(57)【要約】  本発明は、接着剤用途のための難燃自己消化特性を与える硬化性組成物に関する。硬化性組成物は、粒子状のリン含有化合物、及び液体リン化合物又は粒子状化合物である他の化合物を含む。硬化組成物は、難燃性及び機械的強度を示す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン化化合物を含まず、接着性を有し、
（ａ）モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物；
（ｂ）粒子状リン含有化合物；及び
（ｃ）粒子状化合物である少なくとも一種の他の化合物；
を含み、化合物（ｂ）及び（ｃ）の存在が硬化組成物に難燃性を与え（難燃剤化合物）、全ての難燃剤化合物の合計が、成分（ａ）、硬化剤及び全ての難燃剤化合物を含む硬化性組成物の重量を基準として１０〜６０重量％を形成する、硬化性組成物。
【請求項２】
成分（ａ）が、硬化した時に熱硬化性を与える請求項１に記載の硬化性組成物。
【請求項３】
成分（ａ）が、エポキシ官能性モノマー、オリゴマー又はポリマーを含む請求項１又は２に記載の硬化性組成物。
【請求項４】
粒子状難燃剤（ｂ）が、粒子状リン含有化合物、好ましくはアンモニウムポリホスフェート又はトリフェニルホスフェート、より好ましくはメラミンホルムアルデヒド被覆アンモニウムポリホスフェートである請求項１〜３のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項５】
粒子状化合物（ｃ）が熱膨張性材料である請求項１〜４のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項６】
粒子状化合物（ｃ）が膨張黒鉛である請求項１〜５のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項７】
硬化剤、好ましくは固化剤、より好ましくはアミン硬化剤である請求項〜６のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項８】
粒子状化合物（ｃ）が、成分（ａ）、硬化剤及び全ての難燃剤化合物を含む硬化性組成物の３〜２５重量％を形成する請求項１〜７のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項９】
粒子状化合物（ｂ）が、成分（ａ）、硬化剤及び全ての難燃剤化合物を含む硬化性組成物の２０〜５０重量％を形成する請求項１〜８のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の難燃性組成物を少なくとも一つの基材に施し、組成物及び基材を硬化又は固化して複合体を形成する工程を含む、難燃性複合体の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも二つの別々の基材を一緒に結合して積層複合体を形成するように難燃性組成物を施す請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
基材の少なくとも一つが発泡材料である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれかに記載の硬化性組成物から形成される硬化組成物を含む複合体。
【請求項１４】
（ａ）モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物；（ｂ）粒子状の難燃性リン含有化合物；及び（ｃ）粒子状化合物である少なくとも１種の他の難燃剤化合物を含む第１包装物、及び硬化剤、好ましくはアミン硬化剤を含む第２包装物、を含む２成分包装物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性／耐炎性組成物、及び自己消化性及び良好な機械特性を与える接着剤の製造におけるこれらの化合物の使用に関する。
接着材料は、二つの基材（被接着体）を濡らし、状態の変化を起こして被接着体を一緒に保持する結合を生成する能力を有する材料として定義することができる。
【背景技術】
【０００２】
接着性プラスチック材料に対する要求は、自動車産業、航空宇宙産業、民生産業、軍事産業及び製造業のような様々な産業、家庭用家具及びオフィス用家具並びに壁装材、自動車、列車、船舶、及び航空機の内装、高級家具及びケーシング、電子及びコンピューターシステム用の支持材、及び機械及び調理器具用の種々の部品などの用途において、増大し続けている。この増大の結果、難燃性で煙抑制性の接着性プラスチック材料に対する増大する要求がある。これは、突発的な火災が生命及び資産に対して大きな犠牲を与え続けているからである。残念なことに、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂をベースとする通常の接着剤組成物は、性質上有機質であり、本質的に燃焼性である。この欠点は、過去に、最も顕著には種々のハロゲン又はリン難燃性添加剤を含ませることによって、解決する努力が行われている。例えば、ＥＰ０８１４１２１−Ｂ１には、「臭素源」成分を含む低密度の難燃性１成分エポキシ組成物が記載されている。
【０００３】
