JPH04264158A - ウェルドライン強度が改良されたポリカ―ボネ―ト/グラフトabsブレンド - Google Patents

ウェルドライン強度が改良されたポリカ―ボネ―ト/グラフトabsブレンド

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JPH04264158A
JPH04264158A JP3133401A JP13340191A JPH04264158A JP H04264158 A JPH04264158 A JP H04264158A JP 3133401 A JP3133401 A JP 3133401A JP 13340191 A JP13340191 A JP 13340191A JP H04264158 A JPH04264158 A JP H04264158A
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polycarbonate
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weld line
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Satish K Gaggar
サティシュ・クマー・ガッガー
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General Electric Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリカ―ボネ―トとグ
ラフトアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン(AB
S)樹脂とのブレンドからなり、さらにウェルドライン
強度向上剤としてポリ(アルキルメタクリレ―ト)も含
有する熱可塑性組成物に係る。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリカ―ボネ―トとABSとのブ
レンドに関連する文献は数が多いが、この分野で最初の
重要な特許文献はグラボウスキ―(Grabowski
)の米国特許第3,130,177号である。このグラ
ボウスキ―(Grabowski)の最初の特許の改良
が進む中で、これらのブレンドのいくつかで特徴的に見
られるウェルドライン強度の問題がクロ―ズアップされ
た。マ―ゴット(Margotte)らの米国特許第3
,988,389号では、ポリカ―ボネ―ト/ABSブ
レンドのウェルドライン強度が、グラフト率、ゴム粒子
サイズ、ゴム含量などが厳密に規定された極めて特殊な
グラフトABSを用いることによって改良されたとされ
ている。
【0003】ゴムで改質されたポリカ―ボネ―トに対し
てポリ(アルキルメタクリレ―ト)を使用するという点
に関していえば、英国特許第1,182,807号には
熱可塑性アリ―ルポリカ―ボネ―トとポリ(メチルメタ
クリレ―ト)のブレンドが記載されており、これは場合
により少量の「ゴム様ポリマ―材料」を含んでいてもよ
い。このゴム様ポリマ―材料の例としては、SBRおよ
びニトリルゴムならびにグラフトポリマ―(主としてゴ
ム様アクリレ―トコポリマ―)がある。グラフトABS
、特に高ゴム含量のグラフト/スチレン‐アクリロニト
リル(SAN)ブレンドは記載または示唆されていない
【0004】また、ポリ(アルキルメタクリレ―ト)は
、ABS/ポリカ―ボネ―トブレンドを始めとするたく
さんのポリマ―の加工助剤として使われている。そのよ
うな加工助剤は、非常に少量(5%未満)で使用され、
一般に極めて高い分子量の製品であり、通常その重量平
均分子量(MW)は500,000より高く、一方、本
発明の組成物中に含まれるポリ(アルキルメタクリレ―
ト)が示す重量平均分子量は約200,000である。
【0005】
【発明の概要】熱可塑性材料から部品を成形する際、金
型が充填されるに伴いひとつの方向に流動する溶融プラ
スチックが別の方向から流れて来る溶融プラスチックと
合流するよう設計された金型を使用するのが極めて一般
的である。2つの材料が合流すると、これらの流れは合
