(57)【要約】【課題】  優れた機械的特性と耐候性及び低線膨張率を有する塩化ビニル系樹脂成形体を提供すること。【解決手段】  塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、無機充填剤を５から１００重量部添加することにより、成形体の線膨張率を低下させた、塩化ビニル系樹脂組成物の成形体基材部と、高耐候性樹脂材料の成形体表層部からなる成形体。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、無機充填剤を５から１００重量部添加することにより、成形体の線膨張率を低下させた、塩化ビニル系樹脂組成物の成形体基材部と、高耐候性樹脂材料の成形体表層部からなる成形体。
【請求項２】
基材部が塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、ガラス繊維、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、シリカ、アルミナ、ウォラストナイト、ゾノトライト、セビオライト、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、マイカ、クレーからなる群から選ばれる１種以上の無機充填剤を５から１００重量部添加した塩化ビニル系樹脂組成物を成形したものであることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
基材部の線膨張率が４．０×１０-5／℃以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形体。
【請求項４】
基材部原料の塩化ビニル系樹脂組成物のフローテスターによる１８０℃における溶融粘度が、４．０×１０3Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の成形体
【請求項５】
基材部原料の塩化ビニル系樹脂組成物のアイゾット衝撃強度が５．０ｋＪ／ｍ2以上であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の成形体。
【請求項６】
表層部が耐候性の高い塩化ビニル系樹脂組成物の成形体からなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の成形体。
【請求項７】
表層部がアクリル系樹脂成形体からなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の成形体。
【請求項８】
屋外用建材に使用することを特徴とする請求項1から７の何れか１項に記載の成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的特性及び耐候性に優れ、熱に対する寸法変化が小さい塩化ビニル系樹脂からなる、特に屋外用建材に適した成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩化ビニル樹脂は成形性、経済性に優れ、且つ、その成形体が難燃性、耐候性に優れているため、パイプ、継手、窓枠等の硬質建材用に幅広く使用されている。  通常これらに用いられる硬質塩化ビニル樹脂の成形体は金属に比べて線膨張率が大きく、特に建材に用いた場合、気温の変化あるいは直射日光の照射による蓄熱等により寸法が変化し、接続部、止め具部分に応力がかかって破損したり、また変形・歪みが発生したりしてしまうことがある。これらの問題を解決するために、従来から、無機系材料を添加して線膨張率を低下させ且つ、耐熱性を向上させる方法がとられている（例えば、特開平１０−２９２０８０号、特開２００２−８０６７０号等）。
しかし、これらの無機系物質を添加した成形体を屋外で長時間使用すると、成形体の表面に無機物質が析出してくる、いわゆるチョーキング現象が発生するという問題がある。特に濃色系の製品ではチョーキング成分が白っぽく目立っため、成形体の美観を損ねるというの問題から、これら無機系物質を添加した成形体は屋外の用途には適さなかった。
【特許文献１】特開平１０−２９２０８０号公報
