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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung
und ihre Spritzgussformteile. Genauer gesagt betrifft sie eine flammenhemmende
Polycarbonatharzzusammensetzung und ihre Spritzgussformteile, deren
Schlagbeständigkeit
verbessert worden ist, ohne dass ihre Flammenhemmung und thermische
Stabilität
verringert wurden, und welche gute antistatische Eigenschaften besitzen.
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Beschreibung des verwandten
Fachgebietes:
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Aufgrund
der Vorteile von Schlagbeständigkeit,
Wärmebeständigkeit
und guten elektrischen Eigenschaften finden Polycarbonatharze viele
Anwendungen in verschiedenen Bereichen, zum Beispiel bei Büroautomationsgeräten, elektrischen
und elektronischen Gerätschaften,
Autoteilen und Baumaterialien. Gleichwohl gibt es einige Probleme
mit Polycarbonatharzen, und zwar insofern, als dass sie hohe Formungs-
und Bearbeitungstemperaturen erfordern und ihre Schmelzfluidität niedrig
ist. Deshalb erfordern sie relativ hohe Formungstemperaturen. Insbesondere
wenn verschiedene Additive hinzugesetzt werden, wird ihre thermische Stabilität häufig gesenkt,
und darüber
hinaus konnten sie häufig
ihre guten Eigenschaften nicht zeigen.
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Als
eine Regel sind Polycarbonatharze selbstlöschend. Gleichwohl erfordern
einige ihrer Anwendungen für
Büroautomationsgeräte, elektrische
und elektronische Gerätschaften
und andere eine Flammenhemmung hohen Ausmaßes. Um die Anforderung zu
erfüllen,
werden verschiedene Flammenhemmer Polycarbonatharzen hinzugesetzt.
Da sie wie andere gängige
Kunststoffe einen hohen elektrischen Widerstand besitzen, werden
Polycarbonatharze elektrostatisch leicht geladen, wenn sie gerieben
oder mit anderen kontaktiert werden.
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Geladene
Polycarbonatharze sind häufig
problematisch, und zwar insofern, als dass sie einen elektrischen
Schlag erhalten, wenn sie entladen werden oder daran anhaftenden
Staub aufnehmen, durch welchen ihre äußeres Erscheinungsbild verschlechtert
wird. Insbesondere wenn Formteile aus Polycarbonatharzen für Büroautomationsgeräte und andere
elektrische und elektronische Gerätschaften, wie jene oben erwähnten, elektrostatisch
geladen werden, verursachen sie IC-Fehler. Vor diesem Hintergrund
sind einige Maßnahmen erforderlich,
um Polycarbonatharze daran zu hindern, elektrostatisch geladen zu
werden.
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Um
Polycarbonatharze daran zu hindern, elektrostatisch geladen zu werden,
wurden einige Methoden bisher versucht. Zum Beispiel werden wasserabsorbierende
hydrophile Verbindungen wie Polyalkylenoxide oder antistatische
Mittel Polycarbonatharzen hinzugesetzt oder bei Formteilen von Polycarbonatharzen
angewendet. Da jedoch Polycarbonatharze hohe Formungstemperaturen
erfordern, konnten diesen hinzugesetzte derartige Additive keine
befriedigenden antistatischen Wirkungen hervorrufen. Insbesondere
bezüglich
flammenhemmenden Polycarbonatharzen, welchen einige Flammenhemmer
hinzugesetzt worden sind, wurden bisher nur wenig konkrete Vorschläge gemacht,
um bei ihnen zu erreichen, dass sie befriedigende antistatische
Eigenschaften besitzen, ohne dass andere ihnen innewohnenden Charakteristika
geopfert werden.
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Auf
der anderen Seite sollen Formteile für Teile und Gehäuse für Büroautomationsgeräte wie Duplikatoren
bzw. Kopierer und Faksimile bzw. Fax-Geräte und für andere elektrische und elektronische
Gerätschaften,
wie jene oben erwähnten,
eine komplizierte Form mit lokalen Erhebungen oder Einbuchtungen,
zum Beispiel mit Rippen oder Höckern,
aufweisen, und sie müssen
leichtgewichtig und dünnwandig
vom Standpunkt der Einsparung von Ressourcen sein. Deshalb sind
Polycarbonatharzzusammensetzungen mit erhöhter Schmelzfluidität erforderlich,
oder das heißt
mit erhöhter
Spritzgießformbarkeit.
Verschiedene Polycarbonatharzzusammensetzungen mit erhöhter Formbarkeit
sind bisher vorgeschlagen worden, welchen kautschukartige, Polymer-modifizierte
Styrolharze hinzugesetzt wurden, und zwar unter Berücksichtigung
der physikalischen Eigenschaften wie Schlagbeständigkeit der Formteile der
Zusammensetzungen. Gleichwohl ist kein konkretes Verfahren zur Verbesserung
der antistatischen Eigenschaften von Polycarbonatharzen bekannt.
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Auf
der anderen Seite sind Zusammensetzungen aus Polycarbonatharzen,
welchen Styrolharze wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze (ABS-Harze),
Acrylnitril-Styrol-Harze (AS-Harze) und dergleichen hinzugesetzt
worden sind, als Polymerlegierungen bzw. -mischungen bekannt, und
sie finden viele Anwendungen im Bereich von Formteilen, da sie gute
Wärmebeständigkeit
und Schlagbeständigkeit
aufweisen. Bezüglich
ihrer Anwendungen, bei denen solche Polcarbonatharzzusammensetzungen
für Büroautomationsgeräte, elektrische
und elektronische Gerätschaften
und andere verwendet werden, müssen
sie eine hohe Flammenhemmung von nicht weniger als einem vorbestimmten
Ausmaß besitzen,
um so die Sicherheit ihrer Formteile sicherzustellen und zu erhöhen.
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Um
die obenstehenden Anforderungen zu erfüllen, wurden bisher verschiedene
Verfahren vorgeschlagen. Konkret beschreibt die JP-A 61-55145 eine thermoplastische
Harzzusammensetzung, welche (A) ein aromatisches Polycarbonatharz,
(B) ein ABS-Harz, (C) ein AS-Harz, (D) eine Halogenverbindung, (E)
ein Phosphat und (F) eine Polytetrafluorethylenkomponente umfasst.
Die JP-A-2-32154 beschreibt eine Formungspolycarbonatzusammensetzung
mit hoher Flammenhemmung und hoher Schlagbeständigkeit, welche (A) ein aromatisches
Polycarbonatharz, (B) ein ABS-Harz, (C) ein AS-Harz, (D) ein Phosphat
und (E) eine Polytetrafluorethylenkomponente umfasst. Die JP-A-8-239565
beschreibt eine Polcarbonatharzzusammensetzung, die (A) ein aromatisches
Polycarbonat, (B) ein schlagbeständiges
Polystyrolharz mit kautschukartiger Elastizität, (C) ein halogenfreies Phosphat,
(D) ein gepfropftes kautschukartiges Elastomer vom Kern/Hüllen-Typ
und (E) Talkum umfasst.
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Alle
diese sollen die Schmelzfluidität
und somit die Formbarkeit von Polycarbonaten verbessern und die
Schlagbeständigkeit
und die Flammenhemmung der Formteile von Polycarbonaten verbessern.
