JP7078419B2 - 塩化ビニル系樹脂成形体 - Google Patents

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Description

本発明は、塩化ビニル系樹脂を含む樹脂成形体に関する。
従来、化石燃料燃焼装置等のダクトに設置される配管、自動車、鉄道車両、航空機、及び船舶等の排気ダクトに設置される配管、ガソリン等の可燃性液体の燃料パイプ等の高温環境下用途で用いられる管には、優れた難燃性が要求される。
下記の特許文献1には、化石燃料燃焼装置における燃焼排ガス中の酸素濃度が高いと、竪型ローラミルにおいて、粉塵爆発が発生しやすいことが開示されている。下記の特許文献1の図8には、粉塵爆発の発生を予防するため、粉塵爆発の発生を検知することができる圧力センサ25が設置されたローラミル5が記載されている。また、上記圧力センサ25が、ダクト24内にも設置されていることからも理解できるように、粉塵爆発はダクト内においても発生しやすい。
高温環境下で用いられる配管として、難燃性を高めるために、金属製の配管やコンクリート製の配管等が用いられることがあるものの、重量が重く、取扱い性に劣る。また、金属製の配管では、該金属が酸化し、配管が劣化することがある。
そこで、軽量であり、かつ酸化により劣化しない配管の開発がなされている。このような配管としては、樹脂管等が挙げられる。
例えば、ポリフッ化ビニリデン樹脂は、一般に、機械的強度、耐光性、及び耐薬品性に優れているため、各種の成形体に加工されており、多くの分野で使用されている。
下記の特許文献2には、溶融粘度(230℃及び100s-1で測定)が4~15kPである液体の熱可塑性ポリフッ化ビニリデンと、溶融粘度(230℃及び100s-1で測定)が15~40kPである粘性熱可塑性ポリフッ化ビニリデンと、導電性充填剤と、難燃剤と、核剤とを含む導電性組成物が開示されている。上記導電性組成物100重量%中、熱可塑性ポリフッ化ビニリデンの含有量は30~60重量%、粘性熱可塑性ポリフッ化ビニリデンの含有量は25~62重量%、導電性充填剤の含有量は8~13重量%、難燃剤の含有量は0~2重量%、核剤の含有量は0~0.05重量%である。また、特許文献2には、上記導電性組成物が成形された多層構造物(成形体)が開示されている。
特開2010-242999号公報 特表2009-533515号公報
樹脂を含む成形体を、可燃性液体や粉塵等に晒される環境で用いる場合には、成形体の帯電を防止する必要がある。しかしながら、成形体の導電性を良好にするために、導電性充填剤(導電性フィラー)を添加すると、機械的強度が低くなり、成形体にひび又は割れ等が生じることがある。
また、難燃剤を含まない成形体では、難燃性を高くすることは困難である。難燃剤を含まない成形体では、該成形体が高温に晒されると、燃えたり、変形したりすることがある。一方、難燃剤を含む成形体では、難燃性をある程度高くすることができるものの、機械的強度が低くなり、成形体にひび又は割れ等が生じることがある。
また、特許文献2に記載のようなポリフッ化ビニリデン樹脂を含む成形体では、接着強度が低いことがある。
このように、1)導電性が良好であり、2)難燃性に優れ、3)接着強度に優れ、4)機械的強度に優れるという、1)~4)の効果を全て発揮する成形体を得ることは極めて困難であるという現状がある。
本発明の目的は、1)導電性が良好であり、2)難燃性に優れ、3)接着強度に優れ、4)機械的強度に優れる塩化ビニル系樹脂成形体を提供することである。
本発明の広い局面によれば、塩化ビニル系樹脂と、導電性フィラーとを含み、前記導電性フィラーが、カーボンブラック又はグラファイトであり、塩化ビニル系樹脂成形体の表面抵抗率が、50000Ω/cm未満である、塩化ビニル系樹脂成形体が提供される。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体のある特定の局面では、前記塩化ビニル系樹脂の塩素含有率が、56.8重量%以上、72重量%以下である。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体のある特定の局面では、前記導電性フィラーの含有量が、5重量%以上、25重量%以下である。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体のある特定の局面では、前記導電性フィラーの平均粒子径が、0.1μm以上、10μm以下である。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体は、樹脂管であることが好ましい。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体は、塩化ビニル系樹脂と、導電性フィラーとを含み、上記導電性フィラーが、カーボンブラック又はグラファイトであり、塩化ビニル系樹脂成形体の表面抵抗率が、50000Ω/cm未満である。本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体では、上記の構成が備えられているので、1)導電性が良好であり、2)難燃性に優れ、3)接着強度に優れ、4)機械的強度に優れるという、1)-4)の効果を全て発揮することができる。
