JPS6047296B2 - Polyolefin resin composition containing inorganic filler - Google Patents

Polyolefin resin composition containing inorganic filler

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JPS6047296B2
JPS6047296B2 JP15522776A JP15522776A JPS6047296B2 JP S6047296 B2 JPS6047296 B2 JP S6047296B2 JP 15522776 A JP15522776 A JP 15522776A JP 15522776 A JP15522776 A JP 15522776A JP S6047296 B2 JPS6047296 B2 JP S6047296B2
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inorganic filler
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resin composition
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浩 由井
好洋 傍島
三郎 森脇
章義 大西
幸彦 市川
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリオレフィン系樹脂に無機質充填材を高濃
度に配合し、熱・酸化に対する安定性に優れ、且つ成形
品の経時白化が防止された組成物に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a composition in which a polyolefin resin is blended with an inorganic filler at a high concentration, which has excellent stability against heat and oxidation, and which prevents molded products from whitening over time. .

近時、ポリオレフィンの剛性、耐熱性等を向上し、難燃
性等を付与するために、比較的多量の無機質充填材を配
合することが行われている。無機質充填材の改質による
ポリオレフィンとの親和性の向上、高能率混練機等の開
発と相俟つて、無機質充填材を多量に配合し、なおかつ
、射出成形に必要な流れ特性および良好な外観、機械的
性質を有するポリオレフィン組成物が得られるようにな
つて来た。ここに配合するポリオレフィンの種類、無機
質充填材の種類や量を選択することにより、成形品の剛
性を増したり、真空成形に適した熔融時特性を与えたり
、使用済み製品の焼却処理を容易にする様な燃焼特性た
とえば、発熱量の低下、燃焼体の熔融滴下の抑制等の性
質を付与することができる。また、無機質充填材として
たとえば水酸化マグネシウムを用いると、難燃性に優れ
た組成物を得ることができる。これらの技術については
、本願の発明者もPLASTICSAGE1973年6
月号、同197奔6月号および日本特許出願昭50−7
536(特開昭51−82334)等に紹介していると
ころてある。このように、無機質充填材を高濃度に含有
するポリオレフィン組成物は、新しい需要にこたえる新
らしい素材として開発されているが、マトリックスであ
るポリオレフィン自体の酸化劣化、光劣化は依然として
問題てある。
Recently, in order to improve the rigidity, heat resistance, etc. of polyolefins, and to impart flame retardancy, etc., relatively large amounts of inorganic fillers have been blended into polyolefins. Together with the improvement of compatibility with polyolefins through modification of inorganic fillers and the development of high-efficiency kneading machines, we have been able to blend a large amount of inorganic fillers and still have the flow characteristics and good appearance necessary for injection molding. Polyolefin compositions with mechanical properties have become available. By selecting the type of polyolefin and the type and amount of inorganic filler to be blended here, it is possible to increase the rigidity of the molded product, give it melt properties suitable for vacuum forming, and make it easier to incinerate used products. For example, it is possible to impart combustion characteristics such as a reduction in calorific value and suppression of melt dripping of the combustion body. Furthermore, when magnesium hydroxide is used as the inorganic filler, a composition with excellent flame retardancy can be obtained. Regarding these techniques, the inventor of the present application also published PLASTICSAGE June 1973.
Monthly issue, 1977 June issue and Japanese patent application 1986-7
536 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-82334). As described above, polyolefin compositions containing a high concentration of inorganic fillers have been developed as new materials to meet new demands, but oxidative deterioration and photodegradation of the polyolefin itself, which is the matrix, remains a problem.

一般に、ポリオレフィン樹脂は、酸素存在下で、熱ある
いは光により劣化する傾向があり、無機質充填剤を高濃
度に配合した組成物においても同じ現象のために実用性
能が低下するため、通常、安定剤を添加して劣化を防ぐ
ことが行われている。
In general, polyolefin resins tend to deteriorate in the presence of oxygen, due to heat or light, and even in compositions containing a high concentration of inorganic fillers, practical performance deteriorates due to the same phenomenon, so stabilizers are usually added. is added to prevent deterioration.

