KR102559494B1 - 난연성 중합체 조성물 - Google Patents
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Abstract
중합체, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물 및 선택적으로 보강재를 포함하는 난연성 중합체 조성물, 상기 난연성 중합체 조성물로 제조되고 이를 포함하는 물품 및 상기 난연성 중합체 조성물의 제조 방법.
Description
우선권 주장
본 PCT 국제 출원은 2017년 4월 7일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/482,876호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 상기 출원의 주제는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 중합체, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물 및 선택적으로 보강재를 포함하는 난연성 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 난연성 중합체 조성물을 포함하거나 이로 제조된 물품 및 상기 난연성 중합체 조성물 및 상기 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
다양한 기능을 위한 난연성 중합체 조성물을 제조하는 것이 관련 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 중합체 조성물의 다양한 난연 특성에 대한 요건은 중합체 조성물의 의도된 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 열 방출, 연기 생성, 수직 화염 전파, 연기 밀도, 연기 산도 및 용융 점도와 관련된 요건은 중합체 조성물의 의도된 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 다른 특성(예를 들어, 강성 및 인장 강도와 같은 기계적 특성)에 대한 요건도 또한 중합체 조성물의 의도된 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 이들 특성은 필요한 난연 특성을 얻기 위해 중합체 조성물에 포함된 첨가제에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 대안적인 및/또는 개선된 난연성 중합체 조성물을 제공하는 것이 바람직하다.
요약
본 발명의 제1 측면에 따르면, 중합체, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물 및 선택적으로 보강재를 포함하는 난연성 중합체 조성물이 제공된다. 특정 실시양태에서, 난연성 중합체 조성물은 중합체, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물 및 보강재를 포함한다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명의 임의의 측면 또는 실시양태에 따른 난연성 중합체 조성물로 제조되거나 난연성 중합체 조성물을 포함하는 물품이 제공된다. 특정 실시양태에서, 물품은 자동차 부품이다. 특정 실시양태에서, 물품은 본 발명의 임의의 측면 또는 실시양태에 따른 난연성 중합체 조성물로 덮인 케이블이다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 본 발명의 임의의 측면 또는 실시양태에 따른 난연성 중합체 조성물을 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 중합체, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물, 및 존재하는 경우 보강재를 혼합하는 단계를 포함한다.
특정 실시양태에서, 중합체는 폴리아미드이다.
특정 실시양태에서, 난연제는 유기 인산염, 포스피네이트, 할로겐화된 유기 인산염 또는 이들 중 하나 이상의 조합이다. 특정 실시양태에서, 난연제는 유기 포스피네이트이다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 탈크, 운모, 규회석, 할로이사이트(halloysite) 또는 이들 중 하나 이상의 조합이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 규회석이다.
특정 실시양태에서, 난연성 중합체 조성물은 보강재를 포함한다. 특정 실시양태에서, 보강재는 유리 섬유이다.
본 발명의 임의의 측면의 특정 실시양태는 다음 이점 중 하나 이상을 제공할 수 있다:
- 우수한(예를 들어, 개선된) 난연 특성(예를 들어, 양호하거나 개선된 열 방출, 연기 생성, 화염 확산, 수직 화염 전파, 연기 밀도, 연기 산도 및 용융 점도);
- 우수한(예를 들어, 개선된) 기계적 특성(예를 들어, 강성(예를 들어, 굴곡 및 인장 탄성률), 열 변형 온도, 나선 유동 길이);
- 감소된 양의 중합체 사용;
- 감소된 양의 난연제 사용;
- 감소된 양의 보강재 사용.
본 발명의 언급된 측면들 중 임의의 하나 이상의 특정 측면과 관련하여 제공되는 세부 사항, 실시예 및 선호 사항은 본원에서 추가로 설명될 것이며, 본 발명의 모든 측면에 동일하게 적용될 것이다. 본원의 모든 가능한 변형에서 본원에서 설명되는 실시양태, 실시예 및 선호 사항의 임의의 조합은 본원에서 달리 지시되지 않는 한 또는 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한 본 발명에 포함된다.
본 발명의 실시양태는 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 1/8"의 두께에서 표 1에 명시된 조성물의 UL94 난연 등급을 나타낸다.
도 2는 1/16"의 두께에서 표 1에 명시된 조성물의 UL94 난연 등급을 나타낸다.
도 3은 1/32"의 두께에서 표 1에 명시된 조성물의 UL94 난연 등급을 나타낸다.
도 4는 표 1에 명시된 조성물의 굴곡 탄성률을 보여준다.
도 5는 표 1에 명시된 조성물의 인장 탄성률을 보여준다.
도 6은 표 1에 명시된 조성물의 굴곡 강도를 보여준다.
도 7은 표 1에 명시된 조성물의 인장 강도를 보여준다.
도 8은 표 1에 명시된 조성물의 열 변형 온도를 보여준다.
도 9는 표 1에 명시된 조성물의 ISO 노치 아이조드(notched Izod) 충격 강도를 보여준다.
도 10은 표 1에 명시된 조성물의 파단 연신율을 보여준다.
도 11은 표 1에 명시된 조성물의 나선 유동 길이를 보여준다.
도 1은 1/8"의 두께에서 표 1에 명시된 조성물의 UL94 난연 등급을 나타낸다.
도 2는 1/16"의 두께에서 표 1에 명시된 조성물의 UL94 난연 등급을 나타낸다.
도 3은 1/32"의 두께에서 표 1에 명시된 조성물의 UL94 난연 등급을 나타낸다.
도 4는 표 1에 명시된 조성물의 굴곡 탄성률을 보여준다.
도 5는 표 1에 명시된 조성물의 인장 탄성률을 보여준다.
도 6은 표 1에 명시된 조성물의 굴곡 강도를 보여준다.
도 7은 표 1에 명시된 조성물의 인장 강도를 보여준다.
도 8은 표 1에 명시된 조성물의 열 변형 온도를 보여준다.
도 9는 표 1에 명시된 조성물의 ISO 노치 아이조드(notched Izod) 충격 강도를 보여준다.
도 10은 표 1에 명시된 조성물의 파단 연신율을 보여준다.
도 11은 표 1에 명시된 조성물의 나선 유동 길이를 보여준다.
중합체, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물 및 선택적으로 보강재를 포함하는 난연성 중합체 조성물이 본원에서 개시된다. 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물 및 선택적으로 보강재로 이루어지거나, 본질적으로 이로 이루어질 수 있다. "본질적으로 이루어지는"이라는 용어는 예를 들어 추가의 요소, 단계 또는 성분이 본 발명의 기본적인 및 신규한 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 한, 명시적으로 언급되지 않은 추가의 요소, 단계 또는 성분을 배제할 수 있다. 하나 이상의 추가의 요소(들), 단계(들) 또는 성분(들)이 조성물의 하나 이상의 추가 성분(들)인 경우, 조성물 내의 추가의 성분(들)의 총량은 예를 들어, 10 중량%로 제한된다. 예를 들어, 조성물 내의 추가의 성분(들)의 총량은 9 중량% 또는 8 중량% 또는 7 중량% 또는 6 중량% 또는 5 중량% 또는 4 중량% 또는 3 중량% 또는 2 중량% 또는 1 중량%로 제한될 수 있다.
중합체는 예를 들어 열가소성 중합체일 수 있다. 중합체는 예를 들어 중합체 매트릭스의 형태로 존재할 수 있다. 난연성 중합체 조성물의 다른 성분들(예를 들어, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물, 임의의 보강재)은 중합체 매트릭스에 분산된다. 중합체는 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, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤즈옥사졸, 폴리벤즈티아졸, 폴리카르보네이트, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르에테르 케톤, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 술파이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐 아세테이트(예를 들어, 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 폴리(메트메타크릴레이트)), 또는 이들의 둘 이상의 조합일 수 있다. 특정 실시양태에서, 중합체는 하나 이상의 폴리아미드(들)이다. 이하에서, 본 발명은 폴리아미드 측면에서 논의되는 경향이 있을 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시양태로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
중합체는 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 40%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 중합체는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 45 중량% 또는 적어도 약 50 중량% 또는 적어도 약 55 중량% 또는 적어도 약 60 중량% 또는 적어도 약 65 중량% 또는 적어도 약 70 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
중합체는 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 80 중량% 이하, 예를 들어 약 75 중량% 이하, 예를 들어 약 70 중량%, 예를 들어 약 65 중량% 이하의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 중합체는 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 40 중량% 내지 약 80 중량% 또는 약 40 중량% 내지 약 70 중량% 또는 약 40 중량% 내지 약 60 중량% 또는 약 50 중량% 내지 약 80 중량% 또는 약 50 중량% 내지 약 70 중량% 또는 약 50 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
용어 "난연제"는 중합체에 첨가될 때 화재를 예방하고, 화재의 확산을 억제하거나 지연하고/하거나, 화재로 인한 손상을 제한할 수 있는 임의의 화학 물질을 지칭한다.
난연제는 예를 들어 흡열 분해, 열 차폐, 기체상 희석 및 기체상 라디칼 켄칭 중 하나 이상에 의해 작용할 수 있다. 흡열 분해에 의해 작용하는 난연제는 기판으로부터 열을 제거하여 물질을 냉각시킨다. 열 차폐에 의해 작용하는 난연제는 예를 들어 숯을 형성함으로써 물질의 연소 및 미연소 부분 사이에 단열 장벽을 생성하여, 화염을 물질로부터 분리하고 미연소 물질로의 열 전달을 늦춘다. 기체상의 희석에 의해 작용하는 난연제는 열 분해에 의해 불활성 가스(예를 들어 이산화탄소 및/또는 수증기)를 생성하여 가연성 가스를 희석함으로써, 가연성 가스 및 산소의 분압을 낮추고 반응 속도를 늦춘다. 기체상 라디칼 켄칭에 의해 작용하는 난연제는 화염에서 H 및 OH 라디칼과 반응하여 반응성이 낮은 라디칼(예를 들어, Cl 및 Br 라디칼)을 형성하는 물질, 예컨대 염화수소 및 브롬화수소를 방출하여 라디칼 산화 반응을 전파할 가능성이 훨씬 더 낮다. 특정 실시양태에서, 본원에서 개시되는 난연성 중합체 조성물에 사용되는 난연제는 흡열 분해 및/또는 기체상의 희석에 의해 작용한다.
특정 실시양태에서, 난연제는 팽창성 난연제이다. 이것은 열 노출의 결과로 팽창하여 부피를 증가시키고 밀도를 감소시키는 난연제를 지칭한다. 팽창성 난연제는 연소시 숯을 생성할 수 있으며, 이는 연소 물질과 미연소 물질 사이의 단열 장벽으로서 작용할 수 있다.
난연제는 예를 들어 미립자 광물 난연제, 유기 할로겐 및/또는 인 및/또는 질소 함유 화합물일 수 있다.
미립자 광물 난연제는 예를 들어 수산화알루미늄(ATH-Al(OH)3), 수산화마그네슘(MDH-Mg(OH)2), 헌타이트(huntite)와 하이드로마그네사이트(hydromagnesite)의 조합물, 미립자 광물 수화물, 적린, 보레이트 또는 이들의 하나 이상의 조합일 수 있다. 특정 실시양태에서, 미립자 광물 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 또는 헌타이트와 하이드로마그네사이트의 조합이다.
수산화알루미늄은 예를 들어 깁사이트(gibbsite), 베이어라이트(bayerite), 노르드스트란다이트(nordstrandite), 도일라이트(doyleite) 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다. 수산화마그네슘은 예를 들어 브루사이트(brucite), 클로라이트(chlorite) 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
미립자 광물 난연제는 예를 들어 지방산(예를 들어, 스테아르산), 지방산 에스테르(예를 들어, 스테아레이트) 또는 실란과 같은 표면 처리제로 코팅될 수 있다. 이는 예를 들어 중합체 매트릭스와의 배합을 도울 수 있다.
유기 할로겐 화합물은 예를 들어 유기 클로라이드(예를 들어, 클로렌드산 유도체, 염소화 파라핀), 유기 브로마이드(예를 들어, 데카브로모디페닐 에테르, 데카브로모디페닐 에탄, 브롬화 폴리스티렌, 브롬화 카르보네이트 올리고머, 브롬화 에폭시 올리고머, 테트라브로모프탈산 무수물, 테트라브로모비스페놀 A, 헥사브로모시클로도데칸), 할로겐화 유기 포스페이트(예를 들어, 트리스(1,3-디클로로-2-프로필)포스페이트, 테트라키스(2-클로로에틸)디클로로이소엔틸디포스페이트), 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
유기 할로겐 화합물은 예를 들어 그 효능을 향상시키기 위해 상승제와 조합하여 사용될 수 있다. 상승제는 삼산화안티몬, 오산화안티몬 및 아안티몬산나트륨과 같은 안티몬 함유 화합물을 포함한다.
