JP5015001B2 - ポリマー組成物 - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本願は、２００４年１１月１５日に出願された、仮出願番号６０／６２８，００８に基づいて出願される。

（技術分野）
本発明は、ポリマー組成物に関し、そしてより特定すると、無ハロゲンポリマーを含有するポリマー組成物に関する。これらのポリマー組成物は、増強された防火特性によって特徴付けられ得る。これらの組成物は、ラテックス組成物の形態であり得る。

（背景）
ラテックス組成物は、装飾コーティングまたは保護コーティングを提供する際に、ならびに織構造体および不織構造体ならびに紙基材のための結合剤または飽和剤を提供する際に、広範に使用されている。ラテックス組成物に難燃特性を提供する目的で、ハロゲン含有モノマー（例えば、塩化ビニル）をこのラテックス樹脂に組み込むことは、通常の実施である。しかし、この実施に付随する問題は、この樹脂が燃焼すると、塩酸が放出されることである。

本発明は、少なくとも１つの実施形態において、上記問題に対する解決策を提供する。

（要旨）
本発明は、（Ａ）少なくとも１種の無ハロゲンポリマーであって、このポリマーは、熱重量分析に供される場合に、３７０℃温度で、少なくとも約７重量％の全質量損失を示す、無ハロゲンポリマー；（Ｂ）少なくとも１種の酸供給源；（Ｃ）少なくとも１種の炭素供与源；および（Ｄ）少なくとも１種の発泡剤を含有する、組成物に関する。この組成物は、少なくとも１つの実施形態において、増強された防火特性を示す。これらの組成物は、ラテックス組成物の形態であり得、そして結合剤、コーティングなどとして使用され得る。

（詳細な説明）
用語「ポリマー」は、本明細書中で、１つ以上のモノマーの分子が一緒に連結して大きい分子を形成しており、この大きい分子の分子量が、この１つ以上のモノマーの分子量の倍数である、重合反応の生成物をいうように使用される。これらのポリマーは、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。これらのポリマーは、線状ポリマーであっても、分枝ポリマーであっても、架橋ポリマーであっても、これらの２つ以上の混合物であってもよい。

用語「ホモポリマー」は、本明細書中で、１種のモノマーの重合から生じるポリマーをいうように使用される。

用語「コポリマー」は、本明細書中で、２種以上の化学的に異なるモノマーの重合から生じるポリマーをいうように使用される。

用語「線状ポリマー」とは、分子が分枝も架橋構造もなしで長い鎖を形成するポリマーをいう。

用語「分枝ポリマー」とは、分子が、主鎖またはポリマー骨格を形成し、そして１つ以上の比較的短いさらなる鎖が、この主鎖またはポリマー骨格に付着している、ポリマーをいう。

用語「架橋ポリマー」とは、ポリマー分子が、それらの構造の、ポリマー鎖の末端以外の地点で互いに連結している、ポリマーをいう。

用語「無ハロゲン」ポリマーとは、いかなるハロゲン原子も付着していないポリマーをいう。１つの実施形態において、無ハロゲンポリマーは、無塩素ポリマーである。用語「無ハロゲン」は、汚染レベル（例えば、約５重量％まで、１つの実施形態において、約２重量％まで、１つの実施形態において、約１重量％まで、１つの実施形態において、約０．５重量％まで、１つの実施形態において、約０．２重量％まで、そして１つの実施形態において、約０．１重量％まで）で存在し得るハロゲンを排除しない。

用語「ラテックス組成物」とは、水性媒体中へのポリマーの粒子の分散物をいう。

用語「ラテックス樹脂」とは、ラテックス組成物中のポリマーをいう。

用語「ニュートンコポリマー」とは、せん断力に正比例するせん断速度によって特徴付けられるコポリマーをいう。

用語「網目状コポリマー」とは、コポリマー分子が、それらの構造のコポリマー鎖の末端以外の地点において、互いに連結しているコポリマーをいう。これらのコポリマーは、三次元網目構造の形態であり得る。

無ハロゲンポリマー（Ａ）は、ハロゲン含有モノマー以外の１種以上のモノマーから誘導され得る。ポリマー（Ａ）は、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。ポリマー（Ａ）は、線状ポリマーの形態であっても、分枝ポリマーの形態であっても、架橋ポリマーの形態であっても、それらの２つ以上の混合物であってもよい。ポリマー（Ａ）は、熱可塑性ポリマーであり得る。ポリマー（Ａ）は、ラテックス樹脂であり得る。１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、ニュートンコポリマーと網目状コポリマーとのブレンド以外のものである。ポリマー（Ａ）を形成するために使用され得るモノマーとしては、１種以上のアクリルエステル、ジエン、スチレン、ビニルエステル、ニトリル、オレフィンなどが挙げられる。

