JP2005048072A - 芳香族ポリカーボネート樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芳香族ポリカーボネートまたは芳香族ポリカーボネートを主体とする樹脂(A)100重量部に対して、予め有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材(B)1〜200重量部を含む芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、及び、該芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に対して更に、有機アルカリ金属塩および有機アルカリ土類金属塩から選ばれる少なくとも1種の金属塩(C)0.001〜1重量部、フルオロポリマー(D)0.01〜1重量部を含むことを特徴とする芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
【選択図】なし。
Description
近年、芳香族ポリカーボネート材料に対して、軽量化を目的とした製品の薄肉化が強く求められている。薄肉の成形体とした場合、外部応力による変形や、製品自重による変形が起こりやすいため、芳香族ポリカーボネート材料に対して高い剛性と寸法精度が要求される。
芳香族ポリカーボネートの剛性や寸法精度を改良する方法として、ガラス繊維、炭素繊維、タルク、マイカ、ワラストナイト等の強化材および/または充填材をポリカーボネートに配合する方法が広く用いられている。
また、OA機器や電気・電子機器用として使用される芳香族ポリカーボネート樹脂組成物では高度な難燃性が同時に求められることが多く、特に最近では、環境に対する配慮から、臭素系難燃剤あるいはリン系難燃剤を使用しない難燃性の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が求められている。
しかしながら、強化材および/または充填材を含む芳香族ポリカーボネートに対して、臭素系あるいはリン系の難燃剤を使用することなく、薄肉の成形体とした場合でも高度な難燃性を有する材料は得られていないのが現状である。
[1]芳香族ポリカーボネートまたは芳香族ポリカーボネートを主体とする樹脂(A)100重量部に対して、予め有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材(B)1〜200重量部を含む芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
[2]該強化材および/または充填材が、タルク、マイカ、ガラス繊維、ガラスフレーク、炭素繊維、ワラストナイトからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記[1]に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
[4]予め有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材(B)が、JIS K5101に準拠して測定されるpH値が6〜8であることを特徴とする前記[1]〜[3]に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
本発明において成分(A)は、芳香族ポリカーボネートまたは芳香族ポリカーボネートを主体とする樹脂である。
ここで、芳香族ポリカーボネートを主体とする樹脂とは、成分(A)の総量を100重量部とした場合に、成分(A)の50重量部を超える成分が芳香族ポリカーボネートであり、残りの樹脂成分が芳香族ポリカーボネート以外の熱可塑性樹脂であるものを表す。
本発明の成分(A)として用いられる芳香族ポリカーボネートは、公知の方法で製造したものを使用することができる。具体的には、芳香族ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体とを反応せしめる公知の方法、例えば、芳香族ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体(例えばホスゲン)を水酸化ナトリウム水溶液及び塩化メチレン溶媒の存在下に反応させる界面重合法(例えばホスゲン法)、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステル(例えばジフェニルカーボネート)などを反応させるエステル交換法(溶融法)、ホスゲン法または溶融法で得られた結晶化カーボネートプレポリマーを固相重合する方法(特開平1−158033(米国特許第4,948,871号に対応)、特開平1−271426、特開平3−68627(米国特許第5,204,377号に対応))などの方法により製造されたものを用いることができる。
前記芳香族ポリカーボネートの重量平均分子量(Mw)は、通常、5,000〜500,000であり、好ましくは10,000〜100,000であり、より好ましくは13,000〜50,000、更に好ましくは14,000〜30,000であり、特に好ましくは15,000〜25,000であり、最も好ましくは16,000〜23,000である。
用し、標準単分散ポリスチレンの構成曲線から下式による換算分子量較正曲線を用いて求められる。
MPC=0.3591MPS 1.0388
(MPCは芳香族ポリカーボネートの分子量、MPSはポリスチレンの分子量)
本発明で用いられる成分(B)は、予め有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材である。
成分(B)により、組成物の剛性や強度の向上(強化材としての機能)、あるいは寸法精度の向上(充填材としての機能)を樹脂組成物の溶融安定性を低下させることなく向上させることができると共に、成形体の銀条痕の発生が極めて少ない外観に優れた成形体を得ることができる。