【特許文献２】特開２００２−８０６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする課題は、熱に対する線膨張性を低く抑えつつ、かつ機械的特性、耐候性にも優れた塩化ビニル系樹脂成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、熱に対する線膨張性を低く抑えつつ、かつ機械的特性、耐候性にも優れた塩化ビニル系樹脂成形体を得るために、塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して、無機充填剤を５から１００重量部添加することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により、機械的特性及び耐候性に優れ、熱に対する寸法変化が少ない、特に屋外での建材用途に適した塩化ビニル系樹脂成形体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
本発明において使用される塩化ビニル系樹脂は、塩化ビニル単独重合体、塩化ビニル及び塩化ビニルと共重合可能な単量体との、塩化ビニルを５０重量％以上含有する塩化ビニル系共重合体である。このような塩化ビニルと共重合可能な単量体としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル；アクリル酸、メタクリル酸；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル；エチレン、プロピレン等のオレフィン；アクリロニトリル；スチレン；塩化ビニリデン等が挙げられる。
【０００７】
本発明における塩化ビニル系樹脂の平均重合度は４００〜３，０００の範囲であり、好ましくは平均重合度７００〜１，３００である。平均重合度が４００未満では、得られる成形体の衝撃強度、引張り強度、伸び等の機械的特性に劣り、また、平均重合度が３，０００を超えると成形時における塩化ビニル系樹脂の溶融粘度が高くなり成形が困難となる。溶融粘度を低下させるために成形温度を上昇させると、塩化ビニル系樹脂の分解を起こしてしまい、良好な成形体が得られない。
【０００８】
本発明における目的の一つである、塩化ビニル系樹脂の線膨張を低く抑えるには、無機充填剤の添加が必須である。無機物質としては、粒状、層状あるいは繊維状のものが使用可能であり、特にアスペクト比の高いものが有効である。これらを挙げると、ガラス繊維、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、シリカ、アルミナ、ウォラストナイト、ゾノトライト、セビオライト、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、マイカ、クレー及びそれらから選ばれる１種または２種以上の添加が可能である。添加量は塩化ビニル系樹脂１００重量部に対して５から１００重量部、好ましくは、１０から８０重量部が必要である。５重量部未満では所定の線膨張率が得られず、１００重量部を超えると、溶融粘度が著しく高くなり、成形が困難となる。塩化ビニル系樹脂との相溶性及び補強効果を向上させるために、上記無機充填剤表面に、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、有機脂肪酸等を処理したものも使用できる。
【０００９】
これら、無機充填剤を添加することにより、線膨張率を４．０×１０-5／℃以下に調整することが可能となり、本発明の成形体の線膨張率は、鉄、アルミニウム等の金属の値に近いものとなる。本発明で用いる成形体基材部の線膨係数は１．０〜４．０×１０-5／℃の範囲にあることが好ましい。無機系充填剤を大量に添加した場合、機械的特性、特に、耐衝撃性が低下し、運搬、施工時及び使用時に破損する恐れがある。この様な場合、耐衝撃性改良剤が使用される。耐衝撃性改良剤としては、アクリロニトリル―ブタジエン―スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、メタクリル酸メチル―ブタジエン―スチレン共重合体（ＭＢＳ樹脂）、アクリル系ポリマー、塩素化ポリエチレン等のゴム状物を含む樹脂を用いることができる。これによりアイゾッド衝撃強度を５．０ｋＪ／ｍ2以上に調整することが可能である。成形体基材部のアイゾッド衝撃強度は５．０〜５０ｋＪ／ｍ2の範囲にあることが好ましい。
【００１０】
上記塩化ビニル系樹脂を成形する際には、熱分解を抑制するために安定剤を添加する必要がある。安定剤としては、Ｐb系、Ｓｎ系、Ｃａ／Ｚｎ系等の一般的に硬質塩化ビニル系樹脂に用いられるものが使用可能であるが、Ｓｎ系は液状であって、物性、特に熱的特性が低下する可能性があるため、Ｐｂ系、Ｃａ／Ｚｎ系等の粉体系安定剤の使用がより好ましい。
