JP5584001B2 - ポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品 - Google Patents

ポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品 Download PDF

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Description

本発明は、特定構造を有する紫外線吸収剤及び特定の脂肪酸エステル化合物を含有したポリカーボネート樹脂組成物およびそれからなる成形品に関する。さらに詳しくは、本発明はかかる特定の紫外線吸収剤及び特定の脂肪酸エステル化合物を組み合わせることにより、(1)成形品の耐紫外線性に優れ、(2)成形時の金型からの離型性に優れ、(3)射出成形時の金型鏡面、スライド部およびガス抜き部などに生じる金型付着物が少なく、(4)成形加工時の熱安定性に優れ、かつ(5)成形品の透明性および色調に比較的優れている、耐熱性の非常に高い実用性のあるポリカーボネート樹脂組成物およびそれからなる成形品に関する。殊に本発明は該ポリカーボネート樹脂組成物からなる車両用透明部材にも関する。
ポリカーボネート樹脂は、優れた透明性、耐熱性、および機械的強度等を有するため電気、機械、自動車、および医療用途等に幅広く使用されている。しかしながら、ポリカーボネート樹脂は長期に屋外で使用する際やランプ光源のカバー等に使用される場合、アクリル樹脂等に比較して耐候性が問題となることがある。ポリカーボネート樹脂の耐候性を向上させるために種々の紫外線吸収剤を使用する技術は広く知られている。また、紫外線吸収剤とその他の添加剤を併用することで更なる耐候性を向上させる方法も幾つか提案されている。しかし、添加する紫外線吸収剤の種類によっては、ポリカーボネート樹脂の色相、耐湿熱性が低下することがある。また透明熱可塑性樹脂の中でもポリカーボネート樹脂は、その良好な耐衝撃性によって、更に耐熱性と流動性との両立に優れることによって大型の透明樹脂成形品、殊に射出成形品への適用が試みられている。成形品が大型化すると成形サイクルが長くなる傾向にあり、熱負荷が比較的大きくなりやすい。
一方、ポリカーボネート樹脂を射出成形する場合、溶融成形時の金型からの離型性を向上させるために、一般的には樹脂そのものに離型剤を配合する方法が広く用いられている。
紫外線吸収剤および離型剤としては、これまで多くの種類が開示され、実際に用いられている。しかしながらこれらの添加剤はポリカーボネート樹脂との溶融混練時および溶融混練して得られた樹脂組成物の成形加工時に揮発や分解が起こりやすく、シルバーストリーク現象や変色等の成形不良、金型付着物の生成、および成形品表面の転写不良等の様々な問題を引き起こす原因となることがある。特に、近年のヘッドランプレンズおよびグレージング材等に代表される車両用透明部材の成形においては、薄肉軽量化および大型化がすすみ、さらに生産性向上の目的で成形時の樹脂温度をより高くする傾向にある。その結果上記の問題はますます大きくなっている。一方でこれらの車両用透明部材は、極めて良好な外観が要求される部材であることから、上記問題が生じないよう細心の注意を払って製造されているのが現状である。
特に金型付着物生成の問題は、ヘッドランプレンズ(素通し型のレンズ、すなわちヘッドランプカバーを含む)に代表される金型構造の複雑な成形品の生産時に、特に顕著となりやすい。これは金型構造が複雑であるほど付着物が堆積する隘路が生成しやすいためである。一方でかかる金型付着物による不良を防止する為に定期的な金型のメンテナンス(洗浄)は金型構造が複雑であるため、長時間を必要とし、生産性を大幅に低下させる。したがって、ヘッドランプレンズでは金型付着物生成の問題は、解決すべき重要な課題となっている。一方、グレージング材はヘッドランプレンズほど金型構造が複雑でない場合であっても極めて大面積を有するために不良の発生率が高くなりやすい。したがってグレージング材においても金型付着物生成の問題は、解決すべき重要な課題である。
これらの問題に対し、熱による分解や揮発が少なく、樹脂の色相や熱安定性にも影響が少ない紫外線吸収剤については既に多くの提案がなされている。
従来、樹脂の耐候性を向上する方法としては紫外線吸収剤を配合する方法が広く知られており、中でもビスベンゾオキサジノン化合物が知られている。ビスベンゾオキサジノン化合物は、アントラニル酸とジカルボン酸ジハロゲン化物とを反応させて製造することができる(特許文献1〜3)。また無水イサト酸とジカルボン酸ジハロゲン化物とを反応させて製造することができる(特許文献4)。
しかしながら、アントラニル酸を原料とする特許文献1〜3のいずれの方法も、反応の脱ハロゲン化水素剤として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムなどのようなアルカリ金属化合物を用いる。そのため得られるビスベンゾオキサジノン化合物中に塩化ナトリウムなどの微量のハロゲン化アルカリ金属塩を含有する。このアルカリ金属塩を含有するビスベンゾオキサジノン化合物を紫外線吸収剤としてポリカーボネート樹脂に添加すると、アルカリ金属により、ポリカーボネート樹脂の耐湿熱性が低下する。
一方、特許文献4には精製した無水イサト酸とジカルボン酸ジハロゲン化物とを、ピリジン中で反応させ、黄色インデックスやナトリウム濃度の低いビスベンゾオキサジノン化合物を製造する方法が提案されている。しかし、この文献には精製の具体的手段は明らかにされていない。またジカルボン酸ジハロゲン化物の量についても詳細な規定が無く、実施例に記載された量ではジカルボン酸ジハロゲン化物が過剰となり、不純物が生成する原因となる。また無水イサト酸を原料とする方法は、アントラニル酸を原料とする方法に比べ原料の無水イサト酸が高価である。そのためアントラニル酸を原料とし、ポリカーボネート樹脂の色相、耐湿熱性を低下させないビスベンゾオキサジノン化合物が望まれている。
また特許文献5には(a)芳香族ポリカーボネート、(b)低蒸気圧のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及び(c)亜リン酸エステル系安定剤からの芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が開示され、かかる組成物は成形時の耐金型汚染性に優れ、また、紫外線吸収能、耐候性、および耐加水分解性に優れ、更には耐衝撃性、耐熱性、色調安定性、および透明性に優れ、メガネレンズ成形品に好適であることに言及している。しかし、上述のとおり車両用透明部材に要求されるような特性には十分着眼していない。したがって、かかる樹脂組成物を得るためには未だ多くの検討が必要であった。
特開昭58−194854号公報 特開昭61−291575号公報 特開2003−155468号公報 国際公開第2003/035735号公報 特開2003−301101号公報
本発明の目的は、樹脂組成物からなる成形品の透明性、色調、耐侯性、耐湿熱性に優れると共に、成形時の熱安定性および離型性に優れ、かつ金型付着物生成の低減されたポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品、特にヘッドランプレンズやグレージング材に代表される車両用透明部材を提供することにある。
また本発明の目的は、脱ハロゲン化水素剤として水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属化合物を用いることなく、アントラニル酸誘導体から製造されるビスベンゾオキサジノン化合物を提供することにある。
本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討した結果、特定のビスベンゾオキサジノン化合物を使用することにより、樹脂組成物からなる成形品の透明性、色調、耐侯性、耐湿熱性、および成形時の熱安定性が改善されることを見出し、本発明を完成した。
また射出成形における金型付着の問題が単に紫外線吸収剤の揮発性の低減やその分子量にはよらないことを見出した。より具体的には、離型剤を更に配合したポリカーボネート樹脂組成物においては離型剤の種類によっても金型付着物生成が大きく異なる点を見出した。かくして本発明者は、離型剤の選定が上記課題を解決しより実用的なポリカーボネート樹脂組成物の提供に重要であるとの認識を得た。かかる認識の下、更に研究を進めた結果、ポリカーボネート樹脂に、特定構造のビスベンゾオキサジノン化合物及び特定の脂肪酸エステル化合物をそれぞれ特定量配合することによって、上記の課題を解決できることを究明し本発明を完成した。
本発明によれば、(1)(A)熱可塑性樹脂樹脂(A成分)100重量部に対し、(B)下記一般式(1)で表され、
Figure 0005584001
(式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、またはカルボキシル基を表す。)
(i)純度が98%以上であり、(ii)下記式(2)で表される化合物の含有量が0.15重量%未満であり、
Figure 0005584001
(iii)パウダー状での可視光線領域の光線反射率測定において最大ピークが380〜480nmの範囲にあり、かつ最大光線反射率が100%以上であり、(iv)ナトリウム金属の含有量が50ppm未満であり、かつ(v)YI値が10以下であるビスベンゾオキサジノン化合物(B成分)0.01〜5重量部、および(C)多価アルコールと脂肪族カルボン酸とのエステルであり、TGA(熱重量解析)における5%重量減少温度が250〜360℃であり、かつ酸価が4〜20である脂肪酸エステル化合物(C成分)0.01〜1重量部を含有する樹脂組成物が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(2)上記一般式(1)中のRおよびRが水素原子である上記構成(1)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(3)B成分が、下記一般式(3)で表されるアントラニル酸誘導体と下記式(4)で表される芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物とを、不活性ガス気流下、有機溶媒中で反応させ、下記式(5)で表されるアミド化合物を製造する工程、および該アミド化合物を脱水剤と反応させる工程を含む製造方法により得られるビスベンゾオキサジノン化合物である前記構成(1)または(2)の樹脂組成物である。
Figure 0005584001
Figure 0005584001
Figure 0005584001
(式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、カルボキシル基を表す。Xはハロゲン原子を表す。)
本発明の好適な態様の1つは、(4)B成分の製造時に使用される有機溶媒がケトン類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類およびエーテル類からなる群より選ばれる少なくとも一種の有機溶媒である前記構成(3)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(5)B成分の製造時に使用する不活性ガスが窒素である前記構成(3)または(4)に記載の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(6)上記一般式(3)〜(5)中の、RおよびRが水素原子、Xが塩素原子である上記構成(3)〜(5)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(7)C成分が多価アルコールと脂肪族カルボン酸とのフルエステルである上記構成(1)〜(6)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(8)C成分が4〜8価である炭素数5〜30の脂肪族多価アルコールと炭素数10〜22の脂肪族カルボン酸とのフルエステルである上記構成(7)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(9)上記脂肪族多価アルコールがペンタエリスリトールである上記構成(8)の樹脂樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(10)C成分のTGA(熱重量解析)における5%重量減少温度が280〜360℃である上記構成(1)〜(9)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(11)C成分の酸価が4〜18である上記構成(1)〜(10)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(12)C成分の水酸基価が0.1〜30である上記構成(1)〜(11)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(13)C成分のヨウ素価が10以下である上記構成(1)〜(12)の樹脂樹脂組成物。
本発明の好適な態様の1つは、(14)A成分100重量部に対し、(D)リン系安定剤(D成分)および(E)ヒンダードフェノール系安定剤(E成分)から選ばれる少なくとも1種の安定剤を0.0001〜1重量部含有する上記構成(1)〜(13)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(15)厚さ2mmの成形板における全光線透過率が70%以上である上記構成(1)〜(14)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(16)厚さ2mmの成形板における湿熱試験前後のΔHazeが2.0以下である上記構成(1)〜(15)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(17)厚さ2mmの成形板における耐候促進試験前後のΔHazeが1.0以下である上記構成(1)〜(16)の樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(18)厚さ2mmの成形板に白色標準板を重ねて測定した380〜480nmの範囲の光線反射率の最大ピークが60〜80%である上記構成(1)〜(17)の樹脂組成物である。
