JP3431943B2 - 難燃性ポリプロピレン樹脂組成物 - Google Patents

難燃性ポリプロピレン樹脂組成物

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、優れた難燃性能を有し
つつ機械的特性を損なわず、さらに燃焼時に腐食性ガス
を発生させないポリプロピレン樹脂組成物に関するもの
である。 【0002】 【従来の技術】電気、電子機器のエンクロージャやフラ
イバックトランス等に用いられるポリプロピレン樹脂組
成物は、難燃化が義務付けられており、従来は主にハロ
ゲン系難燃剤を配合する方法により対処されていたが、
ハロゲン系難燃剤を配合したものは燃焼時に発煙量が多
いことや、ハロゲン化水素などの腐食性ガスの発生が問
題となっている。すなわち、ハロゲン系難燃剤を含有す
る樹脂組成物の、燃焼時に発生する腐食性ガスに起因す
る機器、装置の損傷や、火災事故の際に避難する人々が
煙のために逃げ道を失うおそれがある。水酸化マグネシ
ウム、水酸化アルミニウムなどの水和金属化合物は、上
記のような発煙が抑制され、腐食性ガスの発生がそれ自
体からはないため、近年、ハロゲン系難燃剤の代替品と
しての使用が増加しつつある。しかし、これらの水和金
属化合物単独で難燃性を十分付与するには多量の配合が
必要であるため、樹脂組成物の機械的特性を著しく低下
させるという問題があり、充分満足できる難燃化方法と
は到底言えない状態であった。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】そこで、最近では赤燐
を配合する試みがなされているが、赤燐単独の配合では
得られる難燃性が不十分であるため、赤燐と、水和金属
化合物とを併用で配合する試み等もなされている。しか
し従来の技術では、ノンハロゲン系による難燃化には水
和金属化合物の多量の配合が不可欠であり、樹脂組成物
の機械的特性の低下が余儀なくされているのが現状であ
る。 【0004】 【課題を解決するための手段】このような現状にあたり
本発明者らは、ポリプロピレン樹脂組成物において、赤
燐と水酸化マグネシウムと特定の膨張性を有しかつ特定
の粒子形状を有する加熱膨張性黒鉛とを配合することに
より、樹脂組成物の機械的特性の低下がなく、著しい難
燃効果を発揮することを見出し、本発明に至った。 【0005】本発明で用いられるポリプロピレン樹脂と
しては、アタクチックポリプロピレン、アイソタクチッ
クポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン
のホモポリマー、ブロック共重合体、ランダム共重合
体、さらに耐衝撃性を付与するためにエチレンプロピレ
ンラバーや、ポリエチレンまたはエチレン酢酸ビニル共
重合体等をブレンドしたポリプロピレン、及びこれらの
ブレンド等が挙げられるが、好ましくはブロック共重合
体がよい。 【0006】本発明で用いられる赤燐は、樹脂への分散
性及び樹脂組成物の機械的特性への影響に鑑み、20μ
m以下の粒径をもつものが好ましい。また、フェノール
樹脂やチタネートカップリング剤等によって表面処理さ
れた赤燐も用いることができる。該赤燐の配合量は、ポ
リプロピレン樹脂100重量部に対し1重量部未満では
難燃化効果は不十分であり、20重量部を越えると樹脂
組成物の機械的特性が大きく損なわれるため、該赤燐の
配合量はポリプロピレン樹脂100重量部に対し、l〜
20重量部の配合とすることが必要である。 【0007】本発明に用いられる水酸化マグネシウム
は、樹脂への分散性及び樹脂組成物の機械的特性への影
響に鑑み、2μm以下の粒径をもつものが好ましい。ま
た、シランカップリング剤、脂肪酸等によって表面処理
された水酸化マグネシウムを用いることが好ましい。該
水酸化マグネシウムの配合量は、ポリプロピレン樹脂1
00重量部に対し10重量部未満では難燃化効果は不十
分であり、100重量部を越えると樹脂組成物の機械的
特性が大きく損なわれるため、該水酸化マグネシウムの
配合量はポリプロピレン樹脂100重量部に対し、10
〜100重量部の配合であることが必要であり、好まし
くは、樹脂100重量部に対し、20〜80重量部の配
合がよい。 【0008】本発明に用いられる加熱膨張性黒鉛は、急
速に加熱(800〜1000℃)したときにC軸方向
(黒鉛のへき開面に直角方向)に対して100倍以上の
膨張性をもつことが必要である。100倍以上の膨張性
をもたないものは、100倍以上の膨張性をもつものと
比べて難燃性が非常に小さいからである。本発明で言う
膨張性とは加熱後の比容積(ml/g)と室温での比容
積との差を意味するものである。膨張性の測定方法を具
体的に示す。電気炉内で予め1000℃に加熱した石英
ビーカーに加熱膨張性黒鉛を2g投入し、すばやく10
00℃に加熱した電気炉内に石英ビーカーを10秒間入
れた後炉外に取り出し、室温になるまで放冷する。その
後膨張した黒鉛の100mlの重量を計量し、ゆるみ見
掛け比重(g/ml)を測定し、比容積=1/ゆるみ見
掛け比重、とした。次に、加熱していない室温での加熱
膨張性黒鉛の比容積を同様の方法で求め、膨張性=加熱
後の比容積−室温での比容積、として求めた。膨張前後
の加熱膨張性黒鉛を電子顕微鏡で観察したところ、A軸
方向、B軸方向にはほとんど膨張しておらず、C軸方向
