JP4530239B2

JP4530239B2 - 成形材料組成物

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Publication number: JP4530239B2
Application number: JP2000210252A
Authority: JP
Inventors: 高司山口; 邦康河辺
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: JP2002020603A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車内装材に代表される構造部材や、建築物、航空機、車輌、船舶等に使用される断熱材、防音材、エアコンの消音板、ガラスマット等に好適に用いられる成形材料組成物および該成形材料組成物を成形して得られ得る成形体に関する。本発明はまた、成形材料用の樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車内装材に代表される構造部材や、建築物、航空機、車輌、船舶等に使用される断熱材、防音材、エアコンの消音板、ガラスマット等に好適に用いられる成形体としては、充分な強度を保持させるために繊維およびフェノール樹脂／アミン系硬化剤をベースとして含有するものが用いられている（特開昭５７−５５９６２号公報、特開平７−１６６６号公報等）。しかし、フェノール樹脂は反応時や分解時にホルムアルデヒドを生成し安全性の点で問題があり、また、アミン系硬化剤は臭気の点で問題がある。
【０００３】
また、非結晶性の不飽和ポリエステルおよび該不飽和ポリエステルと相溶性を有するエチレン性不飽和基含有単量体からなる組成物と、ラジカル発生剤とからなる成形材料組成物も知られている（特公平２−３１０９０号公報）。しかし、不飽和ポリエステルと相溶性を有するスチレン等のエチレン性不飽和基含有単量体は、いずれも架橋剤として作用するので成形体の強度が向上するものの、臭気および安全性の点で問題がある。
【０００４】
さらに、スチレン等のエチレン性不飽和基含有単量体を含む不飽和ポリエステル樹脂およびラジカル発生剤にタルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等の無機充填剤を添加して成形体の強度を向上した成形材料組成物も知られている（フィラー活用事典、大成社、１９９４）。しかし、無機充填剤の繊維基材を含む系への応用は、無機充填剤と繊維との混合性が悪く充分な強度が得られないため、困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、実用上充分な強度と耐熱性を有し、かつ安全性や臭気の問題が改善された成形体を得るのに適した成形材料組成物およびかかる成形材料組成物を成形して得られ得る成形体ならびに成形材料として好適に用いられる樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨は、
（１）繊維基材〔（Ａ）成分〕、無機充填剤〔（Ｂ）成分〕、不飽和ポリエステル〔（Ｃ）成分〕および／または不飽和ポリエステルポリアミド〔（Ｄ）成分〕、およびラジカル発生剤〔（Ｅ）成分〕を含有してなる成形材料組成物であって、（Ｂ）成分が（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分に内添されてなる成形材料組成物、
（２）前記（１）記載の成形材料組成物を成形して得られ得る成形体、ならびに
（３）無機充填剤〔（Ｂ）成分〕が不飽和ポリエステル〔（Ｃ）成分〕および／または不飽和ポリエステルポリアミド〔（Ｄ）成分〕に内添されてなる、成形材料用の樹脂組成物、
に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の成形材料組成物は、無機充填剤を内添してなる不飽和ポリエステルおよび／または不飽和ポリエステルポリアミドを用いることに１つの大きな特徴があり、かかる成形材料組成物を成形することにより、ホルムアルデヒドの発生や臭気の問題が改善され、しかも安価で実用上充分な強度と耐熱性を有する成形体を得ることができる。
【０００８】
（Ａ）成分の繊維基材としては、特に限定はなく、ガラス繊維等の無機繊維や合成繊維、天然繊維等の有機繊維を使用することができる。とりわけ、綿、麻、毛、絹、ナイロン等の有機繊維が、成形板の柔軟性、断熱性の観点から好ましい。また、無機繊維と有機繊維を混合して用いてもよい。（Ａ）成分は、不織布、織布の形態で用いても良く、糸状の形態で用いても良い。
【０００９】