成分(B)に用いられる「繊維状」の強化材および/または充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カルウムウィスカー、ロックウール、窒化ケイ素ウィスカー、ボロン繊維、テトラポット状酸化亜鉛ウィスカー、ワラストナイト、等を挙げることができ、繊維直径は20μm以下が好ましく、より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。
本発明では、上記の中でも、成分(B)に用いられる強化材および/または充填材として、タルク、マイカ、ガラス繊維、ガラスフレーク、炭素繊維、ワラストナイトが好ましく、特に好ましいのはタルク、マイカである。
尚、ここで言う「処理された」とは、強化材および/または充填材の表面および内部に、有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体が共有結合あるいはイオン結合を介して化学的に結合している状態、および、強化材および/または充填材の表面および内部に、有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体が分子間力や水素結合を介して物理的に結合している状態、のいずれの場合も包含するものとする。
また、本発明の成分(B)にかかわる、有機酸性化合物誘導体とは、前記有機酸性化合物から誘導される、エステル類、酸無水物類、等を表す。
本発明の成分(B)を得るために、特に好ましく使用することができる有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体は、有機スルホン酸化合物(分子構造中に−SO3H基を少なくとも1つ含む有機化合物)、および/または有機スルホン酸化合物誘導体(分子構造中に−SO3H基を少なくとも1つ含む有機化合物の誘導体)である。
本発明の成分(B)、すなわち「予め有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材」を得る方法としては、以下の(1)〜(4)の方法を例示することができる。
(1)強化材および/または充填材に対して、有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体を所定量配合し、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサー、Vブレンダー、タンブラー等の機械的混合装置を用いて混合攪拌処理を行う方法。
(4)強化材および/または充填材に対して、有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体を加熱し、ガス状態で接触させ、必要により、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサー、Vブレンダー、タンブラー等の機械的混合装置を用いて混合攪拌処理を行う方法。この場合、該有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体をガス状態とするために、必要に応じて加熱することもできる。
また、成分(B)に残存する過剰の有機酸性化合物および/または酸性化合物誘導体は、洗浄、開放脱揮、減圧脱揮、等の方法により取り除くことが好ましい。
上記(1)〜(4)に例示する方法の中で、本発明の成分(B)を得る方法として、前記(3)もしくは(4)の方法が、処理の完結性、並びに作業工程の簡便性の観点から特に好ましい。
成分(B)に含まれる酸性化合物および/または酸性化合物誘導体の量は熱重量天秤(
TG)を用いて、重量変化より求めることができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における成分(B)の使用量は、成分(A)100重量部に対して、1〜200重量部の範囲であり、好ましくは2〜100重量部、より好ましくは3〜50重量部、更に好ましくは4〜30重量部、最も好ましくは5〜15重量部である。
本発明で使用することができる成分(C)は、アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩から選ばれる少なくとも1種の金属塩であり、本発明では、特に有機スルホン酸の金属塩、および/または、硫酸エステルの金属塩が好ましく使用できる。また、これらは単独の使用だけでなく2種以上を混合して使用することも可能である。尚、本発明のアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられ、アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが挙げられ、特に好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムである。
脂肪族スルホン酸アルカリ(土類)金属塩としては、炭素数1〜8のアルカンスルホン酸アルカリ(土類)金属塩、またはかかるアルカンスルホン酸アルカリ(土類)金属塩のアルキル基の一部がフッ素原子で置換したスルホン酸アルカリ(土類)金属塩、さらには炭素数1〜8のパーフルオロアルカンスルホン酸アルカリ(土類)金属塩を好ましく使用することができ、特に好ましい具体例として、パーフルオロエタンスルホン酸ナトリウム塩、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム塩、を挙げることができる。
また、上記芳香族カルボン酸およびエステルのスルホン酸アルカリ(土類)金属塩は、その好ましい例として、5−スルホイソフタル酸カリウム、5−スルホイソフタル酸ナトリウム、ポリエチレンテレフタル酸ポリスルホン酸ポリナトリウムを挙げることができる。
)金属塩は、その好ましい例として、1−メトキシナフタレン−4−スルホン酸カルシウム、4−ドデシルフェニルエーテルジスルホン酸ジナトリウム、ポリ(2,6−ジメチルフェニレンオキシド)ポリスルホン酸ポリナトリウム、ポリ(1,3−フェニレンオキシド)ポリスルホン酸ポリナトリウム、ポリ(1, 4−フェニレンオキシド)ポリスルホン酸ポリナトリウム、ポリ(2,6−ジフェニルフェニレンオキシド)ポリスルホン酸ポリカリウム、ポリ(2−フルオロ−6−ブチルフェニレンオキシド)ポリスルホン酸リチウムを挙げることができる。