Aufgrund des Vorhandenseins solcher verbesserten Eigenschaften werden
die vorgeschlagenen Polycarbonatzusammensetzungen zu verschiedenen
praktikablen Formteilen geformt. Gleichwohl müssen für spezielle Gebiete von Büroautomationsgeräten, elektrischen
und elektronischen Gerätschaften,
insbesondere jene für
die Haushaltsanwendung etc. Teile und Gehäuse von diesen Gerätschaften
leichtgewichtiger und dünner
sein. Insbesondere ist ihre Form komplizierter, wobei sie feine
Erhebungen und Einbuchtungen, wie Rippen und Höcker, darauf aufweist oder
eine Gitterstruktur besitzt, so dass sie für alle beliebigen komplizierten
und großdimensionierten
Gerätschaften
anwendbar sind.
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Polycarbonatharzzusammensetzungen,
die beliebige von ABS-Harzen, Kautschuk-modifizierten Polystyrolharzen
(HIPS) und dergleichen enthalten, sind insofern problematisch, als
dass ihre thermische Stabilität schlecht
ist, und darüber
hinaus ist es extrem schwierig, zu erreichen, dass die Zusammensetzungen
gute antistatische Eigenschaften besitzen, ohne dass ihre Flammenhemmung
beeinträchtigt
wird. In diesem Zusammenhang wurde die Hinzugabe von Additiven wie
Antioxidantien zu Polycarbonatharzen vorgeschlagen, was jedoch immer
noch nicht die substantiellen Probleme mit den Harzen lösen konnte.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
dieser Situation ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung
einer verbesserten flammenhemmenden Polycarbonatharzzusammensetzung
mit guten antistatischen Eigenschaften und immer noch mit guter
Flammenhemmung und thermischer Stabilität. Die Zusammensetzung besitzt
eine gute Formbarkeit und wird zu Formteilen mit hoher Schlagbeständigkeit,
hoher Festigkeit, guter Flammenhemmung und guten antistatischen
Eigenschaften und somit guter Anwendbarkeit sogar bei dünnwandigen
und komplizierten Büroautomationsgeräten, elektrischen
und elektronischen Gerätschaften
für den
industriellen und Haushaltseinsatz und Autoteilen. Die Erfindung
sieht ebenfalls die Spritzgießformteile
der Zusammensetzung vor.
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Um
das obengenannte Ziel zu erreichen, haben die Erfinder der vorliegenden
Anmeldung eingehend verschiedene antistatische Additive untersucht,
welche für
flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzungen anwendbar sind.
Als ein Ergebnis haben wir festgestellt, dass wir, wenn ein spezifisches
Additiv selektiv zu einer Polycarbonatharzzusammensetzung, die einen
Flammenhemmer enthält,
insbesondere zu jener, die zusätzlich
ein Kautschuk-modifiziertes Styrolharz enthält, hinzugesetzt wird, und
wenn die Menge einer spezifischen Komponente in der Zusammensetzung
spezifisch so reguliert wird, dass sie nicht höher als ein spezifischer Verhältnisanteil
ist, dann Formteile der Zusammensetzung mit stark verbesserter Schlagbeständigkeit
und guten antistatischen Eigenschaften und immer noch guter Flammenhemmung
erhalten können.
Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse haben wir die vorliegende
Erfindung bewerkstelligt.
- (1) Eine flammenhemmende
Polycarbonatharzzusammensetzung, welche 100 Gewichtsteile eines
Harzes oder einer Harzmischung von (A) von 50 bis 100 Gew.-% eines
Polycarbonatharzes und (B) von 0 bis 50 Gew.-% eines Styrolharzes,
von 1 bis 50 Gewichtsteile von (C) eines Nicht-Halogen-Phosphats
als ein Flammenhemmer, von 0,1 bis 5 Gewichtsteile (D) eines anionischen
Antistatikmittels, von 0,05 bis 5 Gewichtsteile (F) eines Fluor-olefinischen
Harzes, welches die Fähigkeit
zur Bildung von Fibrillen besitzt, von 1 bis 30 Gewichtsteile (G)
eines gepfropften kautschukartigen Elastomeren vom Kern/Hüllen-Typ
und 1 bis 50 Gewichtsteile (H) Talkum umfasst,
welche einen
Natriumsulfatgehalt von höchstens
0,05 Gew.-% besitzt.
- (2) Die flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung von
(1), welche zusätzlich
von 0,1 bis 5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzes
oder der Harzmischung aus (A) und (B), an (E), mindestens einem,
gewählt
aus Alkylenglykolen, Glyzerinen und ihren Estern mit Fettsäuren, enthält.
- (3) Die flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung von
(1) oder (5), wobei die Harzmischung (A) von 50 bis 95 Gew.-% eines
Polycarbonatharzes und (B) von 5 bis 50 Gew.-% eines Styrolharzes
umfasst und das Styrolharz ein kautschukartiges Polymer-modifiziertes
Styrolharz ist.
- (4) Ein Spritzgießformteil
der flammenhemmenden Polycarbonatharzzusammensetzung aus mindestens einem
von (1) bis (3).
- (5) Verwendung des Spritzgießformteils von (4) für Gehäuse oder
Teile von Büroautomationsgeräten oder für jene von
elektrischen und elektronischen Gerätschaften für den Haushaltseinsatz oder
industriellen Einsatz.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung wird im Detail nachfolgend beschrieben. Zuerst sind die
Komponenten (A) bis (C) der flammenhemmenden Polycarbonatharzzusammensetzung
der Erfindung erwähnt.
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(A) Polycarbonatharz (PC):
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Das
Polycarbonatharz, welches als die Komponente (A) in der Harzzusammensetzung
dient, ist nicht spezifisch definiert und kann jedes beliebige und
jedwedes Bekannte im Fachbereich sein. Im Allgemeinen werden aromatische
Polycarbonate, die aus Diphenolen und Carbonatvorläufern herzustellen
sind, verwendet. Zum Beispiel werden Polycarbonate verwendet, wie
sie durch die Umsetzung eines Diphenols und eines Polycarbonatvorläufers in
einem Lösungsverfahren
oder in einem Schmelzverfahren hergestellt werden, wie jene, welche
durch die Umsetzung eines Diphenols und Phosgen oder durch die Interveresterung
eines Diphenols und eines Diphenylcarbonats hergestellt werden.
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Verschiedene
Diphenole sind brauchbar, einschließlich zum Beispiel 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan-[bisphenol
A], Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propan,
4,4'-Dihydroxydiphenyl,
Bis(4-hydroxyphenyl)cycloalkane,
Bis(4-hydroxyphenyl)oxid, Bis(4-hydroxyphenyl)sulfid,
Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon, Bis(4-hydroxyphenyl)sulfoxid, Bis(4-hydroxyphenyl)ether,
Bis(4-hydroxyphenyl)keton
etc..
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Als
die Diphenole zur Verwendung hierin, sind Bis(hydroxyphenyl)alkane,
insbesondere Bisphenol A, bevorzugt. Die Carbonatvorläufer zur
Verwendung in der Erfindung schließen zum Beispiel Carbonylhalogenide,
Carbonylester, Halogenformiate, konkret Phosgen, Diphenoldihalogenformiate,
Diphenylcarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat etc. ein. Andere
Diphenole wie Hydrochinon, Resorcinol, Catechol und dergleichen
sind ebenfalls in der Erfindung verwendbar. Die hierin erwähnten Diphenole
können
entweder einzeln oder als kombinierte verwendet werden.
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Das
Polycarbonatharz kann eine verzweigte Struktur haben, für welche
das Verzweigungsmittel 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)ethan, α,α',α''-Tris(4-hydroxyphenyl)-1,3,5-triisopropylbenzol,
Phloroglucin, Trimellitinsäure,
Isatin-bis(o-Cresol) etc. einschließt. Zur Regulierung des Molekulargewichts
des Polycarbonatharzes sind Phenol, p-t-Butylphenol, p-t-Octylphenol,
p-Cumylphenol etc. verwendbar.
