図面 (/)

技術 難燃性樹脂組成物

出願人 花王株式会社
発明者 吉村好生
出願日 2017年11月2日 (2年8ヶ月経過) 出願番号 2017-213055
公開日 2019年6月6日 (1年0ヶ月経過) 公開番号 2019-085462
状態 未査定
技術分野 高分子組成物
主要キーワード 粉状材料 サンドイッチ状態 工場廃材 金属製板 家電製品部材 燃焼試験機 パルプ類 解重合処理
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年6月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

課題

混練作業性を向上し、難燃性機械的強度高レベルバランスよく両立できる難燃性樹脂組成物を提供する。

解決手段

ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、セルロース粉末(B)を1質量部以上75質量部以下、水和金属化合物(C)を10質量部以上120質量部以下、及びFe含有化合物(D)を0.5質量部以上15質量部以下含有する、難燃性樹脂組成物である。

概要

背景

一般にポリオレフィン系樹脂を難燃化する方法として、難燃剤難燃助剤等を必要量配合する方法がある。しかしながら、樹脂組成物燃焼時における有毒ガスの発生が問題視されており、難燃剤としては、非ハロゲン化、非リン化への要望が大きい。特にポリオレフィン系樹脂には水和金属化合物の配合による非ハロゲン化、非リン化が進められており、電線被覆材家電製品部材用途として広く使用されている。
水和金属化合物は、ハロゲン化難燃剤やリン化難燃剤に比べて難燃性が劣るため、目標とされる難燃性を達成するためには、現状では、水和金属化合物を樹脂組成物全体量の約55〜70質量%配合する必要がある。この水和金属化合物の多量配合により、樹脂本来の物性である屈曲性等が悪化し、また、混練時の作業性が損なわれ、得られる成形品表面外観等が悪化するという問題がある。
近年、ポリオレフィン系樹脂に難燃性を付与するための種々の提案がなされている。

特許文献1には、ポリオレフィン粉末状セルロース、及び水和金属化合物を特定割合で含有する難燃性樹脂組成物が開示されている。
特許文献2には、無機物質を内部に担持させ、難燃処理を施したリグノセルロース材料熱可塑性樹脂に特定割合で配合した難燃性樹脂組成物が開示されており、特許文献3には、ポリオレフィン、セルロース系粉体、及び難燃剤を含有し、セルロース系粉体がその仮導管内に難燃剤を担持した難燃性複合樹脂成形体が開示されている。
また、特許文献4には、Fe2O3、Fe(OH)3等から選ばれる難燃助剤、水和金属化合物から選ばれる難燃剤を含有する難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物が開示されている。

概要

混練作業性を向上し、難燃性と機械的強度高レベルバランスよく両立できる難燃性樹脂組成物を提供する。ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、セルロース粉末(B)を1質量部以上75質量部以下、水和金属化合物(C)を10質量部以上120質量部以下、及びFe含有化合物(D)を0.5質量部以上15質量部以下含有する、難燃性樹脂組成物である。なし

目的

本発明は、混練作業性を向上し、難燃性と機械的強度を高レベルでバランスよく両立できる難燃性樹脂組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、セルロース粉末(B)を1質量部以上75質量部以下、水和金属化合物(C)を10質量部以上120質量部以下、及びFe含有化合物(D)を0.5質量部以上15質量部以下含有する、難燃性樹脂組成物

請求項2

樹脂組成物中のポリオレフィン系樹脂(A)の含有量が40質量%以上75質量%以下である、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。

請求項3

セルロース粉末(B)に対するFe含有化合物(D)の質量比[(D)/(B)]が0.01以上2以下である、請求項1又は2に記載の難燃性樹脂組成物。

請求項4

水和金属化合物(C)に対するFe含有化合物(D)の質量比[(D)/(C)]が、0.01以上0.3以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の難燃性樹脂組成物。

請求項5

ポリオレフィン系樹脂(A)が、エチレンアクリル酸エチル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、又はそれらの混合物である、請求項1〜4のいずれかに記載の難燃性樹脂組成物。

請求項6

セルロース粉末(B)が結晶性セルロースである、請求項1〜5のいずれかに記載の難燃性樹脂組成物。

請求項7

水和金属化合物(C)が、水酸化マグネシウム水酸化アルミニウム、及び水酸化カルシウムから選ばれる1種以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の難燃性樹脂組成物。

