JP3465417B2 - 難燃性樹脂組成物及びそれに用いる低融点ガラス組成物 - Google Patents
難燃性樹脂組成物及びそれに用いる低融点ガラス組成物Info
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Description
ス組成物、及び、それを難燃剤として利用した難燃性樹
脂組成物に関する。
の形状の成形物を得るための材料として広く使用されて
いる。しかし、一般に樹脂系材料の多くは易燃性であ
り、難燃性に劣るため使用範囲が大きく限定されてしま
う。
させるために様々な難燃剤が開発されており、一般的に
は以下の物質が使われている。
等の脱水時の吸熱効果を利用した金属水酸化物。デカブ
ロモジフェニルオキシドや塩素化パラフィンに代表され
る、臭素、塩素等の難燃性元素を含む化合物。酸化モリ
ブデンや三酸化アンチモン等の特に燃焼時の発煙抑制に
効果がある金属酸化物等。
ス質の被膜を作り、酸素を遮断する機能があるため難燃
剤として有効である。たとえばUSP4544695に
は、イオウ成分をSO3 換算で40モル%以上含む低融
点ガラスをポリマーに混入することが開示されている。
しかし、このガラスには、耐水性が低いという問題があ
る。
決するため、イオウ成分をSO3換算で0.1〜38モ
ル%含む低融点ガラス粉末と、塩素を含む樹脂成分とか
らなる難燃性樹脂組成物を提供する。
分をSO3換算で0.1〜38モル%含む。SO3成分
は樹脂の難燃性を向上させるために有効であり、この観
点で0.1モル%以上含有するようにされる。しかし、
過度の添加は、低融点ガラスの耐水性を低下させるた
め、38モル%以下とされる。より充分な耐水性を確保
するためには、20モル%以下であることが好ましい。
塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、鉛ガラス、テルライド
ガラスなどのカルコゲナイドガラス等がある。リン酸塩
系低融点ガラスは樹脂を炭化させる効果が高いため、特
に好ましい。
からなるガラス粉を混入した樹脂組成物が燃焼する際に
ガラスが流動する程度に低融点であればよく、具体的に
は、500℃程度以下、より好ましくは400℃程度以
下のガラス転移温度を有するものである。
スの組成は、本質的に、P2 O5 15〜
43モル%、SO3 0.1〜38モル
%、Li2 O 0〜25モル%、Na2
O 0〜25モル%、K2 O
0〜25モル%、CaO 0
〜10モル%、SrO 0〜10モル
%、BaO 0〜10モル%、B2 O
3 0.1〜20モル%、遷移金属、Mg、
Al、Sn、Pb及びSbから選ばれる1種以上の元素
の酸化物 1〜55モル%(元素
換算)、からなることが、好ましい。
ラス組成物全量に対して、96モル%以上含有すること
をいい、本発明の効果を損しない範囲で、他に微量成分
を添加できる。
と、融点が高くなり、燃焼時の樹脂表面にガラス質の被
膜を生成しがたくなるため難燃化効果が低下し、多い
と、耐水性が低下する傾向がある。
の急激な粘度低下を防止し、樹脂表面に均一な被膜を形
成するための必須成分であり、20モル%以上添加する
と、耐水性が低下し、ガラス転移点が上昇するおそれが
ある。より好ましくは、1モル%以上添加する。
としてそれぞれ25モル%以下、CaO、SrO、Ba
Oは粘度調整剤としてそれぞれ10モル%以下の量を添
加してもよい。
bから選ばれる1種以上の元素の酸化物の含有量は、1
モル%未満では樹脂を難燃化する効果が充分ではなく、
55モル%超では、ガラス質を形成しにくくなる。充分
な難燃性効果を得るためには、10モル%以上であるこ
とが好ましい。ここで、「元素換算」とは金属元素に換
算したモル数であることを示す。たとえばZnO、Fe
O、CuOに換算して1〜55モル%であり、Al2 O
3 、Sb2 O3 に換算して0.5〜27.5モル%であ
る。
イットリウム、ジルコニウム、クロム、モリブデン、マ
ンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、
鉛、アンチモン等がある。このうち、第一遷移金属元素
と呼ばれるスカンジウム、チタン、バナジウム、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛が効
果的な難燃性付与の観点で好ましく、とりわけ、亜鉛、
鉄、銅が好ましい。
り、Al2 O3 は耐水性向上のために有用であるため、
難燃性付与の目的で第一遷移金属から選ばれる1種以上
の元素の酸化物を添加した場合でも、MgO、Al2 O
3 を別途添加できる。
しいものを具体的に示すと、以下のようになる。
43モル%、SO3 0.1〜38モル
%、Li2 O 0〜25モル%、Na2
O 0〜25モル%、K2 O
0〜25モル%、MgO 0
〜55モル%、CaO 0〜10モル
%、SrO 0〜10モル%、BaO
0〜10モル%、B2 O3
0.1〜20モル%、Al2 O3 0
〜15モル%、第一遷移金属から選ばれる1種以上の元
素の酸化物 1〜55モル%(元素換算)。
脂からなり、塩素を含む熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が
採用される。たとえば、塩化ビニル系樹脂、塩素化塩化
