JP6718630B2 - 難燃シートおよび難燃シートの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る難燃シートは、シート状の基材と、基材の両表面に設けられた表層とを有する。なお、本発明に係る難燃シートとしては、少なくとも、基材と、その両表面側に設けられた表層との、三層構成を有する形態のものであれば、その他の構成については特に限定されるものではなく、例えば、基材と表層の間に、なんらかの機能を有する中間層、例えば、基材とコート層との密着性を良くするためのシーラント層、難燃シートに彩色および柄等を与えるための内部印刷層、遮蔽層等や、あるいは表層上へのさらなる保護層、印刷を可能とするための印刷層等を任意で設けることができるものである。
以下、本発明の難燃シートの各構成について詳細に説明する。
本発明に係る難燃シートにおいて、後述するような基材の両表面に設けられる表層は、(A)ポリプロピレン樹脂30〜70質量%、(B)エチレンおよび/またはプロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体10〜40質量%、並びに(C)非ハロゲン系難燃剤20〜40質量%(但し、前記(A)、(B)および(C)成分の合計量は100質量%となる。)である組成を有する。
(A)ポリプロピレン樹脂
表層を構成する組成物中に含まれる成分としての、ポリプロピレン樹脂としては、、アイソタクティック、シンジオタクティック、アタクチック、ヘミアイソタクチックおよび種々の程度の立体規則性を示す直鎖または分枝状ポリプロピレン等の何れもが包含されるが、特に、アイソタクチックのポリプロピレン若しくはシンジオタクチックのポリプロピレンで、ホモタイプやコモノマーを含むランダムタイプ、若しくは、多段重合によるブロックタイプ等が挙げられる。該ポリプロピレンは、気相重合法、バルク重合法、溶媒重合法および任意にそれらを組み合わせて多段重合を採用することができる、また、かかる重合体の数平均分子量についても特に制限はないが、好ましくは10,000〜1,000,000に調整される。また、前記ポリプロピレン樹脂としては、例えば、プロピレン成分単位が50質量%以上、特に80質量%以上、さらには90質量%以上の樹脂が挙げられ、例えば、プロピレンホモポリマー、またはプロピレンと共重合可能な他のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられる。プロピレンと共重合可能な他のα−オレフィンとしては、例えば、エチレンや、1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、3,4−ジメチル−1−ブテン、1−ヘプテン、3−メチル−1−ヘキセン等の炭素数4〜10のα−オレフィンが例示される。望ましい一実施形態においては、ポリプロピレン樹脂(A)として、特に、プロピレンホモポリマーが好ましく使用され得る。
表層を構成する組成物中に含まれる成分としての、オレフィン系共重合体(B)は、エチレンおよび/またはプロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンからなる群から選ばれたオレフィンとの共重合体である。なお、当該オレフィン系共重合体(B)としては、上記ポリプロピレン樹脂(A)の範疇に含まれるものを除外する。モノマーとしてエチレンおよび/またはプロピレンを有することで、ポリプロピレン樹脂(A)との高い相溶性を有しつつ、炭素数4〜20のα−オレフィンと組み合わせることで、非晶質となって、前記したポリプロピレン樹脂(A)の柔軟性改質に高い効果を発揮する共重合体となる。また、後述するような非ハロゲン系難燃剤を均一に分散性させることが可能となる。
特に上記オレフィン系共重合体(B)はプロピレンおよび/または、炭素数4〜20のα−オレフィン側鎖の配列が、アタクチック構造であることが好ましい。アタクチック構造でない場合には、該オレフィン系共重合体(B)を上記ポリプロピレン樹脂(A)に配合した場合に柔軟性が十分とならない虞れがあり、また、後述するような非ハロゲン系難燃剤を均一分散させることが難しくなることがあるためである。
非ハロゲン系難燃剤としては、例えば、赤リン、金属リン酸塩、トリス(ジエチルホスフィン酸)アルミニウムなどの金属有機リン酸塩、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)、リン酸トリアリールイソプロピル化物、クレジルジ2、6−キシレニルホスフェート、芳香族縮合リン酸エステル等のリン酸エステル誘導体、ポリリン酸アンモニウム、およびポリリン酸アンモニウム誘導体化合物などのリン原子含有化合物、含リンポリオール等のリン含有型難燃剤;例えば、(イソ)シアヌレート系化合物、(イソ)シアヌル酸系化合物、グアニジン系化合物、ヒンダードアミン系化合物、尿素系化合物などの窒素含有型難燃剤;その他、ケイ素化合物、アルミニウム三水和物および二水酸化マグネシウムなどの金属水和物、金属水酸化物、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等の酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の金属酸化物、金属炭酸塩化合物、金属硫酸塩化合物、ホウ酸化合物、および無機系化合物複合体などの無機系化合物などが挙げられ、これらを単独または複数種組合わせて用いることができる。このうち、比較的少量の添加量で高い難燃性効果を発揮できるリン含有型難燃剤が好ましく、特に、上記ポリプロピレン樹脂(A)およびオレフィン系共重合体(B)とに配合した場合の分散性が良好なものとなることから、ポリリン酸アンモニウムないしポリリン酸アンモニウム誘導体が好ましい。ポリリン酸アンモニウム誘導体としては、例えば、ポリリン酸アンモニウムを、メラミン、メラミン樹脂等でコーティングしたものや、シラン化合物等で表面処理したものなどが挙げられる。
本発明に係る難燃シートにおいて、上記したような表層がその両面に設けられる基材は、ポリオレフィン系樹脂と無機物質粉末を50:50〜20:80の質量比で含む無機物質粉末高配合ポリオレフィン系樹脂で構成される。
(無機物質粉末)
また、基材中に配合され得る無機物質粉末としては、特に限定されず、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、亜鉛等の炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化物、若しくはこれらの水和物の粉末状のものが挙げられ、具体的には、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカ、アルミナ、クレー、タルク、カオリン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、珪砂、カーボンブラック、ゼオライト、モリブデン、珪藻土、セリサイト、シラス、亜硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、チタン酸カリウム、ベントナイト、黒鉛等が挙げられる。これらは合成のものであっても天然鉱物由来のものであってもよく、また、これらは単独または2種類以上併用して使用され得る。
また、基材には、その組成中に、必要に応じて、補助剤としてその他の添加剤を配合することも可能である。その他の添加剤としては、例えば、可塑剤、色剤、滑剤、カップリング剤、流動性改良材、分散剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、帯電防止剤、発泡剤等が挙げられる。これらの添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の難燃シートの製造方法は、特に限定されるものではなく、上記したようなポリオレフィン系樹脂と無機物質粉末を50:50〜20:80の質量比で含む基材の両面に、(A)ポリプロピレン樹脂30〜70質量%、(B)エチレンおよび/またはプロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体10〜40質量%、並びに(C)非ハロゲン系難燃剤20〜40質量%(但し、前記(A)、(B)および(C)成分の合計量は100質量%となる。)である組成からなる表層を形成できるものであれば良く、あらかじめシート状に形成した基材の両面に、表層をコーティング、熱融着、接着剤を介した接着等により設けることも可能であるが、好ましくは、基材と表層との良好な密着性を得る上から、基材とその両表面に設けられる表層を共押出しにより設けることが望ましい。
