JP2002080670A - 塩化ビニル系樹脂組成物及びその成形品 - Google Patents
塩化ビニル系樹脂組成物及びその成形品Info
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Abstract
高弾性率、高耐熱性を付与し、且つ、その成形品の線膨
張係数を小さく抑えることが可能で、塩化ビニル系樹脂
組成物には良好な成形性を与える塩化ビニル系樹脂組成
物。 【解決手段】 塩化ビニル系樹脂100重量部に対して
A)ウィスカー状ホウ酸アルミニウム5〜100重量
部、B)鉛系安定剤0.5〜10重量部が配合されてな
る塩化ビニル系樹脂組成物及びその成形品。
Description
成物及びその成形品に関する。更に詳しくは、高強度、
高弾性率、高耐熱性で熱撓み温度が低く線膨張係数の小
さい成形品を与え、且つ、成形性の良好な成形品及びこ
れを与える塩化ビニル系樹脂組成物に関する。
外、屋内建材として多く用いられるようになってきてい
る。特に、住宅等の建物の構造は省エネルギーを目的と
して高気密化が進んでいるが、一般に建材に用いられる
硬質塩化ビニル樹脂成形品は金属成形品に比べて、線膨
張係数が大きく、また、弾性率が低いので、この成形品
が建材の場合、住宅に用いられているこれらの建材は気
温の変化により長手方向の長さの変化が大きく、接続部
または止め金具の部分で長さが変化して、変形や破損が
生じたり、日射を直接受けた部分が熱膨張して歪んだ
り、波打ったりしやすいという欠点があった。また、窓
枠のような金属製品と塩化ビニル系樹脂成形品との複合
成形品も多く、両者を接合加工した際、その線膨張係数
の差により樹脂部が金属部より外れる等の問題が生じ、
これを用いた建物の構造の気密性を保持することが困難
となるという欠点がある。従来、これらの諸問題を解決
すべく、一般に無機化合物を多量に添加し、耐熱性を向
上させ、線膨張係数を小さく抑えた建材が上市されてい
るが、無機化合物の大量添加により樹脂粘度が増加し、
成形が困難となり、建材の外観にヒキツレ模様が発生し
たり、細部への樹脂の流入が不可能となる結果、寸法安
定性に問題を生じ、また、諸物性が低下するという問題
があった。
脂のような熱可塑性樹脂を小さい線膨張係数、高い弾性
率の要求される建材等の用途に使用する場合、通常、充
填剤の添加量を増加する方法とガラス繊維等の高強度、
高弾性の充填剤を使用する方法がある。しかし、前者の
充填剤の増量では熱可塑性樹脂組成物の溶融時の粘度上
昇により成形加工性が低下するばかりでなく、建材比重
の上昇、建材の耐水性の低下等の弊害が生じる可能性が
あった。後者のガラス繊維等を使用する方法では、他の
充填剤に比べて、ガラス繊維のサイズが大きいため、小
形の製品に対しては補強効果に乏しく、建材表面に露出
し、外観上も好ましくない。また、ガラス繊維を用いる
と、押出成形等の加工時に加工機器の内面を削り、機器
の寿命を短くしてしまう問題もあった。また、塩化ビニ
ル系樹脂に使用される安定剤についても錫化合物等の液
状安定剤では耐熱性を低下させる原因となり、成形品の
使用途上で、変形の問題が生じる可能性があった。本発
明の課題はこれらの問題点を解決することにある。
情に鑑み、これらの問題点を解決するため鋭意研究を重
ねた結果、熱安定性に優れる鉛系安定剤を用い、且つ、
ウイスカー状ホウ酸アルミニウムのサイズが小さく、高
強度、高弾性を有していることに着目し、これを樹脂組
成物に充填剤として配合することにより、塩化ビニル系
樹脂の成形品に高強度、高弾性率、高耐熱性を付与し、
且つその成形品の線膨張係数を小さく抑えることが可能
であり、且つ、塩化ビニル系樹脂組成物には良好な成形
