(57)【要約】向上した火炎特性と向上された溶融滴下特性とを有する組成物は、第一ポリマーおよび反応性成分を含み得る。当該第一ポリマーは、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり得る。当該組成物は、繊維へと形成することができ、ならびに布地へと織ることができる。当該第一ポリマーの架橋または当該第一ポリマーと当該反応性成分との架橋は、向上した特性を提供し得る。
2019516855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ポリマーを含む複数の第一樹脂と；
反応性成分であって、該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在し、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、火炎への暴露の際に架橋するように構成され、ならびに、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、該第一ポリマーの溶融温度において反応しないように構成される、反応性成分と、
を含む組成物。
【請求項２】
前記第一ポリマーが、少なくとも１つの反応性末端基を有し、該反応性末端基が、アミン、カルボキシル、およびヒドロキシルからなる群より選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記第一ポリマーが、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの１つである、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記第一ポリマーがナイロンであり、前記反応性成分が、エポキシ、無水物、アミン、イソシアネート、およびヒドロキシルからなる群より選択される官能基を含む、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記第一ポリマーの鎖末端が、前記反応性成分によって修飾され、該鎖末端が、該第一ポリマーの前記溶融温度を超える温度への暴露の際にお互いと反応するように構成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記第一ポリマーが、少なくとも１つの官能基を含み、該第一ポリマーの前記溶融温度を超える温度への暴露まで、該第一ポリマーが架橋性分子との反応に対して不活性となるように、該官能基が遮蔽（ｂｌｏｃｋｅｄ）または不反応化（ｐａｓｓｉｖａｔｅ）される、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記反応性成分が、前記第一ポリマーの末端基に対して相補的な官能基を有する単官能性分子である、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記反応性成分と前記第一ポリマーとの間の反応が、共有結合を形成する、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記反応性成分が、架橋性分子であり、前記第一ポリマーが、火炎への前記暴露まで架橋性分子との反応に対して不活性にされ、該第一ポリマーが、火炎への該暴露の際に反応性末端を有する断片へと分裂するように構成され、それにより、該反応性末端が、該反応性成分と反応して、分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記架橋が、鎖切断を提供するように構成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記鎖切断が、反応性末端基を有する断片を生成し、該反応性末端基が、カプロラクトンおよびカプロラクタムからなる群より選択される、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
前記鎖切断が、反応性末端基を有する断片を生成し、該反応性末端基が、アミンおよびカルボキシルからなる群より選択される、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１３】
前記第一ポリマーが、第一官能基を含み、前記反応性成分が、第二官能基を含み、該第一官能基および該第二官能基が、以下の官能基の組み合わせ：アミンと酸、アミンとエポキシド、アミンと無水物、アミンとイソシアネート、アミンとアルデヒド、アミンとハロゲン化アルキル、アミンとスルホン酸アルキル、アミンとチオール、エポキシドと無水物、エポキシドとヒドロキシル、ならびにエポキシドと酸、から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記反応性成分が、窒素二重結合を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記反応性成分が、アゾ化合物である、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
前記反応性成分が、火炎への前記暴露の際に単独重合し、それにより前記第一ポリマーの架橋を増加させるように構成される、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
前記反応性成分が、火炎への前記暴露の際に前記第一ポリマーの複数の末端基と反応するように構成される、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１８】
前記第一ポリマーおよび前記反応性成分が、第一繊維として形成され、さらに、複合繊維として該第一繊維と共に形成された第二繊維を含み、該第一繊維における該反応性成分が、該第二成分の官能基と反応するように構成され、それにより、メルトフロントが遭遇したところで架橋を形成する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
前記反応性成分および前記第一ポリマーが、火炎への前記暴露の際に反応しないように構成され、該第一ポリマーが、火炎への該暴露の際にそれ自身のみと架橋し、それにより、分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成するように構成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
請求項１に記載の組成物から形成した布地。
【請求項２１】
さらに、綿、レーヨン、ウール、毛髪、シルク、およびアラミドからなる群より選択される繊維を含む、請求項２０に記載の布地。
【請求項２２】
さらに、金属繊維を含む、請求項２０に記載の布地。
【請求項２３】
さらに、リン酸塩化合物を含む難燃剤を含む、請求項２０に記載の布地。
【請求項２４】
第一ポリマーを含む複数の第一樹脂を提供する工程と；
反応性成分を提供する工程であって、該反応性成分が、該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在する、工程と；
該第一ポリマーおよび該反応性成分を混合して組成物を形成する工程であって、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、火炎への暴露の際に架橋するように構成され、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、該第一ポリマーの溶融温度において反応しないように構成される、工程と、
を含む方法。
【請求項２５】
前記第一ポリマーが、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの１つである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、前記組成物から繊維を形成する工程と、該繊維を織って布地を形成する工程とを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記反応性成分が、架橋剤であり、前記第一ポリマーが、火炎への前記暴露まで、架橋性分子との反応に対して不活性にされ、該反応性成分が、侵入型添加剤である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、前記反応性成分への暴露の前に、前記第一ポリマーを不反応化する工程を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記混合が、不反応化工程の後の押出加工の際に生じる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
