JP2004533532A - 難燃性熱可塑性プラスチック成形材料 - Google Patents
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Abstract
A)PETa2)をA)100質量%に対して1〜50質量%含有するポリエチレンテレフタレート(PET)とは異なるポリエステルa1)少なくとも1種10〜97質量%、B)B)100質量%に対して、b1)ハロゲン含有の難燃剤20〜99質量%、b2)酸化アンチモン1〜80質量%からなる難燃剤組合せ1〜30質量%、C)KH2PO4またはLiH2PO4またはこれらの混合物0.01〜5質量%、D)たれ防止剤0.01〜3質量%、E)その他の添加剤0〜70質量%を含有し、その際、成分A)〜E)の質量%の合計は100%である熱可塑性成形材料。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、
A)PETa2)をA)100質量%に対して1〜50質量%含有するポリエチレンテレフタレート(PET)とは異なるポリエステルa1)少なくとも1種 10〜97質量%、
B)B)100質量%に対して、
b1)ハロゲン含有難燃剤 20〜99質量%、
b2)酸化アンチモン 1〜80質量%
からなる難燃剤組合せ 1〜30質量%、
C)KH2PO4またはLiH2PO4またはこれらの混合物 0.01〜5質量%、
D)たれ防止剤(antidrop agent) 0.01〜3質量%、
E)その他の添加剤 0〜70質量%、
を含有し、その際、成分A)〜E)の質量%の合計は100%である熱可塑性プラスチック成形材料に関する。
【0002】
本発明はさらに、繊維、シートおよび成形体を製造するための本発明による成形材料の使用ならびにその際に得られるあらゆる種類の成形体に関する。
【0003】
US4,532,290およびUS3,953,539から、エステル交換のための防止剤として、または色安定化剤としてホスフェートを含有するPC/ポリエステルブレンドが公知である。
【0004】
EP−A542128からは亜鉛もしくはカルシウムのリン酸二水素化物をベースとするエステル交換防止剤を含有し、ハロゲン化ポリカーボネートを含有していてもよいブレンドが公知である。
【0005】
ポリエステルのための難燃剤として使用することができるハロゲン含有の、特に低分子ポリカーボネートまたはオリゴカーボネートに関して、依然としてこのような成形材料の結晶化挙動および流動性に関して技術的な問題提起がなされている。ポリカーボネートとポリエステルとの間でのエステル交換反応の場合、幅広い分子量分布を有し、かつ比較的劣った結晶化挙動を示すブロックコポリマーが形成される。このことは特に迅速に低下する結晶化温度において明らかであるので、射出成形法または吹き込み成形法に否定的な影響を与える。
【0006】
従って本発明の課題は、加工の際に改善された結晶化挙動を有し、かつ改善された流動性を示す難燃性ポリエステル成形材料を提供することである。
【0007】
これに応じて冒頭で定義した成形材料が判明した。有利な実施態様は従属請求項から明らかである。
【0008】
意外なことに、特にオリゴマーのハロゲン含有難燃剤とポリエステルとのこの組合せは、比較的長期間にわたり、かつ繰り返し溶融した場合でも高い結晶化温度を維持する結晶化挙動につながる。このことは比較的短いサイクル時間および比較的短い離型時間ならびによりわずかな粘着傾向と結びついている。
【0009】
成分A)として本発明による成形材料は、A)100質量%に対してポリエチレンテレフタレート(PET)を1〜50質量%、有利には10〜35質量%含有するPETとは異なるポリエステルを10〜97質量%、有利には20〜97質量%、および特に30〜80質量%含有する。
【0010】
適切なポリエチレンテレフタレート(a2)は脂肪族ジヒドロキシ化合物としてのエチレングリコールおよび芳香族ジカルボン酸としてのテレフタル酸をベースとし、その際、芳香族ジカルボン酸の10モル%まではその他の芳香族ジカルボン酸、たとえば2,6−ナフタリンジカルボン酸またはイソフタル酸またはこれらの混合物により、あるいは脂肪族または脂環式ジカルボン酸、たとえばアジピン酸、アゼライン酸またはシクロヘキサンジカルボン酸により代えられていてもよい。さらにポリエチレンテレフタレート中のエチレングリコールは、使用されるポリエチレンテレフタレートの総質量に対して0.75質量%までの量でたとえばヘキサン−1,6−ジオールおよび/または5−メチル−ペンタン−1,5−ジオールにより代えられていてもよい。
【0011】
本発明によるポリエチレンテレフタレートの粘度数は一般に40〜120ml/gの範囲であり、かつ有利には60〜100ml/gである(ISO1628によりフェノール/o−ジクロロベンゼン混合物(1:1)中0.5質量%溶液として25℃で測定)。
【0012】
問題のポリエチレンテレフタレートのカルボキシル末端基含有率は通常、60mval/kgより大きいことはなく、有利には40mval/kgより大きいことはなく、かつ特に30mval/kgより大きいことはない。カルボキシル末端基は通常、滴定法により測定される(たとえば電位差計を用いる)。
【0013】
ポリエチレンテレフタレートとして、粘度数およびカルボキシル末端基含有率に関して異なるこのような化合物の混合物もまた使用することができる。
【0014】
本発明によるポリエチレンテレフタレートは公知の方法により、エステル交換および場合により重縮合反応も促進する触媒を使用して得られる。触媒としてたとえば無機または有機金属化合物、たとえば元素の周期系の第IB族、第IIB族、第IVA族、第IVB族、第VA族、第VB族または第VIIIB族の群からの金属元素をベースとする化合物のルイス酸が適切である。たとえば特許文献US−A3,936,421に挙げられている触媒活性有機および無機チタン化合物、スズ化合物およびアンチモン化合物が考えられる。特に有機スズ化合物およびチタン化合物、たとえばテトラエチルスズ、ジブチルスズジクロリド、ジブチルスズマレエートまたはジブチルスズラウレート、ならびにテトラブチルオルトチタネート、テトラオクチルチタネートまたはトリエタノールアミンチタネートが適切である。
【0015】
さらにPETリサイクル材料(スクラップPET(scrap-PET)ともよばれる)をポリアルキレンテレフタレートのようなポリエステル、たとえばPBTとの混合物として使用することも有利である。
【0016】
リサイクル材料とは一般に次のものであると理解する:
1)いわゆる工業加工後のリサイクル材料(post-industrial recycled materials):これは重縮合の際または加工の際の製品屑、たとえば射出成形加工の際のスプルーまたは射出成形加工または押出成形の始動屑または押出成形したプレートまたはシートの切り落としである。
【0017】
2)消費後のリサイクル材料(post-consumer recycled materials):これは最終使用者により使用後に回収され、かつ処理されたプラスチック製品である。主要量を占める製品はミネラルウォーター、清涼飲料水およびジュースのためのPETボトルである。
【0018】
両種のリサイクル材料は粉砕品として、または顆粒の形で存在していてよい。後者の場合、リサイクル原料を分別し、かつ洗浄した後、押出機中で溶融し、かつ造粒する。このことにより多くの場合、その後の加工工程のための取り扱い、流動性および供給性が容易になる。
【0019】
造粒品も粉砕品として存在するリサイクル材料も使用することができ、その際、最大の辺の長さは6mm、有利には5mm未満であるとよい。
【0020】
加工の際の(痕跡量の水分による)ポリエステルの加水分解に基づいて、リサイクル材料を前乾燥することが推奨される。乾燥後の残留湿分は有利には<0.2%、特に<0.05%である。
【0021】
一般に、PETとは異なる芳香族ジカルボン酸および脂肪族もしくは芳香族ジヒドロキシ化合物をベースとするポリエステルa1)を使用する。
【0022】
有利なポリエステルの第一の群はアルコール部分に有利には2〜10個の炭素原子を有するポリアルキレンテレフタレートである。
【0023】
このようなポリアルキレンテレフタレートは自体公知であり、かつ文献に記載されている。これらはその主鎖中に芳香族ジカルボン酸に由来する芳香族環を有している。芳香族環はたとえばハロゲン、たとえば塩素および臭素により、またはC1〜C4−アルキル基、たとえばメチル基、エチル基、i−プロピル基もしくはn−プロピル基およびn−ブチル基、i−ブチル基もしくはt−ブチル基により置換されていてもよい。
【0024】
これらのポリアルキレンテレフタレートは芳香族ジカルボン酸、そのエステルまたはその他のエステル形成誘導体と、脂肪族ジヒドロキシ化合物とを自体公知の方法で反応させることにより製造することができる。
【0025】
有利なジカルボン酸として2,6−ナフタリンジカルボン酸、テレフタル酸およびイソフタル酸またはこれらの混合物が挙げられる。芳香族ジカルボン酸の30モル%まで、有利には10モル%未満が脂肪族または環式脂肪族ジカルボン酸、たとえばアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸およびシクロヘキサンジカルボン酸により代えられていてもよい。
【0026】
脂肪族ジヒドロキシ化合物の中から、2〜6個の炭素原子を有するジオール、特に1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメチラノールおよびネオペンチルグリコールまたはこれらの混合物が有利である。
【0027】
特に有利なポリエステル(A)として、3〜6個の炭素原子を有するアルカンジオールから誘導されるポリアルキレンテレフタレートが挙げられる。これらの中から特にポリプロピレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレートまたはこれらの混合物が有利である。さらに別のモノマー単位として1質量%まで、有利には0.75質量%までの1,6−ヘキサンジオールおよび/または2−メチル−1,5−ペンタンジオールを含有するPPTおよび/またはPBTが有利である。
【0028】
ポリエステル(A)の粘度数はISO1628によりフェノール/o−ジクロロベンゼン混合物(質量比1:1、25℃)中の0.5質量%溶液として測定して一般に50〜220の範囲、有利には80〜160である。
【0029】
特に有利であるのは、そのカルボキシル末端基含有率がポリエステル1kgあたり100mval、有利には60mval/kgおよび特に50mval/kgまでのポリエステルである。このようなポリエステルはたとえばDE−A4401055の方法により製造することができる。カルボキシル末端基含有率は通常、滴定法(たとえば電位差測定)により測定することができる。
【0030】
A)の特に有利な実施態様ではPBT:PETの比は有利に3:1〜1.5:1、特に2.5:1〜2:1である。
【0031】
別の基として芳香族ジカルボン酸および芳香族ジヒドロキシ化合物から誘導される完全に芳香族のポリエステルが挙げられる。
【0032】
芳香族ジカルボン酸としてすでにポリアルキレンテレフタレートにおいて記載した化合物が適切である。有利にはイソフタル酸5〜100モル%およびテレフタル酸0〜95モル%からなる混合物、特にテレフタル酸約80%とイソフタル酸20%からこれらの両方の酸の等量の混合物を使用する。
【0033】
芳香族ジヒドロキシ化合物は有利には一般式
【0034】
【化1】
[式中、Zは8個までの炭素原子を有するアルキレン基またはシクロアルキレン基、12個までの炭素原子を有するアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子または硫黄原子または化学結合を表し、かつmは0〜2の値を有する]を有する。該化合物はフェニレン基においてC1〜C6−アルキル基またはアルコキシ基およびフッ素、塩素もしくは臭素を置換基として有していてもよい。
【0035】
これらの化合物の母体としてたとえば
ジヒドロキシジフェニル、
ジ−(ヒドロキシフェニル)アルカン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)スルフィド、
ジ−(ヒドロキシフェニル)エーテル、
ジ−(ヒドロキシフェニル)ケトン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、
α,α′−ジ−(ヒドロキシフェニル)−ジアルキルベンゼン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)スルホン、ジ−(ヒドロキシベンゾイル)ベンゼン
レゾルシンおよび
ヒドロキノンならびにこれらの環アルキル化もしくは環ハロゲン化された誘導体が挙げられる。
