JPS5932305B2 - 押出成形法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な押出成形組成物を使用する押出成形方法
に関し、詳細には耐衝撃強度や引張性等の物性の向上を
計り得る如き新規な押出成形方法に関するものである。

塩化ビニル樹脂は種々の成形品材料として汎用され且つ
その成形法としても押出成形法、射出成形法、中空成形
法、カレンダー加工法等多岐に亘る成形手段が駆使され
ているが、日本国内における消費量比率からみれば押出
成形法がもつとも重要な位置を占めている。

押出成形品をその品質から区分すれば、硬質管、硬質板
等の硬質製品と、軟質チューブ、被覆電線等の軟質製品
に大別されるが、更に具体的にはパイプ、チューブ、平
板、波板、シート、樋、継手等が例示されるが、本発明
は硬質製品の押出成形を対象とするものである。

ところで押出成形用材料として使用される塩化ビニル樹
脂は懸濁重合、塊重合、乳化重合、溶液重合等の種々の
重合手段によって製造され、且つその重合反応条件の如
何によっては、得られた樹脂の平均重合度ｆが相違して
くることは広く知らてれいる。

またＶが相違することによって流動特性等の諸性質が相
違してくることもある程度知られており、例えば、Ｐ＝
１，２５０〜１，５００のものは一般軟質押出品、一般
軟質シート、被覆電線等に適用され、Ｐ＝１，０００〜
１，２５０のものは硬質管、硬質板等に適用され、Ｐ＝
７００〜１，０００のものは射出成形品に適用されてい
る。

そしてこれらの場合において、１つの成形品を得るため
に使用される原材料樹脂としては特定の１銘柄を使用す
るのが常識とされており、２銘柄以上の樹脂を配合する
ことはなくせいぜい極めて類似したＦ値を有する樹脂の
配合を行なう程度に過ぎな′かった。

この様な固定観念は塩化ビニル−樹脂成形品が実用化さ
れてより金印こ至る迄の２０数年間の間まったく払拭さ
れていない。

しかるに塩化ビニル−樹脂成形品の適用領域が拡大され
、且つ使用期間が長期化するに及んで、種々の問題点が
露呈されはじめており、これらの問題点例えば引張強度
、耐衝撃性、加工特性等の改善を計ることは火急の要務
とされている。

しかるに主材料たる樹脂の選定については全く注目され
ず、安定剤や充填剤等配合剤の質及び量の改良研究、成
形品の寸法や形状の改良研究、補強材の併用についての
研究、成形機や成形条件の改良研究の分野を中心とした
研究が進められているに過ぎず、ある程度の成果も得ら
れてはいるものの、資源の逼迫、成形コストの上昇等の
悪条件もあり、いまだ卓越した効果が得られるには至っ
ていない。

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、引張強度や引張伸び或は耐衝撃強度等の
改善された硬質成形品を与える様な押出成形方法を提供
せんとするにある。

かかる目的を達成せしめ得た本発明に係る押出成形方法
の構成とは、Ｐ値が８００以下の塩化ビニル−樹脂と、
Ｐ値が１，３０（５）塩化ビニル−樹脂とを主成分とし
て配合し、これを押出成形機によって押出成形する点に
要旨が存在する。

従って成形品の形状は特に限定されず管材、板材等のあ
らゆる成形品に適用される。

尚塩化ビニル樹脂は、以下塩ビホモポリマーと言うこと
もある。

ところで塩ビホモポリマーとしては、Ｐ ＝５００〜１
，０００のもの、ｐ＝ｉ、ｏｏｏ〜１，２５０のもの、
Ｐ＝ １，２５０−１，５００のもの等が知られている
ことは前述の通りであるが、市販され且つ入手の容易な
ものとしては、Ｐ＝５００．７００ 。

８００．１，０５０．１，３００のものが挙げられる。

これらのなかで硬質塩化ビニル管継手の如き射出成形品
ではＦニア００或は８００のものが常用され、硬質塩化
ビニル管の如き硬質の押出成形品ではｖ−１，０５０の
ものが常用され、Ｐ＝１，３００のものが硬質製品の押
出成形に適用されないことは当業界における常識となっ
ている。

この理由はＰ＝１，３００のものでは流動特性が可成り
低く、相当量の可塑化剤を加えた軟質製品にしか適用で
きず、一般の押出成形機によって硬質製品を得る場合に
はＰ＝１，０５０程度の樹脂の流動特性が好ましいと考
えられたからであり、また射出成形の場合には更に流動
特性の優れた低重合度樹脂が好ましいと考えたからであ
ると思われる。