인 및/또는 질소 함유 화합물은 예를 들어 적린, 포스페이트, 폴리포스페이트(예를 들어, 멜라민 폴리포스페이트), 유기 포스페이트(예를 들어, 트리페닐 포스페이트(TPP), 레소르시놀 비스(디페닐포스페이트)(RDP), 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(BADP), 트리크레실 포스페이트(TCP), 포스포네이트(예를 들어, 디메틸 메틸포스포네이트(DMMP), 포스피네이트(예를 들어, 알루미늄 디에틸 포스피네이트), 할로겐화 유기 포스페이트(예를 들어, 트리스(1,3-디클로로-2-프로필)포스페이트, 테트라키스(2-클로로에틸)디클로로이소엔틸디포스페이트), 포스파젠, 폴리포스파젠, 트리아진(예를 들어, 멜라민-시아누레이트) 또는 이들의 하나 이상의 조합일 수 있다. 특정 실시양태에서, 인 함유 화합물은 유기 포스페이트, 포스피네이트, 할로겐화 유기 포스페이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합이다.
특정 실시양태에서, 난연제는 인 함유 화합물이다. 이하에서, 본 발명은 유기 포스피네이트의 측면에서 논의되는 경향이 있을 수 있다. 그러나, 본 발명은 그러한 실시양태로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
난연제는 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 5 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 난연제는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 6 중량% 또는 적어도 약 8 중량% 또는 적어도 약 10 중량% 또는 적어도 약 12 중량% 또는 적어도 약 14 중량% 또는 적어도 약 15 중량% 또는 적어도 약 16 중량% 또는 적어도 약 18 중량% 또는 적어도 약 20 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
난연제는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 40 중량% 이하의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 난연제는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 35 중량% 이하 또는 약 30 중량% 이하 또는 약 28 중량% 이하 또는 약 26 중량% 이하 또는 약 25 중량% 이하 또는 약 24 중량% 이하 또는 약 22 중량% 이하 또는 약 20 중량% 이하의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
"고 종횡비의 미립자 광물"이라는 용어는 침상(acicular) 또는 라멜라(lamellar)인 입자를 갖는 광물을 지칭한다. 라멜라 입자는 일반적으로 작고 편평하고 얇게 벗겨지는(flaky) 또는 판상의(platy) 외형을 갖는다. 침상 입자는 일반적으로 길고 얇은 섬유 또는 바늘 유사 외형을 갖는다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 탈크, 운모, 규회석, 할로이사이트, 카올린, 벤토나이트, 펄라이트 및 이들의 하나 이상의 조합으로부터 선택될 수 있다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비는 탈크, 운모, 규회석 및 이들 중 하나 이상의 조합으로부터 선택된다. 이하에서, 본 발명은 규회석의 측면에서 논의되는 경향이 있을 수 있다. 그러나, 본 발명은 그러한 실시양태로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
미립자 탈크 광물은 화학식 H2Mg3(SiO3)4 또는 Mg3Si4O10(OH)2의 수화된 규산마그네슘, 또는 광물 클로라이트(수화된 규산마그네슘알루미늄), 이들의 조합, 또는 이로부터 유래되고 유사한 특성을 갖는 광물 물질로 이루어지는 라멜라 미립자 물질을 지칭한다.
미립자 탈크 광물은 예를 들어 연마에 의해 천연 공급원으로부터 수득될 수 있다. 예를 들어, 미립자 탈크 광물은 액체에 현탁된 탈크의 층간박리(delamination)에 의해 수득되거나 수득될 수 있다.
천연 탈크 미립자는 전형적으로 목적하는 입자 크기 분포를 갖는 생성물을 얻기 위해, 탈크의 광물 공급원을 분쇄한 다음 연마하고, 이어서 입자 크기 분류 단계를 수행함으로써 수득된다. 미립자 고체 물질은 자생적으로, 즉 고체 물질의 입자들 사이의 마모에 의해, 또는 대안적으로, 연마될 탈크 미립자와는 상이한 물질의 입자를 포함하는 미립자 연장된 매체의 존재 하에 연마될 수 있다. 이들 공정은 분산제 및 살생물제의 존재 하에 또는 이들이 존재하지 않은 상태에서 수행될 수 있으며, 이들은 공정의 임의의 단계에서 첨가될 수 있다.
특정 실시양태에서, 탈크 미립자는 US-A-6348536에 기재된 방법에 의해 수득되고/되거나 수득 가능하며, 이의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
보다 구체적으로, 탈크 미립자는 다음을 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다:
(a) 미리 결정된 초기 입자 크기를 갖는 탈크를 액체에 현탁하는 단계,
(b) 현탁액을, 입자의 잎(leaf)의 분리를 생성하고 초기 입자 크기보다 작은 입자 크기를 수득하도록 적용된 층간박리 공정에 적용하는 단계,
(c) 선택적으로, 현탁액을 미리 결정된 크기보다 더 큰 크기의 입자를 제거하기 위해 선별에 적용하는 단계,
(d) 현탁액을 건조하는 단계, 및
(e) 선택적으로, 입자들 사이의 강한 결합의 생성을 제한하도록 입자를 처리하는 단계.
출발 탈크는 전형적으로 목적하는 입자 크기보다 더 큰 초기 입자 크기를 갖는 것이 선택된다. 특정 실시양태에서, 출발 탈크는 현탁액의 총 중량 기준으로 건조물의 중량이 약 10% 내지 약 60%가 되도록 분산제의 존재 하에 물에 현탁된다. 현탁액은 전형적으로 균질하다. 층간박리 동안 연마 공정은 특정 실시양태에서 약 10 μm 내지 약 50 μm의 d50laser를 얻기 위해 수행된다. 선별 단계는 유체역학적(hydrodynamic) 선별을 포함할 수 있으며, 이는 터빈 선별기 또는 하이드로사이클론(hydrocyclone) 또는 무한 추출 스크류를 갖춘 원심분리기에서 수행될 수 있다. 현탁액은 유리하게는 잔류 액체 수준이 1% 미만이 되도록 건조된다.
특정 실시양태에서, 탈크 미립자는 다음을 포함하는 공정에 의해 제조된다:
(a) 초기 입자 크기보다 더 작은 입자 크기를 갖는 탈크 미립자를 수득하기 위해, d50laser가 목적하는 d50laser보다 더 큰(예를 들어, 약 10 μm 내지 약 50 μm 또는 약 10 μm 내지 약 35 μm의 목적하는 d50laser보다 더 큰) 초기 입자 크기를 갖는 비교적 거친 탈크 미립자의 액체 현탁액을 층간박리하는 단계; 및
(b) 현탁액을 적어도 부분적으로 건조하여, 목적하는 d50laser 및 선택적으로 목적하는 라멜라성 지수(lamellarity index)를 갖는 탈크 미립자를 수득하는 단계.
특정 실시양태에서, 무기 미립자, 예를 들어, 탈크 미립자는 목적하는 입자 크기 및/또는 라멜라율을 얻기 위해 처리 동안 화학적으로 처리되지 않는다.
미립자 운모 광물은 화학식 X2Y4 - 6Z8O20(OH,F)4의 라멜라 필로실리케이트 광물의 군을 지칭하고, 상기 식에서 X는 K, Na, Ca, Ba, Rb 또는 Cs(대체로 K, Na 또는 Ca)이고, Y는 Al, Mg, Fe, Mn, Cr, Ti, Li(대체로 Al, Mg 또는 Fe)이고, Z는 Si, Al, Fe3 + 또는 Ti(대체로 Si 또는 Al)이다. 운모는 이중팔면체(Y = 4) 또는 삼중팔면체(Y = 6)일 수 있다. 일반적인 운모는 X로서 K 또는 Na를 갖고, 취성 운모는 X로서 Ca를 갖는다. 운모 광물은 거의 완벽한 저면 벽개(basal cleavage)를 가지며, 위육방(pseudohexagonal) 결정을 향한 경향이 있는 단사정계이다.
미립자 규회석 광물은 칼슘을 치환하는 철, 마그네슘 및/또는 망간을 소량 함유할 수 있는 칼슘 이노실리케이트 광물(CaSiO3)을 지칭한다. 규회석은 b축에 평행하게 이어지는, 공통 정점을 공유하는 [SiO4] 사면체의 사슬을 함유한다. 사슬 모티프는 3개의 사면체 다음에 반복된다. 규회석 결정은 일반적으로 침상 모양이다.
미립자 할로이사이트 광물은 실험식 Al2Si2O5(OH)4의 라멜라 또는 침상 단사정계 알루미노실리케이트 점토 광물을 지칭한다. 할로이사이트는 수화되거나 비수화될 수 있다. 할로이사이트는 예를 들어 할로이사이트 광물의 총 중량 기준으로 약 5 중량% 이하 또는 약 4 중량% 이하 또는 약 3 중량% 이하의 수분 함량을 가질 수 있다.
미립자 카올린 광물은 광물 카올리나이트, 디카이트(dickite), 나크라이트(nacrite) 및 할로이사이트를 지칭한다. 카올린은 예를 들어 부분적으로 또는 완전히 하소될 수 있다. 카올린은 예를 들어 하소되지 않을 수 있다. 카올린은 판상 카올린 또는 과판상(hyper-platy) 카올린일 수 있다. "판상" 카올린은 높은 형상 계수(shape factor)를 갖는 카올린을 의미한다. 판상 카올린의 형상 계수는 약 20 내지 약 60 미만이다. 과판상 카올린의 형상 계수는 약 60 내지 100 또는 100 초과이다. 본원에서 사용되는 "형상 계수"는 미국 특허 제5,576,617호에 기재된 전기 전도성 방법, 장치 및 식을 사용하여 측정된, 다양한 크기 및 형상의 입자 집단에 대한 입자 직경 대 입자 두께의 비에 대한 척도이고, 상기 특허는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 상기 '617 특허에 기술된 바와 같이, 시험 중인 배향된 입자의 수성 현탁액 조성물의 전기 전도도는 조성물이 용기를 통해 유동함에 따라 측정된다. 전기 전도도는 용기의 한 방향을 따라 및 제1 방향을 가로지르는 용기의 또 다른 방향을 따라 측정된다. 두 전도도 측정값 사이의 차이를 사용하여, 시험 중인 미립자 물질의 형상 계수를 결정한다.
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.
카올린 점토는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 하나 이상의 다른 공정, 예를 들어 공지된 정련(refining) 또는 선광 단계에 의해 미가공 천연 카올린 점토 광물로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 점토 광물은 차아황산나트륨과 같은 환원성 표백제로 표백될 수 있다. 차아황산나트륨이 사용되는 경우, 표백된 점토 광물은 차아황산나트륨 표백 단계 후에 선택적으로 탈수될 수 있고, 선택적으로 세척되고 다시 선택적으로 탈수될 수 있다. 점토 광물은 예를 들어 관련 기술 분야에 공지된 응집, 부유 또는 자기 분리 기술에 의해 불순물을 제거하도록 처리될 수 있다.
미립자 카올린 점토의 제조 방법은 또한 연마 또는 밀링과 같은 하나 이상의 분쇄 단계를 포함할 수 있다. 거친 카올린의 가벼운 분쇄는 이의 적합한 층간박리를 제공하기 위해 사용된다. 분쇄는 플라스틱(예를 들어 나일론), 모래 또는 세라믹 연마 또는 밀링 조제의 비드 또는 과립을 사용하여 수행될 수 있다. 거친 카올린은 공지된 절차를 사용하여 불순물을 제거하고 물리적 특성을 개선하도록 정련될 수 있다. 카올린 점토는 목적하는 d50 값 또는 입자 크기 분포 갖는 입자를 얻기 위해 공지된 입자 크기 분류 절차, 예를 들여 스크리닝 및 원심분리(또는 둘 다)에 의해 처리될 수 있다.
미립자 벤토나이트 광물은 주로 몬모릴로나이트(montmorillonite)로 이루어진 흡수성 알루미늄 필로실리케이트 점토를 지칭한다. 벤토나이트는 예를 들어 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 칼륨 벤토나이트 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다. 벤토나이트는 종종 광물 일라이트(illite) 및/또는 카올리나이트와 결합된 상태로 발견된다.
미립자 펄라이트(perlite) 광물은 예를 들어 약 72 내지 약 75% SiO2, 약 12 내지 약 14% Al2O3, 약 0.5 내지 약 2% Fe2O3, 약 3 내지 약 5% Na2O, 약 4 내지 약 5% K2O, 약 0.4 내지 약 1.5% CaO(중량 기준) 및 소량의 다른 금속 원소를 함유할 수 있는 수화된 천연 유리를 지칭한다. 펄라이트는 더 높은 함량(예를 들어 약 2 내지 약 5 중량%)의 화학적으로 결합된 물, 유리질 진주 광택의 존재 및 특징적인 동심형 또는 아치형 양파 껍질 유사(즉, 펄라이트성) 균열에 의해 다른 천연 유리와 구별될 수 있다. 펄라이트는 팽창되거나 팽창되지 않을 수 있다. 펄라이트 제품은 밀링 및 열 팽창에 의해 제조될 수 있으며, 높은 다공성, 낮은 벌크 밀도 및 화학적 불활성과 같은 독특한 물리적 특성을 가질 수 있다. 밀링된 팽창된 펄라이트의 평균 입자 크기는 5 내지 200 마이크로미터 범위이고, 기공 부피는 2 내지 10 L/mg 범위이고, 중간 기공 크기는 5 내지 20 마이크로미터이다. 가공하기 전에, 펄라이트는 회색 내지 녹색일 수 있고, 구면 균열이 풍부하여 작은 진주 유사 덩어리로 부서질 수 있다.
