JP6160560B2 - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
工程(1)では、結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂と、芳香族ジカルボン酸成分としてイソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸およびピリジンジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種を有するポリエステル樹脂Aと、を押出機を用いて溶融混練してポリエステル樹脂混合物を得る。
結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂/ポリエステル樹脂Aは、特に制限されないが、好ましくは芳香族ジカルボン酸あるいはそのエステル誘導体成分と、脂肪族ジオールや脂環族ジオールなどのジオール成分とがエステル反応により連結した構造を有する芳香族ポリエステルである。ポリエステル樹脂は、例えば、芳香族ジカルボン酸あるいはそのエステル誘導体成分と、脂肪族ジオールまたは脂環族ジオールなどとを公知の方法で重縮合して得られるものを用いることができる。
工程(1)において、結晶性テレフタレート系ポリエステルおよびポリエステル樹脂A合計100重量%に対して金属系触媒を0.05重量%以下添加することが好ましい。金属系触媒を添加することによって、テレフタレート系ポリエステルおよびポリエステル樹脂Aのエステル交換反応が促進され、反応比率が高まるため、好ましい。また、金属系触媒の添加量を樹脂合計100重量%に対して0.05重量%以下とすることで、樹脂の分解が起こりにくいため、好ましい。より好ましくは、金属系触媒を添加する場合の金属系触媒の添加量は、ポリエステル樹脂(テレフタレート系ポリエステル/ポリエステル樹脂A合計)100重量%に対して、0.001〜0.05重量%である。
工程(2)において、工程(1)で得られたポリエステル樹脂混合物(以下、単にポリエステル樹脂混合物とも称する)、ポリカーボネート樹脂、難燃剤および増靭剤を混合する。混合は、溶融混練することが好ましい。
ポリカーボネート樹脂とは、芳香族二価フェノール系化合物とホスゲンまたは炭酸ジエステルとを反応させることにより得られる、芳香族ホモまたはコポリカーボネート樹脂でありうる。このようなポリカーボネート樹脂の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を採用することができ、例えば、芳香族二価フェノール系化合物にホスゲンなどを直接反応させる方法(界面重合法)や、芳香族二価フェノール系化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸ジエステルとを溶融状態でエステル交換反応させる方法(溶液法)などが挙げられる。
難燃剤は、有機系難燃剤であっても、無機系難燃剤であってもよい。有機系難燃剤の例には、ブロモ化合物、リン化合物が含まれる。無機系難燃剤の例には、アンチモン化合物や金属水酸化物が含まれる。
増靭剤は、樹脂組成物の柔軟性や加工性、耐衝撃性などを向上させる。増靭剤は、一種でもそれ以上でもよい。増靭剤は、例えば、ゴム弾性を有する樹脂である。増靭剤は、ブタジエンを含むモノマーの重合体で構成されるソフトセグメントと、スチレンのような芳香族基を有するモノマーの重合体で構成されるハードセグメントとを含む熱可塑性エラストマーであることが好ましい。上記熱可塑性エラストマーの分子のサイズは、例えば分子サイズが小さすぎると、樹脂組成物の耐衝撃性が低下することがあり、大きすぎると、熱可塑性樹脂組成物の加工性が低下することがある。このような観点から、例えば、熱可塑性エラストマーの重量平均分子量は、10,000〜500,000であることが好ましい。熱可塑性エラストマーの重量平均分子量も、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーなどの公知の方法を用いて求められる。
ドリップ防止剤としては、燃焼時に樹脂材料の滴下(ドリップ)を防止し、難燃性を向上させる目的で添加されるものであり、フッ素系ドリップ防止剤やシリコンゴム類、層状ケイ酸塩等が挙げられる。
相溶化剤は、二重結合、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基などを有する化合物(低分子化合物又はポリマー)であって、成形加工工程で相溶化させようとするポリマーの一方または両方と反応してグラフトまたはブロック構造に基づく界面活性剤的な働きをして相溶化剤として機能するものであり(参考文献:「ポリマーアロイ」基礎と応用、高分子学会編、1993年発行)、特開2013−133369号公報で開示されている反応性官能基を有する樹脂などが挙げられる。