JPWO2018012403A1 - 塩素含有樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、塩素含有樹脂、ハイドロタルサイト型粉体及び有機酸亜鉛を含む樹脂組成物であって、該ハイドロタルサイト型粉体は、マグネシウム元素(Mg)及び/又は亜鉛元素(Zn)と、アルミニウム元素(Al)とを含み、マグネシウム元素及び亜鉛元素の合計量と、アルミニウム元素量とのモル比〔(Mg+Zn)/Al〕が2.20以下であり、かつ吸油量が30ml/100g以下である塩素含有樹脂組成物に関する。
Description
{(Mg)x(Zn)y}(Al)z(OH)2(An−)z/n・mH2O (1)
(式中、An−は、n価の層間アニオンを表す。x、y及びzは、0<x<1、0≦y<1、0.2≦z≦0.4、x+y+z=1を満たす数であって、かつx+yとzとの比{(x+y)/z}は2.20以下である。n及びmは、それぞれ1≦n≦4、及び、0≦mを満たす数である。)で表されることが好ましい。これにより、耐熱性や熱安定性がより向上する。
なお、「ジベンゾイルメタンを含まない」とは、実質的に含まないといえる含有量であることを意味し、樹脂組成物全体100質量%に対して、0.001質量%以下であることを意味する。
本発明の塩素含有樹脂組成物(単に「樹脂組成物」とも称す)は、塩素含有樹脂と、ハイドロタルサイト型粉体と、有機酸亜鉛とを含む。必要に応じ、更に他の成分を1種又は2種以上含んでいてもよく、各含有成分はそれぞれ1種又は2種以上を使用することができる。以下、各含有成分について説明する。
塩素含有樹脂は、塩素原子を含む樹脂(重合体)である限り特に限定されないが、塩化ビニル系樹脂が好ましい。これにより、柔軟性や難燃性に優れる成型体が得られる。
ハイドロタルサイト型粉体は、マグネシウム元素(Mg)及び/又は亜鉛元素(Zn)とアルミニウム元素(Al)とを含み、かつ吸油量が30ml/100g以下であるか、又は、マグネシウム元素(Mg)及び亜鉛元素(Zn)とアルミニウム元素(Al)とを含み、かつ吸油量が50ml/100g以下である。ハイドロタルサイト型粉体を構成する元素の種類に応じて吸油量がこの範囲にあることで、上述した本発明の作用効果を充分に発揮することが可能となる。ハイドロタルサイト型粉体がマグネシウム元素(Mg)及び亜鉛元素(Zn)とアルミニウム元素(Al)とを含む場合の吸油量は、好ましくは45ml/100g以下、より好ましくは40ml/100g以下である。更に好ましくは30ml/100g以下である。
また、耐熱性の観点から、構成する元素の種類に関わらず、吸油量の下限値は5ml/100g以上であることが好ましい。より好ましくは10ml/100g以上である。
上記モル比〔(Mg+Zn)/Al〕は、好ましくは2.15以下、より好ましくは2.10以下、更に好ましくは2.05以下である。また、下限は特に限定されないが、1.9以上が好ましく、より好ましくは2.0以上である。
{(Mg)x(Zn)y}(Al)z(OH)2(An−)z/n・mH2O (1)
(式中、An−は、n価の層間アニオンを表す。x、y及びzは、0<x<1、0≦y<1、0.2≦z≦0.4、x+y+z=1を満たす数であって、かつx+yとzとの比{(x+y)/z}は2.20以下である。n及びmは、それぞれ1≦n≦4、及び、0≦mを満たす数である。)で表されるものである。これにより、耐熱性や熱安定性がより向上する。
ここで、y=0であるものは、Mg/Al系ハイドロタルサイトと称され、0<yであるものは、亜鉛変性ハイドロタルサイトと称される。本発明では、これらのいずれも好適に使用できる。亜鉛変成ハイドロタルサイトを用いる場合は0.01≦y<1であることが好ましい。
なお、粒子形状は、走査型電子顕微鏡等によって観察することができる。
D50とは、体積基準での50%積算粒径を意味し、粉体をある粒子径から2つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量となる径をいう。具体的には、下記の方法に従って求められる。
サンプル(試料粉体)0.1gに0.025wt%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液60mLを加え、超音波ホモジナイザー(US−600、日本精機製作所社製)を用いて、強度をV−LEVEL3に設定して2分間分散処理を行うことにより、サンプルの懸濁液を準備する。この後、0.025wt%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を試料循環器に循環させ、透過率が80〜95%になるように上記懸濁液を滴下して、循環速度5、撹拌速度1にて、60秒間超音波分散してから測定を行う。
