JPH0625476A - 難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物 - Google Patents
難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物Info
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- JPH0625476A JPH0625476A JP5058843A JP5884393A JPH0625476A JP H0625476 A JPH0625476 A JP H0625476A JP 5058843 A JP5058843 A JP 5058843A JP 5884393 A JP5884393 A JP 5884393A JP H0625476 A JPH0625476 A JP H0625476A
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Abstract
ポリオレフィン系樹脂組成物について、軽くて強いとい
うその特徴を生かしつつ、また燃焼時の腐食性ガスの発
生や発煙量の多くないようにして難燃化を実現した難燃
性ポリオレフィン系樹脂組成物を提供する。 【構成】 ポリオレフィン100重量部、赤燐1〜20
重量部、急速加熱時(80〜1000℃)の膨張性がC
軸方向に対して100倍以上でありかつ分級により80
メッシュオンを80%以上含有する加熱膨張性黒鉛を1
〜30重量部、配合して樹脂組成物を構成する。
Description
つつ、燃焼時に腐食性ガスを発生させない難燃性ポリオ
レフィン系樹脂組成物に関するものである。
機器のエンクロージャ、または鉄道車両、自動車用材
料、さらに建築用材料など、難燃化が義務付けられたプ
ラスチック材料が非常に多く、要求される難燃性能も高
まりつつある。これらのプラスチック材料に難燃性を付
与する技術として、従来は主にハロゲン系難燃剤を配合
する方法により対処されていた。また、他の方法として
は、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水
和金属化合物を配合する方法が知られている。
たものは燃焼時に発煙量が多いことや、ハロゲン化水素
などの腐食性ガスの発生が問題となっている。すなわ
ち、ハロゲン系難燃剤を含有する樹脂組成物の、燃焼時
に発生する腐食性ガスに起因する機器、装置の損傷や、
火災事故の際に避難する人々が煙のために逃げ道を失う
おそれがある。水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウ
ムなどの水和金属化合物は、上記のような発煙が抑制さ
れ、腐食性ガスの発生がそれ自体からはないため、近
年、ハロゲン系難燃剤の代替品としての使用も増加しつ
つある。しかし、これらの水和金属化合物は、難燃性を
充分付与するには多量の配合が必要であるため、樹脂組
成物の機械的特性を著しく低下させ、樹脂組成物の比重
を増加させるという問題がある、高分子材料の特長の一
つは、軽くて強いところにあるが、水和金属化合物はこ
のような特長を大きく損なうものであり、充分満足でき
る難燃化方法とはとうてい言えない状態であった。
を配合する試みがなされているが、赤燐単独の配合では
得られる難燃性が不十分であるため、赤燐と、水和金属
化合物との併用で配合する試みや、赤燐と水和金属化合
物に、さらに難燃性を付与する目的で加熱膨張性黒鉛を
配合する試み等がなされている。しかし、従来の技術で
はノンハロゲン系による難燃化には水和金属化合物の配
合が不可欠であり、樹脂組成物の機械的特性の低下及び
樹脂組成物の比重の増加が余儀なくされているのが現状
である。
本発明者らは、ポリオレフィン系樹脂組成物において、
特定の膨張性をもちかつ特定の粒子形状を有する加熱膨
張性黒鉛と、赤燐または燐化合物とを配合することによ
り著しい難燃効果を発揮することを見い出だし、上記特
許請求の範囲に記載した本発明に至った。
としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチ
レン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテ
ン−1、ポリイソブチレン、ポリ4−メチル−1−ペン
テンなどのオレフィンモノマーの単独重合体や、エチレ
ン−アクリル酸、エチレン−アクリル酸エチル、エチレ
ン−アクリル酸メチル、エチレン−アクリルアミド、エ
チレン−メタクリル酸、エチレン−メタクリル酸メチ
ル、エチレン−メタクリル酸グリシジル、エチレン−無
水マレイン酸、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体、エ
チレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−
ジエン化合物共重合体、アイオノマー樹脂などのオレフ
ィンモノマーを含む共重合体、あるいはこれらの2種類
以上の混合物を挙げることができる。
性及び樹脂組成物の機械的特性への影響に鑑み、20μ
m以下の粒径をもつものが好ましい。また、フェノール
樹脂やチタネートカップリング剤等によって表面処理さ
れた赤燐も用いることができる。該赤燐の配合量は、ポ
リオレフィン樹脂100重量部に対し、1重量部未満で
