(57)【要約】組成物、配合物、用途、及び難燃性材料の作製方法が本明細書において開示される。前記難燃性材料は、主ポリマー、ナノ構造フィラー、及び架橋剤が組み込まれた透明アクリル材料である。前記ナノ構造フィラーは、カゴ状構造を有する多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）又はＰＯＳＳ誘導体である。前記難燃性材料は、臭素化添加剤及びリン系相乗剤などの様々な成分も含んでいてよい。前記難燃性材料は、ウォールクラッド及び窓ガラスを含む様々な用途に用いられ得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ポリマーと、
ナノ構造フィラーと、
少なくとも１種の架橋剤と、
を含む透明難燃性材料。
【請求項２】
少なくとも１種のＵＶ阻害剤をさらに含む、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項３】
少なくとも１種の離型剤成分をさらに含む、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項４】
１種又は複数種のラジカル源をさらに含む、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項５】
臭素化添加剤をさらに含む、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項６】
リン系相乗剤をさらに含む、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項７】
前記主ポリマーが、アクリル、アクリルガラス、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、アクリル樹脂、プラスチック、又はこれらの組み合わせである、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項８】
前記ナノ構造フィラーが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）である、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項９】
全組成物に対する前記ラジカル源の重量パーセントが、０％〜１．０の範囲内である、請求項４に記載の難燃性材料。
【請求項１０】
前記臭素化添加剤が、ポリマー臭素化アクリレートである、請求項５に記載の難燃性材料。
【請求項１１】
前記相乗剤が、９，１０ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン１０オキシド（ＤＯＰＯ）である、請求項６に記載の難燃性材料。
【請求項１２】
ラジカル源をさらに含み、前記ラジカル源は、気体阻害特性をもたらす、請求項１に記載の難燃性材料。
【請求項１３】
アクリル、アクリルガラス、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、アクリル樹脂、プラスチック、又はこれらの組み合わせである主ポリマーと、
多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）であるナノ構造フィラーと、
少なくとも１種の架橋剤と、
少なくとも１種のＵＶ阻害剤と、
少なくとも１種の離型剤成分と、
少なくとも１種又は複数種のラジカル源と、
少なくとも１種の重合開始剤と、
少なくとも１種の臭素化添加剤と、
９，１０ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン１０オキシド（ＤＯＰＯ）である少なくとも１種のリン系相乗剤と、
を含む透明難燃性材料。
【請求項１４】
全組成物に対する主ポリマーの重量パーセントが、４５〜５２％（重量／重量）の範囲内であってよい、請求項１３に記載の難燃性材料。
【請求項１５】
ＰＯＳＳの重量パーセントが、約０．１％〜約５％（重量／重量）の範囲内であってよい、請求項１３に記載の難燃性材料。
【請求項１６】
全組成物に対する架橋剤の重量パーセントが、約０．５％〜１．０％（重量／重量）の範囲内である、請求項１３に記載の難燃性材料。
【請求項１７】
全組成物に対する重合禁止剤の重量パーセントが、０．００１％〜０．２％（重量／重量）の範囲内である、請求項１３に記載の難燃性材料。
【請求項１８】
ウォールクラッド、窓ガラス、天窓用ガラス、窓、壁取り付け備品、壁装飾、プロジェクションスクリーン、両面型プロジェクションスクリーン、耐弾ガラス、防弾ガラス、航空宇宙用途、耐弾材料、耐衝撃性材料、又は爆風緩和材料のうちのいずれかに組み込まれる、請求項１３に記載の難燃性材料。
【請求項１９】
主ポリマー、ナノ構造フィラー、少なくとも１種の架橋剤、少なくとも１種のＵＶ阻害剤、少なくとも１種の離型剤成分、少なくとも１種又は複数種のラジカル源、少なくとも１種の重合開始剤、少なくとも１種の臭素化添加剤、及び少なくとも１種のリン系相乗剤を含むスラリー又はシロップを作製することと、
前記スラリー又はシロップをモールド中に投入することと、
前記スラリー又はシロップを加熱容器中で硬化することと、
を含む、難燃性材料を作製するための方法。
【請求項２０】
前記スラリー又はシロップが、オートクレーブ中で連続セルキャストを用いて成形され、成形された難燃性材料が、ウォールクラッド、窓ガラス、天窓用ガラス、窓、壁取り付け備品、壁装飾、プロジェクションスクリーン、両面型プロジェクションスクリーン、耐弾ガラス、防弾ガラス、航空宇宙用途、耐弾材料、耐衝撃性材料、及び爆風緩和材料を含む用途に用いられる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）と、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）と、少なくとも１種の架橋剤と、少なくとも１種のＵＶ阻害剤と、少なくとも１種の離型剤成分と、少なくとも１種又は複数種のラジカル源と、少なくとも１種の重合開始剤と、少なくとも１種の臭素化添加剤と、９，１０ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン１０オキシド（ＤＯＰＯ）である相乗剤と、を含む化学複合物。
【請求項２２】
メチルメタクリレートモノマーと、予備重合されたＰＭＭＡと、重合禁止剤と、ＵＶ吸収剤と、内部離型剤と、架橋剤と、第一の難燃性添加剤と、第二の難燃性添加剤と、重合開始剤と、を含む化学複合物。
【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、その全内容が参照により本明細書に援用される、「難燃性材料」と題する２０１６年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／４１０１７７号の優先権の利益を主張するものである。本出願はまた、その全内容が参照により本明細書に援用される、「難燃性材料」と題する２０１７年２月８日に出願された米国仮特許出願第６２／４５６，５１６号の優先権の利益も主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
火炎及び極度の熱は、建築物に対して問題となり得る。多くの従来の建築材料は、可燃性であるか、又は極度の熱及び火炎と接触した場合に有害なリスクを呈することから、損失の可能性は莫大であり、さらには、そのために、火災保険料及び全般的な公共の安全性が引き起こされる。特に、建築業界は、建築物の建設に用いられた場合に難燃性を達成するために、熱膨張性のフィラー又はコーティングを用いることによって難燃性ガラス又はアクリルの技術を作り出す試みを行ってきた。このような熱膨張性フィラー又はコーティングは、さらなる酸化に対するバリアとして作用する炭化層を作り出す。現在用いられている熱膨張性フィラーの例としては、ポリリン酸アンモニウム、ホウ酸亜鉛、及びメタホウ酸塩が挙げられる。他の技術では、火炎が発生した際に火炎を消火するための大量の水を放出する材料を用いることによって難燃性を達成している。他の試みでは、臭素化材料が用いられてきた。
【０００３】
分子構造内に水を含有する又は炭化する材料を含有する無機物系フィラーを用いた現在の技術は、火炎又は高温に曝された場合、毒性物質を形成し得る。例えば、高温に曝された場合、臭素化材料は、気相中に臭素ラジカルを含有する毒性の煙を放出する。燃焼を防止する材料のほとんどから生ずる問題は、それらが不溶性の固体であることであり、したがって、最終製品が、不透明で硬く、成形が困難であり、光透過用途での使用が限定的となることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窓などのガラス又はアクリル建築材料の代替として用いることができ、火炎又は高温に曝された場合に、気相阻害に現在用いられている従来の材料よりも毒性物質の形成が少ない、透き通った又は透明な熱成形可能難燃性アクリル材料が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、難燃性材料、及びこれらの難燃性材料が組み込まれた建築材料又は製品全般に関する。難燃性材料は、透明又は不透明であってもよい。難燃性材料は、一般的に、主ポリマー、ナノ構造フィラー、及び少なくとも１種の架橋剤を含む。主ポリマーは、アクリル、アクリルガラス、又はアクリル樹脂であってもよい。ある実施形態では、主ポリマーは、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）である。ナノ構造フィラーは、カゴ状構造を有する多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）又はＰＯＳＳ誘導体であってもよい。
【０００６】
難燃性材料は、離型剤などの追加の成分を含んでいてもよい。難燃性材料は、ＵＶ阻害剤を含んでいてもよい。難燃性材料は、他の公知の難燃剤成分を含んでいてもよい。難燃性材料は、１種又は複数種のラジカル源を含んでいてもよい。難燃性材料は、ポリマー臭素化アクリレート難燃剤などの１種又は複数種の臭素化添加剤を含んでいてもよい。難燃性材料は、９，１０ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン１０オキシド（ＤＯＰＯ）などのリン系相乗剤を含んでいてもよい。難燃性材料は、気体阻害特性をもたらすラジカル源を含んでいてもよい。
【０００７】
