JP6909005B2 - シート用樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本開示において、「高温高湿条件」とは、30℃〜70℃かつ80%RH〜100%RHを意味する。
<1> 少なくとも、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーと、表面処理された酸化チタンと、を含有し、前記エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマー100質量部と前記酸化チタン30質量部とを溶融混合した混合物を40℃かつ90%RH条件で10日間保持した時点のメルトフローレート保持率が80%以上である、樹脂組成物。
<2> 前記表面処理された酸化チタンの105℃から290℃における揮発水分量が3000ppm以下である、<1>に記載の樹脂組成物。
本開示の樹脂組成物は、少なくとも、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーと、表面処理された酸化チタンと、を含有し、前記エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマー100質量部と前記酸化チタン30質量部とを溶融混合した混合物を40℃かつ90%RH条件で10日間保持した時点のメルトフローレート保持率が80%以上である。
本開示のエチレン・不飽和カルボン酸系共重合体は、エチレンから導かれる構造単位と不飽和カルボン酸から導かれる構造単位とを少なくとも含む。前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体は、少なくともエチレンと不飽和カルボン酸とを共重合成分として共重合させた共重合体である。共重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体などが挙げられるが、ランダム共重合体が好ましい。
本開示におけるアイオノマーは、前記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体をベースポリマーとし、このベースポリマーに含まれるカルボキシル基が金属イオンによって中和された構造となっている。
前記金属イオンの種類には特に制限はなく、例えば、リチウム(Li)イオン、カリウム(K)イオン、ナトリウム(Na)イオンなどのアルカリ金属イオン、カルシウム(Ca)イオン、マグネシウム(Mg)イオン、亜鉛(Zn)イオン、アルミニウム(Al)イオンなどの多価金属イオンなどを例示することができる。
前記アイオノマーにおける中和度は、10%〜90%が好ましく、20%〜80%がより好ましい。
本開示の樹脂組成物に含有される樹脂成分の全質量中に占めるエチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーの比率は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上が更に好ましく、100質量%(即ち、本開示の樹脂組成物に含有される樹脂成分が、前記エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーのみからなる形態)が最も好ましい。
本開示の酸化チタンは、有機化合物、無機化合物、又は有機化合物と無機化合物との組み合わせ(以下「表面処理剤」という。)で表面処理されている。
また、ステアリン酸、ラウリン酸、リシノール酸、オクチル酸などを脂肪酸部分として有する金属石鹸は、表面処理された酸化チタンに撥水性を付与し、その含水量を減少させるので好ましい。
あるいは、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤を使用して、有機化合物を酸化チタンの表面に処理することもできる。
表面処理された酸化チタンは、結晶水、結合水、及び/又は水和水として、水を含んでいてもよい。表面処理された酸化チタンは、その全質量に対し、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下の水を含んでよい。本開示の樹脂組成物は、表面処理された酸化チタンに含まれる水が少ないほど、熱溶融時の流動性の経時的な低下が抑えられる傾向があり、水を含まないことが最も好ましい。特に100℃以上で揮発する水分が所定量以上存在することが経時的な熱溶融時の流動性の低下に大きく影響しており、105℃〜290℃における揮発水分量が3000ppm以下であれば実質的に樹脂組成物の経時的な熱溶融時の流動性の低下を抑制できる。
その詳細は明らかではないが、以下のように推察される。すなわち、100℃以上で揮発する水分を含む表面処理剤が、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーに含有されるカルボキシル基と反応することにより、樹脂組成物の経時的な熱溶融時の流動性の低下が発生する。よって、100℃以上で揮発する水分量が少ないということは、流動性低下の原因が少ないことを意味し、その結果として樹脂組成物の経時的な熱溶融時の流動性を低下させる反応が抑制されていると考えられる。
