JP2005320366A - 樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

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正樹 光永
Katsuhiko Hironaka
克彦 弘中
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Abstract

【課題】 品質が安定し、分子量低下が抑制され、高い剛性および良好な耐加水分解性を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】 有機オニウムイオンが層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩(A成分)と、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とを、該A成分とB成分との重量比(A/B)が1/99〜90/10の範囲とし、その樹脂温度が280〜330℃の範囲となる条件下において溶融混練して製造されたマスターバッチ(C成分)を準備し、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)100重量部に対し該C成分0.1〜100重量部を配合することにより、上記D成分、A成分、およびB成分からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する樹脂組成物の製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、芳香族ポリカーボネート、特定の陽イオン交換容量を有する層状珪酸塩であってその層間の陽イオンを有機オニウムイオンがイオン交換した有機化層状珪酸塩、および芳香族ポリカーボネート樹脂との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物からなる樹脂組成物の製造方法に関し、該組成物の成形加工時における芳香族ポリカーボネートの分子量低下を抑制し、高い剛性および良好な耐加水分解性を該組成物に付与できる製造方法に関する。より詳しくは、本発明は該組成物の製造方法において、該有機化層状珪酸塩および該有機化合物からなるマスターバッチとしてイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素を特定量以下とすることにより、上記各種特性を発揮できる製造方法に関する。更に本発明は、かかるマスターバッチを利用することによるかかる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の加工時の分子量低下を抑制する方法に関し、また本発明は特定の有機オニウムイオンでイオン交換された有機化層状珪酸塩と上記の有機化合物からなり、その塩素および臭素が特定量以下である新規なマスターバッチに関する。
近年、無機充填剤として粘土鉱物、特にそ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させた層状珪酸塩(以下単に“有機化層状珪酸塩”と称する場合がある)を樹脂中へ分散させ、成形品の表面外観や比重を良好に保ったまま、機械特性を改良する試みがなされており、特にポリアミド系樹脂やポリオレフィン系樹脂においては実用例も見ることができる。
しかしながら、有機化層状珪酸塩を微分散させた芳香族ポリカーボネート樹脂の樹脂組成物は、いずれも十分な熱安定性を有するものではなく実用性に乏しいのが現状であった。かかる課題を解決すべく、芳香族ポリカーボネート樹脂、有機化層状珪酸塩、およびポリカーボネート樹脂と親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物、特に好適にはスチレン−無水マレイン酸共重合体(以下、該化合物を単に“相溶化剤”と称する場合がある)からなる樹脂組成物が提案されており、該樹脂組成物は公知である(特許文献1参照)。更に該樹脂組成物の好適な製造方法として、有機化層状珪酸塩と相溶化剤とを予め溶融混練したマスターバッチを芳香族ポリカーボネート樹脂に配合する方法も該文献において提案されており公知である。
WO03/010235号パンフレット
しかしながら、本発明者らは上記の製造方法が時としてその所定の効果を発揮せず、芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量が低下し、大量製造時に樹脂組成物の品質が安定しない場合のあることを見出した。かかる知見から、本発明は、その大量製造時においても品質が安定し、その分子量低下が抑制され、高い剛性および良好な耐加水分解性を有する、芳香族ポリカーボネート樹脂、有機化層状珪酸塩、およびポリカーボネート樹脂と親和性を有しかつ親水性成分を有する化合物、特に好適にはスチレン−無水マレイン酸共重合体(以下、該化合物を単に“相溶化剤”と称する場合がある)からなる樹脂組成物を提供することをその技術的課題とするものである。
本発明者らは、かかる原因について鋭意研究を進めた。その結果本発明者らは、上記の有機化層状珪酸塩と相溶化剤とのマスターバッチを製造する際、溶融混練時の樹脂温度が高い状態にあると、該マスターバッチ中のイオンクロマトグラフィー法により測定れる塩素の量が比較的高くなり、かかる場合に芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量が低下しやすいことを見出した。かかるマスターバッチ溶融混練時の樹脂温度の高温化は、大型の二軸押出機において生じやすい。本発明者らはかかる原因究明の結果から、塩素の量を指標に有機化層状珪酸塩および相溶化剤のマスターバッチを製造すると、該マスターバッチを製造する際の樹脂温度が高温化した場合にあっても、良好な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の得られることを見出した。かかる知見に基づき本発明者らは更に鋭意研究を行い、芳香族ポリカーボネート樹脂、有機化層状珪酸塩、および相溶化剤からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物であって、その大量製造時においても品質が安定し、その分子量低下が抑制され、高い剛性および良好な耐加水分解性を有する樹脂組成物を提供可能な本発明を完成するに至った。
本発明は、(1)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有し、かつ該陽イオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンが層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩(A成分)と、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とを、該A成分とB成分との重量比(A/B)が1/99〜90/10の範囲とし、その樹脂温度が280〜330℃の範囲となる条件下において、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が100ppm未満となるように溶融混練して製造されたマスターバッチ(C成分)を準備し、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)100重量部に対し該C成分0.1〜100重量部を配合することにより、上記D成分、A成分、およびB成分からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する樹脂組成物の製造方法にかかるものである。
かかる構成(1)によれば、上記課題が解決され、その大量製造時においても品質が安定し、その分子量低下が抑制され、高い剛性および良好な耐加水分解性を有する樹脂組成物が提供される。上記A成分およびB成分からなるマスターバッチ中の塩素および臭素が混入する主要原因は、有機化層状珪酸塩で使用される有機オニウムイオンのカウンターイオンであると考えられる。従来公知のマスターバッチの製造方法においては、かかる塩素および臭素がマスターバッチ製造中に脱揮処理によって除去され、これらの成分が低減されたマスターバッチが得られていることが判明した。一方、マスターバッチ製造時の樹脂温度が高いとかかる脱揮の効率が低下していると考えられるが、かかる原因は十分に明確ではない。しかしながらその推察される理由としては、樹脂温度が高い場合には熱分解物が増加し脱揮の効率が低下すること、並びに相溶化剤中の官能基とこれらの原子との親和性が変化するために揮発しにくくなることなどが例示される。
尚、本発明におけるマスターバッチ(C成分)中および有機化層状珪酸塩(A成分)中のイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量は、次の方法により測定される。粉砕機を用いてマスターバッチを粉砕し、Tyler篩を用いた標準篩法において48メッシュパス60メッシュオンの粒子を採取し、その粉砕品50gを精秤後、300ml三角フラスコに入れ、蒸留水100mlを加え、密栓した状態で80℃に温調する。それをスターラーにて、1000rpmで1昼夜攪拌した。攪拌後、抽出した懸濁液を蒸留水を用いて10倍希釈し、フィルター(ADVANTEC社製:「Dismic−13cp」孔径0.20μm及び日本ダイオネクス社製:「Dillex−IC」孔径0.22μm)を用いて濾過した後に、イオンクロマトグラフ装置(ダイオネクス社製:「DX−100」)にて塩素量および臭素量を定量する。
本発明の好適な態様の1つは、(2)上記の溶融混練は径40〜250mmφのスクリューを有する二軸押出機を用いてなされる上記構成(1)の樹脂組成物の製造方法である。上述のとおり、大型の二軸押出機においてその樹脂温度は高温化しやすい。一方かかる大型押出機は、製品を効率的に大量生産するにおいて必要とされる。したがってかかる樹脂温度下においても品質の安定した樹脂組成物を得る製造方法は重要である。したがってかかる構成(2)によれば、本発明のD成分、A成分およびB成分からなり、その分子量低下が抑制され、高い剛性および良好な耐加水分解性を有する樹脂組成物を、安定した品質で大量に生産可能な製造方法が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(3)上記A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を有機オニウムイオンの塩素化物または臭素化物で、該陽イオン交換容量の40%以上の割合でイオン交換することにより得られた有機化層状珪酸塩である上記構成(1)または(2)の樹脂組成物の製造方法である。上述のごとく、マスターバッチ中に塩素および臭素が混入する主要原因は、有機化層状珪酸塩で使用される有機オニウムイオンのカウンターイオンである。したがって、その混入量を低減するためには、これらを含有しない有機オニウムイオン(有機オニウムイオンの塩化合物)を使用する方法もある。しかしながらかかる有機オニウムイオンの塩化合物は一般的ではなく、製造効率やコストの点において有利とはいえない。したがって実用上、塩素および臭素をカウンターイオンとして有する有機オニウムの塩化合物を使用せざるを得ない場合が多い。よってかかる構成(3)によれば、更に優れた実用性を有する上記製造方法が提供される。特に塩素をカウンターイオンとして有する有機オニウムの塩化合物の使用が好ましいことから、臭素量が実質的に0であり、塩素量が上記範囲を満足するマスターバッチの使用が好ましい。
本発明の好適な態様の1つは、(4)上記A成分は、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が300ppm以下である有機化層状珪酸塩である上記構成(1)〜(3)の樹脂組成物の製造方法である。上記構成(1)の説明において推察した如く、マスターバッチ製造時の樹脂温度が高いとかかる脱揮の効率が低下し塩素や臭素の成分が残留しやすいと考えられる。その解決方法の1つとしては二軸押出機のごとき溶融混練機において脱揮効率を向上させる方法が例示される。かかる向上の方法としては例えば押出機のベントの吸引度を高める方法が代表的に例示される。しかしながら、上述のとおり樹脂温度が高温化することにより他の分解物が大幅に増量し脱揮効率が低下している側面があることから、かかる脱揮効率を向上させ、その脱揮によって塩素や臭素の成分を除去することには限界がある。より好ましい方法は源流対策として、その原材料中の含有量を低減する方法である。したがってかかる構成(4)によれば、より好ましい方法による上記課題の解決された製造方法およびその樹脂組成物が提供される。
尚、本発明における有機化層状珪酸塩(A成分)中のイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量は、次の方法により測定される。A成分のサンプル約2gを精秤後、300mlビーカーに入れ、蒸留水200mlを加える。それを攪拌子を用いたスターラーにて、1000rpmで1時間攪拌する。攪拌後、抽出した懸濁液を蒸留水を用いて10倍希釈し、フィルター(ADVANTEC社製:「Dismic−13cp」孔径0.20μm及び日本ダイオネクス社製:「Dillex−IC」孔径0.22μm)を用いて濾過した後に、イオンクロマトグラフ装置(ダイオネクス社製:「DX−100」)にて塩素量および臭素量を定量する。
本発明の好適な態様の1つは、(5)上記A成分における有機オニウムイオンは下記一般式(I)で示されることを特徴とする上記構成(1)〜(4)の樹脂組成物の製造方法である。
Figure 2005320366
(上記一般式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数6〜16のアルキル基、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
