JP5942996B2 - 芳香族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 - Google Patents
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Description
特許文献2および3で提案されるようなポリアルキルシルセスキオキサン粒子の配合で、透過率および光拡散性が向上し、一定の拡散効果が発揮される。
粘度平均分子量が3×103〜2.5×104の芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)と粘度平均分子量が5×104〜9×104の芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)とを、芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)と(a2)の合計量を100質量%として(a1):(a2)=99質量%〜50質量%:1質量%〜50質量%の割合で含む芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子および(メタ)アクリル樹脂系微粒子からなる群から選ばれる微粒子(B)を0.01〜10質量部、ならびに有機スルホン酸金属塩からなる難燃剤(C)を0.005質量部〜0.1質量部含有し、かつ、
高化式フローテスターを用い、温度280℃、荷重1.57×107Pa、直径1mm×長さ10mmのオリフィスより流出する溶融樹脂量Q値が、0.01cm3/秒以上0.1cm3/秒以下である芳香族ポリカーボネート樹脂組成物
に関する。
(i) 平均粒径が1〜4μmである。
(ii) 粒径が1μm以上2μm未満の粒子の割合、粒径が2μm以上3μm未満の粒子の割合、および粒径が3μm以上の粒子の割合が、それぞれ20〜40%の範囲にある。
(iii) 粒径が10μm以上の粒子を実質的に含有しない。
を満足する(メタ)アクリル樹脂系微粒子である。
上記芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる芳香族ポリカーボネート樹脂成形品
に関する。
特に、特定の平均粒径で特定の粒径分布を有する微粒子(B)を配合することにより、優れた全光線透過率、光拡散性のバランスを持った芳香族ポリカーボネート樹脂材料とすることができる。
本発明は、分子量がそれぞれ所定の範囲の芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)および(a2)と、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子および(メタ)アクリル樹脂系微粒子からなる群から選ばれる微粒子(B)と、有機スルホン酸アルカリ金属塩(C)とを、所定範囲の割合で少なくとも含有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に関する。また、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、必要に応じて、その他の成分を含有していてもよい。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、粘度平均分子量が3×103〜2.5×104の芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)と粘度平均分子量が5×104〜9×104の芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)とを、(a1):(a2)=99質量部〜50質量部:1質量部〜50質量部の割合で含む芳香族ポリカーボネート樹脂(A)を含有する。
微粒子(B)としては、一種または二種以上のポリオルガノシルセスキオキサン微粒子を使用してもよく、一種または二種以上の(メタ)アクリル樹脂系微粒子を使用してもよく、またはポリオルガノシルセスキオキサン微粒子と(メタ)アクリル樹脂系微粒子を併用してもよい。
以下、微粒子(B)について、更に詳細に説明する。
微粒子(B)の一態様は、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子である。本発明におけるポリオルガノシルセスキオキサン微粒子とは、RSiO1.5(Rは一価の有機基)で示される3官能性シロキサン単位(以下、「T単位」ということがある。)を主成分として有するポリオルガノシロキサンからなる微粒子をいい、全シロキサン単位の合計100モル%中、T単位が50モル%以上のものをいう。T単位の割合は、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは95モル%以上、最も好ましくは100モル%である。ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は、耐熱性が高く、また粒径を適切なものに制御しやすいので好ましい。
本発明で用いるポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は、上記T単位のほかに、R3SiO0.5(Rは一価の有機基)で表される1官能性シロキサン単位(以下、「M単位」ということがある。)を含有していてもよい。M単位を含有するポリオルガノシルセスキオキサン微粒子を用いると、微粒子自体の耐熱性が向上し、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の色相がより良好なものになり、また、本発明に係る樹脂成分への分散性が向上し、均一な光学性能を有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物が得られやすくなるというメリットがある。
微粒子(B)の他の態様は、(メタ)アクリル樹脂系微粒子である。(メタ)アクリル樹脂系微粒子としては、(メタ)アクリル系モノマーを使用した重合体または共重合体の微粒子を使用することができる。(メタ)アクリル系(共)重合体の例には、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、およびシクロヘキシルメタクリレートの重合体、ならびにこれらの(メタ)アクリル系モノマーから誘導される繰り返し単位を含む共重合体が含まれる。
(i) 平均粒径が1〜4μmである。
(ii) 粒径が1μm以上2μm未満の粒子の割合、粒径が2μm以上3μm未満の粒子の割合、および粒径が3μm以上の粒子の割合が、それぞれ20〜40%の範囲にある。
(iii) 粒径が10μm以上の粒子を実質的に含有しない。
なお、上記(ii)の「粒子の割合」とは、直径0.4〜12μmの範囲の全個数を100%としたときの、当該粒径の範囲の粒子の割合であり、「個数基準頻度」ということもある。
