JP2004307707A - 樹脂組成物の製造方法および該製造方法による樹脂ペレット - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な剛性および耐加水分解性を併有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供する。
【解決手段】下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する方法であって、該A成分と、B成分のイオン交換容量の40%以上の割合で下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩とを水と共に少なくとも1個の減圧されたベントを備えてなるベント式押出機に供給して溶融混合し、その後減圧されたベントより該溶融混合物から水を除去する樹脂組成物の製造方法。
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部
[式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わし、R1およびR2はC6〜16のアルキル基、R3およびR4はC1〜4のアルキル基を表わす。]
【選択図】 なし
【解決手段】下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する方法であって、該A成分と、B成分のイオン交換容量の40%以上の割合で下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩とを水と共に少なくとも1個の減圧されたベントを備えてなるベント式押出機に供給して溶融混合し、その後減圧されたベントより該溶融混合物から水を除去する樹脂組成物の製造方法。
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部
[式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わし、R1およびR2はC6〜16のアルキル基、R3およびR4はC1〜4のアルキル基を表わす。]
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂組成物の製造方法に関する。より詳しくは、芳香族ポリカーボネート樹脂、および有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩からなる樹脂組成物を水と共に溶融混合し、その後水を除去する、ベント式押出機を用いた樹脂組成物の製造方法に関する。かかる製造方法は、有機オニウムイオンによる悪影響が低減され、かつ層状珪酸塩が良好に分散された樹脂組成物を提供する。したがって、本発明は、優れた機械特性を有し、かつその高温高湿下での環境安定性すなわち耐加水分解性を大幅に改善した芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
炭酸エステル結合を繰返し単位にもつ芳香族ポリカーボネートは、一般に優れた耐熱性、機械特性、耐衝撃性、寸法安定性等を有しており、OA機器分野、自動車分野、電気・電子部品分野等の用途に広く用いられているが、近年の軽薄短小を指向する技術動向により、多くの用途において芳香族ポリカーボネートに対しさらに高い剛性が求められている。
【0003】
一般に、熱可塑性樹脂の剛性(曲げ弾性率)を改良する手段として、ガラス繊維等の繊維状補強材や無機充填剤を混合することが行われてきたが、かかる従来法によるものは、製品の比重が大きくなったり製品の表面外観が損なわれるという欠点がある。
【0004】
一方で、比較的少量の充填剤で高い曲げ弾性率を達成する技術の1つとして、無機充填剤として層状珪酸塩、より好ましくはかかる層状珪酸塩の層間イオンを各種の有機オニウムイオンでイオン交換してなる層状珪酸塩、を熱可塑性樹脂中へ微分散させた樹脂組成物が提案されており、芳香族ポリカーボネートと層状珪酸塩の層間イオンを各種の有機オニウムイオンでイオン交換した層状珪酸塩とを組み合わせた樹脂組成物も知られている(特許文献1〜特許文献6参照)。
【0005】
そして、このような層状珪酸塩の層間イオンをイオン交換するための有機オニウムイオンとしては、ジメチルジオクタデシルアンモニウムイオンで代表される炭素原子数12以上のアルキル基を有する有機オニウムイオンやポリエチレングリコール鎖を有するアンモニウムイオン等が提案されている(特許文献2および特許文献3参照)。さらに、熱可塑性樹脂全般に対しては、有機オニウムイオンとして炭素原子数15〜30の第4級アンモニウムイオンが好ましいとする提案や(特許文献7参照)、第4級アンモニウムイオン(またはホスホニウムイオン)であってその有機基の1つは炭素原子数8以上であり、他の3つの有機基は炭素原子数1〜4である有機オニウムイオンが好ましいとの提案もなされている(特許文献8参照)。
【0006】
しかしながら、これらのいずれの提案においても、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における耐加水分解性に関しては何ら示唆するところがなく、また現実に、かかる有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩を含む芳香族ポリカーボネート樹脂組成物では耐加水分解性に問題がある。
【0007】
また、芳香族ポリカーボネート樹脂中の不純物や塩素化合物を除去する目的で、ベント式押出機を用いて、芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融押出時に水を添加する方法は、例えば特許文献9〜10などに記載されている。
【0008】
一方、層状珪酸塩の微分散した樹脂組成物の製造方法において、各種の媒体の存在下に溶融混合する方法も各種の試みが行われ公知である。
【0009】
例えば、特許文献11においては、有機化層状珪酸塩と芳香族ポリカーボネート樹脂やスチレン−無水マレイン酸共重合体とを溶融混練した後キシレンなどの有機溶媒を注入して混合し、その後該有機溶媒を除去する方法が記載されている。
【0010】
例えば、特許文献12においては、結晶性熱可塑性樹脂に、イオン交換されていない層状珪酸塩を水で膨潤した後配合し、ベント式押出機で溶融混合する方法が提案されている。尚、かかる方法においては、層状珪酸塩が結晶性熱可塑性樹脂の核剤として特定形状となる押出条件が更に求められている。
【0011】
例えば、特許文献13においては、ビニルアルコール共重合体に粘土鉱物を添加して溶融混練し、かかる溶融混練物に水を添加する方法が提案されている。
【0012】
例えば、特許文献14においては、樹脂、界面活性剤、および層状珪酸塩の水スラリーを溶融混合した後、水を脱気して樹脂組成物を製造する方法が提案されている。かかる方法によって層状珪酸塩の水スラリーと界面活性剤とから、有機化層状珪酸塩を得、その後該有機化層状珪酸塩とを混合するという複雑な工程を省略できることが提案されている。
【0013】
例えば、特許文献15においては、芳香族ポリカーボネート樹脂に、クレイ(層状珪酸塩)、および界面活性剤やポリビニルアルコールなどのクレイ分散剤とを、芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融温度以上において水と接触させ、水をベントで吸引除去する方法が記載されている。該方法も特許文献13の方法と同様、有機化層状珪酸塩を製造することによるコストおよび工数増の抑制を目的としている。
【0014】
例えば、特許文献16においては、樹脂と有機化層状珪酸塩のケーキ状含水物とを溶融混合する方法を提案し、かかる方法は、更に良好な分散状態を達成することが記載されている。
【0015】
しかしながら、上記の有機溶媒を使用する方法(特許文献11)は脱気される有機溶媒の処理が安全性や環境の点から煩雑となりやすい。一方、層状珪酸塩と有機オニウムイオン塩などの界面活性剤とを押出機に独立に供給する方法(特許文献12、14、15)は、芳香族ポリカーボネート樹脂が高温状態で界面活性剤および水に接触する確率の増加によって、現状ではポリカーボネート樹脂の劣化が著しい。結果として実用的な樹脂製品が得られにくく、殊にペレットのように再度の溶融加工を行なうための樹脂組成物は得られ難い。更に有機化層状珪酸塩のケーキ状含水物を使用する方法は、ベント式押出機への供給を不安定にさせやすく、実用性において未だ十分ではない。したがって実用的であって、かつ有機オニウムイオンの悪影響が低減された芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は未だ提案されていないのが現状である。
【0016】
【特許文献1】
特開平3−215558号公報
【特許文献2】
特開平7−207134号公報
【特許文献3】
特開平7−228762号公報
【特許文献4】
特開平7−331092号公報
【特許文献5】
特開平9−143359号公報
【特許文献6】
特開平10−60160号公報
【特許文献7】
特開2002−88255号公報
【特許文献8】
WO99/32403(特表2001−526313号公報)
【特許文献9】
特公平5−48162号公報
【特許文献10】
特公平7−2364号公報
【特許文献11】
特開平8−151449号公報
【特許文献12】
特開平9−183910号公報
【特許文献13】
特開平10−158412号公報
【特許文献14】
特開平10−310704号公報
【特許文献15】
特開2000−239397号公報
【特許文献16】
特開2002−234948号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の主たる目的は、良好な剛性と耐加水分解性とを併有し、更に再度の溶融加工に耐え得る良好な熱安定性を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のより実用性に優れた製造方法を提供することにある。
【0018】
本発明者らはかかる目的を達成すべく鋭意研究した。その結果、芳香族ポリカーボネートおよび有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩からなる樹脂組成物、好適にはさらに芳香族ポリカーボネートと親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物(より好適にはカルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基を有する重合体)を含む樹脂組成物を製造するに当たり次の方法が上記課題を解決し得ることを見出した。すなわち、上記芳香族ポリカーボネートおよび層状珪酸塩を少なくとも1個の減圧されたベントを備えてなるベント式押出機にて水と共に溶融混合し、その後減圧されたベントより水を除去する方法において、(I)特定の有機オニウムイオンでイオン交換するか、もしくは(II)水を押出機途中の水注入口より注入する方法によって、上記課題を解決し得ることを見出した。そして更に鋭意検討を進め、高温高湿下での加水分解が大幅に抑制され、かつ良好な機械特性を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供し得る本発明を完成するに至った。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(1)下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する方法であって、該A成分と、B成分のイオン交換容量の40%以上の割合で下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’−i成分)とを水と共に少なくとも1個の減圧されたベントを備えてなるベント式押出機に供給して溶融混合し、その後減圧されたベントより該溶融混合物から水を除去する樹脂組成物の製造方法に係るものである。
【0020】
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部
【0021】
【化3】
【0022】
[前記式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わし、R1およびR2は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数6〜16のアルキル基、R3およびR4は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数1〜4のアルキル基を表わす。]
かかる構成(1)によれば、良好な剛性と耐加水分解性を兼備するという格別の効果(以下単に“本発明の効果”と総称することがある)を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0023】
本発明の好適な態様の1つは、(2)前記水の少なくとも一部は、A成分100重量部当り0.1〜5重量部の範囲において、A成分および/またはb’−i成分と同一の供給口より供給される前記(1)の樹脂組成物の製造方法である。前記構成(1)の発明は、A成分およびB成分を水と共に溶融混合することを必須要件とし、A成分、B成分および水をベント式押出機に供給する順序に関しては特に制限されない。かかる方法の1つとして水の少なくとも一部は、A成分100重量部当り0.1〜5重量部の範囲において、A成分および/またはb’−i成分と同一の供給口より供給される方法が挙げられる。かかる方法は、より簡便な装置で本発明の製造方法が実施され、また押出機への原料の供給の不安定性が低減される利点がある。したがってかかる構成(2)によれば、より簡便な装置を用いて安定して実施可能な本発明の樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0024】
本発明の好適な態様の1つは、(3)前記水の少なくとも一部は、ベント式押出機に備えられた水を注入添加する機能を持つ水注入口より、該押出機に供給される前記(1)〜(2)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(3)は、水の注入量の自由度が高められる利点を有する。すなわち、前記構成(2)では注入が困難な水を押出機内に存在させ、結果として樹脂組成物の耐加水分解性を向上できる利点がある。更に好ましくはかかる構成(3)は層状珪酸塩が十分に芳香族ポリカーボネート樹脂中に分散された後に水を注入できる利点を有する。結果としてかかる構成(3)によれば、本発明の効果において更に優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0025】
本発明の好適な態様の1つは、(4)前記水注入口における水の注入量は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部当り0.2〜20重量部である前記(3)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(4)によれば、本発明の効果を有する樹脂組成物が、効率よく製造される製造方法が提供される。
【0026】
本発明はまた、(5)下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物をベント式押出機を用いて製造する方法であって、該押出機は、A成分、およびB成分のイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)とを供給するための主供給口と、水を注入添加する機能を持つ水注入口と、注入された水を脱気するための減圧されたベントを備えてなり、かつ該製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給し、(ii)該供給後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する樹脂組成物の製造方法にかかるものである。
【0027】
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部
かかる構成(5)は、水の注入量の自由度が高められる利点を活かすことにより、より幅広い有機オニウムイオンにおいて本発明の効果を奏することを可能とする。
【0028】
本発明の好適な態様の1つは、(6)前記製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給して溶融混合し、(ii)該溶融混合後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する前記(5)に記載の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(6)によれば、構成(6)の(i)の要件および(ii)の要件(溶融混合後に水を注入)によって、水の注入される前のゾーンが溶融樹脂によって封鎖されると共に、水の蒸散し得る供給口は不要とされ、更に(iii)の要件によって水の注入された後のゾーンが溶融樹脂によって封鎖され、水がA成分およびB成分と共に高圧で存在可能な好ましい状態が達成される。これにより水の注入される前後のゾーンは溶融樹脂により封鎖され、その結果該ゾーンは、水がA成分およびB成分と共に高圧で存在可能な状態とされる。かかる状態は層状珪酸塩および水の芳香族ポリカーボネート樹脂中の微分散を促進する。水の微分散は、減圧時に有機オニウムイオンなどの除去を促進すると考えられ、結果として樹脂組成物に良好な耐加水分解性を付与する。
【0029】
本発明の好適な態様の1つは、(7)前記ベント式押出機は、主供給口と水注入口の間、及び水注入口と注入された水を脱気するための減圧されたベントの間にそれぞれ混練ゾーンが設けられてなる前記(6)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(7)によれば、押出機内における水の注入される前後のゾーンが溶融樹脂によってより確実に封鎖され、その結果水がA成分およびB成分と共に高圧で存在する好ましい状態が達成され、即ち本発明の製造方法がより効率的に行われる。
【0030】
本発明の好適な態様の1つは、(8)前記b’成分はその有機オニウムイオンが下記一般式(I)で示されてなる層状珪酸塩(b’−i成分)であることを特徴とする前記(5)〜(7)の樹脂組成物の製造方法である。
【0031】
【化4】
【0032】
[前記式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わし、R1およびR2は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数6〜16のアルキル基、R3およびR4は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数1〜4のアルキル基を表わす。]
かかる構成(8)によれば、本発明の効果において更に耐加水分解性に優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0033】
本発明の好適な態様の1つは、(9)前記減圧されたベントにおける真空度は、7kPa以下である前記(1)〜(8)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(9)によれば、溶融混合時に存在した水は十分に脱気され、それによって有機オニウムイオンなどの樹脂組成物の耐加水分解性に悪影響を与える成分が十分に除去されると考えられ、本発明の効果においてより優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0034】
本発明の好適な態様の1つは、(10)前記減圧されたベントが設けられた箇所において、スクリュー溝より構成される空間容積に対する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物充填量が、5〜20体積%である前記(1)〜(9)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(10)によれば、水の脱気がより効率的に行われ、本発明の効果においてより優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0035】
本発明の好適な態様の1つは、(11)前記製造方法は、A成分100重量部当り、更に(C)芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物(C成分)0.1〜50重量部をベント式押出機に供給し、溶融混合することを特徴とする前記(1)〜(10)の樹脂組成物の製造方法である。かかるC成分は、層状珪酸塩の微分散の促進によって樹脂組成物を高剛性化し、また樹脂組成物を熱安定化する。したがってかかる構成(10)によれば、本発明の効果を有し、より高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0036】
本発明の好適な態様の1つは、(12)前記C成分は、芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつカルボキシル基及び/又はその誘導体からなる官能基を有する重合体である前記(11)に記載の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(12)によれば、特に本発明の効果を有し、より高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0037】
本発明の好適な態様の1つは、(13)前記製造方法は、A成分、b’成分またはb’−i成分、並びにC成分とをベント式押出機に供給する際、b’成分またはb’−i成分とC成分とを予め溶融混合することを特徴とする前記(11)〜(12)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(13)は、層状珪酸塩の芳香族ポリカーボネート樹脂中への分散を更に改良し、かつC成分に層状珪酸塩表面の活性点を被覆させることができる。結果としてかかる構成(13)によれば、本発明の効果を有しより高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0038】
本発明の好適な態様の1つは、(14)前記B成分とC成分との割合は、C成分100重量部当り、B成分が5〜200重量部である前記(11)〜(13)の樹脂組成物の製造方法である。より高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物を提供する上で、かかる構成(14)のB成分およびC成分の割合を満足することが好適である。
【0039】
本発明の好適な態様の1つは、(15)上記製造方法は、A成分100重量部当り、更に(D)高級脂肪酸と多価アルコールの部分エステルおよび/またはフルエステル(D成分)を0.005〜1重量部含むことを特徴とする前記(1)〜(14)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(15)によれば、本発明の効果、特により良好な耐加水分解性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0040】
更に本発明は、(16)上記(1)〜(15)の樹脂組成物の製造方法により製造された樹脂ペレットにかかるものである。本発明は熱安定性の良好な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供し、この結果該樹脂組成物からなるペレットを再度溶融し射出成形法などの方法を用いて成形加工し、多様な成形品の提供を可能とする。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂組成物を構成する各成分、それらの配合割合、製造方法等について、順次具体的に説明する。
【0042】
本発明の樹脂組成物におけるA成分は、該樹脂組成物の主成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂である。代表的な芳香族ポリカーボネート樹脂(以下、単に「ポリカーボネート」と称することがある)は、2価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものであり、反応の方法としては界面重縮合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法及び環状カーボネート化合物の開環重合法等を挙げることができる。
【0043】
上記2価フェノールの具体例としては、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ビフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、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”)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−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、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)オキシド、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)スルホキシド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エステル、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等が挙げられる。これらの中でも、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン、特にビスフェノールA(以下“BPA”と略称することがある)が汎用されている。
【0044】
本発明では、汎用のポリカーボネートであるビスフェノールA系のポリカーボネート以外にも、さらに良好な耐加水分解性を得る目的で、他の2価フェノール類を用いて製造した特殊なポリカーボネ−トをA成分として使用することが可能である。
【0045】
例えば、2価フェノール成分の一部又は全部として、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール(以下“BPM”と略称することがある)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(以下“Bis−TMC”と略称することがある)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン及び9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下“BCF”と略称することがある)を用いたポリカーボネ−ト(単独重合体又は共重合体)は、ポリマー自体が良好な耐加水分解性を有するので、吸水による寸法変化や形態安定性の要求が特に厳しい用途に適当である。これらのBPA以外の2価フェノールは、該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分全体の5モル%以上、特に10モル%以上、使用するのが好ましい。
【0046】
殊に、高剛性かつより良好な耐加水分解性が要求される場合には、樹脂組成物を構成するA成分が次の(1)〜(3)の共重合ポリカーボネートであるのが特に好適である。
(1)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBCFが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPAが10〜95モル%(より好適には50〜90モル%、さらに好適には60〜85モル%)であり、かつBCFが5〜90モル%(より好適には10〜50モル%、さらに好適には15〜40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBis−TMCが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
【0047】
これらの特殊なポリカーボネートは、単独で用いてもよく、2種以上を適宜混合して使用してもよい。また、これらを汎用されているビスフェノールA型のポリカーボネートと混合して使用することもできる。
【0048】
これらの特殊なポリカーボネートの製法及び特性については、例えば、特開平6−172508号公報、特開平8−27370号公報、特開2001−55435号公報及び特開2002−117580号公報等に詳しく記載されている。
【0049】
なお、上述した各種のポリカーボネートの中でも、共重合組成等を調整して、吸水率及びTg(ガラス転移温度)を下記の範囲内にしたものは、ポリマー自体の耐加水分解性が良好で、かつ成形後の低反り性においても格段に優れているため、形態安定性が要求される分野では特に好適である。
(i)吸水率が0.05〜0.15%、好ましくは0.06〜0.13%であり、かつTgが120〜180℃であるポリカーボネート、あるいは
(ii)Tgが160〜250℃、好ましくは170〜230℃であり、かつ吸水率が0.10〜0.30%、好ましくは0.13〜0.30%、より好ましくは0.14〜0.27%であるポリカーボネート。
【0050】
ここで、ポリカーボネートの吸水率は、直径45mm、厚み3.0mmの円板状試験片を用い、ISO62−1980に準拠して23℃の水中に24時間浸漬した後の水分率を測定した値である。また、Tg(ガラス転移温度)は、JISK7121に準拠した示差走査熱量計(DSC)測定により求められる値である。
【0051】
一方、カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カーボネートエステル又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又は2価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
【0052】
このような2価フェノールとカーボネート前駆体とから界面重合法によってポリカーボネートを製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、2価フェノールが酸化するのを防止するための酸化防止剤等を使用してもよい。また、ポリカーボネートは3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であってもよい。ここで使用される3官能以上の多官能性芳香族化合物としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン等が挙げられる。
【0053】
分岐ポリカーボネートを生ずる多官能性化合物を含む場合、その割合は、ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%である。また、特に溶融エステル交換法の場合、副反応として分岐構造が生ずる場合があるが、かかる分岐構造量についても、ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%であるものが好ましい。なお、かかる分岐構造の割合については1H−NMR測定により算出することが可能である。
【0054】
また、本発明の樹脂組成物においてA成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、芳香族もしくは脂肪族(脂環族を含む)の2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、2官能性アルコール(脂環族を含む)を共重合した共重合ポリカーボネート並びにかかる2官能性カルボン酸及び2官能性アルコールを共に共重合したポリエステルカーボネートであってもよい。また、得られたポリカーボネートの2種以上をブレンドした混合物でも差し支えない。
【0055】
ここで用いる脂肪族の2官能性のカルボン酸は、α,ω−ジカルボン酸が好ましい。脂肪族の2官能性のカルボン酸としては、例えば、セバシン酸(デカン二酸)、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、オクタデカン二酸、イコサン二酸等の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸及びシクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸が好ましく挙げられる。2官能性アルコールとしては、脂環族ジオールがより好適であり、例えばシクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、トリシクロデカンジメタノール等が例示される。
【0056】
さらに、本発明では、A成分として、ポリオルガノシロキサン単位を共重合した、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の使用も可能である。
