JPH0742371B2 - 成形用塩化ビニル系樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は成形用の塩化ビニル系樹脂組成物に関し、殊に
成形加工性に優れ、且つ高強度で成形収縮率および熱膨
張率が小さくて寸法安定性の良好な成形体を与える塩化
ビニル系樹脂組成物に関するものである。

［従来の技術］ 塩化ビニル系樹脂は、農・園芸用給・排水管や下水管、
電力・通信ケーブル用配管等の各種管材、板材、波板
材、棒材等様々な成形体の材料として幅広く利用されて
いる。これらの成形材料として用いられる一般的な塩化
ビニル系樹脂組成物は、重合度が700〜1300程度のポリ
塩化ビニルを主体とし、これに成形性および成形品の物
性を改善するため適量の可塑剤を配合するほか、安定剤
や滑剤、充填剤等が配合されており、成形性においても
また成形体の物性においても一応の満足を得ている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが塩化ビニル系樹脂成形品の一層の改質を期して
種々検討を進めるうち、本発明者らは次の様な問題点を
見出した。即ち塩化ビニル系樹脂は鉄等の金属材に比べ
ると熱膨張係数が大きく、従ってたとえば露出配管や埋
設配管された塩化ビニル系樹脂管の片側に熱がかかって
両側で温度差ができた場合、熱膨張量の差によって該管
は反りを生じる。そしてこうした反り現象が繰り返され
ると管の脆化が促進されるばかりでなく、反りによって
生じる応力が管接続部に集中して破損を促すという問題
も生じてくる。

こうした熱膨張に伴なう問題を低減すると共に曲げ強度
等の物性を高めるための手段として、塩化ビニル系樹脂
中にガラス繊維を配合して熱膨張率を下げる方法が提案
されているが、この方法ではガラス繊維の配合により
塩化ビニル系樹脂組成物の流動性が低下し加工性が悪化
する、ガラス繊維の混入により成形金型の摩耗が著し
くなる、加工々程で繊維の配向が不揃いになり強度む
らを起し易い、２次加工の際にガラス繊維が折れたり
繊維と樹脂マトリックスが剥離して白化し、外観および
物性が低下する、といった様々の問題が生じてくる。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は、ガラス繊維の配合によって生じる上記
の様な問題を生ずることなく、熱膨張率を低減して反り
等の問題を解消すると共に優れた物性の成形体を与える
塩化ビニル系樹脂組成物を提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係る成形用塩
化ビニル系樹脂組成物の構成は、塩化ビニル系樹脂100
重量部に対し、半芳香族ポリエステル系液晶ポリマー10
〜60重量部が均一に混合されたものであるところに要旨
を有するものである。

［作用］ 本発明においては塩化ビニル系樹脂の物性を改善し熱膨
張係数を下げる為の成分として、半芳香族ポリエステル
系の液晶ポリマーを配合する。即ち液晶ポリマーは溶融
状態で流れ方向に配向し、これを固化させることにより
高結晶性を示す高分子物質であって、配向方向優れた強
度を有すると共に成形収縮および熱膨張係数が小さいと
いった特徴を有しており、本発明ではこうした液晶ポリ
マーの特徴を生かし、ガラス繊維等の繊維強化剤に代わ
るものとして塩化ビニル系樹脂中に適量配合する。塩化
ビニル系樹脂中に配合された液晶ポリマーは、加熱下で
溶融した塩化ビニル系樹脂中に無配向状態で均一に混入
されるが、この溶融混合物を押出し等によって成形加工
すると、液晶ポリマーは塩化ビニル系樹脂中に混入され
た状態でその流れ方向に配列する。そしてこれを冷却固
化すると、該液晶ポリマーは一方向に配向した状態で高
結晶性の剛直性物質となり、塩化ビニル系樹脂に対して
ガラス繊維等と同様の強化効果を発揮する。しかも固化
した該液晶ポリマーは高結晶で成形収縮率および熱膨張
係数が小さいものであるから、得られる成形体も低収縮
率で熱膨張係数の小さいものとなり、管等に成形したと
きに見られる前述の様な反り現象が緩和されると共に寸
法精度も優れたものとなる。また液晶ポリマーは粉粒状
のものとして塩化ビニル系樹脂粒体と混合し得るほか、
塩化ビニル系樹脂と溶融混合した後粉粒状とすることも
でき、均一な混合物を得ることができる。しかも液晶ポ
リマーは溶融乃至軟化状態で加工されるので、成形金型
や混練・押出用スクリューを摩耗する恐れもなく、ガラ
ス繊維等を配合したものに比べて格段に優れた加工性を
得ることができる。

