JPH0255753A

JPH0255753A - ポリ塩化ビニル樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0255753A
Application number: JP20633688A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kanbara; 肇神原; Hajime Hata; 元畑; Isao Soma; 相馬　勲; Takao Kitamura; 北村　孝雄
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Shikoku Chemicals Corp
Current assignee: Shikoku Chemicals Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-08-22
Filing date: 1988-08-22
Publication date: 1990-02-26
Also published as: JPH0224862B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ホウ酸アルミニウムウィスカーを配合してな
る塩化ビニル樹脂組成物に関する。ホウ酸アルミニウム
ウィスカーを充填材として配合することによって、ベー
スの塩化ビニル樹脂に比して強度、弾性率が大幅に増大
する。しかも小さな形状の製品に対しても補強可能で、
製品の表面に充填材の露出することがない成形品を得る
ことができる。

（従来の技術）塩化ビニル樹脂は古くから知られる汎用樹脂で生活用品
から電気部品、建材など幅広い用途に使用されている。

一般に塩化ビニル樹脂のような熱可塑性樹脂の組成物に
は強度、弾性率の増大や耐熱性の向上、または増量効果
（製品のコスト低減）を目的として無機充填材が配合さ
れることが多い。

特に、繊維強化熱可塑性プラスチック（ＦＲＴＰ）の例
に見られるように、樹脂系構造用複合材における繊維状
充填材の占める位置は極めて重要であり、例えばガラス
繊維などが補強性充填材として開発され応用さてきた。

繊維長の比較的短いチタン酸カリウムなどのウィスカー
も同じ（補強性充填材として利用されている。

また、これらの繊維強化熱可塑性プラスチックなどの樹
脂系構造用複合材の強度は、充填材である繊維とマトリ
ックスを形成するプラスチックとの間の結合の存在に左
右される。強い結合を作るために充填材の表面を化学的
に処理することが行われており、このとき使用する処理
材料がカップリング剤で、シリコン系、チタン系、アル
ミニウム系、ジルコニウム系、ジルコアルミニウム系、
クロム系、ボロン系、リン系、アミノ酸系等の種々のも
のが使用されている。

（発明が解決しようとする課題）一般に、塩化ビニル樹脂のような熱可塑性樹脂を高強度
、高弾性率の要求される用途に使用する場合、通常充填
材の添加量を増やす方法とガラス繊維等の高強度、高弾
性の充填材を使用する方法とがある。

しかし、前者の充填材の添加量を増やす方法は熱可塑性
樹脂組成物の溶融時の粘度の上昇によって作業効率が悪
くなるばかりか、耐衝撃性の低下、比重の上昇、耐水性
の低下等の弊害がある。

従来、塩化ビニル樹脂に対してはタルク、炭酸カルシウ
ム等が使用されてきたが、これらの粉状充填材では前記
の要求を十分溝たすことが困難であった。

後者のガラス繊維等を使用する方法は、ガラス繊維が他
の充填材に比べてサイズが大きいため小さな形状の製品
に対しては補強が出来ない。また成形後に製品の表面に
露出して外観上好ましくない。

（課題を解決するための手段）本発明者等はこのような事情に鑑み、鋭意研究を重ねた
結果、ホウ酸アルミニウムウィスカーが高強度・高弾性
を有していることから、これを充填材として配合するこ
とによって、ベースの塩化ビニル樹脂に比して高強度、
高弾性率を持ち、しかも小さな形状の製品に対しても補
強可能で、製品の表面に充填材の露出することがない成
形品を得ることができるポリ塩化ビニル樹脂組成物を発
明するに至った。

本発明で用いる塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）は塩化ビニル
モノマーを単独で重合したポリ塩化ビニル単独重合体及
び塩化ビニル千ツマ−と共重合可能な他のモノマーとを
共重合させた塩化ビニル共重合体のいずれをも用いるこ
とができる。一般には前者、即ちポリ塩化ビニル単独重
合体が最も広く用いられる。また後者、即ちポリ塩化ビ
ニル共重合体は特に限定されず公知のものが使用できる
が、一般には塩化ビニルモノマーと共重合可能な他のモ
ノマー、例えば、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、
アクリル酸エステル、アクリロニトリル等を５０％以下
共重合させたポリ塩化ビニル共重合体が好適に使用され
る。

