JP6948003B2 - 難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明者らの知見によれば、例えば、特許文献2および7の樹脂組成物では、150℃以上の高温下での耐熱性は不十分であるなど、従来の技術では、難燃性、耐熱性、柔軟性、生産性に優れ、しかも耐油性に優れた難燃性樹脂組成物は提供されていないのが現状である。
成分(A):融解終了温度が166〜175℃であるプロピレン−エチレンブロック共重合体を含むオレフィン系ポリマー
成分(B):エチレン−α−オレフィン共重合体を含む熱可塑性樹脂
成分(C):パラフィン系ゴム用軟化剤
成分(D):架橋剤
成分(E):難燃剤
成分(B3):ビニル芳香族化合物に由来する少なくとも2個の重合体ブロックPと、共役ジエン及び/又はイソブチレンに由来する少なくとも1個の重合体ブロックQとを有するブロック共重合体、並びに該ブロック共重合体を水素添加してなるブロック共重合体からなる群のうちの少なくとも1つのブロック共重合体
本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物は、下記成分(A)〜(E)を含む混合物(以下、「本発明の混合物」と称す場合がある。)を動的架橋してなる。
成分(A):融解終了温度が166〜175℃であるプロピレン−エチレンブロック共重合体を含むオレフィン系ポリマー
成分(B):エチレン−α−オレフィン共重合体を含む熱可塑性樹脂
成分(C):パラフィン系ゴム用軟化剤
成分(D):架橋剤
成分(E):難燃剤
成分(A)は、融解終了温度が166〜175℃であるプロピレン−エチレンブロック共重合体を含むオレフィン系ポリマーである。
工程(1):試料5mgを室温から100℃/分の速度で40℃から200℃まで昇温し、昇温終了後、3分間保持する。
工程(2):200℃から10℃/分の速度で40℃まで降温し、降温終了後、3分間保持する。
工程(3):40℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温する。
本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物に用いる成分(B)は、エチレン−α−オレフィン共重合体(ただし、成分(A)に該当するものを除く。)を含む熱可塑性樹脂であり、成分(B)は更に以下の成分(B3)を含んでいてもよい。
成分(B3):ビニル芳香族化合物に由来する少なくとも2個の重合体ブロックPと、共役ジエン及び/又はイソブチレンに由来する少なくとも1個の重合体ブロックQとを有するブロック共重合体、並びに該ブロック共重合体を水素添加してなるブロック共重合体からなる群のうちの少なくとも1つのブロック共重合体
成分(B)は本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物に柔軟性を付与する成分である。
成分(B1):エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体
成分(B2):エチレン−α−オレフィン共重合体
ただし、本発明においては、成形性の観点から、エチレン−α−オレフィン共重合体としては成分(B1)を用いることが好ましい。
なお、成分(B1)、成分(B2)は、それぞれ1種のみを用いてもよく、組成や物性の異なるものを2種以上組み合わせて用いてもよい。
(P−Q)n (3)
(式中、Pは重合体ブロックPを、Qは重合体ブロックQをそれぞれ示し、mは1〜5の整数を示し、nは2〜5の整数を示す。)
本発明の混合物は、成分(A)と成分(B)との合計100質量部に対して成分(B)を40〜80質量部、特に30〜70質量部、とりわけ20〜60質量部含むことが好ましい。即ち、本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物の成形性の観点から、成分(B)は上記下限以上であることが好ましく成形性の観点から上記上限以下であることが好ましい。
本発明の混合物は、成形性を向上させる観点から下記成分(C)を含有する。
成分(C):パラフィン系ゴム用軟化剤
本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物は架橋剤の存在下で動的架橋して得られるものである。この動的架橋処理により、本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物は、耐熱性および成形性が良好なものとなる。
これらのうち、特に、ジビニルベンゼンを含むことが、動的架橋の反応の進行性が良好という観点から好ましい。
また、成分(D)の架橋助剤としてジビニルベンゼンを用いる場合、その使用量は、成分(A)、成分(B)及び成分(C)の合計100質量部に対して0.1〜2質量部、特に0.2〜1質量部であることが、成形性の観点から好ましい。