なお、基材および表層のそれぞれを構成する組成物の配合は、通常の方法を使用することができ、成形方法(押出成形、射出成形、真空成形等)に応じて適宜設定してよく、例えば、成形機にホッパーから投入する前にオレフィン系樹脂と無機物質粉末とを混練溶融してもよく、成形機と一体で成形と同時にオレフィン系樹脂と無機物質粉末とを混練溶融してもよい。無機物質粉末以外のその他の添加剤に関しても同様である。また、溶融混練は、オレフィン系樹脂に無機物質粉末を均一に分散させる傍ら、高い剪断応力を作用させて混練することが好ましく、例えば二軸混練機で混練することが好ましい。
本発明に係る難燃ターポリンは、上記したような難燃シートによって構成されたことを特徴とするものである。本発明に係る難燃シートが高い難燃特性を、所期の機械的強度等の物性を有しつつ、より軽量で、しかも対環境負荷の少ない素材により提供し得るものであることから、従来のターポリンに代えて、例えば、屋内外において使用される横断幕や懸垂幕、イベント等に用いられる中大型テント、日除けテント、テント倉庫、農畜産業のハウスなどの幕構造体、建築現場養生シート、建築現場用遮蔽シートなどの産業資材シート等の用途に好適に使用され得るものである。
以下の実施例および比較例においての各物性値はそれぞれ以下の方法により評価されたものである。
防炎性評価方法として、以下の評価方法で評価を行い評価した。
JIS L 1091法
実施例、比較例で得られたサンプルは、A−2法(45°メッケルバーナー法 2分加熱・6秒着火)および、膜材料の燃焼性を考慮し、D法(接炎試験)の2種類で評価した。評価基準は以下に示し、A−2法で区分3、D法で区分2を防炎性が良好であるとの判断基準とした。
実施例、比較例で得られたサンプルを用い、JIS A 1322の加熱試験から、30秒加熱、2分加熱を抜粋し評価を実施した。評価基準は以下に示し、防炎1級、2級で防炎性が良好であるとの判断基準とした。
実施例、比較例で得られたサンプルの引張強度、伸び、引裂き強度の測定は、JIS K 6772:1994に準じて実施した。
以下の実施例および比較例において、以下に示す基材および表層の組成を用いて、基材の両表面に表層を設けた三層構造の積層シートを作製した。
S1:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)38.0質量部と、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子60.0質量部と、さらに滑剤としてアルカンスルホン酸ナトリウム(アルキル基の炭素数(平均値)=12)2.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
S2:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)68.0質量部と、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子30.0質量部と、さらに滑剤としてアルカンスルホン酸ナトリウム(アルキル基の炭素数(平均値)=12)2.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
S3:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)58.0質量部と、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子40.0質量部と、さらに滑剤としてアルカンスルホン酸ナトリウム(アルキル基の炭素数(平均値)=12)2.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
S4:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)20.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)20.0質量部と、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子60.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
S5:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)30.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)10.0質量部と、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子60.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
Sa:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)48.0質量部と、ポリリン酸アンモニウム20.0質量部と、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子30.0質量部、さらに滑剤としてアルカンスルホン酸ナトリウム(アルキル基の炭素数(平均値)=12)2.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化を試みた。
Sb:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)45.0質量部と、ポリリン酸アンモニウム15.0質量部と、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子40.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化を試みた。
T1: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)70.0質量部と、(B)エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)10.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム20.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
T2: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)60.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)20.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム20.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
T3: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)50.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)30.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム20.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
T4: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)40.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)40.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム20.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