【0036】
これらの中から、
4,4′−ジヒドロキシジフェニル、
2,4−ジ−(4′−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、
α,α′−ジ−(4−ヒドロキシフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン、
2,2−ジ−(3′−メチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロパンおよび
2,2−ジ−(3′−クロロ−4′−ヒドロキシフェニル)プロパン
ならびに特に
2,2−ジ−(4′−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2,2−ジ(3′,5−ジクロロジヒドロキシフェニル)プロパン、
1,1−ジ−(4′−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、
3,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン、
4,4′−ジヒドロキシジフェニルスルホンおよび
2,2−ジ(3,5′−ジメチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロパン
またはこれらの混合物が有利である。
【0037】
当然のことながら、ポリアルキレンテレフタレートおよび完全に芳香族のポリエステルの混合物もまた使用することができる。これらは一般にポリアルキレンテレフタレートを20〜98質量%および完全に芳香族のポリエステルを2〜80質量%含有している。
【0038】
当然のことながら、ポリエステルブロックコポリマー、たとえばコポリエーテルエステルを使用することもできる。このような製品は自体公知であり、かつ文献、たとえばUS−A3651014に記載されている。相応する製品、たとえばHytrel (R)(DuPont)も市販されている。
【0039】
成分B)として本発明による成形材料は、
b1)有利に重合度またはオリゴマー化度が3より大、有利には4より大のハロゲン含有難燃剤20〜99質量%、有利には50〜85質量%、
b2)酸化アンチモン1〜80質量%、有利には15〜50質量%
からなる難燃剤組合せを1〜30質量%、有利には2〜25質量%および特に5〜20質量%含有する。
【0040】
有利な酸化物b2)は三酸化アンチモンおよび五酸化アンチモンである。より良好な分散のために酸化物b2)はいわゆるマスターバッチ(コンセントレート)としてポリマーA)中に混合することができ、その際、該コンセントレート中でたとえば成分A)に相応するか、またはそのつどの成分A)とは異なる熱可塑性プラスチックを使用することができる。ポリオレフィン、有利にはポリエチレン中のb2)のコンセントレートが有利である。
【0041】
適切な難燃剤b1)は有利には構造式:
【0042】
【化2】
の臭素化化合物、たとえば臭素化オリゴカーボネート(Great Lakes社のBC52またはBC58または帝人社のFG7000)である。
【0043】
さらにn>4を有する式:
【0044】
【化3】
のポリペンタブロモベンジルアクリレート(たとえばDead Sea Bromine(DSB)社のFR1025)が適切である。
【0045】
有利な臭素化化合物はさらに式:
【0046】
【化4】
のテトラブロモ−ビス−フェノールAとエポキシドとからなるオリゴマー反応生成物(n>3)(たとえばDSB社のFR2300および2400)である。
【0047】
難燃剤として有利に使用される臭素化オリゴスチレンは、トルエン中、蒸気圧浸透圧測定により測定して4〜90、有利には5〜60の平均重合度(数平均)を有する。環状オリゴマーは同様に適切である。本発明の有利な1実施態様によれば使用される臭素化オリゴマースチレンは次の式Iを有し、該式中、Rは水素または脂肪族基、特にアルキル基、たとえばCH2またはC2H5を表し、かつnは繰り返される鎖構造要素の数を表す。R′はHであっても臭素であっても通常のラジカル形成剤の断片であってもよい:
【0048】
【化5】
【0049】
値nは4〜88、有利には4〜58であってよい。臭素化オリゴスチレンは臭素を40〜80質量%、有利には55〜70質量%含有している。主としてポリジブロモスチレンからなる生成物は有利である。該物質は分解せずに溶融することができ、かつたとえばテトラヒドロフラン中で可溶性である。これらは、たとえば(DT−OS2537385により)スチレンの熱的な重合により得られるような、場合により脂肪族水素化されたスチレンオリゴマーの環臭素化により製造するか、または適切な臭素化スチレンのラジカルオリゴマー化により製造することができる。難燃剤の製造はスチレンのイオン性オリゴマー化および引き続き臭素化により行うことができる。ポリエステルの難燃処理のために必要な臭素化オリゴスチレンの量は臭素含有率に依存する。本発明による成形材料中の臭素含有率は2〜20質量%、有利には5〜12質量%である。
【0050】
本発明による臭素化ポリスチレンは通常、EP−A47549に記載の方法により得られる:
【0051】
【化6】
【0052】
この方法により、および市場で得られる臭素化ポリスチレンは主として環置換された三臭素化生成物である。n′(IIIを参照のこと)は120〜2000の一般値を有し、これは40000〜1000000、有利には130000〜800000の分子量に相応する。
【0053】
臭素含有率は(環置換された臭素の含有率に対して)一般に少なくとも55質量%、有利には少なくとも60質量%および特に68質量%である。
【0054】
市販の粉末状の製品は一般に160〜200℃のガラス転移温度を有し、かつたとえば商品名HP7010でAlbemarle社から、およびPyrocheck (R)でFerro Corporation社から、またはSaytex 7010でAlbemarle社から入手可能である。
【0055】
臭素化オリゴスチレンと臭素化ポリスチレンとからなる混合物もまた本発明による成形材料中で使用することができ、その際、混合比は任意である。
【0056】
重合度nは通常、分子量の測定により確認することができる。
【0057】
これは>2000の分子量(Mn)に相応し、この分子量は通常、膜浸透圧測定法により、またはMw>10000に関する光散乱により測定することができる。
【0058】
さらに塩素含有の難燃剤b1)が適切であり、その際、Oxychem社のDechlorane (R) plusが有利である。
【0059】
成分Cとして本発明による成形材料はKH2PO4またはLiH2PO4またはこれらの混合物を0.01〜5質量%、有利には0.05〜2質量%および特に0.05〜0.5質量%の量で含有している。
【0060】
KH2PO4:CAS番号7778−77−0
LiH2PO4:CAS番号13453−80−0
製造方法は当業者に公知であるので、このためのその他の記載は不要である。市販されている製品(たとえばChemische Fabrik Budenheim、Sigma−Aldrich Chemie)は通常、白色の固体である。
【0061】
本発明による成形材料はたれ防止剤D)、たとえばフッ素含有エチレンポリマーを0.01〜3質量%、有利には0.05〜2質量%および特に0.1〜1質量%含有している。これは55〜76質量%、有利には70〜76質量%のフッ素含有率を有するエチレンのポリマーである。
【0062】
このための例は、比較的少ない割合(通常、50質量%まで)の共重合性のエチレン性不飽和モノマーを含有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−コポリマーまたはテトラフルオロエチレン−コポリマーである。これらはたとえばSchildknechtによるVinyl and Related Polymers、Wiley−Verlag、1952、第484〜494頁およびWallによるFluoropolymers(Wiley Interscience、1972)に記載されている。
【0063】
これらのフッ素含有エチレンポリマーは成形材料中に均一に分散して存在しており、かつ有利には0.05〜10μm、特に0.1〜5μmの範囲の粒径d50(数平均値)を有する。この小さい粒径は特に有利にはフッ素含有エチレンポリマーとの水性分散液の使用およびポリエステル溶融物中への混合により達成することができる。
【0064】
さらにフッ素含有エチレンポリマーはバッチの形(たとえばPBT中5質量%まで)で存在していてもよい。別の有利な形はスチレン−アクリルニトリルコポリマー、特にPSANにより被覆された(粉末状または圧縮された)PTFEであり、これはフッ素含有エチレンポリマーの極めて微細な分散を可能にする。この製品はたとえばGE Speciality社からBlendex (R) 449の名称で市販されている。
【0065】
成分E)として本発明による成形材料は別の添加剤を0〜70質量%、特に50質量%まで含有していてもよい。
【0066】
成分E)として本発明による成形材料は、10〜40個、有利には16〜22個の炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪族カルボン酸と、2〜40個、有利には2〜6個の炭素原子を有する脂肪族飽和アルコールまたはアミンとの少なくとも1種のエステルまたはアミドを0〜5質量%、特に0.01〜5質量%、有利には0.05〜3質量%およびとりわけ0.1〜2質量%含有していてもよい。
【0067】
カルボン酸は1価または2価であってよい。例としてペラルゴン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、マルガリン酸、ドデカン二酸、ベヘン酸および特に有利にはステアリン酸、カプリン酸ならびにモンタン酸(30〜40個の炭素原子を有する脂肪酸の混合物)が挙げられる。
【0068】
脂肪族アルコールは1〜4価であってよい。アルコールのための例はn−ブタノール、n−オクタノール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ペンタエリトリットであり、その際、グリセリンおよびペンタエリトリットが有利である。
【0069】
脂肪族アミンは1〜3価であってよい。このための例はステアリルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジ(6−アミノヘキシル)アミンであり、その際、エチレンジアミンおよびヘキサメチレンジアミンが特に有利である。有利なエステルまたはアミドは相応して、グリセリンジステアレート、グリセリントリステアレート、エチレンジアミンジステアレート、グリセリンモノパルミトレート、グリセリントリラウレート、グリセリンモノベヘネートおよびペンタエリトリットテトラステアレートである。
【0070】
種々のエステルまたはアミドの混合物またはエステルとアミドとを組み合わせて使用することができ、その際、混合比は任意である。特に有利であるのは、これらの成分E)をA)に対して0.1〜0.8質量%、特に0.5〜0.7質量%の量で添加し、成分a1)および/またはa2)の所望の最終粘度の少なくとも80%を達成し、ならびに引き続き通例の成分B)〜E)と共に配合することである。
【0071】
別の添加剤E)はたとえば40質量%までの量で、有利には30質量%の量でのゴム弾性ポリマー(しばしば耐衝撃性変性剤、エラストマーまたはゴムともよばれる)である。
【0072】
この場合、殊に一般的にはコポリマーは有利には少なくとも2種類の次のモノマーから構成されている:エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソブテン、イソプレン、クロロプレン、酢酸ビニル、スチレン、アクリルニトリルおよびアルコール成分中に1〜18個の炭素原子を有するアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステル。
【0073】
このようなポリマーはたとえばHouben−Weyl、Methoden der organischen Chemie、第14/1巻(Georg−Thieme−Verlag、Stuttgart、1961)、第392〜406頁およびC.B.Bucknallによる著書、Toughened Plastics(Applied Science Publishers、London、1977)に記載されている。
【0074】
このようなエラストマーのいくつかの有利な種類を以下に記載する。
【0075】
これらのエラストマーの有利な種類はいわゆるエチレン−プロピレン(EPM)またはエチレン−プロピレン−ジエン−(EPDM)−ゴムである。
【0076】
