JP5905751B2

JP5905751B2 - 難燃性樹脂組成物

Info

Publication number: JP5905751B2
Application number: JP2012050806A
Authority: JP
Inventors: 秀典常岡; 石川　剛史; 剛史石川; 尚典高見
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2032-03-07
Also published as: JP2013185053A

Description

本発明は、自動車内の床及びデッキ部のカーペットや、住宅、事務所等の床部のカーペットなどの繊維製品に裏打ち加工することにより、遮水性や強度とともに難燃性を付与できる難燃性樹脂組成物に関するものである。より詳しくは、該難燃性樹脂組成物の経時変色の抑制に関する。

近年の自動車数の増大や住宅の密集化に伴い、それらの火災に対する対策はきわめて重要である。特に自動車や住宅におけるカーペットなどの内装材についての難燃化の要望は大きく、難燃化技術が種々提案されている。一方、難燃性を有する原材料は何らかの有害性を有しているものが多く、密閉された空間で使用される自動車内装用途においては、有害成分を使用しないか、極力低減させることが強く求められている。

内装材に遮水性や強度を付与したり、植毛する際のバインダーとして樹脂組成物が用いられるが、前記の如く樹脂組成物にも難燃性が求められている。そこで、ベース樹脂として比較的難燃性に優れた塩化ビニル系樹脂エマルジョンが使用される場合があるが、耐侯性が十分でなく、高温下や紫外線によって経時で樹脂が変色してしまうという問題があった。

本発明者らは、特許文献１において三酸化アンチモンを含有しない難燃性組成物を提案している。しかしながら、該組成物は耐候性が十分ではなく、高温下や紫外線によって経時で樹脂が変色してしまう問題は残されていた。
特願2011-115530号

本発明の課題は、重金属を含有したり、ホルムアルデヒドを放散するおそれがある原材料を使用することなく、従前の製品と同等以上の難燃性を付与でき、変色が抑制された難燃性樹脂組成物を提供することである。

本発明は塩化ビニル系樹脂エマルジョン（ａ）の固形分１００重量部に対して、不飽和基含有植物油（ｂ）を１〜１０重量部、亜鉛化合物（ｃ）を２〜５０重量部、金属水酸化物（ｄ）を１０〜５００重量部含有することを特徴とする難燃性樹脂組成物である。

本発明の難燃性樹脂組成物は、変色しやすい塩化ビニル系樹脂エマルジョンをベース樹脂として用いているにもかかわらず変色が抑制されている。一方、塩化ビニル系樹脂エマルジョンは比較的難燃性に優れるため、重金属を含有したり、ホルムアルデヒドを放散するおそれがある原材料を使用することなく、従前の製品と同等以上の難燃性を発揮できる。よって、密閉された空間で使用され、高温や直射日光にも曝される自動車内装用カーペットなどの繊維材のバッキング用途に適する。

本発明の難燃性樹脂組成物はバインダー成分として、塩化ビニル系樹脂エマルジョン（ａ）を含有する。塩化ビニル系樹脂エマルジョンは塩化ビニルを単独で重合したものでもよいし、塩化ビニルとアクリル系単量体などが共重合したものでもよい。
アクリル系単量体としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル系単量体、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル単量体などを単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。その他に、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼンなどの芳香族ビニル系単量体、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニルなどの飽和脂肪酸ビニル系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン系単量体、モノブチルマレイン酸などのエチレン系ジカルボン酸のモノアルキルエステル、およびこれらのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩などのエチレン系カルボン酸塩類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドなどのエチレン系カルボン酸の酸アミド類、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシメタクリレートなどのエチレン系カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル類、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートなどのエチレン系カルボン酸とアミノ基を有するアルコールとのエステル類などを単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。

不飽和基含有植物油（ｂ）を配合することにより、塩化ビニル系樹脂エマルジョンの変色を抑制できる。不飽和基含有植物油は、構成脂肪酸としてパルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エルシン酸などの不飽和脂肪酸を含有する植物油であり、具体的にはアマニ油、サフラワー油、ヒマワリ油、大豆油、トウモロコシ油、ラッカセイ油、綿実油、ゴマ油、ナタネ油、オリーブ油、パーム油、パーム核油、ヤシ油、ヒマシ油などが挙げられる。

不飽和基含有植物油の配合量は、塩化ビニル系樹脂エマルジョン（ａ）の固形分１００重量部に対して、１〜１０重量部とすることが好ましい。１重量部以上とすることで変色抑制効果が顕著に発現し、１０重量部以下とすることで難燃性など他の物性への影響を抑えられる。
また、エポキシ化大豆油のように不飽和基を含有しない植物油は本願発明には適さない。不飽和基含有植物油は酸化を受けやすいため、変色を抑制できるメカニズムは定かではないが、塩化ビニル系樹脂エマルジョンとの間で何らかの相互作用があると考えられる。

