JP2021506630A - ポリカーボネート、タルクおよびワックスを含む基材層を有する多層体 - Google Patents

ポリカーボネート、タルクおよびワックスを含む基材層を有する多層体 Download PDF

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Abstract

本発明は、少なくとも1つの基材層、前記基材層に直接結合する金属層および任意に前記金属層上の少なくとも1つの保護層を有する多層体であって、前記基材層が、ポリカーボネート、タルクおよび特定のワックスを混合することにより得られる組成物を含む、前記多層体に関する。得られる多層体は、光源および熱源およびディスプレイの反射体および(ハウジング)構成要素としての使用に特に適していることが示された。

Description

本発明は、少なくとも1つの基材層、前記基材層に直接結合する金属層および任意に金属層上の保護層を有する多層体に関する。前記基材層は、ポリカーボネート、タルクおよび特定のワックスを含む組成物を含む。本発明はさらに、光源および熱源の反射体および(ハウジング)構成要素等の成形品であって、追加の機能を構成要素に組み込むことができる成形品、ならびに多層体の製造方法および多層体の基材層における特定のワックスの使用に関する。
高い熱安定性および耐熱変形性のために、ポリカーボネートは、高い熱応力が期待される分野において使用される場合がある。特定のコポリカーボネート(例えば、ビスフェノールAおよびビスフェノールTMC(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)をベースとするコポリカーボネート)も、耐熱変形性に優れているという理由で、これらの分野において使用されている。したがって、ポリカーボネートは、比較的高い熱応力を受けるレンズ、反射体、ランプカバーおよびハウジング等の製造にも適している。これらの用途においては、耐衝撃性等の適切な機械的特性を伴い、向上した熱伝導性および良好なまたは向上した寸法安定性(CLTE、下記を参照のこと)との組み合わせた、熱安定性または耐熱変形性等の高い熱特性が絶対的に必要とされる場合がほとんどである。
熱可塑性組成物は、良好な加工性および良好な機械的特性だけでなく、得られる射出成形品/押出品における良好な表面品質、ならびに良好な金属化性(metallizability)および良好な金属接着性等のさらなる要求も満たす必要がある。
金属接着と同様に反射体の用途の分野において、最も重要な付加的特徴は、実際には基材材料における、したがって、同様に反射体における熱膨張が小さいことである。熱膨張が大きい、光の集中および光の収量に悪影響を及ぼす可能性がある。反射体は、通常、光源、例えば、大量の熱を頻繁に放射する白熱灯またはLEDの直接的な環境下に配置される。したがって、反射体は高い熱応力−多くの場合120℃以上にさらされる。このため、線熱膨張係数(CLTE)が最小であり、そのため寸法安定性が良好な基材材料を使用する必要がある。好ましくは、多層体の金属層は、基材層と同様の膨張特性および収縮特性を有するが、それは、そうでなければ、応力の結果として、表面の変形、その結果としての虹彩現象が生じる可能性があるからである。亀裂、虹彩および圧縮等の表面欠陥を減らすことができる。
輪郭のない透明なポリカーボネートパネルは、今日、自動車分野において反射体をカバーするために頻繁に使用されている。これにより、外側からはっきりと見える要素(例えば、反射体、副反射体、マスキングフレーム)において、高熱で低脱気した場合の気泡形成を避けるための寸法安定性、機械的強度、加工の容易性および低い製造公差と共に、表面品質への要求が高まっている。好ましくは、基材層の材料を、この種の透明なポリカーボネートパネルと射出成形により組み合わせることが可能であるべきである。
上述したように、対応する金属化部品は、高い熱安定性/熱変形耐性を備えている必要がある。したがって、機械的特性または光学的特性、例えば金属表面の品質のいずれにも低下があってはならない。
多層体の基材層を形成する材料のコストを最小限に抑えるために、場合によっては、熱可塑性樹脂を部分的に安価な充填剤で置換することにより、充填剤が使用される。所望の特性、例えば、高い難燃性または低い収縮性に従って、添加剤が添加される。しかしながら、充填剤の添加は、しばしば粗い、艶のない、または不規則な表面がもたらされ、これは、続いて金属化される(通常は湾曲した)基材層の表面品質に対する高い要求が満たされないことを意味する。具体的には、光の収量が不可欠な反射板の場合、非常に滑らかで光沢のある最大限に均一である表面をコーティングに提供する必要がある。
タルクは特に好適な充填剤である。すでに上述した充填剤の添加における一般的な問題に加えて、溶融ポリカーボネートへのタルクの添加は、最終的に、得られる成形ポリカーボネート物品の機械的特性の低下に現れるポリマー鎖の劣化につながることが知られている。
タルクの熱伝導性および市場での入手可能性が好ましいことから、充填剤タルクによるポリカーボネートの強化は、多くの用途にとって望ましい。
それにもかかわらず、適切な機械的特性を有するポリカーボネートおよびタルクを含む成形品を達成するために、成形品の製造のために安定化された組成物が使用されている。本明細書において、出発点はタルクの事前の表面処理(sizing)であり、これにより、ポリカーボネートのエステル加水分解に関与するタルクの塩基性基が化学的にマスクされ、その結果、ポリマー鎖の劣化を実質的に防止することができる。しかしながら、そのようなタルクの表面処理は、タルク充填剤が前もって行われなければならない追加の工程段階を構成する。このような追加の工程段階は、常にコストおよび時間の需要の増大と関連しており、そのため不利である。例えば、WO2013/124232A1は、表面処理を行うことが好ましいが、多層体における充填剤としてタルクが記載されている。
JP08−188708Aには、3重量%〜55重量%の無機充填剤(ガラスフレーク、金属フレーク、マイカまたはタルク)および0.02重量%〜3重量%、好ましくは0.03重量%〜1重量%のカルボキシル基を含むオレフィン系ワックス(10重量部の充填剤に対して0.006〜3.33部のワックスに対応)またはその誘導体と共に45重量%〜97重量%の芳香族ポリカーボネートおよびを含む組成物が開示されている。この文献はまた、タルクが充填剤として使用される場合、ポリカーボネートの塩基性分解を回避するために、シランコーティングされた材料が使用されるべきであることを指摘している。実施例11には、10部のタルクに対して0.05部のワックスを含む組成物が記載されている。しかしながら、JP08−188708Aは、充填剤の事前の表面処理の追加の工程をどのようにして回避することができるかについて、何の示唆も与えていない。この文献は、得られる成形品の表面品質および金属の接着については教示していないため、タルクと特定のワックスとの組み合わせの使用によるこれらの特性への影響は推測し得ない。
WO2013/045552A1には、他の物質の中でもタルクであり得る2〜40重量部の無機充填剤、および0.01〜0.5重量部の無水物変性α−オレフィンターポリマーを含むポリカーボネート組成物が記載されている。WO2013/045552A1のいくつかの実施例には、10部のガラス繊維または石英粉に対する0.5または1.0部のワックスの使用が記載されている。実施例ではタルクは使用されていない。この文献は、タルクの使用に起因するポリカーボネートの分解について具体的な課題を教示していない。また、当業者は、表面品質(および/または表面粗さ)、金属接着またはCLTEの改善に関して、この文献からの教示を推測することはできない。
この先行技術から進んで、本発明により解決される課題は、良好な熱安定性および熱変形耐性、改善された寸法安定性、好ましくはDIN 53752(1980−12)に従う平行熱膨張に基づく50ppm/K未満および横方向熱膨張に基づく60ppm/K未満の低い線熱膨張係数(CLTE)、および改善された表面品質を有し、ならびに良好な機械的特性と共に改善された表面品質を有する多層体を提供することにある。さらに、成形多層体は熱伝導性が向上している。
同時に、多層体の基材層は、非常に好ましい方法で製造可能であるべきである。より具体的には、本発明により解決される課題は、加熱時の寸法安定性(CLTE)が良好であり、表面品質および金属接着が改善され、したがってこれらの特性の優れたバランスを有する多層体の基材層を提供することである。したがって、基材層は、高い熱応力を受ける少なくとも1つの金属層をさらに含む多層体の製造に特に適している。基材層の組成物はさらに、良好な流動性(剪断粘度プロファイル)および良好な機械的特性(弾性係数およびシャルピー係数)に関して良好な特性プロファイルを有するべきである。
これらの目的は、本発明の多層体、本発明の方法、光源および熱源の反射体および(ハウジング)構成要素等の本発明の成形品、および本発明の使用の提供によって達成され、これらのすべては以下に詳細に説明される。
驚くべきことに、充填剤としてのタルクと特定のワックスとの組み合わせ、および熱可塑性物質としてのポリカーボネート(以下、基材材料と呼ぶ)を含む基材層を有する多層体は、低い熱膨張および良好な機械的特性という望ましいプロファイルを有することが分かった。同時に、特に可変加熱(variothermal heating)後の表面品質が向上し、金属接着が良好であるか、好ましくは改善される。全体として、使用される組成物は良好な加工性を有し、本発明の多層体は良好な機械的特性を有する。さらに、驚くべきことに、多層体は、熱伝導性が明らかに改善されており、光源の反射体および(ハウジング)構成要素等の成形品において使用する場合には、熱負荷の分散および散逸がさらに改善されることが分かった。
また、本発明の多層体の基材材料に表面処理がされていないタルクを使用することが可能であることも分かった。特定の酸価および特定の分子量を有する特定のワックスと表面処理がされていないタルク、特にポリカーボネート溶融物への充填剤としてのタルクの添加時点から好ましくは8〜10のアルカリ性pHを有するタルクとの混合により、ポリカーボネートのエステル基の分解を低減するために十分な表面処理を達成することができる。これは、無水物変性α−オレフィンポリマーC)が同時に添加された場合、タルク混合物を意味するとも理解される表面処理がされていないタルクB)が、前処理なしでポリカーボネートA)に直接添加できることを意味する。タルクが表面処理されていなくても、成分A)〜D)を混合する過程で、タルクB)の表面にワックスC)が十分に吸着する(「in situの表面処理」)。したがって、この目的は、DIN ISO 17025:2005に従ってアルコール性水酸化カリウム溶液を用いた電位差滴定によって決定される酸価が少なくとも30mgKOH/gであり、4000〜40000g/モルの平均分子量Mwを有する無水物変性α−オレフィンポリマーを使用することによっても達成することができ、前記平均分子量Mwは、表面処理がされていないタルクが添加された組成物中のポリカーボネートの安定化のために、ポリスチレン較正を伴うオルソジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィーにより測定され、
前記表面処理されていないタルク10重量部ごとに、0.10〜1.4重量部、好ましくは0.3〜1.0重量部の無水物変性α−オレフィンポリマーが使用される。好ましくは、前記組成物は、衝撃改質剤として文献に記載されることがある成分C)の無水物変性α−オレフィンポリマーを除いて、ポリエステルまたはグラフトポリマーを含まず、最も好ましくは衝撃改質剤を全く含まない。従来技術に対してポリカーボネート/タルク組成物の良好な加工性、高い剛性および良好な耐衝撃性等の特性を改善することが実際に可能であることが、基材材料の特徴である。これにより、表面処理されているB)のタルクまたはタルク混合物の前処理の追加工程を回避することが可能となり、したがって、より安価でより効率的な方法で製造され得る組成物を提供することが可能となる。
本発明によれば、ポリカーボネートにワックスおよびタルクを添加するにもかかわらず、基材層の金属接着が悪化しないことは特に驚くべきことである。ホモポリマーとしてのポリカーボネートは、すでに全体的に非常に良好な金属接着性を有する。したがって、成分B)およびC)の添加がこれらの特性にわずかな影響しか及ぼさないことは驚くべきことである。