しかしながら、このような難燃性添加剤を加えると、一般に、プラスチック材料の所望の機械特性が損なわれる。例えば、リンベースの難燃性添加剤は、その中に含ませると種々のプラスチックの難燃性を向上させることが知られているが、必要とする量の添加剤は、バージン樹脂と比較して組成物の強度及び耐衝撃性を著しく低下させることが分かった。
【０００４】
世界的な主導は、ペンタブロモジフェニルエーテルのようなハロゲン化化合物を含む多くの市販の難燃性樹脂系の使用を禁止することである。これは、これが持続性（生体蓄積性）の有機汚染物質として分類されるからである。同様に、しばしばハロゲン化難燃剤と相乗的に用いられる三酸化アンチモンのようなアンチモン化合物の使用も、毒性の懸念のために制限されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
個々にはある程度の難燃性を与える上記記載のものとは異なる種々の化合物が公知である。しかしながら、良好な機械特性及び潜在的な難燃性を有する接着剤、特に急速な炎への曝露下で接着剤として機能し続けることのできる接着剤を達成することは難しい課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、予期しなかったことに、接着剤組成物中における難燃剤の特定の配合が、求められている機械特性及びＦＲ特性を与えることを見出した。
上記記載の臭素化又は他のハロゲン化化合物を含まない難燃性（ＦＲ）添加剤を用いることの格段の必要性が、航空宇宙産業において、特に発泡材含有床部材のために存在する。
【０００７】
プラスチック材料（発泡又は非発泡）をＦＲ特性を有する接着剤で結合することは、そもそも高強度の結合（即ち、少なくとも５ＭＰａ、好ましくは１０ＭＰａ、最も好ましくは１５ＭＰａを超えるラップ剪断強さ）を達成する必要があるので、難しい課題である。第２に、接着した材料は、特にプラスチック（発泡／非発泡）を用いた場合には、加熱下で、座屈して接着剤結合部が変形し始める。したがって、接着剤は、それ自体極めて良好な熱特性並びにＦＲ特性を有して、プラスチック材料に対する熱の影響を抑えるだけでなく、プラスチック材料が熱の影響を受ける際に接着剤自体が変形しないようでなければならない。発泡プラスチック材料を接着剤で結合することは、結合させる表面が大きく不均整であり、剪断に対する良好な抵抗性を得ることが難しいので、難しい課題である。
【０００８】
更に、容易に加工できるままで高度な潜在的難燃性を有し、且つ、難燃性を達成するために上記記載の従来の手段に頼ることなく良好な機械特性を保持するプラスチック材料及び接着性樹脂配合物に関して当該技術における必要性が存在する。
【０００９】
本発明は、ハロゲン又はアンチモン添加剤を使用することなく、難燃性で、煙抑制性で、良好な機械特性を有する接着剤を製造するのに特に有用な難燃性組成物に関する。かかる組成物は、金属及び繊維強化プラスチック並びに発泡プラスチック裏地と共に用いることができる。
【００１０】
本発明は、特に（しかしながら非排他的に）、第１成分が、第１成分と反応する第２成分から離隔して保持されている所謂２成分（又は２パート）接着剤の分野に関する。二つの成分は、接着する基材に施す前又は施している間に一緒に混合する。第１成分は、通常、少なくとも一種のモノマー、オリゴマー又はポリマーを含み、一方第２成分は、通常、該モノマー、オリゴマー又はポリマーに対する硬化剤又は固化剤を含む。
【００１１】
一般的な方法においては、二つの成分は、それらの当初の容器、例えばドラム又はカートリッジから、配送パイプを通して混合器ヘッドにポンプ移送又は押出され、それによって二つの成分が十分に混合されて混合物を形成し、これを、取り出すか、或いは成形オリフィスを通して基材に押し出す。
【００１２】
かかる方法において、成分及び混合物は、特に成分が速やかにポンプ移送されて混合物が迅速に分配される用途において、高い剪断応力体系にかけられる。このような高い剪断応力体系は、接着剤混合物の流動及び機械特性、例えばその粘度、フロー又は保形性に悪影響を与える可能性がある。
【００１３】
本発明は、また、一成分接着剤、及びパッドとして付着させることのできるペースト状接着剤にも関する。
ＥＰ  １０５５７１４−Ａ１には、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含み、エポキシ樹脂及び硬化剤１００重量部に対して２００〜５００重量部の、通常は膨張黒鉛を水酸化アルミニウム及びリン化合物、並びに場合によっては金属カーボネートと共に含む無機充填剤が存在する難燃性塗料が記載されている。この文献に記載されている塗料組成物の殆どは溶媒を含む。組成物は、適当な難燃性を与えるために６７重量％を超える難燃剤化合物を含んでいなければならない。これらの特異性は接着剤組成物に対する要求からはほど遠い。
【００１４】
発明の概要
ハロゲン化化合物を含まず、接着性を有し、
（ａ）モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物；
（ｂ）粒子状リン含有化合物；及び
（ｃ）粒子状化合物である少なくとも一種の他の化合物；