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Das
Polycarbonatharz zur Verwendung innerhalb der Erfindung kann ein
Copolymer sein, das einen Polycarbonat-Anteil und einen Polyorganosiloxan-Anteil
aufweist, oder es kann einen Anteil des Copolymers aufweisen. Das
Copolymer kann ein Polyester-Polycarbonat-Harz sein, das durch Polymerisation
eines Polycarbonats in Gegenwart eines Estervorläufers, wie eine bifunktionelle
Carbonsäure
(z.B. Terephthalsäure) oder
ihr esterbildendes Derivat, herzustellen ist. Verschiedene Typen
unterschiedlicher Polycarbonatharze können gemischt werden, um gemischte
Polycarbonatharze zur Verwendung innerhalb der Erfindung zu ergeben.
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Hinsichtlich
seiner mechanischen Festigkeit und Formbarkeit hat das Polycarbonatharz,
das die Komponente (A) in der Erfindung sein soll, vorzugsweise
ein Viskositäts-mittleres
Molekulargewicht von 10000 bis 100000, stärker bevorzugt von 14000 bis
40000.
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(B) Styrolharz
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Das
Styrolharz, das die Komponente (B) in der Harzzusammensetzung der
Erfindung sein soll, kann ein Polymer sein, wie es durch die Polymerisation
eines Monomers oder einer Monomermischung aus von 20 bis 100 Gew.-% eines aromatischen
Monovinylmonomers wie Styrol, α-Methylstyrol
oder dergleichen, von 0 bis 60 Gew.-% eines Monomeren vom Vinylcyanid-Typ
wie Acrylnitril, Methacrylnitril oder dergleichen und von 0 bis
50 Gew.-% eines beliebigen anderen Vinylmonomeren, welches mit jenen
Monomeren copolymerisierbar ist, wie Maleimid, Methyl(meth)acrylat
oder dergleichen, hergestellt wird. Das Polymer schließt zum Beispiel Polystyrole
(GPPS), Acrylnitril-Styrol-Copolymere (AS-Harze) etc. ein.
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Als
das Styrolharz werden bevorzugt hierin ebenfalls lautschukartige,
Polymer-modifizierte Styrolharze verwendet. Die modifizierten Styrolharze
sind vorzugsweise schlagbeständige
Styrolharze, wie sie durch die Pfropfpolymerisation von kautschukartigen
Polymeren mit Styrolmonomeren hergestellt werden. Die Kautschuk-modifizierten
Styrolharze schließen
zum Beispiel schlagbeständige
Polystyrole (HIPS), wie sie durch Additionspolymerisaton von kautschukartigen
Polymeren wie Polybutadien oder dergleichen mit Styrol hergestellt
werden; ABS-Harze, wie sie durch Additionspolymerisation von Polybutadien
mit Acrylnitril und Styrol hergestellt werden; MBS-Harze, wie sie
durch Additionspolymerisation von Polybutadien mit Methylmethacrylat
und Styrol hergestellt werden, etc. ein. Diese Kautschuk-modifizierten
Styrolharze können
kombiniert werden, oder sie können
mit anderen Styrolharzen, welche nicht mit Kautschuk modifiziert
sind, wie jene oben erwähnten,
gemischt werden, und die Harzmischungen können in der Erfindung verwendet
werden.
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In
den Kautschuk-modifizierten Styrolharzen kann die Menge des kautschukartigen
Polymeren, um diese zu modifizieren, zum Beispiel zwischen 2 und
50 Gew.-%, jedoch vorzugsweise zwischen 5 und 30 Gew.-%, liegen.
Wenn die Menge des modifizierenden kautschukartigen Polymeren geringer
als 2 Gew.-% ist, wird die Harzzusammensetzung eine schlechte Schlagbeständigkeit
besitzen. Wenn sie andererseits größer als 50 Gew.-% ist, wird
die thermische Stabilität
der Harzzusammensetzung verringert sein, und die Schmelzfluidität davon
wird ebenfalls verringert sein. Wenn dem so ist, wird die Harzzusammensetzung
in ungünstiger Weise
geliert oder vergilbt sein. Spezifische Beispiele für das kautschukartige
Polymer schließen
Polybutadien, Acrylat- und/oder Methacrylat-aufweisende kautschukartige Polymere,
Styrol-Butadien-Styrol(SBS)-Kautschuk,
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butadien-Acryl-Kautschuk, Isopren-Kautschuk,
Isopren-Styrol-Kautschuk, Isopren-Acryl-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk
etc. ein.
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Von
diesen ist Polybutadien speziell bevorzugt. Das hierin verwendbare
Polybutadien kann jedes beliebige Polybutadien mit niedrigem Cis-Gehalt (zum Beispiel
mit 1 bis 30 Mol-% an 1,2-Vinylbindungen und von 30 bis 42 Mol-%
1,4-Cis-Bindungen) oder Polybutadien mit hohem Cis-Gehalt (zum Beispiel
mit höchstens
20 Mol-% 1,2-Vinylbindungen und mindestens 78 Mol-% 1,4-Cis-Bindungen)
und selbst ihre Mischungen sein.
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(C) Flammenhemmer:
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Wenn
die Formteile der Erfindung für
Büroautomationsgeräte, elektrische
und elektronische Gerätschaften
und dergleichen sind, sollen sie gegenüber Flammen resistent sein.
Für diese
können
verschiedene Flammenhemmer den Formteilen hinzugesetzt werden. Beispiele
für Flammenhemmer
schließen
im Allgemeinen organische Phosphorverbindungen, Halogen-freie Phosphorverbindungen,
Halogenverbindungen, Stickstoffverbindungen, Metallhydroxide, roten
Phosphor, Antimonverbindungen etc. ein. Die Halogenverbindungen schließen zum
Beispiel Tetrabrombisphenol A, Halogenpolycarbonate, copolymerisierte
Oligomere von Halogenpolycarbonaten, Decabromdiphenylether, Halogenpolystyrole,
Halogenpolyolefine etc. ein. Die Stickstoffverbindungen schließen zum
Beispiel Melamin, mit Alkylgruppen oder aromatischen Gruppen substituierte
Melamine etc. ein; die Metallhydroxide schließen zum Beispiel Magnesiumhydroxid,
Aluminiumhydroxid etc. ein. Die Antimonverbindungen schließen zum
Beispiel Antimontrioxid, Antimontetroxid etc. ein.
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Gleichwohl
sind Halogen enthaltende Flammenhemmer ungünstig, da sie häufig schädliche Substanzen
abgeben, wenn Formteile, welche diese umfassen, verbrannt werden.
Deshalb werden in der vorliegenden Erfindung Halogen-freie, organische,
Phosphor enthaltende Flammenhemmer verwendet. Jede beliebigen organischen
Verbindungen, die Phosphor enthalten, jedoch kein Halogen enthalten,
sind hierin ohne Beschränkung
anwendbar, sofern sie als Flammenhemmer dienen. Als Flammenhemmer
zur Verwendung hierin sind jedoch Phosphatverbindungen mit mindestens
einem esterartigem Sauerstoffatom, das direkt an einem Phosphoratom
gebunden ist, bevorzugt. Zum Beispiel sind Phosphatverbindungen
der folgenden Formel (1) bevorzugt:
worin
R
1, R
2, R
3 und R
4 jeweils
unabhängig
für ein
Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe stehen; X für eine zweiwertige
oder höher
mehrwertige organische Gruppe steht; p 0 oder 1 ist; q eine ganze
Zahl von 1 oder größer ist;
und r eine ganze Zahl von 0 oder größer ist.
