JP2003138149A - 安定化された含ハロゲン樹脂組成物 - Google Patents
安定化された含ハロゲン樹脂組成物Info
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Abstract
非発泡性等の性能と低価格性の全ての面で優れている鉛
系熱安定剤に代わり得る、無毒性の新しい熱安定剤を開
発する。 【解決手段】水酸化カルシウムの結晶表面近傍のCaを
Al、またはMgとAlで置換させた、新規な水酸化カ
ルシウム系化合物を熱安定剤として使用する。
Description
の結晶表面近傍のCaがAl、またはMgとAlで置換
された水酸化カルシウム系化合物を含有する安定化され
た含ハロゲン樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、水
酸化カルシウムの欠点である初期着色を顕著に改善し
た、熱安定性に優れた安定化された含ハロゲン樹脂組成
物に関する。
である。そのため、溶融する前に、熱安定剤を添加する
必要がある。熱安定剤としては、鉛系化合物、有機スズ
系化合物、Cd/Ba系金属石けん、Ba/Zn系金属
石けん、Ca/Zn系金属石ケン、ハイドロタルサイト
類等が使用されてきた。
する影響に、社会的関心が高くなってきた結果、熱安定
剤に使用されてきた、カドミウム系、鉛系、スズ系、バ
リウム系の使用を禁止、または抑制する傾向になってき
た。同時に、熱安定剤に対する価格低減の要求もますま
す強くなっている。従来の熱安定剤であるCa/Zn系
は無毒であるが、熱安定性が劣り、ハイドロタルサイト
類は同じく無毒であるが、結晶水が多く発泡の問題があ
り、且つ価格的にも問題がある。
が無く、熱安定性も良い水酸化カルシウムに注目した。
しかし水酸化カルシウムは、含ハロゲン樹脂を赤褐色に
強く着色させる、いわゆる初期着色が強い問題がある。
また炭酸化され易く、炭酸ガスとか炭酸イオンと反応し
て炭酸カルシウムに変化し、初期の活性を経時的に失い
易い問題もある。これらの問題のため、熱安定剤として
使用されることは殆ど無かった。
ムの問題を克服し、無毒、安価で初期着色が良く、熱安
定性に優れた、そして耐炭酸化性良好な、含ハロゲン樹
脂の新規な熱安定剤を提供することを目的とする。
ウムの結晶表面近傍のCaを、AlまたはMgとAl
で、全カルシウムの0.5〜15モル%、好ましくは1
〜10モル%置換し、さらに好ましくは、さらにアニオ
ン系界面活性剤で表面処理した、新規な水酸化カルシウ
ム系化合物を含有する、安定化された含ハロゲン樹脂組
成物を提供する。
ム系化合物、およびその製造方法を提供する。
物は、水酸化カルシウムの結晶表面近傍のCaをAlま
たはMgとAlで一部置換した構造をしている。表面の
CaがAl、またはMgとAlで一部置換されることに
より、含ハロゲン樹脂の初期着色が大幅に改善される。
さらに、耐炭酸化性も向上する。
溶けにくいことと、水酸化カルシウムの初期着色の原因
である強い電子供与性を、電子受容性のAlが中和、軽
減するためと考えられる。
るCaのAl、またはMgとAlによる置換量は、全カ
ルシウムに対して0.5〜15モル%、好ましくは1〜
10モル%、特に好ましくは2〜6モル%である。置換
量が0.5モル%未満の場合は、目的とする初期着色改
善等の効果が不十分であり、逆に置換量が多くなると、
樹脂加工温度で発泡の原因となる、200℃以下で脱離
する水の量が増えてくる。置換量が10モル%を超えて
も、さらなる初期着色、熱安定性の改善は無く、他方、
200℃以下で脱離する結晶水量が多くなって、発泡す
る可能性が出てくる。したがって、置換量の上限は特に
無いが、15モル%以下、さらには10モル%以下が好
ましい。但し、発泡は結晶水の脱離温度が約130℃と
低いため、約150℃の乾燥で防ぐことができる。
の結晶表面近傍だけ、CaがAl、またはMgとAlに
置換されているため、結晶構造的には、殆ど全てが水酸
化カルシウムである。したがって、X線回析パターンは
水酸化カルシウムのみの場合が殆どで、それ以外の場合
は、強い水酸化カルシウムの回析パターンと、CaとA
l、またはCa、MgとAlの複合水酸化物と推定され
る微弱な回析,d(面間隔)=7.6Å,との混合であ
る。
好な含ハロゲン樹脂の熱安定剤として機能するために