を含み、化合物（ｂ）及び（ｃ）の存在が硬化組成物に難燃性を与え（難燃剤化合物）、全ての難燃剤化合物の合計が、成分（ａ）、硬化剤及び全ての難燃剤化合物を含む硬化性組成物の重量を基準として１０〜６０重量％を形成する、硬化性組成物。
【００１５】
本発明者らは、規定された割合の固体の粒子状難燃剤化合物を組み合わせることによって、求められていた結合性、難燃性及び高い機械強度特性を一緒に有する材料を提供することができることを見出した。更に、これは、増大する毒性及び環境の懸念を満足するハロゲン含有化合物を含まない組成物によって達成される。
【００１６】
難燃剤化合物の含量が６０％よりも高いと、粘度が望ましくなく上昇して分配の問題を引き起こす可能性があると考えられる。樹脂／硬化剤及び難燃性充填剤を配合すると、ペースト状となり、分配するのが困難となるばかりでなく、結合させる基材を容易に濡らすことができなくなる可能性がある。特に基材の一つが発泡材料である場合には、かかる高度に充填された組成物は、発泡体の開放構造と相互作用せずに、所望の機械強度を与えないであろう。
【００１７】
接着させる基材
本発明の組成物は、異なる種類の材料又は基材を接着させるのに用いることができる。組成物は、異なる基材を一緒に結合したり、或いは同一の材料で製造された二つの基材を結合することができる。本発明は、特に、以下の材料を結合させるのに有用である。
−プラスチック材料、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等；
−発泡（気泡構造）プラスチック材料、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリウレタン、エポキシ、ＥＶＡ、ポリエステル、ラテックス、メラミン、イソシアヌレート等の発泡体。「発泡」という用語によって、本発明者らは、プラスチック材料が、プラスチックの製造中に形成されたおそらく開放セル又は閉止セルであるプラスチックを軽量にする空隙、或いは空気又は他のガスで充填されたプラスチック又はガラスの微細球の存在による空隙を有することを意味する。表面エネルギーの問題が現れる場合であってもなお、本発明の組成物の粘度範囲のために、且つ開放発泡気泡中に「機械的連結」接着を用いることによって、良好な結合を得ることができるであろう；
−複合体材料、例えば繊維、例えばガラス及び炭素繊維を含む材料。かかる材料の例としては、ＧＲＰ、即ちガラス強化プラスチック、ＣＦＲＰ、即ち炭素繊維強化プラスチック、ＡＲＰ、即ちアラミド強化プラスチック、例えばＫｅｖｌａｒ、又は他のＦＲＰ−繊維強化プラスチック、或いはガラス繊維を含む他の材料が挙げられる；
−金属又は金属材料（例えばアルミニウム）。
【００１８】
本発明の他の態様
他の態様においては、上記記載の特定の難燃性組成物を基材に施し、組成物及び基材を硬化又は固化してラミネートを形成する工程を含むラミネートの製造方法が提供される。
【００１９】
好ましくは、難燃性組成物を、少なくとも二つの別々の基材を一緒に結合させるように施して、積層複合体を形成する。好ましくは、ラミネートは、少なくとも１種の難燃性基材を含む難燃性ラミネートである。接着剤をラミネートの内側部分に施しても、難燃性接着剤がラミネートの難燃性及び耐炎性に役立つことが観察された。
【００２０】
好ましくは、少なくとも一つの基材は発泡材料である。発泡材料は、結合させるのが容易でなく、結合させるための強力な接着剤組成物を必要とする。本発明の組成物は、粒子状化合物の存在に拘わらず発泡材料に対して良好に接着することが観察された。
【００２１】
本発明の組成物は、ハロゲン化化合物及びアンチモン化合物を実質的に含まないで、現在の毒性に関する懸念を満足することが好ましい。
本発明の目的は、ポリマー又はポリマーベースの材料、例えばポリエーテル樹脂、ポリアミド、ナイロン、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ＡＢＳ配合物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリアクリレート／ポリメタクリレート（ホモ及びコポリマー）、ポリスチレン、ポリクロプロペン、フェノール樹脂、シリコーン類、シリコーンラバー及びコポリマー並びにポリマーの組み合わせを製造するか或いは硬化して製造することのできる難燃性組成物を提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、航空宇宙（人工衛星を含む）、自動車、船舶、電子、及びある種の建築産業のための被覆及びラミネート樹脂として用いることのできる難燃性組成物を提供することである。
【００２３】
本発明の更なる目的は、上記に記載の難燃性組成物から製造された硬化物品を提供することである。
本発明の更に他の目的は、非燃焼性基材、通常はガラス繊維のような無機繊維を上記記載の難燃性組成物と組み合わせて、接着剤、シーラント、被覆として、並びに床材、天井材又は壁装材において有用な難燃性複合体、並びに成形積層複合体（例えば、自動車、鉄道、航空宇宙及びある種の建築用途用）を形成する方法を提供することである。接着剤用途は、二つの基材を一緒に結合して複合体構造物を形成することを可能にするので、特に好ましいが、被覆及びシーラント用途は光沢及び硬度などの表面特性を必要とする。