【0057】
A成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、上述した2価フェノールの異なるポリカーボネート、分岐成分を含有するポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体等の各種ポリカーボネートの2種以上を混合したものであってもよい。さらに、製造法の異なるポリカーボネート、末端停止剤の異なるポリカーボネート等を2種以上混合したものを使用することもできる。
【0058】
ポリカーボネートの重合反応において、界面重縮合法による反応は、通常、2価フェノールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤及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又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、トリエチルアミン、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド等の3級アミン、4級アンモニウム化合物、4級ホスホニウム化合物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℃、反応時間は10分〜5時間程度、反応中のpHは9以上に保つのが好ましい。
【0059】
また、かかる重合反応においては、通常、末端停止剤が使用される。かかる末端停止剤として単官能フェノール類を使用することができる。単官能フェノール類のとしては、例えば、フェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノール等の単官能フェノール類を用いるのが好ましい。さらに、単官能フェノール類としては、デシルフェノール、ドデシルフェノール、テトラデシルフェノール、ヘキサデシルフェノール、オクタデシルフェノール、エイコシルフェノール、ドコシルフェノール及びトリアコンチルフェノール等の炭素数10以上の長鎖アルキル基で核置換された単官能フェノールを挙げることができ、該フェノールは流動性の向上及び耐加水分解性の向上に効果がある。かかる末端停止剤は単独で使用しても2種以上併用してもよい。
【0060】
溶融エステル交換法による反応は、通常、2価フェノールとカーボネートエステルとのエステル交換反応であり、不活性ガスの存在下に2価フェノールとカーボネートエステルとを加熱しながら混合して、生成するアルコール又はフェノールを留出させる方法により行われる。反応温度は、生成するアルコール又はフェノールの沸点等により異なるが、殆どの場合120〜350℃の範囲である。反応後期には反応系を1.33×103〜13.3Pa程度に減圧して生成するアルコール又はフェノールの留出を容易にさせる。反応時間は、通常、1〜4時間程度である。
【0061】
上記カーボネートエステルとしては、置換基を有していてもよい炭素原子数6〜10のアリール基、アラルキル基あるいは炭素原子数1〜4のアルキル基等のエステルが挙げられ、中でもジフェニルカーボネートが好ましい。
【0062】
また、重合速度を速めるために重合触媒を用いることができる。かかる重合触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、2価フェノールのナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の含窒素塩基性化合物等を用いることができる。さらに、アルカリ(土類)金属のアルコキシド類、アルカリ(土類)金属の有機酸塩類、ホウ素化合物類、ゲルマニウム化合物類、アンチモン化合物類、チタン化合物類、ジルコニウム化合物類等のエステル化反応、エステル交換反応に使用される触媒を用いることができる。これらの触媒は単独で使用してもよく2種以上を組み合わせて使用してもよい。触媒の使用量は、原料の2価フェノール1モルに対し、好ましくは1×10−8〜1×10−3当量、より好ましくは1×10−7〜5×10−4当量の範囲で選ばれる。
【0063】
溶融エステル交換法による反応では、生成ポリカーボネートのフェノール性末端基を減少する目的で、重縮反応の後期あるいは終了後に、例えば、2−クロロフェニルフェニルカーボネート、2−メトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート、2−エトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート等の化合物を加えることができる。
【0064】
さらに、溶融エステル交換法では触媒の活性を中和する失活剤を用いることが好ましい。かかる失活剤の量としては、残存する触媒1モルに対して0.5〜50モルの割合で用いるのが好ましい。また、重合後のポリカーボネートに対し、0.01〜500ppmの割合、より好ましくは0.01〜300ppm、特に好ましくは0.01〜100ppmの割合で使用するのが適当である。好ましい失活剤の例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のホスホニウム塩、テトラエチルアンモニウムドデシルベンジルサルフェート等のアンモニウム塩が挙げられる。
【0065】
A成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は限定されない。しかしながら、粘度平均分子量は、10,000未満であると強度等が低下し、50,000を超えると成形加工特性が低下するようになるので、10,000〜50,000の範囲が好ましく、12,000〜30,000の範囲がより好ましく、14,000〜28,000の範囲がさらに好ましい。この場合、成形性等が維持される範囲内で、粘度平均分子量が上記範囲外であるポリカーボネートを混合することも可能である。例えば、粘度平均分子量が50,000を超える高分子量のポリカーボネート成分を配合することも可能である。
【0066】
本発明でいう粘度平均分子量は、まず、次式にて算出される比粘度(ηSP)を20℃で塩化メチレン100mlに芳香族ポリカーボネート0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求め、
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mを算出する。
【0067】
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4M0.83
c=0.7
なお、本発明の樹脂組成物における粘度平均分子量を測定する場合は、次の要領で行う。すなわち、該樹脂組成物をその20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、可溶分をセライト濾過により採取した後、溶液を除去して十分に乾燥し、塩化メチレン可溶分の固体を得る。かかる固体0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液から20℃における比粘度(ηSP)を、オストワルド粘度計を用いて求め、上式によりその粘度平均分子量Mを算出する。
【0068】
<B成分について>
本発明の樹脂組成物を構成するB成分は、50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩である。かかるB成分は本発明の樹脂組成物中において、有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩であっても、または実質的に有機オニウムイオンでイオン交換されていない層状珪酸塩であってもよい。しかしながら少なくともベント式押出機に供給される際には、そのイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)であることが本発明の製造方法において必要とされる。
【0069】
本発明の層状珪酸塩は、SiO2連鎖からなるSiO4四面体シート構造とAl、Mg、Li等を含む八面体シート構造との組み合わせからなる層からなり、その層間に交換性陽イオンの配位した珪酸塩(シリケート)または粘土鉱物(クレー)である。これらの珪酸塩(シリケート)または粘土鉱物(クレー)は、スメクタイト系鉱物、バーミキュライト、ハロイサイトおよび膨潤性雲母等に代表される。具体的には、スメクタイト系鉱物としては、モンモリロナイト、ヘクトライト、フッ素ヘクトライト、サポナイト、バイデライト、スチブンサイト等が挙げられ、膨潤性雲母としては、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母、Li型四珪素フッ素雲母等の膨潤性合成雲母等が挙げられる。これら層状珪酸塩は天然品および合成品のいずれも使用可能である。合成品は、例えば、水熱合成、溶融合成、固体反応によって製造される。
【0070】
層状珪酸塩のなかでも、陽イオン交換容量等の点から、モンモリロナイト、ヘクトライト等のスメクタイト系粘土鉱物、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母等の膨潤性を持ったフッ素雲母が好適に用いられ、ベントナイトを精製して得られるモンモリロナイトや合成フッ素雲母が、純度等の点からより好適である。なかでも、良好な機械特性、熱安定性が得られる合成フッ素雲母が特に好ましい。
【0071】
層状珪酸塩の陽イオン交換容量(陽イオン交換能ともいう)は、50〜200ミリ当量/100gであることが必要とされ、好ましくは80〜150ミリ当量/100g、さらに好ましくは100〜150ミリ当量/100gである。陽イオン交換容量は、土壌標準分析法として国内の公定法となっているショーレンベルガー改良法によってCEC値として測定される。すなわち、層状珪酸塩の陽イオン交換容量は、A成分である非晶性熱可塑性樹脂への良好な分散性を得るために、50ミリ当量/100g以上必要であるが、200ミリ当量/100gより大きくなると樹脂組成物の熱劣化が大きくなってくる。この層状珪酸塩は、そのpHの値が9〜10.5であることが好ましい。pHの値が10.5より大きくなると、本発明の樹脂組成物の熱安定性が低下する傾向が現れてくる。
【0072】
次に前記B成分のイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)について説明する。該有機オニウムイオンは、通常、ハロゲンイオン等との塩として取り扱われる。ここで有機オニウムイオンとしては、例えば、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン、複素芳香環由来のオニウムイオン等が挙げられる。オニウムイオンは1級、2級、3級、4級のいずれも使用できるが、4級オニウムイオンが好ましく、オニウムイオンとして4級アンモニウムイオンおよび4級ホスホニウムイオンが好適である。
【0073】
該イオン化合物には各種の有機基が結合したものが使用できる。かかる有機基としては、アルキル基が代表的であるが、芳香族基を有するものでもよく、また、エーテル基、エステル基、二重結合部分、三重結合部分、グリシジル基、カルボン酸基、酸無水物基、水酸基、アミノ基、アミド基、オキサゾリン基等の各種官能基を含有するものでもよい。
【0074】
有機オニウムイオンの具体例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムの如き同一のアルキル基を有する4級アンモニウム;トリメチルオクチルアンモニウム、トリメチルデシルアンモニウム、トリメチルドデシルアンモニウム、トリメチルテトラデシルアンモニウム、トリメチルヘキサデシルアンモニウム、トリメチルオクタデシルアンモニウム,トリメチルイコサニルアンモニウムの如きトリメチルアルキルアンモニウム;トリメチルオクタデセニルアンモニウムの如きトリメチルアルケニルアンモニウム;トリメチルオクタデカジエニルアンモニウムの如きトリメチルアルカジエニルアンモニウム;トリエチルドデシルアンモニウム、トリエチルテトラデシルアンモニウム、トリエチルヘキサデシルアンモニウム、トリエチルオクタデシルアンモニウムの如きトリエチルアルキルアンモニウム;トリブチルドデシルアンモニウム、トリブチルテトラデシルアンモニウム、トリブチルヘキサデシルアンモニウム、トリブチルオクタデシルアンモニウムの如きトリブチルアルキルアンモニウム;ジメチルジオクチルアンモニウム、ジメチルジデシルアンモニウム、ジメチルジテトラデシルアンモニウム、ジメチルジヘキサデシルアンモニウム、ジメチルジオクタデシルアンモニウムの如きジメチルジアルキルアンモニウム;ジメチルジオクタデセニルアンモニウムの如きジメチルジアルケニルアンモニウム;ジメチルジオクタデカジエニルアンモニウムの如きジメチルジアルカジエニルアンモニウム;ジエチルジドデシルアンモニウム、ジエチルジテトラデシルアンモニウム、ジエチルジヘキサデシルアンモニウム、ジエチルジオクタデシルアンモニウムの如きジエチルジアルキルアンモニウム;ジブチルジドデシルアンモニウム、ジブチルジテトラデシルアンモニウム、ジブチルジヘキサデシルアンモニウム、ジブチルジオクタデシルアンモニウムの如きジブチルジアルキルアンモニウム;トリオクチルメチルアンモニウム、トリドデシルメチルアンモニウム、トリテトラデシルメチルアンモニウムの如きトリアルキルメチルアンモニウム;トリオクチルエチルアンモニウム、トリドデシルエチルアンモニウムの如きトリアルキルエチルアンモニウム;トリオクチルブチルアンモニウム、トリデシルブチルアンモニウムの如きトリアルキルブチルアンモニウムが挙げられる。
【0075】
また、メチルベンジルジヘキサデシルアンモニウムの如きメチルベンジルジアルキルアンモニウム;ジベンジルジヘキサデシルアンモニウムの如きジベンジルジアルキルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム等の芳香環を有する4級アンモニウム等を例示することができる。さらに、トリメチルフェニルアンモニウムの如き芳香族アミン由来の4級アンモニウム;メチルジエチル[PEG]アンモニウムおよびメチルジエチル[PPG]の如きトリアルキル[PAG]アンモニウム;メチルジメチルビス[PEG]アンモニウムの如きジアルキルビス[PAG]アンモニウム;エチルトリス[PEG]アンモニウムの如きアルキルトリス[PAG]アンモニウムが挙げられる。また、前記アンモニウムイオンの窒素原子がリン原子に置換したホスホニウムイオンを用いることもできる。
【0076】
これらの有機オニウムイオンは、単独使用および2種以上の組合せ使用のいずれも選択できる。なお、前記“PEG”の表記はポリエチレングリコールを、“PPG”の表記はポリプロピレングリコールを“PAG”の表記はポリアルキレングリコールを示す。ポリアルキレングリコールの分子量としては100〜1,500のものが使用できる。
【0077】
これら有機オニウムイオン化合物の分子量は、100〜600であることが好ましい。より好ましくは150〜500である。分子量が600より多いときには、場合により樹脂組成物の耐熱性を損なう傾向が現れる。なお、かかる有機オニウムイオンの分子量は、ハロゲンイオン等のカウンターイオン分を含まない有機オニウムイオン単体の分子量を指す。
【0078】
b’成分において好ましい有機オニウムイオンは、下記一般式(II)で示される。
【0079】
【化5】
【0080】
前記一般式(II)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、X1〜X4は互いに同一もしくは相異なる有機基を表わし、その少なくとも1つは炭素原子数6〜20のアルキル基または炭素原子数6〜12のアリール基であり、残りの基は炭素原子数1〜5のアルキル基である。これらのX1〜X4は、前記の条件を満たす限り、その一部が互いに同一の基であってもよく、全部または一部が相異なる基であってもよい。
【0081】
b’成分において好ましい有機オニウムイオンは、前記一般式(II)において、Mは窒素原子またはリン原子であり、X1およびX2はそれぞれ炭素原子数6〜16のアルキル基であり、X3は炭素原子数1〜16のアルキル基であり、かつX4は炭素原子数1〜4のアルキル基である。なお、X1とX2とは互いに同一の基であっても相異なる基であってもよく、また、X3とX4とは互いに同一の基であっても相異なる基であってもよい。
【0082】
b’成分において更に好ましい有機オニウムイオンは、下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンである。
【0083】
下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンを用いると、芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量低下が抑制された、耐加水分解性の良好な樹脂組成物を得ることができる。
【0084】
【化6】
【0085】
前記式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、R1およびR2はそれぞれ炭素原子数6〜16のアルキル基を表わし、これらは互いに同一であっても互いに相違してもよい。R3およびR4はそれぞれ炭素原子数1〜4のアルキル基を表わし、これらは互いに同一であっても互いに相違してもよい。なお、前記式(I)において、R1およびR2はいずれも直鎖状および分岐状のいずれも選択できる。また、R3およびR4がブチル基の場合、これらは直鎖状および分岐状のいずれも選択できる。
【0086】
これらのR1およびR2は、好ましくは炭素原子数7〜14のアルキル基であり、より好ましくは炭素原子数7〜12のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素原子数8〜11のアルキル基である。また、R3およびR4は、好ましくは炭素原子数1〜3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基またはエチル基であり、さらに好ましくはメチル基である。したがって、R1およびR2がともに炭素原子数7〜14のアルキル基でありかつR3およびR4がメチル基であるものが最適である。
【0087】
かかる有機オニウムイオンの具体例としては、ジメチルジオクチルアンモニウム、ジメチルジデシルアンモニウム、ジメチルジドデシルアンモニウム、ジメチルジテトラデシルアンモニウム、ジメチルジヘキサデシルアンモニウム、ジエチルジドデシルアンモニウム、ジエチルジテトラデシルアンモニウム、ジエチルジヘキサデシルアンモニウム、ジブチルジオクチルアンモニウム、ジブチルジデシルアンモニウムおよびジブチルジドデシルアンモニウム等が例示される。さらに、前記アンモニウムイオンの窒素原子がリン原子に置換したホスホニウムイオンが例示される。
【0088】
b’成分における有機オニウムイオンは、通常、ハロゲンイオン、ヒドロキシドイオンおよびアセテートイオン等のアニオン類との塩として取り扱われる。かかる有機オニウムイオンの塩化合物を層状珪酸塩に反応させて、b’成分の層状珪酸塩が得られる。
【0089】
すなわち、層状珪酸塩への有機オニウムイオンのイオン交換は、極性溶媒中に分散させた層状珪酸塩に、前記式(I)で示される有機オニウムイオン化合物(有機オニウムイオンの塩化合物)を添加し、析出してくるイオン交換化合物を収集することによって作成することができる。通常、このイオン交換反応は、有機オニウムイオン化合物を、層状珪酸塩のイオン交換容量の1当量に対し1.0〜1.5当量の割合で加えて、ほぼ全量の層間の金属イオンを有機オニウムイオンで交換させるのが一般的である。しかし、このイオン交換容量に対する交換割合を一定の範囲に制御することも、芳香族ポリカーボネートの熱劣化を抑制する上で有効である。ここで有機オニウムイオンでイオン交換される割合は、層状珪酸塩のイオン交換容量に対して40%以上であることが好ましい。かかるイオン交換容量の割合は好ましくは40〜95%であり、特に好ましくは40〜80%である。ここで、有機オニウムイオンの交換割合は、交換後の化合物について、熱重量測定装置等を用いて、有機オニウムイオンの熱分解による重量減少を求めることにより算出することができる。
【0090】
<C成分について>
本発明の樹脂組成物において含有することが好適なC成分は、A成分である芳香族ポリカーボネートと親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物である。このC成分は、芳香族ポリカーボネート(A成分)および前記層状珪酸塩(B成分)の双方に対する良好な親和性を生み出す。これら双方に対する親和性はこれら2成分の相溶性を向上させ、層状珪酸塩がマトリックスとなる芳香族ポリカーボネート中で微細かつ安定して分散するようになる。
【0091】
層状珪酸塩の分散に関するC成分の機能は、異種ポリマー同士を相溶化させるために使用されるポリマーアロイ用相溶化剤(コンパティビライザー)と同様と推測される。したがって、このC成分は、低分子化合物よりも高分子化合物すなわち重合体であることが好ましい。また、重合体の方が混練加工時の熱安定性にも優れるため有利である。該重合体の平均繰り返し単位数は5以上が好ましく、10以上がより好ましい。一方、該重合体の平均分子量の上限については数平均分子量で2,000,000以下であることが好ましい。数平均分子量がかかる上限を超えない場合には良好な成形加工性が得られる。
【0092】
本発明の樹脂組成物に配合されるC成分が重合体である場合、その基本的構造としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。
ア)前記芳香族ポリカーボネートに親和性を有する成分をα、親水性成分をβとするとき、αとβとからなるグラフト共重合体(主鎖がα、グラフト鎖がβ、並びに主鎖がβ、グラフト鎖がαのいずれも選択できる。)、αとβとからなるブロック共重合体(ジ−、トリ、等ブロックセグメント数は2以上を選択でき、ラジアルブロックタイプ等を含む。)並びにαとβとからなるランダム共重合体、
イ)前記芳香族ポリカーボネートに親和性を有する成分をα、親水性成分をβとするとき、αの機能は重合体全体によって発現され、βが該α内に含まれる構造を有する重合体、
前記構造ア)において、αおよびβは重合体セグメント単位および単量体単位のいずれをも意味するが、α成分は芳香族ポリカーボネートとの親和性の観点から重合体セグメント単位であることが好ましい。また、前記構造イ)は、α単独では芳香族ポリカーボネートとの親和性が十分ではないものの、αとβとが組み合わされ一体化されることにより、良好な親和性が発現する場合である。α単独の場合にも芳香族ポリカーボネートとの親和性が良好であって、かつβとの組合せによってさらに親和性が向上する場合もある。したがって、これらの構造ア)およびイ)はその一部において重複することがある。
【0093】
本発明におけるC成分としては、α分のみでも芳香族ポリカーボネートに対する親和性が高く、さらにβが付加したC成分全体においてその親和性が一段と高くなるものが好適である。
【0094】
次に、C成分における芳香族ポリカーボネートに親和性を有する成分(以下、αと称する場合がある)について詳述する。前記の如くC成分は、ポリマーアロイにおける相溶化剤との同様の働きをすると考えられることから、αには相溶化剤と同様の重合体に対する親和性が求められる。したがって、αは非反応型と反応型とに大略分類できる。
【0095】
非反応型では、以下の要因を有する場合に親和性が良好となる。すなわち、芳香族ポリカーボネートとαとの間に、▲1▼化学構造の類似性、▲2▼溶解度パラメータの近似性(溶解度パラメータの差が1(cal/cm3)1/2以内、すなわち約2.05(MPa)1/2以内が目安とされる)、▲3▼分子間相互作用(水素結合、イオン間相互作用等)およびランダム重合体特有の擬引力的相互作用等の要因を有することが望まれる。これらの要因は相溶化剤とポリマーアロイのベースになる重合体との親和性を判断する指標としても知られている。反応型では、相溶化剤において芳香族ポリカーボネートと反応性を有する官能基を有するものを挙げることができる。例えば、芳香族ポリカーボネートに対して反応性を有する、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、エポキシ基、オキサゾリン基、エステル基、エステル結合、カーボネート基およびカーボネート結合等を例示することができる。
【0096】
一方で、芳香族ポリカーボネートとαとが良好な親和性をもつ場合、その結果として芳香族ポリカーボネートとαとの混合物において単一のガラス転移温度(Tg)を示すか、または芳香族ポリカーボネートのTgがαのTgの側に移動する挙動が認められるので、芳香族ポリカーボネートと親和性を有する成分(α)は、かかる挙動により判別することができる。
【0097】
上述の如く、C成分における芳香族ポリカーボネートと親和性を有する成分(α)は、非反応型であることが好ましく、殊に溶解度パラメータが近似することにより良好な親和性を発揮することが好ましい。これは反応型に比較して芳香族ポリカーボネート(A成分)との親和性により優れるためである。また反応型は過度に反応性を高めた場合、副反応によって重合体の熱劣化が促進される欠点がある。
【0098】
芳香族ポリカーボネートおよびC成分のαの溶解度パラメータは次の関係を有することが好ましい。すなわち、芳香族ポリカーボネートの溶解度パラメータをδA((MPa)1/2)とし、C成分におけるαの溶解度パラメータまたはC成分全体の溶解度パラメータをδα((MPa)1/2)としたとき、次式:
δα=δA±2 ((MPa)1/2)
の関係を有することが好ましい。
【0099】
例えば、A成分である芳香族ポリカーボネートの溶解度パラメータは、通常、約10(cal/cm3)1/2(すなわち約20.5((MPa)1/2))とされていることから、δαは18.5〜22.5((MPa)1/2)の範囲が好ましく、19〜22((MPa)1/2)の範囲がより好ましい。
【0100】
かかる溶解度パラメータδαを満足する重合体成分の具体例としては、スチレンポリマー、アルキル(メタ)アクリレートポリマー、アクリロニトリルポリマー(例えばポリスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等に代表される)等のビニル系重合体を挙げることができる。本発明の組成物の耐熱性の保持のためには、Tgの高い重合体成分を用いることが好ましい。
【0101】
ここで溶解度パラメータは、「ポリマーハンドブック 第4版」(A WILEY−INTERSCIENCE PUBLICATION,1999年)中に記載されたSmallの値を用いた置換基寄与法(Group contribution methods)による理論的な推算方法が利用できる。芳香族ポリカーボネートのTgは既に述べたようにJIS K7121に準拠した示差走査熱量計(DSC)測定により求めることが可能である。
【0102】
前記のA成分の芳香族ポリカーボネートと親和性を有する成分αは、C成分中5重量%以上であることが好ましく、10重量%以上がより好ましく、30重量%以上がさらに好ましく、50重量%以上が特に好ましい。C成分全体をαとする態様も可能であることから上限は100重量%であってよい。
【0103】
一方、C成分における親水性成分(以下、βと称する場合がある)は、親水基(水との相互作用の強い有機性の原子団)を有する単量体および親水性重合体成分(重合体セグメント)より選択される。親水基はそれ自体広く知られ、下記の基が例示される。
1)強親水性の基:−SO3H、−SO3M、−OSO3H、−OSO3H、−COOM、−NR3X(R:アルキル基、X:ハロゲン原子、M:アルカリ金属、−NH4) 等、
2)やや小さい親水性を有する基:−COOH、−NH2、−CN、−OH、−NHCONH2 等、
3)親水性が無いかまたは小さい基:−CH2OCH3、−OCH3、−COOCH3、−CS 等
本発明の樹脂組成物に配合するC成分としては、親水基が前記1)または2)に分類されるものが使用され、なかでも、前記2)の親水基は芳香族ポリカーボネートの溶融加工時の熱安定性により優れるため好ましい。親水性が高すぎる場合には芳香族ポリカーボネートの熱劣化が生じやすくなる。これはかかる親水基が直接カーボネート結合と反応し、熱分解反応を生じるためである。
【0104】
なお、かかる親水基は1価および2価以上の基のいずれであってもよい。C成分が重合体の場合、2価以上の官能基とは該基が重合体の主鎖を構成しないものを指し、主鎖を構成するものは結合として官能基とは区別する。具体的には、主鎖を構成する炭素等の原子に付加した基、側鎖の基および分子鎖末端の基は、2価以上であっても官能基である。
【0105】
親水基のより具体的な指標は、溶解度パラメータである。溶解度パラメータの値が大きいほど親水性が高くなることは広く知られている。基ごとの溶解度パラメータは、Fedorsによる基ごとの凝集エネルギー(Ecoh)および基ごとのモル体積(V)より算出することができる(「ポリマー・ハンドブック 第4版」(A WILEY−INTERSCIENCE PUBLICATION),VII/685頁、1999年、Polym.Eng.Sci.,第14巻,147および472頁,1974年、等参照)。さらに親水性の大小関係のみを比較する観点からは、凝集エネルギー(Ecoh)をモル体積(V)で除した数値(Ecoh/V;以下単位は“J/cm3”とする)を親水性の指標として使用できる。
【0106】
C成分の親水性成分(β)に含まれる親水基は、Ecoh/Vが600以上であることが必要であり、好ましくはEcoh/Vは800以上である。800以上の場合にはA成分の芳香族ポリカーボネートにおけるカーボネート結合のEcoh/Vを超え、カーボネート結合よりも高い親水性を有する。Ecoh/Vは900以上がより好ましく、950以上がさらに好ましい。一方、親水性が高すぎる場合には、既に述べたように芳香族ポリカーボネートの熱劣化が生じ易くなる。このため、Ecoh/Vは2,500以下が好ましく、2,000以下がより好ましく、1,500以下がさらに好ましい。
【0107】
C成分の親水性成分(β)として親水性重合体成分(重合体セグメント)も選択され得る。C成分の重合体中に含まれる親水性重合体のセグメントはβとなる親水性重合体としては、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸金属塩(キレート型を含む)、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート等が例示される。これらのなかでも、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリヒドロキシエチルメタクリレートが好ましく例示される。これらは良好な親水性と芳香族ポリカーボネート(A成分)に対する熱安定性(溶融加工時の芳香族ポリカーボネートの分解の抑制)とが両立するため好適である。なお、ポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドが好ましい。
【0108】
親水基を有する単量体および親水性重合体成分のいずれにおいても、βは酸性の官能基(以下単に“酸性基”と称することがある)を有するのが好ましい。かかる酸性基は、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の溶融加工時の熱劣化を抑制する。とりわけ、窒素原子を含まない酸性基がより好適である。好適な酸性基としては、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基およびホスフィン酸基等が例示される。
【0109】
これに比して、アミド基やイミド基等の窒素原子を含む官能基は溶融加工時の芳香族ポリカーボネートの熱劣化を十分には抑制しない場合がある。これは窒素原子が局所的に塩基性を有しカーボネート結合の熱分解を生じさせるためと考えられる。
【0110】
C成分におけるβの割合は、βが親水基を有する単量体の場合、官能基1つ当たりの分子量である官能基当量として、60〜10,000であり、70〜8,000が好ましく、80〜6,000がより好ましく、100〜3,000がさらに好ましい。また、βが親水性重合体セグメントの場合、C成分100重量%中βが5〜95重量%の範囲にあることが適当であり、10〜90重量%が好ましい。とりわけ30〜70重量%がより好ましく、30〜50重量%がさらに好ましい。
【0111】
前記芳香族ポリカーボネートに対して親和性を有する成分(α)と親水性成分(β)とを有する有機化合物(C成分)の製造方法としては、βの単量体とαを構成する単量体とを共重合する方法、βの重合体成分をαとブロックまたはグラフト共重合する方法、およびβをαに直接反応させて付加する方法、等が例示される。
【0112】
かかるC成分の具体例として、A成分である芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつ酸性の官能基を有する重合体、A成分との親和性を有しかつポリアルキレンオキシドセグメントを有する重合体、A成分との親和性を有しかつオキサゾリン基を有する重合体、A成分との親和性を有しかつ水酸基を有する重合体等、が例示される。これらのC成分として好ましい重合体は、その分子量が重量平均分子量において1万〜100万であるの好ましく、5万〜50万がより好ましい。かかる重量平均分子量は標準ポリスチレン樹脂による較正直線を使用したGPC測定によりポリスチレン換算の値として算出される。