本発明の樹脂組成物からは、好ましくはその溶融成形された成形品が提供され、該成形品は好ましくは車両用透明部材であり、中でも好ましくは、ハードコート処理がなされており、車両用灯具カバーレンズまたはレンズ、並びに車両用グレージング材である。
以下本発明の詳細について説明する。
<A成分について>
本発明のA成分として使用される熱可塑性樹脂としてはポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン樹脂、およびアクリル樹脂等が挙げられ、その中でもポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、およびスチレン樹脂が好ましく使用され、ポリカーボネート樹脂が最も好ましく使用される。
以下に最も好ましく使用されるポリカーボネート樹脂について詳述する。
代表的なポリカーボネート樹脂(以下、単に「ポリカーボネート」と称することがある)は、二価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものであり、反応の方法としては界面重縮合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法及び環状カーボネート化合物の開環重合法等を挙げることができる。
上記二価フェノールの具体例としては、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ビフェノール、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)プロパン(通称“ビスフェノールA”)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、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、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)オキシド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エステル、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、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)フルオレン等が挙げられる。これらの中でも、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン、特にビスフェノールA(以下“BPA”と略称することがある)が汎用されている。
本発明では、汎用のポリカーボネートであるビスフェノールA系のポリカーボネート以外にも、他の二価フェノール類を用いて製造した特殊なポリカーボネ−トをA成分として使用することが可能である。
例えば、二価フェノール成分の一部又は全部として、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール(以下“BPM”と略称することがある)、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(以下“Bis−TMC”と略称することがある)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン及び9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下“BCF”と略称することがある)を用いたポリカーボネ−ト(単独重合体又は共重合体)は、吸水による寸法変化や形態安定性の要求が特に厳しい用途に適当である。これらのBPA以外の二価フェノールは、該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分全体の5モル%以上、特に10モル%以上、使用するのが好ましい。
殊に、高剛性かつより良好な耐加水分解性が要求される場合には、樹脂組成物を構成するA成分が次の(1)〜(3)の共重合ポリカーボネートであるのが特に好適である。
(1)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBCFが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、BPAが10〜95モル%(より好適には50〜90モル%、さらに好適には60〜85モル%)であり、かつBCFが5〜90モル%(より好適には10〜50モル%、さらに好適には15〜40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBis−TMCが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
これらの特殊なポリカーボネートは、単独で用いてもよく、2種以上を適宜混合して使用してもよい。また、これらを汎用されているビスフェノールA型のポリカーボネートと混合して使用することもできる。
これらの特殊なポリカーボネートの製法及び特性については、例えば、特開平6−172508号公報、特開平8−27370号公報、特開2001−55435号公報及び特開2002−117580号公報等に詳しく記載されている。
なお、上述した各種のポリカーボネートの中でも、共重合組成等を調整して、吸水率及びTg(ガラス転移温度)を下記の範囲内にしたものは、ポリマー自体の耐加水分解性が良好で、かつ成形後の低反り性においても格段に優れているため、形態安定性が要求される分野では特に好適である。
(i)吸水率が0.05〜0.15%、好ましくは0.06〜0.13%であり、かつTgが120〜180℃であるポリカーボネート、あるいは
(ii)Tgが160〜250℃、好ましくは170〜230℃であり、かつ吸水率が0.10〜0.30%、好ましくは0.13〜0.30%、より好ましくは0.14〜0.27%であるポリカーボネート。
ここで、ポリカーボネートの吸水率は、直径45mm、厚み3.0mmの円板状試験片を用い、ISO62−1980に準拠して23℃の水中に24時間浸漬した後の水分率を測定した値である。また、Tg(ガラス転移温度)は、JIS K7121に準拠した示差走査熱量計(DSC)測定により求められる値である。
一方、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又はハロホルメート等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネート又は二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
このような二価フェノールとカーボネート前駆体とから界面重合法によってポリカーボネートを製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二価フェノールが酸化するのを防止するための酸化防止剤等を使用してもよい。また、ポリカーボネートは3官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネートであってもよい。ここで使用される3官能以上の多官能性芳香族化合物としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン等が挙げられる。
分岐ポリカーボネートを生ずる多官能性化合物を含む場合、その量は、ポリカーボネート全量中、好ましくは0.001〜1モル%、より好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%である。また、特に溶融エステル交換法の場合、副反応として分岐構造が生ずる場合があるが、かかる分岐構造量についても、ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%であるものが好ましい。なお、かかる分岐構造の割合についてはH−NMR測定により算出することが可能である。
また、本発明の樹脂組成物においてA成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、芳香族もしくは脂肪族(脂環族を含む)の2官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート、2官能性アルコール(脂環族を含む)を共重合した共重合ポリカーボネート並びにかかる2官能性カルボン酸及び2官能性アルコールを共に共重合したポリエステルカーボネートであってもよい。また、得られたポリカーボネートの2種以上をブレンドした混合物でも差し支えない。
ここで用いる脂肪族の2官能性のカルボン酸は、α,ω−ジカルボン酸が好ましい。脂肪族の2官能性のカルボン酸としては、例えば、セバシン酸(デカン二酸)、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、オクタデカン二酸、イコサン二酸等の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸及びシクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸が好ましく挙げられる。2官能性アルコールとしては、脂環族ジオールがより好適であり、例えばシクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、トリシクロデカンジメタノール等が例示される。
さらに、本発明では、A成分として、ポリオルガノシロキサン単位を共重合した、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の使用も可能である。
A成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、上述した二価フェノールの異なるポリカーボネート、分岐成分を含有するポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体等の各種ポリカーボネートの2種以上を混合したものであってもよい。さらに、製造法の異なるポリカーボネート、末端停止剤の異なるポリカーボネート等を2種以上混合したものを使用することもできる。
ポリカーボネートの重合反応において、界面重縮合法による反応は、通常、二価フェノールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤及び有機溶媒の存在下に反応させる。酸結合剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物又はピリジン等のアミン化合物が用いられる。有機溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素が用いられる。また、反応促進のために、例えば、トリエチルアミン、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド等の3級アミン、4級アンモニウム化合物、4級ホスホニウム化合物等の触媒を用いることもできる。その際、反応温度は通常0〜40℃、反応時間は10分〜5時間程度、反応中のpHは9以上に保つのが好ましい。
また、かかる重合反応においては、通常、末端停止剤が使用される。かかる末端停止剤として単官能フェノール類を使用することができる。単官能フェノール類のとしては、例えば、フェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノール等の単官能フェノール類を用いるのが好ましい。さらに、単官能フェノール類としては、デシルフェノール、ドデシルフェノール、テトラデシルフェノール、ヘキサデシルフェノール、オクタデシルフェノール、エイコシルフェノール、ドコシルフェノール及びトリアコンチルフェノール等の炭素数10以上の長鎖アルキル基で核置換された単官能フェノールを挙げることができ、該フェノールは流動性の向上及び耐加水分解性の向上に効果がある。かかる末端停止剤は単独で使用しても2種以上併用してもよい。
溶融エステル交換法による反応は、通常、二価フェノールとカーボネートエステルとのエステル交換反応であり、不活性ガスの存在下に二価フェノールとカーボネートエステルとを加熱しながら混合して、生成するアルコール又はフェノールを留出させる方法により行われる。反応温度は、生成するアルコール又はフェノールの沸点等により異なるが、殆どの場合120〜350℃の範囲である。反応後期には反応系を1.33×10〜13.3Pa程度に減圧して生成するアルコール又はフェノールの留出を容易にさせる。反応時間は、通常、1〜4時間程度である。
上記カーボネートエステルとしては、置換基を有していてもよい炭素原子数6〜10のアリール基、アラルキル基あるいは炭素原子数1〜4のアルキル基等のエステルが挙げられ、中でもジフェニルカーボネートが好ましい。
また、重合速度を速めるために重合触媒を用いることができる。かかる重合触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、二価フェノールのナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の含窒素塩基性化合物等を用いることができる。さらに、アルカリ(土類)金属のアルコキシド類、アルカリ(土類)金属の有機酸塩類、ホウ素化合物類、ゲルマニウム化合物類、アンチモン化合物類、チタン化合物類、ジルコニウム化合物類等のエステル化反応、エステル交換反応に使用される触媒を用いることができる。これらの触媒は単独で使用してもよく2種以上を組み合わせて使用してもよい。触媒の使用量は、原料の二価フェノール1モルに対し、好ましくは1×10−9〜1×10−5当量、より好ましくは1×10−8〜5×10−6当量の範囲で選ばれる。