かかる構成(5)によれば、更に耐加水分解性が改良された芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(6)上記B成分は、スチレン−無水マレイン酸共重合体である上記構成(1)〜(5)の樹脂組成物の製造方法である。かかる構成(6)によれば、芳香族ポリカーボネート樹脂、有機化層状珪酸塩、および相溶化剤からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物であって、殊にその分子量低下が抑制された樹脂組成物が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(7)上記構成(1)〜(6)の樹脂組成物の製造方法から製造された、上記D成分、A成分、およびB成分からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。本発明によれば、かかる樹脂組成物であって、その分子量低下が抑制され、高い剛性および良好な耐加水分解性を有し、かつ安定した品質で大量に生産可能な樹脂組成物が提供される。
本発明の別の態様によれば、(8)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有し、かつ該陽イオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンが層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩(A成分)と、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とを、該A成分とB成分との重量比(A/B)が1/99〜90/10の範囲とし、その樹脂温度が280〜330℃の範囲となる条件下において、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が100ppm未満となるように溶融混練して製造されたマスターバッチ(C成分)を準備し、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)100重量部に対し該C成分0.1〜100重量部を配合することにより、上記D成分、A成分、およびB成分からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の加工時の分子量低下を抑制する方法が提供される。更にかかる構成(8)におけるより好適な態様は、上記構成(2)〜(7)の場合と同様である。
更に本発明の別の態様によれば、(9)50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有し、かつ該陽イオン交換容量の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が層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩(A成分)と、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とからなり、該A成分とB成分との重量比(A/B)が1/99〜90/10の範囲であり、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が100ppm未満である芳香族ポリカーボネート樹脂強化用のマスターバッチが提供される。
Figure 2005320366
(上記一般式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数6〜16のアルキル基、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
かかる構成(9)において、上記A成分はそのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が300ppm以下である有機化層状珪酸塩が好適であり、特に臭素量が実質的に0であり、塩素量が上記範囲を満足するマスターバッチが好ましく、上記B成分はスチレン−無水マレイン酸共重合体が好適である。
以下、本発明の詳細を説明する。
<A成分について>
本発明のA成分は、50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有し、かつ該陽イオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンが層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩である。尚、ここで40%の割合とは、例えば層状珪酸塩の陽イオン交換容量が110ミリ当量/100gの場合には、その40%となる44ミリ当量/100g分が有機オニウムイオンでイオン交換されていることを指す。かかる陽イオン交換容量に対する有機オニウムイオンの交換割合は、より好ましくは60%以上、更に好ましくは実質的に100%の割合(ほぼ完全に)で有機オニウムイオンが層間にイオン交換された有機化層状珪酸塩が好ましい。イオン交換の割合を100%未満に抑制することにより、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の分子量低下を抑制することは可能であるが、かかる割合の制御が安定しないことが多いことから結果的にその品質が安定しない場合がある。したがって有機オニウムイオンが層間にイオン交換を十分に行い、かつその塩素や臭素の成分を低減することが品質の安定の点では好ましい場合が多い。
本発明の有機化層状珪酸塩における有機オニウムイオン化合物は、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ることによって得られる。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、オニウムイオンとしては1級、2級、3級、および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い。
該オニウム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。有機基としてはアルキル基が代表的であるが、芳香族基をもったものでもよく、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、およびオキサゾリン環など各種官能基を含有したものでもよい。
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、およびテトラブチルアンモニウムなどの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、およびトリメチルイコサニルアンモニウムなどの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、およびトリエチルオクタデシルアンモニウムなどの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、およびトリブチルオクタデシルアンモニウムなどの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、およびジメチルジドデシルアンモニウムなどの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、およびジエチルジオクタデシルアンモニウムなどのジエチルジアルキルアンモニウム、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、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、およびジブチルジオクタデシルアンモニウムなどのジブチルジアルキルアンモニウム、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、およびトリテトラデシルメチルアンモニウムなどの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、およびトリドデシルエチルアンモニウムなどの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、およびトリデシルブチルアンモニウムなどのトリアルキルブチルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウムの如き芳香環を有する4級アンモニウム、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]などのトリアルキル[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、並びに上記アンモニウムイオンの窒素原子がリン原子に置き換わったホスホニウムイオンが挙げられる。なお、これらの有機オニウムイオンは、単独でも2種以上を組み合わせても使用できる。また上記“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。
本発明において、A成分の更に好適な態様は、下記一般式(II)で示される有機オニウムイオンでイオン交換された有機化層状珪酸塩である。
Figure 2005320366
上記一般式(II)において、Mは窒素原子またはリン原子を、RおよびRはそれぞれ炭素原子数6〜16のアルキル基を、Rは炭素原子数1〜16のアルキル基を、Rは炭素原子数1〜4のアルキル基を示す。なお、RとRとは互いに同一もしくは相異なる基であってもよく、また、RとRとは互いに同一もしくは相異なる基であってもよい。
更に本発明のA成分の好適な態様は、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有機化層状珪酸塩である。
Figure 2005320366
上記一般式(I)において、Mは窒素原子またはリン原子を、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数6〜16のアルキル基を、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数1〜4のアルキル基を表す。RおよびRはより好適には炭素数7〜14のアルキル基であり、更に好適には炭素数7〜12のアルキル基である。特に本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の耐加水分解性に優れる点から炭素数8〜11のアルキル基が好ましい。RおよびRは、好ましくは炭素数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、特に好ましくはメチルである。したがって、RおよびRが共に炭素数8〜11のアルキル基であり、かつRおよびRがメチル基である有機オニウムイオンが好適であり、特にMは窒素原子が好ましい。
好適な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イオンおよびジメチルジデシルアンモニウムイオンが例示され、特にジメチルジデシルアンモニウムイオンが好ましい。かかる好適な有機オニウムイオンは、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に優れた耐加水分解性を与え、その結果良好な長期実用特性を与える。
なお、上記式(I)および(II)においてR〜Rはいずれも直鎖状および分岐状のいずれも選択できる。
A成分の層状珪酸塩は、SiO連鎖からなるSiO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。
層状珪酸塩のなかでも、陽イオン交換容量の点から、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、およびNa型四珪素フッ素雲母など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、純度の点からより好適である。なかでも、良好な機械特性が得られる合成フッ素雲母が特に好ましい。
上記A成分における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。
かかる方法の概要は次のとおりである。長さ12cm、内径1.3cmの土壌浸出装置の浸透管に層状珪酸塩試料を約8cmの厚さになるように充填し、pH7の1N酢酸アンモニウム水溶液100mlを用い、4〜20時間かけて浸透させ、陽イオンを交換浸出する。次にpH7の80%メタノール100mlで洗浄し、過剰の酢酸アンモニウムを除去する。次いで10%塩化カリウム水溶液100mlで洗浄し、試料に吸着されたアンモニウムイオン(NH )を交換浸出させる。最後に水蒸気蒸留法またはConway微量拡散法により、浸出液中のNH を定量し、CECを算出する。土壌浸出装置は、ガラス製セットとして市販されているものが使用できる。尚、該改良法の基礎となるショーレンベルガー法については、Soil Sci., 59, 13〜24(1945)において参照される。
A成分における層状珪酸塩の陽イオン交換容量は、D成分である芳香族ポリカーボネート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より大きくなると芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の熱劣化が大きくなり、それに伴って本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の熱劣化への影響が大きくなってくる。この層状珪酸塩は、そのpHの値が9〜11.5であることが好ましい。pHの値が11.5より大きくなると、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性が低下する傾向が現れてくる。