第一ポリマーと反応性成分とを含む複数の第一樹脂を含む組成物を提供する工程であって、該反応性成分が、該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在する、工程と；
火炎に該組成物を晒す工程であって、該反応性成分および該第一ポリマーが、火炎への該暴露の際に反応しないように構成され、該第一ポリマーが、火炎への暴露の際にそれ自身だけと架橋するように構成される、工程と；
分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成し、それにより、溶融滴下を低減する工程と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年４月２４日に出願した特許仮出願および譲渡された米国特許出願第６２／３２６，８２０号の優先権を主張するものであり、なお、それらの開示は、参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
開示の技術分野
本開示の技術分野は、組成物、ならびに向上した溶融滴下性を有する布地を含む、火炎および火気防護を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本開示の背景
難燃性および溶融滴下の回避は、布地などの物品における２つの重要な特性である。難燃剤は、火気の延焼に抵抗する化学物質であり、例えば、熱可塑性プラスチック、繊維製品、およびコーティング剤などにおいて使用される。典型的には、難燃剤は、ハロゲン化（例えば、臭素化）されているか、またはリン酸塩ベースである。しかしながら、これらの難燃剤および防火材は、一般的に効率が悪いか、または環境に対して負の影響を有する。例えば、臭素化難燃剤のようなハロゲン化難燃剤などは、人および環境の両方に対して、持続的なバイオ蓄積性および毒性がある。臭素化難燃剤は、負の神経行動作用および内分泌撹乱を引き起こす疑いがある。臭素化難燃剤は、火気自体よりも多くの死亡の原因となり得る毒性ガスも放出する。
【０００４】
例えば、リン酸塩ベースの難燃剤のような非ハロゲン化難燃剤などは、一般的に、非毒性であり、環境に優しい。しかしながら、現在、当該市場において使用されている非ハロゲン化難燃性添加剤は、ハロゲン化難燃剤よりも効率が良くない。一般的に、これらのリン酸塩ベースの難燃剤は、高充填（すなわち、適用量／嵩）を必要とし、これは、有効性を低下させる。そのような高い適用量は、機械的特性を犠牲にし得、結果として、リン酸塩ベースの難燃剤が適用された射出成型された部品ならびに他の材料における破損に対する脆弱性を増加させる。リン酸塩難燃剤は、当該材料から当該表面に浸出する傾向にもあり、それが、当該材料を火気に対して脆弱にする。
【０００５】
現在、当該市場において使用されている非ハロゲン化難燃性添加剤は、ハロゲン化難燃剤ほど有効ではない。例えば、ポリマーは、３０％から６０％の間のリン酸塩ベースの難燃性物質を含有し得るが、ハロゲン化難燃剤であれば１５％のみで十分であり得る。この高いパーセンテージは、当該物品の構造的完全性を犠牲にし得、最終製品の特性を損なう原因でもあり得る。
【０００６】
火炎または火気に晒されたときのプラスチックまたは布地の溶融滴下も望ましくない。プラスチックまたは布地から形成された熱い粘着性の溶けた物質は局所的に著しく深刻な熱傷を生じ得るため、着用者の皮膚への溶融滴下は、深刻な肉体的損傷を引き起こし得る。例えば、防護人員用のポリアミド（例えば、ナイロン−６およびナイロン−６，６）のユニフォームは、火炎に晒されたときに望ましくない溶融滴下問題を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、向上した難燃性を示し、火炎に晒されたときの溶融滴下の低減が可能な、繊維、布地、および他の物品を有することは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、本明細書において開示される組成物、物品、および方法によって満たされる。
【０００９】
第一実施形態において、組成物が提供される。当該組成物は、第一ポリマーおよび反応性成分を含む、複数の第一樹脂を含む。当該反応性成分は、当該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在する。当該第一ポリマーあるいは当該第一ポリマーおよび当該反応性成分は、火炎に晒された際に架橋するように構成される。当該第一ポリマーあるいは当該第一ポリマーおよび当該反応性成分は、当該第一ポリマーの溶融温度において反応しないように構成される。当該第一ポリマーは、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または他の材料であり得る。
【００１０】
当該第一ポリマーは、アミン、カルボキシル、およびヒドロキシルからなる群より選択される少なくとも１つの反応性末端基を含み得る。
【００１１】
例えば、当該第一ポリマーはナイロンであり、ならびに当該反応性成分は、エポキシ、無水物、アミン、イソシアネート、およびヒドロキシルからなる群より選択される官能基を含む。
【００１２】
当該第一ポリマーの鎖末端は、当該第一ポリマーの溶融温度を超える温度に晒された際に当該鎖末端同士が反応するように構成されるような当該反応性成分で修飾してもよい。
【００１３】
当該第一ポリマーは、第一ポリマーの溶融温度を超える温度に晒されるまで当該第一ポリマーが架橋性分子との反応に対して不活性となるように遮蔽（ｂｌｏｃｋｅｄ）または不反応化（ｐａｓｓｉｖａｔｅ）される少なくとも１つの官能基を含み得る。当該反応性成分は、当該第一ポリマーの末端基に対して相補的な官能基を有する単官能性分子であり得る。当該反応性成分と当該第一ポリマーとの間の反応は、共有結合を形成し得る。
【００１４】
当該反応性成分は、架橋性分子であり得る。当該第一ポリマーは、火炎に晒されるまで、架橋性分子との反応に対して不活性にすることができる。当該第一ポリマーは、火炎に晒された際に反応性末端を有する断片に分裂するように構成することができ、それにより、当該反応性末端は、当該反応性成分と反応して、分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成する。
【００１５】
当該架橋は、鎖切断を提供するように構成することができる。当該鎖切断は、反応性末端基を有する断片を生成することができる。当該反応性末端基は、カプロラクトンおよびカプロラクタムからなる群あるいはアミンおよびカルボキシルからなる群より選択され得る。
【００１６】
当該第一ポリマーは、第一官能基を含むことができ、ならびに当該反応性成分は、第二官能基を含むことができる。当該第一官能基および当該第二官能基は、以下の官能基の組み合わせ：アミンと酸、アミンとエポキシド、アミンと無水物、アミンとイソシアネート、アミンとアルデヒド、アミンとハロゲン化アルキル、アミンとスルホン酸アルキル、アミンとチオール、エポキシドと無水物、エポキシドとヒドロキシル、ならびにエポキシドと酸、から選択され得る。
【００１７】
当該反応性成分は、窒素二重結合を含むことができる。当該反応性成分は、アゾ化合物であってもよい。当該反応性成分は、火炎に晒された際に単独重合するように構成することができ、それにより、第一ポリマーの架橋を増加させることができる。当該反応性成分はさら、火炎に晒された際に第一ポリマーの複数の末端基と反応するように構成することができる。
【００１８】
当該第一ポリマーおよび反応性成分は、第一繊維として形成することができる。第二繊維は、複合繊維として、第一繊維を用いて形成することができる。第一繊維における反応性成分は、第二繊維の官能基と反応して、メルトフロントが遭遇するところで架橋を形成するように構成することができる。
【００１９】
当該反応性成分および当該第一ポリマーは、火炎に晒された際に反応しないように構成することができる。当該第一ポリマーは、火炎に晒された際にそれ自身とだけ架橋して、分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成するように構成することができる。
【００２０】
先述の組成物のいずれかから、布地を形成することができる。当該布地はさらに、綿、レーヨン、ウール、髪、絹、およびアラミドからなる群より選択される繊維を含み得る。当該布地はさらに、金属繊維を含んでもよい。当該布地はさらに、リン酸塩化合物を含む難燃剤を含んでもよい。
