JPWO2020196470A1 - 熱可塑性樹脂の耐トラッキング性向上方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、カルボジイミド化合物は、エラストマーとともに樹脂に配合されることで、樹脂の冷熱サイクル環境での高度な耐久性と耐加水分解性を向上させることが知られている(例えば、特許文献2)。
[1]熱可塑性樹脂にカルボジイミド化合物を配合することにより、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数を向上させる、方法。
[2]熱可塑性樹脂が、カルボキシ基、ヒドロキシ基、及びアミノ基から選択される1以上の官能基を有する、[1]に記載の方法。
[3]熱可塑性樹脂100質量部に対してカルボジイミド化合物を0.01質量部以上の割合で配合する、[1]又は[2]に記載の方法。
[4]カルボジイミド化合物が、芳香族カルボジイミド化合物を含有する、[1]から[3]のいずれかに記載の方法。
[5]カルボジイミド化合物の数平均分子量が300以上である、[1]から[4]のいずれかに記載の方法。
[6]熱可塑性樹脂が、加工温度が350℃以下である熱可塑性樹脂を含む、[1]から[5]のいずれかに記載の方法。
[7]熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数を向上させるための、カルボジイミド化合物の使用。
[8]熱可塑性樹脂が、カルボキシ基、ヒドロキシ基、及びアミノ基から選択される1以上の官能基を有する、[7]に記載の使用。
[9]熱可塑性樹脂100質量部に対してカルボジイミド化合物を0.01質量部以上の割合で用いる、[7]又は[8]に記載の使用。
[10]カルボジイミド化合物が、芳香族カルボジイミド化合物を含有する、[7]から[9]のいずれかに記載の使用。
[11]カルボジイミド化合物の分子量が300以上である、[7]から[10]のいずれかに記載の使用。
[12]熱可塑性樹脂が、加工温度が350℃以下である熱可塑性樹脂を含む、[7]から[11]のいずれかに記載の使用。
[13]カルボジイミド化合物を含有し、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数を向上させるための、熱可塑性樹脂用耐トラッキング性向上剤。
[14]熱可塑性樹脂が、カルボキシ基、ヒドロキシ基、及びアミノ基から選択される1以上の官能基を有する、[13]に記載の耐トラッキング性向上剤。
[15]熱可塑性樹脂100質量部に対してカルボジイミド化合物が0.01質量部以上となる量で用いられるための、[13]又は[14]に記載の耐トラッキング性向上剤。
[16]カルボジイミド化合物が、芳香族カルボジイミド化合物を含有する、[13]から[15]のいずれかに記載の耐トラッキング性向上剤。
[17]カルボジイミド化合物の分子量が300以上である、[13]から[16]のいずれかに記載の耐トラッキング性向上剤。
[18]加工温度が350℃以下である熱可塑性樹脂用である、[13]から[17]のいずれかに記載の耐トラッキング性向上剤。
本実施形態に係る耐トラッキング性向上方法は、熱可塑性樹脂にカルボジイミド化合物を配合することにより、熱可塑性樹脂の耐トラッキング性を向上させる方法である。従来、特許文献2に記載されているように、カルボジイミド化合物は、熱可塑性樹脂の耐ヒートショック性や耐加水分解性を向上させることができることは知られていた。しかし、本発明者の研究により、驚くべきことに、カルボジイミド化合物は熱可塑性樹脂の耐トラッキング性を向上させることができることが分かった。特許文献2で検討されている「耐ヒートショック性」は冷熱サイクル環境下での高度な耐久性のことであり、「耐加水分解性」は湿熱環境下(高温多湿)における加水分解による強度低下を抑制する性質のことである。これに対して、本発明者が新たに見出した「耐トラッキング性」は、樹脂の表面に埃や水が付着して微小放電が繰り返された場合でも樹脂の表面に導電性の経路が形成されにくい性質であり、耐ヒートショック性や耐加水分解性とは全く異なる性質である。
また、「耐トラッキング性が向上する」とは、以下のいずれか:
(i)カルボジイミド化合物添加前のCTIが500V未満であったものを、カルボジイミド化合物添加後のCTIが500V以上に向上させること;又は、
(ii)カルボジイミド化合物添加前のCTI(CTI−1)とカルボジイミド化合物添加後のCTI(CTI−2)との比[(CTI−2)/(CTI−1)]が1.10以上であること;