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、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樹脂の熱劣化を抑制する1つの手段となり得る。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。
本発明の有機化層状珪酸塩のイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量は、上述のとおり好ましくは300ppm以下であり、より好ましくは250ppm以下である。実用上A成分において含有量を塩素および臭素の成分を所定量以下にしてマスターバッチを作成する方法が最も効率的であることは上述のとおりである。塩素および臭素の合計含有量が300ppmを超えるとマスターバッチ(C成分)中のこれらの含有量を所定量以下にするためには、脱揮効率を向上させることが求められるが、生産量や通常使用される設備などとの兼ね合いから、製造効率が低下しやすく、また製造条件が限定されるようになる。殊に有機オニウムイオンの塩化物の塩が好適に利用されることから、臭素成分を実質的に含有せず、塩素含有量が上記範囲を満足する範囲で少ない態様が好ましい。一方、後述するように有機化層状珪酸塩における有機オニウムイオン源として塩素イオンや臭素イオンを含有しない塩化合物を使用することも本発明においては可能である。かかる場合には塩素や臭素の含有量を実質的に0とすることも可能である。しかしながら、実用上塩素イオンや臭素イオン、殊に塩素イオンをカウンターイオンとする有機オニウム塩化合物を利用することが取り扱いやコストの点で有利であることは上述のとおりである。したがって、A成分におけるイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素及び臭素の含有量の合計の下限、殊に塩素含有量の下限は好ましくは10ppm以上、好ましくは50ppm以上、より好ましくは100ppm以上である。
本発明のイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が300ppm以下である好適なA成分を製造するためには、(i)カウンターイオンとして塩素イオンや臭素イオンを含まない有機オニウムイオン化合物の使用、(ii)塩素イオンや臭素イオンを含有する不純物の少ない有機オニウムイオン化合物の使用、(iii)塩素イオンや臭素イオンをカウンターイオンとして含む有機オニウムイオン化合物(即ち、有機オニウム塩化合物)を使用してイオン交換した後の有機化層状珪酸塩の十分な水洗洗浄、並びにこれらの組合せなどの方法が好適に例示される。中でも作業効率や生産性の点から上記(iii)の方法、すなわち生成した有機化層状珪酸塩を所定の塩素および臭素含有量となるまで十分に水洗することが重要である。有機化層状珪酸塩中に塩素および臭素の成分が混入する主要原因がかかる有機オニウムイオン化合物の使用によることから、その除去も不純物量の少ない水を使用した水洗処理によって本発明の所定量まで低減することが可能である。
即ち、本発明のA成分として好適な態様は、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を有機オニウムイオンの塩素化物または臭素化物で、該陽イオン交換容量の40%以上の割合でイオン交換することにより得られた有機化層状珪酸塩である。
更に樹脂組成物全量中の塩素や臭素を低減するためには、マトリックス樹脂であるD成分のポリカーボネート樹脂として殊に塩素不純物の十分に低減されたポリカーボネート樹脂を使用すること、並びに本発明の組成物に塩素や臭素を含有する化合物を配合しないことが重要である。殊にイオン性の高い無機化合物はその配合量に注意して全組成物中の所定量を低減することが好ましい。
芳香族ポリカーボネート樹脂中の塩素原子含有不純物の低減については、例えば芳香族ポリカーボネート樹脂をアセトン処理したり、また芳香族ポリカーボネート樹脂粉末をペレット化する際、ベント付き押出機の途中に水を強制的に注入し脱塩素化合物を行う方法、および芳香族ポリカーボネート樹脂溶液を非溶剤沈殿する方法や、さらに乾燥処理を強化する等、従来公知の種々の方法により調整することが可能である。また塩素系の有機溶剤を必要としない製造方法(例えば溶融重合法など)により製造された芳香族ポリカーボネート樹脂の使用も可能である。一方で臭素元素は通常製造工程で使用されることなく、またその混入もないことから通常の芳香族ポリカーボネート樹脂は実質的に含有しないか、極小割合の触媒として含有するにすぎない。したがってマトリックス樹脂であるD成分の芳香族ポリカーボネート樹脂の上記C成分やA成分と同様の測定方法によるイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量(通常のポリカーボネート樹脂では臭素成分は実質的に含有されることは稀であることから、実質的には塩素含有量)は、好ましくは50ppm以下、より好ましくは30ppm以下、更に好ましくは10ppm以下である。かかる含有量は塩素系の有機溶剤を使用するホスゲン法の芳香族ポリカーボネート樹脂においても1ppm以下とすることが可能である。溶融重合法のポリカーボネート樹脂においても触媒量として同レベルの含有量を達成することが可能である。本発明では末端封止が良好に行うことができ、熱安定性においてより良好なホスゲン法の芳香族ポリカーボネート樹脂において、その塩素および臭素含有量を低減したものがより好適である。
<B成分について>
B成分は、芳香族ポリカーボネート樹脂および有機化層状珪酸塩の双方に対する良好な親和性を生み出す。芳香族ポリカーボネート樹脂および有機化層状珪酸塩双方に対する親和性は2種の成分の相溶性を向上させ、層状珪酸塩は芳香族ポリカーボネート樹脂中での微細かつ安定して分散するようになる。
有機化層状珪酸塩の分散に関するかかるB成分の働きは、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)と同様である。したがってB成分は低分子化合物よりも単量体が重合してなる重合体であることが好ましい。また重合体は混練加工時の熱安定性にも優れる。重合体の平均繰り返し単位数は2以上であることが必要であり、5以上が好ましく、10以上がより好ましい。一方、重合体の平均分子量の上限にお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。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。
本発明のB成分の基本的構造としては、例えば(i)芳香族ポリカーボネート樹脂に親和性を有する成分(α)と親水性成分(β)を分子内に別々に有するもの、および(ii)分子全体で芳香族ポリカーボネート樹脂に親和性を有し(α)、その一部に親水性成分(β)を有するもの等が挙げられる。
本発明における芳香族ポリカーボネート樹脂に親和性を有する成分(以下、上記に従いαと称する場合がある)について説明する。上記の如くB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は大きく非反応型と反応型とに分類できる。
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。即ち、芳香族ポリカーボネート樹脂とαとの間に、(i)化学構造の類似性、(ii)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/cm1/2以内、即ち約2.05(MPa)1/2以内が目安とされる)、(iii)分子間相互作用(水素結合、イオン間相互作用など)、およびランダム重合体特有の擬引力的相互作用などの要因を有することが必要である。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知られている。
また反応型では、相溶化剤において芳香族ポリカーボネート樹脂と反応性を有する官能基として知られた各種を挙げることができる。例えば、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などを例示することができる。
これらの中でも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((MPa)1/2)が近似すること(芳香族ポリカーボネート樹脂およびαの溶解度パラメータの差が、絶対値で2以下)は、良好な親和性を発揮するので好ましい。
例えば芳香族ポリカーボネート樹脂に対して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は、芳香族ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびシクロヘキサンジメタノール共重合ポリエチレンテレフタレートなどに代表される)、および脂肪族ポリエステル(ポリカプロラクトンに代表される)などのポリエステル系重合体が挙げられる。またかかる具体例としては、スチレンポリマー、アルキル(メタ)アクリレートポリマー、およびアクリロニトリルポリマー(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、およびスチレン−アクリロニトリル共重合体などに代表される)などのビニル系重合体を挙げることができる。
次に本発明におけるB成分の親水性成分(以下、上記に従いβと称する場合がある)について説明する。かかる親水性成分は、親水基(水との相互作用の強い有機性の原子団)を有する官能基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。親水基の官能基は、例えば化学大辞典(共立出版,1989年)によれば、下記の基が例示(下記1)〜3))され、下記1)とスルフィン基等の強親水性の基および下記2)とカルボン酸無水物基、オキサゾリン基、ホルミル基およびピロリドン基等が使用される。
1)強親水性の基:−SOH、−SOM、−OSOH、−OSOH、−COOM、−NRX(R:アルキル基、X:ハロゲン原子、M:アルカリ金属、−NH) 等、
2)やや小さい親水性を有する基:−COOH、−NH、−CN、−OH、−NHCONH 等、
3)親水性が無いか又は小さい基:−CHOCH、−OCH、−COOCH、−CS 等
B成分の親水性重合体成分として、例えば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、およびポリヒドロキシエチルメタクリレートなどが例示される。これらの中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、および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。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。
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”と称する場合がある)を有することが好ましい。酸性基は芳香族ポリカーボネート樹脂の溶融加工時の熱劣化を抑制する。
酸性基としてはカルボキシル酸、カルボン酸無水物基、スルホン酸基、およびスルフィン酸基以外に、ホスホン酸基およびホスフィン酸基などが例示され、カルボキシル酸およびカルボン酸無水物基が好ましい。
本発明のB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が更に好ましい。またβが親水性重合体セグメントの場合、B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%が更に好ましい。
本発明のB成分の好ましい態様として、“芳香族ポリカーボネート樹脂との親和性を有しかつ酸性の官能基を有する重合体”、“芳香族ポリカーボネート樹脂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”、“芳香族ポリカーボネート樹脂との親和性を有しかつオキサゾリン基を有する重合体”、または“芳香族ポリカーボネート樹脂との親和性を有しかつ水酸基を有する重合体”が例示され、“芳香族ポリカーボネート樹脂との親和性を有しかつ酸性の官能基を有する重合体”および、“芳香族ポリカーボネート樹脂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”が好ましい。これらのB成分として好ましい態様の重合体においては、その分子量は重量平均分子量において1万〜100万の範囲が好ましく、5万〜50万の範囲がより好ましい。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ものである。
上記の中でも芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)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、更に好ましくは芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)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とを有する重合体である。また、芳香族ポリカーボネート樹脂の耐熱性保持効果の観点から、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。上記の点から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芳香族ビニル重合体(B1成分)が本発明のB成分として特に好適である。ここで芳香族ビニル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の構成成分として含有する重合体を指す。