そして事実それらの樹脂を使用する成形法は特に重大な
不都合もな〈実施されてきたが、本発明者はＰ値の相違
に基づく樹脂特性を更に高度に活用すべく各種の重合度
を有する樹脂を適宜に選択して配合し、これを押出成形
したところ、Ｐ＝１，３００の樹脂であっても低重合度
樹脂を配合することによって硬質製品の押出成形が可能
となり、しかも得られた製品の引張強度や引張伸び或は
耐衝撃強度等の物性値が飛躍的に向上することを知った
。

塩化ビニル樹脂の重合度による樹脂特性の変化について
は、理論的にもある程度解明されており、重合度が高く
なるにつれて破壊疲労強度（衝撃、繰り返し荷重、脈動
圧等に対する抵抗性）、熱安定性、引張伸び等が向上し
、他方重合度が低下するにつれて成形加工性や２次加工
性が向上し且つゲル化トルクが低下するという利点が見
られる。

このことから明らかである様に、従来の押出成形に適用
される高重合度レジン（■二１，０００〜１．２５０）
よりも更に高重合度のレジン（■二１．３００）を使用
すれば、硬質製品としての破壊疲労強度等の物性が更に
向上するはずであるという期待があった。

しかるに前述の如き流動特性の問題があるため実際問題
としては硬質製品の押出成形には適用されなかった。

これに対し本発明者はπ＝ １．３００の塩化ビニル−
樹脂による硬質製品の押出成形を可能ならしめるべく種
々研究を重ねていたが、押出条件の調整だけではその目
的を達成することができないこさを知った。

そこでこの隘路を打開すべき一方策としてＦ≦８００の
低重合度レジンを配合することを思いついたが、ゲル化
しやすい低重合度レジンとゲル化し難い高重合度レジン
を配合することは成形品の不均一化を招き却って不都合
ではないかとの危具もあった。

また仮に硬質製品の押出成形が可能になっても、低重合
度レジンが配合されているため耐衝撃強度等も期待され
る程改善されないのではないかという心配もあった。

しかしながら種々の実験を総合的に判断すると、Ｐ＝１
，３００の塩化ビニル系樹脂による硬質製品の押出成形
が可能となるだけでなく、耐衝撃強度の向上は極めて顕
著なものであった。

この理由については末だ不明な部分も多いが、一応下記
の如く考えて差し支えないものと思われる。

即ち高重合度レジンでは流動特性が悪いため粉末レジン
をそのまま材料としたのでは均一なゲル化を計ることが
困難であり、物性低下の原因になることがある。

そこで安定剤や加工助剤を加えて加熱混練を行ないペレ
ット状ないし塊状の均質混和物とし、次の押出工程では
更にこれを加熱混練しつつ成形品とするのが通常の方法
となっている。

この様に高重合度レジンでは所定の成形品に至る迄に２
回に亘る熱覆歴を受けており、塩化ビニル樹脂の物性が
ある程度低下せざるを得なくなっていたのに対し、高重
合度レジンに低重合度レジンを配合した場合には、全体
のゲル化トルクが低下し且つ流動特性が向上してくるの
で、事前にペレット化する必要がなく、所謂粉末加工に
よるただ１回の熱覆歴のみによって成形品を作り上げる
ことができる。

その為安定剤量を減少しても物性低下が少なく、低重合
度レジン添加による物性低下の不安は現実化しなかった
ものと思われる。

また高重合度レジンと低重合度レジンを配合した場合、
低重合度レジンは比較的良好且つ均一にゲル化されるが
、高重合度レジンはゲル化されにくく、成形品表面を顕
微鏡でみると、ゲル化均一部分とゲル化不均一部分の各
結晶が複雑に入り組み所謂ネットワーク構造を呈し、こ
れが成形品の強度向上に重要な役割を果していることも
考えられる。

即ち第１，２図は図面代用の顕微鏡写真（１０，０００
倍）であるが、第１図（下＝ １，３００のもの１００
重量部に対して〒＝８００のもの１０重量部を配合した
場合）では顕著なネットワーク構造がみられるが、第２
図（下＝１，３００のもののみで押出成形した場合）で
はゲル化の進行が悪く、ネットワーク構造はみられない
。

第１表は、従来通り下＝１，０５０の高重合ポリ塩化ビ
ニルのみを樹脂材料とした例Ａと、下＝１．３００の高
重合ポリ塩化ビニルに〒＝８００の低重合ポリ塩化ビニ
ルを配合して樹脂材料とした例Ｂと、Ｐ−１，３００の
高重合度ポリ塩化ビニルのみを樹脂材料とした例Ｃの夫
々の配合内容を示すものであり、夫々を通常の押出成形
機によって押出成形し口径１００ｍｍの硬質パイプを成
形した。