難燃性材料の作製は、少なくとも１種の架橋剤、少なくとも１種のＵＶ阻害剤、少なくとも１種の離型剤成分、少なくとも１種又は複数種のラジカル源、少なくとも１種の重合開始剤、少なくとも１種の臭素化添加剤、及び少なくとも１種のリン系相乗剤を混合してスラリー又はシロップを作製することによって行われてもよい。混合物は、次に、モールドに投入され、混合物は、そこで熱を用いることで硬化されて、難燃性材料が作られ、そして、建設又は建築目的で用いられる。
【０００８】
１又は複数の実行の詳細を、添付の図面及び以下の記述に示す。他の特徴及び利点は、記述及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、置換ＰＯＳＳ分子の図である。
【００１０】
【図２Ａ】図２Ａは、メタクリレートＲ基の図である。
【００１１】
【図２Ｂ】図２Ｂは、アクリレートＲ基の図である。
【００１２】
【図３】図３は、置換ＤＯＰＯ分子の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、図１〜４に示される難燃性材料、難燃性アクリル材料を作製する方法、及び建設又は建築製品に組込まれるなどの難燃性材料の結果としての使用に関する。本発明はまた、難燃性材料が組み込まれた窓ガラス及びウォールクラッド、並びに難燃性材料又は難燃性化学複合物が組み込まれた窓ガラス及びウォールクラッドを作製する方法にも関する。具体的には、本発明は、建設業界内さらには他の関連する業界内で多くの用途を有する、ナノ構造フィラーが組み込まれた難燃性アクリル材料に関する。加えて、難燃性材料は、全体として、気相の抑制と火炎の拡がりの抑制とを組み合わせることに依存している。難燃性アクリル材料は、アクリルポリマーと、燃焼の速度を遅延すると同時にラジカルの気相発生を抑制する添加剤との組み合わせを用いることによって作製される。
【００１４】
１つの実施形態では、難燃性材料は、少なくとも１種の主ポリマー成分、及び少なくとも１種のナノ構造フィラー成分を含む。他の別の実施形態では、主ポリマーは、アクリルである。ある実施形態では、難燃性材料は、１種又は複数種の架橋剤を含んでいてもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、１種又は複数種のＵＶ阻害剤を含んでいてもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、１種又は複数種の離型剤成分を含んでいてもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、１種又は複数種のラジカル源を含んでいてもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、１種又は複数種の臭素化添加剤を含んでいてもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、相乗剤を含んでいてもよい。難燃性材料への他の要素の添加及び／又は包含は、製品の所望される用途に依存する。難燃性アクリル材料は、ガラスの代替品として用いられ得ることから、難燃性アクリル材料は、透き通ったポリマー成分を含み得る。他の実施形態では、ポリマーは、不透明であってもよい。
【００１５】
１つの実施形態では、主ポリマーは、ナノ構造フィラーと組み合わされたアクリルである。ある実施形態では、主ポリマーは、アクリル酸から誘導されたアクリロイル基を有する化合物であってもよい。他の実施形態では、主ポリマーは、アクリル繊維であってもよい。なお他の実施形態では、主ポリマーは、アクリルガラス又はポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ)などの透明熱可塑性プラスチックであってもよい。他の実施形態では、主ポリマーは、アクリル樹脂であってもよい。他の実施形態では、主ポリマーは、一般的に透明であり、業界で用いられるポリマー又はプラスチックの群から選択されてもよく、アクリレートポリマーを含むがこれらに限定されない。当業者であれば、難燃性材料はまた、１種又は複数種のモノマーも含んでよいことは理解される。当業者であれば、さらに、主ポリマーは、ナノ構造フィラーと組み合わせることができる本技術分野において公知のいかなるポリマーであってもよいことも理解される。
【００１６】
主ポリマー成分に加えて、難燃性材料は、ナノ構造フィラーをさらに含んでいてもよい。ある実施形態では、ナノ構造フィラーは、反応性基で修飾される。多くの実施形態では、ナノ構造フィラーは、フィラーを主ポリマーと混合可能とする反応性基で修飾された化合物又は組成物であってもよい。ある実施形態では、ナノ構造フィラーは、フィラーが組成物におけるポリマー主鎖となることを可能とする反応性基で修飾された化合物又は組成物であってもよい。当業者であれば、ナノ構造フィラーは、ポリマーと組み合わせることができて、フィラーをポリマー中に組み込ませるか、又はフィラーをポリマー主鎖とするいかなるナノ構造フィラーであってもよいことは理解される。
【００１７】
一般的に、フィラーは、カゴ状ナノ構造又はポリマーナノ構造を有する。ある実施形態では、フィラーは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有するポリマー構造であってもよい。ある実施形態では、フィラーは、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）ナノ構造である。ＰＯＳＳの化学組成は、ＲＳｉＯ１．５である。この意味で、ＰＯＳＳは、シリカ（ＳｉＯ２）とシリコーン（Ｒ２ＳｉＯ）との間のハイブリッド、中間体（hybrid, intermediate）であると見なされ得る。ＰＯＳＳナノ構造は、一般的に、無機部分及び有機部分を有する。ＰＯＳＳナノ構造の有機部分は、オクタヒドリドＰＯＳＳ、オクタメチルＰＯＳＳ、オクタエチルＰＯＳＳ、オクタイソ−ブチルＰＯＳＳ、オクタイソ−オクチルＰＯＳＳ、及びメタクリルＰＯＳＳ、並びに／又はこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されないいかなるＰＯＳＳナノ構造であってもよい。当業者であれば、ナノ構造フィラーが、カゴ状構造を有するいかなるＰＯＳＳ又はＰＯＳＳ誘導体であってもよいことも理解される。ある実施形態では、ＰＯＳＳは、図１〜２に示されるように、立方体シルセスキオキサン構造の８つの角の各々に結合したメタクリレート又はアクリレート末端基（Ｒ）を有する。ＰＯＳＳは、複数の可能な重合点を有し、この添加剤は、架橋を増加させるという追加の利点も有し得る。メタクリレート又はアクリレート置換基を含む実施形態では、アクリル基は、ポリマー鎖と反応し、したがって、アクリル基がポリマー高次構造の一部となる組成物が作り出される。ある実施形態では、ＰＭＭＡとＰＯＳＳとの相溶性により、ユーザーが所望する透き通った光透過性の構造が可能となる。
【００１８】
相乗剤を含む実施形態では、相乗剤は、公知のいかなる相乗剤であってもよい。ある実施形態では、相乗剤は、リン系であってもよい。相乗剤は、気相中でラジカル捕捉剤として作用する化合物又は分子であってもよい。ある実施形態では、相乗剤は、９，１０ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン１０オキシド（ＤＯＰＯ）であってもよい。リン系相乗剤を用いる実施形態では、相乗剤は、高温に曝された場合に分解して、リンを気相中の酸素フリーラジカルと反応可能とするいかなる分子であってもよい。この意味で、リンの放出は、ラジカルを捕捉し、中和することによって、又は火炎に必要とされる利用可能な酸素を減少させることによって、燃焼の速度を遅くする補助となり得る。ある実施形態では、相乗剤は、燃焼時に炭化層を形成する代わりに転位して、ポリマー面上に堅いセラミック層を形成する傾向にあるいかなる分子であってもよい。当業者であれば、相乗剤は、難燃性の役割で用いられることが公知であるいかなる相乗剤であってもよいことは理解される。
【００１９】
難燃性材料は、重合開始剤である分子を含む。当業者であれば、重合開始剤は、あらゆる種類の重合開始に用いられることが公知である開始剤であってもよいことは理解される。重合開始の種類としては、限定されないが、熱分解、光分解、酸化還元反応、過硫酸塩、電離放射線、電気化学（電気分解）、プラズマ、及び超音波が挙げられる。ある実施形態では、開始剤は、フリーラジカル開始剤から選択される１種又は複数種であってもよく、例としては、限定されないが、ニトロキシド媒介ラジカル（ＮＭＰ）開示剤が挙げられる。当業者であれば、本明細書で挙げるいずれかの開始剤群から選択される開始剤を含むいかなる開始剤が用いられてもよいことは理解される。
【００２０】
難燃性材料は、主ポリマー、追加のモノマー、架橋剤、ＵＶ阻害剤／吸収剤、離型剤、ラジカル源、難燃性添加剤、難燃性相乗剤、及びいずれかの所望に応じて含まれていてもよい重合開始剤又は重合禁止剤に加えて、様々な量のＰＯＳＳを含む組成物から作製されてもよい。組成物中の主ポリマーの量は、様々であってもよい。一般的に、全組成物に対する主ポリマーの重量パーセントは、４５〜５２％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２１】
組成物中のモノマーの量は、様々であってもよく、業界で公知のモノマーを含む。一般的に、全組成物に対するモノマーの重量パーセントは、４１〜４７％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２２】
組成物は、業界で公知の架橋剤を含んでいてもよく、限定されないが、ポリエチレングリコールジメタクリレート；１，６−ヘキサンジオールジアクリレート；１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート；１，９−ノナンジオールジメタクリレート；１，４−ブタンジオールジメタクリレート；１，３−ブタンジオールジメタクリレート；１，１０−デカンジオールジメタクリレート；ジウレタンジメタクリレート；１，４−ブタンジオールジアクリレート；エチレングリコールジアクリレート；１，５−ペンタンジオールジメタクリレート；１，４−フェニレンジアクリレート；アリルメタクリレート；２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロキシプロポキシ）フェニル］プロパン；トリシクロデカンジメタノールジアクリレート；テトラエチレングリコールジアクリレート；ポリエチレングリコールジアクリレート；ビス（２−メタクリロキシエチル）ホスフェート；エチレングリコールジメタクリレート；ジエチレングリコールジアクリレート；ジエチレングリコールジメタクリレート；トリエチレングリコールジアクリレート；トリエチレングリコールジメタクリレート；テトラエチレングリコールジメタクリレート；ポリエチレングリコールジアクリレート；ポリエチレングリコールジメタクリレート；トリエチレングリコールジメタクリレート；Ｎ，Ｎ−ジアリルアクリルアミド、及びこれらの組み合わせが挙げられる。組成物中の架橋剤の量は、様々であってもよく、業界で公知の架橋剤を含む。一般的に、全組成物に対する架橋剤の重量パーセントは、０．５％〜１．０％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２３】