【００２４】
発明の詳細な説明
本発明の組成物は、自己消化性及び良好な機械特性を有する難燃性材料を製造するのに用いることができる。
【００２５】
好ましくは、成分（ａ）は、硬化した際に熱硬化性を与える。
好ましくは、成分（ａ）は、エポキシ官能性のモノマー、オリゴマー又はポリマーを含む。
【００２６】
好ましくは、粒子状難燃剤（ｂ）は、粒子状リン含有化合物、好ましくはアンモニウムポリホスフェート又はトリフェニルホスフェート、より好ましくはメラミンホルムアルデヒド被覆アンモニウムポリホスフェートである。
【００２７】
粒子状化合物（ｃ）は、好ましくは熱膨張性材料、より好ましくは膨張黒鉛である。
好ましくは、硬化性組成物は、微量を超える量のハロゲン化樹脂成分、ハロゲン化添加剤又は三酸化アンチモンを含まない。好ましくは、硬化性組成物は、硬化剤、好ましくはアミン硬化剤を更に含む。
【００２８】
本発明は、また、上記記載の難燃性組成物を少なくとも一つの基材に施し、組成物及び基材を硬化又は固化して複合体を形成する工程を含む難燃性複合体を製造する方法にも関する。本発明は、また、硬化性組成物から形成される硬化組成物を含む複合体も提供する。
【００２９】
本発明は、（これに限定されるものではないが）更に、（ａ）モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物；（ｂ）粒子状の難燃性リン含有化合物；及び（ｃ）液体リン化合物か、又は好ましくは粒子状化合物である少なくとも１種の他の難燃剤化合物を含む第１包装物、及び硬化剤、好ましくはアミン硬化剤を含む第２包装物、を含む２成分包装物に関する。
【００３０】
モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物
好ましくは、成分（ａ）は、硬化した時に熱硬化性を与える。熱硬化性生成物は、加熱した際に、熱可塑性材料が流動して必要とする接着特性を保持することができないのに対して、その形状を保持する特性及び他の特性を有しているので、熱可塑性材料よりも好ましい。
【００３１】
好ましくは、モノマー、オリゴマー又はポリマーは、有機質であり、約３００を超える分子量を有する。難燃性組成物は、同一又は異なる分子量及び官能性を有する２以上のモノマー、オリゴマー又はポリマーの組み合わせを含んでいてよい。かかる組み合わせは、高いＴｇ（ガラス転移温度）を有する硬化樹脂を与える配合物中に有利に配合することができる。
【００３２】
モノマー、オリゴマー又はポリマーは、好ましくは、エポキシ、アクリル、メタクリル、アミン、ヒドロキシル、カルボキシル、無水物、オレフィン、スチレン、アセトキシ、メトキシ、エステル、シアノ、アミド、イミド、ラクトン、イソシアネート、ウレタン及び尿素からなる群から選択される官能基を有する。
【００３３】
モノマー、オリゴマー又はポリマーは、硬化した後にポリウレタンベースの接着剤を与える反応物質を含んでいてよい。ポリウレタン（ＰＵ）接着剤は、重合して強靱な結合を形成することができ、発泡基材を含むラミネートを形成するのに有用である。ＰＵ接着剤としては、１成分系又は２成分系がある。好ましくは、液体ポリマーＭＤＩ（ジイソシアナト−ジフェニルメタン）、ＭＤＩ変異体又は他のポリイソシアネートと混合したポリエーテル又はポリエステルポリオールから形成される溶媒フリーのＰＵ接着剤が選択される。
【００３４】
モノマー、オリゴマー又はポリマーは、エマルジョン、低温ホットメルト等の形態のＰＵ、エポキシ、アクリル及び熱可塑性接着剤を与えるように選択することができる。それぞれの場合において、主たる制約は、黒鉛及びＡＰＰの沈殿を最小にすることである。
【００３５】
好ましくは、成分（ａ）は、エポキシ官能性モノマー、オリゴマー又はポリマーを含む。
有用なモノマー、オリゴマー又はポリマーの例としては、ビストリアジン樹脂、フェノキシ樹脂、ビスフェノールエポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂、エポキシド化フェノールノボラック樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、及び、単独又は組み合わせで、接着剤樹脂組成物において有用なものとして当業者の知識の範囲内である任意の他の樹脂が挙げられる。有用な樹脂の更なる例が、米国特許５，６７４，６１１、５，６２９，０９８及び５，８７４，００９（これらの記載は参照として本明細書中に包含する）に開示されている。
【００３６】
より好ましくは、モノマー、オリゴマー又はポリマーは芳香族基を有する。
モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの混合物は、好ましくは、約２０，０００ｃｐｓ未満、好ましくは約９００〜２０，０００センチポイズの範囲、より好ましくは約１２００〜約１２，０００センチポイズの粘度を有する。
【００３７】
より好ましくは、モノマー、オリゴマー又はポリマーは、特に２０，０００ｃｐｓ未満、最も好ましくは１０，０００ｃｐｓ未満の粘度で、低分子量（３００〜１０００）を有するエポキシ官能性のものである。
【００３８】
