JP2007161946A - 絶縁材料部品 - Google Patents

Abstract

【課題】薄肉成形品で二次的加工を加えなくてもＩＥＣ６０６９５−２規格を満足する絶縁材料部品を提供する
【解決手段】（Ａ）ポリブチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対して、（Ｂ）タルク５〜５０重量部、（Ｃ）ハロゲン系難燃剤５〜５０重量部、（Ｄ）アンチモン系難燃助剤５〜３０重量部を含有するポリエステル樹脂組成物を用いて射出成形された樹脂成形部を有し、該樹脂成形部が０．２Ａを超える定格電流が流れる接続部に直接接しているか、またはこれらの接続部から３ｍｍ以内の距離にある絶縁材料部品。
【選択図】なし

Description

本発明は、赤熱棒着火温度を向上させたポリブチレンテレフタレート樹脂（以下ＰＢＴ樹脂と略称することがある）製絶縁材料部品に関するものである。

ＰＢＴ樹脂は、優れた機械的特性、電気的特性、耐熱性、耐候性、耐水性、耐薬品性及び耐溶剤性を有するため、エンジニアリングプラスチックとして、自動車部品、電気・電子部品などの種々の用途に広く利用されている。また、その難燃性向上に関しても数々の技術が開発されているが、アンダーライターズ・ラボラトリーズ(Underwriter's Laboratories Inc.)のＵＬ−９４規格の難燃性や比較トラッキング指数（Comparative Tracking Index、略称ＣＴＩ）等の向上を達成した報告が主であり、国際電気標準会議（International Electrotechnical Commission、略称ＩＥＣ）のＩＥＣ６０６９５−２規格に対するものはほとんどない。同規格の中では電気電子機器に用いられる絶縁材料部品は、動作中の着火および炎の伝播に対して耐性が要求されており、特にオペレータが付かない状態で動作する機器の部品で、定格電流が０．２Ａを超える接続部を支持しているか、またはこれらの接続部から３ｍｍ以内の距離にある電気絶縁材料部品の安全に対する要求が高まっている。そして、同規格の中で赤熱棒燃焼指数（Glow-wire Flamability Index、略称：ＧＷＦＩ）が８５０℃以上であること、かつ赤熱棒着火温度（Glow-wire Ignition Temperature、略称：ＧＷＩＴ）が７７５℃以上であることを満足させなければならなくなった。しかし、これまで知られているＰＢＴ樹脂組成物からなる電気絶縁材料部品のうち、特に薄肉（１ｍｍ以下）成形品でＧＷＩＴに関する要求に適合するものは本発明者らの知る限り存在していない。

ＰＢＴ樹脂に難燃性を付与する方法としては、ＰＢＴ樹脂に、ハロゲン化ベンジルアクリレートなどのハロゲン含有有機難燃剤と、三酸化アンチモン等の無機系難燃助剤とを組合わせ、更に特定のグラフト共重合体を併用した樹脂組成物が知られている（特許文献１）。

また、特許文献２では、ポリエステル樹脂に、ハロゲン化芳香族エポキシ化合物等のハロゲン含有化合物と、平均粒径１μｍ以下の三酸化アンチモン等のアンチモン系難燃助剤とを組合わせ、更に多層構造のコアシェル型化合物を併用した樹脂組成物が提案されている。

しかしながら、これら従来技術の具体例においての難燃性試験は、主として前記したＵＬ規格に基づくものであって、本発明者らの知見による限り、ＧＷＩＴ、ＧＷＦＩ等の規格試験を満足するには至っていない。

また、特許文献３には、ＰＢＴ樹脂にポリハロゲン化ベンジル（メタ）アクリレートと五酸化アンチモンを組合わせた樹脂成形品で、ＧＷＩＴ評価温度を向上させた絶縁材料部品に関する技術が報告されているが、２ｍｍ以下の樹脂部に対しては金属等の耐熱板を組み合わせることによってＩＥＣ６０６９５−２に記載のＧＷＩＴ温度の向上を図っており、ＰＢＴ樹脂組成物による成形品単体として同規格を満足させるものではない。