流点で互いに融着して接合を形成する。この材料が合流
する区域は業界でウェルドラインまたはニットラインと
いわれることが多い。
【0006】このウェルドラインにおける成形部品の引
張強さはその部品の他の部分の引張強さより低いのが普
通である。これは、同一の部品内にいくつかのウェルド
ラインが形成されるような金型で加工した部品のように
複雑な部品の場合に、いっそう深刻な問題となる。ウェ
ルドライン強度が低下すると部品の設計に厳しい制約が
課せられる。多くの場合、部品の寸法はウェルドライン
強度によって支配される。そして、この部分での弱さを
補償する安全率を達成する必要があるため、設計上、部
品を必要以上に大きくしなければならなくなったり、あ
るいは、さもなくば必要とされない程の高い性能の(そ
してより高価な)ポリマ―を代わりに使用しなければな
らなくなったりすることがある。1973年10月のプ
ラスチック・エンジニアリング(Plastic En
gineering)の第67〜69頁参照。
【0007】本発明において、約20重量%までのポリ
(アルキルメタクリレ―ト)、好ましくはポリ(メチル
メタクリレ―ト)ホモポリマ―およびコポリマ―を使用
すると、ビスフェノ―ルAポリカ―ボネ―トなどのよう
なポリカ―ボネ―トと、アクリロニトリル、ブタジエン
およびスチレンのグラフトポリマ―(好ましくは高ゴム
含量のグラフトポリマ―と、スチレン‐アクリロニトリ
ルコポリマ―からなる剛性相とから調製されるグラフト
ポリマ―)とのブレンドのウェルドライン強度に対して
劇的な効果があることが発見された。
【0008】
【発明の詳細な記述】上の発明の概要の欄で述べたよう
に、本発明は一般にABSグラフトポリマ―とポリカ―
ボネ―トとのブレンドに係る。このブレンドはさらに、
ポリ(アルキルメタクリレ―ト)、好ましくはポリメチ
ルメタクリレ―ト(PMMA)を約20重量%(最終製
品基準)まで含有している。
【0009】本発明で有用なABSタイプのポリマ―は
、組成が異なる2つ以上のポリマ―部分が化学的に結合
している分子を有している。このようなポリマ―の好ま
しい製造法では、ブタジエンのような共役ジエンを重合
するか、または共役ジエンおよびこれと共重合可能なモ
ノマ―(スチレンなど)を重合することによってポリマ
―骨格(主鎖)を形成する。骨格の形成後、こうして予
備重合した骨格の存在下で少なくとも1種のグラフト用
モノマ―、好ましくは2種のグラフト用モノマ―を重合
してグラフトポリマ―を得る。これらの樹脂は業界で周
知の方法によって製造される。
【0010】上に述べた骨格ポリマ―は、ポリブタジエ
ン、ポリイソプレンなどのような共役ジエンポリマ―、
またはブタジエン‐スチレン、ブタジエン‐アクリロニ
トリルなどのようなコポリマ―であるのが好ましい。
【0011】グラフトポリマ―の骨格を製造する際に通
常利用される特定の共役ジエンモノマ―は一般に次の式
で表わされる。
【0012】
【化1】 ここで、Xは水素、1〜5個の炭素原子を含有するアル
キル基、塩素または臭素より成る群の中から選択される
。使用できるジエンの例は、ブタジエン、イソプレン、
1,3‐ヘプタジエン、メチル‐1,3‐ペンタジエン
、2,3‐ジメチル‐1,3‐ブタジエン、2‐エチル
‐1,3‐ペンタジエン、1,3‐ヘキサジエン、2,
4‐ヘキサジエン、クロロまたはブロモで置換されたブ
タジエン(たとえばジクロロブタジエン、ブロモブタジ
エンおよびジブロモブタジエンなど)、およびこれらの
混合物などである。好ましい共役ジエンはブタジエンで
ある。
【0013】予備重合した骨格の存在下で重合させるモ
ノマ―の1種はモノビニル芳香族化合物からなる。利用
されるモノビニル芳香族モノマ―は一般に次の式で表わ
される。
【0014】
【化2】 ただし、Xはすでに定義した通りである。このモノビニ
ル芳香族化合物ならびにアルキル、シクロアルキル、ア
リ―ル、アルカリ―ル、アルアルキル、アルコキシ、ア
リ―ルオキシおよびその他の基で置換されたビニル芳香
族化合物としては、スチレン、p‐メチルスチレン、α
‐メチルスチレン、3,5‐ジエチルスチレン、4‐n
‐プロピルスチレン、α‐メチルビニルトルエン、α‐