図1は、導電性フィラーの平均粒子径の算出方法を説明するための図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体(本明細書において、「成形体」と略記することがある)は、塩化ビニル系樹脂と、導電性フィラーとを含み、上記導電性フィラーが、カーボンブラック又はグラファイトである。本発明に係る塩化ビニル系樹脂成形体の表面抵抗率は、50000Ω/cm未満である。
本発明に係る成形体では、上記の構成が備えられているので、1)導電性が良好であり、2)難燃性に優れ、3)接着強度に優れ、4)機械的強度に優れるという、1)-4)の効果を全て発揮することができる。
本発明に係る成形体は、塩化ビニル系樹脂と導電性フィラーとを含む成形材料を成形することにより得られる。上記成形材料に含まれる上記導電性フィラーは、カーボンブラック又はグラファイトである。
以下、本発明に係る成形体に含まれる成分、及び上記成形材料に含まれる成分の詳細などを説明する。
[塩化ビニル系樹脂]
上記成形体、及び上記成形材料は、塩化ビニル系樹脂を含む。上記塩化ビニル系樹脂は塩素原子を有する。上記塩化ビニル系樹脂は、塩素化塩化ビニル系樹脂であってもよい。上記塩素化塩化ビニル系樹脂は、塩化ビニル系樹脂が塩素化された樹脂である。上記塩化ビニル系樹脂は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニルモノマーの単独重合体、塩化ビニルモノマーと塩化ビニルと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体等が挙げられる。該共重合体は、50重量%以上の塩化ビニルモノマーと50重量%以下の塩化ビニルと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であることが好ましい。
上記塩化ビニルモノマーと共重合可能なビニルモノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及びビニルエーテル等のビニルエステル;アクリロニトリル等のシアノ基含有化合物;塩化ビニリデン、及びフッ化ビニル等のハロゲン化合物;エチレン、及びプロピレン等のオレフィン;イタコン酸、マレイン酸、及びフマル酸等のカルボキシル基含有化合物;無水マレイン酸等の非芳香族カルボン酸無水物;メタアクリル酸メチル、及びメタアクリル酸エチル等のアクリル酸エステル;並びにマレイミド等のイミド化合物等が挙げられる。上記ビニルモノマーは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記塩化ビニルモノマーの重合方法、又は上記塩化ビニルモノマーと上記ビニルモノマーとの重合方法は特に限定されない。上記重合方法としては、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法、塊状重合法、及び沈殿重合法等が挙げられる。塩化ビニル系樹脂を効率的に得る観点からは、上記重合方法は、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法又は沈殿重合法であることが好ましい。
上述した1)-4)の本発明の効果が効果的に発揮されることから、上記塩化ビニル系樹脂は、塩素化塩化ビニル系樹脂であることが好ましい。
上記塩素化塩化ビニル系樹脂は、上記塩化ビニルモノマー、又は上記塩化ビニルモノマーと上記ビニルモノマーとを重合させて上述した塩化ビニル系樹脂を得た後、該塩化ビニル系樹脂を塩素化することにより製造することが好ましい。
上記塩化ビニル系樹脂の塩素化の方法は特に限定されない。上記塩化ビニル系樹脂の塩素化の方法としては、塩化ビニル系樹脂を水性溶媒中に懸濁した後、塩素を添加して該塩化ビニル系樹脂と塩素とを反応させる方法等が挙げられる。この塩素化反応は、加熱条件下又は光照射条件下により進行する。
得られる塩素化塩化ビニル系樹脂の熱安定性を高める観点からは、上記塩素化反応は加熱条件下で行われることが好ましい。
塩素化反応の効率を高める観点からは、上記加熱時の温度は、好ましくは80℃以上、好ましくは140℃以下である。