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In
der Formel (I) schließt
die organische Gruppe zum Beispiel substituierte oder nicht substituierte
Alkyl-, Cycloalkyl- und Arylgruppen etc. ein. Die Substituenten
für die
substituierten Gruppen schließen
zum Beispiel Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Arylgruppen, Aryloxygruppen,
Arylthiogruppen etc. ein. Diese Substituenten können kombiniert werden, um
Arylalkoxyalkylgruppen zu erhalten, oder sie können zum Beispiel über Sauerstoff-,
Stickstoff- oder Schwefelatome gebunden sein, um Arylsulfonylarylgruppen
zu erhalten.
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In
der Formel (I) soll die zweiwertige oder höher mehrwertige organische
Gruppe X zweiwertige oder höher
mehrwertige Gruppen einschließen,
die von den organischen Gruppen wie oben abzuleiten sind, indem ein
oder mehrere Wasserstoffatome, welche an Kohlenstoffatomen gebunden
sind, entfernt werden. Zum Beispiel schließt dies Alkylengruppen, (substituierte)
Phenylengruppen, Gruppen, wie sie sich von Bisphenolen von polycyclischen
Phenolen ableiten, ein. Bevorzugt sind Gruppen, die sich von Bisphenol
A, Hydrochinon, Resorcinol, Diphenylolmethan, Dihydroxydiphenyl,
Dihydroxynaphthalin etc. ableiten.
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Die
Halogen-freien Phosphatverbindungen können Monomere, Oligomere, Polymere
oder ihre Mischungen sein. Konkret schließen sie zum Beispiel Trimethylphosphat,
Triethylphosphat, Tributylphosphat, Trioctylphosphat, Tributoxyethylphosphat,
Triphenylphosphat, Tricresylphosphat, Cresyldiphenylphosphat, Octyldiphenylphosphat,
Tri(2-ethylhexyl)phosphat,
Diisopropylphenylphosphat, Trixylenylphosphat, Tris(isopropylphenyl)phosphat,
Trinaphthylphosphat, Bisphenol A-Bisphosphat,
Hydrochinonbisphosphat, Resorcinolbisphosphat, Resorcinoldiphenylphosphat,
Trihydroxybenzoltriphosphat, Cresyldiphenylphosphat etc. ein.
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Kommerziell
verfügbare,
halogenfreie Phosphate, welche bevorzugterweise als die Komponente
(C) verwendet werden, die in der thermoplastischen Harzzusammensetzung
der Erfindung vorliegen soll, sind zum Beispiel TPP [Triphenylphosphat],
TXP [Trixylenylphosphat], PFR [Resorcinol(diphenylphosphat)], PX200 [1,3-Phenylen-tetrakis(2,6-dimethylphenyl)phosphat],
PX201 [1,4-Phenylen-tetrakis(2,6-dimethylphenyl)phosphat],
PX202 [4,4'-Biphenylen-tetrakis(2,6-dimethylphenyl)phosphat],
CR733S [Phenylresorcinolpolyphosphat], alle von der Daihachi Chemical
Industry.
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Die
Menge des Flammenhemmers, die in der Zusammensetzung vorzuliegen
hat, kann zwischen 1 und 50 Gewichtsteile, jedoch bevorzugterweise
zwischen 2 und 30 Gewichtsteile, stärker bevorzugt zwischen 3 und
15 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Harzmischung
aus (A) und (B), liegen. Wenn der Gehalt an Flammenhemmer der Zusammensetzung
geringer als 2 Gewichtsteile ist, würde die Zusammensetzung kaum
die gewünschte
Flammenhemmung besitzen. Wenn er andererseits größer als 50 Gewichtsteile ist,
würde die
Wärmebeständigkeit
und Schlagfestigkeit der Zusammensetzung gesenkt sein. Deshalb sollte der
Gehalt an Flammenhemmer der Zusammensetzung umfassend bestimmt werden,
und zwar in Abhängigkeit
von den notwendigen Eigenschaften der Formteile der Zusammensetzung
und von der Menge der anderen Bestandteilskomponenten von kautschukartigem
Elastomer, anorganischem Füllstoff
etc..
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Die
Komponente (F), das Fluor-olefinische Harz der thermoplastischen
Harzzusammensetzung der Erfindung zeigt eine Wirkung bezüglich der
Verhinderung des Tropfens der Harzschmelze, wenn die Zusammensetzung
verbrannt wird. Das Fluor-olefinische Harz (F) ist ein Polymer mit
einer Fluor-olefinischen Struktur, welche zum Beispiel Difluorethylenpolymere,
Tetrafluorethylenpolymere, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymere und Copolymere
aus Tetrafluorethylen mit Fluor-freien ethylenischen Monomeren einschließt. Bevorzugt
ist Polytetrafluorethylen (PTFE), welches wünschenswerterweise ein mittleres
Molekulargewicht von mindestens 500000, stärker wünschenswert von 500000 bis
10000000, aufweist. Alle Typen von Polytetrafluorethylen, die im
Fachbereich bekannt sind, sind hierin anwendbar.
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Stärker bevorzugt
ist Polytetrafluorethylen mit dem Vermögen zur Bildung von Fibrillen,
da sein Vermögen,
zu verhindern, dass Harzschmelzen tropfen, besser ist. Das Fibrillen-bildende
Polytetrafluorethylen (PTFE) ist nicht spezifisch definiert, jedoch
ist PTFE vom Typ 3, vorgeschrieben im ASTM-Standard, bevorzugt.
Spezifische Beispiele von PTFE vom Typ 3 schließen Teflon 6-J (von Mitsui-DuPont
Fluorochemical), Polyflon D-1, Polyflon F-103, Polyflon F201L (alle
von der Daikin Industry), CD-076 (von Asahi ICI Fluoropolymers)
etc. ein.
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Andere
neben PTFE vom Typ 3 sind hierin ebenfalls anwendbar, einschließlich zum
Beispiel Argoflon F5 (von Montefluos), Polyflon MPA, FA-100 (beide
von der Daikin Industry) etc.. Diese Polytetrafluorethylene (PTFEs)
können
entweder einzeln oder kombiniert verwendet werden. Die Fibrillen
bildenden Polytetrafluorethylene (PTFEs), wie oben erwähnt, können zum
Beispiel durch Polymerisieren von Tetrafluorethylen in einem wässrigen
Lösungsmittel
in Gegenwart von Natrium-, Kalium- oder Ammoniumperoxydisulfid unter
einem Druck von 6,9 bis 689,5 kPa (1 bis 100 psi) bei einer Temperatur
im Bereich von 0 bis 200°C,
vorzugsweise zwischen 20 und 100°C,
erhalten werden.
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Der
Gehalt an Fluor-olefinischem Harz der Zusammensetzung kann zwischen
0,05 und 5 Gewichtsteilen, jedoch bevorzugterweise zwischen 0,1
und 2 Gewichtsteilen, in bezug auf 100 Gewichtsteile der Harzmischung
aus (A) und (B), liegen. Wenn der Gehalt an Fluor-olefinischem Harz
geringer als 0,05 Gewichtsteile ist, wird das Vermögen zur
Verhinderung des Tropfens der Schmelze der Zusammensetzung für die gewünschte Flammenhemmung
der Zusammensetzung nicht genügend
sein. Selbst wenn jedoch der Gehalt größer als 5 Gewichtsteile ist,
kann der Effekt des hinzugesetzten Fluor-olefinischen Harzes nicht
beliebig weiter erhöht werden,
und eine solche große
Menge des Fluor-olefinischen
Harzes, sofern der Zusammensetzung hinzugesetzt, wird einige negative
Einflüsse
auf die Schlagfestigkeit und das äußere Erscheinungsbild der Formteile der
Zusammensetzung haben. Deshalb kann die Menge des Fluor-olefinischen
Harzes, die der Zusammensetzung hinzuzusetzen ist, in geeigneter
Weise in Abhängigkeit
von der notwendigen Flammenhemmung der Formteile der Zusammensetzung
bestimmt werden, zum Beispiel basierend auf V-0, V-1 oder V-2 in
der UL-94, und in
Abhängigkeit
von der Menge der anderen Bestandteilskomponenten.
