JP2006169451A - ポリカーボネート樹脂組成物及び光反射用途の成形品 - Google Patents

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Abstract

【課題】 光線反射率が高く、機械的物性が優れており、特に長期間、高温下に置かれた場合でも、色相等の性能変化が抑制され、反射板等の光反射用途において、優位な成形品を提供すること、及びそのための芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】 (a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、(b)酸化チタン3〜50重量部、(c)燐系酸化防止剤0.01〜0.5重量部、(d)ヒンダードフェノール系酸化防止剤0.01〜1重量部を含むポリカーボネート樹脂組成物、及び該樹脂組成物を成形してなる光反射用途の成形品。
【選択図】 なし

Description

本発明は、芳香族ポリカーボネート樹脂と酸化チタンを含む樹脂組成物、及びそれを成形した光反射用途の成形品に関し、詳しくは、特に良好な光反射性及び耐熱エージング性を示すポリカーボネート樹脂組成物、及びそれを成形してなる光線反射板及びその周辺部材に関する。
ポリカーボネート樹脂は優れた機械的性質を有しており、自動車分野、OA機器分野、電気・電子分野をはじめとする分野に、工業的に広く利用されている。例えば、芳香族ポリカーボネート樹脂に酸化チタン等の白色顔料を添加したポリカーボネート樹脂組成物は、TFTを初めとする、コンピュータの表示装置あるいはテレビ等の液晶表示装置のバックライト、照光式プッシュスイッチ、光電スイッチの反射板などの、高度の光線反射率が要求される表示装置に使用される光線反射板の材料として使用されている。
例えば、特許文献1には、芳香族ポリカーボネート樹脂と、酸化チタンに、シリカやポリオルガノシロキサン重合体、およびポリテトラフルオロエチレンで難燃性を付与することが記載されている。
ところで、この光線反射板の材料としては、光線反射率と共に、耐熱エージング性が必要であり、更に機械的物性が良好であることも要求される。特に、テレビモニター用途の液晶表示装置では、より輝度を上げるために、バックライトの出力を大きくする方向で、それにより液晶表示装置の環境温度も高くなっている。バックライトの光源についても、従来の冷陰極管からLEDへと進んでおり、光源の変更により、更に使用環境が厳しくなっている。例えば、従来の冷陰極管での環境温度が約60℃であるのに対し、LEDでは80℃程度まで上がっている。さらに、使用時間も長くなる為、長期の熱エージング性については、改良が求められているが、該特許文献1には、耐熱性として短期耐熱性を評価した、荷重撓み温度の記載はあるものの、長期耐熱性である耐熱エージング性については言及されていない。
特開2003−213114公報
本発明の目的は、光線反射率が高く、機械的物性が優れており、特に長期間、高温下に置かれた場合でも、色相等の性能変化が抑制され、反射板等の光反射用途において、優位な成形品を提供すること、及びそのための芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の提供に存するものである。
更に、非ハロゲン難燃剤を用いることにより、環境汚染の畏れが無く、長期熱安定性、及び光反射特性の優れたポリカーボネート樹脂組成物、及び光線反射用途の成形品を提供することにある。
本発明の要旨は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、(b)酸化チタン3〜30重量部、(c)燐系酸化防止剤0.01〜0.5重量部、(d)ヒンダードフェノール系酸化防止剤0.01〜1重量部を添加して成るポリカーボネート樹脂組成物、及びそれを成形して成る光反射用途の成形品に存する。
本発明者は、安定剤として、燐系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤を併用することで、成形後の初期色相が良好で、且つ熱エージング後の色相も良好な組成物を見出した。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、高温での長期使用における色相変化、例えば成形品の黄変等を抑制し、かつ良好な反射特性を有する反射材料を提供するものである。特に、LEDを光源とした光反射材料は、環境温度が高いため、耐熱エージング性が良好な本発明が効果的に適用される。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用される(a)芳香族ポリカーボネート樹脂(単にポリカ−ボネート或いはポリカーボネート樹脂と記すことがある。)としては、芳香族ジヒドロキシ化合物またはこれと少量のポリヒドロキシ化合物をホスゲンまたは炭酸ジエステル等と反応させることによって得られる分岐していてもよい熱可塑性芳香族ポリカーボネート重合体または共重合体である。ポリカーボネートの製造方法については、限定されるものではなく、公知の方法、例えばホスゲン法(界面重合法)あるいは溶融法(エステル交換法)等で製造することができる。更に溶融法で製造された、末端基のOH基量を調整した芳香族ポリカーボネート樹脂を使用することができる。
原料の芳香族ジヒドロキシ化合物としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(=ビスフェノールA)、テトラメチルビスフェノールA、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4−ジヒドロキシジフェニルなどが挙げられ、好ましくはビスフェノールAである。さらに、難燃性をさらに高める目的で上記の芳香族ジヒドロキシ化合物にスルホン酸テトラアルキルホスホニウムが1個以上結合した化合物を使用することもできる。
分岐した芳香族ポリカーボネート樹脂を得るには、フロログルシン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプテン−2、4,6−ジメチル−2,4,6−トリス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,6−ジメチル−2,4,6−トリス(4−ヒドロキシフェニルヘプテン)−3、1,3,5−トリス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンなどで示されるポリヒドロキシ化合物、あるいは3,3−ビス(4−ヒドロキシアリール)オキシインドール(=イサチンビスフェノール)、5−クロルイサチン、5,7−ジクロルイサチン、5−ブロムイサチンなどを前記芳香族ジヒドロキシ化合物の一部として用いればよく、使用量は、0.01〜10モル%であり、好ましくは0.1〜2モル%である。
