JP2916526B2 - ポリエチレン樹脂組成物 - Google Patents

ポリエチレン樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は新規なポリエチレン樹脂組成物、さらに詳し
くは、低温衝撃性、耐候性、剛性に優れ、かつある程度
の難燃性を有し、例えば土木・建築分野、電気通信分野
などにおける資材や部品の材料、特に屋外用資材や屋外
ケーブル用トラフなどの材料として好適なポリエチレン
樹脂組成物に関するものである。
[従来の技術] 従来、ポリエチレン樹脂は安価な汎用樹脂であって、
耐油、耐溶剤性、電気絶縁性に優れ、かつ良好な機械的
性質を有する上、成形しやすいなどの特徴を有すること
から、構造材料やフイルム材料などとして、多くの分野
において幅広く用いられている。
ところで、ポリエチレンなどのポリマーを難燃化させ
るには、ハロゲン系化合物、三酸化アンチモン又はこれ
らの組合せ、あるいは水酸化アルミニウム、水酸化マグ
ネシウムのような含水化合物などを使用する方法が知ら
れている。
ポリエチレンの難燃化については、例えば特定のメル
トインデックスと数平均分子量を有する高密度ポリエチ
レンに、難燃剤を配合した組成物が開示されている(特
開昭58−59241号公報)。しかしながら、この組成物に
おいては、該難燃剤がポリエチレン100重量部に対し、4
0〜160重量部程度と多量に配合されているため、耐候性
に劣り、耐候性が要求される分野には使用しにくく、用
途の制限を免れないという欠点があり、また、低温衝撃
性及び剛性のバランスについても必ずしも満足しうるも
のではなかった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、低温衝撃性、耐候性、剛性に優れ、しかも
ある程度の難燃性を有し、特に土木・建築分野における
屋外用資材や電気通信分野における屋外ケーブル用トラ
フの本体あるいはその継手などの材料として好適なポリ
エチレン樹脂組成物を提供することを目的としてなされ
たものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは前記の好ましい性質を有するポリエチレ
ン樹脂組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定
のメルトインデックス及び密度を有するポリエチレン樹
脂に、臭素含有難燃剤、三酸化アンチモン及び耐光安定
剤及び/又はカーボンブラックを特定の割合で配合する
ことにより、意外にも低温衝撃性、耐候性、剛性に優れ
た組成物が得られ、その目的を達成しうることを見い出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、(A)メルトインデックス(M
I)0.02〜5.5g/10分及び密度0.940〜0.969g/cm3のポリ
エチレン樹脂100重量部に対し、(B)臭素含有難燃剤
3〜17重量部、(C)三酸化アンチモン0.2〜15重量
部、及び(D)耐光安定剤及び/又はカーボンブラック
0.001〜5重量部を配合して成るポリエチレン樹脂組成
物を提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明組成物における(A)成分のポリエチレン樹脂
としては、メルトインデックス(MI)が0.02〜5.5g/10
分、好ましくは0.03〜2.0g/10分、より好ましくは0.1〜
1.0g/10分の範囲にあり、かつ密度が0.940〜0.969g/c
m3、好ましくは0.945〜0.965の範囲にあるものが用いら
れる。該MIが0.02g/10分未満のものでは押出成形性に劣
るし、5.5g/10分を超えると剛性及び低温衝撃性が低下
するとともに、押出成形性も悪化する傾向がみられる。
また、密度が0.940g/cm3未満のものでは剛性が十分でな
いし、0.969g/cm3を超えると低温衝撃性が低下する傾向
がみられる。
なお、MIは、JIS K−7210に準じ、温度190℃、荷重2.
