JP2008031224A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 特に耐衝撃性に優れ、かつ、剛性、流動性、および滞留熱安定性などにも優れた無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】 芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)10〜90重量%と、熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)90〜10重量%の合計100重量%よりなる樹脂成分(A成分)40〜99重量部に対し、無機フィラ−(B成分)1〜60重量部、ゴム性重合体(C成分)0〜35重量部を含有し、A成分、B成分およびC成分の合計100重量部に対して、下記一般式(I)で表されるアルキルシラン化合物(D成分)0.01〜3重量部含有する熱可塑性樹脂組成物において、アルキルシラン化合物(D成分)で処理された無機フィラー(B成分)は、炭素分析法で測定したアルキルシラン化合物の炭素含量が、{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比で0.5以上であることを特徴とする。
Figure 2008031224

【選択図】なし

Description

本発明は、無機フィラーを含有する(配合された)熱可塑性樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、特に耐衝撃性に優れ、かつ、剛性、流動性、および、滞留熱安定性などにも優れた、無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂組成物に関する。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、汎用エンジニアリングプラスチックとして透明性、耐衝撃性、耐熱性、寸法安定性などに優れ、これらの優れた特性から、電気・電子・OA機器部品、機械部品、車輌用部品などの幅広い分野で使用されている。さらに、芳香族ポリカーボネート樹脂と熱可塑性ポリエステル樹脂からなるポリマーアロイは、芳香族ポリカーボネート樹脂の上記優れた諸特性を活かしつつ、芳香族ポリカーボネート樹脂の欠点である耐薬品性や成形加工性が改良された成形材料であり、車輌内装・外装部品、各種ハウジング部材およびその他多くの製品・部品製造用樹脂材料として使用されている。
芳香族ポリカーボネート樹脂と熱可塑性ポリエステル樹脂からなるポリマーアロイの剛性、寸法安定性などを向上させる方法としては、基体樹脂に無機フィラーを配合する手法が採用されている。特に、車輌外装部品など特に美麗な外観が要求される分野においては、この無機フィラーとして珪酸塩系無機物の粉砕物や、合成ウィスカーなどが使用されている。しかし無機フィラーが配合された樹脂組成物は、衝撃強度や成形加工性(流動性)が低下するという欠点があった。
特に近年、車輌内装・外装部品では、これら部品を薄肉化し同時に高剛性化するという要請が強く、基体樹脂に多量の無機フィラーを配合しても、なお高い耐衝撃性を発揮する樹脂材料が要求されている。樹脂組成物に高い耐衝撃性を発揮させるには、樹脂組成物にさらにゴム性重合体を配合することがある。しかし、このゴム性重合体の配合量が多くなると、樹脂組成物の剛性が低下するという問題が生じるので、無機フィラーが配合されていても剛性のみならず、優れた耐衝撃性を発揮する樹脂組成物が切望されていた。
耐衝撃性に優れ、剛性が高く、外観の良好な樹脂組成物として、ポリカーボネート樹脂やポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂と、嵩比重が0.4〜0.9のタルクからなる樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この特許文献1に記載の技術では、樹脂組成物の耐衝撃性や剛性は十分ではなかった。また、剛性、耐衝撃性、熱安定性に優れた樹脂組成物として、ポリカーボネート系樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ゴム状弾性体、表面処理されたタルク、および/または、表面処理されたマイカからなる樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。タルクやマイカの表面処理の目的は、原料樹脂の劣化を抑制することを目的としているが、本発明者らの実験によれば、特許文献2に従ってタルクやマイカの表面処理を行っても、耐衝撃性や剛性において十分に満足できる特性を発揮しないことが分かった。
また剛性、耐衝撃性などに優れた樹脂組成物として、芳香族ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、無機充填材、特定のアルコキシシラン化合物からなる樹脂組成物(例えば、特許文献3参照)が、また、芳香族ポリカーボネート樹脂、スルホン酸アルカリ金属塩、特定のシラン化合物で表面処理された珪酸塩充填材からなる樹脂組成物(例えば、特許文献4参照)などが提案されている。これらの技術では、上記文献中に他の熱可塑性樹脂を配合することができる旨の記載があり、具体的には、特許文献3ではポリエステル樹脂、特許文献4では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などのポリエステル樹脂を、少割合で使用できる旨の記載されている。しかし、これら特許文献には、無機フィラー表面におけるシラン化合物の吸着量に関しては具体的記載や示唆はなく、剛性、耐衝撃性、流動性、そして滞留熱安定性の全ての特性を向上し、物性バランスに優れる樹脂組成物は開示されていない。
さらにまた、ポリカーボネートおよび/またはポリエステルカーボネート、耐衝撃性変性剤、および、元素分析によって決定した珪灰石(ウォラストナイト)に基づいた炭素含量0.1重量%以上を有する珪灰石を含有する樹脂組成物も提案されている(特許文献5)。しかし、珪灰石に対する表面処理剤の吸着状態に関しての具体的記載や示唆はなく、特定の炭素含量の珪灰石を配合した樹脂組成物がなぜ品質的に優れているのか、などについても開示されていない。
特開平8−176339号公報 特開平8−127711号公報 特開2004−168822号公報 特開2005−220216号公報 特表2005−507443号公報
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消した熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、次のとおりである。
1.耐衝撃性に優れ、剛性、流動性および耐薬品性に優れた無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
2.流動性、滞留熱安定性などにも優れた、無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)10〜90重量%と、熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)90〜10重量%の合計100重量%よりなる樹脂成分(A成分)40〜99重量部に対し、下記一般式(I)で表されるアルキルシラン化合物(D成分)で処理された無機フィラー(B成分)1〜60重量部、ゴム性重合体(C成分)0〜35重量部を含有する熱可塑性樹脂組成物において、アルキルシラン化合物(D成分)で処理された無機フィラー(B成分)は、炭素分析法で測定したアルキルシラン化合物の炭素含量が、{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比で0.5以上であることを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物を提供する。
Figure 2008031224
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、つぎのような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
1.本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性、剛性、耐薬品性などに優れている。
2.本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、流動性、滞留熱安定性などにも優れている。
3.本発明に係る熱可塑性樹脂組成物を成形材料としたときは、外観の優れた成形品が得られる。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
[1]芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)
本発明における芳香族ポリカーボネート樹脂(以下、「A1成分」と略記することがある。)は、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とを、または、これらに併せて少量のポリヒドロキシ化合物などを反応させて得られる、直鎖または分岐の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。この芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)の製造法は、特に限定されるものではなく、従来から知られている方法によって製造することができる。製造方法としては、界面重合法、溶融エステル交換法、ピリジン法、環状カーボネート化合物の開環重合法、プレポリマーの固相エステル交換法などを挙げることができる。