ところで本発明では液晶ポリマーの種類を半芳香族系ポ
リエステルに特定したが、その理由は次の通りである。
即ちポリエステル系の液晶ポリマーは熱や光に対して安
定であると共に塩化ビニル系樹脂との親和性も良く、強
度的にも優れたものであり、殊に半芳香族系ポリエステ
ルは適度の軟化点を有しているばかりでなく剛直性にお
いても優れたものであるからである。これに対し全芳香
族系ポリエステルは剛直性の非常に優れたものであって
強化効果は半芳香族ポリエステルよりも高いが、軟化点
が非常に高いため塩化ビニル系樹脂の加工条件下で軟化
し難く、加工性が極端に悪くなるほか、通常の加工条件
では配向不足となって本発明で意図する様な改質効果が
有効に発揮されない。

上記半芳香族ポリエステル系液晶ポリマーによる改質効
果は、塩化ビニル系樹脂100重量部に対して10重量部以
上配合することによって有効に発揮されるが、多過ぎる
場合は溶融粘度が低下し、溶融樹脂が軟化しすぎて成形
加工性が悪化するので60重量部以下に抑えなければなら
ない。得られる成形体の性能やコスト等を総合的に考慮
してより好ましい配合量を示すならば20〜50重量部の範
囲である。

尚本発明で使用される半芳香族ポリエステル系液晶ポリ
マーとは、２塩基酸と２価アルコールおよび／もしくは
オキシカルボン酸化合物から得られる縮重合体であっ
て、芳香族成分と脂肪族成分の比率が約1:1であるポリ
エステル系液晶ポリマーを言い、たとえば下記一般式
［Ｉ］で示される様なポリエステルが挙げられる。

（式中、ＲおよびＲ′は同一もしくは異なるC₂〜C₄のア
ルキレン基を意味する。） また上記［Ｉ］式で示される分子鎖中に下記の様なオキ
シカルボン酸成分（芳香族もしくは脂肪族）を少量導入
し、軟化点や剛性等を調整したものであってもよい。

上記の様に本発明では塩化ビニル系樹脂中に物性強化、
熱膨張率および成形収縮率の低減等を目的として適量の
半芳香族ポリエステル系液晶ポリマーを配合したところ
に特徴を有するものであるが、本願発明によってもたら
される前述の諸効果を阻害しない範囲で他の種々の添加
剤を配合することができるので、以下それらについて簡
単に説明する。

ベース樹脂 まずベースとなる塩化ビニル系樹脂として代表的なもの
はポリ塩化ビニルであるが、このほか少量の酢酸ビニ
ル、塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、メタクリル
酸エステル、スチレン等の共重合性モノマーが共重合さ
れた塩化ビニル系共重合体も使用できる。これら塩化ビ
ニル系樹脂の好ましい分子量は、成形品に要求される特
性に応じて適宜選定されるが、本発明の効果が最も有効
に発揮されるのは平均重合度（）が900〜1300の範囲
のものである。

可塑剤 ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジ−２−
エチルヘキシルフタレート、ジ−ｎ−オクチルフタレー
ト、ジ−イソオクチルフタレート、ジイソデシルフタレ
ート、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル
類；ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジ−２−エチ
ルヘキシルアゼレート、ジ−２−エチルヘキシルセバケ
ート等の脂肪族二塩基酸エステル類；トリクレジルホス
フェート、トリキシレニルホスフェート、２−エチルヘ
キシルジフェニルホスフェート、トリメチルホスフェー
ト、トリフェニルホスフェート等のりん酸エステル類；
エポキシ化植物油；ポリエステル系可塑剤；ニトリル系
合成ゴム等が挙げられ、これらは塩化ビニル系樹脂の内
部に入り込んで当該樹脂の流動性（内滑性）を高めると
共に可塑化し、更には後述するMBS等の衝撃強度向上剤
の塩化ビニル系樹脂中への分散性も高め、最終成形品の
耐衝撃性を更に高める作用も発揮する。こうした効果を
発揮する可塑剤の好ましい配合量は、塩化ビニル系樹脂
100重量部に対して１〜５重量部の範囲である。

MBS（メチルメタクリレート−ブタジエンスチレン共重
合体） 塩化ビニル系樹脂成形品の耐衝撃性を高める為の成分と
して有用なものであり、塩化ビニル系樹脂100重量部に
対し３〜10重量部程度配合することによってその作用が
有効に発揮される。

溶融張力向上剤 加工時における溶融樹脂の張力を高め、特にブロー成形
性の向上に寄与する成分であり、アクリル酸エステルや
メタクリル酸エステルの単独重合体もしくは共重合体
（重合度は20〜数100万程度）が最も一般的であるが、
このほか少量のアクリルアミド、アクリロニトリル等が
共重合されたものであってもよく、更には少量のビニル
化合物、スチレン系化合物等が共重合されたものであっ
てもよい。好ましい配合量は、塩化ビニル系樹脂100重
量部に対し0.5〜３重量部の範囲である。