（Ｂ）成分の無機充填剤としては、特に限定はなく、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、タルク、マイカ、シリカ、カオリン、クレー、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ガラスフリット等、さらに、それらを脂肪酸、各種カップリング剤で表面処理したものも使用することができる。中でも、炭酸カルシウム、アルミナ、タルクが安価で、且つ強度向上に有効で好ましく用いられる。
【００１０】
以上の無機充填剤は、成形体一般に用いられるものであるが、成形体に繊維基材を含有させる場合、単に添加しただけでは繊維基材との混合性が悪く分離してしまい所望の効果が得られない。本発明の成形材料組成物では、（Ｂ）成分を内添して予め含有させた不飽和ポリエステル〔（Ｃ）成分〕および／または不飽和ポリエステルポリアミド〔（Ｄ）成分〕を用いるので、該成形材料組成物を成形して得られた成形体では、無機充填剤の所望の効果を充分発揮せしめることができる。
【００１１】
無機充填剤の内添の方法は、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分として使用する樹脂中に（Ｂ）成分を充分に分散することができれば特に限定されるものではないが、例えば、不飽和ポリエステルまたは不飽和ポリエステルポリアミドの合成中に添加する、前記樹脂の合成後にかかる樹脂を加熱溶融させて添加混合する、溶剤中に溶解させた前記樹脂中に添加混合した後脱溶剤する等の方法を挙げることができる。なかでも、樹脂の合成後に溶融状態とした樹脂中に添加混合する方法が工程を簡素化でき好ましい。かくして得られた（Ｂ）成分が（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分に内添されてなる樹脂組成物は成形材料、特に本発明の成形材料組成物に好適に用いられる。なお、（Ｂ）成分の平均粒径は前記樹脂中に良好に分散でき、さらに成形体の強度の観点から、好ましくは０．１〜５０μｍ、より好ましくは０．１〜３０μｍである。該平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−２０００Ｊ〔（株）島津製作所製〕により求める。
【００１２】
（Ｃ）成分の不飽和ポリエステルとしては、ラジカル重合性不飽和結合を有するポリエステルであれば特に制限はない。その原料単量体も特に制限はなく、例えば、公知の２価以上のアルコール成分、２価以上のカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等のカルボン酸成分や、ラジカル重合性不飽和基含有単量体が用いられる。ラジカル重合性不飽和基含有単量体は、用いられるアルコール成分、カルボン酸成分等にラジカル重合性不飽和結合が存在しない場合は必須成分である。
【００１３】
２価のアルコール成分としては、ビスフェノールＡのアルキレン（炭素数２〜４）オキサイド付加物（平均付加モル数１〜１０）、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ブタンジオール、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ等が挙げられ、好ましくは、ビスフェノールＡのアルキレン（炭素数２〜４）オキサイド付加物（平均付加モル数１〜１０）、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、水素添加ビスフェノールＡである。かかるアルキレンオキサイドとしては、好ましくは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドである。また、２種以上のアルキレンオキサイドが付加していてもよい。
【００１４】
３価以上のアルコール成分としては、ソルビトール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられ、好ましくは、グリセリン、トリメチロールプロパンである。
【００１５】
また、２価のカルボン酸成分としては、各種ジカルボン酸、炭素数１〜２０のアルキル基またはアルケニル基で置換されたコハク酸、これらの酸の無水物およびアルキル（炭素数１〜１２）エステル等が挙げられ、好ましくは、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸および炭素数２〜２０のアルケニル基で置換されたコハク酸、具体的には、オクテニル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸等である。
【００１６】
３価以上のカルボン酸成分としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）およびその酸無水物、アルキル（炭素数１〜１２）エステル等が挙げられる。
【００１７】