原料として使用される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)、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(=テトラブロモビスフェノールA)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、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)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−ブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1−トリクロロプロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサクロロプロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンなどで例示されるビス(ヒドロキシアリ−ル)アルカン類;1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、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などで例示されるビス(ヒドロキシアリ−ル)シクロアルカン類;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)フルオレンなどで例示されるカルド構造含有ビスフェノ−ル類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルエ−テル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルエ−テルなどで例示されるジヒドロキシジアリールエーテル類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィドなどで例示されるジヒドロキシジアリ−ルスルフィド類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホキシドなどで例示されるジヒドロキシジアリ−ルスルホキシド類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホンなどで例示されるジヒドロキシジアリールスルホン類;ハイドロキノン、レゾルシン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルなどが挙げられる。
これらの中で好ましいのは、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン類であり、特に耐衝撃性の観点から好ましいのは、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]である。これらの芳香族ジヒドロキシ化合物は、一種類でも二種類以上を併用してもよい。
芳香族ジヒドロキシ化合物と反応させる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、ハロホルメートなどが挙げられる。具体的には、ホスゲン;ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネートなどのジアリールカーボネート類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのジアルキルカーボネート類;二価フェノールのジハロホルメートなどが挙げられる。これらのカーボネート前駆体もまた、一種類でも二種類以上を併用してもよい。
また、芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)は、少量の三官能以上の多官能性芳香族化合物を存在させて共重合させた、分岐した芳香族ポリカーボネート樹脂であってもよい。三官能以上の多官能性芳香族化合物としては、フロログルシン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ(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(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(4−ヒドロキシフェニル)ヘプテン−3、1,3,5−トリ(4−ヒドロキシフェニル)べンゼン、1,1,1−トリ(4−ヒドロキシフェニル)エタンなどで例示されるポリヒドロキシ化合物類、または、3,3−ビス(4−ヒドロキシアリール)オキシインド−ル(=イサチンビスフェノール)、5−クロロイサチン、5,7−ジクロロイサチン、5−ブロムイサチンなどが挙げられ、これらの中でも1,1,1−トリ(4−ヒドロキシフェニル)エタンが好ましい。多官能性芳香族化合物は、前記芳香族ジヒドロキシ化合物の一部を置換して使用することができ、その使用量は、芳香族ジヒドロキシ化合物に対して0.01〜10モル%の範囲が好ましく、0.1〜2モル%の範囲がより好ましい。
次に、A1成分の製造方法について説明する。A1成分の製造方法のうち、まず界面重合法について説明する。この製造方法における重合反応は、反応に不活性な有機溶媒、アルカリ水溶液の存在下で、通常pHを9以上に保ち、芳香族ジヒドロキシ化合物、および、必要に応じて分子量調整剤(末端停止剤)、ならびに、芳香族ジヒドロキシ化合物の酸化を防止する目的で酸化防止剤を使用し、ホスゲンと反応させた後、第三級アミンまたは第四級アンモニウム塩などの重合触媒を添加し、界面重合を行うことによってポリカーボネートを得ることができる。分子量調節剤の重合系への添加時期は、ホスゲン化時から重合反応開始時までの間であれば特に限定されない。なお、反応温度は、例えば、0〜40℃で、反応時間は、例えば、数分(例えば、10分)〜数時間(例えば、6時間)である。
界面重合法で使用される反応に不活性な有機溶媒としては、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの塩素化炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などが挙げられる。また、アルカリ水溶液調製用のアルカリ化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が挙げられる。分子量調節剤としては、一価のフェノール性水酸基を有する化合物が挙げられる。一価のフェノール性水酸基を有する化合物としては、m−メチルフェノール、p−メチルフェノール、m−プロピルフェノール、p−プロピルフェノール、p−t−ブチルフェノールおよびp−長鎖アルキル置換フェノールなどが挙げられる。分子量調節剤の添加量は、芳香族ジヒドロキシ化合物100モルに対して、好ましくは0.5〜50モル、より好ましくは1〜30モルである。
重合触媒としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリヘキシルアミン、ピリジンなどの第三級アミン類:トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩などが挙げられる。
次に、溶融エステル交換法について説明する。この製造方法における重合反応は、例えば、炭酸ジエステルと芳香族ジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応である。炭酸ジエステルとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−t−ブチルカーボネートなどの炭酸ジアルキル化合物、ジフェニルカーボネートおよびジトリルカーボネートなどの置換ジフェニルカーボネートなどが挙げられる。炭酸ジエステルは、好ましくはジフェニルカーボネートまたは置換ジフェニルカーボネートであり、より好ましくはジフェニルカーボネートである。
この製造方法においては、一般的に、炭酸ジエステルと芳香族ジヒドロキシ化合物との混合比率を調整したり、反応時の減圧度を調整したりすることによって、所望の分子量および末端ヒドロキシル基量を有するポリカーボネート樹脂が得られる。より積極的な方法として、反応時に別途、末端停止剤を添加して調整することもできる。この際の末端停止剤としては、一価フェノール類、一価カルボン酸類、炭酸ジエステル類が挙げられる。末端ヒドロキシル基量は、A1成分である芳香族ポリカーボネート樹脂の熱安定性、加水分解安定性、色調などに大きな影響を及ぼす。用途にもよるが、実用的な物性を具備させるためには、好ましくは1000ppm以下であり、より好ましくは700ppm以下である。また、エステル交換法で製造する芳香族ポリカーボネート樹脂では、末端ヒドロキシル基量100ppm以上が好ましい。末端ヒドロキシル基量を100ppm以上とすることにより、分子量の低下が抑制でき、色調もより良好なものとすることができる。従って、芳香族ジヒドロキシ化合物1モルに対して、炭酸ジエステルを等モル量以上、例えば、1.01〜1.30モルの量で使用するのがより好ましい。
溶融エステル交換法により芳香族ポリカーボネート樹脂を製造する際には、通常、エステル交換触媒が使用される。エステル交換触媒は、従来から使用されているものが特に制限されずに使用できる。具体的には、アルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物が挙げられる。また、補助的に、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン系化合物などの塩基性化合物を併用することもできる。上記原料を用いたエステル交換反応は、通常、100〜320℃の温度で反応を行い、最終的には2mmHg以下の減圧下、芳香族ヒドロキシ化合物などの副生成物を除去しながら溶融重縮合反応を行う方法が挙げられる。
