JP2008106171A

JP2008106171A - 樹脂組成物

Info

Publication number: JP2008106171A
Application number: JP2006291182A
Authority: JP
Inventors: Masao Yoshii; 雅夫吉井; Minoru Suyama; 実寿山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】本発明は焼却の際に塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制する化合物を吹き込むための操作を必要とせず、樹脂に特定の無機充填剤を配合することにより、その成形品が機械的強度等の特性に優れ、かつ廃棄物として焼却処理する際、塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制することを目的とする。
【解決手段】炭酸カルシウム７０〜９３質量部、アルミナ珪酸塩５〜２０質量部、水酸化カルシウム２〜１０質量部からなる無機充填剤を樹脂に配合した樹脂組成物である。
さらに上記の樹脂組成物に酸化カルシウムを１〜４質量部配合した樹脂組成物である。
樹脂組成物中の無機充填剤の量は２５〜３５質量％であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は樹脂組成物に関し、さらに詳しくは強度等の機械的特性に優れると共に、樹脂組成物を焼却した際に発生するＨＣｌやＣＯ₂ガス発生の少ない樹脂組成物に関する。

ポリオレフィン系樹脂やポリ塩化ビニル系樹脂は成形性の良さから、インジェクション成形、ブロー成形、押出成形、インフレーション成形により、各種成形品、シート、フィルム等にして広く普及されている。これらの樹脂はそれ単独で用いられる場合の他、樹脂に剛性を付与する等のため、さらにはコスト引き下げのため炭酸カルシウム等の無機充填剤を混合した樹脂組成物も一般に用いられている。
これらの充填剤を混合した樹脂組成物では第１に成形体の剛性や、引っ張り強度、曲げ強度等の機械的強度に優れることが要求される。

次に使用済製品の廃棄物処分の問題がある。廃棄物は焼却処分される場合がある。焼却処分されるとポリオレフィン系樹脂からは多量の炭酸ガスが、ポリ塩化ビニル系樹脂からは多量の塩化水素と炭酸ガスが発生する。特に塩化水素は空気中の酸素と結合してダイオキシンを発生させ、二酸化酸素は地球温暖化をもたらすなどの環境上の問題がある。
無機充填剤を配合した樹脂組成物ではその特性を損なうことなく、しかも上記の環境上の問題を解決する必要がある。

樹脂組成物の焼却時に発生する塩化水素や二酸化酸素の対策については従来二つの方法が採られている。一つは塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制させる成分を樹脂に配合することである（例えば特許文献１及び２参照）。
特許文献１では塩化ビニル樹脂に無機充填剤としてゼオライト、炭酸カルシウムを添加している。特許文献２では塩化ビニル樹脂に炭酸カルシウムと特定の難燃剤を添加している。
第二は焼却時に廃棄物と共に塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制させる化合物を焼却炉に吹き込む方法である（例えば特許文献３及び４参照）。特許文献３では焼却炉に吹き込む化合物として炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等を用いている。特許文献４では水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウムを用いている。
特開平７−１８８４８７号公報特開昭６０−２１９２４９号公報特開平１１−１５９７３５号公報特開平１１−１９７４４５号公報

上記第一の方法では塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制すると同時に樹脂の特性も向上させることが望ましい。文献１及び２の方法ではこれらの点でさらに改良の余地がある。第二の方法は樹脂の特性とは無関係に塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制する化合物を選ぶことができるが、焼却の際にその化合物を吹き込むための操作が必要となる。
本発明は焼却の際に塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制する化合物を吹き込むための操作を必要とせず、樹脂に特定の無機充填剤を配合することにより、その成形品が機械的強度等の特性に優れ、かつ廃棄物として焼却処理する際、塩化水素や二酸化酸素の発生を抑制することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために鋭意研究した結果なされたもので以下の発明からなる。
（１）炭酸カルシウム７０〜９３質量部、アルミナ珪酸塩５〜２０質量部、水酸化カルシウム２〜１０質量部からなる無機充填剤を含む樹脂組成物。
（２）炭酸カルシウム８０〜９２質量部、アルミナ珪酸塩６〜１０質量部、水酸化カルシウム２〜５質量部からなる無機充填剤を含む樹脂組成物。
（３）酸化カルシウム１〜４質量部を含む上記（１）又は（２）に記載の樹脂組成物。

（４）無機充填剤を２５〜３５質量％含む上記（１）〜（３）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（５）樹脂がポリオレフィン系樹脂である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の樹脂組成物。
（６）ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂である上記（５）に記載の樹脂組成物。
（７）樹脂がポリ塩化ビニル系樹脂である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の樹脂組成物。

