JP3072746B2 - 難燃性樹脂組成物 - Google Patents

難燃性樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は難燃性樹脂組成物に関す
る。さらに詳しくは金属水酸化物を難燃剤とし、グラス
・パウダーを充填剤とする、耐傷付白化性に優れ、そり
が小さくかつ高級品感に富む成形品を製造できる、難燃
性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】合成樹脂は易燃性であるため一度火災が
発生すると大きな災害となることがある。これを防止す
るためこれまで数多くの難燃化技術が提案されてきた。
難燃化技術の代表的なものとして、有機ハロゲン化物と
酸化アンチモンとの併用による合成樹脂の難燃化技術が
挙げられる。この技術は、加工時に機械、金型に腐食を
生ぜしめる、火災時に有毒ガスを発生する、さらにはこ
の技術を施した成形品廃棄時に毒性の問題がある等の欠
点を有している。
【0003】上記欠点を解決するものとして、水酸化ア
ルミニウムや水酸化マグネシウム等の金属水酸化物を合
成樹脂に大量に充填する技術、あるいは水酸化物の他に
グラス・ファイバーやミルド・グラス・ファイバーを合
成樹脂に充填する技術が提案されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】金属水酸化物を使用す
る難燃化技術は、金属水酸化物それ自体の難燃性発現効
果が比較的少ないため、有機ハロゲン化物と酸化アンチ
モンとを難燃剤として使用した場合に比してかなり大量
の金属水酸化物を合成樹脂に充填する必要があった。こ
のため、例えばポリプロピレン40重量%、水酸化マグ
ネシウム60重量%からなる成形品にあっては、人の爪
程度の硬度でも容易に傷付き白化するという問題があっ
た。またこの成形品は、外観的にも柔らかいという印象
を与えるものであり、剛直感に乏しい。このため、いわ
ゆるシャキッとした感じに乏しく、高級品としてのイメ
ージに欠けるところがあり、高付加価値製品への使用に
は問題があった。
【0005】上記問題を解決するため、金属水酸化物を
配合した難燃性樹脂組成物中に補強剤としてグラスファ
イバーやミルドグラスファイバーを充填するという技術
も提案された。グラスファイバーを充填した場合、成形
品の引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的強度の
向上、剛直感の発現、耐傷付白化性も向上する。しか
し、成形品のそりが大きく、外観は荒れてザラついてお
り、美観に欠けるため高級品感に欠けるという問題があ
る。ミルドグラスファイバーを充填した場合には、剛直
感、耐傷付白化性は向上するが、グラスファイバーを充
填した場合に比して機械的強度等の物性が劣るという問
題がある。またそりもグラスファイバーを充填した場合
の約半分程度は発生する。成形品表面のザラつきも発生
するため、美観に欠けるという問題がある。
【0006】本発明の目的は、機械的強度の向上のみな
らず、表面外観が美しく、剛直感があり、そりも小さ
く、耐傷付白化性も向上した高級品感のある成形品を提
供できる難燃性樹脂組成物を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は20〜80重量
%の合成樹脂類と80〜20重量%のBET比表面積1
〜20m/g、BET比表面積/ブレーン比表面積の
比が1〜3である金属水酸化物との合計100重量部
と、平均粒子径0.5〜30μm、好ましくは1〜20
μmであるグラスパウダー3〜200重量部とからなる
難燃性樹脂組成物を提供する。
【0008】本発明の難燃性樹脂組成物から製造された
成形品は、外観的には表面のザラツキがなく美麗であ
り、かつ剛直感があり高級品感を呈する。さらに物性的
にも、そりは殆どなく耐傷付白化性も向上している。ま
たハロゲンを含有しないため、加工時の機械、金属等の
腐食、火災時の有害ガスの大量発生、廃棄時の毒性とい
った従来の難燃性樹脂組成物が有する各種の問題が解決
された難燃性樹脂組成物が提供される。
【0009】本発明で用いる合成樹脂類という用語は、
合成樹脂または合成ゴムを意味する。本発明で用いられ
る合成樹脂類を例示すると次の通りである。ポリエチレ
ン、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合体、エチ
レンと酢酸ビニル、アクリル酸エチルまたはアクリル酸
メチルとの共重合体、ポリプロピレン、プロピレンと他
のα−オレフィンとの共重合体、ポリブテン−1、ポリ
スチレン、スチレンとアクリロニトリル、エチレンプロ
ピレンジエンゴム(以下EPDMという)またはブタジ
エンとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリレー
ト、ポリメタクリレート、ポリウレタン、ポリエステ
ル、ポリエーテル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂、EPD
M、SBR、NBR、ブチルゴム、アクリルゴム、クロ
ロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン等の合成
ゴム等。
【0010】本発明で用いる金属水酸化物は、水酸化ア
ルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等
の2価または3価の金属の水酸化物である。これらの金
属水酸化物は、BET比表面積が1〜20m2/g、好
ましくは1〜10m2/gであり、BET比表面積/ブ
レーン比表面積の比が1〜3、好ましくは1〜2である
ことが加工性、成形品外観、機械的強度、難燃性等の点
から好ましい。
【0011】さらに上記金属水酸化物は、表面処理剤で
処理したものでもよく、好ましい表面処理剤を例示する
と次の通りである。オレイン酸、ステアリン酸等の高級
脂肪酸またはそのアルカリ金属塩類、ビニルエトキシシ
ラン、ビニル−トリス(2−メトキシ)シラン、ガンマ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ
−アミノプロピルトリメトキシシラン、ベーター(3、
4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラ
ン、ガンマ−グリシドキシ−プロピルトリメトキシシラ
ン、ガンマ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等
のシランカップリング剤類、イソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチル
パイロフォスフェート)チタネート、イソプロピルトリ
(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート、イソ
プロピルトリデシルベンゼンスルホニルチタネート等の
チタネート系カップリング剤類、アセトアルコキシアル
ミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップ
リング剤類、オルトリン酸とステアリルアルコールとの
モノまたはジエステルであってそれらの酸またはアルカ
リ金属塩等のリン酸部分エステル類等。
【0012】表面処理剤は、金属水酸化物100重量部
当たり約0.1〜10重量部の使用量を好ましい例とし
て例示できる。
【0013】本発明用いるグラスパウダーは、平均粒子
径0.5〜30μm、好ましくは1〜20μmである。
金属水酸化物からなる難燃剤は、有機ハロゲン化物系難
燃剤に比してかなり多量に合成樹脂類に配合しないと、
充分な難燃効果を発揮できないという問題がある。この
ため、金属水酸化物の高濃度充填領域でさらにグラスパ
ウダーを配合して、加工性、成形品外観、成形品の機械
的強度等の諸特性を満足させるためには、上記範囲の平
均粒子径が好ましく採用される。上記範囲よりも平均粒
子径が小さいと製造時に粉塵が発生し易く、また経済的
でない。平均粒子径が上記範囲を超えると成形品外観が
悪化し易い。
【0014】グラスパウダーの充填量は、合成樹脂類と
金属水酸化物の合計100重量部に対し3〜200重量
部が好ましく採用される。3重量部よりも少ないと、グ
ラスパウダーの充填による効果が発揮されにくく、20
0重量部を超えると難燃性を維持しながら実用レベルで
の機械的強度を維持することが難しい。
【0015】本発明で用いるグラスパウダーにおいて
は、グラスパウダー製造用ガラスの種類には特に制約は
なく、Aガラス(Alkaline glass、一般用アルカリガラ
ス)、Cガラス(Chemical glass、化学用耐酸ガラ
ス)、Dガラス(Low density glass、低密度ガラ
ス)、Eガラス(Electrical glass、ホウケイ酸ガラ
ス)、Sガラス(High stength glass、高強度ガラ
ス)、YM−31A(High modulus glass、高弾性ガラ
ス)等が例示される。またグラスパウダーとする前の出
発原料の形態にも特に制約はなく、グラスファイバー、
グラスフレーク、グラスビーズ等いずれの形態であって
もよい。
【0016】グラスパウダーは一般に使用されるガラス
用表面処理剤で表面処理されたものであってもよい。例
えば、ボラン系ではメタクリレート、クロミット、クロ
ライド等、シラン系ではビニルトリクロロシラン、ビニ
ル−トリス−β−メトキシシラン等、ガラン系ではビニ
