JP2019104898A - 難燃性マスターバッチ樹脂組成物、その製造方法及びそれを含む成形体と繊維 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2には、熱可塑性ポリエステルと必要に応じて相溶化剤を合計100重量部と、リン系難燃剤と窒素系難燃剤と必要に応じて硼酸金属塩を合計25〜125重量部と、繊維状強化材5〜200重量部含有する高電圧絶縁材料部品用樹脂組成物が提案されている。
特許文献3には、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂30〜99重量部と、リン含有難燃剤とリン−窒素含有難燃剤からなる難燃剤1〜70重量部含有する難燃性樹脂組成物が提案されている。
特許文献4には、熱可塑性樹脂に、ポリホスホネート化合物とリン酸エステル系化合物が溶融混合された難燃剤組成物を配合して、難燃性を付与した熱可塑性組成物が提案されている。
・ 分散性
押出機にベース樹脂及び難燃剤を添加した後の混練の程度を評価し、下記の基準で評価した。
分散性良好:ベース樹脂及び難燃剤が混練しやすく、分散性が良好であり、混練むらが生じない。
分散性普通:ベース樹脂及び難燃剤の混練が可能であり、適宜に分散し、混練むらが少ない。
分散性悪い:ベース樹脂及び難燃剤が混練しにくいため、分散性が悪く、混練むらが生じる。
・ 限界酸素指数(LOI)の測定
JIS L 1091 E法(酸素指数法試験)に準じて、E−2号試験片(不織布)を支持具に取付け測定した。点火器の熱源はプロパンガスとし、限界酸素指数の決定は50mm以上燃焼し続けた時に行った。
・ 燃焼試験
a.UL規格(UL94燃焼試験)に準じて、UL94HF発泡材料水平燃焼試験を行った。なお、前処理は12.4.1による。HF−1及びHF−2は、難燃性が良好であることを意味する。
b.UL規格(UL94燃焼試験)に準じて、UL94V 20mm垂直燃焼試験を行った。なお、前処理は12.4.1による。判定基準は、燃焼定格がよい(燃えにくい)順に記すと、V-0、V-1、V-2、NOT(不適合)となる。
マスターバッチ樹脂組成物を以下の順番で製造した。
(1)難燃剤として、以下の化合物を準備した。
難燃剤A1:ホスホネートオリゴマー(DTA法によるガラス転移温度87℃、重量平均分子量2000〜3000、リン含有量8.7質量%、FRX POLYMERS社製のホスホネートオリゴマー「Nofia(登録商標) OL−1001」(商品名))
難燃剤B1:リン酸エステル(1,3フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、常温で液体、分子量574、25℃の粘度600mPa・s、リン含有量10.5質量%、大八化学工業株式会社製、商品名「CR−733S」)
(2)ベース樹脂として、ポリエチレンテレフタレートのペレット(直径2mm、高さ2mmの円柱形、融点255℃)60質量部とポリブチレンテレフタレートのペレット(直径2mm、高さ2mmの円柱形、融点224℃)40質量部の混合物を準備した。
(3)図1に示す押出機の原料供給口2からベース樹脂ペレットを100質量部と、難燃剤A1を10質量部と、難燃剤B1を10質量部供給した。
(4)押出機内における加工温度を280〜300℃に設定した。樹脂溶融部3では回転軸に沿って供給物を前に送り、混練分散部4では複数枚の混練プレートが回転しており、ここでベース樹脂、難燃剤A1及び難燃剤B1は均一混合された。分散性が良好であった。
(5)次いで、押し出し部6から樹脂組成物を押出、冷却して取り出し口7から取り出した。
(6)ペレタイザーに導き、ペレット化して、ポリエステル系難燃性マスターバッチ樹脂組成物を得た。
得られた難燃性マスターバッチ樹脂組成物において、リン含有量は1.6質量%であった。
図1に示す押出機の原料供給口2からベース樹脂ペレットを100質量部と、難燃剤A1を1質量部と、難燃剤B1を10質量部供給した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル系難燃性マスターバッチ樹脂組成物を得た。実施例1と同様分散性が良好であった。得られた難燃性マスターバッチ樹脂組成物において、リン含有量は10.2質量%であった。
図1に示す押出機の原料供給口2からベース樹脂ペレットを100質量部と、難燃剤A1を10質量部と、難燃剤B2(1,3-フェニレンビス(ジ-2,6-キシレニルホスフェート)、常温で固体、分子量687、リン含有量9.0質量%、大八化学工業株式会社製、商品名「PX−200」)を10質量部供給した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル系難燃性マスターバッチ樹脂組成物を得た。実施例1と同様分散性が普通であった。得られた難燃性マスターバッチ樹脂組成物において、リン含有量は1.5質量%であった。
