JP3611708B2 - 難燃性ポリエステル樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、難燃性ポリエステル樹脂組成物に関し、詳しくは、流動性と難燃性に優れた難燃性ポリエステル樹脂組成物およびそれから製造された成形体に関する。
【0002】
【従来の技術】
難燃性ポリエステル樹脂は、機械的強度、耐薬品性及び電気絶縁性等に優れ、電気、電子部品、自動車部品その他の電装部品、機械部品等に広く用いられている。近年、電気、電子部品や電装部品は、各種機器の小型化・軽量化の趨勢から薄肉小型化されてきており、それに利用される各種成型品も小型化と薄肉化が進んでおり、難燃性樹脂材料に対しても良流動性が要求されている。
【0003】
こうした成型品においては、その最も薄い部分に対応する難燃性が要求される場合が多く、難燃性としてはUL−94に規定されるランクV−0の難燃性が指標とされる。この規格では、短冊状の試験片にガスバーナーの炎で着火するが、離炎後の消火とともに接炎中の燃焼物の落下の無いことが要求され、一般に成型品が薄肉になるほど難燃化の達成は困難になる。
【0004】
接炎中の燃焼物の落下を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有ポリオレフィンを添加することが特開昭47−42942号公報等に開示されている。しかし、フッ素含有ポリオレフィンの添加量を多くすると難燃性樹脂の流動性や機械的物性が低下する。
【0005】
一般に、熱可塑性樹脂組成物の流動性は、樹脂自体の分子量を小さくし溶融粘度を低下させることにより改良できる。しかしながら、こうした方法によって良流動化した場合には、機械的特性や耐熱性が低下し、更に難燃化、特に燃焼物の滴下防止性を大きく低下させる不具合がある。従って、燃焼時の滴下を防止性と流動性とに優れた難燃性ポリエステル樹脂組成物を得ることは困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ポリエステル樹脂本来の特性である良好な強度、剛性、耐熱性及び耐衝撃性を有し、且つ、流動性と難燃性特に燃焼時の滴下防止性に優れた難燃性ポリエステル樹脂組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その要旨は、(A)融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ未満の熱可塑性ポリエステル樹脂1〜99重量%と(B)融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ以上の熱可塑性ポリエステル樹脂99〜1重量%とからなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、(C)臭素系芳香族化合物3〜50重量部、(D)アンチモン化合物1〜30重量部、(E)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0.1〜5重量部および(F)無機充填剤5〜90重量部を配合してなる難燃性ポリエステル樹脂組成物に存する。
【0008】
以下、本発明につき詳細に説明する。
本発明における熱可塑性ポリエステル樹脂としては、(A)融点より50℃高い温度で測定した剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ未満の熱可塑性ポリエステル樹脂(以下、熱可塑性ポリエステル樹脂Aとも称する。)と(B)融点より50℃高い温度で測定した剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ以上の熱可塑性ポリエステル樹脂(以下、熱可塑性ポリエステル樹脂Bとも称する。)とからなる。熱可塑性ポリエステル樹脂Aの溶融粘度が高すぎると流動性が低下し、熱可塑性ポリエステル樹脂Bの溶融粘度が低すぎると燃焼時の滴下防止性が低下しやすい。
【0009】
熱可塑性ポリエステル樹脂Aの溶融粘度は、熱可塑性ポリエステル樹脂Aの融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での測定で、好ましくは1200ポイズ以下であり、より好ましくは1100ポイズ以下であり、最も好ましくは800ポイズ以下である。熱可塑性ポリエステル樹脂Bの溶融粘度は、熱可塑性ポリエステル樹脂Bの融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での測定で、好ましくは1800ポイズ以上であり、より好ましくは2400ポイズ以上である。
【0010】
熱可塑性ポリエステル樹脂Aと熱可塑性ポリエステル樹脂Bとの割合は、1〜99重量%対99〜1重量%である。熱可塑性ポリエステル樹脂Aの割合が少ないと流動性が低下し、多すぎると燃焼時の滴下防止性が低下しやすい。熱可塑性ポリエステル樹脂Aと熱可塑性ポリエステル樹脂Bとの割合は、好ましくは5〜98重量%対95〜2重量%であり、より好ましくは20〜95重量%対80〜5重量%である。
【0011】
本発明における熱可塑性ポリエステル樹脂Aおよび熱可塑性ポリエステル樹脂Bとしては、公知の芳香族ポリエステル樹脂を用いることができる。芳香族ポリエステル樹脂としては、芳香環を重合体の連鎖単位に有するポリエステルであり、芳香族ジカルボン酸およびジオール(およびそれらのエステル形生成誘導体)を主成分とする重縮合反応により得られる重合体または共重合体である。
【0012】