ビスフェノールＡ、水素化ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦ、水素化ビスフェノールＦのビスグリシジルエーテル、エポキシノボラック、脂環式エポキシド、並びに三及び四官能性グリシジル官能性第３級アミンによって例示される、１モルあたり２以上のエポキシ基を有する低粘度エポキシの混合物が極めて好ましい。エポキシの混合物は、好ましくはビスフェノールＡ及びビスフェノールＦを含む。
【００３９】
最大の硬化ラミネート強度又は接着強度のためには、反応性エポキシ希釈剤を含むか又は含まない、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦの低粘度ビスグリシジルエポキシドの混合物が極めて好ましい。
【００４０】
本発明の難燃性組成物は、約４０〜約８５重量％のモノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの混合物を含んでいてよい。
好ましくは、難燃性組成物は溶媒を含まない。これは、溶媒が基材間の高い強度の結合の形成に悪影響を与える可能性のあるラミネート結合用途のために有利である。
【００４１】
粒子状リン含有化合物（難燃性リン含有固体添加剤）
本発明の組成物は、リン化合物を含む難燃性添加剤を含む。
本発明の固体で粒子状のリン化合物は、赤リン、アンモニウムポリホスフェート、臭化ホスホニウム、トリフェニルホスフェートのような化合物から選択することができる。
【００４２】
これらの材料に関する更なる詳細は、Ｅ．Ｄ．Ｗｅｉｌ，  Ｔｈｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ｖｏｌ．１０，  ３ｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  ｐ．３９６−４１９  （１９８０）の該当欄において見ることができる（この記載は参照として本明細書に包含する）。
【００４３】
好ましくは、粒子状リン含有化合物は、膨張性を与えるアンモニウムポリホスフェート化合物、例えばＦＲ  ＣＲＯＳ  ４８９のようなメラミンホルムアルデヒド被覆アンモニウムポリホスフェートである。アンモニウムポリホスフェート粒子状化合物は、結晶質で、２８％のリン含量、１９％のＮ含量を有し、ハロゲン不含で、水中の溶解性が低く、２５０℃を超える温度で分解して非燃焼性ガスを放出し、表面に対する酸素の接近を減少させるものであってよい。残留する酸性ポリホスフェートは、炭素に富む材料の脱水による膨張反応に触媒作用を与えることができる。
【００４４】
本発明の粒子状リン化合物は、赤リン、アンモニウムポリホスフェート、臭化ホスホニウム、トリフェニルホスフェートのような化合物から選択することができる。
これらの材料に関する更なる詳細は、Ｅ．Ｄ．Ｗｅｉｌ，  Ｔｈｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ｖｏｌ．１０，  ３ｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  ｐ．３９６−４１９  （１９８０）の該当欄において見ることができる（この記載は参照として本明細書に包含する）。
【００４５】
好ましくは、リン化合物は液体有機ホスフェート又はホスホネート化合物であり、粒子状リン含有化合物はメラミンホルムアルデヒド被覆アンモニウムポリホスフェートである。
【００４６】
同様に好ましい本発明のリン化合物は、約２０重量％を超えるリン及び約５０重量％を超えるリン酸化物を含む液体ホスホネートエステル化合物である。
他の粒子状化合物（適合性の粒子状難燃剤）
成分（ｃ）は、例えば、粒子状で、成分（ｂ）と異なる任意の他の難燃性材料、例えば膨張黒鉛、膨張マイカ、膨張ナノクレーを含んでよい。好ましい成分（ｃ）は膨張黒鉛である。
【００４７】
本発明者らは、驚くべきことに、組成物中に二つの異なる粒子状難燃剤化合物を含ませることによって、適当な流動性、接着性及び機械特性を保持する接着剤混合物を与えることができることを見出した。当業者は、樹脂が流動するように膨張黒鉛又はマイカのような膨張性材料、特に層状材料を含ませると、接着剤混合物の総合的な特性を低下させると考えるであろう。二つの異なる粒子状難燃剤化合物、例えば膨張黒鉛とアンモニウムポリホスフェートを組み合わせることによって優れた難燃性を達成することができることが見出された。最初に言及した化合物が燃焼性材料から炎を遠ざけ、リン含有粒状物が黒鉛の背後に膨張層を生成すると考えられる。組成物は実際に着火することがないと思われるので、生成する煙はごく僅かである。更に、優れた機械特性が達成された。難燃性化合物として単独で用いると、粒子状リン化合物は、表面が着火し、膨張黒鉛は表面下で燃焼するので、両方の難燃性化合物の組み合わせが相乗効果で作用すると考えられる。
【００４８】