は難燃化効果は不十分であり、20重量部を越えると樹
脂組成物の機械的特性が大きく損なわれるため、該赤燐
の配合量は、ポリオレフィン樹脂100重量部に対し、
1〜20重量部の配合とする必要がある。
例示するが、ここで言う燐酸とは燐酸、亜燐酸、次亜燐
酸のすべてを含むものである。本発明で用いられる燐化
合物としては、トリフェニルホスフェート、オクチルジ
フェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、ト
リクレジルホスフェート、ジブチルハイドロジエンホス
フェートなどの燐酸エステル類や、燐酸ナトリウム、燐
酸カリウム、燐酸マグネシウム、燐酸カルシウム、燐酸
亜鉛、燐酸アルミニウムなどの燐酸の金属塩類、及びそ
れら金属塩類の水和物、燐酸アンモニウム、ポリ燐酸ア
ンモニウム、エチレンジアミンの燐酸塩、ジエチレント
リアミンの燐酸塩などの燐酸とアンモニア又はアミン類
との塩、及びそれらの縮合物、グアニジンの燐酸塩、ホ
スフィン及びホスフィンオキサイド、メラミン変性ポリ
燐酸アンモニウムさらに、これら燐化合物の2種類以上
の混合物が挙げられる。該燐化合物の配合量は、燐酸エ
ステル類、燐酸とアンモニア又はアミン類との塩、及び
それらの縮合物の場合、ポリオレフィン樹脂100重量
部に対し1〜30重量部の配合であることが好ましい。
1重量部未満では難燃化効果が不十分であり、30重量
部を越えると樹脂組成物の吸湿性が高くなるためであ
る。燐化合物が燐酸金属塩類及び/又はそれら金属塩類
の水和物の場合は、ポリオレフィン樹脂100重量部に
対し1〜150重量部の配合であることが好ましい。1
重量部未満では難燃化効果が不十分であり、150重量
部を越えると樹脂組成物の機械的特性が大きく損なわれ
るからである。また、該燐化合物のうち、樹脂混練温度
以上の融点をもつものは、樹脂への分散性及び樹脂組成
物の機械的特性への影響に鑑み、2μm以下の粒径をも
つものが好ましい。また、シランカップリング剤、チタ
ネートカップリング剤、脂肪酸等によって表面処理され
たものを用いることが好ましい。
速に加熱(800〜1000℃)したときにC軸方向
(黒鉛のへき開面に直角方向)に対して100倍以上の
膨張性をもつことが必要である。100倍以上の膨張性
をもたないものは、100倍以上の膨張性をもつものと
比べて難燃性が非常に小さいからである。本発明で言う
膨張性とは加熱後の比容積(ml/g)と室温での比容
積との差を意味するものである。膨張性の測定方法を具
体的に示す。電気炉内で予め1000℃に加熱した石英
ビーカーに加熱膨張性黒鉛を2g投入し、すばやく10
00℃に加熱した電気炉内に石英ビーカーを10秒間入
れた後炉外に取り出し、室温になるまで放冷する。その
後膨張した黒鉛の100mlの重量を計量し、ゆるみ見
掛け比重(g/ml)を測定し、比容積=1/ゆるみ見
掛け比重、とした。次に、加熱していない室温での加熱
膨張性黒鉛の比容積を同様の方法で求め、膨張性=加熱
後の比容積−室温での比容積、として求めた。膨張前後
の加熱膨張性黒鉛を電子顕微鏡で観察したところ、A軸
方向、B軸方向にはほとんど膨張しておらず、C軸方向
にのみ膨張が認められたことから、加熱後の比容積と室
温での比容積との差をC軸方向に対する膨張性と定義し
た。粒径は分級により80メッシュオンのものが80%
以上であることが必要であり、80%以上99%以下で
あることが好ましい。80メッシュオンのものが80%
未満であると難燃性が不十分であり、99%を越える
と、火炎にさらされた時の樹脂組成物の形状保持性能が
若干落ちる傾向があり、あまり好ましくない。加熱膨張
性黒鉛の好ましい例としては、鱗片状黒鉛を酸化処理し
たものが挙げられる。酸化処理の好ましい例としては、
硫酸中での電解酸化、燐酸と硝酸、硫酸と硝酸、過塩素
酸の混酸等の酸化処理がある。該加熱膨張性黒鉛の配合
量は、ポリオレフィン100重量部に対し1〜30重量
部の配合であることが必要である。1重量部未満では難
燃化効果は不十分であり、30重量部を越えると樹脂組
成物の機械的特性が大きく損なわれるからである。
損なわない範囲で他の難燃剤を併用することが可能であ
る。また、必要に応じて、無機充填剤、着色剤、酸化防
止剤、等の種々の添加剤の配合が可能である。
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。
トラセン630)100重量部に、赤燐(燐化学工業
(株)製:ノーバレッド120UF)と、加熱膨張性黒
鉛(中央化成(株)製:80メッシュオン96%、10
00℃での膨張性210倍)をそれぞれ表1に記載の量
だけ配合し、押出し機によって難燃性樹脂組成物を調製
した。得られた樹脂組成物を射出成形し、試験片を作成
した。機械的特性は、JIS K 7113試験法に準
拠し、引張破壊強さと伸びによって評価した。また、燃
焼試験は、JIS K 7201試験法に準拠した酸素
指数と、UL−94燃焼試験によって評価した。結果を
表1に示す。
重量部に、トリフェニルホスフェート(アクゾジャパン
(株)製:TPP)と、実施例1で用いた加熱膨張性黒
鉛をそれぞれ表2に記載の量だけ配合し、押出し機によ
って難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物
