JPH10292080A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小さい線膨張係数、優れた衝撃強度、優れた成
形性及び平滑性等の成形物の優れた外観の組み合わせを
有する塩化ビニル系樹脂組成物を提供するにある。 【解決手段】 塩化ビニル系樹脂１００重量部に対し
て、平均繊維径が０．５〜１０μｍであり且つアスペク
ト比が３〜１８である繊維状無機充填剤５〜１００重量
部及び少なくとも一部が塩素化ポリエチレンである塩化
ビニル系樹脂用高分子改質剤１〜２０重量部を配合して
成ることを特徴とする塩化ビニル系樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩化ビニル系樹脂
に特定の繊維径とアスペクト比を持つ繊維状無機充填剤
を均一に分散させ、塩素化ポリエチレンを単独もしくは
他の耐衝撃性強化剤との併用により、温度変化に対して
伸縮が小さく、しかも、外観や物性も優れた成形品を与
えうる塩化ビニル系樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、硬質塩化ビニル樹脂に無機充填剤
を複合して、機械的強度や熱変化に対する寸法安定性を
改善する試みがなされている。

【０００３】特開昭６０−１７３０３７号公報には、塩
化ビニル系樹脂１００重量部に、長さ０．０５乃至３ｍ
ｍのガラス短繊維５乃至３０重量部と、無機充填剤１０
乃至５０重量部と、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン共重合体、メチルメタアクリレート−ブタジエン
−スチレン共重合体及びアクリル樹脂の中から選択され
た少なくとも１種の改質剤５乃至２０重量部とが分散さ
れて成る塩化ビニル系樹脂成形品が記載されている。

【０００４】特公昭６１−４４１０５号公報には、
（Ａ）ポリ塩化ビニル系樹脂、（Ｂ）ガラス転移点が約
−３０℃〜約１５℃の範囲にある、アクリル酸或いはメ
タクリル酸をグラフトして変性したポリアミド、または
フェノールを結合して変性されたポリアミド、（Ｃ）短
繊維状または薄板状の充填剤から成る複合材料組成物が
記載されている。

【０００５】特公平６−６６７１号公報には、塩化ビニ
ル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑
性ポリエステル樹脂及びポリフェニレンサルファイド樹
脂より成る群より選ばれた少なくとも一種の３０〜９９
重量％と、平均繊維径が０．１〜２μｍであると共にア
スペクト比が２０〜１００であって、水酸化マグネシウ
ム繊維及び酸化マグネシウム繊維より成る群から選ばれ
た繊維状無機充填剤７０〜１重量％とを含むことを特徴
とする熱可塑性樹脂組成物が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬質塩
化ビニル樹脂にガラス短繊維を配合したものや、マイカ
やタルクなど薄板状の無機充填剤を配合したものでは、
機械的強度を高め、線膨張係数を低く抑えることはでき
ても、いづれも、衝撃強度が低く、実用的でない。

【０００７】また、無機充填剤の形状特性に留意した場
合、形状因子の小さい粒状無機充填剤では熱変化に対す
る寸法安定化の効果が不十分であり、例えば、塩化ビニ
ル系樹脂１００重量部に対して粒状無機充填剤が１００
重量部を超えるような多量の充填を行った場合、成形加
工性が悪いばかりか、衝撃強度が著しく低下する。

【０００８】更に、平均繊維径が大きく、長さの長い繊
維状無機充填剤、例えば繊維径が１０μｍで長さが３０
０μｍを超えるような市販されているガラス繊維では、
充填剤の粒度が大きいため、硬質塩化ビニルの異形押出
品の表面がザラツキ、押出成形において外観が悪くな
り、耐衝撃性も低くなりすぎ、実用的では無い。一方、
アスペクト比の小さい繊維状無機充填剤では、粒状充填
剤同様となり、熱変化に対する寸法安定性が、不十分で
ある。

【０００９】本発明者は、上記課題を解決するために鋭
意検討を重ねた結果、繊維状無機フィラーの繊維径とア
スペクト比を特定の範囲にコントロールすることによ
り、衝撃強度の低下が少なく、剛性を向上させ、線膨張
係数を効果的に小さくしうることを見出した。

【００１０】即ち、本発明の目的は、小さい線膨張係
数、優れた衝撃強度、優れた成形性及び平滑性等の成形
物の優れた外観の組み合わせを有する塩化ビニル系樹脂
組成物を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、塩化ビ
ニル系樹脂１００重量部に対して、平均繊維径が０．５
〜１０μｍ、好ましくは１〜６μｍであり且つアスペク
ト比が３〜１８、好ましくは５〜１５である繊維状無機
充填剤５〜１００重量部及び少なくとも一部が塩素化ポ
リエチレンである塩化ビニル系樹脂用高分子改質剤１〜
２０重量部を配合して成ることを特徴とする塩化ビニル
系樹脂組成物が提供される。