上記塩化ビニル系樹脂の塩素含有率は、好ましくは56.8重量%以上、好ましくは72重量%以下である。上記塩化ビニル系樹脂の塩素含有率は、上記塩化ビニル系樹脂100重量%中の塩素原子の含有率である。上記塩化ビニル系樹脂の塩素含有率が上記下限以上であると、成形体の難燃性をより一層高めることができる。上記塩化ビニル系樹脂の塩素含有率が上記上限以下であると、成形性をより一層良好にすることができ、また、成形体の耐衝撃性や表面平滑性をより一層高めることができる。
上記塩化ビニル系樹脂が塩素化塩化ビニル系樹脂である場合に、上記塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有率は、好ましくは56.8重量%以上、より好ましくは60重量%以上、更に好ましくは61.5重量%以上、好ましくは72重量%以下、より好ましくは67.5重量%以下である。上記塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有率が上記下限以上であると、成形体の難燃性をより一層高めることができる。上記塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有率が上記上限以下であると、成形性をより一層良好にすることができ、また、成形体の耐衝撃性及び表面平滑性をより一層高めることができる。
上記塩化ビニル系樹脂の塩素含有率(塩化ビニル系樹脂が塩素化塩化ビニル系樹脂である場合には、塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有率)は、JIS K7229に準拠して、電位差滴定法にて求めることができる。
上記塩化ビニル系樹脂の重合度は、好ましくは500以上、より好ましくは600以上、好ましくは2000以下、より好ましくは1200以下である。上記重合度が上記下限以上であると、成形体の機械的強度を高めることができる。上記重合度が上記上限以下であると、成形時に高温にする必要がなくなり、成形性を良好にすることができる。
上記成形体100重量%中、又は、上記成形材料100重量%中、上記塩化ビニル系樹脂の含有量は、好ましくは60重量%以上、より好ましくは62重量%以上、更に好ましくは63重量%以上、好ましくは70重量%以下、より好ましくは68重量%以下、更に好ましくは66重量%以下である。上記塩化ビニル系樹脂の含有量が上記下限以上であると、成形体の接着強度及び機械的強度を高めることができる。上記塩化ビニル系樹脂の含有量が上記上限以下であると、成形時に高温にする必要がなくなり、成形性を良好にすることができる。
上記成形材料に含まれる塩化ビニル系樹脂は粒子であることが好ましい。粒子である塩化ビニル系樹脂の体積平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、好ましくは500μm以下である。上記体積平均粒子径が上記下限以上であると、取扱い性を高めることができる。上記体積平均粒子径が上記上限以下であると、成形性を良好にすることができる。
上記塩化ビニル系樹脂の体積平均粒子径は、体積基準で測定される平均径であり、50%となるメディアン径(D50)の値である。上記体積平均径は、レーザ回折・散乱法等により測定可能である。
[導電性フィラー]
上記成形体、及び上記成形材料は、導電性フィラーを含む。上記導電性フィラーは、カーボンブラック又はグラファイトである。したがって、上記成形体、及び上記成形材料は、カーボンブラック又はグラファイトを含む。上記成形体、及び上記成形材料は、カーボンブラックを含んでいてもよく、グラファイトを含んでいてもよく、カーボンブラックとグラファイトとの双方を含んでいてもよい。上記カーボンブラック及び上記グラファイトは、それぞれ1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、オイルブラック、ナフタリンブラック、サーマルブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、ロールブラック、及びディスクブラック等が挙げられる。
上記ファーネスブラックとしては、ケッチェンブラック等が挙げられる。
上記カーボンブラックのDBP(フタル酸ジブチル)吸収量は、好ましくは100mL/100g以上、好ましくは500mL/100g以下である。上記DBP吸収量が上記下限以上であると、成形体の導電性を高めることができる。上記DBP吸収量が上記上限以下であると、成形材料の粘度を低く抑えることができ、成形性が良好になる。
上記DBP吸収量は、ASTM D 2414-90に準拠して測定できる。