ポリカーボネートの分子量を調節するには、芳香族モノヒドロキシ化合物を用いればよく、m−又はp−メチルフェノール、m−又はp−プロピルフェノール、p−t−ブチルフェノール及びp−長鎖アルキル置換フェノールなどが使用される。
(a)芳香族ポリカーボネート樹脂としては、難燃性を高める目的で、シロキサン構造を有するポリマーあるいはオリゴマーを共重合させることもできる。また、芳香族ポリカーボネート樹脂としては、2種以上の樹脂を混合して用いることもできる。
(a)芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量は、溶媒としてメチレンクロライドを用い、温度25℃で測定された溶液粘度より換算した粘度平均分子量で、16,000〜30,000が好ましく、より好ましくは17,000〜23,000である。
酸化チタンは、塩素法で製造された酸化チタンが好ましい。塩素法で製造された酸化チタンは、硫酸法で製造された酸化チタンに比べて、白度等の点で優れている。酸化チタンの結晶形態としては、ルチル型の酸化チタンが好ましく、アナターゼ型の酸化チタンに比べ、白度、光線反射率及び耐候性の点で優れている。
本発明に使用される(b)酸化チタンの粒子径は、0.05〜0.5μmのものが好ましく用いられる。粒子径が0.05μm未満であると遮光性及び光反射率が劣る傾向があり、0.5μmを越えると、遮光性及び光反射率が劣ると共に成形品表面に肌荒れを起こしたり、衝撃強度の低下を生じたりする傾向がある。酸化チタンの粒子径は、より好ましくは0.1〜0.5μmであり、最も好ましくは0.15〜0.35μmである。
一般に市販されている酸化チタンは、耐候性やハンドリング性の観点から、シリカ、アルミナなどの無機含水酸化物により表面されていることが多いが、本発明に使用する酸化チタンとしては、無機処理剤の量を低減するか、或いは無機処理をしない酸化チタンを使用するのが好ましい。無機処理剤の量は、酸化チタンに対し0〜2重量%、好ましくは0%(無機処理無し)である。無機処理剤としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、これらの混合物などが用いられるが、シリカは吸水性が高く、水分の影響を受けやすいので、無機処理をする場合には、アルミナ、ジルコニアが好ましく、シリカを併用する場合はシリカの量が低いことが望ましい。
一方、本発明で使用する酸化チタンは、有機化合物による表面処理をしたものであることが好ましい。特に、無機処理をしない酸化チタンは、有機化合物による表面処理は必須である。表面処理剤としては、アルコキシ基、エポキシ基、アミノ基、あるいはSi−H結合を有する有機シラン化合物あるいは有機シリコーン化合物等が挙げられる。特に好ましいのは、Si−H結合を有するシリコーン化合物である。有機化合物の処理量は、酸化チタンに対して1〜5重量%、より好ましくは1.5〜3重量%である。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物中の(b)酸化チタンの含有量(表面処理剤の量を含む)は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、3〜50重量部である。配合量が3重量部未満であると反射性が不十分になり、50重量部を越えると耐衝撃性が不十分になる。酸化チタンの配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、好ましくは5〜28重量部であり、更に好ましくは8〜25重量部である。
本発明で使用する燐系酸化防止剤としては、芳香族基を有するホスファイトが好ましく、例えば、下記構造式[I]、構造式[II]、及び構造式[VIII]から選ばれる化合物が挙げられ、特に好ましくは、構造式[I]、及び構造式[II]から選ばれる化合物であり、中でも、構造式[II]の化合物である。
構造式[I]
Figure 2006169451
(式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を表し、好ましくはターシャリーブチル基である)
構造式[II]
Figure 2006169451
(式中、Rは、下記構造式[III]、[IV]又は[V]を表す。)
構造式[III]
Figure 2006169451
(式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を表し、好ましくはターシャリーブチル基である)
構造式[IV]
Figure 2006169451
(式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を表し、好ましくはターシャリーブチル基である)
構造式[V]
Figure 2006169451
構造式[VIII]
Figure 2006169451
(式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を表し、好ましくはターシャリーブチル基である。また、Rは炭素数1〜15のアルキル基を表す。)
構造式[I]で示される化合物は、例えば、トリス(2,4−ジ−ターシャリ−ブチルフェニル)ホスファイトであり、旭電化工業(株)よりアデカスタブ2112の商品名で市販されているものを使用することができる。
また、構造式[II]で表されるペンタエリスリトール構造を有するホスファイトは、Rが構造式[III]で示されるものとしては、例えば、ビス(2,6−ジ−ターシャリーブチルフェニル)ペンタエリスリトールであり、旭電化工業(株)よりアデカスタブPEP−24Gの商品名で市販されているものが挙げられ、構造式[IV]で示されるものとしては、例えば、Rがターシャリーブチル基である、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−ターシャリ−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイトであり、旭電化工業(株)よりアデカスタブPEP−36の商品名で市販されているものが挙げられ、構造式[V]で示されるものは、例えば、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であり、ドーバーケミカル(株)よりドーバホスS−9228の商品名で市販されているものが挙げられる。
さらに、構造式[VIII]の構造を有する化合物としては、例えば、2,2−メチレンビス(4,6−ジターシャリブチルフェニル)オクチルホスファイト(旭電化工業(株)よりアデカスタブHP−10の商品名で市販されている)が挙げられる。