組成物は、ポリマーの酸化を防止するＵＶ阻害剤を含んでいてもよい。ＵＶ阻害剤は、ＵＶ光線から吸収した光エネルギーを消散させるＵＶ吸収剤であってもよい。ある実施形態では、ＵＶ阻害剤は、ベンゾトリアゾール及びベンゾフェノン、ヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）、並びにベンゾエートを含むＵＶ安定剤であってもよい。組成物中のＵＶ阻害剤の量は、作製されるべき好ましい難燃性材料に応じて様々であってもよく、業界で公知のＵＶ阻害剤を含む。一般的に、全組成物に対するＵＶ阻害剤の重量パーセントは、０．２％〜０．４％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２４】
組成物は、難燃性材料をモールドから取り出す補助とするための１種又は複数種の離型剤を含んでいてもよい。離型剤としては、脂肪酸誘導体及びエステル、並びにアルキルスルホスクシネートが挙げられ得る。ある実施形態では、離型剤は、組成物中に混合される。他の実施形態では、離型剤は、スラリー又はシロップがモールドに投入される前に、モールドに適用されてもよい。当業者であれば、離型剤は、業界で公知であり、アクリルと共に用いられるいかなる離型剤であってもよいことは理解される。組成物中の離型剤の量は、様々であってもよく、業界で公知の離型剤を含む。一般的に、全組成物に対する離型剤の重量パーセントは、０．２％〜０．４％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２５】
難燃性材料は、気相阻害特性をもたらすためのラジカル源を含んでいてもよい。ラジカル源は、ウォールクラッド及びコーティングにおいても必要であり得る。ラジカル源は、ヒドロキノン系阻害剤、ニトロキシド系制御ラジカル、ジクミルペルオキシド、ジ−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンなどの高温で分解するペルオキシド、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン、ポリ（１，４−ジイソプロピルベンゼン）、及び３００℃超の分解温度である他のフリーラジカル発生剤であってもよい。当業者であれば、ラジカル源は、本技術分野において公知であるいかなるラジカル源であってもよいことは理解される。組成物中のラジカルの量は、様々であってもよい。一般的に、全組成物に対するラジカル源の重量パーセントは、０％〜１．０％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２６】
難燃性材料は、さらに、業界内で公知である１種又は複数種の難燃性添加剤を含んでいてもよい。ある実施形態では、難燃性添加剤は、添加剤が最終難燃性材料のポリマー構造中へと反応して、恒久的に難燃性を付与し続けることを可能とする反応性基を有していてもよい。ある実施形態では、難燃性添加剤は、最終難燃性材料中のフィラーとして作用してもよい。組成物中の難燃性添加剤の量は、様々であってもよい。一般的に、全組成物に対する難燃性添加剤の重量パーセントは、０．５％〜５．０％（重量／重量）の範囲内であってもよい。ある実施形態では、第一及び第二の難燃性添加剤が、難燃性材料中に含まれていてもよい。そのような実施形態では、全組成物に対する第一の難燃性添加剤の重量パーセントは、０．５％〜３．０％（重量／重量）の範囲内であってもよく、全組成物に対する第二の難燃性添加剤の重量パーセントは、０．５％〜１５．０％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２７】
組成物中のＰＯＳＳの量は、様々であってもよい。一般的に、全組成物に対するＰＯＳＳの重量パーセントは、０％〜２５％（重量／重量）の範囲内であってもよい。様々な実施形態では、全組成物に対するＰＯＳＳの重量パーセントは、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、又は２５％（重量／重量）であってもよい。例示的な実施形態では、全組成物中におけるＰＯＳＳの重量パーセントは、約５％〜約３０％（重量／重量）の範囲内であってもよい。ある例示的な実施形態では、全組成物中におけるＰＯＳＳの重量パーセントは、約０．１％〜約５％（重量／重量）の範囲内であってもよい。他の例示的な実施形態では、全組成物中におけるＰＯＳＳの重量パーセントは、約１％〜約１．５％（重量／重量）の範囲内であってもよい。他の例示的な実施形態では、全組成物中におけるＰＯＳＳの重量パーセントは、約１．２５％（重量／重量）であってもよい。
【００２８】
一般的に、重合開始剤は、本技術分野で公知である重合を開始するためのいかなる化学物質又は組成物であってもよい。重合開始剤としては、限定されないが、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ジイソノナノイルペルオキシド、ジ−コハク酸ペルオキシド、ｔ−ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−アミルペルオキシ２−エチルヘキサノエート、２−エチルヘキシルペルオキシ２−エチルヘキサノエート、ミリスタルペルオキシジカーボネート（myristal peroxydicarbonate）、ｔ−ブチルペルオキシピバレート、ｔ−アミルペルオキシピバレート、ｔ−ブチルペルオキシアセテート、ｔ−アミルペルオキシアセテート、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、及びｔ−アミルペルオキシベンゾエート、並びにこれらの組み合わせが挙げられ得る。組成物中の重合開始剤の量は、様々であってもよく、業界で公知の開始剤を含む。一般的に、全組成物に対する重合開始剤の重量パーセントは、０．１％〜１％（重量／重量）の範囲内であってもよい。他の例示的な実施形態では、全組成物中における重合開始剤の重量パーセントは、約０．２５％〜約１％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００２９】
一般的に、重合禁止剤は、本技術分野で公知である重合を禁止するためのいかなる化学物質又は組成物であってもよい。重合禁止剤としては、限定されないが、ヒドロキノン、ヒドロキノンのメチルエーテル、及びモノマー又はポリマーのいずれかの形態の２，４−ジメチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、並びにこれらの組み合わせが挙げられ得る。組成物中の重合禁止剤の量は、様々であってもよく、業界で公知の禁止剤を含む。一般的に、全組成物に対する重合禁止剤の重量パーセントは、０．００１％〜０．２％（重量／重量）の範囲内であってもよい。
【００３０】
難燃性材料組成物は、混合及び加工されて、難燃性及び耐水性材料が作製され得る。ある実施形態では、難燃性材料は、透明又は透き通っている。難燃性材料は、不透明であってもよいことも理解される。不透明又は透明である実施形態において、難燃性材料は、無色又は有色であってもよい。当業者であれば、難燃性材料が、限定されないが、赤色、黄色、橙色、青色、緑色、灰色、又はガラス若しくはアクリル業界で公知の他のいずれかの色を含むいかなる色であってもよいことは理解される。
【００３１】
ある実施形態では、難燃性材料のシートは、．２５インチの厚さであってもよい。他の実施形態では、シートは、．２５インチ未満の厚さであってもよい。さらなる実施形態では、シートの厚さは、０．２５インチ〜２．０インチであってもよい。ある実施形態では、シートの厚さは、４インチであってもよい。ある実施形態では、シートの厚さは、４インチ超であってもよい。ある実施形態では、シートは、３０インチもの厚さであってもよい。ある実施形態では、４インチ超の厚さを有するパネルが所望され得る。そのような実施形態では、シートを積層するための本技術分野において公知の適切な手段を用いることによって、複数のシートが積層されてもよい。ある実施形態では、シートは、本技術分野において公知の接着剤を用いて積層されてもよい。他の実施形態では、シートは、熱を用いて積層されてもよい。当業者であれば、シートは、所望される厚さを作り出すために本技術分野において公知のいかなる手段を用いて積層されてもよいことは理解される。ある実施形態では、４インチ超の厚さを有するシートは、シートを互いに積層することなく、単一のシートを用いて作製されてもよい。当業者であれば、難燃性材料は、ガラス又は他のアクリル製品に一般的に用いられる厚さを有していてもよいことは理解される。ある実施形態では、難燃性材料は、熱成形可能であり、それによって、多くの建設及び建築用途に利用可能となる。当業者であれば、難燃性材料は、本技術分野において公知であるいかなるアクリル成形技術を用いて成形されてもよいことは理解される。したがって、当業者であれば、難燃性材料は、本技術分野において公知であるいかなる形状を取るように加工されてもよいことも加えて理解される。さらなる実施形態では、航空宇宙業界内においても、耐弾／耐衝撃性材料及び爆風緩和材料（blast mitigation materials）のための製品並びに材料に難燃性材料が用いられ得る。
【００３２】
用途
【００３３】
難燃性材料は、様々な用途に用いられ得る。限定されない例として、難燃性材料は、建築物、自動車、又は窓が存在し得るほかのいずれかの場所のための窓などの用途に用いられ得る。当業者であれば、難燃性材料は、本技術分野において公知であるいかなる窓として用いられてもよいことは理解される。難燃性材料は、天窓、窓、及び構造体に対して光が入る又は出ることを可能とする本技術分野において公知である他のいずれかの用途のための窓ガラスとして用いられ得る。難燃性材料は、両面型プロジェクションスクリーンを含むプロジェクションスクリーンに用いられ得る。難燃性材料は、耐弾ガラス又は防弾ガラスとしても用いられ得る。