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(D) Anionisches antistatisches
Mittel:
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Das
anionische antistatische Mittel zur Verwendung hierin ist nicht
spezifisch definiert und schließt zum
Beispiel Salze von Alkylsulfonsäuren,
Salze von Alkylarylsulfonsäuren,
Salze von Alkylphosphorsäuren, Salze
von Alkylsulfaten, Salze von Fettsäuren, Salze von Polyoxyethylen-alkylsulfaten,
Salze von Polyoxyethylen-alkylphosphaten etc. ein. Ebenfalls brauchbar
sind Alkalimetallsalze von Carbonsäuren und Sulfonsäuren. Zum
Beispiel schließen
sie Natrium-, Kalium- oder Phosphoniumsalze von Sulfonsäuren mit
einer Alkylgruppe wie einer Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Dodecyl-, Undecyl- oder einer ähnlichen
Gruppe ein, und jene von Alkylbenzolsulfonsäuren und Alkylnaphthalinsulfonsäuren. Bevorzugte
Beispiele sind Natriumdodecylbenzolsulfonat, Kaliumdodecylbenzolsulfonat
und Phosphoniumdodecylbenzolsulfonat. Sofern erwünscht, können zwei oder mehrere von
diesen anionischen antistatischen Mitteln zur Verwendung hierin
kombiniert werden.
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Die
flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung der Erfindung umfasst
im Grunde genommen 100 Gewichtsteile eines Harzes oder einer Harzmischung
aus (A) von 50 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise von 60 bis 95 Gew.-%,
von einem Polycarbonatharz und (B) von 0 bis 50 Gewichtsteilen,
vorzugsweise von 5 bis 40 Gew.-%, eines Styrolharzes, von 1 bis
50 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 30 Gewichtsteilen von (C) eines
Nicht-Halogenphosphats als ein Flammenhemmer, von 0,1 bis 5 Gewichtsteile,
vorzugsweise von 0,2 bis 3 Gewichtsteile (D) eines anionischen antistatischen
Mittels, von 0,05 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise von 0,1 bis
2 Gewichtsteile (F) eines Fluor-olefinischen Harzes, welches die
Fähigkeit
zur Bildung von Fibrillen besitzt, von 1 bis 30 Gewichtsteile, vorzugsweise
von 2 bis 15 Gewichtsteile (G) eines gepfropften kautschukartigen
Elastomers vom Kern/Hüllen-Typ
und von 1 bis 50 Gewichtsteile, vorzugsweise von 2 bis 30 Gewichtsteile
von (H) Talkum, welches einen Natriumsulfatgehalt von höchstens
0,05 Gew.-% besitzt.
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Wenn
der Verhältnisanteil
der Komponente (A), dem Polycarbonatharz, kleiner als 50 Gew.-%
in der Zusammensetzung ist, würden
die Wärmebeständigkeit
und die mechanische Festigkeit der Zusammensetzung schlecht sein.
Das Styrolharz der Komponente (B) sollte in der Zusammensetzung
sein, damit die Zusammensetzung die notwendige Schmelzfluidität besitzt.
Wenn sein Verhältnisanteil
kleiner als 5 Gew.-% ist, könnte
die Komponente (B) nur schlecht ihr Vermögen zeigen, die Formbarkeit
der Zusammensetzung zu verbessern. Wenn in der Zusammensetzung der
Verhältnisanteil
der Komponente (C), des Flammenhemmers, kleiner als 1 Gewichtsteil
ist, würde
das Vermögen
der darin vorhandenen Komponente (C), die Flammenhemmung der Zusammensetzung
zu verbessern, schlecht sein. Wenn er jedoch größer als 50 Gewichtsteile ist, würden die
Wärmebeständigkeit,
die mechanische Festigkeit und die Schlagbeständigkeit der Zusammensetzung
häufig
schlecht sein. Deshalb sollte der Verhältnisanteil des Flammenhemmers
in geeigneter Weise bestimmt werden, und zwar in Abhängigkeit
von der notwendigen Flammenhemmung der Formteile der Zusammensetzung,
von der Formbarkeit der Zusammensetzung und sogar von den Verhältnisanteilen
der anderen Komponenten, welche die Zusammensetzung ausmachen.
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Wenn
der Verhältnisanteil
des anionischen antistatischen Mittels in der Zusammensetzung kleiner
als 0,1 Gewichtsteile ist, kann das Mittel nur schlecht seine antistatischen
Fähigkeiten
zeigen; wenn es jedoch zu mehr als 5 Gewichtsteilen vorliegt, wird
die Flammenhemmung der Zusammensetzung in ungünstiger Weise gesenkt. Das
anionische antistatische Mittel, welches der Flammenhemmungs-Polycarbonatharzzusammensetzung
der Erfindung hinzugesetzt wird, zeigt zusätzlich einen ziemlich unterschiedlichen
Effekt der Verbesserung der Schlagbeständigkeit der Zusammensetzung,
jedoch ist der Grund nicht klar.
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Die
Flammenhemmungs-Polycarbonatharzzusammensetzung der Erfindung ist
spezifisch dadurch gekennzeichnet, dass sie die oben angeführten Bestandteilskomponenten
in spezifischen Verhältnissen,
wie sie hierin definiert sind, umfasst, und dass sie einen Natriumsulfatgehalt
von höchstens
0,05 Gew.-%, vorzugsweise höchstens
0,02 Gew.-%, aufweist. Wenn der Natriumsulfatgehalt der Zusammensetzung
größer als
0,05 Gew.-% ist, kann die Zusammensetzung gegenüber Flammen nicht beständig sein,
selbst wenn sie einen Flammenhemmer enthält. Natriumsulfat, welches
in der Zusammensetzung vorliegen kann, wird sich von dem anionischen
antistatischen Mittel ableiten, welches in der Zusammensetzung sein
soll, und seine Menge, welche in der Zusammensetzung vorliegen soll,
könnte
gesenkt oder reguliert werden durch eine geeignete Auswahl des Katalysators,
der bei der Herstellung der anionischen antistatischen Mittel zur
Verwendung hierin zu verwenden ist, und durch Reinigen der hergestellten
anionischen antistatischen Mittel mittels geeigneter Reinigungsmethoden
der Destillation und dergleichen. Gleichwohl war bisher unbekannt,
dass Natriumsulfat einen gewissen Einfluss auf die Flammenhemmung
von Harzzusammensetzungen, welche dieses enthalten, ausübt. Im Grunde
genommen werden in der Erfindung die unentbehrlichen Komponenten,
welche die Harzzusammensetzung aufbauen, spezifisch definiert, und
der Natriumsulfatgehalt der Zusammensetzung ist ebenfalls spezifisch
reguliert, wodurch das beabsichtigte Ziel der Erfindung erreicht
wird, die antistatische und flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung
bereitzustellen.
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Die
flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung der Erfindung kann
zusätzlich
(E) mindestens eines, gewählt
aus Alkylenglykolen, Glyzerinen und ihren Estern mit Fettsäuren, in
einer Menge von 0,1 bis 50 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile
der Komponenten (A) und (B), enthalten. Die optionale Komponente
(E) ist zur Verbesserung der Dispergierbarkeit der Komponente (D),
einem anionischen antistatischen Mittel, in der Zusammensetzung.