溶融エステル交換法による反応では、生成ポリカーボネートのフェノール性末端基を減少する目的で、重縮反応の後期あるいは終了後に、例えば、2−クロロフェニルフェニルカーボネート、2−メトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート、2−エトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート等の化合物を加えることができる。
さらに、溶融エステル交換法では触媒の活性を中和する失活剤を用いることが好ましい。かかる失活剤の量としては、残存する触媒1モルに対して0.5〜50モルの割合で用いるのが好ましい。また、重合後のポリカーボネートに対し、0.01〜500ppmの割合、より好ましくは0.01〜300ppm、特に好ましくは0.01〜100ppmの割合で使用するのが適当である。好ましい失活剤の例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のホスホニウム塩、テトラエチルアンモニウムドデシルベンジルサルフェート等のアンモニウム塩が挙げられる。
A成分となるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は限定されない。しかしながら、粘度平均分子量は、10,000未満であると強度等が低下し、50,000を超えると成形加工特性が低下するようになるので、10,000〜50,000の範囲が好ましく、12,000〜30,000の範囲がより好ましく、15,000〜28,000の範囲がさらに好ましい。この場合、成形性等が維持される範囲内で、粘度平均分子量が上記範囲外であるポリカーボネートを混合することも可能である。例えば、粘度平均分子量が50,000を超える高分子量のポリカーボネート成分を配合することも可能である。
本発明でいう粘度平均分子量は、まず、次式にて算出される比粘度(ηSP)を20℃で塩化メチレン100mlに芳香族ポリカーボネート0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求め、
比粘度(ηSP)=(t−t)/t
[tは塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mを算出する。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
なお、本発明の樹脂組成物における粘度平均分子量を測定する場合は、次の要領で行う。すなわち、該樹脂組成物をその20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、可溶分をセライト濾過により採取した後、溶液を除去して十分に乾燥し、塩化メチレン可溶分の固体を得る。かかる固体0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液から20℃における比粘度(ηSP)を、オストワルド粘度計を用いて求め、上式によりその粘度平均分子量Mを算出する。
<B成分について>
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は下記式(1)で表される。
Figure 0005584001
(式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、またはカルボキシル基を表す。)
炭素数1〜3のアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。炭素数1〜3のアルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。炭素数1〜3のアシル基(R−CO−)としてアセチル基、アクリロイル基などが挙げられる。炭素数1〜3のアシルオキシ基(R−CO−O−)として、Rがメチル基、エチル基のものが挙げられる。炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基(−CO−OR)として、Rがメチル基、エチル基のものが挙げられる。ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。より好ましくは、Rは、水素原子である。式(1)のRが水素原子、Rが水素原子である2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)が好ましい。
(純度)
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物の純度は98%以上、好ましくは98.2%以上、より好ましくは98.5%以上である。純度が98%未満であると、耐候性、耐湿熱性に劣る。なお、ビスベンゾオキサジノン化合物の純度は、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)法により測定する。
(式(2)で表される化合物の含有量)
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、下記式(2)で表される化合物の含有量が0.15重量%未満であり、0.12重量%未満であることが好ましく、0.1重量%未満であることがより好ましい。上記含有量が0.15重量%以上であると耐候性、耐湿熱性に劣る。なお、式(2)で表される化合物の含有量は、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)法により測定する。
Figure 0005584001
(光線反射率測定)
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、パウダー状での可視光線領域の光線反射率測定において最大ピークが380〜480nmの範囲、好ましくは400〜460nmの範囲、より好ましくは440〜460nmの範囲にある。最大ピークの範囲が上記範囲に無い場合、耐湿熱性に劣る。
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、パウダー状での可視光線領域の光線反射率測定において最大光線反射率が100%以上、好ましくは103%以上、より好ましくは105%以上である。最大反射率が100%未満の場合、色相、光学特性に劣る。なお、最大光線反射率の上限は色相、および光学特性の点より120%程度である。
なお、光線反射率は、ビスベンゾオキサジノン化合物のパウダーを直径30mm、高さ13mmの円筒型ガラス容器に詰め、東京電色株式会社製TR−1800MK−IIを使用して380〜480nmの範囲にある最大ピーク値を測定する。測定は反射法(2度視野、C光源)にて実施する。
(ナトリウム金属の含有量)
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、ナトリウム金属の含有量が50ppm未満、好ましくは40ppm未満、より好ましくは25ppm未満である。ナトリウム含有量が50ppm以上の場合、耐湿熱性が劣る。なお、ナトリウム金属の含有量は、フレーム原子吸光光度法により測定する。
(YI値)
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、YI値が10以下、好ましくは8以下、より好ましくは5以下である。YI値が10より大きい場合、色相に劣る。なお、YI値の下限は光学特性の点より−10である。なお、YI値は、ビスベンゾオキサジノン化合物のパウダーを東京電色株式会社製TR−1800MK−IIを使用して測定する。測定は反射法(2度視野、C光源)にて実施する。
〈ビスベンゾオキサジノン化合物の製造方法〉
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、以下に示す方法で製造することができる。該方法は、下記一般式(5)で表されるアミド化合物を得る工程1とアミド化合物を脱水し環化し上記一般式(1)で表されるビスベンゾオキサジノン化合物を得る工程2を含む製造方法である。
Figure 0005584001
(式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、カルボキシル基を表す。Xはハロゲン原子を表す。)
(工程1)
工程1は、下記一般式(3)で表されるアントラニル酸誘導体と下記一般式(4)で表される芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物とを、不活性ガスの気流下、有機溶媒中で反応させ上記一般式(5)で表されるアミド化合物を得る工程である。
Figure 0005584001
(式中、Rは、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、またはカルボキシル基を表す。)
炭素数1〜3のアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。炭素数1〜3のアルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。炭素数1〜3のアシル基(R−CO−)としてアセチル基、アクリロイル基などが挙げられる。炭素数1〜3のアシルオキシ基(R−CO−O−)として、Rがメチル基、エチル基のものが挙げられる。炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基(−CO−OR)として、Rがメチル基、エチル基のものが挙げられる。ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。より好ましくは、Rは、水素原子である。具体的には、アントラニル酸が挙げられる。
Figure 0005584001
式中、Xはハロゲン原子を表す。ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。好ましくは塩素原子である。
は、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、またはカルボキシル基を表す。これらの具体例は式(3)と同じである。より好ましくは、Rは、水素原子である。具体的には、テレフタル酸ジクロライドが挙げられる。
上記反応において、芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物1モルに対し、アントラニル酸誘導体2モルが反応することにより得られるが、芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物1モルに対しアントラニル酸誘導体1モルが反応した下記式(6)で表わされる副生成物の生成を抑制するためにアントラニル酸誘導体を化学量論量より若干過剰に用いることが好ましい。すなわち反応に用いる芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物の量は、1モルのアントラニル酸誘導体に対し、好ましくは0.43〜0.5モル、より好ましくは0.47〜0.5モルである。
Figure 0005584001
(式中、R、Rは式(3)、および(4)の規定と同じである。)
なお、特許文献4にあるようにイサト酸無水物と芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物の反応では有機塩基としてピリジンのような第三級アミンを使用しているが、これらは嵩高いために式(7)で表されるような反応中間体が不安定になり、その結果として式(2)で表される不純物が増加しやすい。上記反応中間体についてはHPLCならびにLC(液体クロマトグラフィー)/MS(マススペクトル)にて確認した。
Figure 0005584001
有機溶媒としては、原料のアントラニル酸誘導体と芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物が可溶かつ、反応に関与しない溶媒が使用される。具体的にはアセトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロヘキサノンなどのケトン類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類が好ましい。このなかでも特にケトン類が原料の溶解性、反応のしやすさの面から好ましい。反応に用いる有機溶媒の量は特に限定されないが、アントラニル酸誘導体100重量部に対し、好ましくは350〜3500重量部、より好ましくは800〜1200重量部である。
本発明は、反応系内に不活性ガスを導入し、反応を不活性ガス気流下に進行させ、ハロゲン化水素を除去することを特徴とする。本発明で用いる不活性ガスとしては、窒素、アルゴンなどが挙げられ、特に窒素が好ましい。反応に用いる不活性ガスの量は、アントラニル酸誘導体1モルに対して、好ましくは1〜50L/時間であり、これを超えると不活性ガスの気流により蒸散する量が多大となり、少ない場合は反応が極めて遅くなる。より好ましくは5〜15L/時間である。なお、不活性ガスは、有機溶媒中に吹き込んでも良いし、反応容器の気相中に吹き込んでも良い。
反応装置は不活性ガス導入部、ガス導出部および環流装置を有する、通常のスラリー状態の反応液を攪拌することが可能な物であればよい。ただし通気した不活性ガス中に含まれるハロゲン化水素を除去する設備が必要である。また反応温度は室温〜140℃とするのが好ましくこれ以上の温度になると着色する傾向が強くなる、より好ましくは50〜90℃である。また反応時間は不活性ガスの流量と反応温度により変化するが、0.5〜20時間とするのが好ましく、より好ましくは8〜12時間である。また上記一般式(5)で表されるアミド化合物は特に精製することなく次工程に用いることができる。
工程1では、上記一般式(5)で表されるアミド化合物が結晶として得られる。
(工程2)
工程2は、工程1で得られたアミド化合物を脱水剤と反応させ、環化させ上記一般式(1)で表されるビスベンゾオキサジノン化合物を得る工程である。脱水剤として、無水酢酸、五酸化リン、三酸化硫黄などが挙げられ、取り扱い易さより無水酢酸が好ましい。脱水剤は、アミド化合物1当量に対して、少なくとも2当量以上必要であり、好ましくは5当量以上、より好ましくは20当量以上である。好ましい態様として溶媒として用いることもできる。