性を与えることを見出し本発明を完成した。即ち、本発
明の第1の発明は、塩化ビニル系樹脂100重量部に対
してA)ウィスカー状ホウ酸アルミニウム5〜100重
量部、B)鉛系安定剤0.5〜10重量部が配合されて
なる塩化ビニル系樹脂組成物であり、本発明の第2の発
明は、押出成形用である請求項1記載の塩化ビニル系樹
脂組成物であり、更に、本発明の第3の発明は、成形品
の熱撓み温度が80℃以上である請求項1記載の塩化ビ
ニル系樹脂組成物であり、本発明の第4の発明は、成形
品の線膨張係数が3.0×10-5/℃以下である請求項
1記載の塩化ビニル系樹脂組成物であり、本発明の第5
の発明は、成形品の曲げ弾性率が5,500MPa以上
である請求項1記載の塩化ビニル系樹脂組成物である。
また、本発明の第6の発明は、請求項1記載の塩化ビニ
ル系樹脂組成物の成形品であり、本発明の第7〜第9の
発明は、請求項6に記載の成形品が各々熱撓み温度が8
0℃以上である発明、線膨張係数が3.0×10-5/℃
以下である発明、曲げ弾性率が5,500MPa以上で
ある発明である。
する。本発明で用いる塩化ビニル系樹脂は塩化ビニル単
独重合体、塩化ビニル単量体と塩化ビニルと共重合可能
な単量体との共重合体であって、塩化ビニル50重量%
以上を含有する共重合体、またはこれらの重合体の塩素
化物である。塩化ビニルと共重合可能な単量体として
は、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニル
エステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のア
クリル酸アルキルエステル;メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル等のメタクリル酸アルキルエステル;エ
チレン、プロピレン等のα−オレフィンモノマー;アル
キルビニルエ−テル、アクリル酸、メタアクリル酸、ア
クリロニトリル、スチレンモノマ−、塩化ビニリデン等
が挙げられる。
合度は500〜3,000で、特に700〜1,300
が好ましい。平均重合度が500未満では耐衝撃強度が
低く、建材としての要求される特性を満たすことはでき
ない。また、平均重合度が3,000を超えると溶融粘
度が高くなり、建材として所望の形状に成形することが
困難となる。
ニウムの代表的な組成は2Al2O3・B2O3・9Al2
O3・2B2O3で表される。これらの製造方法はアルミ
ニウム無機塩の中から選ばれた少なくとも一種のアルミ
ニウム供給成分とホウ素の酸化物、酸素酸及びそのアル
カリ金属塩の中から選ばれた少なくとも一種のホウ素供
給成分とをアルカリ金属塩、特に、アルカリ金属の硫酸
塩及びアルカリ金属の炭酸塩の中から選ばれた少なくと
も一種の溶融剤の存在下600〜1,200℃の温度に
加熱して反応、育成させることによって得られる。
と塩化ビニル系樹脂との相溶性を向上させ、前者による
補強効果を向上させる為にウィスカー状ホウ酸アルミニ
ウムにカップリング剤による表面処理を施すことが有効
である。このとき使用するカップリング剤はシリコン
系、チタン系、アルミニウム系、ジルコニウム系、ジル
コアルミニウム系、クロム系、ボロン系、リン系、アミ
ノ酸系等の公知のものを使用することができる。
ニウムの添加量は、塩化ビニル系樹脂100重量部に対し
て、5〜100重量部、好ましくは10〜50重量部を
使用する。ウィスカー状ホウ酸アルミニウムが5重量部
未満ではウィスカー状ホウ酸アルミニウムによる補強効
果が十分に発現されない恐れがあり、また、100重量
部を超えるとウィスカー状の無機物が成形品の表面に現
れやすくなり、成形品の外観を損ねる恐れがある。
あることが必要である。具体的には三塩基性硫酸鉛、塩