【００１２】

【発明の実施形態】

［作用］本発明では、繊維状無機充填剤の内でも、平均
繊維径及びアスペクト比が特定の範囲にある繊維状無機
充填剤を選択し、これを、少なくとも一部が塩素化ポリ
エチレンである塩化ビニル系樹脂用高分子改質剤との組
み合わせで、塩化ビニル系樹脂に配合したことが特徴で
ある。

【００１３】塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂の補強
に一般に使用されている無機短繊維は、２０〜１００の
大きなアスペクト比を有するものであるが、このものを
配合した樹脂組成物は、線膨張率を低い値に押さえる目
的には満足しうるとしても、成形性、特に薄肉成形性が
低下し、耐衝撃性が著しく低下し、また成形物の外観特
性、特に表面の平滑性が悪くなることが難点である。

【００１４】本発明においては、特定範囲の平均繊維径
及びアスペクト比を有する繊維状無機充填剤を用いるこ
とにより、後述する例に示すとおり、線膨張率を低い値
に押さえながら、成形性、特に薄肉成形性を改善し、耐
衝撃性を顕著に向上させ、また成形物の外観特性、特に
表面の平滑性をも改良することができる。

【００１５】繊維状無機充填剤による塩化ビニル系樹脂
の補強効果を考えた場合、塩化ビニル系樹脂への繊維状
無機充填剤の分散状態及びその集合形態が重要な影響を
及ぼしていると思われる。繊維状無機充填剤の平均繊維
径が０．５μｍを下回る場合や、アスペクト比が１８を
上回る場合、繊維状充填剤は、かさ高くなり、乾式混合
はもちろん、溶融混合においても塩化ビニル系樹脂への
分散が悪くなる。これが、成形加工性が不安定となり、
耐衝撃性も低下する原因と思われる。一方、平均粒子径
が１０μｍを上回る場合や、アスペクト比が３を下回る
場合、樹脂への分散には問題がないとしても、充填剤粒
子相互の集合による補強ストラクチュアーの形成が困難
となり、やはり耐衝撃性が低下すると共に、線膨張率の
低減も望めなくなる。

【００１６】本発明は、従来適当であると考えられてい
たアスペクト比よりも更に低い範囲に耐衝撃性の向上と
線膨張率の低減との両方を満足させる範囲が存在するこ
とを見出したものである。

【００１７】本発明では、特定の範囲の平均繊維径とア
スペクト比とを有する繊維状無機充填剤を用いると共
に、少なくとも一部が塩素化ポリエチレンである塩化ビ
ニル系樹脂用高分子改質剤を併用することも極めて重要
である。即ち、本発明で規定する繊維状無機充填剤を単
独で塩化ビニル系樹脂中に配合した場合には、耐衝撃性
を改善することは困難であるが、塩化ビニル系樹脂用高
分子改質剤を同時に配合することにより、耐衝撃性を向
上させ、成形性及び成形物の外観特性をも向上させるこ
とが可能となる。

【００１８】この理由は次のようなものと考えられる。
即ち、塩化ビニル系樹脂用高分子改質剤は、直鎖状高分
子で適当な極性基を持ち、バインダー効果（無機物がた
くさん入れることができる）が考えられ、繊維状無機充
填剤表面の塗れ性を向上させ、塩化ビニル系樹脂中への
分散性及び密着性を助長するものと思われ、更に、塩素
化ポリエチレンは制振効果も高いと言われているので、
これが耐衝撃性や加工性の向上につながっているものと
思われる。

