JP2002294058A - 透明難燃性ポリカーボネート樹脂シート - Google Patents
透明難燃性ポリカーボネート樹脂シートInfo
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Abstract
難燃性を有する芳香族ポリカーボネート樹脂シートを提
供する。 【解決手段】 ポリカーボネート樹脂および臭素化カー
ボネート化合物から実質的になる樹脂組成物より形成さ
れたポリカーボネート樹脂シートであって、ポリカーボ
ネート樹脂と臭素化カーボネート化合物との合計を10
0重量%としたとき、臭素化カーボネート化合物の含有
量が23〜40重量%であり、且つ該シートを190
℃、60分で加熱処理した際、加熱収縮率が3〜50%
であることを特徴とする透明難燃性ポリカーボネート樹
脂シート。
Description
ーボネート樹脂シートに関する。更に詳しくは、難燃剤
と成形方法の相乗効果により、本来有している優れた透
明性や色相を損なうことなく優れた難燃性を有する透明
難燃性ポリカーボネート樹脂シートに関する。
れた特性を有するがゆえに広い分野で多量使用されてい
る。しかしながら、芳香族ポリカーボネート樹脂は燃焼
する性質があり用途によっては難燃性にする必要があ
り、特に電器製品や建築用途には厳しい難燃性が要求さ
れている。
方法としては、従来よりハロゲン系難燃剤を配合する方
法が知られている。例えば特公昭47−44537号公
報には、ポリカーボネート樹脂に対して、臭素化ビスフ
ェノールAのカーボネートオリゴマーを全組成物当り1
〜20重量%含有する難燃性ポリカーボネート樹脂組成
物が提案されており、特公昭47−24660号公報に
は臭素化ビスフェノールAとビスフェノールAの共重合
ポリカーボネートを10〜20%程度配合する方法が提
案されている。
添加するのみでは充分な難燃性が得られず、組成によっ
ては透明性が損なわれるようにもなる。このためハロゲ
ン系難燃剤の配合量を単に多くすることは好ましくな
い。また、ハロゲン系難燃剤の難燃効果を高めるため
に、酸化アンチモン等の難燃助剤を併用することも知ら
れているが、かかる難燃助剤を併用したのでは透明性が
損なわれ、芳香族ポリカーボネート樹脂の特徴が失われ
る。
は、芳香族ポリカーボネート樹脂に臭素化ビスフェノー
ルAのポリカーボネートオリゴマー、パーフルオロアル
カンスルホン酸アルカリ塩、アルコールの硫酸エステル
金属塩およびフィブリル形成性フッ素樹脂を配合してな
る難燃性芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が提案され
ている。
は、芳香族ポリカーボネート樹脂と有機アルカリ(土
類)金属塩との混合物である難燃性ポリカーボネート組
成物において、無機ハロゲン化物または有機単量体また
は重合体芳香族または複素環式ハロゲン化物を混合した
組成物が示されており、その実施例において、芳香族ポ
リカーボネート樹脂100部に、有機アルカリ(土類)
金属塩としてジフェニルスルホン−3−スルホン酸ナト
リウム0.2部、有機ハロゲン化物として臭素化ビスフ
ェノールAのポリカーボネート1.5部およびテフロン
(登録商標)0.1部を配合した難燃性芳香族ポリカー
ボネート樹脂組成物が提案されている。
ネート樹脂組成物においても、その透明性が十分でない
という問題がある。
有している優れた透明性や色相を損なうことなく優れた
難燃性を有する芳香族ポリカーボネート樹脂シートを提
供するにある。
香族ポリカーボネート樹脂の難燃化について鋭意検討を
重ねた結果、芳香族ポリカーボネート樹脂に臭素化ビス
フェノールAのカーボネート化合物を特定量配合した芳
香族ポリカーボネート樹脂シートを、任意の1方向に特
定量の熱収縮性を付与させることによってきわめて難燃
性に優れるようになることを見出し、本発明に到達し
た。
ば、ポリカーボネート樹脂および臭素化カーボネート化
合物から実質的になる樹脂組成物より形成されたポリカ
ーボネート樹脂シートであって、ポリカーボネート樹脂
と臭素化カーボネート化合物との合計を100重量%と
したとき、臭素化カーボネート化合物の含有量が23〜
40重量%であり、且つ該シートを190℃、60分で
加熱処理した際、加熱収縮率が3〜50%であることを
特徴とする透明難燃性ポリカーボネート樹脂シートが提
供される。
ト樹脂は、一例として二価フェノールとカーボネート前
駆体とを界面重合法または溶融法で反応させて得られる
ものである。ここで使用される二価フェノールの代表的
な例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン(通称ビスフェノールA)、ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロ
キシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−
ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパ
ン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4
−ジヒドロキシジフェニル、ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ス
ルホン等が挙げられる。好ましい二価フェノールは、ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)アルカンであり、なかで