安定剤としては、フェノール系、有機リン系、有機イオ
ウ系化合物などが、組成物100重量部につき0.01
〜2.0重量部配合される。中ても有機イオウ系化合物
は、安定化効果が大きいため、汎用的に配合される。有
機イオウ系化合物としては、従来ジステアリルチオジプ
ロピオネート、ジラウリルチオジプロピオネートなどの
チオジプロピオン酸直鎖脂肪酸エステル類が一般的に用
いられている。しかしながら、これらの安定剤を用いた
ポリオレフィンと高濃度の無機質充填材との組成物は、
無機質充愼材を含まない場合には見られなかつた外観上
の経時変化か起り、実用上の問題を生じる。
Stabilizers include phenolic, organic phosphorus, and organic sulfur compounds in an amount of 0.01 parts by weight per 100 parts by weight of the composition.
~2.0 parts by weight is blended. Among them, organic sulfur compounds have a large stabilizing effect and are therefore commonly used. As organic sulfur compounds, thiodipropionic acid straight chain fatty acid esters such as distearylthiodipropionate and dilaurylthiodipropionate have been commonly used. However, compositions of polyolefins and high concentrations of inorganic fillers using these stabilizers are
Changes in appearance over time that were not observed in the case of no inorganic filler material occur, causing practical problems.

すなわち、成形品の使用中、常温においてはゞ約1ケ月
経過した頃から表面の一部あるいは全面にわたつて、曇
り状に白化を生ずるのである。昇温雰囲気で使用する場
合にはさらに短時日でこの現象を生ずる。これは安定剤
のブリードアウトにより白化現象てあり、高濃度に配合
された無機質充填材との相互作用の結果生するものと思
われる。この現象は、無機質充填材の配合量が多いほど
生じ易いものであるが、無機質充填材が金属水酸化物と
りわけ水酸化マグネシウムの場合特に著しい。本発明者
等は、この問題を解決すべく鋭意研究した結果、特定の
化学構造を有する有機イオウ化合物が、従来の有機イオ
ウ系安定剤より以上の劣化防止効果を有しながら、ブリ
ードアウト性が少く、経時白化のない安定化された組成
物を提供することを見出した。
That is, during use of the molded product at room temperature, after about one month, whitening occurs in a cloudy appearance over a part or the entire surface of the molded product. When used in an atmosphere of elevated temperature, this phenomenon occurs even more quickly. This is a whitening phenomenon due to bleed-out of the stabilizer, and is thought to occur as a result of interaction with the highly concentrated inorganic filler. This phenomenon is more likely to occur as the amount of the inorganic filler is increased, but it is particularly noticeable when the inorganic filler is a metal hydroxide, particularly magnesium hydroxide. As a result of intensive research to solve this problem, the present inventors found that an organic sulfur compound with a specific chemical structure has a deterioration prevention effect that is greater than that of conventional organic sulfur stabilizers, and has a lower bleed-out property. It has been found that the present invention provides a stabilized composition with less whitening over time.

すなわち、一般式 (ここで、Rは炭素数8 〜30のアルキル基、nは3
または4)で表わされるペンタエリスリトールのアルキ
ルチオプロピレン酸エステルを安定剤として使用するこ
とにより、水酸化マグネシウムを高濃度に配楢したポリ
オレフィン樹脂組成物においても白化することなく、安
定性に優れた組成物を得ることかてきる。
That is, the general formula (where R is an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms, and n is 3
Or, by using the alkylthiopropylene acid ester of pentaerythritol represented by 4) as a stabilizer, a composition with excellent stability without whitening even in a polyolefin resin composition containing a high concentration of magnesium hydroxide. You can get it.

本発明に用いるポリオレフィンとしては、低荘度ポリエ
チレン、中高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
ブテンー1などのポリa−オレフィン、プロピレン−エ
チレンランダムまたはブロック共重合体、エチレン−ブ
テンー1ランダム哄重合体などのポリa−オレフィン共
重合体、無水マレイン酸変性ポリプロピレンなどのポリ
a−オレフィンとビニルモノマーの共重合体、およびこ
(れらの混合物が用いられる。
The polyolefins used in the present invention include poly-a-olefins such as low-temperature polyethylene, medium-high density polyethylene, polypropylene, and polybutene-1, poly-a-olefins such as propylene-ethylene random or block copolymers, and ethylene-butene-1 random polymers. - Olefin copolymers, copolymers of poly a-olefins and vinyl monomers such as maleic anhydride-modified polypropylene, and mixtures thereof are used.