一方、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、下記の構造式[VI]、構造式[VII]、構造式[IX]、及び構造式[X]から選ばれた構造を有する化合物が好ましく使用され、特に好ましくは構造式[VI]、及び構造式[VII]から選ばれた化合物である。
構造式[VI]
Figure 2006169451
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜25のアルキル基を示す。)
構造式[VII]
Figure 2006169451
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基を表し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基を表す。)
構造式[IX]
Figure 2006169451
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基を表し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基を表す。)
構造式[X]
Figure 2006169451
(式中、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基を表し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基を表す。)
上記構造式[VI]、構造式[VII]、構造式[IX]、及び構造式[X]において、RとRの少なくとも一方が、ターシャリーブチル基であるのが好ましい。
構造式[VI]で示される化合物としては、例えば、ステアリル−β−(3,5−ジ−ターシャリ−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(旭電化工業(株)よりAO−50の商品名、あるいはチバスペシャリティーケミカルズ(株)よりイルガノックス1076の商品名で市販されている)等が挙げられ、構造式[VII]で示される化合物としては、ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−ターシャリ−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(チバスペシャリティーケミカルズ(株)よりイルガノックス1010の商品名で市販されている)が挙げられる。
さらに構造式[IX]の構造を有する化合物として、チバスペシャリティーケミカルズ(株)の商品名:イルガノックス1035等、構造式[X]の構造を有する化合物として商品名:イルガノックス259等が挙げられる。
この燐系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤は、各々単独での添加では、押出成形時の色相悪化などの物性変化、あるいは熱エージング後の色相悪化などの物性変化を起こす。これらの安定剤を併用することで、押出成形や射出成形等の成形時の色相変化などの物性変化を抑制し、且つ成形品の使用時など、長期間高温に晒された場合の色相変化などの物性変化も抑制されることが確認された。
本発明の樹脂組成物には、必要により紫外線吸収剤を添加することができる。本発明に使用される紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸フェニル系、ヒンダードアミン系等が挙げられる。特に、5%減量温度が300℃以上である紫外線吸収剤を配合することにより、射出成形や押出成形等の成形時の不良現象、たとえばモールドデポジット、シルバーストリークス、ロール汚れ等を抑制し、成形品の使用時の耐光性を向上させることができる。具体的には、例えば、旭電化工業(株)の商品名:LA−31等が挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物に紫外線吸収剤を使用する場合の配合量は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、0.01〜2重量部であるのが好ましい。紫外線吸収剤が0.01重量部未満であると耐侯性が不十分である場合があり、2重量部を越えると黄色味が強くなる傾向が生じるので調色が難しい場合があり、またブリードアウトの原因にもなりやすいので好ましくない。紫外線吸収剤の配合量は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、より好ましくは、0.05〜1.8重量部であり、さらに好ましくは0.1〜1.5重量部である。
また、本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、難燃性が必要な場合は、(e)非ハロゲン難燃剤を添加するのが良い。該非ハロゲン難燃剤としては、(e−1)非ハロゲン燐酸エステル、(e−2)シリコーン系化合物、あるいは(e−3)パーフルオロアルカンスルホン酸、もしくはパーフルオロアルキレンジスルホン酸のアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩、等が挙げられ、これらのものから適宜選択することが可能であり、またこれらを併用してもよい。
本発明において使用される(e−1)非ハロゲン燐酸エステルは、分子中にリンを含み、ハロゲン原子を含まない難燃剤であるが、好ましくは、下記の構造式[XI]で表されるものが挙げられる。
構造式[XI]
Figure 2006169451
(式中、R、R10、R11およびR12は、それぞれ独立に、炭素数1〜6のアルキル基、またはアルキル基で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリール基を示し、p、q、rおよびsは、それぞれ独立に、0または1であり、mは1から5の整数であり、Xはアリーレン基を示す。)
上記構造式[XI]で表される非ハロゲン燐酸エステルは、mが1〜5の縮合燐酸エステルであり、mが異なる縮合燐酸エステルの混合物の場合については、それらの混合物のmの平均値が1〜5の範囲であれば良い。Xはアリーレン基を示し、例えばレゾルシノール、ハイドロキノン、ビスフェノールA等のジヒドロキシ化合物から誘導される基である。
上記構造式[XI]で表される非ハロゲン燐酸エステルの具体例としては、XがビスフェノールAから誘導されたものである場合は、フェニル・ビスフェノール・ポリホスフェート、クレジル・ビスフェノール・ポリホスフェート、フェニル・クレジル・ビスフェノール・ポリホスフェート、キシリル・ビスフェノール・ポリホスフェート、フェニル−p−t−ブチルフェニル・ビスフェノール・ポリホスフェート、フェニル・イソプロピルフェニル・ビスフェノールポリホスフェート、クレジル・キシリル・ビスフェノール・ポリホスフェート、フェニル・イソプロピルフェニル・ジイソプロピルフェニル・ビスフェノールポリホスフェート等が挙げられる。特に好ましくは、フェニル・ビスフェノール・ポリホスフェートが挙げられる。
