JPH0570626A - 紫外線吸収性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紫外線による特性劣化の少ない樹脂組成物を
提供する。 【構成】 樹脂に、酸化亜鉛ウィスカーを１重量％以上
添加する。酸化亜鉛ウィスカーの基部から先端までの長
さが２〜２００μｍのものが好適である。 【効果】 紫外線吸収性が他の紫外線吸収剤に比べて大
きくかつ持続性があり、かつウィスカーの補強効果が得
られ、任意の着色も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紫外線による特性劣化の
少ない樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂組成物を屋外にて長時間使用した場
合、太陽光線中に含まれている紫外線により外観上の変
色が起こったり、機械的特性が著しく低下するなどの欠
点を有している。

【０００３】このような紫外線による樹脂組成物の特性
劣化を防止する方法は、これまで種々検討されてきた。
例えば、紫外線吸収剤として有機系のベンゾフェノン誘
導体やベンゾトリアゾール誘導体を添加したり、無機系
のカーボンブラックや亜鉛華を添加するのが一般的であ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の紫外線吸収剤を使用した場合、例えばベンゾフェノン
やベンゾトリアゾールなどはその一般的な添加量が０．
２〜２重量％と少なく、かつこれら有機系紫外線吸収剤
の吸収作用はヒドロキシル基とそのオルソ位置に存在す
るカルボニル基の間に生じる水素結合による不可逆な反
応であるため、長時間の使用においては徐々に紫外線の
吸収硬化が低下してゆき、樹脂組成物の特性劣化が顕著
になってくるという問題点があった。又、これら有機系
紫外線吸収剤の添加量を２重量％以上にすると、紫外線
吸収効果を持続することは可能であるが、初期の段階に
おける樹脂組成物の特性が紫外線吸収剤を添加していな
いものに比べて低下してしまうという問題点があった。

【０００５】一方、無機系紫外線吸収剤であるカーボン
ブラックを使用する場合は、カーボンブラック自体が黒
色であるため、黒色系の樹脂組成物しか得られず、黒色
系以外の着色は困難である。また、添加量についても２
重量％以上の添加は初期の樹脂組成物の特性を損なうこ
とになる。

【０００６】これに対して同じ無機系紫外線吸収剤であ
る亜鉛華を使用する場合は、１〜５０重量％の添加が可
能で有機系紫外線吸収剤に比べて紫外線の吸収持続性も
あり、さらにカーボンブラックに比べ黒色系以外に着色
も容易である。しかしながら、亜鉛華の形状が粒状であ
るため、添加量の増加に伴って機械的強度などの樹脂組
成物特性が大幅に低下してしまうという問題があった。

【０００７】なお、特開平２−２０９８００号公報に
は、酸化亜鉛ウィスカーを利用した紫外線／放射線吸収
材が開示されているが、樹脂組成物を保持材としたもの
について具体的な提案は行われていない。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑み、長時間
にわたり紫外線吸収作用を持続しかつ機械的強度などの
樹脂組成物特性の低下がなく、しかも任意の着色が可能
な紫外線吸収性樹脂組成物を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らが上記課題に
対して鋭意研究を重ねた結果、紫外線吸収性に極めて優
れている酸化亜鉛ウィスカーを樹脂に添加することによ
り、長時間にわたり紫外線の吸収作用を持続し、かつ樹
脂組成物としての機械的強度などの特性の低下がなく、
しかも任意色の着色が可能な紫外線吸収性樹脂組成物が
得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明は樹脂に酸化亜鉛ウィスカー
を１重量％以上、好ましくは１０〜５０重量％添加した
ものである。酸化亜鉛ウィスカーとしては、核部とこの
核部から異なる複数方向に伸びた針状結晶部とを有し、
針状結晶部の基部の直径が０．２〜５μｍで、基部から
先端までの長さが３〜２００μｍであるものが好適であ
る。また、樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミ
ドなどの結晶性熱可塑性樹脂、又はポリスチレン、ＡＢ
Ｓ樹脂、ポリカーボネートなどの非結晶性熱可塑性樹
脂、又はフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性
樹脂が好適である。