クロロスチレン、α‐ブロモスチレン、ジクロロスチレ
ン、ジブロモスチレン、テトラクロロスチレン、これら
の混合物などがある。本発明で使用するのに好ましいモ
ノビニル芳香族化合物はスチレンおよび/またはα‐メ
チルスチレンである。
【0015】予備重合した骨格の存在下で重合させる二
番目のモノマ―は、アクリロニトリルや置換アクリロニ
トリルなどのようなアクリルモノマ―および/またはア
クリル酸エチルやメタクリル酸メチルなどのようなアク
リル酸のアルキルエステルで例示されるようなアクリル
酸エステルからなる。
【0016】これらのアクリロニトリル、置換アクリロ
ニトリル、またはアクリル酸エステルは次の一般式で表
わされる。
【0017】
【化3】 ただし、Xはすでに定義した通りであり、Yはシアノお
よびカルボアルコキシ基より成る群の中から選択される
。このカルボアルコキシのアルコキシ基は1〜約12個
の炭素原子を含有する。シアノ含有アルケニルニトリル
モノマ―の例としては、アクリロニトリル、エタクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル、α‐クロロアリ―ロニ
トリル、β‐クロロアクリロニトリル、α‐ブロモアク
リロニトリル、およびβ‐ブロモアクリロニトリルがあ
り、アクリル酸エステルの例としては、アクリル酸メチ
ル、メタクリル酸アルキル、アクリル酸エチル、アクリ
ル酸ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロ
ピルおよびこれらの混合物がある。好ましいアクリルモ
ノマ―はアルケニルニトリル、特にアクリロニトリルで
ある。さらに好ましい態様においてABS樹脂を形成す
るグラフト用モノマ―は、メタクリル酸メチルを実質的
に含まない。すなわち、グラフト用モノマ―は約5重量
%未満のメタクリル酸メチルを含有する。
【0018】ABSグラフトポリマ―の製造の際、1,
3‐ブタジエンポリマ―またはコポリマ―によって例示
される共役ジオレフィンポリマ―またはコポリマ―は、
そのABSグラフトポリマ―組成物全体の少なくとも約
40重量%、好ましくは約50重量%を占める。骨格の
存在下で重合するモノマ―、たとえばスチレンとアクリ
ロニトリルは、グラフトポリマ―組成物全体の約60重
量%までである。
【0019】アクリロニトリルによって例示される第二
の群のグラフト用モノマ―は、グラフトコポリマ―組成
物全体の約10〜約40重量%を占め、スチレンによっ
て例示されるモノビニル芳香族モノマ―はグラフトポリ
マ―組成物全体の約40〜約10重量%を占めるのが好
ましい。
【0020】このポリマ―を製造する際、通常、重合し
て骨格上にグラフトするモノマ―のいくらかの割合は互
いに結合して、遊離のコポリマ―として存在する。たと
えば、グラフト用モノマ―のひとつとしてスチレンを使
用し、もうひとつのグラフト用モノマ―としてアクリロ
ニトリルを使用する場合、この組成のうちのいくらかは
共重合して遊離のスチレン‐アクリロニトリルコポリマ
―となる。このグラフトポリマ―の製造の際に使用する
組成中のスチレンの代わりにα‐メチルスチレン(ある
いはその他のモノマ―)を使用する場合、この組成のい
くらかの割合はα‐メチルスチレン‐アクリロニトリル
コポリマ―になり得る。また、α‐メチルスチレン‐ア
クリロニトリルなどのようなコポリマ―をABSグラフ
トポリマ―に添加する場合もある。本明細書中でABS
グラフトポリマ―という場合、これは、グラフトポリマ
―組成物と混和された少なくとも1種の遊離のコポリマ
―を含むこともあり、遊離のコポリマ―を90重量%ま
で含有していてもよいものと考えられたい。
【0021】ポリカ―ボネ―トは特定種類のポリエステ
ルであり、炭酸誘導体と、芳香族もしくは脂肪族のジオ
―ルまたはそれらの混合物との反応の結果得られる。そ
の製造には、適当な塩化水素受容体の存在下でジオ―ル
とホスゲンを反応させるか、あるいはそのようなジオ―
ルと炭酸エステルとの溶融エステル交換反応をさせれば
よい。ポリカ―ボネ―トは広範囲の各種出発物質から調
製することができるが、市販されているものは主として
