JP6547401B2 - 熱可塑性樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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Description
カーボンブラックを熱可塑性樹脂に添加する方法では、帯電防止性能を発現させるために多量の添加量が必要となり、結果として難燃性能が不安定となりUL94試験でV−0規格不適合となりやすい。
ポリマー型帯電防止剤を熱可塑性樹脂に配合する方法でも、十分な帯電防止効果を得るには多量の配合を必要とし、耐熱性の低下、更にはポリマー型帯電防止剤の吸水性で成形品表面が水分で斑状に膨れて外観を損なうといった問題がある。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ゴム質重合体の存在下に、シアン化ビニル化合物と芳香族ビニル化合物を含む単量体混合物をラジカル開始剤によってグラフト重合して得られるグラフト共重合体(A)と、ゴム質重合体の非存在下に、シアン化ビニル化合物と芳香族ビニル化合物を含む単量体混合物をラジカル開始剤によって共重合して得られる共重合体(B)と、質量平均分子量が1000以上であるハロゲン原子含有難燃剤(C)と、ポリマー型帯電防止剤(D)とを含み、グラフト共重合体(A)と共重合体(B)との合計100質量部に対するハロゲン原子含有難燃剤(C)の含有量が27〜40質量部で、ポリマー型帯電防止剤(D)の含有量が13〜25質量部であることを特徴とする。
本発明で用いるグラフト共重合体(A)は、ゴム質重合体の存在下に、シアン化ビニル化合物と芳香族ビニル化合物を含む単量体混合物をラジカル開始剤によってグラフト重合して得られる。
これらのゴム質重合体は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。芳香族ビニル化合物は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
シアン化ビニル化合物としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。シアン化ビニル化合物は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、グラフト共重合体(A)のグラフト率及びアセトン可溶分の還元粘度は、具体的には、後述の実施例の項に記載される方法で求められる。
本発明で用いられる硬質共重合体(B)は、ゴム質重合体の非存在下に、シアン化ビニル化合物と芳香族ビニル化合物を含む単量体混合物をラジカル開始剤によって重合して得られるものである。この単量体混合物中のシアン化ビニル化合物及び芳香族ビニル化合物の割合は、シアン化ビニル化合物10〜60質量%で芳香族ビニル化合物40〜90質量%であることが好ましく(ただし、芳香族ビニル化合物とシアン化ビニル化合物との合計で100質量%とする。)、シアン化ビニル化合物が15〜55質量%で芳香族ビニル化合物が45〜85質量%であることがより好ましく、シアン化ビニル化合物が20〜50質量%で芳香族ビニル化合物が50〜80質量%であることが特に好ましい(ただし、芳香族ビニル化合物とシアン化ビニル化合物との合計で100質量%とする。)。
シアン化ビニル化合物の割合が上記下限以上であると、得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性が良好なものとなり、上記上限以下であると、熱可塑性樹脂組成物の熱着色が抑制される。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、グラフト共重合体(A)と共重合体(B)との配合割合には特に制限はないが、グラフト共重合体(A)と共重合体(B)との合計100質量部に占めるグラフト共重合体(A)の割合が15〜50質量部で共重合体(B)の割合が85〜50質量部であることが好ましく、グラフト共重合体(A)の割合が20〜40質量部で共重合体(B)の割合が80〜60質量部であることがより好ましい。上記割合となるようにグラフト共重合体(A)と共重合体(B)とを配合することにより、耐熱性、制電性といった効果に優れるものとなる。
本発明で用いるハロゲン原子含有難燃剤(C)の質量平均分子量は1000以上であり、好ましくは2100以上、より好ましくは19000以上である。質量平均分子量が1000未満の場合、得られる熱可塑性樹脂組成物の制電性、持続制電性が劣るものとなり、耐熱性も不十分である。ただし、ハロゲン原子含有難燃剤(C)の質量平均分子量が過度に大きいと大型の成形品を成形する際に流動性が不足する場合が有るので、ハロゲン原子含有難燃剤(C)の質量平均分子量は40000以下であることが好ましい。なお、ここで、ハロゲン原子含有難燃剤(C)の質量平均分子量は、構造式から計算される値であったり、製造メーカーの公表値が利用できる。