【００３４】
ある実施形態では、難燃性材料は、ウォールクラッドとして用いられ得る。ウォールクラッドは、この材料が構造面全体を覆い得ることから、厳しい難燃性及び煙防止性の要件を満たす必要がある。ウォールクラッド用途としては、壁取り付け備品（wall fixtures）、壁装飾、及び典型的には建築物内部にある家具類の材料が挙げられ得る。燃焼時、ウォールクラッドは、垂直方向に火炎を進行させ得るものであり、このことは、隣接する部屋に煙を逃がすことに繋がり得る。ウォールクラッド用途に有用であり得る難燃性材料は、難燃性材料が自己消火性及び難燃性を有することから、有用である。当業者であれば、難燃性材料は、本技術分野において公知であるいかなるウォールクラッドとして用いられてもよいことは理解される。ウォールクラッド用途及び窓ガラス用途は、異なる基準を有し得ることから、２つの用途の配合物は、異なる添加剤、充填レベル、及び他の成分を含み得る。
【００３５】
方法
【００３６】
ある実施形態では、難燃性材料は、少なくとも１種のポリマーと少なくとも１種のナノ構造フィラーとのアクリルを形成する混合物を含み得る。難燃性材料は、本技術分野において公知であるいかなる技術を用いて形成されてもよい。
【００３７】
１つの実施形態では、配合物の成分は、ブレンドされる。ある実施形態では、ブレンドされた配合物は、１時間までの時間にわたって撹拌され得る。ある実施形態では、ブレンドされた配合物は、１時間超にわたって撹拌される。ある実施形態では、配合物の成分は、増粘されるまで温水浴中で混合される。ある実施形態では、ブレンドされ撹拌された配合物は、充分に空気が抜けるまで脱気される。様々な実施形態では、脱気された配合物は、シート状モールド又は他の適切なモールドに注ぎ入れられてもよい。モールドは、閉じられ、硬化及び仕上げのための加熱容器中に入れられてもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、オートクレーブ中での連続セルキャストを用いて作製される。他の実施形態では、難燃性材料は、キャストシートを硬化するために用いられる典型的な航空宇宙用途用のオートクレーブを用い、周囲圧から１００ｐｓｉの窒素圧下で周囲温度から１７５℃の運転温度に加熱することによって作製される。材料は、１７５℃よりも高い又は低い温度で硬化されてもよい。当業者であれば、材料は、本技術分野において公知であるいかなる温度で硬化されてもよいことは理解される。材料はまた、１００ｐｓｉよりも高い窒素圧で硬化されてもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、ハイドロクレーブを用いて作製される。当業者であれば、難燃性材料は、典型的なオートクレーブの温度で運転される水を充填したいかなる容器を用いて作製されてもよいことは理解される。ある実施形態では、ハイドロクレーブは、１０〜５０ガロン毎分の範囲内の水流量を有していてもよい。他の実施形態では、難燃性材料は、水浴を用いて作製される。水浴の実施形態では、水浴は、周囲圧及び０〜１００℃の温度下で運転される開放されている水を充填した容器である。当業者であれば、加熱容器は、オートクレーブ、水浴、又はハイドロクレーブが挙げられるがこれらに限定されない、本技術分野において公知であるいかなる加熱容器であってもよいことは理解される。
【００３８】
１つの実施形態では、難燃性材料は、分子量１００Ｋ〜５００ＫのＰＭＭＡを用いてスラリーを作製することによって形成される。スラリーは、ある量のモノマー、架橋剤、離型剤、ＵＶ吸収剤、禁止剤、及び難燃性添加剤のプレミックスを用いて作製されてもよい。着色が所望される実施形態では、ある量の着色剤が成分と混合されてもよい。成分は、均質な混合物が作製されるまで、短い時間にわたってメチルメタクリレートモノマーと混合されてもよい。ある実施形態では、混合物は、１〜５分間にわたって混合されてもよい。他の実施形態では、混合物は、最大１時間にわたって混合されてもよい。ある量の固体ＰＭＭＡ粉末が、混合物にゆっくり添加されてもよく、混合物は、準備したモールドに注ぎ入れるのに適する粘度まで混合される。スラリーは、特定された粘度がブレンドと適合していることを確認するためにモニタリングされてもよい。混合の継続時間は、所望される用途、及びブレンドの粘度をそれが形成されるに従ってモニタリングすることによって特定され得る所望される粘度に応じて様々であってもよい。ある実施形態では、難燃性材料は、大型プロファイルパネルに組み込まれ得る。大型プロファイルパネルを作製する場合、複数のミックスがキャストモールドの充填に用いられ得る。
【００３９】
別の実施形態では、単量体メチルメタクリレートで開始し、一定の粘度まで混合物を重合することによって、シロップが作製されてもよい。反応物は、続いて、ラジカル禁止剤を用いて反応停止されてもよい。混合物はまた、必要に応じてさらなる添加剤を含んでいてもよい。混合物は、続いて、再度反応開始されてもよく、得られたシロップは、キャストモールドに注ぎ入れられてもよい。シロップが用いられる実施形態では、混合物は、加熱容器中に投入され、適切な温度及び圧力を用いて重合されてもよい。
【００４０】
混合物又はスラリーは、予め準備したモールドに移されてもよく、モールドの上部は、加熱中に粘性混合物が漏れ出すことを防止するために、ガスケットで正しい位置に取り付けられ、固定されてもよい。混合物は、次に、不活性雰囲気下、適切な加熱容器に投入され、材料の堅固なシングルキャスト透明シートへの重合を可能とするための予め設定された温度プログラム下で加熱されてもよい。加熱のモードは、業界において現時点で公知であるいかなる方法であってもよく、限定されないが、オートクレーブ、ハイドロクレーブ（水駆動によるオートクレーブ）、又は水浴が挙げられ得る。重合に要する時間の長さは、パネルの厚さ及び作製される製品に依存する。パネルの最終シートへの成形が終わると、反応容器は、過剰な応力の残留を防止するために、１〜３日間かけてゆっくり冷却される。当業者であれば、反応容器は、３日間を超える期間にわたって冷却されてもよいことは理解される。冷却後、パネルはモールドから取り出され、さらに機械加工、アニーリング、及び熱成形が施されて、最終的な所望される構造とされる。
【実施例】
【００４１】
様々な難燃性（ＦＲ）試験基準に基づいて難燃性材料を典型的なアクリル材料と直接比較するために実験を行った。
【００４２】
例１：添加剤難燃性試験の認証
この実験の目的は、難燃性材料が防火基準及び法令の準拠条件を満たすかどうかを特定することであった。試験は、着火温度、表面延焼性、燃焼速度、及び煙発生速度の測定を含んでいた。各試験からの結果を、ＵＬ９４関連のＡＳＴＭ試験規格と比較して、材料が防火基準法令を満たすことができるかどうかを特定した。
【００４３】
試薬／配合物：３つの難燃剤含有アクリルを試験した：Ｂｏｒａｘ  Ｆｉｒｅｂｒａｋｅ  Ｚｉｎｃ  Ｂｏｒａｔｅ（５％充填）−実験２；ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＥＨ−５（２％充填）−実験３；Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ（１％充填）−実験４。
【００４４】
手順：以下の難燃性試験方法を行った：ＡＳＴＭ  Ｄ６３５（燃焼速度）と相関させたＡＳＴＭ  Ｄ２８４３（煙密度）；１インチ×１インチ×１／４インチサンプル（１０個ずつ）；ＡＳＴＭ  Ｄ１９２９（着火温度）；２０ｍｍ×２０ｍｍ×３グラム重量；ＵＬ９４Ｖ（垂直燃焼試験）；１２５ｍｍ×１３ｍｍ×３ｍｍ（６個ずつ）。
【００４５】
結果／結論：ＡＳＴＭ  Ｄ６３５（燃焼速度）と相関させたＡＳＴＭ  Ｄ２８４３（煙密度）
【００４６】
Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ（１％充填）−平均煙密度は２．３、燃焼速度は２１．８、全体としての燃焼クラス（lighting class）は、ＣＣ１である（ポリカーボネートと同じ）。
【００４７】
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＥＨ−５（５％充填）−平均煙密度は５．４、燃焼速度は２７．１、全体としての燃焼クラスは、ＣＣ２である。
【００４８】
Ｂｏｒａｘ  Ｆｉｒｅｂｒａｋｅ  Ｚｉｎｃ  Ｂｏｒａｔｅ（５％充填）−平均煙密度は５．９、燃焼速度は３３．２、全体としての燃焼クラスは、ＣＣ２である。
【００４９】
例２：添加剤難燃性試験  実験１
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシート中の難燃性添加剤は、材料の着火に対する抵抗体として作用し、着火すると、延焼を抑制する抵抗体として作用する。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定するための第一の試験を行った。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【００５０】
試薬／配合物：
【００５１】
５％充填における相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤−６０ｇ
ポリマー−４８０ｇ
モノマー−６８４ｇ
プレミックス−１２ｇ
【００５２】
５％充填における相乗剤ありの配合物：
難燃性添加剤−６０ｇ
メタホウ酸塩（相乗剤）−２％（２４ｇ）
ポリマー−４８０ｇ
モノマー−６８４ｇ
プレミックス−１２ｇ
【００５３】
添加剤の情報：
Ｃａｂｏｔ（登録商標）から以下のサンプルを得た：
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＥＨ−５
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＭＳ−７５Ｄ
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＬＭ−１５０
【００５４】
手順：
例３：添加剤難燃性試験−実験２
【００５５】
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシート中の難燃性添加剤は、材料の着火に対する抵抗体として作用し、着火すると、延焼を抑制する抵抗体として作用する。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【００５６】
試薬／配合物：
【００５７】
５％充填における相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤−１００ｇ