T5: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)50.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)20.0質量部、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子10.0質量部並びにポリリン酸アンモニウム20.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
T6: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)40.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)10.0質量部、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子30.0質量部並びにポリリン酸アンモニウム20.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
T7: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)50.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)25.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム25.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
T8: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)47.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)23.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム30.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
Ta: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)80.0質量部と、ポリリン酸アンモニウム20.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
Tb: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)65.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)25.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム10.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
Tc: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)75.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)20.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム5.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
Td: (A)ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)60.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)5.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム35.0質量部を、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
Te:ポリプロピレン単独重合体(融点160℃、メルトフローレート(MFR)0.5g/10min、密度910kg/m3)25.0質量部と、エチレン−プロピレン−t−ブテンターポリマー(住友化学株式会社製 商品名「タフセレン」)10.0質量部、並びにポリリン酸アンモニウム10.0質量部を、無機物質粉末としての平均粒径2.2μm(空気透過法による平均粒径)の重質炭酸カルシウム粒子55.0質量部と、二軸スクリューを装備した押出成形機(Tダイ押出成形装置φ20mm、L/D=25)に投入し、220℃以下の温度で混練してペレット化した。
上記したそれぞれの配合の基材用ペレットおよび表層用ペレットを表4に示すように組み合わせ、成形温度220℃で、三色Tダイによりシート成形し、表層−基材−表層の三層構成を有する積層シートを製造することを試みた。なお、シート成形の際、さらに引き取り機で巻き取りながら、表4に示す延伸倍率1.0倍(無延伸)、1.2倍(120%)、1.5倍(150%)、2.0倍(200%)、3.0倍(300%)、および4.0倍(400%)にて二軸延伸した。得られたシートについて、上記した評価方法によって、難燃性(防炎性)および引張強度、伸び、引裂き強度を調べた。得られた結果を表4に示す。なお、一部は、表層を形成せず、基材用ペレットを成形温度220℃で、Tダイによりシート成形して、基材のみからなるシートを製造することを試みた。
Claims (11)
- ポリオレフィン系樹脂と無機物質粉末を50:50〜20:80の質量比で含む基材の両面に、
(A)ポリプロピレン樹脂30〜70質量%、(B)エチレンおよび/またはプロピレンと炭素数4〜20のα-オレフィンとの共重合体10〜40質量%、並びに(C)非ハロゲン系難燃剤20〜40質量%(但し、前記(A)、(B)および(C)成分の合計量は100質量%となる。)である組成からなる表層を有していることを特徴とする難燃シート。 - 前記(A)ポリプロピレン樹脂がプロピレンホモポリマーであり、前記(B)エチレンおよび/またはプロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体が、エチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体であり、前記(C)非ハロゲン系難燃剤がポリリン酸アンモニウム系化合物である請求項1に記載の難燃シート。
- 前記無機物質粉末が炭酸カルシウム粒子である請求項1または2に記載の難燃シート。
- 前記基材が、ポリプロピレン樹脂5〜45質量%、エチレンおよび/またはプロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体5〜45質量%、炭酸カルシウムを50〜80質量%(但し、これらの合計量は100質量%となる。)からなるものである請求項1〜3のいずれかに記載の難燃シート。
- 前記基材を構成するポリプロピレン樹脂が、プロピレンホモポリマーである請求項4に記載の難燃シート。
- 前記基材の厚さと、前記各表層の厚さを合計した厚さとの比率が、5:1〜1:4であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の難燃シート。
- 前記表層に無機物質粉末が、表層の全質量の50質量%未満含まれているものである請求項6に記載の難燃シート。
- ポリオレフィン系樹脂と無機物質粉末を50:50〜20:80の質量比で含む基材の両面に、(A)ポリプロピレン樹脂30〜70質量%、(B)エチレンおよび/またはプロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体10〜40質量%、並びに(C)非ハロゲン系難燃剤20〜40質量%(但し、前記(A)、(B)および(C)成分の合計量は100質量%となる。)である組成からなる表層を、共押出しにより設けるものである難燃シートの製造方法。
- 共押出しにより形成された積層構造のシートに延伸処理をかけるものである請求項8に記載の難燃シートの製造方法。
- 前記延伸処理が、二軸方向に120%〜400%の延伸を行うものである請求項9に記載の難燃シートの製造方法。
- 請求項1〜5の難燃シートによって構成されたことを特徴とする難燃ターポリン。
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