但し例Ａ、Ｃでは配合物を予め加熱混練してペレット状
にした後押出成形しており、例Ｂでは単にミキサーで混
合した後押出成形している。

成形品Ａ、Ｂについてはいずれも良好な外観を呈したが
、成形品Ｃでは波打ちや肌あれが多く、且つ平滑度が低
下するので、パイプ自体の商品価値は零に等しい。

また押出法については、熱加工による物性値を確認する
ため、管端部を拡径加工できるように考慮した。

即ち得られたパイプは周期的に増肉部を有するもので、
この増肉部で切断し切断部を拡径加工して受口部にすれ
ば本管部と受口部の肉厚がほぼ等しくなる様になってい
る。

尚受口部の拡径加工は、熱風で３分間１６０℃に加熱し
、ついでスリーブタンピンを加熱部に押入して行なった
。

もつとも例Ｃのパイプでは拡径部端面にひび割れが多発
しパイプ接続部としての使用に耐え得ないものであるこ
とは外観からも明らかであった。

得られた受口部付パイプの受口部と本管部の夫々につい
て引張伸び、引張強度及び耐衝撃値（５０％割れ高さ）
を測定し、結果を第３図に示した。

例Ａでは、受口部が再加熱によって内部の残留応力が解
放されている為、受口部の伸びが本管部より向上するこ
とが予想されたが、むしろ大巾に低下していた。

これは都合３回にわたる熱履歴による熱劣化が原因した
ためであると思われる。

これに対し例Ｂでは、重合度増加による２次加工性低下
が心配されたが、むしろ引張伸びは受口部が本管部に勝
るという結果を得た。

このことは、例Ｂにおける熱劣化特性が著しく向上した
ことを示すものと思われる。

向側Ｃにおける加工性の悪さは、下値が高いことによる
硬度性も一因と思われたが、５０係割れ高さは例Ａより
も更に１５〜２０チ低く極めて意外であった。

向側Ｃのパイプは全ての面で商品価値がなかったので、
第３図には実験結果を記載しなかった。

いずれにせよ、例Ｂにおける物性値の優秀性は第３図に
よって明白に示されている。

本発明の高重合度レンジとは、Ｐが１，３００のものを
言い、また低重合度レジンとは、下が８００以下のもの
を言い、代表的には下＝８００のものが使用されるが、
Ｐ＝５００や７００のもの等を使用することもできる。

両者は通常粉末のままで配合され、所謂ベント式押出機
によって押出成形が行なわれるが、配合樹脂成分の混合
方法は特に限定されない。

次に配合比率に関しては、高重合度レジン１００重量部
に対して低重合度レジン５〜３０重量部の範囲と定めた
。

この理由は、後者の配合比率が５重量部未満では、低重
合度レジン添加の効果が少なく、前記例Ｃに近い結果を
示し、他方３０重量部を越えると、成形品の割れ率が高
まる他、不良品発生率が各ロフトによってばらつき易く
なるからである。

そして具体的１な配合比率の設定に当っては、上記レジ
ンのＰ値、或はこれら以外の樹脂成分を配合することの
有無、更にはその種類等を考慮して、上記範囲の中から
最適の比率を選択すべきである。

また安定剤、可塑化剤、滑剤等の配合剤は一般的な配合
比率に従って配合されるが、安定剤の配合を減量せしめ
得たことは前述の通りであり、他の配合剤についても目
的に応じた配合量をその都度選定することがすすめられ
る。

本発明は以上の如く構成されており、平均重合度の高い
塩化ビニル系樹脂と平均重合度の低い塩化ビニル系樹脂
を配合しているので従来不可能とされていたＰ＝１，３
００の硬質塩化ビニル系樹脂成形品が製造され得る様に
なり、しかも引張伸びや破壊疲労強度等の物性も改善す
ることができた。

従って塩化ビニル系樹脂押出成形品について考えられて
いた加工性や物性の限界が打破され、その適用領域が拡
大されると共に、耐用年数も長くなり極めて好ましい効
果が得られることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は成形品表面を示す図面代用顕微鏡写真、第
３図は本発明の効果を示すもので、成形品の物性を示す
グラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平均重合度１３００の塩化ビニル樹脂：１００重量
   部に対して、平均重合度８００以下の塩化ビニル樹脂：
   ５〜３０重合部を配合してなる樹脂組成物を主成分とし
   、これを押出成形して微細ネットワーク構造を有する硬
   質押出成形品を得ることを特徴とする押出成形法。