ビニル系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、ポリエピク
ロロヒドリン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、等があ
り、特に塩化ビニル系樹脂が好ましい。
体や共重合体からなり、共重合体の場合は塩化ビニルを
主たるモノマーとする共重合体であることが好ましい。
塩化ビニル系共重合体としてはたとえば、塩化ビニルと
酢酸ビニル、エチレン、プロピレン、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステルなどのモノマーとの共重合体
などがある。
ンドしてもよい。他の樹脂としてはたとえば、酢酸ビニ
ル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、MBS樹脂
(メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合
体)、ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン共重合体)、アクリル樹脂などがある。
剤が配合されていてもよい。配合しうる添加剤として、
たとえば、フタル酸エステルなどの可塑剤、ステアリン
酸誘導体などの滑剤、ヒンダードフェノール類などの酸
化防止剤、有機スズ化合物などの熱安定剤、ベンゾトリ
アゾール系化合物などの紫外線吸収剤、顔料などの着色
剤、界面活性剤などの帯電防止剤、難燃剤、充填剤など
が適宜採用される。
ル系樹脂でもよく、軟質塩化ビニル系樹脂でもよい。軟
質塩化ビニル樹脂としては、塩化ビニル単独重合物から
なる樹脂に、フタル酸ジオクチル(DOP)やリン酸ト
リフェニル(TPP)等の可塑剤を樹脂部全量のうちの
1〜200重量%混入したものが例示される。
含有樹脂と上記の低融点ガラス粉末とからなる。ガラス
粉末は、組成物全量の1〜80重量%、特には5〜60
重量%、となるようにすることが好ましい。ガラス粉末
が多すぎると成形性が低下する傾向があり、少なすぎる
と充分な難燃性が得られない傾向がある。
煙抑制剤、難燃性向上剤として、特定金属の酸化物、水
酸化物、ケイ酸塩、炭酸塩、又は、有機金属錯体を加え
てもよい。具体的には、酸化物としては、アルミナ、マ
グネシア、酸化モリブデン、酸化アンチモン、酸化ジル
コニウム、酸化鉄などが、水酸化物としては水酸化アル
ミニウム、水酸化マグネシウム等が、ケイ酸塩として
は、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウムなどが、炭
酸塩としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ク
レーなどが、有機金属錯体としては、フェセロン、ビス
(アセチルアセトネート)銅などが、挙げられる。
の量は難燃性樹脂組成物全量の1〜20重量%が好まし
い。
形できる。成形方法としては、プレス成形、押出成形、
カレンダー成形、射出成形、引き抜き成形、ペースト成
形などがある。また、低融点ガラスを適切な樹脂エマル
ジョン、又は樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶液に分散さ
せることにより、防火性を付与する塗料としても使用で
きる。
樋等の屋根関連部材、サイディング材、デッキ材、フェ
ンス等の外装外壁部材、窓枠、ドア、門扉等の開口部関
連部材、壁材、床材、天井材、廻り縁、額縁、幅木、階
段、手すり等の内装関連部材、その他の建築部材や建装
品、家具材、防災トラフ、看板、電線の被覆材などがあ
る。
が、本発明はこれらに限定されない。実施例で用いた耐
水性、発煙抑止性、難燃性等の評価方法を以下に示す。
30×2mmの平板状ガラスサンプルを得、90℃の温
水に20時間浸し、単位面積当たりの重量減少率で評価
した。○:5mg/cm2 未満、△:5mg/cm2 以
上、10mg/cm2 未満、×:10mg/cm2 以
上。
精機製作所(株)製)を用いて行った。◎:最大発煙量
が30未満、○:最大発煙量が30以上50未満、△:
最大発煙量が50以上100未満、×:最大発煙量が1
00以上。
し、ガラス質による表面の被覆性も評価した。○:全面
的にガラス質で被覆されている、△:一部樹脂炭化物が
露出している。
所(株)製)を用いて行った。○:酸素指数が60以
上、△:酸素指数が50以上60未満、×:酸素指数が
50未満。
して、リン源にはH3 PO4 、リチウム源にはLi2C
O3 、ナトリウム源にはNa2 CO3 、カリウム源には
K2 CO3 、アルミニウム源にはAl(OH)3 、ケイ
素源にはSiO2 、ホウ素源にはB2 O3 、亜鉛源、鉄
源、鉛源、マグネシウム源、銅源、イオウ源にはそれぞ
れの金属の酸化物及び/又は硫酸塩、を用い、これを種
々の割合で混合して、得られたスラリーを125℃で1
2時間乾燥後、白金坩堝に移し1100℃で30分間加
熱する。得られた融液をステンレス製ローラーに流し込
んで冷却してガラスフレークとし、ボールミルで90分
間粉砕後、100メッシュのふるいにかけ、粉末状ガラ
スを得た。
溶解した後、ICP発光分光法、原子吸光分光法で分析
し、それぞれ耐水性の評価を行った。
ビニル樹脂(PVC:平均重合度800)80重量%、
上記それぞれのガラス20重量%を混合し、180℃の