本発明では、難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物としての難燃性を得るために成分(E)として難燃剤を用いる。
成分(E)の難燃剤としては特に制限はないが、臭素系難燃剤及び/又はアンチモン系難燃剤が好適である。
本発明の混合物には、成分(A)〜(E)以外に本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてその他の成分を配合することができる。
本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物は、成分(A)〜成分(E)及び必要に応じて用いられるその他の成分等を所定量含有する本発明の混合物を動的架橋して得られるものである。
本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物は、通常、ポリオレフィン系樹脂組成物に用いられる成形方法、例えば、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形等の各種成形方法により、成形体とすることができ、これらの中でも射出成形、押出成形が好適である。また、これらの成形を行った後に積層成形、熱成形等の二次加工を行った成形体とすることもできる。特に、本発明の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物は押出成形性に優れ、成形した際の目ヤニの発生やブツが低減されたものであるため、押出成形、特に異形押出成形に好適である。
以下の実施例・比較例で使用した原材料は以下の通りである。
A1:
プロピレンランダム共重合体;比重:0.90g/cm3、MFR(230℃、21.2N荷重):0.8g/10分、融解終了温度:150℃、ゴム中のエチレン含有量:0質量%、日本ポリプロ株式会社製ノバテックPP(登録商標)EG8B
A2:
プロピレン−エチレンブロック共重合体−1;比重:0.90g/cm3、MFR(230℃、21.2N荷重):1.5g/10分、融解終了温度:170℃、ゴム中のエチレン含有量:80質量%、140℃可溶分:70質量%、100℃可溶分:30質量%、日本ポリプロ株式会社製ノバテックPP(登録商標)EC7
A3:
プロピレン−エチレンブロック共重合体−2;比重:0.90g/cm3、MFR(230℃、21.2N荷重):0.5g/10分、融解終了温度:170℃、ゴム中のエチレン含有量:83質量%、140℃可溶分:77質量%、100℃可溶分:23質量%、日本ポリプロ株式会社製ノバテックPP(登録商標)EC9
A4:
プロピレン−エチレンブロック共重合体−3;比重:0.90g/cm3、MFR(230℃、21.2N荷重):2.7g/10分、融解終了温度:165℃、ゴム中のエチレン含有量:91質量%、140℃可溶分:73質量%、100℃可溶分:27質量%、日本ポリプロ株式会社製ノバテックPP(登録商標)BC6
B1:
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体(EPDM−1);ムーニー粘度(ML1+4、125℃):61、エチレン単位含有量:66質量%、エチリデンノルボルネン単位含有量:5.0質量%)、三井化学株式会社製 EP3092PM
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体
B2:
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体(EPDM−2);ムーニー粘度(ML1+4、125℃):64、エチレン単位含有量:67質量%、エチリデンノルボルネン単位含有量:4.5質量%)、JSR株式会社製 EP505EC
B3:
スチレン−ブタジエンブロック共重合体の水添物
(SEBS);比重:0.91g/cm3、スチレン単位含有量:33質量%、TSRC社製 TAIPOL SEBS−6151
C1:
パラフィン系ゴム用軟化剤;40℃の動粘度:95.5cSt、流動点:−15℃、引火点:272℃)、出光興産株式会社製 ダイアナ プロセスオイルPW90
D1:
架橋助剤;ジビニルベンゼン60質量%とエチルビニルベンゼン40質量%の混合物、和光純薬工業社製 ジビニルベンゼン
D2:
有機過酸化物;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン40質量%と炭酸カルシウム60質量%の混合物、化薬アクゾ株式会社製 カヤヘキサAD40C
E1:
臭素系難燃剤;エチレンビス(ペンタブロモベンゼン)(臭素含有率82質量%)、アルベマール社製 SAYTEX8010
E2:
アンチモン系難燃剤;三酸化アンチモン、日本精鉱社製 PATOX−KN
以下の実施例・比較例における難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物の評価方法は以下の通りである。
<融解終了温度>
