JPS58179253A

JPS58179253A - 含塩素合成樹脂組成物

Info

Publication number: JPS58179253A
Application number: JP6309682A
Authority: JP
Inventors: Isao Soma; 相馬　勲; Minoru Serizawa; 芹沢　実
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1982-04-14
Filing date: 1982-04-14
Publication date: 1983-10-20
Also published as: JPS5942019B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ（発明は、壊「規なま塩素合成樹脂組成物に関し、さ
らに註り、＜ｍえば、四チタン酸カリウムを含塩素合成
樹脂に配合して成る熱安定化され補強された難燃ｒ１：
ぼ地素合成樹脂組成物に関するものである。

Ｒ塩素曾成側１１１１、特にその代表的なポリ塩化ビニ
ルＶ１優７また諸性性をイ１し、低兼なプラスチックＡ
Ａ’　＋１と１．て憧め”Ｃ広い分野に用いら７Ｆでい
る。しかし、ボ’Ｊ　ｉｌｕ化ビエビニル一般に衝撃強
度が低く、熱安定性の劣る樹脂であり、特に高温に長時
間保つたり火災時の火炎により容易に分解して有毒な塩
化水素ガス及び多址の有機ガスを発生し、煙を形成する
ので建築材料などに使用する際に問題とされている。

ところで、チタン酸カリウムは、本来、エンジニアリン
グプラスチノクス用の補強フィラーとして開発されたも
のであるが、化学的に安定で耐熱性に優れた六チタン酸
カリウム（Ｋ２Ｏ・６Ｔｉ０２　）と化学的に不安定な
四チタン酸カリウム（Ｋ２Ｏ・４Ｔｊ０２）とが知られ
ている〇四チタン酸カリウムは、上記のように化学的に
不安定なだめ、フィラーとしてではなく、例えば触媒な
どの分野における利用が図られている。これに対し、六
チタン酸カリウムは、長さ２０〜３０μｍ、アスペクト
比約１００の針状もしくは繊維状の形態を有する白色の
粉体で、化学的にも熱的にも優れた安定性を有するため
、プラスチック補強フィラーとして極めて好適であり、
各種プラスチックの強化フィラーとして用いられている
。

本発明者らは、チタン酸カリウムのプラスチックスへの
充てん効果について種々検討し、特に含塩素合成樹脂に
対して四チタン酸カリが六チタン酸カリと同様なフィラ
ー補強効果を有するのみならず、その化学的にイ・安定
な性質が好都合に作用して熱安定化効果を示し、また架
橋を促進して、１制熱性や１１１ＩＩ燃焼性を向上させ
るなど優れた添加効果を有することを見出し、この知見
に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明はき塩素合成樹脂１００重量部及び四
チタン酸カリウム１〜１００重皺部から成る含塩素合成
樹脂組成物を提供するものである。

本発明においてき塩素合成園脂とぐよ、分子中に塩素原
子を南する合成樹脂類であって、代表的なものは塩化ビ
ニル糸倒脂である。また、この塩化ビニル系樹脂は、ポ
リ塩化ビニル、塩化ビニルを、Ｌ成５すとし、とノｌと
他の共重合しつる七ツマ−との」Ｌ：重合体及びこれら
と他の合成樹脂との樹脂ブレットであって、塩化ビニル
単位を５０モル％以上好ましくは７０モル％以−ト含有
する樹脂類を包含するものである。

また、本発明の組成物に用いる四チタン酸カリウム（Ｋ
２Ｏ・４Ｔ１０□）は、含塩素合成樹脂に、該樹脂１０
０重量部に対し１−１００重量部の範囲で添加配合され
る。四チタン酸カリウムは、該合成樹脂１００重量部に
対し１〜５重量部置部の少量を添加するとき、好ましく
は常用の熱安定剤と併用するときその熱安定性の改善効
果が顕著に認められ、まだ１それ以上の酸を添加したも
のは、いっそう高い熱安定化効果が得られるとともに、
強化用フィラーとしての優れた樹脂補強効果が得られる
。

さらに、四チタン酸カリウムを含む本発明の含塩素合成
樹脂組成物は、例えば１７０〜２Ｎ）℃の加熱溶融条件
下で含塩素樹脂の切断、分解が抑制されるのみならず、
樹脂の高分子間架橋が進行し、引張破断強さ、曲げ強さ
、衝撃強さなどの機械的強度がさらに向上するとともに
燃焼性も抑制され、特に火炎による燃焼において、その
発煙量が大巾に低減するので実用的に極めて望ましいも
のである。この好ましい四チタン酸カリウムは、含塩素
合成樹脂１００重量部に対し１重置部未満では熱安定化
効果もイ・１゛分であり、また１００市量部を超えても
、添加１１に結合つた添加効果が得られず、むしろ機械
的強度を低トさせる恐れがあるので、実１月上１〜１０
０屯一部が有利に採用される。