同時に、ワックスを、高い耐熱変形性を有するコポリカーボネート、例えば、ビスフェノールAとビスフェノールTMCとをベースとするコポリカーボネートに添加することにより、同様に基材層の特性に関して良好な結果が得られることも驚くべきことである。特定のワックスの添加は一般にこれらのコポリカーボネートの熱安定性または耐熱変形性を低下させることから、当業者は多層体の基材層に対するこのような添加を考慮しないであろう。しかしながら、良好な熱安定性および耐熱変形性、加熱時の寸法安定性(CLTE)、改善された表面品質、良好な、好ましくは改善された金属接着性が同時に良好な機械的特性と共に達成された、全体的に良好な特性プロファイルを得ることが可能であった。したがって、このようにして得られた基材層は、コポリカーボネート、特にビスフェノールTMCを含むコポリカーボネートを使用しても、ここに記載される多層体に良好に適している。
タルク含有熱可塑性成形化合物のCLTEの既知の異方性にもかかわらず、本発明で説明する多層体は、熱膨張が全体的に低いレベルまで低減され、多層体が高い表面品質を備えるため、反射体および他の光学要素等の光の高精度部品に使用することができる。
したがって、本発明は、
I)基材層(S)、
II)前記基材層に直接結合する金属層(M)および
III)任意に、前記金属層上の保護層(P)
を含む多層体であって、
前記基材層は、成分A)〜D)を混合することにより得られる組成物を含み、
A)ポリカーボネートであり、
B)は、中央粒径D50が0.01〜9.5μmである表面処理されていないタルクであり、前記粒径D50は沈降分析によって決定され、
C)は、DIN ISO 17025:2005に従ってアルコール性水酸化カリウム溶液を用いた電位差滴定によって決定される、少なくとも30mgKOH/gの酸価、および4000〜40000g/モルの平均分子量Mwを有する少なくとも1つの無水物変性α−オレフィンポリマーであり、前記平均分子量Mwは、ポリスチレン較正を伴うオルソジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィーによって決定され、
任意にD)成分B)の一部は、粒径D50が800μm未満である膨張黒鉛または該膨張黒鉛と非膨張黒鉛との混合物およびさらなる充填剤としての窒化ホウ素からなる群から選択される少なくとも1つの充填剤で置換されてもよく、黒鉛の場合、成分B)の量の8重量部までが置換されてもよく、窒化ホウ素の場合、成分B)の量の15重量部までが置換されてもよく、
前記成分C)と混合する前の前記成分B)およびC)の量は、成分B)の10重量部ごとに、0.10〜1.4重量部の成分C)が使用されるように互いに調整され、前記組成物はグラフトポリマーおよびポリエステルを含まない。本発明の文脈における成分C)は、文献において言及されるような「衝撃改質剤」ではない。
層I)とII)とは直接結合している。したがって、層I)とII)との間に追加の層は存在しない。しかしながら、これは、金属化前の層Iのプラズマ前処理を除外するものではない。
本発明の文脈において、「混合」という用語は、好ましくは、成分A)〜D)の「接触」を意味する。好ましくは、この目的のために機械的補助が使用される。混合は、成分A)が少なくとも部分的に溶融する温度で行われる。混合は、好ましくは、250℃〜350℃の範囲の温度で行われる。実質的にビスフェノールAをベースとするポリカーボネートの場合、260℃〜310℃の温度が特に好ましい。ここで「実質的に」とは、使用されるジフェノールの総量に対して、好ましくは少なくとも90重量%、さらに好ましくは少なくとも95重量%、最も好ましくは少なくとも98重量%のビスフェノールAの割合を意味する。例えば、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から選択されるジフェノール、以下に示す式(I)、(II)および/または(III)のジフェノールとのコポリカーボネート、および/またはまたはシロキサン含有コポリカーボネートの場合、温度は、好ましくは280℃〜350℃の範囲である。混合は、通常の配合ユニットで行うことができる。スクリュー押出機、リング押出機または(共)ニーダーが好ましい。
基材層I
成分A)
成分A)は、少なくとも1つのポリカーボネートである。したがって、成分A)として混合物を使用することも可能である。本発明の目的のために、ポリカーボネートはホモポリカーボネートまたはコポリカーボネートのいずれかであり;ポリカーボネートは、知られているように、直線状または分岐状であり得る。好ましくは、少なくとも1つのポリカーボネートは芳香族ポリカーボネートである。コポリカーボネートはまた、シロキサン含有ポリカーボネートを意味すると理解される。
ポリカーボネートは、ジフェノール、炭酸誘導体、および任意に連鎖停止剤および分岐剤から既知の方法で調製される。ホモポリカーボネートの場合、1つのジフェノールのみが使用され、コポリカーボネートの場合、2つ以上のジフェノールが使用される。本発明におけるコポリカーボネートの調製のために、使用されるジフェノールの総量に対して、ヒドロキシアリールオキシ末端基を有するポリジオルガノシロキサンを1%〜25重量%、好ましくは2.5%〜25重量%を使用することも同様に可能である。これらは公知であり(例えば、US3419634A)、文献から公知の工程により調製することができる。同様に、ポリジオルガノシロキサン含有コポリカーボネートが適しており;ポリジオルガノシロキサン含有コポリカーボネートの調製は、例えば、DE−A3334782に記載されている。
ポリカーボネートは、例えば、ジフェノールとハロゲン化カルボニル、好ましくはホスゲン、および/またはジカルボニルジハライド、好ましくは芳香族ジカルボニルジハライド、好ましくはベンゼンジカルボニルジハライドとの、界面過程(interfacial process)により、任意に連鎖停止剤および任意に三官能性または三官能性を超える分岐剤を使用する反応により調製される。別の可能性は、ジフェノールと、例えば、炭酸ジフェニルとの反応を介した溶融重合工程による調製である。
ポリカーボネートの調製に好適なジフェノールは、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ジヒドロキシジフェニル、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、α,α’−ビス(ヒドロキシフェニル)ジイソプロピルベンゼン、イサチン誘導体またはフェノールフタレイン誘導体から誘導されるフタルイミジン、および関連する環アルキル化化合物、環アリール化化合物および環ハロゲン化化合物である。
好ましいジフェノールは、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、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)、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ジメチルビスフェノールA、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン、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、およびジフェノール(I)〜(III)の群からの少なくとも1つから選択される
Figure 2021506630
[式中、R’は、それぞれの場合において、C−〜C−アルキル、アラルキルまたはアリール、好ましくはメチルまたはフェニル、最も好ましくはメチルである]。
特に好ましいジフェノールは、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−ジメチル−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)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、ジメチルビスフェノールAおよび式(I)、(II)および/または(III)のジフェノールからなる群からの少なくとも1つから選択される。
これらおよび他の好適なジフェノールは、例えば、US−A3028635、US−A2999825、US−A3148172、US−A2991273、US−A3271367、US−A4982014およびUS−A2999846に、DE−A1570703、DE−A2063050、DE−A2036052、DE−A2211956およびDE−A3832396に、FR−A1561518に、モノグラフ「H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964」、ならびにJP−A62039/1986、JP−A62040/1986およびJP−A105550/1986に記載されている。
好適な炭酸誘導体の例としては、ホスゲンまたは炭酸ジフェニルが挙げられる。
本発明において使用されるポリカーボネートの調製において使用され得る好適な連鎖停止剤は、モノフェノールである。好適なモノフェノールは、例えば、フェノール自体、クレゾール、p−tert−ブチルフェノール等のアルキルフェノール、クミルフェノールおよびそれらの混合物である。
好適な連鎖停止剤は、直線状または分岐状のC−〜C30−アルキル基によって一置換または多置換された、好ましくは非置換またはtert−ブチル置換されたフェノールである。特に好適な連鎖停止剤は、フェノール、クミルフェノールおよび/またはp−tert−ブチルフェノールである。
使用される連鎖停止剤の量は、それぞれの場合において使用されるジフェノールのモルに対して、好ましくは0.1〜5モル%である。連鎖停止剤は、炭酸誘導体との反応前、反応中または反応後に添加することができる。
好適な分岐剤は、ポリカーボネート化学において公知の三官能性または三官能性を超える化合物、具体的には3つ以上のフェノール性OH基を有する化合物である。
好適な分岐剤の例としては、1,3,5−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,1,1−トリ(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリ(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェニルイソプロピル)フェノール、2,6−ビス(2−ヒドロキシ−5’−メチルベンジル)−4−メチルフェノール、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)プロパン、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)メタン、テトラ(4−(4−ヒドロキシフェニルイソプロピル)フェノキシ)メタンおよび1,4−ビス((4’,4’’−ジヒドロキシトリフェニル)メチル)ベンゼンおよび3,3−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−オキソ−2,3−ジヒドロインドールが挙げられる。
任意に使用される分枝剤の量は、それぞれの場合において使用されるジフェノールのモルに対して、好ましくは0.05モル%〜2.00モル%である。
分岐剤は、最初に水性アルカリ相でジフェノールおよび連鎖停止剤を充填するか、またはホスゲン化の前に有機溶媒に溶解して添加することができる。エステル交換過程の場合、分岐剤はジフェノールと共に使用される。
ポリエステルカーボネートを含む、本発明において使用するためのポリカーボネートの好ましい製造様式は、既知の界面過程および既知の溶融エステル交換過程である(例えば、WO2004/063249A1、WO2001/05866A1、WO2000/105867、US−A5,340,905、US−A5,097,002、US−A5,717,057を参照)。
前者の場合、使用される酸誘導体は、好ましくはホスゲンおよび任意に二塩化ジカルボニルであ;後者の場合、それらは、好ましくは炭酸ジフェニルおよび任意にジカルボン酸ジエステルである。ポリカーボネート調製またはポリエステルカーボネート調製のための触媒、溶媒、後処理、反応条件等が記載されており、両方の場合について十分な程度に知られている。
特に好ましいポリカーボネートは、ビスフェノールAをベースとするホモポリカーボネート、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をベースとするホモポリカーボネート、および2つのモノマーであるビスフェノールAと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とをベースとするコポリカーボネートである。同様に好ましいのは、上記のようなシロキサン含有ポリカーボネートであり、より好ましくは、モノマー単位としてビスフェノールAを有するジメチルシロキサンから形成される。