回避されるべきハロゲン含有モノマーとしては、塩化ビニルおよび塩化ビニリデンが挙げられる。

アクリルエステルを調製するために使用され得るアルキルアクリレートとしては、アルキル基中に１個〜約２２個の炭素原子、１つの実施形態において、１個〜約１２個の炭素原子、１つの実施形態において、１個〜約８個の炭素原子、１つの実施形態において、１個〜約４個の炭素原子、１つの実施形態において、１個〜約３個の炭素原子、そして１つの実施形態において、２個〜約８個の炭素原子をアルキル基中に含有する、アルキルアクリレートおよびアクリルメタクリレート（すなわち、アルキル（メタ）アクリレート）が挙げられ得る。これらとしては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルなどが挙げられる。ジエンとしては、３個〜約６個の炭素原子を含むジエンが挙げられ得る。これらとしては、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。スチレンとしては、スチレンおよびアルキル置換スチレン（例えば、メチルスチレン、ビニルトルエンなど）が挙げられる。ビニルエステルとしては、約４個〜約２２個の炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル（例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ギ酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニルなど）が挙げられる。ニトリルとしては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、および３個〜約６個の炭素原子を含むオレフィン性不飽和ニトリルが挙げられる。オレフィンとしては、２個〜約１２個の炭素原子、１つの実施形態において、２個〜約６個の炭素原子、そして１つの実施形態において、２個〜約４個の炭素原子を含有する、オレフィンが挙げられる。これらとしては、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどが挙げられる。オレフィンは、ブテン−１のようなα−オレフィンを包含する。

ポリマー（Ａ）は、上記アクリルエステル、ジエン、スチレン、ビニルエステル、ニトリルまたはオレフィンから誘導される、ホモポリマーであり得る。ポリマー（Ａ）は、上記モノマーの２つ以上から誘導されるコポリマーであり得る。ポリマー（Ａ）は、上記モノマーの１つ以上および／または１つ以上の適切なコモノマーから誘導されるコポリマーであり得る。適切なコモノマーとしては、３個〜約５個の炭素原子を含有する、１種以上のオレフィン性不飽和一カルボン酸（例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、イタコン酸、シアノアクリル酸など）；４個〜約２２個の炭素原子を含有するビニルエーテル（例えば、エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテルなど）；３個〜約１２個の炭素原子を含有するビニルケトン（例えば、メチルビニルケトンなど）；およびアクリルアミド（例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、メチレン−ビス−アクリルアミドなど）が挙げられ得る。ポリマー（Ａ）は、約２０重量％まで、１つの実施形態において、約０．５重量％〜約２０重量％、１つの実施形態において、約０．５重量％〜約１０重量％、そして１つの実施形態において、約０．５重量％〜約５重量％の、１種以上のこれらのコモノマーを含有し得る。

１つの実施形態において、１つ以上の官能性モノマーが、ポリマー（Ａ）の調製におけるコモノマーとして使用され得る。これらとしては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−（ｎ−ブトキシメチルアクリルアミド）、Ｎ−（イソ−ブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−メチロールメチルアクリルアミドなどが挙げられる。これらのモノマーは、縮合反応を起こし得る。１つの実施形態において、この縮合反応は、ホルムアルデヒドを発生させ得る。ポリマー（Ａ）は、約１５重量％まで、１つの実施形態において、約０．５重量％〜約１５重量％、１つの実施形態において、約０．５重量％〜約１０重量％、１つの実施形態において、約０．５重量％〜約５重量％、そして１つの実施形態において、約０．５重量％〜約３重量％の、これらのモノマーを含有し得る。

１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、（ｉ）スチレン、１種以上のアルキル置換スチレン、またはこれらの混合物、および（ｉｉ）少なくとも１種のアルキルアクリレートを含有するモノマーの混合物から誘導される、少なくとも１種のコポリマーを含有し得、ここで、（ｉ）対（ｉｉ）の重量比は、約０．５：１〜約２：１の範囲であり得、そして１つの実施形態において、約０．２：１〜約０．８：１の範囲であり得る。

１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、スチレンとアクリル酸ｎ−ブチルとを含有するモノマーの混合物から誘導される、少なくとも１種のコポリマーを含有し得る。スチレン対アクリル酸ｎ−ブチルの重量比は、約０．０５：１〜約２：１の範囲、１つの実施形態において、約０．２：１〜約０．８：１の範囲、１つの実施形態において、約０．３：１〜約０．７：１の範囲、そして１つの実施形態において、約０．３：１〜約０．５：１の範囲であり得る。