融解終了温度はJIS K7121に従い、以下の方法により測定した。即ち、示差走査熱量計(エスエスアイ・ナノテクノロジー社製DSC6220)を用いて以下の工程(1)〜(3)を順に実施してポリプロピレン系樹脂(ここで、ポリプロピレン樹脂とは、表中のA1〜A4成分をさす。)の融解挙動を測定する。各工程において横軸に時間、縦軸に融解熱量をプロットして融解曲線を取得し、工程(3)において観測されるピークの補外ピーク終了点(℃)を算出し、融点終了点とした。
工程(1):試料5mgを室温から100℃/分の速度で40℃から200℃まで昇温し、昇温終了後、3分間保持する。
工程(2):200℃から10℃/分の速度で40℃まで降温し、降温終了後、3分間保持する。
工程(3):40℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温する。
ゴム中のエチレン含有量の測定は以下のようにして行った。測定装置としてクロス分別装置(ダイヤインストルメント製 CFC
T101)を使用した。このクロス分別装置は、試料を溶解温度の差を利用して分別する温度上昇溶離分別(TREF)機構と、分別された区分を更に分子サイズで分別するサイズ排除クロマトグラフ(Size Exclusion Chromatography:SEC)をオンラインで接続した。
まず測定すべきサンプルを溶媒(o−ジクロロベンゼン)を用い3mg/mlとなるように、140℃で溶解し、これを測定装置内のサンプルループ内に注入する。以下の測定は設定条件に従って自動的に行われる。サンプルループ内に保持された試料溶液は、溶解温度の差を利用して分別するTREFカラム(不活性担体であるガラスビーズが充填された内径4mm、長さ150mmの装置付属のステンレス製カラム)に0.4ml注入する。次に該サンプルを1℃/分の速度で140℃から0℃の温度まで冷却し、上記不活性担体にコーティングさせる。この時、高結晶成分(結晶しやすいもの)から低結晶成分(結晶しにくいもの)の順で不活性担体表面にポリマー層が形成される。TREFカラムが0℃で更に30分間保持された後、0℃の温度で溶解している成分2mlが、1ml/分の流速でTREFカラムからSECカラム(昭和電工製 AD806MS 3本)へ注入される。SECで分子サイズの分別が行われている間に、TREFカラムでは次の溶出温度(5℃)に昇温され、その温度に約30分間保持される。SECでの各溶出区分の測定は39分間隔で行われた。溶出温度は下の温度で段階的に昇温される。
0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,49,52,55,58,61,64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,97,100,102,120,140℃
該SECカラムで分子サイズによって分別された溶液は、装置付属の赤外線分光光度計でポリマーの濃度に比例する吸光度が測定され(波長3.42μ,メチレンの伸縮振動で検出)、各溶出温度区分のクロマトグラムが得られる。内蔵のデータ処理ソフトを用い、上記測定で得られた各溶出温度区分のクロマトグラムのベースラインを引き、演算処理される。各クロマトグラムの面積が積分され、積分溶出曲線が計算される。また、この積分溶出曲線を温度で微分して、微分溶出曲線が計算される。ここまでで溶出した部分を全ゴム含有量とした。溶出部分を濃縮し、IR測定を行い、エチレンとプロピレンの割合を算出した。
前述で得られたTREFの積分溶出曲線から100〜140℃の領域で溶出した割合を140℃可溶分として算出した。
前述で得られたTREFの積分溶出曲線から0〜100℃の領域で溶出した割合を100℃可溶分として算出した。
押出テープ(厚さ1mm)から打ち抜き作成した3号ダンベル片を60℃に調整したオイル(サンオイル社製、IRM902)に168時間浸漬した。その後、付着した油分を拭き取り、23℃、50%RHの環境下に24時間保持した後、JIS
C−3005に準拠して引張強度及び引張伸度の測定を行った。引張速度は200mm/分とした。
オイルに浸漬しない引張試験の値を基準(100%)とし、引張強度、引張伸度の各々についてその保持率を算出し、それぞれ引張強度残率、引張伸度残率とした。引張強度残率、引張伸度残率の何れも、値が高い方が好ましい。
2mm厚みのプレスシートを用い、JIS K6723に準拠して加熱変形率を測定した。
試験条件は設定温度;150℃、加重;2Kgf、加重時間;1時間として、試験実施前のプレスシート厚みと試験実施後の厚みの変化率を測定した。厚みの変化率は小さい方が好ましい。
2mm厚みのプレスシートを3枚に重ねて、JIS K6253(JIS−A)に準拠してA硬度を測定した。
3mm厚みのプレスシートから得られた試験片(長さ:127mm、幅:12.7mm、厚さ:3mm)を垂直に保ち、下端にバーナの火を10秒間接炎させた後に炎を取り除き、試験片に着火した火が消える時間を測定した。次いで火が消えると同時に2回目の接炎を10秒間行ない、1回目と同様にして着火した火が消える時間を測定した。更に、落下する火種によって試験片の下に設置した綿が着火するか否かについても評価した。
