WO2015141708A1 - 難燃性ポリエステル樹脂組成物 - Google Patents

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信宏 吉村
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東洋紡株式会社
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    • C08K2201/003Additives being defined by their diameter

Definitions

  • the present invention relates to a polyester resin composition flame-retarded with a halogen-free flame retardant. Specifically, it is a polyester resin composition highly flame-retardant with a non-halogen flame retardant.
  • a flame retardant polyester resin composition in which a polyester resin and a flame retardant are blended is an automotive part that is conventionally required to have flame resistance, Widely used in various parts such as electrical and electronic parts and industrial machine parts.
  • a flame retardant used when a high degree of flame retardancy is required a so-called halogen flame retardant containing a bromine flame retardant and an antimony compound is generally used, but a large amount of smoke is emitted during combustion. There are problems such as suspicion of discharging harmful substances during combustion.
  • Patent Document 1 discloses a flame retardant resin composition composed of polyalkylene terephthalate, reinforcing filler, melamine / cyanuric acid adduct, and resorcinol bisaryl phosphate.
  • Patent Document 2 discloses a flame retardant polyester composition comprising a reinforcing component and a polymer component containing a mixed flame retardant including poly (butylene terephthalate), an aromatic phosphate oligomer and melamine pyrophosphate. ing.
  • these non-halogen flame retardants do not contain halogens that are likely to emit harmful substances, but they are inferior in flame retardancy compared to halogen flame retardants, and therefore require a large amount of flame retardants.
  • a flame retardant combination (Patent Document 4) containing an organic phosphinate and a reaction product of melamine and phosphoric acid or a reaction product of melamine condensate and phosphoric acid is difficult among non-halogen flame retardants.
  • An object of the present invention is to provide a polyester resin composition for a molding material having a high flame retardancy (UL standard 94: V-0 with a thickness of 0.8 mm) with a small amount of flame retardant.
  • the present invention is as follows.
  • the flame-retardant polyester resin composition of the present invention has a high flame retardancy (UL standard 94: V-0 at 0.8 mm thickness) with a small amount of flame retardant, it has excellent mechanical properties, toughness, low It is possible to achieve warpage and the like.
  • polyester resin (A) used in the present invention examples include a polymer or copolymer obtained by a condensation reaction mainly comprising an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and a diol or an ester derivative thereof, or a lactone. These ring-opening polymers and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.
  • aromatic dicarboxylic acid examples include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, bis (p-carboxyphenyl) methane, anthracene dicarboxylic acid, 4,4′-diphenyldicarboxylic acid, 4,4 Examples include ′ -diphenyl ether dicarboxylic acid or ester-forming derivatives thereof, and these are used alone or in combination of two or more.
  • diol component examples include C 2 to C 10 aliphatic diols, that is, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexane.
  • polyester-based resin (A) of the present invention examples include polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyhexamethylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Used in combination. Among these, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, or a mixture thereof is preferable from the balance of mechanical properties, heat resistance, and moldability, and polybutylene terephthalate is particularly preferable in terms of flame retardancy. In the case of polyethylene terephthalate, the intrinsic viscosity (IV) when the o-chlorophenol solution is measured at 25 ° C.
  • IV Intrinsic viscosity measured by the above is preferably 0.8 to 1.3 dl / g.
  • the content of the polyester resin (A) is 10 to 70% by mass when the total of (A), (B), (C), (D), and (E) is 100% by mass, 20 to 60% by mass is preferable, and 40 to 60% by mass is more preferable. If it exceeds 70% by mass, the flame retardancy tends to be insufficient.
  • the organic phosphinic acid salt (B) used in the present invention is an organic group-substituted phosphinic acid or polyvalent phosphinic acid (multivalent phosphinic acid) in which phosphinic acid is substituted with an organic group (such as an optionally substituted hydrocarbon group).
  • a salt of an organic phosphinic acid such as a polyvalent phosphinic acid in which a plurality of phosphinic acids are linked with an organic group) [a salt with at least one salt-forming component selected from metals, boron, ammonium and basic nitrogen-containing compounds ( Metal salts, boron salts (such as boryl compounds), ammonium salts, salts with amino group-containing nitrogen-containing compounds, and the like].
  • the organic phosphinic acid is a substituent ⁇ eg, a hydroxyl group, an unsaturated group [eg, a carbon-oxygen unsaturated bond-containing group such as a carboxyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group (such as a methoxycarbonyl group), etc. Etc.], a hydrocarbon group (such as an alkyl group such as a methyl group), an alkoxy group (such as a methoxy group), etc. ⁇ .
  • the organic phosphinic acid may have these substituents alone or in combination of two or more.
  • organic phosphinic acid for example, (such as di-C 1-10 alkyl phosphinic acid) which may have a substituent mono- or dialkylphosphinic acid
  • dialkylphosphinic acids dialkylphosphinic acids
  • dimethylphosphinic acid methylethylphosphinic acid, diethylphosphinic acid, ethylbutylphosphinic acid (such as ethyl n-butylphosphinic acid, ethylisobutylphosphinic acid, ethyl t-butylphosphinic acid), dipropylphosphinic acid (din-propyl) (Hydroxyphosphinic acid, diisopropylphosphinic acid, etc.), dibutylphosphinic acid (di-n-butylphosphinic acid, diisobutylphosphinic acid, di-t-butylphosphinic acid
  • Mono- or diaryl phosphinic acids eg C 6-10 aryl phosphinic acids such as phenyl phosphinic acid; di C 6-10 aryl phosphinic acids such as diphenyl phosphinic acid; Mono- or diarylphosphinic acid such as C 1-4 alkyl-C 6-10 aryl-phosphinic acid such as ruphosphinic acid], an alkylenephosphinic acid optionally substituted (for example, 1-hydroxyphosphorane) C 3-8 alkylenephosphinic acid such as 1-oxide, 1-hydroxy-3-methylphosphorane 1-oxide, 2-carboxy-1-hydroxy-1H-phosphorane 1-oxide, etc.), having a substituent Alkenylene phosphinic acids such as 1-hydroxy-2,3-dihydro-1H-phosphol 1-oxide, 1-hydroxy-2,5-dihydro-1H-phosphol 1-oxide, 1-hydroxy-3-methyl- Cyclo C 3-8 alkenylene phosphines
  • periodic table group 1 metals alkali metals
  • periodic table group 2 metals alkaline earth metals
  • periodic table group 4 metals titanium, zirconium etc.
  • transition metals periodic table group 7 metals such as manganese
  • periodic table group 8 metals such as iron
  • periodic table group 9 metals such as cobalt
  • Periodic Table Group 10 metals such as nickel
  • Periodic Table Group 11 metals such as copper
  • Periodic Table Group 12 metals such as zinc, Periodic Table Group 13 metals such as aluminum
  • Periodic Table Group 14 such as tin Examples thereof include metals of Group 15 of the periodic table such as metals and antimony.