上記モノマーは、水性媒体中で重合され得る。１つの実施形態において、この重合により形成される生成物は、ラテックス組成物を含有し得、そしてこのラテックス組成物中のポリマー（Ａ）は、ラテックス樹脂を含有し得る。この彗星媒体は、１種以上の乳化剤を含有し得る。あるいは、この水性媒体は、乳化剤を含有しなくてもよい。乳化剤が使用される場合、アニオン性乳化剤または両性乳化剤が、使用され得る。アニオン性乳化剤としては、約８個〜約１８個の炭素原子を含有するアルコールの硫酸エステルの、アルカリ金属塩またはアンモニウム塩（例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、スルホン化石油およびパラフィン油のアルカリ金属塩およびアンモニウム塩、スルホン酸、スルホン酸アリールアルキルのナトリウム塩、スルホン化二カルボン酸エステルのアルカリ金属塩およびアンモニウム塩など）が挙げられ得る。これらとしては、芳香族スルホン酸、スルホン酸アルキル、スルホン酸アルキルアリール、スルホン酸アリールアルキル、硫酸アルキル、およびポリ（オキシアルキレン）スルホネートの、アルカリ金属塩およびアンモニウム塩が挙げられ得る。非イオン性乳化剤（例えば、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキルポリエトキシレート、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキルフェノールポリエトキシレートなど）が、使用され得る。乳化剤の濃度は、モノマー１００重量部あたり約１５重量部まで、１つの実施形態において、モノマー１００重量部あたり約０．１重量部〜約１５重量部、１つの実施形態において、モノマー１００重量部あたり約０．１重量部〜約１０重量部、１つの実施形態において、モノマー１００重量部あたり約０．１重量部〜約５重量部、そして１つの実施形態において、モノマー１００重量部あたり約０．５重量部〜約２重量部で、変動し得る。乳化剤は、重合前、重合中、または重合後に、添加され得る。乳化剤は、重合反応の間にわたって次第に増加させて添加され得る。

重合は、約１０℃〜約１００℃の範囲、そして１つの実施形態において、約６０℃〜約９０℃の範囲の温度で実施され得る。重合は、１種以上の開始剤の存在下で実施され得る。これらの開始剤としては、フリーラジカル開始剤が挙げられ得る。これらとしては、過酸素（ｐｅｒｏｘｙｇｅｎ）化合物（例えば、パースルフェート、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、およびクメンヒドロペルオキシド）；ならびにアゾ化合物（例えば、アゾジイソブチロニトリルおよびジメチルアゾジイソブチレート）が挙げられる。これらの開始剤としては、水溶性過酸素化合物（例えば、過酸化水素および過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムまたは過硫酸アンモニウム）が挙げられ得、これらは、単独で使用され得るか、または活性化されたレドックス系において使用され得る。代表的なレドックス系としては、還元性物質（例えば、ポリヒドロキシフェノールおよび酸化可能な硫黄化合物、還元糖、ジメチルアミノプロピオニトリル、ジアゾメルカプタン化合物、または水溶性硫酸鉄（ＩＩ）化合物）と組み合わせた、アルカリ金属過硫酸塩が挙げられ得る。この開始剤は、過硫酸アルカリ金属開始剤または過硫酸アンモニウム開始剤を含有し得る。開始剤の濃度は、モノマーの重量に基づいて、約０．００５重量％〜５重量％の範囲、１つの実施形態において、約０．０１重量％〜約２重量％の範囲、そして１つの実施形態において、約０．１重量％〜約０．８重量％の範囲であり得る。この開始剤は、重合反応の開始の際に添加されてもよく、重合反応の間にわたる開始剤の次第に増加する添加が使用されてもよい。

ポリマー（Ａ）を形成するための、上記モノマーの重合は、水性媒体中で、重合反応器に適切な量の水、必要に応じて１種以上の乳化剤、および重合を開始させるために充分な量の開始剤を充填することにより、実施され得る。この重合反応気は、開始温度まで加熱され得る。乳化したモノマープレミックスが、望ましい時間（例えば、数時間）にわたって、添加され得る。このモノマープレミックスは、水、必要に応じて１種以上の乳化剤、１種以上のモノマー、および必要に応じて１種以上の重合調節剤を混合することによって、調製され得る。添加の速度は、重合温度、使用される特定の開始剤、および重合するモノマーの量に依存して、変動し得る。モノマープレミックスが重合反応器に添加された後に、さらなる開始剤が添加され得る。この重合反応器は、加熱され得、そしてこの反応器の内容物は、望ましい時間（例えば、数時間まで）攪拌されて、望ましい転換を達成し得る。得られる凝塊は、存在する場合、濾過を使用して、ポリマー分散物から分離され得る。このポリマー分散物は、ラテックス組成物と称され得る。

このラテックス組成物は、約８０重量％まで、１つの実施形態において、約２０重量％〜約８０重量％、１つの実施形態において、約２５重量％〜約７５重量％、そして１つの実施形態において、約４０重量％〜約６０重量％の、全固形物含有量を有し得る。粒子性固形物の粒子サイズは、約５０ナノメートル（ｎｍ）〜約１０００ｎｍ、そして１つの実施形態において、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの範囲であり得る。このラテックス組成物のｐＨは、約１．２〜約１２の範囲、そして１つの実施形態において、約３〜約７の範囲であり得る。

このラテックス組成物は、ポリマー（Ａ）に加えて、１種以上の乳化剤、硬化剤、充填剤、可塑剤、酸化防止剤または安定化剤、消泡剤、染色アジュバント、顔料、ならびに他の公知のラテックス添加剤または塗料添加剤を含有し得る。シックナーまたは増粘剤（ｂｏｄｙｉｎｇ ａｇｅｎｔ）が、このラテックス組成物に添加されて、粘度を制御し得、これによって、望ましい特定の用途のために適切な流動特性を達成する。これらの各々は、このラテックス組成物中の固形物の重量に基づいて、約１５重量％までの濃度で添加され得る。