【００１９】［塩化ビニル系樹脂組成物］本発明におい
て、塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニルのストレー
トポリマー（ホモポリマー）の他、塩化ビニル共重合体
が使用され、例えば、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩
化ビニル−プロピレン共重合体、塩化ビニル−スチレン
共重合体、塩化ビニル−イソブチレン共重合体、塩化ビ
ニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−スチレン
−無水マレイン酸三元共重合体、塩化ビニル−スチレン
−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−ブタジエン
共重合体、塩化ビニル−プロピレン共重合体、塩化ビニ
ル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル三元共重合体、塩化ビ
ニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−マレ
イン酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸エ
ステル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合
体、内部可塑化ポリ塩化ビニル等の重合体、及びこれら
の塩素含有重合体とポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブテン、ポリ−３−メチルブテンなどのα−オレフィ
ン重合体又はエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン
−プロピレン共重合体、などのポリオレフィン及びこれ
らの共重合体、ポリスチレン、アクリル樹脂、スチレン
と他の単量体（例えば無水マレイン酸、ブタジエン、ア
クリロニトリルなど）との共重合体、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリル酸エステル
−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル酸エステ
ル−ブタジエン−スチレン共重合体とのブレンド品など
を挙げることができる。これらの内でも、ポリ塩化ビニ
ル（ＰＶＣ）、塩素化ポリ塩化ビニル（塩素化ＰＶ
Ｃ）、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニルグラフト共重
合体（ＥＶＡグラフトＰＶＣ）、アクリル−塩化ビニル
グラフト共重合体（アクリルグラフトＰＶＣ）が好適で
あり、平均重合度７００乃至１４００のものが好適に使
用される。

【００２０】本発明に使用される繊維状無機充填剤とし
て、例えばウォラストナイト、炭素繊維、アルミナ繊
維、ボロン繊維、ゾノトライト、石膏繊維、ＰＭＦ加工
鉱物繊維、ガラス繊維等を挙げることができ、更に単結
晶構造繊維（ウイスカー）として市販されている、炭酸
カルシュウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸カリ
ウム、ホウ酸アルミニウム、塩基性硫酸マグネシウム、
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、黒鉛、水酸
化マグネシウムなどを用いることができる。勿論、これ
らの繊維は、前述した平均繊維径及びアスペクト比を満
足するものでなければならない。この発明の効果を実現
させるために重要なことの一つは、繊維状無機充填剤の
平均粒子径が０．５〜１０μｍであり好ましくは１〜６
μｍであると共にそのアスペクト比が３〜１８、好まし
くは５〜１５である。

【００２１】使用する繊維状無機充填剤は、充填剤に応
じて繊維の開繊効果及び樹脂中への分散性を高めるた
め、シラン系、チタネート系、アルミニウム系、ジルコ
ニウム系等のカップリング剤、及び脂肪酸、アクリル
酸、ワックス類等の表面処理剤にて表面処理してもよ
い。又、これらは単独もしくは二種類以上を組み合わせ
てもよい。

【００２２】本発明の塩化ビニル樹脂系組成物は、平均
繊維径が０．５〜１０μｍでありアスペクト比が３〜１
８である繊維状無機充填剤を５〜１００重量部加えるこ
とにより、成形性及び耐衝撃性等を悪くさせることな
く、成形品の熱変化に対する寸法安定性を向上させ、且
つ剛性も大きくすることができる。前記繊維状無機充填
剤が塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して５重量部未
満の少量加えられただけでは、充分な効果が期待でき
ず、また１００重量部を超えるような多量に加えられた
場合は成形性が悪くなり、耐衝撃性も低下する。

【００２３】この熱可塑性樹脂組成物には、特定の形状
特性を持つ繊維状無機充填剤の他に、非繊維状充填剤を
さらに配合してもよいが、繊維状充填剤の配合量に対し
非繊維状充填剤の配合量が２０倍を超えると、耐衝撃性
が著しく低下するので、それよりも少ない量で使用すべ
きである。

【００２４】上記非繊維状充填剤としては、炭酸カルシ
ウム、酸化チタン、ガラスビーズ、木粉等の粒状充填
剤、マイカ、タルク、カオリナイト、モンモリロナイ
ト、グラファイト、パルプチップ等の板状充填剤などが
挙げられる。

【００２５】塩化ビニル系樹脂用高分子改質剤は、少な
くとも一部が塩素化ポリエチレンからなるものであり、
他に、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アク
リロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢ
Ｓ）、メチルメタアクリレート−ブタジエン−スチレン
共重合体（ＭＢＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレン
ブロック共重合体（ＳＢＳ）及びアクリル樹脂等の１
種、または２種以上との組み合わせを挙げることができ
る。

【００２６】これらの改質剤の内でも、塩素化ポリエチ
レンは特に好適なものであり、これを配合系中に加える
事により、成形品の耐衝撃強度や引張伸び特性を著しく
向上させることができる。塩素化ポリエチレンの塩素含
有量は、２０〜４５重量％、特に３０〜４０重量％の範
囲にあることが好ましい。更に、ＥＶＡ，ＡＢＳ，ＭＢ
Ｓ，ＮＢＲ，ＳＢＳ及びアクリル樹脂等、他の改質剤を
併用しても構わない。