【００１１】

【作用】本発明で用いる酸化亜鉛ウィスカーは、それ自
体が単結晶であり、亜鉛華のような多結晶の集合体に比
べて結晶としての純粋性に優れ、酸化亜鉛が本来持って
いる紫外線吸収が十分に発揮される。図１は酸化亜鉛ウ
ィスカーの粉末を厚さ１mmの板状に圧縮したものの分光
反射率を測定したものであり、この図から酸化亜鉛ウィ
スカーが紫外線領域（２００〜４００ｎｍ）において顕
著な吸収性を持つことが容易に分かる。

【００１２】このように紫外線吸収性に極めて優れる酸
化亜鉛ウィスカーを樹脂に添加し、紫外線を酸化亜鉛ウ
ィスカーに吸収させることにより樹脂組成物の特性劣化
を防止できる。

【００１３】酸化亜鉛ウィスカーの添加量は、１重量％
以上、好ましくは１０〜５０重量％であり、この範囲よ
り添加量が多いと樹脂との混練が困難であり、この範囲
より添加量が少ないと酸化亜鉛ウィスカーの添加による
紫外線吸収性が十分発揮されない。

【００１４】又、酸化亜鉛ウィスカーは、図２に示すよ
うに核部と核部から異なる複数方向に伸びた針状結晶部
とを有するテトラポット状の形状特異性を有するものが
好適である。このような酸化亜鉛ウィスカーは、金属亜
鉛粒子を加熱処理して得られ、それ自体極めて量産的で
ある。またバンバリーミキサー、スクリュー押し出し
機、ロールミルなどの通常の樹脂混練法により容易に分
散され、特別な構成や工法を追加する必要はない。

【００１５】また、この酸化亜鉛ウィスカーは、針状結
晶部の基部から先端までの長さが３μｍ以上であること
が好ましい。これは、３μｍ未満では亜鉛華と同様に粒
状としての効果しかなく、添加量の増加に伴い樹脂組成
物の機械的特性が低下してしまい、針状形状による補強
効果など特性低下を防止する効果が得られないためであ
る。

【００１６】なお、酸化亜鉛ウィスカーを樹脂に添加し
た場合、その樹脂中にテトラポット型構造ではなく、針
状の酸化亜鉛ウィスカーが存在することがあるが、これ
はテトラポット型酸化亜鉛ウィスカーの複数の方向に伸
びた針状結晶部が折損したものであり、本発明の主要な
特性を何ら損なうものではない。

【００１７】又、本発明で用いる上記樹脂は、いずれも
商業的に容易に入手可能である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例について説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。

【００１９】（実施例１及び比較例１〜３）実施例１及
び比較例１〜３はいずれもナイロン６６樹脂（ウルトラ
ミッドＡ３Ｋ：ビーエーエスエフ・エンジニアリング・
プラスチック社製）をベースに、実施例１は酸化亜鉛ウ
ィスカー（松下アムテック社製）を３０重量％添加した
ものであり、比較例１は無添加であり、比較例２は有機
系紫外線吸収剤（チヌビン３２０：チバガイギー社製）
を０．２重量％添加したものであり、比較例３は亜鉛華
（１号：正同化学工業社製）を３０重量％添加したもの
である。

【００２０】これら樹脂組成物を紫外線カーボンアーク
下に置き、一定時間毎の外観上の色変化を目視により測
定した。その結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】この結果より、酸化亜鉛ウィスカー（実施
例１）及び亜鉛華（比較例３）を添加した場合は５００
時間照射しても外観上の色変化がなく、紫外線による色
変化を防止できることが分かる。