上記グラファイトは黒鉛とも呼ばれる。上記グラファイトとしては、天然グラファイト(天然黒鉛)、及び人工グラファイト(人工黒鉛)等が挙げられる。
上記成形体の導電性及び機械的強度をより一層高める観点からは、上記導電性フィラーは、カーボンブラックであることが好ましい。
上記導電性フィラーは、精錬処理がされていてもよく、乾燥処理がされていてもよく、焼成処理がされていてもよく、粉砕機等により粉砕処理がされていてもよい。上記粉砕機としては、ロッドミル、及びジェットミル等が挙げられる。
上記成形体100重量%中、又は、上記成形材料100重量%中、上記導電性フィラーの含有量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは8重量%以上、好ましくは25重量%以下、より好ましくは20重量%以下、更に好ましくは18重量%以下、特に好ましくは15重量%以下である。上記導電性フィラーの含有量が上記下限以上であると、成形体の導電性及び難燃性をより一層高めることができる。上記導電性フィラーの含有量が上記上限以下であると、成形体の機械的強度をより一層高めることができる。
上記成形体に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、又は、上記成形材料に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、上記導電性フィラーの含有量は、好ましくは5重量部以上、より好ましくは10重量部以上、好ましくは45重量部以下、より好ましくは40重量部以下である。上記導電性フィラーの含有量が上記下限以上であると、成形体の導電性及び難燃性をより一層高めることができる。上記導電性フィラーの含有量が上記上限以下であると、成形体の機械的強度をより一層高めることができる。
上記導電性フィラーの形状は特に限定されない。上記導電性フィラーの形状は、球状であってもよく、破砕状であってもよく、板状であってもよい。
成形体の機械的強度を高める観点からは、上記導電性フィラーの平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。
上記導電性フィラーの平均粒子径は、数平均粒子径である。上記導電性フィラーの平均粒子径は、光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡(SEM)等の電子顕微鏡を用いて、成形体に含まれている任意の導電性フィラー50個以上を観察し、各導電性フィラーの粒子径の平均値を算出することにより求めることができる。なお、導電性フィラーの形状が球状である場合には、上記粒子径は導電性フィラーの直径を意味し、導電性フィラーの形状が球状でない場合には、上記粒子径は導電性フィラーのMartin径を意味する。上記Martin径とは、投影面積を2等分する線分の長さである。
[塩素化ポリエチレン]
成形体の衝撃強度を高める観点から、上記成形体、及び上記成形材料は、塩素化ポリエチレンを含むことが好ましい。上記塩素化ポリエチレンは、ポリエチレンの塩素化物である。上記塩素化ポリエチレンは塩素原子を有する。上記塩素化ポリエチレンは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記塩素化ポリエチレンの塩素含有率は、好ましくは30重量%以上、より好ましくは34重量%以上、好ましくは55重量%以下、より好ましくは45重量%以下である。上記塩素含有率が上記下限以上であると、成形体の外観を良好にすることができ、また、成形体の難燃性を高めることができる。上記塩素含有率が上記上限以下であると、上記塩化ビニル系樹脂と上記塩素化ポリエチレンとの相溶性を良好にすることができ、成形性を良好にすることができる。
上記塩素含有率は、JIS K7229に準拠して、電位差滴定法にて求めることができる。
上記塩素化ポリエチレンの重量平均分子量は、好ましくは50000以上、より好ましくは150000以上、好ましくは400000以下、より好ましくは350000以下である。上記重量平均分子量が上記下限以上及び上記上限以下であると、成形体の衝撃強度を高めることができる。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されたポリスチレン換算での重量平均分子量を示す。
上記成形体に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、又は、上記成形材料に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、上記塩素化ポリエチレンの含有量は、好ましくは5重量部以上、より好ましくは10重量部以上、好ましくは25重量部以下、より好ましくは20重量部以下である。上記塩素化ポリエチレンの含有量が上記下限以上であると、成形体の衝撃強度を高めることができる。上記塩素化ポリエチレンの含有量が上記上限以下であると、成形体のビカット軟化温度の低下を抑えることができる。