基性亜硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛等の鉛化合物複塩と
ステアリン酸鉛、ステアリン酸カルシウム等の有機金属
塩から選ばれる1種またはそれらの2種以上の組合わせ
で使用される。一般に塩化ビニル系樹脂用の安定剤とし
ては錫系も使用されるが、錫系安定剤は一般的に液状
で、塩化ビニル系樹脂組成物に使用すると、ウィスカー
状無機充填剤の添加で向上させた耐熱性を低下させるこ
とになるので好ましくない。特にジブチル錫マレートを
用いた場合、耐熱性を低下させるばかりではなく、金属
面への粘着が激しく、ヒキツレ等成形品の好ましくない
外観を与える可能性がある。また、エポキシ等の有機安
定助剤も一般に液状のため、使用により耐熱性の低下を
招く恐れがある。更に優れた熱安定性を付与する効果と
しても、鉛等の金属化合物のそれより劣り好ましくな
い。
ル系樹脂100重量部に対して0.5から10重量部添
加される。0.5重量部未満では、成形加工中の塩化ビ
ニル系樹脂の熱劣化を抑制することができず、色相が変
わってしまう結果となり、10重量部を超えて添加して
も熱安定性付与の効果は変わらないばかりか、その滑性
効果の為、塩化ビニル系樹脂が十分にゲル化されず、必
要な物性、成形性が得られにくく、好ましくない。
0-5/℃以下であり、本発明の成形品の曲げ弾性率は
5,500MPa以上であるが、成形品がこのような特
性値の範囲を有することにより、これら成形品が建材と
して住宅に用いられたとき、建材は気温の変化による長
手方向の長さの変化が小さく、接続部、または止め金具
の部分での長さ変化も小さいから、変形や破損が生じに
くいので、住宅等の建物の構造の高気密性が維持され得
る。また、本発明の成形品の熱撓み温度は80℃以上で
あるが、この特性値のために日射を直接受けた部分が熱
膨張して歪んだり、波打ったりしやすいという欠点が解
消され、同様に、住宅等の建物の構造の高気密性が維持
され得る。
物には、前記鉛系安定剤及びウィスカー状ホウ酸アルミ
ニウムの他に滑剤、着色剤、分散剤、酸化防止剤、紫外
線吸収剤、非補強充填剤、難燃剤及び防燃剤等通常塩化
ビニル系樹脂組成物に用いられる各種添加剤を併用する
ことができる。
明し、併せて本発明の効果を実証するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。
1)に示す配合材料を用い(表2)に示す配合割合(重
量部)に従って、塩化ビニル樹脂(PVC)、安定剤、
滑剤、顔料、ウィスカー状ホウ酸アルミニウムをヘンシ
ェルミキサーに投入し、通常用いられる条件で攪拌・混
合して塩化ビニル系樹脂組成物を製造した。
脂組成物の製造で得られたそれぞれの組成物について、
50mm単軸押出機を用いて、下記に示す条件で、厚さ
2mm、幅50mmの平板を押出成形して成形品を得
た。 50mm単軸押出条件 押出機 :GMエンジニアリング社製単軸押出
機(L/D=25) 設定温度(℃) :C1=150、C2=170、C3=
180、C4=185、AD=190、D=190 スクリュー :C.R=2.5 スクリュー回転数:20rpm
たそれぞれの平板押出成形品を用いてシャルピー衝撃強
度、曲げ弾性率、HDT(熱撓み温度)、引張り強度、
線膨張係数、目視による外観評価を下記に示す方法で試
験・測定し、その結果を表2に示した。
し、4mm厚としてJIS K−7111に準じてシャ
ルピー衝撃強度を測定した。 (2)引張り試験 前記で得られた厚さ2mmのシートを用いてJIS K
−7161に準じて引張り試験を行い、引張り強度を測
定した。 (3)曲げ弾性率 前記で得られた厚さ2mmのシートを2枚重ねてプレス
