JP2008120896A - 亜リン酸エステル組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Aは炭素数2〜8のアルキレン基又は*−COR7−基を表し、R7は単結合又は炭素数1〜8のアルキレン基を表し、*印は、この箇所と式(1)における>P−O−基中の酸素原子とが結合していることを表し、
Y及びZは、いずれか一方がヒドロキシル基、炭素数1〜8のアルコキシ基又は炭素数7〜12のアラルキルオキシ基を表し、他方が水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表すが、
Yがヒドロキシル基であるときは、R4及びR5のいずれか一方は炭素数3〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基、炭素数7〜12のアラルキル基又はフェニル基を表し、また、式(1)における2個のR1は互いに同一でもよく、異なってもよく、式(1)における2個のR2は互いに同一でもよく、異なってもよく、式(1)における2個のR3は互いに同一でもよく、異なってもよい。]
一方、特許文献2には、亜リン酸エステルとは異なるリン酸エステル金属塩を主成分とし、金属石鹸を含む添加剤組成物が粉塵を生じるという問題に対し、結着剤として金属石鹸よりも低い融点の有機化合物(具体的にはグリセリンモノステアレート)をさらに添加すると、添加剤組成物は顆粒状となって粉塵が生じにくいことが開示されている。同時に、結着剤として滑剤(例えば、ポリプロピレンワックス、分子量7000、融点140℃)を添加すると、該添加剤組成物が熱可塑性樹脂に分散しにくいことも開示されている。
本発明の目的は、亜リン酸エステルを主成分とする組成物において、該組成物は粉塵が生じにくく、該組成物を熱可塑性樹脂に添加すると十分に分散して熱可塑性樹脂に優れた耐着色性を与える該組成物及びその製造方法を提供することである。
すなわち、本発明の組成物に係る発明は、式(1)で示される亜リン酸エステル100重量部及び軟化点または融点が115℃以下である脂肪族炭化水素系滑剤0.5〜8重量部を含む組成物であって、該組成物における該亜リン酸エステル(1)の含有量が30〜99.5重量%である組成物、である。
中でも、組成物が顆粒状であることを特徴とする顆粒状組成物は、熱可塑性樹脂への分散性に一層、優れ、耐着色性に優れた熱可塑性樹脂組成物を与えることから好ましい。
また、本発明の製造方法に係る発明は、式(1)で示される亜リン酸エステル100重量部に、軟化点または融点が115℃以下である脂肪族炭化水素滑剤0.5〜8重量部を混合し、40〜110℃の温度範囲で造粒することを特徴とする顆粒状組成物の製造方法である。
さらに、本発明の製造方法は、簡便に、粉塵の発生が低減された顆粒状組成物を製造することができる。
本発明に用いられる亜リン酸エステル(1)は、上記式(1)で表される化合物である。
亜リン酸エステル(1)において、R1、R2、R4及びR5は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基、炭素数7〜12のアラルキル基又はフェニル基を表す。
ここで、炭素数1〜8のアルキル基としては、例えば、メチル基、t−ブチル基、t−ペンチル基又はt−オクチル基等が挙げられる。
炭素数5〜8のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられ、
炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基としては、例えば、メチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基等が挙げられ、
炭素数7〜12のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基等が挙げられる。
R3としては、水素原子又はメチル基が好ましい。
亜リン酸エステル(1)において、Xは単結合、硫黄原子又は−CHR6−基を表し、R6は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数5〜8のシクロアルキル基を表す。炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基としては、前記と同じ基が挙げられる。
−CHR6−基としては、例えば、メチレン基、エチリデン基、プロピリデン基、1−シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。Xとしては、単結合、メチレン基又はエチリデン基が好ましい。リン系酸化防止剤(I)において、Aは炭素数2〜8のアルキレン基又は*−COR7−基を表し、R7は単結合又は炭素数1〜8のアルキレン基を表し、*印は、この箇所と式(I)における>P−O−基中の酸素原子とが結合していることを表す。炭素数1〜8のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基等が挙げられる。Aとしては、炭素数2〜4のアルキレン基又は前述した*−COR7−基が好ましい。
上記の炭素数2〜4のアルキレン基は、その炭素−炭素結合がヘテロ原子を含む基で中断されていてもよい。この場合のヘテロ原子を含む基としては、−O−C(=O)−又は−C(=O)−O−基が挙げられる。R7としては、炭素数1〜4のアルキレン基が好ましい。