미립자 광물(예를 들어, 미립자 광물 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물)이 자연 발생 공급원으로부터 수득될 때, 일부 광물 불순물이 필연적으로 연마된 물질을 오염시킬 수 있다. 예를 들어, 자연 발생 탈크는 백운석과 같은 다른 광물과 결합한 상태로 발생할 수 있다. 또한, 일부 상황에서, 소량의 다른 광물이 첨가될 수 있으며, 예를 들어 백운석, 카올린, 하소 카올린, 규회석, 보크사이트 또는 운모 중 하나 이상이 존재할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 본 발명에서 사용되는 미립자 광물은 각각 5 중량% 미만, 예를 들어 2 중량% 미만, 예를 들어 1 중량% 미만의 다른 광물을 함유할 것이다.
일부 실시양태에서, 미립자 광물(예를 들어, 미립자 광물 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물)은 각각 독립적으로 채굴(mining) 또는 추출 후 최소 가공을 거친다. 추가의 실시양태에서, 미립자 광물은 적어도 하나의 물리적 변형 공정에 적용된다. 통상의 기술자는 사용하기 적합한 물리적 변형 공정을 쉽게 알 수 있으며, 이는 현재 공지되어 있거나 또는 이후에 발견될 수 있으며; 적절한 물리적 변형 공정은 분쇄(예를 들어, 파쇄, 연마, 밀링), 건조 및 분류(예를 들어, 공기 분류, 유체역학적 선별, 스크리닝 및/또는 체질)를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 미립자 광물은 각각 독립적으로 적어도 하나의 화학적 변형 공정에 적용된다. 통상의 기술자는 본 발명에 사용하기 적합한 화학적 변형 공정을 쉽게 알 수 있으며, 이는 현재 공지되어 있거나 이후에 발견될 수 있으며; 적절한 화학적 변형 공정은 실란화 및 하소를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 미립자 탈크 물질은 예를 들어 표면 처리되거나 표면 처리되지 않을 수 있다. 표면 처리는 예를 들어 탈크 미립자 및/또는 탈크 미립자가 포함되는 액체 조성물의 특성을 변경하는 역할을 수행할 수 있다. 특정 실시양태에서, 표면 처리는 미립자 광물의 총 중량 기준으로 약 5 중량% 이하, 예를 들어 약 0.001 중량% 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%, 또는 약 0.5 중량% 내지 약 1.5 중량%의 양으로 존재한다. 특정 실시양태에서, 미립자 광물은 표면 처리되지 않는다.
고 종횡비의 미립자 광물(예를 들어, 할로이사이트)은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물의 총 중량 기준으로 약 5% 이하의 수분 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물(예를 들어, 할로이사이트)은 고 종횡비의 미립자 광물의 총 중량 기준으로 약 4.5 중량% 이하 또는 약 4 중량% 이하 또는 약 3.5 중량% 이하 또는 약 3 중량% 이하의 수분 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 고 종횡비의 미립자 광물의 총 중량 기준으로 적어도 약 0.5 중량% 또는 적어도 약 1 중량%의 수분 함량을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 2 내지 약 150의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 내지 약 145 또는 약 2 내지 약 140 또는 약 2 내지 약 135 또는 약 2 내지 약 130 또는 약 2 내지 약 125 또는 약 2 내지 약 120 또는 약 2 내지 약 115 또는 약 2 내지 약 110 또는 약 2 내지 약 105 또는 약 2 내지 약 100의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 내지 약 150 또는 약 5 내지 약 145 또는 약 5 내지 약 140 또는 약 5 내지 약 135 또는 약 5 내지 약 130 또는 약 5 내지 약 125 또는 약 5 내지 약 120 또는 약 5 내지 약 115 또는 약 5 내지 약 110 또는 약 5 내지 약 105 또는 약 5 내지 약 100의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 3 내지 약 95 또는 약 4 내지 약 90 또는 약 5 내지 약 85 또는 약 6 내지 약 80 또는 약 7 내지 약 75 또는 약 8 내지 약 70 또는 약 9 내지 약 65 또는 약 10 내지 약 60의 종횡비를 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 표현 "종횡비"는 입자 표면의 면적과 동등한 면적의 원의 직경을 그 입자의 평균 두께로 나눈 것을 의미한다. 종횡비는 전자 현미경 방법을 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 주어진 입자에 대해, 입자 표면의 면적과 동등한 면적을 갖는 중첩된 원의 경우, 그 원의 직경이 d이고, 입자의 두께가 t이면, 입자의 종횡비는 d를 t로 나눈 값이다.
대안적으로 또는 추가로, 탈크 및 운모와 같은 판상의 광물에 대한 종횡비는 또한 예를 들어 파슬로우/제닝스(Paslow/Jennings) 또는 팝스트 식(Pabst Equation)을 사용한 입자 크기 분석에 의해 계산될 수 있다.
종횡비 = [3π/4] x (d50(laser)/d50( sedigraph ))2
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 0.1 μm 내지 약 40 μm 범위의 d50(세디그래프(sedigraph))을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.2 μm 내지 약 35 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 30 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 25 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 20 μm 또는 약 1 μm 내지 약 40 μm 또는 약 1 μm 내지 약 35 μm 또는 약 1 μm 내지 약 30 μm 또는 약 1 μm 내지 약 25 μm 또는 약 1 μm 내지 약 20 μm 범위의 d50(세디그래프)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 1 μm 내지 약 20 μm 범위의 d50(세디그래프)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 μm 내지 약 19 μm 또는 약 3 μm 내지 약 18 μm 또는 약 4 μm 내지 약 17 μm 또는 약 5 μm 내지 약 16 μm 또는 약 6 μm 내지 약 15 μm 또는 약 7 μm 내지 약 14 μm 또는 약 8 μm 내지 약 13 μm 또는 약 9 μm 내지 약 12 μm 또는 약 10 μm 내지 약 11 μm 범위의 d50(세디그래프)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 0.05 ㎛ 내지 약 10 μm 범위의 d10(세디그래프)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 0.1 μm 내지 약 8 μm 또는 약 0.1 μm 내지 약 6 μm 또는 약 0.2 μm 내지 약 5 μm 또는 약 0.2 μm 내지 약 4 μm 또는 약 0.2 μm 내지 약 3 μm 또는 약 0.2 μm 내지 약 2 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 10 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 5 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 2 μm 범위의 d10(세디그래프)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 0.05 μm 내지 약 2 μm 범위의 d10(세디그래프)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.1 μm 내지 약 1.9 μm 또는 약 0.2 μm 내지 약 1.8 μm 또는 약 0.3 μm 내지 약 1.7 μm 또는 약 0.4 μm 내지 약 1.6 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 1.5 μm 또는 약 0.6 μm 내지 약 1.4 μm 또는 약 0.7 μm 내지 약 1.3 μm 또는 약 0.8 μm 내지 약 1.2 μm 또는 약 0.9 μm 내지 약 1.1 μm 범위의 d10(세디그래프)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 1 μm 내지 약 150 μm 범위의 d90(세디그래프)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 1 μm 내지 약 140 μm 또는 약 1 μm 내지 약 130 μm 또는 약 1 μm 내지 약 120 μm 또는 약 1 μm 내지 약 110 μm 또는 약 1 μm 내지 약 100 μm 또는 약 1 μm 내지 약 90 μm 또는 약 1 μm 내지 약 80 μm 또는 약 1 μm 내지 약 70 μm 또는 약 1 μm 내지 약 60 μm 또는 약 1 μm 내지 약 50 μm 또는 약 1 μm 내지 약 40 μm 또는 약 1 μm 내지 약 30 μm 범위의 d90(세디그래프)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 μm 내지 약 140 μm 또는 약 5 μm 내지 약 130 μm 또는 약 5 μm 내지 약 120 μm 또는 약 5 μm 내지 약 110 μm 또는 약 5 μm 내지 약 100 μm 또는 약 5 μm 내지 약 90 μm 또는 약 5 μm 내지 약 80 μm 또는 약 5 μm 내지 약 70 μm 또는 약 5 μm 내지 약 60 μm 또는 약 5 μm 내지 약 50 μm 또는 약 5 μm 내지 약 40 μm 또는 약 5 μm 내지 약 30 μm 범위의 d90(세디그래프)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 μm 내지 약 140 ㎛ 또는 약 10 ㎛ 내지 약 130 μm 또는 약 10 μm 내지 약 120 μm 또는 약 10 μm 내지 약 110 μm 또는 약 10 μm 내지 약 100 μm 또는 약 10 μm 내지 약 90 μm 또는 약 10 μm 내지 약 80 μm 또는 약 10 μm 내지 약 70 μm 또는 약 10 μm 내지 약 60 μm 또는 약 10 μm 내지 약 50 μm 또는 약 10 μm 내지 약 40 μm 또는 약 10 μm 내지 약 30 μm 범위의 d90(세디그래프)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은, 예를 들어 약 5 μm 내지 약 40 μm 범위의 d90(세디그래프)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 6 μm 내지 약 39 μm 또는 약 7 μm 내지 약 38 μm 또는 약 8 μm 내지 약 37 μm 또는 약 9 μm 내지 약 36 μm 또는 약 10 μm 내지 약 35 μm 또는 약 11 μm 내지 약 34 μm 또는 약 12 μm 내지 약 33 μm 또는 약 13 μm 내지 약 32 μm 또는 약 14 μm 내지 약 31 μm 또는 약 15 μm 내지 약 30 μm 또는 약 16 μm 내지 약 29 μm 또는 약 17 μm 내지 약 28 μm 또는 약 18 μm 내지 약 27 μm 또는 약 19 μm 내지 약 26 μm 또는 약 20 μm 내지 약 25 μm 범위의 d90(세디그래프)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 2 μm 내지 약 180 μm 범위의 d95(세디그래프)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 μm 내지 약 170 μm 또는 약 2 μm 내지 약 160 μm 또는 약 2 μm 내지 약 150 μm 또는 약 2 μm 내지 약 140 μm 또는 약 2 μm 내지 약 130 μm 또는 약 2 μm 내지 약 120 μm 또는 약 2 μm 내지 약 110 μm 또는 약 2 μm 내지 약 100 μm 또는 약 2 μm 내지 약 90 μm 또는 약 2 μm 내지 약 80 μm 또는 약 2 μm 내지 약 70 μm 또는 약 2 μm 내지 약 60 μm 또는 약 2 μm 내지 약 50 μm 또는 약 2 μm 내지 약 40 μm 또는 약 2 μm 내지 약 30 μm 범위의 d95(세디그래프)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 μm 내지 약 170 μm 또는 약 5 μm 내지 약 160 μm 또는 약 5 μm 내지 약 150 μm 또는 약 5 μm 내지 약 140 μm 또는 약 5 μm 내지 약 130 μm 또는 약 5 μm 내지 약 120 μm 또는 약 5 μm 내지 약 110 μm 또는 약 5 μm 내지 약 100 μm 또는 약 5 μm 내지 약 90 μm 또는 약 5 μm 내지 약 80 μm 또는 약 5 μm 내지 약 70 μm 또는 약 5 μm 내지 약 60 μm 또는 약 5 μm 내지 약 50 μm 또는 약 5 μm 내지 약 40 μm 또는 약 5 μm 내지 약 30 μm 범위의 d95(세디그래프)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 μm 내지 약 170 μm 또는 약 10 μm 내지 약 160 μm 또는 약 10 μm 내지 약 150 μm 또는 약 10 μm 내지 약 140 μm 또는 약 10 μm 내지 약 130 μm 또는 약 10 μm 내지 약 120 μm 또는 약 10 μm 내지 약 110 μm 또는 약 10 μm 내지 약 100 μm 또는 약 10 μm 내지 약 90 μm 또는 약 10 μm 내지 약 80 μm 또는 약 10 μm 내지 약 70 μm 또는 약 10 μm 내지 약 60 μm 또는 약 10 μm 내지 약 50 μm 또는 약 10 μm 내지 약 40 μm 또는 약 10 μm 내지 약 30 μm 범위의 d95(세디그래프)를 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 5 μm 내지 약 40 μm 범위의 d95(세디그래프)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 6 μm 내지 약 39 μm 또는 약 7 μm 내지 약 38 μm 또는 약 8 μm 내지 약 37 μm 또는 약 9 μm 내지 약 36 μm 또는 약 10 μm 내지 약 35 μm 또는 약 11 μm 내지 약 34 μm 또는 약 12 μm 내지 약 33 μm 또는 약 13 μm 내지 약 32 μm 또는 약 14 μm 내지 약 31 μm 또는 약 15 μm 내지 약 30 μm 또는 약 16 μm 내지 약 29 μm 또는 약 17 μm 내지 약 28 μm 또는 약 18 μm 내지 약 27 μm 또는 약 19 μm 내지 약 26 μm 또는 약 20 μm 내지 약 25 μm 범위의 d95(세디그래프)를 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 2 μm 내지 약 250 μm 범위의 d50(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 μm 내지 약 240 μm 또는 약 2 μm 내지 약 230 μm 또는 약 2 μm 내지 약 220 μm 또는 약 2 μm 내지 약 210 μm 또는 약 2 μm 내지 약 200 μm 또는 약 2 μm 내지 약 190 μm 또는 약 2 μm 내지 약 180 μm 또는 약 2 μm 내지 약 170 μm 또는 약 2 μm 내지 약 160 μm 또는 약 2 μm 