本発明の樹脂組成物は特定の充填剤を組合せることにより、その成形品は引っ張り強度、曲げ強度等の機械的強度に優れると共に、使用済み後に廃棄する際の焼却においてはダイオキシンの元となるＨＣｌや二酸化酸素の発生が抑制される効果がある。さらに充填剤は安価な炭酸カルシウムを主成分としているのでコスト的にも有利である。

本発明は樹脂に特定の無機充填剤を組合せて配合した樹脂組成物である。
この組成物に用いられる樹脂としては特に制限はないが、成形性がよいこと、大量生産が可能で価格的にも有利であることから、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂ではポリプロピレン系樹脂が特に好ましい。ポリプロピレン系樹脂にはプロピレンを含む、例えばエチレン−プロピレン共重合体なども含まれる。

本発明の樹脂組成物に配合される無機充填剤は炭酸カルシウムとアルミナ珪酸塩と水酸化カルシウムである。以下これらについて説明する。
炭酸カルシウムは充填剤として主成分をなすもので、樹脂成形品の特性としては剛性、耐熱および寸法安定性などの特性向上に寄与する。また樹脂がポリ塩化ビニル等塩素を含む場合は樹脂組成物を焼却する際発生する塩化水素ガスを捕捉する機能を有する。更に炭酸カルシウムは樹脂より安価であることから組成物の価格低下にもつながる。
炭酸カルシウムは塩化水素ガスを捕捉するためには微粒子状にして表面積を大きくするのがよい。微粒子の好ましい平均粒径は透過型電子顕微鏡で測定して０．１μｍ以下である。

アルミナ珪酸塩は一般式Ｍｅ_xＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｍＳｉＯ₂ｎＨ₂Ｏ（ＭｅがＮａ、Ｋのときｘは２、Ｃａのときｘは１）で示されるもので、代表的なものは天然ゼオライト、合成ゼオライトである。これらのゼオライトは結晶水が容易に脱着し、そこに生じた空孔がガスを吸着する性質を有している。この性質によりゼオライト等のアルミナ珪酸塩は廃棄物の焼却時に発生する塩化水素を捕捉する。この作用上の面及び成形体の特性の面からアルミナ珪酸塩の平均粒径は透過型電子顕微鏡で測定して０．５〜５μｍ程度が好ましい。
水酸化カルシウムは焼却時に発生するＣＯ₂ガス、ＨＣｌガスを捕捉する機能をを有する。水酸化カルシウムは通常の粉末を用いることができる。その粒径をレーザー回折法で測定して、平均粒径は９μｍ以下が好ましい。

無機充填剤の上記3成分の組成割合は炭酸カルシウム７０〜９３質量部、アルミナ珪酸塩５〜２０質量部、水酸化カルシウム２〜１０質量部、好ましくは炭酸カルシウム８０〜９２質量部、アルミな珪酸塩６〜１０質量部、水酸化カルシウム２〜５質量部である。
炭酸カルシウムはＨＣｌガスを捕捉するため及び樹脂組成物の価格低下のためには多い方がよいが、あまり多いと加工性が低下する問題や他の充填剤との総和上の制約から上記の７０〜９３質量部とした。
アルミナ珪酸塩はＣＯ₂を吸着するためには５質量部以上必要であるが、多すぎると加工性の問題もあり、また高価でもあるので２０質量部以下とした。
水酸化カルシウムはＨＣｌガスやＣＯ₂ガスを捕捉する作用を有し、高価なゼオライトの一部置き換え的な面もある。これらのことからその量は２〜１０質量部とした。

さらに本発明における無機充填剤として上記の３成分の他に酸化カルシウムを加えたものが用いられる。その場合の無機充填剤は、上記の3成分からなる充填剤に酸化カルシウムを１〜４質量部加えたものである。酸化カルシウムはレザー回折法による粒径測定で平均粒径で１．２μｍ以下が好ましい。
酸化カルシウムは焼却時におけるＨＣｌガスやＣＯ₂ガスを捕捉する作用をする外、樹脂組成物の成形性を良くする作用効果がある。それはゼオライトの有する結晶水が成形の際脱水した水分と反応し水分を固定するからである。
これらの充填剤の樹脂に対する割合は、上記の効果を発現させるために所定量以上必要であり、あまり多すぎると成形性が悪くなるので、樹脂組成物中充填剤の含有量は２５〜３５質量％が好ましい。