また、上記モノマー状またはポリマー状の芳香族スルホン酸アルカリ(土類)金属塩は、その好ましい例として、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸カリウム、ベンゼンスルホン酸ストロンチウム、ベンゼンスルホン酸マグネシウム、p−ベンゼンジスルホン酸ジカリウム、ナフタレン−2,6−ジスルホン酸ジカリウム、ビフェニル−3,3’−ジスルホン酸カルシウム、トルエンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸カリウム、キシレンスルホン酸カリウムを挙げることができる。
上記芳香族ケトンのスルホン酸アルカリ(土類)金属塩は、その好ましい例として、α,α,α−トリフルオロアセトフェノン−4−スルホン酸ナトリウム、ベンゾフェノン−3,3’−ジスルホン酸ジカリウムを挙げることができる。
上記芳香族スルホキサイドのスルホン酸アルカリ(土類)金属塩は、その好ましい例として、ジフェニルスルホキサイド−4−スルホン酸カリウムを挙げることができる。
上記芳香族スルホン酸アルカリ(土類)金属塩のメチレン型結合による縮合体は、その好ましい例として、ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物、アントラセンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物を挙げることができる。
ド、およびN−(フェニルカルボキシル)スルファニルイミドのアルカリ(土類)金属塩などが挙げられる。
上記に挙げた成分(C)の中で、より好ましいアルカリ(土類)金属塩として、芳香族スルホン酸のアルカリ(土類)金属塩およびパーフルオロアルカンスルホン酸のアルカリ(土類)金属塩を挙げることができる。
本発明で使用することができる成分(D)はフルオロポリマーであり、燃焼物の滴下を防止する目的で使用される。本発明では、フィブリル形成能力を有するフルオロポリマーとして、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・プロピレン共重合体等のテトラフルオロエチレンポリマー、を好ましく使用することができ、特に好ましくはポリテトラフルオロエチレンである。
本発明で好ましく使用できるフルオロポリマーの水性ディスパージョンとして、三井デュポンフロロケミカル(株)製「テフロン(登録商標)30J」、ダイキン工業(株)製「ポリフロンD−1」、「ポリフロンD−2」、「ポリフロンD−2C」、「ポリフロンD−2CE」を例示することができる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物では、本発明の趣旨を損なわない範囲内で、必要に応じて、さらに、着色剤、滑剤、離型剤、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤などを添加することもできる。
本発明の樹脂組成物は前記の成分(A)、(B)、必要に応じて、(C)、(D)およびその他の成分を本明細書記載の組成割合で配合し、押出機等の溶融混練装置を用いて溶融混練することにより得ることが出来る。このときの各構成成分の配合及び溶融混練は一般に使用されている装置、例えば、タンブラー、リボンブレンダー等の予備混合装置、単軸押出機や二軸押出機、コニーダー等の溶融混練装置を使用することが出来る。また、溶融混練装置への原材料の供給は、予め各成分を混合した後に供給することも可能であるが、それぞれの成分を独立して溶融混練装置に供給することも可能である。
ー設定温度を200〜300℃、好ましくは220〜270℃とし、押出機スクリュー回転数100〜700rpm、好ましくは200〜500rpmの範囲で適宜選択して行うことができるが、溶融混練に際し、過剰の発熱を与えないように配慮する。さらに、必要に応じて、押出機の後段部分に開口部(ベント口)を設けて開放脱揮、あるいは減圧脱揮を行うことも有効である。また、原料樹脂の押出機内滞留時間は通常、10〜60秒の範囲で適宜選択される。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を用いた成形品の例としては、コンピューター、ノート型パソコン、複写機、プリンター、電気・電子機器、携帯電話、携帯情報端末、家電製品などのハウジング材料、液晶バックライト用のフレーム用部材、複写機内部部品などの部品材料、電子・情報機器用の難燃性シート(絶縁シート)、等が挙げられる。
実施例あるいは比較例においては、以下の成分(A)、(B)、場合により、(C)、(D)を使用し、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造した。
1.成分(A):芳香族ポリカーボネート
(A−1)
ビスフェノールAとジフェニルカーボネートから、溶融エステル交換法により製造されたビスフェノールA系ポリカーボネートであり、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを300ppm、および、ホスファイト系熱安定剤としてトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトを150ppm含むもの。
重量平均分子量(Mw)=21,000
フェノール性末端基比率(フェノール性末端基が全末端基数に占める割合)=35モル%
ホスゲン法により製造されたビスフェノールA系ポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製 商品名「ユーピロン H3000」)重量平均分子量(Mw)=20,000
2.成分(B):酸性化合物および/または酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材