【0113】
<C−1成分について>
上述したC成分のなかでも、芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつ酸性の官能基を有する重合体が好ましく、さらに好ましい重合体は、芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつカルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基とを有する重合体である。また、芳香族ポリカーボネートの耐熱性保持効果の観点から、該重合体は芳香環成分を主鎖に有するものおよびスチレン成分を主鎖に有するものが好ましい。これらの観点から、カルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基を有するスチレン含有重合体(C−1成分)が本発明の樹脂組成物におけるC成分として特に好適である。ここでスチレン含有重合体とはスチレン等の芳香族ビニル化合物を重合した繰返し単位を重合体成分として含有する重合体を指す。
【0114】
C−1成分中のカルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基の割合は、0.1〜12ミリ当量/gが好ましく、0.5〜5ミリ当量/gがより好ましい。ここでC−1成分における1当量とは、カルボキシル基が1モル存在することをいい、その値は水酸化カリウム等の逆滴定により算出することが可能である。
【0115】
カルボキシル基の誘導体からなる官能基としては、カルボキシル基の水酸基を(i)金属イオンで置換した金属塩(キレート塩を含む)、(ii)塩素原子で置換した酸塩化物、(iii)−ORで置換したエステル(Rは一価の炭化水素基)、(iv)−O(CO)Rで置換した酸無水物(Rは一価の炭化水素基)、(v)−NR2で置換したアミド(Rは水素または一価の炭化水素基)、(vi)2つのカルボキシル基の水酸基を=NRで置換したイミド(Rは水素または一価の炭化水素基)等、を挙げることができる。
【0116】
カルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基(以下、単に“カルボキシル基類”と称する)を有するスチレン含有重合体の製造方法としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、(a)カルボキシル基を有する単量体とスチレン系単量体とを共重合する方法、(b)スチレン含有重合体に対してカルボキシル基類を有する化合物または単量体を結合または共重合する方法等を挙げることができる。
【0117】
前記(a)の方法では、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等のラジカル重合法の他、アニオンリビング重合法やグループトランスファー重合法等の各種重合方法を採用することができる。さらに一旦マクロモノマーを形成した後重合する方法も可能である。共重合体の形態はランダム共重合体の他に、交互共重合体、ブロック共重合体、テーパード共重合体等の各種形態の共重合体として使用することができる。前記(b)の方法では、一般的にはスチレン含有重合体または共重合体に、必要に応じて、パーオキサイドや2,3−ジメチル−2,3ジフェニルブタン(通称“ジクミル”)等のラジカル発生剤を加え、高温下で反応または共重合する方法を採用することができる。かかる方法はスチレン含有重合体または共重合体に熱的に反応活性点を生成し、かかる活性点に反応する化合物または単量体を反応させるものである。反応に要する活性点を生成するその他の方法として、放射線や電子線の照射やメカノケミカル手法による外力の付与等の方法も挙げられる。さらにスチレン含有共重合体中に予め反応に要する活性点を生成する単量体を共重合しておく方法も挙げられる。反応のための活性点としては不飽和結合、パーオキサイド結合、立体障害が高く熱的に安定なニトロオキシドラジカル等を挙げることができる。
【0118】
前記カルボキシル基類を有する化合物または単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和モノカルボン酸およびその誘導体、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド等の無水マレイン酸の誘導体、グルタルイミド構造やアクリル酸と多価の金属イオンで形成されたキレート構造等が挙げられる。これらのなかでも金属イオンや窒素原子を含まない官能基を有する単量体が好適であり、カルボキシル基またはカルボン酸無水物基を有する単量体、特に無水マレイン酸がより好適である。
【0119】
また、スチレン系単量体化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、ジメチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ビニルナフタレン等を用いることができるが、特にスチレンが好ましい。さらに、これらのスチレン系単量体化合物と共重合可能な他の化合物、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等を共重合成分として使用しても差し支えない。
【0120】
本発明におけるC−1成分として好適なものは、カルボキシル基類を有する単量体を共重合してなるスチレン含有共重合体である。かかる共重合体においては比較的多くのカルボキシル基類を安定してスチレン含有重合体中に含むことが可能となるためである。より好適な態様としてカルボキシル基類を有する単量体とスチレン系単量体とを共重合してなるスチレン含有共重合体を挙げることができ、なかでも殊に好適なものはスチレン−無水マレイン酸共重合体である。このスチレン−無水マレイン酸共重合体は、層状珪酸塩中のイオン成分および芳香族ポリカーボネートのいずれに対しても高い相溶性を有することから、層状珪酸塩(B成分)を良好に微分散させることができ、好適な条件を選べばナノオーダーに微分散させることも可能である。更に、カルボン酸無水物基の作用により層状珪酸塩、殊に有機化層状珪酸塩を含有する樹脂組成物において良好な熱安定性が得られる。またかかる共重合体それ自体の熱安定性が良好であるため、芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融加工に必要な高温条件に対しても高い安定性を有する。
【0121】
カルボキシル基類を有する単量体を共重合してなるスチレン含有共重合体の組成については、上述のβの割合における条件を満足する限り制限されないが、カルボキシル基類を有する単量体からの成分を1〜30重量%(特に5〜25重量%)、スチレン系単量体化合物成分99〜70重量%(特に95〜75重量%)を含み、共重合可能な他の化合物成分を0〜29重量%を含むものを用いるのが好ましく、カルボキシル基類を有する単量体を1〜30重量%(特に5〜25重量%)、スチレン系単量体化合物99〜70重量%(特に95〜75重量%)含む共重合体が特に好ましい。
【0122】
前記C−1成分の分子量は特に制限されないが、その重量平均分子量は1万〜100万の範囲にあることが好ましく、5万〜50万がより好ましい。なお、ここいう重量平均分子量は、標準ポリスチレン樹脂による較正直線を使用したGPC測定によりポリスチレン換算の値として算出されるものである。
【0123】
<他のC成分について>
他の好適なC成分としては、親水基としてオキサゾリン基を含有するスチレン含有共重合体(C−2成分)が挙げられる。かかる共重合体を形成するスチレン系単量体化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、ジメチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ビニルナフタレン等を用いることができる。さらに、これらの化合物と共重合可能な他の化合物、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等、を共重合成分として使用しても差し支えない。特に好適なC−2成分の具体例としては、スチレン(2−イソプロペニル−2−オキサゾリン)−スチレン−アクリロニトリル共重合体が例示される。
【0124】
また、他の好適なC成分としては、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリエーテルエステル共重合体(C−3成分)がある。このポリエーテルエステル共重合体は、ジカルボン酸、アルキレングリコールおよびポリ(アルキレンオキシド)グリコール並びにこれらの誘導体から重縮合を行うことにより製造される重合体である。かかるC−3成分として特に好適なものは、重合度10〜120のポリ(アルキレンオキシド)グリコールあるいはその誘導体、テトラメチレングリコールを65モル%以上含有するアルキレングリコールあるいはその誘導体およびテレフタル酸を60モル%以上含有するジカルボン酸あるいはその誘導体から製造される共重合体である。
【0125】
<D成分について>
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物において含有することが好適なD成分は、高級脂肪酸と多価アルコールとの部分エステルおよび/またはフルエステルである。かかるD成分は、層状珪酸塩を含む樹脂組成物の耐加水分解性をさらに向上させる効果を発揮する。かかる耐加水分解性の向上の原因は明らかではないものの、加水分解の原因となるイオン性の化合物を捕捉し、中和する作用があるものと予想される。
【0126】
ここで高級脂肪酸としては、炭素原子数10〜32の脂肪族カルボン酸を指し、その具体例としては、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、ノナデカン酸、イコサン酸、ドコサン酸、ヘキサコサン酸等の飽和脂肪族カルボン酸、並びに、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エイコサペンタエン酸、セトレイン酸等の不飽和脂肪族カルボン酸を挙げることができる。これらのなかでも脂肪族カルボン酸としては炭素原子数10〜22のものが好ましく、炭素原子数14〜20であるものがより好ましい。特に炭素原子数14〜20の飽和脂肪族カルボン酸、特にステアリン酸およびパルミチン酸が好ましい。ステアリン酸等の脂肪族カルボン酸は、通常、炭素原子数の異なる他のカルボン酸成分を含む混合物である。前記D成分においても、かかる天然油脂類から製造され他のカルボン酸成分を含む混合物の形態からなるステアリン酸やパルミチン酸から得られたエステル化合物が好ましく使用される。
【0127】
一方、多価アルコールとしては、炭素原子数3〜32のものがより好ましい。かかる多価アルコールの具体例としては、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン(例えばデカグリセリン等)、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ジエチレングリコールおよびプロピレングリコール等が挙げられる。
【0128】
これらの中で、特にD成分としてより好ましいものは、ステアリン酸を主成分とする高級脂肪酸とグリセリンとの部分エステルであり、この部分エステルは、例えば理研ビタミン(株)より「リケマールS−100A」という商品名で市販されており、市場から容易に入手することができる。
【0129】
<各成分の組成割合について>
次に、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における前記各成分の組成割合(含有量)について説明する。B成分の層状珪酸塩の組成割合は、A成分100重量部当り0.1〜50重量部であり、好ましくは0.5〜20重量部、さらに好ましくは0.5〜15重量部、特に好ましくは1〜10重量部である。B成分のかかる組成割合が前記下限より少ないときには、層状珪酸塩を配合した効果が十分発現せず、したがって高剛性を実現する上で不十分となる。他方、B成分のかかる組成割合が前記上限より多いときには、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の耐熱性や熱安定性の低下により、環境安定性が悪化するので好ましくない。
【0130】
なお、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の剛性向上効果は、樹脂組成物中におけるB成分(珪酸塩)中の無機分の含有量に影響されるが、本発明の樹脂組成物では前記無機分の含有量が全体の10重量%以下の少量でも樹脂組成物成形品の剛性を有意に向上することができるので、b’成分の配合による他の特性への悪影響なしに剛性の向上を図ることができる。殊に、特定の有機オニウムイオンでイオン交換したb’成分(b’−i成分)を配合することによって耐加水分解性の改善が達成される。
【0131】
一方、C成分、すなわちA成分の芳香族ポリカーボネートと親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物は、A成分100重量部当り0.1〜50重量部含有することが好ましい。A成分100重量部当りのC成分の組成割合は、より好ましくは0.5〜20重量部であり、さらに好ましくは1〜12重量部である。前記範囲においては層状珪酸塩の良好な微分散(ナノ分散)および熱安定性の向上が達成されるため、高剛性および熱安定性においてより優れた芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。この熱安定性の向上によって、高温高湿下での環境安定性も良好となる。
【0132】
D成分の高級脂肪酸と多価アルコールの部分エステルおよび/またはフルエステルの組成割合は、前記A成分100重量部に対して、0.01〜1重量部が好ましい。より好ましくは0.02〜0.8重量部、さらに好ましくは0.03〜0.5重量部である。前期範囲においては高温高湿下での環境安定性がさらに向上する。D成分のかかる組成割合が前記下限より小さい場合には耐加水分解性のさらなる改良効果が小さく、またD成分のかかる組成割合が前記上限より大きい場合にはD成分自体の熱劣化を生じやすくなるので、好ましくない。
【0133】
<必要により配合し得る付加的成分について>
更に耐加水分解性を向上する目的で、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、エポキシ化合物、オキセタン化合物、およびホスホン酸化合物などを含有することができる。エポキシ化合物としては脂環族エポキシ化合物がより好ましく用いられ、特に3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレートが好ましく用いられる。エポキシ化合物およびオキセタン化合物はその官能基当量にもよるが、概してA成分100重量部当り、0.005〜3重量部(より好ましくは0.01〜2重量部、さらに好ましくは0.05〜2重量部、特に好ましくは0.1〜1.5重量部)の範囲で用いられる。ホスホン酸化合物は、A成分100重量部当り、好ましくは0.005〜3重量部(より好ましくは0.01〜2重量部、さらに好ましくは0.01〜1重量部、特に好ましくは0.05〜0.5重量部)である。
【0134】
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、A成分である前記の芳香族ポリカーボネートおよびB成分である前記層状珪酸塩、さらには好適に添加される前記のC成分およびD成分にて構成されるが、さらに、必要に応じ、付加的成分として前記各成分以外の重合体やその他の添加剤を付加的成分として添加しても差し支えない。かかる付加的成分となり得る重合体としては、前記C成分以外のスチレン系樹脂および芳香族ポリエステル樹脂等を例示することができる。
【0135】
かかるスチレン系樹脂としては、ポリスチレン(PS)(シンジオタクチックポリスチレンを含む)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS樹脂)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS樹脂)が好ましく使用され、なかでもABS樹脂が最も好ましい。これらスチレン系樹脂2種以上混合して使用することも可能である。
【0136】
芳香族ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリへキシレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリエチレン−1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボキシレート等の他、1,4−シクロヘキサンジメタノールを共重合したポリエチレンテレフタレート(いわゆるPET−G)、ポリエチレンイソフタレート/テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート/イソフタレートのような共重合ポリエステルも使用できる。なかでも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレートが好ましい。また、成形性および機械的性質のバランスが求められる場合、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートが好ましく、さらに重量比でポリブチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートが2〜10の範囲のブレンドや共重合体が好ましい。芳香族ポリエステル樹脂の分子量については特に制限されないが、o−クロロフェノールを溶媒として35℃で測定した固有粘度が0.4〜1.2、好ましくは0.6〜1.15である。
【0137】
さらに、本発明の目的および効果を損なわない範囲で、前記スチレン系樹脂や芳香族ポリエステル樹脂以外にも、非晶性熱可塑性樹脂や結晶性熱可塑性樹脂を含むことができる。
【0138】
さらに、必要に応じ、難燃剤(例えば、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネート、臭素化ポリアクリレート、モノホスフェート化合物、ホスフェートリゴマー化合物、ホスホネートリゴマー化合物、ホスホニトリルオリゴマー化合物、ホスホン酸アミド化合物、有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩、シリコーン系難燃剤等)、難燃助剤(例えば、アンチモン酸ナトリウム、三酸化アンチモン等)、滴下防止剤(フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン等)、酸化防止剤(例えば、ヒンダードフェノール系化合物、イオウ系酸化防止剤等)、紫外線吸収剤、光安定剤、衝撃改良剤、離型剤、滑剤、染料(一般の染料の他、蛍光染料を含む)、顔料(一般の顔料の他、蓄光顔料、メタリック顔料等を含む)、帯電防止剤、流動改質剤、無機もしくは有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤(微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛等)、赤外線吸収剤、フォトクロミック剤、及び蛍光増白剤等を配合してもよい。
【0139】
前記染料類のうち、好ましい染料としてはペリレン系染料、クマリン系染料、チオインジゴ系染料、アンスラキノン系染料、チオキサントン系染料、紺青等のフェロシアン化物、ペリノン系染料、キノリン系染料、キナクリドン系染料、ジオキサジン系染料、イソインドリノン系染料、フタロシアニン系染料等が例示される。さらに、アンスラキノン系染料、ペリレン系染料、クマリン系染料、チオインジゴ系染料、チオキサントン系染料等に代表される各種の蛍光染料が例示される。また、蛍光増白剤としては、ビスベンゾオキサゾリル−スチルベン誘導体、ビスベンゾオキサゾリル−ナフタレン誘導体、ビスベンゾオキサゾリル−チオフェン誘導体およびクマリン誘導体等の蛍光増白剤が例示される。
【0140】
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、リン含有熱安定剤を含むことが好ましい。かかるリン含有熱安定剤としてはトリメチルホスフェート等のリン酸エステル、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、ジステアリルペンタエリスリト−ルジホスファイト、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−ルジホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、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(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等の亜リン酸エステル、並びに、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト等の亜ホスホン酸エステル等が例示される。かかるリン含有熱安定剤は全組成物100重量%中0.001〜1重量%を含むことが好ましく、0.01〜0.5重量%を含むことがより好ましく、0.01〜0.2重量%を含むことがさらに好ましい。かかるリン含有熱安定剤の配合によりさらに熱安定性が向上し良好な成形加工特性を得ることができる。
【0141】
難燃剤として添加される上記モノホスフェート化合物としては、トリフェニルホスフェート、ホスフェートオリゴマー化合物としてはレゾルシノールビス(ジキシレニルホスフェート)を主成分とするもの及びビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)を主成分とするものが、難燃性が良好で、かつ成形時の流動性が良好であり、さらに加水分解性が良好で長期の分解が少ない等の理由により好ましく使用できる。殊に上記リン酸エステルオリゴマーは成形安定性に優れる点から好適であり、特にビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)を主成分とするものが好ましい。かかるモノホスフェート化合物及びホスフェートオリゴマー化合物はA成分100重量部に対して好ましくは1〜30重量部の割合であり、より好ましくは2〜20重量部である。
【0142】
また、難燃剤としての有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩としては、パーフルオロアルカンスルホン酸アルカリ(土類)金属塩(パーフルオロブタンスルホン酸カリウムが好適な代表例である)、並びにモノマー状又はポリマー状の芳香族サルファイドのスルホン酸、芳香族カルボン酸及びエステルのスルホン酸、モノマー状又はポリマー状の芳香族エーテルのスルホン酸、芳香族スルホネートのスルホン酸、モノマー状又はポリマー状の芳香族スルホン酸、モノマー状又はポリマー状の芳香族スルホンスルホン酸、芳香族ケトンのスルホン酸、複素環式スルホン酸、芳香族スルホキサイドのスルホン酸及び芳香族スルホン酸のメチレン型結合による縮合体からなる群から選ばれた少なくとも1種の酸等の芳香族スルホン酸からなる芳香族スルホン酸アルカリ(土類)金属塩(ジフェニルスルホン−3−スルホン酸カリウム及びジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホン酸ジカリウムが好適な代表例である)等が例示される。かかる有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩の添加量は、A成分100重量部に対して0.005〜1重量部が好適であり、より好ましくは0.01〜0.5重量部である。尚、これらの金属塩からなる難燃剤の配合は、少なからず芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性や耐加水分解性に影響を与えるが、良好な難燃性の付与によって容認されるものである。
【0143】
さらに、フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンは、固体形状の他、水性分散液形態のものも使用可能である。また、かかるフィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンは樹脂中での分散性を向上させ、さらに良好な難燃性及び機械的特性を得るために他の樹脂との混合形態のポリテトラフルオロエチレン混合物を使用することも可能である。フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン添加量は、A成分100重量部に対してくは0.01〜2重量部が好適であり、より好ましくは0.05〜1重量部である。
【0144】
離型剤としては、上記の高級脂肪酸と多価アルコールとの部分エステルおよび/またはフルエステル以外にもポリオレフィン系ワックス、フッ素化合物、パラフィンワックス、蜜蝋等が使用され、その添加量はA成分100重量部に対して0.01〜2重量部が好ましく、0.05〜1重量部がより好ましい。
【0145】
衝撃改良剤としては、ガラス転移温度が10℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−30℃以下であるゴム成分と、該ゴム成分と共重合可能な単量体成分とを共重合した重合体が使用可能である。ゴム成分としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ジエン系共重合体〔例えば、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体及びアクリル・ブタジエンゴム(アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルとブタジエンとの共重合体)等〕、エチレンとα−オレフィンとの共重合体(例えば、エチレン・プロピレンランダム共重合体及びブロック共重合体、エチレン・ブテンのランダム共重合体及びブロック共重合体等)、エチレンと不飽和カルボン酸エステルとの共重合体(例えばエチレン・メタクリレート共重合体、及びエチレン・ブチルアクリレート共重合体等)、エチレンと脂肪族ビニルとの共重合体(例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体等)、エチレンとプロピレンと非共役ジエンターポリマー(例えば、エチレン・プロピレン・ヘキサジエン共重合体等)、アクリルゴム(例えば、ポリブチルアクリレート、ポリ(2−エチルヘキシルアクリレート)、及びブチルアクリレートと2−エチルヘキシルアクリレートとの共重合体等)、並びにシリコーン系ゴム(例えば、ポリオルガノシロキサンゴム、ポリオルガノシロキサンゴム成分とポリアルキル(メタ)アクリレートゴム成分とからなるIPN型ゴム;すなわち2つのゴム成分が分離できないように相互に絡み合った構造を有しているゴム及びポリオルガノシロキサンゴム成分とポリイソブチレンゴム成分からなるIPN型ゴム等)が挙げられる。
【0146】
かかるゴム成分に共重合される単量体成分としては、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル化合物、(メタ)アクリル酸化合物等が好適に挙げられる。その他の単量体成分としては、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有メタクリル酸エステル、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、イタコン酸等のα,β−不飽和カルボン酸及びその無水物等を挙げることができる。
【0147】
より具体的には、MBS(メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン)重合体、MB(メチルメタクリレート−ブタジエン)重合体、MA(メチルメタクリレート−アクリルゴム)重合体、ASA(アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム)重合体、AES(アクリロニトリル−エチレンとプロピレンと非共役ジエンターポリマーゴム−スチレン)重合体、メチルメタクリレート−スチレン−アルキルアクリレート−ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート−アルキルアクリレート−アクリルゴム共重合体、メチルメタクリレート−アクリル・ブタジエンゴム共重合体、メチルメタクリレート−(アクリル・シリコーンIPNゴム)重合体等を挙げることができる。その他弾性重合体としては、オレフィン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【0148】
ゴム弾性体のゴム成分の割合は、上記弾性重合体中40〜95重量%であり、より好ましくは50〜85重量%である。同様に熱可塑性エラストマーの場合ソフトセグメントの割合は通常40〜95重量%であり、より好ましくは50〜85重量%である。ゴム弾性体は、単独での使用又は2種以上を組み合わせた使用のいずれも選択できる。ゴム弾性体の割合は、A成分100重量部に対し、好ましくは0.5〜25重量部であり、より好ましくは1〜15重量部、さらに好ましくは1.5〜8重量部である。
【0149】
<樹脂組成物の製造について>
本発明の製造方法は、押出機に供給されるb’成分の種類に依存して、即ちb’成分がb’−i成分であるか否かによって要件が異なる。b’成分がb’−i成分である場合、水をベント式押出機に供給する方法はいかなるものであってもよい。かかる供給方法としては、押出機に水を注入する方法の他、原材料を未乾燥状態で用いるという方法、並びに更に水を原材料に追加する方法などが例示され、これらが組み合わされていてもよい。尚、水を追加する場合、粉末状、微粒状、フレーク状の原料を用いて水を含浸させる方法が好ましい。
【0150】
一方、b’成分がb’−i成分でない場合には、水の供給方法は少なくとも押出機に水を注入する方法が用いられる必要がある。すなわち、b’成分がb’−i成分である場合は、水注入は必須要件ではない一方、b’成分がb’−i成分でない場合には、必須要件となる。
【0151】
b’成分がb’−i成分であり、前記水の少なくとも一部はA成分および/またはb’−i成分と同一の供給口より供給される場合には、水の供給量は、A成分100重量部あたり、0.1〜5重量部の割合で供給するのが好ましく、0.2〜3重量部がより好ましく、0.3〜1重量部が更に好ましい。水の供給量が0.1重量部より小さいときには、耐加水分解性改良効果が十分に発揮されず、また5重量部より大きいときには、原材料成分の供給機による安定した供給が困難になってくる。
【0152】
芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融押出において、押出後の芳香族ポリカーボネートの分子量の低下が著しい場合には、かかる低下の抑制方法の1つとして押出に用いる各原材料を押出機供給前に乾燥する方法が一般的である。しかしながら本発明者らはかかる方法に反し、溶融状態にある樹脂組成物中に水を存在せしめその後所定の脱気処理をすることにより、B成分を配合することによる耐加水分解性を抑制できることを見出した。更に、水を押出機途中から注入すると、耐加水分解性においてより好適な効果を発揮することを見出したものである。
【0153】
本発明の製造方法においては、水はA成分およびb’成分の供給後に水注入口より押出機に水を注入することにより、本発明の効果はより発揮される。これによりb’成分が前記b’−i成分に限定されない製造方法が提供されるが、押出機に水を注入する製造方法においてもより好適なb’成分はb’−i成分である。
【0154】
水を注入添加する機能を持つ水注入口は、通常押出機のシリンダーバレル設けられた水注入口と、該水注入口に接続された注入用の配管と、該配管に接続された液体を定量して圧入する装置(いわゆる液注装置)とにより構成される。かかる液注装置は水をその押出温度において注入するに必要な圧力を発生し、注入の定量精度が確保されるものであれば特に限定されない。液注装置としてはプランジャータイプおよびギアポンプタイプなどが例示される。
【0155】
また水の温度は特に限定されず、室温以上に加温することも室温以下に冷却することもできる。また水の種類も特に限定されない。例えば、工業用水、上水、イオン交換水、超純水、硬水、軟水、電解水、およびクラスターが微小化された水などのいずれも使用することができる。
【0156】
