JPH0611866B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱可塑性樹脂組成物に関する。さらに詳しくは
熱可塑性樹脂の外観を損うことなく、低比重化を計ると
共に、断熱性を向上させ、さらに安全性を確保しつつ防
菌、防カビ性を付与した熱可塑性樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

一般に熱可塑性樹脂は優れた加工特性および軽量で錆び
にくい等の特性により、射出成形品、中空成形品、フィ
ルム、シート、繊維などに加工され、各種の用途に用い
られている。

一方、従来カビには犯されないと考えられてきた熱可塑
性樹脂も、実際にはカビに犯されることが近年明らかに
されてきており、その用途によっては衛生上問題になっ
てきている。

このような状況下で、空調機部品、冷暖房機部品のよう
な断熱性を要求される部品は、断熱のためにポリウレタ
ン、ポリスチロール、ポリエチレン等の発泡体を熱可塑
性樹脂製の部品に張り合わせて使用されている。これら
の発泡体に前記の防カビ効果を付与させるとき、ある特
定の防菌剤を除き、発泡時の加熱により添加した防菌剤
が昇華し、発泡後の時点では防カビ効果を全く保持して
いないという問題点があった。

前記の特定の防菌剤とはヒ素化合物であるバイナジン
（商品名）を指すが、同化合物のそれ自体では安全であ
るが、燃焼などの事故により、同化合物が分解した場合
の安全性が懸念され、用途が限定される。

これに対し、チアベンタゾールに代表される安全性の高
い防菌剤は、そのほとんどが昇華性ないしは分解性を有
しており、前記の発泡時の加熱による防カビ効果の喪失
という問題点がある。

一方、本体となる熱可塑性樹脂材料そのものを発泡させ
ることにより、前記ポリウレタン、ポリスチロール、ポ
リエチレン等の発泡体貼り合わせを廃止することが考え
られるが、このような方法でも添加する防菌剤の昇華は
逃れられず、マタ防カビ効果を発揮するための防菌剤の
熱可塑性樹脂表面への析出が発泡気泡内側へも起きるた
め、その効果を著しく損う結果となる。

また熱可塑性樹脂の発泡成形においては、表面の肌荒れ
により外観性の低下は避けることができず、製品品質を
著しく損う結果となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、熱可塑性樹脂組成物の低比重化と共に断熱
性を向上させようとすると、防カビ効果を得ることが困
難であり、また製品外観の低下を避けることができず、
安全性の高い防カビ効果を得ようとすると、低比重化お
よび断熱性の付与が困難である。

本発明の目的は、熱可塑性樹脂組成物の断熱性向上と防
カビ性の付与という相反する問題を解決し、低比重で断
熱性である性質と安全性の高い防カビ性をあわせ持ち、
しかも製品外観の優れた成形品が得られる熱可塑性樹脂
組成物を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記の課題を解決するため鋭意研究を行
った。その結果、熱可塑性樹脂の製品を得るための各種
工程によっても破壊しない高い耐圧強度を有する微小球
状中空体と防菌剤を配合することにより、低比重で断熱
性と防カビ効果の両方を有する。熱可塑性樹脂組成物を
得ることができることを見いだし、本発明を完成した。

すなわち本発明は、熱可塑性樹脂に高耐圧微小球状中空
体および防カビ性に優れた防菌剤を配合してなる熱可塑
性樹脂組成物である。

更に２５０℃以下で造粒可能な熱可塑性樹脂１００重量
部に対して、耐圧強度３００Kg/cm²以上の微小球状中空
体１０〜１００重量部および防カビ性に優れ安全性の高
い防菌剤０．０５〜０．４０重量部を配合してなる熱可
塑性樹脂組成物である。

本発明で用いる熱可塑性樹脂は、安全性の高い防菌剤が
昇華または分解を完了しない温度である２５０℃以下で
造粒可能な樹脂であれば良い。すなわち四大汎用樹脂と
よばれるポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリスチロールを始めとしてアイオノマー樹脂、Ｅ
ＥＡ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ
樹脂、ＥＶＡ樹脂、ＧＬ樹脂、ＣＰＥ樹脂、ポリアセタ
ール樹脂、ポリブタジェン樹脂等の一種または二種以上
の混合物である。

一方、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート、ＰＥＴ樹
脂、ＰＢＴ樹脂等はその耐熱性から２５０℃以下での造
粒は困難であり、本発明の構成には適さない。

本発明で用いる中空体は、硝子系の微小球状中空体であ
り、押出機、成形機で加工できる大きさであり、平均粒
径１００μｍ以下のものが好ましく、その耐圧強度が３
００Kg/cm²以上、好ましくは５００Kg/cm²以上のもので
ある。