もビスフェノールAが特に好ましい。
ライド、カーボネートエステルまたはハロホルメート等
が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネ
ートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げ
られる。
を界面重合法又は溶融法によって反応させて芳香族ポリ
カーボネート樹脂を製造するに当っては、二価フェノー
ルは単独または2種以上を使用することができ、必要に
応じて触媒、末端停止剤、二価フェノールの酸化防止剤
等を使用してもよい。また芳香族ポリカーボネート樹脂
は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐
ポリカーボネート樹脂であっても、芳香族または脂肪族
好ましくは炭素数8以上の芳香族または脂肪族の二官能
性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート樹
脂であっても、2種以上の芳香族ポリカーボネート樹脂
の混合物であってもよい。
ールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤および有機溶
媒の存在下に反応させる。酸結合剤としては、例えば水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸
化物またはピリジン等のアミン化合物が用いられる。有
機溶媒としては、例えば塩化メチレン、クロロベンゼン
等のハロゲン化炭化水素が用いられる。また、反応促進
のために例えば第三級アミンや第四級アンモニウム塩等
の触媒を用いることもできる。その際、反応温度は通常
0〜40℃であり、反応時間は数分〜5時間程度であ
る。
とジフェニルカーボネートとのエステル交換反応であ
り、不活性ガスの存在下に二価フェノールとジフェニル
カーボネートを混合し、減圧下通常120〜350℃で
反応させる。減圧度は段階的に変化させ、最終的には1
33Pa以下にして生成したフェノール類を系外に除去
させる。反応時間は通常1〜4時間程度である。
て単官能フェノール類を使用することができる。殊にカ
ーボネート前駆物質としてホスゲンを使用する反応の場
合、単官能フェノール類は末端停止剤として分子量調節
のために一般的に使用され、また得られたポリカーボネ
ート樹脂は、末端が単官能フェノール類に基づく基によ
って封鎖されているので、そうでないものと比べて熱安
定性に優れている。かかる単官能フェノール類として
は、ポリカーボネートの末端停止剤として使用されるも
のであればよく、一般にはフェノール又は低級アルキル
置換フェノールであって、下記一般式(2)で表される
単官能フェノール類を示すことができる。
鎖または分岐のアルキル基あるいはアリールアルキル基
を示し、mは1〜5、好ましくは1〜3の整数を示
す。]
は、例えばフェノール、p−tert−ブチルフェノー
ル、p−クミルフェノールおよびイソオクチルフェノー
ルが挙げられる。
粘度平均分子量(M)で10,000〜100,000
が好ましく、13,000〜40,000がより好まし
く、15,000〜35,000がさらに好ましく、2
0,000〜30,000が特に好ましい。かかる粘度
平均分子量を有する芳香族ポリカーボネート樹脂は機械
的強度に優れ、成形時の流動性も良好であり好ましい。
本発明でいう粘度平均分子量は塩化メチレン100mL
に芳香族ポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解
した溶液から求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求
める。ηsp/c=[η]+0.45×[η]2c(但し
[η]は極限粘度)[η]=1.23×10-4M0.83c
=0.7
合物は、一例として臭素化ビスフェノールとカーボネー
ト前駆体とを界面重合法または溶融法で反応させて得ら
れるものである。
成分となる臭素化ビスフェノールとして、具体的には
2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェ
ニル)プロパン(通称テトラブロモビスフェノール
A)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェ
ニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブ
ロモフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−ブ
ロモフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ
−3,5−ジブロモフェニル)エタンおよび1,1−ビ
ス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェニル)エタン等が
挙げられ、なかでもテトラブロモビスフェノールAが好
ましい。これらは単独または2種以上を混合して使用で
きる。
他の二価フェノールで置き換え共重合させたものであっ
てもよく、他の二価フェノールとしては、上記芳香族ポ
リカーボネート樹脂で説明した二価フェノールが用いら
れ、なかでもビスフェノールAが好ましい。また、カー