本開示の樹脂組成物は、本開示の目的を損なわない範囲で、上記成分以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、ブロッキング防止剤、可塑剤、粘着剤、着色剤(顔料、染料)、フィラー、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマー以外の樹脂成分、難燃剤、難燃助剤、発泡剤、発泡助剤、ダイマー酸(又はその金属塩)などを挙げることができる。
他の成分は、本開示の効果が損なわれない範囲で含有させる事ができ、本開示の樹脂組成物全質量に対し、49質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることが特に好ましい。
本開示の樹脂組成物を製造する方法は、少なくとも、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーと、表面処理された酸化チタンとを溶融混合する方法であれば、特に制限はない。溶融混合の形態としては、溶融混練が好ましい。
溶融混合の条件は樹脂や混合物の物性、混合量や溶融混合装置の仕様に合わせて最適な条件で実施される。溶融混合時の温度は、100℃以上250℃以下が好ましく、100℃以上200℃以下がより好ましい。溶融混合時の回転数は、10rpm〜100rpm(rotation per minute)が好ましく、20rpm〜70rpmがより好ましい。
本開示の樹脂組成物の「メルトフローレート」又は「MFR」とは、JIS K7210−1999に準拠して温度130℃及び荷重5kgの条件で測定される値をいい、単位は「g/10分」で表される。MFRが高いほど熱溶融時の流動性は高く、MFRが低いほど熱溶融時の流動性は低い。
MFRは、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーと表面処理された酸化チタンとを溶融混合した時点(0日目)、及び前記溶融混合後10日間40℃かつ90%RH条件で保持した時点(10日目)のそれぞれで測定される。
また、MFRは、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーと表面処理された酸化チタンとを溶融混合した後、1ヵ月間60℃かつ90%RH条件で保持した時点においても測定される。
本開示の「メルトフローレート保持率」又は「MFR保持率」とは、前記10日目のMFRの値を前記0日目のMFRの値で除して100を掛けた値(小数点以下四捨五入)をいい、単位は「%」で表される。MFR保持率の値が高いほど、樹脂組成物の経時的な熱溶融時の流動性低下が抑制されていることを示し、MFR保持率の値が低いほど、樹脂組成物の経時的な熱溶融時の流動性低下が進行していることを示す。
本開示の樹脂組成物におけるMFR保持率としては、80%以上が好ましく、85%以上がより好ましく、90%以上が更により好ましい。
本開示の「揮発水分量」とは、平沼産業株式会社製の水分気化装置EV−2000を備えたカールフィッシャー式水分測定装置AQ−2200Sを用いて測定される水分量をいい、サンプルの全質量に対してppm(parts per million)の単位で表わされる。したがって、揮発水分量は、サンプル中に含まれる水分量を表す。本開示において、揮発水分量は、表面処理された酸化チタンをサンプルとして測定される。
揮発水分量測定時に水分気化装置に流通させる窒素流量は、100mL/分〜300mL/分が好ましく、200mL/分〜300mL/分がより好ましく、250mL/分が更により好ましい。
105℃から290℃における揮発水分量は、3000ppm以下が好ましく、2000ppm以下がより好ましく、1500ppm以下が更により好ましい。
[溶融混合]
エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体として三井・デュポンポリケミカル株式会社製エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA;エチレン単位含有量:89質量%、メタクリル酸単位含有量:11質量%)を100質量部、及び表面処理された酸化チタンとしてケマーズ株式会社製Ti−Pure R−104を30質量部それぞれ計りとり、東洋精機工業株式会社製ラボプラストミルを使用して温度110℃及び回転数50rpmで溶融混合し、樹脂組成物を作製した。この樹脂組成物を東邦マシナリー株式会社製50ton圧縮成形機でプレス温度130℃でプレスし、厚み2mmの熱プレスシートを作製した。