EPMゴムは一般には実質的に二重結合を有しておらず、その一方でEPDMゴムは炭素原子100個あたり二重結合を1〜20有していてもよい。
【0077】
EPDMゴムのためのジエンモノマーとしてたとえば共役ジエン、たとえばイソプレンおよびブタジエン、5〜25個の炭素原子を有する非共役ジエン、たとえばペンタ−1,4−ジエン、ヘキサ−1,4−ジエン、ヘキサ−1,5−ジエン、2,5−ジメチルヘキサ−1,5−ジエンおよびオクタ−1,4−ジエン、環式ジエン、たとえばシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエンおよびジシクロペンタジエンならびにアルケニルノルボルネン、たとえば5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ブチリデン−2−ノルボルネン、2−メタリル−5−ノルボルネン、2−イソプロペニル−5−ノルボルネンおよびトリシクロジエン、たとえば3−メチル−トリシクロ(5.2.1.0.2.6)−3,8−デカジエンまたはこれらの混合物が挙げられる。ヘキサ−1,5−ジエン、5−エチリデンノルボルネンおよびジシクロペンタジエンが有利である。EPDMゴムのジエン含有率はゴムの総質量に対して有利には0.5〜50質量%、特に1〜8質量%である。
【0078】
EPM−ゴムまたはEPDM−ゴムは有利には反応性カルボン酸またはその誘導体によりグラフトされていてもよい。ここではたとえばアクリル酸、メタクリル酸およびこれらの誘導体、たとえばグリシジル(メタ)アクリレート、ならびに無水マレイン酸が挙げられる。
【0079】
有利なゴムのもう1つの群はエチレンとアクリル酸および/またはメタクリル酸および/またはこれらの酸のエステルのコポリマーである。さらにゴムはなおジカルボン酸、たとえばマレイン酸およびフマル酸またはこれらの酸の誘導体、たとえばエステルおよび無水物、および/またはエポキシ基を有するモノマーを含有していてもよい。これらのジカルボン酸誘導体またはエポキシ基を有するモノマーは有利にはジカルボン酸もしくはエポキシ基を有する一般式IまたはIIまたはIIIまたはIVのモノマー
【0080】
【化7】
[式中、R1〜R9は水素を表すか、または1〜6個の炭素原子を有するアルキル基を表し、かつmは0〜20の整数、gは0〜10の整数およびpは0〜5の整数である]をモノマー混合物に添加することによりゴム中に組み込むことができる。
【0081】
有利には基R1〜R9は水素を表し、その際、mは0または1であり、かつgは1である。相応する化合物はマレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、アリルグリシジルエーテルおよびビニルグリシジルエーテルである。
【0082】
式I、IIおよびIVの有利な化合物はマレイン酸、無水マレイン酸およびアクリル酸および/またはメタクリル酸の、エポキシ基を有するエステル、たとえばグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートおよび第三アルコールを有するエステル、たとえばt−ブチルアクリレートである。後者はたしかに遊離のカルボキシル基を有していないが、しかしその挙動において遊離酸に近く、従って潜在的なカルボキシル基を有するモノマーとよばれる。
【0083】
有利にはコポリマーはエチレン50〜98質量%、エポキシ基を有するモノマーおよび/またはメタクリル酸および/または酸無水物基を有するモノマー0.1〜20質量%ならびに残部が(メタ)アクリル酸エステルからなる。
【0084】
特に有利であるのは、
エチレン50〜98質量%、特に55〜95質量%、
グリシジルアクリレートおよび/またはグリシジルメタクリレート、(メタ)アクリル酸および/または無水マレイン酸0.1〜40質量%、特に0.3〜20質量%、および
n−ブチルアクリレートおよび/または2−エチルヘキシルアクリレート1〜45質量%、特に10〜40質量%
からなるコポリマーである。
【0085】
アクリル酸および/またはメタクリル酸の別の有利なエステルはメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステルおよびi−ブチルエステルまたはt−ブチルエステルである。
【0086】
さらにビニルエステルおよびビニルエーテルをコモノマーとして使用することができる。
【0087】
前記のエチレンコポリマーは自体公知の方法により、有利には高圧および高温下でのランダム共重合により製造することができる。相応する方法は一般に公知である。
【0088】
有利なエラストマーは、その製造がたとえばBlackleyの著書、Emulsion Polymerizationに記載されているエマルションポリマーである。使用可能な乳化剤および触媒は自体公知である。
【0089】
基本的に均一に構成されたエラストマーあるいはまたシェル型構造を有するエラストマーを使用することができる。シェル型構造は、個々のモノマーの添加順序により決定される。ポリマーの形状もまた、この添加順序により影響を受ける。
【0090】
代表的なものとしてここではエラストマーのゴム部分を製造するためのモノマーとしてアクリレート、たとえばn−ブチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレート、相応するメタクリレート、ブタジエンおよびイソプレンならびにこれらの混合物が挙げられる。これらのモノマーは別のモノマー、たとえばスチレン、アクリルニトリル、ビニルエーテルおよび別のアクリレートまたはメタクリレート、たとえばメチルメタクリレート、メタクリレート、エチルアクリレートおよびプロピルアクリレートと共重合することができる。
【0091】
エラストマーの軟質相もしくはゴム相(0℃より低いガラス転移温度を有する)はコア、外側の被覆または中間のシェル(2つ以上のシェル構造を有するエラストマーの場合)である。複数のシェルを有するエラストマーの場合、複数のシェルがゴム相からなっていてもよい。
【0092】
ゴム相以外にさらに1つ以上の硬質成分(20℃より高いガラス転移温度を有する)がエラストマーの構造に関与している場合、これらは一般に主モノマーとしてのスチレン、アクリルニトリル、メタクリルニトリル、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、たとえばメチルアクリレート、エチルアクリレートおよびメチルメタクリレートの重合により製造される。さらにここで少量の別のコモノマーを使用することもできる。
【0093】
場合によっては表面に反応性の基を有するエマルションポリマーを使用することが有利であることが判明した。このような基はたとえばエポキシ基、カルボキシル基、潜在的なカルボキシル基、アミノ基またはアミド基ならびに一般式
【0094】
【化8】
[式中、置換基は次のものを表すことができる:
R10は水素またはC1〜C4−アルキル基、
R11は水素、C1〜C8−アルキル基またはアリール基、特にフェニル、
R12は水素、C1〜C10−アルキル基、C6〜C12−アリール基または−OR1 3、
R13はC1〜C8−アルキル基またはC6〜C12−アリール基、これは場合によりO−もしくはN−含有基により置換されていてもよく、
Xは化学結合、C1〜C10−アルキレン基またはC6〜C12−アリーレン基または
【0095】
【化9】
であり、
YはO−ZまたはNH−Zであり、かつ
ZはC1〜C10−アルキレン基またはC6〜C12−アリーレン基である]のモノマーを併用することにより導入することができる。
【0096】
EP−A208187に記載されているグラフトモノマーもまた表面に反応性の基を導入するために適切である。
【0097】
別の例としてさらにアクリルアミド、メタクリルアミドおよびアクリル酸またはメタクリル酸の置換されたエステル、たとえば(N−t−ブチルアミノ)−エチルメタクリレート、(N,N−ジメチルアミノ)エチルアクリレート、(N,N−ジメチルアミノ)−メタクリレートおよび(N,N−ジエチルアミノ)エチルアクリレートが挙げられる。
【0098】
さらにゴム相の粒子もまた架橋していてよい。架橋剤として作用するモノマーはたとえばブタ−1,3−ジエン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレートおよびジヒドロジシクロペンタジエニルアクリレートならびにEP−A50265に記載されている化合物である。
【0099】
さらにいわゆるグラフト架橋性モノマー(graft-linking monomer)、つまり重合の際に異なった速度で反応する2つ以上の重合性二重結合を有するモノマーを使用することができる。有利には少なくとも1つの反応性の基はその他のモノマーとほぼ同じ速度で重合し、その一方で他方の反応性の基はたとえば明らかにより遅く重合する化合物を使用する。異なった重合速度により一定の割合の不飽和二重結合がゴム中に生じる。引き続きこのようなゴム上に別の相がグラフトされ、従ってゴム中に存在する二重結合は少なくとも部分的にグラフトモノマーと反応して化学結合を形成する、つまりグラフトされた相は少なくとも部分的に化学結合を介してグラフトベースと結合する。
【0100】
このようなグラフト架橋性モノマーのための例はアリル基を有するモノマー、特にエチレン性不飽和カルボン酸のアリルエステル、たとえばアリルアクリレート、アリルメタクリレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネートまたはこれらのジカルボン酸の相応するモノアリル化合物である。それ以外に多数の別の適切なグラフト架橋性モノマーが存在する。さらなる詳細に関してはここでたとえばUS特許第4148846号を参照されたい。
【0101】
一般に耐衝撃性に変性されたポリマーにおけるこれらの架橋性モノマーの割合は、耐衝撃性に変性されたポリマーに対して5質量%まで、有利には3質量%未満である。
【0102】
多層被覆の構造を有するグラフトポリマーの代わりに、ブタ−1,3−ジエン、イソプレンおよびn−ブチルアクリレートまたはこれらのコポリマーからなる均一な、つまり単層被覆のエラストマーを使用することもできる。これらの生成物もまた、反応性の基を有する架橋性モノマーを併用することにより製造することができる。
【0103】
有利なエマルションポリマーのための例は、n−ブチルアクリレート/(メタ)アクリル酸−コポリマー、n−ブチルアクリレート/グリシジルアクリレート−またはn−ブチルアクリレート/グリシジルメタクリレート−コポリマー、n−ブチルアクリレートからなる内側のコアを有するか、またはブタジエンをベースとし、かつ前記のコポリマーからなる外側のシェルを有するグラフトポリマーおよびエチレンと、反応性の基を生じるコモノマーとのコポリマーである。
【0104】
記載したエラストマーはその他の通例の方法により、たとえば懸濁重合により製造することができる。
【0105】
シリコーンゴム、たとえばDE−A3725576、EP−A235690、DE−A3800603およびEP−A319290に記載されているものは同様に有利である。
【0106】
当然のことながら、前記のゴムタイプの混合物も使用することができる。
【0107】
繊維状または粒子状の充填剤(成分E))として、炭素繊維、ガラス繊維、ガラスビーズ、非晶質ケイ酸、アスベスト、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、白亜、粉末石英、雲母、硫酸バリウムおよび長石が挙げられ、これらを50質量%までの量で、特に1〜50質量%、有利には5〜40質量%および特に15〜35質量%までの量で使用する。
【0108】
有利な繊維状の充填剤として炭素繊維、アラミド繊維およびチタン酸カリウム繊維が挙げられ、その際、E−ガラスとしてのガラス繊維が特に有利である。これらはロービングまたはチョップドストランド(ガラス短繊維)として市販の形で使用することができる。
【0109】
繊維状の充填剤は熱可塑性プラスチックとのより良好な相容性のために、シラン化合物によって表面が前処理されていてもよい。
【0110】
適切なシラン化合物は、一般式
(X−(CH2)n)k−Si−(O−CmH2m+1)4−k
[式中、置換基は次のものを表す:
Xは、
【0111】
【化10】
【0112】
nは2〜10の整数、有利には3〜4、
mは1〜5の整数、有利には1〜2、
kは1〜3の整数、有利には1]の化合物である。
【0113】
有利なシラン化合物はアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノブチルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシランならびに置換基Xとしてグリシジル基を有する相応するシランである。
【0114】