１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、約−４０℃〜約４０℃の範囲、そして１つの実施形態において、約−２０℃〜約１０℃の範囲の、ガラス転移温度（Ｔｇ）を有し得る。１つの実施形態において、このポリマーは、具体的に定義されるガラス転移温度を有さないかもしれない。

本発明の組成物が有効な防火特性を示すためには、ポリマーが、特定の熱安定性特徴を示すことが望ましい。これらの特徴は、そのポリマーが燃焼される場合に受ける質量損失に関連し得る。質量損失は、熱重量分析（ＴＧＡ）を使用して測定され得る。ＴＧＡを用いて、高感度の天秤が使用されて、サンプルの重量を、温度の関数として追跡する。ポリマー（Ａ）は、ＴＧＡに供されると、３５０℃の温度において、少なくとも約５重量％、１つの実施形態において、約５重量％〜約３０重量％、そして１つの実施形態において、約５重量％〜約６０重量％の、全質量損失を示し得る。１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、ＴＧＡに供されると、３６０℃の温度において、少なくとも約６重量％、１つの実施形態において、約６重量％〜約３５重量％、そして１つの実施形態において、約６重量％〜約７０重量％の、全質量損失を示し得る。１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、ＴＧＡに供されると、３７０℃の温度において、少なくとも約７重量％、１つの実施形態において、約７重量％〜約４０重量％、そして１つの実施形態において、約７重量％〜約８０重量％の、全質量損失を示し得る。１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、ＴＧＡに供されると、３９０℃の温度において、少なくとも約１４重量％、１つの実施形態において、約１４重量％〜約６０重量％、そして１つの実施形態において、約１４重量％〜約９０重量％の、全質量損失を示し得る。１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、ＴＧＡに供されると、４００℃の温度において、少なくとも約２５重量％、１つの実施形態において、約２５重量％〜約６０重量％、そして１つの実施形態において、約２５重量％〜約９０重量％の、全質量損失を示し得る。１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、ＴＧＡに供されると、４１０℃の温度において、少なくとも約４４重量％、１つの実施形態において、約４４重量％〜約８０重量％、そして１つの実施形態において、約４４重量％〜約９５重量％の、全質量損失を示し得る。１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）は、これらの特徴は、本発明の組成物が燃焼させられる場合に、安定な木炭の形成に寄与し得る。

以下の実施例１は、本発明の範囲内であるポリマー（Ａ）に対応するコポリマーの調製を開示し、そして以下の実施例Ｃ−１は、本発明の範囲外であるが比較の目的で提供されるコポリマーを開示する。

（実施例１）
モノマープレミックスを調製する。このモノマープレミックスは、水（２７０ｇ）、３０％ラウリル硫酸ナトリウム溶液（３０ｇ）およびモノマーの混合物（１８０スチレン、４１８．２ｇのアクリル酸ｎ−ブチル、３．６ｇのメチレン−ビス−アクリルアミド）を、プレミックス容器に添加することにより、形成される。このプレミックス容器の内容物を攪拌する。水（３２４ｇ）および３０％ラウリル硫酸ナトリウム溶液（１．１ｇ）を、重合反応器に添加する。この重合反応器内での攪拌を、窒素パージ下で開始する。この重合反応器の温度を、開始温度である８０℃まで上昇させる。開始剤（３ｇの過硫酸ナトリウム）を、この重合反応器に添加する。上記モノマープレミックスを、この重合反応器に、４．３ｇ／分の速度で添加する。さらなる量の開始剤（５０ｇの水中０．１８ｇの過硫酸ナトリウム）を、１５０分間にわたって量り入れる。この反応混合物を、攪拌しながら、８７℃の温度で２８５分間、この重合反応器内に維持して、反応を進行させる。さらなる量のレドックス開始剤を添加して、これらのモノマーの重合を完了させ得、そしてこの反応混合物を、攪拌しながら、さらなる時間にわたってこの重合反応器内に維持し得る。この重合反応器を冷却し、そしてこの重合反応器の内容物を濾過し、そして貯蔵コンテナ内に注ぐ。

（実施例Ｃ−１）
モノマープレミックスを形成する。このモノマープレミックスは、水（１００ｇ）、３０％ラウリル硫酸ナトリウム溶液（６ｇ）、イタコン酸（１２ｇ）、４８％ Ｎ−メチロールアクリルアミド（２５ｇ）、スチレン（３０６ｇ）、アクリル酸ｎ−ブチル（２６４ｇ）およびアクリル酸（６ｇ）を、プレミックス容器に添加することにより、形成される。このプレミックス容器の内容物を、攪拌する。水（２００ｇ）を、重合反応器に添加する。この重合反応器内での攪拌を、窒素パージ下で開始する。この重合反応器の温度を、開始温度である８７℃まで上昇させる。開始剤（２．４ｇの過硫酸ナトリウム）を、この重合反応器に添加する。上記モノマープレミックスを、この重合反応器に、４．３ｇ／分の速度で添加する。さらなる量の開始剤（５３ｇの水中０．２４ｇの過硫酸ナトリウム）を添加する。この反応混合物を、攪拌しながら、８７℃の温度で２１０分間、この重合反応器内に維持して、この反応を進行させる。さらなる量の開始剤（５０ｇの水中０．１８ｇの過流酸ナトリウム）を添加し、そしてこの反応混合物を、さらに７５分間攪拌する。この重合反応器を冷却し、そしてこの重合反応器の内容物を濾過し、そして貯蔵コンテナ内に注ぐ。