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、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ビフェニル−2,2’−ジカルボン酸、ビフェニル−3,3’−ジカルボン酸、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルメタン−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルスルフォン−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルイソプロピリデン−4,4’−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、アントラセン−2,5−ジカルボン酸、アントラセン−2,6−ジカルボン酸、p−ターフェニレン−4,4’−ジカルボン酸、ピリジン−2,5−ジカルボン酸等が挙げられ、好ましくはテレフタル酸が挙げられる。
【0013】
これらの芳香族ジカルボン酸は2種以上を混合して使用してもよい。なお、少量であればこれらの芳香族ジカルボン酸と共にアジピン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、セバシン酸等の脂環式ジカルボン酸を1種以上混合して使用することができる。
【0014】
ジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、へキシレングリコール、ネオペンチルグリコール、2−メチルプロパン−1,3−ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等の脂肪族ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール等の脂環式ジオール等、およびそれらの混合物等があげられる。なお、少量であれば、分子量400〜6,000の長鎖ジオール、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を1種以上共重合せしめてもよい。
【0015】
熱可塑性ポリエステル樹脂Aや熱可塑性ポリエステル樹脂Bの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレン−1、2−ビス(フェノキシ)エタン−4、4’−ジカルボキシレートポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート、更にポリエチレンイソフタレート/テレフタレート、ポリブチレンイソフタレート/テレフタレート、ポリブチレンイソフタレート/デカンジカルボキシレート等の共重合ポリエステル等が挙がられ好ましくはポリブチレンテレフタレートが挙げられる。熱可塑性ポリエステル樹脂Aと熱可塑性ポリエステル樹脂Bは、同種であっても別種であってもよいが、好ましくは同種である。
【0016】
熱可塑性ポリエステル樹脂Aがポリブチレンテレフタレートである場合、ポリブチレンテレフタレートの固有粘度は、0.96dl/g未満である。ポリブチレンテレフタレートの固有粘度が高すぎると流動性が低下する。ポリブチレンテレフタレートの固有粘度は、、好ましくは0.9dl/g以下であり、より好ましくは0.88dl/g以下であり、最も好ましくは0.83dl/g以下である。なお、固有粘度はフェノールと1,1,2,2−テトラクロロエタンの重量比1:1の混合溶媒に試料を溶解し、ウデローベ粘度計を用いて30℃で測定した値である。
【0017】
熱可塑性ポリエステル樹脂Bがポリブチレンテレフタレートである場合、ポリブチレンテレフタレートの固有粘度は、0.96dl/g以上である。ポリブチレンテレフタレートの固有粘度が低すぎると燃焼時の滴下防止性が低下しやすい。ポリブチレンテレフタレートの固有粘度は、好ましくは1.0dl/g以上であり、より好ましくは1.1dl/g以上である。なお、固有粘度はフェノールと1,1,2,2−テトラクロロエタンの重量比1:1の混合溶媒に試料を溶解し、ウデローベ粘度計を用いて30℃で測定した値である。
【0018】
本発明における(C)臭素系芳香族化合物としては、臭素系難燃剤、例えばテトラブロモビスフェノールAのエポキシオリゴマー、ペンタブロモベンジルポリアクリレート、ポリブロモフェニルエーテル、ブロム化ポリスチレン、ブロム化エポキシ、ブロム化イミド、ブロム化ポリカーボネート等が挙げられる。臭素系芳香族化合物の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、3〜50重量部である。臭素系芳香族化合物の配合量が3重量部未満であると難燃効果が不十分であり、50重量部を越えると機械的強度が低下し、溶融時の熱安定性が低下しやすい。臭素系芳香族化合物の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、好ましくは5〜40重量部であり、より好ましくは6〜30重量部である。
【0019】
本発明における(D)アンチモン化合物としては、例えば酸化アンチモンやアンチモン酸塩が挙げられ、具体例としては、三酸化アンチモン(Sb2O3)、四酸化アンチモン(Sb2O4)、五酸化アンチモン(Sb2O5)およびアンチモン酸ナトリウム等が挙げられる。
アンチモン化合物の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、1〜30重量部である。アンチモン化合物の配合量が1重量部未満であると充分な難燃効果が得られず、30重量部を越えると機械的強度が低下し、溶融時の熱安定性が低下しやすい。アンチモン化合物の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、好ましくは2〜25重量部であり、より好ましくは3〜20重量部である。