これらの中でも、塩素系難燃剤および臭素系難燃剤を好適に使用することができ、特に臭素系難燃剤を好適に使用することができる。
本発明において、ポリマー型帯電防止剤(D)としては、熱可塑性樹脂の共存下で帯電防止性を効率的に発揮できることから、好ましいものとしてポリエ−テルブロックポリオレフィン系共重合体、ポリオキシアルキレン系共重合体、ポリエーテルエステルアミド系重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジル系共重合体などが挙げられる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、その物性を損なわない範囲において、樹脂組成物の製造時(混合時)や成形時に用いられる通常の他の添加剤、例えば、染料、顔料、安定剤、補強剤、充填材、発泡剤、滑剤、可塑剤、酸化劣化防止剤、耐候剤、離型剤等を必要に応じて含有していてもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物を製造する方法には特に制限はなく、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、通常行われている方法および装置を使用して製造することができる。一般的に使用されている方法は、溶融混合法であり、その際に用いる装置の例としては、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ローラー、ニーダー等を挙げることができる。熱可塑性樹脂組成物の製造は、回分式または連続式のいずれで行ってもよく、また、各成分の混合順序にも特に制限はなく、全ての成分が十分に均一に混合されればよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、圧縮成形法、カレンダー成形法、インフレーション成形法等の各種成形方法によって、目的の成形品とされる。
なお、以下において、「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を意味する。
以下において、得られた樹脂組成物の各種物性ないし特性の評価方法は次の通りである。
長さ:125±5mm、幅:13±5mm、厚み:1.5±0.15mmの試験片を日本製鋼所製J75EII型射出成形機により成形し、この試験片について、UL94規格の試験方法に従って、試験を実施し、V−0に合格するか否かで評価した。
日本製鋼所製J75EII型射出成形機にて下記の試験片を成形し、ASTM D257に準拠して表面固有抵抗値を測定することにより制電性を評価した。
試験片形状:100×100×3mm厚みの平板
試験電圧:1000V
試験時間:60sec
表面固有抵抗値のべき数が11以下であると制電性に優れる。
上記制電性評価の試験片を、70℃の温水中に7日間浸漬した後引き上げ、表面の水分を拭き取った後、上記の制電性の評価と同様に表面固有抵抗値を測定した。
表面固有抵抗値のべき数が11以下であると持続制電性に優れる。
日本製鋼所製J75EII型射出成形機により試験片を成形し、ISO 75に準拠して荷重たわみ温度を測定した。尚、試験荷重は1.80MPa、試験片厚みは4mmとした。
荷重たわみ温度が70℃より高ければ実用上問題無しと判断した。
外観評価用金型(100mm×100mm×3mmの板状成形品)を用いて、日本製鋼所製J75EII型射出成形機により外観評価用の試験片を成形した。射出成形機のシリンダ温度は220℃、金型温度は60℃で行った。得られた試験片を下記条件1、2にそれぞれさらした後に、試験片の表面を目視観察し、下記基準で評価した。
(評価試験片の環境暴露条件)
条件1:温度70℃、湿度95%RHの環境に、7日間曝した後に評価を行った。
条件2:70℃の温水中に7日間浸漬した後引き上げ、表面の水分を拭き取った後評価を行った。
(評価基準)
○:試験片に膨れなどが生じず外観に問題が無い
△:試験片にごく小さい膨れが生じるが、実用上は問題ない
×:試験片に多数の膨れが生じ、実用上問題となる
以下の合成例1で製造したグラフト共重合体(A−1)のグラフト率及びアセトン可溶分の還元粘度は以下の方法で測定した。
グラフト共重合体2.5gにアセトン80mLを加え65℃の湯浴で3時間還流し、アセトン可溶分の抽出を行った。残留したアセトン不溶物を遠心分離により分離し、乾燥した後の重量を測定し、グラフト共重合体中のアセトン不溶物の重量割合を算出した。得られたグラフト共重合体中のアセトン不溶物の重量割合より次の式を用いて、グラフト率を算出した。
グラフト共重合体のアセトン可溶分の濃度が0.2g/dLとなるように調製したN,N−ジメチルホルムアミド溶液について、ウベローデ粘度計を用いて25℃での還元粘度:ηsp/C(単位:dL/g)を測定した。
