JP6392264B2 - 樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents
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また、特許文献3に記載の技術のように、耐衝撃性ポリスチレンにリン含有化合物を添加することで、難燃性を向上させることができるが、耐衝撃強度が低下するという問題を有している。
また、特許文献4に記載の技術のように、ゴム変性スチレン系樹脂、フェニレンエーテル系樹脂、縮合リン酸エステル、タルクを配合する樹脂組成物は、難燃性、強度、耐熱性に加え、成形収縮率と反りを抑えることができるが、成形時における流動性が低下するという問題を有している。
[1](a)フェニレンエーテル系樹脂10〜29質量%、
(b)MFR(ISO 1133に準拠して測定)が5〜20g/10分であるスチレン樹脂48〜84質量%、
(c)リン酸エステル系化合物6〜24質量%、
を含有し、
前記(a)成分、前記(b)成分、及び前記(c)成分の合計量100質量部に対して、(d)分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物を0.01〜0.30質量部含有し、
前記(a)成分と前記(c)成分との質量比((a)/(c))が1.2〜2.2であり、
前記(d)成分が、飽和トリカルボン酸、α、β−不飽和ジカルボン酸、及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種である樹脂組成物の製造方法であって、
(a)フェニレンエーテル系樹脂と、(b)MFR(ISO 1133に準拠して測定)が5〜20g/10分であるスチレン樹脂の一部と、(d)分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物とを溶融混練させて混練物を得る第一混練工程と、
当該第一混練工程によって得られた混練物に対し、(c)リン酸エステル系化合物、前記(b)成分の残量の順に供給し、溶融混練させて樹脂組成物を得る第二混練工程と、を含むことを特徴とする、樹脂組成物の製造方法。
本実施形態の樹脂組成物は、(a)フェニレンエーテル系樹脂と、(b)MFR(ISO 1133に準拠して測定)が5〜20g/10分であるスチレン樹脂と、(c)リン酸エステル系化合物と、(d)分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物とを含む。
さらに、本実施形態の樹脂組成物においては、(a)成分、(b)成分、(c)成分の合計量を100質量%としたときに、(a)成分を10〜29質量%、(b)成分を48〜84質量%、(c)成分を6〜24質量%含む。また、(d)成分の含有量が、前記(a)成分、前記(b)成分、及び前記(c)成分の合計量を100質量部としたときに、0.01〜0.30質量部であり、前記(a)成分と(c)成分の質量比((a)/(c))が1.2〜2.2である。このように構成されているため、本実施形態の樹脂組成物は、成形加工性、耐熱性、耐衝撃性、及び難燃性に優れた物性バランスを発揮することができ、且つ揮発成分の含有量が少ない。
なお、本明細書において、(a)フェニレンエーテル系樹脂を「(a)成分」、(b)MFR(ISO 1133に準拠して測定)が5〜20g/10分であるスチレン樹脂を「(b)成分」、(c)リン酸エステル系化合物を「(c)成分」、(d)分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物を「(d)成分」と称する場合がある。
本実施形態の樹脂組成物は、(a)成分として、フェニレンエーテル系樹脂(以下、単に「PPE」と記載する場合がある。)を含有する。フェニレンエーテル系樹脂を含有するため、本実施形態の樹脂組成物は、優れた難燃性及び耐熱性を有する。
上記フェニレンエーテル系樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
また、上記PPEは、上記単独重合体及び/又は上記共重合体と上記変性PPEとを、任意の割合で混合した混合物であってもよい。
なお、還元粘度は、0.5g/dlの濃度のクロロホルム溶液を用いて、30℃の条件下で、ウベローデ粘度計により測定した値をいう。
本実施形態の樹脂組成物は、(b)成分として、MFRが、5〜20g/10分であるスチレン樹脂を含有する。MFRが、5〜20g/10分であるスチレン樹脂を含有することにより、本実施形態の樹脂組成物は、優れた加工性と難燃性とを有する。
上記の範囲内では、得られる樹脂組成物の耐熱性、耐衝撃性及び剛性のバランスがより向上する傾向にあるため好ましい。
上記スチレン樹脂のMFRは、例えば、重合時での開始剤、重合温度、連鎖移動剤の調整、ペレタイズ時ではオイルの添加等により調整することができる。なお、(b)成分が、2種以上のスチレン樹脂の混合物である場合、スチレン樹脂のMFRとは、スチレン樹脂の混合物のMFRをいう。
本実施形態の樹脂組成物は、(c)成分として、リン酸エステル系化合物を含有する。本実施形態の樹脂組成物では、(a)成分の上記フェニレンエーテル系樹脂による難燃性向上効果と、(c)成分のリン酸エステル系化合物による難燃性付与効果とが相まって、難燃性が顕著に向上する。