【００２１】
第二実施形態において、方法が提供される。当該方法は、第一ポリマーを含む複数の第一樹脂を提供する工程と；反応性成分を提供する工程と；当該第一ポリマーおよび当該反応性成分を混合して組成物を形成する工程と、を含む。当該反応性成分は、当該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在する。当該第一ポリマーあるいは当該第一ポリマーおよび当該反応性成分は、火炎に晒された際に架橋するように構成される。当該第一ポリマーあるいは当該第一ポリマーおよび当該反応性成分は、当該第一ポリマーの溶融温度において反応しないように構成される。当該第一ポリマーは、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または他の材料であり得る。
【００２２】
当該方法はさらに、当該組成物から繊維を形成する工程および当該繊維を織って布地を形成する工程を含み得る。
【００２３】
例えば、当該反応性成分は、架橋剤である。当該第一ポリマーは、火炎に晒されるまで架橋性分子との反応に対して不活性にされる。当該反応性成分は、侵入型添加剤である。
【００２４】
当該第一ポリマーは、反応性成分に晒される前に、不反応化してもよい。混合工程は、不反応化の後、押出加工の際に生じ得る。
【００２５】
第三実施形態において、方法が提供される。当該方法は、第一ポリマーと反応性成分とを含む複数の第一樹脂を含む組成物を提供する工程と；火炎に当該組成物を晒す工程と；分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成し、それにより、溶融滴下を低減する工程と、を含む。当該反応性成分は、当該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在する。当該反応性成分および当該第一ポリマーは、火炎に晒された際に反応しないように構成される。当該第一ポリマーは、火炎に晒された際にそれ自身とだけ架橋するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本開示の性質および目的をさらによく理解するために、添付の図面と併せて読まれる以下の詳細な説明を参照すべきである。
【図１】本開示の実施形態によるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示の詳細な説明
本開示は、全てが本開示の一部を形成する添付の図面および実施例と併せて以下の説明を参照することによって、より容易に理解することができる。本開示は、本明細書において説明および／または示される特定の生成物、方法、条件、またはパラメータに限定されないこと、ならびに、本明細書において用いられる技術は、単なる一例によって特定の実施形態を説明する目的のためであることは理解されるべきであり、いかなる請求項の限定であるとも意図されない。同様に、明記されない限り、可能なメカニズムまたは作用の様式または向上の理由に関するすべての説明は、単なる例示であることが意図され、本明細書における本開示は、そのような提案されたメカニズムまたは作用の様式または向上の理由の正当性または非正当性によって制限されるものではない。本文全体を通じて、当該説明が、組成物ならびに当該組成物の製造方法および使用方法を示していることが認識される。すなわち、本開示は、組成物または装置または製造方法または組成物もしくは装置の使用方法に関連する特徴または実施形態について説明および／または権利主張する場合、そのような説明および／または権利主張は、これらの特徴または実施形態を、これらの文脈のそれぞれにおける実施形態（すなわち、組成物、装置、および使用方法）に拡張することが意図されることは理解されたい。
【００２８】
本開示において、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、複数の指示対象を含み、特定の数値への言及は、文脈においてそうでないことが明確に示されていない限り、少なくともその特定の値を含む。したがって、例えば、「材料」への言及は、そのような材料および当業者に既知のその材料の同等物などのうちの少なくとも１つについての言及である。
【００２９】
値が、「約」という記述子の使用によって概算値として表現される場合、当該特定の値が別の実施形態を形成することは理解されるであろう。一般的に、用語「約」の使用は、開示される主題によって得ようとする所望の特性に応じて変わり得る概算値を示しており、それが使用される特定の文脈において、その機能に基づいて解釈されるべきである。当業者は、これを日常的作業として解釈することができるであろう。いくつかの場合において、特定の値のために使用される有効桁数の数は、言葉「約」の程度を特定する１つの非限定的方法であり得る。他の場合において、一連の値において使用される段階的変化は、各値の用語「約」に関して利用可能な意図される範囲を特定するために使用することができる。存在する場合、全ての範囲は、包括的であり、結合可能である。すなわち、範囲において述べられる値への言及は、その範囲内の全ての値を包含する。
【００３０】
一般的に、範囲が示される場合、その範囲の全ての組み合わせも開示される。例えば、１から４は、１から４だけでなく、１から２、１から３、２から３、２から４、および３から４も包含する。
【００３１】
本明細書において、明瞭さのために別々の実施形態との関連において説明される本開示のある特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできることは、理解されるべきである。すなわち、明らかに非互換であるかまたは明確に除外されない限り、各個別の実施形態は、任意の他の実施形態と組み合わせ可能であると考えられ、そのような組み合わせは、別の実施形態と見なされる。逆に、簡潔さのために、単一の実施形態との関係において説明される本開示の様々な特徴も、別々に、または任意の部分組み合わせにおいて提供することができる。最後に、ある実施形態は、一連の工程の一部としてまたはより一般的な構造の一部として説明され得るが、その一方で、それぞれの当該工程も、それ自体独立した実施形態であって、お互いに組み合わせ可能であるとみなされる。
【００３２】
リストが提示される場合、特に明記されない限り、そのリストのそれぞれの個別の要素およびそのリストの全ての組み合わせは、別々の実施形態であると理解されるべきである。例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣ」として提示された実施形態のリストは、実施形態「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「ＡまたはＢ」、「ＡまたはＣ」、「ＢまたはＣ」、または「Ａ、Ｂ、またはＣ」を包含するとして解釈されるべきである。
【００３３】
火炎に晒されたときの布地などの物品の溶融滴下および燃焼は、問題が多い場合がある。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびナイロンで作製された布地は、燃えたときに溶融滴下し得、それを着用していた人に対する重大な傷害の原因となり得る。難燃剤系が、ＰＥＴおよびナイロンにおいて使用されるが、そのいずれも、首尾よく溶融滴下を低減または阻止することができない。本明細書において説明される実施形態を使用することにより、ＰＥＴ、ナイロン、または他のポリマー材料で作製された布地または物品が火炎に遭遇したときの溶融滴下を低減または排除することができる。火炎に晒されたときに架橋が生じる組成物は、滴下に抵抗し（高い粘度により）、チャーを形成する高い傾向を有することが予想される。
【００３４】
一実施形態において、繊維紡糸溶融物に添加された反応性成分の架橋が進行し、それにより、ナイロンまたは他のポリマーマトリックスによる相互貫入網目構造を形成する。当該架橋は、燃えたときの当該材料の粘度を高め、潜在的に、溶融滴下を低減させる。当該架橋はポリマーにおいて生じ得るか、または反応性成分と当該ポリマーとの間において生じ得る。相互貫入網目構造は、実際には当該２種の間に化学的接続を有せずにお互いに物理的に絡み合った、２種類の架橋された高分子網目構造であり得る。
【００３５】
当該ポリマーを含む組成物において、当該反応性成分は、間における０．１％までの全ての値および範囲を含めて、当該ポリマーの０．１重量％から１０重量％の範囲であり得る。例えば、当該反応性成分は、当該ポリマーの０．１重量％から２．０％、０．１重量％から１．５％、０．１重量％から１．０％、または０．１重量％から０．５重量％の範囲である。