내지 약 150 μm 또는 약 2 μm 내지 약 140 μm 또는 약 2 μm 내지 약 130 μm 또는 약 2 μm 내지 약 120 μm 또는 약 2 μm 내지 약 110 μm 또는 약 2 μm 내지 약 100 μm 또는 약 2 μm 내지 약 90 μm 또는 약 2 μm 내지 약 80 μm 또는 약 2 μm 내지 약 70 μm 또는 약 2 μm 내지 약 60 μm 또는 약 2 μm 내지 약 50 μm 또는 약 2 μm 내지 약 40 μm 또는 약 2 μm 내지 약 30 μm 범위의 d50(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 μm 내지 약 240 μm 또는 약 5 μm 내지 약 230 μm 또는 약 5 μm 내지 약 220 μm 또는 약 5 μm 내지 약 210 μm 또는 약 5 μm 내지 약 200 μm 또는 약 5 μm 내지 약 190 μm 또는 약 5 μm 내지 약 180 μm 또는 약 5 μm 내지 약 170 μm 또는 약 5 μm 내지 약 160 μm 또는 약 5 μm 내지 약 150 μm 또는 약 5 μm 내지 약 140 μm 또는 약 5 μm 내지 약 130 μm 또는 약 5 μm 내지 약 120 μm 또는 약 5 μm 내지 약 110 μm 또는 약 5 μm 내지 약 100 μm 또는 약 5 μm 내지 약 90 μm 또는 약 5 μm 내지 약 80 μm 또는 약 5 μm 내지 약 70 μm 또는 약 5 μm 내지 약 60 μm 또는 약 5 μm 내지 약 50 μm 또는 약 5 μm 내지 약 40 μm 또는 약 5 μm 내지 약 30 μm 범위의 d50(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 μm 내지 약 240 μm 또는 약 10 μm 내지 약 230 μm 또는 약 10 μm 내지 약 220 μm 또는 약 10 μm 내지 약 210 μm 또는 약 10 μm 내지 약 200 μm 또는 약 10 μm 내지 약 190 μm 또는 약 10 μm 내지 약 180 μm 또는 약 10 μm 내지 약 170 μm 또는 약 10 μm 내지 약 160 μm 또는 약 10 μm 내지 약 150 μm 또는 약 10 μm 내지 약 140 μm 또는 약 10 μm 내지 약 130 μm 또는 약 10 μm 내지 약 120 μm 또는 약 10 μm 내지 약 110 μm 또는 약 10 μm 내지 약 100 μm 또는 약 10 μm 내지 약 90 μm 또는 약 10 μm 내지 약 80 μm 또는 약 10 μm 내지 약 70 μm 또는 약 10 μm 내지 약 60 μm 또는 약 10 μm 내지 약 50 μm 또는 약 10 μm 내지 약 40 μm 또는 약 10 μm 내지 약 30 μm 범위의 d50(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 20 μm 내지 약 240 ㎛, 또는 약 20 ㎛ 내지 약 230 μm 또는 약 20 μm 내지 약 220 μm 또는 약 20 μm 내지 약 210 μm 또는 약 20 μm 내지 약 200 ㎛ 또는 약 20 μm 내지 약 190 μm 또는 약 20 μm 내지 약 180 μm 또는 약 20 μm 내지 약 170 μm 또는 약 20 μm 내지 약 160 μm 또는 약 20 μm 내지 약 150 μm 또는 약 20 μm 약 140 μm 또는 약 20 μm 내지 약 130 μm 또는 약 20 μm 내지 약 120 μm 또는 약 20 μm 내지 약 110 μm 또는 약 20 μm 내지 약 100 μm 또는 약 20 μm 내지 약 90 μm 또는 약 20 μm 내지 약 80 μm 또는 약 20 μm 내지 약 70 μm 또는 약 20 μm 내지 약 60 μm 또는 약 20 μm 내지 약 50 μm 또는 약 20 μm 내지 약 40 μm 또는 약 20 μm 내지 약 30 μm 범위의 d50(레이저)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 5 μm 내지 약 40 μm 범위의 d50(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 6 μm 내지 약 39 μm 또는 약 7 μm 내지 약 38 μm 또는 약 8 μm 내지 약 37 μm 또는 약 9 μm 내지 약 36 μm 또는 약 10 μm 내지 약 35 μm 또는 약 11 μm 내지 약 34 μm 또는 약 12 μm 내지 약 33 μm 또는 약 13 μm 내지 약 32 μm 또는 약 14 μm 내지 약 31 μm 또는 약 15 μm 내지 약 30 μm 또는 약 16 μm 내지 약 29 μm 또는 약 17 μm 내지 약 28 μm 또는 약 18 μm 내지 약 27 μm 또는 약 19 μm 내지 약 26 μm 또는 약 20 μm 내지 약 25 μm 범위의 d50(레이저)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 2 μm 내지 약 50 μm 범위의 d10(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 μm 내지 약 40 μm 또는 약 2 μm 내지 약 30 μm 또는 약 2 μm 내지 약 20 μm 또는 약 2 μm 내지 약 10 μm 또는 약 2 μm 내지 약 5 μm 범위의 d10(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 3 μm 내지 약 40 μm 또는 약 3 μm 내지 약 30 μm 또는 약 3 μm 내지 약 20 μm 또는 약 3 μm 내지 약 10 μm 또는 약 3 μm 내지 약 5 μm 범위의 d10(레이저)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 2 μm 내지 약 10 μm 범위의 d10(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 3 μm 내지 약 9 μm 또는 약 4 μm 내지 약 8 μm 또는 약 5 μm 내지 약 7 μm 또는 약 6 μm 내지 약 7 μm 범위의 d10(레이저)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 5 μm 내지 약 400 μm 범위의 d90(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 μm 내지 약 380 μm 또는 약 5 μm 내지 약 360 μm 또는 약 5 μm 내지 약 350 μm 또는 약 5 μm 내지 약 340 μm 또는 약 5 μm 내지 약 320 μm 또는 약 5 μm 내지 약 300 μm 또는 약 5 μm 내지 약 280 μm 또는 약 5 μm 내지 약 260 μm 또는 약 5 μm 내지 약 250 μm 또는 약 5 μm 내지 약 240 μm 또는 약 5 μm 내지 약 220 μm 또는 약 5 μm 내지 약 200 μm 또는 약 5 μm 내지 약 180 μm 또는 약 5 μm 내지 약 160 μm 또는 약 5 μm 내지 약 150 μm 또는 약 5 μm 내지 약 140 μm 또는 약 5 μm 내지 약 120 μm 또는 약 5 μm 내지 약 100 μm 또는 약 5 μm 내지 약 80 μm 또는 약 5 μm 내지 약 60 μm 또는 약 5 μm 내지 약 50 μm 범위의 d90(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 μm 내지 약 380 μm 또는 약 10 μm 내지 약 360 μm 또는 약 10 μm 내지 약 350 μm 또는 약 10 μm 내지 약 340 μm 또는 약 10 μm 내지 약 320 μm 또는 약 10 μm 내지 약 300 μm 또는 약 10 μm 내지 약 280 μm 또는 약 10 μm 내지 약 260 μm 또는 약 10 μm 내지 약 250 μm 또는 약 10 μm 내지 약 240 μm 또는 약 10 μm 내지 약 220 μm 또는 약 10 μm 내지 약 200 μm 또는 약 10 μm 내지 약 180 μm 또는 약 10 μm 내지 약 160 μm 또는 약 10 μm 내지 약 150 μm 또는 약 10 μm 내지 약 140 μm 또는 약 10 μm 내지 약 120 μm 또는 약 10 μm 내지 약 100 μm 또는 약 10 μm 내지 약 80 μm 또는 약 10 μm 내지 약 60 μm 또는 약 10 μm 내지 약 50 μm 범위의 d90(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 20 μm 내지 약 380 μm 또는 약 20 μm 내지 약 360 μm 또는 약 20 μm 내지 약 350 μm 또는 약 20 μm 내지 약 340 μm 또는 약 20 μm 내지 약 320 μm 또는 약 20 μm 내지 약 300 μm 또는 약 20 μm 내지 약 280 μm 또는 약 20 μm 내지 약 260 μm 또는 약 20 μm 내지 약 250 μm 또는 약 20 μm 내지 약 240 μm 또는 약 20 μm 내지 약 220 μm 또는 약 20 μm 내지 약 200 μm 또는 약 20 μm 내지 약 180 μm 또는 약 20 μm 내지 약 160 μm 또는 약 20 μm 내지 약 150 μm 또는 약 20 μm 내지 약 140 μm 또는 약 20 μm 내지 약 120 μm 또는 약 20 μm 내지 약 100 μm 또는 약 20 μm 내지 약 80 μm 또는 약 20 μm 내지 약 60 μm 또는 약 20 μm 내지 약 50 μm 범위의 d90(레이저)을 가질 수 있다.
예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 20 μm 내지 약 70 μm 범위의 d90(레이저)을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 25 μm 내지 약 65 μm 또는 약 30 μm 내지 약 60 μm 또는 약 35 μm 내지 약 55 μm 또는 약 40 μm 내지 약 50 μm 또는 약 45 μm 내지 약 50 μm 범위의 d90(레이저)을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 5 μm 내지 약 450 μm 범위의 d95(레이저)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 μm 내지 약 440 μm 또는 약 5 μm 내지 약 420 μm 또는 약 5 μm 내지 약 400 μm 또는 약 5 μm 내지 약 380 μm 또는 약 5 μm 내지 약 360 μm 또는 약 5 μm 내지 약 350 μm 또는 약 5 μm 내지 약 340 μm 또는 약 5 μm 내지 약 320 μm 또는 약 5 μm 내지 약 300 μm 또는 약 5 μm 내지 약 280 μm 또는 약 5 μm 내지 약 260 μm 또는 약 5 μm 내지 약 250 μm 또는 약 5 μm 내지 약 240 μm 또는 약 5 μm 내지 약 220 μm 또는 약 5 μm 내지 약 200 μm 또는 약 5 μm 내지 약 180 μm 또는 약 5 μm 내지 약 160 μm 또는 약 5 μm 내지 약 150 μm 또는 약 5 μm 내지 약 140 μm 또는 약 5 μm 내지 약 120 μm 또는 약 5 μm 내지 약 100 μm 또는 약 5 μm 내지 약 80 μm 또는 약 5 μm 내지 약 60 μm 또는 약 5 μm 내지 약 50 μm 범위의 d95(레이저)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 μm 내지 약 440 μm 또는 약 10 μm 내지 약 420 μm 또는 약 10 μm 내지 약 400 μm 또는 약 10 μm 내지 약 380 μm 또는 약 10 μm 내지 약 360 μm 또는 약 10 μm 내지 약 350 μm 또는 약 10 μm 내지 약 340 μm 또는 약 10 μm 내지 약 320 μm 또는 약 10 μm 내지 약 300 μm 또는 약 10 μm 내지 약 280 μm 또는 약 10 μm 내지 약 260 μm 또는 약 10 μm 내지 약 250 μm 또는 약 10 μm 내지 약 240 μm 또는 약 10 μm 내지 약 220 μm 또는 약 10 μm 내지 약 200 μm 또는 약 10 μm 내지 약 180 μm 또는 약 10 μm 약 160 μm 또는 약 10 μm 내지 약 150 μm 또는 약 10 μm 내지 약 140 μm 또는 약 10 μm 내지 약 120 μm 또는 약 10 μm 내지 약 100 μm 또는 약 10 μm 내지 약 80 μm 또는 약 10 μm 내지 약 60 μm 또는 약 10 μm 내지 약 50 μm 범위의 d95(레이저)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 20 μm 내지 약 440 μm 또는 약 20 μm 내지 약 420 μm 또는 약 20 μm 내지 약 400 μm 약 20 μm 내지 약 380 μm 또는 약 20 μm 내지 약 360 μm 또는 약 20 μm 내지 약 350 μm 또는 약 20 μm 내지 약 340 μm 또는 약 20 μm 내지 약 320 μm 또는 약 20 μm 내지 약 300 μm 또는 약 20 μm 내지 약 280 μm 또는 약 20 μm 내지 약 260 μm 또는 약 20 μm 내지 약 250 μm 또는 약 20 μm 내지 약 240 μm 또는 약 20 μm 내지 약 220 μm 또는 약 20 μm 내지 약 200 μm 또는 약 20 μm 내지 약 180 μm 또는 약 20 μm 약 160 μm 또는 약 20 μm 내지 약 150 μm 또는 약 20 μm 내지 약 140 μm 또는 약 20 μm 내지 약 120 μm 또는 약 20 μm 내지 약 100 μm 또는 약 20 μm 내지 약 80 μm 또는 약 20 μm 내지 약 60 μm 또는 약 20 μm 내지 약 50 μm 범위의 d95(레이저)를 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 20 μm 내지 약 80 μm 범위의 d95(레이저)를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 25 μm 내지 약 75 μm 또는 약 30 μm 내지 약 70 μm 또는 약 35 μm 내지 약 65 μm 또는 약 40 μm 약 60 μm 또는 약 45 μm 내지 약 55 μm 또는 약 50 μm 내지 약 55 m 범위의 d95(레이저)를 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물(예를 들어, 탈크와 같은 라멜라 광물)은 예를 들어 약 2.8 이상의 라멜라성 지수를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물(예를 들어, 탈크와 같은 라멜라 광물)은 약 2.9 이상 또는 약 3.0 이상 또는 약 3.1 이상 또는 약 3.2 이상 또는 약 3.3 이상 또는 약 3.4 이상 또는 약 3.5 이상 또는 약 3.6 이상 또는 약 3.7 이상 또는 약 3.8 이상 또는 약 3.9 이상 또는 약 4 이상 또는 약 4.1 이상 또는 약 4.2 이상 또는 약 4.3 이상 또는 약 4.4 이상 또는 약 4.5 이상 또는 약 4.6 이상 또는 약 4.7 이상 또는 약 4.8 이상 또는 약 4.9 이상 또는 약 5 이상 또는 약 5.1 이상 또는 약 5.2 이상 또는 약 5.3 이상 또는 약 5.4 이상 또는 약 5.5 이상 또는 약 5.6 이상 또는 약 5.7 이상 또는 약 5.8 이상 또는 약 5.9 이상 또는 약 6 이상 또는 약 6.1 이상 또는 약 6.2 이상 또는 약 6.3 이상 또는 약 6.4 이상 또는 약 6.5 이상 또는 약 6.6 이상 또는 약 6.7 이상 또는 약 6.8 이상 또는 약 6.9 이상 또는 약 7 이상인 라멜라성 지수를 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물(예를 들어, 탈크와 같은 라멜라 광물)은 예를 들어 약 20 이하의 라멜라성 지수를 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물(예를 들어, 탈크)은 약 15 이하 또는 약 10 이하 또는 약 9.5 이하 또는 약 9 이하 또는 약 8.5 이하 또는 약 8 이하 또는 약 7.5 이하의 라멜라성 지수를 가질 수 있다.