なお、リン酸エステル系化合物が、上記nが異なるリン酸エステル及び/又はその縮合物の混合物である場合、nはそれらの平均値を表す。n=0である場合は、一般式(2)の化合物は、リン酸エステル単量体を示す。
本実施形態の樹脂組成物は、(d)成分として、分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物を含有する。分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物を含有するため、本実施形態の樹脂組成物は、揮発成分の含有量を少なくすることができる。
なお、カルボキシル基から誘導される基としては、酸無水物基、エステル基等が挙げられる。エステル基を有する化合物としては、上記カルボキシル基を有する化合物と、エタノール等のアルコール類との反応化合物等が挙げられる。エステル基を有する化合物は、樹脂組成物の加工温度において、エステル基が分解してカルボキシル基に変化するため、実質的にカルボキシル基を有する化合物として使用可能である。
上記分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物は、単独で用いても良いし2種以上を組み合わせて用いても良い。
上記(e)クロライト、マイカ及びワラストナイトからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機フィラーにおけるクロライトは、緑泥石群と呼ばれる鉱石の一種である。
上記緑泥石群としては、少なくとも1種のMg、Fe、Mn、Ni等の酸化物、少なくとも1種のAl、Fe、Cr、Ti等の酸化物、及び少なくとも1種のSi、Al等の酸化物の各酸化物を含有する鉱石であり、例えば、クロライト、クリノクロア、シャモサイト、クックアイト、ペナンタイト、スドーアイト、オルソシャモスサイト、ニマイト、クッケアイト等を挙げることができる。本発明では、入手の容易さの観点から、クロライトを使用する。
クロライトの市販品としては、特に限定されることなく、例えば、富士タルク工業(株)製のRGE−250等が挙げられる。
クロライトは、XRD(X線回折)分析法により、容易に検出することができる。例えば、X線回折装置を用い、励起電圧/電流:40kV/40mA、スリット:DS=1度、SS=解放、RS=解放、縦スリット:10mm、スキャン範囲:2θ=5〜60度(0.02度/ステップ)、スキャンスピード:10度/分の条件で分析した場合、タルクにはない、約6度、約12度、約25度のピークからクロライトを検出することができる。また、ピーク比の検量線を作成することでクロライトとタルクとの含有量を測定することもできる。
マイカの市販品としては、特に限定されることなく、例えば、西日本貿易(株)製のBHTマイカ、Suzorite mining Inc.製のスゾライトマイカ、レプコ社製マイカ等が挙げられる。
ワラストナイトの市販品としては、特に限定されることなく、例えば、NYCO社製のNYGLOS、NYCO社製のNYAD、竹原化学工業社製のVM−8N等が挙げられる。
これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において、(e)クロライト、マイカ及びワラストナイトからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機フィラーを、単に「(e)成分」と称する場合がある。
本実施形態の樹脂組成物は、上述した成分の他に、本実施形態の樹脂組成物の成形加工性、低揮発成分、耐熱性、耐衝撃性及び難燃性を損なわない範囲で、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
一般的にトルエンはPPEの重合溶媒であり、重合後にPPEを有機溶剤で洗浄する際に、粒子状になり樹脂組成物内部に取り込まれるため、後の乾燥工程でも除去が困難となる。本実施形態の樹脂組成物においては、上記(d)成分を添加することにより、樹脂組成物中の揮発成分の含有量を低減させることができる。
本実施形態の樹脂組成物は、上記(a)〜(d)成分、さらに必要に応じて、上記(e)成分、上記その他の成分を溶融混練することにより製造することができる。
また、液状の原材料を添加する場合は、プランジャーポンプ、ギアポンプ等を用いて押出機中に添加する方法が好ましい。
上記第2〜第4原料供給口の上部開放口は、同搬する空気を抜くための開放口として使用することもできる。
また、第1真空ベント及び第2真空ベントにおける減圧度としては、例えば、−0.20〜−0.03MPaが挙げられる。
(1)(a)成分の全量、(b)成分の一部及び(d)成分の全量を溶融混練し(第一混練工程(1))、第一混練工程(1)で得られた混練物に対し、(c)成分の全量、(b)成分の残量の順に供給し溶融混練を行う(第二混練工程(1))、製造方法であって、第一混練工程(1)から第二混練工程(1)において、上記混練物が溶融状態である、製造方法。