ルトリエトキシシラン等、アミノシラン系ではγ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン等。
【0017】合成樹脂類、金属水酸化物およびグラスパ
ウダーの配合方法には、特に制約はなくこれらを均一に
混合できる手段であればいずれの手段をも採用できる。
例えば上記各成分および他の添加剤、充填剤を予め混合
した後、オープンロール、単軸又は二軸押出機、バンバ
リーミキサー等を用いて溶融混練する。
【0018】樹脂組成物の成形方法にも特に制約はな
く、例えば射出成形、押出成形、ブロー成形、カレンダ
ー成形、圧縮成形等の方法が例示される。
【0019】本発明の難燃性樹脂組成物には各種の添加
剤、充填剤を加えることもでき、それらの一部を例示す
れば次の通りである。
【0020】酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属不活性
剤、架橋剤、着色剤、滑剤、カーボンブラック、赤リ
ン、錫およびその無機塩類、アントラセン、アクリルフ
ァイバー等の難燃助剤、タルク、マイカ、ワラストナイ
ト、炭酸カルシウム、繊維状水酸化マグネシウム、繊維
状塩基性硫酸マグネシウム、金属繊維、金属粉末等の補
強剤、充填剤等。
【0021】以下本発明を実施例に基づきより詳細に説
明する。
【0022】実施例1〜4、比較例1〜4 耐衝撃ポリプロピレン、BET比表面積8m2/g、B
ET比表面積/ブレイン比表面積の比1.5、平均2次
粒子径0.7μmであり、2.5重量%のステアリン酸で
表面処理した水酸化マグネシウム、アクリロニトリルと
酢酸ビニルとの共重合体である直径1デニール、長さ
1.5mmのアクリルファイバー、長さ6mm、繊維直
径11μmのグラスファイバー、平均長さ約120μm
繊維直径11μmのミルドグラスファイバー、平均粒子
径約15μmで平均アスペクト比1.4のグラスパウダ
ーを、それぞれ表1に示す配合比であらかじめ混合した
後、二軸押出機を用いて、約230℃で溶融混練した。
【0023】得られた混練物を射出成形機を用いて約2
30℃で厚さ1/8インチのテストピースを作成し、該
テストピースについて燃焼性、機械的強度、耐爪傷付白
化性等を23±2℃、50±5%RHの条件下で測定し
た。
【0024】表2中、降伏点引張強度、伸びはJISK
7113、最大点曲げ強度、曲げ弾性率はJISK
7203、MFIはJISK 7210(230℃、
2.16kg)、アイゾット衝撃強度値はJISK 7
110、燃焼性はUL−94法、そりは厚さ2.1m
m、流れ方向111mm、流れと直角方向が198mm
の直方体で中央部が132mmのフィルムゲートで成形
し、最大の変形量を測定した。測定結果を表2に示す。
【0025】比較例5〜7、実施例5 高密度ポリエチレン(以下HDPE)、BET比表面積
8m2/g、BET比表面積/ブレイン比表面積の比1.
5、平均2次粒子径0.7μmであり2.5%のステアリ
ン酸で表面処理した水酸化マグネシウム、長さ6mm、
繊維直径11μmのグラスファイバー、平均長さ約12
0μm、繊維直径11μmのミルドグラスファイバー、
平均粒子径15μmでアスペクト比1.4のグラスパウ
ダーとをそれぞれ表1に示す配合比であらかじめ混合し
た後、二軸押出機を用いて約230℃で溶融混練した。
【0026】成形方法、各物性値の測定方法は実施例1
と同様に操作して実施した。測定結果を表2に示す。
【0027】 表1 比較例 実施例 1 2 3 4 1 2 水酸化マグネシウム 60 55 56 56 60 56 ポリプロピレン 40 45 44 44 40 44 HDPE 0 0 0 0 0 0 グラスファイバー 0 0 11 0 0 0 ミルドグラスファイバー 0 0 0 11 0 0 グラスパウダー 0 0 0 0 5 5 アクリルファイバー 0 1 1 1 0 1 表1(続) 実施例 比較例 実施例 3 4 5 6 7 5 水酸化マグネシウム 56 56 60 60 60 60 ポリプロピレン 44 44 0 0 0 0 HDPE 0 0 40 40 40 40 グラスファイバー 0 0 0 5 0 0 ミルドグラスファイバ 0 0 0 0 5 0 グラスパウダー 11 16 0 0 0 5 アクリルファイバー 1 1 0 0 0 0 注:表中数値は重量部を表す 表2 比較例 実施例 1 2 3 4 1 2 降伏点引張強度 1.92 1.93 2.30 1.96 1.81 1.91 破断点伸び 34 94 16 27 20 48 最大点曲げ強度 3.69 3.69 4.11 4.04 3.60 3.94 曲げ弾性率 498 409 636 629 538 511 MFI 5.6 5.5 2.4 4.7 4.7 4.8 アイゾット衝撃値 15.7 21.6 10.7 13.4 11.8 12.4 そり 0.1 0.1 5.0 2.5 