耐圧強度３００Kg/cm²とは、静水圧による破壊強度でＡ
ＳＴＭＤ３１０２に準拠し、１０％破壊以下のものをい
う。

耐圧強度が３００Kg/cm²未満では、製品を得るための造
粒および成形の工程における圧力および剪断応力によ
り、該中空体の破壊が起こり易く、その結果、該中空体
が中空形状を維持できなくなるため、低比重化および低
熱伝導率化が達成できない。

また中空体の真比重が０．４０〜０．７０の範囲のもの
が好ましい。

真比重が０．４０未満の該中空体では、中空体の壁部肉
厚が薄くなるため、耐圧強度３００Kg/cm²以上を実現で
きず、真比重が０．７０を超えると熱可塑性樹脂の内、
最も低比重であるポリプロピレンの比重が０．９０であ
るため、中空体とプロピレン重合体の比重差が少なくな
り、中空体配合による低比重化の効果が小さく好ましく
ない。

本発明で用いる中空体の配合量は、熱可塑性樹脂１００
重量部に対して、１０〜１００重量部が好ましく、１１
〜７０重量部である。

該中空体の配合量が１０重量部未満では、低比重および
低熱伝導率化の効果が少なく、配合量が１００重量部を
超えると配合された該中空体の間隔が小さくなることに
より、該中空体の表面間で熱伝導が行われるため低熱伝
導率の効果が小さくなる。

本発明で用いる防菌剤は防カビ効果のあるものであり、
さらには安全性が高く、しかも燃焼等の事故により分解
しても人体に悪影響をおよぼす恐れのないものが好まし
い。言い替えるとAspergillus nigerの最小抑制濃度お
よび急性経口毒性が低く、燃焼等による分解後も、ヒ素
等の劇毒物や毒性ガスの発生の恐れがないものでなけれ
ばならない。

すなわち、ベンズイミダゾール系のチアベンタゾール
（商品名）を始めとして、同じくベンズイミダゾール系
のプリベントールＯＣ３０１５、フェノール系のプリベ
ントールＣＭＫ、ヨード系のアミカルＡＭ−４８、ハロ
アルキル系のCaptan、プリベントールＡ３およびプリベ
ントールＡ４Ｓ、アルコール系のDekabiace、異種環式
窒素化合物であるソジュムオマジン、Dencil Ｓ１００
等の一種または二種以上の混合物を例示できる。

一方、バイナジンは有機ヒ素化合物であり、燃焼等の事
故時に劇毒物であるヒ素単独体となる恐れがあり好まし
くない。

同じく燃焼等の事故時に猛毒のシアンガス発生の恐れが
あるシアネート系およびチオシアネート系の防菌剤も好
ましくない。

異種環式窒素化合物の中でもジンクオマジンは急性経口
毒性がラットＬＤ５０で２００mg/Kgと毒性が高く好ま
しくない。

本発明の組成物にあっては、通常熱可塑性樹脂に添加さ
れる各種の添加剤たとえば、フェノール系、チオエーテ
ル系、リン系などの酸化防止剤、光安定剤、造核剤、滑
剤、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、無滴
剤、顔料、重金属不活性化剤（銅害防止剤）、過酸化物
の如きラジカル発生剤、金属石鹸などの分散剤、もしく
は中和剤、無機充填剤（たとえばタルク、マイカ、クレ
ー、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、水酸化アルミ
ニウム、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マ
グネシウム、硫化亜鉛、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウ
ム、ケイ酸アルミニウム、ガラス繊維、チタン酸カリウ
ム、炭素繊維、カーボンブラック、グラファイト、金属
繊維など）、もしくはカップリング剤（たとえばシラン
系、チタネート系、ボロン系、アルミネート系、ジルコ
アルミネート系など）の如き表面処理剤で表面処理され
た前記無機充填剤等を本発明の目的を損なわない範囲で
併用することができる。

本発明の組成物は、前記の本発明にかかわる熱可塑性樹
脂に対して、本発明にかかわる高耐圧の微小球状中空体
および同防菌剤ならびに通常熱可塑性樹脂に添加される
前記の各種添加剤の所定量を低剪断型混合装置例えばタ
ンブラーミキサー（商品名）、リボンブレンダー、ホバ
ードミキサーなどを用いて混合し、通常の単軸押出機、
２軸押出機、ブラベンダー、またはロールなどで、溶融
混練温度１７０℃〜２７０℃、好ましくは１９０℃〜２
３０℃で溶融混練してペレタイズすることにより得るこ
とができる。