ポリマー−８００ｇ
モノマー−１０８０ｇ
プレミックス−２０ｇ
【００５８】
添加剤の情報：
ＣｈｅＭａｒＣｏから以下のサンプルを得た：
ＪＬＳ  ＡＰＰ
ＪＬＳ  Ｍｅｌａｍｉｎｅ  Ｃｙａｎｕｒａｔｅ
Ｂｏｒａｘ  Ｆｉｒｅｂｒａｋｅ  Ｚｉｎｃ  Ｂｏｒａｔｅ
【００５９】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合し、脱気した後に冷蔵庫に一晩入れた。次に、平皿をオートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【００６０】
【表１】
2020514491.tif 000003
【００６１】
【表２】
2020514491.tif 000004
【００６２】
結果／結論：ＪＬＳ−ＡＰＰは、僅かに黄色い色調を有していた。Ｆｉｒｅｂｒａｋｅは、不透明であったが、着色パネル用として機能する可能性があると考えられた。ＪＬＳ−ＭＣ２５Ｄは、目的の粘度に混合されなかった−粘度を実現するためにはより長い時間混合される可能性がある。
【００６３】
例４：添加剤難燃性試験−実験３
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【００６４】
２％充填における相乗剤なしの配合物：実験１からのＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ難燃剤（相乗剤なしのみ）から続けて、２％充填を得るために残量に添加する必要のある難燃剤の量を特定した。ＥＨ−５及びＭＳ−７５Ｄのみを再試験した。
難燃性添加剤：４０ｇ
ポリマー：８６０ｇ
モノマー：１０８０ｇ
プレミックス：２０ｇ
【００６５】
３１０ＡＴＨ−５％充填における相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：４０ｇ
ポリマー：８６０ｇ
モノマー：１０８０ｇ
プレミックス：２０ｇ
【００６６】
３０２ＡＴＨ−５％充填における相乗剤ありの配合物：
難燃性添加剤：４０ｇ
ポリマー：８６０ｇ
モノマー：１０８０ｇ
プレミックス：２０ｇ
メタホウ酸塩（相乗剤）−４０ｇ
【００６７】
添加剤の情報：
Ｃａｂｏｔから以下のサンプルを得た：
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＥＨ−５
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＭＳ−７５Ｄ
【００６８】
手順：４つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合し、脱気した後に冷蔵庫に一晩入れた。次に、平皿をオートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【００６９】
【表３】
2020514491.tif 000005
【００７０】
【表４】
2020514491.tif 000006
【００７１】
結果／結論：ＡＴＨの結果は、非常に濁っていた。温水中で混合すると、ＥＨ−５の材料はすべて溶液中に溶け込んだが、ＭＳ−７５Ｄはすべてではなかった。ＥＨ−５は透明であったが、ＭＳ−７５Ｄは、物質の小さい凝集物をいくつか有しており、サンプルの中央にブローアウト（blow out）を有していた。
【００７２】
例５：添加剤難燃性試験−実験４
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【００７３】
試薬／配合物：ＰＯＳＳは、プレミックスに類似のケージング剤（caging agent）として作用することを可能とする８つの置換基を有しているため、プレミックスは必要なかった。
【００７４】
２％充填における相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：４０ｇ
ポリマー：７８３ｇ
モノマー：１１８７ｇ
【００７５】
１％充填における相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：２０ｇ
ポリマー：７８３ｇ
モノマー：１１９７ｇ
【００７６】
１／２％充填における相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：１０ｇ
ポリマー：７８３ｇ
モノマー：１２０７ｇ
【００７７】
添加剤の情報：
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
【００７８】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合し、脱気した後に冷蔵庫に一晩入れたが、サンプルは、長い時間脱気する必要はなかった。次に、平皿をオートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたかどうかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【００７９】
【表５】
2020514491.tif 000007
【００８０】
【表６】
2020514491.tif 000008
【００８１】
結果／結論：各配合物は、目的の粘度を有しており、脱気を行う必要がなかった。最終製品は、まったく問題なく透明であった。１％のＰＯＳＳでの第一のキャストのＤＭＡは、２％及び１／２％の場合（いずれも約１８００）よりも低い弾性率を有していたため、１％のＰＯＳＳでの第二のキャストを行ったが、結果は同じであった。
【００８２】
例６：
本試験の目的は、ＰＯＳＳ及びＤＯＰＯとブレンドされた場合のＰＭＭＡの難燃性、機械的特性、及び光学的特性を特定することであった。
【００８３】
サンプル調製：ＰＯＳＳの変動幅（１〜３％）及びＤＯＰＯ（０．５〜３％）の両方の様々な充填の組み合わせを、ＰＭＭＡブレンドに添加し、増粘されるまで温水浴中で混合した。このサンプルを一晩冷蔵し、その後、６．８９ＫＰａの窒素下、５〜１０日間にわたってオートクレーブ中に入れた。
【００８４】
アクリルは、連続セルキャストによってオートクレーブ中で作製する。重合したアクリルのスラッシュ（polymerized acrylic slush）を、所望される厚さのスチール製モールドに注ぎ入れ、続いて、アクリルが完全に反応して硬化するまで連続的に加熱及び冷却する。スラッシュモールドがオートクレーブ中に配置される時間の長さは、パネルの厚さに基づく。このプロセスによって、均一な高分子量ポリマーによる透明なアクリルを作製する。
【００８５】
結果：
【００８６】
【表７】
2020514491.tif 000009
【００８７】
【表８】
2020514491.tif 000010
【００８８】
結論：ＰＯＳＳは、ＤＯＰＯとの相乗作用を伴う場合、透明アクリル材料に対して非常に優れた難燃性をもたらす。このセラミックと有機とのハイブリッドは、燃焼速度を低下させると同時に、相乗剤が気相中におけるラジカルの拡がりの低減を補助するという独特の難燃性機構をもたらす。添加剤の性質によって、ＰＭＭＡは、典型的な光学的及び機械的特性を維持することが可能となる。この技術によって、広く様々な用途におけるガラスの代替が可能となる。
【００８９】
例７：実験５−Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ（３％充填）、Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１％、２％、及び３％充填）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシート中の難燃性添加剤は、材料の着火に対する抵抗体として作用し、着火すると、延焼を抑制する抵抗体として作用する。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。このラウンドの実験では、実験４においてプレミックスの弾性率が予想よりも低かったことから、プレミックスを用いた。Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ（３％）もプレミックスを用いて試験した。
【００９０】
試薬／配合物：
【００９１】
３％充填でのＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ及びＡｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳにおける相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：４０ｇ
ポリマー：７８３ｇ
モノマー：１１５７ｇ
プレミックス：２０ｇ
【００９２】
２％充填でのＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳにおける相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：２０ｇ
ポリマー：７８３ｇ
モノマー：１１７７ｇ
プレミックス：２０ｇ
【００９３】
１％充填でのＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳにおける相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：１０ｇ
ポリマー：７８３ｇ
モノマー：１１８７ｇ
プレミックス：２０ｇ
【００９４】
添加剤の情報：
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ（ＭＡ０７３５）
Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ（ＭＡ０７３６）
【００９５】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルは冷蔵しなかった。サンプルは脱気しなかった。平皿を８日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【００９６】
【表９】
2020514491.tif 000011
【００９７】
【表１０】
2020514491.tif 000012
【００９８】