  • the metal salt may be a hydrate salt such as a hydrate magnesium salt, a hydrate calcium salt, a hydrate aluminum salt, or a hydrate zinc salt.
  • Metal salts also include salts in which the metal is partially oxidized (eg, titanyl salts, zirconyl salts, etc.).
  • Examples of basic nitrogen-containing compounds that form salts include nitrogen-containing compounds having amino groups [aminotriazine compounds (melamine, guanamine, benzoguanamine and / or condensates thereof (melamine condensates such as melam, melem, melon, etc.) Etc.), guanidine compounds (eg guanidine etc.)], urea compounds (eg urea) and the like.
  • the basic nitrogen-containing compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • These salt-forming components may be used alone or in combination of two or more.
  • the organic phosphinic acid salt includes a double salt of an organic phosphinic acid and a plurality of salt-forming components, for example, a melamine, melam, melem, and a melamine, melam, melem, and melon double salt.
  • Group 1 metal, Group 2 metal, Group 4 metal, Group 7 metal, Group 8 metal, Group 10 metal, Group 11 metal of the periodic table , Group 12 metals, Group 13 metals, Group 14 metals, Group 15 metals and aminotriazine compounds (melamine, melamine condensates, etc.) are preferred.
  • organic phosphinic acid salt some or all of the acid groups of the organic phosphinic acid having an acid group (such as a carboxy group) as a substituent are salts (such as the salts exemplified above, for example, the same metal or nitrogen as phosphinic acid) Salt of the containing compound) may be formed (for example, may be carboxylated).
  • Preferred organic phosphinates include aliphatic phosphinates that may have a substituent and / or alicyclic phosphinates that may have a substituent, such as those having a substituent.
  • Dialkylphosphinic acid which may have a substituent, dicycloalkylphosphinic acid which may have a substituent, alkylenephosphinic acid which may have a substituent, alkenylenephosphinic acid which may have a substituent
  • Alkylene phosphinates for example, alkaline earth metal salts of 1-hydroxyphosphorane 1-oxide (Ca salts, Mg salts, etc.), Al salts, Ti salts, titanyl salts, Zn salts, etc. Melamine salts, aminotriazine salts such as melamine, melam, melem double salts, etc.].
  • Particularly preferred organic phosphinic acid salts include dialkylphosphinic acid which may have a substituent, dicycloalkylphosphinic acid which may have a substituent, alkylenephosphinic acid which may have a substituent, An organic phosphinic acid selected from alkenylene phosphinic acid optionally having substituent (s), and alkanebis (alkylphosphinic acid) optionally having substituent (s); A salt with at least one selected from Table 13 group metals (such as aluminum) and aminotriazine compounds (such as melamine, melam, melem, melon) is included.
  • the organic phosphinic acid salts may be used alone or in combination of two or more. Among these, diethylphosphinic acid Al salt is preferable because it is easily available.
  • the content of the organic phosphinic acid salt (B) is 10 to 40% by mass when the total of (A), (B), (C), (D), and (E) is 100% by mass. 10 to 30% by mass is preferable, and 10 to 20% by mass is more preferable. If it exceeds 40% by mass, the mechanical properties tend to be remarkably lowered, and if it is less than 10% by mass, the flame retardancy may be insufficient.
  • melamine cyanuric acid (C) used in the present invention an adduct of a melamine compound and cyanuric acid or isocyanuric acid or a derivative thereof (a salt of a melamine compound and cyanuric acid, isocyanuric acid or a derivative thereof)
  • Melamine compounds include melamine or substituted melamines (alkyl melamines such as 2-methylmelamine, guanylmelamine, etc.), melamine condensates (melam, melem, melon, etc.), melamine co-condensation resins (melamine-formaldehyde resin, phenol-melamine) Resin, benzoguanamine-melamine resin, aromatic polyamine-melamine resin, etc.), guanamine or a derivative thereof (guanamine, methylguanamine, acetoguanamine, benzoguanamine, succinoguanamine, CTU-guanamine (3,9-bis [2- (3 5-diamino-2,4,6-triazaphenyl) ethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane) and the like.
  • Cyanuric acid or its derivatives include cyanuric acid, isocyanuric acid, ammelin, ammelide and the like.
  • Examples of the melamine cyanuric acid (C) include melamine salts of cyanuric acid such as melamine cyanurate, melem salts, melam salts, melon salts, and guanamine salts corresponding to the melamine salts.
  • Melamine cyanuric acid (C) can be used individually or in combination of 2 or more types. Of these, melamine cyanurate is preferred.
  • the production method of the melamine cyanuric acid is not particularly limited, but after preparing a mixture of a melamine compound and cyanuric acid or a derivative thereof as an aqueous slurry and mixing them well to form both salts in the form of fine particles, A method of filtering and drying the slurry is preferred.
  • a melamine compound, cyanuric acid, isocyanuric acid or the like may remain as some unreacted product.
  • the content of the melamine cyanuric acid (C) is 0.1 to 15% by mass when the total of (A), (B), (C), (D), and (E) is 100% by mass. 0.1 to 10% by mass is preferable, and 0.5 to 6% by mass is more preferable. If it exceeds 15% by mass, the appearance of the molded product tends to be remarkably deteriorated. If it is less than 0.1% by mass, the flame retardancy may be insufficient.
  • the foamable phosphorus-based aluminum compound (D) used in the present invention has an exothermic peak accompanying decomposition and foaming at a temperature of about 380 ° C., and can foam 30 to 40 times to form a foamable porous body. It is a compound and can maintain a stable shape under high temperature heating.
  • foamable aluminum phosphite is preferable.
  • Phosphonic acid is a tautomer of phosphorous acid, and a salt of what is called phosphonic acid in the distribution process is also included in the phosphite in the present invention.
  • AlPO 3 Al 2 (HPO 3 ) 3 is also in the range, and these hydrates are also included.
  • the foamable aluminum phosphite is changed to aluminum metaphosphate ⁇ Al (H 2 PO 4 ) 3 ⁇ and ortho orthophosphate (AlPO 4 ) at a high temperature to form a foamable porous body at a condition of 1000 ° C.
  • the shape can be kept stable even underneath.
  • foaming aluminum phosphite “APA-100” manufactured by Taihei Chemical Industry Co., Ltd. can be easily obtained.
  • the content of the foamable phosphorus-based aluminum compound (D) is 0.1 to 30 when the total of (A), (B), (C), (D), and (E) is 100% by mass. % By mass, preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 1 to 6% by mass. If it exceeds 30% by mass, the appearance of the molded product tends to be remarkably deteriorated. If it is less than 0.1% by mass, the flame retardancy may be insufficient.
  • the present invention it is essential that three kinds of substances of the organic phosphinic acid salt (B), the melamine cyanuric acid (C) and the foamable phosphorus-based aluminum compound (D) coexist.
  • the coexistence of the three types of materials can shorten the burning time, and can exhibit a high flame retardancy of V-0 even at a thickness of 0.8 mm even with a small amount of flame retardant imparting substance. .