請求項8

Fe含有化合物(D)が、酸化鉄(III)、水酸化鉄(III)及び合成酸化鉄から選ばれる1種以上である、請求項1〜7のいずれかに記載の難燃性樹脂組成物。

請求項9

ポリオレフィン系樹脂(A)と、セルロース粉末(B)と、水和金属化合物(C)と、Fe含有化合物(D)の質量比が、下記式(1)及び(2)を満たす、請求項1〜8のいずれかに記載の難燃性樹脂組成物。[(C)/(A)+(B)]=0.30〜0.70(1)[(D)+(C)/(A)+(B)]=0.35〜0.75(2)

技術分野

0001

本発明は、難燃性樹脂組成物に関する。

背景技術

0002

一般にポリオレフィン系樹脂を難燃化する方法として、難燃剤難燃助剤等を必要量配合する方法がある。しかしながら、樹脂組成物燃焼時における有毒ガスの発生が問題視されており、難燃剤としては、非ハロゲン化、非リン化への要望が大きい。特にポリオレフィン系樹脂には水和金属化合物の配合による非ハロゲン化、非リン化が進められており、電線被覆材家電製品部材用途として広く使用されている。
水和金属化合物は、ハロゲン化難燃剤やリン化難燃剤に比べて難燃性が劣るため、目標とされる難燃性を達成するためには、現状では、水和金属化合物を樹脂組成物全体量の約55〜70質量%配合する必要がある。この水和金属化合物の多量配合により、樹脂本来の物性である屈曲性等が悪化し、また、混練時の作業性が損なわれ、得られる成形品表面外観等が悪化するという問題がある。
近年、ポリオレフィン系樹脂に難燃性を付与するための種々の提案がなされている。

0003

特許文献1には、ポリオレフィン粉末状セルロース、及び水和金属化合物を特定割合で含有する難燃性樹脂組成物が開示されている。
特許文献2には、無機物質を内部に担持させ、難燃処理を施したリグノセルロース材料熱可塑性樹脂に特定割合で配合した難燃性樹脂組成物が開示されており、特許文献3には、ポリオレフィン、セルロース系粉体、及び難燃剤を含有し、セルロース系粉体がその仮導管内に難燃剤を担持した難燃性複合樹脂成形体が開示されている。
また、特許文献4には、Fe2O3、Fe(OH)3等から選ばれる難燃助剤、水和金属化合物から選ばれる難燃剤を含有する難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物が開示されている。

先行技術

0004

特開昭50−87439号公報
特開平4−258671号公報
特開2002−256107号公報
特開2004−339391号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1では、粉末状セルロースを配合することで樹脂物性は多少改善されるが、水和金属化合物を樹脂組成物全体の30〜85質量%という多量に配合するため、混練作業性が悪化し、樹脂組成物の均一性が低下するという問題がある。
特許文献2及び3では、可燃性であるセルロース難燃化処理が必要であり、工業的に不利である。
特許文献4では、水和金属化合物の配合量を削減できることにより、混練作業性の改善は図れるが、引張弾性率等の機械的強度を改善するには至っていない。
本発明は、混練作業性を向上し、難燃性と機械的強度を高レベルバランスよく両立できる難燃性樹脂組成物を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明者らは、難燃剤を含むポリオレフィン系樹脂組成物セルロース粉末を含有させて機械的強度を改善する一方で、難燃化にとっては不利であるセルロース粉末の弱点を、Fe含有化合物との組合せによって解消することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。

0007

すなわち、本発明は、ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、セルロース粉末(B)を1質量部以上75質量部以下、水和金属化合物(C)を10質量部以上120質量部以下、及びFe含有化合物(D)を0.5質量部以上15質量部以下含有する、難燃性樹脂組成物を提供する。

発明の効果

0008

本発明によれば、混練作業性を向上し、難燃性と機械的強度を高レベルでバランスよく両立できる難燃性樹脂組成物を提供することができる。この難燃性樹脂組成物は、セルロースの難燃化処理が必ずしも必要ではないため、工業的に有利に生産できる。