その中でもとくに、ポリプロピレン、プロピレンを主体
とするプロピレン争エチレン共重合体が無機質充填材と
の混練性および複合物の特性たとえば耐熱性、曲げ弾性
率などの面から好ましい。
Among these, polypropylene and a propylene-ethylene copolymer mainly composed of propylene are particularly preferred from the viewpoint of kneading properties with the inorganic filler and properties of the composite such as heat resistance and flexural modulus.

本発明に用いる水酸化マグネシウムの粒度は組成物の設
計品質によつて変るが、通常0.005〜50p好まし
くは0.1〜10p程度である。経時白化現象は、一般
に無機質充填材と有機イオウ化合物の相互作用により起
るものと思われ、無機質充填材が金属水酸化物とりわけ
水酸化マグネシウムの場合に特に著しいので、本発明の
組成物による改良効果が大である。
The particle size of the magnesium hydroxide used in the present invention varies depending on the design quality of the composition, but is usually about 0.005 to 50 p, preferably about 0.1 to 10 p. The phenomenon of whitening over time is generally thought to be caused by the interaction between an inorganic filler and an organic sulfur compound, and is particularly noticeable when the inorganic filler is a metal hydroxide, especially magnesium hydroxide. The effect is great.

一方、本発明に用いる有機化合物は、次の一般式を有す
るものである。
On the other hand, the organic compound used in the present invention has the following general formula.

(ここで、Rは炭素数8 〜30のアルキル基、nは3
又は4)この一般式から明らかなように、このイオウ化
合物は、ペンタエリスリトールとP−アルキルチオプロ
ピオン酸のトリエステル又はテトラエステ1ルである。
(Here, R is an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms, and n is 3
or 4) As is clear from this general formula, this sulfur compound is a triester or tetraester of pentaerythritol and P-alkylthiopropionic acid.

この場合のアルキル基Rは、一つの化合物中で同一でも
異つていてもよい。これらの化合物の安定剤としての一
般特性は、本出願人等がさきに研究し、特公昭47−1
4703として公知のことである。しかしながら、本発
明の課題である高含量無機質充填材入りポリオレフィン
の経時白化防止に対し、上記一般式で表わされる有機イ
オウ化合物のうち、トリエステルとテトラエステルのみ
が有効と言うことは、本発明において初めて見出された
ことである。このような化合物としては、β−オクチル
チオプロピオン酸、β−ドジシルチオプロピオン酸、β
一トリデシルチオプロピオン酸、β−テトラデシルチオ
プロピオン酸、β−ヘキサデシルチオプロピオン酸、β
−オクタデシルチオプロピオン酸等とペンタエリスリト
ールとのトリ又はテトラエステルがある。本発明におけ
る組成物には、また製品に要求される性能に応じて、さ
らに各種の添加剤を所望の割合で配合することが出来る
In this case, the alkyl groups R may be the same or different in one compound. The general properties of these compounds as stabilizers were previously researched by the present applicant and published in Japanese Patent Publication No. 1973-1.
This is known as 4703. However, the fact that among the organic sulfur compounds represented by the above general formula, only triesters and tetraesters are effective in preventing whitening over time of polyolefin containing a high content of inorganic fillers, which is the problem of the present invention, This is the first time it has been discovered. Such compounds include β-octylthiopropionic acid, β-dodicylthiopropionic acid, and β-octylthiopropionic acid.
monotridecylthiopropionic acid, β-tetradecylthiopropionic acid, β-hexadecylthiopropionic acid, β
- There are tri- or tetra-esters of octadecylthiopropionic acid etc. and pentaerythritol. The composition of the present invention may further contain various additives in desired proportions depending on the performance required of the product.