本発明のB成分として特に好適な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芳香族ビニル重合体(B1成分)について詳述する。かかるカルボキシル基及び/又はその誘導体からなる官能基の割合としては、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B1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、かかる値は水酸化カリウムなどの逆滴定により算出することが可能である。
カルボキシル基及び/又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)を有する化合物又は単量体としては、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及びその誘導体、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、並びに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。これらの中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、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基を有する単量体がより好適である。これらの中でも特に好ましくは無水マレイン酸である。
また、芳香族ビニル化合物としては、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、およびビニルナフタレンなどが例示され、特にスチレンが好ましい。さらに、芳香族ビニル重合体は、かかる芳香族ビニル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、およびメタクリロニトリルなどを共重合成分として含有してもよい。
上記カルボキシル基類を有する芳香族ビニル重合体のうち、本発明において好適であるのは、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単量体を共重合してなる芳香族ビニル重合体である。かかる重合体はそれ自身が良好な耐熱性を有することから、マスターバッチ製造時の高い樹脂温度に耐え得る。そして殊に好適な態様はスチレン−無水マレイン酸共重合体である。
B1成分のカルボキシル基類を有する芳香族ビニル重合体はその100重量%中、カルボキシル基類を有する化合物から誘導される構成単位を1〜30重量%(好ましくは5〜25重量%)、並びに芳香族ビニル化合物および他の化合物から誘導される構成単位を99〜70重量%(好ましくは95〜75重量%)を含むことが好ましい。更にここで芳香族ビニル化合物および他の化合物からそれぞれ誘導される構成単位は、両者の合計100重量%中前者が60〜100重量%(好ましくは70〜100重量%)であり、後者が0〜40重量%(好ましくは0〜30重量%)である。
また、本発明のB成分の好ましい態様であるB1成分の分子量(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、5万〜50万の範囲がより好ましい。尚、ここで示す重量平均分子量は、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たものである。
他の好適なB成分としては、親水基としてオキサゾリン基を含有する芳香族ビニル重合体(B2成分)が挙げられる。かかる共重合体を形成する芳香族ビニル化合物としては、上記B1成分の場合同様の化合物が例示される。さらに、B2成分の重合体は芳香族ビニル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およびアルキルメタクリレートなどを共重合成分として含有することができる。特に好適なD2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。
また、他の好適なB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(B3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)グリコール或いはこれらの誘導体から重縮合を行うことで製造される重合体である。かかるB3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。
<C成分について>
本発明のC成分であるマスターバッチは有機化層状珪酸塩(A成分)と芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有し、かつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とを特定条件下で溶融混練した溶融混練物である。かかる溶融混練物は、例えば原料成分を予備混合しその後溶融混練し、得られた溶融混練物をペレット化する方法により製造される。予備混合の手段としては、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、および押出混合機などを挙げることができる。予備混合においては必要に応じて押出造粒器やブリケッティングマシーンなどにより造粒を行うこともできる。予備混合後、ベント式二軸押出機に代表される溶融混練機で溶融混練、およびペレタイザー等の機器によりペレット化する。溶融混練機としては他にバンバリーミキサー、混練ロール、および恒熱撹拌容器などを挙げることができるが、ベント式二軸押出機に代表される多軸押出機が好ましい。かかる多軸押出機を用いることにより強力なせん断力で有機化層状珪酸塩は基体樹脂中に微分散させられる。一方、かかる強力なせん断力は樹脂温度の高温化を招きやすく、本発明はかかる高温化に伴うマスターバッチに生ずる品質の低下を改良する点において、その効果を有効に発揮する。したがって本発明において利用される溶融混練機は多軸押出機が好ましい。特に大型の二軸押出機において本発明は有利であり、具体的にはスクリュー径が好ましくは40〜250mmφ、より好ましくは50〜150mmφ、更に好ましくは50〜100mmφの二軸押出機において本発明のマスターバッチが製造されることが好ましい。スクリュー径が上記範囲の下限以上においてマスターバッチ製造時の樹脂温度の高温化は生じやすく、上記上限以上においては樹脂温度が高くなりすぎ、熱安定性の点が好ましくない場合がある。
ベント式二軸押出機を用いた製造条件のうち、溶融樹脂温度とベントからの脱気はマスターバッチに含まれる塩素および臭素の含有量に影響を与えることは上述のとおりである。上述のとおりマスターバッチ中の塩素および臭素の含有量を所定量以下にする方法としては、好適にはA成分中の塩素および臭素の含有量を好ましい量の範囲とする方法が好適である。しかしながらかかる場合にあってもベント部分の吸引度は、好ましくは10kPa以下、より好ましくは5kPa以下とすべきである。また吸引度の下限は実用上0.5kPa以上が適切である。更に樹脂温度は混練ゾーンのセグメントや吐出量との兼ね合いを取ることにより、280〜330℃の範囲、より好ましくは285〜315℃の範囲、更に好ましくは290〜310℃の範囲とすべきである。尚、かかる樹脂温度は、押出機で溶融混練を行う場合、そのダイスより吐出される溶融樹脂に熱電対を挿入することにより測定される温度である。同様に他の溶融混練機においても溶融樹脂が吐出される部分においてその温度は測定される。また溶融混練がバッチ方式の場合は、混練機バレルの一部に熱電対を装着することにより樹脂温度を監視することができる。
かかる条件を満足する場合には、ベント部からの発生ガス量とベント吸引度が適正な範囲となり、マスターバッチに含まれる塩素および臭素の含有量をより低減することが可能である。すなわち、本発明においてより好ましい態様は、マスターバッチ製造の過程においてA成分に含有される塩素または臭素の成分が揮発し、それらの含有量がA成分の含有量より比例して算出されるマスターバッチ中での含有量よりも低減される態様である。
C成分を構成するA成分とB成分の重量比(A/B)は1/99〜90/10であるが、好ましくは10/90〜80/20であり、より好ましくは20/80〜70/30であり、更に好ましくは35/65〜65/35である。A成分の割合がA/B=1/99よりも少なくなると、マスターバッチ中の無機成分含有量が少なくなり、所望の剛性を発揮するに必要な無機成分含有量を満たすためには、芳香族ポリカーボネート樹脂に対するマスターバッチの添加量が多くなり、実用上好ましくない。A成分の割合がA/B=90/10よりも多くなると、溶融混練時の負荷が増大し樹脂温度が高温化しやすくその制御が困難となりやすい。樹脂温度の高温化は、溶融混練中に発生する発生ガス量が極度に増加させ、その結果、例えばベントによる脱気が困難となり、マスターバッチに含まれる塩素および臭素の含有量が多くなりやすい。
<D成分について>
本発明のD成分である芳香族ポリカーボネートは、代表的には二価フェノールとカーボネート前駆体との重縮合反応から合成される重合体である。かかる芳香族ポリカーボネートの重合方法としては界面重縮合法および溶融エステル交換法が代表的であり市販されているが、本発明の芳香族ポリカーボネートはその他の方法で重合されたものであってもよい。かかる他の方法としては、例えばカーボネートプレポリマーの固相エステル交換法および環状カーボネート化合物の開環重合法が例示される。
上記二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、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。これらのなかでも、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、また良好な耐衝撃性を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が得られる点において好ましい。
本発明では、汎用の芳香族ポリカーボネート樹脂であるビスフェノールA系のポリカーボネート樹脂以外にも、さらに良好な耐加水分解性を得る目的で、他の二価フェノール類を使用した特殊な芳香族ポリカーボネート樹脂をD成分として使用することが可能である。
例えば、二価フェノール成分の一部または全部として、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)フルオレンおよび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)を用いた芳香族ポリカーボネート樹脂(単独重合体または共重合体)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以外の二価フェノールは芳香族ポリカーボネート樹脂を構成する二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。
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、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を構成するD成分が次の(1)〜(3)の共重合ポリカーボネート樹脂であるのが特に好適である。
(1)該芳香族ポリカーボネート樹脂を構成する二価フェノール成分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樹脂。
(2)該芳香族ポリカーボネート樹脂を構成する二価フェノール成分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樹脂。
(3)該芳香族ポリカーボネート樹脂を構成する二価フェノール成分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樹脂。
これらの特殊な芳香族ポリカーボネート樹脂は、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型の芳香族ポリカーボネート樹脂と混合して使用することもできる。
これらの特殊な芳香族ポリカーボネート樹脂の製法および特性については、例えば、特開平6−172508号公報、特開平8−27370号公報、特開2001−55435号公報および特開2002−117580号公報等に詳しく記載されている。
なお、上述した各種の芳香族ポリカーボネート樹脂のなかでも、共重合組成等を調整して、吸水率および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、例えばミラー等の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℃である芳香族ポリカーボネート樹脂、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%である芳香族ポリカーボネート樹脂。
ここで、芳香族ポリカーボネート樹脂の吸水率は、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、JIS K7121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。
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またはハロホルメート等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