0009

[難燃性樹脂組成物]
本発明の難燃性樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、セルロース粉末(B)を1質量部以上75質量部以下、水和金属化合物(C)を10質量部以上120質量部以下、及びFe含有化合物(D)を0.5質量部以上15質量部以下含有する。
本発明の難燃性樹脂組成物は、難燃性と機械的強度を高レベルでバランスよく両立させることができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明の難燃性樹脂組成物において、ポリオレフィン系樹脂(A)、セルロース粉末(B)、難燃剤である水和金属化合物(C)の熱分解温度は比較的近い。ここで、水和金属化合物(C)は、吸熱による冷却作用でポリオレフィン系樹脂(A)の熱分解を抑制し、Fe含有化合物(D)は、脱水素触媒として作用してポリオレフィン系樹脂(A)及びセルロース粉末(B)から水素を引き抜き、各々の炭化を促進する難燃助剤として働くと考えられる。また、セルロース粉末(B)は、燃焼時に炭化して炭化層を形成し、熱分解したポリオレフィン系樹脂(A)のドリップによる火種の落下を抑制して延焼を防止する効果を有し、また、フィラー効果として機械的強度を向上させると考えられる。
上記のように、各々の成分の熱分解特性が総合的に作用し、難燃剤である水和金属化合物(C)の配合量を削減できるようになり、混練作業性が改善され、難燃性と機械的強度を高レベルでバランスよく両立させることができると考えられる。
なお、「ドリップ」とは、一般的に樹脂が燃焼する際にみられる現象であり、樹脂燃焼時に火炎のついた溶融樹脂の液滴が落下する現象を意味する。

0010

<ポリオレフィン系樹脂(A)>
ポリオレフィン系樹脂(A)は、安価で工業的に量産性があり、軽量で剛性成形性に優れることから、本発明において樹脂成分として用いられる。
本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂(A)は、エチレン炭化水素主骨格とする高分子重合体を含む樹脂であればよく、その種類は特に限定されない。
かかるポリオレフィン系樹脂(A)としては、(i)高密度ポリエチレン中密度ポリエチレン低密度ポリエチレン等のエチレン単独重合体、(ii)エチレンを主成分とする、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン等の炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合体、(iii)プロピレン単独重合体、(iv)プロピレンを主成分とする、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン等の炭素数2又は4〜12のα−オレフィンとの共重合体、(v)エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、(vi)エチレンと、酢酸ビニルアクリル酸エチルメタクリル酸メタクリル酸エチルマレイン酸無水マレイン酸等のビニル系のモノマーとの共重合体、(vii)ポリエチレン又はエチレンとα−オレフィンとの共重合体を、アクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸又はその誘導体変性してなる変性ポリオレフィン共重合体、及び(viii)これらのポリオレフィン系樹脂(A)の混合物等が挙げられる。
これらの中では、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−酢酸ビニル共重合体EVA)等の酸素を含有するポリオレフィン系樹脂(A)が好ましい。
上記のポリオレフィン系樹脂(A)は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。

0011

<セルロース粉末(B)>
本発明において、セルロース粉末(B)は、燃焼時に積極的に炭化層を形成させ、ドリップによる火種の落下を抑制し、延焼を防止する観点、及び機械的強度を向上させる観点から用いられる。セルロース粉末(B)自体は可燃性であるが、本発明においては、その弱点を、Fe含有化合物(D)との組合せによって解消する。
本発明に用いられるセルロース粉末(B)は、セルロース含有原料を処理して得られるものである。セルロース含有原料としては、化学的に純粋なセルロースの他、各種木材チップ、各種樹木剪定枝材、間伐材枝木材、建築廃材工場廃材等の木材類;木材から製造される木材パルプ、綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプ等のパルプ類新聞紙段ボール雑誌、上質紙等の紙類稲わらとうもろこし等の植物茎葉類籾殻パーム殻ココナッツ殻等の植物殻類等が挙げられるが、入手性の観点からパルプ類が好ましい。
パルプ類の原料樹種は、広葉樹針葉樹の何れでもよく、晒木材パルプ、未晒木材パルプ等が好適に使用できる。
パルプ類等のセルロース含有原料からセルロース粉末(B)を得る方法としては、以下の(a)〜(d)等の方法が挙げられる。
(a)セルロース含有原料を、ボールミル等を用いて機械的に乾式粉砕処理する方法。
(b)セルロース含有原料を、水中等で離解解繊した後、乾燥する方法。
(c)セルロース含有原料を、酸加水分解アルカリ加水分解酵素分解爆砕処理振動ボールミル処理等によって解重合処理する方法。
(d)セルロースを銅アンモニア溶液モルホリン誘導体等の溶媒に溶解し、紡糸して再生セルロース粉末(B)を製造する方法。