たとえば、1,1,3−トリス(5−t−ブチルー4−
ヒドロキシー2−メチルフェニル)ブタン、テトラキス
〔メチレンー3−(3,5−ジーt−ブチルー4ーヒド
ロキシフェニル)プロピオネぶ一ト〕メタンなどのフェ
ノール系酸化防止剤、トリス(ジーノニルフエニル)ホ
スファイト、トリス(ジ●ノニルフェニル)ホスファイ
トなどのリン系酸化防止剤、さらには、紫外線吸収剤、
帯電防止剤等も加えることができる。また、エチレン−
プロピレンゴム、ブタジエン、イソプレンなどの耐衝撃
性改良剤、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグ
ネシウムなどの分散剤、カーボンブラック、チタンホワ
イトなどの顔料等も必要に応じて添加することができ斗
“る。
For example, 1,1,3-tris(5-t-butyl-4-
Phenolic antioxidants such as hydroxy-2-methylphenyl)butane, tetrakis[methylene-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane, tris(dinonylphenyl)phosphite , phosphorus-based antioxidants such as tris(dinonylphenyl) phosphite, and ultraviolet absorbers,
Antistatic agents and the like can also be added. Also, ethylene-
Impact modifiers such as propylene rubber, butadiene and isoprene, dispersants such as calcium stearate and magnesium stearate, and pigments such as carbon black and titanium white can also be added as necessary.

本発明の組成物の製造にあたつては、上記各成分を通常
の混練法すなわち一軸押出機、二軸押出機、ロール、パ
ンバリーミキサー等を用いて製造することが出来る。
In producing the composition of the present invention, the above-mentioned components can be produced using a conventional kneading method, ie, a single screw extruder, a twin screw extruder, a roll, a Panbury mixer, etc.

その際、全成分を同時に直接混合・混練することもでき
るが、あらかじめ、無機質充填材のマスターバッチある
いは有機イオウ系安定剤のマスターバッチまたはこの両
方を含むマスターバッチをあらかじめ製造しておき、ポ
リオレフィンに配合してもよい。実施例1 ポリプロピレン(三菱油化製MH4)、エチレンプロピ
レン共重合体(三菱油化製BC4)、高密度ポリエチレ
ン(三菱油化製JK−10)をベース樹脂とし、水酸化
マグネシウム(平均粒径0.2μ)、を無機質充填材と
して、有機イオウ系安定剤を第1表に示した配合でロー
ルにて混合混練した(テトラキス〔メチレンー3−(3
,5−ジーt−ブチルー4−ヒドロキシフェニル)プロ
ピオネート〕メタンは、全ての試料に0.1重量%配合
されている)。
At that time, it is possible to directly mix and knead all the components at the same time, but in advance, a masterbatch containing an inorganic filler masterbatch, an organic sulfur stabilizer masterbatch, or both can be prepared in advance. May be blended. Example 1 Polypropylene (MH4 manufactured by Mitsubishi Yuka), ethylene propylene copolymer (BC4 manufactured by Mitsubishi Yuka), and high-density polyethylene (JK-10 manufactured by Mitsubishi Yuka) were used as base resins, and magnesium hydroxide (average particle size 0 .2 μ) as an inorganic filler and an organic sulfur stabilizer as shown in Table 1 were mixed and kneaded using a roll (tetrakis [methylene-3-(3
, 5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] methane was blended at 0.1% by weight in all samples).

これを圧縮成形して得たシートを、温度40′C、湿度
80%の高温、高湿下て21日間放置し、経時白化現象
を観察し、さらに表面の光沢度(クロス)の変化率を測
定した。
The sheet obtained by compression molding was left for 21 days at a high temperature of 40'C and a humidity of 80%, and the whitening phenomenon over time was observed, and the rate of change in surface gloss (cross) was observed. It was measured.

クロス変化率は、スガ試験機(株)製光沢計UGV−3
型を用いて、JIS−Z一8741に拠つて測定し次式
により算定した。クロス変化率は、安定剤がブリードア
ウトし、経時白化現象が現われると大きくなる。一方、
同じ配合混練物を圧縮成形して得られた厚さ0.5mm
の試験片をギアオープン中で加熱し、試料表面にクラッ
クが入るまで時間を測定して耐熱老化性を試験した。
The cross change rate was measured using a gloss meter UGV-3 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.
It was measured using a mold according to JIS-Z-8741 and calculated using the following formula. The cross change rate increases as the stabilizer bleeds out and a whitening phenomenon occurs over time. on the other hand,
A thickness of 0.5 mm obtained by compression molding the same blended mixture
The heat aging resistance was tested by heating a test piece in an open gear and measuring the time until cracks appeared on the sample surface.