  • the reason for this is unclear, but the foamable phosphorus-based aluminum compound (D) suppresses molten drip during combustion, and the melamine cyanuric acid (C) releases a non-flammable gas. And I think that it may show the effect of diluting oxygen.
  • the total content of the three types of substances of the organic phosphinate (B), melamine cyanuric acid (C) and foamable phosphorus-based aluminum compound (D) in the present invention is (A), (B), (C ), (D), and (E) are 100% by mass, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and particularly preferably 20% by mass or less. When it exceeds 30 mass%, there exists a tendency for a mechanical physical property fall to become large.
  • an elastomer resin such as a polyolefin resin having a functional group capable of reacting with polyester, an olefin elastomer, and a styrene elastomer can be blended.
  • Polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene and copolymers thereof, olefin elastomers such as ethylene / propylene / gen rubber (EPDM), ethylene / propylene rubber (EPR), butyl rubber (IIR) and the like, and dynamically crosslinked olefin elastomers It is.
  • styrene / butadiene / styrene block copolymer as styrene elastomer and its hydrogenated styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer (SEBS), styrene / isoprene / styrene block copolymer (SIS) and hydrogenated products thereof, such as styrene / ethylene / propylene / styrene block copolymer (SEPS), can be mentioned, but are not limited thereto.
  • SBS styrene / butadiene / styrene block copolymer
  • SEBS hydrogenated styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer
  • SIS isoprene / styrene block copolymer
  • SEPS styrene / ethylene / propylene
  • elastomer resins particularly preferred are various low density or high density polyethylene, resins such as ethylene / propylene rubber (EPR) and styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer (SEBS).
  • EPR ethylene / propylene rubber
  • SEBS styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer
  • the method of adding a functional group capable of reacting with the polyester resin to these resins and the method of modification are not particularly limited.
  • Specific examples of the functional group capable of reacting with the polyester resin include a carboxylic acid group, an epoxy group, an oxazoline group, an isocyanate group, and an acid anhydride group.
  • the acid anhydride group is the most reactive. Since it is excellent in property, it is preferable.
  • a simple modification method is a method of modifying with an unsaturated acid and / or a derivative thereof.
  • the unsaturated acid include ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, tetrahydrophthalic acid, itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, and nadic acid. It is done.
  • the derivatives include acid anhydrides, acid halides, amides, imides, esters, and the like. Specifically, maleyl chloride, maleimide, maleic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, monomethyl maleate, maleate Examples include dimethyl acid. In these, unsaturated dicarboxylic acid or its acid anhydride is preferable, and especially maleic acid, itaconic acid, or these acid anhydrides are preferable.
  • radical generator In order to efficiently perform modification with an unsaturated acid and / or a derivative thereof, it is preferable to use a radical generator.
  • the radical generator include known organic peroxides and azo compounds.
  • the fibrous reinforcing material (E) used in the present invention is the one that most effectively improves physical properties such as strength, rigidity and heat resistance.
  • glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, alumina fiber examples thereof include, but are not limited to, fibrous materials such as silicon carbide fibers and zirconia fibers, whiskers such as aluminum borate and potassium titanate, acicular wollastonite, and milled fibre.
  • glass fiber, carbon fiber and the like are preferably used.
  • These fibrous reinforcing materials (E) are preferably pre-treated with a coupling agent such as an organosilane compound, an organotitanium compound, an organoborane compound, and an epoxy compound.
  • a polyester resin composition containing glass fibers treated with a coupling agent is preferable because a molded product having excellent mechanical properties and appearance properties can be obtained. Also, other fibrous reinforcing materials can be added after use if the coupling agent is untreated.
  • Non-circular cross-sectional glass fibers include those that are substantially elliptical, substantially oval, or substantially saddle-shaped in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the fiber length, and have a flatness of 1.5 to 10 It is preferably 1.5, more preferably 1.5 to 8, and even more preferably 3 to 6.
  • the flatness is assumed to be a rectangle with the smallest area circumscribing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the glass fiber, the length of the long side of the rectangle is the major axis, and the length of the short side is the minor axis. It is the ratio of major axis / minor axis.
  • the thickness of the glass fiber is not particularly limited, but the minor axis is about 1 to 20 ⁇ m and the major axis is about 2 to 100 ⁇ m.
  • the addition amount of the fibrous reinforcement (E) may be selected as an optimum amount, but when the total of (A), (B), (C), (D), and (E) is 100% by mass Up to about 10 to 60% by mass is preferable from the viewpoint of kneading and extrudability, more preferably 20 to 50% by mass, and further preferably 20 to 40% by mass. If it exceeds 60% by mass, the kneading extrudability tends to decrease. The range of 40 to 60% by mass is preferable in terms of the balance between high rigidity and low warpage.
  • the flame retardant polyester resin composition of the present invention may contain a known inorganic filler in addition to the fibrous reinforcing material.
  • inorganic fillers include reinforcing fillers, conductive fillers, magnetic fillers, thermal conductive fillers, thermal yellowing suppression fillers, etc., specifically glass beads, glass flakes, glass balloons, silica, Talc, kaolin, mica, alumina, hydrotalcite, montmorillonite, graphite, carbon nanotube, fullerene, indium oxide, tin oxide, iron oxide, magnesium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, red phosphorus, calcium carbonate , Lead zirconate titanate, barium titanate, aluminum nitride, boron nitride, zinc borate, barium sulfate, non-acicular wollastonite, potassium titanate, aluminum borate, magnesium sulfate, zinc oxide, calcium carbonate, etc. Is mentioned .
  • the flame retardant polyester resin composition of the present invention includes a light or heat stabilizer, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a plasticizer, a lubricant, a crystal within a known range as necessary. Nucleating agents, release agents, antistatic agents, inorganic pigments, organic pigments, dyes, or other types of polymers can also be added.
  • the flame retardant polyester resin composition of the present invention occupies 80% by mass or more in total of the essential components (A), (B), (C), (D), and (E) in the entire composition. It is preferable that it occupies 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more.
  • the flame-retardant polyester resin composition of the present invention As a production method for producing the flame-retardant polyester resin composition of the present invention, at least the components (A), (B), (C), (D), (E) and the like described above, After blending in the above blending composition in an arbitrary blending sequence, they are mixed by a tumbler or a Henschel mixer and melt-kneaded. Any method known to those skilled in the art can be used as the melt kneading method, and a single screw extruder, a twin screw extruder, a kneader, a Banbury mixer, a roll, etc. can be used. Among them, a twin screw extruder is used. It is preferable to do.
  • glass fibers or the like that are easily damaged during extrusion processing from the side port of the twin screw extruder to prevent the glass fibers from being damaged, but there is no particular limitation.
  • a silane coupling agent may be added simultaneously with raw material components other than (E), it is preferable to add to the (E) component beforehand.
  • the side opening of the glass fiber input part and the tip of the extruder It is desirable to perform suction with a vacuum pump between the die head.