を意味している。(ii)におけるCTI比[(CTI−2)/(CTI−1)]は、1.15以上であることが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、耐トラッキング性を高めることが求められる熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂のように、それ自体の耐トラッキング性が低い熱可塑性樹脂であってもよく、ポリブチレンテレフタレート樹脂のように、それ自体の耐トラッキング性は優れているものの機械的強度等の各種特性を調整するために充填剤等の添加剤を添加することによって耐トラッキング性が低下してしまう熱可塑性樹脂であってもよい。耐トラッキング性が低い熱可塑性樹脂に対して後述するカルボジイミド化合物を配合することで、熱可塑性樹脂の耐トラッキング性を向上させることができる。また、それ自体の耐トラッキング性は優れているものの機械的強度等の各種特性を調整するたに充填剤等の添加剤を添加することによって耐トラッキング性が低下してしまう熱可塑性樹脂に対して後述するカルボジイミド化合物を配合することで、熱可塑性樹脂の耐トラッキング性が低下することを抑制することができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、末端基にカルボキシ基、ヒドロキシ基及びアミノ基から選ばれる1以上を有する、上記したポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、液晶ポリマー等が好ましい。
また、熱可塑性樹脂は、上記した熱可塑性樹脂と、カルボキシ基、ヒドロキシ基及びアミノ基から選ばれる1以上を有するコポリマー成分とを共重合した樹脂であってもよいし、上記した熱可塑性樹脂を重合後に水添、酸化によりカルボキシ基、ヒドロキシ基及びアミノ基から選ばれる1以上を生成させてもよい。
カルボジイミド化合物は、分子中にカルボジイミド基(−N=C=N−)を有する化合物である。カルボジイミド化合物としては、主鎖が脂肪族の脂肪族カルボジイミド化合物、主鎖が脂環族の脂環族カルボジイミド化合物、主鎖が芳香族の芳香族カルボジイミド化合物を挙げることができ、これらから選択される1以上を用いることができる。中でも、耐トラッキング性をより向上できる点で、芳香族カルボジイミド化合物を含有することが好ましい。
本実施形態に係る耐トラッキング性向上方法において、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、熱可塑性樹脂に、無機充填剤、難燃剤、可塑剤、酸化防止剤、耐候安定剤、耐加水分解性向上剤、流動性向上剤、分子量調整剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、着色剤(染料、顔料)、潤滑剤、結晶化促進剤、結晶核剤、近赤外線吸収剤、有機充填剤等の添加剤をさらに配合することができる。
コアシェルエラストマーとしては、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート共重合体等を挙げることができる。コアシェルエラストマーはシェルにグリシジル基等の官能基を有するものであってもよい。
フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、これらの共重合体等を挙げることができる。
ポリアミドとしては、ナイロン6(PA6)、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66等を挙げることができる。
熱可塑性樹脂に、カルボジイミド化合物及び必要に応じて添加する配合剤を配合する方法は、特に限定されず、従来の樹脂組成物調製方法や成形方法として一般に用いられる設備と方法を用いて容易に調製できる。例えば、1)樹脂成分及び他の各成分を混合した後、1軸又は2軸の押出機により練り混み押出してペレットを調製し、しかる後成形する方法、2)一旦組成の異なるペレットを調製し、そのペレットを所定量混合して成形に供し成形後に目的組成の成形品を得る方法、3)成形機に各成分の1又は2以上を直接仕込む方法等、何れも使用できる。また、樹脂成分の一部を細かい粉体として、これ以外の成分と混合して添加する方法は、これらの成分の均一配合を図る上で好ましい方法である。
上記方法は、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数(CTI)を、500V以上に高める方法であることが好ましく、550V以上に高める方法であることがより好ましい。CTIが500V以上に高める方法であると、耐トラッキング性が優れた樹脂成形品を与える樹脂組成物を得ることができる。
また、上記方法は、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数(CTI)を、カルボジイミド化合物の添加前後の比[(CTI−2)/(CTI−1)]が1.10以上となるように高める方法であることが好ましく、1.15以上に高める方法であることがより好ましい。