図1に示す押出機の原料供給口2からベース樹脂ペレットを100質量部と、難燃剤A1を10質量部と、難燃剤B3(ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)、常温で液体、分子量693、40℃の粘度2300mPa・s、リン含有量8.8質量%、大八化学工業株式会社製、商品名「CR−741」)を10質量部供給した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル系難燃性マスターバッチ樹脂組成物を得た。実施例1と同様分散性が普通であった。得られた難燃性マスターバッチ樹脂組成物において、リン含有量は1.5質量%であった。
難燃剤A1に代えて、ポリホスホネート(DTA法によるガラス転移温度101℃、重量平均分子量80,000〜120,000、リン含有量10.8質量%、FRX POLYMERS社製のポリホスホネート「Nofia(登録商標) HM−1100」(商品名))を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル系難燃性マスターバッチ樹脂組成物を得た。分散性が悪かった。
(1)実施例1のマスターバッチ樹脂組成物を4質量部と、成形体用樹脂としてポリエチレンテレフタレート(PET)100質量部を準備した。
(2)(1)の混合したペレットを溶融紡糸用の押出機の原料供給口から供給し、常法の溶融紡糸機を用いて、押出機で溶融混練した後、溶融紡糸した。その後、公知の延伸機を用いて延伸、カットして、繊度が3.3dtex、繊維長が51mmのポリエチレンテレフタレート繊維を作製した。
(1)実施例1のマスターバッチ樹脂組成物を4質量部と、カーボンブラックを2質量部と、成形体用樹脂としてポリエチレンテレフタレート(PET)100質量部を準備した。
(2)(1)の混合したペレットを溶融紡糸用の押出機の原料供給口から供給し、常法の溶融紡糸機を用いて、押出機で溶融混練した後、溶融紡糸した。その後、公知の延伸機を用いて延伸、カットして、繊度が3.3dtex、繊維長が51mmの黒原着のポリエチレンテレフタレート繊維を作製した。
(1)実施例1のマスターバッチ樹脂組成物を5質量部と、カーボンブラックを2質量部と、成形体用樹脂としてポリエチレンテレフタレート(PET)100質量部を準備した。
(2)(1)の混合したペレットを溶融紡糸用の押出機の原料供給口から供給し、常法の溶融紡糸機を用いて、押出機で溶融混練した後、溶融紡糸した。その後、公知の延伸機を用いて延伸、カットして、トータル繊度1333.3dtexであり、フィラメントが60本のマルチフィラメントを作製した。
実施例1のマスターバッチ樹脂組成物の配合量を10質量部に変更した以外は、実施例7と同様にして、トータル繊度1333.3dtexであり、フィラメントが60本のマルチフィラメントを作製した。
(1)実施例1のマスターバッチ樹脂組成物を5質量部と、成形体用樹脂としてポリエチレンテレフタレート(PET)100質量部を準備した。
(2)(1)の混合したペレットを溶融紡糸用の押出機の原料供給口から供給し、常法の溶融紡糸機を用いて、押出機で溶融混練した後、溶融紡糸した。その後、公知の延伸機を用いて延伸、カットして、トータル繊度83.3dtexであり、フィラメントが48本のマルチフィラメントを作製した。
実施例1のマスターバッチ樹脂組成物の配合量を10質量部に変更した以外は、実施例9と同様にして、トータル繊度83.3dtexであり、フィラメントが48本のマルチフィラメントを作製した。
実施例1のマスターバッチ樹脂組成物に代えて、比較例1のマスターバッチ樹脂組成物を用いた以外は、実施例5と同様にして、繊度が3.3dtex、繊維長が51mmのポリエチレンテレフタレート繊維を作製した。
市販の難燃剤を含まないポリエチレンテレフタレート系繊維(繊度3.3dtex、繊維長51mm)を用意した。
実施例5〜10及び比較例2〜3の繊維をそれぞれ100質量%ずつ用い、(有)竹内製作所のニードルパンチ試験機(NL-500)(針品番:FDP-1、針深度、10mm、ピッチ3mm)で。不織布(目付400g/m2、厚さ5mm)を作製した。
(1)ベース樹脂ペレットを100質量部(PET/PBT=60/40)と、難燃剤A1を30質量部と、難燃剤B1を10質量部とした以外は、実施例1と同様にマスターバッチ樹脂組成物を製造した。
(2)得られたマスターバッチ樹脂組成物を5質量部と、カーボンブラック2質量部添加黒原着ポリエチレンテレフタレート(PET)100質量部を準備した。
(3)(2)の混合したペレットを溶融紡糸用の押出機の原料供給口から供給し、常法の溶融紡糸機を用いて、押出機で溶融混練した後、溶融紡糸し、延伸し、600dtex,30filamentsの黒マルチフィラメント繊維を作製した。添加物の分散性は良好であり、紡糸性も良好であった。この繊維のLOI値は26.5であった。
実施例11のマスターバッチ樹脂組成物を10質量部と、カーボンブラック2質量部添加黒原着ポリエチレンテレフタレート(PET)100質量部とした以外は実施例11と同様に実施した。得られた黒マルチフィラメント繊維の添加物の分散性は良好であり、紡糸性も良好であった。この繊維のLOI値は26.9であった。