の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の方法で評価し
た。結果を表2に示す。
重量部に、ポリリン酸アンモニウム(燐化学工業(株)
製:PA−6)と、実施例1で用いた加熱膨張性黒鉛を
それぞれ表2に記載の量だけ配合し、押出し機によって
難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物の難
燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表2に
示す。
重量部に、リン酸グアニジン(三和ケミカル(株)製:
アピノン−301)と、実施例1で用いた加熱膨張性黒
鉛をそれぞれ表2に記載の量だけ配合し、押出し機によ
って難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物
の難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表
2に示す。
的特性と難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結
果を表3に示す。
重量部、赤燐15重量部を配合し、樹脂組成物を調製し
た。得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例
1と同様の方法で評価した。結果を表3に示す。
重量部、加熱膨張性黒鉛15重量部を配合し、樹脂組成
物を調製した。得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃
性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表3に示
す。
%、1000℃での膨張性180倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例4と同様にして機械的特性と
難燃性を評価した。結果を表3に示す。
%、1000℃での膨張性70倍(中央化成(株)製)
を用いた以外は実施例4と同様にして機械的特性と難燃
性を評価した。結果を表3に示す。
重量部に対し、実施例1で用いた赤燐25重量部、加熱
膨張性黒鉛10重量部を配合し、樹脂組成物を調製し
た。得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例
1と同様の方法で評価した。結果を表3に示す。
重量部に対し、実施例1で用いた赤燐5重量部、加熱膨
張性黒鉛35重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と
同様の方法で評価した。結果を表3に示す。
重量部に対し、水酸化マグネシウム(協和化学工業
(株)製:キスマ5A)100重量部と、実施例1で用
いた赤燐10重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と
同様の方法で評価した。結果を表3に示す。 比較例9 実施例1で用いたエチレン−酢酸ビニル共重合体100
重量部に対し、比較例8で用いた水酸化マグネシウム1
00重量部と、実施例1で用いた加熱膨張性黒鉛15重
量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組
成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の方法で評
価した。結果を表3に示す。
重量部に対し、実施例8で用いたトリフェニルホスフェ
ート10重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得ら
れた樹脂組成物の難燃性を実施例1と同様の方法で評価
した。結果を表4に示す。
重量部に対し、実施例10で用いたポリリン酸アンモニ
ウム20重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得ら
れた樹脂組成物の難燃性を実施例1と同様の方法で評価
した。結果を表4に示す。
重量部に対し、実施例12で用いたリン酸グアニジン2
0重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹
脂組成物の難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。
結果を表4に示す。
%、1000℃での膨張性180倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例9と同様にして樹脂組成物を
調整し、難燃性を評価した。結果を表4に示す。
%、1000℃での膨張性70倍(中央化成(株)製)
を用いた以外は実施例9と同様にして樹脂組成物を調整
し、難燃性を評価した。結果を表4に示す。
%、1000℃での膨張性180倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例11と同様にして樹脂組成物
を調整し、難燃性を評価した。結果を表4に示す。
%、1000℃での膨張性70倍(中央化成(株)製)
を用いた以外は実施例11と同様にして樹脂組成物を調
整し、難燃性を評価した。結果を表4に示す。
%、1000℃での膨張性180倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例12と同様にして樹脂組成物