このような二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樹脂を製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二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、芳香族ポリカーボネート樹脂は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樹脂であってもよい。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。
分岐ポリカーボネート樹脂を生ずる多官能性化合物を含む場合、その割合は、芳香族ポリカーボネート樹脂全量中、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、芳香族ポリカーボネート樹脂全量中、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H−NMR測定により算出することが可能である。
また、D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樹脂並びにかかる2官能性カルボン酸および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、得られた芳香族ポリカーボネート樹脂の2種以上をブレンドした混合物でも差し支えない。
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およ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。
さらに、本発明では、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。
本発明の樹脂組成物においてD成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、上述した二価フェノールの異なるポリカーボネート樹脂、分岐成分を含有するポリカーボネート樹脂、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芳香族ポリカーボネート樹脂の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樹脂、末端停止剤の異なるポリカーボネート樹脂等を2種以上混合したものも使用することもできる。
芳香族ポリカーボネート樹脂の重合反応において、界面重縮合法による反応は、通常、二価フェノールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤および有機溶媒の存在下に反応させる。酸結合剤としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物またはピリジン等のアミン化合物が用いられる。有機溶媒としては、例えば塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素が用いられる。また、反応促進のために、例えばトリエチルアミン、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第3級アミン、第4級アンモニウム化合物、第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。
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およびトリアコンチルフェノール等を挙げることができる。かかる末端停止剤は単独で使用しても、2種以上混合して使用してもよい。
溶融エステル交換法による反応は、通常、二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二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また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また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1.33×10〜13.3Pa程度に減圧して生成するアルコールまたはフェノールの留出を容易にさせる。反応時間は1〜4時間程度である。
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、なかでもジフェニルカーボネートが好ましい。
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、二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の触媒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。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。重合触媒は、通常、原料の二価フェノール1モルに対し1×10−9〜1×10−5当量、より好ましくは1×10−8〜5×10−6当量の範囲で使用される。
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樹脂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。
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樹脂に対し、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。
D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樹脂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芳香族ポリカーボネート樹脂成分を配合することも可能である。
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樹脂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−t)/t
[t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。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
尚、本発明の芳香族ポリカーボネート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、該組成物を、その20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、かかる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、上式により算出される20℃における比粘度を、オストワルド粘度計を用いて求めることにより測定する。
<各成分の含有量について>
本発明において、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)とマスターバッチ(C成分)との割合は、100重量部のD成分を基準として、0.1〜100重量部、好ましくは1〜90重量部、より好ましくは2〜80重量部のC成分が配合される。100重量部のD成分を基準としてC成分が0.1重量部未満であると芳香族ポリカーボネート樹脂組成物中に含まれる層状珪酸塩の含有量が少なくなり、剛性に代表される物性向上が見られない。C成分が100重量部を超えると芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量低下が大きくなるため物性の低下が見られるようになり好ましくない。
また本発明において、D成分と層状珪酸塩(無機分)との割合は、100重量部のD成分を基準として、好ましくは0.1〜50重量部、より好ましくは0.5〜20重量部、更に好ましくは0.5〜10重量部のA成分における層状珪酸塩(無機分)が含有される。かかる好適な範囲では機械特性の改良と熱安定性の両立したより実用的な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。更にD成分とB成分との割合は、100重量部のD成分を基準として、好ましくは0.5〜50重量部、より好ましくは0.5〜20重量部のB成分が含有される。かかる好適な範囲では熱安定(樹脂の熱分解に対する耐性に代表される)、耐衝撃性、および耐熱性(荷重たわみ温度に代表される)の良好な実用的な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
<その他の添加剤について>
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には更に所望により付加的成分として、C成分およびD成分以外に、その他の各種添加剤を加えても差し支えない。
(i)B成分およびD成分以外の重合体
かかる重合体としては、前記B成分以外のスチレン系ポリマーおよび芳香族ポリエステル等を例示することができる。
かかるスチレン系ポリマーとしては、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)、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS共重合体)、メチルメタクリレート・スチレン共重合体(MS共重合体)、およびポリメチルメタクリレートなどが例示される。これらの中でもAS共重合体が芳香族ポリカーボネートとの相容性に優れることから好適である。かかるスチレン系ポリマーは、エポキシ基および酸無水物基などに代表される各種の官能基で変性されていてもよい。これらスチレン系ポリマーは、2種以上混合して使用することも可能である。
芳香族ポリエステルとしては、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。
さらに、本発明の目的または効果を損なわない範囲で、前記スチレン系ポリマーや芳香族ポリエステル以外にも、その他の非晶性熱可塑性ポリマーや結晶性熱可塑性ポリマーを含むことができる。
(ii)リン系安定剤
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、リン系熱安定剤を含むことが好ましい。かかるリン系安定剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル、並びに第3級ホスフィンなどが例示される。かかるリン系安定剤は、1種のみならず2種以上を混合して用いることができる。
具体的にはホスファイト化合物としては、例えば、トリデシルホスファイトの如きトリアルキルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイトの如きジアルキルモノアリールホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイトの如きモノアルキルジアリールホスファイト、トリフェニルホスファイトおよびトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトの如きトリアリールホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、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、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、およびビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトなどのペンタエリスリトールホスファイト、並びに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および2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトなどの環状ホスファイトが例示される。
ホスフェート化合物としては、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、およびジイソプロピルホスフェートなどが例示され、好ましくはトリフェニルホスフェート、トリメチルホスフェートである。
ホスホナイト化合物としては、テトラキス(ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、およびビス(ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトが好ましく例示され、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、およびビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトがより好ましい。かかるホスホナイト化合物は上記アルキル基が2以上置換したアリール基を有するホスファイト化合物との併用可能であり好ましい。
ホスホネイト化合物としては、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、およびベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙げられる。第3級ホスフィンとしては、例えばトリフェニルホスフィンが例示される。
かかるリン系熱安定剤の配合量は、100重量部のD成分を基準として好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.005〜0.5重量部、更に好ましくは0.01〜0.3重量部である。かかるリン系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。