亜鉛化合物（ｃ）および金属水酸化物（ｄ）は、本発明の難燃性樹脂組成物に難燃性を付与する目的で用いられる。
亜鉛化合物としては、酸化亜鉛、酢酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、硫酸亜鉛などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。亜鉛化合物の添加量は、前記塩化ビニル系樹脂エマルジョン（ａ）の固形分１００重量部に対して、２〜５０重量部とすることが好ましく、３〜３０重量部配合する事がより好ましい。２重量部未満では樹脂組成物の遅燃効果が十分でなかったり、難燃性能がバラツキやすい。５０重量部を超えると繊維材に加工する際の泡立ち性が低下するおそれがある。

金属水酸化物（ｄ）としては、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、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化銅などが挙げられる。中でも好ましいのは水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムである。なお、本発明においては、水酸化亜鉛は前記亜鉛化合物（ｂ）とみなす。金属水酸化物の添加量は、前記塩化ビニル系樹脂エマルジョン（ａ）の固形分１００重量部に対して、１０〜５００重量部とすることが好ましく２０〜２５０重量部配合する事がより好ましい。１０重量部未満では樹脂組成物の遅燃効果が十分でなかったり、難燃性能がバラツキやすい。５００重量部を超えると繊維材に加工する際の泡立ち性が低下するおそれがある。

本発明の難燃性樹脂組成物には前記必須配合成分の他、本発明の優れた効果を妨げない使用範囲において、さらに各種添加剤を配合できる。例えば、ホウ素系化合物、ジルコニウム系化合物などの難燃剤、ブロックイソシアネートの水溶液又は水分散液などの架橋剤が挙げられる。
また、無機充填剤、分散剤、増粘剤、湿潤剤、発泡剤、整泡剤、消泡剤、顔料、染料、可塑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、防腐剤などが使用できる。

以上のようにして得られた本発明の難燃性樹脂組成物の固形分、ｐＨ及び粘度は、いずれも特に限定されるものではないが、該組成物の沈降安定性等の観点より、一般に固形分は３５〜７０重量％、好ましくは４０〜６０重量％程度、ｐＨは５〜１０、好ましくは６〜１０、粘度（ＢＭ型粘度計、２０℃、１２ｒｐｍ）は１０００〜１５０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１０００〜１００００ｍＰａ・ｓである。

本発明の難燃性樹脂組成物をカーペット生地などの繊維材のバッキング層として用いることにより、難燃性に優れ、変色しにくいカーペットを得ることができる。カーペット生地としては、火災時有害ガスの発生のないもの、防縮加工剤などの処理剤としてホルムアルデヒドを生じることのない処理剤を使用したものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン、アクリルなどの合成繊維、羊毛などの天然繊維又はそれらの混紡が挙げられる。また、本発明の難燃性樹脂組成物をバッキング層としたニードルパンチカーペットに対して、さらに成形性、遮水性を向上させるためにポリエチレンなどの熱可塑性樹脂による溶融押し出しラミネートバッキングが施されている場合でも、有効な難燃性を発現する。

本発明の難燃性樹脂組成物のバッキング層としての塗布量は、固形分で２５〜３００ｇ／ｍ^２、好ましくは３０〜２５０ｇ／ｍ^２である。塗布量が２５ｇ／ｍ^２未満では、風合いが柔らかくなったり難燃性が不十分となるおそれがあり、３００ｇ／ｍ^２を超える場合は粉落ちが生じたり、経済的にも好ましくない。
また、このような加工を行なう際、比較的少ない塗布量で均一に塗布するため、樹脂を発泡させた状態で塗布するフロス加工が行なわれるが、本発明の難燃性樹脂組成物は泡立ち性が良好なため、フロス加工にも適する。

以下、本発明について実施例及び比較例を挙げてより詳細に説明するが、具体例を示すものであって、特にこれらに限定するものではない。

実施例１
塩化ビニル−アクリル共重合樹脂エマルジョン（日信化学工業社製、固形分４０％、商品名ビニブラン９００）を固形分で１００重量部、酸化亜鉛（ＪＩＳＫ−１４１０１種）５重量部、水酸化アルミニウム（日本軽金属社製、商品名Ｂ−３０３）１０５重量部、大豆油（和光純薬工業社製）５部、分散剤としてトリポリ燐酸ソーダ（三井化学ファイン社製）１重量部、泡立て剤としてヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド（三洋化成工業社製、商品名プロファン１２８エキストラ）２．５重量部、増粘剤としてキタンサンガム（三晶社製、商品名 KELZAN）１．５重量部を混合し、さらに水を加えて固形分を４０％に調整することにより、実施例１の難燃性樹脂組成物を得た。