膨張黒鉛は、天然の結晶質黒鉛フレークから製造することができる。結晶質黒鉛の埋蔵物は膨大であり、通常は変成岩中或いはそれらの浸食によって形成されるスリット及びクレー中の含有物として世界中で見ることができる。黒鉛は、破砕及び浮選によって鉱石から回収され、通常、炭素量９０〜９８％である黒鉛フレークを与えるように選別される。結晶質黒鉛は、炭素原子の平行な平面の積層体からなる。層間に共有結合は存在していないので、他の分子をそれらの間に挿入（インターカレーション）することができる。膨張黒鉛を製造するための一つの商業的な方法においては、硫酸を黒鉛中に挿入した後にフレークを洗浄及び乾燥する。インターカラントが黒鉛格子の内側に捕捉されるので、最終生成物は、乾燥した流動性の最小の酸性度（ｐＨ３〜４）を有する非毒性材料である。インターカレーションされた黒鉛を熱又は炎に曝露すると、挿入された分子が分解してガスを生成する。このガスによって炭素層が分離して黒鉛が膨張する。
【００４９】
異なる粒径、酸性度、分解温度及び膨張効率の広範囲の膨張黒鉛が、現在市販されている（例えば、ＧｒａｆｔｅｃｈによるＧＲＡＦＧＵＡＲＤ製品シリーズ、膨張黒鉛Ｅｘ９５Ａ１２０ＳＣ；５０  ９９  ２５０ＨＭＹ；ＮＧＳ  Ｎａｔｕｒｇｒａｆｉｔ  ＧｍｂＨからのＬ．Ｔ．ＩＦ−１５０ＢＩＣ、又はＣｌｅａｎｌｉｎｅ，  Ｐｕｎｅ，  Ｉｎｄｉａからの膨張黒鉛材料）。ＧＲＡＦＧＵＡＲＤが特に適当であるものとして見出された。ＧＲＡＦＧＵＡＲＤのような膨張黒鉛は、ハロゲン添加剤も、鉛又はクロムも含まない。インターカラントは、黒鉛平面の間に存在し、加熱すると分解してガスを生成して平面を分離し、それによって「絶縁炭化層」を形成し、これによって基材が熱及び空気から保護される。また、これは分解生成物が燃焼領域に移動することを妨害する。これは、約１６０又は２２０℃の開始温度及び１８０又は３００ミクロンの粒径を有する。これは、酸性、中性又は塩基性の表面化学を有することができる。これは、１．２５ｃｍ３／ｇの非膨張比容積を有することができる。６００℃における後膨張により；
１６０〜８０    ２００ｃｍ３／ｇ
１６０〜５０    ２５０ｃｍ３／ｇ
２２０〜８０    １００ｃｍ３／ｇ
２２０〜５０    ２００ｃｍ３／ｇ
本発明の硬化性組成物中において用いる成分（ｃ）、特に膨張黒鉛の割合は、好ましくは１〜６０％ｗ／ｗ、好ましくは３〜４０％ｗ／ｗの範囲である。
【００５０】
更に、適合しうる膨張黒鉛／ベース樹脂組成物を用いて繊維状又は他の好適な基材を有するラミネートパネルのような複合体材料を製造する場合には、組成物は、所望の基材を速やかに濡らすように選択することができる。例えば、樹脂上に芳香族基が存在すると、膨張黒鉛及び発泡裏打物に対して特に良好な濡れ及び機械的結合が得られ、同様に必要とされる潜在的な難燃性を有する硬化し接着した物品又はラミネートにおける優れた機械強度が得られる。
【００５１】
硬化性組成物は、化合物（ｂ）及び（ｃ）以外の他の難燃剤化合物を含んでいてよい。しかしながら、耐火性／難燃性の観点での有利性は、接着剤組成物に与えられる化学的及び物理的特性と注意深くバランスを取るようにしなければならない。例えば、アルミニウムトリヒドロキシド（ＡＴＨ）は、濃厚でペースト状の組成物を与える傾向があり、特に発泡材料の孔が濃厚な材料によって浸透されない発泡基材に適度に接着することができないので、避けることが好ましい。
【００５２】
液体リン化合物
液体リン化合物と粒子状リン化合物との混合物が、好適な流動性、機械特性及び接着性を有する組成物を与えることができる。液体リン含有化合物によって、モノマー／オリゴマー／ポリマー組成物との速やかな混合が可能になり、ポリマーマトリクスにおいて難燃効果が得られる。しかしながら、液体リン含有難燃添加剤はポリマー材料の機械特性を低下させることが知られている。他方で、粒子状リン含有材料は、ポリマー中の局所的な位置にリンの濃度を与え、これが樹脂燃焼遅延剤として作用し、ほぼ同様にポリマー中において「亀裂伝搬を抑止する強化剤」として作用する粒子として作用する。
【００５３】
少なくとも約１８０℃の沸点又は分解点を有する液体のリンベースの難燃剤化合物が存在する。リン化合物は、モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物と十分に配合しなければならず、また加工温度において揮発又は分解してはならないので、熱硬化を用いる用途に関しては少なくとも約１８０℃の分解温度が必要である。好適な例は、オリゴマーアルキル又はアリールホスホネート（例えば二官能性フェノールの）；トリクレシルホスフェートのようなトリアリールホスフェート；イソデシルジフェニルホスフェート及び２−エチルヘキシルジフェニルホスフェートのようなアルキルジフェニルホスフェート；トリフェニルホスフェートのようなトリフェニルホスフェート；ホスホニトリル類；ホスフィンオキシド；反応性有機リンモノマー、及び種々のリン含有ジオール及びポリオールである。
【００５４】
しかしながら、ラップ剪断抵抗のような優れた機械特性が求められている場合には、膨張黒鉛のような粒子状化合物の方が液体リン化合物よりも好ましい可能性がある。例えばシロキサン含有化合物と対照的に、可能な限り組成物中において粒状物として残存し、その中に溶解しない他の粒子状化合物を使用することができる。
【００５５】
より好ましくは、硬化性組成物は、化合物（ｂ）及び（ｃ）以外の他の難燃剤化合物を含まない。これにより、硬化組成物に対して極めて良好な難燃性を与えると同時に、組成物の接着性及び機械特性を良好に制御することが可能になる。