水注入の方法において水は押出機途中の水注入口より供給される。ここで前述のように水の系外への蒸散による不具合を回避するためには、水の注入される前のゾーンが溶融樹脂によって封鎖されると共に、水の蒸散し得る供給口は不要とされ、更に水の注入された後のゾーンが溶融樹脂によって封鎖され、水がA成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)と共に高圧で存在可能な状態が達成されることが好ましい。
【0157】
かかる好適な状態を達成し得る本発明の好ましい態様として、本発明によれば、A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物をベント式押出機を用いて製造する方法であって、該押出機は、A成分、およびB成分のイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)とを供給するための主供給口と、水を注入添加する機能を持つ水注入口と、注入された水を脱気するための減圧されたベントを備えてなり、かつ該製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給して溶融混合し、(ii)該溶融混合後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する樹脂組成物の製造方法が提供される(前記構成(6)の発明、以下単に“前記構成(6)の発明”と称する場合がある)。
【0158】
前記構成(6)の発明において主供給口とは、A成分、B成分および好適にはC成分を押出機に供給する供給口をいい、1箇所であっても2箇所以上備えられていてもよいが、好ましくは1箇所である。複数箇所から供給した場合には、水注入口、ベントおよび混練ゾーンなどの長さや位置の自由度が低下する場合が多いためである。尚、かかる主供給口に対して他の任意成分を供給する部分を副供給口と称する(C成分の供給口は含まれない)。但し任意成分を含む場合も、同様の理由から1箇所の主供給口から供給されることが好ましい。
【0159】
また本発明においては、本発明のA成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)の割合を満足する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造した後、かかる樹脂組成物に更にA成分を加えて本発明の組成割合を満足する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造することもできる。更にかかる製造を1つの押出機において連続して行うこともできる。
【0160】
また前記構成(6)の発明においては、(i)および(iii)の溶融混合のいずれもが混練ゾーンを通過することにより行われることが好ましい。かかる混練ゾーンは、A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)並びに水を十分に混練すると共に、溶融樹脂による水の蒸散を封鎖する役目を果たす。混練ゾーンによるより確実な水の蒸散の抑制により、水は高圧下で樹脂組成物の各成分と混合されより微細に分散される。かかる微細な分散は耐加水分解性を低下させる成分をより効果的に除去し耐加水分解性の向上に役立つ。したがって前記構成(6)の発明においては、その押出機において主供給口と水注入口の間、及び水注入口と注入された水を脱気するための減圧されたベントの間にそれぞれ混練ゾーンが設けられていることが好ましい(前記構成(7)の発明)。かかる場合には主供給口と水注入口との間にある混練ゾーン(の終端部)から水注入口までの長さは、スクリューの直径(D)に対して0.1D〜5Dの範囲が好ましく、0.5D〜3Dの範囲がより好ましい。更に水注入口と減圧されたベントの間にある混練ゾーン(の先端部)までの長さは、0.1D〜5Dの範囲が好ましく、0.5D〜3Dの範囲がより好ましい。
【0161】
本発明において、A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)の溶融混合物に対して共存される水の割合は、B成分100重量部に対して、好ましくは1〜10,000重量部、より好ましくは5〜1,000重量部、更に好ましくは10〜500重量部の範囲である。かかる範囲においては耐加水分解性を低下させる成分を水が十分に捕捉し、かつ供給した水を十分に脱気することが可能である。これにより耐加水分解性を低下させる成分が除去されると考えられる。更に水を水注入口より注入添加する場合には、水の供給および脱気におけるその溶融混合機並びに付帯する製造装置に与える負荷の観点から、A成分100重量部当り0.2〜20重量部の範囲が好ましく、0.5〜15重量部の範囲がより好ましく、1〜10重量部の範囲が更に好ましい。
【0162】
また、好ましい成分としてC成分を用いる場合、b’成分とC成分(好適にはC−1成分)とを予め溶融混合しておき、その後該溶融混合物とA成分である芳香族ポリカーボネートとを、前記本発明の方法にて溶融混合する方法が好ましい。かかる溶融混合方法によれば層状珪酸塩の微分散が達成され、好ましくはナノオーダーの分散が実現すると共に、芳香族ポリカーボネートの熱安定性を向上させるという効果も奏するので実用上好ましい。b’成分とC成分の溶融混合物とA成分を溶融混合するに当っては、b’成分とC成分の溶融混合物として一旦ペレット化したものを用いてもよく、またb’成分とC成分を押出機で混合した後に、A成分の一部または全部を二軸押出機の途中段階に設けられた供給口から、b’成分とC成分が既に溶融混合された状態の中へ投入して混合してもよい。これらb’成分とC成分とを予め溶融混合する方法においては、その溶融混合時に、A成分の一部を含んでいても構わない。
【0163】
本発明の製造方法に使用される押出機としては、単軸スクリュー型押出機、2軸スクリュー型押出機、多軸スクリュー押出機(3軸以上の押出機)、および遊星ローラ型押出機などを挙げることができる。
【0164】
単軸スクリュー型押出機としては、フルフライトとダルメージやトーピードなどとを組合せたタイプのものが代表的に挙げられる。その他フィード部分のみ2本のスクリューを有するタイプや、トランスファーミックスなど特殊なタイプも挙げることができる。
【0165】
2軸スクリュー型押出機(以下単に“2軸押出機”と称する場合がある)の代表的な例としては、ZSK(Werner & Pfleiderer社製、商品名)を挙げることができる。ZSKと同様のタイプの具体例としはてTEX((株)日本製鋼所製、商品名)、TEM(東芝機械(株)製、商品名)、KTX(神戸製鋼所(株)製、商品名)などを挙げることができる。その他、FCM(Farrel社製、商品名)、Ko−Kneader(Buss社製、商品名)、およびDSM(Krauss−Maffei社製、商品名)などの溶融混合機も具体例として挙げることができる。更に、前記のスクリュー型押出機としては、円錐型スクリューのタイプや、可塑化工程とメータリング工程が独立したタイプなども挙げることができる。
【0166】
前記の押出機の中でも混合効率に優れた2軸押出機が好ましく、更にZSKに代表されるタイプがより好ましい。2軸押出機においては、スクリューの回転方向も特に制限はなく同方向回転、および異方向回転の2軸押出機のいずれも使用できる。せん断作用の点で同方向回転の2軸押出機がより好ましい。2軸押出機においては、そのスクリューも適宜選択できる。例えば、形状は1条、2条、および3条のネジスクリューを使用することができる。かかるスクリューの条数はスクリューセグメント全域にわたって同一であっても、異なる条数を有するセグメントの組合せであってもよい。また2軸押出機におけるスクリューの長さ(L)と直径(D)との比(L/D)は、20〜50が好ましく、更に28〜45が好ましい。L/Dが大きい方が供給口を増やすことが容易となり押出の自由度が確保される一方、大きすぎる場合には樹脂組成物、殊にA成分にかかる熱負荷が高くなり過ぎて熱安定性を低下させる。更に2軸押出機のスクリュー構成としては各種の仕様が可能である。かかる仕様が任意に変更できる点もZSKタイプの大きな利点である。ニーディングディスクセグメント(またはそれに相当する混練セグメント;例えばローターセグメントなど)から構成された混練ゾーン(以下単に“混練ゾーン”と称する場合がある)を1個所以上有することが好ましい。ニーディングディスクセグメントは各ディスク間の位相、正送り/逆送り/送りなしの比率、セグメント長、並びにクリアランスなどにおいて特に制限されない。しかしながらより好適には、例えば混練ゾーンのセグメント長はスクリューの直径(D)に対して、各混練ゾーンにおいて好ましくは1D〜5Dの範囲であり、更に好ましくは1.5D〜4Dの範囲である。また混練ゾーンは2個所以上設けられていることが好ましく、より好適には水の供給される前および水が供給された後のいずれにも設けられていることが好ましい。
【0167】
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造するのに用いられるA成分およびB成分並びにその他任意の各成分(以下単に“樹脂組成物の各成分”と称する場合がある)の押出機への供給は1箇所または2箇所以上の供給口から行うことができる。押出機等溶融混合機への樹脂組成物の各成分の供給においては、これらの成分を予備混合することなく供給することも、または一部または全部を予備混合した後に供給することもできる。予備混合を行う場合には、ナウターミキサー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機等の予備混合手段を用いることができる。また、予備混合においては、場合により押出造粒器やブリケッティングマシーン等により造粒を行うこともできる。
【0168】
樹脂組成物の各成分の供給のため、各供給口にフィーダー(供給装置)が設置されることが好適である。かかるフィーダーは計量器上に設置され、所定の割合で押出機に原料を供給する。フィーダーは振動式、スクリュー式、翼回転式のものが好ましい。さらに供給口にはフィーダーから排出された各原料を押出機内部へ送り込むための装置であるサイドフィーダーが設置されるものであってもよい。特に第1供給口以外の供給口では設置されることが好ましい。
【0169】
一方、減圧されたベントは、少なくともシリンダーバレルに設けられたベントと、該ベントに接続された配管と、該配管に接続された真空ポンプなどの減圧装置により構成される。かかる構成にあっては配管に減圧状態を監視するための真空計を設けること、並びに脱気した成分により減圧装置が汚染されないようトラップ(より好ましくは冷却方式のトラップ)を設けることが好ましい。また脱気成分の主成分が水であることから減圧装置の汚染を防止する方法として真空ポンプの代わりにまたはベントと真空ポンプとの間に水流型減圧ポンプを設けてもよい。
【0170】
かかる減圧されたベントにおける減圧度は、水の脱気を十分に行うために好ましくは7KPa以下であり、より好ましくは6KPa以下、更に好ましくは4KPa以下である。一方減圧度は実質的に殆ど0とすることも可能であるものの、不必要に強力な吸引による減圧度の低下は、製造上効率的とはいえないことから、減圧度の下限は0.1KPaが好ましく、0.3KPaがより好ましい。尚、かかる減圧度は、減圧部分の圧力を表し減圧度のない大気圧の場合には98KPaである。またかかる減圧度は、一般の各種真空圧力計によって測定可能であり、かかる真空圧力計は、ベントの孔部分に接続して測定される。
【0171】
また減圧されたベントは1箇所または2箇所以上設けることができ、複数の減圧されたベントを設ける場合には、かかるベントの減圧度はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。また減圧されたベントから水の脱気を行う前に予備脱気の工程を含んでいてもよい。例えば減圧されていないベント(いわゆるオープンベント)が更に設けられ、かかるオープンベントにおいてある程度の脱気を行った後、十分に減圧されたベントで注入された水分を十分に脱気することもできる。また押出機には注入された水を脱気する目的以外のベントを設けることも可能である。例えば水注入口の前の部分にベントを設けることもできる。
【0172】
ベントは水の脱気が十分に行われれば、その形状および大きさは特に限定されないものの、ベントの大きさは、次の範囲が好ましい。すなわちベントの長さは押出機のバレル内壁面において、スクリューの直径(D)に対して、好ましくは0.1D〜5D(より好ましくは0.5D〜4D、更に好ましくは1D〜3Dである)の範囲である。ベントの孔の幅は、好ましくは0.1D〜1D(より好ましくは0.15D〜0.6D)の範囲である。
【0173】
更に本発明においては、減圧されたベントが設けられた箇所において、スクリュー溝より構成される空間容積に対する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物充填量が、5〜20体積%(より好ましくは8〜18体積%)であることが好ましい。かかる範囲によって良好な脱気効率が確保され、供給された水を効率よく除去することが可能となる。ここでかかる空間容積は、ベントが導通された範囲において、スクリュー軸方向の各断面におけるバレル内面空間の断面積からスクリュー断面積を差し引いて得られる差をスクリュー軸方向に積分することにより(近似的には単位長さずつの総和により)算出することができる。
【0174】
本発明で押出機に供給されるポリカーボネート樹脂の形状は、溶融した樹脂状態であってもよく、また粉末状、微粒状、フレーク状またはペレット状のものであってもよいが、好ましくは粉末状、微粒状またはフレーク状のものである。
【0175】
A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)以外に適宜配合される任意成分は、上記A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)と同じく主供給口から供給しても、サイドフィードなどの副供給口から供給しても構わない。またかかるサイドフィードはA成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)を水と共に溶融混合する混練ゾーン以後であれば、減圧されたベント前に備えられても、また減圧されたベント以後に備えられてもよい。しかしながら減圧されたベント前のサイドフィードの設置は、蒸散する水によってサイドフィードにおける供給を不安定とする場合があり、更にサイドフィードより供給される成分が、減圧されたベントにおいて水と共に多量に除去される場合もある。かかる場合には、サイドフィードを減圧されたベント以後に備えることが好ましい。更にサイドフィード以後に注入された水の脱気を主たる目的としないベントを1〜3箇所設けることもできる。任意成分は、一種であっても複数種あってもよく、複数種あるときは別々に添加しても、混合して添加してもよい。
【0176】
上記押出機の好ましい運転条件は、温度240〜320℃、好ましくは240〜310℃、スクリュー回転数80〜500rpm、好ましくは100〜300rpmである。
【0177】
また押出原料中に混入した異物等を除去するためのスクリーンを押出機ダイス部前のゾーンに設置し、異物を樹脂組成物から取り除くことも可能である。かかるスクリーンとしては金網、スクリーンチェンジャー、焼結金属プレート(ディスクフィルター等)等を挙げることができる。
【0178】
<樹脂組成物の成形について>
本発明の製造方法で作製された樹脂組成物は、通常、上記の如く製造されたペレットを射出成形することにより、各種の製品(成形品)を製造することができる。本発明は熱安定性の良好な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供し、この結果該樹脂組成物からなるペレットを再度溶融し射出成形法などの方法を用いることができる。かかる点において従来例えば押出されたシートを直接使用に供することのみを開示した技術に対して優位性を有する。更に本発明の製造方法により製造された芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は良好な耐加水分解性を有し、その結果幅広い分野での適用を可能とするものである。
【0179】
かかる射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、適宜目的に応じて、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体の注入によるものを含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、超高速射出成形等の射出成形法を用いて成形品を得ることができる。これら各種成形法の利点は既に広く知られるところである。また、成形方式はコールドランナー方式及びホットランナー方式のいずれも選択することができる。
【0180】
また、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、押出成形により各種異形押出成形品、シート、フィルム等の形で使用することもできる。また、シート、フィルムの成形にはインフレーション法、カレンダー法、キャスティング法等も使用可能である。さらに特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。さらに、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を回転成形やブロー成形等により中空成形品とすることも可能である。
【0181】
かかる本発明の樹脂組成物は、従来の層状珪酸塩を含有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に比べて、良好な熱安定性、良好な剛性、および耐加水分解性を兼備するという格別の効果を有する。したがって、本発明の樹脂組成物は、これらの特性が要求される分野、例えば、各種電子・電気機器、OA機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、包装容器及び雑貨等の各種用途に有用である。殊に上記の特性は大型成形品、複雑形状の成形品、極薄成形品等に好適な特性である。したがって、本発明の樹脂組成物は、例えばOA機器や家電製品の外装材に好適なものである。特にパソコン、ノートパソコン、ゲーム機(家庭用ゲーム機、業務用ゲーム機、パチンコ、及びスロットマシーン等)、ディスプレー装置(CRT、液晶、プラズマ、プロジェクタ、及び有機EL等)、並びに、プリンター、コピー機、スキャナー及びファックス(これらの複合機を含む)等の外装材において好適である。特にノートパソコン、ディスプレー装置、ゲーム機及びコピー機やそれらの複合機等の大型製品の外装材に好適である。また、本発明の樹脂組成物は、例えば光学部品が搭載されるシャーシ(複写機、ファクシミリ、プロジェクター装置)、精密センサーを搭載するシャーシ(家庭用ロボット等)、ヨーク、及び誘電体共振器シャーシ等の複雑形状の成形品に好適である。さらに、本発明の樹脂組成物は、例えば電池ハウジング等の各種ハウジング成形品、鏡筒、メモリーカード、スピーカーコーン、スピーカーフレーム、ディスクカートリッジ、面発光体、マイクロマシン用機構部品、銘板等の極薄成形品において好適である。
【0182】
本発明の樹脂組成物より形成された樹脂成形品には、表面改質を施すことによりさらに他の機能を付与するとこが可能である。ここでいう表面改質とは、蒸着(物理蒸着、化学蒸着等)、メッキ(電気メッキ、無電解メッキ、溶融メッキ等)、塗装、コーティング、印刷等の樹脂成形品の表層上に新たな層を形成させるものであり、通常の樹脂成形品に用いられる方法が適用できる。
【0183】
樹脂成形品の表面に金属層または金属酸化物層を積層する方法としては、例えば蒸着法、溶射法、メッキ法等が挙げられる。蒸着法としては真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法、並びに、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法等の化学蒸着(CVD)法が例示される。溶射法としては大気圧プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法等が例示される。メッキ法としては、無電解メッキ(化学メッキ)法、溶融メッキ法、電気メッキ法等が挙げられ、電気メッキ法においてはレーザーメッキ法を使用することができる。
【0184】
前記の各方法のなかでも、蒸着法およびメッキ法が本発明の樹脂成形品の金属層を形成する上で好ましく、蒸着法が本発明の樹脂成形品の金属酸化物層を形成する上で特に好ましい。蒸着法およびメッキ法は両者を組合せて使用することもでき、例えば蒸着法で形成された金属層を利用し電気メッキを行う方法等が採用可能である。
【0185】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、樹脂組成物の評価は下記の(1)〜(3)の方法により行った。また、以下の文中で“部”とあるは特に断らない限り全て重量部を意味する。
【0186】
(1)層状珪酸塩(無機分)の含有量
各樹脂組成物を用いて、射出成形機(東芝機械(株)製:IS−150EN)によりシリンダー温度260℃、金型温度80℃、成形サイクル40秒で試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)を成形し、成形した試験片を切削してるつぼに入れて秤量し、600℃まで昇温し、そのまま6時間保持した後に放冷し、るつぼに残った灰化残渣を秤量することで樹脂組成物中の層状珪酸塩(無機分)の量を測定した。すなわち、樹脂組成物の曲げ弾性率(剛性)等の特性は無機分の割合によって影響されるため、各実施例および比較例では、試験片中の無機分の割合を測定し、表1にB成分の無機分の割合(重量%)として表示した。
【0187】
(2)粘度平均分子量、高温高湿試験後の粘度平均分子量の低下率(ΔMratio)
前記(1)と同条件で成形した同形状の試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)の粘度平均分子量を本文中記載の方法にて測定した。また、該試験片を温度105℃、相対湿度100%のプレッシャークッカーに10時間放置して処理した後、温度23℃、相対湿度50%の環境下で24時間放置した試験片(処理後の試験片)を用いて測定した粘度平均分子量と、温度23℃、相対湿度50%の環境下で74時間放置した試験片(処理前の試験片)を用いて測定した粘度平均分子量を、下記数式にしたがって計算し、恒温恒湿試験後の粘度平均分子量の低下率(ΔMratio)を算出した。
ΔMratio=100×[(処理前の試験片の粘度平均分子量)−(処理後の試験片の粘度平均分子量)]/(処理前の試験片の粘度平均分子量)
この数値が小さいほど成形した樹脂組成物の耐加水分解性が良好であることを示す。
【0188】
(3)曲げ弾性率
前記(1)と同条件で成形した同形状の試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)を、温度23℃および相対湿度50%RHの雰囲気下においてASTM−D790に準拠の方法により曲げ弾性率(MPa)を測定した。この数値が大きいほど成形した樹脂組成物の剛性が優れていることを意味する。
【0189】
[実施例1〜6、比較例1〜2]
b’−1成分〜b’−3成分のいずれかとC成分とを、表1記載の両者の配合比率で、スクリュー直径30mmのベント式二軸押出機[(株)日本製鋼所製 TEX30XSST;完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュー]を用いて両者の溶融混合物からなるペレットを製造した。このとき、排出量は10kg/hrに設定し、押出温度は全ての区間を200℃とした。また、スクリュー回転数は150rpm、ベントの真空度は2KPaであった。更にペレットは、押出機ダイスより排出されたストランドをイオン交換膜を通したイオン交換水が連続的に供給されたステンレスバス中に浸漬して冷却され、その後ペレタイザーにより該ペレットを切断して得られた。ペレットの大きさは直径約2mm、長さ約3mmであり、切断後ステンレス製容器に受け取られた。
【0190】
次いで、かかるペレットを100℃で5時間熱風循環式乾燥機により乾燥した。かかる乾燥直後のペレット、A成分、及び他の任意成分を表1記載の配合割合となるようポリエチレン袋中に量り入れ、その袋を上下方向および左右方向に十分に回転させることにより、各成分を均一にドライブレンドした。但し実施例3の場合のみ、b’−1成分とC成分からなるペレットは乾燥されずペレット表面に付着した水をそのままとして、A成分及び他の任意成分とドライブレンドした。
【0191】
主供給口からの水の供給量は、原材料が含む水分率と添加した水分量の合計である。いずれの実施例も各成分をドライブレンドするときに少量のイオン交換水を添加することで主供給口からの水の供給量を表記載の量に調整した。比較例においては水の添加はなかった。押出機供給前のドライブレンドされた混合物の水分量は、デュポン式水分率計により測定した。
【0192】
前記ドライブレンドされた混合物を、スクリュー径30mmφのベント式二軸押出機((株)日本製鋼所製:TEX30XSST;完全かみあい、同方向回転)を用い押出した。かかる二軸押出機には、真空ポンプに接続された減圧可能なベントおよび液注装置に接続された水注入部が備えられていた。かかる水注入部は、2箇所に設けられた混練ゾーンの間に配置され、またベントは下流側(押出機のダイに近い側)の混練ゾーンの後に設けられた。また上記ベントは1箇所であり、その他の開口部は設けられなかった。ベントと真空ポンプとを接続する配管には真空ゲージおよびチラーで約4℃まで冷却されたトラップが接続されていた。また注入された水は、25℃のイオン交換水を液注装置に導入されたものであり、また注入時の圧力は0.2MPaであった(表1中水注入部からの水供給量が0の実施例または比較例においては水注入をしなかった)。押出条件は、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数150rpm、樹脂組成物の供給量20kg/hにて溶融混練し、押出し、ストランドカットしてペレットを得た。液注装置より水を表1記載の割合となるように供給した。
【0193】
なお、比較例を含む全ての実験において、下記のTMP(トリメチルホスフェート)を、A成分100重量部に対して0.1重量部となる割合で配合した。
【0194】
このようにして得られた各ペレットを、それぞれ、100℃で5時間熱風循環式乾燥機により乾燥した後、射出成形機(東芝機械(株)製:IS−150EN)を用いて所定の試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)を作成した。成形条件はシリンダ温度260℃、金型温度80℃、射速30mm/秒、保圧50MPa前後とした。これらの試験片についての評価結果を表1に示す。なお、表1記載の各成分を示す記号は、それぞれ下記のものを意味する。
【0195】
<A成分>
〔PC−1〕:未乾燥状態の、粘度平均分子量23,800のビスフェノールA型芳香族ポリカ−ボネ−ト樹脂パウダー[帝人化成(株)製「パンライトL−1250WP」]
〔PC−2〕:PC−1を、110℃で5時間熱風循環式乾燥機により乾燥したもの。
【0196】
<B成分>
〔b’−1〕:下記方法により製造されたジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライドでほぼ完全にイオン交換された有機化合成フッ素雲母(合成フッ素雲母の陽イオン交換容量:110ミリ当量/100g)
〔b’−1の製造法〕:合成フッ素雲母(コープケミカル(株)製「ソマシフME−100」)約100部を精秤してこれを室温の水(イオン交換水)10,000部に撹拌分散し、ここに前記オニウムイオンのクロライド(ジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライド)を合成フッ素雲母の陽イオン交換当量に対して1.2倍当量を添加して6時間撹拌した。生成した沈降性の固体を濾別し、次いで30,000部のイオン交換水中で撹拌洗浄後再び濾別した。この洗浄と濾別の操作を各3回行った。得られた固体は5日の風乾後乳鉢で粉砕し、さらに50℃の温風乾燥を10時間行い、再度乳鉢で最大粒径が100μm程度となるまで粉砕した。かかる温風乾燥により窒素気流下120℃で1時間保持した場合の熱重量減少で評価した残留水分量が3重量%とし、b’−1を得た。
〔b’−2〕:下記方法により製造されたジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライドで陽イオン交換容量の55%分がイオン交換された有機化合成フッ素雲母(合成フッ素雲母の陽イオン交換容量:110ミリ当量/100g)
〔b’−2の製造法〕:前記b’−1の製造法において、ジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライドを合成フッ素雲母の陽イオン交換当量に対して0.8倍当量を添加した以外は、前記b’−1の場合と同様にして製造された。
〔b’−3〕:トリn−オクチルメチルアンモニウムクロライドでほぼ完全にイオン交換された有機化合成フッ素雲母(コープケミカル(株)製:「ソマシフ MTE」、合成フッ素雲母の陽イオン交換容量:110ミリ当量/100g)
【0197】
<C成分>
〔C−1〕:スチレン−無水マレイン酸共重合体(ノヴァケミカルジャパン(株)製:「DYLARK 332−80」、無水マレイン酸量約15重量%)
<D成分>
〔D−1〕:高級脂肪酸と多価アルコールのエステル(理研ビタミン(株)製:「リケマール S−100A」)
(その他の成分)
TMP:トリメチルホスフェート(大八化学工業(株)製:TMP)、添加量は全ての例でA成分100重量部当り0.1重量部
【0198】
【表1】
【0199】
表1に示す結果から、押出時に本発明の所定の条件下で水分を含有せしめ、かつ該水分をベントで脱気しながら製造された芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、高い曲げ弾性率(剛性)を示しながら、高温高湿環境に放置したときの分子量低下が少なく耐加水分解性が向上している(比較例1〜2、実施例1〜6)。また、高級脂肪酸と多価アルコールのエステルを更に添加して、本発明の製造方法で作製した樹脂組成物(実施例6)は、耐加水分解性が更に高まったものとなっている。
【0200】
【発明の効果】
以上の如き本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、従来にない高剛性でかつ良好な耐加水分解性を有する樹脂組成物である。かかる特性は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のより幅広い用途における実用性を高め、各種電子・電気機器、OA機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、包装容器、雑貨等の幅広い分野において有用であり、その産業的価値は極めて高い。
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂組成物の製造方法に関する。より詳しくは、芳香族ポリカーボネート樹脂、および有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩からなる樹脂組成物を水と共に溶融混合し、その後水を除去する、ベント式押出機を用いた樹脂組成物の製造方法に関する。かかる製造方法は、有機オニウムイオンによる悪影響が低減され、かつ層状珪酸塩が良好に分散された樹脂組成物を提供する。したがって、本発明は、優れた機械特性を有し、かつその高温高湿下での環境安定性すなわち耐加水分解性を大幅に改善した芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
炭酸エステル結合を繰返し単位にもつ芳香族ポリカーボネートは、一般に優れた耐熱性、機械特性、耐衝撃性、寸法安定性等を有しており、OA機器分野、自動車分野、電気・電子部品分野等の用途に広く用いられているが、近年の軽薄短小を指向する技術動向により、多くの用途において芳香族ポリカーボネートに対しさらに高い剛性が求められている。
【0003】
一般に、熱可塑性樹脂の剛性(曲げ弾性率)を改良する手段として、ガラス繊維等の繊維状補強材や無機充填剤を混合することが行われてきたが、かかる従来法によるものは、製品の比重が大きくなったり製品の表面外観が損なわれるという欠点がある。
【0004】
一方で、比較的少量の充填剤で高い曲げ弾性率を達成する技術の1つとして、無機充填剤として層状珪酸塩、より好ましくはかかる層状珪酸塩の層間イオンを各種の有機オニウムイオンでイオン交換してなる層状珪酸塩、を熱可塑性樹脂中へ微分散させた樹脂組成物が提案されており、芳香族ポリカーボネートと層状珪酸塩の層間イオンを各種の有機オニウムイオンでイオン交換した層状珪酸塩とを組み合わせた樹脂組成物も知られている(特許文献1〜特許文献6参照)。
【0005】