また、ラジカル重合性不飽和基含有単量体としては、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等が挙げられ、好ましくは、フマル酸、無水マレイン酸である。
【００１８】
また、（Ｄ）成分の不飽和ポリエステルポリアミドとしては、ラジカル重合性不飽和結合を有するポリエステルポリアミドであれば特に制限はなく、その原料単量体としては、前記（Ｃ）成分の不飽和ポリエステルで用いられる単量体にさらにアミン系単量体が用いられる。アミン系単量体としては、公知の各種ポリアミン、アミノカルボン酸、アミノアルコール、ラクタム等が挙げられ、好ましい具体例としては、メタキシレンジアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、キシリレンジアミンおよびε−カプロラクタムが挙げられる。
【００１９】
かかる構成を有する（Ｃ）成分の不飽和ポリエステルおよび（Ｄ）成分の不飽和ポリエステルポリアミドとしては、成形性が良好で、均一な成形体が得られ、常温および高温下での成形体の強度がさらに向上する観点から、少なくとも１種のラジカル重合性不飽和基含有単量体の含有量が、全構成単量体中好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上、さらに好ましくは３５〜５０重量％用いて得られたものが望ましい。なお、これら樹脂の構成単量体の残分には前記原料単量体を適宜用い、１００重量％とすればよい。
【００２０】
これら（Ｃ）成分や（Ｄ）成分はそれぞれ、単一の不飽和ポリエステルおよび不飽和ポリエステルポリアミドからなってもよく、２種以上の混合物であってもよい。
【００２１】
（Ｃ）成分の不飽和ポリエステルおよび（Ｄ）成分の不飽和ポリエステルポリアミドは公知の方法に従って製造することができ、例えば、前記単量体の混合物を好ましくは窒素雰囲気中１５０〜２５０℃で５〜２０時間反応させることにより得られる。（Ｃ）成分の不飽和ポリエステルおよび（Ｄ）成分の不飽和ポリエステルポリアミドは線型または非線型重合体のいずれであってもよい。なお、分子量調整のために１価のアルコール成分またはカルボン酸成分を、反応を促進させるために酸化ジブチル錫等の通常使用されているエステル化触媒等を、適宜使用してもよい。
【００２２】
また、（Ｃ）成分および（Ｄ）成分重合体は、結晶性、非結晶性のものどちらでも使用できる。この内、結晶性を有するものについては、成形体の強度の観点から、１０℃／分昇温条件下でのＤＳＣ測定時の接線法で９０℃以上１６０℃以下の主融点を有し、該融点より２０℃高い温度における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。尚、該溶融粘度は、高化式フローテスター（島津製作所社製）若しくはレオメーター（レオメトリックス社製）を用い常法により測定する。
【００２３】
（Ｃ）成分および（Ｄ）成分の各樹脂の沃素価は、それらを含有してなる成形材料組成物から得られる成形体の強度の観点から、４０以上が好ましく、５０以上がより好ましく、６０〜１３０がさらに好ましく、７０〜１３０が特に好ましい。尚、沃素価はＪＩＳ−Ｋ００７０に準じて測定する。
【００２４】
また、（Ｃ）成分または（Ｄ）成分の各樹脂の軟化点（℃）は、成形時の溶融性と成形材料組成物の保存安定性の観点から、８０℃以上が好ましく、８０〜１３０℃がより好ましい。なお、軟化点とは、高化式フローテスター（島津製作所社製）を用い、荷重１９６Ｎ、オリフィス径１ｍｍ、オリフィス長さ１ｍｍ、３℃／分の昇温条件下に、測定対象樹脂の半量が流れ出た温度とする。
【００２５】
（Ｅ）成分のラジカル発生剤としては、過酸化物系、過硫化物系、アゾ系等が挙げられる。安全性の観点から、好ましくは過酸化物系、過硫化物系である。好ましい具体例として、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、１，３−ジ（２−イソプロピルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、過硫酸ナトリウム等が挙げられ、なかでも、１，３−ジ（２−イソプロピルパーオキシイソプロピル）ベンゼンが好ましい。また、この（Ｅ）成分の半減期としては成形材料組成物の保存安定性等を考慮し、４０℃で７日以上であることが好ましく、成形時間の関係より２５０℃で１０分以内であることが望ましい。
【００２６】
また、所望により、ジアリルフタレート、トリアリルフタレート等の硬化助剤、脂肪酸アミドワックス、合成ワックス、ラテックス、脂肪酸金属塩等の離型剤等、公知の添加剤を外添して用いてもよい。
【００２７】