[他の成分]
上記成形体、及び上記成形材料は、本発明の効果を阻害しない限り、耐衝撃改質剤、安定剤、安定化助剤、滑剤、加工助剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、充填剤、顔料、及び可塑剤等を含んでいてもよい。これらの他の成分は、成形時に配合されてもよい。耐衝撃改質剤、安定剤、安定化助剤、滑剤、加工助剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、充填剤、顔料、及び可塑剤等はそれぞれ、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記耐衝撃改質剤とは、成形体の耐衝撃性能を向上させる物質である。
上記耐衝撃改質剤としては、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン共重合体(MBS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、及びアクリルゴム等が挙げられる。上記アクリルゴムの形状は球状であることが好ましい。
安定剤とは、塩化ビニル系樹脂の分解を抑制し、また、塩化ビニル重合体の分解時に発生する塩酸を捕捉する物質である。
上記安定剤としては、有機錫系安定剤、鉛系安定剤、カルシウム-亜鉛系安定剤、バリウム-亜鉛系安定剤、及びバリウム-カドミウム系安定剤等が挙げられる。
上記有機錫系安定剤としては、ジブチル錫メルカプト、ジオクチル錫メルカプト、ジメチル錫メルカプト、ジブチル錫マレート、ジブチル錫マレートポリマー、ジオクチル錫マレート、ジオクチル錫マレートポリマー、ジブチル錫ラウレート、及びジブチル錫ラウレートポリマー等が挙げられる。
上記鉛系安定剤としては、三塩基性硫酸鉛、四塩基性硫酸鉛、塩基性亜硫酸鉛、二塩基性亜燐酸鉛、二塩基性フタル酸鉛、三塩基性マレイン酸鉛、二塩基性ステアリン酸鉛、及び塩基性亜硫酸亜燐酸等が挙げられる。
上記成形体に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、又は、上記成形材料に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、上記有機錫系安定剤の含有量は、好ましくは1重量部以上、好ましくは4重量部以下である。上記有機錫系安定剤の含有量が上記下限以上であると、塩化ビニル系樹脂の分解を効果的に抑えることができる。上記有機錫系安定剤の含有量が上記上限以下であると、難燃性を高めることができる。
上記成形体に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、又は、上記成形材料に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、上記鉛系安定剤の含有量は、好ましくは1重量部以上、好ましくは4重量部以下である。上記鉛系安定剤の含有量が上記下限以上であると、塩化ビニル系樹脂の分解を効果的に抑えることができる。上記鉛系安定剤の含有量が上記上限以下であると、機械的強度を高めることができる。
上記安定化助剤としては、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ豆油エポキシ化テトラヒドロフタレート、エポキシ化ポリブタジエン、及びリン酸エステル等が挙げられる。
滑剤とは、成形材料の金型への粘着を抑制する物質である。
上記滑剤としては、内部滑剤、及び外部滑剤が挙げられる。上記内部滑剤は、溶融した成形材料の粘度を低くし、摩擦による発熱を防止する目的で使用される。上記内部滑剤としては、ブチルステアレート、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、エポキシ化大豆油、グリセリンモノステアレート、ステアリン酸、及びビスアミド等が挙げられる。上記外部滑剤は、溶融した成形材料と装置の金属面との滑り効果を上げる目的で使用される。上記外部滑剤としては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、エステルワックス、及びモンタン酸ワックス等が挙げられる。
加工助剤とは、成形材料の加工性を向上させる物質である。