(2)(a)成分の全量、(b)成分の全量及び(d)成分の全量を溶融混練し(第一混練工程(2))、第一混練工程(2)で得られた混練物に対し、(c)成分の全量を供給し溶融混練を行う(第二混練工程(2))、製造方法であって、第一混練工程(2)から第二混練工程(2)において、上記混練物が溶融状態である、製造方法。
(3)(a)成分の全量、(b)成分の一部及び(d)成分の全量を溶融混練してペレットを作製し、そのペレットに(c)成分の全量、(b)成分の残量の順に供給し溶融混練を行う、製造方法。
(4)(a)成分の全量、(c)成分の全量、(b)成分の一部及び(d)成分の全量を溶融混練してペレットを作製し、該ペレットに(b)成分の残量を供給し溶融混練を行う、製造方法。
(5)(a)成分の全量、(b)成分の全量及び(d)成分の全量を溶融混練してペレットを作製し、該ペレットに(c)成分の全量を供給し溶融混練を行う、製造方法。
(6)(a)成分の全量、(b)成分の全量、(c)成分の全量及び(d)成分の全量を溶融混練する製造方法。
ここで、「第一混練工程から第二混練工程において、上記混練物が溶融状態である」とは、(a)成分を一度溶融させてペレット化した後に再度溶融させる態様を除外する趣旨である。
本実施形態の樹脂組成物を成形することにより、所望の成形品が得られる。
本実施形態の樹脂組成物を成形した成形品は、例えば、光学機器機構部品;光源ランプ周り部品;金属フィルム積層基板用シート又はフィルム;ハードディスク内部部品;光ファイバー用コネクタフェルール;プリンター部品;コピー機部品;自動車ラジエタータンク部品等の自動車エンジンルーム内部品;自動車ランプ部品;等の成形品として広く使用することができる。
((1)(b)スチレン樹脂のMFR)
ISO 1133に準拠して、温度200℃、荷重49.03Nの条件で測定を行った。
((2)樹脂組成物中の揮発成分量)
得られた樹脂組成物のペレット中のトルエン含有量を、ガスクロマトグラフにて測定した。
((3)荷重たわみ温度)
JIS K7191−1に準拠し測定した。
((4)ノッチ付シャルピー衝撃強さ)
JIS K7111−1に準拠し測定した。
((5)難燃性(UL−94))
UL94(米国Under Writers Laboratories Incで定
められた規格)の垂直燃焼試験方法に従って、1サンプル当たりそれぞれ5本ずつ試験を
行った。
((6)樹脂組成物中の未溶融物)
厚み0.8mmのUL94試験用試験片を用い、目視にて樹脂組成物中の未溶融物数を測定した。
((7)樹脂組成物のMFR)
JIS K7210に準拠し、温度250℃、荷重21Nの条件でMFRを測定した。
<(a)成分>
(a1):2,6−キシレノールを酸化重合して得た還元粘度0.42(dl/g)のポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)。
<(b)成分>
(b1):ハイインパクトポリスチレン(TOTAL社製 ポリスチレン4440)。上記(1)の方法により測定したMFRは9.2g/10分であった。
(b2):ハイインパクトポリスチレン(PSジャパン社製 ポリスチレンH9405)。上記(1)の方法により測定したMFRは2.8g/10分であった。
(b3):ハイインパクトポリスチレン(PSジャパン社製 ポリスチレン433)
上記(1)の方法により測定したMFRは21.0g/10分であった。
(b4):(b1)成分/(b2)成分=40質量%/60質量%の割合で予め押出しを行い、ペレット化したスチレン樹脂。上記(1)の方法により測定したMFRは5.2g/10分であった。
(b5):(b1)成分/(b3)成分=6質量%/94質量%の割合で予め押出し行い、ペレット化したスチレン樹脂。上記(1)の方法により測定したMFRは19.8g/10分であった。
(b6):(b1)成分/(b2)成分=70質量%/30質量%の割合で予め押出しを行い、ペレット化したスチレン樹脂。上記(1)の方法により測定したMFRは7.3g/10分であった。
(b7):(b1)成分/(b3)成分=50質量%/50質量%の割合で予め押出しを行い、ペレット化したスチレン樹脂。上記(1)の方法により測定したMFRは14.6g/10分であった。
(b8):ホモポリスチレン(PSジャパン社製 ポリスチレン680)。上記(1)の方法により測定したMFRは8.5g/10分であった。
<(c)成分>
(c1)芳香族縮合リン酸エステル(CR−741:大八化学工業(株)社製)
<(a)成分と他の成分との混合物A>
(A2):(a1)成分/(b1)成分=20質量部/30質量部の割合で予め押出しを行い、ペレット化したフェニレンエーテル系樹脂とスチレン樹脂との混合物。
(A3):(a1)成分/(b1)成分/(c1)成分=20質量部/30質量部/12質量部の割合で予め押出しを行い、ペレット化した混合物。
(A4):(a1)成分/(b1)成分=20質量部/68質量部の割合で予め押出しを行い、ペレット化した混合物。
<(d)成分>
(d1)無水マレイン酸(クリスタルMAN:日本油脂(株)社製)
(d2)試薬クエン酸(無水)(和光純薬工業(株)社製)
<(e)成分>
(e1):マイカ(スゾライト(商標)マイカ200HK:Suzorite Mining Inc.社製)
(e2):ワラストナイト(Nyglos(商標) 8:NYCO Minerals社製)
(e3):クロライト(RGE−250:富士タルク工業(株)社製)