熱可塑性芳香族ポリエステルカーボネートを含む熱可塑性ポリカーボネートは、好ましくは、ゲル透過クロマトグラフィーによって測定される平均分子量Mwが15000g/モル〜40000g/モル、より好ましくは18000g/モル〜33000g/モル、より一層好ましくは22000g/モル〜32000g/モル、最も好ましくは23000g/モル〜25000g/モルである。較正は、ドイツのPSS Polymer Standards Service GmbH社製の既知のモル質量分布の直線状ポリカーボネート(ビスフェノールAとホスゲンから形成される)を用いて、レバークーゼンのCurrenta GmbH & Co. OHG社からの方法である2301−0257502−09D(2009、ドイツ語)による較正により行われる。溶離液はジクロロメタンである。架橋スチレン−ジビニルベンゼン樹脂のカラムの組み合わせ。分析カラムの直径:7.5mm;長さ:300mm。カラム材質の粒子サイズ:3μm〜20μm。溶液の濃度:0.2重量%。流速:1.0ml/分、溶液の温度:30℃。屈折率(RI)検出器を使用した検出。
熱可塑性ポリカーボネートは、ISO 1133−1:2012−03(300℃、1.2 kg)により決定される、2〜40cm/10分、好ましくは3〜38cm/10分、より好ましくは5〜36cm/10分のMVR(メルトボリュームフローレート)を有する。
シロキサン含有ポリカーボネート(以下、SiCoPCとも呼ばれる)は、以下の構造単位を有するブロック共縮合物を指す:
Figure 2021506630
[式中、Rは、二価の置換または非置換の芳香族基、二価の直鎖状または環状の脂肪族基であるか、
または、構造単位(1)は単位の混合物であり、Rは、二価の置換または非置換の芳香族基であるか、またはRは、二価の直鎖状または環状の脂肪族基である。使用される式(3)のジフェノールの合計重量%に対する芳香族のR基の割合は60%〜100重量%であり、脂肪族の基の割合は0%〜40重量%である]、
および、
Figure 2021506630
[式中、Rは独立して、直鎖状または分岐状の脂肪族基、好ましくはC−〜C12−アルキル、より好ましくはC−〜C−アルキル、特にメチルであるか、または置換または非置換の芳香族基、好ましくはフェニルである]。
非常に特に好ましい構造単位(2)は、ジメチルシロキサン単位、ジフェニルシロキサン単位、メチル/フェニルシロキサン単位、またはジメチルシロキサン単位とジフェニルシロキサン単位との混合物である。
構造単位(1)において、Rは、好ましくは式(3)に対応するジヒドロキシアリール化合物から誘導される:
Figure 2021506630
[式中、Zは6〜30個の炭素原子を有し、1つ以上の芳香環を有していてもよく、置換されていてもよく、脂肪族基またはアルキルアリールまたはヘテロ原子を架橋要素として含んでいてもよい芳香族基である]。
好ましくは、式(3)のZは、式(3a)の基である
Figure 2021506630
[式中、
R6およびR7は独立して、H、C−〜C18−アルキル、C−〜C18−アルコキシ、ClまたはBr等のハロゲン、またはそれぞれの場合において置換されたアリールまたはアラルキル、好ましくは独立して、HまたはC−〜C12−アルキル、より好ましくはHまたはC−〜C−アルキル、最も好ましくは独立して、Hまたはメチルであり、かつ、
Xは、ヘテロ原子を有するさらなる芳香環と縮合していてもよい−CO−、−O−、−S−、C−〜C−アルキレン、C−〜C−アルキリデン、C−〜C10−シクロアルキリデン、またはC−〜C12−アリーレンである]。
好ましくは、XはC−〜C−アルキレン、C−〜C−アルキリデン、C−〜C−シクロヘキシリデン、−O−、SO−、−CO−、−S−、−SO−、より好ましくはイソプロピリデン、3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデンまたは−O−、特にイソプロピリデンである。
本発明においてSiCoPCの製造に好適な式(3)のジフェノールの例としては、ヒドロキノン、レゾルシノール、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、α,α’−ビス(ヒドロキシフェニル)ジイソプロピルベンゼン、ならびにそれらのアルキル化化合物、環アルキル化化合物および環ハロゲン化化合物が挙げられる。
式(3)のさらに好ましいジフェノールは、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルプロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)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、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,3−ビス[2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン(ビスフェノールM)、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,3−ビス[2−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンおよび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である。
式(3)の特に好ましいジフェノールは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA)、ヒドロキノン、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および2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパンである。
これらおよびさらなる好適なジフェノールは市販されており、例えば、「H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964, p.28 ff;p.102ff」および「D. G. Legrand, J. T. Bendler, Handbook of Polycarbonate Science and Technology, Marcel Dekker New York 2000, p. 72 ff」に記載されている。
一つの実施形態において、シロキサンブロックは、以下の構造(4)を有し得る
Figure 2021506630
[式中、Rは上記で定義される通りであり、
nは、10〜400、好ましくは10〜100、より好ましくは15〜50の平均数であり、
kは0または1であり、
は独立して、以下の構造要素(5)または(6)を含む
Figure 2021506630
[式中、Rは独立して、水素、ハロゲン、および/またはそれぞれの場合においてC〜C10、好ましくはC〜Cの直鎖状または分岐状の非置換または一置換〜四置換のアルキル基またはアルコキシ基であり、アルキル基およびアルコキシ基は、好ましくは非置換であり、Rは、特に好ましくは水素であり、
eは0または2〜12、好ましくは2〜6の自然数であり、eが0の場合、kは1である];
または、式(6)の構造要素
Figure 2021506630
[式中、R6、R7およびXは、式(3a)について定義される通りである]]。
例えば、そして好ましくは、シロキサンブロックは、以下の構造を含み得る:
Figure 2021506630
[式中、式(7)および(8)におけるaは、10〜400、好ましくは10〜100、より好ましくは15〜50の平均数である]。
さらなる実施形態において、上記のシロキサンブロックは、テレフタル酸またはイソフタル酸を介して単一または複数で結合されて、例として示される以下の構造要素を形成することができる:
Figure 2021506630
[式中、pは0または1であり、
、R、nおよびkは、構造要素(4)についての上記で定義される通りである]。
ポリカーボネートとの反応、またはホスゲンもしくはジアリールカーボネートを伴う式(3)もしくは(3a)のジフェノールとの反応のための対応するシロキサンブロックは、それぞれ末端フェノール性OH基、すなわち
Figure 2021506630
を有し、式は、酸素原子−Rで継続されており:
Figure 2021506630
式の長さのため、式(9)は分割されており:式(9−2)は式(9−1)の続きであり、式中、R、R、n、kおよびpは、構造要素(9)について定義される通りである。
好ましいシロキサンブロックは、ヒドロキシアリール末端ポリシロキサンであり、式(10)に対応する
Figure 2021506630
一般式(10)において、Rは水素またはC−〜C−アルキル、C−〜C−アルコキシ、好ましくは水素またはメチル、メチルオキシ、より好ましくは水素である。
およびRは独立して、アリール、好ましくはフェニル、C−〜C−アルキル、好ましくはメチル、特にメチルである。
Yは単結合、−CO−、−O−、C−〜C−アルキレン、C−〜C−アルキリデン、またはC−〜C−アルキルで一置換または多置換されていてもよいC−〜C−シクロアルキリデン基、好ましくは単結合、−O−、イソプロピリデン、またはC−〜C−アルキルで一置換または他置換されていてもよいC−〜C−シクロアルキリデン、特にイソプロピリデンである。
Vは酸素、C−〜C−アルキレンまたはC−〜C−アルキリデン、好ましくは単結合、酸素、C−アルキレン、特に酸素またはイソプロピリデンである。
Wは、単結合、S、C−〜C−アルキレンまたはC−〜C−アルキリデン、好ましくは単結合、C−アルキレンまたはイソプロピリデンであり、qが1である場合、Wは単結合ではない。
pおよびqはそれぞれ独立して0または1である。
oは、繰り返し単位の平均数であり、10〜400、好ましくは10〜100、より好ましくは15〜50であり、かつ、mは1〜10、好ましくは1〜6、より好ましくは1.5〜5の平均数である。
式(11)および(12)のシロキサンが特に好ましい
Figure 2021506630
[式中、R1はH、Cl、BrまたはC−C−アルキル、好ましくはHまたはメチル、特に好ましくは水素であり、
R2はアリールまたはC−〜C−アルキル、好ましくはメチルであり、
Xは単結合、−SO−、−CO−、−O−、−S−、C−〜C−アルキレン、C−〜C−アルキリデン、またはヘテロ原子を有するさらなる芳香環と縮合していてもよいC−〜C12−アリーレンである]。
好ましくは、Xは単結合、イソプロピリデン、3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデンまたは酸素であり、最も好ましくはイソプロピリデンであり、
nは10〜400、好ましくは10〜100、より好ましくは10〜50の平均数であり、
mは1〜10、好ましくは1〜6、特に好ましくは1.5〜5の平均数である。シロキサンブロックの分子量は3000g/モル〜20000g/モル、好ましくは3500g/モル〜15000g/モルであり、上記のように、標準としてジフェノールとしてビスフェノールAからのポリカーボネートを用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定される。
シロキサンブロックの調製は基本的には公知であり、それらは、例えば、US2013/0267665A1に記載されているような工程によって調製することができる。
ポリカーボネートの製造も同様に公知である。ポリカーボネートは、ジフェノール、炭酸誘導体、および任意に連鎖停止剤および分岐剤から公知の方法により調製される。
ポリカーボネートの製造の詳細は、過去約40年間、多くの特許明細書に記載されている。ここでは、単に例としてSchnell, “Chemistry and Physics of Polycarbonates”, Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964、D. Freitag, U. Grigo, P. R. Muller, H. Nouvertne’, BAYER AG, “Polycarbonates” in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, pages 648−718、および最後にDres. U. Grigo, K. Kirchner and P. R. Muller “Polycarbonate [Polycarbonates]” in Becker/Braun, Kunststoff−Handbuch [Plastics handbook], Volume 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester [Polycarbonates, polyacetals, polyesters, cellulose esters], Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 1992, pages 117−299に言及する。