にのみ膨張が認められたことから、加熱後の比容積と室
温での比容積との差をC軸方向の膨張性と定義した。粒
径は分級により80メッシュオンのものが80%以上で
あることが必要であり、80%以上99%以下であるこ
とが好ましい。80メッシュオンのものが80%未満で
あると難燃性が不十分であり、99%を越えると、火炎
にさらされた時の樹脂組成物の形状保持性能が若干落ち
る傾向があり、好ましくない。加熱膨張性黒鉛の好まし
い製造方法としては、鱗片状黒鉛を酸化処理する方法が
挙げられる。酸化処理の好ましい例としては、硫酸中で
の電解酸化、燐酸と硝酸、硫酸と硝酸、過塩素酸の混酸
等の酸化処理がある。該加熱膨張性黒鉛の配合量は、ポ
リプロピレン樹脂100重量部に対し、1〜30重量部
であることが必要である。l重量部未満では難燃化効果
が不十分であり、30重量部を越えると樹脂組成物の機
械的特性が大きく損なわれるからである。 【0009】本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を
損なわない範囲で他の難燃剤を併用することが可能であ
る。また、必要に応じて、無機充填剤、着色剤、酸化防
止剤、等の種々の添加剤の配合が可能である。 【0010】 【実施例】以下、具体例を示して木発明の効果を明確に
するが、木発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 【0011】実施例1〜6 ポリプロピレン(東ソ−(株)製:J7090B)10
0重量部に、水酸化マグネシウム(協和化学工業(株)
製:キスマ5A)と、赤燐(燐化学工業(株)製:ノー
バレッド120)と、加熱膨張性黒鉛(中央化成(株)
製:80メッシュオン96%、1000℃での膨張性2
10倍)をそれぞれ表1に記載の量だけ配合し、押出し
機によって難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂
組成物を射出成形し、試験片を作成した。機械的特性
は、JIS K 7110試験法に準拠したアイゾット
衝撃値と、JIS K 7203試験法に準拠した曲げ
弾性率によって評価した。また燃焼試験は、JIS K
7201試験法に準拠した酸素指数と、UL−94燃
焼試験によって評価した。結果を表1に示す。 【0012】比較例l 実施例1で用いたポリプロピレンの機械的特性と難燃性
を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表2に示
す。 【0013】比較例2 実施例1で用いたポリプロピレン100重量部に対し、
赤燐20重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得ら
た樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の
方法で評価した。結果を表2に示す。 【0014】比較例3 実施例1で用いたポリプロピレン100重量部に対し、
実施例1で用いた加熱膨張性黒鉛20重量部を配合し、
樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物の機械的特
性と難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を
表2に示す。 【0015】比較例4 実施例1で用いたポリプロピレン100重量部に対し、
実施例1で用いた水酸化マグネシウム150重量部を配
合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物の機
械的特性と難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。
結果を表2に示す。 【0016】比較例5 実施例1で用いたポリプロピレン100重量部に対し、
実施例1で用いた水酸化マグネシウム50重量部と赤燐
5重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹
脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の方法
で評価した。結果を表2に示す。 【0017】比較例6 実施例1で用いたポリプロピレン100重量部に対し、
実施例1で用いた水酸化マグネシウム50重量部と加熱
膨張性黒鉛10重量部を配合し、樹脂組成物を調製し
た。得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例
1と同様の方法で評価した。結果を表2に示す。 【0018】比較例7 加熱膨張性黒鉛として、80メッシュオン含有率70
%、1000℃での膨張性180倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例4と同様にして機械的特性と
難燃性を評価した。結果を表2に示す。 【0019】比較例8 加熱膨張性黒鉛のかわりに、80メッシュオン含有率9
7%、1000℃での膨張性70倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例4と同様にして機械的特性と
難燃性を評価した。結果を表2に示す。 【0020】比較例9 実施例lで用いたポリプロピレン100重量部に対し、