以下の配合でグラフト共重合体(A−1)を製造した。
〔配合〕
ポリブタジエンラテックス 50部(固形分として)
スチレン(ST) 38.5部
アクリロニトリル(AN) 11.5部
不均化ロジン酸カリウム 0.6部
水酸化カリウム 0.03部
ターシャリードデシルメルカプタン(t−DM)0.17部
クメンハイドロパーオキサイド 0.30部
硫酸第一鉄 0.007部
ピロリン酸ナトリウム 0.12部
結晶ブドウ糖 0.30部
蒸留水 190部
以下の合成例2で製造した硬質共重合体(B−1)の還元粘度は、ラテックスから回収した粉末状の共重合体0.2gをジメチルホルムアミド100ml中に溶解し、ウベローデ型粘度計を用いて25℃で測定した。
攪拌装置、温度計およびジャケット式温度調節器を有した5Lガラス製反応器に、水335.7部、アルケニルコハク酸ジカリウム(荒川化学工業(株)製DR−25K、実量として)2.0部、アクリロニトリル(AN)25部、スチレン(ST)75部、およびターシャリードデシルメルカプタン0.4部を投入し、攪拌下で内温を70℃に昇温した。系内が懸濁状態であることを確認した後、過硫酸ナトリウム0.25部と水15.3部からなる水溶液を添加した。ジャケット温度をその温度のまま維持すると30分後位から急激に発熱し、内温は85℃に上昇した。発熱が収まってから内温が70℃になった後1時間保持して30℃へ冷却後、脱水乾燥工程を得て還元粘度0.59dL/gである硬質共重合体(B−1)を得た。
ハロゲン原子含有難燃剤は下記のものを使用した。
C−1:DIC(株)製 臭素系難燃剤(臭素化ビスフェノールA型エポキシ重合体)EP−20(質量平均分子量2000)
C−2:DIC(株)製 臭素系難燃剤(臭素化ビスフェノールA型エポキシ重合体)EP−200(質量平均分子量20000)
c−1:アルベマール日本(株)製 臭素系難燃剤(臭素化ジフェニルエタン)セイテックス8010(質量平均分子量971)
ポリマー型帯電防止剤は下記のものを使用した。
D−1:三洋化成工業(株)製 ペレスタットNC6321(ポリエーテルエステルアミドブロックポリマー)
D−2:日本ゼオン(株)製 ゼオスパン−8100L(エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体)
界面活性剤として以下のものを用いた。
X−1:松本油脂製薬(株)製 ノニオン系界面活性剤TB−370
難燃助剤としては、三酸化アンチモンを用いた。
表1に示す熱可塑性樹脂組成物配合にて、各成分をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で混練してペレット化した。
得られた樹脂組成物のペレットを用いて、前述の各評価を行い、結果を表1に示した。
これに対して、ハロゲン原子含有難燃剤(C)の配合量が少ない比較例1では難燃性が劣り、逆に多過ぎる比較例2では耐熱性が劣る結果となる。
また、分子量の小さい臭素系難燃剤を用いた比較例3では、耐熱性に劣り、制電性、持続制電性も悪い。
ポリマー型帯電防止剤(D)の配合量が少ない比較例4では、制電性、持続制電性が劣る。
ポリマー型帯電防止剤(D)の代りにノニオン系界面活性剤を用いた比較例5では、制電性が悪く、特に持続制電性が著しく劣る。
ポリマー型帯電防止剤(D)の配合量が多過ぎる比較例6では、耐熱性が低下し、湿潤度環境下に生じる成形品表面の膨れ現象の問題がある。
Claims (3)
- ゴム質重合体の存在下に、シアン化ビニル化合物と芳香族ビニル化合物を含む単量体混合物をラジカル開始剤によってグラフト重合して得られるグラフト共重合体(A)と、
ゴム質重合体の非存在下に、シアン化ビニル化合物と芳香族ビニル化合物を含む単量体混合物をラジカル開始剤によって共重合して得られる共重合体(B)と、
質量平均分子量が19000以上40000以下である臭素原子含有難燃剤(C)と、
ポリエーテルエステルアミドブロックポリマーもしくは、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体であるポリマー型帯電防止剤(D)とを含み、
グラフト共重合体(A)と共重合体(B)との合計100質量部に対する臭素原子含有難燃剤(C)の含有量が27〜40質量部で、ポリマー型帯電防止剤(D)の含有量が13〜25質量部である熱可塑性樹脂組成物。 - グラフト共重合体(A)と共重合体(B)との合計100質量部に占めるグラフト共重合体(A)の割合が15〜50質量部で、共重合体(B)の割合が85〜50質量部である請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品。
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