【００３６】
第一ポリマーあるいは第一ポリマーおよび反応性成分は、火炎に晒された際に架橋することができるが、当該第一ポリマーあるいは第一ポリマーおよび反応性成分は、当該第一ポリマーの溶融温度において反応し得ない。例えば、当該第一ポリマーあるいは当該第一ポリマーおよび当該反応性成分は、当該第一ポリマーの溶融温度において架橋し得ない。当該溶融温度でのそのような架橋度は、０％、０．５％未満、１％未満、２％未満、５％未満、または１０％未満であり得る。
【００３７】
ナイロンまたはＰＥＴなどのポリマーが、溶融紡糸の前または溶融紡糸の際に架橋される場合、その結果として生じる粘度の増加は、引抜き加工性を低下させること、および非常に細い繊維へと引抜く能力を低下させることにより、繊維の製造方法およびそれらの最終的な機械的特性に影響を及ぼす。したがって、ナイロンおよびＰＥＴなどのポリマーの架橋は、繊維が火炎に晒されるときに当該繊維において生じなければならない。そのような系は、優れた機械的特性を有する細繊維の高処理生産を可能にするであろう。
【００３８】
多くの縮合ポリマー、例えば、ナイロン、ＰＥＴ、またはポリカーボネート（ＰＣ）などは、反応性末端基、例えば、アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、または他の末端基など、を有する。これらの官能基は、隣接するポリマーとの間において架橋することができ、それにより、燃焼性に抵抗する網目構造を形成することができる。
【００３９】
そのような架橋は、繊維の製造の後および／または火炎への暴露の際に生じるように構成することができる。多くのポリマーは、およそ１２０℃から３００℃の値の溶融温度を有するが、他の値も可能である。火炎への暴露は、およそ４００℃から８００℃の温度を伴い得る。
【００４０】
ある実施形態において、当該ポリマーの鎖末端は、反応性成分の使用によって修飾することができ、それらは、当該ポリマーの溶融温度を上回る非常に高い温度、例えば、火炎への暴露の際に遭遇する温度など、においてお互いに反応する。これは、そのような処理の際に架橋を発生せず、当該ポリマーの溶融温度での繊維の製造を可能にする。当該反応性成分は、当該鎖末端の反応により結合する。これらの官能性分子は、例えば、ほとんどのポリマーの溶融温度より高い約３００℃を超える温度において活性化する三重結合を有する。火炎に晒されたとき、当該反応は、３５０℃を超える温度において生じることができる。当該架橋が生じ、耐炎性組成物を形成する。例としては、４−（フェニルエチニル）フタル酸無水物が挙げられる。アルデヒド、エポキシ、およびアミン官能性分子を有する他の三重結合も使用することができる。
【００４１】
別の実施形態において、火炎に晒されるまで当該ポリマーが架橋性分子との反応に対して不活性となるように、当該ポリマーの当該官能基は、単官能性の小分子の使用によって、遮蔽または不反応化することができる。反応性成分の例である、不反応化剤と呼ばれるそのような単官能性分子は、修飾されるポリマー鎖の末端基に対して相補的な官能基を有し得、そのような基の間での反応が、結果として共有結合を生じ得る。これらの反応性成分は、火炎に晒されるまで、侵入型添加剤であり得る。火炎に晒される際、当該ポリマーは、分解され、反応性末端（例えば、非不反応化末端）を有する断片へと分裂して、当該反応性成分と反応して、分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成する。別の実施形態において、そのような相補的官能基は、イオン的に、またはファンデルワールス力によって、または芳香族基のπ−πスタッキングによって、相互作用し得る。例えば、ナイロンは、その鎖末端にアミン基および酸基を有する。アミン基または酸基のどちらかと反応することができる任意の単官能性分子は、ナイロンを不活性化するかまたは「不反応化」することができる。その例としては、単官能性エポキシ、単官能性無水物、単官能性酸塩化物分子、または他の材料が挙げられる。エポキシベースの不反応化剤（ｐａｓｓｉｖａｔｏｒ）の例としては、Ｃ８〜Ｃ１０−グリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールグリシジルエーテル、およびソルビトールグリシジルエーテルが挙げられる。無水物ベースの不反応化剤としては、ポリオレフィンの無水物、例えば、マレイン化されたポリプロピレン、マレイン化されたワックス、無水マレイン酸、安息香酸無水物、または無水コハク酸など、が挙げられる。当該鎖末端官能基に応じて、適切な不反応化剤を、以下のペア：アミンと酸、アミンとエポキシド、アミンと無水物、アミンとイソシアネート、アミンとアルデヒド、アミンとハロゲン化アルキル、アミンとスルホン酸アルキル、アミンとチオール、エポキシドと無水物、エポキシドとヒドロキシル、またはエポキシドと酸、に基づいて選択することができる。
【００４２】
別の実施形態において、架橋剤は、安定で、火炎に晒される際に反応性であるように選択される。火炎に晒されるとき、ほとんどの縮合ポリマーは、反応性分子（不反応化剤）で末端キャップされる（または不反応化される）ものを含めて、鎖切断を受ける。そのような鎖切断は、温度に安定な架橋剤と反応することができる新しい官能基を開裂させる。そのような反応は、結果として、密に架橋された網目構造を生じるであろうし、それは、火炎伝播に対して安定なフロントを形成し、自消性を示し得る。一例において、ナイロン分子は、上記において説明されるように不反応化される。当該ナイロンは、ナイロンと反応して架橋することができる架橋剤と混合された場合も、当該ナイロンは不活性であるため（不反応化されているため）、ナイロンとは反応しない。しかし、そのような組成物が高温（例えば、火炎）に晒されたとき、当該ナイロンは、分解を始めて、酸基およびアミン基を露出させる。例えば、ナイロン分子が分解されるときはいつも、酸基およびアミン基を有する、２つの鎖末端が形成され得る。次いで、当該酸基およびアミン基は、安定な分子であるために火炎に晒されている間安定なままであった架橋剤と反応することができる。
【００４３】
ある実施形態において、アミンおよびカルボキシルなどの末端基を有するナイロン分子は、単官能性エポキシまたは官能化分子の無水物（不反応化剤）、例えば、ＣＶＣ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能な、天然に存在するＣ８〜Ｃ１０脂肪族アルコールのモノグリシジルエーテルである、ＥＲＩＳＹＳ  ＧＥ−７など、の使用によって不反応化することができる。不反応化剤分子の適切なモル数の添加により、当該ナイロンの当該アミンおよび／または当該カルボキシル末端基を、ナイロンに共有結合させることによって非反応性にさせる。そのような不反応化されたナイロンは、難燃性ポリマーを生成させるために、他の反応性分子と併せて使用することができるであろう。
【００４４】
ある実施形態において、２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ官能性架橋剤が、反応性成分として、繊維紡糸の際に溶融された不反応化ナイロンに添加される。当該ナイロン分子を架橋させるために、ポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテルなどのエポキシ架橋剤を使用することができる。別の実施形態では、Ｓｔｒｕｋｔｏｌ社製の、エポキシ修飾された９，１０−ジヒドロ−９−オキシ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド（ＤＯＰＯ）難燃性分子を、架橋剤として使用することができる。別の実施形態では、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸の二無水物分子などの安息香酸二無水物を、当該不反応化されたナイロンに添加し、繊維へと作製することができる。活性な架橋剤分子を含有するそのような不反応化されたナイロン繊維が火炎に晒された場合、このような高温において結果として生じるナイロンの鎖切断は、反応性末端基であるカプロラクトンおよび／またはカプロラクタムを有する断片を生じさせる。これらの断片は、二官能性または多官能性架橋剤と反応して、架橋された網目構造を生成し、そのような網目構造は、火炎伝播を防ぐのに役立ち得、ならびにチャー形成を高め得る。
【００４５】
