JP4479636B2 - 塩化ビニル系樹脂組成物 - Google Patents

Description

本発明は、塩化ビニル系樹脂組成物、とくに難燃性を改善し機械的強度を維持した塩化ビニル系樹脂組成物に関する。

塩化ビニル樹脂は、耐薬品性、加工性、経済性に加えて機械的強度に優れることから工業用耐食材料として各種製造装置をはじめあらゆる分野で利用されている。塩化ビニル樹脂は塩素を含有するため元来難燃性を有しているが、耐熱性が弱いために熱分解を生じやすいといった問題がある。

一方、半導体製造装置など従来より一般的に塩化ビニル樹脂が用いられている用途においては、火災時の難燃性と発煙抑制が強く求められており、例えば、世界的な産業相互保険組織である、ファクトリー・ミューチュアル・システム（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍｕｔｕａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）が材料面から火災の予防を図るために独自に設定したクリーンルーム用材料についての難燃性能基準（以下ＦＭ規格という）である延焼指数、発煙指数の基準値を満足する必要がある。

そこで、塩化ビニル樹脂に炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウム、あるいは酸化チタン等を添加することにより難燃性を改善し発煙量を軽減することにより上記ＦＭ規格の基準を満足させることが提案されている（特開平１０−１８２９０９、特開平１１−１８１２０４、特開平１１−３２３０５１など参照）。
特開平１０−１８２９０９ 特開平１１−１８１２０４ 特開平１１−３２３０５１

しかしながら、通常、酸化チタンなどの無機物を添加することにより塩化ビニル樹脂の難燃性を改善するには、比較的多量に添加する必要があり、塩化ビニル樹脂が本来有している衝撃強度などの機械的物性が低下してしまうという問題がある。

本発明は上記問題を解決し、塩化ビニル樹脂の難燃性を改善し発煙量を抑制することにより、ＦＭ規格の難燃性能基準を満足し、機械的物性の低下がみられない塩化ビニル系樹脂組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、塩化ビニル系樹脂に層状ケイ酸塩を微分散させることにより、酸化チタン、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムなどの無機物の添加量を減少させても難燃性、低発煙性が認められ、かつ機械的物性の低下が認められないことを見出したものである。

すなわち本発明は、塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、層状ケイ酸塩１〜１０重量部、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのいずれか、もしくはこれら両者の混合物２〜１０重量部、炭酸カルシウム２〜１０重量部、および酸化チタン２〜１０重量部を含むことを特徴とする塩化ビニル系樹脂組成物を要旨とする。

上記の通り本発明の塩化ビニル系樹脂組成物は、塩化ビニル系樹脂組成物は、塩化ビニル系樹脂に層状ケイ酸塩、水酸化アルミニウム／水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化チタンを配合することにより、塩化ビニル樹脂の難燃性が改善され発煙量が抑制されることによりＦＭ規格の難燃性能基準を満足し、かつ塩化ビニル樹脂本来の機械的物性は低下しないという効果を奏する。

本発明に使用される塩化ビニル系樹脂は、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル等のホモポリマーの他に、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−アクリル共重合体等のコポリマー等であれば特に制限なく使用できる。特に平均重合度が７００〜１３００のストレート塩化ビニル樹脂を用いるのが好ましい。重合度が７００未満であると引張強さなどの機械的強度が急激に低下し、また重合度が高すぎるとゲル化性や流動性が低下するので好ましくない。

層状ケイ酸塩としては、層間がカチオン系界面活性剤にて有機化処理されてなるものである。有機化されていない層状ケイ酸塩よりも樹脂中に細分散されやすいのでより好適に用いられる。層状ケイ酸塩の種類は特に限定されるものではないが、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、ノントロナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物のほか、バーミキュライト、ハロイサイト、または膨潤性マイカなどがあり、天然のものでも合成されたものでも好ましく用いることができる。層状ケイ酸塩の添加量は、塩化ビニル樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部である。１重量部未満では、難燃性、発煙抑制を改善する効果がみられず、１０重量部を超えて使用すると機械的物性の低下がみられる。

本発明に使用される水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムは、それぞれ単独でもしくは混合して使用される。上記水酸化化合物の平均粒子径であるが、水酸化アルミニウムの場合、０．５〜５０μｍ、なかでも１〜３０μｍが好適である。水酸化マグネシウムの場合、０．５〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍである。平均粒子径が、０．５μｍ未満であると、塩化ビニル樹脂の粘度が上がり成形加工が困難となる。さらに、凝集しやすいことからシート状に成形すると外観上欠点となり易い。これら水酸化化合物の添加量は、塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、２〜１０重量部、好ましくは３〜８重量部である。２重量部未満では良好な難燃性、発煙抑制の効果が認められない。また、１０重量部を超えて使用すると機械的物性の低下がみられる。