は、1次粒子が小さく、1次粒子が凝集してできる2次
粒子も小さいことが好ましい。具体的には、BET比表
面積が約3m2/g以上、好ましくは5〜20m2/
g、特に好ましくは7〜20m2/gである。粒度分布
測定で決まる2次粒子径は、累積50%で2μm以下、
好ましくは1.5μm以下、特に好ましくは1μm以下
である。
のままで用いることもできるが、アニオン系界面活性剤
等で表面処理したものを用いることが、含ハロゲン樹脂
との相溶性を高め、結果として、初期着色、熱安定性等
を高めることに効果があり、好ましい。
は、水を含む媒体に水酸化カルシウムを分散、攪拌下
に、アルミニウム水溶液、またはアルミニウムとマグネ
シウムの混合水溶液を約100℃以下、好ましくは約4
0〜90℃で添加反応させることにより実施できる。こ
こで用いる水酸化カルシウムの代わりに、ドロマイトを
焼成後、水和して得られる水酸化カルシウムと水酸化マ
グネシウムの混合水酸化物を用いることもできる。水溶
性のアルミニウム塩としては、例えば硝酸アルミニウ
ム、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、酢酸アルミ
ニウム、硫酸アルミニウム、イソプロキシド等を挙げる
ことができる。
処理は、高級脂肪酸、高級脂肪酸のアルカリ金属塩、リ
ン酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ、ポ
リカルボン酸、またはそのアルカリ、またはアンモニウ
ム塩等のアニオン系界面活性剤により、水酸化カルシウ
ム系化合物の重量に基づき、約0.1〜10%、好まし
くは約0.5〜5%、特に好ましくは約1〜4%処理す
る。表面処理剤によるコーティング処理は、それ自体公
知の方法により実施できるが、含水媒体中に本発明水酸
化カルシウム系化合物を分散させ、攪拌下に、前記アニ
オン系界面活性剤の水溶液を添加する方法で実施するこ
とが好ましい。表面処理後は必要に応じ、例えば、水
洗、ろ過、造粒、乾燥、粉砕、分級等の手段を適宜選択
して実施し、最終製品形態とすることができる。
含ハロゲン樹脂100重量部に、0.01〜10重量
部、好ましくは0.1〜5重量部、特に好ましくは0.
2〜3重量部の本発明水酸化カルシウム系化合物を配合
する。本発明の安定化された含ハロゲン樹脂は、本発明
の水酸化カルシウム系化合物以外に、(a)0.01〜
2重量部、好ましくは0.1〜1重量部の亜鉛化合物、
(b)0.001〜2重量部、好ましくは0.01〜1
重量部のβ−ジケトン類、(c)0.001〜2重量
部、好ましくは0.1〜1重量部の多価アルコール類、
(d)0〜1重量部、好ましくは0〜0.5重量部の過
塩素酸塩類、(e)0〜2重量部、好ましくは0〜1重
量部のハイドロタルサイト類を併用して用いることが好
ましい。
は、例えばラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等
の有機酸の亜鉛塩、酸化亜鉛、炭酸亜鉛等の無機亜鉛化
合物等を挙げることができる。好ましくは亜鉛の有機酸
塩である。亜鉛化合物は初期着色防止および滑剤として
有用である。
期着色防止に有用な化合物であり、下記一般式(1)
30個までの炭素原子を有する直鎖、または分枝状のア
ルキル、またはアルケニル基、アリ−ル基、または脂環
式基、R2は水素、アルキル基、アルケニル基を表わ
す)で表される化合物である。このようなβ−ジケトン
類の中で好ましく用いられる物として、例えばジベンゾ
イルメタン(DBM)、ステアロイルベンゾイルメタン
(SBM)、ベンゾイルアセトン、アセチルアセトン、
デヒドロ酢酸等を挙げることができる。
熱安定性の改良に有用であり、多価アルコ−ル、または
多価アルコ−ルとモノ、またはポリカルボン酸との部分
エステルである。その様な化合物としては、マンニト−
ル、ソルビト−ル、ペンタエリスリト−ル、ジペンタエ
リスリトール、トリメチロ−ルプロパン等を挙げること
ができる。
着色防止に有用であり、例えば過塩素酸のNa,K,C
a,Ba等の金属塩および下記式(2)
n−はCO3 2−,H2PO3等のClO4 −以外のn
価のアニオンを示し、x,y,zおよびmはそれぞれ次
の範囲、0.1<x<0.5、好ましくは0.2≦x≦
0.4,0<y<0.5、好ましくは0.2≦y≦0.