0012

セルロース粉末(B)は、難燃性及び機械的強度を向上させる観点から、結晶性セルロースであることが好ましい。セルロース粉末(B)の結晶化指数は特に限定されないが、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは60%以上であり、そして、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、更に好ましくは80%以下である。
セルロースの結晶化指数とはセルロースのI型結晶構造由来する結晶化指数を示し、X線結晶回折測定の結果から下記計算式(1)により求められる。
結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100 (1)
〔式中、I22.6は、X線回折におけるセルロースI型結晶格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度を示し、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕

0013

セルロース粉末(B)の市販品例としては、日本製紙株式会社製のKCフロックW−50、同W−100(10N塩酸処理)、W−200(10N硫酸処理)、旭化成ケミカルズ株式会社製の「セオラスシリーズFMC社製の「アビセル」シリーズ等が挙げられる。

0014

<水和金属化合物(C)>
本発明で用いられる水和金属化合物(C)は、難燃剤として用いられる。
水和金属化合物(C)とは、金属化合物水分子と結合して生じた化合物を意味し、Fe含有化合物を除く。その具体例としては、水酸化マグネシウム[MgO・H2O又はMg(OH)2]、水酸化アルミニウム[Al2O3・3H2O又はAl(OH)3]、水酸化カルシウム[CaO・H2O又はCa(OH)2]、水酸化バリウム[BaO・H2O又はBaO・9H2O]、水酸化マンガンホウ酸亜鉛[2ZnO・3B2O5・3.5H2O]、ホウ酸アルミニウム五酸化アンチモン塩基性炭酸マグネシウム[3MgCO3・Mg(OH)2・3H2O]、塩基性炭酸亜鉛酸化コバルト水和物、酸化ジルコニウム水和物[ZrO・nH2O]、酸化スズ水和物[SnO・H2O]、酸化アルミニウム水和物酸化チタン水和物酸化マグネシウム水和物、ハイドロタルサイト[6MgO・Al2O3・H2O]、ハイドロカルマイト等が挙げられる。

0015

水和金属化合物(C)は熱分解による脱水作用により、樹脂組成物に難燃性を付与すると考えられるため、ポリオレフィン系樹脂(A)の熱分解温度近辺で水和金属化合物(C)の脱水作用が発現するものが好ましく、この観点から、マグネシウムアルミニウム、又はカルシウムを含有する無機化合物から選ばれる1種以上が好ましく、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト(Mg−Al複合水酸化物)、ハイドロカルマイト(Ca−Al複合水酸化物)等から選ばれる1種以上がより好ましく、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、及び水酸化カルシウムから選ばれる1種以上が更に好ましい。
特に水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)は、脱水温度ピークが約380℃と高く、樹脂組成物が燃焼した時の発煙量が少なく、無毒であるため好ましい。

0016

水和金属化合物(C)は、ポリオレフィン系樹脂(A)に対する親和性、分散性を向上させる観点から、オレイン酸ステアリン酸エルカ酸パルミチン酸ラウリン酸ベヘン酸等の炭素数10以上22以下の高級脂肪酸及びその金属塩シランカップリング剤チタネートカップリング剤アルミニウム系カップリング剤等により表面処理されたものを用いることができる。
水和金属化合物(C)のレーザー法により求められる平均粒子径は、樹脂組成物中の分散性、及び樹脂組成物の難燃性、機械的強度を向上させる観点から、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは3μm以下であり、そして、好ましくは0.2μm以上、より好ましくは0.4μm以上、より好ましくは0.6μm以上である。