ボネート前駆体としては上記芳香族ポリカーボネート樹
脂で説明したカーボネート前駆体が用いられる。
ビスフェノール成分のアルカリ水溶液に、カーボネート
前駆体例えばホスゲンを、有機溶媒の存在下反応させる
ことによって製造され、次いでかかる反応生成物の有機
溶媒溶液から有機溶媒を除去することにより、臭素化カ
ーボネート化合物が粉末として回収される。
ト前駆体との反応において、末端停止剤が好ましく使用
され、該末端停止剤として単官能フェノール類が好まし
く使用される。かかる単官能フェノール類としては、フ
ェノール、低級アルキル置換フェノールおよびハロゲン
置換フェノール等が挙げられ、具体的にはフェノール、
p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノー
ル、イソオクチルフェノール、ブロモフェノール、ジブ
ロモフェノールおよびトリブロモフェノール等が挙げら
れ、フェノール、p−tert−ブチルフェノール、p
−クミルフェノールおよび2,4,6−トリブロモフェ
ノールが好ましく用いられる。
下記一般式(1)で示される化合物が好ましく使用され
る。
って、且つ、一分子鎖中Xは、その50%以上が臭素原
子であり、Yは臭素原子または水素原子であり、Zは臭
素原子、炭素数1〜12のアルキル基、クミル基または
水素原子であり、nは2〜10の整数である。]
は70%以上、より好ましくは80%以上が臭素原子、
特に好ましくはすべてのXが臭素原子であり、また、Y
およびZが臭素原子、Yが水素原子かつZがtert−
ブチル基、Yが水素原子かつZがクミル基、YおよびZ
が水素原子であることが好ましく、nは3〜7の整数が
好ましい。Xの臭素原子の割合が大きいほど、得られた
化合物はより熱安定性が高く難燃効果も高くなり好まし
い。nの値がこの範囲であるとかかるカーボネート化合
物の溶融粘度が高くなく流動性が良好で、本発明の透明
難燃性ポリカーボネート樹脂シートは成形加工性に優れ
るため好ましい。上記臭素化カーボネート化合物の臭素
含有量は52〜59重量%が好ましい。
合物のシートに対する配合量は、ポリカーボネート樹脂
と臭素化カーボネート化合物との合計を100重量%と
したとき、臭素化カーボネート化合物の含有量が23〜
40重量%であり、25〜30重量%が好ましい。23
重量%未満では難燃性が不十分であり、40重量%より
多いと樹脂ヤケが発生し外観が悪化し、著しく物性が低
下し好ましくない。
素含有量としては、12〜24重量%が好ましく、16
〜19重量%がより好ましい。かかる範囲内では難燃性
が十分であり、樹脂ヤケが発生し難く外観に優れ、物性
の低下も少なく好ましい。
シートは、190℃で60分加熱処理後、その加熱収縮
率が3〜50%であり、3〜30%が好ましく、4〜2
0%がより好ましい。3%未満ではUL−94燃焼試験
時に樹脂の縮み上がり等の効果がみられずドリップが発
生しやすくなり好ましくない。また、50%より大きい
と樹脂内に凍結歪が発生しているため熱成形や実用上に
おいて寸法精度が低下し、製品としての価値が劣り、ま
た、難燃性も低下する傾向にあり好ましくない。
縮性を付与させるには任意の方法でよいが、シーティン
グ時において引き取りロール速度を冷却ロール速度より
早くする方法や、シーティング後に加熱処理により延伸
する方法等が挙げられる。
をCとして下記式(3)が成り立つ条件で成形を実施す
る方法が好ましく採用される。 (Q−C)/C≦0.15 ・・・・・・ (3)
シートの厚みは0.1mm〜1.0mmが好ましく、
0.5mm〜0.8mmがより好ましい。かかる範囲の
厚みのシートは、冷却ロールでの狭持加圧による成形が
容易であり、上記熱収縮率の範囲のシートを得ることが
容易であり好ましい。
シートには、成形時における分子量の低下や色相の悪化
を防止するために熱安定剤を配合することができる。か
かる熱安定剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン
酸、ホスホン酸およびこれらのエステル等が挙げられ、
亜リン酸エステルとして具体的には、トリフェニルホス
ファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ト
リス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフ
ァイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスフ
ァイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノ
フェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスフ
ァイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モ
ノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニ
ルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイ
ト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチル
フェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,