3kgのタルク(日本タルク(株) 商標名「マイクロエースP3」、平均粒径5μm、嵩比容積2.3cm3/g、水分0.2wt%、pH9.0)と、120gのp−トルエンスルホン酸(和光純薬工業株式会社製)をジャケット温度200℃に設定した容量20リットルのヘンシェルミキサーに計量し、流速5リットル/分の窒素気流雰囲気下で、先端速度25m/sの攪拌条件で約25分間攪拌した。その後、粉体をクーラーミキサーを用いて窒素雰囲気下で約5分間攪拌を行い、室温まで冷却してp−トルエンスルホン酸により処理されたタルク(B−1)を得た。該(B−1)のpH値をJIS K5101に準拠して測定したところ、6.8であった。また、熱天秤(TG)による加熱重量減少法によりB−1に含まれるp−トルエンスルホン酸は約4.5wt%であった。
くとも1種の金属塩
(C−1)
パーフルオロブタンスルホン酸カリウム塩(大日本インキ工業(株)製 商品名「メガファックF114」)
4.成分(D):フルロポリマー
(D−1)
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS)の50/50(重量比)粉体状混合物(GEスペシャリティケミカルズ社製 商品名「Blendex449」)
(未処理Talc)
日本タルク(株) 商標名「マイクロエースP3」、平均粒径5μm、嵩比容積2.3cm3/g、水分0.2wt%、pH9.0
(PTS)
p−トルエンスルホン酸(和光純薬工業株式会社製)
成分(A)、(B)、場合によりその他の成分を表1に示す量(単位は重量部)で二軸押出機を用いて溶融混練してポリカーボネート難燃樹脂組成物を得た。
溶融混練装置は2軸押出機(ZSK−25、L/D=37、Werner & Pfleiderer社製)を使用して、シリンダー設定温度250℃、スクリュー回転数250rpm、混練樹脂の吐出速度15kg/Hrの条件で溶融混練を行った。溶融混練中に、押出機ダイ部で熱電対により測定した溶融樹脂の温度は265〜280℃であった。
2軸押出機への原材料の投入は、成分(A)、(B)、場合によりその他の成分を予め10分間タンブラーで予備ブレンドしたものをフィーダーにより投入した。また、押出機の後段部分にベント口を設けて大気開放脱揮を行った。
得られたペレットを120℃で5時間乾燥し、射出成形機(オートショット50D、ファナック社製)で成形し、以下の各試験を実施した。
シリンダー温度を300℃に設定した射出成形機(オートショット50D、ファナック社製)により、1/8インチ厚短冊片を成形し、得られた短冊片を切り出してJIS K7210に準じて、炉体温度300℃、荷重1.2kgにてMI値を測定した。(MI1)
別途、シリンダー内部で樹脂組成物を20分溶融滞留させた後に成形した以外は全く上記と同じ方法で1/8インチ厚短冊片を成形し、得られた短冊片を切り出してMI値を測定した。(MI2)
MI1及びMI2の値より、MI増大率を下記式に従って算出した。
MI増大率=(MI2−MI1)/MI1×100
シリンダー温度を300℃に設定した射出成形機(オートショット50D、ファナック社製)を用いて、1mm×7mmの長方形断面のゲートを介して、50mm×90mm×2mm(t)の平板を成形し、ゲート付近の銀条痕の発生状態を目視観察した。
○:銀条痕の発生が認められない。
△:銀条痕の発生がわずかに認められる。
×:銀条痕が明瞭に認められる。
結果を表1に示す。
成分(A)、(B)、(C)、(D)成分を表2に示す量(単位は重量部)で二軸押出機を用いて溶融混練して実施例1と同様にポリカーボネート難燃樹脂組成物を得た。
2軸押出機への原材料の投入は、成分(A)、(B)、(C)、(D)成分を予め20分間タンブラーで予備ブレンドしたものをフィーダーにより投入した。また、押出機の後段部分では大気開放脱揮を行った。
得られたペレットを120℃で5時間乾燥し、射出成形機(オートショット50D、ファナック社製)で成形し、実施例1で行った評価、及び以下の難燃性試験を実施した。
燃焼試験用の短冊形状成形体(厚さ1.0mm)を射出成形機(オートショット50D、ファナック社製)により、シリンダー設定温度300℃、金型設定温度80℃の条件で成形し、温度23℃、湿度50%の環境下に2日保持した後、UL−94規格に準じて20mm垂直燃焼試験を行いV−0、V−1またはV−2に分類した。(難燃性の程度:V−0>V−1>V−2>NC(NCはnon-calcification(分類不能)を表す。))。
結果を表2に示す。
Claims (5)
- 芳香族ポリカーボネートまたは芳香族ポリカーボネートを主体とする樹脂(A)100重量部に対して、予め有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材(B)1〜200重量部を含む芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 該強化材および/または充填材が、タルク、マイカ、ガラス繊維、ガラスフレーク、炭素繊維、ワラストナイトからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 該有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体が、有機スルホン酸化合物であることを特徴とする請求項1、2に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 予め有機酸性化合物および/または有機酸性化合物誘導体により処理された強化材および/または充填材(B)が、JIS K5101に準拠して測定されるpH値が6〜8であることを特徴とする請求項1〜3に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 該芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が、更に、有機アルカリ金属塩および有機アルカリ土類金属塩から選ばれる少なくとも1種の金属塩(C)0.001〜1重量部、フルオロポリマー(D)0.01〜1重量部を含むことを特徴とする請求項1〜4に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
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