ビスフェノ―ルAとホスゲンとを縮合反応させて製造さ
れるポリカ―ボネ―ト、すなわちビスフェノ―ルAポリ
カ―ボネ―トである。
【0022】ポリカ―ボネ―トの化学に関する詳細は1
982年の「カ―ク‐オスマ―の化学技術事典(The
 Kirk−Othmer Encyclopedia
 of Chemical Technology)」
第3版、第18巻、第479〜494頁を参照されたい
。 フォックス(D.W.Fox)によるこの文献はここで
引用したことによりその内容全体を本明細書中に含ませ
るものとする。
【0023】ポリメチルメタクリレ―ト(PMMA)は
メタクリル酸メチルモノマ―の重合によって製造され、
このモノマーは(1)アセトンシアンヒドリン、メタノ
―ルおよび硫酸を反応させるか、または(2)tert
‐ブチルアルコ―ルを酸化してメタクロレインにし次い
でメタクリル酸にした後メタノ―ルとの反応によりエス
テル化することによって誘導することができる。純粋な
形態のPMMAホモポリマ―は理論的にしか存在せず、
通常市販品はメタクリル酸メチルとC1 〜C4 アル
キルのアクリル酸エステル(たとえばアクリル酸エチル
など)とのさまざまなコポリマ―とホモポリマ―の混合
物である。
【0024】本発明の組成物は、ポリカ―ボネ―トを約
65〜約95重量%、ABSグラフトコポリマ―樹脂を
約5〜約30重量%、そしてポリメチルメタクリレ―ト
を約1〜約20重量%含有するのが好ましい。
【0025】
【実施例の記載】以下の実施例では、(1)ビスフェノ
―ルAポリカ―ボネ―ト、(2)ゴム含量の高い(ポリ
ブタジエン50重量%)ABSグラフトコポリマ―(ア
クリロニトリル12重量%、ブタジエン50重量%、ス
チレン38重量%)、および(3)ポリメチルメタクリ
レ―トをブレンドすることによっていくつかのサンプル
を製造した。次に、これらのサンプルの重要な物理的性
質を、PMMAの代わりに等量のスチレン‐アクリロニ
トリル(SAN)コポリマ―を使用した対照と比較した
。 実施例1   ワ―ナ―・プライダ―(Werner Pflei
der)の二軸式エクストル―ダ―(26MM)で、次
のポリマ―成分、すなわち、ビスフェノ―ルAポリカ―
ボネ―ト68重量%[レキサン(Lexan)105、
ゼネラル・エレクトリック社(General Ele
ctric Company)製]、高ゴム含量のグラ
フトABS(アクリロニトリル12重量%、ブタジエン
50重量%、スチレン38重量%)15重量%、および
ポリ(メチルメタクリレ―ト)[ロ―ム・アンド・ハ―
ス(Rohm & Haas)V920]17重量%を
溶融混合してブレンドを製造した。
【0026】このブレンドを成形して試験片を2組作っ
た。1組は、試験棒の中心にウェルドラインを形成する
二重格子の引張棒用の金型を使って作ったが、もう1組
はウェルドラインを形成しない単一格子の金型で作った
。 実施例2   PMMAの代わりにスチレン‐アクリロニトリルコ
ポリマ―(スチレン75重量%、アクリロニトリル25
重量%)を使用し(17重量%)、実施例1を繰返して
ブレンドを作成した。表Iに実施例1と2の組成を示す
【0027】
【表1】                          
       表    I            
  成      分               
     実施例1  実施例2          
PC[(レキサン(Lexan)105]    68
      68          ABS(高ゴム
グラフト)            15      
15          PMMA         
                   17    
    −          SAN       
                         
−      17実施例3〜6   SAN/PMMAに対していろいろな割合のポリカ
―ボネ―トを用いて実施例1を繰返した。いずれの場合
もPMMAの代わりに用いたSANの量は等しい。組成
は重量%ではなく重量部で示す。
【0028】
【表2】                          