上記工程により得られた熱プレスシートを二部に分け、その一部を使用してMFRを測定した(「0日目」)。残り一部の熱プレスシートは、40℃かつ90%RHに設定したヤマト科学株式会社製恒温恒湿機に入れて10日間放置した後、MFRを測定した(「10日目」)。
MFRの測定は、JIS K7210−1999に準拠して温度130℃及び荷重5kgの条件でそれぞれ行った。10日目のMFRの値を0日目のMFRの値で除して100を掛けた値(小数点以下四捨五入)をMFR保持率として算出し、下記表1に示した。
エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体として三井・デュポンポリケミカル株式会社製エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA;エチレン単位含有量:89質量%、メタクリル酸単位含有量:11質量%)を100質量部、及び表面処理された酸化チタンとしてケマーズ株式会社製Ti−Pure R−104を40質量部それぞれ計りとり、東洋精機工業株式会社製ラボプラストミルを使用して温度110℃及び回転数50rpmで溶融混合し、樹脂組成物を作製した。この樹脂組成物を東邦マシナリー株式会社製50ton圧縮成形機でプレス温度130℃でプレスし、厚み2mmの熱プレスシートを作製した。
得られた熱プレスシートを60℃かつ90%RHに設定したヤマト科学株式会社製恒温恒湿機に入れ1ヵ月間放置した。取り出した熱プレスシートについてMFRを測定し、熱溶融時の流動性が維持されているかどうか確認を行った。MFRが0.5g/10分以上であれば加工適性あり、0.5g/10分未満であれば加工適性なしと判断した。
表面処理された酸化チタンの水分量の測定は、平沼産業株式会社製の水分気化装置EV−2000を備えたカールフィッシャー式水分測定装置AQ−2200Sを用いて下記手順で実施した。
はじめに、水分気化装置に表面処理された酸化チタン粉末(ケマーズ株式会社製Ti−Pure R−104)約1gを入れ、20℃で60分間水分量を測定した。続いて温度を105℃に設定して昇温時間を含めて60分間水分量を測定した。さらに温度を290℃に設定して昇温時間を含めて60分間水分量を測定した。投入した酸化チタン重量に対する水分量をppmで表し、特に105℃から290℃への昇温時の水分量を「105℃から290℃における揮発水分量」と定義した。なお、水分気化装置に流通させる窒素流量は250mL/分とした。
表面処理された酸化チタンとして堺化学工業株式会社製TCR−52を使用した以外は、実施例1と同じ条件で樹脂組成物を作製し、MFR保持率を算出し、加工適性を評価し、105℃から290℃における揮発水分量を測定して、下記表1に示した。
表面処理された酸化チタンとして石原産業株式会社製CR−60を使用した以外は、実施例1と同じ条件で樹脂組成物を作製し、MFR保持率を算出し、加工適性を評価し、105℃から290℃における揮発水分量を測定して、下記表1に示した。
表面処理された酸化チタンとして堺化学工業株式会社製R−21を使用した以外は、実施例1と同じ条件で樹脂組成物を作製し、MFR保持率を算出し、加工適性を評価し、105℃から290℃における揮発水分量を測定して、下記表1に示した。
表面処理された酸化チタンとしてケマーズ株式会社製R−108を使用した以外は、実施例1と同じ条件で樹脂組成物を作製し、MFR保持率を算出し、加工適性を評価し、105℃から290℃における揮発水分量を測定して、下記表1に示した。
表面処理された酸化チタンとして堺化学工業株式会社製R−24を使用した以外は、実施例1と同じ条件で樹脂組成物を作製し、MFR保持率を算出し、加工適性を評価し、105℃から290℃における揮発水分量を測定して、下記表1に示した。
Claims (2)
- 少なくとも、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーと、表面処理された酸化チタンと、を含有する樹脂組成物であって、
前記樹脂組成物の全質量に対して、前記エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマーの含有量は55質量%〜95質量%であって、
前記樹脂組成物の全質量に対して、前記表面処理された酸化チタンの含有量は5質量%〜45質量%であって、
前記表面処理された酸化チタンは、有機化合物と無機化合物との組み合わせで表面処理されており、
前記エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はそのアイオノマー100質量部と前記酸化チタン30質量部とを溶融混合した混合物を40℃かつ90%RH条件で10日間保持した時点のメルトフローレート保持率が80%以上である、シート用樹脂組成物。 - 前記表面処理された酸化チタンの105℃から290℃における揮発水分量が3000ppm以下である、請求項1に記載のシート用樹脂組成物。
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