溶融エステル交換法は、バッチ式または連続的に行うことができるが、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の安定性などを勘案すると、連続式で行うのが好ましい。溶融エステル交換法により得られた芳香族ポリカーボネート樹脂中には、残存触媒が含まれ、この残存触媒が芳香族ポリカーボネート樹脂の成形時に熱安定性などに悪影響を及ぼすので、これを失活させる失活剤を添加するのが好ましい。失活剤には、使用した触媒を中和する化合物、例えば、イオウ含有酸性化合物またはそれより形成される誘導体が好ましい。このような触媒を中和する化合物は、使用した触媒が含有するアルカリ金属に対して、好ましくは0.5〜10当量、より好ましくは1〜5当量の範囲で添加する。さらに加えて、このような触媒を中和する化合物は、芳香族ポリカーボネート樹脂に対して、好ましくは1〜100ppm、より好ましくは1〜20ppmの範囲で添加する。
本発明において芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量は、成形材料として使用できる範囲のものであれば特に制限はなく、溶液粘度から換算した粘度平均分子量[Mv]で、10000〜50000の範囲のものが好ましい。芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が10000以上であると、機械的強度が向上し、高い機械的強度が要求される用途に使用する場合により好適である。一方、粘度平均分子量が50000以下であると、流動性の低下を改善でき、成形加工性の観点から好ましい。粘度平均分子量のより好ましい範囲は、12000〜40000であり、さらに好ましい範囲は14000〜30000である。また、粘度平均分子量の異なる二種類以上の芳香族ポリカーボネート樹脂の混合物であってもよい。混合物が分子量が異なる二種類以上の芳香族ポリカーボネート樹脂よりなる場合には、混合物の分子量が上記範囲内にあれば、粘度平均分子量が上記範囲外の芳香族ポリカーボネート樹脂を含んでいてもよい。
ここで粘度平均分子量[Mv]とは、溶媒としてメチレンクロライドを使用し、ウベローデ粘度計を使用し、温度20℃での極限粘度[η](単位dl/g)を測定し、Schnellの粘度式、すなわち、η=1.23×10−40.83から算出される値を意味する。ここで極限粘度[η]とは、各溶液濃度[C](g/dl)での比粘度[ηsp]を測定し、下記式(A)により算出した値である。
Figure 2008031224
本発明における芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)は、成形品外観の向上や流動性の向上を図るため、芳香族ポリカーボネートオリゴマーを含有していてもよい。この芳香族ポリカーボネートオリゴマーの粘度平均分子量[Mv]は、好ましくは1500〜9500であり、より好ましくは2000〜9000である。芳香族ポリカ−ボネートオリゴマーは、A1成分の30重量%以下の範囲で含有させるのが好ましい。
芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)は、いわゆるバージン原料だけでなく、使用済みの製品から再生された芳香族ポリカーボネート樹脂、いわゆるリサイクルされた芳香族ポリカーボネート樹脂であってもよい。使用済みの製品としては、光学ディスクなどの光記録媒体、導光板、自動車窓ガラス・自動車ヘッドランプレンズ・風防ガラスなどの車両透明部材、水ボトルなどの容器、メガネレンズ、防音壁・ガラス窓・波板などの建築部材、ヘルメット・防弾盾などの安全用具類が挙げられる。また、製品の不適合品、スプルー、ランナーなどから得られた粉砕品、またはそれらを溶融して得たペレットであってもよい。再生された芳香族ポリカーボネート樹脂は、A1成分の80重量%以下が好ましく、より好ましくは50重量%以下である。
[2]熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)
本発明における熱可塑性ポリエステル樹脂(以下、「A2成分」と略記することがある。)は、ジカルボン酸類またはその反応性誘導体からなるジカルボン酸成分と、ジオール類またはそのエステル誘導体からなるジオール成分とを主成分とし、これらを縮合反応により得られる重合体または共重合体である。
熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)の製造は、従来から知られている方法に従い、チタン、ゲルマニウム、アンチモンなどを含有する重縮合触媒の存在下に、加熱しながらジカルボン酸成分とジオール成分とを反応させ、副生する水または低級アルコールを反応系外に排出する方法が挙げられる。製造方法は、エステル交換反応、重縮合反応とも、バッチ式でも、連続式でもよく、一方をバッチ式とし、他方を連続式として組み合わせた方法であってもよく、固相重合によって重合度を高めることもできる。
ジカルボン酸類としては、芳香族ジカルボン酸および脂肪族ジカルボン酸のいずれでもよいが、樹脂組成物からの成形品の耐熱性、寸法安定性などの観点から、芳香族ジカルボン酸が好ましい。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ビフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ビフェニルメタンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルスルホンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルイソプロピリデンジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボン酸、2,5−アントラセンジカルボン酸、2,6−アントラセンジカルボン酸、4,4’−p−タ−フェニレンジカルボン酸、2,5−ピリジンジカルボン酸などが挙げられ、これらの置換体(例えば、5−メチルイソフタル酸などのアルキル基置換体など)や反応性誘導体(例えば、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチルなどのアルキルエステル誘導体など)なども挙げられる。
これらのうち、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸およびこれらのアルキルエステル誘導体がより好ましく、テレフタル酸およびそのアルキルエステル誘導体が特に好ましい。これら芳香族ジカルボン酸は、一種類でも二種類以上を併用してもよく、これら芳香族ジカルボン酸と共にアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸類の一種類または二種類以上を併用することもできる。
ジオール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、トリエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールなどの脂肪族ジオール類;1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、トランス−またはシス−2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールなどの脂環族ジオ−ル類;p−キシレンジオール、ビスフェノールA、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−ビス(2−ヒドロキシエチルエーテル)などの芳香族ジオール類などが挙げられ、これらの置換体であってもよい。
これらのうち、樹脂組成物からの成形品の耐熱性、寸法安定性などの観点から、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールがより好ましく、エチレングリコールが特に好ましい。これらは、一種類でも二種類以上を併用してもよい。また、ジオール成分として、分子量400〜6,000の長鎖ジオール類、すなわち、ポリエチレングリコール、ポリ−1,3−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどの一種類以上を、上記ジオール類と併用することもできる。
また、本発明における熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)は、A2成分の製造時に、少量の分岐剤を添加して分岐させることもできる。分岐剤は、熱可塑性ポリエステル樹脂製造時に従来から使用されているものであれば、その種類に制限はない。具体例としては、トリメシン酸、トリメリチン酸、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などが挙げられる。
本発明における熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)は、上記熱可塑性ポリエステル樹脂のほか、他の熱可塑性ポリエステル樹脂であってもよい。他の熱可塑性ポリエステル樹脂としては、例えば、ラクトンの開環重合によるポピバロラクトン樹脂、ポリ(ε−カプロラクトン)樹脂などや、溶融状態で液晶を形成する液晶ポリマー(Thermotropic Liquid Crystal Polymer;TLCP)などが挙げられる。具体的には、市販されている液晶ポリエステル樹脂とし、三菱エンジニアリングプラスチックス社のノバキュレート(商品名)、イーストマンコダック社のX7G(商品名)、ダートコ社のXyday(ザイダー:商品名)、住友化学社のエコノール(商品名)、セラニーズ社のベクトラ(商品名)などが挙げられる。
熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)として好適なものとしては、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリプロピレンテレフタレート樹脂(PPT)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリへキシレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリブチレンナフタレート樹脂(PBN)、ポリ(1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート)樹脂(PCT)、ポリシクロヘキシルシクロヘキシレート(PCC)などが挙げられる。中でもポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリプロピレンテレフタレート樹脂(PPT)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)が流動性、耐衝撃性の観点から好ましい。中でも熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)が、このA2成分100重量部中にポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)を10重量部以上含有するのが好ましく、とりわけ好ましいのは12〜50重量部含有するものである。
本発明におけるA2成分として特に好適なポリエチレンテレフタレート樹脂は、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を主成分とし、かつ、ジオール成分としてエチレングリコールを主成分とし、これらの縮合反応によって得られる飽和ポリエステル重合体または共重合体であり、繰り返し単位としてエチレンテレフタレート単位を好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上含む熱可塑性ポリエステル樹脂である。ポリエチレンテレフタレート樹脂中には、重合反応時の副反応生成物であるジエチレングリコ−ルが含まれるが、このジエチレングリコールの量は、重合反応時に使用するジオール成分の全量100モル%中、0.5モル%以上が好ましく、通常6モル%以下、中でも5モル%以下が特に好ましい。
熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)の固有粘度は、0.4〜1.5dl/gの範囲が好ましい。固有粘度が0.4未満であると、得られる樹脂組成物の耐衝撃性が低下し、1.5を超えると流動性が低下し、いずれも好ましくない。固有粘度のより好ましい範囲は、0.5〜1.3dl/gである。ここで固有粘度とは、フェノール/テトラクロロエタン=50/50(重量比)の混合溶媒で、温度30℃で測定される値を意味する。また、熱可塑性ポリエステル樹脂の末端カルボキシル基量は、好ましくは5〜50μeq/gの範囲である。末端カルボキシル基量が5μeq/g未満の場合は、最終的に得られる樹脂組成物の耐熱性、耐衝撃性が低下し易く、50μeq/gを超える場合には耐湿熱性、熱安定性が不十分となり易く、いずれも好ましくない。末端カルボキシル基量のより好ましい範囲は、10〜30μeq/gである。
本発明における熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)は、いわゆるバージン原料だけでなく、使用済みの製品から再生された熱可塑性ポリエステル樹脂、いわゆるリサイクルされた熱可塑性ポリエステル樹脂であってもよい。使用済みの製品としては、主として容器類、フィルム類、シート類、繊維類などが挙げられるが、より好適なものはPETボトルなどの容器類である。また、再生熱可塑性ポリエステル樹脂としては、製品の不適合品、スプルー、ランナーなどから得られた粉砕品、またはそれらを溶融して得たペレットであってもよい。
[3]無機フィラー(B成分)
本発明における無機フィラー(B成分)は、アルキルシラン化合物で処理されていない(未処理)無機フィラー(以下、「BO成分」と略記することがある。)を、後記する一般式(1)で表されるアルキルシラン化合物で処理した無機フィラーであり、この「BO成分」は、固体の無機化合物である。固体の形態(外観)は任意であって、例えば、球状、板状、針状、繊維状、不定形などのいずれであってもよい。球状の形態のものは、真球状の形態を呈するものだけでなく、ある程度断面楕円状や略長円状のものも含み、好ましくはアスペクト比(球状体の最長の直径/球状体の最小の直径)が0.5〜2の範囲のものであり、1に近いものが好適である。板状の形態のものは、アスペクト比(板状粉の板状面における最長辺の長さ/板状体の厚さ)が2〜100の範囲のものを示す。針状の形態を呈するものは、長さが100μm以下でアスペクト比(粒子長さ/粒子径)が2〜20の範囲のものを意味する。繊維状の形態のものは、長さが100μmを超えるものを示す。無機フィラーの形態(外観)は、電子顕微鏡写真などにより、容易に判別することができる。最終的に得られる樹脂組成物の寸法安定性、剛性を向上させるためには、形態が板状、針状、繊維状のものが好ましい。
板状無機フィラーの具体例としては、タルクなどの珪酸マグネシウム、カオリナイト、クレー、マイカ、黒鉛、セリサイト、モンモリロナイト、板状炭酸カルシウム、板状アルミナ、ガラスフレークなどが挙げられる。針状無機フィラーの具体例としては、ウォラストナイトなどの珪酸カルシウム、モスハイジ、ゾノトライト、チタン酸カルシウム、硼酸アルミニウム、針状炭酸カルシウム、針状酸化チタン、テトラポット型酸化亜鉛などが挙げられ、また、繊維状無機フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、鉱物繊維、セラミックスウイスカーなどが挙げられる。
無機フィラー(BO成分)が板状、針状無機フィラーの場合には、その平均粒子径は、成形品に付与すべき物性に応じて、適宜選択して決定すればよく、0.1〜25μmの範囲で選ばれる。平均粒子径が小さすぎると補強効果が不充分となり易く、逆に大きすぎると製品外観に悪影響を及ぼし易く、さらに耐衝撃性も不十分となる場合がある。平均粒子径は、上記範囲の中でも0.3〜15μmの範囲、特に0.5〜10μmが好ましい。ここで平均粒子径とは、X線透過による液相沈降方式で測定されたD50をいう。このような測定ができる装置としては、Sedigraph粒子径分析器(Micromeritics Instruments社製、型式:モデル5100)が挙げられる。
また、無機フィラー(BO成分)が繊維状無機フィラーの場合には、その平均繊維径は、成形品に付与すべき物性に応じて、1〜20μmの範囲で適宜選択することができる。繊維径が1μm未満では補強効果が不充分となり、15μmを超えると製品外観に悪影響を及ぼす。繊維径のより好ましい範囲は2〜17μmであり、特に好ましいのは3〜15μmである。なお、繊維状フィラーの繊維径は、電子顕微鏡写真により容易に測定することができる。
無機フィラー(BO成分)の中で、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の剛性、流動性、耐衝撃性、製品外観などのバランスの観点から好ましいのは、珪酸塩化合物である。珪酸塩化合物とは、少なくとも、金属酸化物成分とSiO成分とからなるものであり、化学構造は、オルトシリケート、ジシリケート、環状シリケート、鎖状シリケート、層状シリケートなど、珪酸塩化合物が取りうるいずれの構造であってもよい。また、本発明における珪酸塩化合物は、結晶状態を呈するものであり、結晶の形態も、繊維状や板状などの形態から適宜選択すればよい。さらに、珪酸塩化合物は、天然鉱物および人工合成物のいずれでもよい。人工合成物としては、従来から知られている各種の製造方法によって得られるものがそのまま使用できる。また、珪酸塩化合物は、粉砕および分級により、所望の粒径、繊維長に調整して使用することもできる。
BO成分として好ましい珪酸塩化合物は、化学式が次の一般式、すなわち、xMO・ySiO・zHO、で表されるものが好適である。この一般式において、xおよびyは自然数を表し、zは0以上の整数を表し、MOは金属酸化物成分を表し、複数の金属酸化物成分であってもよい。金属酸化物MOにおける金属Mは、カリウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、カルシウム、亜鉛、マンガン、鉄、コバルト、マグネシウム、ジルコニウム、アルミニウム、チタンなどが挙げられる。金属酸化物MOとして好ましいのは、CaOまたはMgOのいずれかを実質的に含むものである。珪酸塩化合物は、また、Fe2を0.3〜1.5重量%含有するものが好ましい。Fe2の含有率が0.3重量%未満では、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性が不足することがあり、1.5重量%を越えると滞留熱安定性や色相が低下するので好ましくない。珪酸塩化合物のより好ましいFe2含有率は、0.51〜1.0重量%である。
BO成分として好ましい珪酸塩化合物の具体例としては、ウォラストナイト、タルク、マイカ、ゾノトライト、セピオライト、アタバルジャイト、カオリナイト、モンモリロナイト、ベントナイト、スメクタイトなどが挙げられる。最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の剛性、耐衝撃性、外観の観点から好ましいのはウォラストナイト、タルク、マイカであり、中でも耐衝撃性改良の観点からウォラストナイトが特に好ましい。
BO成分として好ましいウォラストナイトは、針状結晶をもつ白色鉱物であり、化学式はCaO・SiOで表される。通常、SiOを約50重量%、CaOを約46重量%、その他Fe、Alなどを含有しており、比重は2.9である。このようなウォラストナイトとしては、市販されているものがあり、例えば、川鉄鉱業社のPH330、PH450(いずれも商品名)、ナイコミネラルズ社のナイグロス4、ナイグロス5(いずれも商品名)、キンセイマテック社のSH1250、SH1800(いずれも商品名)などが挙げられ、平均アスペクト比が3以上のものが好ましい。特に好適なウォラストナイトは、原料鉱物由来のFeを含有してもよく、その含有量は、最終的に得られる樹脂組成物の耐衝撃性改良の観点から、ウォラストナイト中に0.3〜1.5重量%、中でも0.51〜1.0重量%の範囲で含むものが好ましい。