また、同じポリエステル材料として、ポリハロゲン化（メタ）アクリレートとアンチモン系難燃助剤を組合わせたポリブチレンナフタレートが知られている（特許文献４）が、ポリブチレンナフタレートはＰＢＴ樹脂に比べて流動性が不足して成形性に問題があり、芳香族性に起因して絶縁性にも問題を含むなど、ＰＢＴ樹脂のように広い用途まで普及するに至っていない。
特開平８−１０９３２０号公報 特開平８−１８３８９６号公報 特開２００５−２３２４１０号公報 特開平６−４１４０６号公報

本発明の目的は、これまで困難とされている、難燃性ＰＢＴ樹脂組成物よりなる成形部品について、特に薄肉成形品で二次的加工を加えなくてもＩＥＣ６０６９５−２規格を満足する絶縁材料電気電子部品を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、前記特性に加えて機械的特性に優れ、高い生産性を有することで市場に広く利用できる樹脂成形品を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ＰＢＴ樹脂にタルクと難燃剤を組み合わせることで得た樹脂組成物を成形して得られる絶縁材料部品では、赤熱棒に対する耐性が向上すること、そして特に困難とされている薄肉（肉厚１．０ｍｍ以下）の成形部においてもＩＥＣ６０６９５−２記載の赤熱棒着火温度（ＧＷＩＴ）が７７５℃以上となることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、
（Ａ）ポリブチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対して
（Ｂ）タルク５〜５０重量部
（Ｃ）ハロゲン系難燃剤５〜５０重量部
（Ｄ）アンチモン系難燃助剤５〜３０重量部
を含有するポリエステル樹脂組成物を用いて射出成形された樹脂成形部を有し、該樹脂成形部が０．２Ａを超える定格電流が流れる接続部に直接接しているか、またはこれらの接続部から３ｍｍ以内の距離にあることを特徴とする絶縁材料部品である。

本発明のＰＢＴ樹脂組成物製絶縁材料部品は、薄肉でも赤熱棒着火温度（ＧＷＩＴ）が高い。そのため、本発明の絶縁材料部品は、オペレータが付かない状態で動作する機器の部品のうち、動作中に０．２Ａを超える電流が流れる接続部を直接支持している（直接接触している）絶縁材料部品、及びこれらの接続部から３ｍｍ以内の距離にある絶縁材料部品（プリント回路基板、端子台、プラグ等）として、電気的安全性を向上させて使用できる。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明に用いる難燃性ＰＢＴ樹脂組成物は、（Ａ）ＰＢＴ樹脂、（Ｂ）タルク、（Ｃ）ハロゲン系難燃剤、（Ｄ）アンチモン系難燃助剤より構成され、更に繊維状強化剤を含有することが好ましく、また滴下防止剤としてフッ素系樹脂を添加することができる。
［（Ａ）ＰＢＴ樹脂］
本発明における（Ａ）ＰＢＴ樹脂とは、テレフタル酸またはそのエステル形成性誘導体と炭素数４のアルキレングリコール（１，４−ブタンジオール）またはそのエステル形成性誘導体を重縮合して得られる熱可塑性樹脂であり、ブチレンテレフタレート繰り返し単位を７０重量％以上含有する共重合体であってもよい。

テレフタル酸またはそのエステル形成性誘導体（低級アルコールエステル等）以外の二塩基酸成分としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、コハク酸等の脂肪族、芳香族多塩基酸またはそのエステル形成性誘導体が上げられる。また、１，４−ブタンジオール以外のグリコール成分としては、通常のアルキレングリコール、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等、１，３−オクタンジオール等の低級アルキレングリコール、ビスフェノールＡ、４，４’−ジヒドロキシビフェニル等の芳香族アルコール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加体、ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド３モル付加体等のアルキレンオキサイド付加体アルコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等のポリヒドロキシ化合物またはそのエステル形成性誘導体等が挙げられる。本発明では、上記の如き化合物をモノマー成分として重縮合して得られるＰＢＴ樹脂は何れも本発明の（Ａ）成分として使用することができ、単独で又は２種類以上混合して使用される。