反応装置は、還流装置を有して、スラリー状態の反応液を攪拌することが可能な物であればよい。ただし排気口には反応時に生成した酸性ガスが一部出てくるので、これを除去する設備が必要である。また反応温度は用いる溶媒の沸点によって異なるが、80℃以上とするのが好ましく、より好ましくは120〜140℃である。また、脱水反応時に副生する酸性成分を取り除く為に水洗を行うことが好ましい。また反応時間は脱水剤の当量、種類により異なるが、1〜24時間とするのが好ましく、より好ましくは8〜16時間である。
本発明の製造方法によれば、アルカリ金属を使用することなく不活性ガスにより反応を進めるので、アルカリ金属の含有量の少ないビスベンゾオキサジノン化合物を得ることができる。また不活性ガス雰囲気下で反応が進むので、反応時において、酸化などの副反応が起こりにくく、高純度で色相に優れたビスベンゾオキサジノン化合物が得られる。
<C成分について>
本発明で使用するC成分は、多価アルコールと脂肪族カルボン酸とのエステルであり、多価アルコールと脂肪族カルボン酸とのフルエステルが好ましく、4〜8価の炭素数5〜30の脂肪族多価アルコールと炭素数10〜22の脂肪族カルボン酸とのフルエステルであることがさらに好ましい。なお、本発明におけるフルエステルとは、そのエステル化率が必ずしも100%である必要はなく、80%以上であればよく、好ましくは85%以上である。
C成分のTGA(熱重量解析)における5%重量減少温度は250〜360℃であり、かつ酸価は4〜20である。
本発明は、C成分のTGA(熱重量解析)測定における5%重量減少温度(以下単に“重量減少温度”と称する場合がある)が250〜360℃を満足することにより、従来のエステル以上の離型力の低減(離型性の向上)が可能となることを見出したものである。しかもかかる条件を満足するエステルは割れ耐性にも優れている。重量減少温度が360℃を超える場合は離型力の低減が困難となる。また重量減少温度はあまりに低いと耐熱性が不足し、変色や割れ耐性の低下などの原因となり得るため250℃以上であることが必要である。重量減少温度の範囲は280〜360℃の範囲がより好ましく、300〜350℃の範囲がさらに好ましく、310〜340℃の範囲が特に好ましい。なお、重量減少温度は、TGA測定装置において窒素ガス雰囲気中における23℃から20℃/分の昇温速度で600℃まで昇温する測定条件において5%の重量減少が認められる温度として求められる。
かかる特定の脂肪酸エステル化合物との組合せにより、本発明のポリカーボネート樹脂組成物は良好な透明性および離型性を有し、かつ金型付着物生成を低減している。
C成分に使用される多価アルコールは、特にその価数(水酸基数)が4〜8であり、炭素原子数が5〜30の脂肪族多価アルコ−ルであることが好ましい。脂肪族多価アルコ−ルの価数は、好ましくは4〜6であり、また炭素原子数は、好ましくは5〜12、より好ましくは5〜10である。脂肪族多価アルコ−ルは、炭素鎖中にエーテル結合を含んでいてもよい。脂肪族多価アルコールの具体例としては、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリグリセロール(トリグリセロール〜ヘキサグリセロール)、ジトリメチロールプロパン、キシリトール、ソルビトール、およびマンニトールなどが挙げられ、中でもペンタエリスリトールおよびジペンタエリスリトールが好ましく、特にペンタエリスリトールが好ましい。
C成分に使用される脂肪族カルボン酸は好ましくは炭素数が10〜22である。該脂肪族カルボン酸としては、例えばデカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、ノナデカン酸、イコサン酸、およびドコサン酸などの飽和脂肪族カルボン酸、並びにパルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エイコサペンタエン酸、およびセトレイン酸などの不飽和脂肪族カルボン酸を挙げることができる。上記の中でも脂肪族カルボン酸は、炭素原子数14〜20であるものが好ましい。なかでも飽和脂肪族カルボン酸が好ましい。特にステアリン酸およびパルミチン酸が好ましい。
ステアリン酸やパルミチン酸などの脂肪族カルボン酸は通常、動物性油脂(牛脂および豚脂など)や植物性油脂(パーム油など)などの天然油脂類から製造される。したがってステアリン酸などの脂肪族カルボン酸は通常炭素原子数の異なる他のカルボン酸成分を含む混合物である。本発明のC成分の製造においてもかかる天然油脂類から製造され、他のカルボン酸成分を含む混合物の形態からなるステアリン酸やパルミチン酸が好ましく使用される。かかる混合物における各成分の組成割合の好ましい態様は次のとおりである。
C成分を構成する脂肪族カルボン酸はパルミチン酸成分とステアリン酸成分とを含み、その熱分解メチル化GC/MS(ガスクロマト−質量分析)法におけるピーク面積において、パルミチン酸成分の面積(Sp)とステアリン酸成分の面積(Ss)との合計が全脂肪族カルボン酸中80%以上であり、かつ両者の面積比(Ss/Sp)が1.3〜30であるものが好ましい。
ここで熱分解メチル化GC/MS法とは、パイロフィル上において試料である脂肪酸エステル化合物と反応試剤である水酸化メチルアンモニウムを反応させて脂肪酸エステル化合物を分解すると共に脂肪酸のメチルエステル誘導体を生成させ、かかる誘導体に対してGC/MS測定を行う方法である。
かかるSpおよびSsの合計は、全脂肪族カルボン酸成分中85%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、91%以上がさらに好ましい。また一方で上記のSpおよびSsの合計は100%とすることも可能であるが、製造コストなどの観点から98%以下が好ましく、96%以下がより好ましい。また上記の面積比(Ss/Sp)は、1.3〜30の範囲が好ましい。かかる範囲の上限は好ましくは10、より好ましくは4、更に好ましくは3である。なお、これらの混合比率は単独の脂肪族カルボン酸で満足する必要はなく、2種以上の脂肪族カルボン酸を混合することにより満足するものであってもよい。
また上記の混合比率を満足する脂肪族カルボン酸の原料となる油脂としては、例えば牛脂および豚脂などの動物性油脂、並びにアマニ油、サフラワー油、ヒマワリ油、大豆油、トウモロコシ油、落花生油、綿実油、ゴマ油、およびオリーブ油などの植物性油脂を挙げることができる。上記の中でもステアリン酸をより多く含む点で動物性油脂が好ましく、さらに牛脂がより好ましい。さらに牛脂の中でもステアリン酸およびパルミチン酸などの飽和成分を多く含むオレオステアリンが好ましい。
本発明のC成分の脂肪酸エステル化合物は、部分エステルおよびフルエステルのいずれであってもよいが、より好ましくはフルエステルである。部分エステルは通常水酸基価が高くなり、それ自身の熱安定性が低下したり、ポリカーボネート樹脂に対する反応性が高まる結果、樹脂組成物の熱安定性を低下させやすい。またエステル自体の分子量が低くなりがちであるため揮発性の点においても部分エステルは不利となりやすい。かかるフルエステルは樹脂内部における樹脂間の摩擦力を低減し、よりスムースな樹脂流動を実現し、結果して成形品内部の歪みを低減可能とする効果も有する。
上記の特定の脂肪酸エステル化合物の製造方法は、特に限定されるものではなく、アルコールと脂肪族カルボン酸とを従来公知の各種方法を利用することができる。また本発明の特定の条件を満足するためには、特にフルエステルの製造においては十分な時間をかけて反応を完全に完結するよりも、見かけ上エステル化反応が終了した比較的早い段階で反応を終了することが好ましい。反応触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、並びに2−エチルヘキシル錫などの有機錫化合物が挙げられる。
更に本発明のC成分の酸価は4〜20であり、4〜18が好ましく、5〜15がさらに好ましい。かかる範囲を満足する脂肪酸フルエステル化合物を配合することにより、更に良好な離型性が得られ、また成形品内部の歪みの低減も可能となる。かかる酸価が4未満では離型性の不足し、酸価が20を超えるものは熱安定性が不足する。かかる酸価を発現する主成分は、脂肪酸エステル化合物中に含まれる遊離の脂肪族カルボン酸(以下単に遊離脂肪酸と称する場合がある)であり、したがって本発明で使用するC成分である脂肪酸エステル化合物中には、遊離脂肪酸などの酸成分がその酸価に対応する量存在する。ここで酸価は試料1g中に含まれる遊離脂肪酸などを中和するのに必要とする水酸化カリウムのmg数であり、JIS K 0070に規定された方法により求めることができる。
上記特定酸価の脂肪酸フルエステル化合物が、離型力をより低減(離型性の向上)可能とする理由は明らかではないが次のように考えられる。酸価によって測定される対象は主として遊離脂肪酸であり、これはその分子量から成形加工時にガス化し、上記と同様成形品表面への偏斥が生じ、離型性の向上に寄与すると考えられる。当然揮発分がある程度増加することになるが、これらは、その割合が比較的少量であり、かつ離型時に金型側に残留する割合が少ないことから金型付着物生成が増加しないものと考えられる。
以上、本発明でいうC成分の脂肪酸エステル化合物とは、エステル化合物自体のみならず、該化合物と遊離の脂肪族カルボン酸化合物との混合物をも総称するものである。さらに上記の如く酸価が遊離脂肪族カルボン酸の割合によって変化することを利用できる。即ち低い酸価の脂肪酸エステル化合物に、別途脂肪族カルボン酸を添加して、目的とする酸価を有する脂肪酸エステル化合物を調整することも可能である。同様に酸価の異なる2種以上の脂肪酸エステル化合物を混合して本発明の条件を満足する脂肪酸エステル化合物を調整することも可能である。
C成分の水酸基価は、熱安定性および離型力低減の点からは低いことが好ましく、一方あまりに低いことはその製造時間の増大によりコストが増大するため好ましくない。C成分の水酸基価は、0.1〜30の範囲が適切であり、1〜30の範囲が好ましく、2〜20の範囲がより好ましい。ここで水酸基価は試料1gをアセチル化させたとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに必要とする水酸化カリウムのmg数であり、JIS K 0070に規定された方法により求めることができる。
本発明のC成分のヨウ素価は、熱安定性の点から低いことが好ましい。C成分のヨウ素価は10以下が好ましく、1以下がより好ましい。かかるヨウ素価は試料100gにハロゲンを反応させたとき、結合するハロゲンの量をヨウ素のg数に換算した量であり、JIS K 0070に規定された方法により求めることができる。
<組成割合について>
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、A成分100重量部に対し、B成分0.01〜5重量部およびC成分0.01〜1重量部を含有する樹脂組成物である。かかるA成分、B成分およびC成分を配合することにより本発明のポリカーボネート樹脂組成物を製造することができる。B成分の組成割合はA成分100重量部に対して、好ましくは0.01〜3.5重量部、更に好ましくは0.01〜1重量部である。B成分が0.01重量部未満では紫外線吸収性能が小さく、十分な耐紫外線性が得られない。一方、5重量部を超えると組成物の熱安定性が悪化したり、また熱可塑性樹脂中に溶解しにくくなるために、金型付着物生成にも悪影響を与える。C成分の組成割合はA成分100重量部に対して、好ましくは0.02〜0.5重量部であり、より好ましくは0.05〜0.25重量部である。C成分が0.01重量部未満では離型性の改善が十分でない。一方、1重量部を超えると成形品の透明性を損ない、成形時の熱安定性も低下しやすい。
<B成分以外の紫外線吸収剤について>
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲においてB成分以外の紫外線吸収剤を含有することができる。本発明のB成分は、初期の紫外線防御効率、紫外線曝露によるそれ自体の分解、成形品の色相、および低揮発性などの特性のいずれにも大きく劣る点がない。したがって、本発明のB成分と他の紫外線吸収剤との併用によって、それぞれの不足分を補うことが可能となる。
かかる紫外線吸収剤としては、紫外線吸収剤として公知のベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、およびヒドロキシフェニルトリアジン系化合物などが例示される。より具体的には例えば2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(市販品としてはCYTEC社製、CYASORB UV−5411(商品名)が例示される)、2,2’−メチレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール](市販品としては旭電化工業(株)製、ADEKASTAB LA−31(商品名)が例示される)、および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(市販品としてはCiba Specialty Chemicals K.K.製、TINUVIN1577FF(商品名)が例示される)などが好ましい紫外線吸収剤として例示される。更に、B成分以外の紫外線吸収剤としては、多官能性2−シアノアクリル酸エステル化合物が例示される。具体的には、1,3−ビス[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]−2,2−ビス[[(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル)オキシ]メチル]プロパンであり、該化合物はBASF社からUVINUL3030(商品名)として市販されており容易に利用できる。
かかるB成分以外の紫外線吸収剤の配合量は、A成分100重量部に対して0.2重量部以下が好ましく、0.1重量部以下が更に好ましく、一方でこれらを併用する場合の下限は好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.05重量部以上である。
<D成分について>