式(1)におけるYがヒドロキシル基である場合は、Zが水素原子又はメチル基であることがより好ましく、R4及びR5の一方がt−ブチル基であることがより好ましい。
また、式(1)におけるZがヒドロキシル基である場合は、R5がメチル基であり、Yが水素原子であり、R4がt−ブチル基であることが好ましい。
また、式(1)におけるR1、R2、R3は、それぞれ、互いに同一でもよく、異なってもよい。
6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロポキシ]−4,8−ジ−t−ブチル−2,10−ジメチル−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−4,8−ジ−t−ブチル−2,10−ジメチル−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン等。
本発明に用いられる脂肪族炭化水素系滑剤の軟化点または融点が、115℃以下であると、得られる組成物の粉塵の低減される傾向や、亜リン酸エステルが熱可塑性樹脂に分散されやすい傾向があることから好ましい。
脂肪族炭化水素系滑剤は、通常、分子量6000以下のアルカンからなる混合物であり、具体的には、流動パラフィン、融点40〜70℃程度の天然または合成パラフィン、軟化点115℃以下のポリエチレンワックスおよびこれらの部分酸化物、あるいはフッ化物、塩化物等が例示される。
ポリエチレンワックスとしては、「サンワックス 131−P(軟化点108℃、三洋化成製)」、「サンワックス 151−P(軟化点107℃、三洋化成製)」、「サンワックス 161−P(軟化点111℃、三洋化成製)」、「サンワックス 165−P(軟化点107℃、三洋化成製)」、「サンワックス 171−P(軟化点105℃、三洋化成製)」、「三井ハイワックス110P(軟化点100℃、三井化学製)、「三井ハイワックス220P(軟化点113℃、三井化学製)」などが例示される。
脂肪族炭化水素系滑剤が0.5重量部以上であると、顆粒化や溶融が容易に進行して微粉が抑制される傾向があることから好ましく、8重量部以下であると、顆粒化する際に粒径の大きい顆粒が低減され、顆粒中の亜リン酸エステル(1)の濃度が高くなる傾向があることから好ましい。
なお、組成物における亜リン酸エステル(1)含有量は、30〜99.5重量%であり、好ましくは、50〜99重量%である。
本発明で用いられる添加剤の重量基準の平均粒径としては、0.1〜100μmの範囲であることが好ましく、0.5〜70μmの範囲であることが特に好ましい。
市販の添加剤をそのまま用いる場合は、予め公知の方法で好ましい重量基準の平均粒径に調整した後、使用することが好ましい。
[添加剤群:中和剤、脂肪性炭化水素系滑剤以外の滑剤、ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤、金属石鹸、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、顔料、難燃剤、充填剤、及び、フェノール系酸化防止剤などの亜リン酸エステル(1)以外の酸化防止剤]
ハイドロタルサイト、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウムなどの中和剤;
オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等の滑剤;
トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール ジホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール ジホスファイト、ビス(2,4−ジ−クミルフェニル)ペンタエリスリトール ジホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレン ジホスフォナイト、6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン等のリン系酸化防止剤;
炭酸カルシウム、ケイ酸塩、ガラス繊維、タルク、カオリン、マイカ、硫酸バリウム、カーボンブラック、カーボンファイバー、ゼオライト、金属粉、金属酸化物などの充填剤
4級アンモニウム塩型のカチオン界面活性剤、ベタイン型の両性界面活性剤、リン酸アルキル型のアニオン界面活性剤、第1級アミン塩、第2級アミン塩、第3級アミン塩、第4級アミン塩やピリジン誘導体等のカチオン界面活性剤、
硫酸化油、石鹸、硫酸化エステル油、硫酸化アミド油、オレフィンの硫酸化エステル塩類、脂肪アルコール硫酸エステル塩類、アルキル硫酸エステル塩、脂肪酸エチルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、琥珀酸エステルスルホン酸塩や燐酸エステル塩等のアニオン界面活性剤、
多価アルコールの部分的脂肪酸エステル、脂肪族アルコールのエチレンオキサイド付加物、脂肪酸のエチレンオキサイド付加物、脂肪族アミノまたは脂肪酸アミドのエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールのエチレンオキサイド付加物、多価アルコールの部分的脂肪酸エステルのエチレンオキサイド付加物やポリエチレングリコール等のノニオン界面活性剤、カルボン酸誘導体やイミダゾリン誘導体等の両性界面活性剤等の帯電防止剤、又はこれらのうち、融点が70℃を越える帯電防止剤;