実施例1で用いた水酸化マグネシウム150重量部と赤
燐5重量部と加熱膨張性黒鉛10重量部を配合し、樹脂
組成物を調製した。得られた樹脂組成物の機械的特性と
難燃性を実施例lと同様の方法て評価した。結果を表2
に示す。 【0021】比較例10 ポリプロピレンのかわりにエチレン−酢酸ビニル共重合
体を用い、射出成形し試験片を作成した。機械的特性
は、JIS K 7113試験法に準拠し、引張破壊強
さと伸びによって評価した。また、燃焼試験は、JIS
K 7201試験法に準拠した酸素指数と、UL−9
4燃焼試験によって評価した。結果を表3に示す。 【0022】比較例11 ポリプロピレンのかわりに、エチレン−酢酸ビニル共重
合体を用いた以外は実施例4と同様の配合で試験片を作
成した。機械的特性と難燃性は比較例10と同様に評価
した。結果を表3に示す。 【0023】比較例12 ポリプロピレンのかわりに、エチレン−酢酸ビニル共重
合体を用いた以外は実施例6と同様の配合で試験片を作
成した。機械的特性と難燃性は比較例10と同様に評価
した。結果を表3に示す。 【0024】比較例13 ポリプロピレンのかわりに、低密度ポリエチレンを用
い、試験片を作成した。機械的特性と難燃性は比較例1
0と同様に評価した。結果を表3に示す。 【0025】比較例l4 ポリプロピレンのかわりに、低密度ポリエチレンを用い
た以外は実施例4と同様の配合で試験片を作成した、機
械的特性と難燃性は比較例10と同様に評価した。結果
を表3に示す。 【0026】比較例15 ポリプロピレンのかわりに、低密度ポリエチレンを用い
た以外は実施例6と同様の配合で試験片を作成した。機
械的特性と難燃性は比較例10と同様に評価した。結果
を表3に示す。 【0027】 【表l】【0028】 【表2】【0029】 【表3】【0030】表1に示されるように、本発明の難燃化ポ
リプロピレン樹脂組成物は、酸素指数及びUL−94燃
焼試験で極めて優れた難燃性を示し、しかも表2の比較
例1のポリプロピレンと比べ、アイゾット衝撃値を低下
させることなく、曲げ弾性率及び伸びがむしろ向上して
いることが分かる。 【0031】一方、表2の比較例2、3に示すように、
赤燐、加熱膨張性黒鉛を単独で用いたものは、UL−9
4燃焼試験で十分な難燃性が得られないことが分かる。
また、比較例4に示すように水酸化マグネシウムを単独
で用いたものは、UL−94燃焼試験で十分な難燃性を
得るには、アイゾット衝撃値や伸びが著しく低下するこ
とがわかる。次ぎに、比較例5、6に示すように、本発
明で必要な配合物を1点減らした系では、UL−94燃
焼試験で十分な難燃性が得られないことが分かる。さら
に、比較例7、8には、80メッシュオン含有率が80
%に満たない加熱膨張性黒鉛や、膨張性が100倍に満
たない加熱膨張性黒鉛を用いた結果を示すが、いずれも
十分な難燃化が達成されないことが分かる。また、比較
例9には本発明の範囲を越える量の水酸化マグネシウム
を配合した結果を示すが、アイゾット衝撃値や伸びの低
下が著しいことが分かる。 【0032】表3には、ポリプロピレンのかわりに他の
ポリオレフィンを用いた結果を示すが、いずれも十分な
難燃性を得るには引張破壊強さや伸びが低下しており、
本発明の樹脂組成物でなければ樹脂物性と難燃性を兼ね
備えるのは不可能である。 【0033】 【発明の効果】以上本発明の難燃性ポリプロピレン樹脂
組成物は、機械的特性を保ちながら優れた難燃性を発揮
し、さらに、ハロゲンを含まないため燃焼時の腐食性ガ
スの発生がなく、燃焼時の発煙量が抑えられ、極めて安
全性に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 峻一 茨城県筑波郡伊奈町大字狸穴1063番91 (72)発明者 落合 玄一郎 東京都足立区江北3丁目41番8号 (56)参考文献 特開 昭58−67737(JP,A) 特開 平3−41164(JP,A) 特開 昭60−101129(JP,A) 増補新版 ポリマーの難燃化 −その 化学と実際技術−,株式会社 大成社, 1992年 4月10日,62−69 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 23/00 - 23/36 C08K 3/00 - 13/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ポリプロピレン100重量部、赤燐1〜
    20重量部、水酸化マグネシウム10〜100重量部
    と、急速加熱(800〜1000℃)したときの膨張性
    がC軸方向に対して100倍以上であり、かつ分級によ
    80メッシュオンが80%以上である加熱膨張性黒鉛
    を、1〜30重量部を含有することを特徴とする難燃性
    ポリプロピレン樹脂組成物。
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AT501078B8 (de) * 2004-10-01 2007-02-15 Intumex Gmbh Intumeszierende, flexible und umweltresistente brandschutzstreifen
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