ロールで7分間混練後、プレスにより180℃、100
kg/cm2 の条件で成形して難燃性樹脂組成物のテス
トピースを得て、発煙抑止性、難燃性の評価を行った。
結果を表1に示す。
り、さほど大きな発煙抑止性を必要としない用途によっ
ては、充分な耐水性、発煙抑止性、難燃性を有している
ともいえるが、表面被覆性が若干手低下している。この
点から、より充分な発煙抑止性を確保するためには、B
2 O3 の添加が有効である。
リン酸系と比べると、発煙抑止性、難燃性が若干低い。
やはり、用途によっては使用できるが、充分な発煙抑止
性を必要とする場合は、リン酸系ガラスを用いることが
好ましい。
止性に劣り、好ましくない。また、例10はSO3 を過
剰に含む例であり、耐水性に劣り、やはり好ましくな
い。
化ビニル樹脂(PVC)、表1に示したガラスA又はB
の粉末、及びDOP、TPP、酸化モリブデン、酸化ア
ンチモンを、表2に示した重量比で混合して、180℃
のロールで7分間混練後、プレスにより180℃、10
0kg/cm2 の条件で成形して難燃性樹脂組成物のテ
ストピースを得て、発煙抑止性、難燃性の評価を行っ
た。結果を表2に示す。
して、酸化モリブデン又は酸化アンチモンを添加した例
であり、その効果が確認できる。
樹脂を軟質とした例である。硬質の塩化ビニルを用いた
例に比べて、若干、発煙抑止性に劣るが、使用可能な範
囲である。
低融点ガラスを配合することにより、樹脂の難燃性を向
上させ、燃焼時の発煙量を大幅に低減できる。
Claims (7)
- 【請求項1】イオウ成分をSO3換算で0.1〜38モ
ル%含む低融点ガラス粉末と、塩素を含む樹脂成分とか
らなる難燃性樹脂組成物。 - 【請求項2】低融点ガラスがリン酸塩系低融点ガラスで
あることを特徴とする請求項1記載の難燃性樹脂組成
物。 - 【請求項3】リン酸塩系低融点ガラスの組成が、本質的
に、 P2 O5 15〜43モル%、 SO3 0.1〜38モル%、 Li2 O 0〜25モル%、 Na2 O 0〜25モル%、 K2 O 0〜25モル%、 CaO 0〜10モル%、 SrO 0〜10モル%、 BaO 0〜10モル%、 B2 O3 0.1〜20モル%、 遷移金属、Mg、Al、Sn、Pb及びSbから選ばれ
る1種以上の元素の酸化物 1〜
55モル%(元素換算)、 からなることを特徴とする請求項2記載の難燃性樹脂組
成物。 - 【請求項4】リン酸塩系低融点ガラスの組成が、本質的
に、 P2 O5 15〜43モル%、 SO3 0.1〜38モル%、 Li2 O 0〜25モル%、 Na2 O 0〜25モル%、 K2 O 0〜25モル%、 MgO 0〜55モル%、 CaO 0〜10モル%、 SrO 0〜10モル%、 BaO 0〜10モル%、 B2 O3 0.1〜20モル%、 Al2 O3 0〜15モル%、 第一遷移金属から選ばれる1種以上の元素の酸化物 1
〜55モル%(元素換算)、 からなることを特徴とする請求項2記載の難燃性樹脂組
成物。 - 【請求項5】樹脂成分が塩化ビニル系樹脂であることを
特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の難燃性樹脂
組成物。 - 【請求項6】本質的に、 P2 O5 15〜43モル%、 SO3 0.1〜38モル%、 Li2 O 0〜25モル%、 Na2 O 0〜25モル%、 K2 O 0〜25モル%、 CaO 0〜10モル%、 SrO 0〜10モル%、 BaO 0〜10モル%、 B2 O3 0.1〜20モル%、 遷移金属、Mg、Al、Sn、Pb及びSbから選ばれ
る1種以上の元素の酸化物 1〜
55モル%(元素換算)、 からなる低融点ガラス組成物。 - 【請求項7】本質的に、 P2 O5 15〜43モル%、 SO3 0.1〜38モル%、 Li2 O 0〜25モル%、 Na2 O 0〜25モル%、 K2 O 0〜25モル%、 MgO 0〜55モル%、 CaO 0〜10モル%、 SrO 0〜10モル%、 BaO 0〜10モル%、 B2 O3 0.1〜20モル%、 Al2 O3 0〜15モル%、 第一遷移金属から選ばれる1種以上の元素の酸化物 1
〜55モル%(元素換算)、 からなる低融点ガラス組成物。
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JPH093335A JPH093335A (ja) | 1997-01-07 |
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ID=15620878
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JP15612595A Expired - Lifetime JP3465417B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 難燃性樹脂組成物及びそれに用いる低融点ガラス組成物 |
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1995
- 1995-06-22 JP JP15612595A patent/JP3465417B2/ja not_active Expired - Lifetime
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