BO成分として好ましいタルクは、層状構造を持つ含水ケイ酸マグネシウムであって、化学式は4SiO・3MgO・HOで表され、通常、SiOを58〜66重量%、MgOを28〜35重量%、HOを約5重量%含んでいる。その他少量成分として、Feを0.03〜1.2重量%、Alを0.05〜1.5重量%、CaOを0.05〜1.2重量%、KOを0.2重量%以下、NaOを0.2重量%以下、などを含んでおり、比重は約2.7である。タルクの平均粒子径は、0.3〜15μmの範囲のものが好ましく、より好ましくは0.5〜10μmのものである。
BO成分として好ましいマイカは、アルミニウム、カリウム、マグネシウム、ナトリウム、鉄などを含んだケイ酸塩鉱物の粉砕物である。マイカには白雲母{マスコバイト、化学式:K(AlSi10)(OH)Al(OH)(AlSi10)K}、金雲母{フロゴパイト、化学式:K(AlSi10)(OH)Mg(OH)(AlSi10)K}、黒雲母{バイオタイト、化学式:K(AlSi10)(OH)(Mg,Fe)(OH)(AlSi10)K}、人造雲母{フッ素金雲母、化学式:K(AlSi10)(OH)Mg(AlSi10)K}などが挙げられる。本発明ではいずれのマイカも使用できるが、中でも好ましいのは白雲母である。また、マイカの粉砕法としては、乾式粉砕法および湿式粉砕法のいずれの方法で粉砕されたものであってもよいが、湿式粉砕法によって粉砕されたものが、マイカをより薄く細かく粉砕することができ、その結果、樹脂組成物の補強効果がより高くなるので好ましい。
[4]アルキルシラン化合物(D成分)
本発明におけるアルキルシラン化合物(以下、「D成分」と略記することがある。)は、前記一般式(I)で表されるアルキルシラン化合物である。前記一般式(I)において、Rは、炭素原子数4〜30のアルキル基であり、Rの炭素原子数が4以下のアルキル基では、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性、滞留熱安定性が十分ではなく、炭素原子数が30を超えるアルキル基では、熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性、滞留熱安定性が十分でないので、いずれも好ましくない。Rは、より好ましいのは炭素原子数5〜15のアルキル基であり、特に好ましいのは炭素原子数6〜12のアルキル基である。また、Rは直鎖状、分岐状、および環状などのいずれ構造のものでもよいが、直鎖状または分岐状がより好ましく、直鎖状がさらに好ましい。直鎖状アルキル基は、樹脂組成物に優れた熱安定性を付与するので好適である。
一方、前記一般式(I)において、ORは、水と反応しシラノール基となって無機フィラー(B成分)表面のOH基と結合する。Rは、炭素原子数1〜4のアルキル基である。Rの炭素原子数が4を超えるアルキル基の場合、無機フィラー(B成分)表面のOH基との反応性に劣り、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性が十分でないので好ましくない。Rは、より好ましくは、メチル基、エチル基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。なお、Rおよび/またはRが複数ある場合には、RおよびRは、各々、同一でも異なっていてもよい。より好適なアルキルシラン化合物(D成分)は、次の一般式(II)で表されるアルキルシラン化合物である。
Figure 2008031224
好適なアルキルシラン化合物(D成分)の例としては、ヘプチルメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルメチルジメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシランなどが挙げられ、アルキルシラン化合物のメトキシ基をエトキシ基に置換したものであってもよい。
[5]表面処理
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物を調製する際には、熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性、流動性、滞留熱安定性の観点から、無機フィラー(B成分)はA成分(樹脂成分)と配合する前に、アルキルシラン化合物(D成分)によって表面処理する。表面処理の方法としては、例えば、つぎの方法すなわち、(1)ヘンシェルミキサー、ボールミル、アドマイザーコロイドミル、バンバリーミキサーなどの各種混合機を使用して、無機フィラー(B成分)を攪拌しつつ、アルキルシラン化合物(D成分)を噴霧、滴下する方法、(2)無機フィラー(B成分)をアルキルシラン化合物(D成分)によって湿潤させる方法、(3)無機フィラー(B成分)をアルキルシラン化合物(D成分)に浸漬する方法、などが挙げられる。上記(1)〜(3)の方法によって、B成分とD成分とを混合・接触させる前に、D成分を水または溶媒によって希釈することができる。溶媒としては、有機溶媒、水/有機溶媒の混合液などが挙げられる。B成分とD成分とを混合・接触させた後は、温度が80℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは120℃以上に達するまで攪拌混合を継続するのが好ましい。攪拌混合時間は、使用する混合機にもよるが、15分から1.5時間の範囲で選ばれる。攪拌混合することによって、B成分の表面をD成分によって被覆し、反応させ、溶媒を飛散(揮発)させる。
B成分を表面処理する際に、D成分を水で希釈する場合は、D成分と水を酸成分の存在下で予備混合し、アルキルシラン化合物(D成分)のアルコキシ基を加水分解させシラノール基にさせるのが好ましい。酸成分としては、乳酸、酢酸など従来から知られている各種酸が使用できる。その量は、水溶液のPHが2〜6程度になるような量が好ましく、水に対して0.05〜2重量%の範囲で選ばれる。
B成分をD成分によって表面処理する際に使用できる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒、トルエン、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素系溶媒、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)などのエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、メチルイソブチルケトン(MIBK)、アセトンなどのケトン系溶媒、塩化メチレン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素系溶媒などが挙げられる。また、アルキルシラン化合物が常温で固体のものや粘調液体の場合には、必要に応じて加熱して溶解させ、粘度を小さくして取り扱うこともできる。
本発明においては熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性を一段と向上させるために、基体樹脂であるA成分とBO成分(無機フィラー)の界面近傍における衝撃吸収能を高める必要があり、アルキルシラン化合物(D成分)がこの効果をもたらすと考えられる。そして本発明者らの実験によれば、その効果を得るために、アルキルシラン化合物(D成分)で処理された無機フィラー(B成分)は、炭素分析法で測定したアルキルシラン化合物の炭素含量が{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比で0.5以上とする必要があることが分かった。ここで、炭素分析法とは、高周波炉加熱燃焼−非分散赤外吸収定量法であり、アルキルシラン化合物で表面処理したフィラーを、約1000℃以上で燃焼させ、発生したCOを赤外分光法で定量して炭素量を算出する方法である。
「全吸着量」とは、無機フィラー(B成分)の表面に物理的または化学的に吸着(または付着)しているD成分の全量であり、表面処理した無機フィラー(B成分)を炭素分析法により炭素量を測定し、別に未処理の無機フィラー(BO成分)を炭素分析法により測定した炭素量(ブランク量)を差し引いて「全吸着量」とする。また、「化学吸着量」とは、無機フィラー(B成分)の表面に化学結合により吸着したD成分の量であり、表面処理した無機フィラー(B成分)を熱エタノールによって洗浄した後、炭素分析法により炭素量を測定し、その炭素量から未処理の無機フィラー(BO成分)を熱エタノールによって洗浄した後の炭素量(ブランク量)を差し引いた値を、「化学吸着量」とする。
本発明者らの実験によれば、上に定義した、{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比が0.5未満であると、無機フィラー(B成分)とアルキルシラン化合物(D成分)の化学結合が不足し、最終的に得られる樹脂組成物は、優れた耐衝撃性を発揮せず、(化学吸着量)/(全吸着量)の比が0.5以上であると、無機フィラー(B成分)とアルキルシラン化合物(D成分)の化学結合が十分となり、最終的に得られる樹脂組成物は、優れた耐衝撃性を発揮することが分かった。{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比は、より好ましくは0.6以上である。
[6]ゴム性重合体(C成分)
本発明に係る製造方法で得られる熱可塑性樹脂組成物は、この熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性などの機械的特性を改良する目的で、さらにゴム性重合体(以下、「C成分」と略記することがある。)を含有させるのが好ましい。本発明においてゴム性重合体(C成分)は、ガラス転移温度が0℃以下、中でも−20℃以下のゴム性重合体製造用単量体の単独重合体(ホモポリマー)のほか、ゴム性重合体製造用の単量体とこれと共重合可能な他の単量体とを共重合させた共重合体(コポリマー)、ゴム性重合体に他の重合性単量体をグラフトさせたグラフト共重合体も含む。
