JP2684801B2 - 難燃化樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

難燃化樹脂組成物の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、難燃性がすぐれ、かつ良好な耐熱性、機械
的性質および成形品外観を備えた難燃化樹脂組成物の製
造方法に関するものである。
〈従来の技術〉 近年プラスチックの高性能化に対する要求がますます
高まり、種々の新規性能を有するポリマが数多く開発さ
れ、市場に供されているが、なかでも分子鎖の平行な配
列を特徴とする光学異方性の液晶ポリマがすぐれた流動
性と機械的性質を有する点で注目され、機械部品、電気
・電子部品などに用途が拡大されつつある。
一方、これらの工業材料には、一般の化学的、物理的
諸特性のバランス以外に、火炎に対する安全性、すなわ
ち難燃性が強く要求されている。
一般に液晶ポリマは、耐燃焼性を持っており、直接火
炎にさらされると自己発泡的に炭化層を形成する性質が
あることが知られている。
しかしながら、アルキレングリコールとジカルボン酸
から得られるポリエステルにアシルオキシ芳香族カルボ
ン酸を共重合した液晶ポリエステル(たとえば特公昭56
-18016号記載ポリマ)は、脂肪族成分を含有するために
薄肉成形品(1/32″)での難燃性が、全芳香族液晶ポリ
エステルに比べ不十分であることがわかった。
〈発明が解決しようとする課題〉 そこで、特公昭56-18016号記載ポリマに種々の難燃剤
を添加した結果、薄肉成形品(1/32″)の難燃性も必ず
しも十分とはいえず、良好な耐熱性、機械物性および成
形品外観を有する成形品が得られないなどの問題もある
ことがわかった。よって本発明は、難燃性、耐熱性、機
械的性質にすぐれるとともに、良好な成形品外観を有す
る難燃化樹脂組成物の製造方法を得ることを課題とす
る。
〈課題を解決するための手段〉 本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結
果、液晶ポリエステル(A)、高分子難燃剤(B)およ
び充填剤(C)を特定の条件下で溶融混合することによ
り本発明が達成できることを見出し本発明をなすに到っ
た。すなわち本発明は液晶ポリエステル(A)100重量
部、高分子難燃剤(B)0.2〜30重量部および充填剤
(C)5〜200重量部からなる樹脂組成物を製造する方
法において、 (イ) 液晶ポリエステルと高分子難燃剤(B)を予め
溶融混合した後に充填剤(C)を溶融混合するか、また
は (ロ) 液晶ポリエステルと充填剤(C)を予め溶融混
合した後に高分子難燃剤(B)を溶融混合することを特
徴とする難燃化樹脂組成物の製造方法を提供するもので
ある。
本発明でいう液晶ポリエステルは、芳香族オキシカル
ボキシレート単位、芳香族ジオキシ単位、芳香族ジカル
ボニル単位、エチレンジオキシ単位などから選ばれた単
位からなる溶融成形可能な液晶ポリエステルであり、好
ましくは下記構造単位(I)〜(IV)から選ばれたポリ
エステルである。
O−R1−O ……(II) O−CH2CH2−O ……(III) CO-R2-CO ……(IV) から選ばれた1種以上の基を示を、R2 から選ばれた1種以上の基を示す。ただし式中Xは水素
原子または塩素原子を示す。また、構造単位(IV)は構
造単位〔(II)+(III)〕と実質的に等モルであ
る。) これらのうち最も好ましくは(I)〜(IV)からなる
ポリエステルであり、R1として 2として である。
そして上記構造単位(I)〜(IV)のうち、構造単位
〔(I)+(II)〕は〔(I)+(II)+(III)〕の7
5〜95モル%であり、好ましくは82〜93モル%、さらに
好ましくは85〜90モル%である。また構造単位(III)
は〔(I)+(II)+(III)〕の25〜5モル%であ
り、好ましくは18〜7モル%、さらに好ましくは15〜10
モル%である。構造単位〔(I)+(II)〕が〔(I)
+(II)+(III)〕の95モル%より大きいと溶融流動
性が低下して重合時に固化し、75モル%より小さいと耐
熱性が不良となり好ましくない。また、構造単位(I)
/(II)モル比は75/25〜95/5であり、好ましくは78/22
〜93/7である。75/25未満であったり、95/5より大きい
場合には耐熱性、流動性が不良となり、本発明の目的を
達成することができない。また、構造単位(IV)は構造
単位〔(II)+(III)〕と実質的に等モルである。