非ハロゲン燐酸エステルの配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、好ましくは2〜20重量部である。非ハロゲン燐酸エステルの添加量が5重量部未満であると難燃性向上効果が不十分であり、20重量部を越えると機械的物性が低下しやすいので好ましくない。非ハロゲン燐酸エステルの配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、より好ましくは2〜18重量部、さらに好ましくは5〜15重量部である。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物に使用可能な難燃剤としての(e−2)シリコーン系化合物としては、ポリカーボネート樹脂に添加した場合、その難燃性を改良することができる種々のシリコーン、或いはシリコーン含有化合物が含まれる。具体的には、(1)シリカ粉末の表面にポリオルガノシロキサンを担持させた粉体状シリコーン化合物、(2)主鎖が分岐構造を有し、珪素に結合する芳香族基を有する分岐シリコーン化合物、(3)芳香族基含有環状オルガノシロキサン及び直鎖状オルガノシロキサンを含有するシリコーン化合物等が挙げられる。
(1)シリカ粉末の表面にポリオルガノシロキサン重合体を担持させた粉体状シリコーン化合物に用いられるシリカ粉末としては、フュームドシリカ、沈殿法または採掘形態から得られた微粉砕シリカ等が挙げられる。フュームドシリカ及び沈殿シリカは、表面積が50〜400m/gの範囲のものが好ましい。表面積がこの範囲にあると、その表面にポリオルガノシロキサン重合体を担持(吸収、吸着又は保持)させ易くなる。採掘シリカを用いる場合は、少なくとも等重量のヒュームドシリカまたは沈殿シリカを組み合わせて、混合物の表面積を50〜400m/gの範囲とするのが好ましい。
該シリカ粉末は、ポリオルガノシロキサン重合体以外の表面処理剤によって表面を処理することができる。表面処理剤としては、ヒドロキシ基またはアルコキシ基を末端に有する低分子量のポリオルガノシロキサン、ヘキサオルガノジシロキサン、およびヘキサオルガノジシラザンなどが挙げられる。これらの中で特に好ましいものは、平均重合度が2〜100のオリゴマーであって、ヒドロキシル基を末端基とし、常温で液状ないし粘稠な油状を呈するポリジメチルシロキサンである。
シリカ粉末或いは表面処理されたシリカ粉末は更に、その表面をポリオルガノシロキサン重合体で処理される。ポリオルガノシロキサン重合体は、直鎖であっても分岐鎖を有してもよいが、直鎖のポリジオルガノシロキサン重合体が、より好ましい。ポリオルガノシロキサン重合体が有する有機基(オルガノ基)は、炭素数が1〜20のアルキル基、ハロゲン化炭化水素基の様な置換アルキル基、ビニルおよび5−ヘキセニルの様なアルケニル基、シクロヘキシルの様なシクロアルキル基、ならびにフェニル、トリル、及びベンジルの様なアリール基、アラルキル基などの中から選ばれる。好ましくは、炭素原子数が1〜4の低級アルキル基、フェニル基、および3,3,3−トリフルオロプロピルの様なハロゲン置換アルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。
また、ポリオルガノシロキサン重合体は、分子鎖中に官能基を有していてもよい。官能基としてはメタクリル基またはエポキシ基等が好ましい。メタクリル基またはエポキシ基を有すると、燃焼時に(a)芳香族ポリカーボネートとの架橋反応を起させることができるので、樹脂組成物の難燃性を一層向上させることができる。ポリオルガノシロキサン重合体分子鎖中の官能基の量は、通常、0.01〜1モル%程度である。好ましくは、0.03〜0.5モル%であり、中でも好ましいのは、0.05〜0.3モル%である。
ポリオルガノシロキサン重合体をシリカ粉末に担持させる際には、さらに接着促進剤を用いることもできる。接着促進剤を用いることによって、シリカ粉末とポリオルガノシロキサン重合体との界面を一層強固に接着させることができる。接着促進剤としては、例えば、アルコキシシラン系接着促進剤が挙げられる。アルコキシシラン系接着促進剤は、その分子に炭素原子数が1〜4の少なくとも1つのアルコキシ基、およびエポキシ、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、ビニル、フェニルまたはN−β−(N−ビニルベンジルアミノ)エチル−γ−アミノアルキル・ヒドロクロリドから選ばれた少なくとも1つの基を含有する化合物が挙げられる。
アルコキシシラン系接着促進剤は、好ましくは、次の一般式、すなわち、Y−Si(OMe)、[式中、Meはメチル基を表し、Yはエポキシアルキル基、アクリルオキシアルキル基、メタクリルオキシアルキル基、ビニル基、フェニル基またはN−β−(N−ビニルベンジルアミノ)エチル−γ−アミノアルキル・モノハイドロジェンヒドロ・クロリド基などの中から選ばれた基を表す。]で表される化合物が挙げられる。このようなアルコキシシラン系接着促進剤の具体例としては、γ−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドオキシプロピルプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルペンジルアミノ)エチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・モノハイドロジェンヒドロ・クロリド、フェニルトリメトキシシランおよびビニルトリメトキシシランなどが挙げられる。
接着促進剤は、前記シリカ粉末100重量部に対し、好ましくは、0.5〜15重量部の範囲で添加される。これを添加する時期は、シリカ粉末とポリジオルガノシロキサン重合体を混合する際と同時であるのが望ましい。
本発明に使用可能な(1)シリコーン粉末に、ポリオルガノシロキサン重合体として最も好ましいポリジメチルシロキサン重合体を使用する場合を例に説明すると、シリカ粉末とポリジメチルシロキサン重合体との配合割合は、シリカ粉末10〜90重量%、ポリジメチルシロキサン重合体90〜10重量%の範囲で選ぶのが好ましい。シリコーン粉末を構成するシリカ粉末の量が10重量%未満であると、ポリジメチルシロキサン重合体を担持することが困難で、さらさらの粉末に成り難く、90重量%を超えると、ポリジメチルシロキサン重合体の量が少なくなりすぎて、成形品の外観不良が生じ易く、いずれも好ましくない。上記の配合割合でより好ましいのは、シリカ粉末20〜80重量%、ポリジメチルシロキサン重合体80〜20重量%である。より好ましくは、シリカ粉末20〜50重量%、ポリジメチルシロキサン重合体80〜50重量%である。なお、シリカの量は、表面処理されている場合は表面処理剤の量を含む。