本発明のポリ塩化ビニル樹脂組成物は、上記の塩化ビニ
ル樹脂にホウ酸アルミニウムウィスカーを配合して成る
ものであり、代表的なホウ酸アルミニウムウィスカーは
、２Ａ１．Ｏ，・Ｂ２０１．９Ａ１ｚＯｓ・２Ｂ、０．
で表わされる組成を持ち、特願昭６２−１５２４１８号
及び特願昭６２−１５２４１９号で紹介されているもの
である。具体的には、２Ａ１．０３・Ｂ２Ｏ３で表わさ
れる組成を持つホウ酸アルミニウムウィスカーはアルミ
ニウム水酸化物、及びアルミニウム無機塩の中から選ば
れた少な（とも一種のアルミニウム供給成分と、ホウ素
の酸化物、酸素酸、及びそのアルカリ金属塩の中から選
ばれた少な（とも一種のホウ素供給成分とをアルカリ金
属の塩化物、アルカリ金属の硫酸塩及びアルカリ金属の
炭酸塩の中から選ばれた少なくとも一種の溶融剤の存在
下６００〜１０００℃の温度に加熱して反応、育成させ
ることによって得られる。また、９Ａ１２０．・２Ｂ２
０．で表わされる組成を持つホウ酸アルミニウムウィス
カーはアルミニウム水酸化物、及びアルミニウム無機塩
の中から選ばれた少なくとも一種のアルミニウム供給成
分と、ホウ素の酸化物、酸素酸、及びそのアルカリ金属
塩の中から選ばれた少なくとも一種のホウ素供給成分と
をアルカリ金属の塩化物、アルカリ金属の硫酸塩及びア
ルカリ金属の炭酸塩の中から選ばれた少なくとも一種の
溶融剤の存在下９００〜１２００℃の温度に加熱して反
応、育成させることによって得られる。

これらの方法によって得られるホウ酸アルミニウムウィ
スカーは繊維径０．０５〜５μｍ、繊維長２〜１００μ
ｍのものであり、ガラス繊維と比較して著しく小さいた
め、小さな形状の製品に対する補強も可能で、製品の表
面に充填材の露出することがない。

これらのホウ酸アルミニウムウィスカーに対して更に補
強効果を向上させるためには、カップリング剤による表
面処理によってホウ酸アルミニウムウィスカーとマトリ
ックスである塩化ビニル樹脂との濡れ性、結合性を改良
することが有効である。このとき使用するカップリング
剤は、シリコン系、チタン系、アルミニウム系、ジルコ
ニウム系、ジルコアルミニウム系、クロム系、ボロン系
、リン系、アミノ酸系等の公知のものがある。

また、アミノ基を有する高分子化合物なボウ酸アルミニ
ウムウィスカー表面にグラフトする方法も有効なカップ
リング剤処理となるものである。

具体的に上記のシリコン系、チタン系、アルミニウム系
、ジルコニウム系、ジルコアルミニウム系、クロム系、
ボロン系、リン系、アミノ酸系等の公知のカップリング
剤を使用してホウ酸アルミニウムウィスカーの表面処理
を行う方法としては、任意の方法を採用することができ
るが、−Ｍにはスプレー装置のついたブレングー中にホ
ウ酸アルミニウムウィスカーを添加しブレンダーを作動
させながらカップリング剤をスプレーする方法、水また
は有機溶媒にカップリング剤を溶解してこの溶液中にホ
ウ酸アルミニウムウィスカーを浸漬後溶媒を除去して乾
燥する方法、室温〜２５０℃の範囲内の乾燥状態でカッ
プリング剤とホウ酸アルミニウムウィスカーとを混合す
る方法等がある。また、これらカップリング剤の使用量
については、ホウ酸アルミニウムウィスカーの１００重
量部に対して通常０．旧〜１０重量部、好ましくは０．
１〜５重量部である。なお、これらのカップリング剤は
塩化ビニル樹脂とホウ酸アルミニウムウィスカー及びそ
の他の添加剤を混合して塩化ビニル樹脂組成物を調製す
る際に配合して混合することもできる。