結果／結論：Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ（３％）は、僅かに黄色であり、サンプルの中央に小さい割れ目が見られた。Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（３％）は、サンプルの中心に小さいゴースト（ghost）を有していた。小さいゴーストは、不適切な混合に起因するものであり得る。全てのＭｅｔｈａｃｒｙｌサンプルは、白色であったが、Ａｃｒｙｌｏサンプルは、黄色い色調であった。アクリルに添加可能であるＰＯＳＳ材料の量の上限は、３％であると思われ、２％が最適であり得る。
【００９９】
例８：実験６−疎水性ヒュームドシリカ（５％充填）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【０１００】
試薬／配合物：疎水性ヒュームドシリカ添加剤（低増粘性）を試験した一方で、実験１及び３では、親水性ヒュームドシリカ添加剤（増粘性）を用いた。この材料は、不透明材料に用いられることになる。まず、シリカ材料に対して溶解性試験を行い、可能な最大充填レベルを特定した。２％が最適であると思われるが、ある特定の材料では、必要に応じて最大５％まで添加可能であると特定された。
【０１０１】
２％充填での相乗剤なしの配合物：
難燃性添加剤：５０ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４４６ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１０２】
添加剤の情報：
Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから以下のサンプルを得た：
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ−６１０
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ−７２０
ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ−５３０
Ｅｖｏｎｉｋから以下のサンプルを得た：
ＡＥＲＯＳＩＬ  Ｒ７２００
ＡＥＲＯＳＩＬ  Ｒ７１１
【０１０３】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合し、脱気した後に冷蔵庫に一晩入れたが、サンプルは、長い時間脱気する必要はなかった。次に、平皿をオートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたかどうかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１０４】
【表１１】
2020514491.tif 000013
【０１０５】
【表１２】
2020514491.tif 000014
【０１０６】
結果／結論：ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ６１０は、良好な粘度を呈した。ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ７２０は、高粘度であった。残りのサンプルは、異常な特性を示すことなく、良好な粘度を有していた。ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ６１０は、完全には溶解せず、僅かな黄色い色調を有して僅かに透明であった。ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ５３０は、完全に溶解し、僅かに透明であったが、黄色ではなかった。ＡＥＲＯＳＩＬ  Ｒ７２００は、完全には溶解せず、大量の添加剤がサンプルの底にあるほとんど不透明なサンプルが得られた。ＡＥＲＯＳＩＬ  ７２０は、完全に溶解したが、非常に不透明であった。ＡＥＲＯＳＩＬ  Ｒ７１１は、完全には溶解しなかったが、僅かに不透明なだけであった。
【０１０７】
例９：実験７−二次添加剤（臭素（０．２５％）及び炭素（０．１％）ラジカルトラップ）を伴うＡｃｒｙｌｏ及びＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１％及び２％）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【０１０８】
試薬／配合物：気相での延焼を阻止する目的で、２つの二次難燃性添加剤の組み合わせを試す。臭素化（０．２５％）及び炭素ラジカルトラップ（０．１％）を一緒に用いる。これらを、計算に入れていない２５００ｇのサンプルに添加する。二次添加剤を、２％及び３％の両方の充填で、Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ及びＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳの両方と混合する。
【０１０９】
１％充填における配合物：
難燃性添加剤（ＰＯＳＳ）：２５ｇ
臭素化添加剤（ＦＲ  １０２５）：６．２５ｇ
炭素ラジカルトラップ添加剤：２．５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４７１ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１１０】
２％充填における配合物：
難燃性添加剤（ＰＯＳＳ）：５０ｇ
臭素化添加剤（ＦＲ  １０２５）：６．２５ｇ
炭素ラジカルトラップ添加剤：２．５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４４６ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１１１】
添加剤の情報：
Ｕｎｉｔｅｄ  Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓから以下のサンプルを得た（炭素ラジカルトラップ）：
ＣＵＲＯＸ  ＣＣ−ＤＣ
Ａｌｆａ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙから以下のサンプルを得た（臭素化添加剤）：
ＦＲ  １０２５
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
【０１１２】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。次に、平皿を１日オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたかどうかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１１３】
結果／結論：サンプルはすべて不透明であり、各サンプルの中央でアクリルが膨張した。炭素又は臭素添加剤が不透明性の原因であるかどうかを特定するために、溶解性試験を行った。結果から、炭素材料は、数分間以内にモノマー中に完全に溶解したことが示される。６時間後、臭素化材料は溶解しなかった。次に、炭素材料単独で残炎（after burn）を抑制するのに充分であるかどうかを特定するために、試験を行った。
【０１１４】
モノマー中に溶解可能な炭素材料の量を特定するために、以下の溶解性試験を行った。１／４％、１／２％、１％、及び２％の炭素材料が、数分間以内にモノマー中に溶解する。
【０１１５】
例１０：実験８−二次炭素ラジカルトラップ（１％）及び（１／２％）を含むＡｃｒｙｌｏ及びＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１．５％）
本試験の目的は、ＰＯＳＳ及びＤＯＰＯとブレンドされた場合のＰＭＭＡの難燃性、機械的特性、及び光学的特性を特定することであった。
【０１１６】
試薬／配合物：２つの二次難燃剤（臭素化及び炭素ラジカルトラップ）を含む実験７の組み合わせは不成功であった。材料は完全に不透明となった。臭素化又は炭素材料が、不溶性に起因して不透明性を引き起こしたかどうかを特定する目的で、溶解性試験を行った。
【０１１７】
１．５％充填における配合物２５００ｇ：
難燃性添加剤（ＰＯＳＳ）：３８ｇ
炭素ラジカルトラップ添加剤：２５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４３３ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１１８】
添加剤の情報：
Ｕｎｉｔｅｄ  Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓから以下のサンプルを得た（炭素ラジカルトラップ）：
ＣＵＲＯＸ  ＣＣ−ＤＣ
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
【０１１９】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルは冷蔵しなかった。サンプルは脱気しなかった。平皿を９日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１２０】
【表１３】
2020514491.tif 000015
【０１２１】
【表１４】
2020514491.tif 000016
【０１２２】
結果／結論：１％の炭素材料は、混合物中に迅速に溶解した。サンプルは、ＤＭＡ及びＤＳＣでの試験後、硬化しなかった。溶解性試験により、臭素化材料（０．２５％）がモノマー中に不溶性であることが確認された。それは、６時間の撹拌後も溶解しなかった。
【０１２３】
炭素材料（０．１％）は、添加後数分間以内にモノマー中に溶解した。１／４％、１／２％、１％、及び２％での溶解性試験により、増加する量の炭素材料が、モノマーとの混合後数分間以内に溶解することが確認された。
【０１２４】
試薬／配合物−第２ラウンド：各ＰＯＳＳの１．５％及び炭素ラジカルトラップ材料の１％による実験８での材料は、ＵＬ−９４Ｖ試験に不合格であったが、数値は大きく改善した。難燃性アクリルを意図する用途において、材料は必ずしもＵＬ−９４Ｖ試験に合格する必要はなく、意図するところはむしろ、材料がより大スケールの試験に合格するかどうかについての見解を得ることである。次の段階は、実験８の第１ラウンドの試験での材料をより多く作製することであり、さらには、１／２％炭素材料でも試験して、結果が有意に異なるかどうかを見ることである。次に、材料を、ＡＳＴＭ  Ｄ１９２９及びＡＳＴＭ  Ｄ６３５によって試験する。さらなる情報を、以下の「認証−第３ラウンド」のセクションで見出すことができる。
【０１２５】
１／２％炭素を伴う１．５％ＰＯＳＳ充填における配合物２５００ｇ：
難燃性添加剤（ＰＯＳＳ）：３８ｇ