【００２３】一方、無添加（比較例１）の場合は、照射
後１００時間で既に色変化が起きている。又、有機系紫
外線吸収剤（比較例２）を添加した場合は無添加に比べ
色変化が起きるまでの照射時間は長くなるものの、色変
化を防止することはできなかった。

【００２４】（実施例２及び比較例４〜６）実施例２及
び比較例４〜６はいずれもポリブチレンテレフタレート
樹脂（プラナックＢＴ−１０００：大日本インキ化学工
業社製）をベースに、実施例２は酸化亜鉛ウィスカー
（松下アムテック社製）を２０重量％添加したものであ
り、比較例４は無添加であり、比較例５は有機系紫外線
吸収剤（チヌビン３２６：チバガイギー社製）を０．１
重量％添加したものであり、比較例６は亜鉛華（１号：
正同化学工業社製）を２０重量％添加したものである。

【００２５】これら樹脂組成物を紫外線カーボンアーク
下に置き、一定時間毎の引張破断強度をＡＳＴＭ−Ｄ６
３８法に基づいて測定した。その結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】この結果より、酸化亜鉛ウィスカー（実施
例２）を添加した場合は、針状結晶による補強効果のた
め初期の時点での強度が大きく、かつ５００時間照射後
の強度低下も少ないことが分かる。

【００２８】一方、無添加（比較例４）の場合は、紫外
線による強度低下が著しい。又、有機系紫外線吸収剤
（比較例５）を添加した場合は、無添加に比べ強度低下
は少ないものの、強度自体は酸化亜鉛ウィスカーを添加
した場合よりいずれの照射時間とも小さい。さらに、亜
鉛華（比較例６）を添加した場合は、初期の時点での強
度がいずれの事例より小さい。これは亜鉛華の形状が粒
状であるために、酸化亜鉛ウィスカーで見られるような
補強効果が得られず、強度が低下したと考えられる。

【００２９】尚、上記実施例では特に加えなかったが、
酸化亜鉛ウィスカーと併せて各種の酸化防止剤、他の紫
外線吸収剤、難燃剤、核剤及び着色剤等の添加は、本発
明の特性を損なわない範囲において任意になし得ること
は言うまでもない。又、ガラス繊維、炭酸カルシウム、
タルク等の無機系充填剤も、本発明の特性を損なわない
範囲において任意にて添加し得ることは言うまでもな
い。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、樹脂に
所定量の酸化亜鉛ウィスカーを添加することにより、紫
外線吸収性に優れ、かつ紫外線による特性劣化が少な
く、さらに任意に着色可能な樹脂組成物を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸化亜鉛ウィスカーの分光反射率特性図であ
る。

【図２】本発明に用いる酸化亜鉛ウィスカの電子顕微鏡
写真である。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】本発明に用いる酸化亜鉛ウィスカの結晶構造を
示す電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 光二郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂中に、酸化亜鉛ウィスカーを少なく
   とも１重量％以上添加したことを特徴とする紫外線吸収
   性樹脂組成物。
2. 【請求項２】 酸化亜鉛ウィスカーの添加量が１０〜５
   ０重量％であることを特徴とする請求項１記載の複合樹
   脂組成物。
3. 【請求項３】 酸化亜鉛ウィスカーが、核部とこの核部
   から異なる複数方向に伸びた針状結晶部とを有し、針状
   結晶部の基部の直径が０．２〜５μｍで、基部から先端
   までの長さが３〜２００μｍであることを特徴とする請
   求項１又は２記載の紫外線吸収性樹脂組成物。
4. 【請求項４】 樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレ
   ン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポ
   リアミドなどの結晶性熱可塑性樹脂であることを特徴と
   する請求項１記載の紫外線吸収性樹脂組成物。
5. 【請求項５】 樹脂が、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポ
   リカーボネートなどの非結晶性熱可塑性樹脂であること
   を特徴とする請求項１記載の紫外線吸収性樹脂組成物。
6. 【請求項６】 樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
   などの熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１記
   載の紫外線吸収性樹脂組成物。