0017

水和金属化合物(C)のBET比表面積は、樹脂組成物の難燃性、機械的強度を向上させる観点から、好ましくは10m2/g以下、より好ましくは8m2/g以下、更に好ましくは6m2/g以下であり、そして、好ましくは0.2m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g以上、より好ましくは1m2/g以上である。
なお、水酸化マグネシウム(B)のBET比表面積は、水酸化マグネシウム(B)が表面処理されている場合は、表面処理された水酸化マグネシウムのBET比表面積である。水酸化マグネシウムを表面処理した場合、表面処理の前後でBET比表面積は殆ど同程度であるか、表面処理前に比べ若干低くなる程度である。
水和金属化合物(C)の好適な市販品例としては、協和化学工業株式会社製の「キスマ5A(ステアリン酸表面処理品)」、「キスマ5B(高級脂肪酸表面処理品)」、「キスマ5P(シランカップリング剤表面処理品)」、「キスマ5(表面処理なし)」等が挙げられる。

0018

<Fe含有化合物(D)>
本発明で用いられるFe含有化合物(D)は、難燃助剤として用いられるが、特に、樹脂組成物の燃焼時にセルロース粉末(B)の炭化層の形成を促進し、ドリップを抑制すると考えられる。
Fe含有化合物(D)としては、酸化鉄水酸化鉄硫酸鉄硝酸鉄リン酸鉄乳酸鉄フェロセン等が挙げられるが、酸化鉄、水酸化鉄が好ましい。これらの中では、酸化鉄(III)(Fe2O3)、水酸化鉄(III)(Fe(OH)3)、合成酸化鉄(α−酸化鉄(III)、α−オキシ水酸化鉄(α−FeOOH)等)から選ばれる1種以上がより好ましく、入手が容易な合成酸化鉄(α−Fe2O3、α−FeOOH)が更に好ましい。

0019

分散剤等の添加剤
本発明においては、難燃性樹脂組成物の機械的強度、加工性耐候性等を改善する観点から、分散剤、滑剤酸化防止剤紫外線吸収剤帯電防止剤着色剤等の添加剤の他、熱膨張性黒鉛ポリリン酸メラミン等の有害ガスが発生せず、吸熱量が比較的大きい前記(C)成分以外の難燃剤、メラミントリアジン系化合物ペンタリストール、多価アルコール等の前記(D)成分以外の難燃助剤を適宜配合することができる。

0020

分散剤としては、金属石けん、高級脂肪酸アミド等が挙げられる。
金属石けんとしては、ナフテン酸、ラウリン酸(C12)、ステアリン酸(C18)、オレイン酸(C18)、2−エチルヘキサニック酸、アマニ油脂肪酸大豆脂肪酸トール油ロジン等の炭素数9以上の飽和又は不飽和の高級脂肪酸、及び高級脂肪酸とMg、Ca、Al、Co、Cu、Fe、Pb、Mn、Zn等の金属との組合せからなる高級脂肪酸金属塩等が挙げられる。これらの中でも、難燃性樹脂組成物の分散性、安定性を向上させる観点から、ステアリン酸、及びステアリン酸カルシウムステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸アルカリ金属塩がより好ましい。
高級脂肪酸アミドとしては、オレイン酸アミドエルカ酸アミドステアリン酸アミドベヘン酸アミド等の炭素数9以上の脂肪酸アミドが挙げられる。
更に別の添加剤として酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤を含んでいてもよい
分散剤の添加剤は、ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10重量%以下、更に好ましくは8重量%以下である。

0021

(難燃性樹脂組成物の配合)
本発明の難燃性樹脂組成物においては、ポリオレフィン系樹脂(A)に対する親和性、分散性を向上させ、樹脂組成物の難燃性、機械的強度を向上させる観点から、各成分の含有量は以下のとおりである。
本発明の難燃性樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂(A)をベース樹脂とするが、樹脂組成物全量中のポリオレフィン系樹脂(A)の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは48質量%以上、より更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは65質量%以下である。

0022

セルロース粉末(B)の含有量は、ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対し、難燃性、機械的強度の観点から、1質量部以上であり、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上であり、そして、混練作業性の観点から、75質量部以下であり、好ましくは50質量部以下、より好ましくは40質量部以下である。
水和金属化合物(C)の含有量は、ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対し、難燃性、機械的強度の観点から、10質量部以上であり、好ましくは25質量部以上、より好ましくは40質量部以上であり、そして、混練作業性の観点から、120質量部以下であり、好ましくは100質量部以下、より好ましくは85質量部以下、更に好ましくは75質量部以下である。
Fe含有化合物(D)の含有量は、ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対し、難燃性、混練作業性の観点から、0.5質量部以上であり、好ましくは1.5質量部以上、より好ましくは2質量部以上であり、そして、機械的強度の観点から、15質量部以下であり、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。