炭素ラジカルトラップ添加剤（１％）：１２．５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４４５．５ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１２６】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。次に、平皿を６日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたかどうかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１２７】
【表１５】
2020514491.tif 000017
【０１２８】
【表１６】
2020514491.tif 000018
【０１２９】
結果／結論：
【０１３０】
４つのサンプルはすべて光学的に透き通っていた。Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ及びＡｃｒｙｌｏサンプルのすべてをＡＳＴＭ  Ｄ６３５用に切断し（各々に対して１０個のサンプル）、６日間にわたって後硬化した。Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ／炭素サンプルは、ＵＬ−９４Ｖによって試験した際により良好な燃焼速度を有していたため、これらをＡＳＴＭ  Ｄ６３５によって試験する。
【０１３１】
例１１：実験９：二次炭素及びリンラジカルトラップを伴うＡｃｒｙｌｏ及びＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１．５％）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシート中の難燃性添加剤は、材料の着火に対する抵抗体として作用し、着火すると、延焼を抑制する抵抗体として作用する。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【０１３２】
試薬／配合物：１種の二次難燃剤（炭酸塩化材料）を含む実験８の組み合わせであったが、ＵＬ−９４Ｖ試験に合格するには充分ではなかった。このため、第三の添加剤を試験することになる。まず、ホスホン酸化材料がモノマー中に可溶性であるレベルを特定する目的で、溶解性試験を行った。
【０１３３】
溶解性試験により、ホスホン酸化材料が、最大５％までモノマー中に可溶性であることが確認された。試験の次のラウンドでは、炭酸塩化材料の充填を１／４％まで低下させ、ＤＯＰＯは、１〜３％の範囲内とし、一方ＰＯＳＳ充填レベルは１．５％に維持することになる。
【０１３４】
２５００ｇ充填における配合物：
難燃性添加剤（ＰＯＳＳ）：３８ｇ
炭素ラジカルトラップ添加剤（１／４％）：６．２５ｇ
ＤＯＰＯ（１％）：２５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４３３ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１３５】
２５００ｇ充填における配合物：
難燃性添加剤（ＰＯＳＳ）：３８ｇ
炭素ラジカルトラップ添加剤（１／４％）：６．２５ｇ
ＤＯＰＯ（３％）：７５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４３３ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１３６】
添加剤の情報：
Ｕｎｉｔｅｄ  Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓから以下のサンプルを得た（炭素ラジカルトラップ）：
ＣＵＲＯＸ  ＣＣ−ＤＣ
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａから以下のサンプルを得た：
ＤＯＰＯ
【０１３７】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルは冷蔵しなかった。サンプルは脱気しなかった。平皿を９日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１３８】
【表１７】
2020514491.tif 000019
【０１３９】
【表１８】
2020514491.tif 000020
【０１４０】
結果／結論：３％ではＤＯＰＯのすべてが混合されたわけではなく、アクリルは、ＤＯＰＯの微量残渣を有する可能性があった。サンプルはすべて黄色となった。３％充填のサンプルにおいて、溶解しなかったＤＯＰＯ材料は、平皿の底に溜まった。我々は、４日間の最終アニーリングの後、Ａｃｒｙｌｏ及びＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳの両方について、２つの配合のサンプルを、ＡＳＴＭ  Ｄ６３５試験のために切断し、送付する。機械加工時、３％ＤＯＰＯを含むサンプルは、１％ＤＯＰＯを含むサンプルよりも非常に脆弱であった。Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ（１．５％）／炭素（１／４％）／ＤＯＰＯ（１％）では、ＡＳＴＭ  Ｄ６３５の結果が大きく改善されたので、サンプルを、ＡＳＴＭ  Ｄ１９２９試験用にも切断した。数回のＦＲ試験の後、添加した炭素材料の量が少ないほど、ＦＲの結果が良好であることが分かった。このことから、炭素材料を配合物から除去した。
【０１４１】
例１２：実験１０：二次リンラジカルトラップを伴うＡｃｒｙｌｏ及びＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１．５％）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシート中の難燃性添加剤は、材料の着火に対する抵抗体として作用し、着火すると、延焼を抑制する抵抗体として作用する。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【０１４２】
試薬／配合物：実験９の組み合わせは、２つの二次難燃剤（炭酸化及びホスホン酸化材料）を含んでいたが、ＦＲの結果は、炭素材料の量が少ないほど等級が良好であることを示唆していた。炭素材料を配合物から除去し、ホスホン酸化材料のみを試験した。炭素材料の除去を補うために、ホスホン酸化物の充填レベルを増加させた。
【０１４３】
２５００ｇ充填における配合物：
難燃性添加剤（ＰＯＳＳ）：３８ｇ
ＤＯＰＯ（１％）：２５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４３３ｇ
プレミックス：２５ｇ
【０１４４】
添加剤の情報：
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａから以下のサンプルを得た：
ＤＯＰＯ
【０１４５】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルは冷蔵しなかった。サンプルは脱気しなかった。平皿を９日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１４６】
【表１９】
2020514491.tif 000021
【０１４７】
【表２０】
2020514491.tif 000022
【０１４８】
結果／結論：ＤＯＰＯを含むサンプルは、透明であったが、黄色を呈した。ＤＯＰＯがアクリルの上部に移動するものと思われる。したがって、パネルの切断によって、黄色が薄くなったサンプルが得られる結果となる。
【０１４９】
例１３：実験１１：ＺｒＰ、ＰＣ９００、ＡＲＳ１１を伴うＭｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１．５％）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシート中の難燃性添加剤は、材料の着火に対する抵抗体として作用し、着火すると、延焼を抑制する抵抗体として作用する。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。このラウンドの実験では、実験４においてプレミックスの弾性率が予想よりも低かったことから、プレミックスを用いた。Ａｃｒｙｌｏ  ＰＯＳＳ（３％）もプレミックスを用いて試験した。
【０１５０】
試薬／配合物：実験１０の後、ＤＯＰＯが透明アクリルに黄色の色調を付与したものと特定された。この色調のために、実験は、芳香族環を有しない異なる二次リン添加剤を用いて行うことが必要となる。芳香族環を有するリン添加剤が、材料の黄色着色の原因であり得る。
【０１５１】
２５００ｇ充填、３％リン充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：３７．５ｇ
二次添加剤（３％）：７５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１３８３．５ｇ
プレミックス：２５ｇ
リン酸水素ジルコニウムを、この充填レベルで実験した唯一の添加剤とした。
【０１５２】
２５００ｇ充填、５％リン充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：３７．５ｇ
二次添加剤（５％）：１２５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１３３３．５ｇ
プレミックス：２５ｇ
ＡＲＳ１１及びＰＣ９００をこの充填レベルで実験した。
【０１５３】
２５００ｇ充填、１０％リン充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：３７．５ｇ
二次添加剤（１０％）：２５０ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１２０８．５ｇ
プレミックス：２５ｇ
ＡＲＳ１１及びＰＣ９００をこの充填レベルで実験した。
【０１５４】
添加剤の情報：
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｉｎｏｖｉａから以下のサンプルを得た：
ＡＲＳ１１
Ｔｈｏｒから以下のサンプルを得た：
ＰＣ  ９０Ｓｕｎｓｈｉｎｅ  Ｆａｃｔｏｒｙから以下のサンプルを得た：
リン酸水素ジルコニウム（ＺｒＰ）