実施例11マスターバッチ樹脂組成物を10質量部と、ポリエチレンテレフタレート(PET)100質量部とした以外は実施例11と同様に溶融混練し、Tダイから押し出し、一軸延伸して厚み200μmのPETフィルムを作製した。得られたPETフィルムの添加物の分散性は良好であり、製膜性も良好であった。このフィルムはUL94準用 20mm垂直燃焼試験(V試験)でV-0であった。
(1)難燃剤として、難燃剤A1と以下の難燃剤を準備した。
難燃剤B4 :リン酸二水素アンモニウムを含有するリン酸アンモニウム水溶液(25℃の粘度50mPa・s、リン含有量約4質量%、株式会社森川商店製、商品名「8HS」)
(2)図1に示す押出機の原料供給口2からベース樹脂ペレットを100質量部(ナイロン6)と、難燃剤A1を30質量部と、難燃剤B4を10質量部供給し、押出機内における加工温度を230〜250℃に設定した以外は、実施例1と同様の方法でナイロン系難燃性マスターバッチ樹脂組成物を得た。
得られた難燃性マスターバッチ樹脂組成物において、リン含有量は2質量%であった。
(3)得られたマスターバッチ樹脂組成物を20質量部と、ナイロン6(Ny6)100質量部とを添加、溶融混練し、Tダイから押し出し、一軸延伸して厚み200μmのナイロンフィルムを作製した。得られたナイロンフィルムの添加物の分散性は良好であり、製膜性も良好であった。このフィルムはUL94準用 20mm垂直燃焼試験(V試験)でV-2であった。
実施例14で得られたマスターバッチ樹脂組成物を30質量部と、ナイロン6(Ny6)100質量部とした以外は、実施例14と同様の方法で厚み200μmのナイロンフィルムを作製した。得られたナイロンフィルムの添加物の分散性は良好であり、製膜性も良好であった。このフィルムはUL94準用 20mm垂直燃焼試験(V試験)でV-0であった。
2 原料供給口
3 樹脂溶融部
4 混練分散部
5 減圧ライン
6 押し出し部
7 取り出し部
Claims (11)
- 加熱溶融可能なベース樹脂と、難燃剤を含むマスターバッチ樹脂組成物であって、
前記難燃剤は、示差熱分析法によるガラス転移温度が70〜100℃のホスホネートオリゴマーと、リン系化合物(但し、ホスホネートオリゴマーを除く。)を含むことを特徴とする難燃性マスターバッチ樹脂組成物。 - 前記ベース樹脂100質量部に対して、前記ホスホネートオリゴマーを1〜50質量部を含む請求項1に記載のマスターバッチ樹脂組成物。
- 前記ホスホネートオリゴマーと前記リン系化合物の質量比は、ホスホネートオリゴマー:リン系化合物=0.5:9.5〜9:1である請求項1又は2に記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物。
- 前記リン系化合物は、リン酸エステル及びリン−窒素系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項1〜4のいずれかに記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物。
- 前記リン酸エステルは、非ハロゲン縮合リン酸エステルである請求項5に記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物。
- 前記ベース樹脂は、ポリエステル、ポリカーボネート、又はナイロンである請求項1〜6のいずれかに記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物の製造方法であって、
樹脂溶融部と、減圧ラインを備えた混練分散部と、押し出し部を連続して接続し、
前記混練分散部に、加熱溶融させたベース樹脂と、示差熱分析法によるガラス転移温度が70〜100℃のホスホネートオリゴマーと、リン系化合物(但し、ホスホネートオリゴマーを除く。)を供給して混合した後、次いで、押し出し部から樹脂組成物を押し出す工程を含む、難燃性マスターバッチ樹脂組成物の製造方法。 - 前記ホスホネートオリゴマーは、重量平均分子量が1000〜5000である請求項8に記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物と、熱可塑性樹脂とを含む成形体であって、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して前記難燃性マスターバッチ樹脂組成物を1〜30質量部含むことを特徴とする成形体。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の難燃性マスターバッチ樹脂組成物と、熱可塑性樹脂とを含む繊維であって、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して前記難燃性マスターバッチ樹脂組成物を1〜30質量部含むことを特徴とする繊維。
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