別の実施形態において、２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ官能性架橋剤は、ポリマー処理工程の際に、反応性成分として添加され、その場合、ポリマー（例えば、ナイロン）が、不反応化剤分子で最初に処理される。例えば、ナイロンポリマーの押出加工において、それは、最初に供給セクションにおいて不反応化性分子と混合され、溶融と当該不反応化剤とナイロンとの間の反応の際に、押出機の別の下流供給ポートにおいて、上記において説明される架橋剤が導入される。当該ナイロン分子は、既に、当該架橋剤に対して不活性化されているため、当該架橋剤と当該不反応化されたポリマーとの間において反応は生じない。ここで、当該架橋剤および当該不反応化されたナイロンポリマーは、溶融混合されて、それらの間において反応を生じることなく、均一な組成物をもたらす。
【００４６】
カプロラクトンおよび／またはカプロラクタム以外に、鎖切断は、アミンおよび／またはカルボキシル反応性末端基を有する断片も生じ得る。
【００４７】
別の実施形態において、エポキシ基で修飾されたペンタエリスリトール（例えば、ＣＶＣ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手可能なＥＲＩＳＹＳ  ＧＥ４０など、これは、エポキシ化されたペンタエリスリトールである）を、架橋剤として、不反応化されたナイロンと共に使用することができる。ペンタエリスリトールにおける炭水化物官能基性の存在は、チャー形成を増強する。したがって、ＥＲＩＳＹＳ  ＧＥ  ４０分子は、ナイロン断片を架橋させるだけでなく、チャー形成も増強するであろうし、それは、火炎伝播を防ぐのに役立ち得、ならびにチャー形成を増強し得る。
【００４８】
本明細書において開示される実施形態は、ナイロンに限定されるわけではなく、適切な反応性分子を選択することによって、ＰＥＴなどのような他の熱可塑性繊維にも適用することができる。ＣＯＯＨおよびＮＨ２官能基を有するナイロンポリマーと共に、エポキシ、無水物、アミン、イソシアネート、またはヒドロキシルを有し得る多官能性架橋剤（少なくとも２つの官能基を有し得る）を使用することにより、架橋された網目構造を生成することができる。他の基または種も、架橋剤中に含有されていてもよく、当該架橋剤は、本明細書のこれらの例のみに限定されない。
【００４９】
別の実施形態において、架橋は、融合するメルトフロント、例えば、複合繊維において遭遇するものなど、の間において引き起こされ得る。これらの繊維は、多くの異なる形状において２つの異なる材料が一緒に接合された繊維を作り出すために、２つの異種材料または、様々な添加剤を含有する同種材料をスピナレットヘッドにおいて混合することによって作製される。この技術を利用することにより、架橋された繊維を作製することができる。一実施例において、一方の流れが通常の商業的ナイロン樹脂を含有し、他方の流れが、不反応化されたナイロンをＰＥＧのジグリシジルエーテルなど二官能性の架橋剤と共に含有する、ナイロンポリマー溶融物の２つの流れが、一緒に合わせられて、複合繊維を形成する。メルトフロントが遭遇したとき、不反応化されたナイロンフロント（それらは、当該ナイロンを不活性にする不反応化工程により、反応することができない）中に存在する当該二官能性架橋剤は、不反応化されていないナイロンのメルトフロントのアミン基と反応し、メルトフロントが遭遇するところで架橋を形成し、結果として、火災の場合の溶融滴下に対する増強された抵抗性を生じる。
【００５０】
本明細書において説明される技術および実施形態は、溶融物に対して適用可能であるだけでなく、溶媒相プロセス、例えば、「紡糸原液（ｄｏｐｅ）」（ポリマー溶液）からの繊維紡糸、膜、ならびにポリマー沈殿からの中空繊維の製造など、または他のプロセスに対しても適用可能である。
【００５１】
布地などの物品における溶融滴下は、火炎への暴露の際の架橋メカニズムにより高分子量ポリマーを生成させることによって低減または排除することができる。この高分子量ポリマー構造は、低溶融粘度を有し得、それにより、火炎に晒されたときにポリマーの溶融滴が落下する機会を減少させることができる。当該繊維および布地はさらに、難燃剤で修飾することにより、火炎に晒されたときに自消性挙動を示すようにすることができる。
【００５２】
当該非官能化ポリマーは、間の全ての値および範囲を含めて、約２，０００Ｄａ（ダルトン）から約２００，０００Ｄａの分子量を有し得る。火炎への暴露の際、架橋された当該系の分子量は、間の全ての値および範囲を含めて、約５０，０００Ｄａから約２，０００，０００Ｄａであり得る。しかしながら、架橋された系は、有限の分子量ではなく、無限の分子量を有すると考えられ得る。架橋が形成され、それが、当該混合物中の全ての分子を含む場合、潜在的に、１つの分子が形成される。通常、この架橋は完了まで進行せず、非常に高い分子量のポリマーのミックスが、架橋によって形成される。
【００５３】
一実施例において、当該架橋された系は、間における１ｃｐｓまでの全ての値および全ての範囲を含めて、約５０ｃｐｓから約２０，０００ｃｐｓの溶融粘度を有する。粘度は、分子量と共に増加する。全てのポリマー鎖が、架橋によって接続される場合、当該材料は、溶融することが可能な熱可塑性ではなくなるであろう。その代わりに、当該材料は、火炎への暴露の際に溶融する代わりに炭化するであろう熱硬化性に変わる。
【００５４】
本明細書において開示される実施形態は、合成樹脂およびポリマー、例えば、ナイロン（ポリアミド）、ポリエステル（生体分解性および非生体分解性の両方）、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン）、またはスチレンベースのポリマー（例えば、ポリスチレンおよびそのコポリマーなど）、に適用することができる。本明細書において開示される実施形態は、エラストマー繊維、例えば、天然ゴム（例えば、ポリイソプレン）または合成ゴム（例えば、ポリウレタン、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム）由来のものなど、にも適用することができる。本明細書において開示される実施形態は、天然材料、例えば、シルク、ウール、または獣毛など動物由来のものなど、にも適用することができる。本明細書において開示される実施形態は、芳香族材料（例えば、ＤｕＰｏｎｔ社によって製造されるＫＥＶＬＡＲまたはＮＯＭＥＸのようなアラミドなど）、またはポリウレタン繊維（例えば、Ｉｎｖｉｓｔａによって上市されているＬＹＣＲＡスパンデックスなど）にも適用することができる。本明細書において開示される実施形態は、生分解性材料、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、タンパク質由来の材料、または植物由来のもの、および合成樹脂とのブレンドなど、にも適用することができる。本明細書において開示される実施形態は、明確にはリストに挙げていない他の樹脂またはポリマーにも適用することができる。
【００５５】
架橋は、お互いに反応することができる相補的官能基を有する２種類のポリマーを混合することによって、繊維製造の際に生じさせることができる。架橋はさらに、製造されたポリマー物品／布地が火炎に晒されたときにも生じさせることができる。当該架橋は、ポリオレフィンが関与している場合には約１２０℃のような低い温度において、または、高温ポリマーが含まれる場合には、およそ約３５０℃から約４００℃の高い温度において開始させることができる。架橋を開始させる温度範囲は、間の全ての値および範囲を含めて、約１１０℃から約４５０℃の間、例えば、約１５０℃から約３５０℃など、であり得る。
【００５６】
相補的官能基の間の反応を促進させるために、触媒を使用してもよい。そのような一実施例において、繊維は、ある樹脂中の過剰な無水物基と、他の樹脂中のエポキシ基とを、促進剤、例えば、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｉｎｃ．社によって製造されるＩＭＩＣＵＲＥのようなイミダゾールなど、と共に含有し得る。他の触媒も可能である。
【００５７】
相補的官能基としては、これらに限定されるわけではないが、アミンと酸、アミンとエポキシド、アミンと無水物、アミンとイソシアネート、アミンとアルデヒド、アミンとハロゲン化アルキル、アミンとスルホン酸アルキル、アミンとチオール、エポキシドと無水物、エポキシドとヒドロキシル、エポキシドと酸、あるいは溶融滴下に影響を及ぼす他の組み合わせ、が挙げられる。
【００５８】