シラン化合物は表面被覆のために(Eに対して)一般に0.05〜5質量%の量で、有利には0.5〜1.5および特に0.8〜1質量%の量で使用する。
【0115】
針状の鉱物性充填剤もまた適切である。
【0116】
針状の鉱物性充填剤とは本発明の意味では、著しく針状の特性を有する鉱物性の充填剤であると理解する。例として針状ウォラストナイトが挙げられる。有利には該鉱物は8:1〜35:1、有利には8:1〜11:1のL/D(長さ/直径)比を有する。鉱物性充填剤は場合により前記のシラン化合物により前処理されていてもよい。しかし前処理は必ずしも必要ではない。
【0117】
別の充填剤としてカオリン、か焼したカオリン、ウォラストナイト、タルクおよび白亜が挙げられる。
【0118】
成分E)として本発明による熱可塑性成形材料は成分C)とは異なる通例の加工助剤、たとえば安定剤、酸化遅延剤、熱分解および紫外線による分解に対抗する薬剤、滑剤および離型剤、着色剤、たとえば染料および顔料、成核剤、可塑剤などを含有していてもよい。
【0119】
一般に成形材料に対して2質量%までの量で使用されるUV安定剤として種々の置換されたレゾルシン、サリチレート、ベンゾトリアゾールおよびベンゾフェノンが挙げられる。
【0120】
適切な安定剤は有利には一般式I
【0121】
【化11】
[式中、
mは0または1であり、
nは0または1であり、
yは酸素−、硫黄−または1,4−フェニレン−架橋、または式−CH(R2)−の橋かけ成分であり、全てのR−O−基およびR1−O−基は相互に無関係に、3つまでのヒドロキシル基を有する脂肪族、脂環式または芳香族アルコールの基を有していてもよく、ただしその際、ヒドロキシル基は、リンを含有する環の一部であってもよいように配置されていない(一価のR−O−基とよばれる)か、またはリン原子に結合しているそれぞれ2つのR−O−基またはR1−O−基が、それぞれ相互に無関係に一緒になって3つまでのヒドロキシル基を有する脂肪族、脂環式または芳香族アルコールの基(二価のR−O−基またはR1−O−基とよばれる)を表し、
R2は水素、C1〜C8−アルキルまたは式COOR3の基および
R3はC1〜C8−アルキルを表す]の有機ホスホナイトE)である。
【0122】
有利には少なくとも1つのR−Oおよび少なくともR1−O−基が、2位で立体障害基、特にt−ブチル基を有するフェノール基である。
【0123】
テトラキス−(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−ビフェニレン−ジホスホナイトが特に有利であり、これはIrgaphos (R) PEPQとしてCiba Geigy社から市販されている。
【0124】
R−O−およびR1−O−が2価の基である場合、これらは有利には2価または3価のアルコールから誘導される。
【0125】
有利にはRはR1と同じものを表し、かつこれはアルキル、アラルキル(有利には場合により置換されているフェニルまたはフェニレン)、アリール(有利には場合により置換されているフェニル)または式α
【0126】
【化12】
[式中、環AおよびBは別の置換基を有していてもよく、かつY′は酸素架橋または硫黄架橋であるか、または式−CH(R3)−の橋かけ成分であり、
R2は水素、C1〜C8−アルキルまたは式−COOR3の基であり、かつ
R3はC1〜C8−アルキルであり、かつ
nは0または1を表す(2価のR′とよばれる)]の基である。
【0127】
特に有利な基Rは基R″であり、その際、これはC1〜C22−アルキル、シアン、C1〜C22−アルキル、C1〜C22−アルコキシ、ベンジル、フェニル、2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジル−4−、ヒドロキシ、C1〜C8−アルキル−フェニル、カルボキシル、−C(CH3)2−C6H5、−COO−C1〜C22−アルキル、CH2CH12−COOH、−CH2CH2COO−、C1〜C22−アルキルまたは−CH2−S−C1〜C22−アルキルの群からの置換基を1〜3つ有していてもよいフェニル;または式i〜viiの基である。
【0128】
【化13】
または2つのR″は一緒になって式viii
【0129】
【化14】
を表し、その際、
R8は水素またはC1〜C22−アルキル、
R6は水素、C1〜C4−アルキルまたは−CO−C1〜C8−アルキル、
R4は水素またはC1〜C22−アルキル、
R5は水素、C1〜C22−アルキル、C1〜C22−アルコキシ、ベンジル、シアン、フェニル、ヒドロキシル、C1〜C8−アルキルフェニル、C1〜C22−アルコキシカルボニル、C1〜C22−アルコキシカルボニルエチル、カルボキシエチル、2,2,6,6−テトラメチルピペリジル−4−または式−CH2−S−C1〜C22−アルキルの基または−C(CH3)−C6H5および
R7は水素、C1〜C22−アルキル、ヒドロキシまたはアルコキシを表し、かつ
Y′およびnは上記のものを表す。
【0130】
基Rとして、式a〜g:
【0131】
【化15】
[式中、
R9は水素、C1〜C8−アルキル、C1〜C8−アルコキシ、フェニル、C1〜C8−アルキルフェニルまたはフェニル−C1〜C8−アルキルフェニルまたはフェニル−C1〜C4−アルキルを表し、
R10およびR11は相互に無関係に水素、C1〜C22−アルキル、フェニルまたはC1〜C8−アルキルフェニルを表し、、
R12は水素またはC1〜C8−アルキルを表し、かつ
R13はシアン、カルボキシルまたはC1〜C8−アルコキシカルボニルを表す]に相応する基R″が特に有利である。
【0132】
式aの基の中で、2−t−ブチルフェニル、2−フェニルフェニル、2−(1′,1′−ジメチル−プロピル)−フェニル、2−シクロヘキシルフェニル、2−t−ブチル−4−メチルフェニル、2,4−ジ−t−アミルフェニル、2,4−ジ−t−ブチルフェニル、2,4−ジ−フェニルフェニル、2,4−ジ−t−オクチルフェニル、2−t−ブチル−4−フェニル−フェニル、2,4−ビス−(1′,1′−ジメチルプロピル)−フェニル、2−(1′−フェニル−1′−メチルエチル)−フェニル、2,4−ビス−(1′−フェニル−1′−メチルエチル)−フェニルおよび2,4−ジ−t−ブチル−6−メチルフェニルが有利である。
【0133】
ホスホナイトE)を製造するための方法は、DE−A4001397から読みとることができ、これは成形材料中に0.001〜5質量%、有利には0.01〜3質量%の量で含有されていてもよい。前記の量での別のリン含有安定剤としてリン酸の無機化合物が挙げられ、その際、アルカリ金属およびアルカリ土類金属が有利である。特に有利であるのはリン酸亜鉛またはリン酸二水素亜鉛である。
【0134】
無機顔料、たとえばウルトラマリンブルー、酸化鉄、亜硫酸亜鉛、二酸化チタンおよびカーボンブラック、さらに有機顔料、たとえばフタロシアニン、キナクリドン、ペリレンならびに着色剤、たとえばニグロシンおよびアントラキノンを着色剤として添加することができる。
【0135】
成核剤としてナトリウムフェニルホスフィネート、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素ならびに有利にはタルクを使用することができる。
【0136】
通常、1質量%までの量で使用されるその他の滑剤および離型剤は有利には長鎖の脂肪酸(たとえばステアリン酸またはベヘン酸)、これらの塩(たとえばステアリン酸Caまたはステアリン酸Zn)またはモンタンワックス(28〜32個の炭素原子の鎖長を有する直鎖状の不飽和カルボン酸の混合物)またはアルカリ(土類)金属の塩、有利にはモンタン酸Caまたはモンタン酸Naならびに低分子ポリエチレンワックスまたはポリプロピレンワックスである。
【0137】
可塑剤のための例としてフタル酸ジオクチルエステル、フタル酸ジベンジルエステル、フタル酸ブチルベンジルエステル、炭化水素油、N−(n−ブチル)ベンゼンスルホンアミドが挙げられる。
【0138】
本発明による熱可塑性成形材料は、出発成分を通例の混合装置、たとえばスクリュー押出機、ブラベンダー・ミルまたはバンバリー・ミル中で混合し、かつ引き続き押し出すことにより、自体公知の方法で製造することができる。押し出し後に押出成形体を冷却し、かつ粉砕することができる。個々の成分を前混合し、かつ次いで残りの原料を単独かつ/または同様に混合して添加することもできる。混合温度は通常、230〜290℃である。
【0139】
有利な作業方法によれば、成分B)〜C)をポリエステルプレポリマーと混合し、配合し、かつ造粒することができる。得られる顆粒を固相として引き続き不活性ガス下で連続的または不連続的に、成分A)の溶融温度よりも低い温度で所望の粘度になるまで縮合させる。
【0140】
本発明による熱可塑性成形材料は、比較的長期間にわたり、かつ繰り返し溶融する際の良好な結晶化挙動ならびに良好な難燃性により優れている。加工の際に、ポリマーマトリックスはほぼ変化(変色)しない。さらに該成形材料は、加工の際の分子量の良好な安定性ならびに比較的短いサイクル時間および離型時間により優れている。これらは繊維、シートおよび成形体を製造するため、特に電気および電子分野における適用のために適切である。これらの適用は特にランプ部材、たとえばランプソケットおよびランプホルダ、プラグおよびマルチポイントコネクタ、巻型、キャパシタまたはコネクタのためのケーシングならびにサーキットブレーカー、リレーケーシングおよびリフレクタ、冷却ファンホイール、PC部材および変換器のためのケーシングである。
【0141】
実施例
成分a1:粘度数130ml/g、カルボキシル末端基含有率25mval/kg(VZ、ISO1628により25℃でフェノール/o−ジクロロベンゼン1:1の混合物からなる0.5質量%の溶液中で測定)を有し、a1)に対してペンタエリトリットテトラステアレート(成分E1)を0.65質量%含有するポリブチレンテレフタレート、
成分a2:76ml/gのVZを有するPET、
成分b1:テトラブロモビスフェノール−A−オリゴカーボネートnは4〜5(Great Lakes社のBC52/58)、Mn≒2500、
成分b2:三酸化アンチモン(ポリエチレン中90%のコンセントレートとして)、
成分C1:KH2PO4、
成分C2:LiH2PO4、
成分CV:Zn(H2PO4)2、
成分D1:40%の水性分散液としたポリテトラフルオロエチレン(テフロン)、
成分D2:General Electric Plastics社のPTFE/SAN(50:50)Blendex (R)、
成分E2:平均長さ4mmを有するチョップドストランド(エポキシシラン化サイズ)、
成分E3:PBT中25%のバッチとしたカーボンブラック(Degussa社のPrintex (R))。
【0142】
成形材料の製造
成分A)〜E)を表に記載されている量比で押出機中、260℃で混合し、均質化し、造粒し、かつ乾燥させた。
【0143】
溶融温度260℃または270℃ならびに金型温度60℃または80℃でスパイラル試験を用いて流動性を測定した。後圧力は1000バールであった。
【0144】
耐衝撃性をISO179/1eAによる試験体を用いて23℃および−30℃で測定した。結晶化挙動はDSC測定に基づいて確認し、その際、TM2はDSC測定の際の温度プロフィールの次の経過の後の温度に相応した:
1)40℃で3分間保持、
2)20℃/分で40℃から270℃に加熱、
3)270℃で1分保持、
4)20℃/分で270℃から40℃に段階的に冷却、
5)40℃で1分保持、
6)20℃/分で40℃から270℃へ2回目、段階的に加熱。
【0145】
TS2は、次の試験段階の後の温度に相応した:
1)物質温度270℃および工具温度80℃で射出成形体を製造、
ダンベル型引張試験片の寸法は中心部分において80×10×4mmおよび外側部分において170×20×4mmであった。
【0146】
2)DSC測定は上記の個々の工程を有していた。
【0147】
成形材料の組成および測定結果は表から読みとることができる。
【0148】
【表1】
【0001】
本発明は、
A)PETa2)をA)100質量%に対して1〜50質量%含有するポリエチレンテレフタレート(PET)とは異なるポリエステルa1)少なくとも1種 10〜97質量%、
B)B)100質量%に対して、
b1)ハロゲン含有難燃剤 20〜99質量%、
b2)酸化アンチモン 1〜80質量%
からなる難燃剤組合せ 1〜30質量%、
C)KH2PO4またはLiH2PO4またはこれらの混合物 0.01〜5質量%、
D)たれ防止剤(antidrop agent) 0.01〜3質量%、
E)その他の添加剤 0〜70質量%、
を含有し、その際、成分A)〜E)の質量%の合計は100%である熱可塑性プラスチック成形材料に関する。
【0002】
本発明はさらに、繊維、シートおよび成形体を製造するための本発明による成形材料の使用ならびにその際に得られるあらゆる種類の成形体に関する。
【0003】