라멜라성 지수는 입자의 형상 및 편평도(큰 치수/두께)를 특징으로 한다. 용어 "라멜라성 지수"는 다음 비율에 의해 정의된다:
(d50laser-d50sedi)/d50sedi
여기서, "d50laser"는 본원에서 설명되는 레이저 입자 크기 분석기를 사용하여 얻은 평균 입자 크기(d50)의 값이고, "d50sedi"는 본원에서 설명되는 세디그래프(표준 ISO 13317-3)를 사용한 침강에 의해 얻어진 평균 직경의 값이다. 상기 지수가 입자의 가장 큰 치수 대 가장 작은 치수의 평균 비율과 상관 관계가 있음을 보여주는, 문헌 [G. Baudet and J. P. Rona, Ind. Min. Mines et Carr. Les techn. June, July 1990, pp 55-61]을 참조할 수 있다.
상기 언급된 침강 기술에서, 탈크 미립자 물질에 대해 본원에서 언급된 입자 크기 특성은 본원에서 "마이크로메리틱스 세디그래프(Micromeritics Sedigraph) 5100 유닛"으로 지칭되며 스토크스(Stokes) 법칙의 적용에 기초한, 마이크로메리틱스 인스트루먼츠 코퍼레이션(Micromeritics Instruments Corporation, 미국 조지아주 노르크로스 소재)(www.micromeritics.com)에서 공급하는 세디그래프 5100을 사용하여 수성 매질에서 완전히 분산된 조건에서 미립자 물질의 침강에 의해 공지된 방식으로 측정된다. 상기 기기는 관련 기술 분야에서 '구 상당 직경'(e.s.d: equivalent spherical diameter)으로 지칭되는 크기가 주어진 e.s.d 값보다 작은 입자의 누적 중량 백분율의 측정 및 플롯을 제공한다. 평균 입자 크기 d50sedi는 상기 방식으로 결정된, 구상당 직경이 d50 값보다 작은 입자의 50 중량%가 존재하는 입자 e.s.d의 값이다. d95sedi 값은 입자의 95 중량%가 d95sedi 값보다 더 작은 e.s.d를 갖는 값이다. 입자 크기 특성은 ISO 13317-3 또는 이와 동등한 임의의 방법에 따라 결정될 수 있다. 세디그래프에 의해 측정된 입자 크기 범위는 예를 들어 라멜라 미립자 광물과 관련될 수 있다. 세디그래프에 의해 측정된 입자 크기 범위는 예를 들어 탈크와 관련될 수 있다.
상기 언급된 레이저 기술에서, 미립자 탈크 물질에 대해 본원에서 언급된 입자 크기 특성은 습식 맬버른(Malvern) 레이저 산란(표준 ISO 13320-1)에 의해 측정된다. 이 기술에서, 분말, 현탁액 및 에멀젼 내의 입자 크기는 미(Mie) 이론의 적용에 기초하여 레이저 빔의 회절을 사용하여 측정될 수 있다. 이러한 기계, 예를 들어 맬버른 매스터사이저(Malvern Mastersizer) S(맬버른 인스트루먼츠에 의해 공급됨)는 관련 기술 분야에서 "구 상당 직경"(e.s.d)으로 지칭되는 크기가 주어진 e.s.d 값보다 작은 입자의 누적 부피 백분율의 측정 및 플롯을 제공한다. 평균 입자 크기 d50은 상기 방식으로 결정된, 구상당 직경이 d50 값보다 작은 입자의 50 중량%가 존재하는 입자 e.s.d의 값이다. 의심의 여지를 피하기 위해, 레이저 광 산란을 이용한 입자 크기의 측정은 상기 언급된 침강 방법과 동등한 방법이 아니다. 레이저 기술에 의해 측정된 입자 크기 범위는 예를 들어 침상 광물과 관련될 수 있다. 레이저 기술에 의해 측정된 입자 크기 범위는 예를 들어 규회석 및/또는 할로이사이트와 관련될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, d50(세디그래프) 및 d50(레이저)는 상기 설명된 세디그래프 또는 레이저 기술에 따라 각각 측정된 d50 값을 지칭한다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.5 μm 내지 약 20 μm 범위의 d50(세디그래프)을 갖는 탈크이다. 특정 실시양태에서, 탈크는 추가로 약 3 μm 내지 약 150 μm, 예를 들어 약 3 μm 내지 약 100 μm 또는 약 3 μm 내지 약 50 μm 또는 약 3 μm 내지 약 25 μm 범위의 d95(세디그래프)를 갖는다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.2 μm 내지 약 0.8 μm 범위의 d10(세디그래프) 및 약 2 μm 내지 약 3.5 μm 범위의 d50(세디그래프)을 갖는 탈크이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 추가로 약 5 μm 내지 약 25 μm 범위의 d95(세디그래프)를 갖는다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 추가로 약 5 μm 내지 약 15 μm 범위의 d95(세디그래프) 및 약 3 내지 약 4의 라멜라성 지수를 갖는다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 약 15 μm 내지 약 25 μm 범위의 d95(세디그래프) 및 약 5 내지 약 9의 라멜라성 지수를 추가로 갖는다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 μm 내지 약 8 μm 범위의 d10(레이저) 및 약 8 μm 내지 약 25 μm 범위의 d50(레이저)을 갖는 탈크이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 추가로 약 25 μm 내지 약 65 μm 범위의 d95(레이저)를 갖는다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 약 8 μm 내지 약 15 μm 범위의 d50(레이저) 및 약 20 μm 내지 약 30 μm 범위의 d95(레이저)를 갖는다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 약 8 μm 내지 약 15 μm 범위의 d50(레이저) 및 약 20 μm 내지 약 30 μm 범위의 d95(레이저) 및 약 3 내지 약 5의 라멜라성 지수를 갖는다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 약 8 μm 내지 약 15 μm 범위의 d50(레이저) 및 약 25 μm 내지 약 35 μm 범위의 d95(레이저) 및/또는 약 3 내지 약 4의 라멜라성 지수를 갖는다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물(탈크)은 약 15 μm 내지 약 30 μm(예를 들어, 약 15 μm 내지 약 25 μm) 범위의 d50(레이저) 및 약 50 μm 내지 약 70 μm(예를 들어, 약 55 μm 내지 약 65 μm) 범위의 d95(레이저) 및/또는 약 5 내지 약 9의 라멜라성 지수를 갖는다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 1 μm 내지 약 8 μm(예를 들어, 약 2 μm 내지 약 8 μm) 범위의 d50(세디그래프) 및 적어도 약 10 m2/g의 BET 표면적을 갖는 탈크이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 8 μm 내지 약 15 μm 범위의 d50(세디그래프) 및 적어도 약 5 m2/g의 BET 표면적을 갖는 탈크이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 1 μm 내지 약 8 μm(예를 들어, 약 2 μm 내지 약 8 μm) 범위의 d50(세디그래프) 및 적어도 약 3의 라멜라성 지수를 갖는 탈크이다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 μm 내지 약 100 μm 범위의 d50(레이저)를 갖는 규회석이다. 특정 실시양태에서, 규회석은 추가로 약 10 μm 내지 약 150 또는 약 10 μm 내지 약 100 μm 또는 약 10 μm 내지 약 50 μm 범위의 d95(레이저)를 갖는다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 4 μm 내지 약 10 μm 범위의 d50(레이저)을 갖는 규회석이다. 특정 실시양태에서, 규회석은 약 30 μm 내지 약 40 μm 범위의 d95(레이저)를 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 규회석은 약 0.5 μm 내지 약 3 μm 범위의 d10(레이저)을 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 규회석은 약 4 내지 약 10 범위의 종횡비를 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 규회석은 약 30 μm 내지 약 40 μm 범위의 d95(레이저) 및 약 0.5 μm 내지 약 3 μm 범위의 d10(레이저) 및 약 4 내지 약 10 범위의 종횡비를 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 규회석은 약 0.5 내지 약 5 m2/g 범위의 BET 표면적을 추가로 갖는다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 μm 내지 약 200 μm, 예를 들어 약 5 μm 내지 약 150 μm 또는 약 5 μm 내지 약 100 μm 또는 약 5 μm 내지 약 50 μm 범위의 d50(레이저)을 갖는 운모이다. 특정 실시양태에서, 운모는 약 10 μm 내지 약 400 μm, 예를 들어 약 10 μm 내지 약 350 μm 또는 약 10 μm 내지 약 300 μm 또는 약 10 μm 내지 약 250 μm 또는 약 10 μm 내지 약 200 μm 또는 약 10 μm 내지 약 150 μm 또는 약 10 μm 내지 약 100 μm 또는 약 10 μm 내지 약 50 μm 범위의 d95(레이저)를 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 운모는 약 5 μm 내지 약 200 μm 범위의 d50(레이저) 및 약 10 μm 내지 약 400 μm 범위의 d95(레이저)를 갖는다. 특정 실시양태에서, 운모는 약 5 μm 내지 약 50 μm 범위의 d50(레이저) 및 약 10 μm 내지 약 50 μm 범위의 d95(레이저)를 갖는다. 특정 실시양태에서, 운모는 약 0.5 m2/g 내지 약 5 m2/g 범위의 BET 표면적을 추가로 갖는다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 1 μm 내지 약 9 μm 또는 약 2 μm 내지 약 8 μm 또는 약 3 μm 내지 약 7 μm 범위의 d50(세디그래프)을 갖는 운모이다. 특정 실시양태에서, 운모는 약 20 μm 내지 약 35 μm 범위의 d90(세디그래프)을 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 운모는 약 0.05 μm 내지 약 2 μm 범위의 d10(세디그래프)을 추가로 갖는다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.1 μm 내지 약 2 μm 또는 약 0.1 μm 내지 약 1 μm 범위의 d50(세디그래프)을 갖는 할로이사이트이다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 3 μm 내지 약 10 μm 또는 약 3 μm 내지 약 8 μm 범위의 d90(세디그래프)을 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 50 m2/g 내지 약 80 m2/g 범위의 BET 표면적을 추가로 갖는다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 5 내지 약 25 또는 약 10 내지 약 20 범위의 종횡비를 추가로 갖는다.
특정 실시양태에서, 할로이사이트의 입자 크기는 주사 전자 현미경에 의해 측정될 수 있다. SEM은 예를 들어 할로이사이트 입자의 길이, 내경 및 외경에 대한 측정치를 제공할 수 있다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 0.1 μm 내지 약 3 μm 또는 약 0.1 μm 내지 약 2.5 μm 또는 약 0.5 μm 내지 약 2 μm 범위의 입자 길이를 갖는다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 30 nm 내지 약 90 nm 또는 약 40 nm 내지 약 60 nm 또는 약 50 nm 내지 약 70 nm 범위의 외경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 5 nm 내지 약 55 nm 또는 약 10 nm 내지 약 50 nm 또는 약 15 nm 내지 약 45 nm 범위의 내경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 5 내지 약 25 또는 약 10 내지 약 20의 종횡비를 추가로 갖는다.