0023

また、セルロース粉末(B)に対するFe含有化合物(D)の質量比[(D)/(B)]は、混練作業性の観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.04以上、より更に好ましくは0.1以上であり、そして、機械的強度の観点から、好ましくは2以下、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下、より更に好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.4以下である。
水和金属化合物(C)に対するFe含有化合物(D)の質量比[(D)/(C)]は、混練作業性の観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.03以上であり、そして、機械的強度の観点から、好ましくは0.5以下、より好ましくは0.4以下、更に好ましくは0.3以下、より更に好ましくは0.2以下である。

0024

また、本発明の樹脂組成物の好適な配合比としては、ポリオレフィン系樹脂(A)と、セルロース粉末(B)と、水和金属化合物(C)と、Fe含有化合物(D)の質量比が、下記式(1)及び(2)を満たすことが好ましい。
[(C)/(A)+(B)]=0.30〜0.70 (1)
[(D)+(C)/(A)+(B)]=0.35〜0.75 (2)
前記式(1)で表される値[(C)/(A)+(B)]は、難燃性、機械的強度及び混練作業性の観点から、好ましくは0.30以上、より好ましくは0.35以上、更に好ましくは0.70以下、より更に好ましくは0.65以下である。
前記式(2)で表される値[(D)+(C)/(A)+(B)]は、難燃性、機械的強度及び混練作業性の観点から、好ましくは0.35以上、より好ましくは0.40以上、更に好ましくは0.75以下、より更に好ましくは0.70以下である。

0025

(難燃性樹脂組成物の製造)
本発明の難燃性樹脂組成物は、上記(A)〜(D)成分に、必要に応じて、分散剤、滑剤、その他の添加剤を混合し、押出し機等で混練して、ペレット材料又は粉状材料として使用する。本発明の難燃性樹脂組成物は、通常の熱可塑性樹脂成形品に用いられている加工法、例えば、射出成形押出し成形等により、容易に成形品に加工できる。
上記(A)〜(D)成分を溶融混練する前に、予め(B)〜(D)成分から選ばれる2成分以上を予備混合してもよく、また、予備混合時に分散剤や各種の添加剤も添加することができる。また、(A)〜(D)成分の全てを混合処理してもよい。また、(A)成分以外の樹脂を混合して用いる場合には、まず、樹脂全体を均一に混合した後に他の成分を混合するのがよい。

0026

混合機としては、汎用的なナウターミキサーリボンミキサーヘンシェルミキサースーパーミキサーパドル翼型混合機、V型ブレンダ—、二軸ニーダー等が挙げられる。
また、溶融混練機としては、ロールミルロールニーダー等のロール型混練機バンバリーミキサー加圧ニーダー等の双腕型バッチニーダー、単軸ニーダー、二軸ニーダー、二軸押出機等の連続式ニーダー等が挙げられる。
なお、セルロース粉末(B)の分散性等を高めるために、ステアリン酸等で表面処理し、更にFe含有化合物(D)をセルロース粉末(B)に担持させる場合は、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、二軸ニーダー等を用いて、公知の方法により複合化や担持を行うことができる。
本発明の難燃性樹脂組成物は、建材パイプホースシートシートカバー壁材電線ケーブル内部絶縁体及び外部シース等)等の被覆材料や、家電製品又は事務用機器ハウジング部材として好適である。

0027

以下の実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。

0028

(1)セルロースの結晶化指数の算出
X線回折装置RINT 2500VCX−RAY diffractometer」(株式会社リガク製)を用いて以下の条件でパルプX線回折強度を測定し、下記計算式に基づいて算出した。
結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100〔式中、I22.6は、X線回折におけるセルロースI型結晶の格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度を示し、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕
測定条件は、X線源:Cu/Kα−radiation,管電圧:40kV,管電流:120mA,測定範囲:2θ=5〜45°,X線のスキャンスピード:10°/minであり、測定用サンプルは面積320mm2×厚さ1mmのペレット圧縮して作製した。

