発泡性が低下し、微細な独立気泡構造を有する発泡
体を得ることが困難である。
【0007】また、特開平4−142348号公報およ
び特開平4−142352号公報にポリオレフィン系樹
脂に対しポリリン酸アンモニウム、窒素含有化合物およ
び石油樹脂からなる難燃性樹脂組成物が開示されている
が、発泡用樹脂組成物に適用できるという記載はいな
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みて、なされたもので、難燃性に優れ、且つ、発
泡性に優れ、発泡ムラの無い外観性の良好な発泡体を得
るための難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡用組成物を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明で用いられるポリ
オレフィン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂またはポリエ
チレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂とからなるものが
好ましい。
【0010】上記ポリプロピレン系樹脂は、特に限定さ
れるものではなく、プロピレン単独重合体(ポリプロピ
レン)またはプロピレンを主成分とする共重合体、更
に、これらの混合物のいずれでもよい。
【0011】上記共重合体としては、例えば、プロピレ
ンを85重量%以上含むプロピレン/α−オレフィン共
重合体を挙げることができ、該α−オレフィンとして
は、エチレン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテ
ン、1−オクテン、1−ブテン、1−ペンテン等が挙げ
られる。
【0012】本発明で用いられるメルトインデックス
(以下「MI」という。)とは、ASTM D1238
に準拠して測定される値である。
【0013】上記ポリプロピレン系樹脂のMIは、小さ
くなると成形加工性が低下し、大きくなると得られる発
泡体の耐熱性が低下するので0.2〜20g/10分
(以下単位「g/10分」を略す。)が好ましく、さら
に好ましくは0.1〜10である。
【0014】上記ポリエチレン系樹脂は、エチレン単独
重合体(ポリエチレン)またはエチレンを主成分とする
共重合体、さらにこれらの混合物のいずれでもよい。共
重合体としては、例えば、エチレンを80重量%以上含
むエチレン/α−オレフィン共重合体を挙げることがで
き、α−オレフィンとしては、1−ヘキセン、4−メチ
ル−1−ペンテン、1−オクテン、1−ブテン、1−ペ
ンテン等が挙げられる。
【0015】上記エチレン単独重合体としては、長鎖分
岐を有する低密度ポリエチレン、上記エチレンを主成分
とする共重合体としては、短鎖分岐を有する直鎖状低密
度ポリエチレンが好適に用いられる
【0016】更に、ポリエチレン系樹脂としては、エチ
レン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/エチルアクリレ
ート共重合体等が挙げられる。
【0017】上記ポリエチレン系樹脂のMIは、小さく
なると成形性が低下し、成形品の表面平滑性が低下し、
大きくなると得られる発泡体の機械強度が低下するの
で、0.1〜40が好ましく、より好ましくは、0.1
〜30である。
【0018】上記ポリオレフィン系樹脂に含まれるポリ
プロピレン系樹脂の割合は、多くなると、得られる発泡
体の柔軟性が失われ好ましくないので、85重量%以下
である。
【0019】本発明で用いられるポリリン酸アンモニウ
ム系化合物は、一般式(2)で表される繰り返し単位を
有する化合物である。
【0020】
【化2】 〔一般式(2)中、mは50以下の自然数を表し、R
は、NH4 または一般式(3)で表される化学構造式で
ある。〕
【0021】
【化3】
【0022】上記ポリリン酸アンモニウム系化合物とし
ては、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メラミン変性
ポリリン酸アンモニウムが挙げられ、メラミン変性ポリ
リン酸アンモニウムとしては、住友化学製、商品名;ス
ミセ−フPMが市販されている。
【0023】上記ポリリン酸アンモニウム系化合物の添
加量は、少なくなると得られる発泡体の難燃性が低下
し、多くなっても難燃性の向上が飽和するので、ポリエ
チレン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂混合物100
重量部に対し、10〜50重量部である。
【0024】本発明で用いられる窒素含有複素環状化合