  • Comparative Example 1 is an example in which melamine polyphosphate is used instead of melamine cyanuric acid, but the flame retardancy is V-2.
  • Comparative Example 2 the amount of organic phosphinate is reduced, but the flame retardancy is V-2.
  • Comparative Example 3 is an example in which melamine cyanuric acid is not added, but the flame retardancy is V-2.
  • Comparative Example 4 is an example in which no aluminum phosphite is added, but the flame retardancy is V-2.
  • Comparative Examples 5 to 8 are examples in which a large amount of each flame retardant was blended.
  • the flame-retardant polyester resin composition of the present invention has excellent mechanical properties and is excellent in low warpage, so that it is thin and light electrical appliances such as mobile phones, portable electrical appliances, portable personal computers and the like. It can be used for body materials.

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Abstract

 本発明は、ポリエステル系樹脂(A)10~70質量%、有機ホスフィン酸塩(B)10~40質量%、メラミンシアヌール酸類(C)0.1~15質量%、発泡性リン系アルミニウム化合物(D)0.1~30質量%、及び繊維状強化材(E)10~60質量%(但し、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%)を含有する難燃性ポリエステル樹脂組成物であって、高度の難燃性、優れた機械物性、靭性、及び低ソリ性を達成可能なポリエステル樹脂組成物を提供する。

Description

難燃性ポリエステル樹脂組成物
 本発明は、ハロゲンフリーの難燃剤で難燃化されたポリエステル樹脂組成物に関する。詳しくは非ハロゲン系難燃剤で高度に難燃化されたポリエステル樹脂組成物である。
 ポリエステル樹脂は、優れた機械的特性、耐熱性、耐薬品性を有するため、ポリエステル樹脂と難燃剤とを配合した難燃性ポリエステル樹脂組成物が、従来より難燃性が要求される自動車部品、電気電子部品、工業機械部品などの各種部品に広く利用されている。高度の難燃性が要求される場合に使用される難燃剤としては、臭素系難燃剤とアンチモン化合物を配合する所謂ハロゲン系難燃剤が一般的であったが、燃焼の際の発煙量が多い、燃焼時に有害な物質を排出する疑いがあるなどの問題点を有している。そこで、近年、これらのハロゲンを全く含まない難燃剤によって難燃化したポリエステル樹脂組成物が求められ、窒素含有化合物やリン系化合物などを使用した難燃化方法が種々提案されている。
 例えば、特許文献1には、ポリアルキレンテレフタレート、強化充填材、メラミン・シアヌル酸付加物及びレゾルシノールビスアリールホスフェートで構成された難燃性樹脂組成物が開示されている。また、特許文献2には、補強成分と、ポリ(ブチレンテレフタレート)、芳香族ホスフェートオリゴマー及びメラミンピロホスフェートを含む混合難燃剤を含有するポリマー成分とで構成された難燃化ポリエステル組成物が開示されている。さらに、特許文献3には、熱可塑性樹脂と、ホスホニル基(>P(=O)H)を有するリン化合物と、フェノール樹脂とを含む難燃性樹脂組成物が開示されている。しかし、これらの非ハロゲン系難燃剤は、有害な物質を排出する疑いがあるハロゲンを含まないものの、ハロゲン系難燃剤と比較して、難燃効果が劣るため、多量の難燃剤を必要とする。
 一方、有機ホスフィン酸塩と、メラミンとリン酸の反応生成物やメラミンの縮合物とリン酸との反応生成物を含む難燃剤コンビネーション(特許文献4)は、非ハロゲン系難燃剤の中では難燃性に優れるが、特に、ガラス繊維を多量に配合した場合、高度の難燃化(UL規格94:0.8mm厚みでV-0)を達成するためには多量の配合が必要であり、高剛性、高い機械的特性が求められる筐体などの用途には改善の余地があった。
特開平5-70671号公報 特開平11-152402号公報 特開2000-103973号公報 特開2001-72978号公報
 本発明の目的は、少ない難燃剤の配合量で、高度の難燃性(UL規格94:0.8mm厚みでV-0)を有する成形材料用のポリエステル樹脂組成物を提供することである。
 すなわち、本発明は、次の通りである。
(1) ポリエステル系樹脂(A)10~70質量%、有機ホスフィン酸塩(B)10~40質量%、メラミンシアヌール酸類(C)0.1~15質量%、発泡性リン系アルミニウム化合物(D)0.1~30質量%、及び繊維状強化材(E)10~60質量%(但し、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%)を含有する難燃性ポリエステル樹脂組成物。
(2) 前記ポリエステル系樹脂(A)が、ポリブチレンテレフタレートである(1)に記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
(3) 前記発泡性リン系アルミニウム化合物が、発泡性の亜リン酸アルミニウムである(1)又は(2)に記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
(4) 前記繊維状強化材(E)が、長径/短径の比が1.5~10の扁平断面を有する扁平断面ガラス繊維である(1)~(3)のいずれかに記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
 本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物は、少ない難燃剤の配合量で高度の難燃性(UL規格94:0.8mm厚みでV-0)を有するため、優れた機械物性、靭性、低ソリ性などを達成することが可能である。
 以下に本発明を具体的に説明する。
 本発明で用いるポリエステル系樹脂(A)としては、芳香族ジカルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体と、ジオールあるいはそのエステル誘導体とを主成分とする縮合反応により得られる重合体ないし共重合体、あるいはラクトンの開環重合体等が挙げられ、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる。
 上記芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ビス(p-カルボキシフェニル)メタン、アントラセンジカルボン酸、4,4′-ジフェニルジカルボン酸、4,4′-ジフェニルエーテルジカルボン酸、あるいはそれらのエステル形成性誘導体等が挙げられ、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる。