この様なポリオルガノシロキサンをシリカ粉末に担持してなる粉体状シリコーン系化合物としては、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)等より「シリコーン粉末」として市販されているものから選べば良い。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物に、(1)粉体状シリコーン化合物を使用する場合の含有量は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、好ましくは0.5〜10重量部の範囲から選ばれる。(1)粉体状シリコーン化合物の量が0.5重量部未満であると、樹脂組成物から得られる成形品の難燃性、機械的強度、耐熱性が不十分となり易く、10重量部を超えると樹脂組成物の耐衝撃性や流動性が不十分となり易く、難燃性も低下する傾向があり、いずれも好ましくない。(1)粉体状シリコーン化合物の好ましい含有量は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.5〜8重量部であり、さらに好ましくは0.5〜5重量部である。
一方、本発明のポリカーボネート樹脂組成物に使用可能な(2)主鎖が分岐構造を有し、珪素原子に結合する芳香族基を有する分岐シリコーン化合物は、構成単位として、RSiO2/2で表されるシロキサン単位(D単位)、RSiO3/2で表されるシロキサン単位(T単位)および/又はSiO4/2で表されるシロキサン単位(Q単位)を含み、R、R、Rは炭素数1〜10の置換又は非置換の1価炭化水素基であり、少なくともその一部が芳香族基であるシリコーン化合物である。これらシロキサン単位の組み合わせとしては、T単位/D単位系、T単位/D単位/Q単位系、D単位/Q単位系等が挙げられ、これらの組合せは、D単位を含有し、T,Qの少なくとも一方を含有し、更に末端基としてR SiO1/2(Rは同じ又は異なって、一価の基であり、好ましくは炭化水素基、アルコキシ基、水酸基等である。)を含有する重合体である。D単位を含有することで、可とう性が改善され、難燃性の改善に繋がる.又、T,Qの少なくとも一方を含有することで主鎖が分岐構造を有す。
該(2)分岐シリコーン化合物中の各単位の割合は、D,T,Qの合計に対し、モル比でD単位が20〜50%、好ましくは20〜40%、T単位が0〜90モル%、好ましくは60〜80%、Q単位が0〜50%、好ましくは0.01〜50%である。R〜Rで示される1価の芳香族基としては、低級アルキル基、特にメチル基であり、芳香族基としては、フェニル基が好ましい。
該(2)分岐シリコーン化合物は、重量平均分子量が、2,000〜50,000の範囲であることが好ましい。また、分岐シリコーン化合物中のフェニル基の量は、40モル%以上が好ましい。(2)分岐シリコーン化合物は、例えば、特開平11−140294、特開平10−139964及び特開平11−217494各号公報に記載の方法で製造される。又、一部は市販されており、容易に入手することができる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物中に(2)分岐シリコーン化合物を使用する場合の含有量は、(a)ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部である。0.5重量部以下の場合は、燃焼性が不十分であり、10重量部を超えると、成形品外観及び弾性率等の低下が起こりやすく、又、難燃性も不十分となる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物に使用可能な(3)芳香族基含有環状ポリオルガノシロキサン及び直鎖状ポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン化合物とは、下記式(A)の直鎖状ポリオルガノシロキサン単位、及び式(B)の環状ポリオルガノシロキサン単位を含有し、式(A)及び式(B)の単位の合計に対し、式(B)の単位が5〜95重量%の化合物である。
Figure 2006169451
(A)及び(B)式中、nは2以上の整数であり、nは3以上の整数である。Rは、炭素数6〜20の芳香族基を含有する1価の炭化水素基であり、Rは炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基である。R及びRは、同じ又は異なって、水素原子又はトリオルガノシリル基である。)
式(A)及び(B)において、Rで示される炭素数6〜20の芳香族基を含有する1価の炭化水素基としては、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基、トリル基、キシリル基等のアルキル基で置換された芳香族炭化水素基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等の芳香族炭化水素基が挙げられ、好ましくは、フェニル基である。
また、式(A)及び(B)において、Rで示される炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、デシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基が挙げられ、好ましくはメチル基である。
(3)芳香族基含有環状ポリオルガノシロキサン及び直鎖状ポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン化合物は、特開2002−53746号公報に記載されるように、公知の方法で製造することができる。例えば、芳香族含有ジクロロシランRSiClや芳香族含有ジアルコキシシランRSi(OR’)を、加水分解重合することにより、通常末端がシラノール基である直鎖状ポリオルガノシロキサン(A)と環状ポリオルガノシロキサン(B)の混合物が得られる。なお、R’はアルキル基である。
本発明組成物中に(e−2)シリコーン系化合物を使用する場合の含有量は、(a)ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部である。0.5重量部以下の場合は、燃焼性が不十分であり、10重量部を超えると、成形品外観及び弾性率等の低下が起こりやすく、又、難燃性も不十分となる。