物(A)としては、例えば、エチレン尿素、ヒダントイ
ン、ヘキサヒドロピリミジン−2−オン、ピペラジン−
3,6−ジオン、バルビツル酸等とホルムアルデヒドと
の反応生成物が挙げられる。
【0025】本発明で用いられる窒素含有複素環状化合
物(B)としては、例えば、エチレンチオ尿素とホルム
アルデヒドとの反応生成物が挙げられ、該反応生成物
は、例えば、エチレンチオ尿素50gを1リットルの水
に溶解し、希酸(硫酸またはリン酸)を混合し、溶液の
pHを2に調製し、該溶液を90℃に加熱し、濃度37
重量%のホルムアルデヒド水溶液をエチレンチオ尿素に
対して、ホルムアルデヒド/エチレンチオ尿素のモル比
が2になるまで滴下し、90℃に保ちながら激しく撹拌
する。得られた沈澱物を濾過し、水で洗浄して乾燥する
ことにより得られる。
【0026】上記エチレン尿素とホルムアルデヒドとの
反応生成物も、上記と同様の方法を適用し得られる。
【0027】本発明で用いられる窒素含有複素環状化合
物(C)としては、例えば、2−ピペラジニレン−4−
モルホリノ−1,3,5−トリアジンのオリゴマーもし
くはポリマー等が挙げられ、該オリゴマーもしくはポリ
マーは、例えば、以下の方法によって得ることができ
る。
【0028】等モルの2,6−ジハロ−4−モルホリノ
−1,3,5−トリアジン(例えば、2、6−ジクロロ
−4−モルホリノ−1,3,5−トリアジン)とピペラ
ジンとを有機塩基もしくは無機塩基(例えば、トリエチ
ルアミン、トリブチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、炭酸ナトリウム等)の共存下に、キシレン
中で加熱反応させ、反応終了後、反応生成物を濾別し、
得られた固形物を沸騰水で洗浄して、副生成物の塩を除
去した後、残存する固形物を乾燥させることにより得ら
れる。
【0029】上記該窒素含有複素環状化合物の添加量
は、少なくなると得られる発泡体の燃性が低下し、多く
なっても難燃性が飽和するので、ポリエチレン系樹脂ま
たはポリオレフィン系樹脂混合物100重量部に対し、
5〜20重量部である。
【0030】本発明で用いられる石油樹脂としては、例
えば、石油精製、石油分解の際の分解留分に含まれるジ
オレフィン、モノオレフィン類、芳香族化合物を熱重合
またはカチオン重合させて得られる熱可塑性樹脂が挙げ
られる。
【0031】上記熱可塑性樹脂としては、上記分解留分
の内、C5 留分を原料にしたC5 系の脂肪族系石油樹
脂、C9 留分を原料にしたC9 系の芳香族系石油樹脂、
5 留分およびC9 留分を含有する共重合体系石油樹
脂、C5 留分に含まれるシクロペンタジエンを熱2量化
して得られるジシクロペンタジエンを原料にしたジシク
ロペンタジエン系石油樹脂、更に、上記石油樹脂中の2
重結合に水素添加したものを挙げることができ、特に、
耐熱性および耐候性に優れる水素添加したものが好まし
い。
【0032】上記石油樹脂としては、クイントンA−1
00(日本ゼオン製)、アルコンP−140(荒川化学
工業製)、エスコレッツE5320(エクソンケミカル
製)等が挙げられる。
【0033】上記石油樹脂の添加量は、少なくなると、
得られる発泡体の高湿度下でポリリン酸アンニウム化合
物や窒素含有複素環状化合物のブリードを防止する効果
が低下し、多くなると、得られる発泡体の柔軟性、伸
び、破壊強度等の機械的特性の低下するため、ポリエチ
レン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂混合物100重
量部に対し、1〜25重量部にである。
【0034】本発明で用いられる熱分解型有機発泡剤
は、加熱により分解ガスを発生するものであれば特に限
定されるものではなく、例えば、アゾジカルボンアミ
ド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタ
メチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、
4,4−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)
等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上併用
してもよい。
【0035】上記熱分解型有機発泡剤の添加量は、少な
くなると発泡倍率が低くなり、多くなると部分的に巨大
気泡ができるなど、発泡ムラが生じ、均一発泡性が低下
するので、ポリエチレン系樹脂またはポリオレフィン系
樹脂混合物100重量部に対し、1〜40重量部であ
る。
【0036】本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡
用組成物は、高発泡性、均一発泡性および高独立気泡性
などの発泡特性を妨げない範囲で水和金属酸化物、赤リ
ン等の難燃助剤を加えてもよく、水和金属水酸化物とし
ては、公知の水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウ
ム、塩基性炭酸マグネシウム等が挙げられ、上記赤リン
としては、公知のが使用できるが、耐湿性、安全性(混
練時における自然発火)の点から赤リン粒子の表面を樹
脂で被覆したものを用いるのが好ましい。
【0037】上記難燃助剤の添加量は、多くなると、発
泡特性が低下するため、ポリエチレン系樹脂またはポリ
オレフィン系樹脂混合物100重量部に対して、100
重量部以下が好ましい。
【0038】本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡
用組成物を用いて発泡体を製造する際に、得られる発泡
体の耐熱性向上、発泡方法などの必要に応じて、発泡す
る前に予め架橋を施すことが好ましい。
【0039】上記架橋方法としては、難燃性ポリオレフ
ィン系樹脂発泡用組成物に予め混合した過酸化物の様な
ラジカル発生剤を加熱分解させて架橋させる方法、電離
性放射線の照射による架橋、難燃性ポリオレフィン系樹
脂発泡用組成物に予め架橋助剤としての官能性モノマー
を添加し、更に過酸化物を添加し熱架橋する方法あるい
は電離性放射線により架橋する方法、シラン架橋剤を用
いる方法が挙げられる。
【0040】上記過酸化物としては、ラジカル発生剤と
して一般に用いられているものであればよいが、例え
ば、ベンゾイルペルオキシド、オクタノイルペルオキシ
ド、デカノイルペルオキシド、アセチルペルオキシド、
tーブチルペルオキシイソブチレート、クメンヒドロペ
ルオキシド等が挙げられる。
【0041】上記シラン架橋剤としては、トリメトキシ
ビニルシラン、トリエトキシビニルシラン等が挙げられ
る。
【0042】上記架橋を施す場合、ポリオレフィン系樹
脂に含まれるポリエチレン系樹脂の割合が80重量%以
下である場合は、予め難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡
用組成物に、架橋助剤を添加することが好ましい。
【0043】上記架橋助剤としては、電子線、γ−線等
の電離性放射線あるいは過酸化物で橋かけ反応を起こす
官能性モノマ−であればどのようなものでもよく、例え
ば、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基を1
分子中に1個かあるいは2個以上含有する芳香族または
脂肪族の化合物が挙げられる。
【0044】上記官能性モノマ−としては、例えば、ジ
ビニルベンゼン、ジアリルベンゼン、ジビニルナフタレ
ン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチ
ルビニルベンゼン、1,9−ノナンジオールジメタクリ
レート、1−ノナンモノメタクリレート、1,6−ヘキ
サンジオールメタクリレート、2,2−ビス[4−(ア
クリロキシジエトキシ)フェニル]プロパン、1,2,
4−ベンゼントリカルボン酸トリアリルエステル、1,
2−ベンゼンジカルボン酸ジアリルエステル、1,3−
ベンゼンジカルボン酸ジアリルエステル、1,4−ベン
ゼンジカルボン酸ジアリルエステルが挙げられ、単独で
用いても、2種以上を併用してもよい。。
【0045】上記架橋助剤の添加量は、少なくなると架
橋が不充分となり均一な発泡体が得られず、高温での機
械強度低下し、多くなると架橋度が高くなり発泡倍率が
低下するため、ポリオレフィン系樹脂100重量部に対
し、0.05〜10重量部が好ましい。
【0046】上記架橋度は、例えば、重量(ag)の試
料を120℃で24時間キシレン中で加熱し、その後、
200メッシュの金網で濾過した際の残存物の乾燥重量
(bg)から算出される。
【0047】架橋度(%)=(b/a)×100
【0048】本発明で用いられる難燃性ポリオレフィン
系樹脂発泡用組成物には、その目的に応じて、酸化防止
剤、安定剤、充填剤、顔料、金属害防止剤等を添加する
ことができる。
【0049】上記酸化防止剤としてはフェノール系、リ
ン系、イオウ系、アミン系の公知のものが使用でき、例
えば、フェノール系のトリス(3,5−ジ−t−ブチル
−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート,テトラ
キス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−