具体的には、以下の条件によりBET比表面積を求める。
使用機:マウンテック社製、Macsorb Model HM−1220
雰囲気:窒素ガス(N2)
外部脱気装置の脱気条件:105℃−15分
比表面積測定装置本体の脱気条件:105℃−5分
本発明の樹脂組成物はまた、有機酸亜鉛を含む。有機酸亜鉛を含むことで、塩素含有樹脂の塩素が安定化され、加工時、また使用時に変色が抑制されるという効果を発揮できるため、外観を低下させることなく成型体を得ることが可能になる。
なお、後述するデヒドロ酢酸亜鉛のように、有機酸亜鉛にもβ−ジケトン化合物にも該当する化合物は、本発明ではβ−ジケトン化合物に分類される。すなわち、上記有機酸亜鉛は、有機酸の亜鉛塩であって、β−ジケトン化合物に該当する化合物以外のものである。
本発明の樹脂組成物はまた、充填剤を含むことが好ましい。これにより、成形品の寸法安定性や成形品の強度が向上するので、成型体用途に好ましい樹脂組成物となる。充填剤は中和剤としても機能する。
本発明の樹脂組成物はまた、β−ジケトン化合物を含むことが好ましい。β−ジケトン化合物を含むことで、成形(成型)時の着色性改善を図ることができる。
また、塩素含有樹脂組成物を電線被覆材として用いる場合には、デヒドロ酢酸亜鉛を含むことが好適である。樹脂添加剤の業界ではデヒドロ酢酸亜鉛はβ−ジケトン化合物の金属塩として認知されているため本願でも同様に扱う。
本発明の樹脂組成物はまた、成型中の樹脂混練状態の調整や成形品のツヤなど外観調整等のために、必要に応じてポリエチレンワックス、パラフィンワックス等の炭化水素ワックス及び/又は脂肪酸エステルワックスを含んでもよい。具体的には、ポリエチレンワックスとしては、例えば、三井化学社製ハイワックスシリーズ、三洋化成工業社製サンワックスシリーズ、三洋化成工業社製ビスコールシリーズ、日本精蝋社製ルバックスシリーズ等が挙げられる。エステルワックスとしては、例えば、リケンビタミン社製リケスタシリーズ、エメリー社製ロキシオールシリーズ等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は更に、必要に応じてその他の成分を含んでもよい。例えば、耐熱助剤、上記ワックス以外の滑剤(例えば、脂肪酸モノグリセライド等の内滑剤)、紫外線吸収剤、酸化防止剤、架橋助剤、可塑剤等の各種添加剤が挙げられる。添加剤はそれぞれ特に限定されないが、例えば、耐熱助剤としてはジペンタリスリトール等の多価アルコール化合物や、エポキシ樹脂等のエポキシ化合物が挙げられ、滑剤としてはステアリン酸モノグリセライド、パルミチン酸モノグリセライド、ステアリン酸、パルミチン酸等が挙げられ、架橋助剤としてはトリメチロールプロパントリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられ、可塑剤としてはジオクチルフタレート(DOP)やトリオクチルトリメリテート(TOTM)、ジオクチルアジペート(DOA)、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジイソデシルフタレート(DIDP)等が挙げられる。
塩素含有樹脂組成物を用いて銅線を被覆した電線やハーネスは、時間が経つと銅線の表面が変色、変質することがある(銅害変色とも言う)。この原因の一つとして塩素含有樹脂組成物に含まれる有機化合物、特にジベンソイルメタンが影響している可能性がある。つまり、ジベンゾイルメタンを含む塩素含有樹脂組成物を用いて電線を成型する際のプレートアウト物にはジベンソイルメタンが多く含まれることがあるので銅線表面の変色、変質がより大きくなると推定される。
本発明の樹脂組成物は成型時のプレートアウトが抑制されることから、電線用途に使用した場合、電線中の銅線に付着する成分が低減するので、銅線表面の変色、変質が低減することが期待される。このとき、ジベンゾイルメタンを含まず、ステアロイルベンゾイルメタンまたはデヒドロ酢酸亜鉛を含むことで、銅線表面の変色、変質がより抑えられた電線を製造することが出来る。
本発明の塩素含有樹脂組成物を得る方法は特に限定されず、塩素含有樹脂、ハイドロタルサイト型粉体、有機酸亜鉛及び必要に応じて使用される任意成分を混合すればよい。混合方法も特に限定されず、例えば、ヘンシェルミキサーやスーパーミキサーで混合し、得られた混合物をロール、バンバリーミキサー、押出機等を用いて均一に混練することが好適である。
本発明の塩素含有樹脂組成物は、熱安定性及び耐熱性に優れ、しかも塩素含有樹脂由来の各種物性に優れる成型体を、外観を低下させることなく与えることができ、かつ成型時のプレートアウトを充分に抑制できるものである。それゆえ、成型体用途に特に有用である。このような上記塩素含有樹脂組成物の成型体もまた、本発明者による好適な実施形態の1つである。