       表    II  実施例番号    
                    1    
2    3    4    5    6  PC
                         
     68  68  78  78  73  
73  ABS                  
          15  15  15  15 
 15  15  SAN             
               −−  17    
5  −−  12  −−  PMMA      
                    17  −
−  −−    5  −−  12  ウェルドラ
インの端の衝撃強さ       6.7   2.3
   5.4   9.9   2.9   9.1 
       (ノッチなし)ft−lb/in  ウ
ェルドラインの平面の衝撃強さ           
                  1.1   5
.1        (ノッチなし)ft−lb/in
  ウェルドにおける引張強さ psi      7
550  6606  引張強さ(ウェルドなし) p
si      7900  8050  ウェルドラ
インのあるサンプルの                   引張強さ保持率
    96%  82%衝撃強さの試験は、修正アイ
ゾット試験(ASTM  D−256)に従って実施し
た。通常は試験棒の端にノッチを付けたが、ウェルドラ
インを有するサンプルの場合はノッチを設けなかった。 実際上、ウェルドラインの弱さはノッチによって生じる
弱さと同等であった。 実施例7および8   従来技術では、アクリルゴム骨格またはゴム様イン
タ―ポリマ―にアクリロニトリルとスチレンをグラフト
させることによって製造されるグラフトポリマ―を開示
しているものが多い。そのような組成物のひとつはメタ
クリル酸メチル、アクリロニトリルおよびスチレンのタ
―ポリマ―(MMASAN)である。PMMAがMMA
SANとは異なった挙動をすることを立証するために、
実施例1と同じようにして組成物を製造した。ただし、
MMAはPMMA中のMMA単位の量にほぼ等しい量の
MMASANの形態とした。実験したMMASANは、
メタクリル酸メチルが70重量%、スチレンが15重量
%、そしてアクリロニトリルが15重量%の組成であっ
た。実施例7ではMMA単位を17%有するMMASA
Nを使用し、実施例8では同等な17%のMMA単位を
含むPMMAを使用した。ウェルドライン強度は以下の
表III に示す。
【0029】
【表3】                          
       表     III   実施例番号                7 
                         
  8  組    成    (PC/MMASAN
/ABS)  (PC/PMMA/ABS)  ウェル
ド                3.0     
                   5.7  ラ
イン強度   ノッチなし   ft−lb/in 実施例9〜12   PMMAの代わりのSANの量を0から17%(6
8重量%のPCと15重量%のABSを含有する組成に
対する最高の添加)まで変えて別のサンプルを製造した
。 PMMA/SANの比は表IVに示すように100/0
から0/100まで4種類に変えた。表には各組成物に
対するウェルドライン強度の測定値も示す。
【0030】
【表4】                          
       表    IV      実施例番号
                9      10
        11      12      P
MMA/SAN比    (100/0)   (60
/40)     (40/60)   (0/100
)       ウェルドライン強度    5.7 
   3.2      2.9    2.2   
   ノッチなしft−lb/in ウェルドライン強度が改良されるメカニズムは完全には
解明されていないが、組成物中の相の分散をより均一に
することによってPC/ABSブレンドの形態学的構造