上記方法によりカルボジイミド化合物が配合された熱可塑性樹脂は、耐トラッキング性に優れているので、その成形品は、耐トラッキング性が求められる用途に広く用いることができる。例えば、リレー、スイッチ、コネクタ、アクチュエータ、センサー、トランスボビン、端子台、カバー、スイッチ、ソケット、コイル、プラグ等の電気・電子部品、特に電源周り部品として好ましく使用できる。樹脂成形品を得る方法としては、特に限定はなく、公知の方法を採用することができる。例えば、上記方法によりカルボジイミド化合物が配合された樹脂を押出機に投入して溶融混練してペレット化し、このペレットを所定の金型を装備した射出成形機に投入し、射出成形することで作製することができる。
本実施形態に係るカルボジイミドの使用は、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数(CTI)を向上させるための、カルボジイミド化合物の使用である。上記使用は、熱可塑性樹脂のCTIを500V以上にするための使用であることが好ましく、550V以上にするための方法であることがより好ましい。
また、上記使用は、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数(CTI)を、カルボジイミド化合物の添加前後の比[(CTI−2)/(CTI−1)]が1.10以上となるように高めるための使用であることが好ましく、1.15以上に高めるための使用であることがより好ましい。
カルボジイミド化合物及び熱可塑性樹脂の種類等については上記のとおりであるからここでは記載を省略する。カルボジイミド化合物の使用量についても、上記したカルボジイミド化合物の配合量と同じである。
本実施形態に係る耐トラッキング性向上剤は、熱可塑性樹脂に配合されることにより熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数を向上させるためものであり、カルボジイミド化合物を含有する。
耐トラッキング性向上剤中のカルボジイミド化合物の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上、又は90質量%以上とすることができ、カルボジイミド化合物のみからなるように構成することもできる。耐トラッキング性向上剤は、上記した熱可塑性樹脂に配合してもよいその他の配合剤を含有していてもよい。その他の配合剤を含有する場合、その配合量は、合計50質量%未満、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下にすることができる。耐トラッキング性向上剤は、マトリックス樹脂中にカルボジイミド化合物が分散しているマスターバッチの形状であってもよい。マスターバッチとする場合のマトリックス樹脂の種類やマスターバッチの作製方法については上記のとおりである。
上記耐トラッキング性向上剤は、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数(CTI)を500V以上にすることができる耐トラッキング性向上剤であることが好ましく、550V以上にすることができる耐トラッキング性向上剤であることがより好ましい。
また、上記耐トラッキング性向上剤は、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数(CTI)を、カルボジイミド化合物の添加前後の比[(CTI−2)/(CTI−1)]が1.10以上となるように高めることができる耐トラッキング性向上剤であることが好ましく、1.15以上に高めることができる耐トラッキング性向上剤であることがより好ましい。
カルボジイミド化合物及び熱可塑性樹脂の種類等については上記のとおりである。
使用した各成分の詳細は以下の通りである。
PBT1:ウィンテックポリマー(株)製PBT樹脂(固有粘度:0.77dL/g、末端カルボキシル基量:28meq/kg)
PBT2:ウィンテックポリマー(株)製PBT樹脂(固有粘度:0.88dL/g、末端カルボキシル基量:12meq/kg)
PS:PSジャパン製PS樹脂「PSJ-ポリスチレン HF77」
(2)カルボジイミド化合物
芳香族カルボジイミド:ランクセス社製、スタバックゾールP−100(数平均分子量:約10000)
脂肪族カルボジイミド:日清紡ケミカル社製、カルボジライトLA−1(数平均分子量:約2000)
(3)ガラス繊維
GF1:日本電気硝子(株)製「ECS03T−127」(繊維径13μm)
GF2:日本電気硝子(株)製「ECS03T−127H」(繊維径10μm)
(4)アロイ材
アロイ材1:MAH変性ポリオレフィン(三井化学(株)製、NタフマーMP0610)
アロイ材2:プロピレン−エチレン共重合体((株)プライムポリマー製、プライムポリプロJ707EG)
アロイ材3:EEA(日本ユニカー(株)製、エチレン含有量75質量%、融点91℃)
アロイ材4:EEA−g−BAMMA(日油(株)製、モディパーA5300)
アロイ材5:グリシジル基不含コアシェル(ダウ・ケミカル日本(株)製パラロイドEXL2311)
アロイ材6:グリシジル基含有コアシェル(ダウ・ケミカル日本(株)製パラロイドEXL2314)
アロイ材7:PA6(宇部興産(株)製UBEナイロン1015B)