実施例１および実施例Ｃ−１において生成したポリマーについてのＴＧＡを、以下の手順を使用して決定する。熱重量分析のためのサンプルを、ＴＡ機器Ｍｏｄｅｌ ２９５０ＨＲ（高分解能）Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｚｅｒで試験する。約１０ｍｇ〜２３０ｍｇの各サンプルを、タールを塗ったアルミニウム製ＴＧＡパンに量り入れる。温度を、１分間あたり１０℃の速度で、５５０℃の最大温度まで上昇させる。これらのサンプルを、窒素雰囲気中で加熱する。データを、Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｄｖａｎｔａｇｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅを使用して記録し、そしてＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ２０００ソフトウェアを用いて分析する。この試験を、ＡＳＴＭ Ｅ１１３１−９８に従って実行する。これらのポリマーについてのＴＧＡの結果を、図１に示し、そして表１において以下に再現する。表１において、数値は、示される温度においての質量損失についての、重量％での値である。

ポリマー（Ａ）を含有するラテックス組成物を、（Ｂ）少なくとも１種の酸供給源、（Ｃ）少なくとも１種の炭素供与源、および（Ｄ）少なくとも１種の発泡剤と混合して、防火組成物を形成し得る。成分（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は、ラテックス組成物との混合前に、互いに混合され得る。成分（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）の混合物は、泡沸組成物と称され得る。この泡沸組成物は、得られるラテックス組成物、および得られるラテックス組成物が塗布され得る基材に、増強された防火特徴を提供するために充分な重量比で、ラテックス組成物と混合され得る。この組成物は、水性分散物を混合するために適切な任意の混合技術を使用して、混合され得る。ポリマー（Ａ）対泡沸組成物（すなわち、成分（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）の組み合わせ）の、固形物対固形物に基づく重量比は、約１：２５〜２５：１の範囲、１つの実施形態において、約１：２０〜約４：１、１つの実施形態において、約１：２０〜約３：１、１つの実施形態において、約１：２０〜約２：１、そして１つの実施形態において、約１：１０〜約３：２の範囲であり得る。

酸供給源（Ｂ）は、約１７５℃〜約３００℃、そして１つの実施形態において、約２００℃〜約２５０℃の範囲の温度で、酸を供与する任意の材料（例えば、無機酸）を含有し得る。この酸供給源は、式（ＰＯ_３ ⁻・ＮＨ_４ ^＋）_ｘによって表される反復単位を有する、ポリリン酸アンモニウムを含有し得る。この式において、ｘは、１〜約３５００の範囲、１つの実施形態において、約１５０〜約２５００の範囲、そして１つの実施形態において、約６００〜約１２００の範囲の数である。この酸供給源は、メラミン（ポリ）ホスフェートを含有し得る。この酸供給源は、オルトリン酸一アンモニウム、オルトリン酸二アンモニウム、縮合リン酸、オルトリン酸などのうちの１種以上を含有し得る。これらは、アンモニウム化剤および縮合剤（例えば、尿素；炭酸アンモニウム；ビウレット；スルファミド；スルファミン酸；スルファミン酸アンモニウム；グアニル尿素；メチルウレアホルムアミド；アミノ尿素；１，３−ジアミノ尿素；ビ尿素など）と、熱縮合し得る。例えば、オルトリン酸一アンモニウムおよび尿素は、実質的に当モル量から形成された溶融物を約２５０℃の温度で、約３時間にわたって熱処理することにより、熱縮合して、実質的に水に不溶性のポリリン酸アンモニウムを調製し得る。この酸供給源は、泡沸組成物（すなわち、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）の組み合わせ）において、この泡沸組成物の固形物の総重量に基づいて、約２重量％〜約９０重量％、１つの実施形態において、約５重量％〜約９０重量％、１つの実施形態において、約１０重量％〜約９０重量％、１つの実施形態において、約２０重量％〜約８５重量％、そして１つの実施形態において、約４０重量％〜約８０重量％の範囲の濃度で使用され得る。

炭素供与源（Ｃ）は、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトール、炭水化物化修飾糖、炭水化物化修飾澱粉、水分散性タンパク質、ゼラチン、カゼイン、上記のものの任意の誘導体、およびこれらの２つ以上の混合物を含有し得る。この炭素供与源は、石炭化供給源または木炭供与源と称され得る。炭素供与源は、上記泡沸組成物において、この泡沸組成物の全固形物に基づいて、約１重量％〜約６０重量％、１つの実施形態において、約５重量％〜約６０重量％、そして１つの実施形態において、約１０重量％〜約４０重量％の濃度で使用され得る。