US4,532,290およびUS3,953,539から、エステル交換のための防止剤として、または色安定化剤としてホスフェートを含有するPC/ポリエステルブレンドが公知である。
【0004】
EP−A542128からは亜鉛もしくはカルシウムのリン酸二水素化物をベースとするエステル交換防止剤を含有し、ハロゲン化ポリカーボネートを含有していてもよいブレンドが公知である。
【0005】
ポリエステルのための難燃剤として使用することができるハロゲン含有の、特に低分子ポリカーボネートまたはオリゴカーボネートに関して、依然としてこのような成形材料の結晶化挙動および流動性に関して技術的な問題提起がなされている。ポリカーボネートとポリエステルとの間でのエステル交換反応の場合、幅広い分子量分布を有し、かつ比較的劣った結晶化挙動を示すブロックコポリマーが形成される。このことは特に迅速に低下する結晶化温度において明らかであるので、射出成形法または吹き込み成形法に否定的な影響を与える。
【0006】
従って本発明の課題は、加工の際に改善された結晶化挙動を有し、かつ改善された流動性を示す難燃性ポリエステル成形材料を提供することである。
【0007】
これに応じて冒頭で定義した成形材料が判明した。有利な実施態様は従属請求項から明らかである。
【0008】
意外なことに、特にオリゴマーのハロゲン含有難燃剤とポリエステルとのこの組合せは、比較的長期間にわたり、かつ繰り返し溶融した場合でも高い結晶化温度を維持する結晶化挙動につながる。このことは比較的短いサイクル時間および比較的短い離型時間ならびによりわずかな粘着傾向と結びついている。
【0009】
成分A)として本発明による成形材料は、A)100質量%に対してポリエチレンテレフタレート(PET)を1〜50質量%、有利には10〜35質量%含有するPETとは異なるポリエステルを10〜97質量%、有利には20〜97質量%、および特に30〜80質量%含有する。
【0010】
適切なポリエチレンテレフタレート(a2)は脂肪族ジヒドロキシ化合物としてのエチレングリコールおよび芳香族ジカルボン酸としてのテレフタル酸をベースとし、その際、芳香族ジカルボン酸の10モル%まではその他の芳香族ジカルボン酸、たとえば2,6−ナフタリンジカルボン酸またはイソフタル酸またはこれらの混合物により、あるいは脂肪族または脂環式ジカルボン酸、たとえばアジピン酸、アゼライン酸またはシクロヘキサンジカルボン酸により代えられていてもよい。さらにポリエチレンテレフタレート中のエチレングリコールは、使用されるポリエチレンテレフタレートの総質量に対して0.75質量%までの量でたとえばヘキサン−1,6−ジオールおよび/または5−メチル−ペンタン−1,5−ジオールにより代えられていてもよい。
【0011】
本発明によるポリエチレンテレフタレートの粘度数は一般に40〜120ml/gの範囲であり、かつ有利には60〜100ml/gである(ISO1628によりフェノール/o−ジクロロベンゼン混合物(1:1)中0.5質量%溶液として25℃で測定)。
【0012】
問題のポリエチレンテレフタレートのカルボキシル末端基含有率は通常、60mval/kgより大きいことはなく、有利には40mval/kgより大きいことはなく、かつ特に30mval/kgより大きいことはない。カルボキシル末端基は通常、滴定法により測定される(たとえば電位差計を用いる)。
【0013】
ポリエチレンテレフタレートとして、粘度数およびカルボキシル末端基含有率に関して異なるこのような化合物の混合物もまた使用することができる。
【0014】
本発明によるポリエチレンテレフタレートは公知の方法により、エステル交換および場合により重縮合反応も促進する触媒を使用して得られる。触媒としてたとえば無機または有機金属化合物、たとえば元素の周期系の第IB族、第IIB族、第IVA族、第IVB族、第VA族、第VB族または第VIIIB族の群からの金属元素をベースとする化合物のルイス酸が適切である。たとえば特許文献US−A3,936,421に挙げられている触媒活性有機および無機チタン化合物、スズ化合物およびアンチモン化合物が考えられる。特に有機スズ化合物およびチタン化合物、たとえばテトラエチルスズ、ジブチルスズジクロリド、ジブチルスズマレエートまたはジブチルスズラウレート、ならびにテトラブチルオルトチタネート、テトラオクチルチタネートまたはトリエタノールアミンチタネートが適切である。
【0015】
さらにPETリサイクル材料(スクラップPET(scrap-PET)ともよばれる)をポリアルキレンテレフタレートのようなポリエステル、たとえばPBTとの混合物として使用することも有利である。
【0016】
リサイクル材料とは一般に次のものであると理解する:
1)いわゆる工業加工後のリサイクル材料(post-industrial recycled materials):これは重縮合の際または加工の際の製品屑、たとえば射出成形加工の際のスプルーまたは射出成形加工または押出成形の始動屑または押出成形したプレートまたはシートの切り落としである。
【0017】
2)消費後のリサイクル材料(post-consumer recycled materials):これは最終使用者により使用後に回収され、かつ処理されたプラスチック製品である。主要量を占める製品はミネラルウォーター、清涼飲料水およびジュースのためのPETボトルである。
【0018】
両種のリサイクル材料は粉砕品として、または顆粒の形で存在していてよい。後者の場合、リサイクル原料を分別し、かつ洗浄した後、押出機中で溶融し、かつ造粒する。このことにより多くの場合、その後の加工工程のための取り扱い、流動性および供給性が容易になる。
【0019】
造粒品も粉砕品として存在するリサイクル材料も使用することができ、その際、最大の辺の長さは6mm、有利には5mm未満であるとよい。
【0020】
加工の際の(痕跡量の水分による)ポリエステルの加水分解に基づいて、リサイクル材料を前乾燥することが推奨される。乾燥後の残留湿分は有利には<0.2%、特に<0.05%である。
【0021】
一般に、PETとは異なる芳香族ジカルボン酸および脂肪族もしくは芳香族ジヒドロキシ化合物をベースとするポリエステルa1)を使用する。
【0022】
有利なポリエステルの第一の群はアルコール部分に有利には2〜10個の炭素原子を有するポリアルキレンテレフタレートである。
【0023】
このようなポリアルキレンテレフタレートは自体公知であり、かつ文献に記載されている。これらはその主鎖中に芳香族ジカルボン酸に由来する芳香族環を有している。芳香族環はたとえばハロゲン、たとえば塩素および臭素により、またはC1〜C4−アルキル基、たとえばメチル基、エチル基、i−プロピル基もしくはn−プロピル基およびn−ブチル基、i−ブチル基もしくはt−ブチル基により置換されていてもよい。
【0024】
これらのポリアルキレンテレフタレートは芳香族ジカルボン酸、そのエステルまたはその他のエステル形成誘導体と、脂肪族ジヒドロキシ化合物とを自体公知の方法で反応させることにより製造することができる。
【0025】
有利なジカルボン酸として2,6−ナフタリンジカルボン酸、テレフタル酸およびイソフタル酸またはこれらの混合物が挙げられる。芳香族ジカルボン酸の30モル%まで、有利には10モル%未満が脂肪族または環式脂肪族ジカルボン酸、たとえばアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸およびシクロヘキサンジカルボン酸により代えられていてもよい。
【0026】
脂肪族ジヒドロキシ化合物の中から、2〜6個の炭素原子を有するジオール、特に1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメチラノールおよびネオペンチルグリコールまたはこれらの混合物が有利である。
【0027】
特に有利なポリエステル(A)として、3〜6個の炭素原子を有するアルカンジオールから誘導されるポリアルキレンテレフタレートが挙げられる。これらの中から特にポリプロピレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレートまたはこれらの混合物が有利である。さらに別のモノマー単位として1質量%まで、有利には0.75質量%までの1,6−ヘキサンジオールおよび/または2−メチル−1,5−ペンタンジオールを含有するPPTおよび/またはPBTが有利である。
【0028】
ポリエステル(A)の粘度数はISO1628によりフェノール/o−ジクロロベンゼン混合物(質量比1:1、25℃)中の0.5質量%溶液として測定して一般に50〜220の範囲、有利には80〜160である。
【0029】
特に有利であるのは、そのカルボキシル末端基含有率がポリエステル1kgあたり100mval、有利には60mval/kgおよび特に50mval/kgまでのポリエステルである。このようなポリエステルはたとえばDE−A4401055の方法により製造することができる。カルボキシル末端基含有率は通常、滴定法(たとえば電位差測定)により測定することができる。
【0030】
A)の特に有利な実施態様ではPBT:PETの比は有利に3:1〜1.5:1、特に2.5:1〜2:1である。
【0031】
別の基として芳香族ジカルボン酸および芳香族ジヒドロキシ化合物から誘導される完全に芳香族のポリエステルが挙げられる。
【0032】
芳香族ジカルボン酸としてすでにポリアルキレンテレフタレートにおいて記載した化合物が適切である。有利にはイソフタル酸5〜100モル%およびテレフタル酸0〜95モル%からなる混合物、特にテレフタル酸約80%とイソフタル酸20%からこれらの両方の酸の等量の混合物を使用する。
【0033】
芳香族ジヒドロキシ化合物は有利には一般式
【0034】
【化1】
[式中、Zは8個までの炭素原子を有するアルキレン基またはシクロアルキレン基、12個までの炭素原子を有するアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子または硫黄原子または化学結合を表し、かつmは0〜2の値を有する]を有する。該化合物はフェニレン基においてC1〜C6−アルキル基またはアルコキシ基およびフッ素、塩素もしくは臭素を置換基として有していてもよい。
【0035】
これらの化合物の母体としてたとえば
ジヒドロキシジフェニル、
ジ−(ヒドロキシフェニル)アルカン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)スルフィド、
ジ−(ヒドロキシフェニル)エーテル、
ジ−(ヒドロキシフェニル)ケトン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、
α,α′−ジ−(ヒドロキシフェニル)−ジアルキルベンゼン、
ジ−(ヒドロキシフェニル)スルホン、ジ−(ヒドロキシベンゾイル)ベンゼン
レゾルシンおよび
ヒドロキノンならびにこれらの環アルキル化もしくは環ハロゲン化された誘導体が挙げられる。
【0036】
これらの中から、
4,4′−ジヒドロキシジフェニル、
2,4−ジ−(4′−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、
α,α′−ジ−(4−ヒドロキシフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン、
2,2−ジ−(3′−メチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロパンおよび
2,2−ジ−(3′−クロロ−4′−ヒドロキシフェニル)プロパン
ならびに特に
2,2−ジ−(4′−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2,2−ジ(3′,5−ジクロロジヒドロキシフェニル)プロパン、
1,1−ジ−(4′−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、
3,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン、
4,4′−ジヒドロキシジフェニルスルホンおよび
2,2−ジ(3,5′−ジメチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロパン
またはこれらの混合物が有利である。
【0037】
当然のことながら、ポリアルキレンテレフタレートおよび完全に芳香族のポリエステルの混合物もまた使用することができる。これらは一般にポリアルキレンテレフタレートを20〜98質量%および完全に芳香族のポリエステルを2〜80質量%含有している。
【0038】
当然のことながら、ポリエステルブロックコポリマー、たとえばコポリエーテルエステルを使用することもできる。このような製品は自体公知であり、かつ文献、たとえばUS−A3651014に記載されている。相応する製品、たとえばHytrel (R)(DuPont)も市販されている。