ポリカーボネートの好ましい調製方法は、既知の界面過程および既知の溶融エステル交換過程である(例えば、WO2004/063249A1、WO2001/05866A1、WO2000/105867、US−A5,340,905、US5,097,002、US−A5,717,057)。
SiCoPC中のシロキサンブロックの含有量は、それぞれの場合について使用したシロキサンブロックおよびポリカーボネートブロックに対して0%より多く、好ましくは0.5重量%〜40重量%、好ましくは1重量%〜20重量%、特に好ましくは2重量%〜15重量%、最も好ましくは2重量%〜10重量%である。同様に、ブロック共縮合物中のポリカーボネートブロックの割合は、60重量%〜100重量%未満(好ましくは99.5重量%)、好ましくは99重量%〜80重量%、特に好ましくは98重量%〜85重量%、最も好ましくは98重量%〜90重量%である。
上記のシロキサンブロックは、好ましくは15000〜27000g/モル、特に好ましくは17000〜27000g/モル、特に好ましくは18000〜26500g/モルの分子量(上記のように、標準としてBPAポリカーボネートを使用したGPCにより測定される)を有するポリカーボネートと反応させる。
ポリカーボネートを製造するためのジフェノールは、上記の構造単位(3)である。
本発明において、それぞれの成分(シロキサンブロックおよびポリカーボネートブロック)は、反応性押出し工程により反応させるか、あるいは、シロキサンブロックと式(3)のジフェノールとを、既知の界面過程によりホスゲンまたはジアリールカーボネートと反応させる。文献には、このポリカーボネート合成工程についてさまざまな説明がある:例として、H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 p. 33 ff.、Polymer Reviews, vol. 10, “Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods”, Paul W. Morgan, Interscience Publishers, New York 1965, ch. VIII, p. 325、Dres. U. Grigo, K. Kircher and P. R. Muller “Polycarbonate” in Becker/Braun, Kunststoff−Handbuch, volume 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna, 1992, p. 118−145およびEP−A0517044に言及する。界面過程におけるポリオルガノシロキサンの変換は、例えば、US3821325Aに記載されている。
SiCoPCは、例えば、WO2015/052110A1に記載されているように、反応押出し工程により調製することができる。
成分B)
本発明によれば、表面処理されていないタルクが成分B)として使用される。これは、タルクが成分A)と混合される前に表面処理されないことを意味する。
本発明の文脈におけるタルクは、好ましくは、実質的に同じ化学組成、粒径、多孔度および/またはBET表面積のタルク、またはタルク混合物である。
タルクは一般に層状ケイ酸塩である。これは、一般的な化学組成Mg[Si10(OH)]を有するケイ酸マグネシウム水和物として記載され得る。しかしながら、タルクの種類によって不純物が異なるため、この一般的な組成とは異なる場合がある。
本発明において、タルクまたはタルク混合物は、成分A)およびC)への添加の時点で表面処理されていない。本発明の文脈において、表面処理は、表面におけるタルク以外の分子、特にMg[Si10(OH)]の制御された(化学吸着または物理吸着)濃縮であると考えられる。したがって、表面処理されていないタルクは、表面非処理タルクであり、目的の粒径を有するタルク粒子が回収され、任意に圧縮された後に、好ましくは、タルクが化学吸着または物理吸着による制御された方法によってタルクの表面を改質するさらなる処理工程を受けていないことを意味する。しかしながら、これは、タルクの表面が、特にpHとの関係においてその特性を大幅に失うことがない限り、タルクのさらなる処理中に表面の一部に不純物、ほこりまたは同様の粒子が意図せずに付着することを排除するものではない。本発明において、タルクは、成分C)との混合によってのみ表面処理される。
好ましくは、タルクは8〜10、より好ましくは8.5〜9.8、より一層好ましくは9.0〜9.7のpHを有し、pHはEN ISO 787−9:1995に従って決定される。EN ISO 787−9:1995では、分析対象の固体の分散を改善するためにエタノールまたはその他の有機溶媒を添加する選択肢についても言及されていることに注意するべきである。本発明によれば、EN ISO 787−9:1995に従ってpHを決定するためにのみ蒸留水を使用することが好ましい。
成分B)は、好ましくは0.2重量%〜2.5重量%、より好ましくは0.3重量%〜2.3重量%、最も好ましくは0.3重量%〜2.0重量%の酸化鉄(II)および/または酸化鉄(III)含有量を有する。この含有量は、好ましくは、X線蛍光または原子吸収分光法によって測定される。タルク中の酸化鉄含有量は、ポリカーボネートの分解の程度に影響を与えることが分かっている。本発明により特定される酸化鉄含有量の範囲内で、ポリカーボネートの分解の減少に関して特に良好な結果が達成された。
同様に、好ましくは、成分B)は0.01重量%〜0.5重量%、より好ましくは0.05重量%〜0.48重量%、最も好ましくは0.15重量%〜0.45重量%の酸化アルミニウム含有量を有する。
成分B)の中央粒径D50は0.01〜9.5μm、好ましくは0.25〜8.00μm、より好ましくは0.5〜6.00μm、最も好ましくは0.5μm〜3.0μmであり、粒径D50は沈降分析によって決定される。中央値D50とは、粒子の50%が規定値よりも小さい平均粒径を意味することが当業者により理解される。好ましくは、粒径D50は、ISO13317−3:2001に従って決定される。
成分B)は、好ましくは7.5〜20.0m/g、より好ましくは9.0〜15.0m/g、最も好ましくは9.5〜14.0m/gのBET表面積を有する。ガス吸着によるブルナウアー、エメットおよびテラーによる表面積の決定は、それ自体が当業者に公知である。好ましくは、成分B)のBET表面積は、ISO4652:2012に従って決定される。この好ましいBET表面積は、より好ましくは、上記のタルクの中央粒径D50に関連している。そのような組み合わせの場合、本発明において使用される成分B)は、本発明において使用される成分C)に対して最適化されることが見出されている。成分C)の特定の酸価およびモル質量は、特にこれらの条件下でのタルクの細孔がワックスC)にも利用しやすいため、成分B)によって引き起こされるポリカーボネートの分解を最小限に抑えることが可能となる。
より好ましくは、タルクは、≧96重量%、より好ましくは≧97重量%、最も好ましくは≧98重量%の含有量を有する。
同様に、タルクは、1050℃において5.0重量%〜7.0重量%、より好ましくは5.2〜6.5重量%、最も好ましくは5.3〜6.2重量%の強熱減量(ignition loss)を有することが好ましい。強熱減量は、DIN51081:2002によって決定されることが好ましい。
成分B)のタルクまたはタルク混合物は、好ましくは圧縮された形態である。
成分C)
本発明の文脈における成分C)は、少なくとも30mgKOH/gの酸価および4000〜40000g/モルの平均分子量Mwを有する無水物変性α−オレフィンポリマーである。これは、成分C)の特徴を満たす様々なポリマーの混合物であってもよい。
α−オレフィンポリマーは、好ましくはエチレン、1−プロペン、1−ブテン、1−イソブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセンおよびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの単位を含む。より好ましくは、α−オレフィンポリマーは、エチレン、1−プロペン、1−オクテンからなる群から選択される少なくとも1つの単位を含む。
変性のためのさらなる単位としての好ましい無水物は、好ましくは無水マレイン酸、無水フタル酸、無水フマル酸、無水イタコン酸からなる群から選択される少なくとも1つから選択される不飽和カルボン酸無水物である。無水マレイン酸が特に好ましい。
無水物変性α−オレフィンポリマーは、好ましくはゴムを含まない。
好ましくは、α−オレフィンポリマーは(成分C)を含む
Ca)90.0重量%〜98.0重量%、好ましくは92.0重量%〜97.5重量%、より好ましくは94.0重量%〜97.0重量%のα−オレフィンポリマー、および
Cb)2.0重量%〜10.0重量%、好ましくは2.5重量%〜8.0重量%、より好ましくは3.0重量%〜6.0重量%の無水物。
α−オレフィンポリマーのオレフィン部分Ca)は、好ましくは、
エチレン含有量が80.0重量%〜96.0重量%、好ましくは84.0重量%〜92.0重量%であり、
プロピレン含有量が2.0重量%〜10.0重量%、好ましくは4.0重量%〜8.0重量%であり、かつ、
オクテン含有量が2.0重量%〜10.0重量%、好ましくは4.0重量%〜8.0重量%であることにより特徴付けられる。
同様に、好ましくは、α−オレフィンポリマーのオレフィン部分Ca)は、プロピレンおよび/またはエチレンからなる。さらに好ましくは、α−オレフィンポリマーのオレフィン部分Ca)は、プロピレンからなる。
本発明において使用される成分C)のワックスの酸価は、少なくとも30mgKOH/gである。好ましくは、酸価は30〜110mgKOH/g、より好ましくは40〜95mgKOH/gである。酸価は、DIN ISO 17025:2005に従いアルコール性水酸化カリウム溶液を用いた電位差滴定により、Currenta GmbH社によって決定された。
無水物変性α−オレフィンポリマーの平均分子量Mwは、4000〜40000g/モル、好ましくは4000〜32000g/モル、より好ましくは4800〜25000g/モルである。分子量Mwは、ポリスチレン較正を伴うオルトジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィーによって測定される。本明細書において示される値は、二重測定の平均であることが好ましい。
好ましくは、4000〜10000g/モルのより小さな分子量の場合、酸価は30〜65mg、より好ましくは40〜60mgKOH/gである。より好ましくは、それぞれの場合において特定される酸価30mg〜65mgまたは40〜60mgKOH/gに対する分子量は、4500〜8000g/モル、特に5000〜7000g/モルである。
好ましくは、12000〜40000g/モルのより大きな分子量の場合、酸価は30〜100mgKOH/g、より好ましくは35〜95mgKOH/gである。より好ましくは、それぞれの場合において特定される酸価30mg〜100mgまたは35〜95mgKOH/gに対する分子量は、12000〜32000g/モル、特に15000〜25000g/モル、最も好ましくは17500〜23000g/モルである。
上記のワックスC)の(最小)酸価およびモル質量の組み合わせは、特に、本発明の組成物から製造される成形品の多軸耐衝撃性を最適化するために特に適切である。
成分D
任意の成分D)として、有用なさらなる充填剤は、単独の膨張黒鉛、または非膨張黒鉛および/または窒化ホウ素との混合物である。
膨張黒鉛:
黒鉛は、成分Dとして、好ましくは単独の膨張黒鉛、または非膨張黒鉛との混合物として、より好ましくは単独の膨張黒鉛として使用される。
膨張黒鉛では、黒鉛の個々の底面は、黒鉛の体積が好ましくは200〜400倍に増加する特別な処理によって隔てられている。膨張黒鉛の製造は、特に文献US1,137,373A、US1,191,383AおよびUS3,404,061Aに記載されている。