そして、このような層状珪酸塩の層間イオンをイオン交換するための有機オニウムイオンとしては、ジメチルジオクタデシルアンモニウムイオンで代表される炭素原子数12以上のアルキル基を有する有機オニウムイオンやポリエチレングリコール鎖を有するアンモニウムイオン等が提案されている(特許文献2および特許文献3参照)。さらに、熱可塑性樹脂全般に対しては、有機オニウムイオンとして炭素原子数15〜30の第4級アンモニウムイオンが好ましいとする提案や(特許文献7参照)、第4級アンモニウムイオン(またはホスホニウムイオン)であってその有機基の1つは炭素原子数8以上であり、他の3つの有機基は炭素原子数1〜4である有機オニウムイオンが好ましいとの提案もなされている(特許文献8参照)。
【0006】
しかしながら、これらのいずれの提案においても、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における耐加水分解性に関しては何ら示唆するところがなく、また現実に、かかる有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩を含む芳香族ポリカーボネート樹脂組成物では耐加水分解性に問題がある。
【0007】
また、芳香族ポリカーボネート樹脂中の不純物や塩素化合物を除去する目的で、ベント式押出機を用いて、芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融押出時に水を添加する方法は、例えば特許文献9〜10などに記載されている。
【0008】
一方、層状珪酸塩の微分散した樹脂組成物の製造方法において、各種の媒体の存在下に溶融混合する方法も各種の試みが行われ公知である。
【0009】
例えば、特許文献11においては、有機化層状珪酸塩と芳香族ポリカーボネート樹脂やスチレン−無水マレイン酸共重合体とを溶融混練した後キシレンなどの有機溶媒を注入して混合し、その後該有機溶媒を除去する方法が記載されている。
【0010】
例えば、特許文献12においては、結晶性熱可塑性樹脂に、イオン交換されていない層状珪酸塩を水で膨潤した後配合し、ベント式押出機で溶融混合する方法が提案されている。尚、かかる方法においては、層状珪酸塩が結晶性熱可塑性樹脂の核剤として特定形状となる押出条件が更に求められている。
【0011】
例えば、特許文献13においては、ビニルアルコール共重合体に粘土鉱物を添加して溶融混練し、かかる溶融混練物に水を添加する方法が提案されている。
【0012】
例えば、特許文献14においては、樹脂、界面活性剤、および層状珪酸塩の水スラリーを溶融混合した後、水を脱気して樹脂組成物を製造する方法が提案されている。かかる方法によって層状珪酸塩の水スラリーと界面活性剤とから、有機化層状珪酸塩を得、その後該有機化層状珪酸塩とを混合するという複雑な工程を省略できることが提案されている。
【0013】
例えば、特許文献15においては、芳香族ポリカーボネート樹脂に、クレイ(層状珪酸塩)、および界面活性剤やポリビニルアルコールなどのクレイ分散剤とを、芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融温度以上において水と接触させ、水をベントで吸引除去する方法が記載されている。該方法も特許文献13の方法と同様、有機化層状珪酸塩を製造することによるコストおよび工数増の抑制を目的としている。
【0014】
例えば、特許文献16においては、樹脂と有機化層状珪酸塩のケーキ状含水物とを溶融混合する方法を提案し、かかる方法は、更に良好な分散状態を達成することが記載されている。
【0015】
しかしながら、上記の有機溶媒を使用する方法(特許文献11)は脱気される有機溶媒の処理が安全性や環境の点から煩雑となりやすい。一方、層状珪酸塩と有機オニウムイオン塩などの界面活性剤とを押出機に独立に供給する方法(特許文献12、14、15)は、芳香族ポリカーボネート樹脂が高温状態で界面活性剤および水に接触する確率の増加によって、現状ではポリカーボネート樹脂の劣化が著しい。結果として実用的な樹脂製品が得られにくく、殊にペレットのように再度の溶融加工を行なうための樹脂組成物は得られ難い。更に有機化層状珪酸塩のケーキ状含水物を使用する方法は、ベント式押出機への供給を不安定にさせやすく、実用性において未だ十分ではない。したがって実用的であって、かつ有機オニウムイオンの悪影響が低減された芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は未だ提案されていないのが現状である。
【0016】
【特許文献1】
特開平3−215558号公報
【特許文献2】
特開平7−207134号公報
【特許文献3】
特開平7−228762号公報
【特許文献4】
特開平7−331092号公報
【特許文献5】
特開平9−143359号公報
【特許文献6】
特開平10−60160号公報
【特許文献7】
特開2002−88255号公報
【特許文献8】
WO99/32403(特表2001−526313号公報)
【特許文献9】
特公平5−48162号公報
【特許文献10】
特公平7−2364号公報
【特許文献11】
特開平8−151449号公報
【特許文献12】
特開平9−183910号公報
【特許文献13】
特開平10−158412号公報
【特許文献14】
特開平10−310704号公報
【特許文献15】
特開2000−239397号公報
【特許文献16】
特開2002−234948号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の主たる目的は、良好な剛性と耐加水分解性とを併有し、更に再度の溶融加工に耐え得る良好な熱安定性を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のより実用性に優れた製造方法を提供することにある。
【0018】
本発明者らはかかる目的を達成すべく鋭意研究した。その結果、芳香族ポリカーボネートおよび有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩からなる樹脂組成物、好適にはさらに芳香族ポリカーボネートと親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物(より好適にはカルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基を有する重合体)を含む樹脂組成物を製造するに当たり次の方法が上記課題を解決し得ることを見出した。すなわち、上記芳香族ポリカーボネートおよび層状珪酸塩を少なくとも1個の減圧されたベントを備えてなるベント式押出機にて水と共に溶融混合し、その後減圧されたベントより水を除去する方法において、(I)特定の有機オニウムイオンでイオン交換するか、もしくは(II)水を押出機途中の水注入口より注入する方法によって、上記課題を解決し得ることを見出した。そして更に鋭意検討を進め、高温高湿下での加水分解が大幅に抑制され、かつ良好な機械特性を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供し得る本発明を完成するに至った。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(1)下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する方法であって、該A成分と、B成分のイオン交換容量の40%以上の割合で下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’−i成分)とを水と共に少なくとも1個の減圧されたベントを備えてなるベント式押出機に供給して溶融混合し、その後減圧されたベントより該溶融混合物から水を除去する樹脂組成物の製造方法に係るものである。
【0020】
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部
【0021】
【化3】
【0022】
[前記式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わし、R1およびR2は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数6〜16のアルキル基、R3およびR4は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数1〜4のアルキル基を表わす。]
かかる構成(1)によれば、良好な剛性と耐加水分解性を兼備するという格別の効果(以下単に“本発明の効果”と総称することがある)を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0023】
本発明の好適な態様の1つは、(2)前記水の少なくとも一部は、A成分100重量部当り0.1〜5重量部の範囲において、A成分および/またはb’−i成分と同一の供給口より供給される前記(1)の樹脂組成物の製造方法である。前記構成(1)の発明は、A成分およびB成分を水と共に溶融混合することを必須要件とし、A成分、B成分および水をベント式押出機に供給する順序に関しては特に制限されない。かかる方法の1つとして水の少なくとも一部は、A成分100重量部当り0.1〜5重量部の範囲において、A成分および/またはb’−i成分と同一の供給口より供給される方法が挙げられる。かかる方法は、より簡便な装置で本発明の製造方法が実施され、また押出機への原料の供給の不安定性が低減される利点がある。したがってかかる構成(2)によれば、より簡便な装置を用いて安定して実施可能な本発明の樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0024】
本発明の好適な態様の1つは、(3)前記水の少なくとも一部は、ベント式押出機に備えられた水を注入添加する機能を持つ水注入口より、該押出機に供給される前記(1)〜(2)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(3)は、水の注入量の自由度が高められる利点を有する。すなわち、前記構成(2)では注入が困難な水を押出機内に存在させ、結果として樹脂組成物の耐加水分解性を向上できる利点がある。更に好ましくはかかる構成(3)は層状珪酸塩が十分に芳香族ポリカーボネート樹脂中に分散された後に水を注入できる利点を有する。結果としてかかる構成(3)によれば、本発明の効果において更に優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0025】
本発明の好適な態様の1つは、(4)前記水注入口における水の注入量は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部当り0.2〜20重量部である前記(3)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(4)によれば、本発明の効果を有する樹脂組成物が、効率よく製造される製造方法が提供される。
【0026】
本発明はまた、(5)下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物をベント式押出機を用いて製造する方法であって、該押出機は、A成分、およびB成分のイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)とを供給するための主供給口と、水を注入添加する機能を持つ水注入口と、注入された水を脱気するための減圧されたベントを備えてなり、かつ該製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給し、(ii)該供給後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する樹脂組成物の製造方法にかかるものである。
【0027】
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部
かかる構成(5)は、水の注入量の自由度が高められる利点を活かすことにより、より幅広い有機オニウムイオンにおいて本発明の効果を奏することを可能とする。
【0028】
本発明の好適な態様の1つは、(6)前記製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給して溶融混合し、(ii)該溶融混合後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する前記(5)に記載の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(6)によれば、構成(6)の(i)の要件および(ii)の要件(溶融混合後に水を注入)によって、水の注入される前のゾーンが溶融樹脂によって封鎖されると共に、水の蒸散し得る供給口は不要とされ、更に(iii)の要件によって水の注入された後のゾーンが溶融樹脂によって封鎖され、水がA成分およびB成分と共に高圧で存在可能な好ましい状態が達成される。これにより水の注入される前後のゾーンは溶融樹脂により封鎖され、その結果該ゾーンは、水がA成分およびB成分と共に高圧で存在可能な状態とされる。かかる状態は層状珪酸塩および水の芳香族ポリカーボネート樹脂中の微分散を促進する。水の微分散は、減圧時に有機オニウムイオンなどの除去を促進すると考えられ、結果として樹脂組成物に良好な耐加水分解性を付与する。
【0029】
本発明の好適な態様の1つは、(7)前記ベント式押出機は、主供給口と水注入口の間、及び水注入口と注入された水を脱気するための減圧されたベントの間にそれぞれ混練ゾーンが設けられてなる前記(6)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(7)によれば、押出機内における水の注入される前後のゾーンが溶融樹脂によってより確実に封鎖され、その結果水がA成分およびB成分と共に高圧で存在する好ましい状態が達成され、即ち本発明の製造方法がより効率的に行われる。
【0030】
本発明の好適な態様の1つは、(8)前記b’成分はその有機オニウムイオンが下記一般式(I)で示されてなる層状珪酸塩(b’−i成分)であることを特徴とする前記(5)〜(7)の樹脂組成物の製造方法である。
【0031】
【化4】
【0032】
[前記式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わし、R1およびR2は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数6〜16のアルキル基、R3およびR4は互いに同一もしくは相異なる炭素原子数1〜4のアルキル基を表わす。]
かかる構成(8)によれば、本発明の効果において更に耐加水分解性に優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0033】
本発明の好適な態様の1つは、(9)前記減圧されたベントにおける真空度は、7kPa以下である前記(1)〜(8)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(9)によれば、溶融混合時に存在した水は十分に脱気され、それによって有機オニウムイオンなどの樹脂組成物の耐加水分解性に悪影響を与える成分が十分に除去されると考えられ、本発明の効果においてより優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0034】
本発明の好適な態様の1つは、(10)前記減圧されたベントが設けられた箇所において、スクリュー溝より構成される空間容積に対する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物充填量が、5〜20体積%である前記(1)〜(9)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(10)によれば、水の脱気がより効率的に行われ、本発明の効果においてより優れた樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0035】
本発明の好適な態様の1つは、(11)前記製造方法は、A成分100重量部当り、更に(C)芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物(C成分)0.1〜50重量部をベント式押出機に供給し、溶融混合することを特徴とする前記(1)〜(10)の樹脂組成物の製造方法である。かかるC成分は、層状珪酸塩の微分散の促進によって樹脂組成物を高剛性化し、また樹脂組成物を熱安定化する。したがってかかる構成(10)によれば、本発明の効果を有し、より高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0036】
本発明の好適な態様の1つは、(12)前記C成分は、芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつカルボキシル基及び/又はその誘導体からなる官能基を有する重合体である前記(11)に記載の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(12)によれば、特に本発明の効果を有し、より高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0037】
本発明の好適な態様の1つは、(13)前記製造方法は、A成分、b’成分またはb’−i成分、並びにC成分とをベント式押出機に供給する際、b’成分またはb’−i成分とC成分とを予め溶融混合することを特徴とする前記(11)〜(12)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(13)は、層状珪酸塩の芳香族ポリカーボネート樹脂中への分散を更に改良し、かつC成分に層状珪酸塩表面の活性点を被覆させることができる。結果としてかかる構成(13)によれば、本発明の効果を有しより高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0038】
本発明の好適な態様の1つは、(14)前記B成分とC成分との割合は、C成分100重量部当り、B成分が5〜200重量部である前記(11)〜(13)の樹脂組成物の製造方法である。より高剛性かつ優れた熱安定性を有する樹脂組成物を提供する上で、かかる構成(14)のB成分およびC成分の割合を満足することが好適である。
【0039】
本発明の好適な態様の1つは、(15)上記製造方法は、A成分100重量部当り、更に(D)高級脂肪酸と多価アルコールの部分エステルおよび/またはフルエステル(D成分)を0.005〜1重量部含むことを特徴とする前記(1)〜(14)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(15)によれば、本発明の効果、特により良好な耐加水分解性を有する樹脂組成物の製造方法並びに該樹脂組成物が提供される。
【0040】
更に本発明は、(16)上記(1)〜(15)の樹脂組成物の製造方法により製造された樹脂ペレットにかかるものである。本発明は熱安定性の良好な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供し、この結果該樹脂組成物からなるペレットを再度溶融し射出成形法などの方法を用いて成形加工し、多様な成形品の提供を可能とする。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂組成物を構成する各成分、それらの配合割合、製造方法等について、順次具体的に説明する。
【0042】
本発明の樹脂組成物におけるA成分は、該樹脂組成物の主成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂である。代表的な芳香族ポリカーボネート樹脂(以下、単に「ポリカーボネート」と称することがある)は、2価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものであり、反応の方法としては界面重縮合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法及び環状カーボネート化合物の開環重合法等を挙げることができる。
【0043】
上記2価フェノールの具体例としては、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ビフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、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”)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−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、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)オキシド、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)スルホキシド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エステル、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等が挙げられる。これらの中でも、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン、特にビスフェノールA(以下“BPA”と略称することがある)が汎用されている。
【0044】
本発明では、汎用のポリカーボネートであるビスフェノールA系のポリカーボネート以外にも、さらに良好な耐加水分解性を得る目的で、他の2価フェノール類を用いて製造した特殊なポリカーボネ−トをA成分として使用することが可能である。
【0045】
例えば、2価フェノール成分の一部又は全部として、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール(以下“BPM”と略称することがある)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(以下“Bis−TMC”と略称することがある)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン及び9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下“BCF”と略称することがある)を用いたポリカーボネ−ト(単独重合体又は共重合体)は、ポリマー自体が良好な耐加水分解性を有するので、吸水による寸法変化や形態安定性の要求が特に厳しい用途に適当である。これらのBPA以外の2価フェノールは、該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分全体の5モル%以上、特に10モル%以上、使用するのが好ましい。
【0046】
殊に、高剛性かつより良好な耐加水分解性が要求される場合には、樹脂組成物を構成するA成分が次の(1)〜(3)の共重合ポリカーボネートであるのが特に好適である。
(1)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBCFが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPAが10〜95モル%(より好適には50〜90モル%、さらに好適には60〜85モル%)であり、かつBCFが5〜90モル%(より好適には10〜50モル%、さらに好適には15〜40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBis−TMCが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
【0047】
これらの特殊なポリカーボネートは、単独で用いてもよく、2種以上を適宜混合して使用してもよい。また、これらを汎用されているビスフェノールA型のポリカーボネートと混合して使用することもできる。
【0048】
これらの特殊なポリカーボネートの製法及び特性については、例えば、特開平6−172508号公報、特開平8−27370号公報、特開2001−55435号公報及び特開2002−117580号公報等に詳しく記載されている。
【0049】
なお、上述した各種のポリカーボネートの中でも、共重合組成等を調整して、吸水率及びTg(ガラス転移温度)を下記の範囲内にしたものは、ポリマー自体の耐加水分解性が良好で、かつ成形後の低反り性においても格段に優れているため、形態安定性が要求される分野では特に好適である。
(i)吸水率が0.05〜0.15%、好ましくは0.06〜0.13%であり、かつTgが120〜180℃であるポリカーボネート、あるいは
(ii)Tgが160〜250℃、好ましくは170〜230℃であり、かつ吸水率が0.10〜0.30%、好ましくは0.13〜0.30%、より好ましくは0.14〜0.27%であるポリカーボネート。
【0050】
ここで、ポリカーボネートの吸水率は、直径45mm、厚み3.0mmの円板状試験片を用い、ISO62−1980に準拠して23℃の水中に24時間浸漬した後の水分率を測定した値である。また、Tg(ガラス転移温度)は、JISK7121に準拠した示差走査熱量計(DSC)測定により求められる値である。
【0051】
一方、カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カーボネートエステル又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又は2価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
【0052】
このような2価フェノールとカーボネート前駆体とから界面重合法によってポリカーボネートを製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、2価フェノールが酸化するのを防止するための酸化防止剤等を使用してもよい。また、ポリカーボネートは3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であってもよい。ここで使用される3官能以上の多官能性芳香族化合物としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン等が挙げられる。
【0053】
分岐ポリカーボネートを生ずる多官能性化合物を含む場合、その割合は、ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%である。また、特に溶融エステル交換法の場合、副反応として分岐構造が生ずる場合があるが、かかる分岐構造量についても、ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%であるものが好ましい。なお、かかる分岐構造の割合については1H−NMR測定により算出することが可能である。
【0054】
また、本発明の樹脂組成物においてA成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、芳香族もしくは脂肪族(脂環族を含む)の2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、2官能性アルコール(脂環族を含む)を共重合した共重合ポリカーボネート並びにかかる2官能性カルボン酸及び2官能性アルコールを共に共重合したポリエステルカーボネートであってもよい。また、得られたポリカーボネートの2種以上をブレンドした混合物でも差し支えない。
【0055】
ここで用いる脂肪族の2官能性のカルボン酸は、α,ω−ジカルボン酸が好ましい。脂肪族の2官能性のカルボン酸としては、例えば、セバシン酸(デカン二酸)、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、オクタデカン二酸、イコサン二酸等の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸及びシクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸が好ましく挙げられる。2官能性アルコールとしては、脂環族ジオールがより好適であり、例えばシクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、トリシクロデカンジメタノール等が例示される。
【0056】
さらに、本発明では、A成分として、ポリオルガノシロキサン単位を共重合した、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の使用も可能である。
【0057】
A成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、上述した2価フェノールの異なるポリカーボネート、分岐成分を含有するポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体等の各種ポリカーボネートの2種以上を混合したものであってもよい。さらに、製造法の異なるポリカーボネート、末端停止剤の異なるポリカーボネート等を2種以上混合したものを使用することもできる。
【0058】
ポリカーボネートの重合反応において、界面重縮合法による反応は、通常、2価フェノールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤及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又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、トリエチルアミン、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド等の3級アミン、4級アンモニウム化合物、4級ホスホニウム化合物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℃、反応時間は10分〜5時間程度、反応中のpHは9以上に保つのが好ましい。
【0059】
また、かかる重合反応においては、通常、末端停止剤が使用される。かかる末端停止剤として単官能フェノール類を使用することができる。単官能フェノール類のとしては、例えば、フェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノール等の単官能フェノール類を用いるのが好ましい。さらに、単官能フェノール類としては、デシルフェノール、ドデシルフェノール、テトラデシルフェノール、ヘキサデシルフェノール、オクタデシルフェノール、エイコシルフェノール、ドコシルフェノール及びトリアコンチルフェノール等の炭素数10以上の長鎖アルキル基で核置換された単官能フェノールを挙げることができ、該フェノールは流動性の向上及び耐加水分解性の向上に効果がある。かかる末端停止剤は単独で使用しても2種以上併用してもよい。
【0060】
溶融エステル交換法による反応は、通常、2価フェノールとカーボネートエステルとのエステル交換反応であり、不活性ガスの存在下に2価フェノールとカーボネートエステルとを加熱しながら混合して、生成するアルコール又はフェノールを留出させる方法により行われる。反応温度は、生成するアルコール又はフェノールの沸点等により異なるが、殆どの場合120〜350℃の範囲である。反応後期には反応系を1.33×103〜13.3Pa程度に減圧して生成するアルコール又はフェノールの留出を容易にさせる。反応時間は、通常、1〜4時間程度である。
【0061】
上記カーボネートエステルとしては、置換基を有していてもよい炭素原子数6〜10のアリール基、アラルキル基あるいは炭素原子数1〜4のアルキル基等のエステルが挙げられ、中でもジフェニルカーボネートが好ましい。
【0062】
また、重合速度を速めるために重合触媒を用いることができる。かかる重合触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、2価フェノールのナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の含窒素塩基性化合物等を用いることができる。さらに、アルカリ(土類)金属のアルコキシド類、アルカリ(土類)金属の有機酸塩類、ホウ素化合物類、ゲルマニウム化合物類、アンチモン化合物類、チタン化合物類、ジルコニウム化合物類等のエステル化反応、エステル交換反応に使用される触媒を用いることができる。これらの触媒は単独で使用してもよく2種以上を組み合わせて使用してもよい。触媒の使用量は、原料の2価フェノール1モルに対し、好ましくは1×10−8〜1×10−3当量、より好ましくは1×10−7〜5×10−4当量の範囲で選ばれる。
【0063】
溶融エステル交換法による反応では、生成ポリカーボネートのフェノール性末端基を減少する目的で、重縮反応の後期あるいは終了後に、例えば、2−クロロフェニルフェニルカーボネート、2−メトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート、2−エトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート等の化合物を加えることができる。