本発明において使用される(e−3)パーフルオロアルカンスルホン酸もしくはパーフルオロアルキレンジスルホン酸のアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩のアルカリ金属またはアルカリ土類金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウム等が挙げられる。なかでも、カリウム塩が特に好ましい。
該パーフルオロアルカンスルホン酸またはパーフルオロアルキレンジスルホン酸としては、パーフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロエタンスルホン酸、パーフルオロプロパンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸、パーフルオロヘキサンスルホン酸、パーフルオロヘプタンスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸等の、炭素数1〜8のパーフルオロアルカンスルホン酸、及びこれらに対応する炭素数1〜8のパーフルオロアルキレンジスルホン酸が挙げられる。
これら(e−3)の金属塩の添加量は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、0.01〜0.5重量部、好ましくは0.02〜0.3重量部、より好ましくは0.05〜0.2重量部であり、少ないと難燃性が不十分で、多すぎるとシルバーストリーク等の外観の低下をきたす。
本発明で使用する(f)ポリテトラフルオロエチレンとしては、フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンがあげられ、重合体中に容易に分散し、かつ重合体同士を結合して繊維状構造を作る傾向を示すものである。フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンはASTM規格でタイプ3に分類される。フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンは、種々市販されており、容易に入手することができる。例えば三井・デュポンフロロケミカル(株)より、商品名:テフロン(登録商標)6J、あるいはダイキン化学工業(株)より、商品名:ポリフロンとして市販されている。また、ポリテトラフルオロエチレンの水性分散液の市販品として、三井デュポンフロロケミカル(株)より、商品名:テフロン(登録商標)30J、ダイキン化学工業(株)より、商品名:フルオンD−1等が挙げられる。さらに、ビニル系単量体を重合してなる多層構造を有するポリテトラフルオロエチレン重合体も使用される。代表例として、三菱レイヨン(株)製の商品名:メタブレンA−3800等が挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物中に(f)ポリテトラフルオロエチレンを使用する場合の含有量は、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、0.01〜1重量部の範囲が好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの量が0.01重量部未満であると難燃性が不十分であり、1重量部を越えると成形品外観が低下しやすい。ポリテトラフルオロエチレンの量は、芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、より好ましくは0.02〜0.8重量部であり、さらに好ましくは0.05〜0.6重量部である。
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物には、上記(a)〜(d)成分、及び必要に応じて使用される上述の(e)成分や(f)成分の難燃剤、さらには上述の紫外線吸収剤以外に、目的及び必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で衝撃改良剤、(c)、(d)以外の酸化防止剤等の安定剤、顔料、染料、滑剤、離型剤、摺動性改良剤等の添加剤、ガラス繊維、ガラスフレーク等の強化材あるいはチタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等のウィスカー、芳香族ポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂を配合することができる。特に、本願の他の発明である光反射板用途の成形品に用いるポリカーボネート樹脂組成物には、要求される光反射特性を改良する為、蛍光増白剤を添加することが可能である。
本発明おける蛍光増白剤とは、成形品を明るく見せるため、加えられる顔料あるいは染料を指し、成形品の黄色味を消し、明るさを増加させる添加剤である。この点では、ブルーイング剤と似ているが、ブルーイング剤が黄色光を除去するのに対して、蛍光増白剤は紫外線を吸収し、そのエネルギーを可視部青紫色の光線に変えて放射する点で異なっている。一般的にはクマリン系、ナフトトリアゾリルスチルベン系、ベンゾオキサゾール系、ベンゾイミダゾール系、およびジアミノスチルベン−ジスルホネート系などの蛍光増白剤が使用される。市販品としては、ハッコールケミカル(株)の商品名:ハッコール PSR、ヘキストAGの商品名:HOSTALUX KCB、住友化学(株)の商品名:WHITE FLOUR PSN CONC等が挙げられる。
該蛍光増白剤を使用する場合の配合量は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物中の(a)芳香族ポリカーボネート100重量部に対し、0.005〜0.1重量部の範囲が好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物中には、更に芳香族ポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂成分として、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のようなポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、HIPS樹脂あるいはABS樹脂等のスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂を必要に応じて含有していても良い。該芳香族ポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂の配合量は、好ましくは、芳香族ポリカーボネート樹脂と芳香族ポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂との合計量に対して好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下である。