0.2 0.2 UL94VE V−0 V−0 V−0 V−0 V−0 V−0 成形品外観 A A C B A A 耐爪傷付白化性 C C A A A A 高級品感 C C C B A A 表2(続) 実施例 比較例 実施例 3 4 5 6 7 5 降伏点引張強度 1.89 1.85 1.78 1.97 1.80 1.71 破断点伸び 38 35 24 5 9 13 最大点曲げ強度 3.94 3.95 2.90 3.16 3.12 2.83 曲げ弾性率 585 637 397 457 442 430 MFI 5.0 5.0 1.6 0.5 1.3 1.4 アイゾット衝撃値 11.5 10.5 24.7 11.3 12.5 12.0 そり 0.2 0.1 0.1 4.9 2.3 0.2 UL94VE V−0 V−0 V−0 V−0 V−0 V−0 成形品外観 A A A C B A 耐爪傷付白化性 A A C A A A 高級品感 A A C C B A 注:1.各特性値の単位; 降伏点引張強度kgf/mm2、破断点伸び%、最大点
曲げ強度kgf/mm2、曲げ弾性率kgf/mm2、M
FIg/10分、アイゾット衝撃値kgf・cm/c
m、そりmm、 2.成形品の外観、A;成形品表面のザラツキ無し、
B;少し有り、C:多量に有り、 3.耐傷付白化性、A;爪による傷付きおよび白化無し
または非常に困難、B;容易に傷付き白化する、 4.高級品感、A;成形品表面が美麗かつ剛直感があ
り、いわゆるシャキッとした感じ有り、B;剛直感は少
しあるが、成形品表面が少しザラついているため高級品
感が少し劣る、C;成形品表面の美麗感または剛直感い
ずれかまたは両者に欠陥があり、高級品感がない。
【0028】実施例6 耐衝撃ポリプロピレン、BET比表面積6.0m
g、ブレーン比表面積3.3m2/g、BET比表面積
/ブレーン比表面積1.8、平均2次粒子径0.9μm
の水酸化マグネシウムを3重量%のステアリン酸ナトリ
ウムで表面処理したもの、平均粒子径12.5μmのグ
ラスパウダー、チバスペシャルケミカルズの酸化防止剤
イルガノックス1010を、表3に示す配合比で予め混
合した後、単軸押出機を用いて溶融混練した。得られた
混練物を射出成形機を用いて約230℃で厚さ約1/8
インチのテストピースを作成した。このテストピースに
ついて、燃焼性、機械的強度、耐爪傷付白化性等を23
℃±2℃、50±5%RHの条件下で測定した。 比較例8 水酸化マグネシウムとしては、BET比表面積57m
/g、ブレーン比表面積5.0m/g、BET比表面
積/ブレーン比表面積11.4、平均2次粒子径6.6
μmのものを使用した。その他の配合材は実施例6と同
じものを使用した。実験方法は実施例6と同様に操作し
て実施した。
【発明の効果】本発明によれば、成形品の表面にはザラ
ツキが無く、美麗にして剛直感のある高級品という印象
を与えるシャキッとした感じの成形品を製造できる難燃
性樹脂組成物が提供される。本発明によればさらに、物
性的にはそりがほとんど無く、耐傷付白化性が向上した
成形品を製造できる難燃性樹脂組成物が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−319539(JP,A) 特開 平1−129052(JP,A) 特開 昭62−59648(JP,A) 特開 昭63−213809(JP,A) 特開 平4−170349(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 101/00 C08K 3/22,3/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 20〜80重量%の合成樹脂類と80〜
    20重量%のBET比表面積1〜20m /g、BET
    比表面積/ブレーン比表面積の比が1〜3である金属水
    酸化物との合計100重量部と、平均粒子径0.5〜3
    0μmであるグラスパウダー3〜200重量部とからな
    る難燃性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 金属水酸化物が、高級脂肪酸またはその
    アルカリ金属塩、シランカップリング剤類、チタネート
    系カップリング剤類、アルミニウム系カップリング剤
    類、リン酸部分エステル類からなる群から選ばれた少な
    くとも一種の表面処理剤で表面処理されている請求項1
    記載の難燃性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 金属水酸化物が、水酸化マグネシウムで
    ある請求項1または2記載の難燃性樹脂組成物。
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