특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 0.5 μm 내지 약 2 μm 범위의 입자 길이, 약 50 nm 내지 약 70 nm 범위의 외경 및 약 15 nm 내지 약 45 nm의 내경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 할로이사이트는 약 10 내지 약 20의 종횡비를 추가로 갖는다.
예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.5 m2/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 1 m2/g 이상 또는 약 2 m2/g 이상 또는 약 3 m2/g 이상 또는 약 4 m2/g 이상 또는 약 5 m2/g 이상 또는 약 6 m2/g 이상 또는 약 7 m2/g 이상 또는 약 8 m2/g 이상 또는 약 9 m2/g 이상 또는 약 10 m2/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 m2/g 이상 또는 약 11 m2/g 이상 또는 약 12 m2/g 이상 또는 약 13 m2/g 이상 또는 약 14 m2/g 이상 또는 약 15 m2/g 이상의 BET 표면적을 갖는다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 100 m2/g 이하의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 90 m2/gm 이하 또는 약 80 m2/g 이하 또는 약 70 m2/g 이하 또는 약 60 m2/g 이하 또는 약 50 m2/g 또는 약 40 m2/g 이하의 BET 표면적을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 30 m2/g 이하의 BET 표면적을 갖는다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 25 m2/g 이하 또는 약 24 m2/g 이하 또는 약 23 m2/g 이하 또는 약 22 m2/g 이하 또는 약 21 m2/g 이하 또는 약 20 m2/g 이하의 BET 표면적을 가질 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 약 1 m2/g 내지 약 100 m2/g 또는 약 1 m2/g 내지 약 80 m2/g 또는 또는 약 1 m2/g 내지 약 70 m2/g 또는 약 1 m2/g 내지 약 30 m2/g 또는 약 1 m2/g 내지 약 25 m2/g 또는 약 10 m2/g 내지 약 25 m2/g 또는 약 10 m2/g 내지 약 20 m2/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 m2/g 내지 약 22 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 탈크이다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 4 m2/g 내지 약 20 m2/g 또는 약 6 m2/g 내지 약 18 m2/g 또는 약 8 m2/g 내지 약 16 m2/g 또는 약 10 m2/g 내지 약 15 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 탈크일 수 있다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 8 m2/g 내지 약 22 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 미세결정성 탈크이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 m2/g 내지 약 20 m2/g 또는 약 12 m2/g 내지 약 18 m2/g 또는 약 14 m2/g 내지 약 16 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 미세결정성 탈크이다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 2 m2/g 내지 약 18 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 거대결정성 탈크이다. 예를 들어, 거대결정성 탈크는 약 4 m2/g 내지 약 17 m2/g 또는 약 6 m2/g 내지 약 16 m2/g 또는 약 8 m2/g 내지 약 15 m2/g 또는 약 10 m2/g 내지 약 14 m2/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 거대결정성 탈크는 약 10 m2/g 내지 약 18 m2/g 또는 약 12 m2/g 내지 약 18 m2/g 또는 약 14 m2/g 내지 약 16 m2/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 m2/g 내지 약 30 m2/g 또는 약 10 m2/g 내지 약 25 m2/g 또는 약 10 m2/g 내지 약 20 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 탈크이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 5 m2/g 내지 약 20 m2/g 또는 약 5 m2/g 내지 약 15 m2/g 또는 약 5 m2/g 내지 약 10 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 운모이다. 특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 1 m2/g 내지 약 10 m2/g 또는 약 1 m2/g 내지 약 5 m2/g 또는 약 1 m2/g 내지 약 3 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 규회석이다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.5 m2/g 내지 약 5 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 운모이다. 예를 들어, 운모는 약 1 m2/g 내지 약 4 m2/g 또는 약 1.5 m2/g 내지 약 3.5 m2/g 또는 약 2 m2/g 내지 약 2.5 m2/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 0.5 m2/g 내지 약 5 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 규회석이다. 예를 들어, 규회석은 약 1 m2/g 내지 약 4 m2/g 또는 약 1.5 m2/g 내지 약 3.5 m2/g 또는 약 2 m2/g 내지 약 2.5 m2/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 고 종횡비의 미립자 광물은 약 10 m2/g 내지 약 30 m2/g 또는 약 15 m2/g 내지 약 25 m2/g 또는 약 18 m2/g 내지 약 22 m2/g 범위의 BET 표면적을 갖는 할로이사이트이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "BET 표면적"은 해당 입자의 표면을 완전히 덮는 단일분자층을 형성하도록 상기 입자의 표면 상에 흡착된 질소의 양에 의해 BET 방법에 따라 결정된, 단위 질량에 대한 미립자 탈크 물질의 입자의 표면적을 지칭한다(BET 방법, AFNOR 표준 X11-621 및 622 또는 ISO 9277에 따른 측정). 특정 실시양태에서, BET 표면적은 ISO 9277 또는 이와 동등한 임의의 방법에 따라 결정된다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 5%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 5.5 중량% 또는 적어도 약 6 중량% 또는 적어도 약 6.5 중량% 또는 적어도 약 7 중량% 또는 적어도 약 7.5 중량% 또는 적어도 약 8 중량% 또는 적어도 약 8.5 중량% 또는 적어도 약 9 중량% 또는 적어도 약 9.5 중량% 또는 적어도 약 10 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
고 종횡비의 미립자 광물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 25% 이하의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 24 중량% 이하 또는 약 23 중량% 이하 또는 약 22 중량% 이하 또는 약 21 중량% 이하 또는 약 20 중량% 이하 또는 약 19 중량% 이하 또는 약 18 중량% 이하 또는 약 17 중량% 이하 또는 약 16 중량% 이하 또는 약 15 중량% 이하의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
예를 들어, 고 종횡비의 미립자 광물은 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 5 중량% 내지 약 25 중량% 또는 약 10 중량% 내지 약 20 중량% 또는 약 12 중량% 내지 약 18 중량% 또는 약 13 중량% 내지 약 16 중량% 범위의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
특정 실시양태에서, 난연성 중합체 조성물은 보강재를 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 난연성 중합체 조성물은 보강재를 포함하지 않는다.
"보강재"라는 용어는 중합체 조성물을 강화할 수 있는(예를 들어, 인장 및 굴곡 탄성률 및/또는 인장 및 굴곡 강도를 향상시킬 수 있는) 임의의 물질을 의미한다.
보강재는 예를 들어 강화 섬유일 수 있다. 보강재는 예를 들어 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유(예를 들어 케블라(Kevlar)®, 노멕스(Nomex)®, 테크노라(Technora)®), 목재 섬유, 현무암(basalt) 섬유 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다. 특정 실시양태에서, 보강재는 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 이들의 조합이다. 이하에서, 본 발명은 유리 섬유의 측면에서 논의되는 경향이 있을 수 있다. 그러나, 본 발명은 그러한 실시양태로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
강화 섬유는 예를 들어 난연성 중합체 조성물에 혼입되기 전에 섬유보다 큰 직경을 갖는 실에 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 다발이 약 1000 내지 약 100,000개의 탄소 섬유 필라멘트를 포함하도록 다발화될 수 있다. 예를 들어, 각각의 다발은 약 2000 내지 약 80,000개 또는 약 3000 내지 약 50,000개, 또는 약 4000 내지 약 25,000개 또는 약 5000 내지 약 20,000개의 탄소 섬유 필라멘트를 포함할 수 있다.
존재하는 경우, 보강재는 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 1%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 보강재는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 적어도 약 2 중량% 또는 적어도 약 3 중량% 또는 적어도 약 4 중량% 또는 적어도 약 5 중량% 또는 적어도 약 6 중량% 또는 적어도 약 8 중량% 또는 적어도 약 10 중량% 또는 적어도 약 12 중량% 또는 적어도 약 14 중량% 또는 적어도 약 15 중량% 또는 적어도 약 16 중량% 또는 적어도 약 18 중량% 또는 적어도 약 20 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
존재하는 경우, 보강재는 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 50% 이하의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 보강재는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 45 중량% 이하 또는 약 40 중량% 이하 또는 약 38 중량% 이하 또는 약 36 중량% 이하 또는 약 35 중량% 이하 또는 약 34 중량% 이하 또는 약 32 중량% 이하 또는 약 30 중량% 이하 또는 약 28 중량% 이하 또는 약 26 중량% 이하 또는 약 25 중량% 이하의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
예를 들어, 보강재는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 1 중량% 내지 약 50 중량% 또는 약 5 중량% 내지 약 45 중량% 또는 약 10 중량% 내지 약 40 중량% 또는 약 15 중량% 내지 약 35 중량% 또는 약 15 중량% 내지 약 30 중량% 또는 약 15 중량% 내지 약 25 중량% 범위의 양으로 난연성 중합체 조성물 중에 존재할 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 하나 이상의 커플링제(예를 들어, 말레산 무수물 그라프팅된 폴리올레핀), 상용화제(예를 들어, 말레산 무수물 그라프팅된 폴리올레핀), 불투명화제, 안료, 착색제, 슬립제(slip agent)(예를 들어 에루카미드(Erucamide)), 산화 방지제, 김서림 방지제, 정전기 방지제, 블록 방지제, 수분 차단 첨가제, 가스 차단 첨가제, 분산제, 탄화수소 왁스, 안정화제, 공안정화제, 윤활제, 인성을 개선하는 작용제, 열 및 형태 안정성을 개선하는 작용제, 가공 성능을 개선하는 작용제, 가공 조제(예를 들어, Polybatch® AMF-705), 몰드 이형제(예를 들어, 지방산, 지방산의 아연, 칼슘, 마그네슘, 리튬 염, 유기 포스페이트 에스테르, 스테아르산, 스테아르산아연, 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘, 스테아르산리튬, 올레산칼슘, 팔미트산아연), 항산화제 및 가소화제를 추가로 포함할 수 있다.
각각의 추가의 첨가제는 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 0% 내지 약 2%의 양으로 난연성 중합체 조성물에 독립적으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 각각의 추가의 첨가제는 난연성 중합체 조성물에 약 0% 내지 약 1.5% 또는 약 0% 내지 약 1% 또는 약 0% 내지 약 0.5%의 양으로 존재할 수 있다. 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 10 중량% 이하 또는 약 5 중량% 이하 또는 약 4 중량% 이하 또는 약 3 중량% 이하 또는 약 2 중량% 이하의 추가의 첨가제를 포함할 수 있다.