また、アミノ基を有する高分子化合物をホウ酸アルミニ
ウムウィスカー表面にグラフトする方法は、まず分子内
に２個以上の酸無水物を有する有機成分、あるいはＩＷ
Ａ以上の酸無水物と１個以上のカルボン酸基を有する有
機成分と、金属アルコキシドを無機成分とする有機−無
機複合物を加水分解して形成するゲルを、ホウ酸アルミ
ニウムウィスカー表面にコーティングし、その後、この
コーティング層に１級または２級のアミノ基を持つ高分
子化合物を反応導入することによって処理できる。この
方法によるとホウ酸アルミニウムウィスカーの表面に反
応性の高いアミノ基の導入が可能であるため、一般のカ
ップリング剤と比較しても強固な結合が作られ、良好な
濡れ性を有する。

本発明の組成物中の主成分をなす塩化ビニル樹脂に対す
る前記ホウ酸アルミニウムウィスカーの量は、本発明の
塩化ビニル樹脂組成物の用途によって適宜変更され得る
。しかしながら、−Ｍ的には、ホウ酸アルミニウムウィ
スカーの添加量が塩化ビニル樹脂に対して５重量％未満
では該ウィスカーによる補強効果が十分に発現され得な
いおそれがあり、また塩化ビニル樹脂に対して１００重
量％を超えると補強材の分散性が悪くなり均一な成形用
組成物が得られないので、前記ウィスカーは通常塩化ビ
ニル樹脂の５〜１００重量％、好ましくは１０〜８０重
量％の範囲内で使用すべきである。

本発明の実施に当っては、安定剤、可塑剤、滑剤、着色
剤、分散剤、酸化防止剤、老化防止剤、ガラス繊維等を
含む補強性充填材、非補強性充填材、難燃剤乃至防燃剤
等通常用いられる各種添加剤を併用してもよい。

塩化ビニル樹脂、ホウ酸アルミニウムウィスカー及びそ
の他の添加剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物の調製は
適宜のブレンダー等を用いて常法により、均一に混合す
ることによってなされる。

また、このようにして調製された塩化ビニル樹脂組成物
は、通常の押出成形や射出成形等により所望の製品に成
形される。

（実施例）以下実施例及び比較例に基づき本発明の詳細な説明する
。

実施例１（表面処理なし）塩化ビニル樹脂（商品名ＧＥＯＮ−１０３ＥＰ　　日本
ゼオン製　平均重合度１０５０）１００重量部に対して
滑剤、安定剤を表−１の如く配合したものをベース樹脂
とし、これに９Ａ１．Ｏ，・２Ｂ、Ｏ，の組成を持つホ
ウ酸アルミニウムウィスカーを２５重量部加えたものと
５０重量部加えたものを用意し、撹拌機にて撹拌混合す
る。これを１６５℃の熱ロールにて均一に混練し、シー
ト状にしてから冷却した後、１７５℃でプレス成形しそ
の特性を測定した。

引張強度の測定はＪＩＳ　Ｋ−７１）３により、曲げ弾
性率はＪＩＳ　Ｋ−７２０３により、またシャルピー衝
撃試験はＪＩＳに−７１）１により測定を行った。それ
らの結果を表−１に示す。

本例において９Ａｌ２Ｏ．・２Ｂ、Ｏ，の組成を持つホ
ウ酸アルミニウムウィスカーの代りに、２Ａ１２０３・
Ｂ、Ｏ。

の組成を持つホウ酸アルミニウムウィスカーを用い、同
様の処理を行なって調製したポリ塩化ビニル樹脂組成物
を前記と同じ条件で加熱成型し、その特性を調べたとこ
ろ、９Ａ１．０．・２Ｂａ０３のホウ酸アルミニウムウ
ィスカーを用いた場合とほぼ同じ結果であった。

比較例１タルク（富士タルク工業製）を実施例１で調製したベー
ス樹脂に２５重量部加えたものと５０重量部加えたもの
とを用意した。以下実施例１と同様に配合物を調製しそ
れぞれの物性を測定した。