組成物中における上記添加剤の合計含有量は、0〜90重量%程度である。
以下、顆粒状組成物について説明する。
粒径45μm以下の成分を低減する方法としては、例えば、例えば、脂肪族炭化水素系滑剤0.5〜8重量部の含有量を多くする使用する方法、例えば、亜リン酸エステル100重量部及び脂肪族炭化水素滑剤等を混合、造粒する時間を長くする方法、例えば、亜リン酸エステル100重量部及び脂肪族炭化水素滑剤等を混合、造粒する温度を高くする方法などが挙げられる。
平均粒径が80μm以上であると、粉塵の発生が抑制される傾向があることから好ましく、2000μm以下であると、熱可塑性樹脂への亜リン酸エステルの分散性に優れる傾向があることから好ましい。特に、平均粒径が、90〜1000μmであるときが好ましい。
本発明における平均粒径とは、JIS Z 8801の標準篩を搭載したセイシン企業製ロボットシフターを用い、試料約5gを振動レベル8、シフトタイム3分、パルス間隔1秒で篩い分けを行い、篩の目開きと篩に残った粒子の重量から重量基準の平均粒径を求める。
また、顆粒状組成物とは、JIS−Z 8841(1993)10項 解説表1 造粒物の形状及び名称に記載の不規則形状の顆粒集合体を意味する。
本発明における造粒温度とは、亜リン酸エステル(1)、脂肪族炭化水素系滑剤および必要によりさらに添加されている添加剤からなる混合物の温度である。
脂肪族炭化水素系滑剤の軟化点または融点および量によっても異なるが、好ましい造粒温度は、脂肪族炭化水素系滑剤の軟化点または融点を3〜25℃程度、下回る温度である。造粒温度が軟化点または融点−3℃以下であると、微粉の生成が抑制される傾向があることから好ましく、軟化点または融点−25℃以上であると、脂肪族炭化水素系滑剤の流動性が抑制され、顆粒化の操作が容易になる傾向があることから好ましい。
かかる機器としては、例えば、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ハイスピードミキサーなどの高速回転機器などが挙げられる。
造粒温度を40〜110℃に設定する方法としては、例えば、ヘンシェルミキサーに温水ジャケットを取り付けて加温する方法、例えば、高速攪拌に伴って発生する剪断熱を利用して昇温する方法等が挙げられる。
上記方法の中でも、亜リン酸エステル(1)、脂肪族炭化水素系滑剤および必要に応じて加えられる添加物をヘンシェルミキサー等の混合機に仕込んだ後、高速で攪拌混合する方法が操作上簡便であり、特に好ましい。
熱可塑性樹脂の例としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等)、ポリスチレン系樹脂(GP−PS、HI−PS、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン三元共重合体等)、ポリアミド系樹脂(6ナイロン、12ナイロン等)、環状ポリオレフィン、塩素含有ポリマー(ポリ塩化ビニル、塩素化ゴム等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリウレタン、エンジニアリングプラスチックス(ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネート等)等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィンが好ましい。特に、190℃において荷重2.16kgを負荷したときのMI(メルトインデックス)が0.01〜100の範囲であるポリエチレン、230℃において荷重2.16kgを負荷したときのMI(メルトインデックス)が0.01〜100の範囲であるポリプロピレンなどが好ましい。
本発明の組成物の添加量は、熱可塑性樹脂100重量部に対し、通常、0.01〜1重量部の範囲であり、好ましくは0.02〜0.5重量部の範囲であり、特に好ましくは0.04〜0.2重量部の範囲である。本発明の組成物の添加量が上記範囲内であると、加工安定性が向上する傾向があることから好ましい。
このようにして得られた熱可塑性樹脂は、フィルム、成形材料やパイプ等の製品に加工することができる。
亜リン酸エステル(1−1、と略記する):6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン
脂肪族炭化水素系滑剤(2−1、と略記する):ポリエチレンワックス(三洋化成社製 サンワックス P−151 軟化点 107℃)
グリセリンモノステアレート(2’、と略記する)
金属石鹸(3、と略記する):ステアリン酸カルシウム
<顆粒状組成物の製造例>
混合槽の内部に温度センサー及び温水ジャケットを備えた容量10Lのヘンシェルミキサーの混合槽に、亜リン酸エステル(1−1)1kg及び結着剤として脂肪族炭化水素系滑剤(2−1)50gを投入した。続いて、温水ジャケットを90℃に通液して、回転数950回転で高速混合して造粒した。混合開始4分20秒で混合槽内部の温度センサーが84℃(終点温度)に達するとともに、攪拌を停止し、排出口から顆粒状組成物A 1kgを取り出した。