ある実施形態において、布地は、２種類の異なる繊維による交互のパターンを使用して構成される。一方は、官能基Ａ（例えば、エポキシ基など）を有する不反応化されたポリマー添加剤を有し、他方は、鎖末端に官能基Ｂ（例えば、アミンなど）を有する、不反応化されていないポリマーを有するか、または表面上（グラフト化または局所的処理により）またはバルク中（溶融ブレンドおよび処理中に添加）に官能基Ｂ（例えば、アミンなど）を有する添加剤を別個に含有する。当該表面は、主に、ポリマー−空気界面を意味し、その一方でバルクは、主に、繊維の内部を意味する。バルク内または表面上の分布は、均一または不均一であり得る。そのような布地または他の物品が火炎に晒されたとき、官能基ＡおよびＢは、熱によってお互いと反応して、即座に繊維中のポリマー網目構造の分子量を増加させる。この増加した分子量は、粘度を増加させ、それにより、溶融滴下を低減する。
【００５９】
当該官能基のいくつかは、繊維の表面に存在して、メルトフロントの界面において溶融粘度を増加させると予想される。火炎事象は、結果として、急激な温度の上昇を生じるため、繊維は、ほとんど即座に溶融状態になると予想される。これは、結果として、異なるポリマー繊維の溶融および混合を生じ得、結果として、個別の繊維における官能基の間において容易に反応を生じ、それにより、溶融粘度の増加をもたらす。したがって、官能基が位置する繊維中の深さは、溶融滴下特性に影響を及ぼし得る。この深さを調節することにより、溶融滴下特性に影響を及ぼすことができる。
【００６０】
完全に架橋した系の場合、官能基ＡとＢの比は、約１：１であり得る。しかしながら、当該比率は、約１０％を超えるＡ基がＢ基と反応することができ、その結果として、分子量が増加するように選択することができる。一実施例において、約２０％から約８０％のＡ基が、対応するＢ基と反応し、その結果として、溶融粘度が増加した。この場合、完全に架橋した系は、約１００％を意味するが、架橋した系が１００％まで進むことはめったにないことに留意されたい。
【００６１】
別の実施形態において、同じ材料または異なる材料による繊維を交織することにより、難燃性繊維を製造することができる。ある実施例において、多官能性エポキシ化合物などの添加剤を保持するＰＥＴ繊維は、ナイロン繊維中に溶融ブレンドされた好適な触媒と共に多官能性アミン添加剤（例えば、ポリアミンなど）またはポリヒドロキシ化合物のどちらかを保持するナイロン繊維と交織することができる。当該ナイロンは、単官能性分子と事前に反応させることによって不反応化してもよく、またはしなくてもよい。そのような繊維が、一緒になり（例えば、接合され、結合され、溶融され、接触されるなど）、火炎／熱に晒された場合、それらは、溶融し融合して、相補的官能基が反応して相互貫入網目構造を形成し、その結果、混合された繊維塊の溶融粘度を増加させ、当該布地の滴下特性を低減する。
【００６２】
別の実施形態において、相補的官能基を有する当該繊維の一方（第一繊維）は、当該第一繊維と反応することができる相補的官能基を有する別の繊維の上にスパイラル状に巻き付けられる。その結果、火炎に晒された場合、両方の繊維は一緒に融合して、溶融粘度を低下させることができる界面架橋を生じる。
【００６３】
別の実施形態において、２つの繊維は、異なる官能基を有する同じ材料である。例えば、多価アミン（ｍｕｌｔｉａｍｉｎｅ）ポリマーなどの添加剤を有するナイロン繊維は、ポリエポキシ化合物またはポリ無水物化合物を含有する別の不反応化されたナイロン繊維と交織することができる。
【００６４】
別の実施形態において、当該織られた繊維は、同じ方向（縦糸）または直交方向（横糸）であり得る。このことは、当該繊維をそれらの長さに沿って（縦糸）、またはそれらがお互いに直交しておられている場合の接合点において（横糸）、融合させることを可能にする。
【００６５】
別の実施形態において、溶融しない第三中性繊維（例えば、綿またはレーヨン）を、製織プロセスの間に、布地の少量の構成要素としてとして加えることができる。当該第三繊維は、足場材として機能することができ、官能化された繊維は、その周りで溶融することができ、火炎の前面に対して高粘度のメルトフロントを形成することができる。当該第三繊維は、第一または第二繊維のどちらかよりも高い溶融温度を有する。この第三樹脂またはポリマーの他の例としては、熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（例えば、ＳＡＢＩＣ社によって製造されるＵＬＴＥＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ウール、毛髪、シルク、またはアラミド（そのようなＫＥＶＬＡＲまたはＮＯＭＥＸ）が挙げられる。
【００６６】
別の実施形態において、火炎エリアからの熱を離れた場所に運ぶことができるヒートシンクとして機能するように、金属繊維が織り混ぜられ、その離れた場所で、機能性繊維の溶融融合が生じ得るため、結果として、火炎前面の伝播を防ぐことができる。これらの金属繊維は、銅、鉄鋼材（例えば、スチールウールなど）、金、銀、ニッケル、マグネシウム、アルミニウム、またはヒートシンクとして機能することができる他の金属もしくは合金であってもよい。
【００６７】
別の実施形態において、多官能性添加剤はそれ自体が、難燃体、例えば、リン酸塩またはホスホン酸塩（例えば、エポキシ含有リン化合物など）など、を含有することができ、当該難燃体は、火炎に晒された表面でのチャーの形成を助け、結果として、物品の自消性燃焼を助ける。
【００６８】
別の実施形態において、当該２種の相補的繊維または３種の相補的繊維／不活性繊維の組み合わせ物（１種または複数種の不活性繊維と一緒の２種の相補的繊維）は、製織技術または製編技術を使用して布地へと転化させることができる。ある実施例において、３種の繊維組み合わせ布地は、官能化ポリエステル、官能化ナイロン、および金属繊維、あるいは官能化ポリエステル、官能化ナイロン、およびポリプロピレン繊維、を使用して作製される。
【００６９】
相補的繊維は、反応して繊維に結合することができる反応基を有するものである。不活性繊維は、そのような反応基を実質的に有さない。
【００７０】
別の実施形態において、例えば、メラミンなどの窒素含有相乗剤は、１種の繊維および、例えば、不反応化されたナイロンで作製された他の繊維のエポキシ基を有する分子に溶融混和することができる。この窒素含有相乗剤は、窒素を含有する繊維中の添加剤である。これらの２種の繊維が、火炎の存在下において溶融および融合される場合、メラミンとエポキシとの間で反応が開始され、結果として、熱硬化性樹脂のようにふるまう架橋された網目構造を生成する。メラミンの溶融温度は３５０℃であるため、ナイロンまたはＰＥＴ繊維を製造するために使用される従来の処理温度（例えば、＜３００℃）では、メラミンとの反応は生じないと予想される。この網目構造は、溶融滴下を低減し、火炎に対する自消性を助けるはずである。別の実施形態において、窒素含有分子はリン含有分子の難燃特性を相乗効果的に助けるので、メラミン添加剤を、リンを含有する添加剤と併せて使用することができる。架橋された網目構造は、低い溶融粘度を有する大きな分子量のポリマーである。架橋の際に形成された鎖の間の追加の結合は、熱分解の際に、鎖の段階的分解が生じる前に破壊されなければならない。架橋は、燃焼ゾーン中の溶融ポリマーの溶融粘度も増加させ、それにより、火炎への燃焼性熱分解生成物（例えば、可燃性ガス）の輸送速度を低下させる。メラミンについて説明しているが、尿素、炭酸グアニジン、メラミンシアヌレート、メラミンホルムアルデヒド、リン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、または他の材料も使用することができる。
【００７１】