四チタン酸カリウムの含塩素合成樹脂に対する作用機構
は、その化学的不安定性に由来するものである。

すなわち、四チタン酸カリウムは、その結晶においてカ
リウムイオンがオーブンバンキングされたｔｌＡ直をイ
ｑ’　Ｌ、−、そのため熱などによって活性化さ７した
カリウムは容易に動き、反応することができることによ
るもので、このような結晶構造を有する四ｆタン酸カリ
ウムが含塩素合成樹脂と接触状！川で加熱さ７Ｌると、
塩素とカリウムが容易に反応して塩化カリウノ、全形成
し、酸化チタンはアモルファス状！用となって遊離する
。一方、脱塩素された＾’ｊＪ分子ｒ１相ｌＩに結合し
て架鳴が進行するものと考えられる。吐出、き塩素＾分
子化合物の脱塩素反応は、分子鎖の切断−や共役二重結
合の形成など望ましくない現象をひき起こして着色する
が、本発明の四チタン酸カリウムを含有する組成物には
、そのような不都合な現象は実質的にみられず、脱塩素
反応によって励起された個所が分子間で架橋反応して、
効果的に架橋樹脂を形成し、より物理的性質の優れた成
形物が形成される。四チタン酸カリウムのこの塩素捕捉
効果と架橋効果は、これまで知られていない極めて特異
的なものであり、その特異的機能によって共役二重結合
連鎖の生成や分子鎖の切断などが抑制されて熱安定性や
燃焼（１１Ｉ　１１４１　を特に発煙抑制効果が現われ
るものと考えられる。

−また、四チタン酸カリウムは、六チタン酸カリウムと
同様に、長さ約２０μｍ、アスペクト比が約１００の針
状結晶であって、六チタン酸カリウムと同様にフィラー
とｉ−で比較的大量を樹脂に配合すると、その引張り強
さと弾性率を顕著に増大させるが、六チタン酸カリウム
では衝撃強さが著しく低ドするのに対し、四チタン酸カ
リウムの場合、衝撃強さも増大するという優れた補強性
能を有することは全く予想外のことであった。その理由
は全く不明Ｃ１わるが、この不測効果は、後記実施例に
より１゛分確認することができる。通常、樹脂にある鼠
以１−の大赦の一ノイラーを配合するときは、衝撃強さ
を、１、ＩＪＸＯ，ト４゛るが、塩化ビニル樹脂に等重
量もの西チタン酸カリウムを充てん配合したものは、樹
１１ｉＴＬ’Ｊ体の有する衝撃強さと実質的に同等程度
で・豹って、曲のフィラーに比・＼て極めて高く、−ま
だ圀Ｘ−は樹脂との親和性ないし結合性を増大させるよ
うな表面魁理を四ナタン酸カリウムに施すことによ−，
Ｊ−（衝撃強さをさらに増大さぜることができるの−（
−１西チタン酸ｈリウムは攪１１たフィラー特性をイ１
する。

四チタン酸カリウムは、含塩素合成樹脂のフィラーと１
７で充てん使用するとき、上記のような諸改吉幼果か得
られるか、本発明の苫塩系せ成樹脂成形用組成物（Ｊは
、辿冨配合使用される安定剤、滑剤、架塙削、可塑剤、
その他の添加剤を所望に応じて配合することができる。

さ塩素合成樹脂にゾ・１し７て本発明で用いる四チタン
酸カリウムは、上ｄ己のように熱′ｌｉ：定化効束と架
橋効果を有するが、例えば耐熱性、耐薬品性及び可塑剤
のブリード防止などを目的として行われる樹脂の架橋化
において使用される架橋化剤、例えば有機過酸化物系、
アミン又は硫黄含有化合物系などの架橋化剤と併用すれ
は、さらに高い架橋効果を得ることができる。本発明の
組成物の架橋度は、加熱処理温度と時間によって容易ｔ
こコントロールすることができ、四チタン酸カリウムの
添加酸、併”川する他の架橋剤の種類及び量によって適
切な温度と時間を選択して、所望の架橋変の成形物を得
ることができる・架橋化処理温度は、通常１７０〜２１
０℃程度であるが、そのコントロール及び処理時間を考
慮するときは１８０〜２００℃の範囲が好ましく、低す
き゛ては長時間を要し、高すぎると短時間に溶剤に溶け
ない程度に架橋高分子化してしまう。