【００５６】
他の成分
本発明の難燃性組成物は、更に、アミン硬化剤、例えば脂肪族又は脂環式アミン及び付加物、ビスフェノール又は他のヒドロキシ官能性触媒との付加物、アミドアミン、イミダゾール付加物、無水物、シアノグアニジン、ポリアミド、及びこれらの混合物のような硬化剤を含んでいてよい。難燃性組成物は、室温で硬化性で、硬化剤の選択によって制御される可使時間／ゲル化時間を有することが極めて好ましい。また、好ましくは１００℃未満での熱硬化を用いることもできる。
【００５７】
他の添加剤としては、少なくとも二つのイソシアネート基を有するポリイソシアネートと少なくとも二つの水酸基又はカルボキシル基を有するポリオールとの混合物、並びにアクリレート又はメタクリレートと適当な開始剤との混合物が挙げられる。２に等しい官能性を有する添加剤と、より少量の２を超える官能性を有する添加剤とを混合することが極めて好ましい。また、本明細書において記載する組成物から製造されるラミネート製品に強靱性を与えるために、ポリテトラヒドロフラン−ジオール又は−トリオール並びに関連するポリグリコール−ジオールのような強化剤をイソシアネートと共に用いて、柔軟なウレタンセグメントを生成させることもできる。他の強化剤はポリブタジエンオリゴマー（例えばエポキシ又はヒドロキシ官能性）である。
【００５８】
好ましくは、本発明の難燃性組成物は、約１０〜６０重量％のハロゲン及びアンチモンを含まない難燃性添加剤（難燃剤化合物）、並びに約４０〜９０重量％の一以上のモノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物を含む。
【００５９】
幾つかの好ましい態様においては、本発明の難燃性組成物は、約１０〜約２５重量％、最も好ましくは約１５〜約２５重量％の一以上のハロゲン及びアンチモンを含まない難燃性添加剤を含み、残りが一以上のモノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物、及び適当な硬化剤である。他の好ましい態様においては、難燃剤化合物は、全ての難燃剤化合物、化合物（ａ）及び硬化剤を含む硬化性組成物を基準として、硬化性組成物の２０〜６０重量％を形成する。より好ましくは、難燃剤化合物は、全ての難燃剤化合物、化合物（ａ）及び硬化剤を含む硬化性組成物を基準として、硬化性組成物の４０〜５５重量％を形成する。
【００６０】
好ましくは、粒子状化合物（ｃ）は、成分（ａ）、硬化剤及び全ての難燃剤化合物を含む硬化性組成物の３〜２５重量％を形成する。好ましくは、粒子状化合物（ｂ）は、成分（ａ）、硬化剤及び全ての難燃剤化合物を含む硬化性組成物の２０〜５０重量％を形成する。好ましくは、上記記載の割合は、全体の、即ち組成物の全ての成分を含む硬化性組成物の重量を基準として算出される。かかる全体の硬化性組成物は、全ての難燃剤化合物、化合物（ａ）、硬化剤、添加剤、充填剤、可塑剤等を含む。
【００６１】
好ましくは、組成物は、組成物の密度を減少させる化合物を実質的に含まない。好ましくは、硬化組成物は、０．８５ｇ／ｃｍ３を超え、より好ましくは少なくとも１ｇ／ｃｍ３の密度を有する。通常、組成物は、低密度の硬化組成物を導く中空微少球及び発泡剤を含まない。
【００６２】
複合体の製造方法
本発明は、難燃性接着剤組成物を二つの基材の間に施し、組成物及び基材を硬化又は固化して複合体を形成する（ここで基材の一つは好ましくは発泡体であっても非発泡体であってもよいプラスチック材料である）工程を含む、難燃性複合体を製造する方法を提供する。
【００６３】
上記の方法において複合体及びラミネートを形成する基材は、複合体材料技術において公知の任意の基材であってよい。例えば、基材は、一方が木材、アルミニウム、繊維強化プラスチックで、複合体又はラミネートを形成する他の基材としては発泡又は非発泡ポリマー、例えばポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリプロピレン等或いは任意の他の（又は同一の）材料であってよい。
【００６４】
積層化を行う場合には、積層化方法は、通常、減圧の補助下で行うが、十分に低い粘度の液体を用いれば、重力及び表面張力のみが補助する積層化を行うことができる。積層化及び繊維湿潤システム（より高い表面エネルギーの繊維上に低い表面エネルギーの液体を展開させる）において用いるのに最良の粘度範囲は、５００〜１０，０００ｃｐｓ、最も好ましくは１０００〜５０００ｃｐｓである。
【００６５】
本発明の組成物は、また、被覆として、及び複合体の外側層として用いることもできる。
用途としては、航空宇宙、自動車（トレーラー及びキャラバンを含む）、列車、家具（商業用途及び家庭用途−寝具を含む）、船舶、住宅及び建築、包装、石油産業、電気及び電子産業、医薬用途、ガスケット及びシーラント等のような産業において、動的、熱的及び音響的抑制を行うための発泡体の結合が挙げられる。
【実施例】
【００６６】
【表１】
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【００６７】