【0020】
本発明における(E)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としては、樹脂中に容易に分散し、且つ重合体同士が結合して繊維状材料を作る傾向を示すものであり、滴下防止剤として使用される。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としてかかる好適なポリテトラフルオロエチレンはダイキン化学工業(株)のポリフロンFA−500、またはF−201L、旭硝子(株)のフルオンCD−123、三井・デュポンフロロケミカル(株)のテフロン6Jとして商業的に入手できる。
【0021】
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の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.1〜5重量部である。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の配合量が0.1重量部未満であると本発明の効果が発揮されず、5重量部を越えると押出性、成形性等の加工性が損なわれる。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の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、好ましくは0.2〜4重量部であり、より好ましくは0.3〜3重量部である。
【0022】
本発明における(F)無機充填剤としては、炭酸カルシウム、酸化チタン、長石系鉱物、クレー、燐酸三カルシウム、硼酸亜鉛、ホワイトカーボン、カーボンブラック、ガラスビーズ等の如き粒状または無定型の充填剤;カオリン、クレー、タルク、グラファイト等の如き板状の充填剤;ガラスフレーク、マイカ等の如き鱗片状の充填剤;ガラス繊維、炭素繊維、ウァラストナイト、チタン酸カリウム等の如き繊維状の充填剤が挙げられる。無機充填剤の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対して、5〜90重量部である。無機充填剤の配合量が5重量部未満であると、剛性や耐熱性が十分でなく、90重量部を越えると、流動性が低下し、機械的物性も低下しやすい。無機充填剤の配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂A1〜99重量%と熱可塑性ポリエステル樹脂B99〜1重量%からなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対して、好ましくは6〜80重量部であり、より好ましくは7〜70重量部である。
【0023】
本発明の熱可塑性ポリエステル系樹脂組成物には上記成分の他に、その物性、流動性と難燃性を損なわない限りにおいて、その目的に応じて樹脂の混練時、成形時に慣用の他の添加剤、たとえば各種エラストマー成分、安定材、酸化防止剤、耐候剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤等を配合することができ、また例えばポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、AS樹脂、ABS樹脂等を配合することもできる。
【0024】
本発明の熱可塑性ポリエステル系樹脂組成物は製造するための方法に特に制限されるものではないが、例えば熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、及び必要に応じて他の添加剤を配合し、スクリュー式押し出し機によってペレットに調製する一括ブレンド方法、またスクリュー式押し出し機にまず熱可塑性ポリエステル樹脂を供給して溶融し、他の供給口より充填剤及び添加剤を供給混練しペレットに調製する分割ブレンド方法等が挙げられる。
【0025】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
実施例及び比較例における各原料としては、以下のものを使用した。
(1)PBT−1:極限粘度が0.58のポリブチレンテレフタレート、NOVADUR5005A(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)、融点227℃、融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が100ポイズ以下。
【0026】
(2)PBT−2:極限粘度が0.70のポリブチレンテレフタレート、NOVADUR5007A(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)、融点227℃、融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が269ポイズ。
(3)PBT−3:極限粘度が0.85のポリブチレンテレフタレート、NOVADUR5008AS(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)、融点227℃、融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が980ポイズ。
(4)PBT−4:極限粘度が1.2のポリブチレンテレフタレート、NOVADUR5020S(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)、融点227℃、融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が3000ポイズ。