본원에서 개시되는 난연성 중합체 조성물의 각각의 성분은 난연성 중합체 조성물의 총 중량%가 100 중량%라면, 본원에서 명시된 범위 내의 임의의 양으로 존재할 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-2 이상의 난연 등급을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-1 이상의 난연 등급을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-0의 난연 등급을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-0의 최대 난연 등급을 가질 수 있다. 난연 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.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 15 중량% 이상의 난연제를 포함하고 1/8 인치(약 3 mm) 및/또는 1/16 인치(약 1.5 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-0의 난연 등급을 가질 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 10 중량% 이상의 난연제 및 약 10 중량% 이상의 고 종횡비의 탈크를 포함하고 1/8 인치(약 3 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-0의 난연 등급을 가질 수 있다. 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 14.5 중량%의 난연제를 포함할 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 약 20 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 포함할 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 10 중량% 이상의 난연제 및 약 10 중량% 이상의 고 종횡비의 운모를 포함하고 1/8 인치(약 3 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-1의 난연 등급을 가질 수 있다. 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 14.5 중량%의 난연제를 포함할 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 약 20 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 포함할 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 12.5 중량% 이상의 난연제 및 약 10 중량% 이상의 고 종횡비의 운모 또는 약 10 중량% 이상의 고 종횡비의 탈크를 포함하고 1/16 인치(약 1.5 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-1의 난연 등급을 가질 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 약 20 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 포함할 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 17.5 중량% 이상의 난연제를 포함하고 1/32 인치(약 0.8 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-0의 난연 등급을 가질 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 약 10 중량%의 고 종횡비의 규회석을 포함할 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 10 중량%의 고 종횡비의 규회석 이외에 약 20 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 중합체 조성물은 예를 들어 약 30 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 포함할 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 12.5 중량% 이상의 난연제 및 10 중량%의 고 종횡비의 탈크를 포함하고 1/32 인치(약 0.8 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-1의 난연 등급을 가질 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 약 20 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 추가로 포함할 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 12.5 중량% 이상의 난연제 및 약 10 중량% 이상의 고 종횡비의 운모를 포함하고 1/32 인치(약 0.8 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-2의 난연 등급을 가질 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 약 20 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 추가로 포함할 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물이 약 15 중량% 이상의 난연제 및 10 중량% 이상의 고 종횡비의 규회석 또는 10 중량% 이상의 고 종횡비의 운모를 포함하고 1/32 인치(약 0.8 mm)의 두께에서 UL94 표준을 사용하여 측정될 때 V-1의 난연 등급을 가질 수 있다. 중합체 조성물은 예를 들어 약 20 중량% 이상의 보강재(예를 들어, 유리 섬유)를 추가로 포함할 수 있다. 난연제는 예를 들어 ATH 및/또는 MDH일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 22% 내지 약 35% 범위의 제한 산소 지수(LOI)를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 23% 내지 약 34% 또는 약 24% 내지 약 33% 또는 약 25% 내지 약 32% 또는 약 26% 내지 약 31% 또는 약 27% 내지 약 30% 또는 약 28% 내지 약 29% 범위의 LOI를 가질 수 있다. 제한 산소 지수(LOI)는 예를 들어 ISO 4589 및/또는 ASTM D2863 시험에 의해 측정될 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 난연 등급과 동일하거나 그보다 더 높은 난연 등급을 가질 수 있다. 이것은 예를 들어 UL94 표준에 의해 측정될 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 난연 등급과 동일하거나 그보다 더 높은 난연 등급을 가질 수 있다. 비교 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물이 동일한 양의 보강재로 대체되어 보강재 및 고 종횡비의 미립자 광물의 총 로딩이 변하지 않는다는 점을 제외하고는 모든 의미에서 동일하다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 15% 이하의 난연제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 14 중량% 이하 또는 약 13 중량% 이하 또는 약 12 중량% 이하 또는 약 11 중량% 이하 또는 약 10 중량% 이하의 난연제를 포함할 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 2000 MPa 내지 약 16,000 MPa 범위의 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 2500 MPa 내지 약 15,500 MPa 또는 약 3000 MPa 내지 약 15,000 MPa 또는 약 3500 MPa 내지 약 14,500 MPa 또는 약 4000 MPa 내지 약 14,000 MPa 또는 약 4500 MPa 내지 약 13,500 MPa 또는 약 5000 MPa 내지 약 13,000 MPa 또는 약 5500 MPa 내지 약 12,500 MPa 또는 약 6000 MPa 내지 약 12,000 MPa 또는 약 6500 MPa 내지 약 11,500 MPa 또는 약 7000 MPa 내지 약 11,000 MPa 또는 약 7500 MPa 내지 약 10,500 MPa 또는 약 8000 MPa 내지 약 10,000 MPa 또는 약 8500 MPa 내지 약 9500 MPa 범위의 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 7000 MPa 내지 약 11,000 MPa 범위의 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 7000 MPa 내지 약 8000 MPa 범위의 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 9000 MPa 내지 약 11,000 MPa 범위의 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 7000 Mpa 내지 약 11,000 MPa 범위의 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 5000 Mpa 이상 또는 약 5500 MPa 이상 또는 약 6000 MPa 이상 또는 약 6500 Mpa 이상 또는 약 7000 MPa 이상의 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 굴곡 탄성률은 예를 들어 ISO 178(64 mm 스팬 및 2 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 굴곡 탄성률의 약 20% 내의(즉, + 또는 -) 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 굴곡 탄성률은 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 굴곡 탄성률의 약 18% 이내 또는 약 16% 이내 또는 약 15% 이내 또는 약 14% 이내 또는 약 12% 이내 또는 약 10% 이내 또는 약 8% 이내 또는 약 6% 이내 또는 약 5% 이내이다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 굴곡 탄성률의 약 20% 내의(즉, + 또는 -) 굴곡 탄성률을 가질 수 있다. 비교 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물이 동일한 양의 보강재로 대체되어 보강재 및 고 종횡비의 미립자 광물의 총 로딩이 변하지 않는 것을 제외하고는 모든 의미에서 동일하다. 특정 실시양태에서, 굴곡 탄성률은 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 굴곡 탄성률의 약 18% 이내 또는 약 16% 이내 또는 약 15% 이내 또는 약 14% 이내 또는 약 12% 이내 또는 약 10% 이내 또는 약 8% 이내 또는 약 6% 이내 또는 약 5% 이내이다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 50% 이하의 보강재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 난연성 중합체 조성물의 총 중량 기준으로 약 45% 이하 또는 약 40% 이하 또는 약 35% 이하 또는 약 30% 이하 또는 약 25% 이하의 보강재를 포함할 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 2000 MPa 내지 약 18,000 MPa 범위의 인장 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 2000 MPa 내지 약 17,000 MPa 또는 약 2000 MPa 내지 약 16,000 MPa 또는 약 2000 MPa 내지 약 15,000 MPa 또는 약 2000 MPa 내지 약 14,000 MPa 또는 약 2000 MPa 내지 약 13,000 MPa 또는 약 2000 MPa 내지 약 12,000 MPa 범위의 인장 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 2500 MPa 내지 약 11,500 MPa 또는 약 3000 MPa 내지 약 11,000 MPa 또는 약 3500 MPa 내지 약 10,500 MPa 또는 약 4000 MPa 내지 약 10,000 MPa 또는 약 4500 MPa 내지 약 9500 MPa 또는 약 5000 MPa 내지 약 9000 MPa 또는 약 5500 MPa 내지 약 8500 MPa 또는 약 6000 MPa 내지 약 8000 MPa 또는 약 6500 MPa 내지 약 7500 MPa 범위의 인장 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 8000 MPa 내지 약 13,000 MPa 또는 약 8000 MPa 내지 약 12,000 MPa 범위의 인장 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 8000 Mpa 내지 약 9000 MPa 범위의 인장 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 11,000 MPa 내지 약 13,000 MPa 범위의 인장 강도를 가질 수 있다. 인장 탄성률은 예를 들어 ISO 527(타입 1A)(5 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 80 MPa 내지 약 350 MPa 범위의 굴곡 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 90 MPa 내지 약 340 MPa 또는 약 100 MPa 내지 약 330 MPa 또는 약 110 MPa 내지 약 320 MPa 또는 약 120 MPa 내지 약 310 MPa 또는 약 130 MPa 내지 약 300 MPa 또는 약 140 MPa 내지 약 290 MPa 또는 약 150 MPa 내지 약 280 MPa 범위의 굴곡 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 100 MPa 내지 약 200 MPa 또는 약 120 MPa 내지 약 180 MPa 또는 약 140 MPa 내지 약 160 MPa 범위의 굴곡 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 200 MPa 내지 약 300 MPa 또는 약 220 MPa 내지 약 280 MPa 또는 약 240 MPa 내지 약 280 MPa 범위의 굴곡 강도를 가질 수 있다. 굴곡 강도는 예를 들어 ISO 178(64 mm 스팬 및 2 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 80 MPa 내지 약 200 MPa 범위의 인장 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 90 MPa 내지 약 190 MPa 또는 약 100 MPa 내지 약 180 MPa 또는 약 110 MPa 내지 약 170 MPa 또는 약 120 MPa 내지 약 160 MPa 또는 약 130 MPa 내지 약 150 MPa 범위의 인장 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 80 MPa 내지 약 100 MPa 범위의 인장 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 150 MPa 내지 약 190 MPa 범위의 인장 강도를 가질 수 있다. 인장 강도는 예를 들어 ISO 527(타입 1A)(5 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 1% 내지 약 15% 범위의 인장 연신율을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 2% 내지 약 14% 또는 약 3% 내지 약 13% 또는 약 4% 내지 약 12% 또는 약 5% 내지 약 11% 또는 약 6% 내지 약 10% 또는 약 7% 내지 약 9% 범위의 인장 연신율을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 1% 내지 약 5% 또는 약 1% 내지 약 4% 범위의 인장 연신율을 가질 수 있다. 인장 연신율은 예를 들어 ISO 527(타입 1A)(5 mm/분 속도에서)에 의해 측정될 수 있다.
예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 3 kJ/m2 내지 약 20 kJ/m2 범위의 ISO 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 4 kJ/m2 내지 약 19 kJ/m2 또는 약 5 kJ/m2 내지 약 18 kJ/m2 또는 약 6 kJ/m2 내지 약 17 kJ/m2 또는 약 7 kJ/m2 내지 약 16 kJ/m2 또는 약 8 kJ/m2 내지 약 15 kJ/m2 또는 약 9 kJ/m2 내지 약 14 kJ/m2 또는 약 10 kJ/m2 내지 약 13 kJ/m2 범위의 ISO 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 3 kJ/m2 내지 약 7 kJ/m2 범위의 ISO 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 11 kJ/m2 내지 약 15 kJ/m2 범위의 ISO 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 3 kJ/m2 내지 약 15 kJ/m2 범위의 ISO 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. ISO 노치 아이조드 충격은 23℃에서 ISO 180에 의해 측정된다.
예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 30 J/m2 내지 약 200 J/m2 범위의 ASTM 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 40 J/m2 내지 약 190 J/m2 또는 약 50 J/m2 내지 약 180 J/m2 또는 약 60 J/m2 내지 약 170 J/m2 또는 약 70 J/m2 내지 약 160 J/m2 또는 약 80 J/m2 내지 약 150 J/m2 또는 약 90 J/m2 내지 약 140 J/m2 또는 약 100 J/m2 내지 약 130 J/m2 또는 약 110 J/m2 내지 약 120 J/m2 범위의 ASTM 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 40 J/m2 내지 약 60 J/m2 범위의 ASTM 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 120 J/m2 내지 약 140 J/m2 범위의 ASTM 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 40 J/m2 내지 약 140 J/m2 범위의 ASTM 노치 아이조드 충격을 가질 수 있다. ASTM 노치 아이조드 충격은 23℃에서 ASTM D256에 의해 측정된다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 약 160℃ 내지 약 260℃ 범위의 열 변형 온도(HDT)를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 165℃ 내지 약 255℃ 또는 약 170℃ 내지 약 250℃, 또는 약 175℃ 내지 약 245℃ 또는 약 180℃ 내지 약 240℃ 또는 약 185℃ 내지 약 235℃ 또는 약 190℃ 내지 약 230℃ 또는 약 195℃ 내지 약 225℃ 또는 약 200℃ 내지 약 220℃의 HDT를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 200℃ 내지 약 240℃ 범위의 HDT를 가질 수 있다. HDT는 예를 들어 0.45 MPa 로드에서 ISO-75를 사용하여 에지 방향 및 100 mm 스팬으로 측정될 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 HDT의 약 20% 내의(즉, + 또는 -) HDT를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 HDT의 약 18% 이내 또는 약 16% 이내 또는 약 15% 이내 또는 약 14% 이내 또는 약 12% 이내 또는 약 10% 이내 또는 약 8% 이내 또는 약 6% 이내 또는 약 5% 이내이다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 HDT의 약 20% 내의(즉, + 또는 -) HDT를 가질 수 있다. 비교 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물이 동일한 양의 보강재로 대체되어 보강재 및 고 종횡비의 미립자 광물의 총 로딩이 변하지 않는 것을 제외하고는 모든 의미에서 동일하다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 HDT의 약 18% 이내 또는 약 16% 이내 또는 약 15% 이내 또는 약 14% 이내 또는 약 12% 이내 또는 약 10% 이내 또는 약 8% 이내 또는 약 6% 이내 또는 약 5% 이내인 HDT를 가질 수 있다.
예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 100 mm 내지 약 1000 mm 범위의 나선 유동 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 150 mm 내지 약 950 mm 또는 약 200 mm 내지 약 900 mm 또는 약 250 mm 내지 약 850 mm 또는 약 300 mm 내지 약 800 mm 또는 약 450 mm 내지 약 750 mm 또는 약 500 mm 내지 약 700 mm 또는 약 550 mm 내지 약 650 mm 범위의 나선 유동 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 약 200 mm 내지 약 400 mm 또는 약 250 mm 내지 약 400 mm 범위의 나선 유동 길이를 가질 수 있다. 나선 유동 길이는 예를 들어 66T 아버그 올라운더(Arburg Allrounder) 370 E 사출 성형 장치에서 나선형 금형을 사용하여 성형할 때 사출 성형 파라미터를 일정하게 유지하고 제제를 비교함으로써 측정될 수 있다. 온도 프로파일은 다음과 같을 수 있다(대역 1: 470F, 대역 2: 500F, 대역 3: 530F, 대역 4: 540F, 다이: 550F, 몰드(평판): 180F). 사출 샷 크기는 0.9인치(약 23 mm)일 수 있다. 사출 속도는 1.0인치/초(약 25 mm/초)일 수 있다. 사출 유지 압력은 1500 psi일 수 있다. 사출 배압은 2300 psi일 수 있다. 스크류 rpm은 100일 수 있다. 냉각 시간은 15초일 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 나선 유동 길이와 동일하거나 그보다 더 긴 나선 유동 길이를 가질 수 있다. 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 나선 유동 길이보다 적어도 약 2% 또는 적어도 약 4% 또는 적어도 약 5% 또는 적어도 약 6% 또는 적어도 약 8% 또는 적어도 약 10% 더 긴 나선 유동 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 나선 유동 길이보다 최대 약 20% 이하 또는 최대 약 18% 이하 또는 최대 약 16% 이하 또는 최대 약 15% 이하 또는 최대 약 14% 이하 또는 최대 약 12% 더 긴 나선 유동 길이를 가질 수 있다.