発泡剤（Ｄ）は、約１００℃〜約５００℃、１つの実施形態において、約１５０℃〜約５００℃、そして１つの実施形態において、約２３０℃〜約４００℃の温度まで加熱されると、不活性ガスを発生させる、任意の材料を含有し得る。発泡剤は、有機アミンまたは有機アミドを含有し得る。発泡剤は、メラミン、メラミン塩、尿素、ジシアンジアミド、またはこれらの２つ以上の混合物を含有し得る。発泡剤は、泡沸組成物の総固形物の重量に基づいて、約１重量％〜約６０重量％、１つの実施形態において、約５重量％〜約６０重量％、そして１つの実施形態において、約１０重量％〜約４０重量％の濃度で使用され得る。

１つの実施形態において、ポリマー（Ａ）の軟化温度範囲は、泡沸組成物（すなわち、成分（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）の組み合わせ）が分解し、非燃焼性気体を放出し、そして発泡する温度と同調し得、これによって、ポリマー（Ａ）は、泡沸組成物と一緒になって、非燃焼性気体を捕捉するためのマトリックス、ならびに炎および熱に対する障壁を提供するための泡沸層を、形成し得る。

以下の実施例２は、本発明の範囲内である泡沸組成物を開示する。

（実施例２）
泡沸組成物を、以下の処方物から調製する。この組成物は、７１重量％の固形物含有量を有する。

以下の実施例３は、実施例１および実施例Ｃ−１から得られたポリマーと、実施例２から得られた泡沸組成物とを混合して、ラテックスサンプルＩおよびラテックスサンプルＣ−Ｉを形成することを開示する。

（実施例３）
実施例２から得られた泡沸組成物を、１：１の固形物対固形物の重量比で、実施例１および実施例Ｃ−１から得られた組成物とブレンドし、ラテックスサンプルＩおよびラテックスサンプルＣ−Ｉを作製する。サンプルＩおよびサンプルＣ−Ｉの各々は、４５重量％の固形物含有量を有する。サンプルＩおよびサンプルＣ−Ｉの各々について、これらのサンプルを攪拌しながら、実施例３から得られた泡沸組成物を添加する。ラウリル硫酸ナトリウム（１重量％）を、界面活性剤として添加し、得られる混合物を安定化させる。水を、これらの混合物の各々に添加して、各混合物について５０重量％の固形物含有量を提供する。

本発明のラテックス組成物（これは、水ならびに成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）を含有する）は、結合剤、コーティングなどとして有用であり得る。この組成物は、増強された防火特性により特徴付けられ得る。このラテックス組成物の固形物濃度は、約２０重量％〜約８０重量％、そして１つの実施形態において、約２５重量％〜約７５重量％の範囲であり得る。このラテックス組成物は、任意の基材に、任意の技術（ブラッシング、噴霧、浸漬、ロール、ロール転写、フォームコーティング、フィルムコーティングなどが挙げられる）を使用して塗布され得る。基材としては、木材、プラスチック、金属、プラスターボード（ｄｒｙｗａｌｌ）、石材（ｍａｓｏｎｒｙ）、織繊維のウェブまたはマット、不織繊維のウェブまたはマットなどが挙げられ得る。ラテックス組成物の基材への塗布は、最終用途に一致する任意の温度でなされ得る。１つの実施形態において、ラテックス組成物は、室温で基材に塗布され得る。

１つの実施形態において、本発明のラテックス組成物は、織繊維のウェブもしくはマット、不織繊維のウェブもしくはマットなどのための、結合剤として使用され得る。これらの繊維は、部分的に配向していても完全に配向していてもよく、または無作為に分配されていてもよい。このウェブまたはマットは、これらの繊維が、長さおよび可撓性に起因して、すき（ｃａｒｄｉｎｇ）操作に耐えられるような特徴を有する場合、すきによって形成され得る。これらの繊維は、天然布繊維（例えば、セルロース、ジュート、サイザル麻、ラミー、麻および綿）、ならびに多くの合成有機布繊維（ナイロン、セルロールエステルの繊維（例えば、酢酸セルロース）、ビニル樹脂繊維（例えば、ポリ塩化ビニルおよびそのコポリマーの繊維）、ポリアクリロニトリルおよびそのコポリマー、ポリエステル（例えば、ポリ（エチレンテレフタレート））、オレフィン（例えば、エチレンおよびプロピレン）のポリマーおよびコポリマー、縮合ポリマー（例えば、ポリイミド系またはナイロン系）などが挙げられる）を含有し得る。使用され得る繊維は、与えられるウェブにおいて、単一組成の繊維または繊維の混合物であり得る。本発明のラテックス組成物は、セルロース性材料またはセルロース性材料のブレンドと組み合わせられ得る。これらとしては、セルロース繊維から作製される紙；天然繊維、合成繊維、またはこのような天然繊維および合成繊維の混合物を結合させることにより作製される不織布；ならびに織布が挙げられる。紙基材の場合、ラテックス組成物は、この紙の強度に寄与し得る。織られていない、無作為に配向した構造を有するペーパークロス製品の場合、ラテックス組成物は、この構造を一緒に保持して強度を提供するための結合剤として、働き得る。ペーパークロス製品の例としては、高強度の高吸収性の材料（例えば、使い捨て物品（例えば、消費者および産業用のワイパーまたはタオル、おむつ、医療用の袋および手術着、産業用の作業服ならびに女性用の衛生製品））が挙げられる。本発明のラテックス組成物は、耐久製品（例えば、絨毯および敷物の裏材、衣服の芯、自動車の部品および家庭の備品）のため、ならびに土木工学材料（例えば、道路の下敷き）の結合剤として、使用され得る。不織基材は、ガラス繊維、ポリエステル、レーヨン、炭素などの繊維から形成され得る。これらの不織基材は、湿式積層（ｗｅｔ−ｌａｉｄ）プロセスまたは乾式積層プロセスもしくは空気積層プロセスによって、作製され得る。各場合において、ラテックス組成物は、これらの繊維を一緒に結合させるために働き得る。