(iii)ヒンダードフェノール系安定剤およびその他の酸化防止剤
ヒンダードフェノール系安定剤は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から形成される成形品の形成時およびその熱老化による変色を抑制するのに効果的である。かかる変色が重視される場合に該安定剤を配合することが好ましい。ヒンダードフェノール系安定剤としては、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、およびテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが例示される。これらはいずれも入手容易である。中でもオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが好ましく利用される。上記ヒンダードフェノール系安定剤以外の他の酸化防止剤を使用することができる。かかる他の酸化防止剤としては、例えば3−ヒドロキシ−5,7−ジ−tert−ブチル−フラン−2−オンとo−キシレンとの反応生成物に代表されるラクトン系安定剤(かかる安定剤の詳細は特開平7−233160号公報に記載されている)、並びにペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、およびグリセロール−3−ステアリルチオプロピオネートなどのイオウ含有系安定剤が挙げられる。上記ヒンダードフェノール系安定剤は、単独でまたは2種以上を組合せて使用することができる。これら安定剤の配合量は、100重量部のD成分を基準として、好ましくは0.0001〜0.5重量部、より好ましくは0.005〜0.3重量部である。
(iv)離型剤
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は離型剤を含むことが好ましい。離型剤としては、例えば、飽和脂肪酸エステル、不飽和脂肪酸エステル、ポリオレフィン系ワックス(ポリエチレンワツクス、1−アルケン重合体など。酸変性などの官能基含有化合物で変性されているものも使用できる)、シリコーン化合物、フッ素化合物(ポリフルオロアルキルエーテルに代表されるフッ素オイルなど)、パラフィンワックス、蜜蝋などが例示される。かかる離型剤は100重量部のD成分を基準として好ましくは0.005〜2重量部、より好ましくは0.01〜0.8重量部である。
かかる離型剤の中でも、飽和脂肪酸エステルが好適である。本発明のA成分〜D成分からなる樹脂組成物は、更に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を含有することにより、その耐加水分解性をさらに向上させることができる。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推定される。
ここで高級脂肪酸とは、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。ステアリン酸の如き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ことが多い。前記飽和脂肪酸エステルにおいても、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。
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。
本発明の飽和脂肪酸エステルにおける酸価は、20以下(実質的に0を取り得る)であることが好ましく、水酸基価は20〜500(より好ましくは50〜400)の範囲がより好ましい。更にヨウ素価は、10以下(実質的に0を取り得る)が好ましい。これらの特性はJIS K 0070に規定された方法により求めることができる。
(v)加水分解改良剤
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、その耐加水分解性を更に改良する目的で、芳香族ポリカーボネートの加水分解改良剤として従来知られた化合物を、本発明の目的を損なわない範囲において配合することもできる。かかる化合物としては、エポキシ化合物、オキセタン化合物、シラン化合物およびホスホン酸化合物などが例示され、特にエポキシ化合物およびオキセタン化合物が好適に例示される。エポキシ化合物としては、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に代表される脂環式エポキシ化合物、および3−グリシジルプロポキシ−トリエトキシシランに代表される珪素原子含有エポキシ化合物が好適に例示される。かかる加水分解改良剤は、D成分100重量部あたり1重量部以下とすることが好ましい。
(vi)紫外線吸収剤
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、その色相を長期に維持するため紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては、紫外線吸収剤として公知のベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン系化合物、環状イミノエステル系化合物、およびシアノアクリレート系化合物などが例示される。より具体的には、例えばベンゾトリアゾール系化合物としては、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−p−クレゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−[5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル]−4−メチル−6−tert−ブチルフェノール、および2,2’−メチレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール]などが好適に例示され、ヒドロキシフェニルトリアジン系化合物としては、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]フェノールが好適に例示され、環状イミノエステル系化合物としては2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)が好適に例示され、並びにシアノアクリレート系化合物としては1,3−ビス[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]−2,2−ビス[[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]メチル]プロパンが好適に例示される。
さらに上記紫外線吸収剤は、ラジカル重合が可能な単量体化合物の構造をとることにより、かかる紫外線吸収性単量体と、アルキル(メタ)アクリレートなどの単量体とを共重合したポリマー型の紫外線吸収剤であってもよい。上記紫外線吸収性単量体としては、(メタ)アクリル酸エステルのエステル置換基中にベンゾトリアゾール骨格、ベンゾフェノン骨格、トリアジン骨格、環状イミノエステル骨格、およびシアノアクリレート骨格を含有する化合物が好適に例示される。
上記の中でも良好な色相が求められる場合の好適な紫外線吸収剤として、環状イミノエステル系化合物およびシアノアクリレート系化合物が例示され、特に熱安定性に優れる点において本発明では環状イミノエステル系化合物が好ましい。紫外線吸収剤の含有量は、100重量部のD成分を基準として好ましくは0.005〜5重量部、より好ましくは0.01〜3重量部、更に好ましくは0.05〜0.5重量部である。
また本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートに代表されるヒンダードアミン系の光安定剤も含むことができる。ヒンダードアミン系光安定剤と上記紫外線吸収剤との併用が耐候性を効果的に向上させる。かかる併用では両者の重量比(光安定剤/紫外線吸収剤)は95/5〜5/95の範囲が好ましく、80/20〜20/80の範囲が更に好ましい。光安定剤は単独であるいは2種以上の混合物で用いてもよい。光安定剤の含有量は100重量部のD成分を基準として、好ましくは0.0005〜3重量部、より好ましくは0.01〜2重量部、更に好ましくは0.05〜0.5重量部である。
(vii)ブルーイング剤
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、更にブルーイング剤を樹脂組成物中0.05〜3.0ppm(重量割合)含んでなることが好ましい。本発明の樹脂組成物において更に黄色味を減少させ成形品に自然な透明感を付与するためにはブルーイング剤の使用は非常に有効である。ここでブルーイング剤とは、橙色ないし黄色の光線を吸収することにより青色ないし紫色を呈する着色剤をいい、特に染料が好ましい。ブルーイング剤の配合により本発明の樹脂組成物は更に良好な色相を得る。ブルーイング剤の量が0.05ppm未満では色相の改善効果が不十分な場合がある一方、3.0ppmを超える場合には光線透過率が低下し適当ではない。より好ましいブルーイング剤の量は樹脂組成物中0.2〜2.0ppmの範囲である。ブルーイング剤としては代表例として、バイエル社のマクロレックスバイオレットB及びマクロレックスブルーRR、並びにクラリアント社のポリシンスレンブルーRLSなどが挙げられる。
(viii)光拡散剤
光拡散剤としては高分子微粒子(好適には粒径数μmのアクリル架橋粒子およびシリコーン架橋粒子など)、低屈折率の無機微粒子、およびこれらの複合物等が例示される。熱安定性の点からより好ましくは高分子微粒子である。また無機微粒子においても熱安定性の改良のため各種の表面処理剤によりその表面が処理された微粒子が好ましい。高分子微粒子の平均粒子径は、好ましくは0.1〜10μmの範囲、より好ましくは0.1〜8μmの範囲である。かかる平均粒子径は、レーザー回折・散乱法で求められる粒度の積算分布の50%値(D50)で表されるものである。また、粒径の分布については狭いものが好ましく、平均粒径±2μmである粒子が全体の70重量%以上の範囲である分布を有するものがより好ましい。また高分子微粒子の屈折率は、好ましくは1.33〜1.7、より好ましくは1.35〜1.67であり、更に好ましくは1.35〜1.55、特に好ましくは1.35〜1.45である。高分子微粒子の形状は、光拡散性の観点から球状に近いものが好ましく、真球状に近い形態であるほどより好ましい。光拡散剤の割合はD成分100重量部に対し0.005〜20重量部、より好ましくは0.01〜10重量部が好ましい。
(ix)白色顔料
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、その遮光性の調整や光高反射性を付与する目的で、白色顔料として二酸化チタン、酸化亜鉛、および硫化亜鉛を配合することができる。かかる白色顔料の中でも特に二酸化チタンが好適である。かかる二酸化チタンは、アルミニウム、シリコン、チタン、ジルコニウム、アンチモン、スズおよび亜鉛などの金属の酸化物で表面処理されていることが好ましい。かかる表面処理は高密度な処理および低密度(多孔質)な処理の何れも適用できる。更に好適な二酸化チタンは有機化合物で表面処理される。かかる表面処理剤としては、アミン類化合物、シリコーン化合物、およびポリオール化合物をそれぞれ主成分とする表面処理剤などが利用される。殊にアルキルハイドロジェンポリシロキサンで被覆した二酸化チタンが好適に使用される。本発明の樹脂組成物において二酸化チタンの含有量は、100重量部のD成分を基準として0.0001〜0.5重量部、より好ましくは0.0005〜0.1重量部である。
(x)他の染顔料
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、発明の目的を損なわない範囲で上記以外にも各種の染顔料を使用することができる。かかる染顔料しては、例えばペリレン系染料、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、およびフタロシアニン系染料などが例示される。更に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などの蛍光増白剤を使用することもできる。その他カーボンブラックやメタリック顔料(例えば金属酸化物被覆板状充填材、金属被覆板状充填材、および金属フレークなど)を配合することができる。カーボンブラックやメタリック顔料は、着色や意匠効果以外に、成形品が光透過性を有する場合に熱線を吸収もしくは反射することにより熱線遮蔽効果を付与する目的で配合することができる。かかる他の染顔料の含有量は、目的に応じて異なるものの100重量部のD成分を基準として、好ましくは0.0001〜1重量部、より好ましくは0.0005〜0.8重量部である。
(xi)帯電防止剤
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、帯電防止性能が求められる場合があり、かかる場合帯電防止剤を含むことが好ましい。かかる帯電防止剤としては、例えば(1)ドデシルベンゼンスルホン酸ホスホニウム塩に代表されるアリールスルホン酸ホスホニウム塩、およびアルキルスルホン酸ホスホニウム塩などの有機スルホン酸ホスホニウム塩、並びにテトラフルオロホウ酸ホスホニウム塩の如きホウ酸ホスホニウム塩が挙げられる。該ホスホニウム塩の含有量は100重量部のD成分を基準として、5重量部以下が適切であり、好ましくは0.05〜5重量部、より好ましくは1〜3.5重量部、更に好ましくは1.5〜3重量部の範囲である。