二軸押出機ZSK−40(WERNER&PFLEIDERER社製)を用いて樹脂組成物の製造を行った。この二軸押出機において、原料の流れ方向に対して上流側に第1原料供給口を設け、これより下流に第一真空ベント、第2原料供給口、及び第3原料供給口を設け、さらにその下流に第二真空ベントを設けた。
また、第2、第3原料供給口への原材料供給は、固体原料の場合は押出機側部開放口から強制サイドフィーダーを用い、液体原料の場合は押出機上部開放口からギアポンプを用いて行った。
なお、樹脂組成物中の未溶融物が多く、安定してストランドが引けない場合は、樹脂温度の上昇を抑えるため、スクリュー回転数を変えずに、吐出量を下げた。
さらに、樹脂組成物のペレットを用いて、200〜260℃に設定したスクリューインライン型射出成形機に供給し、金型温度40℃の条件でJIS K7152−1及びK7313−2に準拠し、JIS K7139試験片を製造し、シャルピー衝撃強度測定用試験片、荷重たわみ温度測定用試験片を得た。これらを用いて、それぞれ(4)ノッチ付シャルピー衝撃強さ、(3)荷重たわみ温度を測定した。
また、難燃性試験片としては、同上の射出成形条件にて長さ127mm、幅12.7mm、厚み0.8mmの試験片を成形した。これを用い、(6)樹脂組成物中の未溶融物を測定した。さらにUL94に準拠した垂直燃焼試験を行い、(5)難燃性(UL94)の評価を行った。
これらの測定結果を下記表1及び表2に示す。表1〜表2に示すように、実施例1〜37の樹脂組成物は、成形加工性、低揮発性、耐熱性に優れ、さらに耐衝撃性及び難燃性とのバランスにも優れていることが分かった。さらに、特定の製造方法を取ることにより、生産性を飛躍的に向上させることができることも分かった。比較例1〜11は、実施例と比較して、少なくとも難燃性及び低揮発性が劣る結果となった。
Claims (8)
- (a)フェニレンエーテル系樹脂10〜29質量%、
(b)MFR(ISO 1133に準拠して測定)が5〜20g/10分であるスチレン樹脂48〜84質量%、
(c)リン酸エステル系化合物6〜24質量%、
を含有し、
前記(a)成分、前記(b)成分、及び前記(c)成分の合計量100質量部に対して、(d)分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物を0.01〜0.30質量部含有し、
前記(a)成分と前記(c)成分との質量比((a)/(c))が1.2〜2.2であり、
前記(d)成分が、飽和トリカルボン酸、α、β−不飽和ジカルボン酸、及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種である樹脂組成物の製造方法であって、
(a)フェニレンエーテル系樹脂と、(b)MFR(ISO 1133に準拠して測定)が5〜20g/10分であるスチレン樹脂の一部と、(d)分子内にカルボキシル基及びカルボキシル基から誘導される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物とを溶融混練させて混練物を得る第一混練工程と、
当該第一混練工程によって得られた混練物に対し、(c)リン酸エステル系化合物、前記(b)成分の残量の順に供給し、溶融混練させて樹脂組成物を得る第二混練工程と、を含むことを特徴とする、樹脂組成物の製造方法。 - さらに、前記(a)成分、前記(b)成分、及び前記(c)成分の合計量100質量部に対して、(e)クロライト、マイカ及びワラストナイトからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機フィラーを0.5〜3.0質量部含有する、請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記(b)成分のMFR(ISO 1133に準拠して測定)が、7〜15g/10分である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記(a)成分と前記(c)成分との質量比((a)/(c))が1.4〜2.2である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記樹脂組成物が、厚み0.8mmの試験片とした時のUL94 VB試験による難燃性が、クラスV−2である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記第一混練工程から第二混練工程において、前記混練物が溶融状態である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記第一混練工程で得られる前記混練物における、前記(a)成分と前記(b)成分との質量比((a)/(b))が0.4〜1.5である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記第一混練工程の溶融混練時の温度が、第二混練工程の溶融混練時の温度より20〜60℃高い、請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
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