【0064】
さらに、溶融エステル交換法では触媒の活性を中和する失活剤を用いることが好ましい。かかる失活剤の量としては、残存する触媒1モルに対して0.5〜50モルの割合で用いるのが好ましい。また、重合後のポリカーボネートに対し、0.01〜500ppmの割合、より好ましくは0.01〜300ppm、特に好ましくは0.01〜100ppmの割合で使用するのが適当である。好ましい失活剤の例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のホスホニウム塩、テトラエチルアンモニウムドデシルベンジルサルフェート等のアンモニウム塩が挙げられる。
【0065】
A成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は限定されない。しかしながら、粘度平均分子量は、10,000未満であると強度等が低下し、50,000を超えると成形加工特性が低下するようになるので、10,000〜50,000の範囲が好ましく、12,000〜30,000の範囲がより好ましく、14,000〜28,000の範囲がさらに好ましい。この場合、成形性等が維持される範囲内で、粘度平均分子量が上記範囲外であるポリカーボネートを混合することも可能である。例えば、粘度平均分子量が50,000を超える高分子量のポリカーボネート成分を配合することも可能である。
【0066】
本発明でいう粘度平均分子量は、まず、次式にて算出される比粘度(ηSP)を20℃で塩化メチレン100mlに芳香族ポリカーボネート0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求め、
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mを算出する。
【0067】
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4M0.83
c=0.7
なお、本発明の樹脂組成物における粘度平均分子量を測定する場合は、次の要領で行う。すなわち、該樹脂組成物をその20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、可溶分をセライト濾過により採取した後、溶液を除去して十分に乾燥し、塩化メチレン可溶分の固体を得る。かかる固体0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液から20℃における比粘度(ηSP)を、オストワルド粘度計を用いて求め、上式によりその粘度平均分子量Mを算出する。
【0068】
<B成分について>
本発明の樹脂組成物を構成するB成分は、50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩である。かかるB成分は本発明の樹脂組成物中において、有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩であっても、または実質的に有機オニウムイオンでイオン交換されていない層状珪酸塩であってもよい。しかしながら少なくともベント式押出機に供給される際には、そのイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)であることが本発明の製造方法において必要とされる。
【0069】
本発明の層状珪酸塩は、SiO2連鎖からなるSiO4四面体シート構造とAl、Mg、Li等を含む八面体シート構造との組み合わせからなる層からなり、その層間に交換性陽イオンの配位した珪酸塩(シリケート)または粘土鉱物(クレー)である。これらの珪酸塩(シリケート)または粘土鉱物(クレー)は、スメクタイト系鉱物、バーミキュライト、ハロイサイトおよび膨潤性雲母等に代表される。具体的には、スメクタイト系鉱物としては、モンモリロナイト、ヘクトライト、フッ素ヘクトライト、サポナイト、バイデライト、スチブンサイト等が挙げられ、膨潤性雲母としては、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母、Li型四珪素フッ素雲母等の膨潤性合成雲母等が挙げられる。これら層状珪酸塩は天然品および合成品のいずれも使用可能である。合成品は、例えば、水熱合成、溶融合成、固体反応によって製造される。
【0070】
層状珪酸塩のなかでも、陽イオン交換容量等の点から、モンモリロナイト、ヘクトライト等のスメクタイト系粘土鉱物、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母等の膨潤性を持ったフッ素雲母が好適に用いられ、ベントナイトを精製して得られるモンモリロナイトや合成フッ素雲母が、純度等の点からより好適である。なかでも、良好な機械特性、熱安定性が得られる合成フッ素雲母が特に好ましい。
【0071】
層状珪酸塩の陽イオン交換容量(陽イオン交換能ともいう)は、50〜200ミリ当量/100gであることが必要とされ、好ましくは80〜150ミリ当量/100g、さらに好ましくは100〜150ミリ当量/100gである。陽イオン交換容量は、土壌標準分析法として国内の公定法となっているショーレンベルガー改良法によってCEC値として測定される。すなわち、層状珪酸塩の陽イオン交換容量は、A成分である非晶性熱可塑性樹脂への良好な分散性を得るために、50ミリ当量/100g以上必要であるが、200ミリ当量/100gより大きくなると樹脂組成物の熱劣化が大きくなってくる。この層状珪酸塩は、そのpHの値が9〜10.5であることが好ましい。pHの値が10.5より大きくなると、本発明の樹脂組成物の熱安定性が低下する傾向が現れてくる。
【0072】
次に前記B成分のイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)について説明する。該有機オニウムイオンは、通常、ハロゲンイオン等との塩として取り扱われる。ここで有機オニウムイオンとしては、例えば、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン、複素芳香環由来のオニウムイオン等が挙げられる。オニウムイオンは1級、2級、3級、4級のいずれも使用できるが、4級オニウムイオンが好ましく、オニウムイオンとして4級アンモニウムイオンおよび4級ホスホニウムイオンが好適である。
【0073】
該イオン化合物には各種の有機基が結合したものが使用できる。かかる有機基としては、アルキル基が代表的であるが、芳香族基を有するものでもよく、また、エーテル基、エステル基、二重結合部分、三重結合部分、グリシジル基、カルボン酸基、酸無水物基、水酸基、アミノ基、アミド基、オキサゾリン基等の各種官能基を含有するものでもよい。
【0074】
有機オニウムイオンの具体例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムの如き同一のアルキル基を有する4級アンモニウム;トリメチルオクチルアンモニウム、トリメチルデシルアンモニウム、トリメチルドデシルアンモニウム、トリメチルテトラデシルアンモニウム、トリメチルヘキサデシルアンモニウム、トリメチルオクタデシルアンモニウム,トリメチルイコサニルアンモニウムの如きトリメチルアルキルアンモニウム;トリメチルオクタデセニルアンモニウムの如きトリメチルアルケニルアンモニウム;トリメチルオクタデカジエニルアンモニウムの如きトリメチルアルカジエニルアンモニウム;トリエチルドデシルアンモニウム、トリエチルテトラデシルアンモニウム、トリエチルヘキサデシルアンモニウム、トリエチルオクタデシルアンモニウムの如きトリエチルアルキルアンモニウム;トリブチルドデシルアンモニウム、トリブチルテトラデシルアンモニウム、トリブチルヘキサデシルアンモニウム、トリブチルオクタデシルアンモニウムの如きトリブチルアルキルアンモニウム;ジメチルジオクチルアンモニウム、ジメチルジデシルアンモニウム、ジメチルジテトラデシルアンモニウム、ジメチルジヘキサデシルアンモニウム、ジメチルジオクタデシルアンモニウムの如きジメチルジアルキルアンモニウム;ジメチルジオクタデセニルアンモニウムの如きジメチルジアルケニルアンモニウム;ジメチルジオクタデカジエニルアンモニウムの如きジメチルジアルカジエニルアンモニウム;ジエチルジドデシルアンモニウム、ジエチルジテトラデシルアンモニウム、ジエチルジヘキサデシルアンモニウム、ジエチルジオクタデシルアンモニウムの如きジエチルジアルキルアンモニウム;ジブチルジドデシルアンモニウム、ジブチルジテトラデシルアンモニウム、ジブチルジヘキサデシルアンモニウム、ジブチルジオクタデシルアンモニウムの如きジブチルジアルキルアンモニウム;トリオクチルメチルアンモニウム、トリドデシルメチルアンモニウム、トリテトラデシルメチルアンモニウムの如きトリアルキルメチルアンモニウム;トリオクチルエチルアンモニウム、トリドデシルエチルアンモニウムの如きトリアルキルエチルアンモニウム;トリオクチルブチルアンモニウム、トリデシルブチルアンモニウムの如きトリアルキルブチルアンモニウムが挙げられる。
【0075】
また、メチルベンジルジヘキサデシルアンモニウムの如きメチルベンジルジアルキルアンモニウム;ジベンジルジヘキサデシルアンモニウムの如きジベンジルジアルキルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム等の芳香環を有する4級アンモニウム等を例示することができる。さらに、トリメチルフェニルアンモニウムの如き芳香族アミン由来の4級アンモニウム;メチルジエチル[PEG]アンモニウムおよびメチルジエチル[PPG]の如きトリアルキル[PAG]アンモニウム;メチルジメチルビス[PEG]アンモニウムの如きジアルキルビス[PAG]アンモニウム;エチルトリス[PEG]アンモニウムの如きアルキルトリス[PAG]アンモニウムが挙げられる。また、前記アンモニウムイオンの窒素原子がリン原子に置換したホスホニウムイオンを用いることもできる。
【0076】
これらの有機オニウムイオンは、単独使用および2種以上の組合せ使用のいずれも選択できる。なお、前記“PEG”の表記はポリエチレングリコールを、“PPG”の表記はポリプロピレングリコールを“PAG”の表記はポリアルキレングリコールを示す。ポリアルキレングリコールの分子量としては100〜1,500のものが使用できる。
【0077】
これら有機オニウムイオン化合物の分子量は、100〜600であることが好ましい。より好ましくは150〜500である。分子量が600より多いときには、場合により樹脂組成物の耐熱性を損なう傾向が現れる。なお、かかる有機オニウムイオンの分子量は、ハロゲンイオン等のカウンターイオン分を含まない有機オニウムイオン単体の分子量を指す。
【0078】
b’成分において好ましい有機オニウムイオンは、下記一般式(II)で示される。
【0079】
【化5】
【0080】
前記一般式(II)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、X1〜X4は互いに同一もしくは相異なる有機基を表わし、その少なくとも1つは炭素原子数6〜20のアルキル基または炭素原子数6〜12のアリール基であり、残りの基は炭素原子数1〜5のアルキル基である。これらのX1〜X4は、前記の条件を満たす限り、その一部が互いに同一の基であってもよく、全部または一部が相異なる基であってもよい。
【0081】
b’成分において好ましい有機オニウムイオンは、前記一般式(II)において、Mは窒素原子またはリン原子であり、X1およびX2はそれぞれ炭素原子数6〜16のアルキル基であり、X3は炭素原子数1〜16のアルキル基であり、かつX4は炭素原子数1〜4のアルキル基である。なお、X1とX2とは互いに同一の基であっても相異なる基であってもよく、また、X3とX4とは互いに同一の基であっても相異なる基であってもよい。
【0082】
b’成分において更に好ましい有機オニウムイオンは、下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンである。
【0083】
下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンを用いると、芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量低下が抑制された、耐加水分解性の良好な樹脂組成物を得ることができる。
【0084】
【化6】
【0085】
前記式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、R1およびR2はそれぞれ炭素原子数6〜16のアルキル基を表わし、これらは互いに同一であっても互いに相違してもよい。R3およびR4はそれぞれ炭素原子数1〜4のアルキル基を表わし、これらは互いに同一であっても互いに相違してもよい。なお、前記式(I)において、R1およびR2はいずれも直鎖状および分岐状のいずれも選択できる。また、R3およびR4がブチル基の場合、これらは直鎖状および分岐状のいずれも選択できる。
【0086】
これらのR1およびR2は、好ましくは炭素原子数7〜14のアルキル基であり、より好ましくは炭素原子数7〜12のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素原子数8〜11のアルキル基である。また、R3およびR4は、好ましくは炭素原子数1〜3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基またはエチル基であり、さらに好ましくはメチル基である。したがって、R1およびR2がともに炭素原子数7〜14のアルキル基でありかつR3およびR4がメチル基であるものが最適である。
【0087】
かかる有機オニウムイオンの具体例としては、ジメチルジオクチルアンモニウム、ジメチルジデシルアンモニウム、ジメチルジドデシルアンモニウム、ジメチルジテトラデシルアンモニウム、ジメチルジヘキサデシルアンモニウム、ジエチルジドデシルアンモニウム、ジエチルジテトラデシルアンモニウム、ジエチルジヘキサデシルアンモニウム、ジブチルジオクチルアンモニウム、ジブチルジデシルアンモニウムおよびジブチルジドデシルアンモニウム等が例示される。さらに、前記アンモニウムイオンの窒素原子がリン原子に置換したホスホニウムイオンが例示される。
【0088】
b’成分における有機オニウムイオンは、通常、ハロゲンイオン、ヒドロキシドイオンおよびアセテートイオン等のアニオン類との塩として取り扱われる。かかる有機オニウムイオンの塩化合物を層状珪酸塩に反応させて、b’成分の層状珪酸塩が得られる。
【0089】
すなわち、層状珪酸塩への有機オニウムイオンのイオン交換は、極性溶媒中に分散させた層状珪酸塩に、前記式(I)で示される有機オニウムイオン化合物(有機オニウムイオンの塩化合物)を添加し、析出してくるイオン交換化合物を収集することによって作成することができる。通常、このイオン交換反応は、有機オニウムイオン化合物を、層状珪酸塩のイオン交換容量の1当量に対し1.0〜1.5当量の割合で加えて、ほぼ全量の層間の金属イオンを有機オニウムイオンで交換させるのが一般的である。しかし、このイオン交換容量に対する交換割合を一定の範囲に制御することも、芳香族ポリカーボネートの熱劣化を抑制する上で有効である。ここで有機オニウムイオンでイオン交換される割合は、層状珪酸塩のイオン交換容量に対して40%以上であることが好ましい。かかるイオン交換容量の割合は好ましくは40〜95%であり、特に好ましくは40〜80%である。ここで、有機オニウムイオンの交換割合は、交換後の化合物について、熱重量測定装置等を用いて、有機オニウムイオンの熱分解による重量減少を求めることにより算出することができる。
【0090】
<C成分について>
本発明の樹脂組成物において含有することが好適なC成分は、A成分である芳香族ポリカーボネートと親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物である。このC成分は、芳香族ポリカーボネート(A成分)および前記層状珪酸塩(B成分)の双方に対する良好な親和性を生み出す。これら双方に対する親和性はこれら2成分の相溶性を向上させ、層状珪酸塩がマトリックスとなる芳香族ポリカーボネート中で微細かつ安定して分散するようになる。
【0091】
層状珪酸塩の分散に関するC成分の機能は、異種ポリマー同士を相溶化させるために使用されるポリマーアロイ用相溶化剤(コンパティビライザー)と同様と推測される。したがって、このC成分は、低分子化合物よりも高分子化合物すなわち重合体であることが好ましい。また、重合体の方が混練加工時の熱安定性にも優れるため有利である。該重合体の平均繰り返し単位数は5以上が好ましく、10以上がより好ましい。一方、該重合体の平均分子量の上限については数平均分子量で2,000,000以下であることが好ましい。数平均分子量がかかる上限を超えない場合には良好な成形加工性が得られる。
【0092】
本発明の樹脂組成物に配合されるC成分が重合体である場合、その基本的構造としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。
ア)前記芳香族ポリカーボネートに親和性を有する成分をα、親水性成分をβとするとき、αとβとからなるグラフト共重合体(主鎖がα、グラフト鎖がβ、並びに主鎖がβ、グラフト鎖がαのいずれも選択できる。)、αとβとからなるブロック共重合体(ジ−、トリ、等ブロックセグメント数は2以上を選択でき、ラジアルブロックタイプ等を含む。)並びにαとβとからなるランダム共重合体、
イ)前記芳香族ポリカーボネートに親和性を有する成分をα、親水性成分をβとするとき、αの機能は重合体全体によって発現され、βが該α内に含まれる構造を有する重合体、
前記構造ア)において、αおよびβは重合体セグメント単位および単量体単位のいずれをも意味するが、α成分は芳香族ポリカーボネートとの親和性の観点から重合体セグメント単位であることが好ましい。また、前記構造イ)は、α単独では芳香族ポリカーボネートとの親和性が十分ではないものの、αとβとが組み合わされ一体化されることにより、良好な親和性が発現する場合である。α単独の場合にも芳香族ポリカーボネートとの親和性が良好であって、かつβとの組合せによってさらに親和性が向上する場合もある。したがって、これらの構造ア)およびイ)はその一部において重複することがある。
【0093】
本発明におけるC成分としては、α分のみでも芳香族ポリカーボネートに対する親和性が高く、さらにβが付加したC成分全体においてその親和性が一段と高くなるものが好適である。
【0094】
次に、C成分における芳香族ポリカーボネートに親和性を有する成分(以下、αと称する場合がある)について詳述する。前記の如くC成分は、ポリマーアロイにおける相溶化剤との同様の働きをすると考えられることから、αには相溶化剤と同様の重合体に対する親和性が求められる。したがって、αは非反応型と反応型とに大略分類できる。
【0095】
非反応型では、以下の要因を有する場合に親和性が良好となる。すなわち、芳香族ポリカーボネートとαとの間に、▲1▼化学構造の類似性、▲2▼溶解度パラメータの近似性(溶解度パラメータの差が1(cal/cm3)1/2以内、すなわち約2.05(MPa)1/2以内が目安とされる)、▲3▼分子間相互作用(水素結合、イオン間相互作用等)およびランダム重合体特有の擬引力的相互作用等の要因を有することが望まれる。これらの要因は相溶化剤とポリマーアロイのベースになる重合体との親和性を判断する指標としても知られている。反応型では、相溶化剤において芳香族ポリカーボネートと反応性を有する官能基を有するものを挙げることができる。例えば、芳香族ポリカーボネートに対して反応性を有する、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、エポキシ基、オキサゾリン基、エステル基、エステル結合、カーボネート基およびカーボネート結合等を例示することができる。
【0096】
一方で、芳香族ポリカーボネートとαとが良好な親和性をもつ場合、その結果として芳香族ポリカーボネートとαとの混合物において単一のガラス転移温度(Tg)を示すか、または芳香族ポリカーボネートのTgがαのTgの側に移動する挙動が認められるので、芳香族ポリカーボネートと親和性を有する成分(α)は、かかる挙動により判別することができる。
【0097】
上述の如く、C成分における芳香族ポリカーボネートと親和性を有する成分(α)は、非反応型であることが好ましく、殊に溶解度パラメータが近似することにより良好な親和性を発揮することが好ましい。これは反応型に比較して芳香族ポリカーボネート(A成分)との親和性により優れるためである。また反応型は過度に反応性を高めた場合、副反応によって重合体の熱劣化が促進される欠点がある。
【0098】
芳香族ポリカーボネートおよびC成分のαの溶解度パラメータは次の関係を有することが好ましい。すなわち、芳香族ポリカーボネートの溶解度パラメータをδA((MPa)1/2)とし、C成分におけるαの溶解度パラメータまたはC成分全体の溶解度パラメータをδα((MPa)1/2)としたとき、次式:
δα=δA±2 ((MPa)1/2)
の関係を有することが好ましい。
【0099】
例えば、A成分である芳香族ポリカーボネートの溶解度パラメータは、通常、約10(cal/cm3)1/2(すなわち約20.5((MPa)1/2))とされていることから、δαは18.5〜22.5((MPa)1/2)の範囲が好ましく、19〜22((MPa)1/2)の範囲がより好ましい。
【0100】
かかる溶解度パラメータδαを満足する重合体成分の具体例としては、スチレンポリマー、アルキル(メタ)アクリレートポリマー、アクリロニトリルポリマー(例えばポリスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等に代表される)等のビニル系重合体を挙げることができる。本発明の組成物の耐熱性の保持のためには、Tgの高い重合体成分を用いることが好ましい。
【0101】
ここで溶解度パラメータは、「ポリマーハンドブック 第4版」(A WILEY−INTERSCIENCE PUBLICATION,1999年)中に記載されたSmallの値を用いた置換基寄与法(Group contribution methods)による理論的な推算方法が利用できる。芳香族ポリカーボネートのTgは既に述べたようにJIS K7121に準拠した示差走査熱量計(DSC)測定により求めることが可能である。
【0102】
前記のA成分の芳香族ポリカーボネートと親和性を有する成分αは、C成分中5重量%以上であることが好ましく、10重量%以上がより好ましく、30重量%以上がさらに好ましく、50重量%以上が特に好ましい。C成分全体をαとする態様も可能であることから上限は100重量%であってよい。
【0103】
一方、C成分における親水性成分(以下、βと称する場合がある)は、親水基(水との相互作用の強い有機性の原子団)を有する単量体および親水性重合体成分(重合体セグメント)より選択される。親水基はそれ自体広く知られ、下記の基が例示される。
1)強親水性の基:−SO3H、−SO3M、−OSO3H、−OSO3H、−COOM、−NR3X(R:アルキル基、X:ハロゲン原子、M:アルカリ金属、−NH4) 等、
2)やや小さい親水性を有する基:−COOH、−NH2、−CN、−OH、−NHCONH2 等、
3)親水性が無いかまたは小さい基:−CH2OCH3、−OCH3、−COOCH3、−CS 等
本発明の樹脂組成物に配合するC成分としては、親水基が前記1)または2)に分類されるものが使用され、なかでも、前記2)の親水基は芳香族ポリカーボネートの溶融加工時の熱安定性により優れるため好ましい。親水性が高すぎる場合には芳香族ポリカーボネートの熱劣化が生じやすくなる。これはかかる親水基が直接カーボネート結合と反応し、熱分解反応を生じるためである。
【0104】
なお、かかる親水基は1価および2価以上の基のいずれであってもよい。C成分が重合体の場合、2価以上の官能基とは該基が重合体の主鎖を構成しないものを指し、主鎖を構成するものは結合として官能基とは区別する。具体的には、主鎖を構成する炭素等の原子に付加した基、側鎖の基および分子鎖末端の基は、2価以上であっても官能基である。
【0105】
親水基のより具体的な指標は、溶解度パラメータである。溶解度パラメータの値が大きいほど親水性が高くなることは広く知られている。基ごとの溶解度パラメータは、Fedorsによる基ごとの凝集エネルギー(Ecoh)および基ごとのモル体積(V)より算出することができる(「ポリマー・ハンドブック 第4版」(A WILEY−INTERSCIENCE PUBLICATION),VII/685頁、1999年、Polym.Eng.Sci.,第14巻,147および472頁,1974年、等参照)。さらに親水性の大小関係のみを比較する観点からは、凝集エネルギー(Ecoh)をモル体積(V)で除した数値(Ecoh/V;以下単位は“J/cm3”とする)を親水性の指標として使用できる。
【0106】
C成分の親水性成分(β)に含まれる親水基は、Ecoh/Vが600以上であることが必要であり、好ましくはEcoh/Vは800以上である。800以上の場合にはA成分の芳香族ポリカーボネートにおけるカーボネート結合のEcoh/Vを超え、カーボネート結合よりも高い親水性を有する。Ecoh/Vは900以上がより好ましく、950以上がさらに好ましい。一方、親水性が高すぎる場合には、既に述べたように芳香族ポリカーボネートの熱劣化が生じ易くなる。このため、Ecoh/Vは2,500以下が好ましく、2,000以下がより好ましく、1,500以下がさらに好ましい。
【0107】
C成分の親水性成分(β)として親水性重合体成分(重合体セグメント)も選択され得る。C成分の重合体中に含まれる親水性重合体のセグメントはβとなる親水性重合体としては、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸金属塩(キレート型を含む)、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート等が例示される。これらのなかでも、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリヒドロキシエチルメタクリレートが好ましく例示される。これらは良好な親水性と芳香族ポリカーボネート(A成分)に対する熱安定性(溶融加工時の芳香族ポリカーボネートの分解の抑制)とが両立するため好適である。なお、ポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドが好ましい。
【0108】
親水基を有する単量体および親水性重合体成分のいずれにおいても、βは酸性の官能基(以下単に“酸性基”と称することがある)を有するのが好ましい。かかる酸性基は、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の溶融加工時の熱劣化を抑制する。とりわけ、窒素原子を含まない酸性基がより好適である。好適な酸性基としては、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基およびホスフィン酸基等が例示される。
【0109】
これに比して、アミド基やイミド基等の窒素原子を含む官能基は溶融加工時の芳香族ポリカーボネートの熱劣化を十分には抑制しない場合がある。これは窒素原子が局所的に塩基性を有しカーボネート結合の熱分解を生じさせるためと考えられる。
【0110】
C成分におけるβの割合は、βが親水基を有する単量体の場合、官能基1つ当たりの分子量である官能基当量として、60〜10,000であり、70〜8,000が好ましく、80〜6,000がより好ましく、100〜3,000がさらに好ましい。また、βが親水性重合体セグメントの場合、C成分100重量%中βが5〜95重量%の範囲にあることが適当であり、10〜90重量%が好ましい。とりわけ30〜70重量%がより好ましく、30〜50重量%がさらに好ましい。
【0111】
前記芳香族ポリカーボネートに対して親和性を有する成分(α)と親水性成分(β)とを有する有機化合物(C成分)の製造方法としては、βの単量体とαを構成する単量体とを共重合する方法、βの重合体成分をαとブロックまたはグラフト共重合する方法、およびβをαに直接反応させて付加する方法、等が例示される。
【0112】
かかるC成分の具体例として、A成分である芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつ酸性の官能基を有する重合体、A成分との親和性を有しかつポリアルキレンオキシドセグメントを有する重合体、A成分との親和性を有しかつオキサゾリン基を有する重合体、A成分との親和性を有しかつ水酸基を有する重合体等、が例示される。これらのC成分として好ましい重合体は、その分子量が重量平均分子量において1万〜100万であるの好ましく、5万〜50万がより好ましい。かかる重量平均分子量は標準ポリスチレン樹脂による較正直線を使用したGPC測定によりポリスチレン換算の値として算出される。
【0113】
<C−1成分について>
上述したC成分のなかでも、芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつ酸性の官能基を有する重合体が好ましく、さらに好ましい重合体は、芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつカルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基とを有する重合体である。また、芳香族ポリカーボネートの耐熱性保持効果の観点から、該重合体は芳香環成分を主鎖に有するものおよびスチレン成分を主鎖に有するものが好ましい。これらの観点から、カルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基を有するスチレン含有重合体(C−1成分)が本発明の樹脂組成物におけるC成分として特に好適である。ここでスチレン含有重合体とはスチレン等の芳香族ビニル化合物を重合した繰返し単位を重合体成分として含有する重合体を指す。
【0114】
C−1成分中のカルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基の割合は、0.1〜12ミリ当量/gが好ましく、0.5〜5ミリ当量/gがより好ましい。ここでC−1成分における1当量とは、カルボキシル基が1モル存在することをいい、その値は水酸化カリウム等の逆滴定により算出することが可能である。
【0115】
カルボキシル基の誘導体からなる官能基としては、カルボキシル基の水酸基を(i)金属イオンで置換した金属塩(キレート塩を含む)、(ii)塩素原子で置換した酸塩化物、(iii)−ORで置換したエステル(Rは一価の炭化水素基)、(iv)−O(CO)Rで置換した酸無水物(Rは一価の炭化水素基)、(v)−NR2で置換したアミド(Rは水素または一価の炭化水素基)、(vi)2つのカルボキシル基の水酸基を=NRで置換したイミド(Rは水素または一価の炭化水素基)等、を挙げることができる。
【0116】
カルボキシル基および/またはその誘導体からなる官能基(以下、単に“カルボキシル基類”と称する)を有するスチレン含有重合体の製造方法としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、(a)カルボキシル基を有する単量体とスチレン系単量体とを共重合する方法、(b)スチレン含有重合体に対してカルボキシル基類を有する化合物または単量体を結合または共重合する方法等を挙げることができる。
【0117】
前記(a)の方法では、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等のラジカル重合法の他、アニオンリビング重合法やグループトランスファー重合法等の各種重合方法を採用することができる。さらに一旦マクロモノマーを形成した後重合する方法も可能である。共重合体の形態はランダム共重合体の他に、交互共重合体、ブロック共重合体、テーパード共重合体等の各種形態の共重合体として使用することができる。前記(b)の方法では、一般的にはスチレン含有重合体または共重合体に、必要に応じて、パーオキサイドや2,3−ジメチル−2,3ジフェニルブタン(通称“ジクミル”)等のラジカル発生剤を加え、高温下で反応または共重合する方法を採用することができる。かかる方法はスチレン含有重合体または共重合体に熱的に反応活性点を生成し、かかる活性点に反応する化合物または単量体を反応させるものである。反応に要する活性点を生成するその他の方法として、放射線や電子線の照射やメカノケミカル手法による外力の付与等の方法も挙げられる。さらにスチレン含有共重合体中に予め反応に要する活性点を生成する単量体を共重合しておく方法も挙げられる。反応のための活性点としては不飽和結合、パーオキサイド結合、立体障害が高く熱的に安定なニトロオキシドラジカル等を挙げることができる。
【0118】