以下、非膨張黒鉛であることを明示的に言及しない限り、黒鉛は膨張黒鉛を意味すると理解される。
黒鉛は、組成物において、繊維、棒、球、中空球、小板の形態で、粉末の形態で、それぞれの場合において凝集形態または集合形態のいずれかで、好ましくは小板形態で使用される。小板状構造は、本発明において、平らな形状を有する粒子を意味すると理解される。したがって、粒子の高さは、通常、粒子の幅または長さに比べて明らかに小さい。そのような平らな粒子は、次に凝集または集合して構築物(construct)となり得る。小板状の一次粒子の厚さは、500nm未満、好ましくは200nm未満、より好ましくは100nm未満である。これらの一次粒子のサイズが小さいため、粒子の形状は、折れ曲がったり、曲がったり、波打ったり、他の方法により変形することがある。粒子の長さ寸法は、標準的な方法、例えば電子顕微鏡法によって決定することができる。
本発明によれば、DIN ISO 9277:2010の窒素吸着によるBET表面積として決定される比較的高い比表面積を有する黒鉛を使用することが好ましい。熱可塑性組成物において、>5m/g、より好ましくは>10m/g、最も好ましくは>18m/gのBET表面積を有する黒鉛を使用することが好ましい。
黒鉛の粒径D50は、D50≧150μmの粉末の場合は通常DIN 51938:2015−09に従う篩分析によって、またはD50<150μmの粉末の場合はISO 13320:2009に従うレーザー回折によって決定され、好ましくは<800μm、より好ましくは<600μm、より一層好ましくは<220μm、特に好ましくは<150μmである。特に良好な表面品質のためには、D90が<600μm、より好ましくは<300μmであることを特徴とする粒子サイズ分布を有する黒鉛が好ましい。D50およびD90の値は、DIN 51938:2015−09に従う篩分析またはISO 13320:2009に従うレーザー回折によって確認される。D50は、粒子の50%が特定の値以下の粒径を有することを意味する。D90は、粒子の90%が特定の値以下の粒径を有することを意味する。D0.5およびD0.9は同等の用語である。DIN 51938:2015−09による篩分析の場合、D50およびD90の指標は、レーザー回折の場合のように試料体積中の分析された粒子の数ではなく重量(重量%)に基づく。
本発明において使用される黒鉛の炭素含有量は、800℃で20時間にわたり、DIN 51903に従って決定され、好ましくは>90重量%、より好ましくは>95重量%、より一層好ましくは>97重量%である。
DIN 51904:2012−11に従って110℃で8時間にわたり測定された、本発明において使用される黒鉛の残留水分含有量は、好ましくは<5重量%、より好ましくは<3重量%、より一層好ましくは<2重量%である。
市販の膨張黒鉛および非膨張黒鉛としては、SGL Carbon GmbH社製の、Ecophit(登録商標)GFG5、Ecophit(登録商標)GFG50、Ecophit(登録商標)GFG200、Ecophit(登録商標)GFG350、Ecophit(登録商標)GFG500(現在はSigratherm(登録商標)n製品名で入手可能)、TIMCAL Ltd.社製またはImerys Graphite & Carbon Switzerland Ltd.社製のTIMREX(登録商標)BNB90、TIMREX(登録商標)KS5−44、TIMREX(登録商標)KS6、TIMREX(登録商標)KS150、TIMREX(登録商標)SFG44、TIMREX(登録商標)SFG150、TIMREX(登録商標)C−THERM(商標)001およびTIMREX(登録商標)C−THERM(商標)011、およびC−THERM(商標)002が挙げられる。
窒化ホウ素:
本発明によれば、使用される窒化ホウ素は、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、アモルファス窒化ホウ素、部分結晶窒化ホウ素、乱層(turbostratic)窒化ホウ素、ウルツ鉱型窒化ホウ素、菱面体窒化ホウ素および/またはさらなる同素形であり得、六方晶型が好ましい。
窒化ホウ素の調製は、例えば、文献US6,652,822B2、US2001/0021740A1、US5,898,009A、US6,048,511A、US2005/0041373A1、US2004/0208812A1、US6,951,583B2およびWO2008/042446A2に記載されている。。
窒化ホウ素は、小板、粉末、ナノ粉末、繊維および凝集物、または前記形態の混合物の形態で使用することができる。
別々の小板および凝集体の形態の窒化ホウ素を混合物で使用することが好ましい。
好ましい窒化ホウ素は、通常、ISO13320:2009に従ったレーザー回折によって確認される、1μm〜100μm、好ましくは3μm〜60μm、より好ましくは5μm〜30μmの凝集粒子サイズ(D50)を有する。
レーザー回折では、粒子サイズの分布は、分散した粒子試料を透過するレーザービームの散乱光の強度の角度依存性を測定することによって決定される。この方法では、光散乱のMie理論(Mie theory)を使用して粒子サイズ分布が計算される。使用される測定機器は、例えば、MicrotacS3500であり得る。D50とは、調査される材料において発生するすべての粒子の50%が、記載された値以下であることを意味する。
本発明のさらなる実施形態においては、上記のようにレーザー回折によって決定された、0.1μm〜50μm、好ましくは1μm〜30μm、より好ましくは3μm〜25μmのD50を有する窒化ホウ素が使用され、好ましくは六方晶窒化ホウ素である。
窒化ホウ素は、本発明の組成物において異なる粒子サイズ分布で使用されてもよい。
本発明のさらなる実施形態においては、異なる粒子サイズ分布を有する2つの窒化ホウ素が使用され、それにより、組成物に二峰性分布が生じる。
使用される窒化ホウ素の炭素含有量は、≦1重量%、好ましくは≦0.5重量%、より好ましくは≦0.2重量%である。
窒化ホウ素の純度、すなわち、それぞれの場合において使用される添加剤中の純粋な窒化ホウ素の割合は、少なくとも90重量%、好ましくは少なくとも95重量%、より好ましくは少なくとも97重量%である。
本発明において使用される窒化ホウ素は、一般的に、ISO 9277:2010に従う、0.1m/g〜25m/g、好ましくは1.0m/g〜10m/g、より好ましくは2m/g〜9m/gのBET表面積を有する。
窒化ホウ素のかさ密度は、好ましくは≦1g/cm、より好ましくは≦0.8g/cm、最も好ましくは≦0.6g/cmである。
市販の窒化ホウ素の例は、3M(商標)Technical Ceramics社製のBoron Nitride Cooling Filler Platelets 009、Boron Nitride Cooling Filler Platelets 012およびBoron Nitride Cooling Filler Platelets 015/400 HR、またはMomentive Performance Materials社製のCoolFlow(商標)Boron Nitride Powder CF500およびCoolFlow(商標)Boron Nitride Powder CF600 Powderである。さらに、窒化ホウ素は表面改質されていてもよく、それにより充填剤と本発明の組成物との親和性が向上する。好適な改質剤としては、有機化合物、例えば有機ケイ素化合物が挙げられる。
市販の窒化ホウ素の例は、ESK Ceramics GmbH & Co. KG社製のBoron Nitride Cooling Filler TP 15/400、Henze Boron Nitride Products AG社製のHeBoFill(登録商標)511、HeBoFill(登録商標)501、HeBoFill(登録商標)483、HeBoFill(登録商標)482、およびMomentive Performance Materials社製のCoolFlow(商標)CF400、CoolFlow(商標)CF500、CoolFlow(商標)CF600、およびPolarTherm PT110である。
さらに、窒化ホウ素は表面改質されていてもよく、それにより充填剤と本発明の組成物との親和性が向上する。好適な改質剤としては、有機化合物、例えば有機ケイ素化合物が挙げられる。
組成物
本発明の組成物において、成分A)〜C)を混合する前のB)およびC)の量は、成分B)の10重量部ごとに、0.10〜1.4重量部の成分C)が使用されるように互いに調整される。好ましくは、成分B)の10重量部ごとに、0.2〜1.2重量部、より好ましくは0.3〜1.1重量部の成分C)、最も好ましくは0.4〜1.0重量部の成分C)が使用される。
好ましくは、本発明の組成物は、組成物全体に対して12.0重量%〜45.0重量%の成分B)を含む。
より好ましくは、組成物は、それぞれの場合において組成物全体に対して15.0重量%〜42.0重量%、最も好ましくは18.0重量%〜35.0重量%の成分B)を含む。成分C)の量は、成分B)10重量部当たりの上記の量から計算される。
任意に、熱伝導性および寸法安定性をさらに向上させるために、対応する量の成分B)を成分D)に置換して、成分D)を追加することもできる。成分D)が黒鉛である場合、成分B)の0.0〜8.0重量部を置換することができる。成分D)が窒化ホウ素である場合、0.0〜15.0重量部の成分B)を成分D)で置換することができる。黒鉛が成分D)として添加される場合、好ましくは2.0〜7.0重量部のB)が成分D)で置換される。窒化ホウ素が成分D)として添加される場合、好ましくは2.0〜12.0重量部のB)が成分D)により置換される。
組成物は、グラフトポリマーおよびポリエステルを含まず、好ましくは成分C)以外の衝撃改質剤を含まない。
「グラフトポリマー」は、特に、実質的に以下のモノマーの少なくとも2つから得られるエラストマー特性を有するグラフトポリマーを意味すると理解される:クロロプレン、1,3−ブタジエン、イソプレン、スチレン、アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、およびアルコール成分中に1〜18個の炭素原子を有する(メタ)アクリル酸エステル、すなわち、例えば「Methoden der Organischen Chemie」 [Methods of Organic Chemistry](Houben−Weyl), vol. 14/1, Georg Thieme−Verlag, Stuttgart 1961, p. 393−406およびC. B. Bucknall、「Toughened Plastics」、Appl. Science Publishers, London 1977に記載されているポリマー。グラフトポリマーは部分的に架橋されていてもよく、20重量%を超える、好ましくは40重量%を超える、特に60重量%を超えるゲル含有量(トルエンで測定される)を有し、ゲル含有量は、好適な溶媒中で25℃で測定される(M. Hoffmann, H. Kromer, R. Kuhn, Polymeranalytik I und II [Polymer Analysis I and II], Georg Thieme−Verlag, Stuttgart 1977)。
グラフトポリマーは、例えば、
a.i)5〜95重量部、好ましくは30〜80重量部の、
a.i.1)50〜95重量部のスチレン、α−メチルスチレン、メチル環置換スチレン、C−〜C−アルキルメタクリレート、特にメチルメタクリレート、C−〜C−アルキルアクリレート、特にメチルアクリレート、またはこれらの化合物の混合物、
および
a.i.2)5〜50重量部のアクリロニトリル、メタクリロニトリル、C−〜C−アルキルメタクリレート、特にメチルメタクリレート、C−〜C−アルキルアクリレート、特にメチルアクリレート、無水マレイン酸、C−〜C−アルキルまたはフェニル−N−置換マレイミドまたはこれらの化合物の混合物
の混合物、
a.ii)5〜95重量部、好ましくは20〜70重量部のゴム含有グラフトベース
のグラフトポリマーである。
グラフトポリマーは、特に、ポリブタジエンゴムベースのグラフトベースを有するものである。