2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェ
ニル)オクチルホスファイト、ビス(ノニルフェニル)
ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−
ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール
ジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジ
ホスファイト等が挙げられ、リン酸エステルとして具体
的には、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェ
ート、トリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェ
ート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、ジ
ブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソ
プロピルホスフェート等が挙げられ、亜ホスホン酸エス
テルとして具体的には、テトラキス(2,4−ジ−te
rt−ブチルフェニル)−4,4−ジフェニレンホスホ
ナイト等が挙げられ、またホスホン酸エステルとして具
体的には、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホス
ホン酸ジエチル、ベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙
げられる。なかでも、トリスノニルフェニルホスファイ
ト、トリメチルホスフェートおよびベンゼンホスホン酸
ジメチルが好ましく使用される。これらの熱安定剤は、
単独でもしくは2種以上混合して用いてもよい。かかる
熱安定剤の配合量は、該芳香族ポリカーボネート樹脂1
00重量部に対して0.0001〜1重量部が好まし
く、0.0005〜0.5重量部がより好ましく、0.
001〜0.1重量部がさらに好ましい。
シートには、酸化防止の目的で通常知られた酸化防止剤
を配合することができる。かかる酸化防止剤としては、
例えばペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプ
トプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス
(3−ラウリルチオプロピオネート)、グリセロール−
3−ステアリルチオプロピオネート、トリエチレングリ
コール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチ
ル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,
6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−te
rt−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネー
ト]、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,
5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−
tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオ
ネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス
(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベン
ジル)ベンゼン、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5
−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシン
ナマイド)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒド
ロキシ−ベンジルホスホネート−ジエチルエステル、ト
リス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ
ベンジル)イソシアヌレート、3,9−ビス{1,1−
ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒ
ドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]
エチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ
(5,5)ウンデカン等が挙げられる。これら酸化防止
剤の配合量は、該芳香族ポリカーボネート樹脂100重
量部に対して0.0001〜0.05重量部が好まし
い。
シートには、光安定剤を配合することができる。かかる
光安定剤としては、例えば2−(2−ヒドロキシ−5−
tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2
−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキ
シフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−