本発明の成形材料組成物中の各成分の含有量は、得られる成形体が実用上充分な強度と耐熱性を有する限り特に限定されない。ここで、「実用上充分な強度」とは、例えばＪＩＳ−Ｋ６９１１に基づく常温曲げ強度が好ましくは１００ｋｇ／ｃｍ²以上、より好ましくは１２０ｋｇ／ｃｍ²以上であることをいう。また、「実用上充分な耐熱性」とは、例えば後述の実施例において記載する１２０℃耐熱性評価における評価基準において「全くそりがない」との判定を得ることができる程度の耐熱性をいう。
【００２８】
本発明の成形材料組成物における各成分の含有量は、（Ａ）成分が、得られる成形体の比重および強度の観点から、好ましくは２９〜９９重量％、より好ましくは５０〜９８．９重量％であり、（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分が、得られる成形体の強度および比重の観点から、好ましくは０．５〜７０重量％、より好ましくは０．９〜５０重量％であり、（Ｅ）成分が、成形体の強度の観点から、好ましくは０．１〜３０重量％、より好ましくは０．１〜２０重量％である。また、（Ｂ）成分の（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分中の含有量は、成形体の強度および価格の観点から、（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分１００重量部に対して好ましくは０．１〜７０重量部、より好ましくは５〜５０重量部、さらに好ましくは５〜３０重量部となるように内添する。なお、本発明の樹脂組成物における（Ｂ）成分の内添量も同様であり、（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分１００重量部に対して好ましくは０．１〜７０重量部、より好ましくは５〜５０重量部、さらに好ましくは５〜３０重量部である。
【００２９】
また、前記触媒、硬化助剤、離型剤等の添加剤の成形材料組成物における含有量は、それらの所望の効果が発揮され、本発明の所望の目的が達せられる範囲内であれば特に限定されない。
【００３０】
本発明の成形材料組成物は常法に従い、例えば、前記の（Ｂ）成分の内添された（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分と（Ｅ）成分をヘンシェルミキサー、流動層等で混合したものを（Ａ）成分と混合することにより得ることができる。
【００３１】
また、本発明の成形材料組成物を成形して、本発明の成形体を得る方法としては特に限定はなく、圧縮成形、積層成形、射出成形、押出成形等の公知の方法を用いることができる。また、かかる成形材料組成物を予熱もしくは加熱して成形に供しても良い。
【００３２】
かくして得られた成形体は、実用上充分な強度を有し、また、その耐熱性も良好であるため、自動車内装材に代表される構造部材や、建築物、航空機、車輌、船舶等に使用される断熱材、防音材、エアコンの消音板、ガラスマット等に好適に用いられる。
【００３３】
【実施例】
樹脂製造例１
ビスフェノールＡ−プロピレンオキサイド（平均付加モル数：２．１）付加物２２７５ｇ（６．５モル）、水素添加ビスフェノールＡ１２００ｇ（５モル）、エチレングリコール５２７ｇ（８．５モル）、フマル酸２３６６ｇ（２０．４モル）、ジブチルスズオキサイド１６ｇおよびハイドロキノン０．６ｇを窒素雰囲気下にて１６０℃で４時間反応させた。その後２００℃まで昇温後常圧にて１時間、さらに９．３３ｋＰａの減圧下で１時間反応させた。得られた樹脂は、沃素価７４．０、軟化点１０６℃の不飽和ポリエステル樹脂であった。当該樹脂を樹脂１とする。
【００３４】
樹脂製造例２
上記樹脂１１５００ｇを窒素雰囲気下、１９０℃にて溶融させておき、炭酸カルシウム（商品名：ホワイトン３０５、白石工業製、平均粒径３．６μｍ）５００ｇを添加し、１時間攪拌混合後、冷却した。当該樹脂を樹脂２とする。
【００３５】
樹脂製造例３
ビスフェノールＡ−エチレンオキサイド（平均付加モル数：２．１）付加物１３００ｇ（４モル）、水素添加ビスフェノールＡ９６０ｇ（４モル）、１，４−ブタンジオール５４０ｇ（６モル）、フマル酸１６５０ｇ（１４．３モル）およびハイドロキノン０．４ｇを窒素雰囲気下にて１６０℃で４時間反応させた。その後２００℃まで昇温後常圧にて１時間、さらに９．３３ｋＰａの減圧下で１時間反応させた。得られた樹脂は、沃素価７３．４、軟化点１０８℃の不飽和ポリエステル樹脂であった。当該樹脂を樹脂３とする。
【００３６】
樹脂製造例４
上記樹脂３１８００ｇを窒素雰囲気下、１９０℃にて溶融させておき、水酸化アルミニウム（商品名：Ｈ−３２、昭和電工製、平均粒径８μｍ）２００ｇを添加し、１時間攪拌混合後、冷却した。当該樹脂を樹脂４とする。
【００３７】
樹脂製造例５