グラフトポリマーは、例えば、スチレン−および/またはアクリロニトリル−および/またはアルキル(メタ)アクリレート−グラフト化ポリブタジエン、ブタジエン/スチレンコポリマーおよびアクリレートゴム;すなわち、DE−A1694173(=US−A3564077)に記載されているタイプのコポリマー;例えばDE−A2348377(=US−A3919353)に記載されているような、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレート、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレンおよび/またはアルキルスチレン、ブタジエン/スチレンコポリマーまたはブタジエン/アクリロニトリルコポリマー、ポリイソブテンまたはポリイソプレンとグラフト化されたポリブタジエン。
グラフトポリマーは、特に、
I.少なくとも1つの(メタ)アクリル酸エステル、またはアクリロニトリルまたは(メタ)アクリル酸エステルとスチレンとの混合物と、
II.グラフトベースとしてのブタジエンラジカルを有するブタジエンポリマー
とのグラフト反応により得られるものでもある。
(メタ)アクリル酸エステルIは、アクリル酸またはメタクリル酸と1〜18個の炭素原子を有する一価アルコールとのエステル、特にメチル、エチルおよびプロピルメタクリレートである。
グラフトベースIIは、ブタジエンラジカルと同様に、スチレン、アクリロニトリル、アルコール成分に1〜4個の炭素原子を有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステル(メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等)、ビニルエステルおよび/またはビニルエーテル等の、他のエチレン性不飽和モノマーのラジカルも含む。グラフトベースIIは、例えば、純粋なポリブタジエンからなる。
よく知られているように、グラフトモノマーは必ずしもグラフト反応においてグラフトベース上に完全にグラフトされるわけではないので、本発明においては、グラフトポリマーBも、グラフトベースの存在下におけるグラフトモノマーの重合により得られる生成物を含むと理解される。
グラフトポリマーは、例えば、
(a)グラフトベースとしてのアクリレートゴム、および
(b)重合可能なエチレン性不飽和モノマー、およびグラフトモノマーとしてa)の非存在下で形成されるそのホモポリマーまたはコポリマー
のグラフトポリマーでもある。
グラフトポリマーのアクリレートゴム(a)は、特に、任意に他の重合可能なエチレン性不飽和モノマーを有するアルキルアクリレートのポリマーである。
重合性アクリル酸エステルは、C−〜C−アルキルエステル、例えば、メチル、エチル、n−ブチル、n−オクチルおよび2−エチルヘキシルのエステルおよびこれらのモノマーの混合物である。
2つ以上の重合可能な二重結合を有するモノマーは、架橋目的のために共重合され得る。
架橋モノマーの例は、3〜8個の炭素原子を有する不飽和モノカルボン酸のエステルおよび3〜12個の炭素原子を有する不飽和一価アルコールのエステル、または2〜4個のOH基および2〜20個の炭素原子を有する飽和ポリオールのエステル、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、アリルメタクリレート;多価不飽和複素環式化合物、例えば、トリビニルシアヌレートおよびトリアリルシアヌレート;ジ−およびトリビニルベンゼン等の多官能性ビニル化合物;およびトリアリルホスフェートおよびジアリルフタレートである。
グラフトベース(a)の製造のためにアクリルエステルと共に任意に用いられ得る好ましい「その他」の重合可能なエチレン性不飽和モノマーの例は、アクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリルアミド、ビニルC−C−アルキルエーテル、メチルメタクリレート、ブタジエンである。
対応する衝撃改質剤の例は、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)およびSAN(スチレン−アクリロニトリル)である。
衝撃改質剤もビニル(コ)ポリマーである。
グラフトベースもシリコーンゴムである。
衝撃改質剤は、コア−シェル系、例えば、Metablen S−2001等のシリコーンエラストマーコアとMMAコポリマーシェルとを備えたシリコーン−アクリル系衝撃改質剤でもある。
衝撃改質剤は、成分C)以外のホモポリマーおよびコポリマーの両方を含む、高分子量の任意に官能化されたポリオレフィンでもある。これらの場合、官能化は、例えば、芳香族モノビニルモノマー、アクリル酸およびメタクリル酸、および/またはそれらのエステル、共役ジエンによって行われる。
衝撃改質剤として通常使用されるポリエステルは、ジカルボン酸とジオール(ジアルコール)からの縮合物、特に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ポリエチレンナフタレート、またはEastman Chemical Company社製のコポリエステルTritanとして最も広い意味で調製することができる。
より好ましくは、以下に列挙する通常の添加剤が存在していてもよく、かつ、基本的には所望の特性、特に多軸耐衝撃性に悪影響を及ぼさないさらなる成分が存在していてもよいが、組成物は実質的に成分A)〜C)からなる。最も好ましくは、組成物は、成分A)〜C)、および以下に記載される添加剤からなり、したがって、特に、成分C)以外の衝撃改質剤を含まない。「成分C)以外」とは、無水物変性α−オレフィンポリマーが、文献において衝撃改質剤と呼ばれることがあるので、そのように呼ばれるが、その場合、典型的には、より高い量および/またはより高い平均分子量である。
本発明の組成物は、好ましくは、難燃剤、滴下防止剤(antidripping agent)、熱安定剤、離型剤、酸化防止剤、UV吸収剤、IR吸収剤、帯電防止剤、蛍光増白剤、乳白剤、着色剤からなる群から選択される少なくとも1つの添加剤を含む。これらのさらなる構成成分は、成分A)〜D)の混合の前、成分A)〜D)の混合の過程、または成分A)〜D)の混合の後に添加され得る。
添加剤は、本発明の組成物中に、任意に10.0重量%まで、好ましくは0.10%〜8.0重量%の範囲、より好ましくは0.2%〜3.0重量%の範囲で存在し、これらの重量%は組成物の総質量に対するものである。
ポリカーボネートの場合に通常添加されるこれらの添加剤は、例えば、EP−A0839623、WO−A96/15102、EP−A0500496、または「Plastics Additives Handbook」、Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Munichに記載されている。
好ましい離型剤は、脂肪族長鎖カルボン酸と一価または多価の脂肪族化合物および/または芳香族ヒドロキシル化合物とのエステルである。ペンタエリスリトールテトラステアレート、グリセロールモノステアレート、ステアリルステアレートおよびプロパンジオールジステアレートまたはそれらの混合物が特に好ましい。
好ましいUV安定剤は、400nm未満の最小透過率および400nmを超える最大透過率を有する。本発明の組成物における使用に特に適した紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール、トリアジン、ベンゾフェノンおよび/またはアリール化シアノアクリレートである。
特に好適な紫外線吸収剤は、2−(3’,5’−ビス(1,1−ジメチルベンジル)−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール(Tinuvin(登録商標)234、Ciba Spezialitatenchemie、Basle)、2−(2’−ヒドロキシ−5’−(tert−オクチル)フェニル)ベンゾトリアゾール(Tinuvin(登録商標)329、Ciba Spezialitatenchemie、Basle)、2−(2’−ヒドロキシ−3’−(2−ブチル)−5’−(tert−ブチル)フェニル)ベンゾトリアゾール(Tinuvin(登録商標)350、Ciba Spezialitatenchemie、Basle)、ビス(3−(2H−ベンゾトリアゾリル)−2−ヒドロキシ−5−tert−オクチル)メタン(Tinuvin(登録商標)360、Ciba Spezialitatenchemie、Basle)、(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(Tinuvin(登録商標)1577、Ciba Spezialitatenchemie、Basle)、ならびにベンゾフェノン2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン(Chimassorb(登録商標)22、Ciba Spezialitatenchemie、Basle)および2−ヒドロキシ−4−(オクチルオキシ)ベンゾフェノン(Chimassorb(登録商標)81、Ciba、Basle)、2−シアノ−3,3−ジフェニル−2−プロペン酸2−エチルヘキシルエステル、2,2−ビス[[(2−シアノ−1−オキソ−3,3−ジフェニル−2−プロペニル)オキシ]メチル]−1,3−プロパンジイルエステル(9CI)(Uvinul(登録商標)3030、BASF AG Ludwigshafen)、2−[2−ヒドロキシ−4−(2−エチルヘキシル)オキシ]フェニル−4,6−ジ(4−フェニル)フェニル−1,3,5−トリアジン(CGX UVA 006、Ciba Spezialitatenchemie、Basle)、またはテトラエチル2,2’−(1,4−フェニレンジメチリデン)ビスマロネート(Hostavin(登録商標)B−Cap、Clariant AG)等のヒドロキシベンゾトリアゾールである。
特に好ましい特定のUV安定剤は、例えば、Tinuvin(登録商標)360、Tinuvin(登録商標)350、Tinuvin(登録商標)329、Hostavin(登録商標)B−CAPであり、より好ましくはTIN329およびHostavin(登録商標)B−Capである。これらの紫外線吸収剤の混合物を使用することも可能である。
好適なUV安定剤は、好ましくは、2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−ヒドロキシベンゾフェノン、置換および非置換の安息香酸エステル、アクリレート、立体障害アミン、オキサミド、2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジンであり、特に好ましくはTinuvin360、Tinuvin350、Tinuvin234、Tinuvin329またはUV CGX 006(Ciba)等の置換ベンゾトリアゾールである。好適な着色剤は、無機顔料、カーボンブラックを含む顔料、および/または染料であり得る。成分B)以外の充填剤も、それらの性質および量によって本発明の特性のレベルを損なわない限り、同様に添加され得る。有用な無機充填剤としては、特に、二酸化チタンが挙げられ、好ましくは組成物全体の合計に対して一般に0重量%〜2.5重量%の量の表面処理された二酸化チタン、または硫酸バリウムが挙げられる。
組成物は、難燃剤、難燃共力剤(flame retardant synergist)、滴下防止剤(例えば、フッ素化ポリオレフィンおよびシリコーンの物質クラスからの化合物)、核形成剤(nucleating agent)、帯電防止剤(ポリアルキレンエーテル、アルキルスルホネートまたはポリアミド含有ポリマー等)等のさらなる慣用のポリマー添加剤を、特性の所望のプロファイルが満たされないという点で、組成物の機械的特性を損なわないような量で含み得る。
好適な添加剤は、非限定的に、例えば「Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999」および「Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Munich 2001」またはWO99/55772,pp. 15−25に記載されている。
さらに、構成要素の性質およびその量によって本発明の特性のレベルが損なわれないさらなる構成要素を加えることが可能である。
成分B)およびC)が実際に成分A)の溶融物中で最初に混合されるという条件で、混合成分A)〜D)および任意に添加剤およびさらなる成分を含む本発明のポリマー組成物は、任意に粉末予備混合物(powder pre-mix)を使用して製造される。この条件で、ペレットの予備混合物またはペレットと粉末との予備混合物を本発明の添加剤と共に使用することも可能である。好適な溶媒中の混合成分の溶液から製造された予備混合物を使用することも可能であり、その場合、均質化が任意に溶液中で行われ、次いで溶媒が除去される。この場合、特に、本発明の組成物のさらなる構成成分は、既知の方法によって、またはマスターバッチとして導入することができる。マスターバッチの使用は、添加剤およびさらなる成分の導入に特に好ましく、その場合、それぞれのポリマーマトリックスをベースとするマスターバッチが特に使用される。