【0027】
(5)臭素系芳香族難燃剤:ペンタブロモベンジルポリアクリレート(ブロモケム・ファー・イースト社製)
(6)酸化アンチモン:三酸化アンチモン(森六社製)
(7)アンチモン酸塩:アンチモン酸ソーダ:NA−1070L(日産化学社製)
(8)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:ポリフロンFA−500(ダイキン工業社製)(以下PTFEと略記する)
(9)無機充填剤:直径13μmのガラス繊維、T−123(日本電気硝子社製)
【0028】
樹脂組成物の評価試験は、以下のように行った。
(1)引張強度:ASTM D−638に従って測定した。
(2)難燃性試験:5本の試験片をアンダーライターズラボラトリーズインコーポレーションのUL−94”材料分類のための燃焼試験(以下、UL−94)”に示される試験方法に従って、厚み1/32インチで試験し、供試材料を5本の試料の結果に基づいてUL−94 V−0、V−1及びV−2のいずれかの等級に評価した。
UL−94についての各Vの等級の基準は概略以下の通りである。V−0:点火炎を取り除いた後の平均火炎保持時間が5秒以下であり、且つ全試料とも脱脂綿に着火する微粒炎を落下しない。V−1:点火炎を取り除いた後の平均火炎保持時間が25秒以下であり、且つ全試料とも脱脂綿に着火する微粒炎を落下しない。V−2:点火炎を取り除いた後の平均火炎保持時間が25秒以下であり、且つこれらの試料が脱脂綿に着火する微粒炎を落下する。
【0029】
(3)スパイラル流動長:バレル温度250℃、金型温度100℃、射出圧力1000kg/cm2で厚み0.8mmのスパイラルフローを成形した。
(4)溶融粘度:樹脂の融点より50℃高い温度で、直径1mm,長さ30mmのダイスを備えたキャピラリーレオメーターで測定し、剪断速度36.5sec−1の溶融粘度を測定した。
(5)融点:樹脂の融点はDSC法で室温から20℃/分の昇温速度で測定した時の吸熱ピークのピークトップ温度である。
【0030】
〔実施例1〜5、比較例1〜5〕
表−1に示す組成比に従って、2軸押出機(スクリュー径30mm)を用いて、バレル設定温度250℃。回転数200rpmで押出しペレットを作った。得られたペレットを用い、射出成形機(住友重機械社製、ネスタールSG75−SYCAP−MIIIA)を用いて温度255℃で射出成形した。なお、成形に際して、樹脂組成物はその直前まで120℃にて6〜8時間乾燥した。
【0031】
【表1】
【0032】
【発明の効果】
本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂本来の良好な強度、剛性、耐熱性及び耐衝撃性を有し、且つ、流動性と難燃性、特に燃焼時の滴下防止性に優れる。また本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物から製造される0.8mm以下の薄肉部分を有する成形体は、薄肉部分における難燃性にも優れており電気、電子、自動車、機械等の各種工業部品としてに非常に有用である。
Claims (5)
- (A)融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ未満の熱可塑性ポリエステル樹脂1〜99重量%と(B)融点より50℃高い温度における剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ以上の熱可塑性ポリエステル樹脂99〜1重量%とからなる熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、(C)臭素系芳香族化合物3〜50重量部、(D)アンチモン化合物1〜30重量部、(E)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0.1〜5重量部および(F)無機充填剤5〜90重量部を配合してなる難燃性ポリエステル樹脂組成物。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂がポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項1に記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
- 融点より50℃高い温度で測定した剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ未満の熱可塑性ポリエステル樹脂が、固有粘度0.96dl/g未満のポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項2に記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
- 融点より50℃高い温度で測定した剪断速度36.5sec−1での溶融粘度が1500ポイズ以上の熱可塑性ポリエステル樹脂が、固有粘度0.96dl/g以上のポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項2または3に記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1ないし4のいずれかの難燃性ポリエステル樹脂組成物からなる成形体であって、厚さ0.8mm以下の薄肉部分を有することを特徴とする成形体。
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