後述の表1〜4に記載する原料は以下のとおりである。
(1)塩素含有樹脂
塩化ビニル系樹脂:信越化学工業社製、TK−1000、重合度1100
特許第5056014号公報の実施例4に記載のハイドロタルサイトの製造操作にて、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム及び硫酸亜鉛の各モル比、並びに、製造条件を種々変化させ合成を行い、製造毎に後述する方法で吸油量と比表面積を測定し、表1〜4に記載のハイドロタルサイト型粉末を選び出した。一部については上述したD50平均粒子径測定方法により、D50平均粒子径を測定し、表1に測定結果を記載した。表1において「Mg/Al=2.0」と記載したものは、MgとAlを含み、Znを含まないハイドロタルサイト型粉体を表し、「(Mg+Zn)/Al=2.0」と記載したものは、MgとZnとAlを含むハイドロタルサイト型粉体を表す。
ステアリン酸亜鉛:堺化学工業社製、SZ−P
炭酸カルシウム:白石カルシウム社製、μ−powder3S、比表面積8.5m2/gジベンゾイルメタン:ロディア社製β−ジケトン化合物、ロディアスタブ83P
ステアロイルベンゾイルメタン:ロディア社製β−ジケトン化合物、ロディアスタブ50ポリエチレンワックス:三井化学社製、ハイワックス220MP
エステルワックス:理研ビタミン社製、リケスターSL−02
ステアリン酸カルシウム:堺化学工業社製、SC−P
ジペンタエリスリトール:広栄化学社製、ジペンタリット300
ステアリン酸モノグリセライド:理研ビタミン社製、リケマールS−100
フェノール系酸化防止剤:Ciba−Geigy社製、Irganox1010
ステアリン酸:日油社製、粉末ステアリン酸さくら
可塑剤(ジオクチルフタレート):ジェイプラス社製、DOP
塩素含有樹脂3kgに対し、他の材料を表1〜4に記載の比率で計量した。計量した材料を、20Lヘンシェルミキサー(日本コークス工業社製)を用い、混合物の温度が100℃になるまで混合して樹脂組成物を作製した。
例えば試験例A1では、塩化ビニル系樹脂3kg、ハイドロタルサイト型粉体30g、炭酸カルシウム150g、ステアリン酸カルシウム15g、ステアリン酸亜鉛30g、ジペンタエリスリトール15g、ジベンソイルメタン15g、ポリエチレンワックス15g、エステルワックス15gをそれぞれ計量してヘンシェルミキサーに投入し、ヘンシェルミキサーの羽根を2000rpmで回転させ混合物の温度が100℃になった時点でヘンシェルミキサーから排出した。
冷却機能を備えた吸引サイジング(成形品の表面性を平滑にする装置)を有するラボ押出機(東洋精機製作所社製、コニカル2D20C型、押出条件:C1 175℃、C2 180℃、C3 185℃、AD 185℃、D1 180℃、D2 205℃、金型:パイプ用)にて上記樹脂組成物を使用し、5時間かけてパイプを成型した。
各試験例において、以下の方法に従って各種物性等を評価した。結果を表1〜4に示す。(1)プレートアウト性
上記「3、成型加工」におけるパイプ成型中及び成型が終了した後、金型及びサイジングへのプレートアウト発生状況(すなわち、金型やサイジングへの付着物の発生状況)を目視にて確認し、以下の基準で評価した。
◎:金型及びサイジングへの付着物は確認されなかった。
〇:成形途中には確認されなかったが、成型終了時には金型及びサイジングに少量の付着物が確認された。
△:成型途中から金型及びサイジングに付着物が確認されたが、成型したパイプには異常が見られなかった。
×:成型途中から金型及びサイジング全面に付着物があり、金型またはサイジングから剥がれた付着物が成型したパイプに付着していた。
上記「3、成型加工」において、パイプ成型開始直後と成型終了直前とのパイプを採取し、それぞれのパイプを10mm長に切断しその試験片を160℃に設定したプレス機を用いて3分加圧加熱後、冷却し1mm厚のシートを作成した。成型開始直後のパイプとプレートアウト終了直前のパイプとについて色差計(日本電色工業社製、同時測光方式分光式色差計SQ−2000)にて色差を測定しΔYI値を求めた。
白色標準板は、X:79.04、Y:81.79、Z:93.84のものを使用した。なお、ΔYIが10以下ではパイプ製造工程で着色問題が発生する可能性は低く、ΔYIが10を超えると、製造工程で不良品の発生率が上昇するおそれがあるレベルの着色とされる。
上記「3、成型加工」で得られたパイプ100gを破砕機にて破砕し、破砕品をロール表面温度180℃に調整した8インチロール機(関西ロール社製)にて、5分間混練し、厚さ0.3mmのシートを作成した。このシートを用い、以下それぞれの試験を行った。