【0039】
成分B)として本発明による成形材料は、
b1)有利に重合度またはオリゴマー化度が3より大、有利には4より大のハロゲン含有難燃剤20〜99質量%、有利には50〜85質量%、
b2)酸化アンチモン1〜80質量%、有利には15〜50質量%
からなる難燃剤組合せを1〜30質量%、有利には2〜25質量%および特に5〜20質量%含有する。
【0040】
有利な酸化物b2)は三酸化アンチモンおよび五酸化アンチモンである。より良好な分散のために酸化物b2)はいわゆるマスターバッチ(コンセントレート)としてポリマーA)中に混合することができ、その際、該コンセントレート中でたとえば成分A)に相応するか、またはそのつどの成分A)とは異なる熱可塑性プラスチックを使用することができる。ポリオレフィン、有利にはポリエチレン中のb2)のコンセントレートが有利である。
【0041】
適切な難燃剤b1)は有利には構造式:
【0042】
【化2】
の臭素化化合物、たとえば臭素化オリゴカーボネート(Great Lakes社のBC52またはBC58または帝人社のFG7000)である。
【0043】
さらにn>4を有する式:
【0044】
【化3】
のポリペンタブロモベンジルアクリレート(たとえばDead Sea Bromine(DSB)社のFR1025)が適切である。
【0045】
有利な臭素化化合物はさらに式:
【0046】
【化4】
のテトラブロモ−ビス−フェノールAとエポキシドとからなるオリゴマー反応生成物(n>3)(たとえばDSB社のFR2300および2400)である。
【0047】
難燃剤として有利に使用される臭素化オリゴスチレンは、トルエン中、蒸気圧浸透圧測定により測定して4〜90、有利には5〜60の平均重合度(数平均)を有する。環状オリゴマーは同様に適切である。本発明の有利な1実施態様によれば使用される臭素化オリゴマースチレンは次の式Iを有し、該式中、Rは水素または脂肪族基、特にアルキル基、たとえばCH2またはC2H5を表し、かつnは繰り返される鎖構造要素の数を表す。R′はHであっても臭素であっても通常のラジカル形成剤の断片であってもよい:
【0048】
【化5】
【0049】
値nは4〜88、有利には4〜58であってよい。臭素化オリゴスチレンは臭素を40〜80質量%、有利には55〜70質量%含有している。主としてポリジブロモスチレンからなる生成物は有利である。該物質は分解せずに溶融することができ、かつたとえばテトラヒドロフラン中で可溶性である。これらは、たとえば(DT−OS2537385により)スチレンの熱的な重合により得られるような、場合により脂肪族水素化されたスチレンオリゴマーの環臭素化により製造するか、または適切な臭素化スチレンのラジカルオリゴマー化により製造することができる。難燃剤の製造はスチレンのイオン性オリゴマー化および引き続き臭素化により行うことができる。ポリエステルの難燃処理のために必要な臭素化オリゴスチレンの量は臭素含有率に依存する。本発明による成形材料中の臭素含有率は2〜20質量%、有利には5〜12質量%である。
【0050】
本発明による臭素化ポリスチレンは通常、EP−A47549に記載の方法により得られる:
【0051】
【化6】
【0052】
この方法により、および市場で得られる臭素化ポリスチレンは主として環置換された三臭素化生成物である。n′(IIIを参照のこと)は120〜2000の一般値を有し、これは40000〜1000000、有利には130000〜800000の分子量に相応する。
【0053】
臭素含有率は(環置換された臭素の含有率に対して)一般に少なくとも55質量%、有利には少なくとも60質量%および特に68質量%である。
【0054】
市販の粉末状の製品は一般に160〜200℃のガラス転移温度を有し、かつたとえば商品名HP7010でAlbemarle社から、およびPyrocheck (R)でFerro Corporation社から、またはSaytex 7010でAlbemarle社から入手可能である。
【0055】
臭素化オリゴスチレンと臭素化ポリスチレンとからなる混合物もまた本発明による成形材料中で使用することができ、その際、混合比は任意である。
【0056】
重合度nは通常、分子量の測定により確認することができる。
【0057】
これは>2000の分子量(Mn)に相応し、この分子量は通常、膜浸透圧測定法により、またはMw>10000に関する光散乱により測定することができる。
【0058】
さらに塩素含有の難燃剤b1)が適切であり、その際、Oxychem社のDechlorane (R) plusが有利である。
【0059】
成分Cとして本発明による成形材料はKH2PO4またはLiH2PO4またはこれらの混合物を0.01〜5質量%、有利には0.05〜2質量%および特に0.05〜0.5質量%の量で含有している。
【0060】
KH2PO4:CAS番号7778−77−0
LiH2PO4:CAS番号13453−80−0
製造方法は当業者に公知であるので、このためのその他の記載は不要である。市販されている製品(たとえばChemische Fabrik Budenheim、Sigma−Aldrich Chemie)は通常、白色の固体である。
【0061】
本発明による成形材料はたれ防止剤D)、たとえばフッ素含有エチレンポリマーを0.01〜3質量%、有利には0.05〜2質量%および特に0.1〜1質量%含有している。これは55〜76質量%、有利には70〜76質量%のフッ素含有率を有するエチレンのポリマーである。
【0062】
このための例は、比較的少ない割合(通常、50質量%まで)の共重合性のエチレン性不飽和モノマーを含有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−コポリマーまたはテトラフルオロエチレン−コポリマーである。これらはたとえばSchildknechtによるVinyl and Related Polymers、Wiley−Verlag、1952、第484〜494頁およびWallによるFluoropolymers(Wiley Interscience、1972)に記載されている。
【0063】
これらのフッ素含有エチレンポリマーは成形材料中に均一に分散して存在しており、かつ有利には0.05〜10μm、特に0.1〜5μmの範囲の粒径d50(数平均値)を有する。この小さい粒径は特に有利にはフッ素含有エチレンポリマーとの水性分散液の使用およびポリエステル溶融物中への混合により達成することができる。
【0064】
さらにフッ素含有エチレンポリマーはバッチの形(たとえばPBT中5質量%まで)で存在していてもよい。別の有利な形はスチレン−アクリルニトリルコポリマー、特にPSANにより被覆された(粉末状または圧縮された)PTFEであり、これはフッ素含有エチレンポリマーの極めて微細な分散を可能にする。この製品はたとえばGE Speciality社からBlendex (R) 449の名称で市販されている。
【0065】
成分E)として本発明による成形材料は別の添加剤を0〜70質量%、特に50質量%まで含有していてもよい。
【0066】
成分E)として本発明による成形材料は、10〜40個、有利には16〜22個の炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪族カルボン酸と、2〜40個、有利には2〜6個の炭素原子を有する脂肪族飽和アルコールまたはアミンとの少なくとも1種のエステルまたはアミドを0〜5質量%、特に0.01〜5質量%、有利には0.05〜3質量%およびとりわけ0.1〜2質量%含有していてもよい。
【0067】
カルボン酸は1価または2価であってよい。例としてペラルゴン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、マルガリン酸、ドデカン二酸、ベヘン酸および特に有利にはステアリン酸、カプリン酸ならびにモンタン酸(30〜40個の炭素原子を有する脂肪酸の混合物)が挙げられる。
【0068】
脂肪族アルコールは1〜4価であってよい。アルコールのための例はn−ブタノール、n−オクタノール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ペンタエリトリットであり、その際、グリセリンおよびペンタエリトリットが有利である。
【0069】
脂肪族アミンは1〜3価であってよい。このための例はステアリルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジ(6−アミノヘキシル)アミンであり、その際、エチレンジアミンおよびヘキサメチレンジアミンが特に有利である。有利なエステルまたはアミドは相応して、グリセリンジステアレート、グリセリントリステアレート、エチレンジアミンジステアレート、グリセリンモノパルミトレート、グリセリントリラウレート、グリセリンモノベヘネートおよびペンタエリトリットテトラステアレートである。
【0070】
種々のエステルまたはアミドの混合物またはエステルとアミドとを組み合わせて使用することができ、その際、混合比は任意である。特に有利であるのは、これらの成分E)をA)に対して0.1〜0.8質量%、特に0.5〜0.7質量%の量で添加し、成分a1)および/またはa2)の所望の最終粘度の少なくとも80%を達成し、ならびに引き続き通例の成分B)〜E)と共に配合することである。
【0071】
別の添加剤E)はたとえば40質量%までの量で、有利には30質量%の量でのゴム弾性ポリマー(しばしば耐衝撃性変性剤、エラストマーまたはゴムともよばれる)である。
【0072】
この場合、殊に一般的にはコポリマーは有利には少なくとも2種類の次のモノマーから構成されている:エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソブテン、イソプレン、クロロプレン、酢酸ビニル、スチレン、アクリルニトリルおよびアルコール成分中に1〜18個の炭素原子を有するアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステル。
【0073】
このようなポリマーはたとえばHouben−Weyl、Methoden der organischen Chemie、第14/1巻(Georg−Thieme−Verlag、Stuttgart、1961)、第392〜406頁およびC.B.Bucknallによる著書、Toughened Plastics(Applied Science Publishers、London、1977)に記載されている。
【0074】
このようなエラストマーのいくつかの有利な種類を以下に記載する。
【0075】
これらのエラストマーの有利な種類はいわゆるエチレン−プロピレン(EPM)またはエチレン−プロピレン−ジエン−(EPDM)−ゴムである。
【0076】
EPMゴムは一般には実質的に二重結合を有しておらず、その一方でEPDMゴムは炭素原子100個あたり二重結合を1〜20有していてもよい。
【0077】
EPDMゴムのためのジエンモノマーとしてたとえば共役ジエン、たとえばイソプレンおよびブタジエン、5〜25個の炭素原子を有する非共役ジエン、たとえばペンタ−1,4−ジエン、ヘキサ−1,4−ジエン、ヘキサ−1,5−ジエン、2,5−ジメチルヘキサ−1,5−ジエンおよびオクタ−1,4−ジエン、環式ジエン、たとえばシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエンおよびジシクロペンタジエンならびにアルケニルノルボルネン、たとえば5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ブチリデン−2−ノルボルネン、2−メタリル−5−ノルボルネン、2−イソプロペニル−5−ノルボルネンおよびトリシクロジエン、たとえば3−メチル−トリシクロ(5.2.1.0.2.6)−3,8−デカジエンまたはこれらの混合物が挙げられる。ヘキサ−1,5−ジエン、5−エチリデンノルボルネンおよびジシクロペンタジエンが有利である。EPDMゴムのジエン含有率はゴムの総質量に対して有利には0.5〜50質量%、特に1〜8質量%である。
【0078】
EPM−ゴムまたはEPDM−ゴムは有利には反応性カルボン酸またはその誘導体によりグラフトされていてもよい。ここではたとえばアクリル酸、メタクリル酸およびこれらの誘導体、たとえばグリシジル(メタ)アクリレート、ならびに無水マレイン酸が挙げられる。
【0079】
有利なゴムのもう1つの群はエチレンとアクリル酸および/またはメタクリル酸および/またはこれらの酸のエステルのコポリマーである。さらにゴムはなおジカルボン酸、たとえばマレイン酸およびフマル酸またはこれらの酸の誘導体、たとえばエステルおよび無水物、および/またはエポキシ基を有するモノマーを含有していてもよい。これらのジカルボン酸誘導体またはエポキシ基を有するモノマーは有利にはジカルボン酸もしくはエポキシ基を有する一般式IまたはIIまたはIIIまたはIVのモノマー