なお、本発明における平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定されるメジアン径D50をいい、島津製作所製「レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−2100」を用いて測定を行った。
なお、粒径が10μm以上の粒子を実質的に含有しないにおける「実質的に含有しない」とは、規定する粒子径を持つ粒子が完全に含まれない場合を含むことは勿論、上記の粒度分布測定装置で検出されないことを意味するものとする。
また、固体状態で得られた(メタ)アクリル樹脂を、ジェット気流式粉砕機、機械衝突式粉砕機、ロールミル、ハンマーミル、インペラーブレーカーなどの粉砕装置により粉砕し、得られた粉砕物を風力分級装置、ふるい分級装置などの分級装置に導入して分級することにより、粒子の粒径を制御して用いてもよい。
また、商業的に知られている各種の(メタ)アクリル樹脂系微粒子の中から、選択して使用することもできる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)および微粒子(B)とともに、有機スルホン酸金属塩からなる難燃剤(C)を含有する。有機スルホン酸金属塩としては、脂肪族スルホン酸金属塩、芳香族スルホン酸金属塩等が挙げられ、中でも、芳香族スルホンスルホン酸金属塩、パーフルオロアルカンスルホン酸金属塩が好ましく、特にはパーフルオロアルカンスルホン酸金属塩が好ましい。
これらの中でも、特に、パーフルオロブタンスルホン酸カリウムが好ましい。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、さらに紫外線吸収剤(D)を含有することが好ましい。
なお、紫外線吸収剤(D)は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせおよび比率で含有されていてもよい。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、更に種々の添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、染顔料、蛍光増白剤、滴下防止剤、帯電防止剤、防曇剤、滑剤、アンチブロッキング剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤などが挙げられる。
リン系熱安定剤(E)は一般的に、樹脂成分を溶融混練する際、高温下での滞留安定性や樹脂成形品使用時の耐熱安定性向上に有効である。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、離型剤(F)を含有していてもよく、離型剤としては、脂肪族アルコールと脂肪族カルボン酸とのフルエステル化物が好適に用いられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、シロキサン化合物(G)を含有してもよい。シロキサン化合物を、有機スルホン酸金属塩と同時に含有することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性を著しく向上させることができる。特に好ましくは、メチルフェニルシリコーンオイルを用いることで、高い透明性と高い難燃性のバランスに優れ、さらには熱老化性および湿熱安定性にも優れたポリカーボネート樹脂組成物が得られる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって酸化防止剤を含有することが好ましい。酸化防止剤を含有することで、色相劣化や、熱滞留時の機械物性の低下が抑制できる。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない限りにおいて、滴下防止剤としてフッ素系樹脂を、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、0.01〜1質量部含有していてもよい。このようにフッ素系樹脂を含有することで、樹脂組成物の溶融特性を改良することができ、具体的には燃焼時の滴下防止性を向上させることができる。ただし本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)および(a2)の分子量および混合比を適切に制御することでQ値を調整することにより、フッ素系樹脂を含まない状態であっても、燃焼時の滴下防止性に優れるものとなる。
スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、o−エチルスチレン、p−クロロスチレン、o−クロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレン、2,4−ジメチルスチレン等の芳香族ビニル系単量体;
アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸トリデシル、メタクリル酸トリデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸オクタデシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体;
無水マレイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸;
N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系単量体;
グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有単量体;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル系単量体;
酢酸ビニル、酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル系単量体;
エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン系単量体;
ブタジエン、イソプレン、ジメチルブタジエン等のジエン系単量体
等を挙げることができる。なお、これらの単量体は、単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
なお、フッ素系樹脂は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせおよび比率で含有されていても良い。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって染顔料を含有していてもよい。染顔料を含有することで、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の隠蔽性、耐候性を向上できるほか、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を成形して得られる成形品のデザイン性を向上させることができる。