16kgの条件で測定した値であり、密度は、JIS K−7112
に準じ、120℃の温度で1時間アニーリングしたのちに
測定した値である。
本発明組成物において、(B)成分として用いられる
臭素含有難燃剤としては、難燃性、低温衝撃性及び耐候
性の良好な組成物を与える点から、脂肪族系添加型難燃
剤、脂環式系添加型難燃剤及びビフェニル系添加型難燃
剤が好ましく、特にビフェニル系添加型難燃剤が好適で
ある。
前記臭素含有難燃剤としては、例えばデカブロモジフ
ェニルオキシド、テトラブロモビスフェノールA、テト
ラブロモビスフェノールS、ビストリブロモフェノキシ
エタン、ポリジブロモフェニレンオキシド、テトラブロ
モビスフェノールAカーボネートオリゴマー、ポリトリ
ブロモスチレン、臭素化ビスフェノールA型エポキシ重
合体、エチレンビステトラブロモフタルイミド、ヘキサ
ブロモシクロドデカン、ヘキサブロモベンゼンなどが挙
げられるが、もちろんこれらに限定されるものではな
い。これらの中で、分子量が200〜1500のもの、さらに
は600〜1000のものが、低温衝撃性の向上効果が著しく
好ましい。このようなものとしては、ビフェニル系添加
型難燃剤であるデカブロモジフェニルオキシドを特に好
ましく挙げることができる。
前記臭素含有難燃剤はそれぞれ独立で用いてもよい
し、2種以上を組み合わせて用いてもよく、またその配
合量は、(A)成分のポリエチレン樹脂100重量部当た
り、3〜17重量部、好ましくは4〜15重量部の範囲で選
ぶことが必要である。この量が3重量部未満では得られ
る組成物の低温衝撃性の向上効果が十分に発揮されない
上、難燃性付与効果が小さいし、17重量部を超えると低
温衝撃性がむしろ低下する傾向がみられる。
本発明組成物において、(C)成分として用いられる
難燃助剤の三酸化アンチモンについては特に制限はな
く、通常の市販品を用いることができるが、平均粒径が
0.01〜8μmの範囲にあるものが好ましく、特に0.3〜
0.7μmの範囲にあるものが好適である。
この(C)成分の三酸化アンチモンは、前記(A)成
分のポリエチレン樹脂100重量部に対し、0.2〜15重量部
の割合で配合することが必要である。この配合量が0.2
重量部未満では得られる組成物の低温衝撃性向上効果が
十分に発揮されない上、難燃性付与効果も小さいし、15
重量部を超えると低温衝撃性がむしろ低下する傾向がみ
られる。また、この三酸化アンチモンは、前記(B)成
分の臭素含有難燃剤に対し、1/4〜1/2重量倍の割合で用
いるのが望ましい。
本発明組成物においては、耐候性を向上させるため
に、(D)成分として耐光安定剤及び/又はカーボンブ
ラックを配合することが必要である。該耐光安定剤とし
ては、例えばベンゾフェノン系化合物、サリチル酸系化
合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒンダードアミン
系化合物、ニッケル系化合物、シアノアクリレート系化
合物などが挙げられるが、これらに限定されるものでは
ない。これらの中で紫外線吸収剤が好ましく、特にベン
ゾトリアゾール系化合物が好適であり、このベンゾトリ
アゾール系化合物としては、例えばチヌビンP、チヌビ
ン326、チヌビン327(チバガイギー社製、商品名)など
が好適である。これらの耐光安定剤は1種用いてもよい
し、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、カーボンブラックについては特に制限はない
が、平均粒径が10〜30mμの範囲にあるものが好まし
い。
本発明組成物においては、該(D)成分として、前記
耐光安定剤のみを用いてもよいし、カーボンブラックの
みを用いてもよく、またその両方を併用してもよい。こ
の(D)成分の配合量は、前記(A)成分のポリエチレ
ン樹脂100重量部当たり、0.001〜5重量部の範囲で選ぶ
ことが必要である。この配合量が0.001重量部未満では
耐候性の向上効果が十分に発揮されないし、5重量部を
超えると低温衝撃性が低下する傾向がみられる。また、
耐光安定剤のみを配合する場合は前記(B)成分の臭素