【0080】
【化7】
[式中、R1〜R9は水素を表すか、または1〜6個の炭素原子を有するアルキル基を表し、かつmは0〜20の整数、gは0〜10の整数およびpは0〜5の整数である]をモノマー混合物に添加することによりゴム中に組み込むことができる。
【0081】
有利には基R1〜R9は水素を表し、その際、mは0または1であり、かつgは1である。相応する化合物はマレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、アリルグリシジルエーテルおよびビニルグリシジルエーテルである。
【0082】
式I、IIおよびIVの有利な化合物はマレイン酸、無水マレイン酸およびアクリル酸および/またはメタクリル酸の、エポキシ基を有するエステル、たとえばグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートおよび第三アルコールを有するエステル、たとえばt−ブチルアクリレートである。後者はたしかに遊離のカルボキシル基を有していないが、しかしその挙動において遊離酸に近く、従って潜在的なカルボキシル基を有するモノマーとよばれる。
【0083】
有利にはコポリマーはエチレン50〜98質量%、エポキシ基を有するモノマーおよび/またはメタクリル酸および/または酸無水物基を有するモノマー0.1〜20質量%ならびに残部が(メタ)アクリル酸エステルからなる。
【0084】
特に有利であるのは、
エチレン50〜98質量%、特に55〜95質量%、
グリシジルアクリレートおよび/またはグリシジルメタクリレート、(メタ)アクリル酸および/または無水マレイン酸0.1〜40質量%、特に0.3〜20質量%、および
n−ブチルアクリレートおよび/または2−エチルヘキシルアクリレート1〜45質量%、特に10〜40質量%
からなるコポリマーである。
【0085】
アクリル酸および/またはメタクリル酸の別の有利なエステルはメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステルおよびi−ブチルエステルまたはt−ブチルエステルである。
【0086】
さらにビニルエステルおよびビニルエーテルをコモノマーとして使用することができる。
【0087】
前記のエチレンコポリマーは自体公知の方法により、有利には高圧および高温下でのランダム共重合により製造することができる。相応する方法は一般に公知である。
【0088】
有利なエラストマーは、その製造がたとえばBlackleyの著書、Emulsion Polymerizationに記載されているエマルションポリマーである。使用可能な乳化剤および触媒は自体公知である。
【0089】
基本的に均一に構成されたエラストマーあるいはまたシェル型構造を有するエラストマーを使用することができる。シェル型構造は、個々のモノマーの添加順序により決定される。ポリマーの形状もまた、この添加順序により影響を受ける。
【0090】
代表的なものとしてここではエラストマーのゴム部分を製造するためのモノマーとしてアクリレート、たとえばn−ブチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレート、相応するメタクリレート、ブタジエンおよびイソプレンならびにこれらの混合物が挙げられる。これらのモノマーは別のモノマー、たとえばスチレン、アクリルニトリル、ビニルエーテルおよび別のアクリレートまたはメタクリレート、たとえばメチルメタクリレート、メタクリレート、エチルアクリレートおよびプロピルアクリレートと共重合することができる。
【0091】
エラストマーの軟質相もしくはゴム相(0℃より低いガラス転移温度を有する)はコア、外側の被覆または中間のシェル(2つ以上のシェル構造を有するエラストマーの場合)である。複数のシェルを有するエラストマーの場合、複数のシェルがゴム相からなっていてもよい。
【0092】
ゴム相以外にさらに1つ以上の硬質成分(20℃より高いガラス転移温度を有する)がエラストマーの構造に関与している場合、これらは一般に主モノマーとしてのスチレン、アクリルニトリル、メタクリルニトリル、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、たとえばメチルアクリレート、エチルアクリレートおよびメチルメタクリレートの重合により製造される。さらにここで少量の別のコモノマーを使用することもできる。
【0093】
場合によっては表面に反応性の基を有するエマルションポリマーを使用することが有利であることが判明した。このような基はたとえばエポキシ基、カルボキシル基、潜在的なカルボキシル基、アミノ基またはアミド基ならびに一般式
【0094】
【化8】
[式中、置換基は次のものを表すことができる:
R10は水素またはC1〜C4−アルキル基、
R11は水素、C1〜C8−アルキル基またはアリール基、特にフェニル、
R12は水素、C1〜C10−アルキル基、C6〜C12−アリール基または−OR1 3、
R13はC1〜C8−アルキル基またはC6〜C12−アリール基、これは場合によりO−もしくはN−含有基により置換されていてもよく、
Xは化学結合、C1〜C10−アルキレン基またはC6〜C12−アリーレン基または
【0095】
【化9】
であり、
YはO−ZまたはNH−Zであり、かつ
ZはC1〜C10−アルキレン基またはC6〜C12−アリーレン基である]のモノマーを併用することにより導入することができる。
【0096】
EP−A208187に記載されているグラフトモノマーもまた表面に反応性の基を導入するために適切である。
【0097】
別の例としてさらにアクリルアミド、メタクリルアミドおよびアクリル酸またはメタクリル酸の置換されたエステル、たとえば(N−t−ブチルアミノ)−エチルメタクリレート、(N,N−ジメチルアミノ)エチルアクリレート、(N,N−ジメチルアミノ)−メタクリレートおよび(N,N−ジエチルアミノ)エチルアクリレートが挙げられる。
【0098】
さらにゴム相の粒子もまた架橋していてよい。架橋剤として作用するモノマーはたとえばブタ−1,3−ジエン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレートおよびジヒドロジシクロペンタジエニルアクリレートならびにEP−A50265に記載されている化合物である。
【0099】
さらにいわゆるグラフト架橋性モノマー(graft-linking monomer)、つまり重合の際に異なった速度で反応する2つ以上の重合性二重結合を有するモノマーを使用することができる。有利には少なくとも1つの反応性の基はその他のモノマーとほぼ同じ速度で重合し、その一方で他方の反応性の基はたとえば明らかにより遅く重合する化合物を使用する。異なった重合速度により一定の割合の不飽和二重結合がゴム中に生じる。引き続きこのようなゴム上に別の相がグラフトされ、従ってゴム中に存在する二重結合は少なくとも部分的にグラフトモノマーと反応して化学結合を形成する、つまりグラフトされた相は少なくとも部分的に化学結合を介してグラフトベースと結合する。
【0100】
このようなグラフト架橋性モノマーのための例はアリル基を有するモノマー、特にエチレン性不飽和カルボン酸のアリルエステル、たとえばアリルアクリレート、アリルメタクリレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネートまたはこれらのジカルボン酸の相応するモノアリル化合物である。それ以外に多数の別の適切なグラフト架橋性モノマーが存在する。さらなる詳細に関してはここでたとえばUS特許第4148846号を参照されたい。
【0101】
一般に耐衝撃性に変性されたポリマーにおけるこれらの架橋性モノマーの割合は、耐衝撃性に変性されたポリマーに対して5質量%まで、有利には3質量%未満である。
【0102】
多層被覆の構造を有するグラフトポリマーの代わりに、ブタ−1,3−ジエン、イソプレンおよびn−ブチルアクリレートまたはこれらのコポリマーからなる均一な、つまり単層被覆のエラストマーを使用することもできる。これらの生成物もまた、反応性の基を有する架橋性モノマーを併用することにより製造することができる。
【0103】
有利なエマルションポリマーのための例は、n−ブチルアクリレート/(メタ)アクリル酸−コポリマー、n−ブチルアクリレート/グリシジルアクリレート−またはn−ブチルアクリレート/グリシジルメタクリレート−コポリマー、n−ブチルアクリレートからなる内側のコアを有するか、またはブタジエンをベースとし、かつ前記のコポリマーからなる外側のシェルを有するグラフトポリマーおよびエチレンと、反応性の基を生じるコモノマーとのコポリマーである。
【0104】
記載したエラストマーはその他の通例の方法により、たとえば懸濁重合により製造することができる。
【0105】
シリコーンゴム、たとえばDE−A3725576、EP−A235690、DE−A3800603およびEP−A319290に記載されているものは同様に有利である。
【0106】
当然のことながら、前記のゴムタイプの混合物も使用することができる。
【0107】
繊維状または粒子状の充填剤(成分E))として、炭素繊維、ガラス繊維、ガラスビーズ、非晶質ケイ酸、アスベスト、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、白亜、粉末石英、雲母、硫酸バリウムおよび長石が挙げられ、これらを50質量%までの量で、特に1〜50質量%、有利には5〜40質量%および特に15〜35質量%までの量で使用する。
【0108】
有利な繊維状の充填剤として炭素繊維、アラミド繊維およびチタン酸カリウム繊維が挙げられ、その際、E−ガラスとしてのガラス繊維が特に有利である。これらはロービングまたはチョップドストランド(ガラス短繊維)として市販の形で使用することができる。
【0109】
繊維状の充填剤は熱可塑性プラスチックとのより良好な相容性のために、シラン化合物によって表面が前処理されていてもよい。
【0110】
適切なシラン化合物は、一般式
(X−(CH2)n)k−Si−(O−CmH2m+1)4−k
[式中、置換基は次のものを表す:
Xは、
【0111】
【化10】
【0112】
nは2〜10の整数、有利には3〜4、
mは1〜5の整数、有利には1〜2、
kは1〜3の整数、有利には1]の化合物である。
【0113】
有利なシラン化合物はアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノブチルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシランならびに置換基Xとしてグリシジル基を有する相応するシランである。
【0114】
シラン化合物は表面被覆のために(Eに対して)一般に0.05〜5質量%の量で、有利には0.5〜1.5および特に0.8〜1質量%の量で使用する。
【0115】
針状の鉱物性充填剤もまた適切である。
【0116】
針状の鉱物性充填剤とは本発明の意味では、著しく針状の特性を有する鉱物性の充填剤であると理解する。例として針状ウォラストナイトが挙げられる。有利には該鉱物は8:1〜35:1、有利には8:1〜11:1のL/D(長さ/直径)比を有する。鉱物性充填剤は場合により前記のシラン化合物により前処理されていてもよい。しかし前処理は必ずしも必要ではない。
【0117】
別の充填剤としてカオリン、か焼したカオリン、ウォラストナイト、タルクおよび白亜が挙げられる。
【0118】
成分E)として本発明による熱可塑性成形材料は成分C)とは異なる通例の加工助剤、たとえば安定剤、酸化遅延剤、熱分解および紫外線による分解に対抗する薬剤、滑剤および離型剤、着色剤、たとえば染料および顔料、成核剤、可塑剤などを含有していてもよい。
【0119】
一般に成形材料に対して2質量%までの量で使用されるUV安定剤として種々の置換されたレゾルシン、サリチレート、ベンゾトリアゾールおよびベンゾフェノンが挙げられる。
【0120】
適切な安定剤は有利には一般式I
【0121】
【化11】
[式中、
mは0または1であり、
nは0または1であり、
yは酸素−、硫黄−または1,4−フェニレン−架橋、または式−CH(R2)−の橋かけ成分であり、全てのR−O−基およびR1−O−基は相互に無関係に、3つまでのヒドロキシル基を有する脂肪族、脂環式または芳香族アルコールの基を有していてもよく、ただしその際、ヒドロキシル基は、リンを含有する環の一部であってもよいように配置されていない(一価のR−O−基とよばれる)か、またはリン原子に結合しているそれぞれ2つのR−O−基またはR1−O−基が、それぞれ相互に無関係に一緒になって3つまでのヒドロキシル基を有する脂肪族、脂環式または芳香族アルコールの基(二価のR−O−基またはR1−O−基とよばれる)を表し、