相溶化剤としては、例えば、エチレングリシジルメタクリレート共重合体(E−GMA;共重合重量組成、例えばE/GMA=100/6〜12)、エチレングリシジルメタクリレート−ビニルアルコール共重合体(E−GMA−VA;共重合重量組成、例えばE/GMA/VA=100/3〜12/8〜5)、エチレングリシジルメタクリレート−メタクリレート共重合体(E−GMA−MA;共重合重量組成、例えばE/GMA/MA=100/3〜12/30)などのグリシジルメタクリレート(GMA)由来の構成単位を有する共重合体;エチレングリシジルメタクリレート−アクリロニトリルスチレン(EGMA−AS;共重合重量組成、例えばEGMA/AS=70/30)、エチレングリシジルメタクリレート−ポリスチレン(EGMA−PS;共重合重量組成、例えばEGMA/PS=70/30)、エチレングリシジルメタクリレート−ポリメチルメタクリレート(EGMA−PMMA、例えばEGMA/PMMA=70/30)、スチレン−アクリロニトリル−グリシジルメタクリレート(SAN−GMA、例えば、SAN/GMA=スチレン/アクリロニトリル/グリシジルメタクリレート=70/50/10〜75/23/2)などのグリシジルメタクリレートが導入された樹脂;エチレン無水マレイン酸エチルアクリレート共重合体(E−MAH−EA);酸変性型ポリエチレンワックス;COOH化ポリエチレングラフトポリマー、COOH化ポリプロピレングラフトポリマー;イソシアネート基を5〜30重量%含むポリイソシアネート等が挙げられる。
工程(2)においては、本発明の目的が達成される範囲で、他の樹脂成分や必要に応じて任意の添加成分を添加することができる。
上記製造方法で得られた熱可塑性樹脂組成物は、高い難燃性を有する。
上記製造方法で得られた熱可塑性樹脂組成物は、任意の手法で樹脂成形体に成形することができる。成形の手法の例には、射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形、異形押出成形、圧縮成形、ガスアシスト成形などが含まれる。上述のように本発明の樹脂組成物は、流動性が高く、射出成形に適していることから、射出成型用の樹脂組成物であることが好ましい。
(重量平均分子量(MW)の測定)
4〜7μgの範囲で試料を秤量して、THFに添加した後、超音波を30分かけ、溶けた部分をGPC装置の測定に用いた。重量平均分子量(MW)(ポリスチレン換算)は、GPC装置として、東ソー(株)製HLC−8120GPC、SC−8020装置を用い、カラムはTSKgei,SuperHM−H(6.0mmID×15cm×2)を用い、溶離液として和光純薬社製クロマトグラフ用THF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、流速0.6ml/min.、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、RI検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:A−500、F−1、F−10、F−80、F−380、A−2500、F−4、F−40、F−128、F−700の10サンプルから作製した。また試料解析におけるデータ収集間隔は300msとした。
ポリエステル樹脂の吸熱ピーク温度のガラス転移温度(Tg)は、ASTM D3418に準拠して、示差走査熱量計(島津製作所製:DSC−60A)を用いて得た。この装置(DSC−60A)の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/分で昇温し、200℃で5分間ホールドし、200℃から0℃まで液体窒素を用いて−10℃/分で降温し、0℃で5分間ホールドし、再度0℃から200℃まで10℃/分で昇温を行った。2度目の昇温時の吸熱曲線から解析をおこなった。
(1)工程(1)
ポリエチレンテレフタレート樹脂(固有粘度[η]=0.780dl/g、商品名ダイヤナイトMA521H−D25、三菱レイヨン社製)80重量部およびポリエチレンナフタレート樹脂(固有粘度[η]=0.71dl/g、商品名テオネックス TN8065S、帝人化成株式会社製)20重量部をV型混合機を用いてドライブレンドし、真空乾燥機を用いて混合物を減圧下で80℃、4時間乾燥させた。
工程(1)で得られたポリエステル樹脂混合物15重量部、ポリカーボネート樹脂(重量平均分子量50,000、商品名タフロンA−1900、出光興産社製)55重量部、難燃剤(縮合リン酸系化合物;商品名PX−200、大八化学社製)15重量部、ドリップ防止剤(PTFE;商品名FA−500H、ダイキン社製)0.5重量部および増靭剤(MBS;商品名EM500、LG Chemical社製およびABS;商品名TFX−610、三菱化学社製の1:1(重量比)混合物)8重量部および相溶化剤(スチレン−アクリロニトリル−グリシジルメタクリレート、商品名:arufon UG4035、東亞合成社製)0.5重量部を、V型混合器を用いてドライブレンドした。
工程(1)におけるシリンダー温度を240℃に変えた以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
工程(1)におけるシリンダー温度を250℃に変えた以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