上記で作成したシートをESPEC社製ギアオーブン180℃に入れて30分間保持した。保持する前後のシートを用い、前述の色差計にて色相を測定しΔEを求めた。
なお、ΔEが15以下では、色調が良好であり問題が発生する可能性が低く、ΔEが15を超えると、成型加工機の故障等のトラブルが発生するおそれがあるとされる。
上記シートを13枚重ねてプレス表面温度190℃のプレス機(TOYOSEIKI MINI TEST PERESS−10)を用い、厚さ3mmになるように100kg/cm2にて20分間プレスした。プレス前後のシートで、前述の色差計にて下記基準にて色差を測定しΔEを求めた。
なお、ΔEが10以下では、色調が良好であり問題が発生する可能性が低く、ΔEが10以上では、成型加工機の故障等のトラブルが発生するおそれがあるとされる。
上記シートのうち、表4に示す配合で作成した1mmプレスシートのHAZE値を、ヘイズメーター(日本電色工業社製)にて測定した。
HAZE値は小さいほど透明であるが、概ね、HAZE値26を超えると1mm厚さのシートの向こう側は視認できず不透明となる。
表5記載の材料を用い、上記、2、樹脂組成物の作成条件で作成した樹脂組成物を、ロール表面温度160℃に調整した8インチロール機(関西ロール社製)にて、5分間混練し、厚さ0.6mmのロールシートを作製した。MISUMI−VONA社製の銅板(厚さ0.2mm)の表裏にロールシートを2枚づつ重ね、プレス表面温度170℃のプレス機(東洋精機製作所社製、MINI TETS PRESS−10)を用い、100kg/cm2にて5分間保持し銅板入りのシートを得た。次に銅板入りシートを、恒温恒湿(ESPEC社製)50℃、90%の条件にて168時間保持した。その後取り出したシートと銅板を引きはがし、接触面の状態を以下の基準で判定した。
〇:促進前と比較し、変色が確認されなかった。
△:促進前と比較し、変色は確認されたが僅かであった。
×:促進前と比較し、著しく変色が確認された。
変色の程度が著しいというほどではなかったり、著しい変色があっても変色箇所が一様で無い場合は×△と表記した。
また、試験E1〜E10の結果から、ハイドロタルサイト型粒子の吸油量が50ml/100g以下であり、かつ、ステアロイルベンゾイルメタンまたはデヒドロ酢酸亜鉛を含むことで、銅害変色を防止する効果に優れ、電線被覆材として好適な組成物となることも見出した(表5)。
Claims (6)
- 塩素含有樹脂、ハイドロタルサイト型粉体及び有機酸亜鉛を含む樹脂組成物であって、
該ハイドロタルサイト型粉体は、マグネシウム元素(Mg)及び/又は亜鉛元素(Zn)と、アルミニウム元素(Al)とを含み、
マグネシウム元素及び亜鉛元素の合計量と、アルミニウム元素量とのモル比〔(Mg+Zn)/Al〕が2.20以下であり、かつ吸油量が30ml/100g以下である
ことを特徴とする塩素含有樹脂組成物。 - 塩素含有樹脂、ハイドロタルサイト型粉体及び有機酸亜鉛を含む樹脂組成物であって、
該ハイドロタルサイト型粉体は、マグネシウム元素(Mg)及び亜鉛元素(Zn)と、アルミニウム元素(Al)とを含み、
マグネシウム元素及び亜鉛元素の合計量と、アルミニウム元素量とのモル比〔(Mg+Zn)/Al〕が2.20以下であり、かつ吸油量が50ml/100g以下である
ことを特徴とする塩素含有樹脂組成物。 - 前記塩素含有樹脂100質量部に対し、前記ハイドロタルサイト型粉体を0.05〜5質量部、前記有機酸亜鉛を0.01〜2質量部含む
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の塩素含有樹脂組成物。 - 前記ハイドロタルサイト型粉体は、下記一般式(1):
{(Mg)x(Zn)y}(Al)z(OH)2(An−)z/n・mH2O
(1)
(式中、An−は、n価の層間アニオンを表す。x、y及びzは、0<x<1、0≦y<1、0.2≦z≦0.4、x+y+z=1を満たす数であって、かつx+yとzとの比{(x+y)/z}は2.20以下である。n及びmは、それぞれ1≦n≦4、及び、0≦mを満たす数である。)で表される
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の塩素含有樹脂組成物。 - 可塑剤とステアロイルベンゾイルメタンまたはデヒドロ酢酸亜鉛を含み、ジベンゾイルメタンを含まないことを特徴とする請求項3記載の塩素含有樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の塩素含有樹脂組成物を用い、押出成形機により成型する工程を含む
ことを特徴とする成型体の製造方法。
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