(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリア
ゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α
−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリア
ゾール、2,2´−メチレンビス(4−クミル−6−ベ
ンゾトリアゾールフェニル)、2,2´−p−フェニレ
ンビス(1,3−ベンゾオキサジン−4−オン)、ポリ
アルキレンナフタレート等が挙げられる。かかる光安定
剤の配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物10
0重量部に対して0.01〜5重量部が好ましい。
シートには、樹脂組成物の補強等を目的として充填剤や
他の樹脂やエラストマー、及び品質向上のため帯電防止
剤や離型剤、着色剤やその他の難燃剤を本発明の目的を
損なわない範囲で配合することができる。
シートを製造するには、任意の方法が採用される。例え
ばタンブラー、V型ブレンダー、スーパーミキサー、ナ
ウターミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、押
出機等で混合する方法が適宜用いられるが、溶融押出機
で一旦ペレット状にしてから、押出成形法でシート形状
にすることが好ましい。なお、高温度で成形すると樹脂
が分解し物性や難燃性が低下するため、樹脂温度は25
0〜320℃になるように温度設定を行なうのが好まし
い。
例中の部は重量部であり、また、難燃性の評価は下記の
方法に従った。 (1)難燃性 難燃性はアンダーライターズ・ラボラトリーズのサブジ
ェクト94(UL−94)に定めた垂直燃焼性試験に従
ってシートの押出方向及び幅方向にかけて測定した。厚
さ0.4mm未満の試験片についてはVTM試験を実施
した。VTM−0はUL−94試験のV−0に相当す
る。 (2)透明性、色相 透明性、色相については、成形シートの外観を目視にて
評価し、樹脂ヤケや濁りが見られないものを○、樹脂ヤ
ケや濁りが見られたものを×とした。 (3)加熱収縮率 加熱収縮率は、JIS K6735の試験方法に準拠し
て150mm角の試験片にコンパスで直径100mmの
円を描き、平らなプレートに置き190℃で60分加熱
処理した後、変形した円(楕円状)の短径を測定し、加
熱収縮率を算出した。
記載の割合でタンブラーにてブレンドし、これをベント
付き単軸押出機でシリンダー温度300℃でペレット化
し、得られたペレットは押出幅1400mmT型ダイス
装置を装着した押出機にてシリンダー温度300℃、吐
出量300kg/hrでシート状に押出し直径300m
mの3つの冷却ロールで成形し、引き取りロールで引き
取り巾1300mmで表1記載の厚みのシートを得た
(図1参照)。冷却ロール3,4,5の温度は夫々12
0℃、130℃、145℃に設定し、冷却ロール速度を
Q、引き取り速度をCとして下記式(3)が成り立つ条
件で成形を実施した。 (Q−C)/C≦0.15 ・・・・・・ (3)
表1記載の各成分を示す記号は下記のとおりである。
(末端停止剤としてp−tert−ブチルフェノールを
使用)得られた粘度平均分子量27,000の粉粒状芳
香族ポリカーボネート樹脂 (b)成分 T;テトラブロモビスフェノールAとホスゲンとの反応
により(末端停止剤としてp−tert−ブチルフェノ
ールを使用)得られた平均重合度7の粉末状の臭素化カ
ーボネートオリゴマー
熱安定剤としてテトラキス(2,4−ジ−tert−ブ
チルフェニル)−4,4−ジフェニレンホスホナイト
0.03部、トリメチルホスフェート0.01部および
ベンゼンホスホン酸ジメチル0.01部を配合した。
記載の割合で配合し、表1記載の押出条件で、実施例と
同様に成形しシートを得た。評価結果を表1に示した。
脂シートは、透明性や色相を損なうことなく優れた難燃
性を呈するため、その工業的効果は格別なものである。
の製造装置の概略図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ポリカーボネート樹脂および臭素化カー
ボネート化合物から実質的になる樹脂組成物より形成さ
れたポリカーボネート樹脂シートであって、ポリカーボ
ネート樹脂と臭素化カーボネート化合物との合計を10
0重量%としたとき、臭素化カーボネート化合物の含有
量が23〜40重量%であり、且つ該シートを190
℃、60分で加熱処理した際、加熱収縮率が3〜50%
であることを特徴とする透明難燃性ポリカーボネート樹
脂シート。 - 【請求項2】 ポリカーボネート樹脂シートの厚みが、
0.1〜1.0mmである請求項1記載の透明難燃性ポ
リカーボネート樹脂シート。 - 【請求項3】 上記加熱収縮率が、3〜30%である請
求項1記載の透明難燃性ポリカーボネート樹脂シート。 - 【請求項4】 臭素化カーボネート化合物が、下記一般
式(1)で表される化合物である請求項1記載の透明難
燃性ポリカーボネート樹脂シート。 【化1】 [式中、Xは臭素原子または水素原子であって、且つ、
一分子鎖中Xは、その50%以上が臭素原子であり、Y
は臭素原子または水素原子であり、Zは臭素原子、炭素
数1〜12のアルキル基、クミル基または水素原子であ
り、nは2〜10の整数である。]
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