工程(1)におけるシリンダー温度を280℃に変えた以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
工程(1)におけるシリンダー温度を290℃に変えた以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
下記工程(1)としたこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
ポリエチレンテレフタレート樹脂(固有粘度[η]=0.780dl/g、商品名ダイヤナイトMA521H−D25、三菱レイヨン社製)80重量部およびポリエチレンナフタレート樹脂(固有粘度[η]=0.71dl/g、商品名テオネックス TN8065S、帝人化成株式会社製)20重量部をV型混合機を用いてドライブレンドし、真空乾燥機を用いて混合物を減圧下で80℃、4時間乾燥させた。
工程(1)において、ポリエチレンテレフタレート樹脂50重量部およびポリエチレンナフタレート樹脂50重量部としたこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
工程(1)において、ポリエチレンテレフタレート樹脂70重量部およびポリエチレンナフタレート樹脂30重量部としたこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
工程(1)におけるシリンダー温度を270℃に変えた以外は、実施例8と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
ナフタレート系ポリエステルとして、ポリエチレンナフタレート樹脂からポリブチレンナフタレート樹脂(固有粘度[η]=0.5〜1.5dl/g、商品名PBN樹脂、帝人化成株式会社社製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
テレフタレート系ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタレート樹脂からポリブチレンテレフタレート樹脂(固有粘度1.41dl/g、商品名トレコン1100M、東レ社製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
テレフタレート系ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタレート樹脂から実施例11と同じポリブチレンテレフタレート樹脂に変更し、ナフタレート系ポリエステルとして、ポリエチレンナフタレート樹脂から実施例10と同じポリブチレンナフタレート樹脂に変更したこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
テレフタレート系ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタレート樹脂から実施例11と同じポリブチレンテレフタレート樹脂に変更し、ナフタレート系ポリエステルとして、ポリエチレンナフタレート樹脂から実施例10と同じポリブチレンナフタレート樹脂に変更したこと以外は、実施例6と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
工程(2)において用いられるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量が20,000である商品名novarex7020R、出光興産株式会社製を用いたこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
工程(2)において用いられるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量が70,000ある商品名novarex7027U、出光興産株式会社製を用いたこと以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
(1)工程(1)
ポリエチレンテレフタレート樹脂(商品名ダイヤナイトMA521H−D25、三菱レイヨン社製)80重量部およびポリエチレンナフタレート樹脂(固有粘度[η]=0.71dl/g、商品名 テオネックス TN8065S、帝人化成株式会社製)20重量部をV型混合機を用いてドライブレンドし、真空乾燥機を用いて混合物を減圧下で80℃、4時間乾燥させた。
ポリエステル樹脂混合物15重量部、ポリカーボネート樹脂(重量平均分子量50,000、商品名タフロンA−1900、出光興産社製)59.5重量部、難燃剤(縮合リン酸系化合物;商品名PX−200、大八化学社製)15重量部、ドリップ防止剤(PTFE;商品名FA−500H、ダイキン社製)0.5重量部および増靭剤(MBS;商品名EM500、LG Chemical社製およびABS;商品名TFX−610、三菱化学社製の1:1(重量比)混合物)10重量部を、V型混合器を用いてドライブレンドした。
工程1を行わずに、工程2において、ポリエステル樹脂混合物の代わりにポリエチレンテレフタレート樹脂(商品名ダイヤナイトMA521H−D25、三菱レイヨン社製)のみを用いたこと以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。