 上記ジオール成分としては、C~C10の脂肪族ジオール、即ちエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、シクロヘキサンジオール等、あるいは数平均分子量400~6000の長鎖グリコール、即ちポリエチレングリコール、ポリ-1,3-プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が例示され、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる。
 本発明のポリエステル系樹脂(A)としては、具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート等が挙げられ、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる。これらの中で、機械特性、耐熱性、成形性のバランスから、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、又はそれらの混合物が好ましく、特に難燃性の点でポリブチレンテレフタレートが好ましい。
 ポリエチレンテレフタレートの場合、o-クロロフェノール溶液を25℃で測定したときの固有粘度(IV)は0.6~1.3dl/gが好ましく、ポリブチレンテレフタレートの場合、o-クロロフェノール溶液を25℃で測定したときの固有粘度(IV)は0.8~1.3dl/gが好ましい。
 このポリエステル系樹脂(A)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%としたとき、10~70質量%であり、20~60質量%が好ましく、40~60質量%がより好ましい。70質量%を超えると難燃性が不足する傾向があり、10質量%未満では生産性(押し出し性)・機械強度が著しく低下する虞がある。
 本発明で用いる有機ホスフィン酸塩(B)としては、ホスフィン酸に有機基(置換基を有していてもよい炭化水素基など)が置換した有機基置換ホスフィン酸、多価ホスフィン酸(多価有機基で複数のホスフィン酸が連結された多価ホスフィン酸など)などの有機ホスフィン酸の塩[金属、ホウ素、アンモニウム及び塩基性窒素含有化合物から選択された少なくとも一種の塩形成成分との塩(金属塩、ホウ素塩(ボリル化合物など)、アンモニウム塩、アミノ基含有窒素含有化合物との塩など)など]などが使用できる。有機ホスフィン酸塩において、有機ホスフィン酸は、置換基{例えば、ヒドロキシル基、不飽和基[例えば、カルボキシル基、アシル基、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基など)などの炭素-酸素不飽和結合含有基など]、炭化水素基(例えば、メチル基などのアルキル基など)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基など)など}を有していてもよい。有機ホスフィン酸は、これらの置換基を単独で又は2種以上組み合わせて有していてもよい。
 有機ホスフィン酸塩(B)において、代表的な有機ホスフィン酸としては、例えば、置換基を有していてもよいモノ又はジアルキルホスフィン酸[ジアルキルホスフィン酸類(ジC1-10アルキルホスフィン酸など)、例えば、ジメチルホスフィン酸、メチルエチルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、エチルブチルホスフィン酸(エチルn―ブチルホスフィン酸、エチルイソブチルホスフィン酸、エチルt-ブチルホスフィン酸など)、ジプロピルホスフィン酸(ジn-プロピルホスフィン酸、ジイソプロピルホスフィン酸など)、ジブチルホスフィン酸(ジn-ブチルホスフィン酸、ジイソブチルホスフィン酸、ジt-ブチルホスフィン酸など)、ジオクチルホスフィン酸などのジアルキルホスフィン酸;(ヒドロキシメチル)メチルホスフィン酸、(ヒドロキシエチル)メチルホスフィン酸、ビス(ヒドロキシメチル)ホスフィン酸、ビス(ヒドロキシエチル)ホスフィン酸などのヒドロキシル基含有ジアルキルホスフィン酸;(メトキシメチル)メチルホスフィン酸、ビス(メトキシメチル)ホスフィン酸などのアルコキシ基含有ジアルキルホスフィン酸;(2-カルボキシエチル)メチルホスフィン酸、(2-カルボキシプロピル)メチルホスフィン酸、ビス(2-カルボキシエチル)ホスフィン酸、ビス(2-カルボキシプロピル)、[2-(β-ヒドロキシエチルカルボニル)エチル]メチルホスフィン酸、(2-メトキシカルボニルプロピル)メチルホスフィン酸、ビス(2-メトキシカルボニルエチル)ホスフィン酸、ビス(2-メトキシカルボニルプロピル)ホスフィン酸などのアルコキシカルボニル基含有ジアルキルホスフィン酸など]、置換基を有していてもよいモノ又はジシクロアルキルホスフィン酸[例えば、モノシクロアルキルホスフィン酸(例えば、シクロヘキシルメチルホスフィン酸などのシクロアルキルアルキルホスフィン酸)、ジシクロアルキルホスフィン酸(例えば、ジシクロヘキシルホスフィン酸など)などのモノ又はジシクロアルキルホスフィン酸(モノ又はジC5-10シクロアルキルホスフィン酸など)など]、置換基を有していてもよいモノ又はジアリールホスフィン酸[例えば、フェニルホスフィン酸などのC6-10アリールホスフィン酸;ジフェニルホスフィン酸などのジC6-10アリールホスフィン酸;アルキルアリールホスフィン酸(メチルフェニルホスフィン酸などのC1-4アルキル-C6-10アリール-ホスフィン酸など)などのモノ又はジアリールホスフィン酸]、置換基を有していてもよいアルキレンホスフィン酸(例えば、1-ヒドロキシホスホラン1-オキシド、1-ヒドロキシ-3-メチルホスホラン1-オキシド、2-カルボキシ-1-ヒドロキシ-1H-ホスホラン1-オキシドなどのC3-8アルキレンホスフィン酸など)、置換基を有していてもよいアルケニレンホスフィン酸(例えば、1-ヒドロキシ-2,3-ジヒドロ-1H-ホスホール1-オキシド、1-ヒドロキシ-2,5-ジヒドロ-1H-ホスホール1-オキシド、1-ヒドロキシ-3-メチル-2,5-ジヒドロ-1H-ホスホール1-オキシドなどのシクロC3-8アルケニレンホスフィン酸など)、置換基を有していてもよい(ビ)シクロアルキレンホスフィン酸(例えば、1,3-シクロブチレンホスフィン酸、1,3-シクロペンチレンホスフィン酸、1,4-シクロオクチレンホスフィン酸、1,5-シクロオクチレンホスフィン酸などの(ビ)C4-10シクロアルキレンホスフィン酸など)、置換基を有していてもよいビシクロアルケニレンホスフィン酸、複数のホスフィン酸(又は有機ホスフィン酸)が多価有機基で連結された多価ホスフィン酸{例えば、置換基を有していてもよいアルカンビスホスフィン酸[エタン-1,2-ビス(ホスフィン酸)などのC1-10アルカンビス(ホスフィン酸)など]、置換基を有していてもよいアルカンビス(アルキルホスフィン酸)[エタン-1,2-ビス(メチルホスフィン酸)などのC1-10アルカンビス(C1-6アルキルホスフィン酸)など]など}などが挙げられる。
 有機ホスフィン酸塩(B)を形成する金属としては、周期表第1族金属(アルカリ金属)(リチウム、カリウム、ナトリウムなど)、周期表第2族金属(アルカリ土類金属)(マグネシウム、カルシウム、バリウムなど)、周期表第4族金属(チタン、ジルコニウムなど)、遷移金属(マンガンなどの周期表第7族金属;鉄などの周期表第8族金属;コバルトなどの周期表第9族金属;ニッケルなどの周期表第10族金属;銅などの周期表第11族金属など)、亜鉛などの周期表第12族金属、アルミニウムなどの周期表第13族金属、スズなどの周期表第14族金属、アンチモンなどの周期表第15族金属などが挙げられる。これらの金属は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。なお、金属塩は、含水塩、例えば、含水マグネシウム塩、含水カルシウム塩、含水アルミニウム塩、含水亜鉛塩などであってもよい。また、金属塩には、金属が部分的に酸化された塩(例えば、チタニル塩、ジルコニル塩など)も含まれる。また、塩を形成する塩基性窒素含有化合物としては、例えば、アミノ基を有する窒素含有化合物[アミノトリアジン化合物(メラミン、グアナミン、ベンゾグアナミン及び/又はその縮合物(メラム、メレム、メロンなどのメラミン縮合物など)など)、グアニジン化合物(グアニジンなど)など]、尿素化合物(尿素など)などが挙げられる。塩基性窒素含有化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの塩形成成分は、単独で又は二種以上組合せて塩を形成していてもよい。例えば、有機ホスフィン酸塩には、有機ホスフィン酸と複数種の塩形成成分との複塩、例えば、メラミン・メラム・メレム複塩、メラミン・メラム・メレム・メロン複塩なども含まれる。