4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン,プ
ロピルガレート等が挙げられ、リン系のトリフェニルホ
スファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−
ホスファフェナンスレン−10−オキサイド、2,2−
メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オク
チルホスファイト等が挙げられ、イオウ系ではジラウリ
ル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ビス[2
−メチル−4−(3−ドデカニルチオプロピオニルオキ
シ)−5−t−ブチルフェニル]スルフィド、ラウリル
ステアリル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル等
が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上の
併用してもよい。
【0050】上記酸化防止剤の添加量は、ポリエチレン
系樹脂またはポリオレフィン系樹脂混合物100重量部
に対して0.1〜5重量部の範囲で用いることが好まし
い。
【0051】本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡
用組成物は、例えば、各成分を混合し、単軸押出機、二
軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、ロ
ール等の混練装置を用いて溶融混練し、次いで、金型を
取り付けた押出機やカレンダ−ロ−ルを用いて、シート
状もしくは板状に成形する。得られたシート状もしくは
板状の成形体に電離性放射線を照射して架橋させ、次い
で、熱風炉中で加熱発泡させて発泡体が得られる。上記
照射、発泡は連続的に行ってもよいし、バッチ式で行っ
てもよい。
【0052】上記電離性放射線としては、電子線、γ
線、X線、中性子線等が挙げられるが、電子線が最も好
ましく用いられ、その照射線量は1〜10Mradが一
般的である。
【0053】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。尚、以下
「部」とあるのは「重量部」を意味する。
【0054】(実施例1)MI1.5のポリプロピレン
70部、密度0.92g/cm3 、MI7.0直鎖状低
密度ポリエチレン30部、ポリリン酸アンモニウム(住
友化学製、商品名;スミセ−フP)15部、エチレン尿
素とホルムアルデヒドとの反応生成物17部、クイント
ンA−100(日本ゼオン製)5部、ジビニルベンゼン
(和光純薬工業製)1部、トリメチロ−ルプロパントリ
メタクリレ−ト1.5部およびアゾジカルボンアミド
(大塚化学製)10部を混合し、加熱ロールを用いて、
170℃で5分間溶融混練し、次いで、成形温度170
℃でプレス成形し厚さ1.0mmのシートを得、次い
で、このシートに電子線加速機を用いて吸収線量が3.
0Mradに相当する線量を照射して架橋させ、架橋シ
−トを得、次いで、この架橋シートを250℃に温度調
節したオーブン中で加熱発泡させ、発泡シートを得た。
【0055】(実施例2)MI1.5のポリプロピレン
50部、密度0.92g/cm3 、MI7.0直鎖状低
密度ポリエチレン50部、ポリリン酸アンモニウム25
部、2−ピペラジン−4−モルホリノ−1,3,5−ト
リアジンポリマ−15部、アルコンP−140(荒川化
学工業製)10部、トリメチロ−ルプロパントリメタク
リレ−ト1.5部、1,9−ノナンジオ−ルジメタクリ
レ−ト(新中村化学製)2.5部およびアゾジカルボン
アミド(大塚化学製)10部を用いた以外は、実施例1
と同様にして、発泡シートを得た。
【0056】(実施例3)MI1.5のポリプロピレン
60部、密度0.92g/cm3 、MI3.4低密度ポ
リエチレン40部、ポリリン酸アンモニウム30部、2
−ピペラジン−4−モルホリノ−1,3,5−トリアジ
ンポリマ−8部、アルコンP−140(荒川化学工業
製)15部、エスコレッツE5320(エクソンケミカ
ル製)5部、トリメチロ−ルプロパントリメタクリレ−
ト2部、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリアリ
ルエステル(和光純薬工業製)1.5部およびアゾジカ
ルボンアミド10部を用いた以外は実施例1と同様にし
て発泡シートを得た。
【0057】(実施例4)密度0.92g/cm3 、M
I3.4低密度ポリエチレン100部、ポリリン酸アン
モニウム35部、2−ピペラジン−4−モルホリノ−
1,3,5−トリアジンポリマ−5部、エチレン尿素と