上記加工助剤としては、アクリル系加工助剤等が挙げられる。上記アクリル系加工助剤としては、重量平均分子量が10万~200万であるアルキルアクリレート-アルキルメタクリレート共重合体等が挙げられる。上記アルキルアクリレート-アルキルメタクリレート共重合体としては、n-ブチルアクリレート-メチルメタクリレート共重合体、及び2-エチルヘキシルアクリレート-メチルメタクリレート-ブチルメタクリレート共重合体等が挙げられる。
上記成形体に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、又は、上記成形材料に含まれる塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、上記加工助剤の含有量は、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.3重量部以上、好ましくは5.0重量部以下、より好ましくは2.5重量部以下である。上記加工助剤の含有量が上記下限以上であると、成形体の平滑性を良好にすることができる。上記加工助剤の含有量が上記上限以下であると、製造コストを低く抑えることができる。
上記酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤等が挙げられる。
上記紫外線吸収剤としては、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及びシアノアクリレート系紫外線吸収剤等が挙げられる。
上記光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。
上記帯電防止剤としては、カチオン系帯電防止剤、及び非イオン系帯電防止剤等が挙げられる。
上記充填剤としては、炭酸カルシウム、及びタルク等が挙げられる。
上記顔料としては、有機顔料、及び無機顔料が挙げられる。上記有機顔料としては、アゾ系有機顔料、フタロシアニン系有機顔料、スレン系有機顔料、及び染料レーキ系有機顔料等が挙げられる。上記無機顔料としては、酸化物系無機顔料、クロム酸モリブデン系無機顔料、硫化物・セレン化物系無機顔料、及びフェロシアニン化物系無機顔料等が挙げられる。
上記可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジ-2-エチルヘキシルフタレート、及びジ-2-エチルヘキシルアジペート等が挙げられる。
(成形体及び成形体の製造方法)
上記成形体の表面抵抗率は、50000Ω/cm未満である。上記成形体の表面抵抗率が50000Ω/cm以上であると、成形体の導電性に劣り、成形体が帯電しやすい。
成形体の導電性をより一層良好にする観点から、上記成形体の表面抵抗率は、好ましくは10000Ω/cm以下、より好ましくは5000Ω/cm以下である。
上記表面抵抗率は、9箇所の測定結果の平均値である。上記表面抵抗率は、テスターを用いて、2端子法にて測定することができる。
上記成形材料を成形することにより、上記成形体を得ることができる。例えば、塩化ビニル系樹脂と導電性フィラーと、必要に応じて塩素化ポリエチレンや他の成分とを混合した成形材料を成形することにより、上記成形体を得ることができる。
成形材料を得るための混合は、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、及びリボンブレンダー等のミキサーを用いて行うことが好ましい。
上記成形材料を成形する方法としては、押出成形法、射出成形法、ブロー成形法、カレンダー成形法、及びプレス成形法等が挙げられる。上記押出成形法としては、共押出成形法、及び加熱押出成形法等が挙げられる。上記押出成形法により成形する場合に用いられる押出機としては、単軸押出機、二軸異方向パラレル押出機、二軸異方向コニカル押出機、及び二軸同方向押出機等が挙げられる。
成形時における、賦形する金型、樹脂温度、及び成形条件等は、特に限定されない。
成形時の加熱温度は、好ましくは180℃以上、好ましくは210℃以下である。上記加熱温度が上記下限以上及び上記上限以下であると、成形材料に含まれる塩化ビニル系樹脂が良好に溶融する。
上記成形体は、1)導電性が良好であり、2)難燃性に優れ、3)接着強度に優れ、4)機械的強度に優れることから、樹脂管として好適に用いられる。上記樹脂管としては、配管等の管材や継手が挙げられる。また、上記樹脂管は、自動車、鉄道車両、航空機、及び船舶等の排気ダクトに設置される配管や、ガソリン等の可燃性液体の燃料パイプとして好適に用いられる。また、上記樹脂管は、ごみ焼却所等の排気ダクトに設置される配管として好適に用いられる。
上記樹脂管の形状は、筒状である限り特に限定されない。上記樹脂管の外形は、円柱状であってもよく、矩形状であってもよく、多角形等の形状であってもよい。また、上記樹脂管は、曲がっていてもよい。