【００２７】本発明の塩化ビニル系樹脂組成物は、他の
成分と共に、塩素化ポリエチレンを必須成分とする塩化
ビニル系樹脂用高分子改質剤を塩化ビニル系樹脂１００
重量部に対して、１〜２０重量部加えることにより、熱
変化に対する寸法安定性を低下させることなく、成形品
の耐衝撃性を改良する。塩素化ポリエチレンが１重量部
未満の微量加えられただけでは効果的な耐衝撃改質は見
られず、又、２０重量部を超えるような多量に加えられ
た場合は熱膨張率が大きくなりすぎる傾向がある。

【００２８】本発明の組成物においては、上記の成分以
外に、熱安定剤、加工助剤、着色剤、発泡剤、紫外線吸
収剤、帯電防止剤などのそれ自体公知の添加剤を、それ
自体公知の処方に従って、配合することができる。

【００２９】本発明の組成物の成形方法は、特に限定さ
れず、塩化ビニル系樹脂、特定の平均繊維径及び特定の
アスペクト比を持つ繊維状無機充填剤及び塩化ビニル系
樹脂用高分子改質剤を、必要に応じて前記他の添加剤と
共に、所定割合で配合し、スーパーミキサー等で混合
し、カレンダーロール、単軸押出機、二軸押出機などで
成形し、直接成形品を得ることができる。また、上記組
成物から、オーンロール、バンバリーミキサー、単軸押
出機、二軸押出機などによってペレットを製造し、これ
を押出成形、射出成形、カレンダー成形、圧縮成形等に
よって成形して、成形品を得てもよい。

【００３０】得られる成形品は良好な機械的特性を有す
ると共に、熱変化に対する寸法安定性に優れ、表面性状
が良好で、本発明の塩化ビニル系樹脂組成物は建築資材
等の住宅産業や家電等の電気産業などの工業材料として
非常に有用である。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。実施例を表１に比較例を表２に示す。

【００３２】（実施例１〜７、比較例１〜７）表１及び
表２に示す種類及び配量の塩化ビニル系樹脂と無機充填
剤、改質剤とをスーパーミキサーで混合し、粉体から二
軸押出機にて直接窓枠成形品を作製し、表１及び表２に
示す項目の特性を評価した。結果を表１及び表２に示
す。

【表１】

【表２】

【００３３】線膨張率については窓枠成形品を７０℃の
熱風循環式乾燥炉にて１２時間放置し乾燥炉から取り出
し直後の寸法とその後２３℃の室温に２４時間放置した
時の寸法変化量から求めた。

【００３４】伸びについてはＪＩＳ−Ａ−５７０６にて
測定した。

【００３５】衝撃強度についてはＪＩＳ−Ｋ−７１１１
２３℃にてシャルピー衝撃強度を測定した。

【００３６】表１からも明らかなように、実施例１〜７
の場合はいずれも線膨張率が小さいため、熱変化に対し
て寸法変化が小さく、耐衝撃性等の物性が無機充填剤が
配合されていない比較例１に比べむしろ向上している。
また、成形性も１．０ｍｍの薄肉異形品の押出成形が可
能であり、押出成形品の表面性状も平滑で無機充填剤の
凝集もなく良好であった。

【００３７】尚、比較例１の場合は線膨張率が著しく大
きく、温度変化により、変形しやすい。又、比較例２〜
７の場合は耐衝撃性や伸び等の物性が低く、実用的でな
い。更に比較例５〜７は押出成形において平面平滑性が
なく、薄肉異形押出成形が出来ず実用性がない。

【００３８】

【発明の効果】本発明の塩化ビニル系樹脂組成物を用い
ると、成形特性が良好で、線膨張係数が小さく、しかも
耐衝撃性が高い、外観も良好な押出成形品を提供するこ
とができる。

Claims (3)

【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
   て、平均繊維径が０．５〜１０μｍであり且つアスペク
   ト比が３〜１８である繊維状無機充填剤５〜１００重量
   部及び少なくとも一部が塩素化ポリエチレンである塩化
   ビニル系樹脂用高分子改質剤１〜２０重量部を配合して
   成ることを特徴とする塩化ビニル系樹脂組成物。
2. 【請求項２】 繊維状無機充填剤がウォラストナイトで
   ある請求項１記載の塩化ビニル系樹脂組成物。
3. 【請求項３】 繊維状無機充填剤がホウ酸アルミニウム
   繊維である請求項１記載の塩化ビニル系樹脂組成物。