含有難燃剤に対し、1/20〜1/2重量倍の割合で用いるの
が望ましい。1/20重量倍未満では耐候性の向上効果が十
分に発揮されない。またポリエチレン樹脂100重量部当
たり3重量部以下、より好ましくは1.5重量部以下が望
ましく、この配合量が3重量部を超えると成形品表面へ
ブリードして外観不良をもたらしたり、低温衝撃性が低
下したりするので好ましくない。さらに、カーボンブラ
ックのみを配合する場合は前記(B)成分の臭素含有難
燃剤に対し、1/40〜1/4重量倍の割合で用いるのが望ま
しい。1/40重量倍未満では耐候性の向上効果が十分に発
揮されない。またポリエチレン樹脂100重量部当たり3
重量部以下、好ましくは1重量部以下が望ましく、この
配合量が3重量部を超えると低温衝撃性が低下する傾向
がみられ、好ましくない。
本発明のポリエチレン樹脂組成物には、本発明の目的
を損なわない範囲で、必要に応じ、公知の各種添加成
分、例えば炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグ
ネシウム、硫酸バリウム、タルク、マイカ、シリカ、ア
スベスト、ガラスビーズ、ガラスフレーク、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、酸
化スズ、酸化ジルコニウム、酸化鉄、アルミナ、石英
粉、金属粉などの無機充てん剤、ガラス繊維、炭素繊
維、金属繊維、金属ウイスカーなどの補強剤、酸化防止
剤、他の紫外線吸収剤、熱安定剤、シリコンオイル、ワ
ックスなどの離型剤、滑剤、他のハロゲン系、リン系、
無機系難燃剤、帯電防止剤、着色剤などの添加剤、さら
には他の熱可塑性樹脂やゴム、エラストマーなどを添加
することができる。
また、本発明組成物の調製方法については特に制限は
なく、例えば前記(A)成分、(B)成分、(C)成
分、(D)成分及び所望に応じて用いられる各種添加成
分を、リボンブレンダー、タンブルミキサー、ヘンシェ
ルミキサー、オーブンロール、バンバリミキサー、単軸
スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、単軸往復動
スクリュー混練機などを用いて溶融混練することにより
調製することができる。
[実施例] 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの例によってなんら限定されるもの
ではない。
なお、各物性は次のようにして求めた。
(1)低温衝撃性 JIS K−7211に準拠し、デュポン衝撃試験機(東京試
験機製作所製)を用い、−15℃におけるデュポン衝撃試
験を行った。
任意の高さより2kgの荷重を自然落下させ、230℃の温
度で射出成形した70×70×3mmの角板試験片中央部上の
撃芯(1/2インチφ)を打撃することにより、試験片の5
0%が破壊する高さを求めた。なお、試験条件は、温度
−15℃(冷却時間1時間以上)、試験板押さえ圧力4〜
5kg/cm2、アンビル2インチφである。
(2)難燃性 (A)厚さ1/8インチの試験片を使用し、米国UL94規格
に準拠し、難燃性を求めた。
(B)厚さ1/8インチのUL94規格試験片を使用し、水平
燃焼試験を行った。1インチの青色炎(メタンガス)を
30秒間接触させ、試験片から炎を取り去り残炎時間を測
定した。
(3)降伏引張強度 JIS2号ダンベルを使用し、JIS K−7113に準拠して求
めた。
(4)耐候性 230℃でプレス成形した150×150×1.6mmの板から引張
衝撃S型ダンブルを打抜き刀で打ち抜いた試験片につい
て、JIS B−7753に基づいたサンシャインカーボンアー
ク燈式ウェザーメーター[スガ試験機(株)製]によ
り、温度63℃、湿度50%RH、降水12分/60分の条件でテ
ストを行った。
500時間テスト後にサンプルを取り出し、ASTM D−182
2に準拠して、23℃で引張衝撃試験を行い、引張衝撃強
度を求めた。
(5)剛性(引張弾性率) JIS K−7113に準拠して、JIS2号ダンベルを用い、剛
性(1%割線による引張弾性率)を求めた。