本発明で用いられるＰＢＴ樹脂（Ａ）は、溶剤としてＯ−クロロフェノールを用い25℃で測定した固有粘度が0.6〜1.2ｇ／dlの範囲、好ましくは0.65〜1.1ｇ／dlの範囲、更に好ましくは0.65〜0.9ｇ／dlの範囲のものが望ましい。固有粘度が0.6ｇ／dl未満ではテトラヒドロフラン等のＰＢＴ樹脂を発生源とするガスの発生良が十分低減できず、成形時に外観不良およびデポジット付着等が発生し好ましくない。また、1.2ｇ／dlを超えると成形時の流動性が不良となる場合がある。

本発明では、ＰＢＴ樹脂としてコポリマーに属する分岐ポリマーも用いることができる。ここでいうＰＢＴ樹脂分岐ポリマーとは、いわゆるＰＢＴ樹脂またはブチレンテレフタレート単量体を主成分とし、多官能性化合物を添加することにより分岐形成されたポリエステルである。ここで使用できる多官能性化合物としては、トリメシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらのアルコールエステル、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等がある。
［（Ｂ）タルク］
本発明において、タルク（Ｂ）は必須成分であり、タルク（Ｂ）を添加することによりＰＢＴ樹脂組成物のＧＷＩＴを向上できる。タルク（Ｂ）の種類等については特に限定はないが、圧縮微粉タルクを用いると、均一分散性が高く、混練作業性、機械的特性を改善でき、好ましい。

タルク（Ｂ）の添加量は、ＰＢＴ樹脂（Ａ）１００重量部に対して５〜５０重量部である。タルク（Ｂ）の添加量が５重量部より少ないとＧＷＩＴ性がさほど改善されず、５０重量部より多いと機械的特性が低下しやすい。
［（Ｃ）ハロゲン系難燃剤］
ハロゲン系難燃剤（Ｃ）は、難燃性の維持向上のためにタルク（Ｂ）と合わせて必須成分である。ハロゲン系難燃剤（Ｃ）としては、ハロゲン化芳香族ビスイミド化合物、ハロゲン化ベンジルアクリレート、ハロゲン化ポリカーボネート、ハロゲン化芳香族エポキシ化合物、ハロゲン化ポリスチレン化合物等を用いた場合にタルクとの併用によりＧＷＩＴ向上効果が発現されるが、特に１ｍｍ以下の薄肉成形部でＧＷＩＴが７７５℃以上を満たすためには、ハロゲン化ポリカーボネート、ハロゲン化芳香族エポキシ化合物、ハロゲン化ポリスチレン化合物が好ましい。ハロゲン原子には、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が含まれるが、好ましくは塩素、臭素であり、特に好ましくは臭素である。

ハロゲン系難燃剤（Ｃ）は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。ハロゲン系難燃剤（Ｃ）の添加量は、ＰＢＴ樹脂（Ａ）１００重量部に対して５〜５０重量部、好ましくは１０〜４０重量部、特に好ましくは１０〜３０重量部である。ハロゲン系難燃剤（Ｃ）の添加量が５重量部より少ないと十分な難燃性が得られず、５０重量部より多いと機械的特性が低下しやすい。
［（Ｄ）アンチモン系難燃助剤］
アンチモン系難燃助剤（Ｄ）は難燃性の維持に必須の成分であり、例えばハロゲン化アンチモン等の金属ハロゲン化物、三酸化アンチモン、五ハロゲン酸化アンチモン等が利用できるが、三酸化アンチモンが好ましい。

アンチモン系難燃助剤（Ｄ）の添加量は、ＰＢＴ樹脂（Ａ）１００重量部に対して５〜３０重量部、好ましくは５〜２０重量部である。アンチモン系難燃助剤（Ｄ）の添加量が５重量部より少ないと難燃助剤としての効果が発揮されず、３０重量部より多いと機械的強度を低下させる。
［繊維状強化剤］
本発明に用いる樹脂組成物には、繊維状強化剤を添加することが好ましい。ＰＢＴ樹脂組成物に繊維状強化剤を添加すると、引張強度等の機械的強度を改善することができる。

繊維状強化剤には、例えば、無機繊維［例えば、ガラス繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、金属繊維（ステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等）等］、有機繊維（例えば、芳香族ポリアミド繊維、フッ素樹脂繊維、液晶性芳香族繊維等）が含まれる。これら繊維状強化剤は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましい繊維状強化剤はガラス繊維である。