−また、本発明の組成物は前記したように、さらに後記
実施例から明らかなように強制燃焼に対しても燃焼速度
が極めて遅く、煙の発生量が極めて少ないという望まし
い特性を有し、火災時に最も恐れられる塩化水素ガス及
び不完全燃焼ガスあるいは分解有機カス煙の発生が極度
に抑制されるので、建例ないし内装材用としての用途に
も好適なものである。ａ塩素合成樹脂は、一般にそれ自
体燃えにくい自己消火性物質であり、不燃性のフィラー
全配合するときはいっそう難燃化されるが、火炎により
強制的に高温加熱ないし燃焼させるとき、（１４１１ｉ
ｉ成分が分解し、塩化水素とともに多量の沈香族系のカ
スが有毒カス煙として発生する。しかし、四チタノ酸カ
リウムをき有する本発明の含塩素合成樹脂ホ１１成物は
、このような従来のものとは′１〉＜異なり４　Ｖ：）
で発煙鼠が少なく、これも四チタン酸カリの特殊な廖素
抽捉能及び架槁化能に基つくものと推定される。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ポリ塩化ビニル（日本セオン仕製１０３ＥＰ）１００屯
４１部に四ヂタン酸カリウム２５〜１００重置部配行し
、これにｄ′ｆ剤としてポリエチレンワックスとスＴ“
ノ′リン酸化ノグリセリトｌ：１の混合物を１〜２重蓋
部及び安定剤としてジブチルスズマレートとジブチルス
ズメル力グチトとのＩｌｌ混合物を２〜３重量部を添加
（−て、フィラー含量の異なった各種組成物を調製し、
各組成物を１６５℃の温＋１でロール混練し、それぞれ
のロールシートを得た。得られたロールノートを所定の
大きさに切断し、切断片を４枚重ねて厚さ３胴の板をプ
レス成形したのち、引張試験、曲げヤング率試験及び／
ヤルピー衝撃試験用の各試験片を切削加工してつくり、
室温２３℃、湿度５０％の空調室で各試験の測定を行な
った。各試料の試験結果を第１表に示す。

第　　１　　表この表より、引張強さと弾性率は四チタン酸カリウムの
充てん配合性とともに増大することがわかる。−また、
衝撃強さは、フィラー配合量が約２５円（Ｒ−，４では
増大し、そのピーク直は塩化ビニル樹脂自体（充てん量
０）のそれの約３倍に強化さ７１、その補強効果に１喚
めてユニークであり、特兄的て゛あることが４ノかる。

実施例２ポリ塩化ヒーノＬ（１１本ゼオノ社製１０３ＥＰ）１０
０屯吊部に四千タン酸カリウム２重１部、ステアリン酸
カル／つＡ（１，５重紙部及びステアリン酸亜鉛０．５
重紙部を添加混合し、１６５℃の７晶度でロール混練し
てシートを製造した。得られたロールシートを細断し、
１８５℃のオーブン中に入れて６０分間加熱し、その着
色変化状況を１０分ごとに調べた。なお、加熱着色テス
トに供したロールノートは、ステアリン酸カルンウムに
よる呈色で僅かにピンクがかったものであった。加熱テ
ストの結果は、加熱１０分後にやや赤味が増し、２０分
、３０分及び４０分では、これに少しずついくらか黄味
が加わる程度で・　６０分後に薄茶色への変色が見られ
た。

一般に翫ポリ塩化ビニルに亜鉛配合した場合、亜鉛安定
剤の熱安定化効果は弱く、１８５℃の加熱条件では、１
０〜２０分程度で黒変（ジンクバーン）し、助安定剤と
して多価アルコールを添加併用すると安定化効果は向上
するが、それでも１時間後には暗茶褐色に変色する。

しかし、四チタン酸カリウムをステアリン酸亜鉛安定剤
と併用するときは、上記結果から明らかなように、１時
間の加熱で淡い茶色ないし淡黄赤色−＼の１イ１かな変
色が’、、：、らｆするだはで、顕著に改善された熱な
Ｉｒ１ｌ　１’ｌか（：ｆらＪしることがわかる。

実施例、う実施例１て負成した試料ｔごついて小型燃焼試験装置１
イ１”を用い−こ、石火時間、燃焼速度（燃焼による１
ｆＩ−ｈ；減少を・燃焼時間で削−った値）及び発煙量
（最高発煙時の毘＝、１公率で小しだ）を測定した。そ
れらの結束を第２衣にまとめて示す。なお、燃焼温肛は
約６５０℃である。

第２表この衣か［）明り一）かなように、四チタン酸カリウ４
・・の光−Ｃんによって、燃焼性は大＋ｉ］に抑制され
、相に光枠セ（］制に顕著な効果が認めら７’Ｌる。ま
だ、燃焼抑制を目的とする場合には、その充てん量は１
０〜３０重量部が実用−ヒ好ましい。

特許出願人　　工業技術院長　石　坂　誠　−指定代理
人　　］二業技術院大阪工業技術試験所長内　　藤　　
−男

Claims

【特許請求の範囲】

Ｉ　　ｉ’＋塩素合成耐脂１００屯祉部及び四チタン酸
カリウム１〜１（）０重置部から成る含塩素合成樹脂組
成物。