本発明に用いる液晶ポリエステルの製造方法について
は特に限定するものではなく、公知のポリエステルの重
縮合方法に準じて製造できる。
また本発明で使用する液晶ポリエステルの溶融粘度は
10〜15,000ポイズが好ましく、特に20〜5,000ポイズが
より好ましい。
なお、この溶融粘度は(液晶開始温度+40℃)でずり
速度1,000(1/秒)の条件下で高化式フローテスターに
よって測定した値である。
一方、このサーモトロピック液晶ポリエステルの対数
粘度は0.1g/dl濃度60℃のペンタフルオロフェノール中
で測定可能であり、構造単位(I)〜(IV)からなるポ
リエステルでは0.5〜5.0dl/gが好ましく、1.0〜3.0dl/g
特に好ましい。
本発明に用いられる高分子難燃剤とは臭素原子および
/またはリン原子を含有する高分子であり、臭素系高分
子難燃剤としては臭素含有量20重量%以上のものが好ま
しい。具体的には臭素化ポリカーボネート(たとえば臭
素化ビスフェノールAを原料として製造されたポリカー
ボネートオリゴマーあるいはそのビスフェノールAとの
共重合物)、臭素化エポキシ化合物(たとえば臭素化ビ
スフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応によって
製造されるジエポキシ化合物や臭素化フェノール類とエ
ピクロルヒドリンとの反応によって得られるモノエポキ
シ化合物)、ポリ(臭素化ベンジルアクリレート)、臭
素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ビスフェノール
A、塩化シアヌルおよび臭素化フェノールの縮合物、臭
素化ポリスチレン、架橋臭素化ポリスチレン、架橋臭素
化ポリα−メチルスチレンなどのハロゲン化されたポリ
マやオリゴマーあるいは混合物が挙げられ、なかでも臭
素化エポキシオリゴマーまたはポリマ、臭素化ポリスチ
レン、架橋臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレン
エーテルおよび臭素化ポリカーボネートが好ましく、臭
素化ポリスチレンが特に好ましく使用できる。
これらの臭素系高分子難燃剤の添加量は液晶ポリエス
テル100重量部あたり、0.2〜30重量部が好ましく、より
好ましくは0.5〜20重量部であるが、難燃性は液晶ポリ
エステルの前記構造単位(III)の共重合量と密接な関
係があるため、構造単位(III)を含有する時には次の
ような添加量にするのが好ましい。すなわち臭素系高分
子難燃剤の添加量は液晶ポリエステル中の構造単位(II
I)の100重量部に対して60〜280重量部が好ましく、100
〜200重量部が特に好ましい。
一方、本発明において用いられるリン系高分子難燃剤
としては下記構造単位からなるポリマを挙げることがで
きる。
(ただし、R1は水素原子または一価の有機残基を、R2
2価の有機残基を示す。) そしてこれらのうち最も好ましい有機リン化合物は下
記ポリマである。
(ただし、R1は水素原子または一価の有機残基を、R2
2価の有機残基を示す。) なお、これらのポリマは一部が金属塩であってもよ
い。このポリマの添加量は構造式(I)、(II)、(II
I)および(IV)からなる液晶ポリエステル100重量部に
対して0.2〜30重量部、好ましくは0.5〜15重量部であ
り、液晶ポリエステル中の構造単位(III)の100重量部
に対して2〜150重量部が好ましく、10〜100重量部が特
に好ましい。
また、本発明における高分子難燃剤は下記構造単位か
らなるポリマのように臭素およびリン原子を含有したポ
リマであってもよい。
(ただし、R1は水素原子または一価の有機残基を示
す。) 本発明の液晶ポリエステルにおいて前記構造単位(II
I)を含有する時には構造単位(III)が構造単位
〔(I)+(II)+(III)〕の5〜25モル%であり、
前記の難燃剤添加量でUL94規格の垂直型燃焼テスト(AS
TM D790規格)で1/32″厚みでV−0にすることができ
る。構造単位(III)が5モル%未満では、液晶ポリエ
ステルの融点が高くなるため難燃剤によって溶融時に液
晶ポリエステルが分解し重合低下が起こり、充填剤を添
加しても機械物性が低下したり、燃焼時に成形品がドリ
ップしたりして好ましくない。一方、構造単位(III)
が25モル%より多いと荷重たわみ温度などの耐熱性が大
きく低下するのみならず、難燃性を付与するには多量の
有機臭素化合物またはリン化合物を添加する必要があっ
