JP2002327099A - 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

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JP2002327099A
JP2002327099A JP2001135792A JP2001135792A JP2002327099A JP 2002327099 A JP2002327099 A JP 2002327099A JP 2001135792 A JP2001135792 A JP 2001135792A JP 2001135792 A JP2001135792 A JP 2001135792A JP 2002327099 A JP2002327099 A JP 2002327099A
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Satoshi Nagata
敏 永田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の各種問題点のある充填剤や安定剤を使
用することなく、低線膨張係数、高弾性率の要求される
建材等の用途に使用できる塩化ビニル系樹脂組成物を提
供すること。 【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)マレート錫系化合物を含まない有機錫化合物
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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は塩化ビニル系樹脂組
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。
【0002】
【従来の技術】近年、塩化ビニル系樹脂成形品は、屋
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、最
近では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
題を解決するために、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。
【0003】このような建材用成形品には、従来、鉛系
安定剤を使用する場合が多かったが、最近、環境問題に
関心が集まる中、建材用成形品などの鉛系添加剤に付い
ては、埋め立て処分などで処理される建材成形品の廃棄
物から溶け出して飲料水に混入する恐れがあるとして、
他の材料による代替が求められている。近年、各安定剤
メーカーから鉛系安定剤と同等の安定性を有する非鉛系
安定剤が上市されている。例えば、有機錫化合物やカル
シウム、マグネシウム、亜鉛などの脂肪酸金属塩にハイ
ドロタルサイト類及びβ−ジケトン化合物を配合して使
用すると熱安定性の面でも三塩基性硫酸鉛などの従来の
鉛化合物系安定剤と同等の基本性能を示すことが確認さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に塩化ビニル系樹
脂のような熱可塑性樹脂を低線膨張係数、高弾性率の要
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、鉛系安定剤は環境
に与える影響が大きく、亜鉛化合物等は長時間、高温で
成形すると、塩化ビニル系樹脂の分解を促進し、所謂、
亜鉛やけを発生するので、成形加工の幅が狭いという欠
点がある。また、有機錫化合物の中で、マレート錫系化
合物は一般に金属面との粘着性が強く、押出し時の成形
トルクが上がるだけでなく、ヒキツレなどの成形品の外
観不良を招き易いという問題があった。即ち、本発明の
課題は、上記のような問題点のある充填剤や安定剤を使
用することなく、低線膨張係数、高弾性率の要求される
建材等の用途に使用できる塩化ビニル系樹脂組成物を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者はこのような事
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、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)マレート錫系化合物を含まない有機錫化合物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
が良好な成形性を有し、その成形品に高強度、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)マレート錫系化合物を含
まない有機錫化合物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に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に記載の塩化
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に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に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80℃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。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
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。
【0007】本発明における塩化ビニル系樹脂の平均重
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。
【0008】本発明で用いるウィスカー状ホウ酸アルミ
ニウムの代表的な組成は2Al23・B23・9Al2
3・2B23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。
【0009】これらのウィスカー状ホウ酸アルミニウム
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。
【0010】本発明で用いるウィスカー状ホウ酸アルミ
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。
【0011】本発明で用いられる安定剤はマレート錫系
化合物を含まない有機錫化合物である。これを例示する
と、ジブチル錫メルカプト系、ジメチル錫メルカプト
系、ジオクチル錫メルカプト系、ジメチル錫ラウレー
ト、ジブチル錫ラウレート、ジオクチル錫ラウレート等
がある。これらの中ではジオクチル錫メルカプト系が好
ましい。本発明で用いられるマレート錫系化合物を含ま
ない有機錫化合物は塩化ビニル系樹脂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、有機錫化合物が液体である為、耐熱
性を低下させ、必要な物性、成形性が得られにくくなり
好ましくない。
【0012】本発明の成形品の線膨張係数は3.0×1
-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。
【0013】本発明に用いられる塩化ビニル系樹脂組成
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。
【0014】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
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。
【0015】(塩化ビニル系樹脂組成物の製造)(表
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、ウィスカー状ホウ酸アルミニウム、着色剤、加工
助剤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。
【0016】
【表1】
【0017】(押出成形品の製造)前記塩化ビニル系樹
脂組成物の製造で得られた各組成物について、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。その
際、圧力、トルク、押出量を測定して各組成物の押出性
を評価し結果を表2に記載した。 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
【0018】(物性の測定)押出成形品の製造で得られ
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。
【0019】(1)シャルピー衝撃強度 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−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。
【0020】(4)線膨張係数 前記で得られた厚さ2mmのシートを3枚重ねてプレス
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
【0021】(実施例1〜3、比較例1〜2)実施例1
〜3は本発明における錫系安定剤、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
組成物を使用して作製した平板押出成形品について各種
物性を試験、測定したもので、比較例1〜2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
良好であることが表2の記載から解る。
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】本発明の塩化ビニル系樹脂組成物は、熱
安定性に優れる錫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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F071 AA24 AB27 AC18 AD01 AE05 AE17 AF14Y AF43Y AH03 BC07 4J002 BD041 BD051 BD061 BD071 BD081 BD091 DK006 EZ017 FA066 FD016 FD037 GL00

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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)マレート錫系化合物を含まない有機錫化合物
    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。
  2. 【請求項2】 押出成形用であることを特徴とする請求
    項1に記載の塩化ビニル系樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 その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に記載の塩化ビニル系樹
    脂組成物。
  4. 【請求項4】 その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に記載の塩
    化ビニル系樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 その成形品の曲げ弾性率が5,500M
    Pa以上であることを特徴とする請求項1に記載の塩化
    ビニル系樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の塩化ビニル系樹脂組成
    物の成形品。
  7. 【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。
  8. 【請求項8】 線膨張係数が3.0×10-5/℃以下で
    ある請求項6に記載の塩化ビニル系樹脂組成物の成形
    品。
  9. 【請求項9】 曲げ弾性率が5,500MPa以上であ
    る請求項6に記載の塩化ビニル系樹脂組成物の成形品。
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