【００１１】
また、耐熱性を向上させる目的で、塩素化塩化ビニル樹脂、耐熱性ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリル―スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、αメチルスチレン―スチレン―アクリロニトリル共重合体等の耐熱性向上剤を添加することも有効である。
その他、線膨張性、機械的特性、耐熱性、熱安定性、成形性等の特性を低下させない範囲で、安定化助剤、滑剤、難燃剤、着色剤などの添加剤を加えることもできる。
【００１２】
無機系充填剤を大量に添加した場合、成形時の溶融粘度が高くなるため成形困難となる。本発明では、上記添加剤を調整して、フローテスターでの１８０℃における溶融粘度が、４．０×１０3Ｐａ・ｓ以下、好ましくは、０．５〜４．０×１０3Ｐａ・ｓにすることにより、成形を容易にする。溶融粘度の調整には、特に塩化ビニル系樹脂の平均重合度及び滑剤による調整が有効である。
【００１３】
本発明では線膨張率を低く抑えるために無機充填剤を添加する必要がある。塩化ビニル系樹脂は本来耐候性の高い樹脂であるが、無機充填剤の添加により、チョーキングが発生し易くなる。これを解決するのが本発明のもう一つの目的であり、そのために本発明では表層を耐候性の高い樹脂材質で被覆する。
【００１４】
本発明における耐候性の高い樹脂材料としては、耐候性を高めた塩化ビニル系樹脂及びアクリル樹脂を使用する方法が挙げられる。
耐候性を高めた塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニル系樹脂に、（１）ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系等の紫外線吸収剤、（２）フェノール系、リン酸系、イオウ系等の酸化防止剤、（３）水酸化銅、酸化銅、炭酸銅、硫酸銅、塩化銅等の無機銅化合物、有機カルボン酸、ベンゾトリアゾール系化合物の有機銅塩化物及びそれらとハイドロタルサイトとを併用したもの等のチョーキング防止剤などを添加したものが用いられる。また、成形体が白色系の場合には、ルチル型の酸化チタンまたは、それをシリカ、アルミナ等で表面処理したものの添加が効果的である。また、表層部の耐候性を更に高めるもう一つの方法として、アクリル樹脂による被覆も有効である。
本発明における、耐候性の高い樹脂材料は、耐候性試験の色差測定で、色差（ΔＥ）が、２．４以下、好ましくは、０．２〜１．５の範囲内のもが用いられる。
【００１５】
表層部の厚さは特に限定しないが、薄すぎると紫外線が透過して基材部にまで達する恐れがあるので、５０μｍ以上が好ましい。しかし、一方、表層部は高価な配合剤または樹脂を用いるので、不必要に厚すぎると、コスト高となってしまうので、５００μｍを超えない値が好ましい。また、表層部には色彩、艶、木目調等を施すことにより、意匠性の高い成形体を得ることも可能である。
表層部及び基材部の成形方法及び基材部の被覆方法としては、塩化ビニル系樹脂等のプラスチックで一般的に用いられる成形法が可能であるが、中でも多層成形が容易で安定した生産が可能である押出成形が好ましい。
【実施例】
【００１６】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１７】
実施例中で使用した各種配合剤の出所及びその特性、商品名は以下の通りである。なお、表１から表３の各配合剤の欄の数字は全て重量部である。
塩化ビニル樹脂
ＴＫ−８００（信越化学工業製、平均重合度８００）
ＴＫ−１，０００（信越化学工業製、平均重合度１，０００）
アクリル樹脂
アクリペット ＩＲ Ｈ５０（三菱レイヨン製）
無機充填材
マイカ；３００Ｄ（クラレ製）
炭酸カルシウム；ＮＣＣ−１０１０（日東粉化工業製）
チタン酸カリウムウィスカー；ティスモ（大塚化学製）
ホウ酸アルミニウムウィスカー；アルボレックスＹ（四国化成工業製）
熱安定剤
三塩基性硫酸鉛；ＴＳ−Ｅ（日東化成工業製）
二塩基性ステアリン酸鉛；ＤＢＬ（日東化成工業製）
ステアリン酸鉛；Ｐｂ−Ｓｔ（日東化成工業製）
ステアリン酸カルシウム；Ｃａ−Ｓｔ（日本油脂製）
ステアリン酸亜鉛；Ｚｎ―ｓｔ（日東化成工業製）