別の実施形態において、架橋は、融合するメルトフロント、例えば、複合繊維において遭遇するものなど、の間において引き起こされ得る。これらの繊維は、異なる形状において２つの異なる材料が一緒に接合された繊維を作り出すために、２つの異種材料をスピナレットヘッドにおいて混合することによって作製される。両方の繊維は、相補である官能基によって官能化される。この技術を利用することにより、架橋された繊維を作製することができる。一実施例において、ＰＥＴポリマー溶融物の２つの流れ、すなわち、ＥＬＶＡＭＩＤＥの商標名（ＤｕＰｏｎｔによって製造される）において販売されているナイロン樹脂を含有する一方と、二官能性架橋剤、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のジグリシジルエーテルなど、を含有する他方が、一緒にされる。当該ＰＥＴ分子は、単官能性ヒドロキシル含有分子またはエポキシ含有分子と事前に反応させることによって不反応化していてもまたはしていなくてもよい。当該メルトフロントが遭遇したとき、反応性分子は、お互いに反応して、メルトフロントが遭遇するところで架橋を形成し、結果として、火災の場合に溶融滴下に対する高められた抵抗性を生じる。当該複合繊維は、２種の異なる溶融物流によっても製造することができるであろう。例えば、一方はナイロンであり得、他方は、不反応化されたＰＥＴであり得る。当該ＰＥＴ部分は、ポリ無水物または二官能性架橋剤、例えば、ＰＥＧのジグリシジルエーテルなど、を含有し得るが、その一方で、当該ナイロン部分は、いかなる添加剤または低分子量のナイロン類似物、例えば、ヘキサメチレンテトラミン（ＨＭＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、またはペンタエチレンヘキサアミン（ＰＥＨＡ）など、も含有し得ない。当該ＰＥＴおよびナイロン溶融物が遭遇するとき、アミンと無水物（またはエポキシ）との間で架橋が生じ、溶融滴下を阻害する相互貫入網目構造を形成する。
【００７２】
向上した溶融滴下特性を有する布地を製造することができる製織技術または製編技術を使用することができる。例えば、本明細書において開示される組成物は、繊維へと形成することができ、布地を作製するために織ることができる。
【００７３】
本発明はさらに、組成物、物品（例えば、繊維または布地）、ならびに、無害で無毒性の難燃剤であって、難燃性分子または粒子が物品または最終製品のポリマーマトリックスにアンカー固定され、そこに安定して一様に分布されている、難燃剤に関連する方法に関する。ある態様において、リンを含有する化学物質は、有効な難燃剤であり、臭素化化合物に関連する環境問題に起因して、臭素化化合物に代わって使用される。
【００７４】
当該組成物は、１つまたは複数のアンカー、例えば、エポキシ官能基、ヒドロキシル官能基、無水物官能基、カルボキシル官能基、スルフヒドリル官能基、エステル官能基、エーテル官能基、および当該タイプの他の官能基などのような反応性官能基を有するオリゴマー鎖またはポリマー鎖など、またはそれらの組み合わせ、と反応し、それらに含有され、修飾された難燃剤または複合体を形成する、１種または複数のリンベースの難燃剤分子を含み得る。当該修飾された難燃剤は、結合または物理的絡み合いを介して、ポリマーマトリックス内に組み込むこともでき、ならびに、最終製品、例えば、塗料、繊維製品、コーティング、および他の物品など、に難燃性を付与するために使用することができる。
【００７５】
別の実施形態において、架橋および網目構造形成は、非常に高い温度において反応する分子、例えば、火炎中において遭遇するものなど、の使用によって開始することができる。
【００７６】
ある実施形態において、アゾ化合物などのＮ＝Ｎを有する化合物は、アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、または他の官能基などの反応性官能基を有する、ナイロンおよびＰＥＴなどのポリマーの官能性末端と反応することができる。そのような化合物は、反応性成分の例である。次いで、そのような末端修飾ポリマーは、従来の処理技術を使用して繊維および成形品へと転化させることができる。そのような物品が火炎に晒されるとき、熱的に開始されるラジカル反応が、隣接するアゾ官能基との間において生じ、架橋されたポリマーの網目構造が生成される。
【００７７】
ある実施例において、単官能性反応基を有するアゾ分子は、ポリマー末端基と反応する。当該修飾されたポリマーは、当該反応によって不反応化されてもよく、またはされなくてもよい。そのようなポリマーが、火炎および／または熱に晒されたとき、当該アゾ官能基は、単独重合して、元のポリマーの架橋を増加させ、その結果、ポリマーの溶融粘度を増加させ、ならびに当該ポリマーの滴下特性を低減する。例示的分子であるメチルレッド、は、ナイロンの末端アミン基と反応することができるカルボン酸基を有する。アゾ官能化ナイロンは、熱／火炎に晒されたとき、処理温度を超える高温でのアゾ反応性により、さらに重合し得る。
【００７８】
別の実施形態において、複数の反応基を有するアゾ分子は、複数のポリマー末端基と反応する。当該ポリマー鎖は、架橋によって接続される。一実施例において、ビスマルクブラウンＹのアミン基は、ナイロンまたはＰＥＴのカルボン酸末端基と反応することができる。反応済みのビスマルクブラウンＹは、複数のポリマー鎖を一緒に架橋し得、当該ナイロンの分子量および粘度を増加させる。当該アゾ官能化ナイロンは、熱／火炎に晒されたときに、処理温度を超える高温において形成されるラジカルに対するアゾ反応性により、さらに重合し得る。
【００７９】
別の実施形態において、複数の同一の官能基を有するアゾ分子は、単一または複数のポリマー末端基と反応し得る。複数のポリマー末端基が反応する場合、当該ポリマー鎖は、架橋を介して接続され得る。一実施例において、トリパンブルーのアミン基は、ナイロンまたはＰＥＴのカルボン酸末端基と反応することができ、あるいは、トリパンブルーの酸基は、ナイロンのアミン末端基と反応することができる。反応済みのトリパンブルーは、複数のポリマー鎖を一緒に架橋し得、当該ナイロンの分子量および粘度を増加させる。当該アゾ官能化ナイロンは、熱／火炎に晒されたときに、処理温度を超える高温において形成されるラジカルに対するアゾ反応性により、さらに重合し得る。
【００８０】
本発明は、以下の実験実施例によって、何ら制限されることを全く意図していない。
【実施例】
【００８１】
実験実施例１
【００８２】
分子量４０，０００の４５２．６gのナイロン６ に、安息香酸無水物１．２ｇを、乾式混合し、粉末状固体を高分散させて乾燥混合物を得た。 当該乾燥混合物を二軸スクリュー押出機に供給し、２３０〜２６０℃で溶融加工した。 押し出されたストランドを冷却し、ペレット化した。
【００８３】
実験実施例２
【００８４】
分子量４０，０００の４５２．６ｇのナイロン６に、１．２ｇの無水コハク酸を、乾式混合し、粉末状固体を高分散させて乾燥混合物を得た。当該乾燥混合物を二軸スクリュー押出機に供給し、２３０〜２６０℃で溶融加工した。 押し出されたストランドを冷却し、ペレット化した。
【００８５】
実験実施例３
【００８６】
分子量４０，０００の４５２．６ｇのナイロン６に、１．２ｇの無水マレイン酸を、乾式混合し、粉末状固体を高分散させて乾燥混合物を得た。当該乾燥混合物を二軸スクリュー押出機に供給し、２３０〜２６０℃で溶融加工した。 押し出されたストランドを冷却し、ペレット化した。
【００８７】
実験実施例４
【００８８】
安息香酸無水物によるナイロン６の不反応化を確認するために、実施例１で作製したペレットを、２％の１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル（ＣＶＣ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製のＥＲＩＳＹＳ  ＧＥ  ２１）と混合し乾燥混合物を得た。
当該乾燥混合物を、二軸スクリュー押出機に供給し、２３０〜２６０℃の間において溶融処理した。押出しされたストランドを冷却しペレット化した。
全く修飾されていないナイロン６を２％の１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルと混合することによって、コントロール試料を調製した。
当該コントロール試料を、二軸スクリュー押出機に供給し、２３０〜２６０℃の間において溶融処理した。押出しされたストランドを冷却し、ペレット化した。
【００８９】
当該ペレットの溶融流動性を、Ｚｗｉｃｋメルトフローインデックステスターを使用して測定した。
２０ｇ／分の溶融流動性を有するコントロールナイロンは、２％の１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルとの反応後に、０．７ｇ／分の溶融流動性を有することが見出された。
不反応化されたナイロンは、２％の１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルとの混合および押出加工の前後において２０ｇ／分の溶融流動性を有することが見出された。
このことは、不反応化工程は、ナイロン６の分子量に影響せず、２％の１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルとの反応に対して、それを不活性にしただけであることを示していた。その一方で、コントロールナイロン６は、２％の１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルと押出加工されたときに架橋して、結果として非流動性のポリマーを生じた。