繊維状強化剤の平均繊維径は特に制限されず、例えば、１〜100μm、好ましくは１〜50μm、特に好ましくは３〜30μm程度である。また、繊維状強化剤の平均繊維長も特に制限されず、例えば、0.1〜20mm程度である。

繊維状強化剤の添加量は、例えば、ＰＢＴ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０〜２００重量部、好ましくは５〜80重量部の範囲から選択できる。繊維状強化剤の添加量が２００重量部より多いと溶融混練性、成形性が低下するため好ましくない。

尚、前記繊維状強化剤は、必要により収束剤又は表面処理剤（例えば、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物等の官能性化合物）で表面処理してもよい。繊維状強化剤は、前記収束剤又は表面処理剤により予め表面処理してもよく、又は樹脂組成物の調製の際に収束剤又は表面処理を添加して表面処理してもよい。

また、成形品の用途によっては、ＵＬ規格９４の難燃区分「Ｖ−０」であることを要求される場合がある。その場合には、フッ素系樹脂等の滴下防止剤を難燃剤と共に用いることが好ましい。

フッ素系樹脂には、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル等のフッ素含有モノマーの単独又は共重合体や、前記フッ素含有モノマーとエチレン、プロピレン、（メタ）アクリレート等の共重合性モノマーとの共重合体が含まれる。

このようなフッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等の単独重合体や、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体等の共重合体が例示される。これらのフッ素系樹脂は１種又は２種以上混合して使用できる。また、これらのフッ素系樹脂は、分散状の形態で使用できる。

フッ素系樹脂の添加量は、例えば、ＰＢＴ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部、更に好ましくは０．２〜１．５重量部程度である。

さらに、本発明に使用する樹脂組成物には、必要に応じて、慣用の添加剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱安定剤、耐候安定剤等の安定剤、滑剤、離型剤、着色剤、結晶核剤、結晶化促進剤等を添加してもよく、また他の熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミド、アクリル樹脂等）や熱硬化性樹脂（例えば、不飽和ＰＢＴ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等）を添加してもよい。

本発明に使用するＰＢＴ樹脂組成物は、粉粒体混合物や溶融混合物であってもよく、（Ａ）ＰＢＴ樹脂、（Ｂ）タルク、（Ｃ）ハロゲン系難燃剤、（Ｄ）アンチモン系難燃助剤、必要により繊維状強化剤、フッ素系樹脂、その他の添加剤等を慣用の方法で混合することにより調製できる。例えば、各成分を混合して、一軸又は二軸の押出機により混練し押出してペレットとして調製することができる。本発明の絶縁材料部品は、上記のようにして調製したＰＢＴ樹脂組成物を使用して射出成形等の公知の成形を行うことで得られる。

本発明の絶縁材料部品は、これまでのＰＢＴ樹脂組成物製の部品と比較して薄肉でのＧＷＩＴが極めて優れているため、冷蔵庫、全自動洗濯機等のオペレータが付かない状態で動作する機器の部品のうち、通常の動作中に０．２Ａを超える電流が流れる接続部を直接支持している（直接接触している）絶縁材料部品、及びこれらの接続部から３ｍｍ以内の距離にある絶縁材料部品、例えば、リレー、スイッチ、コネクター、センサー、アクチュエーター、マイクロセンサー及びマイクロアクチュエーター等の有接点電気・電子部品に使用する際の安全性が向上すると共に、部品の小型化、薄肉化が可能となる。