ホルムアルデヒドとの反応生成物5部、クイントンA−
100(日本ゼオン製)5部、エスコレッツE5320
(エクソンケミカル製)11部およびアゾジカルボンア
ミド10部を用いた以外は、実施例1と同様にして、発
泡シートを得た。
【0058】(比較例1)MI1.5ポリプロピレン1
00部、ポリリン酸アンモニウム(住友化学製、商品
名;スミセ−フP)150部、2−ピペラジン−4−モ
ルホリノ−1,3,5−トリアジンポリマ−20部、エ
チレン尿素とホルムアルデヒドとの反応生成物20部、
クイントンA−100(日本ゼオン製)5部、アルコン
P−1405部、トリメチロ−ルプロパントリメタクリ
レ−ト1.5部、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸
トリアリルエステル(和光純薬工業製)1部およびアゾ
ジカルボンアミド10部を用いた以外は、実施例1と同
様にして、オ−ブン中で加熱したが発泡しなかった。
【0059】(比較例2)MI1.5ポリプロピレン3
0部、密度0.92g/cm3 、MI7.0直鎖状低密
度ポリエチレン40部、密度0.92g/cm3 、MI
3.4低密度ポリエチレン30部、ポリリン酸アンモニ
ウム5部、エチレン尿素とホルムアルデヒドとの反応生
成物50部、クイントンA−10020部、トリメチロ
−ルプロパントリメタクリレ−ト1.5部、1,9−ノ
ナンジオ−ルジメタクリレ−ト(新中村化学製)2.5
部およびアゾジカルボンアミド10部を用いた以外は、
実施例1と同様にして、発泡シートを得た。
【0060】(比較例3)MI1.5ポリプロピレン8
0部、密度0.92g/cm3 、MI3.4低密度ポリ
エチレン20部、ポリリン酸アンモニウム3部、2−ピ
ペラジン−4−モルホリノ−1,3,5−トリアジンポ
リマ−2部、エチレン尿素とホルムアルデヒドとの反応
生成物2部、エスコレッツE5320(エクソンケミカ
ル製)10部、トリメチロ−ルプロパントリメタクリレ
−ト1部、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリア
リルエステル1.5部およびアゾジカルボンアミド(大
塚化学製)10部を用いた以外は、実施例1と同様にし
て、発泡シートを得た。
【0061】実施例1〜4および比較例1〜3で得られ
た発泡シ−トまたはオ−ブン中で加熱したシ−トについ
て、燃焼試験、発泡倍率の測定、外観検査を実施し、結
果を表1に示した。
【0062】上記燃焼試験は、JIS D1201に準
拠して燃焼性区分を決めた。外観検査は、目視により行
い発泡ムラのあるものを×、無いものを○とし、発泡倍
率は、発泡シ−トの比重を測定し、比重の逆数で表し
た。
【0063】
【表1】
【発明の効果】本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂発
泡用組成物は、上述の通りの構成で有るから、ハロゲン
含有化合物を含有することなく自己消火性を有し、且つ
発泡特性に優れ、外観の優れた発泡体を製造することが
できるので、難燃性を必要とする発泡体の用途、特に自
動車用内装部材、建築用部材として好適なものである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリオレフィン系樹脂100重量部、ポリ
    リン酸アンモニウム系化合物10〜50重量部、下記の
    (A)、(B)並びに(C)からなる群から選択される
    1種以上の窒素含有複素環状化合物5〜20重量、石油
    樹脂1〜50重量部および熱分解型有機発泡剤1〜40
    重量部よりなる難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡用組成
    物であって、該ポリオレフィン系樹脂のメルトインデッ
    クスが0.1〜40g/10分であることを特徴とする
    難燃性ポリオレフィン系樹脂発泡用組成物。 (A)2個以上の窒素原子を環内に含有する五員以上の
    複素環からなる環状ケトンとホルムアルデヒドとの反応
    生成物群、(B)2個以上の窒素原子を環内に含有する
    五員以上の複素環からなる環状チオケトンとホルムアル
    デヒドとの反応生成物群、(C)下記一般式(1)で表
    される繰り返し単位を有する1,3,5−トリアジン誘
    導体群、 【化1】 〔一般式(1)中、Xはモルホリノ基またはピペジノ基
    を、Yはピペラジンから誘導される2価の基を、nは2
    〜50の自然数を表す。〕
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