4,0≦z<y,y+nz=x,0≦m<3、を満足す
る0または正の数を示す)で表される過塩素酸イオン
を、層間アニオンとして含有するハイドロタルサイト類
を挙げることができる。
類は熱安定性の改良に有用であり、式(2)において、
M2+がMgおよび/またはZnで、An−がCO3
2−で、x=0.25〜0.4,y=0〜0.4のハイ
ドロタルサイト類を用いることが好ましい。
の様なものが例示される。ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレ
ン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−エ
チレン共重合体、塩化ビニル−プロピレン共重合体、塩
化ビニル−スチレン共重合体、塩化ビニル−イソブチレ
ン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩
化ビニル−スチレン−無水マレイン酸三元共重合体、塩
化ビニル−スチレン−アクリロニトリル共重合体、塩化
ビニル−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−イソプレン
共重合体、塩化ビニル−塩素化プロピレン共重合体、塩
化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル三元共重合体、
塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル
−マレイン酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリ
ル酸エステル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル
共重合体、塩化ビニル−各種ビニルエーテル共重合体等
の含塩素合成樹脂。これらの含塩素合成樹脂相互のある
いは他の塩素を含まない合成樹脂とのブレンド品、ブロ
ック共重合体、グラフト共重合体等。
剤を配合することもできる。このような他の添加剤とし
ては、例えば次のものを例示できる。ビスフェノールA
テトラC12−15アルキルジホスファイト、トリデシ
ルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス
(モノフェニル)ホスファイト等のホスファイト系安定
助剤。エポキシ化植物油、エポキシ化オレイン酸エステ
ル類、エポキシ化エルシン酸エステル類等のエポキシ系
安定助剤。チオジプロピオン酸、ジエチルチオジプロピ
オン酸エステル等の含硫黄化合物系安定助剤。アルキル
ガレート、アルキル化フェノール等のフェノール、スチ
レン化フェノール等のフェノール系安定助剤。グリシ
ン、アラニン、ロイシン、イソロイシン、グリシンアミ
ド、ヒスチジンエチルエステル、トリプトファンベンジ
ルエステル等のα−アミノ酸およびその官能性誘導体系
安定助剤。スチレン化パラクレゾール、2,6−ジ第3
級ブチル−4−メチルフェノール、ブチル化アニソー
ル、4,4'−メチレンビス(6−第3級ブチル−3−
メチルフェノール)、2,2'メチレンビス(6−第3
級ブチル−4−メチルフェノール)、1,3,5−トリ
メチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ第3級ブチル
−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス[3
−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ第3級ブチルフェニ
ル)プロピオニルオキシメチレン]メタン等の酸化防止
剤。
ができ、例えば、含ハロゲン樹脂100重量部に対して
約0.01〜約5重量部の安定助剤類、約0.01〜約
2重量部の酸化防止剤が例示される。本発明は前期添加
物以外に、慣用の他の添加剤、例えば、可塑剤、滑剤、
加工助剤、耐候性改良剤、帯電防止剤、防曇剤、強化
剤、充填剤、顔料等を配合してもよい。本発明におい
て、含ハロゲン樹脂と本発明の添加剤、および他の添加
剤との混合混練は、両者を均一に混合できる慣用の方法