난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 나선 유동 길이와 동일하거나 그보다 더 긴 나선 유동 길이를 가질 수 있다. 비교 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물이 동일한 양의 보강재로 대체되어 보강재 및 고 종횡비의 미립자 광물의 총 로딩이 변하지 않는다는 점을 제외하고는 모든 의미에서 동일하다. 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 나선 유동 길이보다 적어도 약 2% 또는 적어도 약 4% 또는 적어도 약 5% 또는 적어도 약 6% 또는 적어도 약 8% 또는 적어도 약 10% 더 긴 나선 유동 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연성 중합체 조성물은 고 종횡비의 미립자 광물 대신에 추가량의 보강재를 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 비교 조성물의 나선 유동 길이보다 최대 약 20% 이하 또는 최대 약 18% 이하 또는 최대 약 16% 이하 또는 최대 약 15% 이하 또는 최대 약 14% 이하 또는 최대 약 12% 더 긴 나선 유동 길이를 가질 수 있다.
본원에 개시된 임의의 측면 또는 실시양태에 따른 난연성 중합체 조성물로 제조되거나 상기 조성물을 포함하는 물품이 본원에서 추가로 제공된다. 물품은 예를 들어 차체 부품, 범퍼, 도어 패널, 파이프, 대시보드, 휠 커버, 장비 하우징, 디스플레이 패널 또는 엔진 커버와 같은 자동차 부품일 수 있다. 물품은 예를 들어 본 명세서에서 개시되는 바와 같은 난연성 중합체 조성물로 피복된 케이블(예를 들어, 전기 케이블)일 수 있다. 물품은 예를 들어 전기 커넥터일 수 있다. 물품은 예를 들어 자동차 및/또는 전자 기기 적용을 위한 하우징일 수 있다.
본원에서 개시되는 임의의 측면 또는 실시양태에 따른 난연성 중합체 조성물의 제조 방법이 본원에서 추가로 제공된다. 이 방법은 예를 들어 중합체, 난연제, 고 종횡비의 미립자 광물 및 임의의 선택적인 첨가제를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에서 설명되는 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 중합체를 난연성 고 종횡비의 미립자 광물, 및 보강재과 같은 임의의 선택적인 첨가제와 배합함으로써 제조될 수 있다. 배합 그 자체는 중합체 가공 및 제조 기술 분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 기술이며, 용융 상태에서 중합체 및 선택적인 첨가제를 혼합 및/또는 블렌딩함으로써 플라스틱 제제를 제조하는 것으로 이루어진다. 배합은 성분이 용융되는 온도 미만의 온도에서 수행되는 블렌딩 또는 혼합 공정과는 다르다는 것이 관련 기술 분야에서 이해된다. 배합은 예를 들어 마스터배치 조성물을 형성하는데 사용될 수 있다. 배합은 예를 들어 마스터배치 조성물을 중합체에 첨가하여 추가의 중합체 조성물을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본원에서 설명되는 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 압출될 수 있다. 예를 들어, 배합은 스크류, 예를 들어 트윈 스크류 배합기, 예를 들어 베이커 퍼킨스(Baker Perkins) 25 mm 트윈 스크류 배합기를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 배합은 다중 롤 밀, 예를 들어 2롤 밀을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 배합은 공동 혼련기(co-kneader) 또는 내부 믹서를 사용하여 수행될 수 있다. 본원에서 개시되는 방법은 예를 들어 압축 성형 또는 사출 성형을 포함할 수 있다. 중합체 및/또는 난연제 및/또는 고 종횡비의 미립자 광물 및/또는 선택적인 첨가제(예를 들어, 보강재)는 단일 호퍼(hopper)로부터 예비 혼합되고 공급될 수 있다.
예를 들어, 생성된 용융물은 예를 들어 수조에서 냉각된 다음, 펠릿화될 수 있다. 생성된 용융물은 캘린더링되어 시트 또는 필름을 형성할 수 있다.
본원에서 설명되는 난연성 중합체 조성물은 예를 들어 목적하는 형태 또는 물품으로 형성될 수 있다. 난연성 중합체 조성물의 형성은 예를 들어 조성물을 가열하여 연화시키는 것을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 중합체 조성물은 예를 들어 성형(예를 들어 압축 성형, 사출 성형, 연신 블로우 성형, 사출 블로우 성형, 오버몰딩), 압출, 주조 또는 열성형에 의해 형성될 수 있다.
전술한 내용은 본 발명의 특정 실시양태를 비제한적으로 광범위하게 설명한다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 변형 및 수정은 첨부된 청구범위에서 및 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
실시예
수지를 0.4 중량% 미만의 수분 함량으로 건조시킨 후, 바스프(BASF)의 울트라미드(Ultramid)® B27E 폴리아미드 6 수지에 표 1에 나타낸 제제를 30%의 총 로딩량으로 배합하였다. ZE 25A x 46D UTXi버스토프(Berstorff) 트윈 스크류 압출기를 250 rpm 및 15 kg/hr의 총 처리량으로 사용하여 배합을 수행하였다. 잘게 잘린 유리 섬유(GF)(Johns Manville의 EC10-675, 4 mm)는 배럴 대역(Barrel Zone) 5 내에 측면으로 공급하고, 규회석(종횡비: 9, d50(레이저): 7 μm, BET 표면적: 2.9 m2/g), 탈크(종횡비: 100, d50(레이저): 10 μm, d95(레이저): 25 μm 및 BET 표면적: 15 m2/g), 또는 운모(종횡비: 80, d50: 25 μm, d95: 80 μm 및 BET 표면적: 3.5 m2/g)는 배럴 대역 3에서 측면으로 공급하고, 난연제(FR) 첨가제(Clariant의 엑솔리트(Exolit) OP 1314(알루미늄 디에틸 포스피네이트))를 PA6 수지와 함께 압출기의 목에 공급하였다. 이어서, 배합된 펠렛을 0.2 중량% 미만의 수분 함량으로 건조시킨 후, ISO 및 UL94 FR 몰드 및 66톤 아버그 올라운더 370E 600-170 사출 성형기를 사용하여 ISO 및 FR 시험 시편을 제조하였다. 건조 화합물은 또한 사출 성형 적용을 위한 유동 성능(나선 길이)을 비교하기 위해 나선 유동 몰드를 사용하여 사출 성형하였다.
사출 성형된 ISO 시편을 방습 자루 내에 밀봉하고, 실온에서 48시간 동안 조건화하고, 다음 특성에 대해 시험하였다("성형된 상태로 건조됨"):
- ISO 178 표준(64 mm 스팬 및 2 mm/분 속도에서)을 사용한 굴곡 특성(굴곡 계수 및 강도),
- ISO 527(타입 1A) 표준(5 mm/분 속도에서)을 사용한 인장 특성(인장 탄성률 및 강도),
- 23℃에서 ISO 180 표준을 사용한 노치 아이조드 충격,
- 0.45 MPa 로드에서 ISO-75를 사용한 에지 방향 및 100 mm 스팬에서의 열 변형 온도(HDT),
- 파단 연신율,
- 나선 유동 길이.
세 가지 두께(1/8", 1/16", 1/32")에서 UL94 사출 성형된 FR 시편(막대)를 또한 방습 자루 내에 밀봉하고, UL94 표준에 의해 시험하였다.
UL94 난연성 시험 결과는 도 1 내지 3에 도시되어 있다.
1/8" 두께에서, 10% 유리 섬유를 탈크로 대체하면 10% FR 로딩에서 V0 등급을 달성할 수 있는 반면, 10% 운모를 사용하면 12.5% FR에서 V0 등급 및 10% FR 로딩에서 V1 등급이 얻어진다. 10% 규회석 대체 제제 또는 30% GF를 갖는 기준선 제제는 10% 또는 12.5% FR 로딩에서 어떠한 UL94 등급도 달성하지 못하였다.
1/16" 두께에서, 10% 유리 섬유를 탈크 또는 운모로 대체하면 12.5% 로딩에서 V0 등급을 달성할 수 있다. 10% 규회석 대체 제제 또는 30% GF를 갖는 기준선 제제는 12.5% FR 로딩에서 어떠한 UL94 등급도 달성하지 못하였다.
1/32" 두께에서, 10% 유리 섬유를 탈크로 대체하면 최대 20%의 FR 로딩 수준에서 V1 등급만을 달성할 수 있었다(V0 등급은 달성하지 못함). 운모는 10%에서 V2 등급만을, 보다 높은 FR 로딩에서는 V1 등급만을 달성할 수 있었다(V1 등급이 20% FR 로딩에서 달성되었다는 점을 고려하면, 17.5% FR에서의 V0 등급은 이상치(outlier)인 것으로 보인다). 그러나, 유리 섬유의 10%를 규회석으로 대체하면 17.5% 이상의 FR 로딩에서 V0 등급을 달성할 수 있었고, 15% FR 로딩에서는 V1 등급을 달성하였고, 이것은 상기 로딩 수준에서 V2 등급을 달성한 30% GF를 갖는 기준선 제제보다 좋은 결과를 제시한 것이다.
굴곡 및 인장 시험, 열 변형 온도 시험, ISO 노치 아이조드 충격 시험 및 나선 유동 길이 시험의 결과가 도 4 내지 11에 도시되어 있다.
기계적 특성은 FR 로딩의 추가가 강성(굴곡 및 인장 탄성률)은 증가시키지만 인장/굴곡 강도, 노치 아이조드 충격 강도, 나선 유동 길이 및 인장 연신율(약간)을 감소시킨다는 것을 보여준다. FR 로딩의 추가는 시험된 제제에서 HDT에 영향을 미치지 않았다.
10%의 유리 섬유를 광물로 대체하는 것은 유리 충전된 FR 제제에 비해 강성을 약간 감소시켰지만, 강성은 유리 충전된 비-FR 제제와 유사하거나 더 우수하게 유지되었다. 탈크의 경우, 강성의 차이는 경미하거나 무시할 수 없는 수준이었다. 또한, 10%의 유리 섬유를 광물로 대체하면, 노치 아이조드 충격 및 파단 인장 연신율이 감소하였지만, FR 및 GF/광물의 과도한 로딩으로 인해 두 값은 모두 이미 제제에 대해 상당히 낮았다.
10% 유리 섬유를 광물로 대체하는 것은 HDT에 영향을 미치지 않았고, 나선 유동 길이 데이터에 도시된 바와 같이 용융 유동을 증가시키는 데 긍정적인 영향을 미쳤다. 규회석에 이어서 운모에서 최상의 나선 유동 성능이 관찰되었다.
Claims (33)
- 난연성 중합체 조성물로서,
난연성 중합체 조성물의 총 중량의 50 중량% 내지 60 중량%의 양으로 존재하는 중합체;
난연성 중합체 조성물의 총 중량의 20 중량%의 양으로 존재하는 보강제;
난연성 중합체 조성물의 총 중량의 10 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 난연제; 그리고
난연성 중합체 조성물의 총 중량의 10 중량% 양으로 존재하는 고 종횡비의 미립자 광물로서, 고 종횡비의 미립자 광물은 탈크를 포함하고, 100의 종횡비를 갖는 것인 고 종횡비의 미립자 광물을 포함하고,
난연성 중합체 조성물은 UL94에 따라 측정될 때 V-2 이상의 난연성 등급을 갖는 것인, 난연성 중합체 조성물. - 제1항에 있어서, 중합체가 폴리아미드인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 난연제가 미립자 광물 난연제, 유기 할로겐 또는 인 함유 화합물인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 난연제가 팽창성 난연제인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 난연제가 적린, 포스페이트, 폴리포스페이트, 유기 포스페이트, 포스포네이트, 포스피네이트, 할로겐화 유기 포스페이트, 포스파젠, 폴리포스파젠, 트리아진 또는 이들 중 하나 이상의 조합인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 보강재가 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 이들의 조합을 포함하고,
유리 섬유가 3 mm 내지 8 mm의 섬유 길이 및 6 μm 내지 20 μm의 섬유 직경을 갖는 것인 난연성 중합체 조성물. - 제1항에 있어서, 고 종횡비의 미립자 광물이 25 μm 내지 75 μm의 d95 레이저를 갖는 것인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 고 종횡비의 미립자 광물이 0.5 내지 30 m2/g의 BET 표면적을 갖는 것인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 탈크가 2.8 이상의 라멜라성 지수(lamellarity index)를 갖는 것인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 난연성 중합체 조성물이 2,000 MPa 내지 16,000 MPa의 굴곡 탄성률을 갖고, 100 mm 내지 1000 mm의 나선 유동 길이를 갖는 것인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항의 난연성 중합체 조성물로 제조되거나 이를 포함하는 자동차 부품.
- 제1항의 난연성 중합체 조성물로 제조되거나 이를 포함하는 전기 케이블.
- 제1항의 난연성 중합체 조성물로 제조되거나 이를 포함하는 물품.
- 제1항에 있어서, 고종횡비의 미립자 광물은 10 ㎛의 d50 레이저를 갖는 것인 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, UL94에 따라 측정될 때 V-0 이상의 난연성 등급을 갖고, 난연제가 난연성 중합체 조성물의 총 중량의 10 중량% 내지 12.5 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 내에 존재하는 것인, 난연성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, UL94에 따라 측정될 때 V-1 이상의 난연성 등급을 갖고, 난연제가 난연성 중합체 조성물의 총 중량의 12.5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 난연성 중합체 조성물 내에 존재하는 것인, 난연성 중합체 조성물.
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