【０１５５】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルは冷蔵しなかった。サンプルは脱気しなかった。平皿を１１日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１５６】
【表２１】
2020514491.tif 000023
【０１５７】
【表２２】
2020514491.tif 000024
【０１５８】
結果／結論：ＰＯＳＳ（１．５％）及びＡＲＳ１１（５％）を、ＡＳＴＭ  Ｄ６３５（ＨＢ試験）及びＵＬ９４（Ｖ試験）で試験して、ＡＲＳ１１が充分なＦＲ性能を付与するかどうかを特定した。
【０１５９】
例１４：実験１２：Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１．５％）  ＡＲＳ１１、ＦＣＸ２１０、Ｐ１０２２、Ｐ０６８３、Ｐ０２６９（脱気せず）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【０１６０】
試薬／配合物：実験１１の後、２つの理由からＡＲＳ１１の充填レベルを低下させた。１つは、金色の色相を制限するためであり、もう１つは、機械的特性を維持するか、又は機械的特性の変化を制限するためである。５％及び１０％充填でのサンプルは、強い金色の色調を有しており、弾性率は、我々が通常目にするよりも非常に低かった。これらの用途の場合、弾性率が下がることは問題ないが、我々の場合は低下しない方が良い。
【０１６１】
２５００ｇ充填、１．５％リン充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：３７．５ｇ
二次添加剤（１．５％）：３７．５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４２１ｇ
プレミックス：２５ｇ
ＡＲＳ１１、ＦＣＸ２１０、Ｐ１０２２、Ｐ０６８３、及びＰ０２６９を、この充填レベルで実験した。
【０１６２】
２５００ｇ充填、３％リン充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：３７．５ｇ
二次添加剤（３％）：７５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１３８３．５ｇ
プレミックス：２５ｇ
ＡＲＳ１１をこの充填レベルで実験した。
【０１６３】
添加剤の情報：
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｉｎｏｖｉａから以下のサンプルを得た：
ＡＲＳ１１
ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａから以下のサンプルを得た：
Ｐ１０２２、Ｐ０６８３、及びＰ０２６９
Ｔａｉｊｉｎから以下のサンプルを得た：
ＦＣＸ２１０
【０１６４】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルは冷蔵しなかった。サンプルは脱気しなかった。平皿を３日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたか、又は透明のままに維持したかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１６５】
【表２３】
2020514491.tif 000025
【０１６６】
【表２４】
2020514491.tif 000026
【０１６７】
結果／結論：ＦＣＸ２１０は不透明であった。ＡＲＳ１１は、いくつかの望ましい特性を呈した。Ｐ１０２２、Ｐ０６８３、Ｐ０２６９は、いくつかの望ましい特性を呈した。Ｐ０２６９は、気泡を有していたため、注ぎ入れる前に脱気が必要であり得る。
【０１６８】
例１５：実験１３：Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１．５％）  ＡＲＳ１１、ＦＣＸ２１０、Ｐ１０２２、Ｐ０６８３、Ｐ０２６９（脱気）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシート中の難燃性添加剤は、材料の着火に対する抵抗体として作用し、着火すると、延焼を抑制する抵抗体として作用する。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【０１６９】
試薬／配合物：実験１１の後、２つの理由からＡＲＳ１１の充填レベルを低下させた。１つは、金色の色相を制限するためであり、もう１つは、機械的特性を維持するか、又は機械的特性の変化を制限するためである。５％及び１０％充填でのサンプルは、強い金色の色調を有しており、弾性率は、典型的な弾性率よりも非常に低かった。
【０１７０】
２５００ｇ充填、１．５％リン充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：３７．５ｇ
二次添加剤（１．５％）：３７．５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４２１ｇ
プレミックス：２５ｇ
ＡＲＳ１１、ＦＣＸ２１０、Ｐ１０２２、Ｐ０６８３、及びＰ０２６９を、この充填レベルで実験した。
【０１７１】
２５００ｇ充填、３％リン充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：３７．５ｇ
二次添加剤（３％）：７５ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１３８３．５ｇ
プレミックス：２５ｇ
ＡＲＳ１１をこの充填レベルで実験した。
【０１７２】
添加剤の情報：
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｉｎｏｖｉａから以下のサンプルを得た：
ＡＲＳ１１
ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａから以下のサンプルを得た：
Ｐ１０２２、Ｐ０６８３、及びＰ０２６９
Ｔａｉｊｉｎから以下のサンプルを得た：
ＦＣＸ２１０
【０１７３】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルを脱気した。次に、平皿を３日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたかどうかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１７４】
【表２５】
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【０１７５】
【表２６】
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【０１７６】
結果／結論：ＡＲＳ１１を含むサンプルは、金色の色調を呈した。Ｐ０２６９、Ｐ１０２２、及びＰ０６８３のサンプルは、すべて非常に透明であった。
【０１７７】
例１６：実験１４：Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ（１．５％）  ＡＲＳ１１（１３％及び１５％）（脱気）
この試験の目的は、難燃性材料が、材料の機械的特性の変化を抑制するが、同時に材料の大規模な燃焼を防止することができるかどうかを特定することであった。熱可塑性プラスチックシートは、ガラスの代替品として用いられることから、第一の試験では、添加剤がシートを透明に維持するか、又は不透明とするかを特定した。次に、透明サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣ法を用いて分析して、添加剤によって引き起こされた機械的特性の変化の度合いを特定した。材料の機械的特性に変化がなかった場合、又は変化が最小限であった場合、材料に燃焼試験を施して、防火基準法令に基づいて評価した。
【０１７８】
試薬／配合物：実験１３の後、ＰＯＳＳ／ＡＲＳ１１サンプルを、ＡＳＴＭ  Ｄ６３５及びＵＬ９４Ｖ試験のために送付した。結果は非常に良かったが、さらにある程度の改善を用いることが可能であり得る。
【０１７９】
３０００ｇ充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：４５ｇ
二次添加剤（１３％）：３９０ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１５５６ｇ
プレミックス：３０ｇ
【０１８０】
３０００ｇ充填における配合物：
ＰＯＳＳ（１．５％）：４５ｇ
二次添加剤（１５％）：４５０ｇ
ポリマー：９７９ｇ
モノマー：１４９６ｇ
プレミックス：３０ｇ
【０１８１】
添加剤の情報：
Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから以下のサンプルを得た：
Ｍｅｔｈａｃｒｙｌ  ＰＯＳＳ  Ｃａｇｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ
Ｉｎｏｖｉａから以下のサンプルを得た：
ＡＲＳ１１
【０１８２】
手順：３つのガラス製Ｐｙｒｅｘ平皿を得た。上記の配合物を、各別個のサンプルに対して１つずつ平皿中で混合した。サンプルを脱気した。次に、平皿を３日間オートクレーブに入れて、スラリーを重合させた。オートクレーブから取り出した後、サンプルを目視で検査して、添加剤が材料を不透明にしたかどうかを特定した。サンプルを、ＤＭＡ及びＤＳＣを用いて分析して、添加剤に起因して機械的特性がどのように変化したかを特定した。
【０１８３】
結果／結論：金属性平皿は、離型剤が必要であり、そうでなければ、アクリルは、平皿のコーティングを剥がしてしまう。ＰＯＳＳ／ＡＲＳ１１サンプルは、３日間よりも長いキャストが必要であると思われた。２週間キャストした材料は、望ましい結果を呈した。
【０１８４】
必要に応じて、難燃性材料の詳細な実施形態を開示してきた。しかし、当業者であれば、開示された実施形態が、単に説明のために提供されるものであり、様々な形態で具体化され得る材料の単なる例示であることは明らかであるはずである。したがって、本明細書で開示された具体的な構造上及び機能上の詳細事項は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に、請求項のための基礎として、及び実質的にいかなる適切に緻密である構造においても材料を様々に用いることを当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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