上記樹脂管は単層管であってもよく、多層管であってもよい。
また、上記成形体は、樹脂管以外にも、上記1)~4)の性能に優れることが求められる用途の成形体として用いることができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。本発明は以下の実施例のみに限定されない。
以下の材料を用意した。
(塩化ビニル系樹脂)
塩素化塩化ビニル系樹脂(徳山積水工業社製「HA-53H」、塩素含有率65.3重量%、重合度1000)
塩化ビニル系樹脂(徳山積水工業社製「TS-1000R」、塩素含有率56.8重量%、重合度1000)
(ポリフッ化ビニリデン樹脂)
ポリフッ化ビニリデン樹脂(アルケマ社製「Kynar720」)
(導電性フィラー)
ケッチェンブラック(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製「EC-600JD」、DBP吸収量495mL/100g)
カーボンブラック(東海カーボン社製「#8300」、DBP吸収量80mL/100g)
グラファイト(昭和電工社製「UF-G30」)
(塩素化ポリエチレン)
塩素化ポリエチレン(WEIHAI JINHONG社製「CPE-135A」、塩素含有率35重量%、重量平均分子量200000)
(安定剤)
錫系安定剤(日東化成工業社製「TVS-KK6511」)
(耐衝撃改質剤)
メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン共重合体(MBS)(カネカ社製「M-51」)
(滑剤)
ポリエチレンワックス(三井化学社製「Hiwax 220MP」)
(実施例1)
塩化ビニル系樹脂と、塩素化ポリエチレンと、安定剤と、耐衝撃改質剤と、滑剤とを混合した。得られた混合物に導電性フィラーを添加して成形材料を得た。得られた成形材料を、東洋精機社製「プラストミル」を用いて195℃で90秒間混合した。混合後、圧力39MPaに加圧しながら200℃で1.5分間加熱した後、20℃で3分間冷却することによりプレス成形し、縦100mm×横100mm×厚み3mmの成形体を得た。なお、各配合成分は、下記の表1に示す配合量(重量%)で用いた。
(実施例2~6、比較例1~4)
使用した配合成分の種類及び配合量(重量%)を下記の表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、成形体を得た。
(評価)
(1)導電性フィラーの平均粒子径
得られた成形体を厚み方向に薄くスライスし、スライス片を得た。このスライス片を、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、5000倍のスケールで撮影した。得られた顕微鏡写真に映し出された導電性フィラーについて、図1に示すように、導電性フィラーのMartin径を算出することにより、粒子径を算出した。なお、図1の白色の円で囲われた部分が導電性フィラーである。同様にして、計50個の導電性フィラーについて、粒子径を算出し、50個の導電性フィラーの粒子径の平均値を、導電性フィラーの平均粒子径とした。
(2)表面抵抗率
得られた成形体の表面の表面抵抗率を、テスター(HIOKI社製「カードハイテスタ 3244-60」)を用いて、2端子法にて測定した。なお、端子間距離を1cmとした。同様にして、成形体の表面の計9箇所で表面抵抗率を測定し、9箇所の測定結果の平均値を成形体の表面抵抗率とした。
[表面抵抗率の判定基準]
○:表面抵抗率が50000Ω/cm未満
×:表面抵抗率が50000Ω/cm以上
(3)引張強度
得られた成形体を切削し、JIS K 6741に準拠したダンベル試験片(平行部幅5mm×平行部長さ25mm×つかみ部幅8mm×全長100mm×厚み3mm)を得た。このダンベル試験片について、島津製作所社製「オートグラフ AGS-H」を用いて、引張速度10mm/分、温度23℃で降伏応力値を測定した。繰り返し2回測定を行い、得られた降伏応力値をダンベル試験片の断面積で除した値の平均値を成形体の引張強度とした。
[引張強度の判定基準]
○:引張強度が27MPa以上
×:引張強度が27MPa未満
(4)シャルピー衝撃値
得られた成形体を切削し、JIS K 7111-1:2012に準拠した試験片(幅10mm×長さ90mm×厚み3mm×ノッチ深さ1mm)を得た。この試験片について、上島製作所社製「U-F IMPACT TESTER SEPT.1972」を用いて、温度23℃で衝撃値を測定した。繰り返し4回測定を行い、得られた衝撃値を試験片の厚みで除した値の平均値を成形体のシャルピー衝撃値とした。
[シャルピー衝撃値の判定基準]
○:シャルピー衝撃値が9KJ/m以上