1回目と2回目の燃焼時間、綿着火の有無の結果から、UL−94V規格に従って燃焼性を評価した。燃焼性能はV−0>V−1>V−2の順に良好である。
押出テープの外観を観察し、表面が平滑であり、ブツの数の多少とブツの大きさに基づいて以下の3段階で評価した。
◎:優れる
〇:良
×:不良
表−1に示す各成分を表−1に示す割合で内容量1.0Lの加圧ニーダーへ挿入し、加圧ニーダーのジャケット設定温度80〜170℃で混練し、せん断による自己発熱で樹脂温度が190℃になった時点で混練を終了した。この動的架橋処理時間は20分である。得られた混練物をさらに表面温度140℃のオープンロールによりシート化した後、ペレタイザーでペレット化して樹脂組成物を作製した。
また、得られたペレットを20mm単軸押出機を用いて200℃で押出成形し、幅50mm×厚さ1mmの押出テープを得た。押出テープについて、前述の方法にて押出テープ外観、引張試験、耐油試験を行った結果を表−1に示す。
なお、表−1中のPP特性は以下の値を示す。
表−1に示す通り、実施例1〜3の加熱変形率は8〜19%であり、比較例1〜2の加熱変形率は20〜100%であり、実施例1〜3は比較例1〜2と比較して低い加熱変形率を示した。「加熱変形率」評価において実施例1〜3は耐熱性に優れていることがわかる。さらに、実施例2におけるプロピレン−エチレンブロック共重合体の一部をプロピレンランダム共重合体に置き換えた実施例3は実施例2よりも「耐油試験」において高い引張強度残率および引張伸度残率を示した。このことから高温の耐油性に優れていることがわかる。また、「押出テープ外観」の評価の結果、実施例3は実施例1〜2および比較例1〜2と比較して、表面が最も平滑で、ブツの数が少なく、散見されるブツの大きさも小さかった。よって、実施例3より得られる成形品は外観良好になる可能性が高く、生産性に優れていると考えられる。
Claims (11)
- 下記成分(A)〜(E)を含む混合物を動的架橋してなる難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
成分(A):融解終了温度が166〜175℃であるプロピレン−エチレンブロック共重合体を含むオレフィン系ポリマー
成分(B):エチレン−α−オレフィン共重合体を含む熱可塑性樹脂
成分(C):パラフィン系ゴム用軟化剤
成分(D):架橋剤
成分(E):難燃剤 - 成分(A)中のプロピレン−エチレンブロック共重合体のMFR(230℃、21.2N荷重)が0.05〜2.0g/10分である、請求項1に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 成分(A)がプロピレンランダム共重合体を含む、請求項1又は2に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 成分(A)中のプロピレン−エチレンブロック共重合体のゴム中のエチレン含有量が72〜90質量%である、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 成分(B)がエチレン単位含有量が50〜75質量%のエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体を含む、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 成分(B)が下記成分(B3)を含む、請求項5に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
成分(B3):ビニル芳香族化合物に由来する少なくとも2個の重合体ブロックPと、共役ジエン及び/又はイソブチレンに由来する少なくとも1個の重合体ブロックQとを有するブロック共重合体、並びに該ブロック共重合体を水素添加してなるブロック共重合体からなる群のうちの少なくとも1つのブロック共重合体 - 成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対する成分(B)の割合が40〜80質量部である、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 成分(D)が有機過酸化物および架橋助剤を含む、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 成分(E)が臭素系難燃剤および/またはアンチモン系難燃剤であって、成分(A)と成分(B)の合計100質量部に対する成分(E)の割合が30〜80質量部である、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物を成形してなる成形体。
- 電線被覆材である、請求項10に記載の成形体。
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