が改変されるものと思われる。従来のPC/ABSは、
SANとポリブタジエンの大きなドメインが存在する層
状構造をもつ傾向がある。この原因はおそらくSAN相
とPC相との間の混和性が限られているからであろう。 理想的な場合、必要なものは、ポリカ―ボネ―トとの相
溶性がSANより良くてグラフト化されたゴムとの混和
性がSANより小さいポリマ―である。PMMAはこの
ような要件をすべて満たしているようである。
【0031】いくつかの特定具体例に関連して本発明を
説明して来たが、本発明は特許請求の範囲の定義と同様
に広く解釈すべきである。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  本質的に、(a)メタクリル酸メチル
    を実質的に含まないモノビニル芳香族‐アルケニルニト
    リル‐ジエングラフトコポリマ―成分約5〜約30重量
    %、(b)ポリメチルメタクリレ―トホモポリマ―また
    はこれとC1 〜C4 アルキルアクリレ―トとのコポ
    リマ―約1〜約20重量%、および(c)ポリカ―ボネ
    ―ト成分約65〜約95重量%から成る熱可塑性ポリマ
    ―ブレンド。
  2. 【請求項2】  グラフトコポリマ―が約5重量%未満
    のメタクリル酸メチルを含んでいる、請求項1記載の組
    成物。
  3. 【請求項3】  グラフトコポリマ―が、(i)ゴム様
    骨格にモノビニル芳香族モノマ―とアルケニルニトリル
    モノマ―がグラフトしているグラフトコポリマ―(ただ
    し、ゴム様骨格はこの成分(i)の少なくとも50重量
    %を構成するポリジエンを含有している)、および(i
    i)モノビニル芳香族モノマ―とアルケニルニトリルモ
    ノマ―との剛性コポリマ―のブレンドからなる、請求項
    1記載の組成物。
  4. 【請求項4】  前記ゴム様骨格が本質的にポリブタジ
    エンから成る、請求項3記載の組成物。
  5. 【請求項5】  成分(i)および(ii)中の前記モ
    ノビニル芳香族モノマ―が、スチレン、α‐メチルスチ
    レンおよびp‐メチルスチレンならびにこれらモノマ―
    2種以上の混合物より成る群の中から選択される、請求
    項3記載の組成物。
  6. 【請求項6】  成分(i)および(ii)中の前記ア
    ルケニルニトリルが、アクリロニトリルおよびメタクリ
    ロニトリルより成る群の中から選択される、請求項3記
    載の組成物。
  7. 【請求項7】  ポリカ―ボネ―ト成分がビスフェノ―
    ルAポリカ―ボネ―トである、請求項1記載の組成物。
  8. 【請求項8】  本質的に、(a)本質的に、(i)ゴ
    ム様骨格にモノビニル芳香族モノマ―とアルケニルニト
    リルモノマ―がグラフトしているグラフトコポリマ―(
    ただし、ゴム様骨格はこの成分(i)の少なくとも50
    重量%を構成する共役ジエンゴムを含有している)、お
    よび(ii)モノビニル芳香族モノマ―とアルケニルニ
    トリルモノマ―との剛性コポリマ―から成り、メタクリ
    ル酸メチルを実質的に含まないグラフトポリマ―成分約
    5〜約30重量%、(b)ポリメチルメタクリレ―トホ
    モポリマ―またはこれとC1 〜C4 アルキルアクリ
    レ―トとのコポリマ―約1〜約20重量%、ならびに(
    c)ポリカ―ボネ―ト成分約65〜約95重量%から成
    る熱可塑性ポリマ―ブレンド成形用組成物。
  9. 【請求項9】  グラフトポリマ―成分が約5重量%未
    満のメタクリル酸メチルを含んでいる、請求項8記載の
    組成物。
  10. 【請求項10】  ポリカ―ボネ―ト成分がビスフェノ
    ―ルAポリカ―ボネ―トである、請求項8記載の組成物
JP3133401A 1990-10-15 1991-05-10 ウェルドライン強度が改良されたポリカ―ボネ―ト/グラフトabsブレンド Pending JPH04264158A (ja)

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