繊維に塗布され得るラテックス組成物の割合は、ポリマー（Ａ）対繊維の総重量に基づいて、約０．１重量％〜約２００重量％、そして１つの実施形態において、約３重量％〜約５０重量％の、ポリマー（Ａ）を提供するために充分であり得る。このラテックス組成物を基材に塗布した後に、得られるコーティングされた基材、含浸された基材、または飽和された基材は、室温または高温のいずれかで、乾燥させられ得る。この基材は、乾燥の完了後、または乾燥工程の最終工程として、焼成工程または硬化工程に供され得る。１つの実施形態において、この焼成工程または硬化工程は、約１１０℃〜約１７０℃の範囲の温度で、約０．５分間〜約１０分間の間、実施され得る。

本発明のラテックス組成物が塗布された繊維のウェブまたはマットが熱または燃焼に曝露されると、本発明の少なくとも１つの実施形態において、生じる燃焼の初期段階の間に広がる火炎、およびこの燃焼の後期段階の間に形成する木炭が、減少する。このことは、このラテックス組成物、およびこのラテックス組成物が塗布されたウェブまたはマットに、増強された防火特徴を提供する。

本発明のラテックス組成物は、保護コーティング組成物および／または装飾コーティング組成物として有用であり得、そして基材に塗布される場合に、この基材に、難燃特性を提供し得る。これらのコーティング組成物は、基材に、任意の技術（例えば、噴霧、ブラッシング、ロール、浸漬、流動など）を使用して塗布され得る。この基材は、難燃コーティング組成物でのコーティングを必要とする、任意の基材であり得る。これらとしては、木材、プラスチック、金属、プラスターボード、石材などから作製される基材が挙げられる。本発明のラテックス組成物は、この基材に、１平方メートルあたり約０．１グラム〜約１０００グラム、そして１つの実施形態において、１平方メートルあたり約１グラム〜約２００グラムの範囲のコート重量で、塗布され得る。本発明のラテックス組成物のコーティングは、この基材に、少なくとも１つの実施形態において、このコーティングが熱および／または燃焼に曝露される場合に、増強された防火特性を示す保護的な炭素質の木炭層を提供する。

以下の実施例４は、ラテックスサンプルＣ−Ｉと比較される場合の、ラテックスサンプルＩについての改善された防火特性を示す試験結果を開示する。

（実施例４）
実施例３から得られたラテックスサンプルＩおよびラテックスサンプルＣ−Ｉの各々を、Ｍｙｌａｒシート上に２５ミルの厚さを有するフィルムの形態で注型し、室温で一晩乾燥させ、そして５０℃の温度で作動しているオーブンに１時間入れる。これらのフィルムをこのオーブンから取り出し、ドライアイス上に１０分間置き、次いで、Ｍｙｌａｒシートを剥がす。各フィルムを、５０℃の温度および１平方インチ当たり１００ポンド（１００ｐｓｉ）の圧力で２時間、１００％綿シートに押し付ける。得られた布サンプルを、３００°Ｆ（１４８．９℃）で３分間硬化させ、正方形（３インチ×３インチ）に切断し、そして６５０℃の表面温度を有するセラミック放射ヒータの上方１インチの位置のホルダ上に置く。各布サンプルのフィルム面が、放射ヒータに面する。各布サンプルのフィルムではない方の面の温度を、ＩＲ銃を用いて、１８０秒間にわたって測定する。各サンプルについての結果を、図２にプロットする。これらの結果は、サンプルＣ−Ｉと比較して、サンプルＩの繊維の温度が約９０℃低いことを示す。

本発明は、その好ましい実施形態に関連して説明されたが、本発明の種々の改変が、本明細書を読む際に、当業者に明らかになることが理解されるべきである。従って、本明細書中に開示される本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内に入るような改変を網羅することが意図されることが、理解されるべきである。

図１は、実施例３に開示される熱重量分析試験についての、質量損失対温度のプロットである。 図２は、実施例６に報告される試験についての、温度対時間のプロットである。

Claims (14)