を調整し、難燃性を評価した。結果を表4に示す。
%、1000℃での膨張性70倍(中央化成(株)製)
を用いた以外は実施例12と同様にして樹脂組成物を調
整し、難燃性を評価した。結果を表4に示す。
燃化EVA組成物は、UL−94燃焼試験で極めて優れ
た難燃性を示し、しかも表3の比較例1のEVAと比べ
比重の増加が小さく、EVAの物性をそれほど低下させ
ていないことが分かる。
同程度の量の赤燐、加熱膨張性黒鉛を単独で用いたもの
は、UL−94燃焼試験で十分な難燃性が得られないこ
とが分かる。さらに、比較例4,5には80メッシュオ
ン含有率が80%に満たない加熱膨張性黒鉛や、膨張性
が100倍に満たない加熱膨張性黒鉛を用いた結果を示
すがいずれも十分な難燃化が達成されないことが分か
る。また、比較例6,7には本発明の範囲を超える量の
赤燐や加熱膨張性黒鉛を配合した結果を示すが、いずれ
も伸びの低下が著しいことが分かる。比較例8,9には
水酸化マグネシウムを用いた樹脂組成物の試験結果を示
したが、十分な難燃化は達成されるものの、比重の増加
が大きく、伸びの低下もあわせEVAの特性を大きく損
なうものであることが分かる。また、表4の比較例10
〜12に示すように、燐化合物を単独で用いたものは、
十分な難燃性が得られておらず、さらに、比較例13〜
18には80メッシュオン含有率が80%に満たない加
熱膨張性黒鉛や、膨張性が100倍に満たない加熱膨張
性黒鉛を用いた結果を示すがいずれも十分な難燃化が達
成されないことが分かる。
3)100重量部に、実施例1で用いた赤燐と、加熱膨
張性黒鉛をそれぞれ表5に記載の量だけ配合し、押出し
機によって難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂
組成物を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表5
に示す。
チレンを用い、実施例8〜13で用いた燐化合物と加熱
膨張性黒鉛を表6に記載の量だけ配合し、押出し機によ
って難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物
の難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表
6に示す。
難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表7
に示す。
赤燐15重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得ら
れた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様
の方法で評価した。結果を表7に示す。
加熱膨張性黒鉛15重量部を配合し、樹脂組成物を調製
した。得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施
例1と同様の方法で評価した。結果を表7に示す。
%、1000℃での膨張性180倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例17と同様にして機械的特性
と難燃性を評価した。結果を表7に示す。
%、1000℃での膨張性70倍(中央化成(株)製)
を用いた以外は実施例17と同様にして機械的特性と難
燃性を評価した。結果を表7に示す。
対し、実施例1で用いた赤燐25重量部、加熱膨張性黒
鉛10重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られ
た樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の
方法で評価した。結果を表7に示す。
対し、実施例1で用いた赤燐5重量部、加熱膨張性黒鉛
35重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られた
樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の方
法で評価した。結果を表7に示す。
対し、比較例8で用いた水酸化マグネシウム100重量
部と、実施例1で用いた赤燐10重量部を配合し、樹脂
組成物を調製した。得られた樹脂組成物の機械的特性と
難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表7
に示す。
対し、比較例8で用いた水酸化マグネシウム100重量
部と、実施例1で用いた加熱膨張性黒鉛15重量部を配
合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物の機
械的特性と難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。
結果を表7に示す。
チレンを用い、燐化合物、加熱膨張性黒鉛を単独で配合
したものや、燐化合物と80メッシュオン含有率の低い
加熱膨張性黒鉛を配合したもの、燐化合物と1000℃
での膨張性が低い加熱膨張性黒鉛を配合した樹脂組成物
の難燃性を評価した。結果を表8に示す。
燃化LDPE組成物は、EVAの場合と同様に、比重の
増加が小さく、かつ極めて優れた難燃性を示すことが分
かる。
うに、本発明の樹脂組成物によらなければ、難燃性と低