Darüber
hinaus ist sie ferner wirksam zur Verringerung der Menge des notwendigen
Flammenhemmers, der in der Zusammensetzung vorzuliegen soll und
zur Verbesserung der thermischen Stabilität der Zusammensetzung. Speziell
ist die Komponente (E) dafür
wirksam, zu verhindern, dass die Formteile der Zusammensetzung in
ungünstiger
Weise gelb werden. Hierin anwendbare Alkylenglykole schließen zum
Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol, Ethylen-propylenglykol etc.
ein. Ebenfalls anwendbar sind Ester dieser Glykole oder Glyzerine
mit Fettsäuren
mit etwa 5 bis etwa 34, jedoch bevorzugt von etwa 14 bis etwa 26
Kohlenstoffatomen, wie Caproinsäure,
Caprinsäure,
Laurinsäure,
Palmitinsäure,
Stearinsäure,
Behensäure
und dergleichen. Die Ester können
Monoester, Esteroligomere oder -polymere sein. Konkret können sie
Glyzerinmonostearate, Glyzerinmonobehenate etc. sein.
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Die
flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung der Erfindung muss
ferner ein gepfropftes kautschukartiges Elastomer vom Kern/Hüllen-Typ
als Komponente (G) enthalten, welches dahingehend wirkt, dass die
Schlagbeständigkeit
der Formteile der Zusammensetzung weiter verbessert wird. Die Menge der
Komponente (G), die in der Zusammensetzung sein soll, liegt zwischen
1 und 30 Gewichtsteilen, jedoch bevorzugterweise zwischen 2 und
15 Gewichtsteilen, und zwar in bezug auf 100 Gewichtsteile der Komponenten
(A) und (B).
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Die
Menge des kautschukartigen Elastomeren, die in der Zusammensetzung
vorzuliegen hat, soll in Abhängigkeit
von den gesamten Eigenschaften (z.B. Schlagbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Starrheit) der gewünschten
Formteile bestimmt werden. Das kautschukartige Elastomer schließt zum Beispiel
Polybutadien, Polyisopren, Styrol-Butadien-Styrol(SBS)-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk
(SBR), Butadien-Acryl-Kautschuk, Isopren-Styrol-Kautschuk, Isopren-Acryl-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk,
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk etc. ein. Von diesen sind pulverförmige oder
granuläre
kautschukartige Elastomere mit einer zweischichtigen Kern/Hüllen-Struktur,
bei der der Kern aus einem flexiblen Kautschukmaterial ist und die Hülle, welche
den Kern überdeckt,
aus einem starren Harzmaterial ist, bevorzugt. Nachdem sie mit einer
Polycarbonatschmelze vermischt wurden, behalten die kautschukartigen
Elastomere dieses Typs meistens ihren ursprünglichen granulären Zustand
bei. Da das kautschukartige Elastomer seinen ursprünglichen
granulären Zustand
beibehält,
nachdem es mit einer Polycarbonatschmelze gemischt worden ist, ist
es wirksam zur Verbesserung der Formteile der Harzzusammensetzung,
und zwar dahingehend, dass bezüglich
der Oberflächenschichtablösung auftretenden
Problemen vorgebeugt wird.
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Bekannt
sind verschiedene gepfropfte kautschukartige Elastomere vom Kern/Hüllen-Typ,
welche hierin verwendet werden. Im Handel verfügbare Produkte von solchen
Elastomeren schließen
zum Beispiel Hiblen B621 (von Nippon Zeon), KM-330 (von Rohm & Haas), Metablen
W529, Metablen S2001, Metablen C223, Metablen B621 (alle von Mitsubishi
Rayon) etc. ein.
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Vor
allem sind jene bevorzugt, die durch die Polymerisation von einem
oder mehreren Vinylmonomeren in Gegenwart eines kautschukartigen
Polymeren, wie es aus Monomeren aus im wesentlichen Alkylacrylaten oder
Alkylmethacrylaten und Dimethylsiloxan erhalten wird, herzustellen
sind. In den Alkylacrylaten und Methacrylaten besitzt die Alkylgruppe
vorzugsweise von 2 bis 10 Kohlenstoffatome. Konkret schließen die
Alkylacrylate und Methacrylate zum Beispiel Ethylacrylat, Butylacrylat,
2-Ethylhexylacrylat,
n-Octylmethacrylat etc. ein. Ein Beispiel für die kautschukartigen Elastomere,
wie sie aus Monomeren von im wesentlichen diesen Alkylacrylaten
erhalten werden, ist ein Polymer, welches durch die Reaktion von
mindestens 70 Gew.-% der Alkylacrylate und höchstens 30 Gew.-% von anderen
copolymerisierbaren Vinylmonomeren wie Methylmethacrylat, Acrylnitril,
Vinylacetat, Styrol und dergleichen herzustellen ist. Um das Polymer
herzustellen, kann ein polyfunktionelles Monomer, welches als ein
Vernetzungsmittel dient, wie Divinylbenzol, Ethylendimethylacrylat,
Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat oder dergleichen, dem Polymerisationssystem
hinzugesetzt werden.
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Die
Vinylmonomere, welche in Gegenwart eines kautschukartigen Polymeren
zu polymerisieren sind, schließen
zum Beispiel aromatische Vinylverbindungen wie Styrol, α-Methylstyrol
etc.; Acrylate wie Methylacrylate, Ethylacrylate etc.; Methacrylate
wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat etc. ein. Ein oder mehrere dieser
Monomere können
(co)polymerisiert werden, wie zusammengebracht, oder können mit
beliebigen anderen Vinylmonomeren, wie Vinylcyanidverbindungen (z.B.
Acrylnitril, Methacrylnitril), Vinylester (z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat)
etc., copolymerisiert werden. Die (Co)polymerisation kann mittels
eines beliebigen bekannten Verfahrens zum Beispiel der Massenpolymerisation,
Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisation oder dergleichen
ausgeführt
werden. Bevorzugt ist die Emulsionspolymerisation.
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Es
ist wünschenswert,
dass die somit auf die oben erwähnte
Weise hergestellten gepfropften kautschukartigen Elastomeren vom
Kern/Hüllen-Typ mindestens 20
Gew.-% des kautschukartigen Polymeranteils enthalten. Typische Beispiele
für die
gepfropften kautschukartigen Elastomere vom Kern/Hüllen-Typ
sind MAS-Harzelastomere, wie Pfropfcopolymere von Styrol und Methylmethacrylat
mit 60 bis 80 Gew.-% n-Butylacrylat. Andere Beispiele sind Verbundkautschuk-gepfropfte
Copolymere, die durch die Pfropfcopolymerisation eines Verbundkautschuks
mit mindestens einem Vinylmonomer herzustellen sind, wobei der Verbundkautschuk
von 5 bis 95 Gew.-% einer Polysiloxankomponente und von 5 bis 95
Gew.-% einer Polyacryl(meth)acrylat-Kautschukkomponente umfasst,
und zwar so miteinander verschlungen, dass sie nicht voneinander
getrennt werden können,
und eine mittlere Korngröße von 0,01
bis etwa 1 μm
besitzt. Die Verbundkautschuk-gepfropften Copolymere sind besser
als einzelne Kautschuk-gepfropfte Copolymere, da ihr Effekt der
Verbesserung der Schlagbeständigkeit
von Harzformteilen höher
als der der letztgenannten mit einzelnem Kautschuk gepfropften Copolymere
ist. Kommerzielle Produkte von solchen Verbundkautschuk-gepfropften Copolymeren
sind erhältlich,
zum Beispiel Metablen S-2001 von Mitsubishi Rayon.