なお、加熱温度は、高密度ポリエチレンをベース樹脂と
する試料については110゜C1その他については15
0゜Cであつた。本実施例による結果は、第1表のとお
りであり、本発明の組成物は、安定剤のブリードアウト
による白化が全く見られず、光学測定によるグロ7ス変
化率も零であり、対照例と比較して顕著な効果を示すこ
とが判る。また耐熱老化性も、本発明品は対照品に比較
して倍以上の効果があることが判る。
The heating temperature is 110°C for samples with high-density polyethylene as the base resin, and 15°C for others.
It was 0°C. The results of this example are as shown in Table 1, and the composition of the present invention showed no whitening due to bleed-out of the stabilizer, and the gloss change rate by optical measurement was zero, compared to the control example. It can be seen that it shows a remarkable effect compared to . It can also be seen that the heat aging resistance of the product of the present invention is more than twice as effective as that of the control product.

実施例2 エチレン・プロピレン共重合体(三菱油化製?4)50
重量部および平均粒径0.2μの水酸化マグネシウム5
0重量部からなる組成物100重量部に、有機イオウ系
安定剤としてジステアリルチオジプロピオネートを0.
3重量部添加したもの(1)と、テトラキス〔メチレン
(3−オクタデシルチオプロパノエート)〕メタンを0
.3重量部添加したもの(2)をそれぞれ別々に一軸押
出機を用いて混練造粒した。
Example 2 Ethylene-propylene copolymer (Mitsubishi Yuka?4) 50
Magnesium hydroxide 5 parts by weight and average particle size 0.2μ
Distearyl thiodipropionate was added as an organic sulfur stabilizer to 100 parts by weight of the composition consisting of 0 parts by weight.
3 parts by weight of (1) and 0 of tetrakis[methylene(3-octadecylthiopropanoate)]methane
.. (2) to which 3 parts by weight had been added were separately kneaded and granulated using a single-screw extruder.

この2種の材料にそれぞれカーボンブラックを組成物1
0呼量部当り1.5重量部ドライブレンドしてから射出
成形し、テレビキャビネット背面カバーを成形した。こ
の成形品を温度40′C1湿度80%の高温高湿室に3
0日間放置したところ、ジステアリルチオジプロピオネ
ートを配合した(1)による背面カバーは経時白化現象
がみられたが、本発明になる(2)のテトラキス〔メチ
レン(3−オクタデシルチオプロパノエート)〕メタン
を配合した背面カバーには経時白化現象は無く、外観が
良好であつた。
Add carbon black to these two materials in composition 1.
The mixture was dry blended in an amount of 1.5 parts by weight per part by weight, and then injection molded to form a back cover for a television cabinet. This molded product was placed in a high-temperature, high-humidity room at a temperature of 40'C and a humidity of 80%.
When left for 0 days, the back cover of (1) containing distearyl thiodipropionate showed a phenomenon of whitening over time; )] The back cover containing methane showed no whitening phenomenon over time and had a good appearance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ポリオレフィン樹脂90〜20重量部と水酸化マグ
ネシウム10〜80重量部との配合物合計量100重量
部に対し、次の構造を有する有機イオウ系安定剤を0.
01〜2.0重量部配合してことを特徴とする無機質充
填材含有ポリオレフィン樹脂組成物▲数式、化学式、表
等があります▼(ここで、Rは炭素数8〜30のアルキ
ル基、nは3または4)。
1.0.0% of an organic sulfur stabilizer having the following structure is added to 100 parts by weight of a total blend of 90 to 20 parts by weight of polyolefin resin and 10 to 80 parts by weight of magnesium hydroxide.
Inorganic filler-containing polyolefin resin composition characterized by containing 01 to 2.0 parts by weight ▲ Numerical formulas, chemical formulas, tables, etc. are available ▼ (Here, R is an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms, and n is 3 or 4).
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