 これらの塩を形成する金属および窒素含有化合物のうち、周期表第1族金属、第2族金属、第4族金属、第7族金属、第8族金属、第10族金属、第11族金属、第12族金属、第13族金属、第14族金属、第15族金属及びアミノトリアジン化合物(メラミン、メラミン縮合物など)が好ましい。
 なお、前記有機ホスフィン酸塩において、置換基として酸基(カルボキシ基など)を有する有機ホスフィン酸の酸基の一部又は全てが塩(前記例示の塩、例えば、ホスフィン酸と同一の金属や窒素含有化合物などの塩)を形成していてもよい(例えば、カルボキシレート化していてもよい)。
 好ましい有機ホスフィン酸塩としては、置換基を有していてもよい脂肪族ホスフィン酸塩及び/又は置換基を有していてもよい脂環族ホスフィン酸塩、例えば、置換基を有していてもよいジアルキルホスフィン酸、置換基を有していてもよいジシクロアルキルホスフィン酸、置換基を有していてもよいアルキレンホスフィン酸、置換基を有していてもよいアルケニレンホスフィン酸、置換基を有していてもよい(ビ)シクロアルキレンホスフィン酸、及び置換基を有していてもよいアルカンビス(アルキルホスフィン酸)から選択された有機ホスフィン酸と、周期表第1族金属、第2族金属、第4族金属、第7族金属、第8族金属、第10族金属、第11族金属、第12族金属、第13族金属、第14族金属、第15族金属及びアミノトリアジン化合物から選択された少なくとも一種との塩{例えば、置換基を有していてもよいジアルキルホスフィン酸塩[ジメチルホスフィン酸Ca塩、メチルエチルホスフィン酸Ca塩、ジエチルホスフィン酸Ca塩、エチルブチルホスフィン酸Ca塩、ジブチルホスフィン酸Ca塩、(2-カルボキシエチル)メチルホスフィン酸Ca塩、(2-カルボキシプロピル)メチルホスフィン酸Ca塩、ビス(2-カルボキシエチル)ホスフィン酸Ca塩、ビス(2-カルボキシプロピル)ホスフィン酸及びこれらのカルシウム塩に対応するMg塩などのアルカリ土類金属塩;ジメチルホスフィン酸Al塩、メチルエチルホスフィン酸Al塩、ジエチルホスフィン酸Al塩、エチルブチルホスフィン酸Al塩、ジブチルホスフィン酸Al塩、(2-カルボキシエチル)メチルホスフィン酸Al塩、(2-カルボキシプロピル)メチルホスフィン酸Al塩、ビス(2-カルボキシエチル)ホスフィン酸Al塩、ビス(2-カルボキシプロピル)ホスフィン酸Al塩などのアルミニウム塩;メチルエチルホスフィン酸Ti塩、ジエチルホスフィン酸Ti塩、エチルブチルホスフィン酸Ti塩、ジブチルホスフィン酸Ti塩及びこれらの塩に対応するチタニル塩などのチタン塩;ジエチルホスフィン酸Zn塩、エチルブチルホスフィン酸Zn塩、ジブチルホスフィン酸Zn塩、メチルエチルホスフィン酸Zn塩、(2-カルボキシエチル)メチルホスフィン酸Zn塩などの亜鉛塩など]、アミノトリアジン化合物の塩(ジメチルホスフィン酸メラミン塩、メチルエチルホスフィン酸メラミン塩、ジエチルホスフィン酸メラミン塩、エチルブチルホスフィン酸メラミン塩、ジブチルホスフィン酸メラミン塩、これらのメラミン塩に対応するメラミン・メラム・メレム複塩などのアミノトリアジン化合物との塩など)など]、置換基を有していてもよいアルキレンホスフィン酸塩[例えば、1-ヒドロキシホスホラン1-オキシドのアルカリ土類金属塩(Ca塩、Mg塩など)、Al塩、Ti塩、チタニル塩、Zn塩などの金属塩;メラミン塩、メラミン・メラム・メレム複塩などのアミノトリアジン塩など]などが挙げられる。
 特に好ましい有機ホスフィン酸塩には、置換基を有していてもよいジアルキルホスフィン酸、置換基を有していてもよいジシクロアルキルホスフィン酸、置換基を有していてもよいアルキレンホスフィン酸、置換基を有していてもよいアルケニレンホスフィン酸、及び置換基を有していてもよいアルカンビス(アルキルホスフィン酸)から選択された有機ホスフィン酸と、周期表第2族金属(カルシウムなど)、周期表第13族金属(アルミニウムなど)、アミノトリアジン化合物(メラミン、メラム、メレム、メロンなど)から選択された少なくとも一種との塩が含まれる。有機ホスフィン酸塩は単独で又は2種以上組みあわせてもよい。
 中でも、入手のし易さから、ジエチルホスフィン酸Al塩は好ましい。
 この有機ホスフィン酸塩(B)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%としたとき、10~40質量%であり、10~30質量%が好ましく、10~20質量%がより好ましい。40質量%を超えると機械物性が著しく低下する傾向があり、10質量%未満では難燃性が不十分となる虞がある。
 本発明で用いるメラミンシアヌール酸類(C)としては、メラミン化合物と、シアヌール酸やイソシアヌール酸又はその誘導体との付加物(メラミン化合物と、シアヌール酸、イソシアヌール酸、又はその誘導体との塩)であり、前者と後者との割合(モル比)は、特に制限されないが、例えば、前者/後者=3/1~1/2、好ましくは1/1~2/1程度である。
 メラミン化合物には、メラミン又は置換メラミン(2-メチルメラミンなどのアルキルメラミン、グアニルメラミン等)、メラミン縮合物(メラム、メレム、メロンなど)、メラミンの共縮合樹脂(メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、フェノール-メラミン樹脂、ベンゾグアナミン-メラミン樹脂、芳香族ポリアミン-メラミン樹脂など)、グアナミン又はその誘導体(グアナミン、メチルグアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、サクシノグアナミン、CTU-グアナミン(3,9-ビス[2-(3,5-ジアミノ-2,4,6-トリアザフェニル)エチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン)等)などが含まれる。
 シアヌール酸又はその誘導体には、シアヌール酸、イソシアヌール酸、アンメリン、アンメリド等が含まれる。
 メラミンシアヌール酸類(C)としては、例えば、メラミンシアヌレートなどのシアヌール酸のメラミン塩や、メラミン塩に対応するメレム塩、メラム塩、メロン塩、グアナミン塩等が例示できる。メラミンシアヌール酸類(C)は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、メラミンシアヌレートが好ましい。
 メラミンシアヌール酸類の製造方法は、特に制限されないが、メラミン化合物とシアヌール酸又はその誘導体との混合物を水スラリーとして調製し、充分に混合して両者の塩を微粒子状に形成させた後、このスラリーを濾過、乾燥する方法が好ましい。このようにして得られる粉末状化合物には、多少の未反応物として、メラミン化合物やシアヌール酸、イソシアヌール酸等が残存していてもよい。
 このメラミンシアヌール酸類(C)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%としたとき、0.1~15質量%であり、0.1~10質量%が好ましく、0.5~6質量%がより好ましい。15質量%を超えると成形品の外観が著しく低下する傾向があり、0.1質量%未満では難燃性が不十分となる虞がある。