帯電防止剤としては例えば、(2)有機スルホン酸リチウム、有機スルホン酸ナトリウム、有機スルホン酸カリウム、有機スルホン酸セシウム、有機スルホン酸ルビジウム、有機スルホン酸カルシウム、有機スルホン酸マグネシウム、および有機スルホン酸バリウムなどの有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩が挙げられる。具体的には例えばドデシルベンゼンスルホン酸の金属塩やパーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩などが例示される。有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩の含有量は100重量部のD成分を基準として、0.5重量部以下が適切であり、好ましくは0.001〜0.3重量部、より好ましくは0.005〜0.2重量部である。特にカリウム、セシウム、およびルビジウムなどのアルカリ金属塩が好適である。
帯電防止剤としては、例えば(3)アルキルスルホン酸アンモニウム塩、およびアリールスルホン酸アンモニウム塩などの有機スルホン酸アンモニウム塩が挙げられる。該アンモニウム塩は100重量部のD成分を基準として、0.05重量部以下が適切である。帯電防止剤としては、例えば(iv)ポリエーテルエステルアミドの如きポリ(オキシアルキレン)グリコール成分をその構成成分として含有するポリマーが挙げられる。該ポリマーは100重量部のD成分を基準として5重量部以下が適切である。
(xii)熱線遮蔽能を有する化合物
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、本発明の目的が損なわれない量の熱線遮蔽能を有する化合物を使用することができる。該化合物としてはフタロシアニン系近赤外線吸収剤、ATO、ITO、酸化イリジウムおよび酸化ルテニウムなどの金属酸化物系近赤外線吸収剤、ホウ化ランタン、ホウ化セリウムおよびホウ化タングステンなどの金属ホウ化物系近赤外線吸収剤などの近赤外吸収能に優れた各種の金属化合物、ならびに炭素フィラーが好適に例示される。更に上述の如くメタリック顔料(例えば金属酸化物被覆板状充填材、金属被覆板状充填材、および金属フレークなど)も主として熱線を反射し熱線遮蔽能を発現する。
かかるフタロシアニン系近赤外線吸収剤としてはたとえば三井化学(株)製MIR−362が市販され容易に入手可能である。炭素フィラーとしてはカーボンブラック、グラファイト(天然、および人工のいずれも含み、さらにウイスカーも含む)、カーボンファイバー(気相成長法によるものを含む)、カーボンナノチューブ、およびフラーレンなどが例示され、好ましくはカーボンブラックおよびグラファイトである。これらは単体または2種以上を併用して使用することができる。フタロシアニン系近赤外線吸収剤は、100重量部のD成分を基準として好ましくは0.0005〜0.2重量部、より好ましくは0.0008〜0.1重量部、更に好ましくは0.001〜0.07重量部である。金属酸化物系近赤外線吸収剤および金属ホウ化物系近赤外線吸収剤は、樹脂組成物中、0.1〜200ppm(重量割合)の範囲が好ましく、0.5〜100ppmの範囲がより好ましい。炭素フィラーは本発明の樹脂組成物中、0.05〜5ppm(重量割合)の範囲が好ましい。またメタリック顔料は、100重量部のD成分を基準として、好ましくは0.0001〜1重量部、より好ましくは0.0005〜0.8重量部である。
(xiii)その他
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、本発明の目的が損なわれない量の難燃剤を使用することができる。難燃剤としては、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、ホスフェートオリゴマー化合物、ホスホネートオリゴマー化合物、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、スルホン酸塩以外の有機酸金属塩、およびシリコーン系難燃剤などが挙げられ、それらを一種以上使用することができる。かかる難燃剤はそれぞれポリカーボネート樹脂に対する公知の量を配合することができる。
更に本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物には、流動改質剤、抗菌剤、光触媒系防汚剤、およびフォトクロミック剤などを配合することができる。
<芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法およびその成形品について>
本発明のC成分とD成分より芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造するには、任意の方法が採用される。例えばかかる両成分および任意に他の成分を予備混合(いわゆるドライブレンド)し、その後溶融混練し、ペレット化する方法を挙げることができる。予備混合の手段としては、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、および押出混合機などを挙げることができる。予備混合においては必要に応じて押出造粒器やブリケッティングマシーンなどにより造粒を行うこともできる。予備混合後、ベント式二軸押出機に代表される溶融混練機で溶融混練し、溶融混練後の組成物をペレタイザー等の機器によりペレット化する方法が挙げられる。溶融混練機としては他にバンバリーミキサー、混練ロール、恒熱撹拌容器などを挙げることができるが、ベント式二軸押出機に代表される多軸押出機が好ましい。かかる多軸押出機を用いることにより強力なせん断力で有機化層状珪酸塩は基体樹脂中に微分散させられる。他に、各成分をそれぞれ独立にベント式二軸押出機に代表される溶融混練機に供給する方法や、各成分の一部を予備混合した後、残りの成分と独立に溶融混練機に供給する方法なども挙げられる。
例えばC成分や任意成分中の無機フィラーは、サイドフィーダーを用いて押出機途中の供給口から供給できる。かかるC成分とD成分における溶融混合も、その樹脂温度が好ましくは320℃以下、より好ましくは310℃以下となるように調整される。押出温度の下限はD成分の分子量により適正温度は異なるものの好ましくは250℃以上、より好ましくは260℃以上である。
本発明の芳香族ポリカーボネート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して各種製品を製造することができる。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、および超高速射出成形など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。また成形はコールドランナー方式およ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。
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、フィルムなど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や、カレンダー法、キャスティング法なども使用可能である。更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。また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などにより成形品とすることも可能である。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、良好な剛性を有し、更に良好な熱安定性を有する。したがって上記の如く得られた樹脂成形品は、実用上問題のない幅広い成形加工条件の下で製造され、かつ良好な剛性および良好な表面外観を有する。より具体的には本発明によれば、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物より形成された樹脂成形品であって、その表面のJIS B0601に準拠して測定された算術平均粗さRaの値が、0.1μm以下、かつASTM D790に準拠して測定された曲げ弾性率の値が、2,500MPa以上であることを特徴とする樹脂成形品が提供され、かかる樹脂成形品はその工業的価値が更に高い。従来、樹脂成形品の曲げ弾性率を向上させるためには、繊維上強化材や無機充填材を配合するのが一般的であったが、その場合にはその表面粗さは顕著に低下し、上記のバランスをとることができるものが得られていなかったためである。
樹脂成形品の算術表面粗さRaの値は、より好ましくは0.08μm以下であり、更に好ましくは0.05μm以下である。かかる下限は成形を行う金型によるところが大きいが約0.001μm程度が適切である。また、曲げ弾性率の値は、より好ましくは2,800MPa以上であり、更に好ましくは3,000MPa以上である。一方、その上限は8,000MPaが適切であり、7,000MPaが好ましく、6,000MPaがより好ましい。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から形成された成形品は、表面改質を施すことによりさらに他の機能を付与することが可能である。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、および印刷等の手段で樹脂成形品の表層上に新たな層を形成させることを言い、通常の樹脂成形品に用いられる表面改質方法が適用できる。
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、物理蒸着法、化学蒸着法、溶射法およびメッキ法が挙げられる。物理蒸着法としては真空蒸着法、スパッタリングおよびイオンプレーティングが例示され、化学蒸着(CVD)法としては、熱CVD法、プラズマCVD法および光CVD法等が例示される。かかる方法によりダイヤモンドライクカーボンの如き硬質被膜を形成することが可能である。また、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、溶融メッキおよび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用いることができる。上記方法のなかでも蒸着法およびメッキ法が本発明の樹脂組成物からなる成形品の金属層を形成する上で好ましく、蒸着法が金属酸化物層を形成する上で好ましい。
また樹脂成形品の表面にハードコートを施すことにより更に実用性に優れた部材が提供される。本発明の樹脂組成物からなる成形品は線膨張係数も低減されていることから、ハードコート層との密着性も良好である。ハードコート剤としては、シリコーン樹脂系ハードコート剤や有機樹脂系ハードコート剤などが例示される。かかるハードコート層の硬度は特に限定されるものではなく、ポリカーボネートの硬度より高いものであればよい。有機樹脂系ハードコート剤としては、例えば、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、多官能アクリル樹脂などが挙げられる。ここで多官能アクリル樹脂としてはポリオールアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレートなどの樹脂が挙げられる。これらの中でも特に好適に紫外線硬化型のハードコート剤が好適である。更にかかるハードコート剤は、紫外線吸収性単量体および/または光安定性単量体が共重合した構成単位を含有することがより好ましい。より好適な有機樹脂系ハードコート剤は、かかる単量体とアルキル(メタ)アクリレート単量体とを共重合することによりハードコート層が形成されるものである。かかる紫外線硬化型のハードコート剤はその処理が簡便である点で好ましく、更に紫外線吸収性単量体および/または光安定性単量体が共重合した構成単位を容易に包含できる点において、成形品の耐光性を大きく改良できる点で好ましい。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、分子量低下が少なく、高い剛性を持ち、また耐加水分解性を大幅に改善した新規な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、上記の特性を生かし樹脂材料として従来使用できなかった部品に用途展開が可能である。殊に従来ガラス成形品または金属の精密切削品でなければ達成できなかった極めて高い表面平滑性と剛性が要求される用途に使用可能である。かかる用途としては例えば光学精密機器内に配されたミラー、レーザー式複写・印刷装置などに配されたポリゴンミラー、およびハードディスクなどが例示される。一方、熱安定性の改良により熱負荷の高い大型の射出成形品(例えば投影面積500〜40,000cm程度の射出成形品、殊に射出プレス成形品)への適用も容易となる。
更に本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、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、および雑貨などの各種用途にも有用である。本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は成形加工性にも優れていることから、各種薄肉成形品にも好適であり、薄肉射出成形品の具体例としては、電池ハウジングなど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、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、パソコンのハウジング、CDやDVDドライブのトレーやシャシー、複写機のトレーやシャシー、液晶装置の直下型バックライト用光拡散板(特に大型液晶表示装置(15インチ以上の大型液晶テレビ)用直下型バックライト用光拡散板)、光拡散性樹脂窓およびICカードなどが例示される。したがってその奏する工業的効果は格別である。