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法は、特に制限されるものではなく、例えば、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂、(b)酸化チタン、(c)燐系酸化防止剤、及び(d)フェノール系酸化防止剤、さらには必要に応じて使用される、紫外線吸収剤、難燃剤、ポリテトラフルオロエチレン、蛍光増白剤等の添加剤を一括溶融混練する方法、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂と(b)酸化チタンをあらかじめ混練後、(c)燐系酸化防止剤、(d)フェノール系酸化防止剤、及び必要に応じて、紫外線吸収剤、難燃剤、ポリテトラフルオロエチレン、及び蛍光増白剤等を配合し、溶融混練する方法などが挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、各種成形品の成形材料として使用できるが、光反射率が高く、光線遮光性に優れている。本発明によれば、光反射率が94%以上と高いものが容易に得られ、各種の光反射板及びその周辺部材用材料等の光反射用途の成形品として有用である。
本発明に係わる光反射用途の成形品の主たる態様である光反射板の製法は特に限定されるものではなく、射出成形機による射出成形あるいは、押出成形機によるシート成形、あるいは得られたシートを賦形して射出成形機の金型にインサートした後、射出成形して一体化する方法等、公知の熱可塑性樹脂成形法により成形される。本発明の光反射用途の成形品は、光線反射率に優れており、例えば、液晶表示装置のバックライト用光線反射板、電気・電子機器、広告灯などの照明用装置、自動車用メーターパネルなどの自動車用機器の反射板などとして有用である。一般にこれらの用途においては、難燃性が要求される場合が多いので、上述した好ましい難燃剤の中から選択して使用するのが良い。なお、本発明において、光線反射板とは、例えば液晶表示装置バックライトのフレーム等の周辺部材も包含する。
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の例に限定されるものではない。
なお、以下の例において使用した原材料は次の通りである。
(1) PC:ポリ−4,4−イソプロピリデンジフェニルカーボネート、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製品、商品名:ユーピロン(登録商標)S−3000、粘度平均分子量21,000。
(2) 酸化チタン:無機処理無しの酸化チタンに対して3%のハイドロジェンポリシロキサン(有機処理剤)を配合し、スーパーミキサーにて、攪拌しながら温度を120℃まで上昇させ、1時間保持した後、温度を下げて取り出したハイドロジェンシロキサン処理酸化チタン。
(3) 安定剤−1:旭電化工業(株)製品、商品名:アデカスタブ 2112、前記構造式[I](Rがt−ブチル基)の燐系酸化防止剤
(4) 安定剤−2:ドーバーケミカル(株)製品、商品名:ドーバホス S−9228、前記構造式[III](Rが構造式[V])の燐系酸化防止剤
(5) 安定剤−3:旭電化工業(株)製品、商品名:アデカスタブ PEP−36、前記構造式[III](Rが構造式[IV]、構造式[IV]中のRのうち、2位、6位の置換基がt−ブチル基、4位の置換基がメチル基)の燐系酸化防止剤
(6) 安定剤−4:チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品、商品名:イルガノックス1010、前記構造式[VII](R、Rがt−ブチル基、Rがエチレン基、Rがメチレン基)のフェノール系酸化防止剤
(7) 安定剤−5:チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品、商品名:イルガノックス1076、前記構造式[VI](R、Rがt−ブチル基、Rがエチレン基、Rがn−ステアリル基)のフェノール系酸化防止剤
(8) シリコーン:60000cStの粘度を有するポリジメチルシロキサンをシリカに担持した粉末、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製品、商品名:トレフィルF202、ポリジメチルシロキサン含有量 60重量%。
(9) 金属塩:三菱マテリアル(株)製品、KFBS(パーフルオロブタンスルホン酸カリウム塩)
(9) 燐系難燃剤:旭電化工業(株)製品、商品名:FP500(レゾルシンジキシリルホスフェート)
(10)PTFE:ダイキン(株)製品、商品名:ポリフロンF−201L(ポリテトラフルオロエチレン)
本実施例において、ポリカーボネート樹脂組成物は下記の方法で試験、評価した。
(1)荷重撓み温度:ISO75−1に準拠して、評価を実施した。単位:℃
(2)シャルピー衝撃強度:ISO179に準拠して評価を実施した。単位:KJ/m
(3)光線反射率:成形品厚み2mmの角板を試験片として、JIS K7105−1981に準拠し、波長500nmでの拡散光線反射率を測定した。単位:%
(4)初期色相:成形品厚み2mmの角板を試験片として、JIS K7105−1981に準拠して、L値及びYIを測定した。
(5)エージング後評価;成形品厚み2mmの角板を試験片として、100℃の熱風循環式オーブンにて500時間エージングを行った後、JIS K7105−1981に準拠して、L値、YI、反射率(%)を測定した。また、同じサンプルについて、ISO179に準拠してシャルピー衝撃強度を測定した。
(6)燃焼性:1.6mm厚みのUL規格の試験片を成形し、UL−94規格に従って垂直燃焼試験を行い、評価した。
実施例1
芳香族ポリカーボネート樹脂(PC)100重量部に対し、酸化チタンを14重量部、安定剤−1 0.05重量部、安定剤−3 0.1重量部を配合し、タンブラーにて20分混合後、30mm二軸押出機にてシリンダー温度270℃で溶融、混練、押出、カットしてペレット化した。得られたペレットを用い、シリンダー温度300℃にて、各種試験片を成形し、評価を行った。評価結果を表1に示した。
実施例2〜7及び比較例1〜4
表1に示した組成で原料を配合する以外は実施例1と同様にしてポリカーボネート樹脂組成物ペレットを製造し、実施例1と同様にして試験片を成形し、評価した。結果を表1及び表2に示した。
実施例8
実施例1と同じ割合の組成で、難燃剤としてシリコーン系化合物を1.5重量部とPTFE 0.25重量部を添加して、実施例1の方法にてペレット化を実施し、同様の成形品を得た。