ゴム性重合体(C成分)としては、ポリブタジエン、ジエン系共重合体(ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリル系単量体−ブタジエン共重合体など)、ポリイソプレン、エチレンとα−オレフィン(エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−オクテン共重合体など)、エチレンと不飽和カルボン酸との共重合体、エチレンと不飽和カルボン酸エステルとの共重合体、エチレンと脂肪族ビニル化合物との共重合体、エチレンとプロピレンと非共役ジエンとのターポリマー(EPDM)、アクリルゴム{ポリブチルアクリレート、ポリ(2−エチルヘキシルアクリレート)、ブチルアクリレート・2−エチルヘキシルアクリレート共重合体など}、シリコーン系ゴム{ポリオルガノシロキサンゴム、ポリオルガノシロキサンゴムとポリアルキル(メタ)アクリレートゴムとからなるIPN型複合ゴムなど}などが挙げられる。
上記ゴム性重合体を形成する単量体と共重合させることもできる他の共重合性単量体としては、ビニル芳香族化合物(スチレン、α−メチルスチレンなど)、ビニルシアン化合物(アクリロニトリル、メタアクリロニトリルなど)、グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル化合物類、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどのマレイミド化合物類、マレイン酸、フタル酸、イタコン酸などのα,β−不飽和カルボン酸化合物類およびそれらの無水物類、例えば、無水マレイン酸などを挙げることができる。これらの単量体は、一種類でも二種類以上を併用してもよい。さらに、次のようなゴム性重合体、すなわち、エチレンと脂肪族ビニル化合物との共重合体などが挙げられる。ゴム性重合体(C成分)は、一種類でも二種類以上を併用してもよい。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物について、より効果的に耐衝撃性を改良するには、C成分のゴム性重合体としては、コア/シェル型グラフト共重合体が好ましい。コア/シェル型グラフト共重合体とは、ゴム性重合体をコア(核)とし、その表面に、重合性単量体成分をグラフト共重合させて形成されたシェル(殻)層を形成した構造のものをいう。コア(核)層として好適なゴム性重合体は、ブタジエン含有ゴム、ブチルアクリレート含有ゴム、シリコーン系ゴムなどが挙げられる。シェル(殻)層形成用単量体としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物などが挙げられる。シェル(殻)層形成用単量体は、一種類でも二種類以上を併用してもよい。
ゴム性重合体(C成分)としてのコア/シェル型グラフト共重合体の具体例としては、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン重合体(MBS樹脂)、メチルメタクリレート・アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン重合体(MABS樹脂)、メチルメタクリレート・ブタジエン重合体(MB樹脂)、メチルメタクリレート・アクリルゴム重合体(MA樹脂)、メチルメタクリレート・アクリル・ブタジエンゴム共重合体、メチルメタクリレート・アクリル・ブタジエンゴム・スチレン共重合体、メチルメタクリレート・(アクリル・シリコーンIPN(interpenetrating polymer network)ゴム)重合体などを挙げることができ、中でもスチレン成分を含まないゴム性重合体が耐衝撃性の点から好ましい。このようなコア/シェル型グラフト共重合体は、一種類でも二種類以上を併用してもよい。
[7]リン系化合物(E成分)
本発明におけるリン系化合物(以下、「E成分」と略記することがある。)は、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の滞留熱安定性を向上させて、ガス発生や変色および機械的強度の低下を防止するように機能する。リン系化合物(E成分)は、従来から樹脂添加剤として知られている各種リン化合物、例えば、有機ホスフェート化合物、有機ホスファイト化合物、または有機ホスホナイト化合物が挙げられる。有機ホスフェート化合物としては、次の一般式(III)で表される化合物、有機ホスファイト化合物としては、次の一般式(IV)で表される化合物、有機ホスホナイト化合物としては、下記の一般式(V)で表される化合物が好ましい。リン系化合物(E成分)は、一種類でも二種類以上を併用してもよい。
Figure 2008031224
上記一般式(III)において、Rは、好ましくは、炭素原子数1〜30のアルキル基または炭素原子数6〜30のアリール基であり、より好ましくは、炭素原子数2〜25のアルキル基である。qは好ましくは1または2である。炭素原子数1〜30のアルキル基の具体例としては、オクチル、2−エチルヘキシル、イソオクチル、ノニル、イソノニル、デシル、イソデシル、ドデシル、トリデシル、イソトリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシル、トリアコンチルなどが挙げられる。
Figure 2008031224
一般式(IV)で表される有機ホスファイト化合物の具体例としては、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−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(2,6−ジ−t−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、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、4−4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−t−ブチルフェニル)ブタン、トリス(ミックスドモノおよびジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、4,4’−イソプロピリデンビス(フェニル−ジアルキルホスファイト)などが挙げられ、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−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が挙げられる。
Figure 2008031224
一般式(V)で表される有機ホスホナイト化合物の具体例としては、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンホスホナイトが挙げられる。リン系化合物(E成分)として、特に好ましいのは、上記一般式(III)で表される有機ホスフェート化合物である。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物において、これを構成するA成分〜E成分の含有比率は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)10〜90重量%と、熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)90〜10重量%の合計100重量%よりなる樹脂成分(A成分)40〜99重量部、前記一般式(I)で表されるアルキルシラン化合物(D成分)で処理した無機フィラー(B成分)1〜60重量部、およびゴム性重合体(C成分)を0〜35重量部含み、A成分、B成分、C成分の合計100重量部に対して、さらにリン系化合物(E成分)を0.005〜1重量部含む。
A1成分とA2成分の含有比率は、A1成分およびA2成分の合計100重量%に占めるA1成分の量は、10〜90重量%の範囲で選ばれる。A1成分が10重量%未満では、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性が十分ではなく、90重量部を超えると、最終的に得られる樹脂組成物の流動性や耐薬品性、滞留熱安定性に劣り、いずれも好ましくない。上記範囲で好ましいのは30〜90重量%、より好ましくは50〜85重量%、特に好ましくは55〜80重量%であり、A2成分は90〜10重量%、好ましくは10〜70重量%、より好ましくは15〜50重量%、特に好ましくは20〜45重量%である。
B成分は、A成分、B成分およびC成分の合計100重量部に対して、1〜60重量部の範囲で選ばれる。B成分が1重量部未満であると、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の剛性が不十分であり、60重量部を超えると最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の剛性と耐衝撃性のバランスや流動性も劣り好ましくない。B成分の量は、好ましくは2〜55重量部であり、より好ましくは5〜50重量部である。また、C成分の量は、0〜35重量部の範囲で選ばれ、好ましい量は1〜30重量部であり、より好ましい量は2〜25重量部である。
本発明において、アルキルシラン化合物によって処理された無機フィラー(B成分)におけるアルキルシラン化合物(D成分)は、処理前の無機フィラー(BO成分)の表面に吸着してなる全吸着量が、このBO成分100重量部に対し、好ましくは0.05〜5重量部、より好ましくは0.1〜3重量部の範囲とするのがよい。この量が少なすぎると本発明の効果が得られず、上限は吸着可能な量である。このような全吸着量を得るために、アルキルシラン化合物(D成分)は、通常、処理前の無機フィラー(BO成分)100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で使用するのがよい。より好ましくは、BO成分100重量部に対して、0.3〜7重量部の範囲である。また、前記したように、{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比が0.5以上となるようにするには、表面処理において、BO成分とD成分とを混合・接触させた後、攪拌・混合して昇温する温度を80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上とするのが有効である。