前記カルボキシル基類を有する化合物または単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和モノカルボン酸およびその誘導体、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド等の無水マレイン酸の誘導体、グルタルイミド構造やアクリル酸と多価の金属イオンで形成されたキレート構造等が挙げられる。これらのなかでも金属イオンや窒素原子を含まない官能基を有する単量体が好適であり、カルボキシル基またはカルボン酸無水物基を有する単量体、特に無水マレイン酸がより好適である。
【0119】
また、スチレン系単量体化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、ジメチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ビニルナフタレン等を用いることができるが、特にスチレンが好ましい。さらに、これらのスチレン系単量体化合物と共重合可能な他の化合物、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等を共重合成分として使用しても差し支えない。
【0120】
本発明におけるC−1成分として好適なものは、カルボキシル基類を有する単量体を共重合してなるスチレン含有共重合体である。かかる共重合体においては比較的多くのカルボキシル基類を安定してスチレン含有重合体中に含むことが可能となるためである。より好適な態様としてカルボキシル基類を有する単量体とスチレン系単量体とを共重合してなるスチレン含有共重合体を挙げることができ、なかでも殊に好適なものはスチレン−無水マレイン酸共重合体である。このスチレン−無水マレイン酸共重合体は、層状珪酸塩中のイオン成分および芳香族ポリカーボネートのいずれに対しても高い相溶性を有することから、層状珪酸塩(B成分)を良好に微分散させることができ、好適な条件を選べばナノオーダーに微分散させることも可能である。更に、カルボン酸無水物基の作用により層状珪酸塩、殊に有機化層状珪酸塩を含有する樹脂組成物において良好な熱安定性が得られる。またかかる共重合体それ自体の熱安定性が良好であるため、芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融加工に必要な高温条件に対しても高い安定性を有する。
【0121】
カルボキシル基類を有する単量体を共重合してなるスチレン含有共重合体の組成については、上述のβの割合における条件を満足する限り制限されないが、カルボキシル基類を有する単量体からの成分を1〜30重量%(特に5〜25重量%)、スチレン系単量体化合物成分99〜70重量%(特に95〜75重量%)を含み、共重合可能な他の化合物成分を0〜29重量%を含むものを用いるのが好ましく、カルボキシル基類を有する単量体を1〜30重量%(特に5〜25重量%)、スチレン系単量体化合物99〜70重量%(特に95〜75重量%)含む共重合体が特に好ましい。
【0122】
前記C−1成分の分子量は特に制限されないが、その重量平均分子量は1万〜100万の範囲にあることが好ましく、5万〜50万がより好ましい。なお、ここいう重量平均分子量は、標準ポリスチレン樹脂による較正直線を使用したGPC測定によりポリスチレン換算の値として算出されるものである。
【0123】
<他のC成分について>
他の好適なC成分としては、親水基としてオキサゾリン基を含有するスチレン含有共重合体(C−2成分)が挙げられる。かかる共重合体を形成するスチレン系単量体化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、ジメチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ビニルナフタレン等を用いることができる。さらに、これらの化合物と共重合可能な他の化合物、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等、を共重合成分として使用しても差し支えない。特に好適なC−2成分の具体例としては、スチレン(2−イソプロペニル−2−オキサゾリン)−スチレン−アクリロニトリル共重合体が例示される。
【0124】
また、他の好適なC成分としては、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリエーテルエステル共重合体(C−3成分)がある。このポリエーテルエステル共重合体は、ジカルボン酸、アルキレングリコールおよびポリ(アルキレンオキシド)グリコール並びにこれらの誘導体から重縮合を行うことにより製造される重合体である。かかるC−3成分として特に好適なものは、重合度10〜120のポリ(アルキレンオキシド)グリコールあるいはその誘導体、テトラメチレングリコールを65モル%以上含有するアルキレングリコールあるいはその誘導体およびテレフタル酸を60モル%以上含有するジカルボン酸あるいはその誘導体から製造される共重合体である。
【0125】
<D成分について>
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物において含有することが好適なD成分は、高級脂肪酸と多価アルコールとの部分エステルおよび/またはフルエステルである。かかるD成分は、層状珪酸塩を含む樹脂組成物の耐加水分解性をさらに向上させる効果を発揮する。かかる耐加水分解性の向上の原因は明らかではないものの、加水分解の原因となるイオン性の化合物を捕捉し、中和する作用があるものと予想される。
【0126】
ここで高級脂肪酸としては、炭素原子数10〜32の脂肪族カルボン酸を指し、その具体例としては、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、ノナデカン酸、イコサン酸、ドコサン酸、ヘキサコサン酸等の飽和脂肪族カルボン酸、並びに、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エイコサペンタエン酸、セトレイン酸等の不飽和脂肪族カルボン酸を挙げることができる。これらのなかでも脂肪族カルボン酸としては炭素原子数10〜22のものが好ましく、炭素原子数14〜20であるものがより好ましい。特に炭素原子数14〜20の飽和脂肪族カルボン酸、特にステアリン酸およびパルミチン酸が好ましい。ステアリン酸等の脂肪族カルボン酸は、通常、炭素原子数の異なる他のカルボン酸成分を含む混合物である。前記D成分においても、かかる天然油脂類から製造され他のカルボン酸成分を含む混合物の形態からなるステアリン酸やパルミチン酸から得られたエステル化合物が好ましく使用される。
【0127】
一方、多価アルコールとしては、炭素原子数3〜32のものがより好ましい。かかる多価アルコールの具体例としては、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン(例えばデカグリセリン等)、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ジエチレングリコールおよびプロピレングリコール等が挙げられる。
【0128】
これらの中で、特にD成分としてより好ましいものは、ステアリン酸を主成分とする高級脂肪酸とグリセリンとの部分エステルであり、この部分エステルは、例えば理研ビタミン(株)より「リケマールS−100A」という商品名で市販されており、市場から容易に入手することができる。
【0129】
<各成分の組成割合について>
次に、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における前記各成分の組成割合(含有量)について説明する。B成分の層状珪酸塩の組成割合は、A成分100重量部当り0.1〜50重量部であり、好ましくは0.5〜20重量部、さらに好ましくは0.5〜15重量部、特に好ましくは1〜10重量部である。B成分のかかる組成割合が前記下限より少ないときには、層状珪酸塩を配合した効果が十分発現せず、したがって高剛性を実現する上で不十分となる。他方、B成分のかかる組成割合が前記上限より多いときには、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の耐熱性や熱安定性の低下により、環境安定性が悪化するので好ましくない。
【0130】
なお、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の剛性向上効果は、樹脂組成物中におけるB成分(珪酸塩)中の無機分の含有量に影響されるが、本発明の樹脂組成物では前記無機分の含有量が全体の10重量%以下の少量でも樹脂組成物成形品の剛性を有意に向上することができるので、b’成分の配合による他の特性への悪影響なしに剛性の向上を図ることができる。殊に、特定の有機オニウムイオンでイオン交換したb’成分(b’−i成分)を配合することによって耐加水分解性の改善が達成される。
【0131】
一方、C成分、すなわちA成分の芳香族ポリカーボネートと親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物は、A成分100重量部当り0.1〜50重量部含有することが好ましい。A成分100重量部当りのC成分の組成割合は、より好ましくは0.5〜20重量部であり、さらに好ましくは1〜12重量部である。前記範囲においては層状珪酸塩の良好な微分散(ナノ分散)および熱安定性の向上が達成されるため、高剛性および熱安定性においてより優れた芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。この熱安定性の向上によって、高温高湿下での環境安定性も良好となる。
【0132】
D成分の高級脂肪酸と多価アルコールの部分エステルおよび/またはフルエステルの組成割合は、前記A成分100重量部に対して、0.01〜1重量部が好ましい。より好ましくは0.02〜0.8重量部、さらに好ましくは0.03〜0.5重量部である。前期範囲においては高温高湿下での環境安定性がさらに向上する。D成分のかかる組成割合が前記下限より小さい場合には耐加水分解性のさらなる改良効果が小さく、またD成分のかかる組成割合が前記上限より大きい場合にはD成分自体の熱劣化を生じやすくなるので、好ましくない。
【0133】
<必要により配合し得る付加的成分について>
更に耐加水分解性を向上する目的で、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、エポキシ化合物、オキセタン化合物、およびホスホン酸化合物などを含有することができる。エポキシ化合物としては脂環族エポキシ化合物がより好ましく用いられ、特に3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレートが好ましく用いられる。エポキシ化合物およびオキセタン化合物はその官能基当量にもよるが、概してA成分100重量部当り、0.005〜3重量部(より好ましくは0.01〜2重量部、さらに好ましくは0.05〜2重量部、特に好ましくは0.1〜1.5重量部)の範囲で用いられる。ホスホン酸化合物は、A成分100重量部当り、好ましくは0.005〜3重量部(より好ましくは0.01〜2重量部、さらに好ましくは0.01〜1重量部、特に好ましくは0.05〜0.5重量部)である。
【0134】
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、A成分である前記の芳香族ポリカーボネートおよびB成分である前記層状珪酸塩、さらには好適に添加される前記のC成分およびD成分にて構成されるが、さらに、必要に応じ、付加的成分として前記各成分以外の重合体やその他の添加剤を付加的成分として添加しても差し支えない。かかる付加的成分となり得る重合体としては、前記C成分以外のスチレン系樹脂および芳香族ポリエステル樹脂等を例示することができる。
【0135】
かかるスチレン系樹脂としては、ポリスチレン(PS)(シンジオタクチックポリスチレンを含む)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS樹脂)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS樹脂)が好ましく使用され、なかでもABS樹脂が最も好ましい。これらスチレン系樹脂2種以上混合して使用することも可能である。
【0136】
芳香族ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリへキシレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリエチレン−1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボキシレート等の他、1,4−シクロヘキサンジメタノールを共重合したポリエチレンテレフタレート(いわゆるPET−G)、ポリエチレンイソフタレート/テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート/イソフタレートのような共重合ポリエステルも使用できる。なかでも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレートが好ましい。また、成形性および機械的性質のバランスが求められる場合、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートが好ましく、さらに重量比でポリブチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートが2〜10の範囲のブレンドや共重合体が好ましい。芳香族ポリエステル樹脂の分子量については特に制限されないが、o−クロロフェノールを溶媒として35℃で測定した固有粘度が0.4〜1.2、好ましくは0.6〜1.15である。
【0137】
さらに、本発明の目的および効果を損なわない範囲で、前記スチレン系樹脂や芳香族ポリエステル樹脂以外にも、非晶性熱可塑性樹脂や結晶性熱可塑性樹脂を含むことができる。
【0138】
さらに、必要に応じ、難燃剤(例えば、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネート、臭素化ポリアクリレート、モノホスフェート化合物、ホスフェートリゴマー化合物、ホスホネートリゴマー化合物、ホスホニトリルオリゴマー化合物、ホスホン酸アミド化合物、有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩、シリコーン系難燃剤等)、難燃助剤(例えば、アンチモン酸ナトリウム、三酸化アンチモン等)、滴下防止剤(フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン等)、酸化防止剤(例えば、ヒンダードフェノール系化合物、イオウ系酸化防止剤等)、紫外線吸収剤、光安定剤、衝撃改良剤、離型剤、滑剤、染料(一般の染料の他、蛍光染料を含む)、顔料(一般の顔料の他、蓄光顔料、メタリック顔料等を含む)、帯電防止剤、流動改質剤、無機もしくは有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤(微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛等)、赤外線吸収剤、フォトクロミック剤、及び蛍光増白剤等を配合してもよい。
【0139】
前記染料類のうち、好ましい染料としてはペリレン系染料、クマリン系染料、チオインジゴ系染料、アンスラキノン系染料、チオキサントン系染料、紺青等のフェロシアン化物、ペリノン系染料、キノリン系染料、キナクリドン系染料、ジオキサジン系染料、イソインドリノン系染料、フタロシアニン系染料等が例示される。さらに、アンスラキノン系染料、ペリレン系染料、クマリン系染料、チオインジゴ系染料、チオキサントン系染料等に代表される各種の蛍光染料が例示される。また、蛍光増白剤としては、ビスベンゾオキサゾリル−スチルベン誘導体、ビスベンゾオキサゾリル−ナフタレン誘導体、ビスベンゾオキサゾリル−チオフェン誘導体およびクマリン誘導体等の蛍光増白剤が例示される。
【0140】
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、リン含有熱安定剤を含むことが好ましい。かかるリン含有熱安定剤としてはトリメチルホスフェート等のリン酸エステル、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、ジステアリルペンタエリスリト−ルジホスファイト、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−ルジホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、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(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等の亜リン酸エステル、並びに、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト等の亜ホスホン酸エステル等が例示される。かかるリン含有熱安定剤は全組成物100重量%中0.001〜1重量%を含むことが好ましく、0.01〜0.5重量%を含むことがより好ましく、0.01〜0.2重量%を含むことがさらに好ましい。かかるリン含有熱安定剤の配合によりさらに熱安定性が向上し良好な成形加工特性を得ることができる。
【0141】
難燃剤として添加される上記モノホスフェート化合物としては、トリフェニルホスフェート、ホスフェートオリゴマー化合物としてはレゾルシノールビス(ジキシレニルホスフェート)を主成分とするもの及びビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)を主成分とするものが、難燃性が良好で、かつ成形時の流動性が良好であり、さらに加水分解性が良好で長期の分解が少ない等の理由により好ましく使用できる。殊に上記リン酸エステルオリゴマーは成形安定性に優れる点から好適であり、特にビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)を主成分とするものが好ましい。かかるモノホスフェート化合物及びホスフェートオリゴマー化合物はA成分100重量部に対して好ましくは1〜30重量部の割合であり、より好ましくは2〜20重量部である。
【0142】
また、難燃剤としての有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩としては、パーフルオロアルカンスルホン酸アルカリ(土類)金属塩(パーフルオロブタンスルホン酸カリウムが好適な代表例である)、並びにモノマー状又はポリマー状の芳香族サルファイドのスルホン酸、芳香族カルボン酸及びエステルのスルホン酸、モノマー状又はポリマー状の芳香族エーテルのスルホン酸、芳香族スルホネートのスルホン酸、モノマー状又はポリマー状の芳香族スルホン酸、モノマー状又はポリマー状の芳香族スルホンスルホン酸、芳香族ケトンのスルホン酸、複素環式スルホン酸、芳香族スルホキサイドのスルホン酸及び芳香族スルホン酸のメチレン型結合による縮合体からなる群から選ばれた少なくとも1種の酸等の芳香族スルホン酸からなる芳香族スルホン酸アルカリ(土類)金属塩(ジフェニルスルホン−3−スルホン酸カリウム及びジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホン酸ジカリウムが好適な代表例である)等が例示される。かかる有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩の添加量は、A成分100重量部に対して0.005〜1重量部が好適であり、より好ましくは0.01〜0.5重量部である。尚、これらの金属塩からなる難燃剤の配合は、少なからず芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性や耐加水分解性に影響を与えるが、良好な難燃性の付与によって容認されるものである。
【0143】
さらに、フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンは、固体形状の他、水性分散液形態のものも使用可能である。また、かかるフィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンは樹脂中での分散性を向上させ、さらに良好な難燃性及び機械的特性を得るために他の樹脂との混合形態のポリテトラフルオロエチレン混合物を使用することも可能である。フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン添加量は、A成分100重量部に対してくは0.01〜2重量部が好適であり、より好ましくは0.05〜1重量部である。
【0144】
離型剤としては、上記の高級脂肪酸と多価アルコールとの部分エステルおよび/またはフルエステル以外にもポリオレフィン系ワックス、フッ素化合物、パラフィンワックス、蜜蝋等が使用され、その添加量はA成分100重量部に対して0.01〜2重量部が好ましく、0.05〜1重量部がより好ましい。
【0145】
衝撃改良剤としては、ガラス転移温度が10℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−30℃以下であるゴム成分と、該ゴム成分と共重合可能な単量体成分とを共重合した重合体が使用可能である。ゴム成分としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ジエン系共重合体〔例えば、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体及びアクリル・ブタジエンゴム(アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルとブタジエンとの共重合体)等〕、エチレンとα−オレフィンとの共重合体(例えば、エチレン・プロピレンランダム共重合体及びブロック共重合体、エチレン・ブテンのランダム共重合体及びブロック共重合体等)、エチレンと不飽和カルボン酸エステルとの共重合体(例えばエチレン・メタクリレート共重合体、及びエチレン・ブチルアクリレート共重合体等)、エチレンと脂肪族ビニルとの共重合体(例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体等)、エチレンとプロピレンと非共役ジエンターポリマー(例えば、エチレン・プロピレン・ヘキサジエン共重合体等)、アクリルゴム(例えば、ポリブチルアクリレート、ポリ(2−エチルヘキシルアクリレート)、及びブチルアクリレートと2−エチルヘキシルアクリレートとの共重合体等)、並びにシリコーン系ゴム(例えば、ポリオルガノシロキサンゴム、ポリオルガノシロキサンゴム成分とポリアルキル(メタ)アクリレートゴム成分とからなるIPN型ゴム;すなわち2つのゴム成分が分離できないように相互に絡み合った構造を有しているゴム及びポリオルガノシロキサンゴム成分とポリイソブチレンゴム成分からなるIPN型ゴム等)が挙げられる。
【0146】
かかるゴム成分に共重合される単量体成分としては、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル化合物、(メタ)アクリル酸化合物等が好適に挙げられる。その他の単量体成分としては、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有メタクリル酸エステル、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、イタコン酸等のα,β−不飽和カルボン酸及びその無水物等を挙げることができる。
【0147】
より具体的には、MBS(メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン)重合体、MB(メチルメタクリレート−ブタジエン)重合体、MA(メチルメタクリレート−アクリルゴム)重合体、ASA(アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム)重合体、AES(アクリロニトリル−エチレンとプロピレンと非共役ジエンターポリマーゴム−スチレン)重合体、メチルメタクリレート−スチレン−アルキルアクリレート−ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート−アルキルアクリレート−アクリルゴム共重合体、メチルメタクリレート−アクリル・ブタジエンゴム共重合体、メチルメタクリレート−(アクリル・シリコーンIPNゴム)重合体等を挙げることができる。その他弾性重合体としては、オレフィン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【0148】
ゴム弾性体のゴム成分の割合は、上記弾性重合体中40〜95重量%であり、より好ましくは50〜85重量%である。同様に熱可塑性エラストマーの場合ソフトセグメントの割合は通常40〜95重量%であり、より好ましくは50〜85重量%である。ゴム弾性体は、単独での使用又は2種以上を組み合わせた使用のいずれも選択できる。ゴム弾性体の割合は、A成分100重量部に対し、好ましくは0.5〜25重量部であり、より好ましくは1〜15重量部、さらに好ましくは1.5〜8重量部である。
【0149】
<樹脂組成物の製造について>
本発明の製造方法は、押出機に供給されるb’成分の種類に依存して、即ちb’成分がb’−i成分であるか否かによって要件が異なる。b’成分がb’−i成分である場合、水をベント式押出機に供給する方法はいかなるものであってもよい。かかる供給方法としては、押出機に水を注入する方法の他、原材料を未乾燥状態で用いるという方法、並びに更に水を原材料に追加する方法などが例示され、これらが組み合わされていてもよい。尚、水を追加する場合、粉末状、微粒状、フレーク状の原料を用いて水を含浸させる方法が好ましい。
【0150】
一方、b’成分がb’−i成分でない場合には、水の供給方法は少なくとも押出機に水を注入する方法が用いられる必要がある。すなわち、b’成分がb’−i成分である場合は、水注入は必須要件ではない一方、b’成分がb’−i成分でない場合には、必須要件となる。
【0151】
b’成分がb’−i成分であり、前記水の少なくとも一部はA成分および/またはb’−i成分と同一の供給口より供給される場合には、水の供給量は、A成分100重量部あたり、0.1〜5重量部の割合で供給するのが好ましく、0.2〜3重量部がより好ましく、0.3〜1重量部が更に好ましい。水の供給量が0.1重量部より小さいときには、耐加水分解性改良効果が十分に発揮されず、また5重量部より大きいときには、原材料成分の供給機による安定した供給が困難になってくる。
【0152】
芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融押出において、押出後の芳香族ポリカーボネートの分子量の低下が著しい場合には、かかる低下の抑制方法の1つとして押出に用いる各原材料を押出機供給前に乾燥する方法が一般的である。しかしながら本発明者らはかかる方法に反し、溶融状態にある樹脂組成物中に水を存在せしめその後所定の脱気処理をすることにより、B成分を配合することによる耐加水分解性を抑制できることを見出した。更に、水を押出機途中から注入すると、耐加水分解性においてより好適な効果を発揮することを見出したものである。
【0153】
本発明の製造方法においては、水はA成分およびb’成分の供給後に水注入口より押出機に水を注入することにより、本発明の効果はより発揮される。これによりb’成分が前記b’−i成分に限定されない製造方法が提供されるが、押出機に水を注入する製造方法においてもより好適なb’成分はb’−i成分である。
【0154】
水を注入添加する機能を持つ水注入口は、通常押出機のシリンダーバレル設けられた水注入口と、該水注入口に接続された注入用の配管と、該配管に接続された液体を定量して圧入する装置(いわゆる液注装置)とにより構成される。かかる液注装置は水をその押出温度において注入するに必要な圧力を発生し、注入の定量精度が確保されるものであれば特に限定されない。液注装置としてはプランジャータイプおよびギアポンプタイプなどが例示される。
【0155】
また水の温度は特に限定されず、室温以上に加温することも室温以下に冷却することもできる。また水の種類も特に限定されない。例えば、工業用水、上水、イオン交換水、超純水、硬水、軟水、電解水、およびクラスターが微小化された水などのいずれも使用することができる。
【0156】
水注入の方法において水は押出機途中の水注入口より供給される。ここで前述のように水の系外への蒸散による不具合を回避するためには、水の注入される前のゾーンが溶融樹脂によって封鎖されると共に、水の蒸散し得る供給口は不要とされ、更に水の注入された後のゾーンが溶融樹脂によって封鎖され、水がA成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)と共に高圧で存在可能な状態が達成されることが好ましい。
【0157】
かかる好適な状態を達成し得る本発明の好ましい態様として、本発明によれば、A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物をベント式押出機を用いて製造する方法であって、該押出機は、A成分、およびB成分のイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)とを供給するための主供給口と、水を注入添加する機能を持つ水注入口と、注入された水を脱気するための減圧されたベントを備えてなり、かつ該製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給して溶融混合し、(ii)該溶融混合後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する樹脂組成物の製造方法が提供される(前記構成(6)の発明、以下単に“前記構成(6)の発明”と称する場合がある)。
【0158】
前記構成(6)の発明において主供給口とは、A成分、B成分および好適にはC成分を押出機に供給する供給口をいい、1箇所であっても2箇所以上備えられていてもよいが、好ましくは1箇所である。複数箇所から供給した場合には、水注入口、ベントおよび混練ゾーンなどの長さや位置の自由度が低下する場合が多いためである。尚、かかる主供給口に対して他の任意成分を供給する部分を副供給口と称する(C成分の供給口は含まれない)。但し任意成分を含む場合も、同様の理由から1箇所の主供給口から供給されることが好ましい。
【0159】
また本発明においては、本発明のA成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)の割合を満足する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造した後、かかる樹脂組成物に更にA成分を加えて本発明の組成割合を満足する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造することもできる。更にかかる製造を1つの押出機において連続して行うこともできる。
【0160】
また前記構成(6)の発明においては、(i)および(iii)の溶融混合のいずれもが混練ゾーンを通過することにより行われることが好ましい。かかる混練ゾーンは、A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)並びに水を十分に混練すると共に、溶融樹脂による水の蒸散を封鎖する役目を果たす。混練ゾーンによるより確実な水の蒸散の抑制により、水は高圧下で樹脂組成物の各成分と混合されより微細に分散される。かかる微細な分散は耐加水分解性を低下させる成分をより効果的に除去し耐加水分解性の向上に役立つ。したがって前記構成(6)の発明においては、その押出機において主供給口と水注入口の間、及び水注入口と注入された水を脱気するための減圧されたベントの間にそれぞれ混練ゾーンが設けられていることが好ましい(前記構成(7)の発明)。かかる場合には主供給口と水注入口との間にある混練ゾーン(の終端部)から水注入口までの長さは、スクリューの直径(D)に対して0.1D〜5Dの範囲が好ましく、0.5D〜3Dの範囲がより好ましい。更に水注入口と減圧されたベントの間にある混練ゾーン(の先端部)までの長さは、0.1D〜5Dの範囲が好ましく、0.5D〜3Dの範囲がより好ましい。
【0161】
本発明において、A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)の溶融混合物に対して共存される水の割合は、B成分100重量部に対して、好ましくは1〜10,000重量部、より好ましくは5〜1,000重量部、更に好ましくは10〜500重量部の範囲である。かかる範囲においては耐加水分解性を低下させる成分を水が十分に捕捉し、かつ供給した水を十分に脱気することが可能である。これにより耐加水分解性を低下させる成分が除去されると考えられる。更に水を水注入口より注入添加する場合には、水の供給および脱気におけるその溶融混合機並びに付帯する製造装置に与える負荷の観点から、A成分100重量部当り0.2〜20重量部の範囲が好ましく、0.5〜15重量部の範囲がより好ましく、1〜10重量部の範囲が更に好ましい。