本発明者らが現在最良と考える本発明の形態は、上記の各要件の好ましい範囲を集約したものとなるが、例えば、その代表例を下記の実施例中に記載する。もちろん本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
以下、実施例により本発明を詳述する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の各種特性の測定は、以下の方法によった。原料は以下の原料を用いた。
(1)層状珪酸塩の含有量
試験片を射出成形機(FANUC(株)製:AUTOSHOT Tシリーズ モデル150D)によりシリンダー温度260℃、金型温度80℃、成形サイクル50秒で成形し、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時間保持した後で放冷し、るつぼに残った灰化残渣を秤量することで層状珪酸塩量を測定した。
(2)マスターバッチ中の塩素含有量
マスターバッチペレットを粉砕機(岩谷産業(株)製:MILLSER IFM−300DG)で5分間粉砕した後、Tyler篩を用いた標準篩法において48メッシュパス60メッシュオンの粒子を採取し、その粉砕品50gを精秤後、300ml三角フラスコに入れ、蒸留水100mlを加え、密栓した状態で80℃に温調した。それをスターラーにて、1000rpmで1昼夜(約12時間)攪拌した。攪拌後、抽出した懸濁液を蒸留水を用いて10倍希釈し、フィルター(ADVANTEC社製:「Dismic−13cp」孔径0.20μm及び日本ダイオネクス社製:「Dillex−IC」孔径0.22μm)を用いて濾過した後に、イオンクロマトグラフ装置(ダイオネクス社製:「DX−100」)にて塩素量を定量した。尚、いずれの試料においても臭素成分は検出されなかった。
(3)有機化層状珪酸塩中の塩素含有量
サンプル約2gを精秤後、300mlビーカーに入れ、蒸留水200mlを加えた。それを攪拌子を用いたスターラーにて、1000rpmで1時間攪拌した。攪拌後、抽出した懸濁液を蒸留水を用いて10倍希釈し、フィルター(ADVANTEC社製:「Dismic−13cp」孔径0.20μm及び日本ダイオネクス社製:「Dillex−IC」孔径0.22μm)を用いて濾過した後に、イオンクロマトグラフ装置(ダイオネクス社製:「DX−100」)にて塩素量を定量した。尚、いずれの試料においても臭素成分は検出されなかった。
(4)芳香族ポリカーボネート樹脂組成物における粘度平均分子量
試験片を上記(1)と同条件で成形し、試験片の粘度平均分子量を本文中記載の方法にて測定した。
(5)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。
(6)耐加水分解性
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65℃、相対湿度85%の雰囲気下で500時間放置して処理したものと未処理のものの粘度平均分子量を測定した。その差をΔMとした。この数値(ΔM)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。
原料としては、以下のものを用いた。
(A成分:有機化層状珪酸塩)
A−1:合成雲母(DMA−80E(商品名):トピー工業(株)製)をオニウムイオンのクロライド(ジデシルジメチルアンモニウムクロライド)を用いて、該アンモニウムイオンでほぼ完全にイオン交換したもの約100重量部を精秤して、これを10000重量部のイオン交換水中で攪拌しながら洗浄した後再び濾別した。乾燥後の塩素含有量は208ppmであった。
A−2:合成雲母(ME−100(商品名):コープケミカル(株)製)をオニウムイオンのクロライド(ジデシルジメチルアンモニウムクロライド)を用いて、該アンモニウムイオンでほぼ完全にイオン交換したもの約100重量部を精秤して、これを10000重量部のイオン交換水中で攪拌しながら洗浄した後再び濾別した濾別した。乾燥後の塩素含有量は547ppmであった。
A−3:合成雲母(ME−100(商品名):コープケミカル(株)製)をオニウムイオンのクロライド(ジデシルジメチルアンモニウムクロライド)を用いて、該アンモニウムイオンでほぼ完全にイオン交換し濾別した。乾燥後の塩素含有量は948ppmであった。
(B成分:芳香族ポリカーボネート樹脂との親和性を有し、かつ親水性成分を有する有機化合物)
B−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」(商品名)、無水マレイン酸量約15重量%)
(C成分:マスターバッチ)
C−1:A−1成分とB−1成分を成分比40.5/59.5の割合でドライブレンドした後、径58mmφ、混練ゾーン2箇所のスクリューを装備したベント付き二軸押出機(東芝機械(株)製:TEM−58BS)を用い、シリンダーおよびダイスの温度240℃、ベント吸引度7kPa、吐出量60kg/hにて溶融混練し、押出し、ストランドカットして得られた芳香族ポリカーボネート樹脂用マスターバッチペレット。溶融混練時の樹脂温度は308℃であった。なお溶融混練時の樹脂温度は押出中の二軸押出機のダイス穴に棒状熱電対プローブを3分間突き刺し、安定した後の温度を測定した。
C−2:A−2成分とB−1成分を成分比41/59の割合でドライブレンドした後、径58mmφ、混練ゾーン2箇所のスクリューを装備したベント付き二軸押出機(東芝機械(株)製:TEM−58BS)を用い、シリンダーおよびダイスの温度240℃、ベント吸引度7kPa、吐出量60kg/hにて溶融混練し、押出し、ストランドカットして得られた芳香族ポリカーボネート樹脂用マスターバッチペレット。溶融混練時の樹脂温度は298℃であった。
C−3:A−3成分とB−1成分を成分比41/59の割合でドライブレンドした後、径58mmφ、混練ゾーン2箇所のスクリューを装備したベント付き二軸押出機(東芝機械(株)製:TEM−58BS)を用い、シリンダーおよびダイスの温度240℃、ベント吸引度7kPa、吐出量60kg/hにて溶融混練し、押出し、ストランドカットして得られた芳香族ポリカーボネート樹脂用マスターバッチペレット。溶融混練時の樹脂温度は302℃であった。
C−4(参考):A−2成分とB−1成分を成分比41/59の割合でドライブレンドした後、径30mmφ、L/D=33.2、混練ゾーン2箇所のスクリューを装備したベント付き二軸押出機((株)神戸製鋼所製:KTX30)を用い、シリンダーおよびダイスの温度240℃、ベント吸引度3kPa、吐出量7kg/hにて溶融混練し、押出し、ストランドカットして得られた芳香族ポリカーボネート樹脂用マスターバッチペレット。溶融混練時の樹脂温度は270℃であった。
(D成分:芳香族ポリカーボネート樹脂)
D−1:粘度平均分子量23,900、塩素含有量40ppmのホスゲン法により製造されたビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成(株)製パンライトL−1250WP(商品名)、尚、臭素の含有は認められなかった)
[実施例1〜3、比較例1および2、並びに参考例1]
C成分、D成分を表1記載の配合割合でドライブレンドした後、更にA成分100重量部当たり、トリメチルホスフェート(大八化学工業(株)製:TMP)0.1重量部を加えてドライブレンドした後、径30mmφ、L/D=42.0、混練ゾーン1箇所のスクリューを装備したベント付き二軸押出機(日本製鋼所(株)製:TEX30−HSST)を用い、シリンダー温度280℃、ベント吸引度3kPa、吐出量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。
得られたペレットを100℃で5時間熱風循環式乾燥機により乾燥した。乾燥後、試験片を射出成形機(FANUC(株)製:AUTOSHOT Tシリーズ モデル150D)によりシリンダー温度260℃、金型温度80℃、成形サイクル50秒で成形した。これらについての測定結果を表1に示す。
Figure 2005320366
上記表から明らかなように、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、C成分中の特定成分の含有量が少ないほど、良好な加水分解性、良好な剛性および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となることは明確である。

Claims (9)

  1. 50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有し、かつ該陽イオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンが層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩(A成分)と、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とを、該A成分とB成分との重量比(A/B)が1/99〜90/10の範囲とし、その樹脂温度が280〜330℃の範囲となる条件下において、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が100ppm未満となるように溶融混練して製造されたマスターバッチ(C成分)を準備し、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)100重量部に対し該C成分0.1〜100重量部を配合することにより、上記D成分、A成分、およびB成分からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を製造する樹脂組成物の製造方法。
  2. 上記の溶融混練は径40〜250mmφのスクリューを有する二軸押出機を用いてなされる請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
  3. 上記A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を有機オニウムイオンの塩素化物または臭素化物で、該陽イオン交換容量の40%以上の割合でイオン交換することにより得られた有機化層状珪酸塩である請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  4. 上記A成分は、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が300ppm以下である有機化層状珪酸塩である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  5. 上記A成分における有機オニウムイオンは下記一般式(I)で示されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
    Figure 2005320366
    (上記一般式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数6〜16のアルキル基、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
  6. 上記B成分は、スチレン−無水マレイン酸共重合体である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法から製造された、上記D成分、A成分、およびB成分からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
  8. 50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有し、かつ該陽イオン交換容量の40%以上の割合で有機オニウムイオンが層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩(A成分)と、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とを、該A成分とB成分との重量比(A/B)が1/99〜90/10の範囲とし、その樹脂温度が280〜330℃の範囲となる条件下において、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が100ppm未満となるように溶融混練して製造されたマスターバッチ(C成分)を準備し、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)100重量部に対し該C成分0.1〜100重量部を配合することにより、上記D成分、A成分、およびB成分からなる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の加工時の分子量低下を抑制する方法。
  9. 50〜200ミリ当量/100gの陽イオン交換容量を有し、かつ該陽イオン交換容量の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が層間にイオン交換されてなる有機化層状珪酸塩(A成分)と、芳香族ポリカーボネート樹脂(D成分)との親和性を有しかつ親水性成分を有する有機化合物(B成分)とからなり、該A成分とB成分との重量比(A/B)が1/99〜90/10の範囲であり、そのイオンクロマトグラフィー法により測定される塩素および臭素の合計含有量が100ppm未満である芳香族ポリカーボネート樹脂強化用のマスターバッチ。
    Figure 2005320366
    (上記一般式(I)中、Mは窒素原子またはリン原子を表わす。また、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数6〜16のアルキル基、RおよびRは互いに同一もしくは相異なる炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
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