実施例２〜４、比較例１〜３
実施例１で用いた材料の他、塩化ビニル−エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂エマルジョンであるスミカフレックスＳ−８５０ＨＱ（住化ケムテックス社製、固形分５０％、商品名）、亜麻仁油（山桂産業社製）、ヒマシ油（山桂産業社製）、灯油、ビタミンE、を用いて、表１、表２記載の配合にて同様に各難燃性樹脂組成物を得た。なお、各樹脂エマルジョンについては固形分を基準とした表記である。

難燃性
ポリエステル製のニードルパンチカーペット（目付２２０ｇ／ｍ^２）に各難燃性樹脂組成物を発泡させて固形分として５０ｇ／ｍ^２塗布し、１６０℃雰囲気下で１０分間乾燥した。これを３５０ｍｍ×２００ｍｍに裁断し、２０℃、６５％ＲＨ雰囲気中で２４時間放置したものを試料とした。
自動車内装分野向け難燃規格であるＦＭＶＳＳ−３０２に従い、作成した試料について水平法により燃焼試験を行なった。試験は４点行い、平均燃焼速度および標準偏差（σ）を評価した。

熱変色性試験
金巾３号に当該組成物を乾燥重量で５０ｇ／ｍ^２になるように塗布、乾燥したものを１８０℃雰囲気下で１５分間加熱し、加熱後の樹脂面の状態を観察した。
１級黒く、著しい変色が見られる
２級赤茶色く、変色している
３級肌色に変色している
４級変色しかかっている
５級全く変色は見られない

摩耗性試験
テーバー摩耗試験機により、摩耗輪Ｈ−１８、荷重１ｋｇ、摩耗回数１００サイクルの条件で不織布の表皮側を摩耗し、摩耗後の状態を観察する。
１級著しい破れや穴が見られる
２級内側に大きな綿塊があり、一周ぐるりとよじれた繊維が繋がっている
３級断続的によじれたウネが見られる
３−４級一部、よじれかかっている
４級よじれは無いが毛羽立っている
５級よじれも毛羽立ちも無い状態

表１から明らかなように、実施例の各難燃性樹脂組成物は耐熱変色性やテーバー摩耗に優れている。一方、比較例の各難燃性樹脂水性組成物は難燃性が劣ったり、耐熱変色性や耐摩耗性が十分ではなかった。

Claims

塩化ビニル系樹脂エマルジョン（ａ）の固形分１００重量部に対して、不飽和基含有植物油（ｂ）を１〜１０重量部、亜鉛化合物（ｃ）を２〜５０重量部、金属水酸化物（ｄ）を１０〜５００重量部含有することを特徴とする難燃性樹脂組成物。
前記塩化ビニル系樹脂エマルジョン（ａ）が、塩化ビニル−アクリル共重合樹脂エマルジョン又は塩化ビニル−エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂エマルジョンであることを特徴とする請求項１記載の難燃性樹脂組成物。
前記不飽和基含有植物油（ｂ）が、大豆油、亜麻仁油、ヒマシ油よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項１又は２記載の難燃性樹脂組成物。
前記亜鉛化合物（ｃ）が、酸化亜鉛、酢酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、硫酸亜鉛よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の難燃性樹脂組成物。
前記金属水酸化物（ｄ）が、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、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化銅よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の難燃性樹脂組成物。
固形分が３５〜７０重量％、ｐＨが５〜１０、粘度（ＢＭ型粘度計、２０℃、１２ｒｐｍ）が１０００〜１５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の難燃性樹脂組成物。
難燃性樹脂組成物を、ポリエステル製のニードルパンチカーペット（目付２２０ｇ／ｍ ^２）に発泡させて固形分として５０ｇ／ｍ ^２塗布し、１６０℃雰囲気下で１０分間乾燥させ、これを３５０ｍｍ×２００ｍｍに裁断し、２０℃、６５％ＲＨ雰囲気中で２４時間放置したものを試料とした場合において、自動車内装分野向け難燃規格であるＦＭＶＳＳ−３０２に従い、作成した試料について水平法により燃焼試験を行なった時の、試料４点の平均燃焼速度が、１分間で４９．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の難燃性樹脂組成物。
繊維材のバッキング用途に使用されることを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の難燃性樹脂組成物。
前記繊維材が自動車内装用であることを特徴とする請求項８記載の難燃性樹脂組成物。