 本発明で用いる発泡性リン系アルミニウム化合物(D)とは、380℃程度の温度で分解、発泡に伴う発熱ピークがみられ、30~40倍に発泡して、発泡性多孔体を形成しうる化合物であり、高温加熱下において形状を安定に保つことができるものである。
 発泡性リン系アルミニウム化合物(D)としては、発泡性の亜リン酸アルミニウムが好ましい。亜リン酸の互変異性体としてホスホン酸があり、流通過程ではホスホン酸と称されるものの塩も、本発明においては亜リン酸塩に含み、例えば、亜リン酸アルミニウムの場合、示性式AlPOに加え、Al(HPOも範囲に入るものとし、これらの水和物も含まれる。発泡性の亜リン酸アルミニウムは、高温で、メタリン酸アルミニウム{Al(HPO}とオルソリン酸アルミニウム(AlPO)に変化して、発泡性多孔体を形成し、1000℃の条件下においても安定に形状を保つことができる。このような発泡性の亜リン酸アルミニウムとしては、太平化学産業社製「APA-100」が容易に入手できる。
 この発泡性リン系アルミニウム化合物(D)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%としたとき、0.1~30質量%であり、0.5~15質量%が好ましく、1~6質量%がより好ましい。30質量%を超えると成形品の外観が著しく低下する傾向があり、0.1質量%未満では難燃性が不十分となる虞がある。
 本発明においては、有機ホスフィン酸塩(B)、メラミンシアヌール酸類(C)及び発泡性リン系アルミニウム化合物(D)の3種類の物質が共存することが必須である。3種類の物質が共存することにより、燃焼時間を短縮することができ、難燃性付与物質の少ない配合量でも、厚み0.8mmでもV-0の高度の難燃性を発現することができる。この理由は不明であるが、発泡性リン系アルミニウム化合物(D)が燃焼時の溶融ドリップを抑制するとともに、メラミンシアヌール酸類(C)が不燃性のガスを放出することで、燃焼性のガス及び酸素を希釈する効果を示すのではないかと考えている。
 本発明における有機ホスフィン酸塩(B)、メラミンシアヌール酸類(C)及び発泡性リン系アルミニウム化合物(D)の3種類の物質の合計の含有率は、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%としたとき、30質量%以下が好ましく、より好ましくは25質量%以下、特に好ましくは20質量%以下である。30質量%を超えると、機械的物性低下が大きくなる傾向がある。
 本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物においては、更に必要により、ポリエステルと反応しうる官能基を有するポリオレフィン系樹脂、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマーなどのエラストマー系樹脂を配合することができる。
 ポリオレフィン系樹脂として、各種ポリエチレン、ポリプロピレンおよびそれらの各種共重合物、オレフィン系エラストマーとしてエチレン/プロピレン/ジェンゴム(EPDM)、エチレン/プロプレンゴム(EPR)、ブチルゴム(IIR)等および動的架橋したオレフィン系エラストマーである。また、スチレン系エラストマーとしてスチレン/ブタジェン/スチレンブロック共重合体(SBS)とその水素添加物であるスチレン/エチレン・ブチレン/スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体(SIS)とその水素添加物であるスチレン/エチレン・プロピレン/スチレンブロック共重合体(SEPS)等を挙げることが出来るが、これらに限定されるものではない。
 これらのエラストマー系樹脂のうち、特に好ましいものは各種の低密度或いは高密度ポリエチレン、エチレン/プロプレンゴム(EPR)およびスチレン/エチレン・ブチレン/スチレンブロック共重合体(SEBS)等の樹脂である。
 これらの樹脂にポリエステル樹脂と反応しうる官能基を含有させる方法、変性の方法は特に限定されない。ポリエステル樹脂と反応しうる官能基とは、具体的に、カルボン酸基、エポキシ基、オキサゾリン基、イソシナネート基、酸無水物基等が例示されるが、これらの中で酸無水物基が最も反応性に優れているので好ましい。
 変性の方法として簡便なのは不飽和酸および/またはその誘導体で変性する方法である。不飽和酸としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、ナジック酸等のα,β-不飽和カルボン酸が挙げられる。また、その誘導体としては、酸無水物、酸ハライド、アミド、イミド、エステル等があり、具体的には、塩化マレニル、マレイミド、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル等が挙げられる。これらの中では、不飽和ジカルボン酸またはその酸無水物が好ましく、特に、マレイン酸、イタコン酸又はこれらの酸無水物が好ましい。
 不飽和酸および/またはその誘導体による変性を効率的に行うためには、ラジカル発生剤を使用することが好ましい。ラジカル発生剤としては、公知の有機過酸化物、アゾ化合物などが挙げられる。
 本発明で用いる繊維状強化材(E)としては、強度や剛性および耐熱性等の物性を最も効果的に改良するものであり、具体的にはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ジルコニヤ繊維等の繊維状のもの、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等のウイスカー類、針状ワラストナイト、ミルドフィバー等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
 特にガラス繊維、炭素繊維などが好ましく用いられる。これらの繊維状強化材(E)は、有機シラン系化合物、有機チタン系化合物、有機ボラン系化合物およびエポキシ系化合物等のカップリング剤で予め処理をしてあるものが好ましく、カルボン酸基又は/及びカルボン酸無水物基と反応しやすいものが特に好ましい。カップリング剤で処理してあるガラス繊維を配合したポリエステル系樹脂組成物では優れた機械的特性や外観特性の優れた成形品が得られるので好ましい。また他の繊維状強化材においても、カップリング剤が未処理の場合は後添加して使用することが出来る。
 ガラス繊維としては、繊維長1~20mm程度に切断されたチョップドストランド状ものもが好ましく使用できる。ガラス繊維の断面形状としては、円形断面及び非円形断面のガラス繊維を用いることができる。ガラス繊維の断面形状としては、低ソリ性にするために、非円形断面のガラス繊維が好ましい。非円形断面のガラス繊維としては、繊維長の長さ方向に対して垂直な断面において略楕円系、略長円系、略繭形系であるものをも含み、偏平度が1.5~10であることが好ましく、1.5~8であることがより好ましく、3~6であることがさらに好ましい。ここで偏平度とは、ガラス繊維の長手方向に対して垂直な断面に外接する最小面積の長方形を想定し、この長方形の長辺の長さを長径とし、短辺の長さを短径としたときの、長径/短径の比である。ガラス繊維の太さは特に限定されるものではないが、短径が1~20μm、長径2~100μm程度である。繊維状強化材(E)の添加量は最適な量を選択すれば良いが、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%としたとき、10~60質量%程度までが、混練押出性の点で好ましく、20~50質量%がより好ましく、20~40質量%がさらに好ましい。60質量%を超えると混練押出性が低下する傾向がある。40~60質量%の範囲が、高剛性と低ソリ性のバランスの点では好ましい。