たり、アンチモン化合物などの難燃助剤をさらに添加す
る必要があるため、耐熱性や機械的特性が大きく低下す
るため好ましくない。
本発明における樹脂組成物は、液晶ポリエステル
(A)と高分子難燃剤(B)、または充填剤(C)を予
め溶融混合した後に前者の場合には充填剤(C)を、ま
た後者の場合には高分子難燃剤(B)を溶融混合するこ
とが必須であり、液晶ポリエステル(A)と高分子難燃
剤(B)および充填剤(C)を同時に添加する際には、
難燃性や機械的特性が十分とはいえず好ましくない。
この原因は、液晶ポリエステル(A)、高分子難燃剤
(B)および充填剤(C)を同時に溶融混合せしめる際
には充填剤(C)が液晶ポリエステル(A)への高分子
難燃剤(B)の分散性を防げるためと思われる。
そして最も好ましい方法は、液晶ポリエステル(A)
と高分子難燃剤(B)を予め溶融混合せしめた後に充填
剤(C)を溶融混合せしめる方法である。
本発明において用いることができる充填剤としてはガ
ラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、チタン酸
カリウム繊維、石膏繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、
スチール繊維、セラミックス繊維、ボロンウイスカ繊
維、マイカ、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、ガラス
ビーズ、ガラスフレーク、ガラスマイクロバルーン、ク
レー、ワラステナイト、酸化チタンなどの繊維状、粉
状、粒状あるいは板状の無機フィラーが挙げられる。
上記充填剤中、ガラス繊維が好ましく使用される。ガ
ラス繊維の種類は、一般に樹脂の強化用に用いるものな
ら特に限定はなく、たとえば長繊維タイプや短繊維タイ
プのチョップトストランド、ミルドファィバーなどから
選択して用いることができる。また、ガラス繊維はエチ
レン/酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂、エポキ
シ樹脂などの熱硬化性樹脂で被覆あるいは集束されてい
てもよく、またシラン系、チタネート系などのカップリ
ング剤、その他の表面処理剤で処理されていてもよい。
なお、これらの充填剤の添加量は液晶ポリエステル
(A)100重量部に対して5〜200重量部であり、10〜15
0重量部が好ましい。本発明の組成物には、本発明の目
的を損なわない程度の範囲で、酸化防止剤および熱安定
剤(たとえばヒンダードフェノール、ヒドロキノン、ホ
スファイト類およびこれらの置換体など)、紫外線吸収
剤(たとえばレゾルシノール、サリシレート、ベンゾト
リアゾール、ベンゾフェノンなど)、滑剤および離型剤
(モンタン酸およびその塩、そのエステル、そのハーフ
エステル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよび
ポリエチレンワックスなど)、染料(たとえばニグロシ
ンなど)および顔料(たとえば硫化カドミウム、フタロ
シアニン、カーボンブラックなど)を含む着色剤、可塑
剤、帯電防止剤などの通常の添加剤や他の熱可塑性樹脂
を添加して、所定の特性を付与することができる。
本発明の樹脂組成物の溶融混練には公知の方法を用い
ることができる。たとえばバンバリーミキサー、ゴムロ
ール機、ニーダー、単軸もしくは二軸押出機などを用
い、200〜350℃の温度で溶融混練して組成物とすること
ができる。その際、充填剤あるいは難燃剤の供給方法と
しては単軸もしくは二軸押出機を用いて充填剤あるいは
難燃剤を押出機途中のサイドフィーダーから供給して混
練することも可能である。
〈実施例〉 以下、実施例により本発明を詳述する。
参考例1 p−ヒドロキシ安息香酸881重量部、4,4′−ジヒドロ
キシビフェニル158重量部、無水酢酸907重量部、テレフ
タル酸141重量部および固有粘度が約0.6dl/gのポリエチ
レンテレフタレート245重量部を撹拌翼、留出管を備え
た反応容器に仕込み、次の条件で脱酢酸重縮合を行っ
た。
まず窒素ガス雰囲気下に100〜250℃で5時間、250〜3
00℃で1.5時間反応させたのち、300℃、1時間で0.5mmH
gに減圧し、さらに2.25時間反応させ、重縮合を完結さ
せたところ、ほぼ理論量の酢酸が留出し、下記の理論構
造式を有する樹脂(a)を得た。
k/l/m/n=75/10/15/25また、このポリエステルを偏光