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Die
Komponente (H), Talkum, in der thermoplastischen Harzzusammensetzung
der Erfindung ist dazu gedacht, die Starrheit und die Flammenhemmung
der Formteile der Zusammensetzung weiter zu erhöhen. Talkum ist ein hydratisiertes
Silikat von Magnesium und jedwede im Handel verfügbaren Produkte davon sind hierin
anwendbar. Talkum kann eine kleinere Menge an Aluminiumoxid, Calciumoxid
und Eisenoxid zusätzlich zu
den wesentlichen Komponenten Kieselsäure und Magnesiumoxid enthalten.
Bei der Herstellung der Harzzusammensetzung der Erfindung ist jedes
beliebige Talkum, selbst jenes, welches solche geringeren Komponenten
enthält,
anwendbar. Der anorganische Talkum-Füllstoff
zur Verwendung in der Erfindung besitzt im allgemeinen eine mittlere
Korngröße von 0,1
bis 50 μm,
jedoch bevorzugterweise von 0,2 bis 20 μm. Wenn der anorganische Talkum-Füllstoff
enthalten ist, wird die Starrheit der Formteile der Erfindung weiter
erhöht,
und darüber
hinaus konnte die Menge des Flammenhemmers, Halogen-freies Phosphat,
welches in der Zusammensetzung zu sein hat, gesenkt werden.
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Die
Menge der Komponente (H), Talkum, in der Zusammensetzung der Erfindung
kann zwischen 1 und 50 Gewichtsteilen, jedoch bevorzugterweise zwischen
2 und 30 Gewichtsteilen, in Bezug auf 100 Gewichtsteile der Harzmischung
aus (A) und (B), liegen. Wenn ihre Menge kleiner als 1 Gewichtsteil
ist, kann der hinzugesetzte anorganische Füllstoff seine Wirkung der Verbesserung
der Starrheit und der Flammenhemmung der Formteile der Zusammensetzung
nicht in befriedigender Weise zeigen. Wenn jedoch die Menge größer als
50 Gewichtsteile ist, wird die Schlagbeständigkeit der Formteile abnehmen,
und die Fluidität
der Zusammensetzung wird abnehmen. Die Menge des anorganischen Füllstoffs,
der in der Zusammensetzung vorliegen soll, sollte in geeigneter
Weise bestimmt werden, und zwar in Abhängigkeit von den notwendigen
Eigenschaften der Formteile und der Formbarkeit der Zusammensetzung,
insbesondere in Abhängigkeit
von der Dicke der Formteile und der Spirallänge der Zusammensetzung.
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Abgesehen
von den wesentlichen Komponenten (A), (C), D, F, G und H und einer
oder mehreren optionalen Komponenten, gewählt aus (B) und (E), kann die
flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung der Erfindung zusätzlich beliebige
andere Additive enthalten, welche im Allgemeinen gängigen thermoplastischen
Harzen hinzugesetzt werden, sofern es erwünscht ist. Die Additive sind
zur weiteren Verbesserung der Formbarkeit, des äußeren Erscheinungsbildes, der
Wetterbeständigkeit
und der Starrheit der Formteile der Zusammensetzung.
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Zum
Beispiel schließen
die Additive Antioxidantien vom Phenol-Typ, Phosphor enthaltende
Antioxidantien, Schwefel enthaltende Antioxidantien, antistatische
Mittel, Polyamid-Polyether-Block-Copolymere (zur dauerhaften Beständigkeit
gegen statische Aufladung), UV-Absorbentien
vom Benzotriazol-Typ oder Benzophenon-Typ, Licht-Stabilisatoren vom gehinderten Amin-Typ
(Verwitterungsschutzmittel), mikrobizide Mittel, Verträglichkeits-unterstützende Mittel,
Färbemittel
(Farbstoffe, Pigmente) etc. ein. Die Menge des optionalen Additivs,
welche in der thermoplastischen Harzzusammensetzung der Erfindung
vorliegen kann, ist nicht spezifisch definiert, mit der Maßgabe, dass
sie nicht die Eigenschaften der Zusammensetzung beeinträchtigt.
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Das
Verfahren zur Herstellung der flammenhemmenden Polycarbonatharzzusammensetzung
der Erfindung wird beschrieben. Die Zusammensetzung kann hergestellt
werden, indem die Komponenten (A), (C), (D), F, G und H in dem vorbestimmten
Verhältnis
wie oben, gegebenenfalls zusammen mit den optionalen Komponenten
(B) und (E) und mit anderen Additiven wie oben in jedem beliebigen
gewünschten
Verhältnis gemischt
und geknetet werden.
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Das
Formulieren und Mischen von diesen kann in einer beliebigen bekannten
Weise ausgeführt
werden, zum Beispiel indem sie in einer gängigen Gerätschaft, wie einem Bandmischer,
einem Trommeltaumler oder dergleichen vorgemischt werden, gefolgt
von einem weiteren Kneten der resultierenden Vormischung in einem
Henschel-Mischer, einem Banbury-Mischer, einem Ein-Schnecken-Extruder,
einem Doppel-Schnecken-Extruder,
einem Mehrfach-Schnecken-Extruder, einem Cokneter oder dergleichen.
Die Temperatur, bei der die Komponenten gemischt und geknetet werden,
liegt im Allgemeinen zwischen 240 und 300°C. Andere Komponenten als das
Polycarbonatharz und das Styrolharz können im voraus mit dem Polycarbonat-
oder Styrolharz oder mit einem beliebigen anderen thermoplastischen
Harz gemischt werden, um einen Master-Batch herzustellen, und es
kann den anderen Bestandteilskomponenten hinzugesetzt werden.
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Wenn
die thermoplastische Harzzusammensetzung der Erfindung in der oben
angegebenen Weise hergestellt worden ist, kann sie zu verschiedenen
Formteilen in den Schmelzformungsgerätschaften wie oben geformt
werden, oder nachdem sie pelletisiert worden ist, können die
resultierenden Pellets zu verschiedenen Formteilen mittels des Spritzgießens, des
Injektionskompressionsformens, des Extrusionsformens, des Blasformens,
des Pressformens, des Vakuumformens von Schäumen geformt werden. Vorzugsweise
wird die Zusammensetzung in der Schmelz-Knet-Weise wie oben pelletisiert,
und die resultierenden Pellets werden zu Formteilen mittels des
Spritzgießens
oder des Injektionskompressionsformens geformt. Die Zusammensetzung
der Erfindung ist für
ein solches Spritzgießen
oder Injektionskompressionsformen besonders günstig, da die Formtrennbarkeit
der resultierenden Formteile gut ist. Für das Spritzgießen der
Zusammensetzung ist ein Gas-Einführ-Formungsverfahren
bevorzugt, um einen Schrumpfungshohlraum um die Formteile herum
zu vermeiden und das Gewicht der Formteile zu vermindern.
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Formteile
aus der thermoplastischen Harzzusammensetzung der Erfindung, wie
sie durch das Spritzgießen
oder Kompressionsinjektionsformen hergestellt werden, sind als verschiedene
Gehäuse
und Teile von Büroautomationsgeräten und
elektrischen und elektronischen Gerätschaften für den Haushalts- oder industriellen
Einsatz, wie Kopierer, Fax-Geräte,
Fernsehgeräte,
Radios, Kassettenrekorder, Videogeräte, Personalcomputer, Drucker,
Telefone, Informationsterminals, Kühlschränke, Mikrowellenöfen etc.,
anwendbar.
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Die
Erfindung wird genauer mit Bezug auf die folgenden Beispiele und
Vergleichsbeispiele beschrieben, welche jedoch nicht dazu gedacht
sind, den Umfang der Erfindung zu beschränken.