E成分は、A成分、B成分およびC成分の合計100重量部に対して、0.005〜1重量部の範囲で選ばれる。E成分が0.005重量部未満では、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の熱安定性および滞留熱安定性が十分でなく、E成分が1重量部を超えても最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の熱安定性や滞留熱安定性の悪化の原因になり、他の性能に悪影響を及ぼすことがあり好ましくない。E成分の好ましい量は0.01〜0.7重量部であり、さらに好ましい量は0.03〜0.5重量部である。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、上記A成分〜E成分のほかに、他の樹脂(F)および各種の樹脂添加剤(G)を配合することができる。他の樹脂(F)としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリメタクリレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。また、樹脂添加剤(G)としては、酸化防止剤、離型剤、染顔料、熱安定剤、耐候性改良剤、帯電防止剤、防曇剤、滑剤・アンチブロッキング剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、防菌剤などが挙げられる。これらは、一種類でも二種類以上を組み合わせて使用することもできる。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、従来から知られている熱可塑性樹脂組成物の製造方法によって、調製することができる。具体的には、前記A〜E成分、および必要に応じて配合される添加成分を、タンブラーやヘンシェルミキサーなどの各種混合機を用いて予め混合した後、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、単軸混練押出機、二軸混練押出機、ニ−ダ−などで溶融混練することにより、調製することができる。また、各成分を予め混合せずに、または、一部の成分のみ予め混合し、フィダーを使用して押出機に供給して溶融混練して、熱可塑性樹脂組成物を調製することもできる。さらに、B成分が溶融混練により破壊しやすい無機フィラーであり、押出機により溶融混練するときは、B成分以外の成分を押出機の上流部分に一括投入し、押出機の中流以降でB成分を添加し、樹脂成分に溶融混練する方法が、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の機械物性の観点から好ましい。
本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、各種製品(成形品)の製造(成形)用樹脂材料として使用される。各種製品(成形品)の製造(成形)方法は、熱可塑性樹脂材料から成形品を成形する従来から知られている方法が、制限なく適用できる。具体的には、一般的な射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシストなどの中空成形法、断熱金型を用いた成形法、急速加熱金型を用いた成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、インモールドコーティング(IMC)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法などが挙げられる。
以下に本発明を実施例によって詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の記載例に限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、配合量は重量部を意味する。また、実施例および比較例において使用した樹脂組成物の構成成分は、次の特性を有する。
<A1成分>
(1)PC−1:粘度平均分子量が22500のビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート{三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ユーピロン(登録商標)S−3000FN}である。
(2)PC−2:粘度平均分子量が28000のビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート{三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ユーピロン(登録商標)E−2000FN}である。
<A2成分>
(3)PET−1:固有粘度が0.76dl/gのポリエチレンテレフタレート樹脂{三菱化学社製、ノバペックス(登録商標)GG500}である。
(4)PBT−1:固有粘度が1.20dl/gのポリブチレンテレフタレート樹脂{三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ノバデュラン(登録商標)5020}である。ここで、A2成分の固有粘度は、フェノールとテトラクロロエタンとの1対1(重量比)混合液に、1重量%の濃度に溶解し、温度30℃で測定したものである。
(5)PBT−2:固有粘度が0.85dl/gのポリブチレンテレフタレート樹脂{三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ノバデュラン(登録商標)5008}である。
<B成分>
(6)B−1:平均粒径が3.0μmのウォラストナイト(Feの含有量が0.25重量%のもの)である。
(7)B−2:平均粒子径が3.4μmのウォラストナイト{ナイコミネラルズ社製、商品名:ナイグロス4、Feの含有量が0.77重量%のもの}である。
<C成分>
(8)C−1:ポリブタジエン(コア)/アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル共重合物(シェル)からなるコア/シェル型グラフト共重合体{ローム・アンド・ハース・ジャパン社製、商品名:EXL2603}である。
(9)D−1:オクタデシルトリエトキシシラン{信越化学工業社製、商品名:LS6970}である。
(10)D−2:デシルトリメトキシシラン{信越化学工業社製、商品名:KBM3103}である。
(11)D−3:ヘキサデシルトリメトキシシランである。
<B成分・D成分(表面処理品)>
(12)BD−1:乳酸{湘南和光純薬社製、試薬}0.3重量%を、イオン交換水1500gに溶解した水溶液に、D−1成分1000gを添加・撹拌して、水分散液を得た。つぎに、容量が300Lのヘンシェルミキサー(カワタ社製のスーパーキサー、型式:Z−3SP)に、上記B−1成分100kgを仕込み、400rpmで予備攪拌しながらD−1成分の水分散液を数分間かけて添加した。ついで750rpmで攪拌・混合しながら、内部温度が120℃になるまで攪拌・混合を続け、表面処理されたBD−1成分を得た。
(13)BD−2:上記(12)BD−1成分の調製例において、D−1成分をD−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順で水分散液を添加し、表面処理されたBD−2成分を得た。
(14)BD−3:上記(12)BD−1成分の調製例において、D−1成分をD−2成分に変更し、かつ、B−1成分を上記B−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順で水分散液を添加し、表面処理されたBD−3成分を得た。
(15)BD−4:上記(12)BD−1成分の調製例において、D−1成分1000gを上記D−2成分500gに変更し、かつ、B−1成分を上記B−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順で水分散液を添加し、表面処理されたBD−4成分を得た。
(16)BD−5:20Lのヘンシェルミキサー(カワタ社製、型式:SMV−20)に上記B−1成分3kgを仕込み、760rpmで予備攪拌しながら上記D−1成分30gを数分間かけて添加した。次いで、1200rpmで攪拌・混合しながら、十数分攪拌・混合を続け、表面処理されたBD−5成分を得た。
(17)BD−6:上記(16)BD−5成分の調製例において、D−1成分を上記D−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順でB−1成分を処理し、BD−6成分を得た。
(18)BD−7:上記(16)BD−5成分の調製例において、D−1成分を上記D−2成分に変更し、かつ、B−1成分を上記B−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順でB−2成分を処理し、BD−7成分を得た。
(19)BD−8:上記(16)BD−5成分の調製例において、D−1成分を上記D−2成分15gに変更し、B−1成分を上記B−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順でB−2成分を処理し、BD−8成分を得た。
(20)BD−9:上記(16)BD−5成分の調製例において、D−1成分を上記D−3成分に変更し、B−1成分を上記B−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順でB−2成分を処理し、BD−9成分を得た。
(21)BD−10:上記(16)BD−5成分の調製例において、D−1成分を上記D−3成分に変更し、B−1成分を上記B−2成分に変更したほかは、同例におけると同様の手順で処理し、BD−10成分を得た。
<E成分>
(22)E−1:式O=P(OH)n’(OC18373−n’で表される物質(n’が1と2の混合物、電化工業社製、商品名:アデカスタブAX−71)である。
[実施例1〜実施例7、比較例1〜比較例7]
[樹脂組成物の調製]