本発明の樹脂組成物には成形加工時の熱安定性を向上させることを主たる目的としてD成分として各種のリン系安定剤が配合されることが好ましい。かかるリン系安定剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル、並びに第3級ホスフィンなどが例示される。
具体的にはホスファイト化合物としては、例えば、トリ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、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−iso−プロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−n−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−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−tert−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、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジシクロヘキシ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。
更に他のホスファイト化合物としては二価フェノール類と反応し環状構造を有するものも使用できる。例えば、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−エチリデンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイトなどを挙げることができる。
ホスフェート化合物としては、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェートなどを挙げることができ、好ましくはトリフェニルホスフェート、トリメチルホスフェートである。
ホスホナイト化合物としては、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−n−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト等があげられ、テトラキス(ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトが好ましく、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトがより好ましい。かかるホスホナイト化合物は上記アルキル基が2以上置換したアリール基を有するホスファイト化合物との併用可能であり好ましい。
ホスホネイト化合物としては、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、およびベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙げられる。
第3級ホスフィンとしては、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリアミルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィン、ジフェニルオクチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、トリナフチルホスフィン、およびジフェニルベンジルホスフィンなどが例示される。特に好ましい第3級ホスフィンは、トリフェニルホスフィンである。
上記リン系安定剤は、1種のみならず2種以上を混合して用いることができる。上記リン系安定剤の中でも、ホスファイト化合物またはホスホナイト化合物が好ましい。殊にトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイトおよびビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトが好ましい。またこれらとホスフェート化合物との併用も好ましい態様である。
<E成分について>
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には成形加工時の熱安定性、耐熱老化性、および耐紫外線性を向上させることを主たる目的としてE成分としてヒンダードフェノール系安定剤が配合されることが好ましい。かかるヒンダードフェノール系安定剤としては、例えば、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−ジメチレン−ビス(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−ブチリデン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,6−へキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2−tert−ブチル−4−メチル6−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’−ジ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−トリ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2−チオジエチレンビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス2[3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、およびテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが例示される。これらはいずれも入手容易である。中でもオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが好ましく利用される。上記ヒンダードフェノール系安定剤は、単独でまたは2種以上を組合せて使用することができる。
上記リン系安定剤(D成分)およびヒンダードフェノール系安定剤(E成分)の量は、A成分100重量部に対し、0.0001〜1重量部が好ましく、より好ましくは0.001〜0.1重量部、さらに好ましくは0.005〜0.1重量部である。安定剤が上記範囲よりも少なすぎる場合には良好な安定化効果を得ることが難しく、上記範囲を超えて多すぎる場合は、組成物の物性低下を起こす場合がある。
<その他の添加剤について>
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、上記A成分〜E成分、およびその他の紫外線吸収剤以外にも、通常ポリカーボネート樹脂に配合される各種の添加剤を含むことができる。
(i)D成分、E成分以外の安定剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、成形品の熱処理時における色相を更に安定化させる為、上記ヒンダードフェノール系安定剤以外の酸化防止剤を使用することができる。かかる酸化防止剤としては、例えばペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、およびグリセロール−3−ステアリルチオプロピオネートなどが挙げられる。これら酸化防止剤の使用量は、A成分100重量部に対して0.001〜0.05重量部が好ましい。更に本発明の樹脂組成物には、ヒンダードアミン系の光安定剤も含むことができ、かかる光安定剤は上記紫外線吸収剤や各種酸化防止剤との併用において、耐紫外線性などの点においてより良好な性能を発揮する。
(ii)ブルーイング剤
本発明の樹脂組成物は、更にブルーイング剤を樹脂組成物中0.05〜3.0ppm(重量割合)含んでなることが好ましい。本発明の樹脂組成物において更に黄色味を減少させ成形品に自然な透明感を付与するためにはブルーイング剤の使用は非常に有効である。ここでブルーイング剤とは、橙色ないし黄色の光線を吸収することにより青色ないし紫色を呈する着色剤をいい、特に染料が好ましい。ブルーイング剤の配合により本発明の樹脂組成物は更に良好な色相を得る。ブルーイング剤の量が0.05ppm未満では色相の改善効果が不十分な場合がある一方、3.0ppmを超える場合には光線透過率が低下し適当ではない。より好ましいブルーイング剤の量は樹脂組成物中0.2〜2.0ppmの範囲である。ブルーイング剤としては代表例として、バイエル社のマクロレックスバイオレットB及びマクロレックスブルーRR、並びにクラリアント社のポリシンスレンブルーRLSなどが挙げられる。
(iii)蛍光染料
本発明の樹脂組成物は良好な透明性を有することから、更に蛍光増白剤を含むことにより、より高い光透過性や自然な透明感を付与すること、並びに蛍光増白剤やそれ以外の発光をする蛍光染料を含むことにより、発光色を生かした意匠効果を付与することができる。
本発明で使用する蛍光染料(蛍光増白剤を含む)としては、例えば、クマリン系蛍光染料、ベンゾピラン系蛍光染料、ペリレン系蛍光染料、アンスラキノン系蛍光染料、チオインジゴ系蛍光染料、キサンテン系蛍光染料、キサントン系蛍光染料、チオキサンテン系蛍光染料、チオキサントン系蛍光染料、チアジン系蛍光染料、およびジアミノスチルベン系蛍光染料などを挙げることができる。これらの中でも耐熱性が良好でポリカーボネート樹脂の成形加工時における劣化が少ないクマリン系蛍光染料、ベンゾピラン系蛍光染料、およびペリレン系蛍光染料が好適である。
蛍光染料(蛍光増白剤を含む)の配合量は、樹脂A成分100重量部に対し好ましくは0.0001〜3重量部、より好ましくは0.0005〜1重量部、さらに好ましくは0.0005〜0.5重量部、特に好ましくは0.001〜0.5重量部、最も好ましくは0.001〜0.1重量部である。かかる範囲においてより良好な耐紫外線性および色相と、熱安定性および光線透過率とが両立する。
(iv)光拡散剤および光高反射用白色顔料
本発明の樹脂組成物は透明性、色相及び耐光性に優れることから光拡散剤による光拡散機能、白色顔料による光高反射機能はより効果的に発揮される。したがって、本発明の熱可塑性樹脂は光拡散剤や白色顔料の配合によっても、より良好な特性を有する樹脂組成物を提供する。光拡散剤としては高分子微粒子(好適には粒径数μmのアクリル架橋粒子およびシリコーン架橋粒子など)、低屈折率の無機微粒子、およびこれらの複合物等が例示され、その割合はA成分100重量部に対し好ましくは0.005〜20重量部、より好ましくは0.01〜10重量部である。白色顔料としては二酸化チタン(特にシリコーンなど有機表面処理剤により処理された二酸化チタン)顔料が特に好ましく、その割合はA成分100重量部に対し好ましくは1〜30重量部、より好ましくは2〜20重量部である。
(v)帯電防止剤
本発明の樹脂組成物には、帯電防止性能が求められる場合があり、かかる場合帯電防止剤を含むことが好ましい。かかる帯電防止剤としては、例えば(i)ドデシルベンゼンスルホン酸ホスホニウム塩に代表されるアリールスルホン酸ホスホニウム塩、およびアルキルスルホン酸ホスホニウム塩などの有機スルホン酸ホスホニウム塩、並びにテトラフルオロホウ酸ホスホニウム塩の如きホウ酸ホスホニウム塩が挙げられる。該ホスホニウム塩は、A成分100重量部あたり5重量部以下の組成割合が適切であり、0.05〜5重量部が好ましく、1〜3.5重量部がより好ましく、1.5〜3重量部の範囲が更に好ましい。
また、(ii)有機スルホン酸リチウム、有機スルホン酸ナトリウム、有機スルホン酸カリウム、有機スルホン酸セシウム、有機スルホン酸ルビジウム、有機スルホン酸カルシウム、有機スルホン酸マグネシウム、有機スルホン酸バリウムなどの有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩が挙げられる。具体的には例えばドデシルベンゼンスルホン酸の金属塩やパーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩などが例示される。有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩は、A成分100重量部あたり0.5重量部以下の組成割合が適切であり、0.001〜0.3重量部が好ましく、0.005〜0.2重量部がより好ましい。特にカリウム、セシウム、およびルビジウムなどのアルカリ金属塩が好適である。
また、(iii)アルキルスルホン酸アンモニウム塩、およびアリールスルホン酸アンモニウム塩などの有機スルホン酸アンモニウム塩が挙げられる。該アンモニウム塩は、A成分100重量部あたり0.05重量部以下の組成割合が適切である。また、(iv)ポリエーテルエステルアミドなどのポリ(オキシアルキレン)グリコール成分をその構成成分として含有するポリマーが挙げられる。該ポリマーはA成分100重量部あたり5重量部以下が適切である。さらに、(v)カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト、金属粉末、金属酸化物粉末などの非有機化合物が挙げられる。該非有機化合物は、A成分100重量部あたり0.05重量部以下の組成割合が適切である。
(vi)熱線吸収能を有する化合物
本発明の樹脂組成物には、本発明の目的が損なわれない量の熱線吸収能を有する化合物を使用することができる。該化合物としてはフタロシアニン系近赤外線吸収剤、ATO、ITO、酸化イリジウムおよび酸化ルテニウムなどの金属酸化物系近赤外線吸収剤、ホウ化ランタン、ホウ化セリウムおよびホウ化タングステンなどの金属ホウ化物系近赤外線吸収剤などの近赤外吸収能に優れた各種の金属化合物、ならびに炭素フィラーが好適に例示される。かかるフタロシアニン系近赤外線吸収剤としてはたとえば三井化学(株)製MIR−362が市販され容易に入手可能である。炭素フィラーとしてはカーボンブラック、グラファイト(天然、および人工のいずれも含み、さらにウイスカーも含む)、カーボンファイバー(気相成長法によるものを含む)、カーボンナノチューブ、およびフラーレンなどが例示され、好ましくはカーボンブラックおよびグラファイトである。これらは単体または2種以上を併用して使用することができる。フタロシアニン系近赤外線吸収剤は、A成分100重量部に対して0.0005〜0.2重量部が好ましく、0.0008〜0.1重量部がより好ましく、0.001〜0.07重量部がさらに好ましい。金属酸化物系近赤外線吸収剤、金属ホウ化物系近赤外線吸収剤および炭素フィラーは本発明の樹脂組成物中、0.1〜200ppm(重量割合)の範囲が好ましく、0.5〜100ppmの範囲がより好ましい。