ジペンタエリスリトールアジピン酸エステル；プレンライザーＳＴ２（味の素製）
加工助剤、耐衝撃性改良剤
アクリル系加工助剤；Ｐ−５７０Ａ（三菱レイヨン製）
Ｐ−５５１Ａ（三菱レイヨン製）
アクリルゴム；Ｓ−２００１（三菱レイヨン製）
MBS；Ｃ−２２３Ｓ（三菱レイヨン製）
その他の成分
エステル系滑剤；Ｇ−２１（コグニス製）
ポリエチレン系滑剤；ハイワックス２２０ＭＰ（三井石油化学工業製）
紫外線吸収剤；チヌビンＰ（チバガイギー製）
チョーキング防止剤；ＡＴＣ−７Ｒ（旭電化工業製）
顔料（ブラウン）； ＭＡＩＣＲＯＬＩＴＨ  ＢＲＯＷＮ  ５Ｒ−Ｋ／ＫＰ（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）
酸化チタン；Ｒ３Ｌ−ＳＮ（堺化学製）
【００１８】
（表層部用塩化ビニル系樹脂コンパウンドの調製法）
表１に示した各配合剤を容量１００リットルのミキサーで撹拌・混合し、ミキサー内の樹脂温度が１２０℃に達した時点で、容量２００リットルのクーリングミキサーに排出し、得られたコンパウンドを５０℃まで冷却した。
【００１９】
（表層材用塩化ビニル系樹脂コンパウンドの調製）
表１に示した各配合剤を、容量３００リットルのミキサーに投入、撹拌・混合し、ミキサー内の樹脂温度が１２０℃に達した時点で、容量５００リットルのクーリングミキサーに排出し、得られたコンパウンドを５０℃まで冷却した。なお、
表１における表層材Ｄについては、アクリル系樹脂（アクリペットＩＲＨ５０）を用いた。
（基材部用塩化ビニル系樹脂コンパウンドの調製）
表２及び表３に示した各配合剤を容量３００リットルのミキサーに投入し、攪拌、混合し、ミキサー内の樹脂温度が１２０℃に達した時点で、容量５００リトルのクーリングミキサー中に排出し、得られたコンパウンドを５０℃まで冷却した。
【００２０】
（成形体の作製）
基材部用と表層部用の材料を５０ｍｍφ単軸押出成形機（ジー・エム・エンジニアリング製）２台を用いてそれぞれ混練し、溶融樹脂を中空異型金型に導入することにより二層押出成形を行った。金型部温度は１９５℃であった。成形体の表層部の厚さは０．２ｍｍ、基材部の厚さは２．４ｍｍであった。
【００２１】
（溶融粘度測定）
基材部用材料を６インチロールでシート化後、裁断し溶融粘度測定に供した。測定はフローテスター（ＣＦＴ−５００Ａ：島津製作所製）を使用し、荷重：100kgf、ダイスノズル径：１ｍｍ、ダイスノズル長：１０ｍｍ、プランジャー断面積：１ｃｍ2、温度：180℃の定温法で行った。
【００２２】
（アイゾッド衝撃強度測定）
基材部用材料を６インチロールでシート化後、７０ｔプレスで板を作製した。所定の大きさに切り出した後、フライス処理して測定に供した。測定法はＪＩＳＫ７１１０法（タイプＡノッチ）で行った。
【００２３】
（線膨張率測定）
基材部用材料を６インチロールでシート化後、７０ｔプレスで板を作製した。所定の大きさに切り出した後、フライス処理して線膨張測定に供した。線膨張測定は熱機械試験機：ＴＭ−７０００（アルバック理工製）を使用して行った。
【００２４】
（耐候性試験）
表層部用材料と基材部用材料の共押出によって得られた成形体を所定の大きさに切り出して耐候性試験に供した。耐候性試験はアイスーパーUVテスターＳＵＶ−Ｗ２３１（岩崎電気製）で行った。試験時間は４８時間であった。
【００２５】
（色差測定）
耐候性試験前後のサンプルの色差（ΔＥ）を、分光色差計：ＳＥ−２０００（日本電色工業製）を使用して測定した。
【００２６】
（実施例の総括）
本発明の実施例及び比較例の結果を表２及び表３に示す。
実施例１から７は耐候性と機械的特性及び低線膨張性に優れていることが実証された。それに対して、無機充填剤を添加していない比較例1では耐候性には優れるが、線膨張率が高いことが示され、また、表層部に耐候性の劣る表層材Ｃを用いた比較例２では、機械的特性は優れるが、耐候性が劣ることが示され、また、表層部に耐候性の優れた原料を用いなかった比較例３、４では、機械的特性に優れ、低線膨張率であったが、チョーキングにより成形体の外観が大きく損なわれた。
以上の結果から、本発明の塩化ビニル系樹脂成形体は機械的特性、耐候性に優れ、且つ、低線膨張率を示すものであることが実証された。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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