0029

実施例1〜8及び比較例1〜8
ポリオレフィン系樹脂(A)100部と、表1に示す量のセルロース粉末(B)、水和金属化合物(C)、Fe含有化合物(D)、及び分散剤を、混練機(西マシナリー株式会社製、NS−105(J)型テストロール機ロール径:φ105mm、回転比(前/後):1.25)を用いて、前ロールを10rpm、140℃に設定して混和し、後ロールを18rpm、140℃に設定して10分間混練りし、難燃性樹脂組成物を得た。

0030

なお、実施例1〜6及び比較例1〜8においては、表1に示す組成成分で混練して、難燃性樹脂組成物を得た。
具体的には、ポリオレフィン系樹脂(A)と水和金属化合物(C)を除き、事前にセルロース粉末(B)Fe含有化合物(D)及び分散剤を2分間程度スパチュラにより手動で混合して混合物(E)を得た。次に、前記の混練機を用いて、ロール上で溶融したポリオレフィン系樹脂(A)に水和金属化合物(C)を加えて、目視にて偏析凝集が見られない程度に馴染ませた後、得られた混合物(E)を加えて、更に混練を行った。

0031

実施例7は、株式会社本鐵工所製の連続式二軸混練機反応機(1段目:KRCニーダパドル径:φ25mm、バレル長:255mm、設定温度:150℃、設定回転数:50r/min(10Hz)、処理部での滞留時間が約60秒になるよう供給量を調整;2段目:KRCリアクター、パドル径:φ25mm、バレル長:255mm、設定温度40℃、設定回転数30r/min(6Hz)、処理部での滞留時間が約35秒間になるよう供給量を調整)を用いて、セルロース粉末(B)と分散剤を混練して複合化処理して複合化物(F)を得た。次に、調整された複合化物(F)とFe含有化合物(D)を2分間程度スパチュラにより手動で混合して混合物(G)を得た。次に、前記の混練機を用いて、ロール上で溶融したポリオレフィン系樹脂(A)に水和金属化合物(C)を加えて、目視にて偏析や凝集が見られない程度に馴染ませた後、得られた混合物(G)を加えて、更に混練を行った。
実施例8は、セルロース粉末(B)、分散剤、Fe含有化合物(D)を、前記連続式二軸混練機・反応機を用いて混練して複合化処理して複合化物(H)を得た。次に、前記の混練機を用いて、ロール上で溶融したポリオレフィン系樹脂(A)に水和金属化合物(C)を加えて、目視にて偏析や凝集が見られない程度に馴染ませた後、得られた複合化物(H)を加えて、更に混練を行った。

0032

なお、表1に示す各成分の詳細は、以下のとおりである。
・樹脂(A):日本ポリエチレン株式会社製、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、「レクスパール、EEA A1150」、アクリル酸エチル成分含有量15wt%
・セルロース粉末(B):日本製紙株式会社製、結晶性粉末セルロース、「KCフロックW−50GK」、50メッシュパス90%以上、結晶化指数62%
日本製紙株式会社製の100メッシュパスの粒度を持つKCフロックW100(10N塩酸処理)、200メッシュパスの粒度を持つKCフロックW200(10N硫酸処理)、
・水和金属化合物(C):協和化学株式会社製、商品名:キスマ5B、Mg(OH)2含有量98.5%、比表面積4.3m2/g、平均粒子径0.92μm
・Fe含有化合物(D):チタン工業株式会社製、合成酸化鉄(α−Fe2O3)、「TAROX R−MR」、針状形状、比表面積5.5m2/g
・分散剤:新日本理化株式会社製、「ステアリン酸300」、融点61℃

0033

評価試験
得られた難燃性樹脂組成物の成形サンプルについて、下記に示す方法で、混練り作業性、難燃性、屈曲性、引張弾性率、延伸性を評価した。結果を表1に示す。
また、得られた難燃性樹脂組成物中の分散状態を、SEM走査型電子顕微鏡)、TEM透過型電子顕微鏡)及びEDX(エネルギー分散型X線分光)を用いて観察した結果、水和金属化合物(C)(難燃剤)、及びFe含有化合物(D)(難燃助剤)は凝集せず分散しており、難燃助剤の難燃性樹脂組成物への分散粒径は全て20μm以下であった。