(vii)その他の染顔料
本発明の樹脂組成物には、発明の効果を発揮する範囲で上記ブルーイング剤および蛍光染料以外にも各種の染顔料を使用することができる。特に透明性をより損なわない点から、染料が好適である。一方深みのある色彩や、メタリック顔料を配合してより良好なメタリック色彩を得ることもできる。
染料としては、ペリレン系染料、クマリン系染料、チオインジゴ系染料、アンスラキノン系染料、チオキサントン系染料、紺青等のフェロシアン化物、ペリノン系染料、キノリン系染料、キナクリドン系染料、ジオキサジン系染料、イソインドリノン系染料、およびフタロシアニン系染料などを挙げることができる。これら染料の使用量は、A成分100重量部あたり、0.0001〜1重量部が好ましく、0.0005〜0.5重量部がより好ましい。
(viii)難燃剤
本発明の樹脂組成物には、本発明の目的が損なわれない量の難燃剤を使用することができる。難燃剤としては、例えば、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネート、臭素化ポリアクリレート、モノホスフェート化合物、ホスフェートオリゴマー化合物、ホスホネートオリゴマー化合物、ホスホニトリルオリゴマー化合物、ホスホン酸アミド化合物、スルホン酸塩以外の有機酸金属塩、およびシリコーン系難燃剤などが挙げられ、それらを一種以上使用することができる。かかる難燃剤はそれぞれポリカーボネート樹脂に対する公知の量を配合することができる。
(ix)その他の添加剤
本発明の樹脂組成物には、各種無機充填材、流動改質剤、抗菌剤、光触媒系防汚剤、赤外線吸収剤、およびフォトクロミック剤などを配合することができる。
<樹脂組成物の製造方法について>
本発明の樹脂組成物の製造に当たっては、その製造方法は特に限定されるものではない。しかしながら本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、各成分を溶融混練することにより製造されることが好ましい。
上記溶融混練の具体的方法としては、バンバリーミキサー、混練ロール、押出機などを挙げることができ、中でも混練効率の点から押出機が好ましく、更に二軸押出機などの多軸押出機が好ましい。かかる二軸押出機においてより好ましい態様は次の通りである。スクリュー形状は1条、2条、および3条のネジスクリューを使用することができ、特に溶融樹脂の搬送能力やせん断混練能力の両方の適用範囲が広い2条ネジスクリューが好ましく使用できる。二軸押出機におけるスクリューの長さ(L)と直径(D)との比(L/D)は、20〜45が好ましく、更に28〜42が好ましい。L/Dが大きい方が均質な分散が達成されやすい一方、大きすぎる場合には熱劣化により樹脂の分解が起こりやすい。スクリューには混練性を上げるためのニーディングディスクセグメント(またはそれに相当する混練セグメント)から構成された混練ゾーンを1個所以上有することが必要であり、1〜3箇所有することが好ましい。
更に押出機としては、原料中の水分や、溶融混練樹脂から発生する揮発ガスを脱気できるベントを有するものが好ましく使用できる。ベントからは発生水分や揮発ガスを効率よく押出機外部へ排出するための真空ポンプが好ましく設置される。また押出原料中に混入した異物などを除去するためのスクリーンを押出機ダイス部前のゾーンに設置し、異物を樹脂組成物から取り除くことも可能である。かかるスクリーンとしては金網、スクリーンチェンジャー、焼結金属プレート(ディスクフィルターなど)などを挙げることができる。
更にB成分やC成分およびその他添加剤(以下の例示において単に“添加剤”と称する)の押出機への供給方法は特に限定されないが、以下の方法が代表的に例示される。(i)添加剤をポリカーボネート樹脂とは独立して押出機中に供給する方法。(ii)添加剤とポリカーボネート樹脂粉末とをスーパーミキサーなどの混合機を用いて予備混合した後、押出機に供給する方法。(iii)添加剤とポリカーボネート樹脂とを予め溶融混練してマスターペレット化する方法。
上記方法(ii)の1つは、必要な原材料を全て予備混合して押出機に供給する方法である。また他の方法は、添加剤が高濃度に配合されたマスター剤を作成し、該マスター剤を独立にまたは残りのポリカーボネート樹脂等と更に予備混合した後、押出機に供給する方法である。尚、該マスター剤は、粉末形態および該粉末を圧縮造粒などした形態のいずれも選択できる。また他の予備混合の手段は、例えばナウターミキサー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノケミカル装置、および押出混合機などがあるが、スーパーミキサーのような高速撹拌型の混合機が好ましい。更に他の予備混合の方法は、例えばポリカーボネート樹脂と添加剤を溶媒中に均一分散させた溶液とした後、該溶媒を除去する方法である。
二軸押出機より押出された樹脂は、直接切断してペレット化するか、またはストランドを形成した後かかるストランドをペレタイザーで切断してペレット化される。更に外部の埃などの影響を低減する必要がある場合には、押出機周囲の雰囲気を清浄化することが好ましい。
<本発明の樹脂組成物からなる成形品について>
上記の如く得られた本発明の樹脂組成物は通常上記の如く製造されたペレットを射出成形して各種製品を製造することができる。かかる射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、適宜目的に応じて、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体の注入によるものを含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形などの射出成形法を用いて成形品を得ることができる。これら各種成形法の利点は既に広く知られるところである。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。
また本発明の樹脂組成物は、押出成形により各種異形押出成形品、シート、フィルムなどの形で使用することもできる。またシート、フィルムの成形にはインフレーション法や、カレンダー法、キャスティング法なども使用可能である。さらに特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。また本発明のポリカーボネート樹脂組成物を回転成形やブロー成形などにより成形品とすることも可能である。
これにより優れた透明性および離型性に加えて、金型付着物生成が低減され、より製造効率およびコストパフォーマンスに優れた樹脂組成物の成形品が提供される。即ち、本発明によれば、A成分100重量部に対し、B成分0.01〜5重量部、およびC成分0.01〜1重量部を含有する樹脂組成物を溶融成形してなる成形品が提供される。この成形品の厚さ2mmの成形板における全光線透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。また、厚さ2mmの成形板における湿熱試験(120℃、相対湿度95%で24時間)処理前後のΔHazeが2.0以下であることが好ましく、1.5以下であることがより好ましい。また、厚さ2mmの成形板における耐候促進試験(ブラックパネル温度63℃、湿度50%、18分間水噴霧と102分間噴霧無しの計120分を1サイクルとして、1000時間処理)前後のΔHazeが1.0以下であることが好ましく、0.8以下であることがより好ましい。さらに、厚さ2mmの成形板に白色標準板を重ねて測定した380〜480nmの範囲の光線反射率の最大ピークが60〜80%であることが好ましく、65〜75%であることがより好ましい。
更に本発明の樹脂組成物からなる成形品には、各種の表面処理を行うことが可能である。ここでいう表面処理とは、蒸着(物理蒸着および化学蒸着など)、メッキ(電気メッキ、無電解メッキ、および溶融メッキなど)、塗装、コーティング、印刷などの樹脂成形品の表層上に新たな層を形成させるものであり、通常のポリカーボネート樹脂に用いられる方法が適用できる。表面処理としては、具体的には、ハードコート、撥水・撥油コート、紫外線吸収コート、赤外線吸収コート、並びにメタライジング(蒸着に代表される)などの各種の表面処理が例示される。ハードコートは特に好ましくかつ必要とされる表面処理である。
本発明の樹脂組成物は、透明性、色相、耐候性、および離型性に優れることから、高い品質が要求される各種の透明部材において好適である。かかる透明部材としては例えば、各種車両用透明部材(ヘッドランプレンズ、ウインカーランプレンズ、テールランプレンズ、樹脂グレージング材、メーターカバーなど)、照明灯カバー、樹脂窓ガラス(建築用など)、太陽電池カバー、太陽電池基材、ディスプレー装置用レンズ、タッチパネル、および遊技機(パチンコ機など)用部品(前面カバー、回路カバー、シャーシ、パチンコ玉搬送ガイドなど)などを挙げることができる。更にこれらの中でも車両用透明部材が、本発明の樹脂組成物に対し特に適するものである。
すなわち本発明によれば、本発明のA成分〜C成分の上記所定量からなる樹脂組成物の成形品が提供され、更に好適には車両用透明部材が提供される。かかる車両用透明部材としては、特にヘッドランプレンズのような車両用灯具レンズまたはカバー(素通し型のヘッドランプレンズ)、並びに車両用グレージング材が好適に挙げられる。
本発明にいう車両用灯具レンズは、車両の灯具、中でも前照灯として機能する光源の光が通過する透明部材であればよく、該レンズは車両のいかなる位置に配置されても、またいかなる形状のものであってもよい。例えば棒状であってその長手方向に光が透過する態様のレンズも含まれる。本発明にいう車両用グレージング材としては、例えば、フロントドアウインドウ(ウインドシールド)、リアドアウインドウ、クォーターウインドウ、バックウインドウ、およびバックドアウインドウ、並びにサンルーフおよびルーフパネルなどが例示される。
以上より、本発明の樹脂組成物は、各種電子・電気機器、OA機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、搬送容器、遊戯具および雑貨などの各種用途に有用であり、その奏する産業上の効果は格別である。
実施例において成形した自動車の素通し型ヘッドランプレンズの成形品を示す。図示されるとおり該レンズはドーム状の形状である。[1−A]は正面図(成形時のプラテン面に投影した図。したがってかかる面積が最大投影面積となる)を示し、[1−B]はA−A線断面図を示す。
本発明者が現在最良と考える本発明の形態は、前記の各要件の好ましい範囲を集約したものとなるが、例えば、その代表例を下記の実施例中に記載する。もちろん本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
(1)ビスベンゾオキサジノン化合物の調製
化合物B1〜B3、および比較品1〜2を下記記載の方法で調製した。なお、原料およびビスベンゾオキサジノンの評価は下記の方法で実施し、その結果を表2に示した。
1)HPLC(高速液体クロマトグラフィー)純度
(i)アントラニル酸およびイサト酸無水物
島津製作所LC10システムを使用して、下記の条件で測定を行った。
カラム:GLサイエンス社製 Inertsil ODS−3 (4.6mφ×250mm)
カラム温度:40℃
溶離液A:10mMリン酸ナトリウム緩衝溶液(pH=2.6)/アセトニトリル=50/50(V/V)
流量 :0.5ml/min
検出器の検出波長:265nm
サンプル注入量:10μl
(ii)2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)含有量
島津製作所LC10システムを使用して下記の条件で測定を行った。
カラム:ZORBAX SB−C18(4.6m×250mm)
カラム温度:40℃
検出器の検出波長:240nm
溶離液A:10mMリン酸ナトリウム緩衝溶液(pH=2.6)/アセトニトリル=50/50(V/V)
溶離液B:アセトニトリル
流量:1ml/min
グラジエント条件:下記表に従う。
Figure 0005584001
サンプル注入量 5μl
なお、上記(i)および(ii)は、サンプル溶解溶媒約5mgをTHF約15mlにて溶解し、これに(i)については溶離液A、(ii)については溶離液Aおよび溶離液Bを加えて25mlにし、シリンジフィルターにて不溶分をろ過して分析し、HPLCのピーク面積を重量%に換算して求めた。
2)光線反射率
2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)(化合物B1〜B3、比較品1〜2)のパウダーを直径30mm、高さ13mmの円筒型ガラス容器に詰め、東京電色株式会社製TR−1800MK−IIを使用してパウダー反射率の測定を行った。測定条件は、反射法(2度視野、C光源)にて実施し、380〜780nmにおける最大波長を測定した。
3)パウダーの粒度分布、平均粒径
(株)堀場製作所製レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置LA−920にて下記の条件で測定した。
測定方法:フロー式
分散媒:イソプロピルアルコール
超音波:10分間(強度7)
相対屈折率:116a000I
循環速度:7
4)ナトリウム金属の含有量
バリアン製 フレーム原子吸光光度計 AA−220FSを使用し、試料に硫酸を加えて加熱し灰化し、残渣を塩酸で溶解したものを試料溶液として測定した。
5)YI値
2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)(化合物B1〜B3、比較品1〜2)のパウダーを直径30mm、高さ13mmの円筒型ガラス容器に詰め、日本電色株式会社製TR−1800MK−IIを使用し下記式より求めた。測定条件は、反射法(2度視野、C光源)にて実施した。