本発明に使用される炭酸カルシウムは、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウムなど特に制限なく使用できる。単独で用いてもよいし、混合して用いても良い。これら炭酸カルシウムは、通常の方法で表面処理されているものを用いるのが、炭酸カルシウム同士の凝集を防止し、又塩化ビニル系樹脂組成物中への分散性の点から好ましい。炭酸カルシウムの表面処理剤は、特に限定されるものではないが、例えば、脂肪酸、脂肪酸のアルカリ金属塩、脂肪酸アルキルエステル、ワックス等が挙げられる。炭酸カルシウムの添加量は、塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、２〜１０重量部、好ましくは３〜１０重量部である。２重量部未満では良好な難燃性、発煙抑制の効果が認められない。また、１０重量部を超えて使用すると機械的物性の低下がみられる。

本発明に使用される酸化チタンは、ルチル型、アナターゼ型またはこれら両者の混合物のいずれであっても良い。安定で容易に加工できる製品を形成するために、酸化チタン粒子の表面にアルミナ、シリカ、酸化亜鉛等の表面処理を施したものであってもよい。これら酸化チタンの添加量は、塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、２〜１０重量部、好ましくは３〜１０重量部である。２重量部未満であると、難燃性、発煙抑制の効果が認められず、１０重量部を超えると機械物性が低下する。

本発明における塩化ビニル系樹脂組成物には、上述の添加剤のほかに、補強剤、加工性改良助剤、安定剤、滑剤、着色剤、充填剤、可塑剤などの公知の配合剤を適宜使用することができる。

上記のようにして配合調整された塩化ビニル系樹脂組成物は、通常の押出成形法、カレンダーロール法、プレス法により、溶融されて成形され、所望形状の成形体にし、特に、半導体製造装置などとして利用される。

用いた原材料は次の通り。

塩化ビニル樹脂：株式会社カネカ製、商品名「Ｓ−１００７」、重合度７００
水酸化マグネシウム：協和化学工業株式会社製、商品名「ＫＩＳＵＭＡ ５Ａ」
水酸化アルミニウム：昭和電工株式会社製、商品名「ハイジライト Ｈ−４３」
炭酸カルシウム：白石カルシウム工業株式会社製、商品名「ＣＣＲ」
酸化チタン：石原産業株式会社製、商品名「ＣＲ−６０」
層状ケイ酸塩（層間に塩化ジメチルステアリルアンモニウムが挿入されたモンモリロナイト）：ズードケミー触媒株式会社製、商品名「Ｎａｎｏｆｉｌ５」、平均粒子径８μm

＜実施例１〜３、比較例１〜４＞
表１に示した通りに塩化ビニル樹脂等を秤量、配合し、均一に混練してカレンダー加工機にて厚さ０．５ｍｍのカレンダーシートを得た。このカレンダーシートを１０枚重ね合わせて、金属鏡面板の間に挟み、温度１７０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ２ にて１５分間保持し、１５分冷却することにより厚さ５ｍｍのシートを得た。得られたシートについて、ＦＭ規格の延焼指数（ＦＰＩ）、発煙指数（ＳＤＩ）を測定するとともに、機械的物性のアイゾット衝撃強度（ＡＳＴＭ Ｄ２５６に準拠）、引張強さと伸び（ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠）を測定し、その結果を表１に示す。なお、ＦＭ規格を満足するには、延焼指数が６以下かつ発煙指数が０．４以下である。

＜参考例＞
上記実施例と同様であるが層状ケイ酸塩を添加せずに（表１参照）、実施例と同様にして５ｍｍ厚みのシートについて難燃性等の評価を行い、その結果を表１に示す。

表１に示された通り、本発明の技術範囲内である実施例１〜３においては、ＦＭ規格を満足する難燃性を示し、機械的強度にも優れている。一方、本発明の技術範囲を逸脱する比較例１〜４においては、難燃性の点でＦＭ規格を満足できないか機械的強度の大幅な低下がみられた。

Claims (1)

1. 塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、層状ケイ酸塩１〜１０重量部、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのいずれか、もしくはこれら両者の混合物２〜１０重量部、炭酸カルシウム２〜１０重量部、および酸化チタン２〜１０重量部を含むことを特徴とする塩化ビニル系樹脂組成物。