また、染顔料は、押出時のハンドリング性改良、樹脂組成物中への分散性改良の目的のために、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂とマスターバッチ化されたものも用いてもよい。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって帯電防止剤を含有していてもよい。帯電防止剤は特に限定されないが、好ましくは下記一般式(1)で表されるスルホン酸ホスホニウム塩である。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法に制限はなく、公知の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法を広く採用することができる。
また、例えば、分散し難い成分を混合する際には、その分散し難い成分を予め水や有機溶剤等の溶媒に溶解または分散させ、その溶液または分散液と混練するようにすることで、分散性を高めることもできる。
なお、溶融混練の温度は特に制限されないが、通常240〜320℃の範囲である。
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、ペレタイズしたペレットを各種の成形法で成形して成形品を製造することができる。またペレットを経由せずに、押出機で溶融混練された樹脂を直接、シートやフィルム、異型押出成形品、ブロー成形品あるいは射出成形品等にすることもできる。
<分子量評価>
粘度平均分子量(Mv)は、0.2グラム/デシリットルのポリカーボネート樹脂のジクロロメタン溶液を、ウベローデ毛管粘度計によって20℃の温度で測定し、ハギンズ定数0.45で極限粘度[η]デシリットル/グラムを求め、次式により算出した。
η=1.23×10-4×Mv0.83
流動性評価としてのQ値は、後述する方法で得られたペレットを120℃で4時間以上乾燥した後、高化式フローテスター(島津製作所株式会社製)を用い、280℃、荷重1.57×107Pa(160kgf/cm2)の条件下でポリカーボネート樹脂組成物の単位時間当たりの流出量(単位:×10-2cm3/秒)を測定することで得られる。尚、オリフィスは直径1mm×長さ10mmのものを使用する。後述する表中、『流動性』と表記する。Q値が高い程、ポリカーボネート樹脂組成物の流動性が良いと言える。
JIS K−7105に準じ、後述の3段プレート(3mm、2mm、1mm厚)を試験片とし、日本電色工業社製のNDH−2000型濁度計を用い、1mm、2mmおよび3mm各厚みの全光線透過率(単位「%」)を測定した。後述する表中、「透過率」と表記する。
後述の3段プレート(3mm、2mm、1mm厚)を試験片とし、MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY社製のGP−5 GONIOPHOTOMETERを用い、入射光:0°、煽り角:0°、受光範囲:0°〜90°、光束絞り:2.0、受光絞り:3.0の条件で1mm、2mmおよび3mm各厚みの輝度を測定し、0°の輝度に対して、輝度が半減する角度を分散度(°)として求めた。分散度が高いほど、光拡散性が高く、照明カバーにした場合に、光源の光をより拡散し、より広範囲において照度を保て、かつ光源の視認性が低下する効果もある為好ましい。後述する表中、「分散度」と表記する。
ポリカーボネート樹脂組成物の難燃性の評価は、後述する方法で得られたUL試験用試験片を、温度23℃、相対湿度50%の恒温室の中で48時間調湿し、米国アンダーライターズ・ラボラトリーズ(UL)が定めているUL94試験(機器の部品用プラスチック材料の燃焼試験)に準拠して行う。UL94Vとは、鉛直に保持した所定の大きさの試験片にバーナーの炎を10秒間接炎した後の残炎時間やドリップ性から難燃性を評価する方法であり、V−0、V−1およびV−2の難燃性を有するためには、以下の表1に示す基準を満たすことが必要となる。
後述の3段プレート(3,2,1mm厚)を試験片とし、JIS K−7105に準じ、3mm厚部分の色相(YI値)を、日本電色工業(株)製のSE2000型分光式色彩計で、反射法により測定した。さらに、試験片を130℃、空気雰囲気中で500時間熱貯蔵し、この熱貯蔵前後のYI値の変化をΔYIとして算出し、耐熱性の指標とした。後述する表中、「耐熱性」と表記する。
・芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)
芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)を、以下に説明する方法で合成した。尚、得られた芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)をそれぞれ、「PC−1」、「PC−2」、「PC−3」と呼ぶ。
5質量%の水酸化ナトリウム水溶液40リットルに、新日鐵化学株式会社製の3.697キログラム(16.215モル)のビスフェノールAと、22グラムのハイドロサルファイトを溶解した。そして、これに、17リットルのジクロロメタンを加えて撹拌しつつ、15℃に保ちながら、2.1キログラム(21.212モル)のホスゲンを15分で吹き込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、分子量調節剤として、DIC株式会社製の22.3グラムのp−tert−ブチルフェノールを加え、更に、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液10リットル、ジクロロメタン20リットルを追加し、激しく撹拌して、反応液を乳化させた後、20ミリリットルのトリエチルアミンを加え、20℃〜25℃にて約1時間撹拌し、重合させた。重合終了後、反応液を水相と有機相に分離し、有機相をリン酸で中和し、洗浄液(水相)の導電率が10μS/cm以下になるまで水洗を繰り返した。得られた重合体溶液を、50℃に保った温水に滴下し、溶媒を蒸発除去すると同時に固形化物を粉砕して、白色粉末状沈殿物を得た。得られた沈殿物を濾過し、120℃で24時間乾燥して、重合体粉末を得た。
PC−2として、上述したPC−1の製造において、p−tert−ブチルフェノールを19.9グラムに変更し、ホスゲン吹き込み終了後のジクロロメタンを30リットルに変更した。それ以外は、上述したPC−1と同様にして製造した。
得られた芳香族ポリカーボネート樹脂PC−2の粘度平均分子量(Mv)は6.8×104であった。
PC−3として、上述したPC−1の製造において、p−tert−ブチルフェノールを16.2グラムに変更し、ホスゲン吹き込み終了後のジクロロメタンを40リットルに変更した。それ以外は、上述したPC−1と同様にして製造した。