YI=[100−(1.28X−1.06Z)]/Y
(視覚による色の相違を三刺激値X,Y,Zから数量的に算出する。)
化合物B1
(工程1:アミド化)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入部、およびハロゲン化水素除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコ中で、アントラニル酸(東京化成工業株式会社製 HPLC純度99.9%,Na量 60ppm)25gをメチルイソブチルケトン(MIBK)150gに溶解した。次に溶液の温度を55〜60℃の範囲とし、テレフタル酸ジクロライド(東京化成工業株式会社製)18gをMIBK72gに溶解したものを30分間で滴下した。その後、反応フラスコの気相部に窒素を100ml/min(6L/h)で流しながら80〜85℃の範囲で12時間反応させた。反応後、溶液の温度を30℃以下まで冷却し、濾過し、得られた結晶をMIBK100mlで洗浄した。
(工程2:脱水)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、還流液抜き取り口および酸性ガス除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコに得られた結晶と無水酢酸300gを入れ、1時間に10g程度ずつ還流液を留出させながら12時間加熱還流した。温度は徐々に上昇し最終的に130℃を超えた。その後30℃以下まで冷却し、濾過した。
この結晶とメタノール120gを温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、および酸性ガス除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコに入れ50〜60℃の範囲で30分間撹拌洗浄した。これにイオン交換水120gを滴下し、30℃以下まで冷却したのち濾過し、得られた結晶をメタノール120gで洗浄した。得られた結晶を60℃で乾燥し29gの微黄色結晶の2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)を得た(化合物B1)。
得られた化合物B1のHPLC純度は98.9%、上記一般式(2)で表される化合物の含有量は0.05重量%であり、光線反射率測定において最大ピークは450nm、最大光線反射率は105%、ナトリウム金属の含有量は1ppm未満、YI値は−4.3であった。また収率は、89.0%であった。
化合物B2
(工程1:アミド化)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入部、およびハロゲン化水素除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコ中で、アントラニル酸(扶桑化学工業株式会社製 HPLC純度98.5%,Na量 590ppm)25gをメチルイソブチルケトン(MIBK)150gに溶解した。次に溶液の温度を55〜60℃の範囲とし、テレフタル酸ジクロライド(イハラニッケイ化学工業株式会社製)18gをMIBK72gに溶解したものを30分間で滴下した。その後、反応フラスコの気相部に窒素を120ml/min(7.2L/h)で流しながら80〜85℃の範囲で10時間反応させた。反応後、溶液の温度を30℃以下まで冷却し、濾過し、得られた結晶をMIBK100mlで洗浄した。
(工程2:脱水)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、還流液抜き取り口および酸性ガス除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコに得られた結晶と無水酢酸300gを入れ、1時間に10g程度ずつ還流液を留出させながら12時間加熱還流した。温度は徐々に上昇し最終的に130℃を超えた。その後30℃以下まで冷却し、濾過した。
この結晶とメタノール120gを温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、および酸性ガス除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコに入れ50〜60℃の範囲で30分間撹拌洗浄した。これにイオン交換水60gを滴下し、30℃以下まで冷却したのち濾過し、得られた結晶をメタノール60gで洗浄した。得られた結晶を60℃で乾燥し30.3gの微黄色結晶の2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)を得た(化合物B2)。
得られた化合物B2のHPLC純度は98.6%、上記一般式(2)で表される化合物の含有量は0.05重量%であり、光線反射率測定において最大ピークは450nm、最大光線反射率は103%、ナトリウム金属の含有量は23ppm、YI値は−5.9であった。また収率は、93.1%であった。
化合物B3
(工程1:アミド化)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入部、およびハロゲン化水素除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコ中で、アントラニル酸(三星化学工業社製 HPLC純度99.2%,Na量 100ppm)25gをメチルイソブチルケトン(MIBK)150gに溶解した。次に溶液の温度を55〜60℃の範囲とし、テレフタル酸ジクロライド(イハラニッケイ化学工業株式会社製)18gをMIBK72gに溶解したものを30分間で滴下した。その後、反応フラスコの気相部に窒素を33ml/min(2L/h)で流しながら80〜85℃の範囲で20時間反応させた。反応後、溶液の温度を30℃以下まで冷却し、濾過し、得られた結晶をMIBK100mlで洗浄した。
(工程2:脱水)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、還流液抜き取り口および酸性ガス除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコに得られた結晶と無水酢酸300gを入れ、1時間に10g程度ずつ還流液を留出させながら12時間加熱還流した。温度は徐々に上昇し最終的に130℃を超えた。その後30℃以下まで冷却し、濾過した。
この結晶とメタノール120gを温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、および酸性ガス除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコに入れ50〜60℃の範囲で30分間撹拌洗浄した。これにイオン交換水120gを滴下し、30℃以下まで冷却したのち濾過し、得られた結晶をメタノール120gで洗浄した。得られた結晶を60℃で乾燥し29gの微黄色結晶の2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)を得た(化合物B3)。
得られた化合物B3のHPLC純度は99.4%、上記一般式(2)の化合物の含有量は0.08重量%であり、光線反射率測定において最大ピークは450nm、最大光線反射率は101%、ナトリウム金属の含有量は1ppm未満、YI値は0.5であった。また収率は、89.6%であった。
比較品1
(工程1:アミド化)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入部、およびハロゲン化水素除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、1000ml4つ口フラスコ中で、アントラニル酸(三星化学工業社製 HPLC純度99.2%,Na量 100ppm)25gおよび炭酸ナトリウム20.9gを水446gに溶解してアルカリ水溶液を調整しこのアルカリ水溶液に攪拌下で、テレフタル酸ジクロライド(東京化成工業株式会社製)18gをアセトン107gに溶解した有機溶媒溶液を20〜30℃で滴下し、滴下後室温下で2時間、さらにアセトン還流下で1時間混合し反応させた。次いで濃塩酸を加えて反応系を酸性にしてろ過、乾燥し、34.1gのN,N’−ビス(O−カルボキシフェニル)テレフタルアミドを得た。
(工程2:脱水)
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、還流液抜き取り口および酸性ガス除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、1000ml4つ口フラスコに得られた結晶と無水酢酸178.6gを加え無水酢酸の還流下で2時間反応させた。反応物を冷却した後ろ過、乾燥して27.7gの微黄色結晶の2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)を得た(比較品1)。
得られた比較品1のHPLC純度は99.9%、上記一般式(2)の化合物の含有量は、0.04%であり、光線反射率測定において最大ピークは450nm、最大光線反射率は80%、ナトリウム金属の含有量は200ppm、YI値は13.0であった。また収率は、89.0%であった。
比較品2
温度計、攪拌機、環流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入部、およびハロゲン化水素除去設備へ接続されたガス導出部を備えた、500ml4つ口フラスコ中で、市販のイサト酸(BASF社製 HPLC純度97.5%,Na量 2000ppm)をジメチルホルムアミド(DMF)中に60℃の温度で溶解することによりそれを再結晶した。混合物を放置冷却し、結晶をろ過し、乾燥して、精製イサト酸無水物を得た。
次に精製乾燥イサト酸無水物25gを約60℃の温度で乾燥ピリジン250gに溶解した。E.I.du.Pont de Nemours and Company製のテレフタロイルジクロリド15.8gを、温度を維持するために僅かに冷却しながら、イサト酸無水物混合物に攪拌しながら緩徐に添加した。沈殿生成物をろ過し、洗浄し、乾燥して43.86gの微黄色結晶の2,2’−フェニレンビス(3,1−ベンズオキサジン−4−オン)を得た(比較品2)。
得られた比較品2のHPLC純度は96.7%、上記一般式(2)で表される化合物の含有量は0.26%であり、光線反射率測定において最大ピークは450nm、最大光線反射率は91%、ナトリウム金属の含有量は13ppm、YI値は−5.8であった。また収率は、85.0%であった。
(2)樹脂組成物の調製
[実施例1〜9、比較例1〜10、および参考例1]
ビスフェノールAとホスゲンから界面縮重合法により製造されたポリカーボネート樹脂パウダー100重量部に、表4〜表5記載の各種添加剤を各配合量で、並びにブルーイング剤(バイエル社製:マクロレックスバイオレットB)を0.00006重量部の配合量で配合し、ブレンダーにて混合した後、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練してペレットを得た。ポリカーボネート樹脂に添加する添加剤はそれぞれ配合量の10〜100倍の濃度を目安に予めポリカーボネート樹脂パウダーとの予備混合物を作成した後、ブレンダーによる全体の混合を行った。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX30α(完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュー)を使用した。混練ゾーンはベント口手前に1箇所のタイプとした。押出条件は吐出量25kg/h、スクリュー回転数150rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第1供給口からダイス部分まで280℃とした。
得られたペレットを120℃で5時間、熱風循環式乾燥機にて乾燥した後、射出成形機を用いて、シリンダー温度310℃および金型温度80℃、並びに射速60mm/secの条件で、長さおよび幅が50mmかつ厚さが2mm、表面の算術平均粗さ(Ra)が0.03μmの平滑平板状の試験片を成形した。射出成形機は三菱重工業(株)製:80MSP−SCを使用した。得られた成形板の各評価結果を表4〜表5に示した。
また、得られたペレットを同様の方法で乾燥した後、シリンダー温度310℃および金型温度80℃の条件で、図1に示す素通し型のヘッドランプレンズを射出成形機(住友重機械工業(株)製SG260M−HP)を用いて連続成形した。成形後の金型付着物の評価結果も表4〜表5に示した。なお、実施例の各組成にて作成されたこのヘッドランプレンズは、色相および透明性などの外観が良好であり、さらに金型付着物の発生も充分に低減されている。一方、比較例1の離型性は、一定周期での連続成形を困難とするものであった。
[参考例1]
実施例1にて用いたポリカーボネート樹脂(PC)に、離型剤、紫外線吸収剤、その他の添加剤を配合しない以外はすべて実施例1と同様の方法によりペレットを得た。得られたペレットを実施例1と同様の方法により成形した。
なお、表3〜表5中記号表記の各成分の内容は下記の通りである。
(A成分)
PC:ビスフェノールAとホスゲンから界面縮重合法により製造された粘度平均分子量22,400のポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成(株)製:パンライトL−1225WP)
(C成分)
C−1:酸価9、TGA5%重量減少温度322℃、並びにGC/MS法におけるステアリン酸成分の面積(Ss)とパルミチン酸成分の面積(Sp)との合計が全脂肪族カルボン酸成分中94%であり、それらの面積比(Ss/Sp)が1.44である、ペンタエリスリトールと脂肪族カルボン酸(ステアリン酸およびパルミチン酸を主成分とする)とのフルエステル(理研ビタミン(株)製:リケスターEW−400、水酸基価:6、ヨウ素価:0.4、該脂肪族カルボン酸は動物性油脂を原料とする。)
C−2:酸価0.8、TGA5%重量減少温度205℃のグリセリンモノ脂肪酸エステル(理研ビタミン株製:リケマールS−100A、水酸基価:327、ヨウ素価:1.8)