得られた組成物は射出成形法、押出成形法、ブロー成形
法などの各種成形法により目的とする成形品の製造に供
される。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例によって、本発明を具体的に
説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるも
のではない。

なお、実施例および比較例で用いた評価方法は次の方法
によった。

(1)比重：得られたペレットを用いて、長さ６３．５m
m、巾１２．７mm、厚み３．２mmの試験片を射出成形法
により作成し、該試験片を用いて比重を測定（ＪＩＳＫ
７２０７に準拠）することにより比重を評価した。

(2)熱伝導率：得られたペレットを用いて長さ１５０m
m、巾１５０mm、厚み３mmの試験片を射出成形法により
作成し、該試験片を用いて熱伝導率を測定（ＡＳＴＭＤ
２３２０に準拠；プローブ法による）することにより評
価した。断熱性の良い材料とは熱伝導率の低いものを云
う。

(3)防カビ性：得られたペレットを用いて長さ５０mm、
巾５０mm、厚さ２mm（発泡剤を用いた場合のサンプルの
厚さ４mm）の試験片を射出成形法により作成し、該試験
片をシャーレ内の無機寒天培地上に置き、予め培養され
たAspergillus niger等の真菌類（カビ）を含む栄養液
を噴霧後２８日後の菌糸発育状態を観察する。

(4)防菌剤の残存量：得られたペレットを用いて長さ５
０mm、巾５０mm、厚さ２mmの試験片を射出成形法により
作成し、該試験片を螢光Ｘ線分析および赤外線分析によ
り配合された防菌剤の残存量を定量分析する。

(5)外観性：得られたペレットを用いて長さ５０mm、巾
５０mm、厚さ２mmの試験片を射出成形法により作成し、
該試験片を目視により判別し、外観性の優劣を順位付け
る。

前記の各試験に用いる試験片は、得られたペレットを樹
脂温度２５０℃、金型温度５０℃で射出成形により調製
した。

得られた試験片を用いて、前記の試験方法により、比
重、熱伝導率、防カビ性、防菌剤の残存量および外観性
の評価を行った。これらの結果を以下に示した。

（実施例１〜６，比較例７〜１０） 実施例１〜６として、本発明にかかる熱可塑性樹脂の一
種であるポリプロピレン樹脂に耐圧強度７００Kg/cm²、
平均粒径２５〜３０μｍの珪酸硝子系微小球状中空体お
よびチアベンタゾール所定量を後記の第１表に記載した
配合割合でタンブラーミキサー（商品名）に入れ、５分
間攪拌混合したのち、口径３０mmの２軸押出機で２３０
℃にて溶融混練処理してペレット化した。

また比較例７として、ポリプロピレン樹脂に中空体、防
菌剤の何れも配合しないもの、比較例８，９としてポリ
プロピレン樹脂に本発明の範囲外である通常の硝子系微
小球状中空体（耐圧強度２７０Kg/cm²、平均粒径８０μ
ｍ）およびチアベンタゾール所定量を後記の第１表に記
載した配合割合で実施例１〜６と同様にしてペレット化
した。

同じく比較例１０として、ポリプロピレン樹脂に中空体
を配合せず、発泡剤およびチアベンタゾール所定量を後
記の第１表に記載した配合割合で、実施例１〜６と同様
にしてペレット化した。

得られた試験片を用いて、前記の試験方法により、比
重、熱伝導率、防カビ性、防菌剤の残存量および外観性
の評価を行った。これらの結果を第１表に示した。

比重、熱伝導率、防カビ性、防菌剤の残存量および外観
性の評価に用いる試験片は、得られたペレットを樹脂温
度２５０℃、金型温度５０℃で射出成形により調製し
た。

（実施例１１〜１５，比較例１６〜１９） 実施例１１〜１５として、本発明にかかる熱可塑性樹脂
の一種である高密度ポリエチレン樹脂に耐圧強度７００
Kg/cm²、平均粒径２５〜３０μｍの珪酸硝子系微小球状
中空体およびチアベンタゾール所定量を後記の第２表に
記載した配合割合でタンブラーミキサー（商品名）に入
れ、５分間攪拌混合したのち、口径３０mmの２軸押出機
で２００℃にて溶融混練処理してペレット化した。

また比較例１６として、高密度ポリエチレン樹脂に中空
体、防菌剤の何れも配合しないもの、比較例１７，１８
として高密度ポリエチレン樹脂に本発明の範囲外である
通常の硝子系微小球状中空体（耐圧強度２７０Kg/cm²、
平均粒径８０μｍ）およびチアベンタゾール所定量を後
記の第２表に記載した配合割合で、実施例１１〜１５と
同様にしてペレット化した。