（表−１）比較例２炭酸カルシウム（白石工業製）を実施例１で調製したベ
ース樹脂に２５重量部加えたものと５０重量部加えたも
のとを用意した。以下実施例１と同様に配合物を調製し
それぞれの物性を測定した。（表−１）実施例２（シリコン系カップリング剤による表面処理）メタノール２Ｉ２の中にγ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン（商品名ＫＢＥ−９０３、信越シリコーン製）
をｌＯｇ加え攪拌のしたのち、９Ａ１．Ｏｓ・２Ｂ２０
３の組成を持つウィスカー５００ｇを加え、室温で更に
１５分攪拌したのち、濾過を行い表面にカップリング処
理をしたウィスカーを得た。濾別したウィスカーを１）
０℃で３時間乾燥した後、実施例１で調製したベース樹
脂に２５重量部加えたものと５０重量部加えたものを用
意した。

以下実施例１と同様に配合物を調製しそれぞれの物性を
測定した。（表−２）゛実施例３（アミノ基を有する高分子化合物をグラフト
する表面処理）テトラヒドロフラン１００ｍ１中、無水トリメリット酸
４．２ｇとチタン酸テトラブチル１５１）１）を混合反
応させ、これを９Ａｌ＊Ｏｓ・２Ｂ、０．の組成からな
るウィスカー３００ｇに均一にスプレーし、次いでこの
ウィスカーを５％ポリエチレンイミン水溶液２００ｍ１
に直ちに加えて、３０℃の温度で１時間加熱反応させた
後−夜装置し、この反応物を濾過し、水で洗浄し乾燥さ
せて、ポリエチレンイミンをグラフトしたホウ酸アルミ
ニウムウィスカーを得た。これを実施例１で調製したベ
ース樹脂に２５重量部加えたものと５０重量部加えたも
のを用意した。以下実施例１と同様に配合物を調製しそ
れぞれの物性を測定した。（表−２）（発明の効果）表−１が示すように、本発明のホウ酸アルミニウムウィ
スカーを配合した組成物は、ベース樹脂単独、タルク配
合組成物、炭酸カルシウム配合組成物に比較して、引張
強度、曲げ弾性率が大幅に向上しているのがわかる。

また、表−２が示すように通常のシリコン系カップリン
グ処理をホウ酸アルミニウムウィスカーに施すことによ
って塩化ビニル樹脂に対する補強効果が一層向上するこ
とがわかった。

更に、アミノ基を有する高分子化合物をホウ酸アルミニ
ウムウィスカー表面にグラフトする方法は、通常のシリ
コン系カップリング剤処理法と比較して組成物の引張強
度、曲げ弾性率が大幅に向上し、かつ耐衝撃性の低下率
が小さく、塩化ビニル樹脂に対して有効なカップリング
剤処理法である。

このように塩化ビニル樹脂にホウ酸アルミニウムウィス
カーを配合することによって、少量の添加で高強度、高
弾性を有する成型物が得られるため、溶融時の粘度の上
昇による作業効率の悪化、耐衝撃性の低下、比重の上昇
、耐水性の低下等の弊害が少ない、また、塩化ビニル樹
脂の熱安定性を阻害する傾向が少なく、ホウ酸成分を含
むウィスカーであることから、成形品の難燃性を向上さ
せることもできる。

また、ホウ酸アルミニウムウィスカーは、微小な大きさ
であるため、ガラス繊維を使用した時のように小さな形
状の製品の補強が不可能であったり、成形後に製品の表
面に露出することがない。

手続ネ甫正書（自発）平成１年　６月２２日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリ塩化ビニル樹脂にホウ酸アルミニウムウィス
カーを配合してなるポリ塩化ビニル樹脂組成物。
（２）ホウ酸アルミニウムウィスカーがカップリング剤
によって表面処理されていることを特徴とする請求項（
１）に記載のポリ塩化ビニル樹脂組成物。
（３）ホウ酸アルミニウムウィスカーが９Ａｌ＿２Ｏ＿
３・２Ｂ＿２Ｏ＿３で示される組成からなることを特徴
とする請求項（１）及び（２）に記載のポリ塩化ビニル
樹脂組成物。
（４）ホウ酸アルミニウムウィスカーが２Ａｌ＿２Ｏ＿
３・Ｂ＿２Ｏ＿３で示される組成からなることを特徴と
する請求項（１）に記載のポリ塩化ビニル樹脂組成物。