ビスフェノールＡ−プロピレンオキサイド（平均付加モル数：２．１）付加物７００ｇ（２モル）、エチレングリコール２１７ｇ（３．５モル）、水素添加ビスフェノールＡ８４０ｇ（３．５モル）、メタキシレンジアミン１３６ｇ（１モル）、無水マレイン酸１００９ｇ（１０．３モル）およびハイドロキノン０．４ｇを窒素雰囲気下にて１６０℃で４時間反応させた。その後２００℃まで昇温後常圧にて１時間、さらに９．３３ｋＰａの減圧下で１時間反応させた。得られた樹脂は、沃素価７４．６、軟化点１１０℃の不飽和ポリエステルポリアミド樹脂であった。当該樹脂を樹脂５とする。
【００３８】
樹脂製造例６
上記樹脂５１６００ｇを窒素雰囲気下、１９０℃にて溶融させておき、炭酸カルシウム（商品名：ＢＦ−１００、備北粉化工業製、平均粒径３．５μｍ）４００ｇを添加し、１時間攪拌混合後、冷却した。当該樹脂を樹脂６とする。
【００３９】
樹脂製造例７
ビスフェノールＡープロピレンオキサイド（平均付加モル数：２．１）付加物１７５０ｇ（５モル）、水素添加ビスフェノールＡ１４４０ｇ（６モル）、エチレングリコール５５８ｇ（９モル）、無水マレイン酸２０００ｇ（２０．４モル）、ジブチルスズオキサイド１５ｇおよびハイドロキノン０．６ｇを窒素雰囲気下にて１６０℃で４時間反応させた。その後２００℃まで昇温後常圧にて１時間、さらに９．３３ｋＰａの減圧下で１時間反応させ、次いで、常圧に戻し、１９０℃に冷却し、前記炭酸カルシウム（ＢＦ−１００）１３００ｇを添加し、同温度にて１時間攪拌混合後、冷却した。前記反応により、沃素価７７．３、軟化点１０８℃の不飽和ポリエステル樹脂を得た。炭酸カルシウムを内添してなる当該樹脂を樹脂７とする。
【００４０】
実施例１〜４および比較例１〜３
前記樹脂製造例で得られた（Ｃ）成分または（Ｄ）成分に（Ｂ）成分を内添してなる樹脂２、４、６、７は、それぞれ粉砕して３０〜２００μｍの粒径の粉末として使用した。一方、樹脂１、３、５も同様に粉砕し、次いで表１に記載の各無機充填剤を粉体混合により外添して比較に供した。繊維基材〔（Ａ）成分〕には綿の糸状のものを使用し、ラジカル発生剤〔（Ｅ）成分〕には１，３−ジ（２−イソプロピルパーオキシイソプロピル）ベンゼンを使用した。各成分を表１に示す組成で混合し、成形材料組成物を調製した。次いでこの成形材料組成物を鏡面仕上げしたステンレス板で挟み、１９０℃の加熱加圧成型機に入れ、１５ｋｇｆ／ｃｍ²（１４７Ｎ／ｃｍ²）の接触圧の状態で１分間加熱加圧成形し、厚さ６ｍｍ、縦２０ｃｍ×横５ｃｍの成形板を得た。
【００４１】
【表１】

【００４２】
各々の成形板について、常温曲げ強度試験および１２０℃耐熱性評価を行った。その結果を表２に示す。なお、いずれの成形板も１２０℃耐熱性評価の際、刺激臭はなかった。また、成形物をデシケーターに入れ、２４時間後、ホルマリンガス検知管を用いてデシケーター中の気体を吸引したところ、ホルマリンは検知されなかった。
【００４３】
なお、常温曲げ強度試験はＪＩＳＫ−６９１１に基づき行った。１２０℃耐熱性評価は、１２０℃のオーブン中に２０ｇの分銅を中心部にのせた成形板を２時間放置した後取り出し、以下の評価基準に基づいて判定した。
【００４４】
評価基準
◎：全くそりがない。
○：中心を地面に設置した際、そりが１ｍｍ未満であった。
△：中心を地面に設置した際、そりが１ｍｍ以上２．５ｍｍ未満であった。
×：中心を地面に設置した際、そりが２．５ｍｍ以上であった。
【００４５】
【表２】

【００４６】
表２の結果より、実施例１〜４で得られた成形板は、いずれも比較例１〜３で得られた成形板に比べ、実用上充分な強度と耐熱性を有することがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明により、実用上充分な強度と耐熱性を有し、かつ安全性や臭気の問題が改善され、しかも安価である成形体を得るのに適した成形材料組成物およびかかる成形体が得られるという優れた効果が奏される。

Claims

糸状の繊維基材〔（Ａ）成分〕、無機充填剤〔（Ｂ）成分〕、不飽和ポリエステル〔（Ｃ）成分〕および／または不飽和ポリエステルポリアミド〔（Ｄ）成分〕、およびラジカル発生剤〔（Ｅ）成分〕を含有してなる成形材料組成物であって、（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分が（Ｂ）成分を内添してなる粉末状の樹脂である、成形材料組成物。
（Ｂ）成分の平均粒径が０．１〜５０μｍである請求項１記載の成形材料組成物。
成形材料組成物中に、（Ａ）成分が２９〜９９重量％、（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分が０．５〜７０重量％、（Ｅ）成分が０．１〜３０重量％であり、（Ｂ）成分の含有量が（Ｃ）成分および／または（Ｄ）成分１００重量部に対して０．１〜７０重量部である請求項１または２記載の成形材料組成物。
請求項１〜３いずれか記載の成形材料組成物を成形して得られ得る成形体。
不飽和ポリエステル〔（Ｃ）成分〕および／または不飽和ポリエステルポリアミド〔（Ｄ）成分〕が無機充填剤〔（Ｂ）成分〕を内添してなる、成形材料用の粉末状の樹脂組成物。