顕微鏡の試料台にのせ、昇温して、光学異方性の確認を
行った結果、液晶開始温度は264℃であり、良好な光学
異方性を示した。このポリエステルの対数粘度(0.1g/d
lの濃度でペンタフルオロフェノール中、60℃で測定)
は1.96dl/gであり、304℃、ずり速度1,000(1/秒)での
溶融粘度は910ポイズであった。
実施例1 参考例1で得た樹脂(a)100重量部と臭素化ポリス
チレン(“パイロチェック"68PB、日産フェロー(株)
製)7.5重量部を300℃に設定した30mmφの二軸押出機に
より溶融混合した。
このペレット107.5重量部とガラス繊維45重量部を300
℃に設定した30mmφの二軸押出機により溶融混合、ペレ
タイズした。
次に得られたペレットを住友ネスタール射出成形機プ
ロマット40/25(住友重機械工業(株)製)に供試、シ
リンダー温度300℃、金型温度90℃の条件で燃焼試験片
(1/32″および1/8″×1×2″×5″)、曲げ試験片
(1/8″×1/2″×5″)を成形した。これらの試験片に
ついて外観観察を行うとともに、UL94規格にしたがい垂
直型燃焼テストを行った。
その結果、本発明の有機臭素化合物を配合したポリエ
ステルは、難燃性が1/32″V−0、曲げ強度は1,905kgf
/cm2であり、機械的性質がすぐれるとともに、良好な成
形品外観を有することがわかった。
実施例2 参考例1で得た樹脂(a)100重量部とガラス繊維45
重量部を300℃に設定した30mmφの二軸押出機により溶
融混合した。
このペレット145重量部と実施例1と同一の臭素化ポ
リスチレン7.5重量部を30mmφの二軸押出機により溶融
混合、ペレタイズした。
そして実施例1と同じく射出成形を行った後に評価を
行ったところ、難燃性が1/32″、V−0、曲げ強度1,89
5kgf/cm2であった。
比較実施例1 参考例1で得た樹脂(a)100重量部と臭素化ポリス
チレン(“パイロチェック"68PB、日産フェロー(株)
製、7.5重量部とガラス繊維45重量部を300℃に設定し
た。30mmφの二軸押出機により溶融混合、ペレタイズ化
した。そして実施例1と同じく射出成形を行った後に評
価を行ったところ難燃性が1/32″、V−2、曲げ強度1,
810kgf/cm2であった。
〈発明の効果〉 本発明の難燃性ポリエステル組成物によって難燃性、
機械的特性、耐熱性のすぐれた射出成形品を得ることが
できる。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶ポリエステル(A)100重量部、高分
    子難燃剤(B)0.2〜30重量部および充填剤(C)5〜2
    00重量部からなる樹脂組成物を製造する方法において (イ) 液晶ポリエステル(A)と高分子難燃剤(B)
    を予め溶融混合した後に充填剤(C)を溶融混合する
    か、または (ロ) 液晶ポリエステル(A)と充填剤(C)を予め
    溶融混合した後に高分子難燃剤(B)を溶融混合するこ
    とを特徴とする難燃化樹脂組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】上記液晶ポリエステル(A)がエチレンジ
    オキシ単位を必須成分とする請求項1記載の難燃化樹脂
    組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】溶融混合に単軸または2軸押出機を用いる
    ことを特徴とする請求項1記載の難燃化樹脂組成物の製
    造方法。
  4. 【請求項4】単軸または2軸押出機の押出機途中にサイ
    ドフィーダーを設けた単軸または2軸押出機を用いるこ
    とを特徴とする請求項3記載の難燃化樹脂組成物の製造
    方法。
  5. 【請求項5】単軸または2軸押出機で予め溶融混合され
    た液晶ポリエステル(A)と高分子難燃剤(B)に該単
    軸または2軸押出機のサイドフィーダーから充填剤
    (C)を供給することを特徴とする請求項4記載の難燃
    化樹脂組成物の製造方法。
  6. 【請求項6】単軸または2軸押出機で予め溶融混合され
    た液晶ポリエステル(A)と充填剤(C)に該単軸また
    は2軸押出機のサイドフィーダーから高分子難燃剤
    (B)を供給することを特徴とする請求項4記載の難燃
    化樹脂組成物の製造方法。
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