ここで、「該樹脂成形部が、通常の動作中に０．２Ａを超える電流が流れる接続部から３ｍｍ以内の距離にある」とは、例えばリレー部品などの場合、樹脂成形部の内側に接続部（接点）が内接して直接支持しているのではなく、接点と樹脂成形部との間に数ミリの空間を設ける場合を表す。このような場合にも、やはり高い電気安全性は必要であり、本発明が有効である。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１〜５、比較例１〜５
表１に示す組成のＰＢＴ樹脂組成物を、日本製鋼所社製二軸押出機を使用して、シリンダー温度２６０℃でコンパウンドして作製した後、ファナック社製射出成形機を用いて試験用成形品を成形し、下記する各種物性評価を行った。結果を表１に示す。
（１）ＧＷＩＴ評価
評価用試験片（８ｃｍ×８ｃｍ×厚み３ｍｍの平板、並びに、６ｃｍ×６ｃｍ×厚み０．７ｍｍの平板）について、ＩＥＣ６０６９５−２−１３に定める試験法に従って評価した。即ち、所定形状の赤熱棒（外形４ｍｍのニッケル／クロム（８０／２０）線をループ形状にしたもの）を３０秒間接触させ、着火しないか、あるいは５秒以上延焼しない場合の先端の最高温度より２５℃高い温度として定義される。同規格における難燃用途としては、ＧＷＩＴとして７７５℃以上が求められる。
（２）ＧＷＦＩ評価
上記試験片について、ＩＥＣ６０６９５−２−１２に定める試験法に従った。即ち、所定形状の赤熱棒（外形４ｍｍのニッケル／クロム（８０／２０）線をループ形状にしたもの）を３０秒間接触させ、その後引き離す動作の中で着火しないか，着火しても引き離し後３０秒以内に火が消える先端の最高温度として定義される。難燃用途にはＧＷＦＩとして８５０℃以上が求められる。
（３）難燃性試験
試験片（厚み１／３２インチ）について、アンダーライターズ・ラボラトリーズのＵＬ−９４規格垂直燃焼試験により実施した。

実施例・比較例で使用した各成分の詳細は以下の通りである。
（Ａ）ＰＢＴ樹脂
・ウィンテックポリマー社製、固有粘度0.7ｇ／dl
（Ｂ）タルク
・松村産業社製、クラウンタルクＰＰ
（Ｃ）ハロゲン系難燃剤
・（Ｃ−１）テトラブロモビスフェノールＡ−テトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテルコポリマー（阪本薬品工業社製、ＳＲ−Ｔ５０００）
・（Ｃ−２）ポリ［オキシカルボニルオキシ（２，６−ジブロモ−１，４−フェニレン）（１−メチルエチリデン）（３，５−ジブロモ−１，４−フェニレン）］（帝人化成社製、ファイヤガードＦＧ−７５００）
・（Ｃ−３）臭素化ポリスチレン（フォロ社製、パイロチェック６８ＰＢ）
・（Ｃ−４）ポリペンタブロモベンジルアクリレート（ブロムケムファーイースト社製、ＦＲ１０２５）
・（Ｃ−５）エチレンビステトラブロモフタルイミド（アルベール社製、ＳＡＹＴＥＸ ＢＴ９３Ｗ）
（Ｄ）アンチモン系難燃助剤
・三酸化アンチモン（日本精鉱社製、ＰＡＴＯＸ−Ｍ）
繊維状強化剤；ガラス繊維（日本電気硝子社製、ＥＣＳ０３Ｔ−１２７、φ１０）
滴下防止剤；四フッ化エチレン樹脂（ヘキストインダストリー社製、ホスタフロンＴＦ１６２０）

Claims (4)

1. （Ａ）ポリブチレンテレフタレート樹脂１００重量部に対して
   （Ｂ）タルク５〜５０重量部
   （Ｃ）ハロゲン系難燃剤５〜５０重量部
   （Ｄ）アンチモン系難燃助剤５〜３０重量部
   を含有するポリエステル樹脂組成物を用いて射出成形された樹脂成形部を有し、該樹脂成形部が０．２Ａを超える定格電流が流れる接続部に直接接しているか、またはこれらの接続部から３ｍｍ以内の距離にあることを特徴とする絶縁材料部品。
2. 絶縁材料部品の肉厚が１．０ｍｍ以下である請求項１記載の絶縁材料部品。
3. （Ｃ）ハロゲン系難燃剤が、臭素化ポリカーボネート、臭素化芳香族エポキシ化合物あるいは臭素化ポリスチレン化合物である請求項１又は２記載の絶縁材料部品。
4. 肉厚が１．０ｍｍ以下でＩＥＣ６０６９５−２記載の赤熱棒着火温度が７７５℃以上である請求項３記載の絶縁材料部品。