加工し、4mm厚としてJIS K−71に準じて曲げ
弾性率を測定した。
加工し、5mm厚のシートを作製し、5mm幅×5mm
高さ×10mm長さの大きさに切削加工し、JIS K
−7197に準じて線膨張係数を測定した。 昇温幅 :40℃〜80℃ 昇温速度:5℃/分 (5)HDT(熱撓み温度) 前記で得られた厚さ2mmのシートを2枚重ねてプレス
加工し4mm厚のシートを作製し、10mm(幅)×4
mm(厚さ)×80mm(長さ)の大きさに切削加工
し、JIS K−7191に準じて熱撓み温度を測定し
た。 (6)成形品外観 前記で得られた2mm厚のシートを目視観察し、表面状
態を下記の3段階の基準で評価した。 ○・・・・表面性良好 △・・・・少し凸凹あり ×・・・・凸凹あり
〜3は本発明における鉛系安定剤、ウィスカー状ホウ酸
アルミニウムをそれぞれ所定量添加した塩化ビニル樹脂
組成物を使用した平板押出成形品について試験・測定し
たもので、比較例1〜2のそれに比べて曲げ弾性率、引
張り強度、シャルピー衝撃強度,熱撓み温度ともに高
く、線膨張係数が小さく、押出性、表面性が良好であ
る。
安定性に優れる鉛系安定剤及びサイズが小さく、高強
度、高弾性を有しているウィスカー状ホウ酸アルミニウ
ムを樹脂組成物に充填剤として配合することにより、塩
化ビニル系樹脂組成物の成形品に高強度、高弾性率、高
耐熱性を付与し、且つその成形品の線膨張係数を小さく
抑えることが可能であり、且つ、塩化ビニル系樹脂組成
物には良好な成形性を与えることができる。また、これ
ら成形品を建材として住宅に用いたとき、建材は気温の
変化による長手方向の長さの変化が小さく、接続部、ま
たは止め金具の部分での長さ変化も小さいから、変形や
破損が生じにくいので、住宅等の建物の構造の高気密性
が維持され得る。
Claims (9)
- 【請求項1】 塩化ビニル系樹脂100重量部に対して
A)ウィスカー状ホウ酸アルミニウム5〜100重量
部、B)鉛系安定剤0.5〜10重量部が配合されてな
る塩化ビニル系樹脂組成物。 - 【請求項2】 押出成形用であることを特徴とする請求
項1記載の塩化ビニル系樹脂組成物。 - 【請求項3】 成形品の熱撓み温度が80℃以上である
ことを特徴とする請求項1記載の塩化ビニル系樹脂組成
物。 - 【請求項4】 成形品の線膨張係数が3.0×10-5/
℃以下であることを特徴とする請求項1記載の塩化ビニ
ル系樹脂組成物。 - 【請求項5】 成形品の曲げ弾性率が5,500MPa
以上であることを特徴とする請求項1記載の塩化ビニル
系樹脂組成物。 - 【請求項6】 請求項1記載の塩化ビニル系樹脂組成物
の成形品。 - 【請求項7】 熱撓み温度が80℃以上である請求項6
記載の塩化ビニル系樹脂組成物の成形品。 - 【請求項8】 線膨張係数が3.0×10-5/℃以下で
ある請求項6記載の塩化ビニル系樹脂組成物の成形品。 - 【請求項9】 曲げ弾性率が5,500MPa以上であ
る請求項6記載の塩化ビニル系樹脂組成物の成形品。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001048259A JP2002080670A (ja) | 2000-06-19 | 2001-02-23 | 塩化ビニル系樹脂組成物及びその成形品 |
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JP2001048259A Pending JP2002080670A (ja) | 2000-06-19 | 2001-02-23 | 塩化ビニル系樹脂組成物及びその成形品 |
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