安定剤 塩化ビニル系樹脂を熱や光に長時間さらしたときに起こ
る脱塩酸反応を抑えるために配合されるものであり、鉛
白、三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜りん酸鉛、二塩基性フ
タル酸鉛、三塩基性マレイン酸鉛、珪酸鉛およびそのシ
リカゲル共沈物等の鉛塩系安定剤；鉛、カドミウム、バ
リウム、亜鉛、カルシウム等とステアリン酸、リシノー
ル酸、ナフテン酸、２−エチルヘキソイン酸等よりなる
金属石けん系安定剤；ジブチル錫ジラウレート、ジブチ
ル錫マレエート、ジブチル錫メルカプチド等の有機錫系
安定剤；トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデ
シルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイ
ト、トリノニルフェニルホスファイト等の有機安定化助
剤；サリチル酸エステル類、ヒドロキシベンゾフェノン
類、ベンゾトリアゾール類等の紫外線吸収剤などが挙げ
られ、これらは必要により２種類以上を組合せて使用す
ることができる。好ましい配合量は、塩化ビニル系樹脂
100重量部に対し１〜５重量部程度である。

滑剤 溶融樹脂の流動性を高めて成形性を改善するほか、成形
金型への粘着を防いで離型性を高めつつ成形体の表面平
滑性を高める作用があり、高級脂肪酸およびその誘導
体、安定剤を兼ねた記述の金属石けん類、天然もしくは
合成のワックス類等が挙げられ、好ましい配合量は塩化
ビニル系樹脂100重量部に対し0.5〜重量部程度である。

充填剤 主とし成形体の硬さ、モジュラスおよび曲げ剛性を高め
る作用があり、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、シ
リカ、珪藻土、カーボンブラックなどが挙げられる。

その他の配合剤 上記以外の配合剤としては、着色剤、難燃剤、帯電防止
剤、発泡剤、防かび剤等が必要に応じて使用される。

［実施例］ 第１表に示す成分組成の成形用塩化ビニル系樹脂組成物
を調製し、各組成物を用いて直径3mmの棒状物を押出成
形した。尚液晶ポリマーとしてはパラヒドロキシ安息香
酸−ポリエチレンテレフタレート共重合体（ユニチカ社
製商品名「ロッドラン LC−3000」比重:1.4、熱変形温
度:64℃）を使用した。

第１表より次の様に考えることができる。

実施例１〜4:本発明の規定要件を満たすものであり、液
晶ポリマー非配合のものに比べて引張強度および曲げ強
度が向上し、線膨張係数は小さくなっている。こうした
改善傾向は液晶ポリマーの配合量にほぼ比例しているの
で、成形品の要求特性に応じて液晶ポリマーの配合量を
調整すればよいことが分かる。尚これらの実施例では、
成形加工性のうえで問題は一切生じなかった。

比較例1,2,4:液晶ポリマーの配合量が不足し或は配合さ
れていないため物性が十分に改善されておらず、線膨張
係数も実施例に比べるとかなり大きい。

比較例3:液晶ポリマーの配合量が多過ぎる比較例であ
り、比張および曲げ強度並びに線膨張係数は十分改善さ
れているが、加工性が悪化している。

比較例5:強化材としてガラス繊維を配合したものであ
り、引張強度や曲げ強度が高く線膨張係数も小さいが、
加工性が悪く、また曲げ試験後の試料には曲げ部で白化
現象が観察された。

参考例：液晶ポリマーとして全芳香族系ポリエステル
（ポリプラスチック社製商品名「ベクトラ Ａ−95
0」、比重:1.35、熱変形温度:180℃）を用いたものであ
り、引張および曲げ強度並びに線膨張係数は改善されて
いるが、通常の成形法では成形することができない。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、その効果を要約す
ると次の通りである。

液晶ポリマーは加熱加工時においては溶融乃至軟化状
態にあるので、塩化ビニル系樹脂の加工性を悪化させる
ことがなく、ガラス繊維の様に成形用金型を摩耗する恐
れがない。

液晶ポリマーは塩化ビニル系樹脂成形体内で樹脂流れ
方向に配向して高結晶化し、該成形体の熱膨張係数を下
げると共に加工収縮率を下げる。その結果、成形体の片
側昇温等によって反りを起こすことがなく、寸法安定性
等高められる。こうした効果は本発明組成物を用いて
管、板、棒等を成形したときに特に有効に発揮される。

成形体内で高結晶化した液晶ポリマーはガラス繊維に
比べて可撓性に優れたものであり、また塩化ビニル系樹
脂との親和性にも優れているので、湾曲、屈曲等の２次
加工を行なった場合でも該液晶ポリマーが折れたり樹脂
マトリックスから剥離して白化する様なことがない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塩化ビニル系樹脂100重量部に対し、半芳
   香族ポリエステル系液晶ポリマー10〜60重量部が均一に
   混合されたものであることを特徴とする成形用塩化ビニ
   ル系樹脂組成物。