を採用すればよい。例えば、一軸または二軸押出機、ロ
ール、バンバリーミキサー等の任意の混合混練手段を採
用できる。成形方法にも特別の制約はなく、例えば、射
出成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形、回転成
形、カレンダー成形、シートフォーミング成形、トラン
スファー成形、積層成形、真空成形等の任意の成形手段
を採用できる。
説明する。以下の各例において、%は重量%を意味す
る。
産)120gを約70℃に加温した温水3リットルに、
ケミスターラーで攪拌下に加え、約30分間攪拌を継続
して消化反応を行った。その後、200メッシュの篩を
通し、通過したスラリーから2モルを約5リットルの反
応槽に入れ攪拌した。このスラリー(約65℃)に、
0.2モル/リットルの硝酸アルミニウムの水溶液(全
カルシウムの3モル%に相当)を添加した。ろ過、水洗
後、再び水に分散させ、加熱して約70℃に昇温後、純
度90%のステアリン酸ソーダ5gを溶解した100ミ
リリットルの水溶液(約70℃)を攪拌下に加え、表面
処理を行った。その後、ろ過、水洗、乾燥、粉砕した。
果、水酸化カルシウムのみの回析ピークが観測された。
粉砕物を塩酸に溶解して、キレート滴定分析を行った結
果、Ca:Alのモル比は96.5:3.5であった。
粉砕品を塩酸に溶解後、エーテル抽出し、乾燥後、重量
法で測定したステアリン酸量は2.8%であった。粉砕
物の液体窒素吸着法で測定したBET比表面積は9m2
/gであった。
間分散処理後、レーザー回析法粒度分布測定法で測定し
た累積50%の平均2次粒子径は1.3μmであった。
熱分析を行い、200℃までの重量変化を測定した結
果、1.2%の重量減少があった。これは約130℃の
脱水による、吸熱反応によるものである。
リットルの硝酸アルミニウム量を300ミリリットルか
ら500ミリリットル(全Caに対し、5モル%に相
当)に変更する以外は実施例1と同様に行った。
シウム以外に、微弱な回析ピークがd=約7.6Åにあ
った。粉砕物のCa:Alのモル比は94.8:5.2
であった。ステアリン酸含有量は2.7%であった。B
ET比表面積は11m2/g、累積50%の平均2次粒
子径は1.1μmであった。熱分析による200℃まで
の脱水量は1.9%であった。
加する代わりに、Al3+=2.7モル/リットルのア
ルミン酸ソーダ水溶液を52ミリリットル(全Caに対
し、7モル%に相当)を加える以外は実施例1と同様に
行った。
6Åに微弱な回析ピークがある以外は、水酸化カルシウ
ムのみの回析ピークが観測された。粉砕物のCa:Al
のモル比は92.8:7.2であり、ステアリン酸含有
量は2.6%であった。BET比表面積は18m2/
g、累積50%の平均2次粒子径は0.70μmであっ
た。熱分析による200℃までの脱水量は1.2%であ
った。
加しないこと以外は実施例1と同様に行った。
ウムのみであった。ステアリン酸含有量は2.9%、B
ET比表面積は13m2/g、累積50%の平均2次粒
子径は1.7μm、熱分析による200℃までの脱水量
は0%であった。
加する代わりに、まず0.5モル/リットルの塩化マグ
ネシウム、60ミリリットル(全Caに対し、1.5モ
ル%に相当)を加え、約20分間攪拌を継続後、0.2
モル/リットルの硝酸アルミニウム、150ミリリット
ル(全Caの1.5モル%に相当)を加え反応させる以
外は実施例1と同様に行った。
6Åに微弱な回析ピークがある以外は、水酸化カルシウ
ムのみの回析ピークであった。粉砕物のCa:Mg:A
lのモル比は97:1.4:1.6であり、ステアリン
酸含有量は2.7%であった。BET比表面積は12m
2/g、累積50%の平均2次粒子径は0.95μmで
あった。熱分析による200℃までの脱水量は0.90
%であった。
1で作成した水酸化カルシウムを使用した場合の評価結
果を表1に示す。
アリン酸カルシウムを使用した場合の評価結果を表1に
示す。
基性硫酸鉛とステアリン酸鉛をそれぞれ0.67重量
部、0.33重量部の合計1.0重量部使用した場合の
評価結果を表1に示す。