本発明における充填剤は廃棄物として焼却処分する際や成形の際に上記のような作用効果を有するが、さらに本発明の樹脂組成物を用いた成形体は引っ張り強度や曲げ強度などの機械的強度に優れた効果を有する。その理由としては上記した充填剤の組成に基づく相乗作用により樹脂が分子配向する核剤効果が考えられる。
本発明の樹脂組成物は通常の方法により樹脂と充填剤とを混合し、バンバリミキサー等で混練することにより得られる。
本発明の樹脂組成物は射出成形、ブロー成形、押出し成形、圧縮成形などにより、各種の成形体、シート、フイルム、容器およびパイプ等にすることができる。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例に用いた原材料は以下の通り。
ポリプロピレン樹脂（ｐｐ）
サンアロマー社製、商品名ＰＬ４００Ａ
ポリ塩化ビニル樹脂（ｐｖｃ）
新日本塩ビ社製、商品名ＺＥＳＴ１０００Ｚ
炭酸カルシウム
神島化学工業社製、商品名カルシーズＰ平均粒径（透過型電子顕微鏡法）０．１μｍ

合成ゼオライト
ニホンビルダー社製、商品名４Ａ型ゼオライト平均粒径（コールターカウンターで測定※）２．７μｍ ※測定機名
水酸化カルシウム
有恒鉱業社製・商品名（特撰消石灰）平均粒径(９μｍ)、レザー回折法
酸化カルシウム
有恒鉱業社製・商品名（モイストップ）＃２０、レザー回折法。
成形方法
表２に示す割合に各原材料を配合し、Ｔダイ押出成形でシート成形体を得た。

成形体の特性試験
成形体（ＭＤ方向（Machine・Direction樹脂の流れ方向）、ＴＤ方向（Tablet Direction 流れに直角方向）の引張り強度、伸び、ヤング率、引き裂き強度、衝撃強度、比重を測定した。
焼却試験
ｐｐ組成物はJIS-K-2541燃焼管式空気法、ｐｖｃ組成物はJIS−K-7112プラスチックガスの分析方法による。
試料はｐｐ組成物のプレート及びｐｖｃ組成物のプレートを用いた。

燃焼ガスの生成条件
燃焼管内設定温度：ｐｐ組成物は８５０℃、ｐｖｃ組成物は７５０℃
支撚ガスの種類：空気
支撚ガス供給量：ｐｐ組成物は３００(Ｌ/min)・ｐｖｃ組成物３００（Ｌ／min）
燃焼管内保持時間：ｐｐ組成物＆ｐｖｃ組成物とも１０(min)
試験片の質量：ｐｐ組成物＆ｐｖｃ組成物とも０．１（ｇ）
着火時間：１７（ｓ）（ＣＯ₂測定用）、１２（ｓ）（ＨＣｌ測定用）
燃焼時間：１９（ｓ）（ＣＯ₂測定用）、２８（ｓ）（ＨＣｌ測定用）
ガス分析はｐｐ組成物がＣＯ₂ガス検知管法、ｐｖｃ組成物の塩化水素および炭酸ガス測定法はガスクロマト法による。

実施例１、比較例１
充填材として（Ａ）炭酸カルシウム２７質量部、合成ゼオライト２．１質量部、水酸化カルシウム０．９質量部の組成割合からなるものを使用した。
実施例１はｐｐに上記（Ａ）を組成物中で３０質量％になるように配合したものである。比較例１はｐｐに組成物中で炭酸カルシウムが３０質量％になるように配合したものである。これらを前記の方法で成形した。その成形体の物性を表１に示す。

実施例２〜３、比較例２〜４
充填材を表２に示す組成割合に配合した。

表２の充填材をｐｐまたはｐｖｃに配合し、組成物中の充填材を３０質量％とする樹脂組成物とした。この樹脂組成物を用いて上記同様成形した。
この成形体の物性測定結果、燃焼試験におけるＣＯ₂の測定値、ＨＣｌの測定値を表３に示す。

上記の試験結果が示すように本発明による樹脂組成物は、その成形体の物性が従来のものより優れ、また燃焼試験におけるＣＯ₂ガス、ＨＣｌの発生が従来のものに比べ低い。

本発明の樹脂組成物は、その成形体等が特性に優れると共に、廃棄物として焼却処分する際にＣＯ₂ガスやＨＣｌの発生が少ないので、地球環境上も良好な組成物として、各種の成形体、シート、フイルム、容器およびパイプなどに広く利用することができる。

Claims

炭酸カルシウム７０〜９３質量部、アルミナ珪酸塩５〜２０質量部、水酸化カルシウム２〜１０質量部からなる無機充填剤を含む樹脂組成物。
炭酸カルシウム８０〜９２質量部、アルミナ珪酸塩６〜１０質量部、水酸化カルシウム２〜５質量部からなる無機充填剤を含む樹脂組成物。
酸化カルシウム１〜４質量部を含む請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
無機充填剤を２５〜３５質量％含む請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂組成物。
樹脂がポリオレフィン系樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂組成物。
ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂である請求項５に記載の樹脂組成物。
樹脂がポリ塩化ビニル系樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂組成物。