△:シャルピー衝撃値が6KJ/m以上、9KJ/m未満
×:シャルピー衝撃値が6KJ/m未満
(5)難燃性(酸素指数)
得られた成形体を切削し、JIS K 7201-2に準拠した試験片IV形(長さ80mm×幅6.5mm×厚み3mm)を得た。この試験片IV形について、東洋精機製作所社製「キャンドル燃焼試験器AC2型」を用いて、酸素濃度増減量0.2%で酸素指数を測定した。繰り返し6回測定を行い、その平均値を成形体の酸素指数とした。
[難燃性(酸素指数)の判定基準]
○:酸素指数が23%以上
×:酸素指数が23%未満
(6)接着強度
得られた成形体を切削し、第1の試験片(幅20mm×長さ50mm×厚み3mm)を得た。同様にして、第2の試験片(幅20mm×長さ50mm×厚み3mm)を得た。第1の試験片の第1の表面上の一端から幅20mm×長さ15mmで囲まれた部分に接着剤(積水化学工業社製「エスロン No.100S」)を塗布した。該塗布面と第2の試験片の第1の表面上の一端から幅20mm×長さ15mmで囲まれた部分とが重なり合うように接着した後、60℃で72時間乾燥させて、接着強度測定用サンプルを得た。この接着強度測定用サンプルは、幅20mm×長さ85mmであり、該接着強度測定用サンプルの中央部において、幅20mm×長さ15mmを接着面として上記第1の試験片と上記第2の試験片とが重なり合っている。この接着強度測定用サンプルについて、島津製作所社製「オートグラフ AGS-H」を用いて、引張速度10mm/分、温度23℃で破断点試験力(N)を測定した。繰り返し2回測定を行い、得られた破断点試験力(N)を接着面積で除した値の平均値を成形体の接着強度とした。
[接着強度の判定基準]
○:接着強度が2.0MPa以上
×:接着強度が2.0MPa未満
(7)総合判定
(2)表面抵抗率、(3)引張強度、(4)シャルピー衝撃値、(5)難燃性(酸素指数)、(6)接着強度の計5つの評価項目の判定結果から以下の基準に従い、総合判定を判定した。
[総合判定の判定基準]
○○:全ての評価項目の判定が○
○:4つの評価項目の判定が○
△:3つの評価項目の判定が○
×:上記の○○、○、△の基準に該当しない
組成及び結果を下記の表1に示す。
Figure 0007078419000001
実施例1~6及び比較例1~4では、縦100mm×横100mm×厚み3mmの成形体を作製し、評価を実施した。実施例1~6と同様の配合成分及び配合量の成形材料をそれぞれ調製し、該成形材料を二軸異方向コニカル押出機(長田製作所製「SLM50」)に供給して成形し、外径26mm、厚み3mmの樹脂管を得た。得られた各樹脂管について、(1)導電性フィラーの平均粒子径、(2)表面抵抗率、(3)引張強度、(4)シャルピー衝撃値、(5)難燃性(酸素指数)、(6)接着強度、(7)総合判定について、評価を行ったところ、実施例1~6と同等の評価結果が得られ、樹脂管においても上記の評価に優れることが確認できた。
なお、成形体が樹脂管である場合に、上記樹脂管は、押出成形法、射出成形法、及びブロー成形法等により成形することができる。上述したように樹脂管の形状は筒状である限り特に限定されない。上記樹脂管の外形は、円柱状であってもよく、矩形状であってもよく、多角形等の形状であってもよい。

Claims (2)

  1. 塩化ビニル系樹脂と、導電性フィラーと、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン共重合体と、ポリエチレンワックスとを含み、
    前記導電性フィラーが、カーボンブラック又はグラファイトであり、
    前記塩化ビニル系樹脂の塩素含有率が、56.8重量%以上、72重量%以下であり、
    前記導電性フィラーの含有量が、成形体100重量%中、5重量%以上、25重量%以下であり、
    塩化ビニル系樹脂成形体の表面抵抗率が、50000Ω/cm未満であり、
    樹脂管であり、
    下記の引張強度試験により測定される成形体の引張強度が、27MPa以上である、塩化ビニル系樹脂成形体。
    引張強度試験:成形体を切削し、JIS K 6741に準拠したダンベル試験片(平行部幅5mm×平行部長さ25mm×つかみ部幅8mm×全長100mm×厚み3mm)を得る。前記ダンベル試験片について、引張速度10mm/分、温度23℃で降伏応力値を測定する。繰り返し2回測定を行い、得られた降伏応力値をダンベル試験片の断面積で除した値の平均値を成形体の引張強度とする。
  2. 前記導電性フィラーの平均粒子径が、0.1μm以上、10μm以下である、請求項1に記載の塩化ビニル系樹脂成形体。
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