熱安定剤
熱安定剤は、PVC 樹脂の分解を防止または軽減する必要があります。 配合物における熱安定剤の種類の選択は、通常、製品の要件によって異なります。 例えば：
鉛塩安定剤は主に硬い製品に使用されます。 鉛塩安定剤は、良好な熱安定性、優れた電気特性、および低コストを備えています。 ただし、毒性が高く、製品が汚染されやすく、不透明な製品しか生成できません。
近年、複合安定剤が大量に登場しており、単一成分の安定剤に取って代わられるリスクが生じています。 複合安定剤の特徴には、強力な専門化、最小限の汚染、製造企業向けの簡素化された処理が含まれます。 ただし、統一された規格がないため、さまざまなメーカーの複合スタビライザー間には大きな違いがあります。
バリウム - カドミウム安定剤は、優れた性能を備えた熱安定剤の一種です。 PVC農業用フィルムに広く使用されています。 通常、バリウム - カドミウム亜鉛および有機リン酸塩は酸化防止剤と組み合わせて使用されます。
カルシウム亜鉛安定剤は、食品包装、医療機器、医薬品包装に使用される無毒の安定剤として機能します。 しかし、安定性が比較的低く、大量に使用すると透明性が低下したり、曇りやすくなったりします。
有機錫安定剤は優れた性能を備えており、PVC の硬質製品と透明製品の両方に適しています。 特に、オクチルスズは、コストは高くなりますが、無毒の包装製品に不可欠な安定剤となっています。
エポキシ安定剤は通常、補助安定剤として使用されます。 バリウム - カドミウム安定剤およびカルシウム - 亜鉛安定剤と併用すると、光と熱の安定性が向上します。 ただし、移動する傾向があります。 他の補助安定剤には、ポリオールおよび有機リン酸塩が含まれます。
近年では、レアアース安定剤やハイドロタルサイト系安定剤も登場しています。 レアアース安定剤は優れた加工性能を特徴とし、ハイドロタルサイトは無毒の安定剤です。
熱安定剤の選択の原則
硬質 PVC の配合において、可塑剤の含有量が少ないか含まれていない場合、良好な安定性を達成するには、それに応じて安定剤の量を増やす必要があります。
(1) 不透明硬質製品には三塩基性硫酸鉛と二塩基性亜リン酸鉛が一般的に使用されており、2:1または1:1の割合で合計3～5部添加すると相乗効果が得られます。 あるいは、今日では複合鉛安定剤が一般的に使用されています。
(2) 透明硬質製品の場合、鉛塩は使用しておりません。 代わりに、Pb と Ca 以外の金属石鹸安定剤、有機スズ、有機アンチモン、希土類安定剤が一般的に選択されます。 金属石鹸安定剤は 3 ～ 4 部、有機スズ安定剤は 1 ～ 1.5 部添加されます。
軟質PVCおよびPVCペースト製品の配合では、可塑剤の含有量が多く、加工温度が低いため、安定剤の量を適切に減らすことができます。
(1) 不透明な柔軟製品には、通常、鉛塩 (1 ～ 2 部) と金属石鹸 (1 ～ 2 部) の組み合わせが使用されます。
(2) 半透明の軟質製品では、金属石鹸を数種類組み合わせて2～3部添加するのが一般的です。
(3) 透明軟質製品は有機錫(0.5～1部)と金属石鹸(1～2部)を組み合わせて使用するのが一般的です。 あるいは、有機アンチモンおよび希土類安定剤を有機錫の代わりに使用することもできます。
非毒性の PVC 配合では、熱安定剤の選択は次のとおりです。
(1) 鉛塩安定剤は避けるべきです。
(2) Pb、Cd 以外の金属石鹸安定剤、例えばカルシウム亜鉛安定剤も選択可能です。
(3) 非毒性の有機スズ安定剤を選択できます。
(4) 有機アンチモン、希土類安定剤の選択が可能です。
(5) 補助安定剤には毒性のないエポキシ安定剤を選択できます。
一次安定剤の相乗効果: PVC 配合物では、異なる一次安定剤が相乗効果を発揮するため、複数の一次安定剤が一緒に使用されることがよくあります。
(1) 三塩基性硫酸鉛と二塩基性亜リン酸鉛は相乗効果があり、相乗比は 2:1 または 1:1 です。
(2) 異なる金属石鹸は相乗効果があり、金属石鹸の熱安定性の順序は次のとおりです: Cd、Zn > Pb > Ba、Ca。
(3) 金属石鹸と有機スズ安定剤の間には相乗効果があり、両方は透明な配合物で一緒に使用されることがよくあります。
(4) 一部のレアアース安定剤は有機スズと相乗効果があり、有機スズを置き換える際のコストを削減します。
主スタビライザーと補助スタビライザーの相乗効果:
(1) 金属石鹸とエポキシ
(2) 金属石鹸及びポリオール
(3) 金属石鹸、α-ジケトン類
(4) 一部のレアアースおよびエポキシ
(5) 金属石鹸及び有機リン酸塩
熱安定剤を他の添加剤と組み合わせて使用する場合、鉛塩、有機スズ、有機アンチモン、希土類など、一部の安定剤自体には潤滑特性がないため、配合中に潤滑剤を個別に添加する必要があります。 金属石鹸など、安定剤自体に潤滑特性があるものもあるため、配合中の潤滑剤を省略または削減できます。
硫黄含有有機スズ安定剤および有機アンチモン安定剤は、一緒に使用すると硫黄汚染を引き起こすため、Pb および Cd 含有安定剤と一緒に使用しないでください。
酸化防止剤
PVC 製品に含まれる酸化防止剤は、加工中や使用中に熱や紫外線により酸化を受けますが、これはフリーラジカルの生成に関係します。
一次抗酸化物質の主な機能は、鎖を切断する停止またはフリーラジカルを消去することです。 それらの主な機能は、フリーラジカルと結合して安定した化合物を形成し、連鎖反応を停止させることです。
PVC に使用される主な酸化防止剤はビスフェノール A です。また、リン酸トリフェニルやリン酸ベンゾイルフェニルイソオクチルなどの補助酸化防止剤または過酸化水素分解剤も使用されます。 主な抗酸化物質と補助的な抗酸化物質を組み合わせて使用すると、相乗効果を発揮できます。
紫外線吸収剤
屋外で使用される PVC 製品は、敏感な波長範囲内の紫外線に敏感であり、PVC 分子が励起されたり化学結合が切断されたりして、フリーラジカル連鎖反応が発生し、PVC の劣化と老化が促進されます。 耐紫外線性を向上させるために、紫外線吸収剤が添加されることがよくあります。
PVC に一般的に使用される紫外線吸収剤には、トリアジン-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS などがあります。 トリアジン-5が最も効果的ですが、フィルムにわずかな黄色を与えます。 少量のフタロシアニンブルーを添加すると、これを改善できます。
PVC 農業用フィルムでは、UV{{0}} が一般的に使用され、通常の使用量は 0.2 ～ 0.5 部です。 サリチル酸誘導体である TBS、BAD、OBS は効果が穏やかで、抗酸化剤と併用すると良好な耐老化性が得られます。
不透明な製品の場合、一般にマスキング二酸化チタンを添加することで耐候性を向上させることができます。 ただし、この時点で紫外線吸収剤を添加すると多量の紫外線吸収剤が必要となり、コスト的に不利になる場合があります。