1. −少なくとも１種の無ハロゲンポリマー（Ａ）を含有するラテックス組成物；
   −少なくとも１種の酸供給源（Ｂ）；
   −少なくとも１種の炭素供与源（Ｃ）；および
   −少なくとも１種の発泡剤（Ｄ）、
   を含有する泡沸組成物であって、該泡沸組成物は、以下、
   −該無ハロゲンポリマー（Ａ）は、−２０℃〜１０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を示し、そして熱重量分析に供される場合に、３７０℃の温度で、少なくとも７重量％の全質量損失を示し、そして該無ハロゲンポリマーが、（ｉ）スチレン、および（ｉｉ）アクリル酸アルキルを、（ｉ）対（ｉｉ）の重量比が、０．２：１〜０．８：１の範囲で含有するモノマーの混合物から誘導される少なくとも１種のコポリマーを含有する；
   −該酸供給源（Ｂ）が、ポリリン酸アンモニウム、オルトリン酸一アンモニウム、オルトリン酸二アンモニウム、縮合リン酸、オルトリン酸、またはこれらの２つ以上の混合物から選択される；
   −該炭素供与源（Ｃ）が、（ｉ）ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトール、またはこれらの２つ以上の混合物、または（ｉｉ）炭水化物修飾糖、炭水化物修飾澱粉、水分散性タンパク質、ゼラチン、カゼイン、またはこれらの２つ以上の混合物から選択される；
   そして、
   −該発泡剤（Ｄ）が、メラミン、メラミン塩、尿素、ジシアンジアミド、またはこれらの２つ以上の混合物から選択され、
   ここで、無ハロゲンポリマー（Ａ）の軟化温度範囲は、成分（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）の組み合わせが分解し、非燃焼性気体を放出し、そして発泡する温度と同調し、これによって、該無ハロゲンポリマー（Ａ）は、成分（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）と一緒になって、非燃焼性気体を捕捉するためのマトリックス、ならびに炎および熱に対する障壁を提供するための泡沸層を形成し得る、
   に特徴付けられる、泡沸組成物。
2. 前記ポリマー（Ａ）が、熱重量分析に供される場合に、３６０℃の温度で、少なくとも６重量％の全質量損失を示す、請求項１に記載の組成物。
3. 前記ポリマー（Ａ）が、熱重量分析に供される場合に、３９０℃の温度で、少なくとも１４重量％の全質量損失を示す、請求項１に記載の組成物。
4. 前記ポリマー（Ａ）が、熱重量分析に供される場合に、４００℃の温度で、少なくとも２５重量％の全質量損失を示す、請求項１に記載の組成物。
5. 前記ポリマー（Ａ）が、熱重量分析に供される場合に、４１０℃の温度で、少なくとも４４重量％の全質量損失を示す、請求項１に記載の組成物。
6. 前記ポリマー（Ａ）が、スチレンとアクリル酸ｎ−ブチルとを含有するモノマーの混合物から誘導される少なくとも１種のコポリマーを含有し、スチレン対アクリル酸ｎ−ブチルの重量比が、０．２：１〜０．８：１の範囲である、請求項１に記載の組成物。
7. 前記酸供給源（Ｂ）が、オルトリン酸一アンモニウム、オルトリン酸二アンモニウム、縮合リン酸、オルトリン酸、またはこれらの２つ以上の混合物を含有し、該酸供給源が、尿素、炭酸アンモニウム、ビウレット、スルファミド、スルファミン酸、スルファミン酸アンモニウム、グアニル尿素、メチル尿素ホルムアミド、アミノ尿素、１，３−ジアミノ尿素、ビ尿素、またはこれらの２つ以上の混合物と熱縮合している、請求項１に記載の組成物。
8. 前記（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）が、泡沸組成物を構成し、該酸供給源（Ｂ）が、該泡沸組成物中の固形物の総重量に基づいて、該泡沸組成物の２重量％〜９０重量％を構成し、該炭素供与源（Ｃ）が、該泡沸組成物中の固形物の総重量に基づいて、該泡沸組成物の１重量％〜６０重量％を構成し、そして該発泡剤（Ｄ）が、該泡沸組成物の固形物の総重量に基づいて、該泡沸組成物の１重量％〜６０重量％を構成する、請求項１に記載の組成物。
9. 前記（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）が、泡沸組成物を構成し、前記ポリマー（Ａ）対該泡沸組成物の重量比が、固形物対固形物に基づいて、１：２５〜２５：１の範囲である、請求項１に記載の組成物。
10. 請求項１に記載の組成物であって、
    （Ａ）スチレンおよびアクリル酸ｎ−ブチルから誘導される少なくとも１種の無ハロゲンコポリマーであって、該ポリマーが、熱重量分析に供される場合に、３７０℃の温度で、少なくとも７重量％の全質量損失を示し、該ポリマー（Ａ）は、ニュートンコポリマーと網目状コポリマーとのブレンドではない、無ハロゲンコポリマー；
    （Ｂ）ポリリン酸アンモニウム；
    （Ｃ）ペンタエリトリトール；および
    （Ｄ）メラミン、
    を含有する、組成物。
11. 水および請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物を含有する、ラテックス組成物。
12. 繊維のウェブまたはマットおよび請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物を含有する、基材。
13. コーティングされた基材であって、基材および該基材上にコーティングされた請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物の層を備える、コーティングされた基材。
14. 基材であって、木材、金属、プラスチック、ドライウォール、石材、織繊維、不織繊維、またはこれらの２つ以上の組み合わせ、および該基材上に塗布された請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物を備える、基材。

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