R2は水素、C1〜C8−アルキルまたは式COOR3の基および
R3はC1〜C8−アルキルを表す]の有機ホスホナイトE)である。
【0122】
有利には少なくとも1つのR−Oおよび少なくともR1−O−基が、2位で立体障害基、特にt−ブチル基を有するフェノール基である。
【0123】
テトラキス−(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−ビフェニレン−ジホスホナイトが特に有利であり、これはIrgaphos (R) PEPQとしてCiba Geigy社から市販されている。
【0124】
R−O−およびR1−O−が2価の基である場合、これらは有利には2価または3価のアルコールから誘導される。
【0125】
有利にはRはR1と同じものを表し、かつこれはアルキル、アラルキル(有利には場合により置換されているフェニルまたはフェニレン)、アリール(有利には場合により置換されているフェニル)または式α
【0126】
【化12】
[式中、環AおよびBは別の置換基を有していてもよく、かつY′は酸素架橋または硫黄架橋であるか、または式−CH(R3)−の橋かけ成分であり、
R2は水素、C1〜C8−アルキルまたは式−COOR3の基であり、かつ
R3はC1〜C8−アルキルであり、かつ
nは0または1を表す(2価のR′とよばれる)]の基である。
【0127】
特に有利な基Rは基R″であり、その際、これはC1〜C22−アルキル、シアン、C1〜C22−アルキル、C1〜C22−アルコキシ、ベンジル、フェニル、2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジル−4−、ヒドロキシ、C1〜C8−アルキル−フェニル、カルボキシル、−C(CH3)2−C6H5、−COO−C1〜C22−アルキル、CH2CH12−COOH、−CH2CH2COO−、C1〜C22−アルキルまたは−CH2−S−C1〜C22−アルキルの群からの置換基を1〜3つ有していてもよいフェニル;または式i〜viiの基である。
【0128】
【化13】
または2つのR″は一緒になって式viii
【0129】
【化14】
を表し、その際、
R8は水素またはC1〜C22−アルキル、
R6は水素、C1〜C4−アルキルまたは−CO−C1〜C8−アルキル、
R4は水素またはC1〜C22−アルキル、
R5は水素、C1〜C22−アルキル、C1〜C22−アルコキシ、ベンジル、シアン、フェニル、ヒドロキシル、C1〜C8−アルキルフェニル、C1〜C22−アルコキシカルボニル、C1〜C22−アルコキシカルボニルエチル、カルボキシエチル、2,2,6,6−テトラメチルピペリジル−4−または式−CH2−S−C1〜C22−アルキルの基または−C(CH3)−C6H5および
R7は水素、C1〜C22−アルキル、ヒドロキシまたはアルコキシを表し、かつ
Y′およびnは上記のものを表す。
【0130】
基Rとして、式a〜g:
【0131】
【化15】
[式中、
R9は水素、C1〜C8−アルキル、C1〜C8−アルコキシ、フェニル、C1〜C8−アルキルフェニルまたはフェニル−C1〜C8−アルキルフェニルまたはフェニル−C1〜C4−アルキルを表し、
R10およびR11は相互に無関係に水素、C1〜C22−アルキル、フェニルまたはC1〜C8−アルキルフェニルを表し、、
R12は水素またはC1〜C8−アルキルを表し、かつ
R13はシアン、カルボキシルまたはC1〜C8−アルコキシカルボニルを表す]に相応する基R″が特に有利である。
【0132】
式aの基の中で、2−t−ブチルフェニル、2−フェニルフェニル、2−(1′,1′−ジメチル−プロピル)−フェニル、2−シクロヘキシルフェニル、2−t−ブチル−4−メチルフェニル、2,4−ジ−t−アミルフェニル、2,4−ジ−t−ブチルフェニル、2,4−ジ−フェニルフェニル、2,4−ジ−t−オクチルフェニル、2−t−ブチル−4−フェニル−フェニル、2,4−ビス−(1′,1′−ジメチルプロピル)−フェニル、2−(1′−フェニル−1′−メチルエチル)−フェニル、2,4−ビス−(1′−フェニル−1′−メチルエチル)−フェニルおよび2,4−ジ−t−ブチル−6−メチルフェニルが有利である。
【0133】
ホスホナイトE)を製造するための方法は、DE−A4001397から読みとることができ、これは成形材料中に0.001〜5質量%、有利には0.01〜3質量%の量で含有されていてもよい。前記の量での別のリン含有安定剤としてリン酸の無機化合物が挙げられ、その際、アルカリ金属およびアルカリ土類金属が有利である。特に有利であるのはリン酸亜鉛またはリン酸二水素亜鉛である。
【0134】
無機顔料、たとえばウルトラマリンブルー、酸化鉄、亜硫酸亜鉛、二酸化チタンおよびカーボンブラック、さらに有機顔料、たとえばフタロシアニン、キナクリドン、ペリレンならびに着色剤、たとえばニグロシンおよびアントラキノンを着色剤として添加することができる。
【0135】
成核剤としてナトリウムフェニルホスフィネート、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素ならびに有利にはタルクを使用することができる。
【0136】
通常、1質量%までの量で使用されるその他の滑剤および離型剤は有利には長鎖の脂肪酸(たとえばステアリン酸またはベヘン酸)、これらの塩(たとえばステアリン酸Caまたはステアリン酸Zn)またはモンタンワックス(28〜32個の炭素原子の鎖長を有する直鎖状の不飽和カルボン酸の混合物)またはアルカリ(土類)金属の塩、有利にはモンタン酸Caまたはモンタン酸Naならびに低分子ポリエチレンワックスまたはポリプロピレンワックスである。
【0137】
可塑剤のための例としてフタル酸ジオクチルエステル、フタル酸ジベンジルエステル、フタル酸ブチルベンジルエステル、炭化水素油、N−(n−ブチル)ベンゼンスルホンアミドが挙げられる。
【0138】
本発明による熱可塑性成形材料は、出発成分を通例の混合装置、たとえばスクリュー押出機、ブラベンダー・ミルまたはバンバリー・ミル中で混合し、かつ引き続き押し出すことにより、自体公知の方法で製造することができる。押し出し後に押出成形体を冷却し、かつ粉砕することができる。個々の成分を前混合し、かつ次いで残りの原料を単独かつ/または同様に混合して添加することもできる。混合温度は通常、230〜290℃である。
【0139】
有利な作業方法によれば、成分B)〜C)をポリエステルプレポリマーと混合し、配合し、かつ造粒することができる。得られる顆粒を固相として引き続き不活性ガス下で連続的または不連続的に、成分A)の溶融温度よりも低い温度で所望の粘度になるまで縮合させる。
【0140】
本発明による熱可塑性成形材料は、比較的長期間にわたり、かつ繰り返し溶融する際の良好な結晶化挙動ならびに良好な難燃性により優れている。加工の際に、ポリマーマトリックスはほぼ変化(変色)しない。さらに該成形材料は、加工の際の分子量の良好な安定性ならびに比較的短いサイクル時間および離型時間により優れている。これらは繊維、シートおよび成形体を製造するため、特に電気および電子分野における適用のために適切である。これらの適用は特にランプ部材、たとえばランプソケットおよびランプホルダ、プラグおよびマルチポイントコネクタ、巻型、キャパシタまたはコネクタのためのケーシングならびにサーキットブレーカー、リレーケーシングおよびリフレクタ、冷却ファンホイール、PC部材および変換器のためのケーシングである。
【0141】
実施例
成分a1:粘度数130ml/g、カルボキシル末端基含有率25mval/kg(VZ、ISO1628により25℃でフェノール/o−ジクロロベンゼン1:1の混合物からなる0.5質量%の溶液中で測定)を有し、a1)に対してペンタエリトリットテトラステアレート(成分E1)を0.65質量%含有するポリブチレンテレフタレート、
成分a2:76ml/gのVZを有するPET、
成分b1:テトラブロモビスフェノール−A−オリゴカーボネートnは4〜5(Great Lakes社のBC52/58)、Mn≒2500、
成分b2:三酸化アンチモン(ポリエチレン中90%のコンセントレートとして)、
成分C1:KH2PO4、
成分C2:LiH2PO4、
成分CV:Zn(H2PO4)2、
成分D1:40%の水性分散液としたポリテトラフルオロエチレン(テフロン)、
成分D2:General Electric Plastics社のPTFE/SAN(50:50)Blendex (R)、
成分E2:平均長さ4mmを有するチョップドストランド(エポキシシラン化サイズ)、
成分E3:PBT中25%のバッチとしたカーボンブラック(Degussa社のPrintex (R))。
【0142】
成形材料の製造
成分A)〜E)を表に記載されている量比で押出機中、260℃で混合し、均質化し、造粒し、かつ乾燥させた。
【0143】
溶融温度260℃または270℃ならびに金型温度60℃または80℃でスパイラル試験を用いて流動性を測定した。後圧力は1000バールであった。
【0144】
耐衝撃性をISO179/1eAによる試験体を用いて23℃および−30℃で測定した。結晶化挙動はDSC測定に基づいて確認し、その際、TM2はDSC測定の際の温度プロフィールの次の経過の後の温度に相応した:
1)40℃で3分間保持、
2)20℃/分で40℃から270℃に加熱、
3)270℃で1分保持、
4)20℃/分で270℃から40℃に段階的に冷却、
5)40℃で1分保持、
6)20℃/分で40℃から270℃へ2回目、段階的に加熱。
【0145】
TS2は、次の試験段階の後の温度に相応した:
1)物質温度270℃および工具温度80℃で射出成形体を製造、
ダンベル型引張試験片の寸法は中心部分において80×10×4mmおよび外側部分において170×20×4mmであった。
【0146】
2)DSC測定は上記の個々の工程を有していた。
【0147】
成形材料の組成および測定結果は表から読みとることができる。
【0148】
【表1】
Claims (10)
- 熱可塑性成形材料において、
A)PETa2)をA)100質量%に対して1〜50質量%含有するポリエチレンテレフタレート(PET)とは異なるポリエステルa1)少なくとも1種 10〜97質量%、
B)B)100質量%に対して、
b1)ハロゲン含有難燃剤 20〜99質量%、
b2)酸化アンチモン 1〜80質量%
からなる難燃剤組合せ 1〜30質量%、
C)KH2PO4またはLiH2PO4またはこれらの混合物 0.01〜5質量%、
D)たれ防止剤 0.01〜3質量%、
E)その他の添加剤 0〜70質量%、
を含有し、その際、成分A)〜E)の質量%の合計は100%であることを特徴とする、熱可塑性成形材料。 - 成分a1)がアルコール部分に2〜10個の炭素原子を有するポリアルキレンテレフタレートから構成されている、請求項1記載の熱可塑性成形材料。
- 繊維状または粒子状の充填剤E)またはこれらの混合物を1〜50質量%含有する、請求項1または2記載の熱可塑性成形材料。
- b2)が三酸化アンチモンまたは五酸化アンチモンまたはこれらの混合物から構成されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
- 成分b2)を熱可塑性プラスチック中のマスターバッチとして添加する、請求項1から3までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
- 熱可塑性プラスチックがポリオレフィンである、請求項5記載の熱可塑性成形材料。
- 成分D)が、D)に対して55〜76質量%のフッ素含有率を有するエチレンのポリマーから構成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
- 繊維、シートおよび成形体を製造するための請求項1から7までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料の使用。
- 請求項1から7までのいずれか1項記載の熱可塑組成成形材料から得られる成形体。
- 請求項1から7までのいずれか1項記載の熱可塑組成成形材料から得られるコイルケーシング、巻型、コイル支持体、キャパシタカップ、プラグコネクタ、マルチポイントコネクタ、プラグブリッジ、チップキャリア、印刷回路板、ランプ部材、ランプホルダ、スタータケーシング、変換器ケーシング、バッテリーケーシング、冷却ファンホイール、冷却ファンホイールのためのケーシング、ランプソケット、ランプのための保護カバー、ランプ支持体、照明スイッチ、小さい電気部材、衣類用アイロンのためのケーシング、切り替えシステム、回路ブレーカー、充電器、プラグソケット、モーター部材、発電器の部材または端子板。
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