(1)耐衝撃性
樹脂組成物を80℃で4時間乾燥させた後、射出成形機「J55ELII」(日本製鋼所社製)を用いて、シリンダー設定温度260℃、金型温度40℃で、100mm×10mm×4mmの短冊型試験片を成形し、「JIS−K7110−1998」に準拠してアイゾット衝撃試験を行い、下記評価基準により評価した。
○:32kJ/m2以上42kJ/m2未満
△:6kJ/m2以上32kJ/m2未満(実用上問題なし)
×:6kJ/m2未満(実用上問題あり)。
樹脂組成物を80℃で4時間乾燥させた後、射出成形機「ROBOSHOT_S−2000i 50BP」(FANUC社製)を用い、アルキメデススパイラルフロー試験片(流路厚さ2mm、流路幅10mm)にて流動長を下記自社評価基準により評価した。条件は、射出速度60mm/s、シリンダ温度250℃、金型温度50℃、射出圧力860MPaとした。流動長が大きいほど流動性が良い。
○:280mm以上350mm未満
△:210mm以上280mm未満(実用上問題なし)
×:210mm未満(実用上問題あり)
(3)難燃性
樹脂組成物を80℃で4時間乾燥させた後、射出成形機((株)日本製鋼所製、J55ELII)を用いて、シリンダー設定温度260℃、金型温度40℃で、100mm×10mm×1.6mmの短冊型試験片を成形した。
△:V1
×:V2orHB
各実施例および比較例の製造条件を表1に、評価結果を表2に示す。
Claims (9)
- 結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂と、芳香族ジカルボン酸成分としてイソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸およびピリジンジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種を有するポリエステル樹脂Aと、を押出機を用いて溶融混練してポリエステル樹脂混合物を得る工程(1)と、
前記ポリエステル樹脂混合物、ポリカーボネート樹脂、難燃剤および増靭剤を混合する工程(2)と、
を有し、
前記工程(1)が、前記溶融混練を行う前に、予め前記結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂および前記ポリエステル樹脂Aの予備混合を行い、得られた混合物を乾燥させた後、前記溶融混練を行うものである、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 - 前記ポリエステル樹脂Aがナフタレート系ポリエステル樹脂である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂が50〜80重量部であり、前記ポリエステル樹脂Aが20〜50重量部である(ここで、テレフタレート系ポリエステル樹脂およびポリエステル樹脂Aの合計が100重量部である)、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記押出機のシリンダー温度が250〜280℃である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂混合物のDSC融解曲線における融解熱量(ΔHA)が、前記結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂のDSC融解曲線における融解熱量(ΔHB)に対して、70%以下(ΔHA/ΔHB≦0.7)である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレートの少なくとも1種であり、前記ポリエステル樹脂Aがポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンナフタレートの少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記工程(1)において、前記結晶性テレフタレート系ポリエステル樹脂および前記ポリエステル樹脂A合計100重量%に対して金属系触媒を0.05重量%以下添加する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記工程(2)において、ポリエステル樹脂混合物10〜90重量部、ポリカーボネート樹脂10〜90重量部(ここで、ポリエステル樹脂組成物およびポリカーボネート樹脂の合計が100重量部である)、相溶化剤0.5〜20重量部、難燃剤1〜40重量部、ドリップ防止剤0.1〜1重量部、および増靭剤1〜20重量部を混合する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ポリカーボネート樹脂の分子量(Mw)が20,000〜70,000である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
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