また、表に示す各成分の記号は次を意味する。
(イ)ポリエチレン A1:MI0.26g/10分、 密度0.964g/cm3 (出光石油化学(株)製出光ポリエチレン520MB) A2:MI0.24g/10分、 密度0.949g/cm3 (出光石油化学(株)製出光ポリエチレン550P) A3:MI11.0g/10分、 密度0.956g/cm3 (出光石油化学(株)製出光ポリエチレン130J) A4:MI4.0g/10分、 密度0.935g/cm3 A5:MI5.0g/10分、 密度0.970g/cm3 ただし,MI測定条件: 190℃、2.16kg荷重 (JIS K−7210) 密度測定条件: 120℃×1時間アニーリング (JIS K−7112) (ロ)臭素含有難燃剤 B1:デカブロモジフェニルオキシド [マナック(株)製、EB−10WS] B2:ヘキサブロモシクロドデカン [第一工業製薬(株)製、SR−104] (ハ)三酸化アンチモン C1:日本精鉱(株)製、ATOX−S 平均粒径0.5μm (ニ)耐光安定剤 D1:ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤 (日本チバガイギー社製、チヌビン326) (ホ)カーボンブラック E1:キャボット社製、バルカン9A−32 実施例1〜6、比較例1〜7 第1表に示す種類と量の各成分をドライブレンドし、
50mmφ単軸混練機を用いて、温度200℃、スクリュー回
転数80rpmの条件で混練してペレットを作成した。
このペレットを用い、射出成形により、低温衝撃性、
難燃製、引張強度及び剛性評価用の試験片を作成し、一
方、プレス成形により耐候性評価用の試験片を作成し
た。なお、射出成形、プレス成形ともに成形温度は230
℃であった。
これらの試験片について各物性を測定し、その結果を
第1表に示した。
[発明の効果] 本発明のポリエチレン樹脂組成物は、ポリエチレン樹
脂に、臭素含有難燃剤と三酸化アンチモンと耐光安定剤
及び/又はカーボンブラックとを配合したものであっ
て、低温衝撃性、耐候性及び剛性に優れる上、ある程度
の難燃性を有し、例えば土木・建築分野,電気通信分野
などにおける資材や部品の材料、特に屋外用資材や屋外
ケーブル用トラフなどの材料として好適に用いられる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 5:00) (56)参考文献 特開 昭61−183332(JP,A) 特開 昭61−213233(JP,A) 特開 昭55−65244(JP,A) 特開 昭62−149752(JP,A) 特開 昭63−146949(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 23/02 - 23/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)メルトインデックス(MI)0.02〜5.
    5g/10分及び密度0.940〜0.969g/cm3のポリエチレン樹脂
    100重量部に対し、(B)臭素含有難燃剤3〜17重量
    部、(C)三酸化アンチモン0.2〜15重量部、及び
    (D)耐光安定剤及び/又はカーボンブラック0.001〜
    5重量部を配合して成るポリエチレン樹脂組成物。
  2. 【請求項2】(D)成分として耐光安定剤のみを用い、
    かつ(B)成分に対し、1/20〜1/2重量倍の割合で配合
    して成る請求項1記載のポリエチレン樹脂組成物。
  3. 【請求項3】(D)成分として耐光安定剤かカーボンブ
    ラックの一方のみを用い、かつ(A)成分100重量部に
    対し、0.001〜3重量部の割合で配合して成る請求項1
    記載のポリエチレン樹脂組成物。
  4. 【請求項4】(D)成分としてカーボンブラックのみを
    用い、かつ(B)成分に対し、1/40〜1/4重量倍の割合
    で配合して成る請求項1記載のポリエチレン樹脂組成
    物。
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