同じく比較例１９として高密度ポリエチレン樹脂に中空
体を配合せず、発泡剤およびチアベンタゾール所定量を
後記の第２表に記載した配合割合で実施例１１〜１５と
同様にしてペレット化した。

得られた試験片を用いて前記の試験方法により、比重、
熱伝導率、防カビ性、および外観性の評価を行った。

これらの結果を第２表に示した。

比重、熱伝導率、防カビ性、防菌剤の残存量および外観
性の評価に用いる試験片は、得られたペレットを樹脂温
度２５０℃、金型温度５０℃で射出成形により調製し
た。

第１表からわかるように、実施例１〜６は熱可塑性樹脂
にポリプロピレンを用いて本発明の構成範囲にある高耐
圧硝子系微小球状中空体および防菌剤としてチアベンタ
ゾールを配合した例であり、比較例７は中空体、防菌剤
の何れも配合しなかった例であり、通常のポリプロピレ
ン処方剤である比較例７に対して実施例１〜６は比重、
熱伝導率の低下、および防カビの効果が明らかに優れて
いるのが判る。

比較例８および９は本発明の範囲外である耐圧強度２７
０Kg/cm²の中空体を用いた例であり、その他の処方は実
施例３および５と同一である。

これによると、比較例８および９は実施例３および５に
対して中空体を用いたにもかかわらず比重および熱伝導
率の増加をもたらしていることが明らかであり、外観も
実施例３および５に比較して悪くなっている。これは比
較例に用いた耐圧強度２７０Kg/cm²の中空体が造粒およ
び射出成形の段階で破壊されていることを示し、通常の
耐圧強度の中空体では好ましくないことを示している。

比較例１０は中空体のかわりに発泡剤の添加により、比
重および熱伝導率を低下させることを試みた例である。

防菌剤として、実施例１，３，５，６と同一量のチアベ
ンタゾールを配合して実施例と比較した。これによると
比重および熱伝導率については実施例と同等の効果が得
られているが、防カビ性については、ほとんど効果がな
く、また外観性が著しく劣る。

防カビ性については、発泡時に防菌剤が昇華もしくは分
解したことと、発泡により生成したポリプロピレン樹脂
内の気泡内へ防菌剤が析出したため、相対的に樹脂表面
への析出量が低下して、防カビ性を低下させたものと考
えられる。

いずれにしても、発泡剤を用いる方法では、本発明の目
的である外観を損うことなく低比重化および断熱性の向
上と防カビ性を付与した熱可塑性樹脂を得ることができ
ないことは明らかである。

第２表では熱可塑性樹脂としてポリプロピレンの代わり
にポリエチレンを用いて、他の処方は第１表と同じとし
た。

第２表の実施例１１，１２，１３，１４，１５は第１表
の１，２，３，４，６に対応し、比較例１６，１７，１
８，１９は７，８，９，１０に対応する。

その結果は第１表と同様である。

すなわち従来から知られた熱可塑性樹脂組成物では低比
重化および断熱性を確保しようとすれば、高外観性およ
び防カビ性の確保が困難であり、防カビ性を確保しよう
とすれば低比重化および断熱性の確保が困難になる。

このことから、本発明の組成物が従来から知られた熱可
塑性樹脂組成物にない外観性と低比重、断熱性および防
菌、防カビ性という、実現させる上で相反する特徴を、
高水準で併わせ持つている点で著しく優れていることが
わかり、本発明組成物の顕著な効果が確認された。

〔発明の効果〕 本発明の組成物は、通常の熱可塑性樹脂に発泡剤を配合
してなる熱可塑性樹脂組成物、および防菌剤を配合して
なる熱可塑性樹脂組成物等の従来公知の熱可塑性樹脂組
成物に比較して、優れた断熱性と外観性を保持しなが
ら、成形品の軽量化または同一重量でより肉厚の成形品
を得ることにより実用強度の向上を計ることができる、
しかも安全でかつ確実な防カビ効果を得ることができる
という相互に相反する要求を同時に実現し得たものであ
る。

これによって熱可塑性樹脂の新たなる用途開発に道を開
いたものであり、その効果は大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２５０℃以下で造粒可能な熱可塑性樹脂１
   ００重量部に対して、耐圧強度３００Kg/cm²以上の微小
   球状中空体１０〜１００重量部および防カビ性に優れ安
   全性の高い防菌剤０．０５〜０．４０重量部を配合して
   なる熱可塑性樹脂組成物。