さらに、1.6mmのUL燃焼試験片を作成して、UL−94の規格に準じて垂直燃焼試験を実施した。その結果を表3に示した。
実施例9〜11
表3に示した組成にて、実施例8と同様の方法で評価を実施した。その結果を表3に示した。
実施例12及び13
表3に示した組成にて、実施例8と同様の方法で評価を実施した。ただし、ペレット化条件は、30mm二軸押出機にてシリンダー温度260℃で行った。得られたペレットを用い、シリンダー温度270℃にて、各種試験片を成形し、評価を行った。その結果を表3に示した。
比較例5〜8
表4に示した組成にて、実施例8と同様の方法で評価を実施した。その結果を表4に示した。
比較例9及び10
表4に示した組成にて、実施例12、13と同様の方法で評価を実施した。その結果を表4に示した。
なお、以下の表1〜表4において、組成の数値は重量部を表す。
Figure 2006169451
Figure 2006169451
Figure 2006169451
Figure 2006169451
表1、表2、表3及び表4から明らかなように、燐系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤を併用することで、熱エージング後の色相が良好で、高温で長期に使用した場合でも色相変化などの物性変化が少なく、また安定した反射特性が得られることが確認された。特に、拡散光線反射率が500nmで94%以上といずれも高いものが得られており、また、熱エージング後の光線反射率も94%以上と高いまま維持されている。このようなものは、反射板等の光反射用途の成形品として、極めて有用である。さらにこれらの効果は各種難燃剤を添加しても、その安定性は変わらず、良好な反射特性を示すことがわかった。

Claims (11)

  1. (a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、(b)酸化チタン3〜50重量部、(c)燐系酸化防止剤0.01〜0.5重量部、(d)ヒンダードフェノール系酸化防止剤0.01〜1重量部を含むポリカーボネート樹脂組成物。
  2. (c)燐系酸化防止剤が下記の構造式[I]及び[II]から選ばれた構造を有する請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
    構造式[I]
    Figure 2006169451
    (式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を表す)
    構造式[II]
    Figure 2006169451
    (式中、Rは、下記構造式[III]、[IV]又は[V]を表す。)
    構造式[III]
    Figure 2006169451
    (式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を表す)
    構造式[IV]
    Figure 2006169451
    (式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基を表す)
    構造式[V]
    Figure 2006169451
  3. (d)ヒンダードフェノール系酸化防止剤が下記の構造式[VI]又は構造式[VII]から選ばれた構造を有する請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
    構造式[VI]
    Figure 2006169451
    (式中、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜25のアルキル基を示す。)
    構造式[VII]
    Figure 2006169451
    (式中、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基を表し、R、Rはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基を表す。)
  4. 難燃剤として、(e)非ハロゲン難燃剤及び(f)フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを含有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  5. (e)非ハロゲン難燃剤として、(e−1)非ハロゲン燐酸エステルを(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して2〜20重量部含有して成る請求項4に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  6. (e)非ハロゲン難燃剤として、(e−2)シリコーン系化合物を(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部含有して成る請求項4に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  7. (e−2)シリコーン系化合物が、ポリオルガノシロキサンをシリカ粉末に担持してなる粉体状シリコーン系化合物である請求項6に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  8. (e)非ハロゲン難燃剤として、(e−3)パーフルオロアルカンスルホン酸もしくはパーフルオロアルキレンジスルホン酸のアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩から選ばれる少なくとも1種を(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.001〜1重量部含有して成る請求項4に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  9. (f)ポリテトラフルオロエチレンの配合量が、(a)芳香族ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、0.1〜5重量部である請求項4ないし8のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  10. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる光反射用途の成形品。
  11. 光反射用途の成形品が、光反射板、光反射シート、光反射枠、又は光反射フレームである請求項10記載の成形品。
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