【００９０】
実験実施例５
【００９１】
分子量４０，０００の４５２．６ｇのナイロン６に、１．４ｇのビスマルクブラウンＹ、５０％の染料含有量（０．３重量％または０．００４モル）を、乾式混合し、粉末状固体を高分散させて乾燥混合物を得た。
当該乾燥混合物（乾式ミックス）を、二軸スクリュー押出機に供給し、２３０〜２６０℃の間において溶融処理した。押出しされたストランドを冷却し、ペレット化した。
【００９２】
実験実施例６
【００９３】
分子量４０，０００の４５１．３ｇのナイロン６に、２．７ｇのメチルレッド（０．８重量％または０．１モル）を、乾式混合し、粉末状固体を高分散させて乾燥混合物を得た。
当該乾燥混合物（乾式ミックス）を、二軸スクリュー押出機に供給し、２３０〜２６０℃の間において溶融処理した。押出しされたストランドを冷却し、ペレット化した。
【００９４】
組成物、物品、および方法について、ある特定の実施形態に関連して説明および例示してきたが、多くの変形および変更は、当業者に明白となるであろうし、本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく為すことができる。したがって、そのような変形および変更は、本開示の範囲内に含まれることが意図されるため、本開示は、上記において詳細に説明される方法論または構成の正確な詳細に限定されるものではない。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月20日(2018.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ポリマーを含む複数の第一樹脂と；
反応性成分であって、該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在し、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、火炎への暴露の際に架橋を形成するように構成され、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、該第一ポリマーの溶融温度において反応しないように構成され、該反応性成分が、架橋性分子であり、該第一ポリマーが、火炎への該暴露まで、架橋性分子との反応に対して不活性にされ、該第一ポリマーが、火炎への暴露の際に、反応性末端を有する断片へと分裂するように構成され、それにより、該反応性末端が、該反応性成分と反応して、分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成する、反応性成分と
を含む組成物。
【請求項２】
前記第一ポリマーが、少なくとも１つの反応性末端基を有し、該反応性末端基が、アミン、カルボキシル、およびヒドロキシルからなる群より選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記第一ポリマーが、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの１つである、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記第一ポリマーがナイロンであり、前記反応性成分が、エポキシ、無水物、アミン、イソシアネート、およびヒドロキシルからなる群より選択される官能基を含む、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記第一ポリマーの鎖末端が、前記反応性成分によって修飾され、該鎖末端が、該第一ポリマーの前記溶融温度を超える温度への暴露の際にお互いと反応するように構成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記第一ポリマーが、少なくとも１つの官能基を含み、該第一ポリマーの前記溶融温度を超える温度への暴露まで、該第一ポリマーが架橋性分子との反応に対して不活性となるように、該官能基が遮蔽（ｂｌｏｃｋｅｄ）または不反応化（ｐａｓｓｉｖａｔｅ）される、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記反応性成分が、前記第一ポリマーの末端基に対して相補的な官能基を有する単官能性分子である、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記反応性成分と前記第一ポリマーとの間の反応が、共有結合を形成する、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記架橋が、鎖切断を提供するように構成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記鎖切断が、反応性末端基を有する断片を生成し、該反応性末端基が、カプロラクトンおよびカプロラクタムからなる群より選択される、請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
前記鎖切断が、反応性末端基を有する断片を生成し、該反応性末端基が、アミンおよびカルボキシルからなる群より選択される、請求項９に記載の組成物。
【請求項１２】
前記反応性成分が、窒素二重結合を含み、該反応性成分が、アゾ化合物であり、該反応性成分が、火炎への暴露の際に単独重合し、それにより、前記第一ポリマーの架橋を増加させるように構成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記反応性成分が、火炎への暴露の際に前記第一ポリマーの複数の末端基と反応するように構成される、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
前記反応性成分および前記第一ポリマーが、火炎への暴露の際に反応しないように構成され、該第一ポリマーが、火炎への暴露の際にそれ自身のみと架橋し、それにより、分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成するように構成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
請求項１に記載の組成物から形成した布地。
【請求項１６】
第一ポリマーを含む複数の第一樹脂を提供する工程と；
反応性成分を提供する工程であって、該反応性成分が、該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在する、工程と；
該第一ポリマーおよび該反応性成分を混合して組成物を形成する工程であって、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、火炎への暴露の際に架橋を形成するように構成され、該第一ポリマーあるいは該第一ポリマーおよび該反応性成分が、該第一ポリマーの溶融温度において反応しないように構成され、該反応性成分が、架橋剤であり、該第一ポリマーが、火炎への該暴露まで、架橋性分子との反応に対して不活性にされ、該反応性成分が、侵入型添加剤である、工程と、
を含む方法。
【請求項１７】
さらに、前記組成物から繊維を形成する工程と、該繊維を織って布地を形成する工程とを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、前記反応性成分への暴露の前に、前記第一ポリマーを不反応化する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記混合が、不反応化工程の後の押出加工の際に生じる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第一ポリマーと反応性成分とを含む複数の第一樹脂を含む組成物を提供する工程であって、該反応性成分が、該ポリマーの０．１重量％から１０重量％において存在する、工程と；
火炎に該組成物を晒す工程であって、該反応性成分および該第一ポリマーが、火炎への該暴露の際に反応しないように構成され、該第一ポリマーが、火炎への暴露の際にそれ自身だけと架橋するように構成される、工程と；
分子量および粘度を高める網目構造相互貫入ポリマーを形成し、それにより、溶融滴下を低減する工程と、
を含む方法。
【国際調査報告】
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