C−3:酸価2、TGA5%重量減少温度378℃、並びにSsとSpとの合計が全脂肪族カルボン酸成分中90%であり、それらの面積比(Ss/Sp)が1.07である、ペンタエリスリトールと脂肪族カルボン酸(ステアリン酸およびパルミチン酸を主成分とする)とのフルエステル(理研ビタミン株製:リケスターEW−440A、水酸基価:12、ヨウ素価:0.4、該脂肪族カルボン酸は植物性油脂を原料とする。)
C−4、C−5、C−6およびC−7:表3に示す組成割合で市販の脂肪酸フルエステルと試薬の脂肪族カルボン酸とを混合し、酸価およびTGAにおける5%重量減少温度を制御した脂肪酸エステルを調製した。該調製はビーカーに脂肪酸エステルを所定量とり、80℃に加熱して溶解し、該溶解物に所定量のステアリン酸(和光純薬(株)製、特級試薬)およびパルミチン酸(和光純薬(株)製、特級試薬)を添加し、電動ブレンダー(ブラウン社製)により混合し均一化した。
(D成分;リン系安定剤)
D−1:ホスファイト系安定剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製:Irgafos168)
(E成分:ヒンダードフェノール系安定剤)
E−1:ヒンダードフェノール系安定剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製:Irganox1076)
なお、成形品の各特性は以下の方法で測定した。
(1)成形品色相
算術平均粗さ(Ra)が0.03μmであるキャビティ面を持つ金型を使用し、最大型締め力が150Tonの射出成形機にて、シリンダー温度320℃、金型温度80℃の条件で、成形サイクル60秒にて厚さ2mmの50mm角板を作成し評価を行った。得られた成形品を東京電色株式会社製TR−1800MK−IIを使用して次式によりYI(条件;C光源、2度視野)を測定した。YI値は10以下であることが必要である。
YI=[100−(1.28X−1.06Z)]/Y
(視覚による色の相違を三刺激値X,Y,Zから数量的に算出する。)
(2)耐湿熱性
(1)で得られた成形品を株式会社平山製作所PC−305SIII/Vにて120℃、相対湿度95%で24時間処理した後のHazeと処理前のHazeとの差をΔHazeとして示した。ΔHazeは2.0以下であることが必要である。
ΔHaze=処理後のHaze−処理前のHaze
(3)耐候性(耐候促進試験)
(1)で得られた成形品をサンシャイン・ウェザー・メーター(スガ試験機(株)製:WEL−SUN−HC)を使用しブラックパネル温度63℃、湿度50%、18分間水噴霧と102分間噴霧無しの計120分を1サイクルとして1000時間処理した後のYIと処理前のYIとの差をΔYIとして記載した。ΔYIは9.0以下であることが必要である。
ΔYI=処理後のYI−処理前のYI
(4)金型付着物の評価:図1に示す素通し型のヘッドランプレンズ成形品を連続して200個成形し、かかる成形後の金型付着物の量を評価した。成形は住友重機械工業(株)製SG260M−HPを用いて、シリンダー温度310℃、金型温度80℃、射速50mm/sec、および成形サイクル70秒で実施した。付着物の採取は、金型可動側に設置された成形品本体部分に対応する入れ子(成形品の凸側表面に対応する)を連続成形後に金型より取り外し、その表面部を塩化メチレンで洗浄して付着物を金型から除去し、かかる塩化メチレン溶液から塩化メチレンを揮発させる方法で行った。金型付着物の量は、上記の付着物を一定量のクロロホルムに溶解し、該クロロホルム溶液を分光光度計(日立製、HITACHI Spectrophotometer U−3210)を用いて、紫外線吸収剤の吸光度を測定する方法で算出した。それぞれの紫外線吸収剤の吸光度と濃度との検量線を用いて、該吸光度から付着物の重量を算出した。金型付着物量は2.0mg以下であることが必要である。
(5)離型性の測定:最大型締め力735kNの射出成形機にて、シリンダー温度300℃、金型温度80℃、射出圧力118MPaの条件で直径70mm、高さ20mm、厚み4mmのカップ型成形品を成形する際の突き出しピンにかかる突き出し荷重(N)を測定し、30ショット成形した平均値を算出した。かかる平均値から参考例1の離型荷重を100%としたときの離型荷重の割合(%)を算出した。離型荷重は70%以下であることが必要である。
(6)透明性(ヘーズ):算術平均粗さ(Ra)が0.03μmであり厚さ2.0mmの成形板のヘーズを、日本電色(株)製NDH−300AによりJIS K7105に準拠して測定した。ヘーズの数値が大きいほど光の拡散が大きく、透明性に劣ることを示す。Hazeの値は1.0以下であることが必要である。
(7)成形耐熱性:上記評価(1)と同様の形状であって、10分間成形機シリンダー内に滞留させた樹脂より成形された成形板のYI値を、上記評価(1)と同様に測定した。滞留後の試験片のYI値から滞留前の試験片のYI値を差し引き、かかる差をΔYIとして示した。ΔYIは1.0以下であることが必要である。
Figure 0005584001
Figure 0005584001
Figure 0005584001
Figure 0005584001
本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、優れた紫外線吸収能を有し、ポリカーボネート樹脂の耐候性を向上させることができる。また本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、純度が高く、ナトリウム金属の含有量が低いので、アルカリ金属によるポリカーボネート樹脂の湿熱下における加水分解を防止することができる。本発明のビスベンゾオキサジノン化合物は、蛍光を発し最大光線反射率が高く、良好なYI値を示すので、ポリカーボネート樹脂の色相を向上させることができる。
本発明の製造方法によれば、上記反応式に示したように、アミド化合物を製造する際に副生するハロゲン化水素の除去に、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムなどのようなアルカリ金属化合物を使用しないので、得られるビスベンゾオキサジノン化合物はアルカリ金属塩を実質的に含有することなく純度が高い。また本発明の製造方法によれば、高い収率でビスベンゾオキサジノン化合物を製造することができる。本発明の樹脂組成物は、色相、耐湿熱性、耐候性に優れる。
また上記表4〜表5から明らかなように、本発明の樹脂組成物は透明性、色相、離型性、および耐侯性が適度にバランスされた成形品が得られることが分かる。殊にヘッドランプレンズ用途で要求される良好な色相を備えた上でその他特性においても良好な樹脂組成物は比較例で示された樹脂組成物では得られていない。一方、実施例6および比較例7との比較から明らかなように金型付着しにくい紫外線吸収剤が使用された場合には、離型剤の違いによる金型付着の差異が顕在化する。かかる金型付着しにくい紫外線吸収剤の中でも、本発明のB成分は、初期の色相が比較的良好であり、耐湿熱性評価時の透明性の悪化も少ないことがわかる(例えば実施例1と比較例1との比較)。更に本発明の特定の離型剤を利用することにより、離型性、および成形耐熱性が若干良好になっていることがわかる(例えば実施例8と比較例9との比較)。数値上はわずかであるが、かかる差異は極めて良好な色相の求められる車両用透明部材、殊にヘッドランプレンズまたはカバーにおいて重要な点である。
本発明は、車両用灯具レンズおよびカバー、並びに車両用グレージング材に好適なポリカーボネート樹脂組成物を提供するが、本発明の樹脂組成物は、その特有の特徴からかかる用途以外にも、建設機械の窓ガラス、ビル、家屋、および温室などの窓ガラス、ガレージおよびアーケードなどの屋根、照灯用レンズ、信号機レンズ、光学機器のレンズ、ミラー、眼鏡レンズ、ゴーグル、消音壁、バイクの風防、銘板、太陽電池カバーまたは太陽電池基材、ディスプレー装置用カバー、タッチパネル、並びに遊技機(パチンコ機など)用部品(回路カバー、シャーシ、パチンコ玉搬送ガイドなど)などの幅広い用途に使用可能である。したがって本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、各種電子・電気機器、OA機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、包装容器、遊戯具および雑貨などの各種用途に有用であり、その奏する産業上の効果は格別である。
1 ヘッドランプレンズ本体
2 レンズのドーム状部分(凸面が可動側金型に対応する)
3 レンズの外周部分
4 成形品のゲート(幅30mm、ゲート部の厚み4mm)
5 スプルー(ゲート部の直径7mmφ)
6 レンズの外周部分の直径(220mm)
7 レンズのドーム部分の直径(200mm)
8 レンズのドーム部分の高さ(20mm)
9 レンズ成形品の厚み(4mm)

Claims (23)

  1. (A)熱可塑性樹脂(A成分)100重量部に対し、(B)下記一般式(1)で表され、(i)純度が98%以上であり、(ii)下記一般式(2)で表される化合物の含有量が0.15重量%未満であり、(iii)パウダー状での可視光線領域の光線反射率測定において最大ピークが380〜480nmの範囲にあり、かつ最大光線反射率が100%以上であり、(iv)ナトリウム金属の含有量が50ppm未満であり、かつ(v)YI値が10以下であるビスベンゾオキサジノン化合物(B成分)0.01〜5重量部、および(C)多価アルコールと脂肪族カルボン酸とのエステルであり、TGA(熱重量解析)における5%重量減少温度が250〜360℃であり、かつ酸価が4〜20である脂肪酸エステル化合物(C成分)0.01〜1重量部を含有する樹脂組成物。
    Figure 0005584001
    (式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、またはカルボキシル基を表す。)
    Figure 0005584001
  2. 上記一般式(1)中のRおよびRが水素原子である請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. B成分が、下記一般式(3)で表されるアントラニル酸誘導体と下記一般式(4)で表される芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物とを、不活性ガス気流下、有機溶媒中で反応させ、下記一般式(5)で表されるアミド化合物を製造する工程、および該アミド化合物を脱水剤と反応させる工程を含む製造方法により得られるビスベンゾオキサジノン化合物である請求項1または2に記載の樹脂組成物。
    Figure 0005584001
    Figure 0005584001
    Figure 0005584001
    (式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、炭素数1〜3のアシル基、炭素数1〜3のアシルオキシ基、炭素数1〜3のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、またはカルボキシル基を表す。Xはハロゲン原子を表す。)
  4. B成分の製造時に使用する有機溶媒が、ケトン類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類およびエーテル類からなる群より選ばれる少なくとも一種の有機溶媒である請求項3に記載の樹脂組成物。
  5. B成分の製造時に使用する不活性ガスが窒素である請求項3または4に記載の樹脂組成物。
  6. 上記一般式(3)〜(5)中の、RおよびRが水素原子、Xが塩素原子である請求項3〜5のいずれかに記載の樹脂組成物。
  7. C成分が多価アルコールと脂肪族カルボン酸とのフルエステルである請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物。
  8. C成分が4〜8価である炭素数5〜30の脂肪族多価アルコールと炭素数10〜22の脂肪族カルボン酸とのフルエステルである請求項7に記載の樹脂組成物。
  9. 上記脂肪族多価アルコールがペンタエリスリトールである請求項8に記載の樹脂組成物。
  10. C成分のTGA(熱重量解析)における5%重量減少温度が280〜360℃である請求項1〜9のいずれかに記載の樹脂組成物。
  11. C成分の酸価が4〜18である請求項1〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
  12. C成分の水酸基価が0.1〜30である請求項1〜11のいずれかに記載の樹脂組成物。
  13. C成分のヨウ素価が10以下である請求項1〜12のいずれかに記載の樹脂組成物。
  14. A成分100重量部に対し、(D)リン系安定剤(D成分)および(E)ヒンダードフェノール系安定剤(E成分)から選ばれる少なくとも1種の安定剤0.0001〜1重量部を含有する請求項1〜13のいずれかに記載の樹脂組成物。
  15. 厚さ2mmの成形板における全光線透過率が70%以上である請求項1〜14のいずれかに記載の樹脂組成物。
  16. 厚さ2mmの成形板における湿熱試験前後のΔHazeが2.0以下である請求項1〜15のいずれかに記載の樹脂組成物。
  17. 厚さ2mmの成形板における耐候促進試験前後のΔHazeが1.0以下である請求項1〜16のいずれかに記載の樹脂組成物。
  18. 厚さ2mmの成形板に白色標準板を重ねて測定した380〜480nmの範囲の光線反射率の最大ピークが60〜80%である請求項1〜17のいずれかに記載の樹脂組成物。
  19. 請求項1〜18のいずれかに記載の樹脂組成物からなる成形品。
  20. 成形品が車両用透明部材である請求項19記載の成形品。
  21. 車両用透明部材がその表面にハードコート処理がなされている車両用透明部材である請求項20に記載の車両用透明部材。
  22. 車両用透明部材が車両用灯具レンズである請求項20または21に記載の車両用透明部材。
  23. 車両用透明部材が車両用グレージング材である請求項20または21に記載の車両用透明部材。
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