A1成分、A2成分、C成分を表−1、表−2に示す割合(単位:重量部)で秤量し、タンブラーミキサーによって均一に混合して混合物を得た。得られた混合物を、二軸押出機(日本製鋼所社製、型式:TEX30XCT、L/D=42、バレル数12)を使用して、シリンダー温度270℃、スクリュー回転数250rpmの条件下、バレル1より押出機にフィードし溶融・混練し、更にバレル7部分から、B成分・D成分(表面処理品)を表−1、表−2に示す割合にして途中フィードし、さらに溶融・混練することによって樹脂組成物のペレットを得た。
[試験片の作製]
得られたペレットを、温度120℃に設定した熱風乾燥機によって4時間以上乾燥した後、射出成形機(名機製作所製、型式:M150AII−SJ)を使用して、シリンダー温度280℃、金型温度80℃、成形サイクル55秒の条件下で、ASTM試験に準拠した試験片を成形した。
[評価方法]
(1)炭素分析(単位:重量%):炭素・硫黄分析計(堀場製作所製、型式:EMIA520 SPF)を使用し、秤量した少量のサンプルを、装置の試料保持部に装填し、試料を1000℃以上に加熱した。発生したCOを、赤外分光法によって、表面処理フィラーの炭素量と、未処理フィラーの炭素量とを、つぎのようにして定量した。表面処理フィラーと未処理フィラーとを準備し、それぞれに20倍量のエタノールを加え沸騰温浴中で1時間浸漬洗浄し、メンブランフィルターで濾別した後、乾燥して分析に供した。アルキルシランの化学吸着量は、次式すなわち、(アルキルシランの化学吸着量)=(表面処理フィラーの炭素量)−(未処理フィラーの炭素量)、により算出した。
(2)Q値(流動性)(単位:×10−2cc/s):高化式フローテスター(島津製作所製)を使用して、温度280℃、荷重160kgf/cmの条件下で、乾燥したペレット状の樹脂組成物について、単位時間あたりの流出量Q値を測定した。この際使用したオリフィスは、直径1mm×長さ10mmのものである。Q値が高いほど、流動性に優れていることを意味する。
(3)曲げ弾性率(剛性)(単位:MPa):ASTM D790に準拠して、厚さ6.4mmの試験片について、23℃の温度で曲げ弾性率を測定した。数値が大きいほど、剛性が優れていることを意味する。
(4)耐衝撃性(アイゾット衝撃強度)(単位:J/m):ASTM D256に準拠して、厚さ3.2mmのノッチ付き試験片について、23℃の温度でアイゾット衝撃強度(単位:J/m)を測定した。数値が大きいほど、耐衝撃性が優れていることを意味する。
(5)滞留熱安定性:上記ASTM試験に準拠した試験片を成形する際に、滞留時間を1サイクル5分として成形し、それぞれ5ショット目以降の試験片について、表面外観を目視観察して評価した。試験片表面に、シルバーストリークによる肌荒れが全く観察されなかったものを「◎」、シルバーストリークによる肌荒れのあるものを「×」として評価した。
Figure 2008031224
Figure 2008031224
表−1〜表−2より、次のことが明らかとなる。
1.無機フィラー(B成分)の{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比が0.5以上である、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物(実施例1〜実施例7)は、流動性、耐衝撃性、滞留熱安定性(表面外観)ともに優れている。
2.これに対して、無機フィラー(B成分)の{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比が0.5未満の、比較例1〜比較例7に示した樹脂組成物は、剛性は実施例のものとほぼ同等であるが、耐衝撃性と滞留熱安定性は大幅に劣る(実施例1と比較例1、実施例2と比較例2、実施例3と比較例3、以下同様に対比する)。
3.本発明に係る熱可塑性樹脂組成物の中でも、アルキルシラン化合物(D成分)で表面処理された無機フィラー(B成分)として、このアルキルシラン化合物(D成分)を、一般式(I)におけるRの炭素原子数が18(実施例1)のものを用いた場合に比べて、10(実施例2)のものを用いた場合は、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性は、さらに向上する。また、このアルキルシラン化合物としてRの炭素原子数が10(実施例5)のものを用いた場合は、16(実施例7)のものを用いた場合に比べて、最終的に得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性は、さらに向上する。
4.また、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物の中でも、無機フィラー(BO成分)が珪酸塩化合物であり、かつ、そのFe2の含有量が0.25重量%(実施例2)から0.77重量%(実施例3と実施例4)になると、さらに耐衝撃性が向上する。
本発明は、以上詳細に説明したとおりであり、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物は、各種製品(成形品)の製造(成形)用樹脂材料として使用される。成形方法は、熱可塑性樹脂材料から成形品を成形する従来から知られている成形方法が、制限なく適用できる。具体的には、一般的な射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシストなどの中空成形法、断熱金型を用いた成形法、急速加熱金型を用いた成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、インモールドコーティング(IMC)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法などが挙げられる。
各種製品(成形品)としては、電気・電子機器部品、OA機器、機械部品、車輌外装・外板部品、車輌内装部品、建築部材、各種容器、レジャ−用品・雑貨類、携帯電話などの各種ハウジングなどが挙げられる。車輌外装・外板部品としては、アウタードアハンドル、バンパー、フェンダー、ドアパネル、トランクリッド、フロントパネル、リアパネル、ル−フパネル、ボンネット、ピラー、サイドモール、ガーニッシュ、ホイールキャップ、フードバルジ、フューエルリッド、各種スポイラー、モーターバイクのカウルなどが挙げられる。車輌内装部品としては、インナードアハンドル、センターパネル、インストルメンタルパネル、コンソールボックス、ラゲッジフロアボード、カーナビゲーションなどのディスプレイハウジングなどが挙げられる。

Claims (10)

  1. 芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)10〜90重量%と、熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)90〜10重量%の合計100重量%よりなる樹脂成分(A成分)40〜99重量部に対し、下記一般式(I)で表されるアルキルシラン化合物(D成分)で処理された無機フィラー(B成分)1〜60重量部、ゴム性重合体(C成分)0〜35重量部を含有する熱可塑性樹脂組成物において、アルキルシラン化合物(D成分)で処理された無機フィラー(B成分)は、炭素分析法で測定したアルキルシラン化合物の炭素含量が、{(化学吸着量)/(全吸着量)}の比で0.5以上であることを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物。
    Figure 2008031224
  2. 樹脂成分(A成分)が、芳香族ポリカーボネート樹脂(A1成分)50〜85重量%と、熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)50〜15重量%(合計100重量%)とからなるものである、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 熱可塑性ポリエステル樹脂(A2成分)100重量部中に、ポリエチレンテレフタレート樹脂を10重量部以上含有するものである、請求項1または請求項2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 無機フィラ−(B成分)が、珪酸塩化合物である、請求項1ないし請求項3にいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5. 珪酸塩化合物が、Fe2を0.3〜1.5重量%含有するものである、請求項4に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. 無機フィラー(B成分)が、無機フィラー(B成分)100重量部に対し0.05〜5重量部のアルキルシラン化合物(D成分)によって表面処理されたものである、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 無機フィラー(B成分)が、水または有機溶媒で希釈されたアルキルシラン化合物(D成分)によって表面処理されたものである、請求項6に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. アルキルシラン化合物(D成分)が、下記一般式(II)で表されるアルキルシラン化合物である、請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
    Figure 2008031224
  9. A成分、B成分およびC成分の合計100重量部中におけるゴム性重合体(C成分)の含有量が、1〜30重量部である、請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  10. A成分、B成分およびC成分の合計100重量部に対して、さらに、リン系化合物(E成分)を0.005〜1重量部含有する、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
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