実施例１は、バルク又はカートリッジ（容量比１：１）で供給することのできる、ポンプ移送可能な難燃性２成分エポキシ接着剤である。これは、１時間を超える開放時間を示し、約３時間でゲル化し、５時間後に１ＭＰａのハンドリング強度を有していた。室温での完全な硬化は、１６ＭＰａで４８時間後に認められた。この配合物は、低粘度エポキシ系に基づくものであり、発火を最小にするために膨張黒鉛及びアンモニウムポリホスフェートを使用し、点火後に炎を自己消化した。
【００６８】
比較例２は、バルク又はカートリッジ（容量比１：１）で供給される、より低粘度（したがってより容易にポンプ移送及び展開することができる）のポンプ移送可能な難燃性２成分エポキシ接着剤である。これは、約８．５時間のゲル化時間を示した。室温で４８時間硬化させると、５．５ＭＰａのラップ剪断強度が認められた。この配合物は、難燃性を与えるためにアンモニウムポリホスフェート及び液体リンを含んでいた。
【００６９】
比較例３は、難燃性添加剤を含まない、ポンプ移送可能な非難燃性エポキシベース接着剤配合物である。
比較例４は、従来の（そして現在では法的な圧力により使用されていない）Ｂｒベースの難燃性添加剤を含むエポキシ接着剤である。
【００７０】
【表２】
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【００７１】
配合物の調製
それぞれの成分に関して、まず全ての液体を加えて、遊星ミキサーを用いて１０分間減圧下で混合した。続いて、固体成分（チキソトロープ剤は除く）を加え、遊星ミキサーを用いて２０分間減圧下で混合した。最後に、チキソトロープ剤を加え、遊星ミキサーを用いて更に５分間減圧下で混合した。
【００７２】
試験法
ポンプ速度：材料を１：１カートリッジ内に配置し、カートリッジガン及び静的ミキサーを用いて手で押し出した。第１の近似として、成分Ａ及びＢの密度は同等であるとみなすことができる。
【００７３】
ゲル化時間：これらはＭｅｔｚｌｅｒゲル化タイマーを用いて測定した。
ラップ剪断強度：これは、クロム酸でエッチングしたアルミニウムを用いてＩＳＯ  ４５８７標準規格に従って試験した。これは、接着剤組成物の機械特性の指標を与える。
【００７４】
材料のポンプ移送性は、材料の成分を１：１カートリッジ内に配置し、カートリッジガン及び静的ミキサーを用いて手で押し出して、カートリッジ又はドラムに少なくとも１５ｇ／ｍｉｎ、好ましくは１００ｇ／ｍｉｎを超える速度で付着させることによって評価した。
【００７５】
燃焼試験は、材料の薄膜をアルミニウム箔上に被覆し、硬化させて、ＦＡＲ  ２５．８５３にしたがってＢｕｎｓｅｎの炎を施した際の被覆を評価した。煙の生成度合いは視認により評価した。
【００７６】
【表３】
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【００７７】
結論
実施例１が、燃焼時間、燃焼長さ及び煙生成に関して優れた難燃性を示し、その上、混合物の速やかな分配を可能にする許容し得るポンプ移送速度を未だに有しており、驚くべきことに、ラップ剪断強度値によれば接着結合における高い機械的強度を有していたことが容易に理解できる。エポキシ樹脂中に高い量の充填剤を含ませると機械特性の低下を導く可能性があるので、後者の点は驚くべきことである。比較例２は、より粘度が低くてより良好なポンプ移送速度を有しており、優れた難燃性を有していたが、達成される機械的強度が低すぎた。
【００７８】
比較例３は、難燃剤を含んでおらず、良好なポンプ移送速度及び機械特性を有する典型的な接着剤を示していたが、直接の炎に対して抵抗性を有しておらず、激しい発煙を生成し非常に速い燃焼性を示した。
【００７９】
比較例４は、臭素化化合物を含む従来の難燃性接着剤であり、中程度の品質の難燃性が得られたが、発煙に対しては効果がなかった。
特許請求した化合物の種類及び重量％を変更することによって、臭素化化合物を使用することなく、求められている流動性及び機械特性を有し、求められている難燃性を有する新規な種々の接着剤を設計することができる。接着剤は、流体状で容易にポンプ移送することができるものであってもよく、或いはペースト状でパッド状に付着させることができるものであってもよい。
【００８０】
本発明は、また、（ａ）モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物；（ｂ）粒子状のリン含有化合物；及び（ｃ）液体リン化合物又は粒子状化合物である少なくとも一種の他の化合物；を含み、化合物（ｂ）及び（ｃ）の存在によって硬化組成物に難燃性が与えられ、組成物が接着性を有する、硬化性組成物を提供することができる。好ましくは、硬化性組成物は、更に、硬化剤、好ましくはアミン硬化剤を含む。
【００８１】
本発明は、好ましくは、上記の任意の組成による硬化性組成物から形成される硬化組成物を含む複合体を提供する。
好ましくは、本発明は、（ａ）モノマー、オリゴマー又はポリマー、或いはこれらの任意の混合物；（ｂ）粒子状の難燃性リン含有化合物；及び（ｃ）液体リン化合物、或いは好ましくは粒子状化合物である少なくとも１種の他の難燃剤化合物を含む第１包装物、及び硬化剤、好ましくはアミン硬化剤を含む第２包装物、を含む２成分包装物を提供する。
【国際調査報告】
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