表1に記載の化合物と量を用い、ジャケット温度および混合の終点温度を表1に記載の条件で造粒する以外は実施例1と同様に実施して、<顆粒状組成物B〜H>を製造した。
尚、実施例4、比較例2及び比較例3には、添加剤として金属石鹸(3)を200g混合槽に投入して、造粒した。
<ポリプロピレン組成物の製造と得られたポリプロピレン組成物の耐着色性>
1kgのポリプロピレン(MI:3g/10min)と0.5gのステアリン酸カルシウムと1gの顆粒状組成物Aとをドライブレンドし、30mmφ単軸押出し機により押出し温度230℃で押出し、ペレットを得た。このペレットを230℃で射出成形し、ポリプロピレンシート(40×60×1mm)を得た。ポリプロピレンシートを650ppmのNOxガスに曝露した前後の耐着色性(ΔYI)は1.07であった。
ポリプロピレンシートを650ppmのNOxガスに約25℃で7日間曝露した。曝露前後のシートのイエローネスインデックス(YI)を測定し、曝露後のYIと曝露前のYIの差(ΔYI)で、ポリプロピレン組成物の耐着色性を評価した。
顆粒状組成物を表3に記載のものを用いる以外は実施例5と同様にして、実施例6〜8及び比較例4〜8を実施した。結果を実施例5と併せて表3に示す。ΔYIの小さい方が、耐着色性に優れることを意味する。
[ポリエチレン組成物の製造と得られたポリエチレン組成物の加工安定性]
1kgの直鎖状低密度ポリエチレン(MI:1g/10min)と3gの酸化防止剤組成物Aとをドライブレンドし、30mmφ単軸押出し機により押出し温度210℃で押出し、ペレットを得た(このペレットのMFR(190℃、5kg)を測定し初期MFRとした)。このペレットを250℃で3回繰り返し押出した。3回押出し後のペレットのMFR(190℃、5kg)を測定し、ポリエチレン組成物の加工安定性を評価した。
JIS K 7210(1976)(A法) ただし、温度は、190℃、荷重は、5kgとした。
顆粒状組成物を表4に記載のものを用いる以外は実施例9と同様にして、実施例10〜12及び比較例9〜10を実施した。結果を実施例9と併せて表4に示す。繰り返し押出し後のMFRが初期MFRに近いほど加工安定性に優れることを意味する。
[ポリスチレン組成物の製造]
1kgのポリスチレンと1gの顆粒状組成物Aとをドライブレンドし、30mmφ単軸押出し機により押出後、得られたペレットを射出成形し耐着色性に優れたポリスチレンシートが得られる。
Claims (8)
- 式(1)で示される亜リン酸エステル100重量部及び軟化点または融点が115℃以下である脂肪族炭化水素系滑剤0.5〜8重量部を含む組成物であって、該組成物における該亜リン酸エステル(1)の含有量が30〜99.5重量%である組成物。
[式中、R1、R2、R4及びR5は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基、炭素数7〜12のアラルキル基又はフェニル基を表し、R3は水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表し、Xは単結合、硫黄原子又は−CHR6−基を表し、R6は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数5〜8のシクロアルキル基を表し、
Aは炭素数2〜8のアルキレン基又は*−COR7−基を表し、R7は単結合又は炭素数1〜8のアルキレン基を表し、*印は、この箇所と式(1)における>P−O−基中の酸素原子とが結合していることを表し、
Y及びZは、いずれか一方がヒドロキシル基、炭素数1〜8のアルコキシ基又は炭素数7〜12のアラルキルオキシ基を表し、他方が水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表すが、
Yがヒドロキシル基であるときは、R4及びR5のいずれか一方は炭素数3〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基、炭素数7〜12のアラルキル基又はフェニル基を表し、式(1)における2個のR1は互いに同一でもよく、異なってもよく、式(1)における2個のR2は互いに同一でもよく、異なってもよく、式(1)における2個のR3は互いに同一でもよく、異なってもよい。] - 脂肪族炭化水素系滑剤が、流動パラフィン、融点が40〜70℃のパラフィン、および軟化点が115℃以下のポリエチレンワックスからなる群から選ばれる少なくとも1種の脂肪族炭化水素系滑剤である請求項1に記載の組成物。
- 請求項1または2に記載の組成物が顆粒状である顆粒状組成物。
- 顆粒状組成物における粒径45μm以下の成分の含有量が、10重量%以下である請求項3に記載の顆粒状組成物。
- 式(1)で示される亜リン酸エステル100重量部及び融点または軟化点が115℃以下の脂肪族炭化水素滑剤0.5〜8重量部を混合し、40〜110℃の温度範囲で造粒することを特徴とする顆粒状組成物の製造方法。
- 造粒温度が脂肪族炭化水素滑剤の融点または軟化点を3〜25℃下回る温度である請求項5に記載の製造方法。
- 熱可塑性樹脂100重量部に請求項1〜4のいずれかに記載の組成物を0.01〜1重量部配合することを特徴とする熱可塑性樹脂の安定化方法。
- 熱可塑性樹脂がポリオレフィンであることを特徴とする請求項7に記載の安定化方法。
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