比重の両方を満足させる樹脂組成物を得ることは不可能
であることが分かる。
0重量部に、実施例1で用いた赤燐と加熱膨張性黒鉛を
それぞれ表9に記載の量だけ配合し、押出し機によって
難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を実
施例1と同様の方法で評価した。結果を表9に示す。
ンを用い、実施例8〜13で用いた燐化合物と加熱膨張
性黒鉛を表10に記載の量だけ配合し、押出し機によっ
て難燃性樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物の
難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1
0に示す。
性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表11に
示す。
21重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られた
樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の方
法で評価した。結果を表11に示す。
膨張性黒鉛21重量部を配合し、樹脂組成物を調製し
た。得られた樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例
1と同様の方法で評価した。結果を表11に示す。
%、1000℃での膨張性180倍(中央化成(株)
製)を用いた以外は実施例31と同様にして機械的特性
と難燃性を評価した。結果を表11に示す。
%、1000℃での膨張性70倍(中央化成(株)製)
を用いた以外は実施例31と同様にして機械的特性と難
燃性を評価した。結果を表11に示す。
し、実施例1で用いた赤燐25重量部、加熱膨張性黒鉛
10重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られた
樹脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の方
法で評価した。結果を表11に示す。
し、実施例1で用いた赤燐5重量部、加熱膨張性黒鉛3
5重量部を配合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹
脂組成物の機械的特性と難燃性を実施例1と同様の方法
で評価した。結果を表11に示す。
し、比較例8で用いた水酸化マグネシウム100重量部
と、実施例1で用いた赤燐10重量部を配合し、樹脂組
成物を調製した。得られた樹脂組成物の機械的特性と難
燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表11
に示す。
し、比較例8で用いた水酸化マグネシウム100重量部
と、実施例1で用いた加熱膨張性黒鉛15重量部を配合
し、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物の機械
的特性と難燃性を実施例1と同様の方法で評価した。結
果を表11に示す。
ンを用い、燐化合物、加熱膨張性黒鉛を単独で配合した
ものや、燐化合物と80メッシュオン含有率が80%に
満たない加熱膨張性黒鉛を配合したもの、燐化合物と膨
張性が100倍に満たない加熱膨張性黒鉛を配合した樹
脂組成物の難燃性を評価した。結果を表12に示す。
難燃化PP樹脂組成物は、EVAの場合と同様に、比重
の増加が小さく、かつ極めて優れた難燃性を示すことが
分かる。また、表11,表12の結果に示されているよ
うに、本発明の樹脂組成物によらなければ、難燃性と低
比重の両方を満足させる樹脂組成物を得ることは不可能
であることが分かる。
的特性を保ちながら優れた難燃性を発揮し、かつ軽量化
されており、さらに、ハロゲンを含まないため燃焼時の
腐食性ガスの発生がなく、燃焼時の発煙量が抑えられ、
極めて安全性に優れている。
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリオレフィン100重量部、赤燐1〜
20重量部、急速加熱(800〜1000℃)したとき
の膨張性がC軸方向に対して100倍以上であり、かつ
分級により80メッシュオンが80%以上含む加熱膨張
性黒鉛を、1〜30重量部含有することを特徴とする難
燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。 - 【請求項2】 ポリオレフィン100重量部に対し、急
速加熱(800〜1000℃)したときの膨張性がC軸
方向に対して100倍以上であり、かつ分級により80
メッシュオンが80%以上含む加熱膨張性黒鉛を1〜3
0重量部と、燐化合物を含有することを特徴とする難燃
性ポリオレフィン系樹脂組成物。
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JP05884393A Expired - Fee Related JP3431944B2 (ja) | 1992-03-19 | 1993-03-18 | 難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物 |
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