【0162】
また、好ましい成分としてC成分を用いる場合、b’成分とC成分(好適にはC−1成分)とを予め溶融混合しておき、その後該溶融混合物とA成分である芳香族ポリカーボネートとを、前記本発明の方法にて溶融混合する方法が好ましい。かかる溶融混合方法によれば層状珪酸塩の微分散が達成され、好ましくはナノオーダーの分散が実現すると共に、芳香族ポリカーボネートの熱安定性を向上させるという効果も奏するので実用上好ましい。b’成分とC成分の溶融混合物とA成分を溶融混合するに当っては、b’成分とC成分の溶融混合物として一旦ペレット化したものを用いてもよく、またb’成分とC成分を押出機で混合した後に、A成分の一部または全部を二軸押出機の途中段階に設けられた供給口から、b’成分とC成分が既に溶融混合された状態の中へ投入して混合してもよい。これらb’成分とC成分とを予め溶融混合する方法においては、その溶融混合時に、A成分の一部を含んでいても構わない。
【0163】
本発明の製造方法に使用される押出機としては、単軸スクリュー型押出機、2軸スクリュー型押出機、多軸スクリュー押出機(3軸以上の押出機)、および遊星ローラ型押出機などを挙げることができる。
【0164】
単軸スクリュー型押出機としては、フルフライトとダルメージやトーピードなどとを組合せたタイプのものが代表的に挙げられる。その他フィード部分のみ2本のスクリューを有するタイプや、トランスファーミックスなど特殊なタイプも挙げることができる。
【0165】
2軸スクリュー型押出機(以下単に“2軸押出機”と称する場合がある)の代表的な例としては、ZSK(Werner & Pfleiderer社製、商品名)を挙げることができる。ZSKと同様のタイプの具体例としはてTEX((株)日本製鋼所製、商品名)、TEM(東芝機械(株)製、商品名)、KTX(神戸製鋼所(株)製、商品名)などを挙げることができる。その他、FCM(Farrel社製、商品名)、Ko−Kneader(Buss社製、商品名)、およびDSM(Krauss−Maffei社製、商品名)などの溶融混合機も具体例として挙げることができる。更に、前記のスクリュー型押出機としては、円錐型スクリューのタイプや、可塑化工程とメータリング工程が独立したタイプなども挙げることができる。
【0166】
前記の押出機の中でも混合効率に優れた2軸押出機が好ましく、更にZSKに代表されるタイプがより好ましい。2軸押出機においては、スクリューの回転方向も特に制限はなく同方向回転、および異方向回転の2軸押出機のいずれも使用できる。せん断作用の点で同方向回転の2軸押出機がより好ましい。2軸押出機においては、そのスクリューも適宜選択できる。例えば、形状は1条、2条、および3条のネジスクリューを使用することができる。かかるスクリューの条数はスクリューセグメント全域にわたって同一であっても、異なる条数を有するセグメントの組合せであってもよい。また2軸押出機におけるスクリューの長さ(L)と直径(D)との比(L/D)は、20〜50が好ましく、更に28〜45が好ましい。L/Dが大きい方が供給口を増やすことが容易となり押出の自由度が確保される一方、大きすぎる場合には樹脂組成物、殊にA成分にかかる熱負荷が高くなり過ぎて熱安定性を低下させる。更に2軸押出機のスクリュー構成としては各種の仕様が可能である。かかる仕様が任意に変更できる点もZSKタイプの大きな利点である。ニーディングディスクセグメント(またはそれに相当する混練セグメント;例えばローターセグメントなど)から構成された混練ゾーン(以下単に“混練ゾーン”と称する場合がある)を1個所以上有することが好ましい。ニーディングディスクセグメントは各ディスク間の位相、正送り/逆送り/送りなしの比率、セグメント長、並びにクリアランスなどにおいて特に制限されない。しかしながらより好適には、例えば混練ゾーンのセグメント長はスクリューの直径(D)に対して、各混練ゾーンにおいて好ましくは1D〜5Dの範囲であり、更に好ましくは1.5D〜4Dの範囲である。また混練ゾーンは2個所以上設けられていることが好ましく、より好適には水の供給される前および水が供給された後のいずれにも設けられていることが好ましい。
【0167】
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造するのに用いられるA成分およびB成分並びにその他任意の各成分(以下単に“樹脂組成物の各成分”と称する場合がある)の押出機への供給は1箇所または2箇所以上の供給口から行うことができる。押出機等溶融混合機への樹脂組成物の各成分の供給においては、これらの成分を予備混合することなく供給することも、または一部または全部を予備混合した後に供給することもできる。予備混合を行う場合には、ナウターミキサー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機等の予備混合手段を用いることができる。また、予備混合においては、場合により押出造粒器やブリケッティングマシーン等により造粒を行うこともできる。
【0168】
樹脂組成物の各成分の供給のため、各供給口にフィーダー(供給装置)が設置されることが好適である。かかるフィーダーは計量器上に設置され、所定の割合で押出機に原料を供給する。フィーダーは振動式、スクリュー式、翼回転式のものが好ましい。さらに供給口にはフィーダーから排出された各原料を押出機内部へ送り込むための装置であるサイドフィーダーが設置されるものであってもよい。特に第1供給口以外の供給口では設置されることが好ましい。
【0169】
一方、減圧されたベントは、少なくともシリンダーバレルに設けられたベントと、該ベントに接続された配管と、該配管に接続された真空ポンプなどの減圧装置により構成される。かかる構成にあっては配管に減圧状態を監視するための真空計を設けること、並びに脱気した成分により減圧装置が汚染されないようトラップ(より好ましくは冷却方式のトラップ)を設けることが好ましい。また脱気成分の主成分が水であることから減圧装置の汚染を防止する方法として真空ポンプの代わりにまたはベントと真空ポンプとの間に水流型減圧ポンプを設けてもよい。
【0170】
かかる減圧されたベントにおける減圧度は、水の脱気を十分に行うために好ましくは7KPa以下であり、より好ましくは6KPa以下、更に好ましくは4KPa以下である。一方減圧度は実質的に殆ど0とすることも可能であるものの、不必要に強力な吸引による減圧度の低下は、製造上効率的とはいえないことから、減圧度の下限は0.1KPaが好ましく、0.3KPaがより好ましい。尚、かかる減圧度は、減圧部分の圧力を表し減圧度のない大気圧の場合には98KPaである。またかかる減圧度は、一般の各種真空圧力計によって測定可能であり、かかる真空圧力計は、ベントの孔部分に接続して測定される。
【0171】
また減圧されたベントは1箇所または2箇所以上設けることができ、複数の減圧されたベントを設ける場合には、かかるベントの減圧度はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。また減圧されたベントから水の脱気を行う前に予備脱気の工程を含んでいてもよい。例えば減圧されていないベント(いわゆるオープンベント)が更に設けられ、かかるオープンベントにおいてある程度の脱気を行った後、十分に減圧されたベントで注入された水分を十分に脱気することもできる。また押出機には注入された水を脱気する目的以外のベントを設けることも可能である。例えば水注入口の前の部分にベントを設けることもできる。
【0172】
ベントは水の脱気が十分に行われれば、その形状および大きさは特に限定されないものの、ベントの大きさは、次の範囲が好ましい。すなわちベントの長さは押出機のバレル内壁面において、スクリューの直径(D)に対して、好ましくは0.1D〜5D(より好ましくは0.5D〜4D、更に好ましくは1D〜3Dである)の範囲である。ベントの孔の幅は、好ましくは0.1D〜1D(より好ましくは0.15D〜0.6D)の範囲である。
【0173】
更に本発明においては、減圧されたベントが設けられた箇所において、スクリュー溝より構成される空間容積に対する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物充填量が、5〜20体積%(より好ましくは8〜18体積%)であることが好ましい。かかる範囲によって良好な脱気効率が確保され、供給された水を効率よく除去することが可能となる。ここでかかる空間容積は、ベントが導通された範囲において、スクリュー軸方向の各断面におけるバレル内面空間の断面積からスクリュー断面積を差し引いて得られる差をスクリュー軸方向に積分することにより(近似的には単位長さずつの総和により)算出することができる。
【0174】
本発明で押出機に供給されるポリカーボネート樹脂の形状は、溶融した樹脂状態であってもよく、また粉末状、微粒状、フレーク状またはペレット状のものであってもよいが、好ましくは粉末状、微粒状またはフレーク状のものである。
【0175】
A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)以外に適宜配合される任意成分は、上記A成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)と同じく主供給口から供給しても、サイドフィードなどの副供給口から供給しても構わない。またかかるサイドフィードはA成分およびB成分(より好適にはA成分〜C成分)を水と共に溶融混合する混練ゾーン以後であれば、減圧されたベント前に備えられても、また減圧されたベント以後に備えられてもよい。しかしながら減圧されたベント前のサイドフィードの設置は、蒸散する水によってサイドフィードにおける供給を不安定とする場合があり、更にサイドフィードより供給される成分が、減圧されたベントにおいて水と共に多量に除去される場合もある。かかる場合には、サイドフィードを減圧されたベント以後に備えることが好ましい。更にサイドフィード以後に注入された水の脱気を主たる目的としないベントを1〜3箇所設けることもできる。任意成分は、一種であっても複数種あってもよく、複数種あるときは別々に添加しても、混合して添加してもよい。
【0176】
上記押出機の好ましい運転条件は、温度240〜320℃、好ましくは240〜310℃、スクリュー回転数80〜500rpm、好ましくは100〜300rpmである。
【0177】
また押出原料中に混入した異物等を除去するためのスクリーンを押出機ダイス部前のゾーンに設置し、異物を樹脂組成物から取り除くことも可能である。かかるスクリーンとしては金網、スクリーンチェンジャー、焼結金属プレート(ディスクフィルター等)等を挙げることができる。
【0178】
<樹脂組成物の成形について>
本発明の製造方法で作製された樹脂組成物は、通常、上記の如く製造されたペレットを射出成形することにより、各種の製品(成形品)を製造することができる。本発明は熱安定性の良好な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供し、この結果該樹脂組成物からなるペレットを再度溶融し射出成形法などの方法を用いることができる。かかる点において従来例えば押出されたシートを直接使用に供することのみを開示した技術に対して優位性を有する。更に本発明の製造方法により製造された芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は良好な耐加水分解性を有し、その結果幅広い分野での適用を可能とするものである。
【0179】
かかる射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、適宜目的に応じて、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体の注入によるものを含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、超高速射出成形等の射出成形法を用いて成形品を得ることができる。これら各種成形法の利点は既に広く知られるところである。また、成形方式はコールドランナー方式及びホットランナー方式のいずれも選択することができる。
【0180】
また、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、押出成形により各種異形押出成形品、シート、フィルム等の形で使用することもできる。また、シート、フィルムの成形にはインフレーション法、カレンダー法、キャスティング法等も使用可能である。さらに特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。さらに、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を回転成形やブロー成形等により中空成形品とすることも可能である。
【0181】
かかる本発明の樹脂組成物は、従来の層状珪酸塩を含有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に比べて、良好な熱安定性、良好な剛性、および耐加水分解性を兼備するという格別の効果を有する。したがって、本発明の樹脂組成物は、これらの特性が要求される分野、例えば、各種電子・電気機器、OA機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、包装容器及び雑貨等の各種用途に有用である。殊に上記の特性は大型成形品、複雑形状の成形品、極薄成形品等に好適な特性である。したがって、本発明の樹脂組成物は、例えばOA機器や家電製品の外装材に好適なものである。特にパソコン、ノートパソコン、ゲーム機(家庭用ゲーム機、業務用ゲーム機、パチンコ、及びスロットマシーン等)、ディスプレー装置(CRT、液晶、プラズマ、プロジェクタ、及び有機EL等)、並びに、プリンター、コピー機、スキャナー及びファックス(これらの複合機を含む)等の外装材において好適である。特にノートパソコン、ディスプレー装置、ゲーム機及びコピー機やそれらの複合機等の大型製品の外装材に好適である。また、本発明の樹脂組成物は、例えば光学部品が搭載されるシャーシ(複写機、ファクシミリ、プロジェクター装置)、精密センサーを搭載するシャーシ(家庭用ロボット等)、ヨーク、及び誘電体共振器シャーシ等の複雑形状の成形品に好適である。さらに、本発明の樹脂組成物は、例えば電池ハウジング等の各種ハウジング成形品、鏡筒、メモリーカード、スピーカーコーン、スピーカーフレーム、ディスクカートリッジ、面発光体、マイクロマシン用機構部品、銘板等の極薄成形品において好適である。
【0182】
本発明の樹脂組成物より形成された樹脂成形品には、表面改質を施すことによりさらに他の機能を付与するとこが可能である。ここでいう表面改質とは、蒸着(物理蒸着、化学蒸着等)、メッキ(電気メッキ、無電解メッキ、溶融メッキ等)、塗装、コーティング、印刷等の樹脂成形品の表層上に新たな層を形成させるものであり、通常の樹脂成形品に用いられる方法が適用できる。
【0183】
樹脂成形品の表面に金属層または金属酸化物層を積層する方法としては、例えば蒸着法、溶射法、メッキ法等が挙げられる。蒸着法としては真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法、並びに、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法等の化学蒸着(CVD)法が例示される。溶射法としては大気圧プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法等が例示される。メッキ法としては、無電解メッキ(化学メッキ)法、溶融メッキ法、電気メッキ法等が挙げられ、電気メッキ法においてはレーザーメッキ法を使用することができる。
【0184】
前記の各方法のなかでも、蒸着法およびメッキ法が本発明の樹脂成形品の金属層を形成する上で好ましく、蒸着法が本発明の樹脂成形品の金属酸化物層を形成する上で特に好ましい。蒸着法およびメッキ法は両者を組合せて使用することもでき、例えば蒸着法で形成された金属層を利用し電気メッキを行う方法等が採用可能である。
【0185】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、樹脂組成物の評価は下記の(1)〜(3)の方法により行った。また、以下の文中で“部”とあるは特に断らない限り全て重量部を意味する。
【0186】
(1)層状珪酸塩(無機分)の含有量
各樹脂組成物を用いて、射出成形機(東芝機械(株)製:IS−150EN)によりシリンダー温度260℃、金型温度80℃、成形サイクル40秒で試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)を成形し、成形した試験片を切削してるつぼに入れて秤量し、600℃まで昇温し、そのまま6時間保持した後に放冷し、るつぼに残った灰化残渣を秤量することで樹脂組成物中の層状珪酸塩(無機分)の量を測定した。すなわち、樹脂組成物の曲げ弾性率(剛性)等の特性は無機分の割合によって影響されるため、各実施例および比較例では、試験片中の無機分の割合を測定し、表1にB成分の無機分の割合(重量%)として表示した。
【0187】
(2)粘度平均分子量、高温高湿試験後の粘度平均分子量の低下率(ΔMratio)
前記(1)と同条件で成形した同形状の試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)の粘度平均分子量を本文中記載の方法にて測定した。また、該試験片を温度105℃、相対湿度100%のプレッシャークッカーに10時間放置して処理した後、温度23℃、相対湿度50%の環境下で24時間放置した試験片(処理後の試験片)を用いて測定した粘度平均分子量と、温度23℃、相対湿度50%の環境下で74時間放置した試験片(処理前の試験片)を用いて測定した粘度平均分子量を、下記数式にしたがって計算し、恒温恒湿試験後の粘度平均分子量の低下率(ΔMratio)を算出した。
ΔMratio=100×[(処理前の試験片の粘度平均分子量)−(処理後の試験片の粘度平均分子量)]/(処理前の試験片の粘度平均分子量)
この数値が小さいほど成形した樹脂組成物の耐加水分解性が良好であることを示す。
【0188】
(3)曲げ弾性率
前記(1)と同条件で成形した同形状の試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)を、温度23℃および相対湿度50%RHの雰囲気下においてASTM−D790に準拠の方法により曲げ弾性率(MPa)を測定した。この数値が大きいほど成形した樹脂組成物の剛性が優れていることを意味する。
【0189】
[実施例1〜6、比較例1〜2]
b’−1成分〜b’−3成分のいずれかとC成分とを、表1記載の両者の配合比率で、スクリュー直径30mmのベント式二軸押出機[(株)日本製鋼所製 TEX30XSST;完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュー]を用いて両者の溶融混合物からなるペレットを製造した。このとき、排出量は10kg/hrに設定し、押出温度は全ての区間を200℃とした。また、スクリュー回転数は150rpm、ベントの真空度は2KPaであった。更にペレットは、押出機ダイスより排出されたストランドをイオン交換膜を通したイオン交換水が連続的に供給されたステンレスバス中に浸漬して冷却され、その後ペレタイザーにより該ペレットを切断して得られた。ペレットの大きさは直径約2mm、長さ約3mmであり、切断後ステンレス製容器に受け取られた。
【0190】
次いで、かかるペレットを100℃で5時間熱風循環式乾燥機により乾燥した。かかる乾燥直後のペレット、A成分、及び他の任意成分を表1記載の配合割合となるようポリエチレン袋中に量り入れ、その袋を上下方向および左右方向に十分に回転させることにより、各成分を均一にドライブレンドした。但し実施例3の場合のみ、b’−1成分とC成分からなるペレットは乾燥されずペレット表面に付着した水をそのままとして、A成分及び他の任意成分とドライブレンドした。
【0191】
主供給口からの水の供給量は、原材料が含む水分率と添加した水分量の合計である。いずれの実施例も各成分をドライブレンドするときに少量のイオン交換水を添加することで主供給口からの水の供給量を表記載の量に調整した。比較例においては水の添加はなかった。押出機供給前のドライブレンドされた混合物の水分量は、デュポン式水分率計により測定した。
【0192】
前記ドライブレンドされた混合物を、スクリュー径30mmφのベント式二軸押出機((株)日本製鋼所製:TEX30XSST;完全かみあい、同方向回転)を用い押出した。かかる二軸押出機には、真空ポンプに接続された減圧可能なベントおよび液注装置に接続された水注入部が備えられていた。かかる水注入部は、2箇所に設けられた混練ゾーンの間に配置され、またベントは下流側(押出機のダイに近い側)の混練ゾーンの後に設けられた。また上記ベントは1箇所であり、その他の開口部は設けられなかった。ベントと真空ポンプとを接続する配管には真空ゲージおよびチラーで約4℃まで冷却されたトラップが接続されていた。また注入された水は、25℃のイオン交換水を液注装置に導入されたものであり、また注入時の圧力は0.2MPaであった(表1中水注入部からの水供給量が0の実施例または比較例においては水注入をしなかった)。押出条件は、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数150rpm、樹脂組成物の供給量20kg/hにて溶融混練し、押出し、ストランドカットしてペレットを得た。液注装置より水を表1記載の割合となるように供給した。
【0193】
なお、比較例を含む全ての実験において、下記のTMP(トリメチルホスフェート)を、A成分100重量部に対して0.1重量部となる割合で配合した。
【0194】
このようにして得られた各ペレットを、それぞれ、100℃で5時間熱風循環式乾燥機により乾燥した後、射出成形機(東芝機械(株)製:IS−150EN)を用いて所定の試験片(寸法:長さ127mm×幅12.7mm×厚み6.4mm)を作成した。成形条件はシリンダ温度260℃、金型温度80℃、射速30mm/秒、保圧50MPa前後とした。これらの試験片についての評価結果を表1に示す。なお、表1記載の各成分を示す記号は、それぞれ下記のものを意味する。
【0195】
<A成分>
〔PC−1〕:未乾燥状態の、粘度平均分子量23,800のビスフェノールA型芳香族ポリカ−ボネ−ト樹脂パウダー[帝人化成(株)製「パンライトL−1250WP」]
〔PC−2〕:PC−1を、110℃で5時間熱風循環式乾燥機により乾燥したもの。
【0196】
<B成分>
〔b’−1〕:下記方法により製造されたジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライドでほぼ完全にイオン交換された有機化合成フッ素雲母(合成フッ素雲母の陽イオン交換容量:110ミリ当量/100g)
〔b’−1の製造法〕:合成フッ素雲母(コープケミカル(株)製「ソマシフME−100」)約100部を精秤してこれを室温の水(イオン交換水)10,000部に撹拌分散し、ここに前記オニウムイオンのクロライド(ジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライド)を合成フッ素雲母の陽イオン交換当量に対して1.2倍当量を添加して6時間撹拌した。生成した沈降性の固体を濾別し、次いで30,000部のイオン交換水中で撹拌洗浄後再び濾別した。この洗浄と濾別の操作を各3回行った。得られた固体は5日の風乾後乳鉢で粉砕し、さらに50℃の温風乾燥を10時間行い、再度乳鉢で最大粒径が100μm程度となるまで粉砕した。かかる温風乾燥により窒素気流下120℃で1時間保持した場合の熱重量減少で評価した残留水分量が3重量%とし、b’−1を得た。
〔b’−2〕:下記方法により製造されたジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライドで陽イオン交換容量の55%分がイオン交換された有機化合成フッ素雲母(合成フッ素雲母の陽イオン交換容量:110ミリ当量/100g)
〔b’−2の製造法〕:前記b’−1の製造法において、ジメチルジ−n−デシルアンモニウムクロライドを合成フッ素雲母の陽イオン交換当量に対して0.8倍当量を添加した以外は、前記b’−1の場合と同様にして製造された。
〔b’−3〕:トリn−オクチルメチルアンモニウムクロライドでほぼ完全にイオン交換された有機化合成フッ素雲母(コープケミカル(株)製:「ソマシフ MTE」、合成フッ素雲母の陽イオン交換容量:110ミリ当量/100g)
【0197】
<C成分>
〔C−1〕:スチレン−無水マレイン酸共重合体(ノヴァケミカルジャパン(株)製:「DYLARK 332−80」、無水マレイン酸量約15重量%)
<D成分>
〔D−1〕:高級脂肪酸と多価アルコールのエステル(理研ビタミン(株)製:「リケマール S−100A」)
(その他の成分)
TMP:トリメチルホスフェート(大八化学工業(株)製:TMP)、添加量は全ての例でA成分100重量部当り0.1重量部
【0198】
【表1】
【0199】
表1に示す結果から、押出時に本発明の所定の条件下で水分を含有せしめ、かつ該水分をベントで脱気しながら製造された芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、高い曲げ弾性率(剛性)を示しながら、高温高湿環境に放置したときの分子量低下が少なく耐加水分解性が向上している(比較例1〜2、実施例1〜6)。また、高級脂肪酸と多価アルコールのエステルを更に添加して、本発明の製造方法で作製した樹脂組成物(実施例6)は、耐加水分解性が更に高まったものとなっている。
【0200】
【発明の効果】
以上の如き本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、従来にない高剛性でかつ良好な耐加水分解性を有する樹脂組成物である。かかる特性は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のより幅広い用途における実用性を高め、各種電子・電気機器、OA機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、包装容器、雑貨等の幅広い分野において有用であり、その産業的価値は極めて高い。
Claims (16)
- 下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する方法であって、該A成分と、B成分のイオン交換容量の40%以上の割合で下記一般式(I)で示される有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’−i成分)とを水と共に少なくとも1個の減圧されたベントを備えてなるベント式押出機に供給して溶融混合し、その後減圧されたベントより該溶融混合物から水を除去する樹脂組成物の製造方法。
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部
- 前記水の少なくとも一部は、A成分100重量部当り0.1〜5重量部の範囲において、A成分および/またはb’−i成分と同一の供給口より供給される請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記水の少なくとも一部は、ベント式押出機に備えられた水を注入添加する機能を持つ水注入口より、該押出機に供給される請求項1または請求項2に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記水注入口における水の注入量は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部当り0.2〜20重量部である請求項3に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 下記A成分およびB成分の特定割合よりなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物をベント式押出機を用いて製造する方法であって、該押出機は、A成分、およびB成分のイオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンでイオン交換された層状珪酸塩(b’成分)とを供給するための主供給口と、水を注入添加する機能を持つ水注入口と、注入された水を脱気するための減圧されたベントを備えてなり、かつ該製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給し、(ii)該供給後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する樹脂組成物の製造方法。
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部
(B)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩(B成分)0.1〜50重量部 - 前記製造は、(i)主供給口よりA成分およびb’成分を押出機に供給して溶融混合し、(ii)該溶融混合後水注入口より水を押出機に注入し、(iii)該注入後A成分およびb’成分を水と共に溶融混合し、(iv)該溶融混合後減圧されたベントより水を脱気しながら溶融押出する請求項5に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記ベント式押出機は、主供給口と水注入口の間、及び水注入口と注入された水を脱気するための減圧されたベントの間にそれぞれ混練ゾーンが設けられてなる請求項6に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記減圧されたベントにおける真空度は、7kPa以下である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記減圧されたベントが設けられた箇所において、スクリュー溝より構成される空間容積に対する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物充填量が、5〜20体積%である請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記製造方法は、A成分100重量部当り、更に(C)芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物(C成分)0.1〜50重量部をベント式押出機に供給し、溶融混合することを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記C成分は、芳香族ポリカーボネートとの親和性を有しかつカルボキシル基及び/又はその誘導体からなる官能基を有する重合体である請求項11に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記製造方法は、A成分、b’成分またはb’−i成分、並びにC成分とをベント式押出機に供給する際、b’成分またはb’−i成分とC成分とを予め溶融混合することを特徴とする請求項11または請求項12に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記B成分とC成分との割合は、C成分100重量部当り、B成分が5〜200重量部である請求項11〜請求項13のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 上記製造方法は、A成分100重量部当り、更に(D)高級脂肪酸と多価アルコールの部分エステルおよび/またはフルエステル(D成分)を0.005〜1重量部含むことを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 上記請求項1〜請求項15のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法により製造された樹脂ペレット。
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JP2003105282A JP2004307707A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 樹脂組成物の製造方法および該製造方法による樹脂ペレット |
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JP2012072329A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Idemitsu Kosan Co Ltd | ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法 |
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2003
- 2003-04-09 JP JP2003105282A patent/JP2004307707A/ja active Pending
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