得られた芳香族ポリカーボネート樹脂PC−3の粘度平均分子量(Mv)は8.0×104であった。
芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)として、後述する表に示す芳香族ポリカーボネート樹脂(PC−4、PC−5、PC−6、PC−7)をそれぞれ使用した。また、比較例においては、後述する表に示す芳香族ポリカーボネート樹脂(PC−8、PC−9、PC−10(溶融法ポリカーボネート樹脂))を、芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)の代替として使用した。尚、これらの樹脂は、全て、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製である。
さらに、PC−11として、上述したPC−1合成例において、p−tert−ブチルフェノールを13.7グラムに変更し、ホスゲン吹き込み終了後のジクロロメタンを30リットルに変更した。それ以外は、上述したPC−1合成例と同様の合成を行った。得られた芳香族ポリカーボネート樹脂(PC−11)の粘度平均分子量は1.0×105であった。
以下の表に示すポリオルガノシルセスキオキサン微粒子(B1)〜(B3)をそれぞれ準備した。(B1)〜(B3)は全てポリメチルシルセスキオキサン(T単位100モル%)微粒子である。
以下の表に示すアクリル樹脂系微粒子(B4)〜(B6)をそれぞれ準備した。
また、下記表中、架橋性モノマー(b2)の割合は、非架橋性(メタ)アクリルモノマー(b1)であるメチルメタクリレートと架橋性モノマー(b2)との合計100質量%に対する架橋性モノマー(b2)の割合である。
Claims (13)
- 粘度平均分子量が3×103〜2.5×104の芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)と粘度平均分子量が5×104〜9×104の芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)とを、芳香族ポリカーボネート樹脂(a1)と(a2)の合計量を100質量%として(a1):(a2)=99質量%〜50質量%:1質量%〜50質量%の割合で含む芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子および(メタ)アクリル樹脂系微粒子からなる群から選ばれる微粒子(B)を0.01〜10質量部、ならびに有機スルホン酸金属塩からなる難燃剤(C)を0.005質量部〜0.1質量部含有し、かつ、
高化式フローテスターを用い、温度280℃、荷重1.57×107Pa、直径1mm×長さ10mmのオリフィスより流出する溶融樹脂量Q値が、0.01cm3/秒以上0.1cm3/秒以下である芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。 - 芳香族ポリカーボネート樹脂(a2)の粘度平均分子量が、5×104〜8×104である請求項1に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子を0.01〜5質量部含有する請求項1または2に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 前記微粒子は、コールターカウンター法にて直径0.4〜12μmの範囲で測定した際の平均粒径が1〜3μmであり、かつその粒径分布の最大ピークおよび2番目の最大ピークが共に1〜3μmの範囲にあるポリオルガノシルセスキオキサン微粒子である請求項1〜3のいずれか1項に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 微粒子(B)は、コールターカウンター法にて、直径0.4〜12μmの範囲で個数基準頻度(%)を測定した際の0.5〜1μmの範囲における個数基準頻度(%)が、0.1〜8%であり、4〜11μmの範囲における体積基準頻度(%)が、0.05〜2.5%であるポリオルガノシルセスキオキサン微粒子である請求項1〜4のいずれか1項に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 微粒子(B)は、ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子であり、該ポリオルガノシルセスキオキサン微粒子は、ポリメチルシルセスキオキサン微粒子である請求項1〜5のいずれか1項に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、(メタ)アクリル樹脂系微粒子を0.1〜10質量部含有する請求項1または2に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 微粒子(B)は、コールターカウンター法により直径0.4〜12μmの範囲において個数基準で測定した粒径が、下記(i)〜(iii)の条件:
(i) 平均粒径が1〜4μmである。
(ii) 粒径が1μm以上2μm未満の粒子の割合、粒径が2μm以上3μm未満の粒子の割合、および粒径が3μm以上の粒子の割合が、それぞれ20〜40%の範囲にある。
(iii) 粒径が10μm以上の粒子を実質的に含有しない。
を満足する(メタ)アクリル樹脂系微粒子である請求項1、2または7に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。 - 微粒子(B)は、(メタ)アクリル樹脂系微粒子であり、該(メタ)アクリル樹脂系微粒子は、非架橋性(メタ)アクリルモノマー(b1)90〜99質量%と架橋性モノマー(b2)10〜1質量%との共重合体微粒子である請求項1、2、7または8に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 微粒子(B)は、(メタ)アクリル樹脂系微粒子であり、該(メタ)アクリル樹脂系微粒子は、ポリメチルメタアクリレート系微粒子である請求項1、2、7、8または9に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- さらに紫外線吸収剤(D)を、前記透明芳香族ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、0.05〜1質量部含有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる芳香族ポリカーボネート樹脂成形品。
- 照明カバーまたは光拡散板である請求項12に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂成形品。
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