0034

評価方法
(1)混練り作業性の評価
ポリオレフィン系樹脂(A)以外の成分[水和金属化合物(C)、セルロース粉末(B)、Fe含有化合物(D)、分散剤の混合物(E)、(G)又は複合化物(H)]が、ロール上で溶融したポリオレフィン系樹脂(A)と混練する際に、目視にて偏析や凝集が見られない程度に馴染むまでに要した時間の合計により、下記の基準で評価した。
評価基準
A:5分未満
B:5分以上から6分未満
C:6分以上から7分未満
D:7分以上
評価がC以上であれば、実用上問題ない。

0035

(2)難燃性の評価
(2−1)前記(1)の混練により得られた、各々の難燃性樹脂組成物50g(但し、比較例3,4については相対的に樹脂含有量が少ないため70g)を厚さ2.8mm、内寸100×150mmの金属製の枠敷き詰めるように入れ、金属製板サンドイッチ状態にして、ラボプレス機(株式会社東洋精機製作所製、Lab press 30T)を用いて、150℃、0.5MPaで3分間予備加熱し、150℃、15MPaで1分間保持して成形した後、圧力0.5MPaで3分間冷却(20℃)してシート成型サンプルを得た。得られたサンプルを、幅13mm、長さ125mmに裁断し、評価用テストピースを得た。
株式会社ウエコーポレーション製、燃焼ガス制御装置「NS−1」、及びエクセル株式会社製、燃焼試験機チャンバーBT−1850」を用いて、この評価用テストピースを45度に保持し、ガスバーナーの燃焼ガスとして、メタンガス(105ml/min、0.1MPa)で一端部に20秒間炎を当て着火し、燃焼状態を観察した。テストピースは3本用い、下記の基準で評価した。
(評価基準)
A:2本以上のピースが60秒以内に消火、消煙した(自己消火
B:燃焼が継続した(燃焼継続
C:3本全ての燃焼状態が激しく続いた(激しく燃焼)
(2−2)また、燃焼試験後のテストピースの外観を観察し、炭化層が形成され、難燃化されているか否かを目視で判断した。
(評価基準)
○:炭化層が形成され、難燃化されている。
×:炭化層が形成されていない。

0036

(3)屈曲性の評価
燃焼性の評価に用いたものと同様の評価用テストピースの長さ2.5インチの部分に金属製の板を当てて固定し、未保持部分を金属性の板を支点に90度に折り曲げ状態変化を観察し、下記の基準で評価した。
(評価基準)
A:変化なし
B:部分白化

0037

(4)引張弾性率、延伸性の評価
株式会社島津製作所製、オートグラフ「AGS−X 10kN」を用いて、シート成型したサンプルを引張試験用に「JIS K7127タイプ5」のダンベル型(幅:6.0mm)に裁断し、標線間隔:25mm、チャック間距離:80mm、引張速度:50mm/minの条件で、標線に対する変位量0.1%〜0.5%、0.1%〜1.0%、及び0.1%〜5.0%における弾性率を求めた。
また、10mm、20mm及び30mm引張時の破断の有無(延伸性)を評価した。

0038

実施例

0039

表1から、実施例の難燃性樹脂組成物は、混練作業性が向上し、難燃性と機械的強度を高レベルでバランスよく両立できていることが分かる。
また、実施例と比較例の対比から、本発明の効果を以下のとおり確認できる。
(1)実施例1と比較例1の対比、実施例3と比較例2の対比から、Fe含有化合物(D)を添加することで、難燃性を大幅に向上できることが分かる。
(2)実施例3と比較例4の対比から、Fe含有化合物(D)を添加することで、水和金属化合物(C)の配合量を大幅に削減できるため、混練作業性が改善され、更に、屈曲性、延伸性も改善されることが分かる。
(3)実施例4と比較例5の対比、実施例5と比較例3の対比から、セルロース粉末(B)を配合することで、Fe含有化合物(D)の配合量が削減でき、更に難燃性を向上できることが分かる。
(4)実施例6と比較例5の対比から、セルロース粉末(B)を配合しないと、難燃性が悪いことが分かる。
(5)セルロース粉末(B)とFe含有化合物(D)を配合しなかった場合、比較例6、7では難燃性が悪く、比較例8では、水和金属化合物(C)の配合が多くなりすぎ、混練作業性が悪いことが分かる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