CO3,(SiO2=0.1%,Al2O3=痕跡,F
e2O3=0.024%,CaO=31.0%,MgO
=21.7%,CO2=41.0%)を1000℃で1
0時間焼成し、BET比表面積9.9m2/gの酸化カ
ルシウム、酸化マグネシウムを得た。この酸化物100
gを実施例1で用いた生石灰の代わりに用いる以外は実
施例1と同様に行った。
果、水酸化カルシウムと水酸化マグネシウムの回析ピー
クが観測された。粉砕物のCa:Mg:Alのモル比は
48.8:48.0:3.2で、ステアリン酸含有量は
2.7%であった。BET比表面積は15m2/g、累
積50%の平均2次粒子径は1.1μmであった。熱分
析による200℃までの脱水量は0.7%であった。
〜5で得られた水酸化カルシウム系化合物を熱安定剤と
して混合後、オープンロールを使用して、165℃で3
分間混錬し、厚さ約1mmのシートを作成した。
さに切り出し、テストピースとし、これを185℃に設
定したギヤオーブンに入れ、10分間隔で取り出し、初
期着色の程度と黒化するまでの時間で、熱安定性、およ
び発泡の有無をそれぞれ目視で測定した。その結果を表
1に示す。
例1で得られた水酸化カルシウム系化合物を0.7重量
部と、ハイドロタルサイト類(市販のアルカマイザー
1)を0.3重量部の合計1.0重量部配合した場合の
評価結果を表1に示す。
ロタルサイト類(市販のアルカマイザー1)を使用した
場合の評価結果を表1に示す。
晶表面近傍のCaをAl、またはMgとAlで、少なく
とも全Caの0.5モル%以上置換することにより、初
期着色性、無毒性、非発泡性で、低価格の、優れた含ハ
ロゲン樹脂の熱安定剤を得ることができる。
Claims (7)
- 【請求項1】含ハロゲン樹脂100重量部に水酸化カル
シウムの結晶表面近傍のCaがAl、またはMgとAl
で置換され、且つ該置換量が全カルシウムの0.5〜1
5モル%である水酸化カルシウム系化合物を、0.01
〜10重量部含有することを特徴とする安定化された含
ハロゲン樹脂組成物。 - 【請求項2】請求項1の水酸化カルシウム系化合物にお
いて、Al、またはMgとAlによるCaの置換量が、
全カルシウムの1〜10モル%であることを特徴とする
請求項1記載の安定化された含ハロゲン樹脂組成物。 - 【請求項3】請求項1の水酸化カルシウム系化合物が、
0.1〜10重量%のアニオン系界面活性剤で表面処理
されていることを特徴とする請求項1記載の安定化され
た含ハロゲン樹脂組成物。 - 【請求項4】請求項1の水酸化カルシウム系化合物のB
ET比表面積が、5〜20m2/gの範囲にあり、且つ
累積50%の平均2次粒子径が2μm以下であることを
特徴とする請求項1記載の安定化された含ハロゲン樹脂
組成物。 - 【請求項5】請求項1記載の水酸化カルシウムに、更
に、下記成分 (a)0.01〜2重量部の亜鉛化合物 (b)0.001〜2重量部のβ−ジケトン類 (c)0.001〜2重量部の多価アルコール類 (d)0〜1重量部の過塩素酸塩類 (e)0〜2重量部のハイドロタルサイト類 を含有することを特徴とする請求項1記載の安定化され
た含ハロゲン樹脂組成物。 - 【請求項6】水または含水溶媒に分散した水酸化カルシ
ウム、またはドロマイト由来の水酸化カルシウム・水酸
化マグネシウム混合体に、攪拌下にアルミニウム水溶
液、またはマグネシウムと水溶性アルミニウムの混合水
溶液、またはそれぞれの単独水溶液を水酸化カルシウム
1モルに対し、0.5モル%以上、好ましくは1〜10
モル%の割合で加え、反応させる第一工程と、水酸化カ
ルシウムまたはドロマイト由来の混合水酸化物の重量に
対して、0.1〜10重量%のアニオン系界面活性剤の
水溶液を攪拌下に加え、表面処理する第二工程から成る
ことを特徴とする請求項1および、3記載の水酸化カル
シウム系化合物の製造方法。 - 【請求項7】水酸化カルシウムの結晶表面近傍のCaが
Al、またはMgとAlで置換され、且つ該置換量が全
カルシウムの0.5〜15モル%、好ましくは1〜10
モル%であることを特徴とする水酸化カルシウム系化合
物。
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