本発明の組成物は、例えば、押出すことができる。押出物は、押出後に冷却および粉砕することができる。溶融物中の予備混合物の混ぜ合わせ(combining)および混合(commixing)は、射出成形機の可塑化ユニットでも行うことができる。この場合、溶融物は続く工程において直接的に成形品に変換される。
本発明の組成物は、特に押出物の製造、好ましくはプロファイル(profile)およびシートの押出しに特に適していることが見出された。
本発明の方法において、上記で既に詳細に説明されている成分A)〜D)は、すべての選択および組み合わせで使用することができる。好ましくは、本発明の方法は、本発明の組成物を生成するのに役立つ。タルク、または少なくとも1つのポリカーボネートA)とタルク混合物B)の表面処理は溶融物中で行われる。
基材層は、好ましくは0.1mm〜6mm、より好ましくは0.2mm〜4mmの層厚を有する。
本発明によれば、基材層は改善された表面品質を有する。本発明の文脈において改善された表面品質は、欠陥または気泡(blister)がほとんどなく、かつ滑らかな表面である(表面粗さが低く、平均して、150×105mmの領域で目視できる欠陥が平均で10個未満である)。
一つの実施形態において、基材材料は、DIN 53752(1980−12)に従う、<50ppm/K、好ましくは<45ppm/K、より好ましくは<40ppm/Kの平行熱膨張に対するCLTEを有し、<60ppm/K、好ましくは<57ppm/K、より好ましくは<55ppm/Kの横方向熱膨張に対するCLTEを有、最も好ましくは20〜43ppm/K(平行)および30〜56ppm/K(横方向)、特に25〜38ppm/K(平行)および40〜53ppm/K(横方向)のCLTEを有する。
さらなる実施形態において、基材材料は、ビカットB ISO 306、50K/hに従って決定される、>120℃、好ましくは130〜240℃、より好ましくは140〜220℃の熱安定性または耐熱変形性を有する。
さらなる実施形態において、基材材料は、ASTM 1461に従う「面内(in-plane)」伝導性に対して>0.3W/mK、好ましくは0.5〜4W/mK、より好ましくは0.6〜3.5W/mKの熱伝導性、および0.2〜0.5W/mKのASTM 1461「面貫通(through-plane)」導電率を有する。
特に好ましくは、>10kJ/mのシャルピー(ノッチなし)を有する多層体である。
金属層II)
本発明の多層体は、基材層I)に直接結合する金属層を有する。この金属層は、好ましくは、アルミニウム、銀、クロム、チタンおよびパラジウムからなる群から選択される少なくとも1つの金属を含む。より好ましくは、金属層は、銀またはアルミニウム、特に好ましくはアルミニウムを含む。
金属層の層厚は、好ましくは10nm〜1000nm、特に好ましくは50nm〜800nm、さらに好ましくは60nm〜500nm、最も好ましくは60nm〜300nmである。
基材層I)への金属の適用は、様々な方法、例えば、蒸着またはスパッタリングによって達成することができる。これらの工程は、例えば、「Vakuumbeschichtung Bd.1 bis 5」[Vacuum Coating Vol. 1 to 5],H. Frey,VDI−Verlag Dusseldorf 1995または「Oberflachen− und Dunnschicht−Technologie」[Surface and Thin−Film Technology] Part 1,R.A. Haefer,Springer Verlag 1987において詳細に記載されている。好ましくは、金属層は、蒸着またはDCスパッター(DCプラズマによる陰極噴霧化(cathode atomization))によって適用される。これらの工程は当業者に公知である。
より良好な金属接着を達成するため、さらに基材表面を洗浄するために、基材は通常、プラズマ前処理を受ける。これらの方法は、例えば、Metallized Plastics 5&6:Fundamental and applied aspectsおよびSurface and Coatings Technology 111 (1999) 287−296のH.Grunwald et alに記載されている。
保護層III)
さらに、本発明の多層体は、保護層III)を有していてもよい。これは、好ましくは防食層であり、多層体の金属層が耐候性効果に曝される場合に存在することが好ましい。
それは、好ましくは、PECVD(プラズマ励起化学気相堆積)またはプラズマ重合工程において適用され得る。これは、主にシロキサンベースの低沸点前駆体を蒸発させてプラズマとし、それによりそれらを活性化して膜を形成できるようにすることを含む。これらの前駆体は、好ましくは、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、オクタメチルトリシロキサン(OMTS)、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、およびテトラメチルジシロキサン(TMDSO)、デカメチルシクロペンタシロキサン(DMDMS)、ヘキサメチルシクロトリシロキサン(HMCTS)、トリメトキシメチルシラン(TM)およびテトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)からなる群から選択される。
保護層III)の層厚は、好ましくは5nm〜200nm、より好ましくは10nm〜100nm、最も好ましくは20〜50nmである。保護層は1つ以上の層からなっていてもよい。
追加の層IV)
さらなる実施形態において、少なくとも1つの追加の層(IV)が存在してもよい。これは、互いに直接結合している層I)とII)との間を除いて、多層体のどの点に存在していてもよい。
少なくとも1つの追加の層は、好ましくは、表面上での凝縮物の形成を防止する層(防曇コーティング)である。それは、好ましくは層II)とIII)との間に配置される。
好ましい実施形態において、本発明の多層体は、0.1mm〜6.0mmの基材層の層厚、10nm〜1000nmの金属層の層厚、および/または5nm〜200nmの保護層の層厚を有する。
本発明の多層体は、光源および熱源およびディスプレイの反射体および(ハウジング)構成要素等の成形品の製造に使用されることが好ましい。成形品は、例えば、ランプホルダー、ランプカバー、集光システム、コリメーター(collimator)、および蒸着ディスプレイ、蒸着パネル、レンズホルダー、光ファイバー要素、LEDソケット、LED反射体、ヒートシンク、冷却要素または太陽光反射体、および自動車部品である。自動車部品は、好ましくはベゼル、ヘッドランプハウジングおよびインジケーターである。
したがって、本発明はまた、記載された個々のまたは組み合わされたすべての実施形態において、本発明の多層体を含む上記の成形品を提供する。
工程
本発明のさらなる態様において、本発明の多層体を製造する方法が提供され、この方法は、
(a)成分A)〜D)および必要に応じて追加の添加剤を含む組成物の射出成形または押出しによって基材層(I)を、好ましくは射出成形操作において温度可変成形レジーム(variothermal mould regime)を用いて成形する工程、
(b)工程(a)で得られた層に、プラズマ加工により金属層(II)を適用する工程、
(c)任意に、少なくとも1つの追加の層(IV)を適用する工程、
(d)任意に、工程(b)または(c)で得られた複合材に保護層(III)を適用する工程
を含む。
工程(d)は、好ましくは、工程(c)で複数の層が適用される場合に、保護層が工程(d)で最外層、すなわち工程(a)で得られた基材層から最も遠くに離れた層に適用されるものと理解されるべきである。工程(a)における基材層、工程(b)における金属層、工程(c)における任意の少なくとも1つの追加の層、および工程(d)における保護層は、上記で詳細に説明されるI)〜IV)の各層である。
使用
さらなる態様において、本発明は、少なくとも30mgKOH/gの酸価、および4000〜25000g/モルの平均分子量Mwを有する少なくとも1つの無水物変性α−オレフィンポリマーC)の多層体の基材層の製造のための使用に関し、平均分子量Mwが、ポリスチレン較正を伴うオルトジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィーによって決定され、
多層体は、少なくとも1つの基材層、基材層に直接結合する金属層および任意に金属層の上の少なくとも1つの保護層を含み、
基材層は、少なくとも成分A)〜D)を混合することにより得られる組成物を含み、
A)少なくとも1つのポリカーボネートであり、かつ
B)は少なくとも一種のタルクである。
既に上記で詳細に説明されているように、本発明によれば、本発明における成分C)を、そのすべてを上記の所望の通りに使用することにより、成分B)によるポリカーボネートA)の分解を効果的に低減することが可能である。したがって、特に良好な熱安定性および耐熱変形性、同時に改善された表面品質、良好な金属接着性および優れた寸法安定性(CLTE)を有する多層体用の基材層を得ることが可能である。
これらの効果は、混合前のB)およびC)の量が、成分B)の10重量部ごとに、上記の成分C)の重量部が使用されるように互いに調整される場合に特に達成され得る。
同様に、すでに上記で説明した理由により、成分B)のタルクまたはタルク混合物の表面処理がされていないことが特に好ましい。同様に、成分B)のタルクまたはタルク混合物が8〜10のpHを有することが好ましく、タルクまたはタルク混合物のpHは、EN ISO 787−9:1995に従って決定される。
使用される材料:
PC1:平均分子量Mwが約31000g/モル、軟化温度(VST/B 120〜ISO 306:2014−3)が150℃の、紫外線吸収剤を含まない、Covestro Deutschland AG社製の直鎖状ビスフェノールAポリカーボネート。ISO 1133:2012−03の300℃、1.2kg負荷でのメルトボリュームフローレート(MVR)は6.0cm/(10分)であった。
PC2:330℃、2.16kg負荷でのMVRが18cm/10分であり、軟化温度(VST/B 120〜ISO 306: 2014−3)が183℃である、ビスフェノールAおよびビスフェノールTMCをベースとするCovestro Deutschland AG社製の市販のコポリカーボネート。
PC3:平均分子量Mwが約24000g/モル、軟化温度(VST/B 120〜ISO 306:2014−3)が148℃の、紫外線吸収剤を含まない、Covestro Deutschland AG社製の直鎖状ビスフェノールAポリカーボネート。ISO 1133:2012−03の300℃、1.2kg負荷でのメルトボリュームフローレート(MVR)は19.0cm/(10分)であった。
B1(本発明):タルク含有量99重量%、酸化鉄含有量0.4重量%、酸化アルミニウム含有量0.4重量%、強熱減量6.0重量%、pH(EN ISO 787−9:1995)9.55、D50(ISO 13317−3:2001の沈降分析)0.65μm;BET表面積:13.5m/g、ブランド:HTP Ultra5c、製造元:Imifabiである、表面処理がされていない圧縮タルク。
B2(本発明):タルク含有量98重量%、酸化鉄含有量1.9重量%、酸化アルミニウム含有量0.2重量%、強熱減量(DIN 51081/1000℃)5.4重量%、pH(EN ISO 787−9:1995)9.15、D50(ISO 13317−3:2001の沈降分析)2.2μm;ISO 4652:2012のBET表面積:10m/g、ブランド:Finntalc M05SLC、製造元:Mondo Minerals B.V.である、表面処理がされていない圧縮タルク。
B3(比較):タルク含有量98重量%、酸化鉄含有量2.0重量%、酸化アルミニウム含有量0.2重量%、強熱減量(DIN 51081/1000℃)5.4重量%、pH(EN ISO 787−9:1995)9.1、D50(ISO 13317−3:2001の沈降分析)10μm;ISO 4652:2012のBET表面積:3.5m/g、ブランド:Finntalc M30SL、製造元:Mondo Minerals B.V.である、表面処理がされていない圧縮タルク。