 本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物には、前記の繊維状強化材以外に公知の無機充填剤を含有させることができる。無機充填剤としては、目的別には強化用フィラーや導電性フィラー、磁性フィラー、熱伝導フィラー、熱黄変抑制用フィラーなどが挙げられ、具体的にはガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスバルーン、シリカ、タルク、カオリン、マイカ、アルミナ、ハイドロタルサイト、モンモリロナイト、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレン、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉄、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、赤燐、炭酸カルシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ホウ酸亜鉛、硫酸バリウム、および針状ではないワラストナイト、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、炭酸カルシウム等が挙げられる。
 本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物には、前記以外に、必要に応じて公知の範囲で光又は熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、滑材、結晶核剤、離型剤、帯電防止剤、無機顔料、有機顔料、染料、あるいは他種ポリマーなども添加することが出来る。
 本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物は、全組成物中、必須成分である(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計で80質量%以上を占めることが好ましく、90質量%以上を占めることがより好ましく、95質量%以上を占めることがさらに好ましい。
 本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物を製造する製造法としては、上述した少なくとも(A)、(B)、(C)、(D)、(E)などの各成分、その他の配合物は上記配合組成にて任意の配合順列で配合した後、タンブラー或いはヘンシェルミキサー等で混合し、溶融混錬される。溶融混錬方法は、当業者に周知のいずれかの方法が可能であり、単軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール等が使用できるが、なかでも二軸押出機を使用することが好ましい。
 また、押出加工時に破損し易いガラス繊維等は二軸押出機のサイド口から投入し、該ガラス繊維の破損を防止することが好ましいが、特に限定されるものではない。また、シランカップリング剤は、(E)以外の原料成分と同時に添加しても良いが、あらかじめ(E)成分に付与して添加するのが好ましい。
 また、加工時の揮発成分、分解低分子成分を除去するため、さらに、変性された樹脂や強化材とポリエステル樹脂の反応性を高めるためには、ガラス繊維投入部分のサイド口と押し出し機先端のダイヘッドとの間で真空ポンプによる吸引を行うことが望ましい。
 次に実施例および比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(1)実施例、比較例で使用した原材料
〔ポリエステル系樹脂(A)〕
 ポリブチレンテレフタレート 長春社製 1200-211M (IV=0.83dl/g)
 ポリブチレンテレフタレート 長春社製 1100-211XG (IV=1.23dl/g)
 ポリエチレンテレフタレート 東洋紡社製 RE-530A (IV=0.68dl/g)
〔有機ホスフィン酸塩(B)〕
 ジエチルホスフィン酸Al塩 クラリアント社製 Exolit1230
〔メラミンシアヌール酸類(C)〕
 メラミンシアヌレート BASF社製 MC-25
〔発泡性リン系アルミニウム化合物(D)〕
 亜リン酸アルミニウム 太平化学社製 APA-100
〔その他の難燃剤〕
 ポリリン酸メラミン BASF社製 MELAPUR200/70
〔繊維状強化材(E)〕
 扁平断面ガラス繊維 日東紡(株)製 3PA830S(長径/短径の比=4)
(2)特性及び物性値の測定法
(イ)融点:
 DSC測定装置(セイコーインスツルメンツ社製、EXSTAR6000)を使用し、窒素気流下で20℃/分の昇温速度で昇温時の吸熱ピークのピークトップ温度を求めた。
(ロ)難燃性評価法:
 UL94規格に準じて、0.8mm厚みのテストピースを作成し難燃性を評価した。
 V-0の判定以外に、燃焼試験時の最大燃焼時間(残炎)も記録した。
(ハ)曲げ強度、曲げ弾性率、曲げ撓み率:
 金型温度130℃の成形条件でテストピース成形し、ISO178に順じて測定した。
(ニ)シャルピー衝撃強度:
 金型温度130℃の成形条件でテストピース成形し、ISO179-1に準じて測定した。
 実施例及び比較例の評価サンプルの製造は、表1に示した割合(質量部)で各原料を計測し、ガラス繊維を除く他の原料をタンブラーで混合した後、L/D=32の二軸押出機のホッパーに投入した。ガラス繊維は二軸押出機の第二ベント口から計量しながら投入した。二軸押出機の混錬温度は230℃~320℃であった。得られた難燃性ポリエステル樹脂組成物のペレットは、射出成形機で前記の評価用テストピースを成形した。
 評価結果は表1に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明の実施例1~4は何れも、難燃性が0.8mm厚でV-0を達成しており、優れた難燃性を示している。また、強度も非常に高い材料となっている。
 比較例1はメラミンシアヌール酸の代わりにポリリン酸メラミンを使用した例であるが、難燃性がV-2となっている。比較例2は有機ホスフィン酸塩を減じた場合だが、難燃性がV-2となっている。比較例3はメラミンシアヌール酸を添加しない例であるが、難燃性がV-2となっている。比較例4は亜リン酸アルミニウムを添加しない例であるが、難燃性がV-2となっている。比較例5~8は、それぞれの難燃剤を多量に配合した例であるが、比較例5、6では難燃性がV-2であり、比較例7、8では難燃性がV-0であるが、いずれの比較例も機械的物性(特に曲げ強度)が劣る。何れの比較例も難燃性、機械的物性の少なくとも何れかが劣り、本発明の組み合わせが有効なことが理解できる。
 本発明の難燃性ポリエステル樹脂組成物は、優れた機械的特性を有し、低ソリ性にも優れるため、薄肉軽量化電化製品、例えば携帯電話、携帯用電化製品、携帯用パソコン等の筐体用材料などに利用可能である。
 

Claims (4)

  1.  ポリエステル系樹脂(A)10~70質量%、有機ホスフィン酸塩(B)10~40質量%、メラミンシアヌール酸類(C)0.1~15質量%、発泡性リン系アルミニウム化合物(D)0.1~30質量%、及び繊維状強化材(E)10~60質量%(但し、(A)、(B)、(C)、(D)、及び(E)の合計が100質量%)を含有する難燃性ポリエステル樹脂組成物。
  2.  前記ポリエステル系樹脂(A)が、ポリブチレンテレフタレートである請求項1に記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
  3.  前記発泡性リン系アルミニウム化合物が、発泡性の亜リン酸アルミニウムである請求項1又は2に記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
  4.  前記繊維状強化材(E)が、長径/短径の比が1.5~10の扁平断面を有する扁平断面ガラス繊維である請求項1~3のいずれかに記載の難燃性ポリエステル樹脂組成物。
     
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