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Beispiele 1 und 2 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 11:
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Die
unten in der Tabelle 1 gezeigten Komponenten wurden in dem darin
angegebenen Verhältnis
gemischt (die Komponenten (A) und (B) sind als Gew.-% angegeben,
und die anderen Komponenten sind als Gewichtsteile in Bezug auf
100 Gewichtsteile der Gesamtmenge an (A) und (B) angegeben), in
einen Extruder (VS40 von der Tanabe Plastic Machinery) eingeführt, geschmolzen
und darin bei 260°C
geknetet und dann pelletisiert. Zu allen Zusammensetzungen der Beispiele
und Vergleichsbeispiele wurden 0,2 Gewichtsteile Irganox 1076 (von
der Ciba-Geigy) und 0,1 Gewichtsteile Adekastab C (von Asahi Denka
Industry) gegeben, welche beide als ein Antioxidans dienen. Die
resultierenden Pellets wurden bei 80°C 12 Stunden getrocknet und
dann zu Teststücken
durch das Spritzgießen
bei 260°C
geformt. Diese Teststücke
wurden bezüglich
ihrer Eigenschaften getestet, und die daraus erhaltenen Daten sind
in der Tabelle 1 gezeigt.
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Die
zur Herstellung der Testproben verwendeten Materialien und die Verfahren
zum Testen der Proben sind unten angeführt.
- (A)
Polycarbonat: Toughlon A1900 (von Idemitsu Petrochemical).
Dies
ist ein Bisphenol A-Polycarbonat-Harz mit einem Schmelzindex (MI)
von 20 g/10 min (bei 280°C
unter einer Last von 2,16 kg) und einem viskositätsmittleren Molekulargewicht
von 19000.
- (B) Styrolharz (schlagfestes Polystyrolharz, HIPS): Idemitsu
PS HT 44 (von Idemitsu Petrochemical).
Dies ist ein Polystyrol-gepfropftes
Polybutadien (kautschukartiges Elastomer), dessen Gehalt an kautschukartigem
Elastomer 7 Gew.-% beträgt,
und dieses besitzt einen MI von 8 g/10 min (bei 200°C unter einer
Last von 5 kg).
- (C) Flammenhemmer:
- P-1: Resorcinol-bis(diphenylphosphat), Phosphat-PFR (von Asahi
Denka Kogyo).
- P-2: Resorcinol-bis(di-2,6-dimethylphenylphosphat), Phosphat
FP-500 (von Asahi Denka Kogyo).
- P-3: Triphenylphosphat, TPP (von Daihachi Chemical).
- (D) Anionisches antistatisches Mittel:
- AS-1: Natriumdodecylbenzolsulfonat (mit einem in Alkohol unlöslichen
Gehalt von 1 Gew.-%).
- AS-2: Natriumdodecylbenzolsulfonat (mit einem in Alkohol unlöslichen
Gehalt von 7 Gew.-%).
- (E) Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von 8000.
- (F) Polytetrafluorethylen (PTFE), F201L (von der Daikin Chemical
Industry) mit einem Molekulargewicht von 4000000 bis 5000000.
- (G) Kautschukartiges Elastomer:
Gepfropftes kautschukartiges
Elastomer vom Kern/Hüllen-Typ:
Metablen S2001 (von Mitsubishi Rayon).
Dies ist ein Verbundkautschuk-gepfropftes
Copolymer mit einem Polydimethylsiloxangehalt von mindestens 50
Gew.-%.
- (H) Talkum
Talkum: FFR (von der Asada Flour Milling) mit
einer mittleren Korngröße von 0,7 μm.
-
Testverfahren:
-
(1) Izod-Schlagfestigkeit:
-
Gemessen
gemäß ASTM D256.
Die Temperatur betrug 23°C,
und die Dicke der Proben lag bei 1/8 Inch. Die Daten sind in kJ/m2 angegeben.
-
(2) SFL (Spirallänge):
-
Gemessen
gemäß einem
Idemitsu-Verfahren. Die Formungsharztemperatur betrug 240°C, und die Formtemperatur
betrug 60°C.
Harzproben wurden zu Tafeln mit einer Dicke von 3 mm und einer Breite
von 10 mm unter einem Injektionsdruck von 110 MPa geformt. Die SFL-Daten
sind in cm angegeben.
-
(3) Antistatisches Verhalten,
angegeben durch den Oberflächenwiderstand.
-
Eine
flache Tafelprobe mit einer Dicke von 1/8 Inch wurde bezüglich ihres
Oberflächenwiderstandes gemessen
(Einheit: Ω/☐)
in einer Atmosphäre
bei einer Temperatur von 23°C
und bei einer Feuchtigkeit von 50%.
-
(4) Flammenhemmung:
-
Getestet
gemäß dem UL94-Verbrennungstest.
Getestete Proben besaßen
eine Dicke von 1,5 mm. V-O~V-2 gab an, dass sie die praktische Flammenhemmung
erfüllten. "Außerhalb" bedeutet, dass sie
den Standard nicht erfüllten.
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-
-
Aus
den Testdaten versteht sich, dass die Formteile der Erfindung gute
antistatische Eigenschaften besitzen und gute Flammenhemmung und
hohe Schlagfestigkeit aufweisen.
-
Aus
den Daten der Proben des Vergleichsbeispiels 10 versteht sich, dass
die Zusammensetzung mit einem erhöhten Natriumsulfatgehalt gegenüber Flammen
nicht beständig
sein konnte und die Schlagbeständigkeit
der Formteile der Zusammensetzung signifikant verringert ist. Aufgrund
ihrer ausgezeichneten Eigenschaften sind die Spritzgussformteile
der Zusammensetzung der Erfindung besonders günstig für Gehäuse und für verschiedene Teile von elektrischen
und elektronischen Gerätschaften,
welche gute antistatische Eigenschaften und gute Flammenhemmung
aufweisen müssen.
Viel breitere Anwendungen der flammenhemmenden Polycarbonatharzzusammensetzung
der Erfindung werden erwartet.
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Wie
oben im Detail beschrieben, umfasst die flammenhemmende Polycarbonatharzzusammensetzung
der Erfindung eine Harzkomponente aus einem Polycarbonatharz (PC)
und gegebenenfalls aus einem Styrolharz (PS) und enthält einen
Flammenhemmer und ein spezifisches antistatisches Mittel, und der
Natriumsulfatgehalt der Zusammensetzung wird spezifisch so reguliert,
dass er nicht höher
als ein vorbestimmter Wert ist. Deshalb konnte die Zusammensetzung,
obgleich sie immer noch gut gegenüber Flammen beständig ist,
gute antistatische Eigenschaften besitzen. Darüber hinaus ist in unerwarteter
Weise die Schlagfestigkeit der Formteile der Zusammensetzung signifikant
erhöht.
Insbesondere wenn die Zusammensetzung ein Nicht-Halogenphosphat
als den Flammenhemmer enthält,
und wenn sie zusätzlich
ein Fluor-olefinisches Harz enthält,
ist die Flammenhemmung der Formteile der Zusammensetzung in starkem
Maße erhöht, und
sie besitzen immer noch gute Formbarkeit und Schlagbeständigkeit.
Wenn ferner die Zusammensetzung noch zusätzlich ein kautschukartiges
Elastomer und einen anorganischen Füllstoff enthält, sind
die Schlagfestigkeit, die Starrheit, die Wärmebeständigkeit und die Flammenhemmung
der Formteile der Zusammensetzung in starkem Maße erhöht. Die Zusammensetzung, welche
ein Nicht-Halogenphosphat als den Flammenhemmer enthält, löst ebenfalls
das Problem der Umweltverschmutzung.