C1:分子量(ポリスチレン較正を伴うオルト−ジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィー)Mw=6301g/モル、Mn=1159g/モル、密度940kg/m、酸価53mgKOH/g、ターポリマーC1に対する無水マレイン酸含有量4.4重量%である、無水マレイン酸を含むエチレン−プロピレン−オクテンターポリマー(エチレン:プロピレン:オクテン 87:6:7(重量比))、CAS No.31069−12−2。
C2:平均分子量(ポリスチレン較正を伴うオルト−ジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィー)Mw=20700g/モル、Mn=1460g/モル、酸価78mgKOH/gである、プロピレン−無水マレイン酸ポリマー。E:二酸化チタン、表面処理がされていない二酸化チタン、ブランド:Kronos(登録商標)2230、製造元:ドイツ、Kronos Titan GmbH。
D1(本発明):D50(ISO 13320:2009のレーザー回折)16μm;BET表面積(ISO 4652:2012)8.0m/g、ブランド:CF600、製造元:Momentive Performance Materials Inc.である、高結晶性窒化ホウ素粉末(小板と凝集体との混合物)。
D2(比較):D50≧800μm、炭素含有量≧98%、ブランド:Sigratherm(登録商標)GFG 900、製造元:SGL CARBON GmbHである、高導電性膨張黒鉛粉末。
D3(本発明):D50(ISO 13320:2009のレーザー回折)38μm、炭素含有量≧99%、BET表面積(ISO 9277:2010)25.0m/g、ブランド:TIMREX(登録商標)C−Therm001、製造元:Imerys Graphite&Carbon Switzerland Ltd.である、圧縮膨張黒鉛(粉末)。
F:熱安定剤等の通常の添加剤、例えば、BASF Lampertheim GmbH社製のIrganox(登録商標)B 900。
成分C1およびC2の酸価は、アルコール水酸化カリウム溶液を用いた電位差滴定により、Currenta GmbH&Co. OHG、LeverkusenによりDIN ISO 17025:2005に従って決定された。
メルトボリュームフローレート(MVR)は、ISO 1133−1:2012に従って、試験温度300℃、質量1.2kg、または330℃および2.16kgで、Zwick Roell社製のZwick 4106機器を使用して決定された。本明細書において、略語MVRは、初期のメルトボリュームフローレートを表す(4分の予熱時間の後)。
シャルピー耐衝撃性は、ISO 179/1eU(2010バージョン)に従って、23℃で80mm×10mm×4mmのサイズの片側射出(single-side-injected)試験バーで測定された。
熱安定性/耐熱変形性の指標として、ISO 306(2014バージョン)に従って、Coesfeld Materialtest社製のCoesfeld Eco 2920機器を使用して、50Nの針荷重で80mm×10mm×4mmの試験片について、50℃/hまたは120℃/hの加熱速度でビカット軟化温度VST/B50またはVST/B120が決定された。
熱伝導性は、ASTM E 1461(2013バージョン、Nano Flash法)に従って、60×60×2mmの寸法の射出成形試験片で測定された。
線熱膨張係数(CLTE)は、DIN 53752(1980−12)に従って、Mettler Toledo TMA/SDTA 1+装置を使用して、10×10×4mmの寸法の射出成形試験片で測定された。
表面品質は、150×105×3mmの寸法の射出成形部品で視覚的に決定された。不良と評価された試験片の表面は、試験片(150×105mm)の表面に、目にはっきりと見える欠陥(隆起、「斑点」または「気泡」、くぼみ、凝集)が平均で10個を超えるものであった。
剪断粘度または溶融粘度は、ISO 11443 Method A2に従って、Gottfert Werkstoff−Prufmaschinen GmbH社製のVISCORobo装置を使用して、300℃の温度で確認された。
Figure 2021506630
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表1および2の例から明らかなように、本発明の例は、比較例と比較して、同等またはそれ以上の耐熱変形性を有し、改善された寸法安定性(CLTE)、良好な耐衝撃性、およびより良い表面品質を有していた(実施例1、2および3対V1およびV2)。さらに、驚くべきことに、実施例1、2および3では、V1よりも熱伝導性の明確な改善が見られた。成分Bの含有量が低すぎる場合には、寸法安定性が不十分であり(V1);成分Bの含有量が多すぎる場合には、表面品質および耐衝撃性に悪影響を及ぼした(V2)。成分Bの一部を任意の成分D1(窒化ホウ素)で置換した場合、耐熱変形性、寸法安定性(CLTE)、耐衝撃性および表面品質が最適化されるが、表面品質がむしろ悪影響を受けるため、選択されるD1の量は多すぎてはならない(実施例4、5および6対V3)。実施例2の改善された特性は、顔料Eを追加しても保持することができたが(実施例7)、B2に置換して非発明成分B3を使用した場合には、表面品質および耐衝撃性等の重要な特性が失われた(7対V4)。
成分Bの一部を任意の成分D2またはD3(膨張黒鉛)で置換すると、寸法安定性(CLTE)および熱伝導性がさらに向上したが(実施例8および9)、本発明の黒鉛D3を使用した場合にのみ良好な表面品質が得られた。本発明ではない黒鉛D2を使用した場合、D2の濃度に関係なく、表面品質が不良であった。さらに、本発明の黒鉛D3は、D2と比較して耐衝撃性および寸法安定性において利点を示した(実施例9対V5、10対V6)。
実施例11および12に示されるように、実施例10の寸法安定性の改善は、他のポリカーボネート(PC1)およびコポリカーボネート(PC2)においても同様に高いまたは改善された耐熱変形性と同時にもたらされ得る。ここで、特に、実施例11におけるPC1の使用は、当業者によって予想されなかったであろう程の熱伝導性の驚くべき有意な改善を示した。
比較例V7、V8、V9およびV10に示されるように、選択された本発明の成分D3の濃度は高すぎてはならず、それは、本発明ではない成分D2が使用される場合に一般的であるように、不良な表面品質となるためである。
充填剤の含有量が高いにもかかわらず、本発明のすべての例は、ISO179/1eUの良好な耐衝撃性と、溶融粘度プロファイルから明らかな射出成形工程における良好な加工性を備えている。

Claims (15)

  1. I)基材層(S)、
    II)前記基材層に直接結合する金属層(M)および
    III)任意に、前記金属層上の保護層(P)
    を有する多層体であって、
    前記基材層は、成分A)〜D)を混合することにより得られる組成物を含み、
    A)はポリカーボネートであり、
    B)は、中央粒径D50が0.01〜9.5μmである表面処理されていないタルクであり、前記粒径D50は沈降分析によって決定され、
    C)は、DIN ISO 17025:2005に従ってアルコール性水酸化カリウム溶液を用いた電位差滴定によって決定される、少なくとも30mgKOH/gの酸価、および4000〜40000g/モルの平均分子量Mwを有する少なくとも1つの無水物変性α−オレフィンポリマーであり、前記平均分子量Mwは、ポリスチレン較正を伴うオルトジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィーにより決定され、
    任意にD)成分B)の一部は、粒径D50が800μm未満である膨張黒鉛または該膨張黒鉛と非膨張黒鉛との混合物およびさらなる充填剤としての窒化ホウ素からなる群から選択される少なくとも1つの充填剤で置換されてもよく、黒鉛の場合、成分B)の量の8重量部までが置換されてもよく、窒化ホウ素の場合、成分B)の量の15重量部までが置換されてもよく、
    前記成分C)と混合する前の前記成分B)およびC)の量は、成分B)の10重量部ごとに、0.10〜1.4重量部の成分C)が使用されるように互いに調整され、前記組成物はグラフトポリマーおよびポリエステルを含まない、前記多層体。
  2. 前記B)の量が、全組成物を基準として12重量%〜45重量%である、請求項1に記載の多層体。
  3. 前記B)の量が、全組成物を基準として18重量%〜35重量%である、請求項1または2に記載の多層体。
  4. 前記混合する前の前記B)およびC)の量が、成分B)の10重量部ごとに、0.25〜1.4重量部の成分C)が使用されるように互いに調整される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層体。
  5. 前記成分B)のタルクまたはタルク混合物が8〜10のpHを有し、該タルクまたはタルク混合物のpHがEN ISO 787−9:1995に従って決定される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の多層体。
  6. 前記成分B)が0.5〜3.0μmの中央粒径D50を有し、該粒径D50が沈降分析により決定される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層体。
  7. 前記成分B)が7.5〜20.0m/gのBET表面積を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の多層体。
  8. 前記基材層が0.1mm〜6.0mmの厚さを有し、前記金属層が10nm〜1000nmの厚さを有し、前記任意の保護層が5nm〜200nmの厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層体。
  9. 前記金属層が、アルミニウム、銀、クロム、チタンおよびパラジウムからなる群から選択される少なくとも1つの金属を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の多層体。
  10. 前記金属層が銀またはアルミニウムを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の多層体。
  11. 黒鉛が前記成分D)として存在する場合、成分B)の量の2〜7重量部が置換されており、窒化ホウ素が前記成分D)として存在する場合、成分B)の量の2〜12重量部が置換されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の多層体。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の多層体を含む光源および熱源の反射体および構成要素。
  13. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の多層体の製造方法であって、
    (a)少なくとも成分A)〜C)を含み、任意に成分D)を含む、組成物の射出成形または押出しによって基材層を形成する工程、
    (b)工程(a)で得られた層に、プラズマ加工により金属層を適用する工程、
    (c)任意に、少なくとも1つの追加の層を適用する工程、および
    (d)任意に、工程(b)または(c)で得られた層に保護層を適用する工程
    を含む、前記製造方法。
  14. 少なくとも30mgKOH/gの酸価、および4000〜25000g/モルの平均分子量Mwを有する少なくとも1つの無水物変性α−オレフィンポリマーC)の多層体の基材層の製造のための使用であって、前記平均分子量Mwは、ポリスチレン較正を伴うオルトジクロロベンゼンを用いた150℃におけるゲル浸透クロマトグラフィーによって決定され、
    前記多層体は、少なくとも1つの基材層、前記基材層に直接結合する金属層および任意に前記金属層の上の少なくとも1つの層を含み、
    前記基材層は、少なくとも成分A)〜D)を混合することにより得られる組成物を含み、
    A)はポリカーボネートであり、
    B)は表面処理されていないタルクであり、
    任意にD)成分B)の一部を、粒径D50が800μm未満である膨張黒鉛または該膨張黒鉛と非膨張黒鉛との混合物およびさらなる充填剤としての窒化ホウ素からなる群から選択される少なくとも1つの充填剤で置換されてもよい、前記使用。
  15. 前記混合する前の前記B)およびC)の量が、成分B)の10重量部ごとに、0.25〜1.4重量部の成分C)が使用されるように互いに調整される、請求項14に記載の使用。
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