エポキシ化合物1:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(数平均分子量:1600、エポキシ当量:925g/eq)
エポキシ化合物2:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(数平均分子量:1300、エポキシ当量:720g/eq)
(6)可塑剤
ピロメリット酸アルコールエステル:ADEKA社製、アデカイザーUL−100
(7)着色剤
カーボンブラック:三菱ケミカル社製、三菱カーボンブラックMA600
得られた樹脂ペレットを用いて、(株)日本製鋼所製射出成形機「J55AD 60H−USM」、スクリュー径Φ28mm)により、70×50×3mmの試験片を作製し、IEC60112第3版に準拠して、0.1質量%塩化アンモニウム水溶液と白金電極を用いて、試験片にトラッキングが生じる印加電圧(V:ボルト)を測定した。500Vを印加してトラッキング破壊が生じなかったものについては、25Vごとに印加電圧を上げて試験した際にトラッキング破壊が生じなかった最大の電圧を評価した。また、トラッキング破壊が生じたものについては「≦475V」として評価した。なお、比較例1と2については、500Vでのトラッキング破壊の発生を確認した後、印加電圧を25Vずつ下げて、トラッキング破壊が発生しない最大の電圧を評価した。結果を表1,2に示す。
表2に示すとおり、実施例7,8においては、耐トラッキング性を向上させるための他の添加剤を用いない場合でも、カルボジイミド添加前(比較例14)とのCTI比が1.15である。すなわち、カルボジイミド化合物添加前のCTI(CTI−1)とカルボジイミド化合物添加後のCTI(CTI−2)との比[(CTI−2)/(CTI−1)]を1.10以上にすることができた。
また、各実施例と参考例1,2との対比から、末端基にカルボジイミドとの反応性官能基を含む熱可塑性樹脂において特に耐トラッキング性を向上させることができることが新たに分かった。
Claims (18)
- 熱可塑性樹脂にカルボジイミド化合物を配合することにより、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数を向上させる、方法。
- 熱可塑性樹脂が、カルボキシ基、ヒドロキシ基、及びアミノ基から選択される1以上の官能基を有する、請求項1に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂100質量部に対してカルボジイミド化合物を0.01質量部以上の割合で配合する、請求項1又は2に記載の方法。
- カルボジイミド化合物が、芳香族カルボジイミド化合物を含有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- カルボジイミド化合物の数平均分子量が300以上である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂が、加工温度が350℃以下である熱可塑性樹脂を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数を向上させるための、カルボジイミド化合物の使用。
- 熱可塑性樹脂が、カルボキシ基、ヒドロキシ基、及びアミノ基から選択される1以上の官能基を有する、請求項7に記載の使用。
- 熱可塑性樹脂100質量部に対してカルボジイミド化合物を0.01質量部以上の割合で用いる、請求項7又は8に記載の使用。
- カルボジイミド化合物が、芳香族カルボジイミド化合物を含有する、請求項7から9のいずれか一項に記載の使用。
- カルボジイミド化合物の数平均分子量が300以上である、請求項7から10のいずれか一項に記載の使用。
- 熱可塑性樹脂が、加工温度が350℃以下である熱可塑性樹脂を含む、請求項7から11のいずれか一項に記載の使用。
- カルボジイミド化合物を含有し、熱可塑性樹脂のIEC60112第3版に準拠して測定される比較トラッキング指数を向上させるための、熱可塑性樹脂用耐トラッキング性向上剤。
- 熱可塑性樹脂が、カルボキシ基、ヒドロキシ基、及びアミノ基から選択される1以上の官能基を有する、請求項13に記載の耐トラッキング性向上剤。
- 熱可塑性樹脂100質量部に対してカルボジイミド化合物が0.01質量部以上となる量で用いられるための、請求項13又は14に記載の耐トラッキング性向上剤。
- カルボジイミド化合物が、芳香族カルボジイミド化合物を含有する、請求項13から15のいずれか一項に記載の耐トラッキング性向上剤。
- カルボジイミド化合物の数平均分子量が300以上である、請求項13から16のいずれか一項に記載の耐トラッキング性向上剤。
- 加工温度が350℃以下である熱可塑性樹脂用である、請求項13から17のいずれか一項に記載の耐トラッキング性向上剤。
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